Achtung: Arbeiten an 230V darf nur von Elektrofachpersonal durchgeführt werden!
Bilder vom Zusammenbau
Versorgt wird der ganze Homeserver mit 230V. Diese gehen zuerst durch den Zähler, dann an eine Steckdose, an der der Überspannungsschutz und dann ein Mehrfachstecker angeschlossen ist. An dieser hängt das Netzteil für den Pi und das Netzteil für die HDD. Das 5V Netzteil hat zwei Ausgänge, einen verwende ich nur für den Pi, den anderen für alles andere.
Das Display ist mit 3,3V und I2C (Pin 3 und 5) angeschlossen. Onewire Sensoren, die die Temperatur der Wärmepumpe kontrollieren sind ebenfalls mit 3,3V und Onewire (Standard Pin 7) angeschlossen. Die Relais laufen mit 5V und beliebigen GPIOs. Die S0 Schnittstelle des Stromzählers ist an einen freien GPIO angeschlossen. Die HDD, SSD und der Modbus Adapter, der Stromzähler überwacht sind per USB angeschlossen (HDD und SSD an USB3, Modbus an USB2).
Bilder vom fertigen Homeserver (mangels Tageslicht etwas unscharf)
Software
Zur Software möchte ich gar nicht so viel sagen. Auf dem Raspberry läuft Raspbian 10 und:
Mit diesem simplen Programm, welches ich programmiert habe, lassen sich Zählerstände von unterschiedlichen Zählern (Stromzähler, Wasserzähler, …) manuell eintragen (später auch automatisch) und analysieren. Als Server dient hier ein Raspberry Pi (theoretisch funktioniert auch jeder andere Linuxserver, aber wenn Sensoren hinzugefügt werden, dann nicht mehr). Es gibt ein Webinterface und eine App. Das Projekt findet man auf Github: https://github.com/jjk4/energiezaehler
Installation
Installation über das Installationsskript
Lade dir das Installationsskript mit wget https://raw.githubusercontent.com/jjk4/energiezaehler/main/install.sh herunter und führe es mit sudo bash install.sh aus. Das Skript fragt dich nun ein paar Dinge, die du beantworten musst:
In welchem Ordner soll sich der Energiezähler befinden? Beispiel: Wenn du /energie eingibst, wird der Energiezähler unter http://IP_DEINES_RPI/energie erreichbar sein
Soll eine lokale oder entfernte Datenbank verwendet werden? Bei der lokalen Datenbank speichert der Energiezähler die Daten direkt auf dem Gerät, auf dem er läuft. Bei einer entfernten Datenbank kann das auch ein anderer Server sein. Dabei musst du aber selbst influxdb installieren und eine Datenbank erstellen
Bei lokaler Datenbank:
Wie soll die Datenbank heißen? Das ist der Name der Datenbank. du brauchst sie nicht zu erstellen. Das passiert automatisch
Bei entfernter Datenbank
Gib die IP oder den Hostname des Servers der Datenbank ein Die IP des Servers
Gib den Port des Servers der Datenbank ein Standard: 8086
Erstelle auf dem Server eine Datenbank und gib den Namen der Datenbank ein Name der Datenbank, die du erstellt hast
Das war’s. Du kannst jetzt den Energiezähler verwenden und einrichten.
Konfiguration
Unter „Einstellungen“ im Webinterface lassen sich verschiedene Einstellungen vornehmen. Die Datenbankeinstellungen hast du schon bei der Installation festgelegt und solltest du nur ändern, wenn man weiß, was man tut. Zähler lassen sich folgendermaßen Konfigurieren: Der technische Name darf nur aus Kleinbuchstaben und Unterstrichen (_) bestehen. Er wird intern als Erkennungsmerkmal verwendet. Der Anzeigename ist die Bezeichnung eines Zählers, die der Nutzer im Webinterface sieht. Die Einheit sollte selbsterklärend sein. zum Beispiel kWh für Strom- oder m³ für Wasserzähler. Die Art kann man bis jetzt noch nicht einstellen. Sie soll später dazu da sein, die Software mit einem Hardwarezähler zu verbinden, um Werte automatisch auszulesen. Wenn du bei Löschen? einen Haken setzt, dann wird der Zähler nach Bestätigen gelöscht. Hierbei werden keine Daten gelöscht. Wenn du einen Zähler mit dem gleichen technischen Namen erstellst, werden wieder die Daten vom gelöschten Zähler verwendet.
Daten importieren von Energiesparkonto
Der Datenimport ist nicht für absolute Anfänger geeignet. Es wird in einer späteren Version noch die Möglichkeit geben, die Daten direkt grafisch per Webinterface zu setzen.
Du kannst Daten von energiesparkonto.de importieren . Dazu muss man sie zuerst dort exportieren. Das geht folgendermaßen: Zunächst geht man auf die entsprechende Seite (Stromseite, Wasserseite, …) und wählt unter „Meinen Verbrauch entragen“ den Punkt „Hier können Sie Daten importieren oder exportieren“
Im darauffolgenden Menü wählt man „Exportieren“, seinen gewünschten Zähler und „Mac/Unix“. Nachdem man auf Ausführen geklickt hat, wird die Datei heruntergeladen, die im nächsten Schritt auf dem Energiezähler hochgeladen wird.
Kopiere die Datei ins Webverzeichnis (/var/www/html/energie). Um die Daten dann in die Datenbank zu schreiben, mit cd /var/www/html/energie ins Verzeichnis wechseln und dann folgendes eingeben:
Dabei ist localhost und 8086 der Host/die IP und der Port der Datenbank. Wenn du bei der Installation „lokal“ gewählt hast, ist es wie hier localhost und 8086. Zähler ist der technische Name des Zählers. File.csv ist der Name der Datei. Nach wenigen Sekunden ist der Datenimport fertig. Damit die Daten auch zu 100% korrekt angezeigt werden, muss man evtl. noch auf Zwischenberechnungen warten, die nach jetzigem Stand einmal am Tag um 12 Uhr stattfinden.
Dieser Blogeintrag hat mich dazu gebracht, auch so einen Touchscreen in die Wand einzubauen. Hier zeige ich dir, wie ich das Hardware- und Softwaretechnisch gelöst habe.
Mit dem Display kann ich das Bild der Überwachungskamera ansehen, die Lüftungsanlage steuern, die Produktion der Solaranlage überwachen, Meine Mobile Alerts Sensoren auslesen und den Wetterbericht lesen.
Wenn der Touchscreen bei Bewegung an gehen soll, ein Bewegungsmelder
Ein paar Kabel
Einbau
Zum Einbau des Gehäuses gibt es nicht viel spannendes zu sagen. Ein Loch in die Wand machen, Gehäuse rein schieben und fixieren. Im Gehäuse habe ich dann noch Schrauben eingebaut, die später zur Befestigung mit den Magneten wichtig sind.
Im Keller direkt unter dem Display ist das Netzteil und eine LAN Buchse untergebracht. Von dem geht ein Kabel zu Stromversorgung und ein LAN Kabel nach oben. Zur Verkabelung habe ich im Gehäuse noch eine Lüsterklemme befestigt, um die Kabel, welche vom Bewegungsmelder und dem Netzteil kommen mit Jumperkabeln zu verbinden, die dann später auf die GPIO des Raspberry gesteckt werden können.
Um das Display mit Raspberry im Gehäuse zu befestigen, kann man dann einfach 4 Magnete auf den Schrauben platzieren, alle Kabel am Raspberry anstecken und das Display ins Gehäuse einsetzen. Es wird von den Magneten so fest gehalten, dass es nicht von selbst herausfällt, aber, dass man es mit etwas Kraft heraus holen kann.
Ich habe zusätzlich noch einen Bewegungsmelder eingebaut. Dieser ist in einer Blindabdeckung unter dem Display. Er ebenfalls mit einem Kabel mit dem Raspberry am Pin 10 angeschlossen.
Bilder vom Einbau
Software
Skript für Bewegungsmelder
Folgendes Python Skript nutze ich, damit ich mit dem Bewegungsmelder das Display an- und ausschalten kann:
Ein Gehäuse (Ich werde meines mit dem 3D Drucker ausdrucken)
etwas Lötmaterial
Für den Nistkasten
Ein Brett der Größe 27×190, 1,8cm Dick
30 Schrauben 3x35mm oder 3x40mm, Senkkopf
2Schrauben 3x20mm, Senkkopf
2Schraubenhaken 4x30mm für die Verriegelung an der Front
2Nägel
1 Scharnier
Bau des Nistkastens:
Zunächst wurde der Höhlenbrüternistkasten des NABU so umgebaut, dass der Raspberry Pi darin Platz hat. Folgendes wurde verändert:
Das Seitenteil gibt es 2 Mal
Der Boden ist durchgehend
Es kommt ein weiteres Teil mit den Maßen 5x25cm hinzu
Das Dach und die Rückwand sind 5cm länger
Das Gehäuse
Das Gehäuse habe ich mit dem 3D Drucker ausgedruckt. In dieses Gehäuse passt der Raspberry und der enc28j60. Ich musste es, weil der Ethernet Adapter nicht rein passte, noch etwas abändern. Wenn man gerade keinen 3D Drucker hat, kann man sich natürlich auch eines kaufen. Wichtig ist dabei nur, dass es nicht dicker als 4cm sein darf. Ansonsten muss der Nistkasten umgeplant werden. Da ich meine Infrarot LEDs gerne schalten möchte, habe ich diese extra an einen GPIO angeschlossen. Da diese aber nicht genug Strom lieferten, musst ich ein Relais einsetzen. Dieses und natürlich auch die Kamera und die IR LEDs selbst brauchen auch Gehäuse. Diese habe ich ebenfalls mit dem 3D-Drucker ausgedruckt. Gehäuse für Kamera und IR LEDs Halterung zum Einstellen der Kamera Gehäuse für das Relais
Nun geht‘s an die Software. Das LAN-Mudul habe ich aktiviert, indem ich in der raspi-config I2c aktiviert und in der /boot/config.txt die Zeile
1
dtoverlay=enc28j60
eingefügt habe.
Samba client einrichten
Alle meine Bilder, die ich mit der Kamera aufnehme, sollen auf einem Samba Server gespeichert werden. Dazu installiere ich einen Samba Client nach diesem Tutorial: 1. Updaten:
Ich orientiere mich hier an diesem Tutorial. Als Überwachungssoftware nutze ich motion. Diese kann ganz einfach installiert werden mit:
sudo apt-get install motion
Natürlich muss man in der raspi-config auch die Kamera noch aktivieren. Wenn das erledigt ist, muss man noch ein paar Einstellungen vornehmen. Als erstes braucht man ein paar Informationen über die Kamera:
v4l2-ctl -V
Hier sind die Informationen „Pixel Format“ und „Widht/Height“ wichtig. Diese werden wir später brauchen. Nun muss man in der Datei
sudo nano /etc/motion/motion.conf
ein paar Dinge bearbeiten: daemon on Dadurch startet motion im daemon Modus stream_localhost off Damit man auch von anderen Geräten, außer dem Pi selber auf den stream von motion zugreifen kann. target_dir /media/Bilder Der Ort, an dem die Aufnahmen gespeichert werden sollen v4l2_palette 17 Das Videoformat, das die Kamera hat. (siehe Befehl am Anfang) hier gilt: # V4L2_PIX_FMT_SN9C10X : 0 'S910' # V4L2_PIX_FMT_SBGGR16 : 1 'BYR2' # V4L2_PIX_FMT_SBGGR8 : 2 'BA81' # V4L2_PIX_FMT_SPCA561 : 3 'S561' # V4L2_PIX_FMT_SGBRG8 : 4 'GBRG' # V4L2_PIX_FMT_SGRBG8 : 5 'GRBG' # V4L2_PIX_FMT_PAC207 : 6 'P207' # V4L2_PIX_FMT_PJPG : 7 'PJPG' # V4L2_PIX_FMT_MJPEG : 8 'MJPEG' # V4L2_PIX_FMT_JPEG : 9 'JPEG' # V4L2_PIX_FMT_RGB24 : 10 'RGB3' # V4L2_PIX_FMT_SPCA501 : 11 'S501' # V4L2_PIX_FMT_SPCA505 : 12 'S505' # V4L2_PIX_FMT_SPCA508 : 13 'S508' # V4L2_PIX_FMT_UYVY : 14 'UYVY' # V4L2_PIX_FMT_YUYV : 15 'YUYV' # V4L2_PIX_FMT_YUV422P : 16 '422P' # V4L2_PIX_FMT_YUV420 : 17 'YU12' Da meine Kamera YU12 hat, nehme ich hier Nummer 17 widht 960 height 720 hier kann alles beliebige genutzt werden, was die Kamera maximal kann, nur das Seitenverhätnis muss stimmen. Ich empfehle aber dieses Format. threshold 1500 Das ist die Anzahl der Pixel, die sich verändern müssen, damit ein Bild aufgezeichnet wird. Sozusagen die Empfindlichkeit der Bewegungserkennung. Hier muss man selbst ausprobieren, was das beste ist. Als nächstes muss man noch die Datei sudo nano /etc/default/motion bearbeiten. Dort setzt man no auf yes. Damit motion auch automatisch gestartet wird, habe ich in der sudo nano /etc/rc.local noch die Zeile sudo motion hinzugefügt.
Email Versand
Bis ein Vogel eingezogen ist, muss motion nicht die ganze Zeit laufen. Deshalb hätte ich gerne, dass mir der Pi jeden Tag eine Email sendet, sodass ich sehen kann, ob bereits jemand eingezogen ist. Dazu verwende ich folgendes Skript:
print(" Beim E-Mail-Versand ist ein Fehler aufgetreten : ",
sys.exc_info())
GPIO.output(8,False)
GPIO.output(10,False)
Dieses Skript macht als erstes die IR LEDs an, dann macht es ein Bild, schickt es mir per Email und schaltet die LEDs anschließend wieder aus.
Bild auf Webserver
Diese Bilder, die auch per Email versendet werden, sollen auf einem Webserver gespeichert werden, sodass man immer das letzte Bild sehen kann. Dazu muss erstmal ein Webserver, in diesem Fall apache2 installiert werden: sudo apt-get install apache2 Dann muss die Zeile os.system("raspistill -o foto.jpg -w 960 -h 720") in os.system("raspistill -o /var/www/html/foto.jpg -w 960 -h 720") und fn= ‘/var/www/html/foto.jpg‘ abgeändert werden. Das war‘s auch schon. Das Bild kann man jetzt im Browser mit http://IP_DES_RPI/foto.jpg anschauen.
Zeitstempel im Bild
Dieser Teil ist nicht mehr aktuell.
Um sicherzustellen, dass auch wirklich ein neues Bild und nicht ein altes verschickt wird, hätte ich gerne, dass auf dem Bild ein Zeitstempel angezeigt wird. Das mache ich nach diesem Tutorial. Also eine neue Datei erstellen: /var/www/html/skript.sh Ausführbar machen: sudo chmod +x skript.sh Außerdem muss eine gewünschte Schriftart mit dem Namen „arial.ttf“ im Verzeichnis /var/ www/html liegen. Das einzige, was ich verändert habe, ist, dass die Datei immer den gleichen Namen bekommt und vorher gelöscht wird. Jetzt muss man noch die Zeile os.system(„sudo /var/www/html/skript.sh“) nach der Zeile os.system(„raspistill… in Datei mit dem Email Versandt schreiben. Dann kann man das Bild mit Zeitstempel im Browser unter http://IP_DES_RPI/time.jpg angeschaut werden. Soll das Bild auch per Email versendet werden, muss man die Zeile fn= ‘/var/www/html/foto.jpg‘ in fn= ‘/var/www/html/time.jpg‘ abgeändert werden.
