Einbindung meiner Türklingel in Home Assistant

Normale Klingel kann jeder

Bei einer klassischen Türklingel wird durch das Drücken des Klingelknopfs ein Stromkreis geschlossen und dadurch eine Glocke oder ähnliches betätigt. Für die Einbindung solcher Klingeln gibt es reichlich Anleitungen und mehr oder weniger fertige Lösungen zur Einbindung in Smarthome Systeme.

Bei Mehrfamilienhäusern gibt es allerdings häufig Klingelanlagen, die etwas komplizierter aufgebaut sind mit Gegensprechanlage, Türsummer, Lichtsteuerung, etc.

TCS Klingelanlagen

Bei mir im Haus ist eine solche Anlage von TCS eingebaut. Hier hängen alle Wohnungseinheiten parallel an einem proprietären Bus und reagieren auf direkt adressierte Nachrichten.

Die Klingelanlage verstehen

Der erste Schritt ist, die elektrische Seite zu verstehen. Wenn man die Wohnungseinheit der Klingel von der Wand nimmt, findet man nur zwei Drähte. Mit dem Multimeter misst man hier 24V, die sich etwas reduzieren, wenn die Klingel betätigt wird.

Aus den wenigen Quellen im Internet zu dem TCS System erfährt man, dass die 24V für ein bis zwei Millisekunden auf 0V gezogen werden, um damit Nullen und Einsen eines binären Protokolls zu codieren. Bei Aaron Christophel gibt es ein Video, in dem er mit einem Oszilloskop das Protkoll reverse-engineered.

Die Kurzversion ist, dass jedes angeschlossene Gerät eine eindeutige Adresse hat und die verschiedenen Aktionen wie Klingeln, Türsummer oder Licht einschalten als Nachrichten auf den Bus geschickt werden. Die Nachrichten sind entweder vier oder acht Byte lang und werden von einem Mikrocontroller in der Wohnungseinheit ausgewertet.

Den Bus mithören

Da es sich bei dem Bus um ein Spannungssignal handelt, können wir uns einfach parallel mit an den Bus hängen und die Nachrichten so mithören. Um den Bus mithören zu können, müssen die 24V auf 3.3V reduziert werden, die ein ESP8266 verarbeiten kann. In diesem Fall reicht dafür ein einfacher Spannungsteiler aus 1MΩ und 147kΩ.

In meiner ersten Variante hatte ich die Spannungshöhe über den analogen Eingang eingelesen und direkt im loop() ausgewertet. Dabei war das Problem, dass der Jitter zu groß war, also die Länge der Impulse nicht zuverlässig erkannt wurde. Dadurch wurde öfter mal das Klingeln nicht erkannt.

In der aktuellen Version lese ich die Spannung als digitalen Eingang ein und benutze den Code von Aaron, in dem die Flankenwechsel eine Interrupt-Funktion aufrufen in der die Nachrichten dekodiert werden.

Der fertige Code ist wie immer in meinem Github Repository zu finden.

Anbindung an Home Assistant

MQTT Disovery

Die ursprüngliche Idee war, die Anbindung an Home Assistant per ESPHome zu realisieren. Leider funktioniert damit der Interrupt nicht, also ist die Lösung jetzt eine direkte MQTT Anbindung.

Die Konfiguration in Home Assistant läuft über MQTT Discovery. Dafür wird eine JSON Payload an das Topic homeassistant/device_automation/klingel_sensor/config geschickt. Wichtig ist, das Retain-Flag zu setzen, sonst vergisst Home Assistant die Konfiguration beim Neustart.

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{
    "automation_type": "trigger",
    "payload": "0e22e280",
    "topic": "home/flur/klingel",
    "type": "button_short_press",
    "subtype": "button_1",
    "device": {
        "name": "Klingel Sensor",
        "identifiers": "esp8266-14c4ed",
	"manufacturer": "Syralist",
	"model": "tcs-interrupt"
    }
}

Die Payload in dem JSON entspricht der Nachricht, die vom Bus gelesen wird, wenn die eigene Klingel gedrückt wird. Um die passende Nachricht zu finden, verbindet man sich einfach mit dem MQTT Broker und guckt, was auf dem konfigurierten Topic gesendet wird, wenn die Klingel gedrückt wird.

Mit dieser Konfiguration hat man im Home Assistant ein Gerät angelegt ohne Entities aber mit einem MQTT Device Trigger, den man als Auslöser für Automationen verwenden kann.

Automationen

Ich habe zwei Automationen mit der Klingel verknüpft. Zum einen bekomme ich eine Benachrichtigung auf meinem Handy über die Home Assistant App. Zum anderen lasse ich eine LED Leiste grün blinken, allerdings nur, wenn mein PC eingeschaltet ist. So bekomme ich das Klingeln auch mit, wenn ich Kopfhörer benutze.