DoorPi und FHEM: Unterschied zwischen den Versionen

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*3 Widerstände 10 Ohm 0,2 W.
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Zur Montage werden vier M2-Gewindebolzen in die hintere Aussparung des Kameradoms eingeklebt, und auf diese mit entsprechenden Abstandshaltern und Muttern sowohl die Kamera, als auch die eine Hälfte der Kabelverlängerung geschraubt. Dabei empfiehlt es sich, die LED vorher an Ort und Stelle zu haben - ggf.  muss bei ungünstiger Klebung der Gewindebolzen bei den Eck-LED ein Gehäusevorsprung etwas abgefeilt werden.
Zur Montage werden vier M2-Gewindebolzen in die hintere Aussparung des Kameradoms eingeklebt, und auf diese mit entsprechenden Abstandshaltern und Muttern sowohl die Kamera, als auch die eine Hälfte der Kabelverlängerung geschraubt. Dabei empfiehlt es sich, die LED vorher an Ort und Stelle zu haben - ggf.  muss bei ungünstiger Klebung der Gewindebolzen bei den Eck-LED ein Gehäusevorsprung etwas abgefeilt werden.

Version vom 24. Juni 2016, 13:41 Uhr

Das DoorPi-Projekt dient dazu, auf Basis eines Raspberry Pi eine IP-Türsprechstelle aufzubauen. Dazu gibt es unter dem o.a. Link umfangreiche Informationen. Im Folgenden wird eine komplette DoorPi-Installation und ihre Integration in FHEM beschrieben.

Funktion

Die Software DoorPi läuft auf einem Raspberry Pi und stellt einen IP-Phone Client zur Verfügung, der in eine IP-Haustelefonanalage (z.B. mit der FritzBox) eingebunden werden kann. Diesen Raspberry Pi könnte man zwar über längere Audiokabel mit der notwendigen Lautsprecher-Mikrofon-Kombination verbinden, das ist allerdings etwas anfällig für Störsignale. Die meisten Anwender von DoorPi wählen deshalb den Einbau des Raspberry Pi direkt an der Türsprechstelle. Aus Sicht des Autors stellt das eine Sicherheitslücke dar - weil ein direkter Zugang is Heimnetz außerhalb der eigenen vier Wände geschaffen würde.

Hier soll deshalb eine abgesetzte Installation beschrieben werden: Direkt an der Türsprechstelle sitzen nur Sensoren, Audiohardware und ein Display, angesteuert von einem "dummen" Arduino Mikrocontroller. Ins Innere des Hauses führen drei Kabel:

  • Ein USB-Kabel zur digitalen Ankopplung der Audio-Hardware an den Raspberry Pi
  • Ein HDMI-Kabel zur digitalen Ankopplung einer Kamera an den Raspberry Pi
  • Ein 8-adriges Kabel zur Weiterleitung verschiedener Signale an den Raspberry Pi. Hierfür kann man aus Bequemlichkeitsgründen ein Netzwerk-Patchkabel verwenden - hochfrequente Signale gehen allerdings nicht über diesen Weg.

Doorpi block.png

Klingel und Türsprechstelle

Beim Drücken auf den Klingelknopf wird ein IP-Telefonanruf gestartet - entweder bei einer internen Nummer, oder (konfigurierbar in FHEM) bei einer beliebigen anderen Nummer. Wenn der Empfänger den Ruf annimmt, kann er mit dem Besucher sprechen und ggf. durch das Drücken einer Taste die Tür öffnen. Es ist in der DoorPi-Installation problemlos konfigurierbar, beliebige andere Aktionen zu starten - z.B. könnte man dem Paketlieferanten nur das Gartentor öffnen.

Während des Klingelvorgangs wird eine Aufnahme des Besuchers angefertigt, das Gespräch wird als WAV-Datei ebenfalls aufgezeichnet. Beide sind unter dem FHEM-Frontend abrufbar.

Türöffnung

Das System verfügt über einen iButton-Reader. Legt man einen iButton auf, der in der Software codiert ist, leuchtet eine im Reader integrierte Tricolor-LED in einer entsprechenden Farbe auf (z.B. roter iButton-Halter => rote LED). Der weitere Ablauf hängt vom Schließzustand der Haustür ab.

  • Ist die Haustür nur zugezogen und nicht abgeschlossen, wird sie geöffnet. Gleichzeitig wird über die Türsprechstelle die Stimmnachricht ausgegeben "Willkommen zu Hause !", und auf einem im Haus befindlichen Tablet angesagt "Ein Bewohner betritt das Haus."
  • Ist die Haustür abgeschlossen, wird zunächst auf dem Touchscreen des Systems statt der Namen eine virtuelle Tastatur angezeigt. Hier kann ggf. noch die akustische Bitte eingebaut werden, eine fünfstellige PIN einzugeben. Der Fortschritt bei der Eingabe wird durch einen Balken angezeigt.
    • Ist die PIN falsch, geht das System wieder in den AUsgangszustand zurück, es wird eine Warnungsmeldung an das interne FHEM-System übermittelt.
    • Ist die PIN korrekt, wird zunächst der Entriegelungsvorgang der Tür eingeleitet. Je nach verwendetem System kann das eine Weile dauern - Keymatic ist hierfür ein Beispiel, das können durchaus 3-4 Sekunden werden. Danach wird die Tür geöffnet, gleichzeitig wird über die Türsprechstelle die Stimmnachricht ausgegeben "Willkommen zu Hause !", und auf einem im Haus befindlichen Tablet angesagt "Ein Bewohner betritt das Haus." Je nach Konfiguration kann FHEM an dieser Stelle auch weitere Aktionen auslösen - etwa weitere Entriegelungsvorgänge starten.

Hardware

Raspberry Pi

Verwendet wird

  • ein Raspberry Pi 3, der ein integriertes WLAN-Modul beitzt
  • eine Zusatzkarte PiFace 2, mit je 8 digitalen Ein- und Ausgängen.
  • ein klares Gehäuse, das die Erweiterungskarte mit aufnehmen kann

Kamera-Subsystem

Verwendet werden hierfür

  • eine Standard-NoIR-Kamera für den Raspberry Pi (ohne Infrarotfilter, somit IR-empfindlich)
  • ein Bresser Fisheye 180° zum Aufclippen auf Smartphones
  • eine Acrylglaskuppel 2 Zoll ​
  • eine Kabelverlängerung Flatribbon <-> HDMI <-> Flatribbon
  • ein Kameradom aus dem 3D-Drucker mit genauer Passung für das Fisheye vorne und die Kamera hinten, sowie Passungen für 8 LED.Die STL-Datei für diesen Kameradom findet man hier: [PiCameraDome4]
  • eine Rückseite des Kameradoms aus dem 3D-Drucker, wird hinten mittig aufgeklebt und hält den Deckel des Kamerasystem durch drei Nippel. Die STL-Datei dafür findet man hier [PiCameraDome4addendum
  • ein Deckel des Kameradoms aus dem 3D-Drucker, wird auf die Rückseite aufgesteckt und beinhaltet zwei Halterungen für Mikrofone (die "Ohren" im Bild). Die STL-Datei dafür findet man hier PiCameraDome4back
  • 9 x IR-LED TSAL 6200 mit hoher Leistung
  • 3 Widerstände 10 Ohm 0,2 W.

Dome1.jpgDome2.jpgDoorpi dome3s.jpgDatei:Doorpi dome4.jpg

Zur Montage werden vier M2-Gewindebolzen in die hintere Aussparung des Kameradoms eingeklebt, und auf diese mit entsprechenden Abstandshaltern und Muttern sowohl die Kamera, als auch die eine Hälfte der Kabelverlängerung geschraubt. Dabei empfiehlt es sich, die LED vorher an Ort und Stelle zu haben - ggf. muss bei ungünstiger Klebung der Gewindebolzen bei den Eck-LED ein Gehäusevorsprung etwas abgefeilt werden.

Die Schaltung der LED für dem Betrieb an einer Spannung von 5V ausgelegt - damit fließen durch drei in Reihe geschaltete LED und einen 10 Ohm-Widerstand ziemlich genau 100mA. Bei der Schaltung über einen MOSFET ist das etwas weniger, wegen des Drain-Source-Widerstandes des MOSFET, reicht aber für die notwendige Helligkeit aus. Aus Symmetriegründen werden drei solche Stränge (insgesamt 9 LED) montiert - aber nur 8 davon sind bei dem angegebenen Kameradom nach außen gerichtet (wer möchte, kann gerne ein 3D-Design mit 9 Löchern erstellen), eine LED zeigt also nutzlos nach innen.

Das Fischaugenobjektiv wird mit wenig (!) klarem Silikon in die vordere Öffnung geklebt, der rückwärtige Aufsatz mit den 3 Nippeln mit Zweikomponentenkleber auf der Rückseite des Kameradoms befestigt. Dabei zur Ausrichtung den Mikrofonhalter probeweise aufstecken.

Die Acrylglaskuppel wird mit Silikon oder einem äquivalenten Dichtmaterial wasserdicht in die Frontplatte eingesetzt, auf diese dann von hinten der Kameradom. Eine staubdichte Verbindung erfordert auch hier die Abdichtung mit Silikon. Für den Fall einer möglichen Demontage empfiehlt es sich, diese Abdichtung nicht als Klebung zu verwenden, sondern als umlaufenden Rand nachträglich aufzubringen - der ist dann einfach mit einem Cutter zu entfernen.

Klingelknopf

Als Klingelknopf wird ein Modell aus Edelstahl mit umlaufendem LED-Ring verwendet,

Frontplatte

Die Frontplatte besteht aus 4 mm starken Aluminium, eloxiert und auf 1/10 mm genau mit den passenden Bohrungen und Ausschnitten sowie rückseitig angeschweißten Gewindebolzen versehen. Online bestellbar z.B. bei der Schaeffer AG, für das vorliegende Exemplar wurden ca. 115 € in Rechnung gestellt. Auf Grund ihrer Stabilität dient diese Frontplatte als Baugruppenträger für die Außeninstallation.

Doorpi front.jpg

Rückwandinstallation

Die Rückwandinstallation, die in des Mauerwerk eingelassen wird, kommt ebenfalls aus dem 3D-Drucker. Sie besteht aus drei Teilen mit unterschiedlicher Tiefe, um das Loch im Mauerwerk nicht zu groß werden zu lassen. Das obere und das untere Teil enthalten jeweils zwei stabile Vorsprünge mit Aussparungen, in die eine normgerechte M4-Mutter von unten genau hineinpasst. Bemerkenswert ist, dass dieses Bauteil nicht mit einer konventionellen Methode (z.B. im Spritzgussverfahren) gefertigt werden kann.

Doorpi covertop.jpg

Diese Muttern kommen damit genau hinter den äußeren Schraubenlöchern der Frontplatte zu liegen, Die Frontplatte kann dadurch mit vier (Sicherheits-)schrauben M4 passgenau auf die im Mauerwerk sitzende Rückwandinstallation geschraubt werden.