In diesem Tutorial erkläre ich, wie es möglich ist, eine SMS Steckdose selbst zu bauen. Dazu beschreibe ich im ersten Teil dieser kleinen Anleitung die einzelnen Komponenten und erkläre in Grundzügen ihre Funktionen. Natürlich sind die verwendeten Teile im Preis erträglich und einfach zu beschaffen.

Das Ziel ist es am Ende eine funktionierende SMS Steckdose aus einfachen Komponenten herzustellen. Tatsächlich werden wir aber eine Art Basisstation konstruieren. Diese wird dann eine große Anzahl Funksteckdosen per SMS schalten können.

Um dieses Projekt realisieren zu können, braucht ihr neben einem Arduino folgende Teile:

• Arduino GSM-Shield (ein Clone geht natürlich auch)
• ein 433 Mhz RC-Sender
• sechs Jumperkabel
• eine Funksteckdose mit einstellbarer Adresse

Die Funktionsweise der Hardware

Um die gewünschte Funktionalität, zu realisieren brauchen wir drei unterschiedliche Komponenten. Das GSM-Shield übernimmt die Kommunikation mit dem Mobilfunknetz. Der Arduino liest einkommende Nachrichten, interpretiert sie und sendet mit Hilfe des RC-Senders Befehle an die Funksteckdose . Diese übernimmt mithilfe eines verbauten Relais den Schaltvorgang.

Bedienung und Adressvergabe der SMS Steckdose

Um einzelene Steckdosen zu schalten, ist es notwendig diese zu adressieren. Die Adresse unterteilt sich in die Adresse des Netzes und die Adresse der Steckdose. Um eine Steckdose ein oder aus zu schalten, ist es daher notwendig dem Arduino mitzuteilen, wie er diese adressieren kann.

Der Netzbereich der Adresse umfasst fünf Bit. Es gibt also 32 mögliche Varianten. Die eigentlichen Adressen in einem solchen Netz umfassen ebenfalls fünf Bit, aber es kann jeweils nur ein Bit auf “1” stehen. Die Vergabe der Adresse erfolg an der Rückseite der Steckdosen mittels kleiner Schieber. Wenn einer der Schieber oben steht, repräsentiert er eine “1”, steht er unten eine “0”.

Zusätzlich zu der Adresse der Steckdose muss auch ein Schaltbefehl mitgesendet werden. Dieser ist auch binär kodiert. Die Null steht für Ausschalten und die eins für Einschalten.

Eine vollständige Schaltanweisung für die SMS Steckdose sähe dann beispielsweise folgendermaßen aus:

“2b0”  – Die Steckdose b im Netz zwei wird ausgeschaltet.

“22c1” – Die Steckose c im Netz 22 wird eingeschaltet.

Auf dem Smartphone könnte das so ausehen:

Schaltplan und Verdrahtung

Bei diesem Projekt ist der Aufbau der Hardware fast schon simpel. Das RF-Modul und das GSM-Shield müssen mit dem Arduino verbunden werden. Der Anschluss des RF-Modul erfolgt über drei Pins (Vcc, Gnd und Data). In dem Beispielsketch ist der Data Pin des 433 Mhz Senders mit Pin 6 des Arduinos verbunden.

Der Anschluss des GSM-Shields ist etwas komplizierter. Der Arduino und das GSM-Shield kommunizieren über eine emulierte, serielle Schnittstelle miteinander. Diese liegt, bei der im Beispielsketch verwendeten Bibliothek (GSM.h) der Arduino Libary, an den Pins 2 und 3. Je nach verwendeten GSM-Shield kann hier die Belegung etwas anders aussehen (am besten im Datenblatt nachschlagen). Im Beispiel benutze ich die Pins 7 und 8. Beim Verkabeln solltet ihr darauf achten, dass das TX vom Arduino am RX vom GSM-Shield liegt und anders herum. Zusätzlich ist es notwendig die Ground Pins der beiden Boards miteinander zu verbinden.

Software des Arduinos

Im ersten Teil dieses Abschnittes gehe ich auf einige Funktionen des Sketches ein und sie erklären. Den kompletten Code zur Programmierung der SMS Steckdose findet ihr am Ende des Kapitels.

Als erstes benötigen wir für unseren Sketch zwei Bibliotheken, zum einem die Arduino GSM-Biblothek, die einfach eingebunden werden kann. Die zweite Biblothek, die benötigt wird, heißt “RCSwitch.h” (die gibt es auf GitHub.com zum download).

Außerdem führen wir noch einige Variablen ein. Der Kopfbereich des Sketches sähe dann wie folgt aus:

Im Setup()-Bereich starten wir die serielle Kommunikation mit dem GSM-Shield und denieren den RF-Datenpin.

Die Loop()-Funktion liest SMS aus und schaltet die Steckdose

Zum Schalten unserer SMS Steckdose ist es notwendig, eine Nachricht an den Arduino zu schicken, damit dieser die Steckdosen schalten kann. Dazu wird das GSM-Shield regelmäßig abgefragt, ob eine neue Nachricht vorliegt. Sollte dies der Fall sein, findet eine Überprüfung der Sendertelefonnummer statt. Sollte die Nummer nicht mit der im Kopfbereich angegebenen Telefonnummer übereinstimmen ,wird die SMS sofort und ungelesen gelöscht. Wenn allerdings eine Übereinstimmung der Nummern vorliegt, wird eine Kaskade verschiedener Befehle ausgelöst.

Als erstes liest der Arduino die Nachricht aus und speichert sie in einem Array ab. Dann überprüfen einige IF-Abfragen, ob die Nachricht im Erwartungsbereich liegt und einen gültigen Befehl enthält. Sollte dies der Fall sein, wird der gesendete Befehl in Anweisungen für das Rf-Modul umgewandelt.

Für das Senden eines Befehls an eine Funktsteckdose ist es notwendig deren Netz und Adresse zu kennen. Diese Informationen müssen mit Hilfe eines binären Char-Arrays an die Befehle zum Schalten der Funksteckdosen weiter gegeben werden.

Wenn diese Informationen vorliegen, wird der Befehl zum Schalten der Funksteckdose geschickt .

Als letztes setzt der Arduino die benutzten Variablen auf einen Wert, der unmöglich per SMS übermittelt werden kann. Dies dient der Fehlervermeidung.

Links und Credits

Hier findet ihr ein Übersicht über meine Arduino Uno Projekte

Sollte euch das Projekt gefallen haben, freue ich mich über eure Kommentare!