[Tutorial domotica] Sonoff + Python = punto luce intelligente

La possibilità di incrementare le prestazioni dell’interruttore wifi economico Sonoff della iTead grazie al firmware della Tasmota che, tra l’altro, lo svincolano dall’uso tramite App proprietaria, mi ha fatto venire l’idea di far accendere al Raspberry Pi nella mia stanza un punto luce in maniera automatica e magari intelligente (è la domotica baby!)

• Livello di difficoltà: medio/basso
• Costo: estremamente ridotto (~10 €)

Ingredienti:

• Sonoff Basic (acquistabile su Amazon.it)
• saldatore e cavetti prototipazione
• conoscenza di Python
• spina elettrica maschio
• spina elettrica femmina
• filo elettrico bipolare q.b.
• server controllo (es. Raspberry Pi)

Procedimento:

• Innanzitutto occorre programmare il Sonoff con il firmware Tasmota. Per farlo ci sono diversi metodi, tutti magnificamente descritti nella relativa Wiki. Per conto mio non ho avuto fortuna con l’installazione via OTA: il mio interruttore montava un firmware di fabbrica troppo recente, risultato incompatibile con questa modalità di upload. Scartato il metodo via adattatore USB/TTL (che non trovo più nel cassetto e per il quale avevo trovato quest’ottima guida in italiano) mi sono arrangiato via Arduino Uno (e un saldatore) che ho sfruttato per trasferire il nuovo firmware dal PC al Sonoff, seguendo questa chiarissima guida in italiano. Cmq in caso si può fare affidamento sulla community di smanettoni che potete trovare in questo Forum o in questo canale Discord. Infine per chi proprio non se la sente, consiglio di farsi un giro su Ebay e di acquistare un dispositivo già pronto e funzionante con firmware Tasmota pre-installato.

• Collegamenti elettrici. Ho utilizzato un cavo bipolare tipo H03VVH2 2×0,75mm, una spina elettrica maschio per il collegamento alla rete elettrica e una spina elettrica femmina per il collegamento al punto luce. Ovviamente la lunghezza dei cavi deve essere predisposta secondo necessità.
  ATTENZIONE CON LA CORRENTE 220V NON SI SCHERZA!!!

• Il software di controllo. Il firmware Tasmota consente già di programmare (tramite la funzione timer) l’orario di accensione e di spegnimento del carico collegato all’interruttore, ma io voglio qualcosa di più intelligente.
  Voglio che il punto luce si accenda in mia presenza e al verificarsi di precise condizioni. Quindi ho creato uno script in Python (che ho chiamato myTwilight) che gira avviato via crontab sul Raspberry Pi. Lo script completo è disponibile sulla mia pagina Github e fa le seguenti cose:

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    Controlla che il Sonoff sia effettivamente operativo:

    • def pingSonoff(): ##Test ping SonOff
          var = os.popen("ping sonoff -c 1").read()
          l = var.index('received')
          l = l-2
          if var[l] == '1':
              return 'ON'
          else:
              return 'OFF'
      

    Ho assegnato l’hostname ‘sonoff’ al mio interruttore così da non essere costretto, per contattarlo, a ricordare il suo indirizzo IP.

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    Controlla via API l’ora del crepuscolo del giorno preciso (calcolata sulle coordinate geografiche della mia stanza);

    • def tramonto(lat, lng): ##Orario calcolato secondo GMT (senza ora legale/ora solare)
          request = requests.get("http://api.sunrise-sunset.org/json?lat="+lat+"&lng="+lng+"&formatted=0")
          return datetime.strptime(str(request.json()['results']['sunset'][11:16]), '%H:%M')
      

    Le coordinate geografiche della stanza le ho ottenute facilmente via Google Maps,  e la richiesta all’API del sito “sunrise-sunset.org” è gratuito e molto semplice da utilizzare, purtroppo il valore orario restituito è calcolato sull’ora GMT. Ho quindi dovuto calcolare l’offset dell’ora legale con una richiesta ad un’altra API di “worldtimeapi.org”:

    • def oralegale(): ##controllo ora legale
          request = requests.get("http://worldtimeapi.org/api/timezone/Europe/Rome")
          utc_offset = str(request.json()['utc_offset'])
          return int(utc_offset[2])
      

    E quindi l’ora del tramonto risulta essere così determinata (richiamando le suddette funzioni):

    • tramonto = tramonto(lat, lng)
      ora_tramonto = str(int(str(tramonto)[11:13])+oralegale())+':'+str(tramonto)[14:16]
      

  • ---

    Controlla la situazione meteo (indice copertura delle nuvole e quindi situazione luminosa);

    • def clima(lat, lng, api_key):
          url = "https://api.darksky.net/forecast/"+api_key+"/"+lat+","+lng+"?units=si&lang=it&exclude=daily,hourly,alerts,minutely"
          request = requests.get(url)
          print "Situazione clima: " + request.json()['currently']['summary']
          cloud = request.json()['currently']['cloudCover'] # controllo indice copertura cielo (da 0 a 1, da sereno a molto coperto)
          if  cloud > 0.50:
              if cloud > 0.75: 
                  return -600 # molto coperto
              else:
                  return -300 # coperto
          else:
              if cloud < 0.25:
                  return 0    # sereno
              else:
                  return 750  # molto sereno
      

    La suddetta funzione si è resa necessaria perché voglio che il punto luce si accenda anticipando l’ora del tramonto di qualche minuto nel caso il cielo risulti essere particolarmente coperto e quindi la stanza sia particolarmente buia, piuttosto che rimandare l’accensione di qualche minuto in caso di cielo sereno. Il sito “darksky.net” mette a disposizione via API (gratuitamente fino al limite di 1000 richieste giornaliere) diversi parametri meteorologici calcolati sulla base delle coordinate geografiche tra le quali l’indice ‘cloudCover’ che da 0 a 1 mostra lo statodella nuvolosità del cielo.

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    Controlla se sono presente nella stanza (quindi controlla se almeno uno dei due pc che solitamente utilizzo risultano accesi);

    • def ping(): ##Check presenza (attraverso ping PC e Laptop)
          var1 = os.popen("ping 192.168.1.124 -c 1").read()
          l1 = var1.index('received')
          l1 = l1-2
          if var1[l1] == '1':
              stato1 = 'OK'
          else:
              stato1 = 'NO'	
          var2 = os.popen("ping 192.168.1.111 -c 1").read()
          l2 = var2.index('received')
          l2 = l2-2
          if var2[l2] == '1':
              stato2 = 'OK'
          else:
              stato2 = 'NO'	
          if stato1 == 'OK' or stato2 == 'OK':
              return 'OK'
          else:
              return 'NO'
      

    Anche in questo caso utilizzo il ping per verificare se uno dei due PC che di solito utilizzo risultano accesi, determinando così l’effettiva mia presenza in stanza.

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    La funzione ‘main’ controlla se tutte le condizioni sono soddisfatte:

    • def main(ora, delay):
          diff = int((max(ora) - min(ora)).total_seconds())
          if ora[1] > ora[0] and diff >= delay:
              if pingSonoff() == 'ON':
                  if ping() == 'OK':
                      print 'Accendo Sonoff'
                      powerOn()
                  else:
                      print 'Sole tramontato, ma non rilevo presenza attiva...'
              else:
                  print 'Sole tramontato, ma Sonoff non operativo...'
          else:
              print 'Ancora troppo presto...'
      

    Ovviamente nel caso in cui non sussistano le condizioni il programma prosegue con questo loop:

    • while count <24:
          print str(count)+' - Check: '+strftime("%d-%m-%Y %H:%M:%S", localtime())
          adesso = datetime.strptime(strftime("%H:%M", gmtime()), '%H:%M')
          ora = [tramonto,adesso]
          delay = clima(lat, lng)
          main(ora, delay)
          print '\n'
          count += 1
          time.sleep(750) #loop ogni 15'
      

    Il programma procede quindi per un numero massimo di 24 volte, a distanza di 15 minuti, a controllare le condizioni impostate. Facendo partire il programma alle 16:00 il numero di loop è sufficiente per coprire i possibili scenari.

  • ---

    … e nel caso accende il punto luce eccitando il relé del Sonoff:

    •  
      def powerOn(): ##attivazione Sonoff
          r = requests.get("http://sonoff/cm?cmnd=Power%20ON")
          print(r.content)
          sys.exit()
      

  • Una volta provveduto ad accendere il punto luce lo script Python ha terminato la sua funzione quindi viene terminato.
    

    ---

Considerazioni finali:

• Con poca spesa e un po’ di ingegno ho centrato il mio obiettivo: avere un interruttore intelligente in grado di accendere un punto luce al verificarsi di determinate condizioni (presenza, orario e luminosità).
• Una peculiarità del Sonoff Basic è quella di consumare veramente poco (circa 0,70-0,80W o qualcosina in più quando il relè è eccitato), inoltre è possibile ridurne ‘sensibilmente’ i consumi impostando il valore Sleep del firmware Tasmota da 50 a 200 espresso in millisecondi. Inoltre ho spento le funzionalità MQTT che di fatto non utilizzo (tramite il comando PowerRetain)..
• Sempre via console ho disattivato l’accensione del led presente sul Sonoff (comando LedPower e LedState) che quindi ora lampeggia brevemente solo al momento in cui si connette alla rete elettrica segnalando la ricerca della connessione Wifi.
• La presenza del bottoncino sulla parte alta della copertura di plastica del Sonoff mi consente di accendere e di spegnere manualmente il punto luce.
• Una prossima versione del programma di controllo, a cui sto già pensando, prevede di modificare il rilevamento di presenza integrando funzionalità via bluetooth (in questo caso andrei a rilevare o meno la connessione con il mio smartphone).
• Ho già pensato/realizzato un’integrazione con il client Telegram che è già in esecuzione sul mio Raspberry Pi così da ricevere comunicazioni sul funzionamento del Sonoff.
• Lo script Python completo è disponibile sulla mia pagina Github insieme agli altri progetti.
• Ho già ordinato un Sonoff Dual (quindi in grado di comandare due uscite) da collegare alla tapparella motorizzata che si abbasserà e si alzerà a seconda delle condizioni da me impostate…