[Tutorial] Funksteckdosen via Raspberry Pi über das Terminal, Webinterface oder Siri steuern

Liebe Leserinnen und Leser – heute möchte ich euch mal beschreiben, wie ihr mithilfe des Raspberry Pi Funk-Steckdosen schalten könnt. Es gibt sicher einen Haufen praktischer Einsatzmöglichkeiten für diese Anwendung des Raspberry, ich selbst schalte damit meinen Drucker, der sich im Keller befindet ein und aus, da er auch im Standby einiges an Strom zieht und ich ungern für jeden Druck erstmal in den Keller laufen möchte, um ihn einzuschalten und dann wieder auszuschalten.

Aber jetzt zum Projekt selbst: Alles was ihr brauch sind folgende Dinge:

• einen Raspberry Pi
• einen 433MHz Sender (für 1,90 bei dx.com)
• ein paar Jumper-Kabel (gut 3€ bei dx.com) und bei Bedarf noch ein Breadboard (ca. 2,50 € bei dx.com)
• Funksteckdosen vom Typ Elro AB440S (die habe ich zumindest selbst getestet und im Einsatz)

Das ist hardwaretechnisch schon alles, was ihr dafür braucht, also relativ günstig zu bekommen. Der Aufbau der Hardware ist auch relativ simpel. Die folgende Skizze soll den Aufbau verdeutlichen:

Allgemein sieht die Verkabelung folgendermaßen aus:

Sender                Raspberry Pi
ANT*
GND                   GND
DATA                  #17
VCC                    5V

Der (zusätzliche) Antennen-Anschluss (ANT) ist das kleine Loch unten links auf dem Bild. Der Anschluss einer externen Antenne ist optional, da bereits eine auf dem Sender integriert ist (die Spule). Solltet ihr einen anderen Sender mit 433MHz verwenden, der keine integrierte Antenne besitzt (oder euch die Reichweite mit der internen Antenne nicht ausreichen), müsst ihr dort noch einen Jumper (oder ein leitendes Stück Draht) daran befestigen, das als Antenne fungiert. Damit lassen sich auch weiter entfernte Steckdosen steuern.

Das war es auch schon, was hardwaretechnisch zu tun ist, also alles relativ simpel, ohne Löten möglich und auch für handwerklich nicht so begabte Leute sollte das alles machbar sein.

Kommen wir nun zur Software. Hierzu müsst ihr erstmal euren Raspberry Pi starten, an dem alles wie oben beschrieben montiert wurde. Anschließen solltet ihr erst mal
sudo apt-get update
ausführen. Dadurch werden eure Paketquellen aktualisiert. Dann muss git-core installiert werden (falls nicht sowieso schon geschehen):
sudo apt-get install git-core
Um die Ansteuerung des Transmitters zu realisieren gibt es ein Projekt namens WiringPi. Dieses installiert ihr euch auf eurem Raspberry Pi wie folgt:
git clone git://git.drogon.net/wiringPi
cd wiringPi
./build
Auch für unseren Zweck, die Steckdosen zu steuern gibt es bereits ein Projekt. Dieses stammt von xkonni und nennt sich Raspberry-Remote. Ihr installiert es euch so:
cd ~
git clone git://github.com/xkonni/raspberry-remote.git
cd raspberry-remote
Damit es läuft, müsst ihr euch noch die send.cpp kompilieren, also folgendes eintippen:
make send
Das war es auch schon mit der Basis! Jetzt könnt ihr schon über das Terminal Befehle an eure Steckdosen schicken, um sie aus- und anzuschalten. Aber zuerst solltet ihr noch den Hauscode bei euren Dosen ändern, nicht, dass euer Nachbar zufällig auch diese Steckdosen hat und ihr euch diese gegenseitig an- und ausschaltet. Dazu öffnet ihr einfach mit einem Kreuz-Schraubendreher die Dosen hinten und legt die Dip-Schalter mit einem Code eurer Wahl um. Also z.B. hoch, hoch, unten, hoch, unten. Diese Kombination solltet ihr bei allen Steckdosen eingeben und dann auch bei dem Handsender. Mit diesem könnt ihr dann auch überprüfen, ob alles soweit schon funktioniert. Falls dies der Fall ist, seid ihr kurz davor, eure Steckdosen erstmals über den Raspberry zu steuern. Über die gerade vorhin kompilierte send.cpp ist das möglich. Dazu gebt ihr einen Befehl nach dem Schema „sudo ./send <Hauscode> <Steckdosennummer> <Zustand 1 AN, 0 AUS>“ ins Terminal ein, also für den oben genannten Code für die Steckdose B (=2) zum Einschalten:
sudo ./send 11010 2 1
Jetzt sollte die Steckdose B angeschaltet werden. Falls dies der Fall ist: Herzlichen Glückwunsch!

Webinterface

Natürlich ist es etwas umständlich und unkomfortabel, das Ganze immer über das Terminal/eine SSH-Verbindung machen zu müssen. Aber kein Problem! Raspberry-Remote liefert auch gleich ein passendes Webinterface mit. Damit ihr das nutzen könnt, solltet ihr erst mal Apache und PHP installieren auf eurem Raspberry:
sudo apt-get install apache2
sudo apt-get install php5
Jetzt gehts zum Webinterface, was xkonni direkt mitliefert. Dazu habe ich im Ordner /var/www/html einen Unterordner remote erstellt. Anschließend den Inhalt von ~/raspberry-remote/webinterface dorthin verschoben: mv ~/raspberry-remote/webinterface/* /var/www/html/remote . Jetzt muss noch in der config.php Datei die IP Adresse des Raspberry Pis angepasst werden: dazu einfach nano verwenden.

[Update 2.11.2015] Hinweis: Die aktuell auf GitHub erhältliche Version des Webinterfaces von raspberry-remote machte bei mir Probleme, sodass ich auf diese ältere Version zurückgriff. Solltet bei euch die neue Version auch nicht funktionieren, könnt ihr die oben verlinkte, etwas ältere Version versuchen. Läuft die aktuelle Version bei euch, könnt ihr diese natürlich auch verwenden.

Nun fehlt noch der Daemon, auf den das PHP-Script des Webinterfaces zugreift. Dazu gehen wir in das Raspberry-Remote Verzeichnis zurück:  cd ~/raspberry-remote  und kompilieren den daemon: make daemon
Nun können wir diesen Starten:  sudo ./daemon &  (Das & bewirkt, dass der Prozess im Hintergrund läuft.

Jetzt können wir unser Glück mit dem Webinterface probieren: Dazu rufen wir von einem anderen Rechner/Handy das Webinterface per http://192.168.11.44/remote/ (Eure IP einsetzen) auf. Wenn das geht und dort die verschiedenen Steckdosen sichtbar sind, dann muss man jetzt nur noch in der config.php die Steckdosen mit Namen versehen und evtl. die Codes, etc. anpassen. Die Konfiguration sollte selbsterklärend sein.

Falls ihr eine Fehlermeldung wie „Switch out of range: GET /:XY“ bekommt, keine Sorge! In der daemon.cpp sind standardmäßig nur die Hauscodes 00000 & 00001 & 00010 abgedeckt. Das lässt sich aber einfach ändern. Geht dazu wieder ins Verzeichnis von Raspberry Remote (bei mir /home/pi/raspberry-remote/, also via cd /home/pi/raspberry-remote/) und öffnet die daemon.cpp mit nano. Darin befindet sich der Eintrag „nPlugs=10;“, welche ihr einfach durch „nPlugs= 1110;“. Anschließend über sudo make daemon  neu kompilieren und über sudo ./daemon &  wieder starten. Jetzt sollte auch bei euch das Webinterface funktionieren.

Automatischer Start des Daemon und Neustart bei Absturz

Um den Daemon automatisch bei Systemstart zu starten und um ihn bei einem möglichen Absturz neu zu starten, habe ich ein kleines Script geschrieben:

Zur Verwendung: Zuerst sollte der daemon umbenannt werden in daemon_remote. Dazu die Datei „daemon“ (in /home/pi/raspberry-remote/) nach dem Kompilieren und vor dem Starten umbenennen: sudo mv daemon daemon_remote. Anschließend das obige Skript unter der Datei „daemon_restart.sh“ z.B. unter /home/pi/ abspeichern und über  sudo chmod +x daemon_restart.sh ausführbar machen. Um es automatisiert zu starten legt ihr noch 2 Einträge in der root-crontab an via sudo crontab -e Dort diese Zeilen einfügen (einfach untern anhängen, je eine eigene Zeile):

Anschließend speichern und den Pi neu starten. Der Daemon sollte nun automatisch gestartet werden und zudem wird alle 15 Minuten überprüft, ob er noch läuft. Wenn nicht, wird er neu gestartet.

Für Raspbmc-Nutzer: Standardmäßig ist cron hier nicht aktiviert. Ihr müsst es in den Raspbmc-Einstellungen aktivieren, um es nutzen zu können! (Danke Christian!)

Alternative Webinterfaces

Interface von Dan

Dan hat in den Kommentaren (siehe hier) ein Paket bereitgestellt, das ein schöneres Design für das Webinterface bietet – danke dafür! Sicherheitshalber habe ich es auch auf den Blog-Webspace hochgeladen. Es sieht so aus: 

Im Paket fehlen aus Lizenzgründen die Switch-Button-Bilder, welche ihr noch nachträglich ergänzen müsst. Da hier Sprites verwendet werden, lässt sich das Interface auch schnell den eigenen Design-Vorstellungen anpassen. Hier meine aktuelle Ansicht, die ich damit realisiert habe:

Zur Nutzung zitiere ich hier mal Dans Kommentar:

Am besten sicherheitshalber die index.php und das CSS backuppen und erst dann alle Dateien aus dem ZIP drüberbügeln.

Die Dateien “ie.css” und “logo_sd.png” sind für Windows Phone 7-Geräte, die aufgrund des alten Internet Explorers nicht mit Retina-Grafiken umgehen können.

Der on/off-Schalter befindet sich in einem Sprite mit den Maßen 106x174px. Die obere Hälfte des Sprites ist der “on”-Zustand, die untere “off”. Das müsstet ihr leider selbst basteln. Auch hier gibt es für WP7 eine Non-Retina-Version “on_off_sd.png” mit der halben Auflösung. Wer nur Android und/oder iOS benutzt, kann sich das sparen.

Interface von Matteo

Matteo hat in den Kommentaren eine Version des Webinterfaces gepostet, das sowohl vom Design angepasst wurde, als auch technisch um eine Login-Funktion erweitert wurde. Ihr könnt es via Github mit oder ohne Passwort-Funktion beziehen. Hier 2 Screenshots davon (der erste Zeigt die Desktop-Ansicht des Webinterfaces und die zweite die mobile Ansicht [sprich Smartphone]):

Interface für eBook-Reader

Um auch von Schwarz-Weiß-eBook-Readern die Steckdosen bequem steuern zu können habe ich ein kontrastreiches Interface für diese Geräteklasse erstellt. Dieses habe ich bisher auf dem Kobo Glo sowie einem Kindle 5 erfolgreich getestet. Ob es auch auf den Browsern von anderen Lesegeräten und Herstellern korrekt angezeigt wird, weiß ich allerdings nicht, die Browser sind meist auch nur als Beta-Feature in den eBook-Lesegeräten aufgeführt. Die .css-Datei hier habe ich möglichst simpel gehalten und auch die Schrift sollte auf den meisten Lesegeräten funktionieren. Ihr könnt es hier herunterladen. Für die Installation macht ihr am Besten einen eigenen Ordner auf eurem Webserver, z.B. über mkdir /var/www/html/remotebook  und kopiert die Heruntergeladenen Dateien dort hinein. Um auf dem Lesegerät schnell darauf zugreifen zu können, empfiehlt es sich (wenn möglich), ein Lesezeichen zur entsprechenden Adresse zu setzen.

Es sieht so aus:

Siri-Proxy

Achtung! iOS 7 und neuer funktionieren mit SiriProxy nicht! Siri-Proxy sollte allerdings weiter mit Geräten mit iOS 6 und älter funktionieren, sodass ich diesen Teil noch im Tutorial behalte.

[Update 27.08.2015] Ich habe gerade einen Artikel zur Steuerung über Apples HomeKit verfasst. Das funktioniert auch mit den Funksteckdosen.

Wer seine Steckdosen mit iOS 7 aufwärts per Sprachsteuerung schalten möchte, kann das nach dieser Anleitung machen, in der beschrieben wird, wie ihr Sprachsteuerung und Widget für iOS einrichtet.

Wem selbst das Webinterface noch zu kompliziert ist (oder wer lieber redet statt zu tippen und zu klicken), der kann die Steuerung auch in Siri integrieren. Das funktioniert auch ohne Jailbreak und ist eine tolle Sache – leider auch etwas komplizierter. Zum Glück gibt es aber auch dafür schon Anleitungen und fertige Projekte im Netz, sodass sich der Aufwand in Grenzen hält. Realisieren lässt sich das Vorhaben durch siriproxy, den ihr auf dem Raspberry installieren könnt. Dazu müssen erst mal ein paar neue Pakete installiert werden:

Anschließend führt ihr Folgendes aus:
sudo curl -L https://get.rvm.io | bash -s stable --ruby
Das kann einige Zeit dauern. Lasst den Befehl einfach laufen und gönnt euch eine Tasse Kaffee oder Tee. Wenn der Befehl durchgelaufen ist, tippt folgendes ein:

Anschließend:
echo 'export PATH=$HOME/.rvm/bin:$PATH' >> ~/.bashrc
dann:
. ~/.bashrc
dann:
rvm install 2.0.0
dann:
rvm use 2.0.0 --default
dann:
gem install siriproxy
dann:
mkdir ~/.siriproxy
Anschließend sollte siriproxy an sich schon installiert sein auf eurem Raspberry Pi. Damit ihr den Dienst auch auf eurem iOS-Gerät nutzen könnt, müsst ihr euch noch ein Zertifikat generieren lassen:
siriproxy gencerts
Dieses liegt nun im oben generierten Ordner .siriproxy. Ihr lönnt es nun z.B. auf einen USB-Stick kopieren oder es euch direkt vom Raspberry per Mail schicken. Die benötigte Datei heißt „ca.pem“. Am einfachsten ist es wie gesagt sie euch einfach selbst per Mail zu schicken und die Mail dann auf eurem iOS gerät öffnen. Tippt auf eurem iOS-Gerät auf das Zertifikat und installiert es. Jetzt müsst ihr nur noch am iPad bei den WLAN-Einstellungen den DNS-Server ändern. Das geht selbsterklärend. Fügt vor eurem aktuellen (primären) DNS-Server einfach die IP-Adresse eures Raspberry Pi ein. Jetzt noch schnell den Flugmodus an- und ausschalten (damit die neuen WLAN-Einstellungen auch übernommen werden).

Jetzt ist es an der Zeit, siriproxy auf dem Raspberry zu starten:
siriproxy bundle
rvmsudo siriproxy server -d IP_ADRESSE_VOM_RASPBERRY
Wenn alles glatt gelaufen ist, solltet ihr die Meldung „SiriProxy up and running“ erhalten. Wenn das der Fall ist, startet Siri auf eurem iOS-Device und sagt „Test Siri Proxy“. Wenn Siri nun „SiriProxy is up and running“ antwortet, habt ihr alles richtig gemacht! Glückwunsch!
Nun könnt ihr euch daran machen, die Steuerung der Steckdosen in SiriProxy zu integrieren. Leider haben die Tutorials, die ich im Netz dazu gefunden habe bei mir nicht so funktioniert, wie erwünscht. Letztendlich habe ich aber trotzdem eine relativ simple Methode gefunden, eigene Befehle in SiriProxy zu integrieren. Dazu wechselt ihr erstmal das Verzeichnis:

Darin befindet sich eine Datei namens „siriproxy-example.rb“. Diese nun mit sudo nano öffnen. Fügt darin folgende Zeilen ein:

Die Codes solltet ihr noch anpassen, falls ihr andere gewählt habt. Auch die Befehle und Antworten könnt ihr nach Belieben anpassen. Achtet nur darauf, dass bei dem listen-Befehl nur Kleinbuchstaben verwendet werden dürfen. Dann die Datei wieder speichern. Anschließend müsst ihr siriproxy neu starten:
siriproxy bundle
rvmsudo siriproxy server -d IP_ADRESSE_VOM_RASPBERRY
Testet nun an eurem iOS-Gerät, ob alles so funktioniert, wie ihr es wolltet. Falls ja, müsst ihr nur noch siriproxy laufen lassen auf eurem Raspberry. Leider ist das gar nicht so einfach, da siriproxy beendet wird, wenn ihr die ssh-Verbindung zum Raspberry schließt. Nach langem Ausprobieren und vielen frustrierenden – weil nicht funktionierenden – Versuchen, habe ich eine einfach Möglichkeit gefunden, siriproxy weiter laufen zu lassen. Das Ganze habe ich über tmux realisiert. Dazu erst einma tmux installieren:
sudo apt-get install tmux
Anschließend tmux starten. Dann gebt ihr wieder
rvmsudo siriproxy server -d IP_ADRESSE_VOM_RASPBERRY
ein. Jetzt sollte siriproxy gestartet sein. Dann könnt ihr die SSH-Sitzung schließen. Nun wieder eine SSH-Verbindung aufbauen und „tmux attach“ eingeben. Ab jetzt solltet ihr die SSH-Sitzung wieder schließen können und siriproxy sollte auch weiterhin laufen.

Das wars auch schon! Von nun an könnt ihr dank des Raspberry Pi eure Geräte einfach via Terminal, Webinterface oder Siri ein- und ausschalten.
Ich hoffe, ich konnte euch alle Schritte gut erklären und wünsche gutes Gelingen! Falls ihr noch Fragen oder Anregungen habt, immer her damit! Auch wenn ihr Fehler findet, könnt ihr diese im Kommentarfeld posten.