Brandes Mach's einfach: Erste Schritte mit der Smart-Home-Programmierung

Einstieg in die Hausautomation mit Node-RED
1. Auflage 2019
ISBN: 978-3-645-20651-8
Verlag: Franzis Verlag
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark

E-Book, Deutsch, 190 Seiten

Reihe: Smart Home

Das Buch richtet sich an alle, die einen Einstieg in die Hausautomation mit Smart-Home-Programmierung suchen. Das zentrale Werkzeug, über das man die unterschiedlichsten Smart-Home-Geräte mit Webdiensten und Programmierschnittstellen verbindet, ist Node-RED. Wie das geht, wird anhand praktischer Beispiele ausführlich erläutert. Node-RED ist eines der Top-Tools für das Internet der Dinge. Der Grundgedanke von Node-RED ist, vordefinierte Codeblöcke (Nodes) für die Ausführung von Aufgaben nutzbar zu machen. Die Nodes werden miteinander verbunden, sodass eine Linie von Eingangs-Node über Verarbeitungs-Node bis Ausgabe-Node entsteht. Ein solches Gebilde wird 'Flow' (engl. Datenfluss) genannt. Kleine, überschaubare Flow-Beispiele führen Sie behutsam in die neue Materie ein. Mit diesem Buch werden Sie schon nach kurzer Zeit in der Lage sein, kleine Helfer zur Unterstützung im Alltag selbst zu entwickeln - ganz ohne dass Sie sich durch spröde Materie für Nerds und Computer-Freaks quälen müssen. In diesem Sinne ist das Buch Wegbereiter und Ideengeber für eigene, gelingende Smart-Home-Lösungen unter dem Dach des 'Internet of Things'.

Udo Brandes war mehrere Jahre lang Systementwickler beim Rechenzentrum der Finanzverwaltung des Landes Nordrhein-Westfalen. Nach verschiedenen Tätigkeiten bei der Stadt Wuppertal arbeitet er seit einigen Jahren als selbstständiger Programmierer und IT-Entwickler. Ansätze und Möglichkeiten der Hausautomation sind Zukunftsthemen, die den Autor faszinieren und mit deren Chancen und Risiken er sich seit Langem intensiv befasst.

Autoren/Hrsg.

Brandes, Udo

Inhaltsverzeichnis

1;Mach's einfach: Erste Schritte mit der Smart-Home-Programmierung;1
1.1;Der Autor;2
1.2;Impressum;4
1.3;Einleitung;5
1.4;Inhalt;8
1.5;1. Was ist Node-RED?;14
1.5.1;Entstehung als Open-Source-Projekt;14
1.5.2;Grundgedanken zur Verwendung;15
1.6;2. Node-RED für den Einsatz vorbereiten;16
1.6.1;Linux und Raspberry Pi;16
1.6.1.1;Node-RED von GitHub installieren;16
1.6.1.2;Node-RED starten und beenden;16
1.6.1.3;Das System administrieren;16
1.6.1.4;Wichtige Dateien im Home-Verzeichnis;17
1.6.1.5;Sicherheit mit Passwortauthentifizierung;17
1.6.2;Windows;18
1.6.2.1;Installation unter Windows;19
1.6.2.2;Node-RED im Terminal starten;20
1.6.2.3;Node-RED beim Windows-Start einbeziehen;20
1.6.3;FRED (Front-End-Node-RED);21
1.7;3. Erste Schritte im Editor;22
1.7.1;Browserzugriff auf Node-RED;22
1.7.2;Eingaben im Node-RED-Editor;22
1.7.3;Start mit einem »Hallo-Welt-Flow«;23
1.8;4. Node-RED-Menü und Dashboard;28
1.8.1;Operationen im Node-RED-Menü;28
1.8.1.1;Daten importieren;28
1.8.1.2;Export;29
1.8.1.3;Flows;30
1.8.1.4;Palette;30
1.8.1.5;View und Keyboard;31
1.8.2;Das Node-RED-Dashboard-Modul;31
1.8.2.1;Installation über das Terminal;31
1.8.2.2;Das Dashboard einrichten;31
1.8.2.3;Das Dashbord im Browser aufrufen;33
1.8.2.4;Hallo-Welt-Flow mit Dashboard-Ausgabe;33
1.8.2.5;Exkurs Template-Node;34
1.9;5. Messages als verbindendes Element;36
1.9.1;Message-Objekte;36
1.9.2;Die Message-Struktur;37
1.10;6. Flows mit erweiterter Funktionalität;40
1.10.1;Hallo Welt mit Zeitangabe;40
1.10.2;Wetterbericht mit Audioansage und Frostwarnung;42
1.10.2.1;OpenWeatherMap;42
1.10.2.2;openweathermap-Node;44
1.10.2.3;Die Wetter-Flow-Grundfassung;44
1.10.2.4;Ein Audio-Wetterbericht;46
1.10.2.5;Bau eines Frostwächters;47
1.10.3;Weitere Wetter-Nodes;49
1.10.4;Zeitschaltuhren steuern;49
1.10.4.1;Fixe Zeitspannen;49
1.10.4.2;Variable Zeitspannen;51
1.10.5;Bewegungsalarm mit dem Raspberry Pi;52
1.11;7. Mit Alexa kommunizieren;56
1.11.1;Was genau ist Alexa?;56
1.11.2;Smart-Home-Skills;56
1.11.2.1;Zurück zur Alexa-App;61
1.11.3;Alexa-Flow entwickeln;62
1.12;8. 433-MHz-Geräte schalten;64
1.12.1;Funksteckdosen steuern;64
1.12.1.1;Funksteckdose und Fernbedienung;65
1.12.2;WiringPi installieren;66
1.12.2.1;Die Schaltung;66
1.12.2.2;rcswitch-Node für den Flow;67
1.13;9. Node-RED sprichtmit der USB-Schnittstelle;70
1.13.1;Arduino-Nodes installieren;71
1.13.1.1;Arduino-LED ansteuern;71
1.13.2;Pflanzenbewässerung;72
1.13.2.1;Schaltung des Bodenfeuchtigkeitsmessers;73
1.13.3;serial-Nodes-Installation;74
1.13.3.1;Optimierte Lösung zur Pflanzenbewässerung;75
1.13.3.2;433-MHz-Geräte über USB steuern;79
1.13.3.3;Der Flow;83
1.14;10. Webanbindung und Netzendpunkt;84
1.14.1;TCP-Anforderungen senden;84
1.14.2;Websockets mit Node-RED;86
1.14.2.1;Funktionsweise von Websockets;87
1.14.3;Websocket für Dateitransfer nutzen;89
1.15;11. ESP8266 undESP32 programmieren;90
1.15.1;Die Mikrocontroller der ESP-Familie;90
1.15.2;ESP8266-NodeMCU;92
1.15.3;ESP8266 und DHT22;93
1.15.3.1;Die Schaltung;93
1.15.3.2;Mit dem ESP8266 den DHT22 auslesen;95
1.15.3.3;Modul mit dem WLAN verbinden;97
1.15.3.4;DHT22-Daten ins Netz senden;99
1.15.3.5;Smarte Datenausgabe am Browser;101
1.15.3.6;Den ESP8266 über WLAN steuern;103
1.16;12. MQTT verbindet;106
1.16.1;Was verbirgt sind hinter MQTT?;106
1.16.2;Einfacher Publish und Subscribe;107
1.16.3;Industriell gefertigte MQTT-Geräte;109
1.17;13. MQTT mit ESP8266 und DHT22;110
1.17.1;NTP: das Network Time Protocol;110
1.17.2;Der ESP8266 holt sich die Zeit …;110
1.17.3;… bildet Datenobjekte ...;112
1.17.4;… und verbindet sich über MQTT;113
1.17.5;ESP8266 empfängt MQTT-Messages;114
1.17.6;Der ESP8266 wächst zu einem Sensormodul;115
1.18;14. Konkrete Praxissituation mit?MQTT;118
1.18.1;Heizungssteuerung für das Badezimmer;118
1.18.1.1;MQTT-Nachricht abonnieren und aufbereiten;118
1.18.1.2;Daten für Temperatur und Luftfeuchtigkeit separieren;119
1.18.1.3;Dashboard-Ausgabe und Schwellenwerte;120
1.18.1.4;MQTT-DHT22-Dashboard-Ausgabe;121
1.18.1.5;Behandlung der Schwellenwerttemperatur;122
1.18.1.6;Schwellenwertluftfeuchtigkeit;122
1.18.1.7;MQTT-Nachricht aufbereiten und veröffentlichen;123
1.19;15. Social Media nutzen;126
1.19.1;Node-RED an Twitter anbinden;126
1.19.2;Tweets versenden;128
1.19.3;Beliebtheit von Personen;128
1.19.3.1;dropdown, twitter, sentiment und debug;129
1.19.3.2;Ergebnisse eines Zeitraums zusammenfassen;131
1.19.3.3;Ergebnisse aufbereiten und ausgeben;132
1.19.4;E-Mails versenden;133
1.19.5;E-Mails abrufen;135
1.19.6;Weitere Social-Media-Nodes;136
1.20;16. »Flüchtige« Daten sichern;138
1.20.1;Node-RED-context-Variable;138
1.20.2;Daten in eine Datei ausgeben;139
1.20.3;Daten aus einer Datei auslesen;141
1.20.4;Sensormoduldaten sichern;141
1.20.4.1;Link-out-Node und Link-in-Node;142
1.20.4.2;Sensormoduldaten speichern;143
1.20.4.3;Aktuelle Chart-Daten darstellen;143
1.20.4.4;Historische Daten darstellen;145
1.20.4.5;Das Dashboard ansprechender gestalten;146
1.21;17. Ping in der Heimautomation;148
1.21.1;Einfacher Ping;148
1.21.2;Alarmanlage aktivieren;148
1.21.3;Alle Familienmitglieder an Bord?;150
1.21.4;Advanced Ping;151
1.22;18. Times are Changing;154
1.22.1;moment-Node;154
1.22.2;humanizer-Node;156
1.23;19. Anbindung alternativerSoftwarelösungen;158
1.23.1;Stärken und Schwächen von Node-RED;158
1.23.2;Alternative Hausautomationslösungen;158
1.23.2.1;OpenHAB2;158
1.23.2.2;FHEM;159
1.23.2.3;pilight;159
1.23.2.4;domoticz;159
1.23.3;Last, but not least: der Überallzugriff;160
1.24;20. Anhang;164
1.24.1;Anhang A: Node-RED-Nodes;164
1.24.1.1;input-Nodes;165
1.24.1.2;output-Nodes;166
1.24.1.3;Funktions-Nodes;166
1.24.1.4;social- und storage-Nodes;168
1.24.1.5;social-Nodes;168
1.24.1.6;storage-Nodes;168
1.24.1.7;advanced- und analysis-Nodes;169
1.24.1.8;advanced-Nodes;169
1.24.1.9;analysis-Nodes;169
1.24.1.10;Raspberry Pi-Nodes;170
1.24.1.11;Dashboard-Nodes;170
1.24.1.12;Weitere Nodes;172
1.24.2;Anhang B: Arduino-IDE;172
1.24.2.1;Arduino-Software installieren;172
1.24.2.2;Arduino-IDE;173
1.24.2.3;Arduino-Software einrichten;173
1.24.2.4;Bibliotheken hinzufügen;174
1.24.2.5;Boards hinzufügen;175
1.24.2.6;ESP32;175
1.24.3;Anhang C: MQTT;176
1.24.3.1;Linux/Raspberry Pi;176
1.24.3.2;Windows;177
1.24.3.3;Mosquitto-Testserver;177
1.24.3.4;Mosquitto mit Passwort absichern (Raspberry Pi);178
1.24.4;Anhang D: Sketche;179
1.24.4.1;TCP aus Kapitel 11;179
1.24.4.2;MQTT aus Kapitel 13;182
1.25;Index;187