Heimautomation mit KNX, DALI, 1-Wire und Co.

Dieses Buch zeigt Ihnen, wie Sie Ihr Zuhause mit KNX automatisieren. Es begleitet Sie bei allen Schritten von der Planung über die Auswahl der Komponenten bis hin zu Einbau, Parametrierung, Vernetzung und Absicherung - stets unterstützt von nützlichen Planungshilfen, Einkaufslisten und zahlreichen Praxistipps! Selbstverständlich mit dabei: zentrale Grundlagen der Elektrik, der intelligenten Gebäudetechnik und der Programmierung.

Mit vollständigem Praxisszenario

Geleitwort ... 39 Vorwort ... 40TEIL I Einführung ... 45 1. Motivation »Intelligentes Wohnen« ... 46 1.1 ... Ein virtueller Rundgang ... 46 1.2 ... Smart Home, Heimautomation -- was ist das? ... 50 1.3 ... Die Wahl des Bussystems ... 53 2. Entscheidung Smart Home: ja oder ja ... 55 2.1 ... Rechnet sich eine Businstallation für mich? ... 55 2.2 ... Das Smart Home und der Energieverbrauch ... 56 2.3 ... Wie bringe ich es meiner Frau bei? ... 60 2.4 ... Das Smart-Home-Gruselkabinett ... 63 3. Die Smart-Home-Ausbaustufen ... 66 3.1 ... Die Smart-Home-Pyramide ... 66 3.2 ... Was können Sie von Ihrem Smart Home erwarten? ... 69TEIL II Grundlagen ... 77 4. Die Elektrik im Wohnhaus ... 78 4.1 ... Überstromschutzeinrichtungen und Fehlerstromschutzeinrichtungen ... 78 4.2 ... Leitungsverlegung und Installationszonen ... 85 4.3 ... Die wichtigsten Installationsleitungen ... 89 4.4 ... Die IP-Schutzarten ... 92 5. Grundwissen Elektronik und Digitaltechnik ... 94 5.1 ... Einfache Logikfunktionen ... 94 5.2 ... Flipflops ... 95 5.3 ... Schließer und Öffner ... 96 5.4 ... Wie funktioniert ein Regelkreis? ... 97 5.5 ... Hysterese ... 101 5.6 ... Die Einheit Lux ... 102 6. Gebäudeautomation verstehen ... 104 6.1 ... Das Smart Home umfasst alle Gewerke ... 104 6.2 ... Vergleich mit der herkömmlichen Elektroinstallation ... 107 6.3 ... Basistechnologien für die Gebäudeautomation ... 110 6.4 ... Die KNX-Infrastruktur ... 111 6.5 ... Meistern Sie den Einstieg! ... 116 7. Intelligent vernetzen mit EIB/KNX ... 120 7.1 ... KNX beherrscht verschiedene Übertragungsmedien ... 122 7.2 ... Die Topologie von KNX TP ... 123 7.3 ... Die physikalischen Adressen ... 128 7.4 ... Die Gruppenadressen ... 129 7.5 ... Die Topologie von KNX PL ... 132 7.6 ... Die Topologie von KNX RF ... 135 7.7 ... IP als Medium: KNXnet/IP ... 136 7.8 ... Wie funktioniert die Übertragung? ... 139 7.9 ... Die KNX-Protokolle ... 143 8. Atmosphärisches Licht mit DALI ... 155 8.1 ... Was ist DALI? ... 155 8.2 ... Warum gibt es DALI? ... 156 8.3 ... Die DALI-Technik ... 157 8.4 ... Die DALI-Installation ... 159 8.5 ... DALI im Smart Home ... 162 8.6 ... Der DALI-2-Standard ... 163 9. 1-Wire: nicht nur »eine« Ader ... 165 9.1 ... 1-Wire-Grundlagen ... 166 9.2 ... Die Spannungsversorgung des 1-Wire-Bus ... 171 9.3 ... Die Architektur: Topologie von 1-Wire ... 175 9.4 ... Die 1-Wire-Identifikationsnummer ... 177 9.5 ... Die richtige Verkabelung ... 178 9.6 ... Die Überprüfung Ihres 1-Wire-Netzwerks ... 180 9.7 ... 1-Wire: So wird es professionell ... 181 9.8 ... Literatur ... 18410. Energy Harvesting mit EnOcean ... 185 10.1 ... Der EnOcean-Standard ... 186 10.2 ... EnOcean im Einsatz ... 190 10.3 ... EnOcean im Smart Home ... 19211. Weitere Technologien und Standards ... 196 11.1 ... Einfache serielle Verbindungen mit RS-232 und RS-485 ... 196 11.2 ... DMX -- professionelles Licht aus der Bühnentechnik ... 200 11.3 ... ZigBee und Z-Wave ... 203 11.4 ... Ethernet -- der Standard in der vernetzten Welt ... 207 11.5 ... Funknetzwerke mit WLAN ... 213 11.6 ... Antriebe steuern mit SMI ... 218 11.7 ... Und es gibt noch mehr: HomeMatic, RWE SmartHome usw. ... 22012. Ausgewählte Netzwerkprotokolle ... 223 12.1 ... Das OSI-Referenzmodell ... 223 12.2 ... Netzwerke mit SNMP managen ... 225 12.3 ... Plug-and-play durch UPnP und DLNA ... 23513. Linux kennenlernen ... 241 13.1 ... Sichere Verbindungen mit SSH ... 241 13.2 ... Das Terminal ... 243 13.3 ... Der Editor nano ... 244 13.4 ... Linux-Grundlagen ... 245 13.5 ... Die APT-Paketverwaltung ... 252 13.6 ... Der Linux-Startvorgang ... 25514. Ihren Server administrieren ... 263 14.1 ... Gewinnen Sie Informationen aus Logdateien ... 263 14.2 ... Übersicht der wichtigsten Konfigurationsdateien ... 265 14.3 ... Verbindungsaufbau über Ports ... 267 14.4 ... Einfache Serverüberwachung per Webbrowser ... 269 14.5 ... Optimieren Sie Ihren Server ... 271 14.6 ... Wichtige Kommandos für den Administrator ... 27715. Methodisch vorgehen: die UML ... 283 15.1 ... Motivation: Warum modellieren, warum UML? ... 283 15.2 ... UML-Diagrammtypen ... 286 15.3 ... UML-Tools ... 288TEIL III Vorbereitung und Planung ... 29116. Starten Sie die Planung ... 292 16.1 ... Der Masterplan ... 292 16.2 ... Die wichtigsten Stakeholder ... 294 16.3 ... Bestimmen Sie Ihre Raumausstattung ... 299 16.4 ... Wichtige Hersteller ... 307 16.5 ... Das KNX-User-Forum ... 30917. Fürs Grobe: Werkzeuge ... 312 17.1 ... Handwerkzeug ... 312 17.2 ... Elektrowerkzeug ... 32018. Fürs Feine: Softwaretools ... 322 18.1 ... Schaltpläne zeichnen mit sPlan ... 322 18.2 ... Ideal für Tests: VirtualBox ... 326 18.3 ... Kreatives Planen mit Visio ... 337 18.4 ... Planen mit Excel ... 340 18.5 ... Wireshark -- der Protokoll-Analyzer ... 343 18.6 ... Kleine Helferlein für die Netzwerkdiagnose ... 34819. Das richtige Installationsmaterial ... 360 19.1 ... Leitungen ... 360 19.2 ... Leerrohre ... 367 19.3 ... Installationsdosen ... 372 19.4 ... Installationsklemmen ... 377 19.5 ... Reihenklemmen ... 38020. Die Smart-Home-Prinzipien ... 388 20.1 ... Was macht ein Eigenheim eigentlich smart? ... 388 20.2 ... Und was macht es nicht unbedingt noch smarter? ... 389 20.3 ... Goldene und silberne Regeln ... 390 20.4 ... Wichtige Grundsätze ... 398 20.5 ... Denken Sie in Szenen ... 40121. Lernen Sie die Planungsschritte kennen ... 408 21.1 ... Wünschen Sie sich etwas: mit dem Raumbuch ... 408 21.2 ... Der Leitungsplan ... 415 21.3 ... Die Verteilerplanung ... 418 21.4 ... Der Stromlaufplan ... 427 21.5 ... Bedienkonzepte bei Schaltern ... 428 21.6 ... Logikanforderungen ... 43422. Bares Geld sparen ... 441 22.1 ... Welche Arbeiten können Sie selbst durchführen? ... 441 22.2 ... Wie werden Leitungen eingezogen? ... 442 22.3 ... Die Komponenten einkaufen ... 444 22.4 ... KNX-Komponenten im Rechenbeispiel ... 451 22.5 ... Ansetzen der Preisschraube ... 45523. Planen der Infrastruktur ... 456 23.1 ... Vernetzen der Subsysteme ... 456 23.2 ... Der strukturierte Ethernet-Netzwerkaufbau ... 463 23.3 ... Die Sicherheit von KNX ... 465 23.4 ... Schaffen Sie einen sicheren Netzwerkzugang ... 468 23.5 ... Das Netzwerk abschotten mit Firewalls ... 473 23.6 ... Ein Backup-System einrichten ... 476 23.7 ... Verschlüsselung der Daten ... 483 23.8 ... Denken Sie an den Energieverbrauch ... 485TEIL IV Hardware ... 49124. Schaltschrank -- der Maschinenraum ... 492 24.1 ... Hausanschlusskasten, Zählerschrank, Stromkreisverteiler ... 492 24.2 ... Der Stromkreisverteiler im Detail ... 493 24.3 ... Hinweise zur Dimensionierung, Installation und Platzierung ... 496 24.4 ... Ein 19-Zoll-Rack für Netzwerk und Multimedia ... 49725. Den Bus versorgen: Spannungsquellen ... 502 25.1 ... Speziell: KNX-Spannungsversorgung ... 502 25.2 ... Die Drossel ... 506 25.3 ... Universell: REG-Spannungsquellen ... 50726. Mit Schnittstellen auf den KNX-Bus zugreifen ... 509 26.1 ... Einfach: serielle Schnittstelle ... 509 26.2 ... Robust: USB-Schnittstelle ... 511 26.3 ... Komfortabel: IP-Schnittstelle ... 512 26.4 ... Flexibel: IP-Router ... 516 26.5 ... Extravagant: Der Raspberry Pi als KNX-Schnittstelle ... 519 26.6 ... KNX-Schnittstelle: eine Entscheidungshilfe ... 52027. Geräte, Linien und Bereiche koppeln ... 523 27.1 ... Ein Einzelgerät anbinden: Busankoppler ... 523 27.2 ... Größer werden: Linienkoppler und Bereichskoppler ... 52528. Messen mit Sensoren ... 531 28.1 ... Tür- und Fensterkontakte ... 531 28.2 ... Bewegungsmelder ... 535 28.3 ... Präsenzmelder ... 542 28.4 ... Wetterstation ... 549 28.5 ... Rauchwarnmelder ... 554 28.6 ... Wassermelder ... 560 28.7 ... Alarmmelder ... 562 28.8 ... Luftgütesensoren ... 56329. Schalten mit Aktoren ... 573 29.1 ... Schaltaktor ... 573 29.2 ... Schaltaktor mit Strommessung ... 578 29.3 ... Analogaktor ... 581 29.4 ... Jalousieaktor ... 583 29.5 ... Rollladenaktor ... 587 29.6 ... Dimmaktor ... 588 29.7 ... Heizungsaktor ... 592 29.8 ... Lüfter und Fan-Coil-Aktor ... 595 29.9 ... Unterputzaktoren ... 59730. Zustände erfassen durch Eingänge ... 599 30.1 ... Binäreingang ... 599 30.2 ... Universal-E/A-Konzentrator ... 602 30.3 ... Unterputzbinäreingang ... 603 30.4 ... Analogeingang ... 60531. Multifunktionsmodule ... 607 31.1 ... Raum-Master ... 607 31.2 ... Raum-Controller ... 60832. Welten verbinden mit Gateways ... 610 32.1 ... DALI-Gateway ... 610 32.2 ... DMX-Gateway ... 616 32.3 ... EnOcean-Gateway ... 618 32.4 ... Weitere Gateways für Spezialaufgaben ... 62333. Grenzenlose Möglichkeiten: Logik-Engines ... 629 33.1 ... Intelligenz auf der Hutschiene: Logikbausteine ... 630 33.2 ... Zentrale Automatisierungsrechner ... 634 33.3 ... Automatisierungssoftware-Lösungen ... 66634. Energiemanagement ... 668 34.1 ... Wege zur Stromverbrauchserfassung ... 669 34.2 ... Messen mit KNX-Stromzählern ... 672 34.3 ... Infrarotlesekopf ... 674 34.4 ... Eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) ... 67535. Sicherheit und Überwachung ... 680 35.1 ... Der Überwachungsbaustein ... 680 35.2 ... Der Störmeldebaustein ... 682 35.3 ... Der Betriebsdatenerfassungsbaustein ... 682 35.4 ... KNX-Sicherheitsbausteine ... 68336. Bedienen und visualisieren ... 685 36.1 ... Große Vielfalt: klassische Schalterprogramme ... 686 36.2 ... Große Flexibilität: Tastsensoren ... 690 36.3 ... Konventionelle und programmierbare Fernbedienungen ... 705 36.4 ... Intelligente IR-Steuerung ... 709 36.5 ... Die schnelle Anzeige über Signal-LEDs ... 717 36.6 ... Umfassend visualisieren mit Touchscreen ... 722 36.7 ... Von unterwegs: Smartphone ... 72837. Vorschaltgeräte, Treiber, Leuchtmittel ... 730 37.1 ... Elektronische Vorschaltgeräte einsetzen ... 730 37.2 ... Spannende Möglichkeiten mit DALI-EVGs ... 733 37.3 ... Biorhythmische Beleuchtung: Human Centric Lighting ... 73838. Bewegen mit Antrieben ... 742 38.1 ... Schließen nie mehr vergessen: Fensterantriebe ... 742 38.2 ... Sie werden es nicht mehr missen wollen: Motorschloss ... 743 38.3 ... Thermoelektrische und elektromotorische Stellantriebe ... 74539. Audio im Smart Home ... 749 39.1 ... Lautsprecher: Wand, Decke, Standgerät ... 749 39.2 ... Klassisch verstärken in Stereo und Surround ... 752 39.3 ... Verstärker für Multiroom-Audio ... 755 39.4 ... Automatisierung eingebaut: KNX-Multiroom-Verstärker ... 757 39.5 ... Ton mit dem Rechner erzeugen: Soundkarten ... 760 39.6 ... Sonos und Squeezebox ... 76240. Video im Smart Home ... 764 40.1 ... TV-Karten ... 764 40.2 ... Multiswitch ... 765 40.3 ... Das Smart-TV ... 767 40.4 ... Set-Top-Boxen und SAT-Receiver ... 769 40.5 ... Videomatrix ... 775 40.6 ... Beamer und Heimkino ... 776 40.7 ... DVD- und Blu-Ray-Player ... 780 40.8 ... Videoüberwachung ... 78141. Netzwerkkomponenten einsetzen ... 783 41.1 ... Simpel: der Hub ... 784 41.2 ... Robust: der Unmanaged Switch ... 785 41.3 ... Flexibel: der Managed Switch ... 787 41.4 ... Der Switch: Entscheidungshilfe ... 789 41.5 ... Netzwerke koppeln: der Router ... 792 41.6 ... Clever verkabeln mit Power over Ethernet (PoE) ... 79442. Das Arbeitstier: Server ... 796 42.1 ... Der klassische Linux-Server ... 796 42.2 ... Kleine Rechenzwerge: Raspberry Pi, BeagleBone Black & Co. ... 80443. Speicher: Wohin mit den Daten? ... 817 43.1 ... Die Auswahl der richtigen Festplatten ... 818 43.2 ... Direct Attached Storage (DAS) ... 821 43.3 ... Network Attached Storage (NAS) ... 823 43.4 ... Der kleine RAID-Ratgeber ... 828 43.5 ... Speichern im Netzwerk: ein Praxisbeispiel ... 83044. Telefon, Türkommunikation und Zutrittskontrolle ... 832 44.1 ... SIP-Türsprechsysteme ... 832 44.2 ... Proprietäre Türsprechsysteme ... 835 44.3 ... Zutrittskontrolle: Alternativen zum Schlüssel ... 838 44.4 ... Telefonie ... 85045. Wasser, Lüftung, Heizung, Haushaltsgeräte ... 852 45.1 ... Wasserenthärter ... 852 45.2 ... Lüfter ... 854 45.3 ... Kontrollierte Wohnraumlüftung (KWL) ... 855 45.4 ... Heizungssystem ... 856 45.5 ... Schwimmbad ... 863 45.6 ... Intelligente Haushaltsgeräte ... 864TEIL V Software ... 86746. KNX parametrieren mit der ETS-Software ... 868 46.1 ... Die ETS installieren ... 869 46.2 ... Richten Sie Ihr eigenes KNX-Projekt ein ... 870 46.3 ... Geräte und Produktdatenbanken ... 876 46.4 ... Die Parametrierung von KNX-Geräten ... 883 46.5 ... Gruppenadressen und Verknüpfungen anlegen ... 890 46.6 ... Die Programmierung durchführen ... 900 46.7 ... Unverzichtbar: der Gruppenmonitor und der Busmonitor ... 910 46.8 ... Gruppenadressen und Kommunikationsobjekte vertieft ... 917 46.9 ... Einrichten einer ETS-Lizenz ... 922 46.10 ... Fehlersuche mit der ETS ... 924 46.11 ... Ein Regelwerk zur KNX-Parametrierung ... 92947. HomeServer Experte und Client kennenlernen ... 932 47.1 ... Installation und Grundeinstellungen ... 933 47.2 ... Arbeiten mit Kommunikationsobjekten ... 938 47.3 ... Logiken erschaffen ... 944 47.4 ... Webseiten abfragen und auswerten ... 957 47.5 ... Der Programmiervorgang ... 960 47.6 ... Das QuadConfig-Programm ... 964 47.7 ... Die Plug-ins der Quad-Visu ... 966 47.8 ... Der QuadClient ... 977 47.9 ... Schauen Sie dem HomeServer auf die Finger ... 98148. Multimedia-Software: mächtig und kostenlos ... 990 48.1 ... MPD -- der Music Player Daemon ... 990 48.2 ... Tvheadend -- der Video-Streaming-Server ... 1001 48.3 ... Kodi, ehemals XBMC -- ein luxuriöses Multimedia-Frontend ... 100549. Erstaunliche Möglichkeiten mit Open-Source-Automation ... 1016 49.1 ... libSML -- Zählerstände lesen ... 1016 49.2 ... eibd -- der EIB-Daemon ... 1019 49.3 ... Linknx -- Mehrwert für eibd ... 1024 49.4 ... OWFS -- ein Filesystem für 1-Wire ... 1029 49.5 ... FHEM -- die freundliche Hausautomation ... 1033 49.6 ... openHAB 2 -- eine Metaplattform ... 1041 49.7 ... SmartHome.py -- ein modulares Framework ... 1050 49.8 ... smartVISU -- geniale kostenlose Visualisierung ... 1056 49.9 ... knockd -- ein Port-Knocking-Server ... 1061 49.10 ... RRDtool -- Datenbank nach Round-Robin-Prinzip ... 1065 49.11 ... lighttpd -- schlanker Webserver für Embedded-Systeme ... 1071 49.12 ... Freetz -- alternative Firmware für die FRITZ!Box ... 1075 49.13 ... Cacti -- ein Monitoring-Paket ... 1079 49.14 ... v-control -- perfekte Heizungsansteuerung ... 1084 49.15 ... ioBroker als Allzweckwaffe im Smart Home ... 108550. Weitere kommerzielle und nicht kommerzielle Software ... 1098 50.1 ... IP-Symcon -- einsteigerfreundliche Automatisierung ... 1098 50.2 ... Professionelle Beleuchtungsplanung mit DIALux ... 1105 50.3 ... Das i-bus Tool -- Inbetriebnahmehilfe für ABB-Komponenten ... 1106TEIL VI Realisierungen ... 110951. Licht steuern ... 1110 51.1 ... Einfache Lichtsteuerung ... 1110 51.2 ... Dimmbares Licht ... 1116 51.3 ... Präsenzgesteuerte Beleuchtung ... 1122 51.4 ... Farbenfroh mit DALI ... 112852. Steckdosen schalten ... 1135 52.1 ... Schalten mit einfachen Aktoren ... 1135 52.2 ... Mehr Möglichkeiten durch Stromerkennung ... 113653. Jalousien steuern ... 1141 53.1 ... Behang und Lamellen steuern ... 1141 53.2 ... Einen Innenrollladen bewegen ... 1149 53.3 ... Automatiksteuerung mit Wetterzentrale ... 115154. Heizung und Raumtemperatur regeln ... 1160 54.1 ... Den Wärmeerzeuger steuern ... 1160 54.2 ... Wohlfühlraumtemperatur mit Einzelraumregelung ... 1162 54.3 ... Erweiterungen und Alternativen ... 117555. Vernetztes Hören mit Multiroom-Audio ... 1177 55.1 ... Was benötigen Sie für Ihr eigenes Multiroom-System? ... 1178 55.2 ... Das Konzept ... 1179 55.3 ... Aufbau der Multiroom-Hardware ... 1180 55.4 ... Die Software für Server und Client ... 1182 55.5 ... Die Ansteuerung ... 118756. So sieht man Fernsehen heute ... 1191 56.1 ... Zentrale Medienbibliothek ... 1192 56.2 ... Fernbedienung: CEC oder IR-Empfänger ... 1197 56.3 ... Luxuriös fernsehen mit Videoclients ... 1198 56.4 ... Videoserver und Streaming einsetzen ... 1202 56.5 ... Mobil fernsehen ... 1204 56.6 ... Integration ins Smart Home ... 120557. Machen Sie Ihr Heim sicher ... 1208 57.1 ... Realisieren Sie eine kleine Alarmanlage ... 1208 57.2 ... Rauchwarnmelder installieren und abfragen ... 1211 57.3 ... Möglichkeiten zur Alarmierung ... 1215 57.4 ... Schneller Überblick mit Zustandsanzeigen ... 1217 57.5 ... Einsatz von Außenkameras ... 1224 57.6 ... Anwendungsszenario Zutrittskontrolle ... 122658. Aufbau eines professionellen 1-Wire-Systems ... 1230 58.1 ... Der Hardwareaufbau ... 1230 58.2 ... Einsatz des Wiregates ... 1232 58.3 ... Noch besser: Der Timberwolf als 1-Wire-Server ... 123559. Überblick: Programmierung für den Automatisierer ... 1236 59.1 ... Überblick über die wichtigsten Sprachen ... 1236 59.2 ... Einrichten einer Cross-Entwicklungsumgebung ... 123960. Die Möglichkeiten von Smart Metering ... 1250 60.1 ... Wichtige Logfiles und Config-Dateien ... 1251 60.2 ... Anschluss der Sensorik an den Messclient ... 1252 60.3 ... Konfigurieren Sie den Smart-Metering-Server ... 1253 60.4 ... Konfigurieren Sie den Messclient ... 1270 60.5 ... Die Erstellung eines collectd-Exec-Skripts ... 1271 60.6 ... Alles zusammen ... 127561. Unkonventionelle Projekte -- oder warum brauche ich einen Bewegungsmelder unter dem Bett? ... 1277 61.1 ... Der Bewegungsmelder unter dem Bett ... 1277 61.2 ... Aktienkursabhängige Beleuchtungssteuerung ... 127862. Wenn es mal nicht so will: Troubleshooting ... 1282 62.1 ... Generelle Erste-Hilfe-Tipps ... 1282 62.2 ... Verstehen, wo es klemmt -- mit strace ... 1284 62.3 ... Reparieren Sie den GRUB-Bootloader ... 1286 Index ... 1288