Wieder eins von diesen Projekten wo viele sagen: „Das braucht doch kein Mensch!“. Richtig, das braucht man auch nicht nicht. Es macht aber Spaß (zumindest mir), den Füllstand meiner Zisterne zu wissen ohne das ich den Betondeckel rausheben muss und mir dabei die Finger quetsche.

Im Homematik-Sensor-Park gibt es einen kapazitiven Füllstandssensor (Hm-Sen-Wa-Od) als Bausatz der diese Aufgabe übernehmen kann. Wobei „Bausatz“ nicht wirklich schwierige Lötarbeiten erfordert, sondern nur ein paar wenige Teile auf die Platine gelötet werden müssen (Batteriehalter, Funkmodul) und das Ganze in dem mitgelieferten Gehäuse verpackt werden muss.

Nach dem Zusammenbau der Platine müssen die Messleitungen auf die entsprechende Länge (Tiefe der Zisterne und geplante Einbauhöhe des Sensors) angepaßt werden. Die Enden der Messleitungen müssen mit den beiligenden „Schrumpftüllen“ die mit Kleber gefüllt sind wasserdicht verschlossen werden. Dazu reicht ein normaler Fön.

Alle 10 cm von unten beginnen müssen nun die Stege befestigt werden. Dieser Abstand  wird später für die Kalibrierung benötigt. Dann die Anschlussleitungen durch die Kabeldurchführungen an den beiden Klemmen befestigen.

Reichweite

Ich war zuerst skeptisch ob das mit dem Funk vom Kellerraum bis in die Zisterne funktioniert?! Immerhin ist der Sensor etwa 1m unter der Erde im Betonverlies gefangen… Bei mir sind es aber nur 10m Luftline zwischen Sensor und COC und es gibt keine Probleme mit der Funkverbindung.

Anlernen

Zum Anlernen des Sensors muss die Zentrale in den Anlernmodus gebracht werden

set <zentrale> hmPairForSec <zeit_in_sekunden>

und danach am Füllstandssensor die „Sensor“-Taste für <1 Sekunde gedrückt werden. Die Setup-LED blinkt in der Anlernphase und erlischt bei Erfolg. Danach sollte in der fhem.cfg ein ähnlicher Eintrag wie folgt erstellt worden sein:

define Zisterne CUL_HM 226555
attr Zisterne .devInfo 020101
attr Zisterne .stc 60
attr Zisterne IODev COC
attr Zisterne autoReadReg 4_reqStatus
attr Zisterne expert 2_full
attr Zisterne firmware 1.2
attr Zisterne model HM-Sen-Wa-Od
attr Zisterne peerIDs
attr Zisterne rawToReadable 10:0 72:1000 144:2000 216:3000 288:4000
attr Zisterne room Garten
attr Zisterne serialNr KEQ0365449
attr Zisterne subType sensor
#attr Zisterne hmClass sender
define FileLog_Zisterne FileLog /var/log/fhem/Zisterne-%Y.log Zisterne
attr FileLog_Zisterne logtype text
attr FileLog_Zisterne room Garten

Ich hab im Beispiel den kryptischen Gerätenamen durch „Zisterne“ ersetzt. Das neue Gerät sollte dann auch in der FHEM-Weboberfläche im Raum „Garten“ zu finden sein.

Mit dem folgenden Befehl werden die Register des Füllstandsmessers ausgelesen:

get Zisterne regList

Dabei sollte folgende Ausgabe zu sehen sein. Werden die Register nicht korrekt ausgelesen kann das u.a. mit einer zu alten Version von FHEM zusammenhängen. In der Version 5.3 war das Gerät anscheinend noch nicht implementiert . Mit der FHEM Version 5.5 funktionierte das Auslesen der Register korrekt.

list:         register | range              | peer     | description
   0: cyclicInfoMsgDis |   0 to 255         |          | cyclic message
   0: intKeyVisib      |     literal        |          | visibility of internal channel options:visib,invisib
   0: localResDis      |     literal        |          | local reset disable options:on,off
   0: pairCentral      |   0 to 16777215    |          | pairing to central
   0: transmDevTryMax  |   1 to 10          |          | max message re-transmit
   1: caseDesign       |     literal        |          | case desing options:verticalBarrel,horizBarrel,rectangle
   1: caseHigh         | 100 to 10000cm     |          | case hight
   1: caseLength       | 100 to 10000cm     |          | case length
   1: caseWidth        | 100 to 10000cm     |          | case width
   1: fillLevel        | 100 to 300cm       |          | fill level
   1: ledOnTime        |   0 to 1.275s      |          | LED ontime
   1: meaLength        | 110 to 310cm       |          | 
   1: transmitTryMax   |   1 to 10          |          | max message re-transmit
   1: useCustom        |     literal        |          | use custom options:on,off
   1: waterUppThr      |   0 to 256         |          | water upper threshold
   1: waterlowThr      |   0 to 256         |          | water lower threshold
   4: expectAES        |     literal        | required | expect AES options:on,off
   4: fillLvlLoThr     |   0 to 255         | required | fill level lower threshold
   4: fillLvlUpThr     |   0 to 255         | required | fill level upper threshold
   4: peerNeedsBurst   |     literal        | required | peer expects burst options:on,off

Kalibrierung

Vor der Kalibrierung des Sensors müssen noch verschiedene Zisternen-spezifische Werte im Register gesetzt werden. Dazu gehören:

• Behälterform
• Behälterhöhe
• Behälterdurchmesser
• Länge der Messkabel
• maximale Füllhöhe

Ich habe die maximale Füllhöhe und die Behälterhöhe auf die gleichen Werte gesetzt. Mit den folgenden Kommandos werden die Register gesetzt:

set Zisterne regSet caseDesign verticalBarrel
set Zisterne regSet caseHigh 130
set Zisterne regSet caseWidth 200
set Zisterne regSet meaLength 180
set Zisterne regSet fillLevel 130

Danach sollten die Werte in der Geräteübersicht in den Readings angezeigt werden:

Das „set_“ vor den Werten sollte dann nach mindestens 24 Stunden verschwinden. Bei Problemen mit dem korrekten Setzen der Register wurde u.a. hier behandelt.

Sind die Werte alle korrekt gesetzt, erfolgt die eigentliche Kalibrierung des Sensors die nur bei komplett gefüllter Zisterne erfolgen kann. Dazu wie in der Anleitung beschrieben verfahren:

Falls die grüne LED nicht erlischt, d.h. die Tabelle noch nicht vollständig gefüllt ist, hat das evtl. mit einer falschen angabe der Messleitungslänge und/oder der maximalen Füllhöhe in den Registern zu tun.

Befestigung in der Zisterne

Ich habe den Sensor auf ein Brett geschraubt welches ich lose auf den Rand eines Betonringes in der Zisterne gelegt habe. Das sollte ausreichen!

Daten loggen

Den Füllstand der Zisterne lasse ich wieder per Cron stündlich in eine MySQL-Datenbanktabelle schreiben. Dazu wird der Sensor wieder per Telnet abgefragt:

get_zisterne.php

[cclN_php]
„;
$mysqluser=““;
$mysqlpwd=““;
$connection=mysql_connect($mysqlhost, $mysqluser, $mysqlpwd) or die („Verbindungsversuch fehlgeschlagen“);
$mysqldb=““;
mysql_select_db($mysqldb,$connection) or die(„Konnte die Datenbank nicht waehlen.“);
$sql = „INSERT INTO zisterne (timestamp,fuellstand) VALUES (CURRENT_TIMESTAMP,$zustand[1])“;
$query = mysql_query($sql) or die(„Anfrage 1 nicht erfolgreich“);
?>
[/cclN_php]

Visualisierung

Die Visualisierung habe ich wieder in meine „Intranet“-Seite eingebaut und neben dem aktuellen Füllstand in % wird noch ein Graph der letzten 14 Tage gezeichnet.

Da wir die Tage einen Rollrasen verlegt haben wo ich ordentlich gießen musste und es zwei Tage später geregnet hat, sieht man das auch schön im Graphen. Die Einheit der X-Achse muss noch angepaßt werden.

Und mal wieder viel Spaß beim Datenloggen

Chris

list [devspec] [value]

Wobei [devspec] der Name des Homematic-Gerätes ist, wie es in der FHEM-Einstellungen konfiguriert ist. Für [value] wird STATE als eines der Attribute des Fensterkontaktes abgefragt. STATE gibt neben dem Gerätenamen den aktuellen Zustand closed oder open aus.

Folgendes Script setzt ein entsprechendes Telnet-Kommando ab und parst das Ergebnis:

[cclN_php]
//Hostname und Telnet-Port des FHEM-Servers
$fhemhost = „localhost“;
$fhemport = 7072;

//Socket öffnen
$fhemsock = fsockopen($fhemhost, $fhemport, $errno, $errstr, 30);
//FHEM Kommando definieren (Name des Homematic-Gerätes eintragen)
$fhemcmd = „list STATE\r\nquit\r\n“;
fwrite($fhemsock, $fhemcmd);
while(!feof($fhemsock)) {
$ergebnis=fgets($fhemsock, 128);
$zustand=explode(‚ ‚,$ergebnis);
switch (trim($zustand[1])) {
case „closed“:
$zustand=“geschlossen“;
break;
case „open“:
$zustand=“offen“;
break;
default:
$zustand=$ergebnis[1];
break;
}
if ($ergebnis[1]!=““) {
print „:“.$zustand;
}
}
[/cclN_php]

In einer Webseite kann das dann z.B. folgendermaßen implementiert werden:

Ich lasse dann auch jeden Abend um 21 Uhr per Cron-Script prüfen ob alle Fenster geschlossen sind. Wenn nicht, wird eine Mail versendet.

Viel Spaß mit den Schnippsel
Chris

Um diese Frage, zumindest für die Fenster, auch auf der Autobahnauffahrt klären zu können, habe ich im Internet nach einer Lösung gesucht und Homematic und www.busware.de gefunden. Die nötige Software bietet FHEM.

Von Busware gibt es eine Erweiterung für den Raspberry PI, die auf die GPIO-Leiste gesteckt wird und dem Raspberry das für Homematic-Geräte benötigte Funken im 868 MHz-Band beibringt. Das Aufstecken der COC-Platine gestaltete sich etwas schwierig, da der Display Connector des Raspberry zu breit ist. Da ich den aber eh nicht benötige, habe ich ihn mit einem Cutter passend gemacht.

1. COC in Betrieb nehmen

Zuerst muss der serielle Port des Rasperry für den COC freigegeben werden. Dazu müssen folgende Dateien angepaßt werden und alle Verweise auf ttyAMA0 entfernt werden.

• In der Datei /etc/inittab folgende Zeile löschen oder auskommentieren (mit #)
  

T0:23:respawn:/sbin/getty -L ttyAMA0 115200 vt100

• In der Datei /boot/cmdline.txt auch alle Verweise auf ttyAMA0 löschen
  

Anschliessend den Raspberry rebooten.

Jetzt muss die Firmware auf den COC. Es gibt zwei Firmware-Versionen da es auch zwei COC-Versionen gibt. Einmal mit 1-Wire und einmal ohne 1-Wire. Ich habe die Version ohne 1-Wire. Am einfachsten geht das mit dem Runterladen der Firmware unter Linux mit wget.

Für die Version ohne 1-Wire sieht das folgendermaßen aus:

sudo wget "http://culfw.svn.sourceforge.net/viewvc/culfw/trunk/culfw/Devices/COC/COC.radio_only.hex?format=raw" -O COC.radio_only.hex

Für die Version mit 1-Wire gibt es die Firmware hier:

sudo wget "http://culfw.svn.sourceforge.net/viewvc/culfw/trunk/culfw/Devices/COC/COC.radio.hex?format=raw" -O COC.radio.hex

Wichtig ist die Ergänzung format=raw in dem URL. Ohne diesen Zusatz werden HTML-Header mitgeladen, welche die heruntergeladene Firmware unbrauchbar machen.
Eine falsch aufgespielte Firmware äußert sich später mit folgenden Meldungen im FHEM-Log:

---schnipp---
Opening COC device /dev/ttyAMA0
Setting COC baudrate to 38400
COC device opened
Cannot init /dev/ttyAMA0, ignoring it
---schnapp--

Wenn es auch mit dem Parameter raw zu diesem Fehler kommt, versucht die Datei ganz normal im Browser runter zu laden und kopiert sie anschliessend auf den Raspi.

Aber weiter mit dem Aufspielen der Firmware…. Dazu folgendes auf der Kommandozeile absetzen:

echo "calling COC bootloader..."
if test ! -d /sys/class/gpio/gpio17; then echo 17 > /sys/class/gpio/export; fi
 if test ! -d /sys/class/gpio/gpio18; then echo 18 > /sys/class/gpio/export; fi
echo out > /sys/class/gpio/gpio17/direction
echo out > /sys/class/gpio/gpio18/direction
echo 0 > /sys/class/gpio/gpio18/value
echo 0 > /sys/class/gpio/gpio17/value
sleep 1
echo 1 > /sys/class/gpio/gpio17/value
sleep 1
echo 1 > /sys/class/gpio/gpio18/value

Jetzt ist der Microcontroller des COC bereit, um mit der eben heruntergeladenen Firmware geflasht zu werden. Dafür wird z.B. avrdude benötigt. Falls es noch nicht installiert ist geht das unter Debian mit folgendem Befehl:

sudo apt-get install avrdude

Der Befehl zum flashen schaut so aus (je nach COC-Version auf den richtigen Dateinamen der Firmware achten):

avrdude -p atmega1284p -P /dev/ttyAMA0 -b 38400 -c avr109 -U flash:w:COC.radio_only.hex

Das wars für den COC, der jetzt unter /dev/ttyAMA0 als Device auftauchen sollte.

Für Firmwareupdates muss FHEM gestoppt werden bevor mittels AVRDude geflasht wird. Ansonsten antwortet der COC mit „not responding“.

2. FHEM

FHEM ist eine in Perl geschriebene Anwendung zur Heimautomation. Das Paket kann mit folgendem Befehl runtergeladen werden. Ggf. auf der Webseite prüfen ob v5.5 noch die aktuelle Version ist

sudo wget fhem.de/fhem-5.5.deb

Dann noch Perl installieren falls noch nicht passiert:

sudo apt-get install perl libwww-perl libdevice-serialport-perl

Anschliessend das FHEM-Paket installieren:

sudo dpkg -i fhem-5.5.deb

Damit die COC-Erweiterung bei jedem Start von FHEM initialisiert wird, müssen folgende Anpassungen im FHEM-Startscript vorgenommen werden. In der Datei /etc/init.d/fhem an der Stelle wo

start)

zu finden ist, folgendes hinzufügen:

start)
	echo "resetting 868MHz extension..."
	if test ! -d /sys/class/gpio/gpio17; then echo 17 > /sys/class/gpio/export; fi
	if test ! -d /sys/class/gpio/gpio18; then echo 18 > /sys/class/gpio/export; fi
	echo out > /sys/class/gpio/gpio17/direction
	echo out > /sys/class/gpio/gpio18/direction
	echo 1 > /sys/class/gpio/gpio18/value
	echo 0 > /sys/class/gpio/gpio17/value
	sleep 1
	echo 1 > /sys/class/gpio/gpio17/value
	sleep 1

Diese Anpassung ist nach jedem Update der FHEM-Software zu tun da die fhem.cfg bei einem Update wieder überschrieben wird.

Die eigentliche Konfiguration von FHEM für die Homematic-Geräte oder die Räume etc. findet in der Datei /etc/fhem.cfg statt:

sudo vim /opt/fhem/fhem.cfg

Dort muss noch der COC und der Frequenzmodus eingetragen werden. Für die Homematic-Geräte ist der Eintrag in der zweiten Zeile notwendig.

define COC CUL /dev/ttyAMA0@38400 1234
attr COC rfmode HomeMatic

Danach FHEM neu starten, damit die Änderungen der Konfigdatei angezogen werden. Das geht z.B. so:

sudo /etc/init.d/fhem start

Funktioniert alles richtig, sollte auf der FHEM Webseite unter http://<ip_vom_raspi>:8083/fhem unter „Everything“ folgendes Gerät auftauchen

und mit Klick auf COC sollte folgendes zu lesen sein

3. Homematic-Gerät einbinden

Die schönste COC- und FHEM-Installation nutzt nix, wenn nicht auch ein Homematic-Gerät angebunden wird. Ich stelle das bespielhaft an einen Tür-/Fensterkontakt dar (hm-sec-sc).
Der Fensterkontakt ist sehr kompakt und fällt kaum an der Türe auf.

Nach einlegen der beiden Knopfzellen leuchtet die Status-LED jewils einmal in Rot, Orange und Grün. Um das Gerät mit der Zentrale (COC) zu verbinden, muss der COC in den Pairing-Modus versetzt werden. Das funktioniert auf der FHEM-Webseite mit

set COC hmPairForSec 600

in der Eingabezeile auf der Startseite oder mit Klick auch „Everything – >  COC “ mittels Auswahlbox. „600“ steht dabei für die Zeit in Sekunden für das Pairing und kann entsprechend angepaßt werden.

Ist die Zentrale im Pairing-Modus kann an dem Homematic-Fenstersensor die Anlerntaste gedrückt werden. Die LED sollte relativ schnell kurz grün aufleuchten. Damit ist das Pairing auch schon abgeschlossen.

Auf der FHEM-Webseite und in der FHEM-Konfiguration in /etc/fhem.cfg sollte nun das neue als threeStateSensor auftauchen.

Der Fensterkontakt kann nun mittels des doppelseitigen Klebebandes an der Fenster angebracht werden. Hierbei zeigte sich, dass das beigelegte Klebeband nicht wirklich gut hält, die Klebeflächen vorher gut gereinigt werden (z.B. mit Isopropanol) und fest angepresst werden müssen. Vor allem der Kontaktmagnet hält zumindest bei mir nicht besonders gut.

Wenn jetzt das Fenster geöffnet oder geschlossen wird, sollte sich der Status des Fensterkontaktes aud der FHEM-Webseite entsprechend ändern.