Doe-het-zelf-domotica

Het nieuwe tweaken

Gpio en Raspberry Pi of Arduino

Medium: bedraad

Ondersteund door: Domoticz Domotiga Homeseer OpenHab Pilight Pimatic Fibaro Homecenter HomeWizard IP Symcon Loxone Vera Zipato

De spotgoedkope en ongekend populaire Raspberry Pi is niet alleen een goede basis voor een domoticaserver, maar kan ook ingezet worden om direct digitale en analoge I/O aan te sturen. Een van de doelstellingen van de makers van de Raspberry Pi is om physical computing toegankelijk te maken voor een grote doelgroep. Het sympathieke computertje is hiertoe voorzien van zeventien gpio- (general purpose input output) pinnen, waarvan het gedrag aangestuurd kan worden vanuit software. Op de pagina over de draadloze 433MHz-systemen hebben we al een voorbeeld genoemd van een toepassing van de gpio-pinnen door ze te verbinden met 433MHz-zender- en ontvangerchips. Op die manier kan een Raspberry Pi met behulp van goedkope componenten direct als transceiver fungeren, zonder tussenkomst van een duurdere usb- of ethernet-interface.

De gpio-pinnen bieden talloze andere mogelijkheden. Eenvoudige voorbeelden zijn het uitlezen van de status van een schakelaar of het aansturen van de spoel in een relais via een transistorversterker. Met behulp van vrij beschikbare libraries kunnen de gpio-pinnen functioneren als interface voor eenvoudige protocollen zoals 1-Wire, rs-485, modbus en dmx. Zonder extra hardware kan een Raspberry Pi ingezet worden om bijvoorbeeld 1-Wire-temperatuursensors uit te lezen, dmx-verlichting aan te sturen en via modbus te communiceren met een warmtepomp. Hierbij moet wel opgemerkt worden dat sommige oplossingen van erg experimentele aard zijn en niet volledig rock solid en waf-compliant zullen functioneren.

Een andere toepassing van de pinnen is het aansluiten van expansieborden waarmee de functionaliteit van de Raspberry Pi uitgebreid kan worden. Een mooi voorbeeld van een dergelijke uitbreidingskaart is de UniPi. De UniPi beschikt over acht relais, veertien digitale ingangen, twee 0-10V- analoge ingangen, één 0-10V-uitgang en een 1-Wire-poort, waarop tientallen 1-Wire-sensors aangesloten kunnen worden. De relais kunnen een stroom van maximaal vijf ampère bij een spanning van 230V schakelen, voldoende voor verlichting en de meeste consumentenelektronica, maar wel minder dan de acht tot zestien ampère die gebruikelijk is bij de schakelactoren van andere systemen. De UniPi kost 139 euro.

Raspberry Pi boven op UniPi-uitbreidingsbord

De Raspberry Pi wordt ondersteund door de softwarepakketten Domoticz, Domotiga, OpenHab, Pilight en Pimatic, en een versie van IP Symcon voor de Raspbery Pi is in ontwikkeling. Pilight is expliciet ontwikkeld om goedkope 433MHz-transceivers aan te sturen via de gpio-pinnen. Bij andere zelfgebrouwen interfaces kan handmatig werk nodig zijn om de interface te laten samenwerken met de domoticasoftware. Naast de Raspberry Pi zijn er andere betaalbare single-board-computers die gpio-pinnen bieden, zoals de Arduino, Hummingboard en Banana Pi.

Zelfbouwdomotica in de praktijk: het domoticasysteem van vincenttor

“De controller die ik gebruik is een gewone computer waarop de domoticasoftware Homeseer draait. Ik heb de keuze voor Homeseer gemaakt na enkele domoticasoftwarepakketten te hebben getest. De reden die voor mij doorslaggevend was, is dat er veel plug-ins beschikbaar zijn voor apparaten die ik in huis had staan en ik graag met een Arduino aan de slag wilde gaan vanwege de oneindige mogelijkheden. Ook draai ik naast mijn domoticasoftware op hetzelfde systeem de ip-camerasoftware Blueiris en een Plex-server. Ik wilde graag een smartphone-app maken, maar als je niet weet hoe iets te schrijven, behalve wat copy- en paste-coding, dan kan het een frustratie zijn om zelf een app te bouwen. De makers van Homeseer zijn hierop ingesprongen door een wysiwyg-editor te maken waarmee je redelijk eenvoudig een app voor een iOS- of Android-smartphone of -tablet in elkaar kunt zetten.

Het systeem dat ik aan het opbouwen ben, is redelijk groot en bestaat voornamelijk uit bedrade sensors en actoren, waaronder glasbreukmelders, pir-bewegingsmelders, 1-Wire-temperatuursensors, dmx-decoders, rfid-readers, magneetsloten, current-transformers, ip-camera's, elektrische gordijnen, elektrische rolluiken en elektrische zonneschermen. Hiermee stuur ik het hele huis aan tot aan alle stopcontacten toe, waarvan ik ook nog eens per stuk het momentele verbruik kan zien met behulp van een Green Eye Monitor van Brultech.

Relaiskasten

Een voorbeeld van een event dat ik als handig ervaar, is dat de rolluiken een commando krijgen om dicht te gaan zodra het erg warm wordt in huis, wat met een huis op het zuiden al snel het geval is. Zo wordt de warmte geweerd en blijft de temperatuur in huis behaaglijk zonder dat ik een airco moet aanzetten om te kunnen slapen. Als ik van huis ga start er een event om alle wandcontactdozen uit te schakelen, behalve de koelkast en andere apparaten die op dat moment aan moeten blijven. Dit zorgt voor een minimaal energieverbruik als ik niet thuis ben. Zodra ik thuiskom gaan bepaalde groepen weer aan. Als ik een kamer binnenloop wordt dit gedetecteerd door een bewegingsmelder en worden de stopcontacten voor deze ruimte een bepaalde tijd aangezet, tot de beweging geheel is verdwenen. Verder laat ik de verlichting oplichten als je een ruimte binnenkomt en dooft de verlichting weer na een bepaalde periode van inactiviteit. Echt nodig heb je het allemaal niet, maar voor mij is het meer een uit de hand gelopen hobby geworden, waar ik plezier aan beleef.

De voordelen van mijn systeem zijn in mijn ogen dat het forum van Homeseer redelijk actief is en de mensen niet te beroerd zijn om mee te denken of in sommige gevallen zelfs een oplossing te schrijven. Ik kan er eigenlijk alles mee besturen en op de dure software na kan ik erg goedkope controllers gebruiken, zoals in mijn geval verscheidene Arduino Mega-bordjes, die gelijk veertig outputs geven. Het aansturen en uitlezen van actoren en sensors is met wat zoekwerk vaak goedkoop te verwezenlijken met koopjesjagen op Marktplaats.

Een nadeel is de hoge prijs van de software; de pro-versie van Homeseer kost al snel vijfhonderd dollar. Ook ligt het energieverbruik van een server met een zware cpu wat hoger dan dat van een systeem met een Atom of andere energiezuinige processors, die voor mij te traag zijn vanwege de rekenkracht die nodig is voor het verwerken van de camerabeelden. Een nadeel van een groot bedraad systeem is dat er ondertussen ruim 4500 meter kabel is getrokken en dit natuurlijk ook de nodige kosten met zich meebrengt, al is Marktplaats in dit geval je vriend met restpartijen. Het duurt ook even voordat je alles hebt werken zoals je wil. Er kan wel eens een foutje optreden en dat moet je dan zien op te sporen.”

Prijsindicatie

Als platform dat slechts generieke inputs en outputs biedt, laat de Raspberry Pi zich niet vergelijken met allesomvattende domoticastandaarden zoals z-wave en knx. Je kunt allerlei kanten uit met het machientje. Om een idee te geven van de kosten zijn we uitgegaan van de combinatie Raspberry met UniPi. Dit duo is veruit de goedkoopste vorm van bedrade domotica in onze vergelijking. Voor 140 euro koop je een bordje dat is voorzien van acht relais, veertien digitale inputs en een 1-Wire-interface, die je de mogelijkheid biedt om goedkope 1-Wire-temperatuursensors te gebruiken.

De mogelijkheden van het systeem zijn wel beperkt. Zo kunnen we niet de twee dimmers aansluiten die onderdeel zijn van de kleine installatie en voor de grote installatie heeft de UniPi te weinig relais. Als alternatief zou een systeem voorzien kunnen worden van een dmx-interface om meer lampen te kunnen dimmen. Ook kun je natuurlijk een z-wave-controller via usb aan de Raspberry Pi koppelen om een deel van de actoren en sensors draadloos aan te sluiten.

Voor een voorbeeld van de kosten van een goedkoop draadloos systeem met 433MHz-zenders en -ontvangers kun je de prijsindicatie van de 433MHz-pagina pakken, waarbij de Rfxcom-transceiver van 110 euro wordt vervangen door een zelfbouwtransceiver van een tientje.

Prijsindicatie Raspberry Pi + UniPi
	Basisbenodigdheden	Prijs
Basissysteem	Raspberry Pi Model B+ (512MB)	Onbekend
I/O-uitbreidingsmodule	UniPi	€ 139,-
	Actoren
Schakelactor	8x 230V 5A-relais geïntegreerd op UniPi
Dimmer	1x 0-10V- analoge uitgang geïntegreerd op UniPi Niko 330-0701-dimmer 0-10V voor din-rail	€ 87,-
	Sensors
Temperatuursensor	DS18B20 1-Wire-temperatuursensor in TO92-package	€ 2,-
Bewegingsmelder	14x digitale ingang geïntegreerd op UniPi B&B SMD-bewegingsmelder met digitale uitgang	€ 19,-
Wandschakelaar	14x digitale ingang geïntegreerd op UniPi Generieke wandschakelaar	€ 10,-
	Complete installatie
Kleine installatie	(één ipv twee dimmers)	€ 330,-
Grote installatie	Onvoldoende schaalbaar

Samengevat

Mensen die hardcore willen tweaken hebben aan een Raspberry Pi een uiterst betaalbare uitdaging, die veel mogelijkheden biedt. De gpio-pinnen kunnen met minimale bijkomende kosten voor een veelvoud aan taken worden ingezet of worden benut om de Pi uit te breiden met een uitbreidingsbord dat specifiek op domotica is gericht, zoals de hierboven besproken UniPi.

Pluspunten Spotgoedkoop Open platform

Minpunten Minder geschikt voor grote installaties Steile leercurve Discutabele betrouwbaarheid

Meer informatie over domotica via de gpio-pinnen van de Raspberry Pi en Arduino vind je in de topics [GPIO] Raspberry Pi en [Discussie] Arduino-topic op het forum.

• Volgende pagina 14. Wifi en ip-netwerken