Deckenlampen per Sprachbefehl oder Wandschalter bedienen

Disclaimer: Ich beschreibe in diesem Blogpost Eingriffe in die Hauselektrik. Solche Arbeiten können für Personen ohne entsprechende Sachkenntnis lebensgefährlich sein. Auch könnten dabei versicherungsrechtliche Probleme entstehen. Die Installation von Schaltern sollte daher immer unter Zuhilfenahme eines Elektrikers geschehen.

Vor kurzen wurde die größte Hürde in meiner Smart-Home Aufrüstung endlich überwunden: Meine Frau hat Alexa in unserem Haushalt akzeptiert! Der Durchbruch kam ganz unverhofft, nachdem ich es endlich geschafft hatte, die bereits vorhandenen Funksteckdosen an die Sprachsteuerung zu koppeln. Seitdem sie die Stehlampe mittels “Alexa, schalte das Couchlicht ein” bedienen kann, ist der Echo Dot nicht mehr nur eine unsinnige Spielerei, sondern ein nützliches Werkzeug.

Nur wenig später kam dann die Frage auf, warum wir die Sprachsteuerung nicht auch für unsere Deckenlampen verwenden könnten. Damit war der Weg frei für mein nächstes Projekt, und außerdem die perfekte Gelegenheit, mich endlich mit einem kleinen Bauteil zu beschäftigen, das ich mir vor kurzem zugelegt hatte:

Der Sonoff basic WiFi smart switch

Den Grundstein für meine Schaltung bildet der “Sonoff basic” von iTead. Es handelt sich bei diesem Gerät um einen einfachen WiFi-Schalter auf Basis eines ESP8266 Chips, der handelsübliche 220V Geräte schalten kann. Der Sonoff bringt zwar bereits einige Funktionen von Haus aus mit, so richtig interessant wird er aber erst über das Aufspielen einer eigenen Firmware. Das Open Source Projekt Sonoff-Tasmota ermöglicht es, die Programmierung des im Sonoff integrierten ESP8266 zu überschreiben und somit einige überaus nützliche Zusatzfeatures freizuschalten.

Sehr hilfreich ist hierbei vor allem die Emulation eines Phillips hue hub, so dass Alexa den Schalter ohne zusätzlichen Skill (und ohne die Notwendigkeit sich bei iTead registrieren zu müssen) erkennt. Die Vorgehensweise zum flashen der Tasmota Firmware sowie deren Einrichtung wird auf der Wiki-Seite des Projekts ausreichend erläutert, daher spare ich mir an dieser Stelle eine Wiederholung.

Die Problemstellung

Bei näherer Betrachtung erweist sich die Smart-Home-Steuerung der Deckenlampen durchaus komplizierter als ursprünglich vermutet. Eine zufriedenstellende Lösung sollte meiner Meinung nach folgende Kriterien erfüllen:

Sie sollte möglichst kostengünstig sein, wenn ich sie im ganzen Haus einsetzen möchte.
Die Schalter an der Wand sollten auf jeden Fall weiterhin funktional erhalten bleiben. Die Sprachsteuerung über Alexa ist zwar überaus komfortabel, aber ich möchte nicht auf eine Internetverbindung angewiesen sein, um mein Licht anzuschalten.
Das System sollte mit den vorhandenen Kabeln funktionieren. Ich möchte weder neue Unterputz-Kabel verlegen, noch neue Dosen in die Wand setzen müssen.

Die Lösung

Alle drei Vorgaben gleichzeitig zu erfüllen, schien mir zunächst unmöglich. Die entscheidende Frage war immer, wie ich das Schaltsignal vom Wandschalter zum Sonoff bringen sollte. Obwohl der Sonoff vergleichsweise klein ist, passt er doch nicht mehr in die Unterputzdose hinter den Wandschalter. Der Deckenbaldachin der Lampe bietet genügend Platz, allerdings fehlte mir dann ein Kabel vom Schalter zum Sonoff.

Die Lösung die ich im folgenden beschreibe löst das Problem mit einem einfachen Trick: Wenn die Stromversorgung die einzige Verbindung zwischen Wandschalter und Sonoff ist, muss das Schaltsignal über das Ein- und Ausschalten des Stroms erfolgen. Hierzu muss sich der Sonoff lediglich den aktuellen Schalterzustand merken und nach dem nächsten Reboot (ausgelöst durch ein Unterbrechen der Stromversorgung am Schalter) diesen Zustand wechseln.

Glücklicherweise ist diese Funktion bereits in der Tasmota Firmware integriert, wenn auch etwas versteckter in den Tasmota Commands. In der Weboberfläche des Sonoff muss hierzu in die Konsole gewechselt werden, dort führt man dann das Kommando “PowerOnState 2” bzw “PowerOnState toggle” aus.

Der Sonoff wird im Anschluss regulär zwischen Schalter und Lampe installiert.

Testinstallation Smart Switch — Meine Testinstallation

Der Wandschalter

Nachdem der Sonoff fertig konfiguriert und installiert wurde, muss nun noch der Wandschalter gegen einen Taster getauscht werden, der nach seiner Betätigung wieder in die Ursprungsstellung zurückspringt, da wir ja nach einer kurzen Stromunterbrechung den Sonoff wieder hochfahren wollen.

Die Anforderung an den Taster ist, dass er im Normalzustand geschlossen sein sollte und bei Betätigung den Strom unterbricht. Ein kurzer Besuch der Elektro-Fachabteilung im nächsten Baumarkt bringt jedoch die ernüchternde Erkenntnis: einen derartigen Schalter gibt es nicht.

Alle angebotenen Taster sind “Schließer”, das heißt der Strom fließt nur so lange, wie der Taster gedrückt gehalten wird. Allerdings wird schnell klar, dass hier eine kleine Modifikation zum gewünschten öffnenden Taster führt.

Was den Taster nämlich von einem regulären Schalter unterscheidet, ist die kleine Feder, wie sie im obigen Bild auf der rechten Seite des Schalters (über der 2) verbaut ist. Die Haltevorrichtungen (hier im Bild beispielsweise über der 1 zu sehen) sind allerdings auf beiden Seiten der “Wippe” angebracht, so dass man die Feder lediglich neu positionieren muss, um einen Taster zu haben, der im Normalzustand geschlossen ist und den Strom bei Betätigung unterbricht.

Fazit

Die Kosten dieses Systems liegen bei ca. 6€ für den Sonoff basic und ca. 5€ für einen Wandtaster. Man sollte hierbei darauf achten den gleichen Hersteller wie beim bisher verbauten Schalter zu wählen, so dass Schalterabdeckung und Rahmen weiterverwendet werden können — so entsteht optisch keinerlei Veränderung in der Elektro-Installation. Die Reaktionszeit des Sonoff beim Einschalten über den Wandtaster liegt bei meinen Versuchen unter einer Sekunde und ist damit absolut akzeptabel. Man muss sich lediglich daran gewöhnen, den Schalter ein wenig länger zu betätigen, als man es normalerweise gewohnt ist, da der Sonoff anscheinend eine Toleranz gegenüber sehr kurzen Stromschwankungen besitzt.