Eigen slimme verlichting bouwen met Arduino en Sonoff
Er bestaan heel wat modules op de markt waarmee je je verlichting op afstand kunt aansturen, maar meestal zijn die vrij duur of gebruiken ze verouderde technologie. In dit artikel nemen we een goedkope wifi-module, vervangen de firmware en herprogrammeren deze tot een volwaardige schakelaar voor slimme verlichting.
Veel modules voor slimme verlichting zijn duur of gekoppeld aan een specifieke app. De goedkopere systemen hebben dat laatste nadeel vaak niet, maar maken dan bijvoorbeeld gebruik van de 433MHz-frequentieband. Die signalen zijn niet beveiligd (waardoor iedereen in je buurt in staat is om je verlichting in en uit te schakelen). Bovendien zijn die signalen ook nogal storingsgevoelig.
Er zijn wel andere goedkope modules om je verlichting te schakelen die niet aan een app gebonden zijn, maar dan moet je zelf wel de handen uit de mouwen steken. De Sonoff Basic van het Chinese bedrijf iTead is zo’n goedkope module: op Chinese websites als Banggood.com en AliExpress.com vind je ze voor rond de vijf euro.
Standaard gebruik je ze met een app van iTead, maar door nieuwe firmware op de microcontroller te installeren maak je het apparaatje open voor je eigen systemen. Dat is wat we in deze DIY gaan doen. Het apparaatje blijkt op een ESP8266-microcontroller gebaseerd te zijn en daar weten we wel raad mee.
Boodschappenlijstje
- Sonoff Basic WiFi Switch; ca. € 5,- op Banggood.com
- 3,3 volt usb-naar-ttl break-outbordje (of seriële kabel); € 2,- op Banggood.com
- 5-pins mannelijke pinheader
- 4 vrouwelijk-naar-vrouwelijk jumperwires
- Soldeerbout en soldeertin Totale kosten: ca. € 7,-
Arduino IDE klaarmaken / Sonoff Basic flashen
Om de firmware op de Sonoff Basic te flashen, werken we met de Arduino IDE, die naast de Arduino-microcontrollers ook de ESP8266 ondersteunt. Om met de ESP8266 aan de slag te gaan in de Arduino IDE, dien je eerst de ondersteuning ervoor in te schakelen. Open daarvoor het menu Bestand / Voorkeuren en voer bij Additionele Board Beheer URLs de url http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json in. Bevestig met OK onderaan en herstart de Arduino IDE. Open daarna in het menu Hulpmiddelen / Board: het Board Beheer. Zoek daar op esp en installeer esp8266.
Kies in het menu Hulpmiddelen / Board: voor Generic ESP8266 Module, zet (ook via het menu Hulpmiddelen) de Flash Mode op DOUT en de Flash Size op 1M (64 K SPIFFS).
Download dan het zip-bestand van GitHub met de broncode van de Tasmota-firmware en pak het uit. Kopieer de directory sonoff naar de directory Arduino in je home-directory en de inhoud van de directory lib naar de directory Arduino\libraries. Open het bestand sonoff.io in de directory Arduino\sonoff in de Arduino IDE en klik linksboven op het vinkje om te controleren of de code correct compileert. Zo ja, dan is het tijd om de hardware klaar te maken!
Sonoff-module openmaken en pinnen aansluiten
Open de behuizing van de Sonoff-module door met een schroevendraaier in het spleetje naast de groene schroefterminal te duwen tot het plaatje aan de onderkant loskomt. Daarmee verbreek je overigens het garantielabel (althans, we vermoeden dat dat het is, er staat iets Chinees op gedrukt).
In het midden, vlak naast de 470 µF-condensator, zie je vijf gaatjes in het printplaatje (zie afbeelding ##links/rechts/onder/boven##). Het gaatje dat het verst van de knop staat, gebruik je niet. De vier andere zijn (van dichtst bij de knop tot verder van de knop) achtereenvolgens 3,3 V, RX, TX en GND.
Verzeker je ervan dat je usb-naar-ttl-kabel 3,3 volt op de pinnen zet, niet alleen voor de I/O-pinnen, maar ook voor de spanningspin. Op sommige usb-naar-ttl break-outbordjes kun je dit met een jumper op de juiste pinnetjes instellen.
Sommige kabels hebben vier gekleurde draadjes: rood = 3,3 V, zwart = GND, wit = RX en groen = TX. Bij een break-outbordje kijk je naar de aanduidingen bij de pinnen. Sluit nu de pinnen aan zoals in tabel hiernaast.
©PXimport
©PXimport
Om de pinnen betrouwbaar aan te sluiten, moet je een header op de gaatjes in het printplaatje van de Sonoff Basic wifi-schakelaar solderen. Wil je die moeite niet doen, probeer dan om de jumperwires van de usb-naar-ttl-kabel een beetje schuin in de gaatjes van de Sonoff Basic te drukken zodat ze contact maken. Maar dat bleek bij ons niet betrouwbaar genoeg te werken, dus we hebben toch de moeite genomen om de header op de Sonoff Basic te solderen.
Firmware flashen
Open eerst in de Arduino IDE het bestand user_config.h van de Sonoff-code voor wat instellingen. Haal de twee commentaartekens (//) weg voor de regel
#define MY_LANGUAGE nl-NL om de interface in het Nederlands in te stellen. In de regel
#define PROJECT "sonoff"vervang je sonoff door de naam van je project (en de quotes blijven dus staan). Geef elke Sonoff-module in je huis een unieke naam. Je wifi-netwerk definieer je in STA_SSID1 en je wifi-wachtwoord in STA_PASS1. Je kunt ook een tweede wifi-netwerk definiëren. Dat zijn de belangrijkste instellingen. De andere kun je later nog altijd veranderen.
Sla je wijzigingen op, druk op het knopje op het Sonoff-printplaatje (en houd deze ingedrukt) en druk de draadjes op het printplaatje goed aan. Sluit dan de usb-naar-ttl-kabel op je computer aan en laat het ingedrukte knopje na enkele seconden los. Het Sonoff-bordje staat nu in flashmodus.
Kijk in de Arduino IDE na of de juiste seriële poort is ingesteld. Dat zie je onderaan rechts of in het menu Hulpmiddelen / Poort. Verander indien nodig de poort in dat menu. Klik tot slot op het pijltje naast het vinkje links bovenaan om het flashen te beginnen.
Als je geen pinheader hebt gesoldeerd, houd dan de hele tijd de draadjes op het Sonoff-printplaatje goed vast. Als de firmware correct geflasht is, krijg je onderaan de console van de Arduino IDE 100% te zien en knippert het groene ledje op de Sonoff-module één keer. Je kunt de usb-naar-ttl kabel nu verwijderen.
©PXimport
Sonoff-module aansluiten
Nu je Sonoff-module is geflasht met nieuwe firmware, kun je deze aansluiten op de verlichting die je ermee wilt schakelen. Dat werkt overigens niet alleen met verlichting, maar ook met andere apparaten, bijvoorbeeld een ventilator. Wij probeerden dit uit met sfeerverlichting.
Voor je met het aansluiten begint, verzeker je je ervan dat de usb-naar-ttl-kabel niet meer is aangesloten. Zorg ook dat je de stekker van de verlichting eruit hebt getrokken.
Knip de kabel van je sfeerverlichting door vóór en achter de schakelaar. Die schakelaar hebben we niet meer nodig, want we gaan de verlichting schakelen met de Sonoff-module. Dat is niet alleen op afstand via wifi mogelijk, maar ook via het knopje dat uit de uitsparing van de behuizing van de Sonoff-module komt.
Strip beide kanten van de kabel van je verlichtingskabel, zodat je twee keer twee draden hebt met aan het uiteinde over enkele millimeters de isolatie verwijderd. Aan elke kant van de Sonoff-module heb je nu twee schroefverbindingen. Aan de kant die met INPUT is aangeduid, steek je de draden die naar de stekker gaan, fase naar L en nul naar N.
Aan de kant die met OUTPUT is aangeduid, steek je de draden die naar de verlichting gaan. Schroef de draden telkens goed vast, zet het deksel van de behuizing erop en schroef het deksel stevig op de onderkant van de behuizing met de meegeleverde schroeven. Doe dit alles aandachtig zodat je geen fouten maakt!
Steek de stekker nu in het stopcontact. De Sonoff-module wordt nu door de stekker gevoed en functioneert als schakelaar tussen het stopcontact en je verlichting. Druk je op het knopje dat uit de behuizing steekt, dan gaat niet alleen het ledje in de behuizing aan, maar ook de verlichting. En druk je er nog eens op, dan gaan zowel het ledje als de verlichting uit.
©PXimport
Maar daarvoor heb je de Sonoff Basic natuurlijk niet gekocht. De ESP8266-microcontroller heeft ondertussen een wifi-verbinding opgezet, zodat je ze ook op afstand kunt schakelen via het netwerk. Zoek in de dhcp-leases van je router het ip-adres van je Sonoff-module op en ga ernaar toe via je browser. Je krijgt een pagina te zien met in het groot de status van de schakelaar ON of OFF. Als je eronder op het knopje Toggle klikt, schakel je de module in en uit. Dat gebeurt bijna realtime.
En als je op het knopje op de behuizing van de module klikt, wordt de status ook in de webinterface aangepast, zij het iets trager. Ga daarna naar Configuratie / Configureer Overige, stel een wachtwoord voor de webinterface in en klik op Opslaan.
Mosquitto installeren op je domoticacontroller
Uiteraard wil je je slimme verlichting ook via je domoticasysteem besturen. Gelukkig ondersteunt de Tasmota-firmware allerlei opensource-domoticasystemen. We tonen je hier hoe je de Sonoff-modules met Domoticz integreert.
De integratie met Domoticz verloopt via het protocol mqtt (Message Queuing Telemetry Transport), een lichtgewicht protocol voor IoT-toepassingen. We installeren dus eerst een mqtt-broker op de Raspberry Pi waarop Domoticz draait:
sudo apt-get update && sudo apt-get upgradesudo apt-get install mosquitto mosquitto-clientsMaak nu een gebruiker mqtt en een bijbehorend wachtwoord aan voor Mosquitto:
sudo mosquitto_passwd -c /etc/mosquitto/pwfile mqttOpen het configuratiebestand van Mosquitto met de teksteditor nano:
sudo nano /etc/mosquitto/mosquitto.confEn voeg daaraan de volgende twee regels toe:
allow_anonymous false
password_file /etc/mosquitto/pwfileSla het bestand op met Ctrl+O en sluit nano af met Ctrl+X.
Open dan het opstartbestand met:
sudo nano /etc/rc.localEn zet helemaal achteraan, vlak voor de regel met exit 0, de volgende regel:
/usr/sbin/mosquitto -d
Herstart nu je Pi met
sudo reboot
(De Tasmota-firmware heeft uitgebreide ondersteuning voor diverse (opensource) domoticacontrollers. Lees op de wiki hoe je de Sonoff-module met je favoriete domoticasysteem integreert.)
Virtuele schakelaar in Domoticz
Klik in het menu Instellingen van Domoticz op Hardware en voeg een apparaat toe van het type MQTT Client Gateway with LAN interface. Geef het apparaat een naam, voer het adres en de poort van je mqtt-broker in (localhost en 1883), de gebruikersnaam mqtt en het wachtwoord dat je ervoor hebt ingesteld. Klik op Toevoegen om het apparaat aan te maken.
Test nu op de Raspberry Pi of je de sensorgegevens van je Domoticz-installatie via mqtt te zien krijgt:
mosquitto_sub -h localhost -u mqtt -P WACHTWOORD -v -t "#"Als je domoticasysteem heel wat sensoren heeft, zie je bijna onmiddellijk waardes voorbijkomen. Met Ctrl+C breek je de uitvoer af.
Als je nog geen hardware van het type Dummy hebt aangemaakt in Domoticz, doe dat dan. Selecteer daarna de dummy hardware en klik op Maak virtuele sensoren. Geef de virtuele sensor een naam en kies als type Schakelaar.
Ga daarna naar Instellingen / Apparaten en zoek op de naam die je aan je virtuele schakelaar hebt gegeven. Kijk daar in de kolom Idx en onthoud dit getal.
©PXimport
Mqtt configureren in Tasmota
Dan rest ons nu nog als enige taak om mqtt en Domoticz in de webinterface van onze Sonoff-module te configureren. Klik op Configuratie en dan op Configureer MQTT. Vul bij Host het ip-adres in van je mqtt-broker (in ons geval de Raspberry Pi waarop ook Domoticz draait). Poort laat je op 1883 staan. Vul ook de gebruiker en het wachtwoord in die je voor Mosquitto hebt ingesteld. De rest van de instellingen zijn in orde. Klik op Opslaan. De Sonoff-module herstart nu na enkele seconden en past de configuratiewijzigingen toe.
Om nu te controleren of je Sonoff-module correct met je mqtt-broker communiceert, voer je op je Raspberry Pi de volgende opdracht uit:
mosquitto_sub -h localhost -u mqtt -P WACHTWOORD -v -t stat/sonoff1/POWERAls je nu op het knopje van de Sonoff-module of op de knop Toggle in de webinterface klikt, zie je in de uitvoer van mosquitto_sub de meldingen stat/sonoff1/POWER ON en stat/sonoff1/POWER OFF voorbijkomen.
Zowel Domoticz als de Sonoff-module communiceren nu met de mqtt-broker. Als laatste leggen we nu nog de link tussen Domoticz en de Sonoff-module. Klik daarvoor in de webinterface van de Sonoff-module op Configuratie en dan Configureer Domoticz. Vul bij Idx 1 het id in van je virtuele schakelaar in Domoticz en klik op Opslaan. Nadat je Sonoff-module is herstart, is de koppeling in orde.
Kijk in het tabblad Schakelaars van Domoticz naar het icoontje van je Sonoff-schakelaar. Als je op de knop van je Sonoff-module of in de webinterface op de knop Toggle klikt om je verlichting in te schakelen, gaat het icoontje van de lamp in de Domoticz-interface aan. Maar het werkt ook andersom: klik je daarna in Domoticz op het icoontje van de lamp, dan gaat je Sonoff-module en dus de daaraan hangende sfeerverlichting weer uit.
Tasmota updaten
De Tasmota-firmware heeft een knap systeem opgezet om de firmware van je Sonoff-modules altijd up-to-date te houden zonder dat je telkens je seriële kabel weer moet bovenhalen en de behuizing moet opendoen. Na de eerste installatie van de firmware kun je ze via het netwerk upgraden. Klik daarvoor in de webinterface op Opwaarderen.
Daar kun je het firmware-image ofwel van een webserver downloaden (je eigen webserver of een publieke server van het Tasmota-project), ofwel het bestand van je lokale computer uploaden. Meer informatie vind je op de wiki van Tasmota. Voor wie heel wat Sonoff-modules in huis heeft, is SonWEB interessant: een beheerdersinterface die je op je eigen webserver installeert en waarmee je al je modules configureert en upgradet.
