Home Automation muss nicht teuer sein: Hardware für unter 100 Euro, dazu ein Pi oder eine Fritzbox und die richtigen Open-Source-Tools, schon klappt die Steuerung des digitalen Zuhauses.

Meist fängt es harmlos damit an, dass der Heimwerker einfach mal eine Steckdose oder Lampe über eine Fernbedienung schalten will. Dann holt er sich ein Set aus dem Supermarkt, das für wenig Geld (ab etwa 20 Euro) auch nur an- und ausschalten kann und nicht mit dem PC vernetzt ist. Als Linuxer macht der Heimwerker sich als Nächstes auf zur Internetrecherche, weil er etwas will, das sich vielleicht mit einem Raspi oder vom Androiden aus steuern lässt. Früher oder später landet er so beim FS20-Standard.

Das vertreibt vor allem Conrad Electronics in seinen Läden, doch billiger gibt es die identischen Komponenten bei ELV [1] zu haben, inklusive umfangreicher Dokumentation. FS20 kann dank seines stattlichen Alters und der hohen Verbreitung mit einer großen Anzahl und hohen Diversität bei den Geräten zu moderaten Preisen glänzen. Dennoch ist das Ganze deutlich teurer als die Supermarkt-Fernbedienung: Das Set von drei Funksteckdosen mit Fernbedienung kostete im November 2013 immer noch 90 Euro.

Neben einfachen Schaltsteckdosen, die der Anwender einfach zwischen die Dose an der Wand und den zu schaltenden Verbraucher steckt, existieren eine Vielzahl von Aktoren und Sendern. Es gibt Schalter für die Hutschiene, die sich direkt in den Schaltkasten einbauen lassen, wetterfeste Versionen für den Außenbereich, Bausätze für kreative Bastler, Steuerungen für Rollläden und Markisen, aber auch Sensoren für Temperatur, Regen, Feuchtigkeit und Bewegung.

Das Management übernimmt normalerweise die Hauszentrale, sie steuert alle Teilnehmer zentral an. Meldet der Regensensor beispielsweise Regen, fährt sie die Markise automatisch ein. Die Hauszentrale gibt es ab 100 Euro inklusive Software, der Kunde bedient sie übers LAN. Den echten Linuxer schreckt aber nicht der Preis, eher die proprietäre Steuerungssoftware.

FHEM steuert FS20

Dass es dazu Alternativen gibt, lernten viele Anwender erst, als AVM [2] das Homeautomation System FHEM [3] von Rudolf König als Erweiterung für die Fritzbox anbot. Wer sich einen Sender und Empfänger als USB-Stick besorgt, konnte so Kontakt zu dem FS20-Managementsystem aufnehmen oder als Verwaltung agieren. Und das Beste daran: FHEM ist ein in Perl geschriebenes Open-Source-Projekt.

Ein CC1101-USB-Lite-868-MHz-Dongle von Busware [4] für etwa 50 Euro ist um die Hälfte billiger als die proprietär bestückte Hauszentrale, und weil FHEM den USB-Dongle etwa an der Fritzbox automatisch erkennt, ist weitere Hardware erst mal unnötig. Nach dem Einstecken greift der stolze Besitzer über die eigene Weboberfläche auf Aktoren und Sensoren zu. Richtig Spaß machen die Apps für Android und I-OS, die ebenfalls das FHEM-Backend ansprechen (Abbildung 2 bis 4). Dabei ist FS20 nur eines von mehreren Protokollen, die FHEM beherrscht.

Abbildung 2: Die FHEM-Steuerzentrale im Browser, …

Abbildung 3: … und auf Android oder iPhone.

Abbildung 4: Das grafische Anzeigemodul von FHEM ist wohl die anschaulichste Darstellungsform der Sensoren.

Eine einfache Aufgabe für jedes Home-Automation-System ist die Kontrolle der Heizkörper. Eine Stunde bevor der erste Bewohner voraussichtlich von der Arbeit nach Hause kommt, sollte FHEM die Temperatur auf ein angenehmes Maß einstellen, nachts und während des Arbeitstages dagegen absenken. Ein einfaches Zeitthermostat kostet etwa 30 Euro, wer es mit den weiter unten beschriebenen Homematic-Systemen [5] steuern will, zahlt 40 Euro.

Für etwas mehr (55 bis 80 Euro), bekommt er gar ein (ebenfalls auf FS20 basierendes) FHT-System [6] mit Stellantrieb, Fensterkontakt sowie einem Raumthermostat. Der Fensterkontakt erlaubt das automatische Ausschalten der Heizung bei geöffneten Fenster. Wer mehrere Heizkörper in einem Raum hat, braucht mehrere synchronisierte Stellantriebe, auch das ist möglich, ebenso beliebig viele Fensterkontakte und ein frei im Raum positionierbares Thermostat.

FHEM kann all diese Systeme steuern und baut aus den Temperaturdaten ganz automatisch einen Graphen, der die aktuelle Stellung des Ventils sowie den Status des Fensterkontakts beinhaltet. Den Temperaturregler an der Heizung steuert der Anwender übers Webinterface oder mit den Apps, auch von unterwegs.

Probleme von FS20

Im Testbetrieb zeigten sich jedoch einige kleinere Probleme mit dem FS20-System. Der Funkbereich scheint nicht besonders gut abgegrenzt, vor allem bei älteren Modellen. Berichte über Störungen häufen sich, besonders seit der Einführung von LTE (790 bis 862 MHz). Im Test entwickelte eine Funksteckdose ihr Eigenleben. [7]

Ein weiterer Nachteil bei FS20 ist der fehlende Rückkanal. Wer zum Beispiel die Funksteckdose direkt am Gerät einschaltet oder wenn ein Schaltbefehl aufgrund einer Störung nicht gelingt, dann bekommt die Zentrale davon nichts mit. Da bleibt dann nur, mit FHEM auf andere Hardware zu setzen.

Homematic

Besonders interessant erscheint das wie FS20 weit verbreitete Homematic-System [8]. Es bietet bidirektionale Kommunikation, informiert sich so immer über den aktuellen Schaltzustand und kann einen nicht erfolgreichen Befehl nochmals absenden. Außerdem nutzt es AES-Signaturen und ist damit deutlich sicherer als die Kommunikation bei FS20. Zwar verschlüsselt es das Signal nicht, immerhin stellt aber ein AES-Challenge-Response sicher, dass das Signal tatsächlich von der eigenen Zentrale kommt und nicht vom Nachbarn oder einem Angreifer. Eine einzelne Funksteckdose zum Dazwischen-Stecken kostet bei Homematic 40 Euro, es gibt aber auch Versionen zum Einbau in Steckdosen oder Wandschalter. Die professionelle Hauszentrale würde um 150 Euro kosten, ist jedoch danke FHEM nicht mehr erforderlich.

Homematic läuft wie FS20 über das ISM/SRD-Band auf 868 MHz, ist jedoch nicht damit kompatibel. FS20 ist amplitudenmoduliert, sendet und empfängt mit einer Datenrate von 1 kHz. Homematic ist frequenzmoduliert und hat eine Datenrate von 20 kHz. Spezielle Firmware erlaubt zwar den permanenten Wechselbetrieb, doch können beim Wechsel zwischen den Betriebsmodi Informationen verloren gehen. Wer das vermeiden will, braucht einen zweiten Transceiver wie den von Busware [4] aus Abbildung 1. Die COC (CC1101 One Wire Clock) erweitert den Mini-PC um einen One-Wire-Bus, einer Real Time Clock sowie einen den benötigten CC1101-Transceiver. Als Aufsteckboard landet sie auf dem Pi, auch der USB-Stick aus dem Fritzbox-Beispiel bleibt im Einsatz. Busware bietet solche Module ab 65 Euro an.

Einsatzmöglichkeiten

Außenthermometer, Bewegungsmelder, Bluetooth und WLAN: Dem Basteltrieb scheinen kaum mehr Grenzen gesetzt. Jetzt kann der Hausherr mit nur einem Knopfdruck den Beamer einschalten, die Rollläden schließen und das Licht ausmachen. Oder er ermittelt die Anwesenheit von Personen, indem er die Liste von Geräten im WLAN oder via Bluetooth prüft. Aktionen lassen sich per SMS- oder Mail-Eingang triggern, Sensordaten verschicken. Das FHEM-Wiki [9] bietet zahlreiche Beispiele und Anleitungen von einfachen Schaltungen und Zeitsteuerungsaufgaben bis zur Alarmanlage oder einem Bewässerungssystem, das in Abhängigkeit der Bodenfeuchtigkeit eine Bewässerungspumpe aktiviert.

Neben den im Kasten “Protokolle und Systeme” beschriebenen Unterbauten hat auch die Software-Seite noch einiges zu bieten. Als Alternative zu FHEM bieten sich das ebenfalls in Perl geschriebene Misterhouse [13], das mit One-Wire, X10, Z-Wave und Zigbee auch noch einige andere Standards als FHEM unterstützt. Weil es aber in Europa verbreitete Systeme wie Homematic oder FS20 nicht beherrscht und etwas altbacken daherkommt, scheidet es in den meisten Fällen wohl aus. Mehr Potenzial hat dagegen das noch sehr junge Openhab [14]. Die Java- und OSGi-basierte Alternative zu FHEM verlangt wohl etwas mehr Ressourcen vom Raspberry als das sonst ubiquitäre Perl. Dumm nur, dass auch Openhab FS20 noch nicht beherrscht.

Fazit

FS20 und sein Nachfolger Homematic bieten sich im Mitteleuropa schon wegen der großen Verbreitung für das digitale Zuhause an. Da bei FS20 keine bidirektionale Kommunikation möglich ist sowie die Möglichkeit der Absicherung der Kommunikation völlig fehlt, eignet es sich leider nur für wenige Anwendungsgebiete. Zwar lassen sich so genannte Hauscodes vergeben, sie sind aber leicht auslesbar. Es gibt also keine Möglichkeit, zu verhindern, dass Fremde die Geräte schalten oder Werte von Sensoren auslesen. Allerdings sind FS20- und kompatible Geräte jedoch meist günstiger und leichter zu bekommen.

Das freie FHEM, das sich ohne zusätzliche 24 Stunden laufende Hardware auf einer Fritzbox oder einem Raspberry Pi betreiben lässt, ist wohl die am weitesten verbreitete Software. Ob Openhab eine sich zur besseren Alternative aufschwingen kann, muss sich erst noch zeigen. Aktuell leidet es darunter, FS20-Komponenten nicht zu unterstützen.