WLAN-Steckdose mit dem Raspberry Pi steuern

© Oliver Sved, 123RF

Selbstzünder

Definierte Schaltzeiten für Steckdosen helfen Strom zu sparen. Der RasPi übernimmt dabei das Kommando.

Schaltbare Steckdosen gibt es wie Sand am Meer. Das Angebot reduziert sich aber sehr schnell, wenn auf der Liste der Anforderungen neben dem Zugriff über WLAN noch eine Schnittstelle zum Programmieren steht: Auf diese Weise wäre der Raspberry Pi in der Lage, den Zeitpunkt des Systemstarts autark zu bestimmen. Mit einer Steckdose von Edimax und etwas Python-Code gelingt der Hack.

In Foren ruft die Frage nach dem zeitgesteuerten Herunterfahren eines RasPi und dem späteren Booten oft Stirnrunzeln hervor, denn der Mini-PC arbeitet bekanntlich sehr genügsam, der Effekt beim Stromsparen fällt dementsprechend gering aus. Die Argumentation greift aber zu kurz, denn ein RasPi arbeitet selten allein – oft benötigt die Peripherie in Form von Festplatten und USB-Geräten deutlich mehr Strom als der Rechner selbst.

Das zeitgesteuerte Herunterfahren erledigen entweder bekannte Dienste wie Atd und Crond oder der Shutdown-Befehl selbst. Das folgende Kommando fährt den Rechner in zehn Minuten herunter:

$ sudo shutdown +10

Allerdings verfügt der RasPi weder über eine eingebaute Uhr (Real Time Clock, abgekürzt RTC) noch über ein BIOS. Erstere rüsten Sie bei Bedarf zwar nach, doch die RTC alleine ermöglicht ohne Unterstützung durch das BIOS kein zeitgesteuertes Booten (Wake on RTC) und damit auch keinen Neustart zu einem definierten Zeitpunkt. Das macht also eine externe Lösung notwendig.

Im Internet finden sich tatsächlich verschiedene Platinen, die den RasPi mit den entsprechenden Möglichkeiten nachrüsten. Deren Nachteil liegt ausnahmslos darin, dass diese Lösungen – etwa per Extension-Board – zwar den RasPi schlafen legen, nicht aber eventuelle Peripherie. Eine schaltbare Steckdose erweist sich also als die bessere und letztlich kostengünstigere Variante.

Qual der Wahl?

Per 433-MHz-Funk schaltbare Steckdosen finden sich in großer Auswahl, für den RasPi gibt es passend dazu kleine Funkmodule, und das Programmieren fällt in der Regel leicht. Einen Artikel dazu aus RPG 05/2014 finden Sie online [1]. Wenn der RasPi allerdings seine eigene Steckdose ausschaltet, dann hat er keine Chance, sich selbst vorher sauber herunterzufahren. Und: Einmal ausgeschaltet, setzt nur fremde Hilfe die Steckdose wieder unter Strom und bootet damit den RasPi.

Funksteckdosen ohne Zeitsteuerung bieten also keine Lösung. Zeitgesteuerten Steckdosen dagegen mangelt es in aller Regel an Funkempfang. Es gibt zwar seit geraumer Zeit Steckdosen für das intelligente Haus, aber diese funktionieren oft nur im Zusammenspiel mit einer zentralen Anlage, die proprietäre Software enthält, oder mit speziellen Smartphone-Apps über die Cloud des Herstellers. Offene Schnittstellen, die dem RasPi das Eingreifen ermöglichen, sind absolute Mangelware.

Bei der Suche nach einer Steckdose, die sich über Funk (WLAN beziehungsweise Bluetooth) ansteuern und außerdem auch programmieren lässt, blieb letztlich nur die Edimax Smartplug SP1101W (beziehungsweise die SP2101W) übrig. Das lag nicht daran, dass es entsprechende Geräte nicht auch von anderen Herstellern geben würde, aber nur zur Edimax fand sich eine Dokumentation über das Protokoll für die Kommunikation im Netz.

Bei der entsprechenden Schnittstelle handelt es sich zwar um keine beworbene und dokumentierte Eigenschaft, aber findige Nutzer haben die Kommunikation belauscht und durch Reverse Engineering die Befehle entschlüsselt. Das stellte schon insofern kein Problem dar, weil die Kommandos im Klartext über das Netz gehen.

Die Hardware

Die Edimax Smartplug SP1101W hat das Format eines klassischen Zwischensteckers: Die eine Seite kommt in die Steckdose in der Wand, die andere Seite stellt den Steckplatz für Verbraucher bereit (Abbildung 1). Auf der Vorderseite bedienen Sie die Dose manuell über einen Druckschalter, ansonsten informieren zwei Status-LEDs über den Zustand des Geräts. Die untere LED signalisiert dabei, ob das Gerät sich erfolgreich ins WLAN eingebucht hat.

Abbildung 1: Durch Reverse Engineering entschlüsselten interessierte Benutzer die Befehle zum Steuern der schaltbaren Edimax-Steckdose. Das ermöglicht eine automatisierte Kommunikation, wenn auch unverschlüsselt.

Die SP1101W bietet Möglichkeiten für verschiedene Schaltschema: Ad hoc oder für jeden Wochentag getrennt legen Sie über einen Zeitplan fest, wann die Dose den Strom anstellt und wann wieder aus. Die etwas teurere SP2101W gibt darüber hinaus noch Auskunft über den aktuellen und vergangenen Stromverbrauch. Allerdings scheint diese Funktion den Mehrpreis nicht wert zu sein – die Kritiken von Käufern hierzu fallen negativ aus.

Das kleinere Modell SP1101W kostet im Einzelhandel etwa 35 Euro. Für die Inbetriebnahme benötigen Sie die passende Smartphone-App für Android oder iOS. Im Test unter Android funktionierte sie ohne Probleme, unter iOS scheint sie nach Berichten von Nutzern aber hin und wieder zu haken.

Der Ablauf ist im Prinzip simpel: Zuerst laden Sie die kostenlose App herunter, die der Google Play Store etwas kryptisch mit "Überprüfen, was in Beschlag Strom und leicht schneiden Sie Ihre Rechnungen und überall & jederzeit" beschreibt. Auch im Betrieb patzt die Software mit unvollständig ins Deutsche übersetzten Texten, aber das stört letztlich nicht: Sie brauchen die Software nur für die erste Konfiguration.

Danach kommt die Steckdose in die Wand, und Sie warten, bis die Edimax durch eine langsam rot blinkende LED den Installationsmodus signalisiert. Android-Nutzer wählen dann die Dose direkt in der App aus, als Nutzer von iOS-Geräten wechseln Sie erst in das durch die Dose aufgespannte Funknetz.

Anschließend erlaubt die App das Setzen der SSID und des Passworts des eigenen WLANs. Nach einem Neustart meldet sich die Edimax direkt im WLAN an, verbindet sich mit der Edimax-Cloud und erhält von dort (falls die direkte Kommunikation zwischen Smartphone und Dose nicht klappt) die Schaltbefehle beziehungsweise die Zeitpläne.

Möchten Sie sich nicht in die Abhängigkeit einer externen Firma begeben und sehen das Überwachen aller Vorgänge kritisch, sollten Sie per Zugangskontrolle im Router der Steckdose den Kontakt ins Internet verbieten. Üblicherweise gelingt das über eine Negativliste von sogenannten MAC-Adressen (Hardware-Adresse des WLAN-Moduls in der Steckdose).

Ohne Zugang ins Internet ist allerdings die Smartphone-App ebenfalls nutzlos, aber Datensicherheit und Bequemlichkeit lassen sich nun mal nur in seltenen Fällen vereinen. Zum Glück kann der Raspberry Pi alle sonst von der Cloud bereitgestellten Funktionen übernehmen.

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