Tutorial: Bewegungsmelder

Tutorial: Bewegungsmelder

IKEA bietet mit TRÅDFRI ein sehr durchdachtes, optisch ansprechendes und kostengünstiges Smart Home Beleuchtungssystem an. Dieses System lässt sich auch sehr einfach mit Home Assistant integrieren.

Wenn man nun möchte, dass in einem Raum das Licht durch einen Bewegungsmelder eingeschaltet wird, so bietet sich auf den ersten Blick der dazugehörige Bewegungsmelder von IKEA an. Solch ein Szenario kann beispielsweise gewünscht sein, wenn man ein kleines Baby hat und der Wickeltisch sich im Badezimmer befindet. Soll nun das Baby mitten in der Nacht gewickelt werden, so will man nicht unbedingt noch den Lichtschalter betätigen und notfalls noch das Licht herunterdimmen müssen.

Das Problem beim IKEA Bewegungsmelder ist jedoch, dass man den Zeitraum, wie lange das Licht angeschaltet bleiben soll, nicht einstellen kann. Das Licht geht nach drei Minuten wieder aus. Wenn man diesen Bewegungsmelder im Badezimmer installiert hat, und sich dort auch die Dusche befindet, steht man nach drei Minuten wieder im Dunkeln. Je nachdem, ob die Dusche in „Sichtweite“ des Bewegungsmelders ist, hilft nun ein Wedeln mit dem Arm, um das Licht wieder anzuschalten. Ist das Badezimmer etwas größer oder ein Duschvorhang vorhanden, reicht das nicht aus und man müsste weitere IKEA Bewegungsmelder installieren.

Um dieses Problem zu lösen, konstruieren wir in diesem Tutorial unseren eigenen Bewegungsmelder, speziell zur Anbindung an Home Assistant via ESPHome. Nun haben wir sämtliche Freiheiten und können in Home Assistant genau einstellen, wie lange das Licht an sein soll. Zum Beispiel 30 Minuten - was zum Wickeln des Babys oder Duschen ausreichen sollte. Darüber hinaus können wir auch definieren, dass wenn das Licht nachts durch den Bewegungsmelder eingeschaltet wird, dieses automatisch heruntergedimmt wird. Damit das Baby nicht erschrickt und nach dem Windelwechsel entspannt weiterschläft.

Selbstverständlich kann dieser Bewegungsmelder auch in Verbindung mit anderen, Home Assistant-kompatiblen, Beleuchtungssystemen eingesetzt werden.

Weitere Einsatzszenarien des Bewegungsmelders können unter anderem sein:

  • Überwachung von Räumen, um zu sehen, ob ungebetene Gäste anwesend sind.
  • Heizungssteuerung in der Form, dass die Heizung in selten genutzten Räumen bei Anwesenheit automatisch hochgeregelt wird.
  • Aktivierung von Überwachungskameras bei detektierter Bewegung.

Hardware

Bauteile

Zum Aufbau werden folgende Bauteile benötigt:

Der komplette Bausatz in unserem Shop:

Home Assistant

Darüber hinaus wird ein lauffähiges Home Assistant System mit installiertem ESPHome benötigt. Siehe Details weiter unten im Verlauf des Tutorials. 

Smartes Beleuchtungssystem

In diesem Tutorial nutzen wir eine smarte Leuchte von IKEA TRÅDFRI, welche eine Helligkeitsregelung unterstützt.

Löten

Damit der „D1 Mini NodeMCU“ in das Breadboard gesteckt werden kann, muss er zuerst mit den Pin-Leisten verlötet werden.

Dabei bitte darauf achten, dass die Pin-Leisten rechtwinklig angelötet werden, damit sie später auch zum Breadboard passen. Dazu kann man auch erstmal pro Pin-Leiste einen Pin anlöten und nach Abkühlen alles auf das Breadboard setzen (noch nicht einstecken), um zu prüfen, ob es passt. Falls OK, können dann einfach die weiteren Pins gelötet werden. Falls noch nicht OK (falscher Winkel), kann durch Erwärmen des bereits gelöteten Pins der Winkel der Pin-Leiste noch einfach korrigiert werden.

Stiftleisten biegen

Die nicht verwendeten Stiftleisten des D1 Mini nutzen wir für den PIR Infrarot Bewegungsmelder.

Dafür biegen wir eine der Stiftleisten mit den langen Pins im rechten Winkel. Als Schablone nutzen wir eine der Stiftleisten mit den kurzen Pins.

Danach biegen wir die Stiftleiste mit den langen Pins noch etwas weiter, sodass ein spitzer Winkel entsteht.

Dadurch steht die Stiftleiste nach Einsetzen in das Breadboard unter Spannung und es wird verhindert, dass der PIR Infrarot Bewegungsmelder wackelt.

PIR Infrarot Bewegungsmelder

Der PIR Infrarot Bewegungsmelder besitzt zwei Regler:

  • Der linke Regler bestimmt die Dauer des Ausgangssignals
  • Der rechte Regler bestimmt die Sensibilität

Da uns ein kurzes Ausgangssignal ausreicht, drehen wir den linken Regler bis zum Anschlag nach links. Den rechten Regler können wir auf mittlere Sensibilität einstellen.

Darüber hinaus besitzt der PIR Infrarot Bewegungsmelder einen Jumper mit zwei Einstellungen:

  • Außen: Ausgangssignal wird nach Bewegung eine Zeit aufrecht erhalten und dann wieder deaktiviert, auch wenn weitere Bewegungen detektiert werden.
  • Innen: Ausgangssignal bleibt aktiv, wenn weitere Bewegungen detektiert werden.

Da wir möchten, dass das Licht an bleibt, solange Bewegungen detektiert werden, setzen wir den Jumper nach innen.

Stecken

Im nächsten Schritt werden alle Bauteile auf das Breadboard gesteckt. Das folgende Fritzing-Schaubild gibt einen guten Überblick.

Die bereits gebogene Stiftleiste stecken wir einerseits unten an den PIR-Sensor und andererseits in das Breadboard. 

Bei den drei Jumperkabeln müssen wir aufpassen, dass wir sie so in das Breadboard stecken, dass die drei Pins des PIR-Sensors mit dem D1 Mini verbinden.

Erster Test

Werden die Bauteile falsch verdrahtet und der NodeMCU an den PC angeschlossen, so kann dies zur Beschädigung des USB-Ports des PCs führen. Daher testen wir erst einmal, indem wir den NodeMCU an ein klassisches USB-Ladegerät oder eine Powerbank mit USB-Kabel anschließen. Wird dort nichts zu heiß, ist das schon einmal ein gutes Zeichen.

Home Assistant Grundeinrichtung

Unsere Referenzimplementierung basiert auf Home Assistant.

Zur Grundeinrichtung von Home Assistant siehe: https://www.home-assistant.io/getting-started/.

ESPHome

Automatische Einrichtung

Über folgenden Link kann die bereits vorbereitete Firmware einfach über USB aus dem Browser installiert werden: https://neoe-io.github.io/bewegungsmelder/

Alternativ: manuelle Einrichtung

Grundeinrichtung von ESPHome

Zur Grundeinrichtung von ESPHome befolgen wir die auf https://esphome.io/ verfügbare "getting started" Anleitung. Diese ist in zwei Varianten verfügbar:

  • From Home Assistant
    Diese Variante der Anleitung erklärt die Einrichtung von ESPHome mit Home Assistant. Wir empfehlen diese Variante aufgrund ihrer Einfachheit und der umfassenden Integration mit Home Assistant.
  • Using the command line
    Diese Variante der Anleitung erklärt die Einrichtung von ESPHome "standalone". Diese Variante ist erforderlich, wenn ESPHome mit anderen Smarthome-Systemen via MQTT verbunden werden soll.

Schrift hochladen

ESPHome bietet die Möglichkeit TrueType Schriften bei der Anzeige auf OLED-Displays zu verwenden. Wir haben hier die frei verfügbare Schriftart OpenSans ausgewählt. Wir laden zunächst den Font OpenSans-Regular.ttf in den Ordner von ESPHome hoch.

+ New Device

Im ESPHome Dashboard klicken wir rechts unten auf "+ New Device" und hinterlegen im darauffolgenden Wizzard folgende Informationen:

  • Name: moodlight
  • Device type: pick specific board -> Wemos D1 and Wemos D1 mini

Anschließend klicken wir auf "install" und wählen die von uns favorisierte Installationsart. 

YAML-Datei ergänzen

Die generierte YAML-Datei ergänzen wir am Ende nun um folgende Zeilen:

# Sensor configuration entry
binary_sensor:
- platform: gpio
pin: D0
name: "PIR Sensor"
device_class: motion

Anschließend klicken wir auf "safe" und erneut auf "install", um die ergänzte Konfiguration hochzuladen.

Home Assistant

Nachdem die Konfiguration nun via ESPHome installiert ist, wird unser Bewegungsmelder automatisch von Home Assistant erkannt und über die Meldung "New devices discovered" zur Einrichtung angeboten.

Automatisierungen

Zur Steuerung des Lichts im Badezimmer mithilfe des Bewegungsmelders benötigen wir nun noch zwei Automatisierungen:

  • Bewegung im Badezimmer: schaltet das Licht ein.
  • Keine Bewegung im Badezimmer: schaltet das Licht nach einer gewissen Zeit wieder aus.

Zum Anlegen der Automatisierungen navigieren wir in Home Assistant wie folgt: Einstellungen -> Automatisierungen.

Automatisierung 1: Bewegung im Badezimmer

Nun klicken wir auf "Automatisierung hinzufügen".

Im folgenden Bild klicken wir auf "Mit einer leeren Automatisierung starten".

 

Zunächst vergeben wir einen Namen für die Automatisierung.

Als nächstes definieren wir den Auslöser und hinterlegen, dass die Automatisierung ausgelöst werden soll, wenn der PIR-Sensor des Bewegungsmelders im Badezimmer eine Bewegung detektiert hat.

Wir möchten jedoch nicht immer, dass das Licht eingeschaltet wird. Daher hinterlegen wir zwei Bedingungen.

Wenn das Licht schon eingeschaltet ist, würde ein erneutes Einschalten des Lichtes die Helligkeit ändern (siehe Helligkeit unten). Daher darf das Licht nur eingeschaltet werden, wenn es noch aus ist.

Außerdem brauchen wir das Licht tagsüber nicht einzuschalten (zumindest, wenn wir ein Tageslichtbad haben). Daher machen wir den Einschaltvorgang abhängig vom Stand der Sonne und erlauben ein Einschalten nur "nach Sonnenuntergang" und "vor Sonnenaufgang.

Abschließend hinterlegen wir noch die Aktion. Das Licht soll eingeschaltet und auf einen Wert von 15 heruntergedimmt werden.

Nun speichern wir und gehen zur Übersicht der Automatisierungen zurück.

Automatisierung 2: Keine Bewegung im Badezimmer

Erneut klicken wir auf "Automatisierung hinzufügen".

Im folgenden Bild klicken wir wieder auf "Mit einer leeren Automatisierung starten".

 

Und auch hier vergeben wir zunächst einen Namen für die Automatisierung.

Als nächstes definieren wir den Auslöser und hinterlegen, dass die Automatisierung ausgelöst werden soll, wenn der PIR-Sensor des Bewegungsmelders 30 Minuten lang keine Bewegung mehr detektiert hat.

Abschließend hinterlegen wir noch die Aktion. Das Licht soll wieder ausgeschaltet werden.

Andere Smarthome-Systeme

Es gibt eine Vielzahl spannender Smarthome-Systeme, welche eine MQTT-Anbindung via ESPHome unterstützen. Allerdings würde eine Beschreibung für jedes MQTT-kompatible Smarthome-System den Rahmen dieses Tutorials sprengen. Daher haben wir uns bewusst auf das Beispiel mit Home Assistant konzentriert, da hier die Integration mit ESPHome besonders einfach und umfassend ist. Für Details zu anderen Smarthome-Systemen verweisen wir auf die Websites und Internetforen der jeweiligen Anbieter

 

 

Disclaimer - alle Angaben ohne Gewähr:

Die in diesem Tutorial (Beitrag) enthaltenen Informationen wurden nach bestem Wissen und Gewissen recherchiert und zusammengetragen. Jedoch können auch uns Fehler passieren. Und genauso kann bei der Umsetzung des Tutorials etwas schief gehen oder können Inhalte missverstanden werden. Für eventuelle Schäden durch das Befolgen dieses Tutorials können wir daher keine Haftung übernehmen. Wir entwickeln unsere Tutorials laufen weiter. Sollte etwas unstimmig oder unklar sein, bitte Bescheid geben, damit wir den betroffenen Punkt korrigieren oder ergänzen können. Vielen Dank.

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