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Aktualisiert – Dezember 7, 2024

CCU oder Raspberry Pi

SmartHome wurde erstmals mit der als Zentrale fungierenden Homematic CCU 1 möglich. Da diese recht langsam war, wurde alsbald die CCU 2 mit leistungsfähigerem Prozessor angeboten. Es folgte die CCU 3, die nochmals einen Leistungsschub brachte und Weiterentwicklungen der Homematic-Firmware mit einem größeren Leistungsumfang ermöglichte.

Wie immer in der Technik, es finden sich Menschen, die etwas noch besser, schneller und komfortabler machen wollen und können. So rief Jens Maus RaspberryMatic als Betriebssystem-Pendant zu Homematic ins Leben, das auf einem schlichten und günstigen Raspberry Pi installiert wird.
EQ-3 bietet ein Funkmodul für den Raspberry Pi an, das lediglich auf selbigen aufgesteckt wird.
Ein passendes Gehäuse mit Lüfter samt Netzteil (Link) runden die Selbstbau-Zentrale ab, – klein, fein, flink.

Die GUI der Homematic Zentrale (CCU) und RaspberryMatic gleichen sich nahezu wie ein Ei dem anderen. Wer die Original-GUI kennt, findet sich mit RaspberryMatic sofort zurecht.

Wir starten mit dem Raspberry Pi

Wer sich nicht scheut, mit dem Lötkolben fünf Minuten für den Zusammenbau des von EQ-3 als Bausatz vertriebenen Funkmoduls, sowie weitere fünf Minuten für den Einbau des RaspberryPi in sein Gehäuse zu investieren, der wird preislich wie leistungsmäßig seine helle Freude am RaspberryPi und seinem Homematic kompatiblen RaspberryMatic Betriebssystem haben!

Ein entsprechendes Forum bietet vielseitige Unterstützung in allen Belangen, gleich ob Homematic, RaspberryMatic, Programmierung (vor der ich mich gescheut hatte, heute aber vor nichts mehr zurückschrecke 😉 …) Gemeinsam geht fast alles.

Damit war – für mich – die Entscheidung pro Raspberry Pi und RaspberryMatic gefallen. Die damalige CCU 2 wich dem ersten RaspberryPi.

Zuletzt resultierte ein System mit sieben Raspberry Pi 4, davon fünf Zentralen und zwei LAN-Gateways, mit denen drei Wohneinheiten mit letztlich über 300 Geräten verwaltet wurden. Abgedeckt wurden u.a. Heizungs-, Licht, Lüftungssteuerung, Erfassung aller Verbrauchsdaten (im Zusammenspiel mit E-Metern / Impulszählern), wie Kalt-/Warm-Wasser, Gas, Strom, Garten-/Gewächshaus-Bewässerung, (Boden)Feuchtigkeits-/Temperatursensoren, Neigungsverstellung der PV-Anlage, anwesenheitsabhängige Licht-Steuerung, sowie der Schließsysteme, Markisen-/Rollladensteuerung in Abhängigkeit von Sonneneinstrahlung und Windrichtung/-stärke.

Letztlich gibt es so gut wie keine Aufgabenstellung, die nicht mit Homematic abgedeckt werden könnte. Es braucht manchmal eine Blick weit über den bekannten Tellerrand, nachforschen und fragen in Foren.

Hardware-Vorbereitungen

Nach Einbau des Raspberry Pi 4 in ein geeignetes Gehäuse, samt Lüfter(!) und Netzteil, sowie aufgestecktem Funkmodul, folgt die Installation des RaspberryMatic-Images auf eine 64 GB Micro-SD-Karte mittels ApplePiBaker (Mac OSX) oder balenaEtcher (Windows).

Unter Mac OS ist, sofern nicht vorhanden, ein LanScan-Tool hilfreich, um die IP-Adresse des Raspberry Pi ausfindig zu machen

Der zwischenzeitlich erhältliche Raspberry Pi 5 ist leider noch nicht seitens RaspberryMatic in der Lage von, per USB angeschlossener, SSD zu booten. Insoweit bleibt diese Pi-Version für unsere Zwecke – noch – außer Reichweite.
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RaspberryMatic-Image laden und installieren

Die folgenden Anweisungen beziehen sich auf Mac OS in Englisch

1. RasPi – SD-Karte erstellen

Von https://github.com/jens-maus/RaspberryMatic/releases unter dem Punkt “Download” die aktuelle Version (ZIP-Datei) laden.

Im Finder unter Downloads diese Datei suchen.

Das Programm “ApplePi-Baker.app” starten.

Im linken Fenster in der ersten Zeile die SD-Karte anklicken und im rechten Fenster in der Zeile “IMG File” rechts auf die drei “…” klicken.

Im sich öffnenden Finder in das Download-Verzeichnis wechseln, die soeben herunter geladene ZIP-Datei auswählen und “OPEN” klicken.

Jetzt erscheint die ausgewählte Datei in dem zuvor leeren Feld “IMG File”.
Klick auf “Restore Backup” oberhalb von “IMG File” startet das Kopieren auf die SD-Karte.

Darunter erscheint ein Fortschritts-Balken. Sobald die Kopie vollständig ist, erscheint eine ent- sprechende Meldung, die mit Klick auf “OK” bestätigt wird.

Die SD-Kare kann entnommen werden und in den Karten-Slot des Raspberry Pi ,mit den Kontakten voran und selbige nach oben gerichtet, eingeschoben werden.

Erster Start

Netzteil und LAN-Kabel anschließen. Das andere Ende in einen freien Port eines Switches / Routers einstecken.

Im Finder – Applications “L” eingeben und die App “Lanscan.app” starten. Darin oben links auf den “Play”-Button oberhalb von “Start LanScan” klicken.
Etwa mittig oben auf “Vendor” klicken (4. Spalte).

In dieser Spalte weiter unten nach “Raspberry Pi Foundation” suchen und in diesen Zeilen
in der linken Spalte “IP address” nach einer IP im DHCP-Bereich des Switches / Routers suchen.

Diese IP im Browser eingeben und mit ENTER bestätigen.

In den jetzt erscheinenden “RaspberryMatic Sicherheitseinstellungen” ein sicheres Passwort in beiden Feldern eingeben und mit ENTER bestätigen.

Im folgenden Fenster mit Klick auf “Weiter” die “Express”-Einstellungen wählen.

Im nächsten Fenster “Sicherheitsstufe” die Auswahl “Maximal gesichert” mit Klick auf “OK” bestätigen.

Den “Sicherheitshinweis” unten links das Kästchen “Ich habe … gelesen” anklicken und mit Klick auf “Weiter” bestätigen.

RaspberryMatic – Konfiguration

Benutzer anlegen

“Einstellungen – Benutzerverwaltung” – “Neu” anklicken
Im oberen linken Bereich den gewünschten Benutzernamen eingeben, ebenso das Passwort.

Unten rechts “Einstellungen übernehmen” anklicken.

Netzwerkeinstellungen

Unter “Einstellungen” – “Netzwerkeinstellungen” anklicken

Hostname: einen sprechenden Name wählen, z.B. Wohnung, Garten, etc..

Das Kästchen vor “Folgende IP-Adresse verwenden” anklicken und darunter die gewünschte fixe IP-Adresse eingeben.

Subnetmaske / Gateway / DNS – entsprechend den Router-Vorgaben eintragen.
Alle Einträge mit Klick auf “OK” unten links bestätigen.

Firewall konfigurieren

Unter “Einstellungen” – “Firewall konfigurieren” anklicken und folgende Einstellungen auswählen:

Firewall-Richtlinie: Ports offen

Alle drei nachfolgenden Felder auf “Vollzugriff” setzen.

Unter “Port-Freigabe” folgende Einträge vornehmen (bis auf den letzten Eintrag alle mit “;” ab- schließen!):

2000; 2001; 2002; 8181; 8701; 8082

“IP-Adressen für den eingeschränkten Zugriff” eintragen (bis auf den letzten Eintrag alle mit “;” abschließen!):

192.168.0.1;
192.168.0.0/16;
10.192.0.0/12;
192.168.1.18 (eigene IP-Adresse)

Alle Änderungen mit Klick auf “OK” unten rechts bestätigen.

LAN-Gateway Konfiguration

Unter “Einstellungen” – “LAN-Gateway Konfiguration” auswählen.

Bei einer Neuinstallation ist unter “Allgemeine Einstellungen” nichts eingetragen.

Um einen neuen Eintrag hinzuzufügen auf “Hinzufügen“ klicken und folgende Daten eintragen:

Typ ist immer “RF: Homematic RF-LAN Gateway”

Name: z.B. “HM LANGW GA” (GA bezeichnet die Lokalisation “Garten”)

Seriennummer: die Bezeichnung, die auf dem weißen Aufkleber des jeweiligen LAN-Gateways steht:

z.B. OEQ0796909

Zugriffscode: Passwort
IP-Adresse (optional): entsprechend

Mit Klick auf “OK” unten rechts übernehmen UND nochmals mit Klick auf “Übernehmen” unten links unter dem jetzt vorhandenen neuen Eintrag unter “Allgemeine Einstellungen” bestätigen.

Neustart

Unter “Einstellungen” – “Systemsteuerung” auf “Zentralenwartung” klicken und im zweiten Abschnitt “RaspberryMatic Neustart” auf “Neustart” klicken.

Erst nachdem die Zentrale neu gestartet wurde, ist das eben angemeldete LAN-Gateway verbunden und einsatzbereit!

RaspberryMatic – als LAN Gateway konfigurieren

Ein LAN-Gateway ist mit einer Zentrale identisch und wird erst durch Ausführen eines speziellen Codes zum – nicht mehr editierbaren – LAN-Gateway.

Unter “Programme” – “Script testen” folgenden Code eingeben und ausführen:

string stdout;
string stderr;
system.Exec(‘touch /usr/local/HMLGW && reboot’, &stdout, &stderr);

Jetzt “Ausführen” anklicken und etwa 5 Minuten warten. Der RasPi startet neu und ist nach Neustart als LAN-Gateway im Netz verwendbar.

RaspberryMatic – Zusatzsoftware

Folgende Zusatzsoftware ist sinnvoll zusätzlich zu installieren:

1. System-Update (zum einfachen Durchführen von Updates)
2. CCU-Historian (zum automatischen Erfassen und zur Visualisierung aller Daten sämtlicher Geräte)
3. CUx-Daemon (Erstellung virtueller (Hilfs-)Geräte)
4. E-Mail (zum eMail-Versand bei kritischen Zuständen)
5. NEO SERVER (Applikation zum Datenaustausch mit AIO Remote App)
6. hm-watchdog (automatischer Neustart bei Fehlersituationen)
7. Programmedrucken (Ausdruck aller erstellten Programme zur ganzheitlichen Übersicht)
8. XML-API (zum Datenaustausch mit Dritt-Applikationen)

Alle Dateien werden ausschließlich als “.tar.gz” herunterladen und NICHT entpackt!

Die folgenden Dateien geben ggf. einen alten Stand wieder. Bei Bedarf die aktuellste Version suchen.

• System-Update
• CCU-Historian
• CUx-Daemon
• E-Mail
• NEO Server
• hm-watchdog
• Programmedrucken
• XML-API
  
  

Installation der Zusatz-Software

Über “Einstellungen” den Button “Zusatzsoftware” anklicken.

Im unteren Bereich “Zusatzsoftware installieren / aktualisieren” rechts auf “Choose file” klicken, im Finder die soeben heruntergeladene Datei, z.B. “rmupdate.tar.gz”, auswählen und die Installation mit Klick auf den Button “Installieren” starten.

Nach Installation steht im Bereich “Einstellungen” ein neuer Button “System-Update”.
Mit Klick auf diesen Button werden alle Versionen installierter (Zusatz-)Software angezeigt.

Unter den Punkten “Addon von URL installieren” bzw. “Addon aus Datei installieren” kann Zu- satzsoftware installiert werden.

Unter “Addon von URL installieren” kann ein Link (s. oben) per copy und paste eingegeben und der Download, sowie die Installation mit Klick rechts auf “Installieren” gestartet werden.

Wurde die Datei bereits über einen der o.g Links heruntergeladen, kann diese auch durch Klick auf den Button “Addon-Datei auswählen und installieren” über den sich öffnenden Finder ausgewählt und installiert werden.

Unter dem über diesem Bereich befindlichen Punkt “Zusatzsoftware” sind der Name der Zusatz- software, der aktuelle und ggf. neuer verfügbare Versionsstand aufgelistet.

Ist eine neuere Version verfügbar, kann diese durch einen Klick auf “Aktualisieren” automatisch installiert werden.

Dies gilt ebenso für ggf. neuere Firmware-Versionen oberhalb dieses Punktes unter “Firmwares”.

RasPi – CUx-Daemon

Einige Programme greifen auf Funktionen des sog. CUx-Daemon zurück.

Er stellt virtuelle, also nicht physikalisch vorhandene, Geräte zur Verfügung, die von Programmen / Skripten angesprochen werden können.

Anzulegen sind stets folgende Geräte:

1. CUxD Timer
2. CUxD 19-Tasten-Fernbedienung

Starten des CUx-Daemons

Unter “Einstellungen” – “Systemsteuerung” den Button “CUx-Daemon” klicken. Es öffnet sich eine neue Seite im Browser.
Oben rechts den Button “Setup” klicken.

Erzeugen eines CUxD Timers

Links oben in dem Drop-Down-Menü “CUxD Gerätetyp” weiter unten “(28) System” auswählen. Unter “Funktion” ist meist schon “Timer” voreingestellt, ansonsten entsprechend auswählen.

Mit Klick unten links auf “Gerät auf der CCU erzeugen” wird der virtuelle Timer auf der RaspberryMatic erzeugt.

Erzeugen der CUxD 19-Tasten-Fernbedienung

Links oben in dem Drop-Down-Menü “CUxD Gerätetyp” weiter unten “(28) System” auswählen. Unter “Funktion” ist “Exec” auszuwählen.

Mit Klick unten links auf “Gerät auf der CCU erzeugen” wird der virtuelle Timer auf der RaspberryMatic erzeugt.

Unter “Einstellungen” – “Geräte – Posteingang” wird jedes neu angelegte virtuelle Gerät jeweils rechts mit Klick auf den Button “Fertigstellen” dem System übergeben.
Ab jetzt können Programme / Scripts auf das jeweilige Gerät zugreifen.

Defekte Homematic Geräte austauschen

Sollte ein Gerät technisch defekt werden, muss es ausgetauscht werden.

Jedes Gerät, das in RaspberryMatic mit seiner Seriennummer registriert ist, muss im Falle eines technischen Defektes aus der “Zentrale” gelöscht werden.

Wird ein Gerät gelöscht, wird dieses folgerichtig automatisch auch aus allen Programmen, die Zugriff auf diese Gerät nehmen, entfernt. Die mit dem ursprünglichen Gerät verknüpften Programmfunktionen werden also gelöscht und müssen nach Ersatz des Gerätes neu verknüpft werden.

Deshalb ist die Zusatzsoftware „Programmedrucken“ von essenzieller Bedeutung!

Um zu erfahren welche Programme hiervon betroffen sind, sucht man unter “Einstellungen” – “Geräte” in der Geräteauflistung das defekte Gerät und klickt in der Spalte “Aktionen” auf den Button “Programme”.

Die resultierende Auflistung zeigt alle relevanten Programme.

Im Finder des Mac ist jetzt die mittels der Zusatzsoftware “Programmedrucken” – zuvor – erstellte Auflistung aller Programme samt Inhalte zu suchen.

Im folgenden Beispiel wird von Geräten in einer fiktiven Wohnung A ausgegangen. Die IP der Wohnung A endet auf 1.19. Die zugehörige Datei ist also beim Speichern sinnig mit “A 1.19.pdf” benannt worden.

Diese Datei ist mit Doppelklick zu öffnen.

Die jeweils betroffenen Programmabschnitte findet man mittels Command + F und Eingabe des Gerätenamens in das Suchfeld oben rechts, hier “A_AK_FK_L” (ohne der Anführungszeichen!).

In der linken Spalte werden sogleich alle Vorkommen inkl. zugehöriger Seitennummern aufgelistet und können leicht ausgedruckt werden, um nach Austausch des Gerätes in den entsprechenden Programmen das neue Gerät den Programmfunktionen erneut zuzuführen. I.d.R. sind nur die jetzt noch fehlenden Zeilen gemäß der Ausdrucke zu ergänzen.

Löschen des defekten Gerätes

Zuerst ist der Name des Gerätes, beispielsweise “A_AK_FK_L” aufzuschreiben. Er wird nach dem Anlernen des neuen (Ersatz-)Gerätes benötigt.

Zum Löschen ist das Gerät, z.B. in Wohnung A ein Fensterkontakt des linken Ankleidezimmers, über “Einstellungen” – “Geräte” unter seiner Kennung, hier somit “A_AK_FK_L” aufzufinden und rechts in der Spalte “Aktion” der Button “Löschen” anzuklicken.

In dem sich öffnenden Pop-Up-Fenster ist zunächst als Löschoption “Gerät ablernen” angezeigt. Diese Option muss zunächst mit Klick auf den Button “Löschen” bestätigt werden, ehe das defekte und deshalb nicht mehr zur Kommunikation mit der Zentrale fähige, Gerät durch nachfolgende Auswahl von der Löschoption “Gerät direkt von der Zentrale löschen” tatsächlich gelöscht werden kann.

Anlernen des neuen Gerätes

Das neue Gerät, mit eingelegten Batterien / Akkus, polrichtig (!), neben den Mac legen. In der Bedienungsanleitung (liegt allen neuen Geräten bei) den Abschnitt “Gerät anlernen” suchen. Dort ist beschrieben, welche Taste am Gerät zu drücken ist, um es an die Zentrale anzulernen. Meist ist diese Taste kurz oder für etwa drei Sekunden zu drücken, um den Anlernvorgang zu starten.

Auf der Raspberrymatic-Webseite ist in jeder Ansicht oben rechts der Button “Gerät anlernen” sichtbar. Ein Klick auf diesen ruft eine neue Maske auf, in der im oberen linken Bereich der Button “HM Gerät anlernen” lokalisiert ist.

ZUERST ist jetzt dieser Button anzuklicken, erst danach die entsprechende Anlerntest des Gerätes!

Nach 60 Sekunden erscheint unten links auf dem Button “Posteingang” unterhalb der Beschriftung eine “(1)”, wenn der Anlernvorgang erfolgreich verlaufen ist. Erscheint eine “(0)”, muss das Anlernen wiederholt werden.

Nach gelungenem Anlernen ist in “Einstellungen” – “Geräte – Posteingang” zu wechseln.

Das neu angelernte Gerät ist kann hier noch bearbeitet werden. Mit Klick auf den Eintrag in der Spalte “Name” wird der ursprüngliche Name des alten Gerätes eingetragen “A_AK_FK_L”.
Ein Klick auf das “+” in der ersten Spalte öffnet sich eine weitere Zeile. Auch hier wird in der Spalte “Name” der Eintrag angeklickt und mit dem Namen des alten Gerätes überschrieben, allerdings mit einem angehängten”_K1”, also “A_AK_FK_L_K1.

Bei manchen Geräten erscheinen mehrere Zeilen nach dem Klick auf das “+”. In dem Fall ist wie vor zu verfahren, jedoch, entsprechend der in der Spalte “Seriennummer” aufgezeigten Nummern hinter dem Doppelpunkt “xxxxxxxx:2, etc.) ist auch die Zahl hinter dem ”K” zu ändern: “xxxxxxxx_K2”, etc.. (“K” bedeutet Kanal).

Neues Gerät in den betroffenen Programmen funktional ergänzen

Auf dem Mac das Fenster mit der PDF-Datei in der linken Bildschirmhälfte positionieren, rechts daneben das Raspberrymatic-Fenster, in dem über den oberen Button “Programme und Verknüpfungen” über “Programme und Zentralenverknüpfungen” die Auflistung aller Programme erfolgt.

Entsprechend der Informationen im linken Fenster wird das erste aufgelistete Programm gesucht, dem Beispiel entsprechend, “A_SV_FK_AK_L_KMBSG_SPK_ON” und mit Klick auf den rechten Button “Bearbeiten” geöffnet.

Hier fehlt im ersten Abschnitt die Zeile “Geräteauswahl A_AK_F_L_K1 bei offen nur prüfen.”.

Im rechten Raspberrymatic Fenster erzeugt ein Klick auf den grünen “+”-Button in der ersten “Bedingung” einen leeren mit UND verknüpften Eintrag.
Nach einem Klick auf den ersten leeren Button ist der Eintrag “Geräteauswahl” zu selektieren, anschließend mit einem Klick auf den neuen leeren Button “Geräteauswahl” das neue Gerät zu suchen und mit Klick irgendwo auf die Gerätezeile zu übernehmen.

Bei Fensterkontakten, wie hier, ist die Auswahl hinter dem Wort “bei” entweder “geschlossen” oder “offen”. In vorliegendem Beispiel ist “offen” auszuwählen.

Das Feld danach hat drei mögliche Stati “bei Änderung auslösen”, “bei Aktualisierung auslösen” oder “nur prüfen”.*

In diesem Beispiel ist “nur prüfen” zu wählen.
Der selbe Eintrag ist unter der zweiten Bedingung “Sonst, wenn …” entsprechend zu ergänzen.

Wenn alle Zeilen rechts den Zeilen im linken Fenster entsprechen, können die Änderungen rechts mit Klick unten links auf “OK” gespeichert werden. Die Maske schließt sich.

Ebenso ist mit allen weiteren links aufgelisteten Programmen im rechten Fenster zu verfahren. Danach ist das neue Gerät auch programmatisch wieder wie zuvor funktionsfähig.

*Unterschied:

• bei Änderung auslösen -> ändert sich z.B. die Temperatur, erfolgt eine Auslösung und das Programm wird ausgeführt.
• bei Aktualisierung auslösen -> ein Sensor ermittelt automatisch ca. alle 3 Minuten den aktuellen Messwert und aktualisiert diesen. D.h., selbst wenn die Temperatur stetig gleich bleibt, würde das Programm ausgeführt werden, sobald die nächste Aktualisierung stattgefunden hat, also eta alle 3 Minuten.
• nur prüfen -> hier wird nur geprüft, ob eine Bedingung gegeben ist oder nicht.
  
  

Sicherheits-Kopie der SD-Karte erstellen

Die zu sichernde SD-Karte in den Rechner einstecken.

Die Datei “ApplePi-Baker.app” im Verzeichnis „Programs“ starten.

In der App im linken Fenster die SD-Karte anklicken und im rechten Fenster unten rechts auf “Create Backup” klicken.

Darunter erscheint ein Fortschritts-Balken. Sobald das Backup vollständig ist, erscheint eine entsprechende Meldung, die mit Klick auf “OK” bestätigt wird.

Die SD-Kare kann jetzt entnommen werden.

Nomenklatur

Anfangs ist man ob der noch überschaubaren Zahl von Sensoren, Aktoren, etc. noch wenig motiviert, übermäßig Gehirnschmalz in deren Strukturierung zu investieren.

Spätestens mit steigender Zahl von Aktoren und Sensoren, sowie vermehrtem Einsatz von Programmen, in denen Aktionen in Abhängigkeit vom Zustand anderer Aktoren oder Sensoren ausgelöst werden sollen, lernt man eine durchdachte Struktur zu schätzen.

Hier hat sich beispielsweise folgende Struktur in der Namensgebung bewährt, die sich auf jede beliebige Örtlichkeit adaptieren und ergänzen lässt.

p.s. Wer persönliche Unterstützung in der Umsetzung gegen Entgelt benötigt, kann gern eine Buchung vornehmen!