Detlefs Bastelecke

Einleitung

Auf dieser Seite („work in progess“) werden als nützlich erachtete Themen im Kontext von Glessen Autark behandelt, die den Hauptfokus „Photovoltaik“ mit verwandten Themen wie SmartHome ergänzen soll. Unter anderem werden Hilfestellungen zum Aufbau eines SmartHome Server gegeben, mit dem u.a. der minutiöse Verlauf des eigenen Energieverbrauch einfach und professionell möglich wird.

Es werden hier auch Hinweise und Kaufnachweise gegeben, hauptsächlich um Interessenten Anhaltspunkte zu geben. Es stehen dahinter KEINERLEI wirtschaftlichen Interessen, denn der Autor bezieht seine Teile von verschiedensten Quellen. Die Quelle Amazon wird häufig deswegen genannt, weil zum einen die Produkte dort gut beschrieben sind, schnell geliefert werden und zudem oft Bewertungen vorhanden sind, die der Autor oft als relevant und sehr aufschlussreich findet.

Da die Preise für Technologieprodukte häufig schwanken, sollten die Tagespreise immer bei Portalen wie z.B. idealo.de abgefragt werden, wo auch die die Preisentwicklung über die Zeit und auch Bewertungen der Lieferanden zu finden sind. Bei Käufen über eBay ist das nicht transparent sichtbar.

Tipp: In jedem Fall sollte bei Käufen (auch bei solchen über Amazon) darauf geachtet werden, dass der Lieferant auch wirklich aus der EU liefert, und nicht z.B. direkt aus China. Lieferungen aus China sind zwar nicht per se schlecht, und der Autor macht auch regen Gebrauch von Bestellungen direkt aus China, allerdings z.B. direkt von Aliexpress.com, Gearbest.com, Banggoods.com etc, zumal die Preise dort wesentlich geringer sind.

Aber bei Lieferung aus China ist die Laufzeit mindestens 2 Wochen, typischerweise aber 4-6 Wochen und bei defekt gelieferter Ware ist die Rücksendung wegen der hohen Kosten oft keine Option. Außerdem besteht zudem ein Zollrisiko. Bleiben die Waren wegen mangelhafter oder falscher Zollerklärung beim Zoll hängen, kommen noch zusätzliche Aufwände. Für Lieferungen über €26Euro fällt zudem auch die Einfuhrumsatzsteuer von 19% der Kosten (Ware plus Versand) an, die der Käufer entrichten muss.

Außerdem kann man für die Abwicklung im Zollamt einige Stunden Wartezeit einplanen. Alternativ kann man versuchen, die Angelegenheit per Mail zu klären, aber seit 2020 weigert sich DHL die Lieferung dann weiterzutransportieren. Der Zoll liefert die Ware so nur gegen Zusendung einer ausgefüllten Paketmarke (+€5,95) weiter. All diese Komplikationen gibt es bei Lieferungen aus der EU nicht.

SmartHome einfach gemacht

In den letzten Jahrzehnten hat die Computertechnologie rasante Fortschritte gemacht, gerade auch im Bereich der bei Mobiltelefone eingesetzten Techniken. Dadurch steht die Technologie für ausreichend leistungsfähige Server zur Hausautomation kostengünstig, in platzsparender und insbesondere stromsparender Form zur Verfügung, zum Beispiel der Raspberry PI

Der Raspberry PI

Einer der ersten Rechner dieser Kategorie war der sogenannte Raspberry Pi, der als Studiencomputer konzipiert wurde und mit einer Reihe von Eingängen versorgt wurde, so dass er sich auch sehr gut als Steuercomputer für eine Hausautomation eignet. https://de.wikipedia.org/wiki/Raspberry_Pi

Mit einem Stromverbrauch von wenigen Watt, einem wegen seinem auf Debian Linux basierenden Betriebssystem riesigen Pool an Software und Lösungen und einem Preis von deutlich unter 100 Euro ist es eine sehr gute Wahl.

Hier ein paar Links als „Appetizer“ und Überblick, was alles möglich ist:

Das Betriebssystem Linux

Linux Historie und Bedeutung

Obwohl viele Leser noch nichts von Linux gehört haben, ist es nichts etwas Neues. Zum einen gibt es Linux schon seit Ende 1991, und seine die Wurzeln reichen bis zurück zum UNIX Betriebssystem, das schon 1969 in den Bell Labs von AT&T entwickelt wurde https://de.wikipedia.org/wiki/Unix. Linux entstand als lizenzfreie Implementierung für 386 Prozessoren („normale PC“), die langsam aber stetig sich weiter verbreitete, auf andere Prozessoren portiert wurde (ARM, RISC) und auch von kommerziellen Softwareherstellern wie IBM und SAP unterstützt wurden.

Inzwischen läuft Linux heutzutage fast überall, meist unsichtbar. Es gibt Linux auf IBM Großrechnern (zLinux), treibt fast 100% aller Cloud-Lösungen (Amazon, Azure, Google), und steckt auch in der Mehrzahl aller Mobiltelefone (Android). Linux ist insbesondere die Grundlage von embedded Systemen und wird deshalb in Routern, Mobilgeräte, Settop Boxen, Fernseher, Waschmaschinen und Kühlschränke eingebettet benutzt.

Einsteigen in Linux

Zum Einstieg in Linux gibt es deshalb eine Vielzahl von Literatur, auch gute Einführungen in Buch- oder Videoform. Einfach Googeln und auch die Kommentare / Bewertungen anschauen. Hier ein paar Links (ohne Gewähr, da ich selbst schon seit 1984 mit Unix und 1991 mit Linux arbeite, habe ich bisher keinen akuten Bedarf an solchen Einführungen gehabt.

Zudem wurde der Umgang mit komplexen Lösungen darauf wegen der in der Zwischenzeit gemachten revolutionäre Fortschritte auf dem Gebiet der Installation und Softwareverteilung in jüngster Zeit viel einfacher. Container Ansätze wie Docker machen das Arbeiten mit Servern und Lösungen fast so einfach wie das Spielen mit LEGO Steinen (https://www.docker.com/resources/what-container und https://github.com/gcgarner/IOTstack/wiki/Getting-Started ). Inzwischen lassen sich professionelle Steuerungen und Auswertungen mit sehr geringem Aufwand realisieren. Es gibt eine Unzahl von Beschreibungen und Videos im Internet, wenn auch ein Großteil davon in englischer Sprache sind:

Was brauchen wir? (Stückliste)

Zunächst einmal brauchen wir einen kostengünstigen, kleinen Computer mit geringem Stromverbrauch. Ein altes Notebook käme theoretisch auch in Frage auch, genauso wie kleine Mini-Barebone Rechner (z.B. Intel NUC), aber der Stromverbrauch solcher älteren Computer mit sagen wir ca. 50W Stromverbrauch summiert sich in einem Jahr Dauerbetrieb auf 438kWh oder auf Kosten von über €130/Jahr. Ein Raspberry PI mit 5W Stromverbrauch ist dagegen deutlich günstiger im Verbrauch, eben nur ca €13/Jahr. Es gibt sie in verschiedenen Ausführungen und Generationen, aber sinnvoll einsetzbar sind für die hier beschriebenen Zwecke mit Containerinstallation nur die der 3. und der neuesten 4. Generation. Letztere wurde endlich auch außer mit 1GByte lieferbar auch mit 2 und 4 GB lieferbar. Zum 8. Geburtstag ist der Preis für die Pi 4B mit 2GB die beste Wahl, denn er wird ab jetzt zum gleichen Preise wie die 1GB Variante (ca €38) verkauft. Siehe auch https://www.heise.de/newsticker/meldung/Zum-Geburtstag-Raspberry-Pi-4-mit-2-GByte-so-guenstig-wie-mit-1-GByte-4670764.html.

Aktuelle Angebote lassen sich zum Beispiel über idealo.de finden: https://www.idealo.de/preisvergleich/OffersOfProduct/6628222_-4-model-b-2gb-raspberry-pi-foundation.html. Dort habe das das Angebot von Berrybase für den PI4 2GB gefunden, am 27.2.2020 abends bestellt und am 29.2.2020 wurde es per Paket geliefert.

Die größere Ausführung mit 4GB RAM wird typischerweise mit Preise von knapp unter 60 Euro gehandelt, aber die große und teurere Ausführung braucht man eher dann erst, wenn man das System wirklich voll ausreizen will und das System zum Beispiel auch zu einem eigenen Cloud Server (eigenes Dropbox) ausbauen möchte.

Zu den Kosten zu dieser Raspberry PI Platine kommen noch die für das Zubehör

  • ein Gehäuse
  • eine microSD Karte mit 16GB oder größer (ich bevorzuge wegen der Qualität die von Samsung) oder – sogar besser da länger haltbar – ein äquivalenter USB Stick, am besten USB-3
  • ein Steckernetzteil mit microUSB (3B) oder USB-C (4B) Anschluss, am besten 5V und bis zu 2A und mehr (,notfalls altes Handynetzteil oder siehe weiterer Text)
  • microHDMI Kabel (siehe weiterer Text)

Gehäuse mit kleinem Lüfter und Kühlkörper gibt es um 6 Euro, zum Beispiel bei Amazon unter https://smile.amazon.de/gp/product/B07YJV3TFX, SD Karten gibt es viele, allerdings hat der Autor mit denen oft angebotenen SanDisk Karten schlechte Erfahrung in Dauerbetrieb und Mobiltelefonen gemacht, wo es zu Datenverlusten kam. Die besten Erfahrungen wurden bisher mit denen der Firma Samsung, gemacht, die auch nicht viel teurer sind. Eine 64GB Version gibt es z.B. bei Amazon für 11 Euro https://smile.amazon.de/Samsung-Micro-100MB-Speicherkarte-Adapter/dp/B06XFWPXYD . Noch besser, da SD-Karten eigentlich nicht fuer beliebige Schreibzyklen designt wurden, sind USB-Stricks oder kleine SSD Festplatten, z.B. mi einem SATA/USB-3 Adapter.

Es gibt immer wieder interessante Angebote für Netzteile, so gab es beispielsweise gerade die Doppelpack Netzteile mit 2xUSB Anschlüsse für nur €7,49 (jetzt derzeit https://www.amazon.de/gp/product/B081JQQYWM) . Immer mal wieder bei Schnäppchenseiten wie https://snipz.de schauen. Allerdings sollte dabei nicht nur auf den Preis sondern auch auf die entsprechenden Prüfsiegel (CE) geachtet werden.

Für die Ersteinrichtung sind

  • ein Monitor (oder TV) mit HDMI Monitorkabel,
  • USB Tastatur und Maus
  • ggf Netzwerkkabel (WLAN ist eingebaut) .

hilfreich, aber nicht wirklich zwingend notwendig, da man die grafische Oberfläche nutzen kann. Allerdings kann man spätestens nach dieser Ersteinrichtung, aber eigentlich auch davor, alle administrative Tätigkeiten bequem aus der Entfernung (remote administration) über WLAN mit Kommandozeilentools wie putty oder ssh erledigen. Und somit lassen sich auch die Kosten für dieses Extrazubehoer einsparen.

Leider ist der Fortschritt nicht ganz ohne Schatten, denn während die älteren Raspberries bis zum PI 3B noch mit einer herkömmlichen HDMI Buchse ausgestattet sind und deshalb einfach mit einem handelsüblichen HDMI Kabel an einen Monitor oder TV Flachbildschirm angeschlossen werden kann, haben die Raspberry 4 statt dessen 2 miniHDMI Eingänge. An diese können jetzt sogar bis zu 2 Bildschirme angeschlossen werden, allerdings sind diese Kabel oft noch nicht in jedem Haushalt vorhanden.

Mit Hilfe von Adaptern laesst sich dieses Anschlussproblem loesen, hier zum Beispiel mit einem Stecker (z.B. bei eBay https://www.ebay.de/itm/Micro-HDMI-Adapter-HDMI-Kabel-Adapter-Stecker-HDMI-Buchse-auf-Micro-HDMI-Stecker/274114053381, €2,49/Stück) oder -evtl.. besser geeignet – je nach Gehäuse und Platz – mit Adapterkabel (z.B. https://www.amazon.de/dp/B077V79TNB, €6.99/Paar)

Weiterhin haben die neuen Raspberry 4 statt der bisher weit verbreiteten asymmetrischen microUSB Anschlüsse für die Stromversorgung die neuen (kommender Standard) symmetrischen USB-C Anschlüsse.

Installation

In der Regel fängt man derzeit mit dem Raspbian Betriebssystem an, eine auf die ARM Prozessoren optimierte Debian Distribution (stabile und weit verbreitete Linuxdistribution, Urvater vieler anderen Distribution wie Ubuntu, Mate etc) . In naher Zukunft werden die Linux Kernelversionen alle nötigen Anpassungen und Optimierungen schon direkt enthalten, so dass jede Distribution wie das leichgewichtige XUbuntu mindestens genauso gut gewählt werden können. Eine Einstiegsseite in Deutsch findet man z.B. beim Heise Verlag https://www.heise.de/download/product/raspbian-91329.

Zunächst wird die Distribution als große Datei heruntergeladen und dann mit einem kleinen Programm auf die SD Karte geschrieben, die dann in den microSD Slot des Raspberrys steckt und den Rechner startet. Man kann entweder die Minimalvariante des Betriebssystems wählen, aber dann muss man alles von der Kommandozeile einrichten. Das ist zwar Platz und Ressourcen sparend, aber Neuling auf dem Gebiet wählen entweder die GUI Variante (mit grafischer Oberfläche und den am häufigsten benutzten Programmen) oder die Version mit allen Paketen.

Hier ein aktulles Video zur Installation:

Datenaufzeichnung und Steuerung mit Dreamteam

Kostengünstige Verbrauchsmessung mit Gosund SP1

Bau eines eigenen elektronischen Verbrauchszählers

Bau eines eigenen Windmessers

Wer mit dem Einsatz von eigenen Windenergieanlagen liebäugelt, sollte vor beginn wissen, ob der geplante Standort überhaupt die entsprechenden Voraussetzungen (genügend hohe Windgeschwindigkeit im Jahresmittel). Eine dauerhafte Aufzeichnung und Auswertung der Windbewegungen bringt Klarheit.

Impressum & Datenschutzerklärung Stolz präsentiert von WordPress