WARAN Home-Automation-Kit: Raspberry Pi, Arduino, Sensoren & nRF24L01+

Komponenten und Zubehör

Komponente	Anzahl
Raspberry Pi 2 Model B	1
Arduino UNO	1
DHT11 Temperatur/Feuchte-Sensor	2
Bodenfeuchtesensor (Hygrometer)	1
Arduino Pro Mini 5 V	2
9 V Blockbatterie	3
Wasserpumpe (optional)	1
nRF24L01+ Funkmodul	3
nRF24L01+ Sockel (optional)	1
NPN-Transistor (optional)	1
3,3 V Spannungsregler	2
Widerstand 10 kΩ	2
Kondensator 10 µF	4
Kondensator 47 µF	2
Lochrasterplatine	3

Werkzeuge

• Lötstation, Abisolierzange, Seitenschneider, Jumper-Wires

Apps & Cloud-Dienste

• Microsoft Windows 10 IoT Core (auf Raspberry Pi)
• Microsoft Azure (Mobile Services)
• PubNub Publish/Subscribe API

Projektbeschreibung

WARAN steht für Windows IoT, Azure, Raspberry Pi, Arduino, NRF24L01+. Es ist ein modulares Heimautomatisierungssystem mit einer zentralen Hub-Einheit und beliebig vielen Funkmodulen.

Architektur

• Hub: Raspberry Pi 2 (Windows 10 IoT Core) + Arduino UNO + nRF24L01+. Die Universal-App auf dem Pi ist das Control Center (Anzeige auf TV/Monitor, Bedienung per Maus/Tastatur).
• Module: Jeweils Arduino Pro Mini + Sensoren + nRF24L01+. Jedes Modul hat eine eindeutige Adresse.
• Kommunikation: Hub ↔ Module per nRF24L01+ (RF). Pi ↔ Arduino UNO per I2C.
• Cloud: Azure Mobile Services + PubNub für Fernzugriff & Push-Nachrichten.
• Mobile App: Windows Phone (später plattformübergreifend) als Begleit-App.

Hub-Funktionsweise

1. Zyklische Abfrage der Module (Intervall einstellbar).
2. Benutzerinteraktion über Control Center.
3. Trigger aus der Cloud (via PubNub).

Datenfluss: Control Center → I2C → Arduino UNO → nRF24L01+ → Modul → Sensor/Aktor → Rückweg analog → Anzeige & Cloud-Sync.

Beispielmodule

1. Plant Waterer (Pflanzenbewässerung)

• Sensoren: DHT11 (Temp/Feuchte), Bodenfeuchtesensor (analog A3).
• Aktor: Wasserpumpe via Transistor an Pin 5.
• Strom: 9 V Batterie → RAW (Pro Mini) → 5 V (DHT11) + 3,3 V Regler (nRF24L01+).
• Automatik: Pumpe startet bei Unterschreitung Schwellenwert.
• Alarm: Push-Nachricht bei Trockenheit.

2. Temperature Monitor (Raumklima)

• Sensor: DHT11 an Pin 5.
• Aktor: LED (Demo) / Relais für Thermostat/Klimaanlage an Pin 6.
• Stromversorgung analog Plant Waterer.

Bekannte Probleme

• Stromverbrauch: 9 V Block leert sich in Stunden. Geplant: ATtiny statt Pro Mini für niedrigeren Sleep-Strom.
• I2C-Konkurrenz: Gleichzeitige Requests vom Pi an Arduino UNO führen zu Fehlern. Retry-Mechanismus in Arbeit.
• Einweg-Kommunikation: Nur Hub→Modul→Hub. Module können nicht selbstständig senden.
• Reichweite: Nebenraum OK. Für mehr: nRF24L01+ PA+LNA mit externer Antenne am Hub.
• Sicherheit: Keine Authentifizierung. Azure Identity Services (Microsoft/FB/Google) nachrüstbar.

Zukünftige Module

• Gassensor, Einbruchmelder, Gerätesteuerungen (Kaffeemaschine, Licht), Garagentoröffner, Wearables, Dienste ohne Hardware (Wetter, Aktien), Module außerhalb der Hub-Reichweite (Auto-/Haustier-Tracker) via Internet.

Quellcode & Dokumentation

Gesamtes Projekt (Code, Schaltplans, Deployment) auf Bitbucket: bitbucket.org/arjunganesan/waran (Doku wird vervollständigt).

Schaltpläne

• WARAN.Hub.fzz
• PlantWaterer.fzz
• TemperatureMonitor.fzz