FHEM: 15,- EUR CUL-Funkstick selber bauen – ohne Löten!

Mit dem kostenlosen FHEM Programm kann man ganz einfach und vor allem günstig sein eigenes Smart-Home bauen. Damit der Computer, auf dem FHEM läuft, aber mit den zahlreichen vorhandenen Funk-Lichtschalter, Funk-Steckdosen, Bewegungsmeldern oder auch Temperatursendern kommunizieren kann, benötigt man einen Funk-Empfänger und -sender. Der bekannteste ist der CUL Funkstick von der Firma Busware, der mit Gehäuse, Antenne und Versand allerdings ca. 70 EUR kostet.

Wer nicht soviel Geld investieren möchte, kann sich aber einen Funkstick selber bauen. Damit lassen sich dann zahlreiche Intertechno-kompatible Funksteckdosen ein- und ausschalten – oder, wenn man zusätzlich einen Empfänger verwendet, auch die Wetterdaten zahlreicher Funksender im 433 MHz Bereich (zum Beispiel von den bei Aldi und Lidl verkauften Funk-Wetterstationen) auslesen.

Für erste Tests (oder wenn das Aussehen weniger wichtig ist, weil der Funkempfänger hinter dem Rechner oder im Schrank versteckt ist) kann man sich auch ohne Elektronik-Kenntnisse oder Erfahrung mit dem Lötkolben einen Funksender und -Empfänger selber bauen. In unserem Beispiel sind daher auch nur die Antennen angelötet, da die Leistung beim Senden und Empfangen so deutlich besser ist – Sender und Empfänger verfügen aber bereits über einfache Antennen, die zum Testen reichen sollten.

Funk-Empfänger und Funk-Sender selberbauen: Die Einkaufsliste

Diese Einkaufsliste bezieht sich auf den Funk-Empfang und das Senden von Daten auf 433 MHz. Möchte man stattdessen mit 868 MHz senden oder Funk-Daten empfangen, braucht man neben einem anderen Sender- und Empfänger-Modul auch andere Antennen!

• Microcontroller
  Zunächst braucht man mit dem “Arduino Nano” einen Mikrokontroller, der die Funk-Daten auswerten kann – den gibt es zum Beispiel bei Amazon oder eBay für 3 bis 7 EUR.
• 433 MHz Antennen
  Ein normales Stück Draht mit genau 17cm Länge reicht in der Regel aus, um die Sende- und Empfangsleistung zu verbessern. Mit richtigen Antennen erhält man aber noch bessere Ergebnisse. Passende Antennen gibt es zum Beispiel bei eBay.
• 433 Sender und Empfänger
  Ein einfacher Empfänger (im Bild unten links) im Set mit einem Sender kostet bei eBay ca. 1-3 EUR.
• Alternativer “super heterodyne” Empfänger
  Einen noch besseren Empfang bietet ein sogenenannter “super heterodyne” Empfänger, den man alternativ nutzen kann. Dieser kostet ca 3-5 EUR.

Bild: 433 MHz Sender und Empfänger oder “super heterodyne” Empfänger mit bereits angelöteten Antennen

Bei der Verkabelung muss der GND Port von Sender und Empfänger mit einem freien GND (Ground) Pin des Arduino verbunden werden – außerdem der VCC Pin von Sender und Empfänger mit dem 5V Pin des Arduino:

Die beiden DATA-Pins (im Bild blau) von Sender und Empfänger werden ebenfalls mit dem Arduino verbunden: Der DATA-Pin des kleinen, quadratischen Senders mit Pin 4 (D11), der DATA Pin des Empfängers mit Pin 22 (D2 – neben den vier LEDs).

Um von dem GND und VCC Pin des Arduino sowohl den Sender als auch den Empfänger zu verbinden, helfen Jumper-Kabel und ein Steckbrett – das kann dann so aussehen:

FHEMduino, Signalduino oder nanoCUL

Während die Hardware für das Senden und Empfangen von Funkdaten auf 433 MHz Basis die gleiche ist, muss der Arduino je nach Aufgabe mit unterschiedlicher Software bespielt werden. Hier hat man die Wahl zwischen einem FHEMduino Sketch, dem Signalduino Sketch oder der nanoCUL Software. Alle drei unterstützen größtenteils die gleichen Funkprotokolle – allerdings ist die Installation der Software unterschiedlich: Während es für den nanoCUL und den Signalduino eine fertige Datei gibt, mit der man den Arduino direkt über FHEM flashen kann, braucht man für den FHEMduino zunächst die Arduino-Softwareumgebung und die entsprechenden Dateien, um eine eigene HEX-Datei zu erzeugen und auf den Mikrocontroller zu übertragen.

 
Signalduino-Software aufspielen

Zum Übertragen der Signalduino Software schließt man den Arduino Nano per USB-Kabel an den Rechner an, auf dem FHEM läuft: In unserem Beispiel ein Raspberry Pi mit Raspbian-Linux. Als nächstes braucht man die ID des Arduino: Dazu loggt man sich lokal oder per SSH auf dem FHEM-Rechner ein und wechselt in das Verzeichnis “/dev/serial/by-id/”:

cd /dev/serial/by-id/

Im besten Fall ist kein weiteres USB Gerät angeschlossen und man findet die die ID des selbstgebauten CUL Funksticks leicht heraus:

Diese ID braucht man später, um den Signalduino in FHEM zu definieren: Die Adresse dafür ist das Verzeichnis “/dev/serial/by-id/” zusammen mit der ID “usb-1a86_USB2.0-Serial-if00-port0” und der Geschwindigkeit “@57600” am Ende – zusammengesetzt also zum Beispiel “/dev/serial/by-id/usb-1a86_USB2.0-Serial-if00-port0@57600”.

 
Zum Aufspielen der Signalduino-Software muss außerdem muss das Programm AVRDude installiert sein:

sudo apt-get install avrdude

Jetzt kann man in FHEM den neuen Signalduino definieren. Dazu gibt man diesen Befehl in die Eingabezeile ein oder schreibt ihn in die Konfigurationsdatei:

define sduino SIGNALduino /dev/serial/by-id/usb-1a86_USB2.0-Serial-if00-port0@57600

Anschließend ergänzt man Informationen zu der Hardware: Das wird in der Regel ein Arduino Nano sein:

attr sduino hardware nano328

Jetzt kann man die Firmware auf den Arduino übertragen, dazu gibt man den Flash-Befehl oben in die Eingabezeile ein:

set sduino flash