Node-Red für die Heimautomatisierung (IoT zu Hause)

node-red

IoT – das Internet der Dinge – ist in aller Munde. Die Industrie hierzulande will es für sich entdeckt haben und nennt es vollmundig Industrie 4.0, der DIY Heimanwender hat schon länger alle möglichen Sensoren und Aktoren in der Wohnung verteilt und zeichnet auf und steuert Lichter. Ja sogar Mark Zuckerberg hat sich dem Thema verschrieben, baut allerdings gleich eine „einfache KI“, was immer das bedeutet. Lernfähig? Lustige Sprüche? Eliza Taschenpsychologin?

Wer einfach nur steuern und in hübschen Grafiken versinken will, dem empfehle ich hiermit wärmstens Node-RED. Wie oben im Screenshot zu sehen kann damit die verschiedensten Datenquellen miteinander verknüpfen und daraus eine hübsche Oberfläche mit dem Modul node-red-dashboard (Screenshot unten) erstellen. Es gibt Regelmöglichkeiten ohne Ende und für die Dinge, für die es noch keine fertigen Module gibt, gibt es einen Funktionsblock um direkt Javascript Code (das ganze basiert auf Node-JS) einzufügen.

Node-RED Dashboard

Rundum eine tolle Geschichte und unglaublich mächtig. Auf einem Raspberry PI kann es mit den entsprechenden Modulen auch auf dessen Hardware zugreifen und so direkt angeschlossene Sensoren (Temperatur, A/D Wandler, etc) auslesen und per SNMP kann man den Datendurchsatz der Apple Router erhalten, usw. Ich lese damit derzeit lediglich ein paar Sensoren (Helligkeit, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit, Temperatur in verschiedenen Räumen) aus, messe den Strom- und Gasverbrauch und kann das Flurlicht ein- und ausschalten. Ein paar Sensoren und Arduinos zur Messung des Wasserstandes in einigen Pflanzenkübeln, dem Status der Klappe des Eichhörnchen Futterspenders liegen noch ungenutzt herum und auch die Therme wird irgendwann damit ferngesteuert werden können.

Das schöne an diesem System? Es funktioniert komplett ohne Cloud! Ich verstehe die Firmen nicht, die Geräte auf den Markt bringen, die nur über das Internet gesteuert werden können obwohl alles im gleichen Netzwerk hängt. Ich möchte nicht, dass ein verrückter Mitarbeiter bei Belkin meine Steckdosen schalten kann. Ich möchte nicht, dass ein verrückter Mitarbeiter die Firmware des Heizungsthermostats mit wer weiß was aktualisieren kann. Und Hacker sollen das bitte auch nicht können. Wie seht ihr das? Nutzt ihr Heimautomatisierung? Wenn ja wie? Öffnet sich die Markise nach Sonnenstand und Temperatur des Wohnzimmers? Halten die Zimmer perfekt die eingestellten Temperaturen? Habt ihr eurer Gastherme beigebracht möglichst wenig zu takten? Oder ist das alles egal? ;-)

Arduino Fahrradcomputer – Teil 3

Wie in Teil 1 und Teil 2 schon beschrieben baue ich seit dem Frühjahr an meinem Fahrrad herum um es zu einem E-Bike bzw. Pedelec zu erweitern. Fertige Umrüstkits sind nicht mein Ding und so wurde und wird gebastelt was das Zeug hält.

Version 1 aus dem zweiten Teil (vor einem Monat! wie die Zeit vergeht …) hat funktioniert, war aber nicht wasserdicht. Weitere Versuche mit Fahrradtaschen führten dazu, dass der Modellbau ESC zweimal überhitzte, sich damit selbst zerstörte und neue bestellt werden mussten. Dazu kam noch ein Urlaub und nun bin ich bei Version 3.

Sie verzichtet auf den extra Akku für das Licht, d.h. ich muss immer mit einem großen Akku herumfahren, aber das ist kein Problem. Der ESC ist wieder außerhalb der Akkutasche montiert und ich verwende zur Zeit einen externen Arduino und nicht den, der im Frontscheinwerfer verbaut ist um den Motor zu steuern. Klappt ganz hervorragend.

Mit zwei günstigen 4S Modellbauakkus (5 Ah) wird es betrieben und per Arduino auf 300 Watt Dauerleistung begrenzt. Ja, nicht ganz StVO-konform, aber ich teste noch auf Waldwegen. Man kommt mit dieser Konfiguration und kräftigem Treten auch auf über 25 km/h und kann relativ gut ca. 30-32 km/h auf ebener Strecke halten. Nach knapp über 20 Kilometern ist mit einem so kleinen Akku allerdings schluss, wenn man auf diese Weise und mit Dauervollgas fährt.

Die nächste Ausbaustufe ist ein größerer Akku (10 Ah reduziert auf Hobbyking.com für umgerechnet knapp 250€ pro kWh und damit sehr sehr sehr günstig, vor allem im Vergleich zu E-Bike Akkus, die oft mehr als 800€ pro kWh kosten) und Umstieg von Arduino auf einen Spark Core damit das Update der Firmware auch ohne Kabel funktioniert. Außerdem sollte es dann StVO-tauglich sein und Bilder geben.

Die übernächste Stufe dürfte dann ein Drehmomentsensor sein damit immer nur genau so viel Gas gegeben wird, wie nötig ist.

Ich hoffe es ist in den nächsten Wochen nicht zu heiß um zu testen und darüber zu bloggen. Bis dann!

Arduino Fahrradcomputer – Fortsetzung

In Teil 1 habe ich von meinem Plan geschrieben ein normales Fahrrad mit einem Arduino und einem kleinen Motor zu pimpen. Wie das immer so ist, wenn man etwas nur neben her macht, dauerte es eine Ewigkeit bis ich am Fahrrad testen konnte.

Version 1 ist also sozusagen fertig und ich habe eine Menge dabei gelernt. So viel, dass ich unbedingt eine Version 2 brauche, weil folgendes stark verbesserungswürdig ist:

  • GPS ist mit SoftwareSerial angebunden und unterbricht bei jedem Empfang von Positionsdaten (einmal pro Sekunde) den PWM-Ausgang. Ich bin mir noch nicht sicher, ob daran ein Weg vorbei führt oder ich einen anderen Microcontroller nehmen muss.
  • Damit ich auch dann ein Licht habe, wenn kein Hauptakku angeschlossen ist, habe ich einen zweiten 1000 mAh Lipo verbaut. Die Bauteile außen herum sind recht groß geworden und schwer am Rahmen zu verstecken.
  • Gleiches gilt für die Steckerphalanx, die nötig ist um alle Sensoren anzuschließen. Das macht aus dem eigentlichen Versuch alles in die Frontlampe zu packen ein riesiges Monster.

Es dürfte also darauf hinauslaufen den Arduino und die restliche Elektronik samt Stecker in einer etwas größeren Box verschwinden zu lassen. Schade.

In Fahrt funktioniert die Grundfunktion eigentlich recht solide, es sind nur die zusätzlichen Funktionen und die Ästhetik, die Probleme bereiten. Bis Version 2 dann ;-)

P.S.: Ein OLED 0,96″ ist zu klein auf dem Rad …

Arduino Fahrradcomputer – Teil 1

Vor ein paar Wochen habe ich mir überlegt, dass es doch eine feine Sache wäre mit einem Arduino, einem OLED Display und einem kleinen GPS Empfänger einen Selbstbau Fahrradcomputer am Lenker zu haben. Für das Tachogehäuse war es etwas zu viel Elektronik und so reifte der Plan das ganze in den Frontscheinwerfer zu integrieren.

Letzte Woche änderte sich der Plan. Warum nicht auch gleich einen Nabenmotor an Vorderrad und aus einem normalen Fahrrad ein E-Bike / Pedelec bauen? Der Motor wurde bestellt und jetzt ist mehr oder weniger alles da, was für eine erste Testversion nötig ist.

E-Bike Sketch_Steckplatine

Ein Schaltungsentwurf musste her und anstatt wild herumzuprobieren, habe ich mich dieses Mal für einen Entwurf mit Fritzing entschieden. Das hat hervorragend geklappt  und mir aufgezeigt, dass jeder Arduino Pin gebraucht werden wird.

Was soll dieser Fahrradcomputer am Ende können? Im Frontscheinwerfer wird der Arduino, ein GPS Empfänger, ein RF12 Transceiver (JeeNode kompatibel), ein OpenLog, ein LDR und natürlich die LED des Scheinwerfers untergebracht. Externe Sensoren und der Motor werden ebenso wie das Display und ein paar Buttons – der Plan ist einen alten Tacho als Gehäuse zu verwenden – über Stecker/Buchsen angebunden.

Der Strom für Arduino und Licht kommt aus einem 400 mAh Lipo der mit Ladeschaltung und kleinem Solarpanel in der Nähe des Frontscheinwerfers platziert wird. So kann man Computer und Licht auch verwenden, wenn man mal ohne großen Akku unterwegs ist.

Zur Motorsteuerung verwende ich einen ESC aus dem Modellbau. Ebenso wird es wohl ein großer Modellbau Akku werden, der mich antreibt. Warum? Weil es wesentlich kleiner und unauffälliger ist. Der Nachteil eines solchen ESC ist allerdings, dass er den Strom nicht begrenzen kann und so der Motor bei geringer Geschwindigkeit (Bergfahrten) überhitzen könnte. Deshalb soll der Stromverbrauch gemessen werden und über einen Regelkreis das Gas so weit wie nötig zurückgenommen werden.

Im Prinzip wird es so etwas wie der ForumsController aus dem Pedelec-Forum. Dort berichten einige, dass eine solche Steuerung (ESC) sehr laut sei. Kann ich aber momentan nicht bestätigen.

Ich bin sehr gespannt, ob und wie das alles funktionieren wird und vor allem wie unauffällig es später am Fahrrad wirkt. Einen ersten Test und damit auch Teil 2 wird es geben, wenn Gas geben und Licht ohne großen Akku funktioniert. Das Vorderrad dreht sich natürlich schon, fehlt also nur das Licht ;-)

Den mit Fritzing erstellten Schaltplan gibt es in der Einzelansicht des Artikels. Und ja, ich versuche wieder regelmäßiger mein Blog zu befüllen. Für manches ist Facebook doch nicht geeignet. Zwar gibt es dort mehr Interaktion, aber Texte sind kurz und nach ein paar Tagen sind die Einträge vergessen. Hier stehen sie für die Ewigkeit und können auch von Nicht-Facebook-Freunden gelesen werden. Bis zum nächsten Mal!

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