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Freitag, 11. Mai 2018

Aquaristikcomputer & Terraristikcomputer - Teil 2

Wenn einer eine Reise tut ...

Nach dem ersten Teil habe vieles ausprobiert, getestet, verworfen, angepasst, reorganisiert und etliche Male wieder bei Null angefangen. Warum?

Manche Sensoren waren sehr empfindlich und die Verkabelung war schon manchmal ein Grund von abweichenden Werten. Andere Sensoren brauchen eine regelmäßige Rekalibrierung wenn sie im Dauereinsatz sind, auch wenn die Industrie einem manchmal vorgaukelt es geht auch ohne. Aber für den Normalaquarianer - für mich - muss es dauerhaft ohne großen Aufwand sein. Ich will mich nicht der Technik anpassen.

Und nun?

Diese Erkenntnis das ich die Technik nicht anpassen kann (ich kann es nicht, vielleicht können es andere) hat zu einem großen Reset geführt. Danach habe ich mich immer wieder mit anderen Aquarianern unterhalten. "Was brauchst oder willst Du? Was davon ist wichtig, wirklich wichtig?" Die Ergebnisse waren vielleicht weniger überraschend wenn man etwas darüber nachdenkt.

Verständlicherweise waren alle technikaffinen Aquarianer sofort dabei eine Reihe der Sensoren auf zu führen die ich bereits im ersten Teil angesprochen habe. Dann war meist meine Frage, ob einer der Sensoren helfen würde Verluste, die man in der Vergangenheit hatte, zu verhindern. Es sah nicht danach aus. Der Ausfall von Strom war häufiger der Auslöser von Verlusten. Geplatzte Becken, ein defekter Heizstab oder drastischer Abfall des pH Wertes waren andere Gründe. Gegen einen defekten Heizstab könnte man tatsächlich eine Notbremse einbauen, ein geplatztes Becken oder ein pH Sturz sind aber kaum sinnvoll abzufangen. Gegen Stromausfall hilft nur eine USV und die Hoffnung das der Strom schnell genug wieder da ist. Krankheiten kann kein bekannter Sensor erkennen.

Aber was braucht ein normaler Aquarianer jetzt überhaupt für die Automation? Sehr wenig. Einen Heizstab falls nötig und eine Zeitschaltuhr für das Licht - auf die Uhr verzichten manche sogar auch noch.

Was brauchst du!

Mit dieser Erkenntnis habe ich mir überlegt was ich wirklich brauche und was ich vielleicht noch zusätzlich möchte. Ich bzw meine Garnelen brauchen keine Heizung, aber es wird Licht für die Pflanzen gebraucht, daher möchte ich das automatisch schalten lassen. Und wenn möglich mit automatischer Sommer-/Winterzeit Anpassung. Und ich möchte das Licht bei Bedarf anschalten wenn Besuch kommt, aber falls ich das vergesse soll es nicht dauerhaft weiter leuchten. I-Tüpfelchen: Das Ein- und Ausschalten soll auf Zuruf passieren - dank Alexa, Siri oder Google-Assistent.

Was brauche ich zum schalten von Licht? Richtig. Eine Zeitschaltuhr. Damit wäre meine komplette Automation schon abgedeckt. Das ist günstig zu bekommen und die meisten haben so etwas auch im Einsatz. Aber ich hatte auf der Wunsch Seite ja noch ein paar Punkte aufgelistet. Was geht davon ohne Riesenbastelei?

Intelligente Zeitschaltuhr
Tatsächlich gibt es auf dem Markt mittlerweile eine Reihe "Smart Sockets" - intelligente Steckdosen (bitte nicht über smart/intelligent philosophieren ...). Diese lassen sich auch meist mit Hilfe einer App steuern und das auch auf definierte Zeiten und dank Anbindung zu verschiedenen Smart Assistenten geht das auch alles auf Zuruf. Zufrieden? Hier könnte der Artikel enden. Tut er aber nicht.

Alles nur ge-cloud

Einerseits ist es so, das manche der Steckdosen sobald sie in den manuellen Betrieb geschaltet wurden, auch darin verharren - ich will aber verhindern das das Licht dauerhaft brennt. Andererseits ist es so, das eigentlich ausnahmslos alle Systeme durch die Cloud gesteuert werden. Ab dem 25. Mai 2018 wird durch die DSGVO hoffentlich transparent was da eigentlich über die Leitung geht, aber grundsätzlich versuche ich im Smart Home Bereich ohne Cloud aus zu kommen. Es kann ja nicht angehen das bei fehlendem Internet einfach nichts mehr funktioniert.

Jetzt wird's technisch

Bei meinem ersten Teil erwähnte ich den ESP8266. Das Kernstück der oben abgebildeten ITEAD Sonoff S20 ist ein solcher Mikroprozessor. Die hauseigene Firmware kann einiges, hängt aber an der Cloud. Allerdings kann man diese Firmware austauschen um das zu erreichen was man erreichen will. Selbstverständlich könnte ich dank der genialen Arduino Anbindung (Hä? Watt?) den ganzen Kram selber programmieren, aber warum wenn es auch ohne geht? In meinem Fall verwendete ich ESPEasy, weil es im Vergleich zu anderen Alternativen etwas hat was ich brauche - Regeln für die Automation.

ESPEasy hat eine Web Oberfläche. Sobald man die Firmware installiert hat, meldet sich das Gerät als ungesicherter WLAN Zugriffspunkt an dem man sich anmelden und das Gerät konfigurieren kann. Als erstes sollte man das Gerät in das eigene, hoffentlich gesicherte WLAN bringen. Anschließend müssen einige Parameter angepasst werden damit der ESP8266 mit der Hardware richtig umgehen kann. Auch die automatische Anpassung der Uhr sollte eingestellt werden. Anschließend installiert man Regeln die besagen wann die Steckdose an- und ausgeschaltet werden soll. Das war es schon.😇 Eine detaillierte Zusammenfassung aller notwendigen Schritte findet sich hier.

Und Smart?

Für das I-Tüpfelchen braucht es derzeit leider noch einen Zwischenschritt mit ESPEasy. Die einfachste Variante mit den Assistenzsystemen ein "smartes Gerät" lokal zu steuern ist das zu nehmen was alle ohne Umwege durch die Cloud ansprechen können - Philips HUE. Mit Hilfe der Software HA-Bridge kann man dies recht einfach emulieren. Es braucht etwas Konfiguration um ESPEasy von außen zu steuern, ist aber mMn sehr übersichtlich (http://espeasy-ip/control?cmd=event,RelayOn).
Wer mag kann auch ein Lebenszeichen (Heartbeat) nach außen senden und Alarm schlagen falls dies ausbleibt. Ein recht einfache Methode um sich einen möglichen Stromausfall anzeigen zu lassen.

Fazit

Kurzzeitig hatte ich überlegt einen Feuchtigkeitssensor in die Steckdose zu bauen und darüber einen Lüfter zu steuern. Allerdings gibt es genügend Lüfter mit eingebautem Sensor. KISS - Keep it simple, stupid. Daher - Aquaristikcomputer sind sicherlich eine feine Sache - wenn man sie braucht. Bei entsprechend teuren Tieren wird man sicherlich (und hoffentlich) keine Kosten scheuen um Vorsichtsmaßnahmen für mögliche Ausfälle zu treffen. Der Normalaquarianer wird mit Heizstab und Zeitschaltuhr alle Automation bekommen die er so braucht.

Donnerstag, 16. Februar 2017

Das Ende des LiMux Projekt - ein Orakel in die Zukunft

(Mal ein Artikel völlig außerhalb der Reihe - nichts über Garnelen, aber über mindestens genauso Verrückte.)

Der große Wurf ...

Der Münchner Stadtrat hat entschieden - LiMux soll weg. Es gibt Probleme, Nutzer sind unzufrieden, die Nutzerfreundlichkeit ist schlecht. Kosten und Organisation ufern aus. Das alles hat man aus eine Untersuchung eines IT Beraters heraus gelesen. Ein leistungsfähiger Windows Client wird alles richten. Sicher. Wer die richtigen Fragen stellt, bekommt auch die richtigen Antworten. Oder eben anders herum.

Realistisches Ziel ...

Wie immer soll alles schnell gehen und dank der Leistungsfähigkeit der neuen Plattform klappt das auch. Außer der veralteten Hardware auf denen noch Windows XP läuft (nicht LimUx), müssen vielleicht auch neuere PCs umgestellt werden, wegen des Leistungshungers der Plattform. Sie leistet es sich nämlich auch einfach mehr Leistung für sich selber in Anspruch zu nehmen. Kosten eingeplant? Außerdem bedingt der Umschwung Ausgaben und Schulung der Mitarbeiter für die neue Plattform. Eingeplant? Wie realistisch ist ein auslagern in die Cloud? Macht das Netzwerk da mit? Sind rechtliche Aspekte und die Netzwerk Sicherheit konform? Drei Jahre sind schnell vorbei. Sehr schnell wenn man große Würfe plant.

Die Anderen sind Schuld ...

Gab es Probleme, konnte man LiMux einfach vorschieben. Wenn LiMux weg ist, was ist dann das (vorgehaltene) Problem? Man muss ja ein Neues finden. Auch wenn Microsoft heute jubelt, gehe ich davon aus, das wir in Zukunft über diese Entscheidung viel zu Lachen haben. Immerhin, die Elbphilharmonie steht. Der BER braucht noch. Wer zuletzt lacht ...

Ergänzung ...

Die rapide Technologie Entwicklung der letzten ~25 Jahre ist durch offene Standards und Kollaboration entstanden. Nicht durch heimliche Deals und Absprachen auf dem Golfplatz.

Mittwoch, 25. Mai 2016

Aquaristikcomputer & Terraristikcomputer - Teil 1

Computer? Brauch ich das?

Nöh. Man braucht aber auch kein Aquarium oder Terrarium. Also wozu das Ganze? Automation und Kontrolle vereinfacht und vieles. Ganz einfach. Die Zeitschaltuhr ist dabei die aller einfachste Stufe. Oder der Regelheizer. Oder der Filter. Alles arbeitet weitestgehend ohne unser zutun.

Was geht denn überhaupt?

Welche Automation ist denn noch hilfreich oder überhaupt möglich? Es fängt bei ziemlich trivialen Möglichkeiten an, wie dem oben erwähnten messen und Steuern einer Heizung und des Lichts an. Für ein Terrarium ist die Feuchtigkeit oft sehr wichtig. Man kann die Wasserzufuhr steuern und so einen kontinuierlichen Wasserwechsel durchführen. Oder vielleicht den Luftdruck erfassen und gezielt einen großen Austausch anstoßen bei Fischen die bei fallendem Luftdruck zum ablaichen angeregt werden. Es lassen sich komplexe Lichtszenarien realisieren wie sie in den Tropen herrschen, inklusive passender Nachtbeleuchtung. Mit Hilfe eines Stromzähler kann der Stromverbrauch erfasst werden (Volkszähler). Leit-, pH-, Redox- und Sauerstoff-Wert? Alles kann erfasst werden. Sogar Bewegungsmuster ... dadurch sind schon wissenschaftliche Arbeiten entstanden.

Geld oder Zeit?

Computer die messen, steuern und regeln gibt es schon eine ganze Weile in der Aquaristik und Terraristik. Eins ist aber allen gemeinsam: Die Preise sind ganz schön knackig. Selbst einfachste Varianten ein bischen mehr als Licht und Temperaur steuern kosten deutlich mehr als 100€. Systeme die ein paar der oben aufgelisteten Möglichkeiten bieten liegen dann auch schnell mal bei 1000€. Selbstverständlich bekommt man erprobte Hard- und Software und natürlich auch Support - das will alles bezahlt werden. Andererseits kann man vieles auch selber machen. Um das ganze einfacher zu halten sind auch immer wieder baukastenartige, vorkonfigurierte Systeme aufgetaucht die mehr oder minder lange gepflegt wurden, jedoch immer ein recht großes Technik Verständnis erforderten. Aber es steht wie immer jedem frei sich zu entscheiden - Geld oder Zeit. Kaufe ich (meist recht teuer) etwas Fertiges oder investiere ich (viel meiner Freizeit) in eine Bastellösung?

Eine neue Generation Bastelcomputer ... und noch eine

Ein wenig Geschichte ... Technik Uninteressierte springen einfach zur nächsten Überschrift. 2005 kam ein völlig neue Plattform unter der Namen Arduino heraus. Diese Mini Computer (korrekter: Mikrocontroller) waren extrem kompakt, verhältnismäßig günstig und boten standardisierte Anschlüsse zur Kommunikation mit der Außenwelt. Der sehr niedrige Preis (es sind Systeme für unter 20€ verfügbar, extrem abgespeckte für unter 5€) führte zu einer schnell wachsenden Community, die binnen kurzer Zeit auf eine sehr beachtenswerte Größe anwuchs. Neue Zusatzboards, sogenannte Shields, gab es ebenfalls schnell in Hülle und Fülle. Ein Makel blieb jedoch - es ist sehr techniklastig. Sowohl gute Kenntnisse der Elektro- als auch Informationstechnik sind in weiten Teilen erforderlich. Eins aber zeigte das große Interesse an diesem System - es war da! Und wo Interesse ist, ist ein Markt nicht fern ...

Parallel zu dieser Entwicklung gab es ebenfalls einen schier unglaublichen Schub im Smartphone Bereich (iPhone 2007, Android 2008). Der riesige Boom der Smartphones brachte zwei Dinge mit sich: Immer mehr Rechenleistung in kompakterer Form zu bezahlbaren Preisen und einen weiteren Innovationsschub im Elektronikbereich. Während es vor fünfzehn Jahren noch sehr viel Geld kostete kleinere Serien von Geräten zu produzieren, ist das heute viel kostengünstiger geworden. Ein paar Engländer (David, bitte verzeih mir das ich hier nicht ein unendliches Loblied auf Deine Leistungen singe) kamen 2011 auf die Idee einen günstigen, kleinen Computer auf eben dieser Technik aus dem Smartphone Bereich zu entwickeln - den Raspberry Pi . Ein extrem kompakter Computer der mehr hat als ein Arduino. Viel, viel mehr. Mehr Komfort, mehr Leistung, mehr Speicher, mehr Programmiersprachen, mehr Anschlüsse und vor allem solche wie man sie von gängigen Computer kennt, wie USB und HDMI.  Aber dieses mehr schlug sich nicht im Preis nieder. Der Preis liegt je nach Modell zwischen 25 bis 35€.

Größe des Raspberry Pi 3


Dieses mehr an Leistung erlaubt Möglichkeiten die mit einem Arduino schwer oder gar nicht möglich sind. Oder man muss Aufgaben zerlegen und an viele Arduinos verteilen. Bei einem Raspberry Pi ist das selten notwendig. Sensoren und Aktoren auslesen und ansteuern? Datenhistorie vorhalten? Grafische Oberfläche zur Verfügung stellen? Komplexe Kommunikation mit der Außenwelt? Entwicklung und Test auf dem System? Alles kein Problem. Aber es geht noch anders.

... und noch eine

2014 - und man merkt die Taktung ist recht schnell - brachte der Herstelle espressif den ESP8266EX, meist kurz als ESP8266 bezeichnet, auf den Markt. Dieses System ist deutlich leistungsfähiger als die meisten Arduinos, aber deutlich langsamer als ein Raspberry Pi. Allerdings hat er außer den wichtigsten Kommunikationsschnittstellen, die auch Arduino und Raspberry Pi beherrschen, WLAN mit an Board. Als fertig bestückte Platine mit aufgedruckter Antenne gibt es dieses kleine Wunderding schon für unter 2€.

ESP8266 Größe
Mit solch einem Modul kann man extrem kostengünstig Sensoren und Aktoren platzieren und aus der Ferne abgreifen oder steuern.

Und ... nun?

Jetzt gilt es einen Weg zu finden die gesammelten Erkenntnisse unter einen Hut zu bringen. Idealerweise kommt ein System heraus das auch für Technik-Laien zu meistern ist.

Noch ein paar Bilder meines Prototyp Webinterfaces: