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

Dieses umfassende Handbuch 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. Aus dem Inhalt: Alle Grundlagen: Elektrik, intelligente Gebäudetechnik, Bus-Systeme, Vernetzung, Programmierung, Linux-Administration Konzepte, Standards, Vorgehensweisen und Planung Komplette Ausstattung: Sensoren, Aktoren, Antriebe, Schnittstelle, Gateways, Logik-Maschinen, Visualisierung u. v. m. Zentrale Software: ETS, Home Server Experte, Kodi, MPD u. v. m. Multi-Room-Audio, Heimkino und Netzwerk aufbauen Moderne LED-Beleuchtung, biorythmisches Licht Kostenlos automatisieren: eibd, linknx, OWFS, OpenHAB, FHEM, SmartHome.py Visualisierung/Steuerung: per Raum-Controller, Touch-Panel PC, Sprachsteuerung, Smartphone oder Web-Browser Heimsicherheit mit Alarmanlage, Kameras und Zutrittskontrolle Funkbasierte Lösungen für den Bestandsbau nachrüsten Telefon, Türkommunikation, intelligente Haushaltsgeräte, Smart Metering u. v. m. einbinden Geldwerte Einkaufstipps und sofort einsetzbare Praxislösungen Die Fachpresse zur Vorauflage: MagPi: »Überaus fundiert und mit tiefer Detailkenntnis geschrieben.«

Autorentext
Stefan Heinle ist Diplom-Ingenieur der Elektrotechnik und begeisterter Heimautomatisierer. Er arbeitet als Leiter im Bereich Software-Plattformen für sicherheitskritische Embedded Systems in der Luftfahrt.

Inhalt

Geleitwort der KNX Association ... 41
Geleitwort des Fachgutachters ... 44
Vorwort ... 45
TEIL I. Einführung ... 51
1. Motivation »Intelligentes Wohnen« ... 52

1.1 ... Ein virtueller Rundgang ... 52
1.2 ... Smart Home, Heimautomation - was ist das? ... 57
1.3 ... Die Wahl des Bussystems ... 59

2. Entscheidung für ein Smart Home: ja oder ja ... 61

2.1 ... Rechnet sich eine Businstallation für mich? ... 61
2.2 ... Das Smart Home und der Energieverbrauch ... 62
2.3 ... Smart Home ist Familiensache ... 66
2.4 ... Das Smart-Home-Gruselkabinett ... 67

3. Die Smart-Home-Ausbaustufen ... 70

3.1 ... Die Smart-Home-Pyramide ... 70
3.2 ... Was können Sie von Ihrem Smart Home erwarten? ... 73

TEIL II. Grundlagen ... 81
4. Die Elektrik im Wohnhaus ... 82

4.1 ... Überstromschutzeinrichtungen und Fehlerstromschutzeinrichtungen ... 82
4.2 ... Leitungsverlegung und Installationszonen ... 89
4.3 ... Die wichtigsten Installationsleitungen ... 94
4.4 ... Die IP-Schutzarten ... 97

5. Grundwissen Elektronik und Digitaltechnik ... 99

5.1 ... Einfache Logikfunktionen ... 99
5.2 ... Flipflops ... 100
5.3 ... Schließer und Öffner ... 101
5.4 ... Wie funktioniert ein Regelkreis? ... 102
5.5 ... Hysterese ... 106
5.6 ... Die Einheit Lux ... 107

6. Gebäudeautomation verstehen ... 109

6.1 ... Das Smart Home umfasst alle Gewerke ... 109
6.2 ... Vergleich mit der herkömmlichen Elektroinstallation ... 112
6.3 ... Basistechnologien für die Gebäudeautomation ... 115
6.4 ... Die KNX-Infrastruktur ... 116
6.5 ... Meistern Sie den Einstieg! ... 121

7. Intelligent vernetzen mit EIB/KNX ... 126

7.1 ... KNX beherrscht verschiedene Übertragungsmedien ... 128
7.2 ... Die Topologie von KNX TP ... 129
7.3 ... Die physikalischen Adressen ... 134
7.4 ... Die Gruppenadressen ... 136
7.5 ... Die Topologie von KNX PL ... 138
7.6 ... Die Topologie von KNX RF ... 142
7.7 ... IP als Medium: KNXnet/IP ... 143
7.8 ... Wie funktioniert die Übertragung? ... 146
7.9 ... Die KNX-Protokolle ... 150
7.10 ... KNX Secure ... 161

8. Atmosphärisches Licht mit DALI ... 163

8.1 ... Was ist DALI? ... 163
8.2 ... Warum gibt es DALI? ... 164
8.3 ... Die DALI-Technik ... 166
8.4 ... Die DALI-Installation ... 168
8.5 ... DALI im Smart Home ... 171
8.6 ... Der DALI-2-Standard ... 172

9. 1-Wire: nicht nur »eine« Ader ... 174

9.1 ... 1-Wire-Grundlagen ... 175
9.2 ... Die Spannungsversorgung des 1-Wire-Bus ... 180
9.3 ... Die Architektur: Topologie von 1-Wire ... 184
9.4 ... Die 1-Wire-Identifikationsnummer ... 187
9.5 ... Die richtige Verkabelung ... 188
9.6 ... Die Überprüfung Ihres 1-Wire-Netzwerks ... 190
9.7 ... 1-Wire: So wird es professionell ... 191
9.8 ... Literatur ... 194

10. Energy Harvesting mit EnOcean ... 195

10.1 ... Der EnOcean-Standard ... 196
10.2 ... EnOcean im Einsatz ... 200
10.3 ... EnOcean im Smart Home ... 202

11. Weitere Technologien und Standards ... 206

11.1 ... Einfache serielle Verbindungen mit RS-232 und RS-485 ... 206
11.2 ... DMX - professionelles Licht aus der Bühnentechnik ... 210
11.3 ... Modbus - Kommunikationsprotokoll für die Industrie ... 213
11.4 ... ZigBee und Z-Wave ... 215
11.5 ... Ethernet - der Standard in der vernetzten Welt ... 220
11.6 ... Funknetzwerke mit WLAN ... 226
11.7 ... Antriebe steuern mit SMI ... 232
11.8 ... Und es gibt noch mehr: HomeMatic, RWE SmartHome usw. ... 234

12. Ausgewählte Netzwerkprotokolle ... 237

12.1 ... Das OSI-Referenzmodell ... 237
12.2 ... Netzwerke mit SNMP managen ... 239
12.3 ... Plug-and-play durch UPnP und DLNA ... 250
12.4 ... MQTT als leichtgewichtiges IoT-Protokoll ... 255

13. Methodisch vorgehen: Die UML ... 260

13.1 ... Motivation: Warum modellieren, warum UML? ... 260
13.2 ... UML-Diagrammtypen ... 263
13.3 ... UML-Tools ... 265

TEIL III. Vorbereitung und Planung ... 267
14. Starten Sie die Planung ... 268

14.1 ... Der Masterplan ... 268
14.2 ... Die wichtigsten Stakeholder ... 270
14.3 ... Bestimmen Sie Ihre Raumausstattung ... 275
14.4 ... Wichtige Hersteller ... 284
14.5 ... Das KNX-User-Forum ... 286

15. Fürs Grobe: Werkzeuge ... 289

15.1 ... Handwerkzeug ... 289
15.2 ... Elektrowerkzeug ... 297

16. Fürs Feine: Softwaretools ... 299

16.1 ... Schaltpläne zeichnen mit sPlan ... 299
16.2 ... Kreatives Planen mit Visio ... 303
16.3 ... Planen mit Excel ... 306
16.4 ... Ideal für Tests: VirtualBox ... 310
16.5 ... Wireshark - der Protokoll-Analyzer ... 321
16.6 ... Kleine Helferlein für die Netzwerkdiagnose ... 326

17. Das richtige Installationsmaterial ... 338

17.1 ... Leitungen ... 338
17.2 ... Leerrohre ... 346
17.3 ... Installationsdosen ... 351
17.4 ... Installationsklemmen ... 357
17.5 ... Reihenklemmen ... 360

18. Die Smart-Home-Prinzipien ... 370

18.1 ... Was macht ein Eigenheim eigentlich smart? ... 370
18.2 ... Und was macht es nicht unbedingt noch smarter? ... 371
18.3 ... Goldene und silberne Regeln ... 372
18.4 ... Wichtige Grundsätze ... 381
18.5 ... Denken Sie in Szenen ... 385

19. Lernen Sie die Planungsschritte kennen ... 392

19.1 ... Wünschen Sie sich etwas: mit dem Raumbuch ... 392
19.2 ... Der Leitungsplan ... 399
19.3 ... Die Verteilerplanung ... 402
19.4 ... Der Stromlaufplan ... 412
19.5 ... Bedienkonzepte bei Schaltern ... 413
19.6 ... Logikanforderungen ... 419
19.7 ... KNX-Abnahmeprüfung ... 426

20. Bares Geld sparen ... 428

20.1 ... Welche Arbeiten können Sie selbst durchführen? ... 428
20.2 ... Wie werden Leitungen eingezogen? ... 429
20.3 ... Die Komponenten einkaufen ... 431
20.4 ... KNX-Komponenten im Rechenbeispiel ... 439
20.5 ... Die Preisschraube ansetzen ... 443

21. Planen der Infrastruktur ... 444

21.1 ... Vernetzen der Subsysteme ... 444
2…