smarthome-technikerprojekt

Smart-Home-Grundsystem – Technikerarbeit 2026

Projektübersicht

Eigenständig entwickeltes, lokal betriebenes Smart-Home-Grundsystem mit selbst aufgebauten Mikrocontrollergeräten, ESP-NOW-Funkkommunikation und Node-RED-Dashboard.

• Keine Cloud – alles läuft lokal
• Keine Herstellerbindung – ESP32-C3, eigene Platinen, eigene Firmware
• Vollständig nachvollziehbar – von der Platine bis zur Bedienoberfläche

Architektur

Geräte (ESP32-C3) ──ESP-NOW──▶ Master ──MQTT──▶ Server (Raspberry Pi)
                                                 ├── Mosquitto (Broker)
                                                 ├── Node-RED (Logik + Dashboard)
                                                 └── SQLite (Persistenz)

Gerätetypen

Typ	Instanzen	Funktion
net_erl	Hall-Light, Kitchen	Relais, Umweltsensorik, Bewegung
net_zrl	Rollladen	2-Relais-Steuerung, Kalibrierung
net_sen	Außensensor	BME280, VEML7700, Regensensor
bat_sen	Regen, Fenster	Batteriebetrieb, Deep-Sleep

Repository-Struktur

Verzeichnis	Inhalt
firmware/	Hauptbestandteil – PlatformIO-Projekt mit Basistypen und konkreten Geräteinstanzen
hardware/	KiCAD-Schaltpläne, Platinenlayouts, 3D-Modelle
server/	Docker-Compose-Stack (Mosquitto, Node-RED, SQLite)
docs/	Technische Dokumentation und Referenz
tests/	Testskripte und Checklisten
PROTOKOLL/	Entwicklungs- und Testprotokolle (Nachweise)
esphome/	ESPHome-Alternativlinie (nicht Bestandteil der Technikerarbeit)

Zwei Firmware-Linien

Eigene Firmware (Hauptlinie)

Die eigene C++-Firmware unter firmware/ ist der Kern des Technikerprojekts. Sie nutzt:

• Basistyp-Architektur – wiederverwendbare Runtime-Klassen (NetErlRuntime, NetSenRuntime, etc.)
• ESP-NOW – direkte Funkkommunikation zwischen Geräten und Master
• Master-Bridge – Übersetzung zwischen ESP-NOW und MQTT
• Vollständige Kontrolle – Timing, Provisionierung, Fehlerbehandlung in eigenem Code

ESPHome-Alternative

Unter esphome/ liegt eine alternative MQTT-Linie für Nutzer, die ESPHome oder Home Assistant bevorzugen. Diese Geräte sprechen direkt MQTT mit demselben Serververtrag. Die ESPHome-Linie ist nicht Bestandteil der Technikerarbeit, sondern eine praktische Erweiterung für Anwender.

Quick Start

Server starten

cd server
docker compose up -d

Dashboard: http://localhost:1880/ui

Firmware bauen

cd firmware
pio run -e net_erl_hall_light -t upload

Technologien

• MCU: ESP32-C3 (RISC-V)
• Kommunikation: ESP-NOW (lokal), MQTT (Server)
• Server: Node-RED, Mosquitto, SQLite, Docker
• Firmware: PlatformIO, Arduino-Framework
• Hardware: KiCAD, Eigenentwurf

Lizenz

All rights reserved. Dieses Repository ist Teil einer schulischen Prüfungsleistung.
Nach Abschluss der Prüfung behält sich der Autor einen Wechsel auf eine freizügigere Lizenz vor.

Autor

Manuel Ries – Heinrich-Hertz-Schule Hamburg – Technikerarbeit 2026