Heinle Heimautomation mit KNX, Dali, 1-Wire und Co.

Das umfassende Handbuch
3. Auflage 2021
ISBN: 978-3-8362-8702-9
Verlag: Rheinwerk
Format: EPUB
Kopierschutz: 0 - No protection

E-Book, Deutsch, 1351 Seiten

Reihe: Rheinwerk Computing

Dieses umfassende Handbuch zeigt Ihnen, wie Sie Ihr Zuhause mit KNX automatisieren. Es begleitet Sie bei allen Schritten von der Planung über die Auswahl der Komponenten bis hin zu Einbau, Parametrierung, Vernetzung und Absicherung - stets unterstützt von nützlichen Planungshilfen, Einkaufslisten und zahlreichen Praxistipps! Selbstverständlich mit dabei: zentrale Grundlagen der Elektrik, der intelligenten Gebäudetechnik und der Programmierung.

Aus dem Inhalt:

• Alle Grundlagen: Elektrik, intelligente Gebäudetechnik, Bus-Systeme, Vernetzung, Programmierung, Linux-Administration
• Konzepte, Standards, Vorgehensweisen und Planung
• Komplette Ausstattung: Sensoren, Aktoren, Antriebe, Schnittstelle, Gateways, Logik-Maschinen, Visualisierung u. v. m.
• Zentrale Software: ETS, Home Server Experte, Kodi, MPD u. v. m.
• Multi-Room-Audio, Heimkino und Netzwerk aufbauen
• Moderne LED-Beleuchtung, biorythmisches Licht
• Kostenlos automatisieren: eibd, linknx, OWFS, OpenHAB, FHEM, SmartHome.py
• Visualisierung/Steuerung: per Raum-Controller, Touch-Panel PC, Sprachsteuerung, Smartphone oder Web-Browser
• Heimsicherheit mit Alarmanlage, Kameras und Zutrittskontrolle
• Funkbasierte Lösungen für den Bestandsbau nachrüsten
• Telefon, Türkommunikation, intelligente Haushaltsgeräte, Smart Metering u. v. m. einbinden
• Geldwerte Einkaufstipps und sofort einsetzbare Praxislösungen

Die Fachpresse zur Vorauflage:
MagPi: »Überaus fundiert und mit tiefer Detailkenntnis geschrieben.«

Stefan Heinle ist Diplom-Ingenieur der Elektrotechnik und begeisterter Heimautomatisierer. Er arbeitet als Leiter im Bereich Software-Plattformen für sicherheitskritische Embedded Systems in der Luftfahrt.

Autoren/Hrsg.

Heinle, Stefan

Inhaltsverzeichnis

Geleitwort der KNX Association ... 41  Geleitwort des Fachgutachters ... 44  Vorwort ... 45

TEIL I.  Einführung ... 51  1.  Motivation »Intelligentes Wohnen« ... 52  1.1 ... Ein virtueller Rundgang ... 52  1.2 ... Smart Home, Heimautomation - was ist das? ... 57  1.3 ... Die Wahl des Bussystems ... 59  2.  Entscheidung für ein Smart Home: ja oder ja ... 61  2.1 ... Rechnet sich eine Businstallation für mich? ... 61  2.2 ... Das Smart Home und der Energieverbrauch ... 62  2.3 ... Smart Home ist Familiensache ... 66  2.4 ... Das Smart-Home-Gruselkabinett ... 67  3.  Die Smart-Home-Ausbaustufen ... 70  3.1 ... Die Smart-Home-Pyramide ... 70  3.2 ... Was können Sie von Ihrem Smart Home erwarten? ... 73

TEIL II.  Grundlagen ... 81  4.  Die Elektrik im Wohnhaus ... 82  4.1 ... Überstromschutzeinrichtungen und Fehlerstromschutzeinrichtungen ... 82  4.2 ... Leitungsverlegung und Installationszonen ... 89  4.3 ... Die wichtigsten Installationsleitungen ... 94  4.4 ... Die IP-Schutzarten ... 97  5.  Grundwissen Elektronik und Digitaltechnik ... 99  5.1 ... Einfache Logikfunktionen ... 99  5.2 ... Flipflops ... 100  5.3 ... Schließer und Öffner ... 101  5.4 ... Wie funktioniert ein Regelkreis? ... 102  5.5 ... Hysterese ... 106  5.6 ... Die Einheit Lux ... 107  6.  Gebäudeautomation verstehen ... 109  6.1 ... Das Smart Home umfasst alle Gewerke ... 109  6.2 ... Vergleich mit der herkömmlichen Elektroinstallation ... 112  6.3 ... Basistechnologien für die Gebäudeautomation ... 115  6.4 ... Die KNX-Infrastruktur ... 116  6.5 ... Meistern Sie den Einstieg! ... 121  7.  Intelligent vernetzen mit EIB/KNX ... 126  7.1 ... KNX beherrscht verschiedene Übertragungsmedien ... 128  7.2 ... Die Topologie von KNX TP ... 129  7.3 ... Die physikalischen Adressen ... 134  7.4 ... Die Gruppenadressen ... 136  7.5 ... Die Topologie von KNX PL ... 138  7.6 ... Die Topologie von KNX RF ... 142  7.7 ... IP als Medium: KNXnet/IP ... 143  7.8 ... Wie funktioniert die Übertragung? ... 146  7.9 ... Die KNX-Protokolle ... 150  7.10 ... KNX Secure ... 161  8.  Atmosphärisches Licht mit DALI ... 163  8.1 ... Was ist DALI? ... 163  8.2 ... Warum gibt es DALI? ... 164  8.3 ... Die DALI-Technik ... 166  8.4 ... Die DALI-Installation ... 168  8.5 ... DALI im Smart Home ... 171  8.6 ... Der DALI-2-Standard ... 172  9.  1-Wire: nicht nur »eine« Ader ... 174  9.1 ... 1-Wire-Grundlagen ... 175  9.2 ... Die Spannungsversorgung des 1-Wire-Bus ... 180  9.3 ... Die Architektur: Topologie von 1-Wire ... 184  9.4 ... Die 1-Wire-Identifikationsnummer ... 187  9.5 ... Die richtige Verkabelung ... 188  9.6 ... Die Überprüfung Ihres 1-Wire-Netzwerks ... 190  9.7 ... 1-Wire: So wird es professionell ... 191  9.8 ... Literatur ... 194

10.  Energy Harvesting mit EnOcean ... 195  10.1 ... Der EnOcean-Standard ... 196  10.2 ... EnOcean im Einsatz ... 200  10.3 ... EnOcean im Smart Home ... 202

11.  Weitere Technologien und Standards ... 206  11.1 ... Einfache serielle Verbindungen mit RS-232 und RS-485 ... 206  11.2 ... DMX - professionelles Licht aus der Bühnentechnik ... 210  11.3 ... Modbus - Kommunikationsprotokoll für die Industrie ... 213  11.4 ... ZigBee und Z-Wave ... 215  11.5 ... Ethernet - der Standard in der vernetzten Welt ... 220  11.6 ... Funknetzwerke mit WLAN ... 226  11.7 ... Antriebe steuern mit SMI ... 232  11.8 ... Und es gibt noch mehr: HomeMatic, RWE SmartHome usw. ... 234

12.  Ausgewählte Netzwerkprotokolle ... 237  12.1 ... Das OSI-Referenzmodell ... 237  12.2 ... Netzwerke mit SNMP managen ... 239  12.3 ... Plug-and-play durch UPnP und DLNA ... 250  12.4 ... MQTT als leichtgewichtiges IoT-Protokoll ... 255

13.  Methodisch vorgehen: Die UML ... 260  13.1 ... Motivation: Warum modellieren, warum UML? ... 260  13.2 ... UML-Diagrammtypen ... 263  13.3 ... UML-Tools ... 265

TEIL III.  Vorbereitung und Planung ... 267

14.  Starten Sie die Planung ... 268  14.1 ... Der Masterplan ... 268  14.2 ... Die wichtigsten Stakeholder ... 270  14.3 ... Bestimmen Sie Ihre Raumausstattung ... 275  14.4 ... Wichtige Hersteller ... 284  14.5 ... Das KNX-User-Forum ... 286

15.  Fürs Grobe: Werkzeuge ... 289  15.1 ... Handwerkzeug ... 289  15.2 ... Elektrowerkzeug ... 297

16.  Fürs Feine: Softwaretools ... 299  16.1 ... Schaltpläne zeichnen mit sPlan ... 299  16.2 ... Kreatives Planen mit Visio ... 303  16.3 ... Planen mit Excel ... 306  16.4 ... Ideal für Tests: VirtualBox ... 310  16.5 ... Wireshark - der Protokoll-Analyzer ... 321  16.6 ... Kleine Helferlein für die Netzwerkdiagnose ... 326

17.  Das richtige Installationsmaterial ... 338  17.1 ... Leitungen ... 338  17.2 ... Leerrohre ... 346  17.3 ... Installationsdosen ... 351  17.4 ... Installationsklemmen ... 357  17.5 ... Reihenklemmen ... 360

18.  Die Smart-Home-Prinzipien ... 370  18.1 ... Was macht ein Eigenheim eigentlich smart? ... 370  18.2 ... Und was macht es nicht unbedingt noch smarter? ... 371  18.3 ... Goldene und silberne Regeln ... 372  18.4 ... Wichtige Grundsätze ... 381  18.5 ... Denken Sie in Szenen ... 385

19.  Lernen Sie die Planungsschritte kennen ... 392  19.1 ... Wünschen Sie sich etwas: mit dem Raumbuch ... 392  19.2 ... Der Leitungsplan ... 399  19.3 ... Die Verteilerplanung ... 402  19.4 ... Der Stromlaufplan ... 412  19.5 ... Bedienkonzepte bei Schaltern ... 413  19.6 ... Logikanforderungen ... 419  19.7 ... KNX-Abnahmeprüfung ... 426

20.  Bares Geld sparen ... 428  20.1 ... Welche Arbeiten können Sie selbst durchführen? ... 428  20.2 ... Wie werden Leitungen eingezogen? ... 429  20.3 ... Die Komponenten einkaufen ... 431  20.4 ... KNX-Komponenten im Rechenbeispiel ... 439  20.5 ... Die Preisschraube ansetzen ... 443

21.  Planen der Infrastruktur ... 444  21.1 ... Vernetzen der Subsysteme ... 444  21.2 ... Der strukturierte Ethernet-Netzwerkaufbau ... 452  21.3 ... Die Sicherheit von KNX ... 453  21.4 ... Schaffen Sie einen sicheren Netzwerkzugang ... 457  21.5 ... Das Netzwerk abschotten mit Firewalls ... 462  21.6 ... Ein Backup-System einrichten ... 464  21.7 ... Verschlüsselung der Daten ... 472  21.8 ... Denken Sie an den Energieverbrauch ... 474

22.  Beleuchtungsplanung ... 480  22.1 ... Professionelle Beleuchtungsplanung mit DIALux ... 480  22.2 ... Biorhythmische Beleuchtung: Human Centric Lighting ... 481  22.3 ... DALI oder KNX? ... 485  22.4 ... Grundsätze bei der Beleuchtungsplanung ... 486

TEIL IV.  Smart-Home-Komponenten ... 489

23.  Schaltschrank - der Maschinenraum ... 490  23.1 ... Hausanschlusskasten, Zählerschrank, Stromkreisverteiler ... 490  23.2 ... Der Stromkreisverteiler im Detail ... 491  23.3 ... Hinweise zur Dimensionierung, Installation und Platzierung ... 494  23.4 ... Ein 19-Zoll-Rack für Netzwerk und Multimedia ... 495

24.  Den Bus versorgen: Spannungsquellen ... 500  24.1 ... Speziell: Die KNX-Spannungsversorgung ... 500  24.2 ... Die Drossel ... 507  24.3 ... Universell: REG-Spannungsquellen ... 508

25.  Mit Schnittstellen auf den KNX-Bus zugreifen ... 511  25.1 ... Einfach: die serielle Schnittstelle ... 512  25.2 ... Robust: die USB-Schnittstelle ... 513  25.3 ... Komfortabel: die IP-Schnittstelle ... 515  25.4 ... Flexibel: der IP-Router ... 518  25.5 ... Extravagant: der Raspberry Pi als KNX-Schnittstelle ... 522  25.6 ... KNX-Schnittstelle: eine Entscheidungshilfe ... 523

26.  Geräte, Linien und Bereiche koppeln ... 526  26.1 ... Ein Einzelgerät anbinden: Busankoppler ... 526  26.2 ... Größer werden: Linienkoppler und Bereichskoppler ... 528  26.3 ... Vielschichtig werden: Medienkoppler ... 533

27.  Messen mit Sensoren ... 535  27.1 ... Tür- und Fensterkontakte ... 535  27.2 ... Bewegungsmelder ... 539  27.3 ... Präsenzmelder ... 547  27.4 ... Wetterstation ... 558  27.5 ... Rauchwarnmelder ... 563  27.6 ... Wassermelder ... 568  27.7 ... Alarmmelder ... 571  27.8 ... Luftgütesensoren ... 572

28.  Schalten mit Aktoren ... 583  28.1 ... Schaltaktor ... 583  28.2 ... Schaltaktor mit Strommessung ... 589  28.3 ... Analogaktor ... 592  28.4 ... Jalousieaktor ... 594  28.5 ... Rollladenaktor ... 600  28.6 ... Dimmaktor ... 600  28.7 ... LED-Controller ... 605  28.8 ... Heizungsaktor ... 607  28.9 ... Lüfter und Fan-Coil-Aktor ... 610  28.10 ... Unterputzaktoren ... 612

29.  Zustände erfassen durch Eingänge ... 614  29.1 ... Binäreingang ... 614  29.2 ... Universal-E/A-Konzentrator ... 617  29.3 ... Unterputzbinäreingang ... 618  29.4 ... Analogeingang ... 620

30.  Multifunktionsmodule ... 623  30.1 ... Raum-Master ... 623  30.2 ... Raum-Controller ... 624

31.  Welten verbinden mit Gateways ... 626  31.1 ... DALI-Gateway ... 626  31.2 ... DMX-Gateway ... 633  31.3 ... EnOcean-Gateway ... 634  31.4 ... Modbus-Gateway ... 640  31.5 ... Weitere Gateways für Spezialaufgaben ... 641

32.  Energiemanagement ... 648  32.1 ... Wege zur Stromverbrauchserfassung ... 649  32.2 ... Messen mit KNX-Stromzählern ... 652  32.3 ... Infrarotlesekopf ... 654  32.4 ... Eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) ... 655

33.  Sicherheit und Überwachung ... 660  33.1 ... Der Überwachungsbaustein ... 660  33.2 ... Der Störmeldebaustein ... 662  33.3 ... Der Betriebsdatenerfassungsbaustein ... 662  33.4 ... KNX-Sicherheitsbausteine ... 663

34.  Bedienen und anzeigen ... 668  34.1 ... Große Vielfalt: klassische Schalterprogramme ... 669  34.2 ... Großer Funktionsumfang: Tastsensoren ... 674  34.3 ... Große Flexibilität: Touchpanels ... 690  34.4 ... Konventionelle und programmierbare Fernbedienungen ... 692  34.5 ... Intelligente IR-Steuerung ... 699  34.6 ... Die schnelle Anzeige über Signal-LEDs ... 708  34.7 ... »Hey Snips«: Sprachsteuerungen ... 713

35.  Vorschaltgeräte, Treiber, Leuchtmittel ... 717  35.1 ... Elektronische Vorschaltgeräte einsetzen ... 717  35.2 ... Spannende Möglichkeiten mit DALI-EVGs ... 720

36.  Bewegen mit Antrieben ... 726  36.1 ... Schließen nie mehr vergessen: Fensterantriebe ... 726  36.2 ... Sie werden es nicht mehr missen wollen: Motorschloss ... 727  36.3 ... Thermoelektrische und elektromotorische Stellantriebe ... 729

37.  Audio im Smart Home ... 733  37.1 ... Lautsprecher: Wand, Decke, Standgerät ... 733  37.2 ... Klassisch verstärken in Stereo und Surround ... 737  37.3 ... Verstärker für Multiroom-Audio ... 740  37.4 ... Automatisierung eingebaut: KNX-Multiroom-Verstärker ... 742  37.5 ... Ton mit dem Rechner erzeugen: Soundkarten ... 745  37.6 ... Squeezebox, Sonos und HEOS ... 747

38.  Video im Smart Home ... 749  38.1 ... TV-Karten ... 749  38.2 ... Multiswitch ... 750  38.3 ... Das Smart-TV ... 752  38.4 ... Set-Top-Boxen und SAT-Receiver ... 755  38.5 ... Videomatrix ... 761  38.6 ... Beamer und Heimkino ... 763  38.7 ... DVD- und Blu-Ray-Player ... 766  38.8 ... Videoüberwachung ... 767

39.  Netzwerkkomponenten einsetzen ... 769  39.1 ... Simpel: der Hub ... 770  39.2 ... Robust: der Unmanaged Switch ... 771  39.3 ... Flexibel: der Managed Switch ... 773  39.4 ... Der Switch: Entscheidungshilfe ... 775  39.5 ... Netzwerke koppeln: der Router ... 779  39.6 ... Clever verkabeln mit Power over Ethernet (PoE) ... 781

40.  Telefon, Türkommunikation und Zutrittskontrolle ... 784  40.1 ... SIP-Türsprechsysteme ... 784  40.2 ... Proprietäre Türsprechsysteme ... 787  40.3 ... Zutrittskontrolle: Alternativen zum Schlüssel ... 790  40.4 ... Telefonie ... 803

41.  Wasser, Lüftung, Heizung, Haushaltsgeräte ... 805  41.1 ... Wasserenthärter ... 805  41.2 ... Lüfter ... 807  41.3 ... Kontrollierte Wohnraumlüftung (KWL) ... 808  41.4 ... Das Heizungssystem ... 810  41.5 ... Schwimmbad ... 817  41.6 ... Intelligente Haushaltsgeräte ... 818

TEIL V.  Server, Logik, Visualisierung ... 821

42.  Grenzenlose Anwendungen: Logik-Engines ... 822  42.1 ... Intelligenz auf der Hutschiene: Logikbausteine ... 823  42.2 ... Zentrale Automatisierungsrechner ... 827  42.3 ... Automatisierungssoftware-Lösungen ... 854

43.  Umfassend visualisieren ... 863  43.1 ... Handheld-Geräte mit Wandhalterung ... 863  43.2 ... Der Einbau-Touchpanel-PC ... 864  43.3 ... Touchpanel-PCs im Eigenbau ... 866  43.4 ... Von unterwegs: Smartphone ... 869

44.  Erstaunliche Möglichkeiten mit Open-Source-Automation ... 871  44.1 ... FHEM - die freundliche Hausautomation ... 871  44.2 ... openHAB - eine Metaplattform ... 879  44.3 ... SmartHomeNG - ein modulares Framework ... 887  44.4 ... smartVISU - eine geniale kostenlose Visualisierung ... 895  44.5 ... ioBroker als Allzweckwaffe im Smart Home ... 900

45.  Arbeitstiere: Server für den Selbstbau ... 913  45.1 ... Der klassische Linux-Server ... 913  45.2 ... Kleine Rechenzwerge: Raspberry Pi, BeagleBone Black & Co. ... 921

46.  Speicher: Wohin mit den Daten? ... 934  46.1 ... Die Auswahl der richtigen Festplatten ... 935  46.2 ... Direct Attached Storage (DAS) ... 938  46.3 ... Network Attached Storage (NAS) ... 940  46.4 ... Der kleine RAID-Ratgeber ... 945  46.5 ... Speichern im Netzwerk: ein Praxisbeispiel ... 947

47.  Linux kennenlernen ... 949  47.1 ... Sichere Verbindungen mit SSH ... 949  47.2 ... Das Terminal ... 951  47.3 ... Der Editor nano ... 952  47.4 ... Linux-Grundlagen ... 953  47.5 ... Die APT-Paketverwaltung ... 961

48.  Ihren Server administrieren ... 964  48.1 ... Gewinnen Sie Informationen aus Logdateien ... 964  48.2 ... Übersicht der wichtigsten Konfigurationsdateien ... 966  48.3 ... Verbindungsaufbau über Ports ... 967  48.4 ... Einfache Serverüberwachung per Webbrowser ... 970  48.5 ... Optimieren Sie Ihren Server ... 972  48.6 ... Wichtige Kommandos für den Administrator ... 976

49.  Multimedia-Software: mächtig und kostenlos ... 982  49.1 ... MPD - der Music Player Daemon ... 982  49.2 ... Tvheadend - der Video-Streaming-Server ... 992  49.3 ... Kodi, ehemals XBMC - ein luxuriöses Multimedia-Frontend ... 996

50.  Erweiterungen für den Selbstbau-Server ... 1006  50.1 ... eibd - der EIB-Daemon ... 1006  50.2 ... Linknx - Mehrwert für eibd ... 1011  50.3 ... OWFS - ein Filesystem für 1-Wire ... 1015  50.4 ... knockd - ein Port-Knocking-Server ... 1020  50.5 ... RRDtool - eine Datenbank nach dem Round-Robin-Prinzip ... 1024  50.6 ... lighttpd - ein schlanker Webserver für Embedded-Systeme ... 1029  50.7 ... Cacti - ein Monitoring-Paket ... 1033  50.8 ... v-control - die perfekte Heizungsansteuerung ... 1036

TEIL VI.  Programmierung und Parametrierung ... 1039

51.  KNX parametrieren mit der ETS-Software ... 1040  51.1 ... Die ETS installieren ... 1041  51.2 ... Richten Sie Ihr eigenes KNX-Projekt ein ... 1042  51.3 ... Geräte und Produktdatenbanken ... 1048  51.4 ... Die Parametrierung von KNX-Geräten ... 1055  51.5 ... Gruppenadressen und Verknüpfungen anlegen ... 1062  51.6 ... Die Programmierung durchführen ... 1073  51.7 ... Unverzichtbar: der Gruppenmonitor und der Busmonitor ... 1082  51.8 ... Gruppenadressen und Kommunikationsobjekte vertieft ... 1089  51.9 ... Einrichten einer ETS-Lizenz ... 1094  51.10 ... Fehlersuche mit der ETS ... 1096  51.11 ... Ein Regelwerk zur KNX-Parametrierung ... 1100  51.12 ... Ausblick auf die ETS6 ... 1103

52.  HomeServer Experte und Client kennenlernen ... 1106  52.1 ... Installation und Grundeinstellungen ... 1107  52.2 ... Arbeiten mit Kommunikationsobjekten ... 1113  52.3 ... Logiken erschaffen ... 1119  52.4 ... Webseiten abfragen und auswerten ... 1133  52.5 ... Der Programmiervorgang ... 1136  52.6 ... Das QuadConfig-Programm ... 1140  52.7 ... Die Plug-ins der Quad-Visu ... 1142  52.8 ... Der QuadClient ... 1152  52.9 ... Schauen Sie dem HomeServer auf die Finger ... 1156

53.  Erweiterte Parametrierung von KNX-Komponenten ... 1165  53.1 ... ETS-eigene Erweiterungen ... 1165  53.2 ... Das i-bus Tool - Inbetriebnahmehilfe für ABB-Komponenten ... 1168

54.  Überblick: Programmierung für den Automatisierer ... 1170  54.1 ... Überblick über die wichtigsten Sprachen ... 1170  54.2 ... Wichtige Ressourcen ... 1172

TEIL VII.  Realisierung ... 1175

55.  Licht steuern ... 1176  55.1 ... Einfache Lichtsteuerung ... 1176  55.2 ... Dimmbares Licht ... 1182  55.3 ... Präsenzgesteuerte Beleuchtung ... 1188  55.4 ... Farbenfroh mit DALI ... 1194

56.  Steckdosen schalten ... 1201  56.1 ... Schalten mit einfachen Aktoren ... 1201  56.2 ... Mehr Möglichkeiten durch Stromerkennung ... 1202

57.  Jalousien steuern ... 1207  57.1 ... Behang und Lamellen steuern ... 1207  57.2 ... Einen Innenrollladen bewegen ... 1215  57.3 ... Automatiksteuerung mit Wetterzentrale ... 1217

58.  Heizung und Raumtemperatur regeln ... 1226  58.1 ... Den Wärmeerzeuger steuern ... 1226  58.2 ... Wohlfühlraumtemperatur mit Einzelraumregelung ... 1228  58.3 ... Erweiterungen und Alternativen ... 1241

59.  Vernetztes Hören mit Multiroom-Audio ... 1244  59.1 ... Was benötigen Sie für Ihr eigenes Multiroom-System? ... 1245  59.2 ... Das Konzept ... 1246  59.3 ... Aufbau der Multiroom-Hardware ... 1247  59.4 ... Die Software für Server und Client ... 1250  59.5 ... Die Ansteuerung ... 1255

60.  So schaut man heute Fernsehen ... 1260  60.1 ... Zentrale Medienbibliothek ... 1261  60.2 ... Fernbedienung: CEC oder IR-Empfänger ... 1266  60.3 ... Luxuriös fernsehen mit Videoclients ... 1267  60.4 ... Videoserver und Streaming einsetzen ... 1272  60.5 ... Mobil fernsehen ... 1273  60.6 ... Integration ins Smart Home ... 1274

61.  Machen Sie Ihr Heim sicher ... 1277  61.1 ... Realisieren Sie eine kleine Alarmanlage ... 1277  61.2 ... Rauchwarnmelder installieren und abfragen ... 1280  61.3 ... Möglichkeiten zur Alarmierung ... 1285  61.4 ... Schneller Überblick mit Zustandsanzeigen ... 1287  61.5 ... Einsatz von Außenkameras ... 1293  61.6 ... Anwendungsszenario Zutrittskontrolle ... 1295

62.  Aufbau eines professionellen 1-Wire-Systems ... 1299  62.1 ... Der Hardwareaufbau ... 1299  62.2 ... Einsatz des Wiregates ... 1301  62.3 ... Noch besser: Der Timberwolf als 1-Wire-Server ... 1304

63.  Die Möglichkeiten von Smart Metering ... 1306  63.1 ... Wichtige Logfiles und Config-Dateien ... 1307  63.2 ... Anschluss der Sensorik an den Messclient ... 1308  63.3 ... Konfigurieren Sie den Smart-Metering-Server ... 1309  63.4 ... Konfigurieren Sie den Messclient ... 1320  63.5 ... Alles zusammen ... 1325

64.  Unkonventionelle Projekte - oder warum brauche ich einen Bewegungsmelder unter dem Bett? ... 1327  64.1 ... Der Bewegungsmelder unter dem Bett ... 1327  64.2 ... Aktienkursabhängige Beleuchtungssteuerung ... 1328

65.  Wenn es mal nicht so will: Troubleshooting ... 1332  65.1 ... Generelle Erste-Hilfe-Tipps ... 1332  65.2 ... Verstehen, wo es klemmt - mit strace ... 1334  65.3 ... Reparieren Sie den GRUB-Bootloader ... 1337  Index ... 1339

Leseproben

Vorwort

Sehr geehrte Leserin, sehr geehrter Leser, in Ihren Händen halten Sie die dritte Auflage des umfassenden Handbuchs zur Heimautomation. Es freut mich sehr, dass Sie zu diesem 1.350 Seiten starken Werk greifen, es beweist Ihren Entschluss, sich ernsthaft mit der faszinierenden Welt des Smart Homes zu beschäftigen.

Eine intelligente Gebäudesteuerung eröffnet Ihnen ungeahnte Möglichkeiten und ist heute bereits fester Bestandteil einer modernen und zukunftsorientierten Elektroinstallation mit der Zielsetzung, uns im Alltag zu unterstützen und von Routineaufgaben zu befreien. Im eigenen Zuhause sorgt sie für einen deutlichen Gewinn an Komfort und Flexibilität bei gleichzeitiger Erhöhung der Sicherheit und Optimierung der Energieeffizienz.

Ein Smart Home, egal ob als Nachrüstlösung oder von Grund auf geplant, bekommen Sie nicht von der Stange, sie stellt immer eine individuelle Lösung dar, angepasst an Ihre persönlichen Bedürfnisse und Wünsche. Betrachten Sie es als Baukasten, dessen Bausteine aus den unterschiedlichen Gewerken (Heizung, Beleuchtung, Belüftung, Beschattung, Sicherheit, Multimedia usw.) stammen und in deren richtiger Kombination das Geheimnis des intelligenten Zuhauses liegt. Dieses Buch macht Sie mit allen Bauteilen dieses Baukastens vertraut und zeigt Ihnen, wie Sie durch geschickte gewerkeübergreifende Vernetzung Ihr persönliches Smart Home erschaffen. Dabei habe ich besonderen Wert darauf gelegt, Ihnen nicht nur das technische Hintergrundwissen darzustellen, sondern Sie auch bei der Beschaffung, Planung und Umsetzung zu unterstützen. Zahlreiche eingestreute Praxisbeispiele sowie ein umfangreicher Realisierungsteil helfen Ihnen, sich sicher durch die herausfordernde Materie zu bewegen.

Die Mission hinter diesem Handbuch ist so einfach wie anspruchsvoll: Ich möchte Ihnen genau das Buch bieten, dass ich mir damals, als ich von dem Thema infiziert wurde (und für mich selbst die fantastischen Möglichkeiten eines intelligenten Zuhauses entdeckte), gewünscht hätte. Denn eines ist trotz aller Komplexität sicher: Smart Home macht unglaublich Spaß.

Ein paar Worte zur dritten Auflage

Ziemlich genau drei Jahre nach der zweiten Auflage ist nun diese dritte, überarbeitete Auflage entstanden. Neben den obligatorischen Anpassungen an neue Software-Versionen (HomeServer Experte 4.11, openHAB 3, SmartHomeNG, Grafana etc.) enthält sie auch jede Menge komplett neue Abschnitte. Zu den wichtigsten zählen: KNX Secure, MQTT Modbus, dazu passende Gateways, LED-Controller, Sprachsteuerungen, neue Touchpanels, Schritte einer KNX-Abnahme und in wortwörtlich letzter Minute ein Ausblick auf die ETS6.

Etwas verborgener sind zahlreiche Detailerweiterungen und Produktvorstellungen im Hardwareteil, u.a. neue Präsenzmelder-Typen (optisch, HF), Spannungsversorgungen, Dimmer, Aktoren, Luftgüte-Sensoren, KNX-RF-Komponenten, Sicherheitsmodule, Fernsteuerungen sowie diverse Budget-Geräte.

Ebenfalls weiter angewachsen ist das wichtige Thema Beleuchtung. Sie finden dazu jetzt zusätzliche Informationen zu DALI (Gateways, Gerätetypen, Betriebsgeräte) zur Lichtplanung selbst, den passenden Einbaudosen und zur PI-LED-Technik.

Aus insgesamt sechs Buchteilen sind jetzt sieben entstanden. Dadurch wurde der Grundlagen-Teil entzerrt und der Themenkomplex Server, Visualisierung und zugehörige Linux-Anwendungen besser abgegrenzt. Inhaltlich weggefallen sind lediglich ein paar Linux-Grundlagen, die inzwischen weniger beachteten Projekte Freetz und libSML, sowie die Einrichtung einer Cross-Entwicklungsumgebung.

Also ja – auch Besitzer der ersten oder zweiten Auflage dürfen selbstverständlich gerne zugreifen.

Etwas Organisatorisches

Sie werden beim Lesen feststellen, dass ich recht viele Querverweise auf weitere Kapitel innerhalb des Buchs eingefügt habe. Sie dienen als Hinweis, dass zusätzliche Informationen an anderer Stelle auf Sie warten und Sie nicht bereits an dieser Stelle alles schon verstehen müssen. Das Buch ist so aufgebaut, dass Sie es von vorne bis hinten durchlesen können, ohne den Querverweisen zu folgen. Falls Sie z. B. beim zweiten Durcharbeiten ein spezielles Thema gesondert aus dem Buch herauspicken, helfen Ihnen die Querverweise dabei, auch die damit verbundenen weiteren Kapitel zu finden.

Was erwartet Sie?

Kurz gesagt: alles, was es zum Thema Heimautomation und intelligente Gebäudesteuerung zu wissen gilt. Das Buch ist in insgesamt sieben Teile untergliedert.

• Teil I – Einführung
  Der Einführungsteil macht Sie mit dem Grundbegriff Smart Home vertraut, verrät, welche Konzepte dahinterstecken, wo die Unterschiede zwischen der herkömmlichen Elektroinstallation und einer intelligenten Gebäudesteuerung liegen und welche Ausbaustufen möglich sind. In einem virtuellen Rundgang erfahren Sie, soweit es sich eben auf Papier spüren lässt, wie sich Smart Home in der Praxis anfühlt. Darüber hinaus begleite ich Sie auch durch ein kleines Gruselkabinett, das Ihnen verdeutlichen soll, wie Gebäudetechnik ohne Smart-Home-Konzept aussehen kann.

• Teil II – Grundlagen
  Teil II dieses Buchs widmet sich ganz den für die eigene Umsetzung notwendigen Grundlagen und Vorkenntnissen. Ich habe dabei großen Wert auf eine möglichst breite Abdeckung gelegt. Sie finden also, angefangen von dem Basiswissen zur Elektrik und Digitaltechnik, jede Menge Material zu den verschiedenen Technologien aus dem Bereich Automatisierung und Vernetzung. Besonderes Augenmerk liegt auf den Standards KNX, DALI, 1-Wire und EnOcean, den Schlüsseln zu einer erfolgreichen Heimautomation. Da Sie im Laufe dieses Buchs oft mit dem für eigene Projekte nahezu idealen Betriebssystem Linux in Kontakt kommen, werden Sie von zwei Linux-Praxis-Kapiteln unterstützt. Eine Einführung in die grafische Modellierungssprache UML soll Ihnen zeigen, wie einfach es ist, auch komplexere Anforderungen an eine gewünschte Logik anschaulich zu formulieren.

• Teil III – Vorbereitung und Planung
  Teil III unterstützt Sie bei der Vorbereitung und Planung. Sie lernen die wichtigsten Werkzeuge kennen, sowohl die echten Hand- und Elektrowerkzeuge als auch die eher feineren Software-Tools. Eine Vorstellung von Installationsklemmen, Dosen, Leitungen und Leerrohren macht Sie mit dem benötigten Installationsmaterial vertraut. Es folgt eine Vorstellung, welchen Prinzipien Sie bei einer Smart-Home-Planung folgen sollten und welche Planungshilfen Ihnen dabei zur Verfügung stehen. Sie sind danach vorbereitet, Ihre eigenen Wünsche zu formulieren, zu bestimmen, welche Komponenten Sie benötigen, grundlegende Pläne zu erstellen und den Aufbau eines Stromkreisverteilers zu verstehen. Darüber hinaus lernen Sie, auf was es bei der Gestaltung Ihrer künftigen Smart-Home-Infrastruktur ankommt, wie Sie die komplexen Themen Sicherheit und Beleuchtung angehen und wie Sie dafür sorgen, keinen Datenverlust zu erleiden. Ein generelles Kapitel zur Beschaffung hilft Ihnen, bares Geld zu sparen.

• Teil IV – Smart-Home-Komponenten
  In Teil IV wird es bereits sehr konkret. Sie lernen die gesamte Palette an Hardware kennen, die in einer intelligenten Gebäudesteuerung zum Einsatz kommt. Begonnen wird im Technikraum, genauer gesagt in der Unterverteilung, wo der größte Teil der Steuerungen untergebracht werden wird. Die ausführliche Beschreibung aller wichtigen Komponenten auf Basis des KNX-Automatisierungs-Standards nimmt dabei den größten Platz in Anspruch. Dazu zählen Spannungsversorgungen, Sensoren, Aktoren, Schnittstellen, Gateways und vieles mehr. Da Sie Ihr Smart Home natürlich auch bedienen wollen, sind Schalterprogramme, Tastsensoren und Touchpanels ebenfalls wichtige Themen, genau wie die Automatisierung über Logikbausteine und Logikmaschinen. Die umfassende Vernetzung war ein Leitgedanke für dieses Buch, daher erfahren Sie in Teil IV nicht nur, wie die Teilsysteme Multimedia (Audio, Video), Telefon, Türkommunikation, Smart-Metering und Zutrittskontrolle funktionieren, sondern auch, wie Sie sie gewinnbringend in Ihr Gesamtkonzept integrieren. Einer der Grundbausteine einer zukunftsorientierten Automatisierung liegt in einem den Bedürfnissen angepassten IT-Netzwerk. Sie lernen, wie Sie Netzwerkkomponenten einsetzen, welchen Server Sie auswählen und wo bzw. wie Sie Daten erfassen und speichern. Komplettiert wird dieser Buchteil durch Haustechnik wie Heizung, Lüftung, Haushaltsgeräte sowie die notwendige Ausstattung zur Fernbedienbarkeit Ihres Smart Homes.

• Teil V – Server, Logik, Visualisierung
  In diesem neu entstandenen Buchteil erfahren Sie, wie Sie Ihre Smart-Home-Installation um mächtige Funktionalitäten erweitern können. Dazu dienen zum einen Logikbausteine und Logikmaschinen, aber auch komplette Server-Systeme und Automatisierungsrechner. Darüber realisieren Sie eine ansprechende Visualisierung, richten einen Fernzugriff auf Ihr Smart-Home ein und meistern komplexe Logik-Funktionen. Ich stelle Ihnen die kommerziellen Automatisierungs-Lösungen vor und gehe detailliert auf die Crème de la Crème der kostenfreien Software im Automatisierungsumfeld ein. Dazu...

Über Autor(innen)

Heinle, Stefan
Stefan Heinle ist Diplom-Ingenieur der Elektrotechnik und begeisterter Heimautomatisierer. Er arbeitet als Leiter im Bereich Software-Plattformen für sicherheitskritische Embedded Systems in der Luftfahrt.