Eine Be- und Entlüftungsanlage im Haus tauscht verbrauchte Luft im Haus durch frische Luft von Außen aus. Dabei zieht die Anlage frische Luft von Außen ins Haus und verteilt sie in die Wohnräume. Gleichzeitig zieht die Anlage verbrauchte Luft aus dem Haus nach draußen. Die Zuluftstellen für die frische Luft befinden sich in der Regel in den Wohnräumen, die Abluftstellen befinden sich in den Waschräumen, Küche oder dem Technikraum. So entsteht ein Luftstrom durch das ganze Haus, der die verbrauchte Luft zuverlässig gegen frische Luft austauscht.

Damit es zu keinem großen Energieverlust kommt, enthalten viele Be- und Entlüftungsanlagen einen Wärmetauscher. Dieser Wärmetauscher entzieht der verbrauchten Luft aus den Wohnräumen die Wärme und heizt die frische Luft von Außen an.

Die ganze Sache funktioniert jedoch nur, wenn das gesamte Haus an sich verhältnismäßig luftdicht ist. Wenn die Luftdichtigkeit beispielsweise durch ein offenes Fenster nicht gegeben ist, zirkuliert die Luft im Haus nicht wie gewünscht. Da Luft auch immer den Weg des kleinen Widerstands nimmt, führt ein offenes Fenster im Bad dazu, dass die Be- und Entlüftungsanlage nicht die verbrauchte Luft aus dem Innenraum zieht, sondern frische Luft durch das offene Fenster. Ebenso stellt ein offenes Fenster in den Wohnräumen eine Störung der Luftdichtigkeit des Hauses dar. Die frische Luft wird nicht mehr im Haus verteilt, sondern entweicht direkt durch das offene Fenster.

Offene Fenster stellen also das Konzept einer Be- und Entlüftung auf dem Kopf. Aus diesem Grund ist es durchaus sinnvoll, die Be- und Entlüftungsanlage auszuschalten, wenn ein oder mehrere Fenster im Haus geöffnet sind.

Ausgangslage

Im Haus befindet sich eine Be- und Entlüftungsanlage der Firma Nibe mit der Modellnummer „FTX 230 W“. Das Gerät hat viele nützliche Funktionen, darunter auch zeitgesteuertes Lüften. Wenn man die Anlage jedoch vom Stromnetz trennt, verliert sie die Uhrzeit und diese muss manuell neu eingestellt werden. Das macht individuelle Lüftungszeiten sehr schwierig. Ebenso ist es total umständlich, in den Technikraum zu rennen und die Anlage manuell auszuschalten, wenn man die Fenster geöffnet hat. Ich wollte also erreichen, dass die Be- und Entlüftungsanlage sich automatisch ausschaltet, wenn ein Fenster im Haus geöffnet ist und die korrekte Zirkulation der Luft nicht mehr sichergestellt werden kann. Andersherum soll die Be- und Entlüftung wieder automatisch eingeschaltet werden, wenn alle Fenster geschlossen sind.

Was wird benötigt?

Installation

Die Installation der Geräte ist denkbar einfach.

Bei dem Tür-/Fensterkontakt muss die (mitgelieferte) Batterie eingelegt und die Abdeckung angebracht werden. Anschließend wird er mit dem (ebenfalls mitgelieferten) doppelseitigen Klebestreifen an einer Tür oder einem Fenster angeklebt. Der Abstand zwischen Sensor und dem Fensterrahmen sollte 5 mm nicht überschreiten.

Tipp: Bei mir hat sich bei gekipptem Fenster einmal der Klebestreifen abgelöst und der Sensor ist nach draußen gefallen und ist auf der Fensterbank liegen geblieben. Ich empfehle, den Sensor an die Seite des Fensters gegenüber der Scharniere zu kleben.

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Die schaltbare Steckdose benötigt keinerlei Vorarbeit und kann einfach in eine vorhandene Steckdose eingesteckt werden. Anschließend wird der zu schaltende Verbraucher eingesteckt.

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Konfiguration

Anlernen der schaltbaren Steckdose

Um die schaltbare Steckdose an den FHEM anzulernen, muss man zunächst beide Geräte in den Pairingmodus versetzen. Den FHEM versetzt man in diesen Modus, indem man in der Eingabezeile im Webinterface folgenden Befehl eingibt:

set HMLAN1 hmPairForSec 60

Damit wird der Pairingmodus für den Kommunikationsadapter HMLAN1 für 60 Sekunden aktiviert.

Innerhalb dieser 60 Sekunden muss man nun auf der schaltbaren Steckdose für 4 Sekunden die Kanaltaste drücken. Das Gerät muss dazu natürlich vorher in eine Steckdose gesteckt werden. Nach dem Drücken der Kanaltaste starten die beiden Geräte den Anlernprozess. Während des Anlernens blinkt die LED der schaltbaren Steckdose, sobald der Anlernprozess abgeschlossen ist, erlischt die LED.

Nach dem erfolgreichen Anlernen wird das Gerät in FHEM angezeigt. Ebenso werden sechs separate Kanäle des Gerätes angezeigt:

  • Netzfrequenz (Hz)
  • Leistung des angeschlossenen Verbrauchers (W)
  • Netzspannung (V)
  • Stromstärke (mA)
  • Aktueller Zustand des Schalters (an/aus)
  • Gesamtverbrauch

Diese Kanäle kann man separat auslesen und steuern. Für eine bessere Lesbarkeit empfiehlt es sich, die Namen des Gerätes und der einzelnen Kanäle gemäß der eigenen Namenskonventionen anzupassen.

Kanäle der schaltbaren Steckdose

Anlernen der Fensterkontakte

Das Anlernen der Tür- und Fensterkontakte ist ebenfalls einfach und ist schnell gemacht. Die Tür- und Fensterkontakte haben eine LED, die den Status des Gerätes anzeigt. Diese LED ist gleichzeitig auch ein Taster.

Zunächst muss man auch hier den FHEM Server in den Pairingmodus versetzen. Dazu gibt man in der Eingabezeile im Webinterface folgenden Befehl ein:

set HMLAN1 hmPairForSec 60

Nun hat man 60 Sekunden Zeit, auch den Fensterkontakt in den Pairingmodus zu versetzen. Dazu muss man nur einmal kurz die LED-Taste drücken. Auch hier empfiehlt es sich, den Gerätenamen nach den eigenen Namenskonventionen zu ändern.

Fensterkontakte

Logik zum Schalten der Steckdose

So, nun kennen sich alle Geräte. Aber es fehlt die Logik, um sie nutzen zu können. Nun geht es an das eigentliche Herz der ganzen Sache. Dazu editiert man die entsprechende Konfigurationsdatei und trägt hier den Code ein, der die Geräte steuern soll.

Zunächst muss man sich aber Gedanken machen, wie sich die Geräte in welchem Fall verhalten soll. Mein Standpunkt ist folgender:

  • Wenn alle Fenster und die Haustür geschlossen sind, soll die Be- und Entlüftungsanlage eingeschaltet werden
  • Wenn eines der Fenster oder die Haustür offen ist, soll sich die Be- und Entlüftungsanlage ausschalten
  • Beim Ausschalten der Be- und Entlüftungsanlage soll es eine kurze Verzögerung geben. Das soll den Fall abdecken, dass man nur kurz (für wenige Sekunden) ein Fenster oder die Haustür öffnet, ohne dass sich die Anlage ausschalten muss. Durch Vermeiden zu vieler Schaltzyklen wird die Hardware geschont.

Code zum Einschalten der Be- und Entlüftungsanlage, wenn alle Fenster und die Haustür geschlossen sind:

# Lüftungsanlage einschalten, wenn alle Fensterkontakte geschlossen sind
define SteckdoseLueftungsanlageAn notify (Arbeitszimmer_Fensterkontakt_1|Arbeitszimmer_Fensterkontakt_2) {\
if (Value(„Arbeitszimmer_Fensterkontakt_1“) eq „closed“ && Value(„Arbeitszimmer_Fensterkontakt_2“) eq „closed“ {\
fhem („set Schalter_Lueftungsanlage_Switch on“)\
}\
}

Code zum Ausschalten der Be- und Entlüftungsanlage, wenn eines der Fenster oder die Haustür geöffnet sind:

# Lüftungsanlage ausschalten, wenn irgendein Fensterkontakt offen ist
define SteckdoseLueftungsanlageAus notify (Arbeitszimmer_Fensterkontakt_1|Arbeitszimmer_Fensterkontakt_2) sleep 60;; {\
if (Value(„Arbeitszimmer_Fensterkontakt_1“) eq „open“ || Value(„Arbeitszimmer_Fensterkontakt_2“) eq „open“) {\
fhem („set Schalter_Lueftungsanlage_Switch off“)\
}\
}

Dabei hat der Inhalt „sleep 60“ die Funktion, dass das Ausschalten der Be- und Entlüftungsanlage erst nach einer Verzögerung von 60 Sekunden geschieht.

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Nachdem FHEM nun läuft, mit Homematic Geräten sprechen kann und wir uns eine Namenskonvention überlegt haben, möchte ich einen Weg vorstellen, die Struktur der FHEM Konfigurationsdateien einfacher zu gestalten.

Der FHEM Server speichert standardmäßig alles immer in der Konfigurationsdatei „fhem.cfg“. Das ist eine sehr einfache Lösung, führt jedoch mit einer wachsenden Anzahl an Homematic Geräten und einer wachsenden Komplexität der Konfiguration zu einer großen Unübersichtlichkeit.

Ein Ansatz, den ich hier vorstellen möchte, ist das Auslagern von Teilen der Konfiguration in weitere Konfigurationsdateien. Hierbei wird von FHEM zuerst die Datei „fhem.cfg“ ausgelesen. Die Datei „fhem.cfg“ bildet das Zentrum aller Konfigurationsdateien. Hier sind Verweise auf die anderen Konfigurationsdateien vorhanden, die FHEM ebenfalls ausliest und bearbeitet.

Das Trennen der gesamten Konfiguration in mehrere Konfigurationsdateien hat unter anderem auch den Vorteil, dass man Teile des gesamten Heimautomations-Netzes schnell aus- und wieder einschalten kann. Das kann man durch einfaches Auskommentieren, bzw. Einkommentieren der entsprechenden Konfigurationsdatei.

Ich habe mich dazu entschlossen, die Konfigurationsdateien nach der Geräteart zu unterscheiden. Ich möchte beispielsweise die Konfiguration aller Raffstoren in einer Datei durchführen, dabei kann man auch das Verhalten der Raffstoren in einzelnen Zimmern konfigurieren.

Man kann eine neue Konfigurationsdatei auch mit Hilfe von PuTTY und der Konsole bewerkstelligen. Ich habe einen einfachen – in meinen Augen leichteren – Ansatz dafür.

Man kann direkt über das Webinterface von FHEM im Bereich „Edit files“ die bestehende „fhem.cfg“ öffnen. Daraufhin erscheint im oberen Bereich ein Textfeld mit einem Button „Save as“ daneben. Man kann also ganz bequem einen neuen gewünschten Dateinamen vergeben und auf den Button klicken.

Neue Konfigurationsdatei anlegen

FHEM erstellt daraufhin eine neue Konfigurationsdatei mit dem gewünschten Namen in dem Verzeichnis „./opt/fhem/FHEM“. Der volle Pfad zur neuen Konfigurationsdatei ist dann also

./opt/fhem/FHEM/Raffstoren.cfg

Bitte achte darauf, dass die neue Konfigurationsdatei zunächst einmal leer ist.

Damit die neue Konfigurationsdatei von FHEM auch geladen und angesprochen wird, muss in der Hauptdatei „fhem.cfg“ auf die neue Datei verlinkt werden. Das geschieht mit der Zeile

include /opt/fhem/FHEM/Raffstoren.cfg

Nach den Änderungen ist ein kurzer Neustart von FHEM erforderlich, damit die neue Struktur der Konfigurationsdateien eingelesen werden kann.

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Geräte in FHEM werden nach dem Anbinden standardmäßig zunächst sehr kryptisch angezeigt. Dieser setzt sich aus der offiziellen Modellbezeichnung des Homematic Gerätes und der HMID zusammen. Zusammen ergibt das beispielsweise einen Namen wie „CUL_HM_HM_TC_IT_WM_W_EU_45F7E0“. Da man sich damit nur schlecht merken kann, welches Gerät für was zuständig ist, ist es ratsam, sich im Vorfeld eine Namenskonvention zu überlegen. Wenn man das macht, bevor man alle Geräte an FHEM anbindet, erspart es einem zu einem späteren Zeitpunkt sehr viel Arbeit zum Umbenennen der Geräte.

Es gibt viele Ansätze für verschiedene Namenskonventionen. Die entsprechenden Regeln müssen natürlich auch zum Anwendungszweck passen. Am Ende entscheidet also jeder selbst über seine für sich passende Namenskonvention. Im Bereich der Heimautomation muss einfach ersichtlich sein, um welches Gerät es sich handelt und wo es sich befindet.

Ich entschied mich für folgendes einfaches Schema:

<Zimmer>_<Gerät>

Ein Rauchmelder im Büro ist also folgendermaßen benannt:

Arbeitszimmer_Rauchmelder

Sind mehrere Geräte eines Typs in einem Raum vorhanden, wird nummeriert, also beispielsweise

Arbeitszimmer_Fensterkontakt_1
Arbeitszimmer_Fensterkontakt_2

Gibt es mehrere Zimmer eines Typs, werden die Räume ebenfalls nummeriert, jedoch mit einem Punkt separiert.

Kinderzimmer.1_Rauchmelder
Kinderzimmer.2_Rauchmelder

Umbenennen von Geräten

Geräte müssen nach dem Anbinden an FHEM umbenannt werden, um in die jeweils gewählte Namenskonvention hinein zu passen. Das Umbenennen eines angebundenen Gerätes kann mit dem folgenden Befehl gemacht werden. Dabei wird der Befehl in die Kommandozeile im Webinterface von FHEM eingegeben:

rename <Alter_Gerätename> <Neuer_Gerätename>
rename HM-SEC-SD_32D5A4 Arbeitszimmer_Rauchmelder

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FHEM kann mit einer Vielzahl verschiedener Geräte kommunizieren. Dabei muss man darauf achten, dass es unterschiedliche Kommunikationsprotokolle gibt, die die Geräte unterstützen. Ich hatte mich für Homematic entschieden, da dieses Protokoll eine bidirektionale Kommunikation vorsieht und eine Installation mit Homematic Geräten extrem flexibel aufgebaut werden kann. Bidirektionale Kommunikation bedeutet in diesem Fall, dass ein Kommunikationsvorgang von der entgegennehmenden Stelle bestätigt wird. Damit hat man beispielsweise die Sicherheit, dass ein Schalter auch wirklich geschaltet hat, da er den Schaltvorgang bestätigt, nachdem er den Schaltvorgang durchgeführt hat.

Der Raspberry Pi und FHEM benötigen jedoch eine Schnittstelle, um mit den Homematic Geräten kommunizieren zu können. Hier gibt es zwei gängige Geräte, die die Schnittstelle zu den Homematic Geräten herstellen können:

  • CUL Stick
    Der CUL Stick wird in eine freie USB Schnittstelle am Raspberry Pi eingesteckt.
  • HomeMatic Konfigurations-Adapter LAN
    Dieser Adapter wird per LAN Schnittstelle in das lokale Netzwerk eingebunden und kommuniziert per LAN mit dem FHEM Server. Im Gegensatz zum CUL Stick beherrscht der LAN Adapter auch die verschlüsselte Kommunikation zu Homematic Geräten. Manche Geräte, wie beispielsweise das KeyMatic Funk-Türschloss, beherrschen nur verschlüsselte Kommunikation und können nur über den LAN Adapter angesprochen werden.

Ich habe mich dazu entschlossen, die Homematic Geräte per LAN Adapter anzusprechen. Das ermöglicht einem, zu einem späteren Zeitpunkt, die Heimautomation auch auf solche Geräte auszubauen, die nur verschlüsselte Kommunikationspakete entgegen nehmen. Nachfolgend möchte ich beschreiben, wie man den LAN Adapter einrichtet, damit man die Homematic Geräte ansprechen kann.

Ausgangslage

Was wird benötigt?

Dem HomeMatic Konfigurations-Adapter LAN eine IP-Adresse zuweisen

Zunächst muss der Konfigurations-Adapter mit dem Heim-Netzwerk verbunden und das Netzteil angesteckt werden. Das Zuweisen einer IP Adresse geschieht am einfachsten über die herstellereigene Software „HomeMatic Lan-Interface Configurator“. Nach dem Start der Software scannt das Heim-Netzwerk nach dem Konfigurations-Adapter und listet alle Einträge auf.

HMLan Konfigurationsadapter in Software

Indem man das aufgelistete Gerät markiert und auf den Button „Change IP Settings“ klickt, wird ein neues Fenster geöffnet, in dem man dem Gerät eine IP Adresse zuweisen kann.

HMLan IP Adresse ändern

Persönlich bevorzuge ich, alle Geräte per DHCP zu konfigurieren und die feste Zuordnung einer IP Adresse dann über den Router durchzuführen. Im Router stelle ich dann ein, dass einem bestimmten Gerät immer die gleiche IP Adresse zugewiesen werden soll. Meiner Meinung nach lässt sich eine Änderung der IP Konfiguration dann schneller durchführen. Man braucht sich dann nur noch am Router anmelden und die entsprechenden Einstellungen anzupassen. Es ist dann nicht mehr erforderlich, spezielle Software für das Gerät zu verwenden oder IP Änderungen manuell an Geräten durchzuführen. Diese Vorgehensweise ist natürlich jedem selbst überlassen.

HMID herausfinden

Um die HMID auslesen zu können, ist es erforderlich, mit der herstellereigenen Software „HomeMatic-Komponenten konfigurieren“ eine einmalige Verbindung zu dem Konfigurations-Adapter herzustellen. Dazu startet man die Software und gibt für die Verbindung die Seriennummer und den AES Key des Konfigurations-Adapters ein. Wenn keine Verbindung zu dem Adapter hergestellt werden kann, muss in den LAN-Einstellungen des Adapters eventuell das Häkchen „AES Encrypt Lan Communication“ aktiviert werden.

Die HMID wird in eine Log-Datei auf der Festplatte geschrieben. Da der Ordner standardmäßig versteckt ist, muss man im Datei-Explorer zunächst unter „Ansicht -> Optionen -> Ordner- und Suchoptionen ändern“ die ausgeblendeten Ordner und Dateien anzeigen lassen. Unter Windows 10 befindet sich die Log-Datei in dem Ordner „C:\ProgramData\Bidcos-Service“. Hier befindet sich eine Datei mit dem Namen „ids“. Diese Datei hat keine Dateiendung und lässt sich mit dem Windows-Texteditor öffnen. Innerhalb der Log-Datei findet sich die Zeile

BidCoS-Address = 2861738

Diese 7-stellige Adresse ist bei jedem natürlich anders. Man muss sich seine eigene Adresse herausschreiben.

Abgefahren wird es erst jetzt: Denn um die HMID zu erhalten, muss man die ausgelesene BidCoS-Adresse in Hexadezimal umrechnen. Das kann man einfach mit dem Windows-Rechner machen. Dazu muss man den Rechner nur in den Modus „Programmierer“ umstellen. Heraus kommt eine 6-stellige hexadezimale Zahl. Das ist unsere HMID:

HMLan HMID

HomeMatic Konfigurations-Adapter LAN in FHEM konfigurieren

Damit sind alle Informationen vorhanden, um den Konfigurations-Adapter in FHEM einrichten zu können. Damit FHEM mit dem Konfigurations-Adapter kommunizieren kann, muss in den LAN-Einstellungen des Adapters zunächst wieder das Häkchen „AES Encrypt Lan Communication“ deaktiviert werden.

Um den Konfigurations-Adapter einzurichten, ruft man das Webinterface von FHEM auf (http://raspberrypi:8083) und geht zum Menüpunkt „Edit files -> fhem.cfg“. Hier trägt man in einer freien Zeile

# HM-CFG-LAN Interface
define HMLAN1 HMLAN 192.168.0.232:1000
attr HMLAN1 hmId 2BAAAA

ein. Dabei muss die IP-Adresse und die HMID durch die eigenen Daten ersetzt werden.

Nach einem Klick auf den Button „Save fhem.cfg“ ist der Konfigurations-Adapter eingerichtet und einsatzbereit. FHEM kann nun über den Konfigurations-Adapter mit anderen Homematic-Geräten kommunizieren.

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