Meine Eltern haben eine PV-Anlage ohne Batteriespeicher. Durch Selbstaufbau mit Freunden auf einem Schuppendach war das eine sehr kostengünstige Anlage, die an sonnigen Tagen tagsüber den vom Haus benötigten Strom komplett liefert. Seit Inbetriebnahme wird Wäsche nur gewaschen, wenn auch die Sonne scheint 😉 Insgesamt wird aber im Sommer meistens zu viel Strom produziert und für 8 Cent eingespeist.
Auf der Suche nach einer Möglichkeit den Eigenverbrauch zu erhöhen, fiel ein Batteriespeicher aufgrund der hohen Anschaffungskosten raus. Was tun?
Vor einigen Jahren wurde der Kachelofen mit Wassertasche vom Schornsteinfeger wegen Umweltauflagen still gelegt (sehr schade drum). Dadurch ist aber noch der Warmwasserspeicher im Heizungsraum vorhanden. Diese hatte nach der Stilllegung des Kachelofen keine weitere Wärmequelle als die Ölheizung. Solarthermie ist leider nicht vorhanden und auch für eine Neu-Installation zu aufwändig.
Wir dachten dann über einen Heizstab nach. Der Wasserspeicher hat die Möglichkeit einen Heizstab von oben einzuschrauben. Leider ist es aber sehr schwierig, Heizstäbe mit entsprechend langer heiz-freier Zone zu bekommen, da das Wasser im Wasserspeicher ja nicht randvoll gefüllt ist. Bei anderen Herstellern von Warmwasserspeichern kann man den Heizstab seitlich einschrauben. Und der Heizstab vom Hersteller des Wasserspeichers ist leider raus, da er zu lang ist und wir den Warmwasserspeicher hätten kippen müssen. Es musste also eine andere Lösung her.
Bei Hipstern und Männern zwischen 45 und 54 sind Vinyl-Schallplatten ja schon länger wieder voll angesagt. Als alter CD-Sammler (und vorher auch schon Schallplatten) bin auch irgendwann wieder dazu gekommen. Aber eher zufällig (oder weil ich zur zweiten Gruppe gehöre?). Über Kleinanzeigen hatte ich ein altes Röhrenradio gekauft (Blaupunkt „Wunschklang“) und der Verkäufer hatte noch einen Technics-Plattenspieler in der Ecke stehen den ich dort nicht stehen lassen konnte. Der war technisch etwas lädiert aber nach Reinigung der verharzten Mechanik, dem Einbau eines neuen Tonabnehmers und der Einstellung des Tonarms funktioniert er wieder einwandfrei.
Aber nun die drängende Frage: Wohin mit der Hülle der Vinylplatte während diese auf dem Plattenspieler dreht? Bisher lag die Hülle neben dem Plattenspieler. An sich ein guter Platz und kein Problem, aber es gibt ja auch schicke Halter im Internet. Diese zeigen meistens den Schriftzug „Now playing“ oder „Now spinning“ und halten die Platte mittels eines entsprechend geformten Holz-, Acryl- oder Metall-Konstruktes an der Wand, auf dem Sideboard oder wo auch immer. Das fand ich langweilig und daher musste eine andere Lösung her.
Wenn schon so ein Halter da rum steht, kann der auch was tun während keine Schallplattenhülle drin steht. Was liegt da näher als mal wieder einen Mikrocontroller mit einem Display zu bemühen. Heraus gekommen ist ein erster Prototyp meines „Now Spinning“-Plattenhalters.
Genutzt habe ich wieder einen NodeMCU mit ESP8266 und acht MAX7219 LED 8×8 Matrix-Module. Mittels Taster, der von der eingestellten Schallplattenhülle gedrückt bleibt, wird die Anzeige auf einen dauerhaften Text (bei mir „NOW SPINNING“) gesetzt. Das folgende kurze Video zeigt die Funktion des Tasters (Entschuldigung für die Focus-Probleme…ich werde in diesem Leben kein You-Tuber mehr…):
Wird der Taster nicht betätigt (also die Platte wieder woanders verstaut), werden auf dem Display verschiedene Informationen angezeigt deren Anzeige im 5-Sekunden-Takt wechselt. Das wäre einmal die Innentemperatur die mittels BME280-Sensor erfasst wird und dann noch verschiedene weitere Daten die nicht lokal gemessen werden, sondern durch den Aufruf eines HTTP-Endpunktes des NodeMCUs an diesen „von aussen“ übergeben werden.
Dieser HTTP-Post erfolgt durch ein einfaches PHP-Script welches per Cron auf einem Raspberry Pi aufgerufen wird. Die anzuzeigenden Daten werden von diesen Script aus meinem FHEM (ja, ich nutze immer noch FHEM und bin weiterhin sehr zufrieden damit) ausgelesen und die URL des NodeMCUs mit den zu übergebenen Daten aufgerufen. Aktuell werden fünf übergebene Argumente verarbeitet:
Aussentemperatur
Akkustand der PV-Anlage
Aktuelle Leistung der PV-Anlage
Temperatur des Wasserpuffers oben
Temperatur des Wasserpuffers unten
Der Aufruf der URL und die Übergabe der Daten an den NodeMCU schaut beispielhaft wie folgt aus:
Im PHP-Script (nowspinning.php) werden die Reading-Daten aus FHEM per CURL abgefragt, dann die URL mit den Messwerten zusammen gebaut und anschliesend wiederum per CURL vom NodeMCU aufgerufen. Warum PHP: Weil´s für mich am schnellsten ging. Wenn ich mal Muße habe ändere ich es nach Python. Es funktioniert jedenfalls bisher völlig unproblematisch.
Hier der Aufruf des Scriptes in der Crontab alle 3 Minuten:
*/3 * * * * php /usr/local/bin/nowspinning.php
Code für den NodeMCU
Der Code für den NodeMCU ist bisher relativ schnörkelfrei. Die WLAN-Zugangsdaten müssen aktuell noch fest im Code vergeben werden. Für das MAX7219 nutze ich die Parola-Bibliothek . Für den BME280 die Bibliothek von Adafruit. Der Schalter hängt an D0 und GND.
Schaltungsplan von Fritzing kommt noch und wenn ich mal Zeit finde, packe ich den Code auch noch nach Github.
Holzarbeiten
Hier hat mir dankenswerterweise Arnim (der immer mit meinen Kritzeleien zurecht kommen muss) sehr geholfen und hat mir einen ersten Prototyp aus Fichte gebaut.
Die Nut um die Platte zu halten, wurde mit leicht schräg gestelltem Sägeblatt der Tischkreissäge angefertigt und ist etwa 1 cm breit. Der vordere Ausschnitt um den NodeMCU und das Display unter zu bringen ist mit der Oberfräse gefräst.
Den Taster hab ich von unten in ein zweistufig gebohrtes Loch mit Heißkleber befestigt. Im Bild unten ist der Taster als kleines schwarzes Ding zu erkennen. Die Kabel des Schalters sind dann schräg nach vorne in die Ausfräsung verlegt.
Das Anschlusskabel verläuft duch eine Bohrung unter der Nut für die Platte und dann auch schräg nach oben in die Ausfräsung. Hier hab ich ein normales Micro-USB-Kabel genutzt, kurzerhand durchgeschnitten und wieder zusammengelötet.
Für die Unterbringung des Temperatursensors brauche ich noch eine gute Lösung. Dieser liegt aktuell einfach mit in der Ausfräsung in der Ecke. Ich kann mir aber vorstellen, dass dort durch das Display und den NodeMCU die Messung verfälscht wird.
Todo´s
Es ist ja der erste Prototyp des „Now spinning“-Plattenhüllenhalters und an der Software als auch an der Hardware (für den Mikorcontroller und den Halter selber) ist noch ein bisschen was zu tun. Spontan fällt mir da noch folgendes ein:
Acrylfront (dunkelrot oder milchig…muss ich mal testen) und Frage der Befestigung
Helligkeitssensor mittels simplem LDR (wenn dunkel, dann dunkler. wenn Heller, dann heller)
Uhrzeit (entweder per POST mit den anderen Messwerten übergeben oder Echtzeituhr-Modul)
Übergabe der Messwerte etwas flexibler gestalten (ohne das bei neuen Werten der Code des NodeMCU geändert werden muss sondern nur beim Aufruf der URL)
Maximalzeit nach der „Now Spinning“ wieder zu der Anzeige der anderen Daten wechselt
„Now spinning“ abwechselnd mit einen Spektrum Analyzer (FFT) per Mikrofon aufgenommen
Einen besseren Platz für den internen Temperatur-Sensor
Den Halter aus Eiche anstatt Fichte (Grüße an die Fräser)
Die Luftfeuchte vom BME280 anzeigen
Befestigung des Temperatursensors
Das war´s erstmal. Falls ihr Den Plattenhalter nachbauen wollt, würde ich mich über Erfahrungen, Verbesserungen, weitere Ideen und Bilder freuen. Bis dahin
Habt ihr genug von flackernden Werbebannern die mehr Raum einnehmen als der eigentliche Seiteninhalt oder gefühlte 100 Ad-Server die beim Öffnen einer einzigen Webseite kontaktiert werden? Adblock & Co. sind eine gute Sache, allerdings auf den Webbrowser beschränkt auf dem das Plugin installiert ist. Android oder iOS waren da meistens außen vor. Auf der Suche nach einem weiteren Beschäftigungsfeld für meinen Raspberry Pi bin ich auf ein nettes Projekt gestoßen!
Das ist ein Update des ursprünglichen Artikels da sich ein paar wichtige Dinge geändert haben und ich auch einen DNS-Loop eingebaut hatte…
Installation
Mit einer Zeile ist er auf dem Raspberry Pi installiert: der Werbeblocker Pi-hole
Da ich in der letzten Zeit sehr oft bezüglich der Erstellung einer Webseite zur Darstellung der Sensordaten (Heizung, Strom, Wasser, Gas, …) angesprochen wurde, habe ich mich entschlossen eine abgespeckte Variante meiner internen Webseite zu veröffentlichen. Die Webseite nutzt eine ältere Version der Metro UI-Oberfläche als „Framework“ zur Darstellung der HTML-Seiten, sowie pChart zum Zeichnen der Graphen in den Detailansichten.
Meine Implementierung ist schon etwas älter und auch mit der Zeit gewachsen. Da es sich bei dieser Webseite um ein recht überschaubares Projekt handelt und ich mit dem Ergebnis zufrieden bin, habe ich mir nie die Mühe gemacht die Seite generischer zu gestalten. Daher muss bei nötigen Anpassungen der Code direkt geändert werden und es gibt auch keine Trennung von HTML und PHP, keine durchgehende allumfassende Fehlerbehandlung, evtl. „unschönes“ HTML usw.
Der Code soll als Anregung und Grundlage für eine eigene Seite dienen…nicht mehr, nicht weniger. Wem´s ausreicht kann es natürlich auch 1:1 übernehmen. Positiv an meiner Lösung finde ich immer noch die Flexibilität in den Auswertungen die direkt auf der Datenbank mittels SQL ausgeführt werden können.
Die Startseite
Die Startseite wird mittels „Meta-Refresh“ alle 180 Sekunden neu geladen und dient der Übersicht der wichtigsten Sensordaten. Mit Klick auf die (verlinkten) Boxen gelangt man jeweils zu einer detaillierteren Übersicht der Sensordaten. In der Übersicht werden keine komplizierten Datenbankauswertungen gemacht. Hier werden die Snapshot-Tabellen mit den aktuellen Werten ausgelesen und einige SQL-Aggregat-Funktionen genutzt. Das ging auch auf einem alten Raspi einigermaßen schnell. Das hängt natürlich von den Tabellengrößen in den Datenbanken ab. Da bei mir einige Tabellen mit den Jahren relativ groß geworden sind (~500k Zeilen), bin ich irgendwann auf einen Odroid umgestiegen.
Ein Artikel aus der Make: IoT Special 1/2017 erregte mein Interesse. Es ging um die Feinstaubmessung mittels Raspberry Pi und einem entsprechenden Sensor. Der dort genutzte Sensor ist ein Nova PM SDS011 den man für ~23 € in China bekommt. Recht teuer im Vergleich zu den sonstigen Artikel aus China. Der Sensor saugt mit der Hilfe eines Lüfters Luft in eine Kammer welche dann mittels Laser „beschossen“ wird. Durch die Streuung des zurückgeworfenen Laserlichtes werden die Luftpartikel (Größe und Menge) gemessen.
Der Sensor kann zwei Partikelgrößen parallel messen:
– PM10, inhalierbarer Feinstaub mit 10µm Durchmesser
– PM2,5, lungengängiger (alveolengängiger) Feinstaub mit im Mittel 2,5 µm Durchmesser
Also, Sensor bestellt und drei Wochen später ohne Zollprobleme frei Haus geliefert bekommen.
Der Sensor kommt mit USB-Adapter für den einfachen Anschluss am Odroid (oder auch am Raspberry Pi wie im Artikel beschrieben). Im Make-Artikel wird ein Shellscript vorgestellt, mit dem die Sensordaten gelesen und verarbeitet werden. Ich habe am Ende des Scriptes nur noch eine Zeile zum Speichern der Daten in meine MySQL-Datenbank eingefügt. D.h. nach 10 Minuten Bastelei lief schon alles…das war fast zu einfach. Das Script wurde dann alle 10 Minuten per Cron aufgerufen um die gemessenen Daten in meine MySQL-Tabelle zu schreiben. Der Lüfter des Sensors läuft bei dieser Lösung durchgehend (dazu unten mehr).
Die Anzeige aller im Haus gesammelter Daten über eine Webseite ist nett (siehe Screenshot), benötigt aber einen Rechner, Handy, Tablet etc. wo diese Seite im Browser anzeigt wird. Unschön dabei ist, das wenn man schnell die Außentemperatur wissen will, immer erst das Gerät anschalten oder aufwecken muss, einen Webbrowser öffnen muss, die Webseite aufruft und wartet bis die Seite geöffnet wird. Das ist für einen kurzen Blick auf die Temperatur eher unpraktisch.
Es musste eine Anzeigemöglichkeit für die wichtigsten Daten her, welche immer angeschaltet ist. Nach kurzer Recherche im Internet stellte sich ein Amazon Kindle als Statusdisplay aufgrund des E-Paper-Displays als stromsparender Anwärter auf diesen Job heraus. Also schnell einen Kindle 4 (kein Touch) im Internet für ~ 30€ besorgt (da ich bisher keinen besaß).
Lösungsansätze
Es gibt verschiedene Ansätze den Kindle als Statusdisplay (z.B. für Wetterinformationen) zu nutzen. Es gibt Lösungen wie hier beschrieben die den Browser des Kindle nutzen. Besser gefielen mir aber die Lösungen die den Bildschirmschoner des Kindle zur Anzeige eines Statusbildes nutzen. Das macht unter anderem die Lösung für FHEM, als auch die Lösung von Matthew Petroff (von dem die FHEM-Lösung wahrscheinlich auch abgeleitet ist). Basierend auf dieser Lösung ist ausserdem diese hier mit weiterführenden Erklärungen der nötigen Schritte.
Ich bevorzuge anstelle der FHEM-Lösung die ursprüngliche Version, da ich nicht nur Daten aus FHEM anzeigen will, sondern auch Daten aus meiner MySQL-Datenbank und zusätzliche Informationen die direkt aus dem Internet stammen.
Den Kindle habe ich übrigens mittels „Kindersicherung“ der FritzBox vom Internet gekappt falls Amazon auf komische Gedanken kommt und mir mit einem gutgemeinten Online-Update irgendwas zerschießt.
Die Lösung, den Bildschirmschoner des Kindle mit einem im Netzwerk bereitgestelltem Bild zu nutzen, benötigt verschiedene Anpassungen des Kindle als auch einige Komponenten die auf einem Server bereit gestellt werden müssen (bei mir der Raspberry PI).
Beschreibung
Die Beschreibung der nötigen Schritte und die benötigte Software sind hier (ursprüngliche Idee), hier (erweiterte Anleitung) und hier (ausführliche Anleitung) erklärt. Aus diesem Grund liste ich die nötigen Arbeitsschritte hier nur Stichpunktartig auf:
Kindle:
Jailbreak des Kindle damit man damit auch anständig arbeiten kann
(Achtung! Die Dateinamen der Scripte in den Cron-Beispielen und die Dateinamen der SVG´s sind anders als in den oben verlinkten Anleitungen)
Python-Script
Das ursprüngliche Python-Script holt das Wetter von einer Webseite aus den USA. Das Wetter dort hat mich nicht wirklich interessiert und so habe ich das Script etwas angepaßt und verschiedene Wetterdaten und Statusinformationen aus meinen eigenen Quellen (FHEM und MySQL) gezogen.
Zur Anzeige der Wettericons nutze ich teilweise die Bilder aus dem ursprünglichen SVG. Einige habe ich allerdings gelöscht da ich hier z.B. keinen Blizzard erwarte. Die Werte für den Luftdruck und die Windstärke sowie die Auswahl des aktuellen Wetter-Icon erfolgt über die „condition“ des FHEM-Yahoo-Wetter-Moduls.
#!/usr/bin/python2
import codecs
import telnetlib
import MySQLdb
from datetime import datetime, time
################
# Hole FHEM data
################
tnet_host= "localhost"
tnet_port= 7072
def fhem_task(fcmd):
tc= telnetlib.Telnet(tnet_host,tnet_port)
tc.write(fcmd)
erg= tc.read_until( "\n" )
tc.close()
return erg
# Abwesenheit
if "off" in fhem_task("list ABWESENHEIT STATE\r\n"):
abwesenheit="nicht gesetzt"
if "on" in fhem_task("list ABWESENHEIT STATE\r\n"):
abwesenheit="gesetzt"
# Fenster
anz_fenster_offen=0;
if "open" in fhem_task("get FensterHeizung param STATE\r\n"):
anz_fenster_offen += 1
if "open" in fhem_task("get FensterKeller param STATE\r\n"):
anz_fenster_offen += 1
if "open" in fhem_task("get FensterGaestezimmer1 param STATE\r\n"):
anz_fenster_offen += 1
if "open" in fhem_task("get FensterGaestezimmer2 param STATE\r\n"):
anz_fenster_offen += 1
if "open" in fhem_task("get FensterBuero1 param STATE\r\n"):
anz_fenster_offen += 1
if "open" in fhem_task("get FensterBuero2 param STATE\r\n"):
anz_fenster_offen += 1
if "open" in fhem_task("get FensterWohnen1 param STATE\r\n"):
anz_fenster_offen += 1
if "open" in fhem_task("get FensterWohnen2 param STATE\r\n"):
anz_fenster_offen += 1
if "open" in fhem_task("get FensterWohnen3 param STATE\r\n"):
anz_fenster_offen += 1
if "open" in fhem_task("get FensterWohnen4 param STATE\r\n"):
anz_fenster_offen += 1
if "open" in fhem_task("get FensterGaestebad param STATE\r\n"):
anz_fenster_offen += 1
if "open" in fhem_task("get FensterSpind param STATE\r\n"):
anz_fenster_offen += 1
if "open" in fhem_task("get FensterBad1 param STATE\r\n"):
anz_fenster_offen += 1
if "open" in fhem_task("get Garagentor param STATE\r\n"):
stat_garage="offen"
else:
stat_garage="geschlossen"
# Wetter
try:
condition=str.split(fhem_task("get MeinWetter condition\r\n"))
if len(condition)==5:
wetter_icon=condition[3] + " " + condition[4]
else:
wetter_icon=condition[3]
except:
wetter_icon="Fehler"
luftdruck=str.split(fhem_task("get MeinWetter pressure\r\n"))
tendenz=str.split(fhem_task("get MeinWetter pressure_trend_txt\r\n"))
wind=str.split(fhem_task("get MeinWetter wind_speed\r\n"))
####################
# Datenbank auslesen
####################
db = MySQLdb.connect(host="localhost", user="", passwd="", db="")
cur = db.cursor()
cur.execute("SELECT MIN(aussentemperatur), MAX(aussentemperatur) FROM temperaturen WHERE timestamp >= DATE(NOW()) ORDER BY timestamp")
for row in cur.fetchall():
mintemp=round(row[0],2)
maxtemp=round(row[1],2)
db.close()
################
# Preprocess SVG
################
now = datetime.now()
now_time = now.time()
if time(5,50) <= now.time() <= time(22,50):
# Open SVG to process
output = codecs.open('daten_script_preprocess.svg', 'r', encoding='utf-8').read()
# Insert icons and temperatures
output = output.replace('ICON_ONE',wetter_icon.decode("utf-8"))
output = output.replace('WETTER_BESCHR',wetter_icon.decode("utf-8"))
output = output.replace('TEMP_A',fhem_task("get Aussenthermometer param temperature\r\n"))
output = output.replace('LUFT_A',fhem_task("get Aussenthermometer param humidity\r\n"))
output = output.replace('MIN_TEMP',str(mintemp))
output = output.replace('MAX_TEMP',str(maxtemp))
output = output.replace('DRUCK_A',luftdruck[3])
output = output.replace('TENDENZ',tendenz[3])
output = output.replace('WIND_A',wind[3])
output = output.replace('ANZ_FENSTER',str(anz_fenster_offen))
output = output.replace('STAT_ABWESENHEIT',abwesenheit)
output = output.replace('STAT_GARAGE',stat_garage)
output = output.replace('DATUM_UHRZEIT',datetime.strftime(datetime.now(), '%d.%m.%Y %H:%M:%S'))
# Write output
codecs.open('daten_script_output.svg', 'w', encoding='utf-8').write(output)
else:
# Open SVG to process
output = codecs.open('sleep_preprocess.svg', 'r', encoding='utf-8').read()
output = output.replace('DATUM_UHRZEIT',datetime.strftime(datetime.now(), '%d.%m.%Y %H:%M:%S'))
# Write output
codecs.open('daten_script_output.svg', 'w', encoding='utf-8').write(output)
Es werden verschiedene Information aus FHEM mittels Telnet abgefragt und Daten aus einer MySQL-Datenbank (min/max-Werte) ermittelt. Neben Temperaturwerten zeige ich z.B. auch noch den Status der Fenster, des Garagentores und der Abwesenheitssteuerung an. Zwischen 5:50 und 22:50 Uhr wird alle 10 Minuten ein aktualisiertes Bild der Statusinformationen angezeigt, in der anderen Zeit ein Bild eines schlafenden Männchens. In dieser Zeit fragt der Kindle auch kein neues Bild per wget ab.
Ergebnis
Im Ergebnis schaut es dann so aus:
Und hier die Anzeige für Nachts:
Als Erweiterung werde ich evtl. noch während der Heizperiode mit dem Kachelofen oder abhängig der Puffertemperatur, die obere und untere Temperatur des Pufferspeichers anstelle des Luftdruckes und der Windinformation anzeigen. Die Puffertemperatur ist in der Regel unser Maßstab ob Holz nachgelegt werden muss oder nicht.
Es könnte z.B. auch eine Display füllende Information ausgegeben werden wenn eine der Batterien der Fensterkontakte leer ist oder ein Warnhinweis falls die Heizung eine Störung oder anstehende Wartung anzeigt. Im Python-Script würde ich dann analog dem "Schlaf-Bild" ein spezielles PNG aus einem weiteren SVG erzeugen.
Nach den Anpassungen für den Neustart des Netzwerkinterfaces wie in Artikel „Stabiler 24/7 Betrieb des Raspberry“ beschrieben, läuft der Minirechner heute genau seit 100 Tagen. Sehr gut!
After the adjustments to restart the network interface as described in post „Stabiler 24/7 Betrieb des Raspberry„, the Raspberry PI runs just fine for 100 days now. Very good!
Unser Kachelofen von Brunner hat einen Wärmetauscher (HKD2.2) und versorgt damit den Wasserspeicher im Keller mit warmem Wasser. Aus diesem wird dann die Fußbodenheizung und das Warmwasser versorgt. Die Steuerung des Kachelofens übernimmt die EAS (Elektronische Abbrandsteuerung). Leider hat Brunner in der EAS keine mir bekannte Schnittstelle um die verschiedenen Temperaturen, die Statis der Abbrandsteuerung oder den Schalter der Kachelofentüre abzufragen.
Die Abbrandsteuerung selber ist unabhängig von der eigentlichen Hydraulik zum Anschluss des Kachelofens an den Warmwasserspeicher. Hier nutzen wir eine Steuerung der Fa. ÖkoCentro mit einer SHR 10-Steuerung von EnergieControl. Aber auch diese hat keine mir bekannte Schnittstelle die man einfach abfragen kann.
Als eine einfache Möglichkeit zumindest schon mal die Vorlauf- und Rücklauftemperatur zu messen, dachte ich an 1-Wire Temperatursensoren der Firma DALLAS (DS18B20). Diese sind günstig (z.B. 1,85€ bei Reichelt) und einfach am Raspberry PI zu implementieren. Die Vorbereitungen zur Nutzung der 1-Wire Sensoren ist nicht aufwändig und schnell passiert.
Sollen die 1-wire Sensoren nur parasitär versorgt werden, folgendes in der Shell eingeben um das entsprechende Kernelmodul zu laden:
sudo modprobe w1-gpio
oder wenn ein Pullup zur externen Stromversorgung genutzt wird, folgendes Kommando:
sudo modprobe w1-gpio pullup=1
Sollen Temperaturen über 70°C gemessen werden, wird zwecks der Genauigkeit der Sensoren die zusätzliche Stromversorgung mittels Pullup-Widerstand angeraten.
Mehr zum Thema Anschlussarten gibt es z.B. hier.
Unabhängig ob Pull-Up oder nicht wird noch ein weiteres Kernelmodul benötigt:
sudo modprobe w1-therm
Ab der Kernelversion 3.18.3 muss noch eine Anpassung gemacht werden. Die Kernelversion wird wie folgt bestimmt:
uname -r
Ist die Kernelversion > 3.18.3 muss in der Datei
/boot/config.txt
folgende Zeile eingefügt werden
# activating 1-wire with pullup
dtoverlay=w1-gpio-pullup
Ich habe die Sensoren mit separater Versorgung am Raspberry Pi angeschlossen. Wie das funktioniert, ist im Internet in verschiedensten Foren etc. zu lesen. Ich hatte mal eine kleine Platine rs232_raspi.fzz mit einem MAX3232 für eine RS232-Schnittstelle für das M-Bus-Projekt in Fritzing aufgebaut. Da hat auch noch der eine 4.7K Widerstand und eine Steckerleiste für 1-wire drauf gepaßt (oben Links zu sehen).
Sind die Kernelmodule geladen, alle Konfigurationen gemacht und alles angeschlossen, sollten die 1-wire Sensoren nach einem Neustart des Raspberry PI unter
cd /sys/bus/w1/devices
auftauchen.
Die Sensoren werden z.B. per „cat“ mit folgendem Befehl ausgelesen
cat 28-000005db9cea/w1_slave
Das Ergebnis sollte dann ähnlich wie folgt aussehen:
Die Temperatur wird hinter dem „t=“ in der zweiten Zeile ausgegeben. Um diese Temperatur z.B. mit PHP abzufragen und für weitere Verarbeitung nutzen zu können, folgendes PHP-Code-Schnipsel
Die Temperatur schreibe ich dann per Script, welches 10-minütig per Cron aufgerufen wird, in eine MySQL-Datenbank und stelle das Ergebnis in einer Webseite dar.
Soviel zum Thema 1-wire. Die größere Herausforderung wird es aber, an die Werte der EAS heran zu kommen. Diese sind in soweit auch interessanter, als das diese Steuerung den Abbrand überwacht und informiert ob das Feuer heiß genug ist (>450°C) um den geregelten Abbrand zu starten, zu heiß (>750°C) und eine Gewisse Panik zu erzeugen, der Abbrand beendet ist und Holz nach gelegt werden könnte oder die Türe des Kachlofens nicht richtig geschlossen ist.
Ein Anfang ist aber gemacht und die EAS eine neue Herausforderung.
Von einem Freund habe ich einen M-Bus (Meter-Bus) Wasserzähler und einen Wärmemengenzähler bekommen. Der M-BUS ist ein Feldbus der über eine Zweidrahtleitung über sehr lange Strecken genutzt werden kann. Ein M-BUS Master fragt dabei alle Slaves im Strang oder Stern ab. Die Slaves werden teilweise vom M-Bus-Master mit Spannung versorgt. Mehr Details im Wiki.
Der M-Bus-Master sollte in meinem Fall aus dem Raspberry und einem Pegelwandler bestehen. Pegelwandler gibt es fertig von verschiedenen Herstellen (Relay, Wachendorff). Diese sind aber, je nachdem für wieviele Slaves sie ausgelegt sind, relativ teuer.
Mein erster Ansatz war daher der Selbstbau eines Pegelwandlers inkl. RS232-Schnittstelle zum Anschluss an den Raspberry Pi. Im Netz gibt es verschiedene Beschreibungen einer einfachen Schaltung und einige wenige Forumseinträge die sich mit dem Selbstbau eines Pegelwandlers bzw. generell mit M-Bus beschäftigen. Leider habe ich in keinem Forum eine Diskussion gefunden die bis zu einem funktionierenden System verfolgt wurde. Egal, ich habe es trotzdem mal versucht…
Selbstbau Pegelwandler
Auf der Platine ist der Pegelwandler inkl. einer RSA232 Schnittstelle die aus einem MAX3232 besteht. Die +/-15 Volt für den Pegelwandler habe ich mittels DCDC-Wandler IH0515S der Fa. XP Power erzeugt. Dieses Bauteil kann man z.B. bei Farnell beziehen. Dann das Ganze auf Lochraster zusammen gelötet und mit dem Raspi und dem Wärmemengenzähler verbunden.
Damit der Raspberry das M-Bus Protokoll versteht bzw. auch den Pegelwandler korrekt anspricht, habe ich die Bibliotheken von rSCADA genutzt. Die Quellen liessen sich problemlos auf dem Raspberry kompilieren. Im Ergebnis wurden verschiedene Binaries erzeugt um mit Slaves im Bus zu kommunizieren.
Meine ersten Versuche waren jedoch nicht von Erfolg gekrönt. Es wurde kein M-Bus-Gerät gefunden. Bei der Fehlersuche habe ich zuerst die serielle Schnittstelle separat getestet und mit Minicom über den Raspberry mit einem anderen Linux-Rechner kommuniziert. Das hat funktioniert. Die weitere Fehlersuche z.B. am M-Bus-Ausgang sind allerdings am fehlenden Oszilloskop gescheitert, da das Multimeter mich nicht wirklich weiter brachte.
Etwas niedergeschlagen habe ich dann nach drei Tagen erfolgloser Fehlersuche nochmal nach fertigen Pegelwandlern gesucht und ein relativ preiswertes Gerät gefunden und kurzerhand gekauft. Damit fiel die Fehlerquelle „Pegelwandler“ schon mal weg.
Versuch mit gekauftem Pegelwandler
Der neue Pegelwandler benötigt zum Anschluss an den Raspberry Pi auch eine RS232 Schnittstelle. Um mir diesmal das Löten zu ersparen, hab ich erstmal den kompletten Versuchsaufbau auf einem Breadboard gesteckt. Der Pegelwandler läuft mit einer Spannung von 12-24 V DC weshalb ich den DCDC-Wandler aus dem ersten Versich auch nicht benötige.
Die Binaries von rSCADA unterscheiden zwischen TCP- und seriell angeschlossenen M-Bus-Pegelwandlern. Da meiner seriell angeschlossen ist, benutze ich „mbus-serial-scan“ um nach angeschlossenen Slaves im Bus zu suchen.
Als Argumente übergebe ich „-d“ für den Debugmodus, „-b 2400“ um 2400 Baud zu nutzen und „/dev/ttyAMA0“ als serielle Schnittstelle des Pi.
Zu meiner Überraschung wurde direkt ein Slave (der Wasserzähler) erkannt. Sehr schön…
Hat man alle angeschlossenen M-Bus-Geräte per Scan identifiziert, können mit einem weiteren Programm die Daten des Gerätes ausgelesen werden. Auch hier gibt es wieder das Argument „-d“ für den Debugmodus, „-b“ zur Einstellung der Baudrate, das Device der seriellen Schnittstelle und die vom Scan ermittelte Device-Nummer. Im Fall meines Wasserzählers ist das die „0“. Die Daten der Slaves werden in einer einfachen XML-Struktur zurück geliefert.
Da es auf Anhieb funktioniert hat, habe ich die serielle Schnittstelle auf Lochraster gebannt und der Pegelwandler wird mittels kleinem 12V-Netzteil betrieben. Dann Raspberry Pi, Pegelwandler und Platine im Netzwerkschrank verstauen…
Software
Den Stand des Wasserzählers protokolliere ich nun einmal täglich um 23:59 Uhr. Das wird per Cronjob und einem kleinen PHP-Script erledigt. Warum PHP? Weil ich zu ungeduldig war und das schnell umsetzen wollte und schon das ein oder andere ähnliche PHP-Script fertig hatte.
Das Script ruft das Binary wie oben erklärt per shell_exec auf. Ab dem XML-Teil parse ich die Ausgabe und extrahiere die relevanten Informationen die dann in eine MySQL-Tabelle geschrieben werden.
[cc lang=“php“]
//***********************************
//Wasserzaehler mit der ID:0 auslesen
//***********************************
$output = shell_exec("sudo /home/odroid/libmbus-0.7.0/bin/mbus-serial-request-data -d -b 2400 /dev/ttyS1 0");
$xmloutput=substr($output,strpos($output,'‚));
$xmloutput = new SimpleXMLElement($xmloutput);
$zaehlerID=$xmloutput->SlaveInformation->Id;
$zaehlerStand=$xmloutput->DataRecord[1]->Value/10000;
$mysqlhost=““;
$mysqluser=““;
$mysqlpwd=““;
$connection=mysql_connect($mysqlhost,$mysqluser,$mysqlpwd) or die („Verbindungsversuch fehlgeschlagen“);
$mysqldb=““;
mysql_select_db($mysqldb,$connection) or die(„Konnte die Datenbank nicht waehlen.“);
$sql = „INSERT INTO wasserzaehler (timestamp,zaehlerid,zaehlerstand) VALUES (CURRENT_TIMESTAMP,$zaehlerID,$zaehlerStand)“;
$query = mysql_query($sql) or die(„Anfrage 1 nicht erfolgreich“);
?>;
[/cc]
Da ich auf meiner Webseite aber nicht nur den absoluten Wasserverbrauch darstellen möchte sondern auch den Tagesverbrauch, kommt folgendes SQL zum Einsatz. Hier werden die Einträge aus zwei aufeinanderfolgenden Zeilen subtrahiert um die Differenz zum Vortag zu bestimmen.
SELECT
CASE DATE_FORMAT(wz1.timestamp,'%w')
WHEN 0 THEN 'Sonntag'
WHEN 1 THEN 'Montag'
WHEN 2 THEN 'Dienstag'
WHEN 3 THEN 'Mittwoch'
WHEN 4 THEN 'Donnerstag'
WHEN 5 THEN 'Freitag'
WHEN 6 THEN 'Samstag'
ELSE 'fehler' END,
wz1.zaehlerstand - IFNULL(wz2.zaehlerstand, 0) AS verbrauch
FROM wasserzaehler wz1
LEFT JOIN wasserzaehler wz2
ON wz2.timestamp = (
SELECT MAX(timestamp)
FROM wasserzaehler wz3
WHERE wz3.timestamp < wz1.timestamp
)
ORDER BY wz1.timestamp
Das Ergbnis sieht dann wie folgt aus. Ich war etwas erschreckt wieviel Wasser man an machen Tagen verbraucht!
Selbstgebauter Pegelwandler
Da ich ja nun weiß das es generell funktioniert und der Fehler meiner ersten Lösung definitiv im selbstgebauten Pegelwandler liegt, werde ich den Versuch mit dem Selbstbau demnächst nochmal angehen.
Sobald der Wärmemengenzähler in den Wasserlauf des Kachelofens eingebaut ist, werde ich nochmal einen kurzen Beitrag schreiben. Das Prinzip des Auslesens ist ja analog zum Wasserzähler aber vielleicht gibt es in den zurückgelieferten Daten unterschiede.
Zum Thema stabiler 24/7-Betrieb des Raspberry PI´s gibt es viele gute Blogeinträge die sich mit dem richtigen Netzteil, dem korrektem Umgang von Linux mit der SD-Karte, evtl. Hitzeprobleme und Netzwerkproblemen aufgrund zu hoher Last beschäftigen.
Unter anderem wird auch immer wieder der Hardware-Watchdog des PI genannt. Diesen Watchdog hab ich auch aktiviert, da ich in der Vergangenheit immer wieder Probleme mit dem Netzwerk (Stichwort smsc95xx errors und weiterführende Links) hatte. Dies äusserte sich immer wieder mit dem Einfrieren des PI. Der Watchdog machte im Fehlerfall einen Restart und gut war. Nach den letzten Firmwareupdates hat sich die Frequenz der Restarts auch stark verringert.
Dann aber war mein Raspi plötzlich per SSH nicht mehr erreichbar und auch die Webseite wurde nicht mehr angezeigt. Seltsamerweise erfolgte kein Neustart durch den Watchdog. Da ich den Raspi Headless betreibe, blieb mir nicht viel anderes übrig als ihn einfach vom Strom zu trennen und wieder anzuschliessen. Danach lief alles wieder einwandfrei. Leider häuften sich diese Probleme so das es mir zu nervig wurde, ständig den Strom zu kappen. Schliesslich ist mein Raspi ja ein Server und soll gescheit laufen.
Nach den Neustarts ist mir aber auch aufgefallen, das die Daten der Leseköpfe lückenlos in die Datenbank geschrieben wurden. Anscheind lief der Raspi noch und nur das Netzwerk war nicht verfügbar.
Das Problem war teilweise im Message-Log zu sehen:
Nov 22 12:51:10 raspberrypi kernel: [1279051.095475] usb 1-1: USB disconnect, device number 10
Nov 22 12:51:10 raspberrypi kernel: [1279051.095493] usb 1-1.1: USB disconnect, device number 11
Nov 22 12:51:10 raspberrypi kernel: [1279051.095887] smsc95xx 1-1.1:1.0 eth0: unregister 'smsc95xx' usb-bcm2708_usb-1.1, smsc95xx USB 2.0 Ethernet
Nov 22 12:51:10 raspberrypi kernel: [1279051.095954] smsc95xx 1-1.1:1.0 eth0: hardware isn't capable of remote wakeup
Nov 22 12:51:10 raspberrypi kernel: [1279051.136136] usb 1-1.2: USB disconnect, device number 12
Nov 22 12:51:10 raspberrypi kernel: [1279051.136650] cp210x ttyUSB0: cp210x converter now disconnected from ttyUSB0
Nov 22 12:51:10 raspberrypi kernel: [1279051.136748] cp210x 1-1.2:1.0: device disconnected
Nov 22 12:51:10 raspberrypi kernel: [1279051.137275] usb 1-1.3: USB disconnect, device number 13
Nov 22 12:51:10 raspberrypi kernel: [1279051.137769] ftdi_sio ttyUSB1: FTDI USB Serial Device converter now disconnected from ttyUSB1
Nov 22 12:51:10 raspberrypi kernel: [1279051.137876] ftdi_sio 1-1.3:1.0: device disconnected
Nov 22 12:51:10 raspberrypi kernel: [1279051.295583] Indeed it is in host mode hprt0 = 00021501
Nov 22 12:51:11 raspberrypi kernel: [1279051.575374] usb 1-1: new full-speed USB device number 14 using dwc_otg
Nov 22 12:51:11 raspberrypi kernel: [1279051.575636] Indeed it is in host mode hprt0 = 00021501
Nov 22 12:51:11 raspberrypi kernel: [1279051.825598] usb 1-1: not running at top speed; connect to a high speed hub
Nov 22 12:51:11 raspberrypi kernel: [1279051.825950] usb 1-1: New USB device found, idVendor=0424, idProduct=9512
Nov 22 12:51:11 raspberrypi kernel: [1279051.825971] usb 1-1: New USB device strings: Mfr=0, Product=0, SerialNumber=0
Nov 22 12:51:11 raspberrypi kernel: [1279051.836520] hub 1-1:1.0: USB hub found
Nov 22 12:51:11 raspberrypi kernel: [1279051.836765] hub 1-1:1.0: 3 ports detected
Nov 22 12:51:11 raspberrypi kernel: [1279052.115374] usb 1-1.1: new full-speed USB device number 15 using dwc_otg
Nov 22 12:51:11 raspberrypi kernel: [1279052.215553] usb 1-1.1: not running at top speed; connect to a high speed hub
Nov 22 12:51:11 raspberrypi kernel: [1279052.215947] usb 1-1.1: New USB device found, idVendor=0424, idProduct=ec00
Nov 22 12:51:11 raspberrypi kernel: [1279052.215973] usb 1-1.1: New USB device strings: Mfr=0, Product=0, SerialNumber=0
Nov 22 12:51:11 raspberrypi kernel: [1279052.219107] smsc95xx v1.0.4
Nov 22 12:51:11 raspberrypi kernel: [1279052.280966] smsc95xx 1-1.1:1.0 eth0: register 'smsc95xx' at usb-bcm2708_usb-1.1, smsc95xx USB 2.0 Ethernet, b8:27:eb:bd:01:0b
Nov 22 12:51:12 raspberrypi kernel: [1279052.375552] usb 1-1.2: new full-speed USB device number 16 using dwc_otg
Nov 22 12:51:12 raspberrypi kernel: [1279052.477284] usb 1-1.2: New USB device found, idVendor=10c4, idProduct=ea60
Nov 22 12:51:12 raspberrypi kernel: [1279052.477318] usb 1-1.2: New USB device strings: Mfr=1, Product=2, SerialNumber=3
Nov 22 12:51:12 raspberrypi kernel: [1279052.477334] usb 1-1.2: Product: CP2104 USB to UART Bridge Controller
Nov 22 12:51:12 raspberrypi kernel: [1279052.477349] usb 1-1.2: Manufacturer: Silicon Labs
Nov 22 12:51:12 raspberrypi kernel: [1279052.477362] usb 1-1.2: SerialNumber: 0065B522
Nov 22 12:51:12 raspberrypi kernel: [1279052.479039] cp210x 1-1.2:1.0: cp210x converter detected
Nov 22 12:51:12 raspberrypi kernel: [1279052.479519] usb 1-1.2: cp210x converter now attached to ttyUSB0
Nov 22 12:51:12 raspberrypi kernel: [1279052.491197] smsc95xx 1-1.1:1.0 eth0: hardware isn't capable of remote wakeup
Nov 22 12:51:12 raspberrypi kernel: [1279052.535606] smsc95xx 1-1.1:1.0 eth0: hardware isn't capable of remote wakeup
Nov 22 12:51:12 raspberrypi kernel: [1279052.555550] usb 1-1.3: new full-speed USB device number 17 using dwc_otg
Nov 22 12:51:12 raspberrypi kernel: [1279052.640093] smsc95xx 1-1.1:1.0 eth0: hardware isn't capable of remote wakeup
Nov 22 12:51:12 raspberrypi kernel: [1279052.661511] usb 1-1.3: New USB device found, idVendor=0403, idProduct=6001
Nov 22 12:51:12 raspberrypi kernel: [1279052.661547] usb 1-1.3: New USB device strings: Mfr=1, Product=2, SerialNumber=3
Nov 22 12:51:12 raspberrypi kernel: [1279052.661563] usb 1-1.3: Product: FT232R USB UART
Nov 22 12:51:12 raspberrypi kernel: [1279052.661577] usb 1-1.3: Manufacturer: FTDI
Nov 22 12:51:12 raspberrypi kernel: [1279052.661590] usb 1-1.3: SerialNumber: A4009G5A
Nov 22 12:51:12 raspberrypi kernel: [1279052.664914] ftdi_sio 1-1.3:1.0: FTDI USB Serial Device converter detected
Nov 22 12:51:12 raspberrypi kernel: [1279052.665117] usb 1-1.3: Detected FT232RL
Nov 22 12:51:12 raspberrypi kernel: [1279052.665314] usb 1-1.3: Number of endpoints 2
Nov 22 12:51:12 raspberrypi kernel: [1279052.665337] usb 1-1.3: Endpoint 1 MaxPacketSize 64
Nov 22 12:51:12 raspberrypi kernel: [1279052.665353] usb 1-1.3: Endpoint 2 MaxPacketSize 64
Nov 22 12:51:12 raspberrypi kernel: [1279052.665367] usb 1-1.3: Setting MaxPacketSize 64
Nov 22 12:51:12 raspberrypi kernel: [1279052.667714] usb 1-1.3: FTDI USB Serial Device converter now attached to ttyUSB1
Nov 22 12:51:13 raspberrypi kernel: [1279054.248030] smsc95xx 1-1.1:1.0 eth0: link up, 100Mbps, full-duplex, lpa 0xC5E1
An dem Raspi hängt der Lesekopf für den Stromzähler und für die Heizung. Der Raspi scheint die USB-Ports aus irgendwelchen Gründen unmotiviert neu zu starten. Das funktioniert für die USB-Ports immer erfolgreich, aber das Netzwerk blieb dabei gelegentlich auf der Strecke (obwohl in der letzten Zeile gegenteiliges behauptet wird). Das hängt anscheinend immer noch mit Fehlern im smsc95xx zusammen.
Neustart des Netzwerkinterfaces
Nun gut…dann muss das Netzwerk halt nochmal gestartet werden. Folgendes Bash-Script rufe ich alle 10 Minuten per Cron auf. Ist das Netzwerk verfügbar, passiert nichts. Ist das Netzwerk nicht verfügbar wird versucht des Interface neu zu starten. Gelingt auch das nicht, wird der Raspi rebootet. Mittels logger wird der Neustart in /var/log/messages geloggt.
[cc lang=“bash“ lines=“40″]
#!/bin/sh
IP_TO_TEST=““
PING_COUNT=1
PING=“/bin/ping“
IFUP=“/sbin/ifup“
IFDOWN=“/sbin/ifdown –force“
INTERFACE=“eth0″ #Device angeben welches geprüft werden soll
LOCKF=“/opt/lockf“
$PING -c $PING_COUNT $IP_TO_TEST > /dev/null 2> /dev/null
if [ $? -ge 1 ]
then
logger „$INTERFACE scheint unten zu sein, versuche restart…“
if [ -e $LOCKF]
then
logger „$INTERFACE immer noch unten, NEUSTART…“
rm -f $LOCKF 2>/dev/null
sudo reboot
else
touch $LOCKF
logger $(sudo $IFDOWN $INTERFACE)
sleep 10
logger $(sudo $IFUP $INTERFACE)
fi
else
#logger „$INTERFACE laueft“
rm -f $LOCKF 2>/dev/null
fi
[/cc]
Im Log sieht man dann den erfolgreichen Neustart des Netzwerkinterfaces durch das obige Bach-Script.
Nov 22 12:51:12 raspberrypi kernel: [1279052.665353] usb 1-1.3: Endpoint 2 MaxPacketSize 64
Nov 22 12:51:12 raspberrypi kernel: [1279052.665367] usb 1-1.3: Setting MaxPacketSize 64
Nov 22 12:51:12 raspberrypi kernel: [1279052.667714] usb 1-1.3: FTDI USB Serial Device converter now attached to ttyUSB1
Nov 22 12:51:13 raspberrypi kernel: [1279054.248030] smsc95xx 1-1.1:1.0 eth0: link up, 100Mbps, full-duplex, lpa 0xC5E1
Nov 22 13:00:02 raspberrypi logger: eth0 scheint unten zu sein, versuche restart...
Nov 22 13:00:09 raspberrypi kernel: [1279589.925658] smsc95xx 1-1.1:1.0 eth0: hardware isn't capable of remote wakeup
Nov 22 13:00:09 raspberrypi kernel: [1279590.124240] smsc95xx 1-1.1:1.0 eth0: hardware isn't capable of remote wakeup
Nov 22 13:00:09 raspberrypi logger: Stopping NTP server: ntpd. Starting NTP server: ntpd.
Nov 22 13:00:11 raspberrypi kernel: [1279591.726167] smsc95xx 1-1.1:1.0 eth0: link up, 100Mbps, full-duplex, lpa 0xC5E1
Nov 22 13:00:32 raspberrypi logger: Stopping NTP server: ntpd. Starting NTP server: ntpd.
Seitdem läuft mein PI seit 16 Tagen durch. Mal sehen wie lange er ohne Neustart durchhält!