Raspberry Pi 4 (Pi4B) als Homematic-Zentrale

Problemlösungen und Hinweise von allgemeinem Interesse zur Haussteuerung mit HomeMatic

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Baxxy
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Raspberry Pi 4 (Pi4B) als Homematic-Zentrale

Beitrag von Baxxy » 05.02.2021, 17:08

1. Vorwort:
Da in letzter Zeit vermehrt User einen Pi4B als Homematic-Zentrale einsetzen wollen und dabei so gut wie immer auf die gleichen Probleme stoßen versuche ich hier mal die wichtigsten Infos zusammenzufassen damit das (hoffentlich) reibungslos gelingt.

2. Die erste Frage:
Macht ein Pi4B als Homematic-Zentrale überhaupt Sinn?

Da man das nicht pauschal mit ja / nein beantworten kann hier erstmal ein paar Pro's & Contra's zum abwägen.

2.1 Pro's:
  • je nach Modell wesentlich mehr RAM
  • höhere Rechenleistung gegenüber Pi2B / Pi3B / Pi3Bplus
  • schnellere Netzwerkanbindung
2.2 Contra's:
  • sehr hohe "Funk-Störstrahlung" - beeinflusst gerade HmIP-Funk enorm
  • höherer Stromverbrauch
  • höhere Wärmeentwicklung
  • anderes Layout - passt nicht in viele ältere Gehäuse
2.3 Mein Fazit zur ersten Frage:
  • Als einfache Homematic-Zentrale ohne großen Schnickschnack macht der Pi4B keinen Sinn.
  • Nutzt man "dicke" Add-Ons wie Redmatic oder den CCU-Historian sieht das schon anders aus. Hier macht sich der zusätzliche RAM und in bestimmten Szenarien (Historian-Datenbank recalc) auch die höhere Rechenleistung positiv bemerkbar.
  • Hat man vor mehrere "Systeme" auf einem Pi zu betreiben, z.B. debMatic / piVCCU / RaspberryMatic-Docker als "Zentralensoftware" und zusätzlich z.B. ioBroker, hat der Pi4B, gegenüber seinen Vorgängern, ganz klar die Nase vorn.
3. Das größte Problem des Pi4B:
  • Das größte Übel des Pi4B ist seine Unart vor allem den HmIP-Funk extrem stark zu stören.
  • Als Ursache wird meistens der USB3 Controller und das Gigabit-Ethernet benannt.
  • Aber selbst das nicht benutzen von USB3 und Drosselung des Ethernets-Ports auf 100Mbit bringen nur teilweise eine Verbesserung.
3.1 Wie erkenne ich ob ich betroffen bin?
  • Meist hat man schon Probleme beim Anlernen von HmIP-Geräten. Das klappt häufig nicht und in der WebUI erscheinen, schon während des Anlernvorganges, Servicemeldungen.
  • Im laufenden Betrieb empfängt die Zentrale zwar die Statusmeldungen der HmIP-Geräte aber z.B. einen Schaltaktor aus der WebUI heraus zu schalten schlägt fehl und es erscheint eine Servicemeldung "Gerätekommunikation gestört".
  • Seit Zentralenfirmware 3.55.5 kann man das Funkmodul (nur RPI-RF-MOD) als Gerät sichtbar machen. Diese zeigt einen "Carrier Sense" Wert in %. Nach ersten Erkenntnissen ist alles über 20% ziemlich schlecht. (Anleitung zum Freischalten für debMatic / piVCCU hier. Für RaspberryMatic folgendes Script im "Script testen" ausführen und die Zentrale rebooten. (Nicht mehr notwendig ab RaspberryMatic 3.55.10.20210213)

Code: Alles auswählen

system.Exec("mount -o remount,rw /; sed -i 's/Adapter.Local.Device.Enabled\=false/Adapter.Local.Device.Enabled\=true/g' /etc/config_templates/crRFD.conf; mount -o remount,ro /");

3.1 Dem Problem zu Leibe rücken:
  • Die einfachste Möglichkeit dem Pi4B den "Funkstör-Zahn" zu ziehen ist, das Funkmodul samt Antenne möglichst weit vom Pi4B abzusetzen.
  • Das geht am einfachsten mit einer von @deimos Platinen...
    für USB (HB-RF-USB / HB-RF-USB-2)
    oder komplett abgesetzt über LAN (HB-RF-ETH).
    Bei den USB-Platinen sollte man ein gutes USB-Kabel von mindestens 1m Länge verwenden und diese Länge auch nutzen.
  • Man kann aber z.B. auch eine GPIO-Verlängerung nutzen und das Funkmodul dann in einem abgeschirmten separaten Gehäuse unterbringen und den Antennenanschluß per Pigtail nach außen führen.
Edit: Bei mir hat sich die Benutzung der USB3-Ports als Hauptursache der Funkstörungen herausgestellt. Nutze ich nur USB2 wird die Situation deutlich besser, trotzdem ist der CS-Wert teilweise recht hoch.
Zuletzt geändert von Baxxy am 16.04.2021, 00:07, insgesamt 2-mal geändert.

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Re: Raspberry Pi 4 (Pi4B) als Homematic-Zentrale

Beitrag von Xel66 » 06.02.2021, 07:06

Bezüglich der 3.1 und "einfachsten Möglichkeit" der Trennung zwischen Funkmodul und störendem Pi4: Als flexibelste und einfachste Installationsart böte sich auch der ganz normale Betrieb eines Pi3 als CCU oder RM an. Dann kann der ganze performancehungrige Schnickschack auf einen anderen abgesetzten Rechner (meinetwegen auch ein Pi4) ausgelagert werden. Die Anzahl der Geräte bleibt gleich und der Abstand des störenden Pi4 lässt sich problemlos erweitern (oder vielleicht gleich in den Keller verbannen). Es ist doch egal, ob ich einen Pi4 mit abgesetztem Funkmodul betreibe oder gleich zwei vollständige getrennte Geräte. Bezüglich des Geräteparks und vermutlich auch bezüglich des "Verbrauchs" macht das wenig Unterschied. Zusätzlich spart diese Installation eine Administrationsebene.

Gruß Xel66
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Re: Raspberry Pi 4 (Pi4B) als Homematic-Zentrale

Beitrag von funkleuchtturm » 06.02.2021, 11:15

Warum so kompliziert?

Man verpackt den Raspi einfach in ein Metallgehäuse und kann beliebige Funkmodule verwenden.
Viele Gruesse
Eugen
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Re: Raspberry Pi 4 (Pi4B) als Homematic-Zentrale

Beitrag von Xel66 » 07.02.2021, 06:37

funkleuchtturm hat geschrieben:
06.02.2021, 11:15
Warum so kompliziert?
Was ist daran kompliziert, wenn man das System so nutzt wie es aus den Schachteln kommt? Es gib ausreichend Anwender, die eben nicht wissen, auf welcher Seite der Lötkolben heiß wird. Und auch in der verlinkten Lösung befindet sich das störempfindliche Funkmodul in unmittelbarer Nähe zum störenden Pi. Der Pi4 bietet im reinen CCU-Betrieb mit gängigen Addons gegenüber einem Pi3 keinen wirklichen Vorteil (der Performancevorsprung ist minimal und lediglich beim Bewegen im WebUI spürbar). Darum ist dessen Einsatz ganz nüchtern betrachtet eher verzichtbar.

Solche Sachen wie die Virtualisierung der CCU auf einem Pi betrachte ich hier erst mal nicht, weil ich für einen Normalanwender ohne ausgeprägte Administratorambitionen mit Spieltrieb keinen wirklichen Vorteil gegenüber der Normalinstallation entdecken kann. Für Hobbyentwickler, die häufig für ihre Entwicklung den ganzen Systemunterbau austauschen, mag das anders aussehen. Im produktiven Betrieb sind die Unterschiede eher marginal. Der Ansatz "eierlegende Wollmilchsau" ist nach meinen Beobachtungen immer mit gewissen Kompromissen gegenüber dem Betrieb dedizierter Geräte behaftet. Die einzige Anwendung, der ich noch einen gewissen Nutzen für den Betrieb auf einem Geräte abgewinnen kann, ist das parallele Hosten einer Virtualisierung. Aber dann kommt eine ganze Weile nichts.

Gruß Xel66
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Re: Raspberry Pi 4 (Pi4B) als Homematic-Zentrale

Beitrag von shartelt » 07.02.2021, 10:05

Xel66 hat geschrieben:
07.02.2021, 06:37
Es gib ausreichend Anwender, die eben nicht wissen, auf welcher Seite der Lötkolben heiß wird.
hahahahaha 😂
vielen Dank für diesen wundervollen Start in den Sonntag ;)

sorry für OT und so ;)

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Re: Raspberry Pi 4 (Pi4B) als Homematic-Zentrale

Beitrag von oxident » 07.02.2021, 10:38

Danke für die Tipps hier, vorallem mit dem Anzeigen des CS in RaspberryMatic.
Ich für meinen Teil kann auf dem RPi4 bisher keine problematischen Werte sehen (<3%), nutze jedoch auch eine externe Stabantenne, ca. 2m entfernt vom RPi aufgestellt und für den Fall der Fälle noch einen HAP im anderen Geschoss. Obwohl ich keine Ahnung habe, ob der bei schlechten CS-Werter der CCU überhaupt einspringt.

Da ich aber in der Vergangenheit ab und wann mal Funkprobleme hatte (jedoch höchstens 1x pro Monat) werde ich das jetzt mal loggen und beobachten.

Zur eigentlichen Thematik:
Ich persönlich würde allen Neueinsteigern dringend raten, einen RPi3 zu verwenden. Der Mehrwert vom RPi4 ist faktisch Null und auch nur die Chance einer Störung ist es nicht wert, hier den 4er zu verwenden.

Beim Virtualisieren der CCU oder Absetzen des Funkmoduls per USB oder Ethernet bin ich noch skeptisch: Letzten Endes schafft man sich eventuell neue Probleme ("Single-Point-of-Failure", USB-Probleme, Smarthome-Ausfall bei Netzwerkverlust). Mein Smarthome-Ansatz ist daher, die "Last" aufzuteilen. Nutze daher je einen RPi für Deconz, eBus (Heizung) und RaspberryMatic. Lediglich ioBroker läuft auf einem virtualisierten x86-Rechner.
RaspberryMatic 3.55.10.20210213 RPi4 4GB
RPI-RF-MOD mit ext. Stabantenne und HAP
ioBroker

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Re: Raspberry Pi 4 (Pi4B) als Homematic-Zentrale

Beitrag von HeFri » 07.02.2021, 12:53

Hallo,

ich habe seit Oktober 2020 einen Pi4B mit Funkmodul RPI-RF-MOD ohne] externe Antenne im Einsatz.
Weiterhin ein Eltako Enocean USB Gateway FAM zur Einbindung meiner Enocean Dimmer und Rollos.

Ich habe keinerlei Funkprobleme. Duty Cycle und Carrier Sense zwischen 1 und 3%.
Die Geräte im Obergeschoss haben 90 bis 93 dB Empfangs- und Sendeleistung.
Der Pi4 mit Funkmodul befindet sich im Keller. Es sind Betondecken vorhanden.

Meiner Meinung nach liegt das Problem in der fehlenden Abschirmung des Pi4.
Das ist bei mir durch das Alu-Gehäuse der Kühlung realisiert.

Siehe viewtopic.php?f=65&t=51357&p=629171&hil ... RF#p629171

Installiert ist RasberryMatic mit der aktuellen Version.

Grüße Helgo

Stephan74
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Re: Raspberry Pi 4 (Pi4B) als Homematic-Zentrale

Beitrag von Stephan74 » 26.02.2021, 21:56

Hallo,

ich habe einen Raspberry Pi 4 mit RPI-RF-MOD als Funkmodul. Der lief auch über Monate vollkommen problemlos, bis neulich das billige China-Netzteil kaputt gegangen ist. Ich hab mir ein Original Raspberry Pi Foundation USB-C Netzteil geholt. Dann ging der Ärger los. In meinem Medienschrank im Flur ist wenig Platz, so dass Fritzbox, Raspi und die Netzteile sehr nahe beieinander sind. Die Symptome waren wie weiter oben beschrieben: Signale der Aktoren und Sensoren an den Raspi haben noch funktioniert, aber ich konnte über die Zentrale die Aktoren nicht mehr steuern oder programmieren. Nach langem Ausprobieren (Aktoren löschen und neu Anlernen etc.) und Grübeln habe ich jetzt den Raspi und sein Netzteil so weit wie möglich voneinander aufgestellt und siehe da: alles läuft wieder normal. Scheint also, dass das originale Raspi-Netzteil den HM-IP Funk stören kann, wenn es sehr nahe am Raspi platziert wird. Vielleicht gibts ja noch mehr Leute, die diese Beobachtung gemacht haben.

Viele Grüße
Stephan

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Re: Raspberry Pi 4 (Pi4B) als Homematic-Zentrale

Beitrag von Baxxy » 28.02.2021, 17:09

Nachdem nun hier das originale Pi4 Netzteil als möglicher Störer genannt wurde und auch in einem anderen Thread eine ähnliche Vermutung geschrieben wurde habe ich mir das mal angesehen.

Die erste Maßnahme war die Zuleitung 4x durch einen Ferrit-Ring zu schlaufen. Kennen vielleicht noch diejenigen mit dem HM-MOD-RPI-PCB.
Sah anfänglich gut aus, stellte sich aber letztlich als wenig wirksam heraus da mein Testsetup nicht mehr dem damaligen entsprach.

Habe dann insgesamt 3 Netzteile (Pi4 Original, CCU3 Original, 5.0V / 3A China Original) jeweils mit und ohne Ferrit-Ring und jeweils an der Raspi Stromversorgung und an der RPI-RF-MOD Stromversorgung getestet. (mit passenden Adaptern)

Es gab dabei zwar geringfügige Unterschiede im Carrier_Sense, letztlich war der CS aber bei allen Tests viel zu hoch.
(Testsetup: RPI-RF-MOD mit original Drahtstummelantenne per Stacking-Header direkt auf GPIO)

Und warum sah das nun anfänglich gut aus?
Tja, die SSD zum booten steckte (beim ersten Versuch) im USB2 statt wie sonst im USB3 Port des Pi4B.
Der Unterschied ist enorm.
SSD an USB3 --> CS: 80 - 100 %
SSD an USB2 --> CS: 1 -10 %

Auch wenn die CS Werte hier nun wesentlich besser aussehen empfehle ich weiterhin...

(weit) weg mit dem Funkmodul vom Pi4B!

dtp
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Re: Raspberry Pi 4 (Pi4B) als Homematic-Zentrale

Beitrag von dtp » 02.03.2021, 07:56

Mal eine Frage an diejenigen, die eine reine HomeMatic-Zentrale ohne Addons auf einem Raspi 3 und 4 vergleichen konnten. Macht sich der Unterschied da deutlich bemerkbar und wenn ja, ist das Verhältnis ähnlich deutlich, wie zwischen CCU2 und CCU3?

Derzeit sehe ich eigentlich keine große Notwendigkeit, meine original CCU3 mit CUxD und Programmedrucken-Addon (die einzigen beiden Addons, die ich verwende; der Rest läuft eher über den auf einer anderen Hardware installierten ioBroker) gegen etwas Performanteres aber dafür ggf. auch Fehleranfälliges zu tauschen.
CCU3 mit stets aktueller FW und den Addons "CUxD" und "Programmedrucken", ioBroker auf Synology DiskStation DS718+ im Docker-Container;
einige Projekte: zentrales Push-Nachrichten-Programm zPNP, DoorPi-Videotürsprechanlage, An- und Abwesenheitsdetektion per Haustürschloss, zentrales Programm zur Steuerung von Beschattungsgeräten zBSP.

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