Das allgemeine IoT-Schalterproblem

IoT-Lösungen sind entweder teuer, wenn sie nämlich beim Bau des Hauses gleich mit eingebaut werden und dann eher Gebäudeautomation heißen, oder günstig und dann eher nicht zuende gedacht.
Lampen mit Apps einschalten ist eigentlich nie sinnvoll und Zigbee-Schalter für jeweils 80€ + (Kosten der smarten Leuchtmittel) zu kaufen ist auch scheiße. Vor allem, wenn diese dann in der Mietwohnung neben den mit Panzertape auf „an“ fixierten Wandschalter hängen.

Für unsere selbst entwickelte Home-Automation-Lösung suchten Tsia und ich auch lange nach einer Möglichkeit, um kleine, stromsparende, akkubetriebene Geräte anzubinden.

Dazu sei gesagt, dass ich die zentrale Steuerungssoftware in Node.js von Grund auf selbst geschrieben habe, weil mir bestehende Lösungen (HomeMatic, HomeAssistant, Domoticz, OpenHAB) alle samt nicht zusagten.
Die Node.js-Software redet dann via in der ganzen Wohnung verlegtem Netzwerk mit den Devices. Diese bestehen meistens aus einem Mikrocontroller, der (auch selbst geschriebenen) Arduino-Code ausführt. Soweit, so simpel.

Mittlerweile haben wir bis auf in den Bädern (ja, Plural^^) in der gesamten Wohnung die Lampen mit einem ESP8266-basierten Relais versehen. Bei Stehlampen oder ähnlichem in Form einer mit eigener Firmware versehenen WiFi-Steckdose aus dem Baumarkt, bei Deckenlampen in Form eines Sonoff Basic, der sich unter der Decke in der Abdeckung der Lampe befindet.
Für Schalterdosen sind Sonoff Basics zu groß und obwohl es mittlerweile fertige ESP8266-Module gibt, die mit viel Glück zwischen Kabel und Unterputz-Taster gequetscht werden könnten, fühle ich mich nicht wohl dabei, ein Stück China-Hardware mit Netzteil auf so engem Raum unterzubringen. Zudem bräuchte man auch bei mehreren Schaltern pro Lampe trotzdem an jeder Schalter-Position ein solches Modul, obwohl nur eines davon tatsächlich sein Relais betätigen müsste. Nicht sinnvoll.

Nun aber genug über die Gründe, warum wir etwas nicht getan haben. :D

Der Leser handelt auf eigene Gefahr und sollte beim Umgang mit Hausstrom immer vorsichtig sein und ggfs. einen Elektriker zurate ziehen!

Also, der ESP8266 in/an der Lampe braucht natürlich immer Strom. Er muss mit dem WiFi verbunden sein, auch wenn die Lampe aus ist. Daher wird die Verbindung zur Lampe in der Schalterdose mit einer Wago-Klemme durchverbunden, statt vom Schalter geschaltet zu werden. Der Schalter wird durch einen Taster ersetzt. Sofern man den Taster vom Hersteller des Schalters kauft, braucht man nur den nackten Taster und kann Rahmen und Kappe weiterverwenden.

Der Taster wird mit diesem Board und einer einfachen Antenne versehen. Darauf befindet sich ein EV1527-Chip, der je nachdem, welcher seiner Pins auf Ground gezogen wird, 433-MHz-Messages sendet. Die Messages enthalten eine eindeutige Absender-ID und können mit einem RTL-SDR (wir benutzen diesen hier) und dieser Software empfangen werden. Von dort können sie in der Home-Automation-Anwendung verarbeitet werden.

Um nicht ein Netzteil in die Schalterdose quetschen zu müssen, ist das 433-MHz-Board akkubetrieben. Das ist aber nicht schlimm, denn es verbraucht im Standby nur wenige Mikroampere und kann mit 3 – 24V umgehen. Als Akku kommt momentan dieses Modell zum Einsatz. Da es sich hierbei allerdings immer noch um einen Lithium-Akku handelt, sind wir gerade dabei, ihn gegen Knopfzellen zu tauschen. Diese sind in Verbindung mit dieser Halterung auch noch mal deutlich kleiner.

Das 433-MHz-Board kann an bis zu vier Taster angeschlossen werden. Wenn also mehrere Schalter in einer Dose mit Tastern ersetzt werden sollen, braucht man dafür nur ein Board, eine Antenne und einen Akku.

Wenn man eh schon mal die Infrastruktur gebaut hat, um diese 433-MHz-Messages zu empfangen, kann man auch ohne Probleme Tür-Sensoren oder portable Buttons (1-fach / mehrfach) damit betreiben.

Ein Wort zur Sicherheit:
Die 433-MHz-Messages sind nicht verschlüsselt oder gegen Replay abgesichert. Der günstige Preis spiegelt sich quasi in der Sicherheit des Systems wieder. Wir nehmen dieses Risiko hin, da die Reichweite der Buttons nicht weit über die Wohnungsgrenze hinausgeht und am Ende halt nur Lampen ein- und ausgeschaltet werden. Durch die Luft gesendet wird nur der Schaltimpuls, es geht nicht aus der Nachricht hervor, ob die Lampe ein- oder ausgeschaltet wird. Würde sich wirklich jemand die Mühe machen, Messages der Schalter zu replizieren, könnten wir darauf relativ einfach reagieren und Schaltungen nur noch erlauben, wenn sich (durch Bewegungsmelder erkannt) tatsächlich jemand im Raum befindet.