Avventure domotiche con Zigbee

Complice il cambio di casa e conseguenti lavori di ristrutturazione, ne ho approfittato per iniziare a studiare il mondo della domotica per rendere la casa più smart. Il tutto, come di consueto, cercando di delegare a terzi il meno possibile, quindi ho cercato di evitare il più possibile tecnologie proprietarie, software chiusi e soluzioni tecnologiche potenzialmente rischiose per la privacy della mia famiglia.

La casa, infatti, è un luogo particolare: è dove viviamo i momenti intimi personali e familiari. I dati raccolti dai sensori installati dentro casa mostrano le nostre abitudini, la nostra quotidianità domestica: non mi tranquillizza l’idea che queste informazioni siano fuori dal perimetro di casa mia o, comunque, fuori dal mio controllo.

La mia idea di domotica, quindi, è molto conservtiva: un mini-PC usato come server GNU/Linux, connesso alla Rete domestica, con sopra una istanza di Home Assistant.

Home Assistant è una potente piattaforma open source per la gestione della domotica casalinga, con tantissime integrazioni e supporto dei brand che producono dispositivi “smart”. E’ una soluzione piuttosto completa anche se il setup non è per niente banale e potrebbe occuparvi molte serate sia di studio che di prove. Qualche volta, anche di una notevole dose di frustrazione.

Ma cosa posso controllare con Home Assistant? Beh, la risposta non è banale. Diciamo che con Home Assistant potete agevolmente sostituire il vecchio termostato, l’interruttore delle tapparelle motorizzate, l’allarme perimetrale/domestico, il controllo delle telecamere di sorveglianza, il monitoraggio dei consumi elettrici e molto altro con una dashboard moderna, flessibile e integrata. Per esempio, potete far accendere le luci quando rientrate a casa, far aprire le tapparelle all’alba e chiuderle al tramonto senza muovere un solo dito, gestire il termostato in modo del tutto automatico. E, cosa che reputo importante, potete ricevere le notifiche delle azioni direttamente sullo smartphone, sia attraverso la relativa app che su un canale Telegram.

Uno degli aspetti più importanti di ogni casa smart è la scelta dei vari sensori, ad iniziare da quelli relativi ai consumi energetici dell’abitazione e dei vari elettrodomestici. Escludendo tecnologie wired, ovvero cablate, che onestamente non hanno rappresentato una opzione da me presa in considerazione per i vincoli strutturali che ne conseguono, la scelta è ricaduta sul wireless, in particolare sulle due tecnologie maggiormente diffuse: WiFi e Zigbee, entrambe su frequenza 2.4GHz.

Partiamo con le differenze sostanziali:

Come si evince dalla tabella, quindi, ci sono dispositivi che saranno necessariamente WiFi (es. telecamere di sorveglianza) ma altri che potranno essere ZigBee (es. smartplug, sensori di temperatura/umidità…). Generalmente conviene puntare su ZigBee per tutti i dispositivi alimentati a batteria, complice i bassi consumi energetici, a cui aggiungo anche una ulteriore osservazione relativa alla sicurezza dei dati: come sappiamo, non sono pochi gli alert relativi a dispositivi wifi che comunicano, talvolta a nostra insaputa, con server remoti (ricordate la vicenda denunciata da Report sulle telecamere HikVision?). Un problema che, purtroppo, affligge potenzialmente qualsiasi dispositivo wifi che colleghiamo alla nostra rete casalinga. ZigBee è diverso e lo stack, così come l’architettura stessa della rete, non è progettato per queste comunicazioni “non autorizzate” rendendo l’uso di questi dispositivi, quantomeno sotto il profilo privacy, decisamente più sicuro.

Comunque, mentre per il WiFI siamo tutti piuttosto esperti, per ZigBee è opportuno spendere qualche parola in più. Le reti ZigBee sono basate sullo standard IEEE 802.15.4 e progettate per trasmettere poche quantità di dati a breve distanza (tipicamente tra 10 e 100 mt). Ogni rete ZigBee è composta da un solo nodo coordinator (ZC), eventuali router (ZR) e dispositivi endpoint (ZED).

Home Assistant include il modulo ZHA per gestire le comunicazioni ZigBee attraverso un coordinator, che generalmente è un dongle USB. A questa pagina si trova l’elenco dei dispositivi compatibili con zigpy, la libreria alla base di ZHA, e personalmente la mia scelta è ricaduta sul SONOFF ZB Dongle-P USB, disponibile online a circa 20€. Attenzione che sia la versione “P” e non “E”, che soffre di noti problemi di stabilità.

Ricordo che impiegai qualche ora ad aggiornare il firmware del dongle ma oggi vedo, da una banale ricerca, che attraverso uno specifico sito web di Sonoff è possibile aggiornarlo senza problemi. Addirittura, c’è anche l’add-on per Home Assistant.

A questo punto, non resta che iniziare a esplorare il mondo dei dispositivi Zigbee disponibili per rendere smart la nostra abitazione.

Come primo acquisto suggerisco vivamente un energy monitor da collegare al cavo che ci arriva dal fornitore di energia elettrica, così da controllare i consumi di casa.

Personalmente mi sto trovando da qualche anno molto bene con Tuya Smart Zigbee Energy Monitor, con il morsetto da agganciare al cavo di fase (ATTENZIONE: c’è il serio rischio di rimanere folgorati ! Fate fare il lavoro a un elettricista abilitato), che misura la corrente tra 0,2 e 80A, oltre alla tensione e la fase.

Una volta alimentato, la prima cosa da fare è il pairing tra il dispositivo e HA: generalmente sul dispositivo si deve tenere premuto il pulsante fino a veder lampeggiare il led (consultare il manuale d’uso!) mentre su HA si deve andare sull’integrazione ZigBee.

Dopo essere entrato nell’integrazione, cliccare su “Aggiungi dispositivo“: dopo qualche manciata di secondi dovreste vedere una finestra con il dispositivo individuato (in caso contrario, riavviare il pairing) e, al termine delle operazioni, il nuovo dispositivo sarà nell’elenco insieme agli altri.

A questo punto potreste chiedervi che tipo di dispositivi ci sono in commercio. Diciamo che l’elenco sta diventando abbastanza lungo e si iniziano a trovare dispositivi per gli usi più svariati, dai contatti reed per porte e finestre ai sensori radar a quelli per tenere sotto controllo l’umidità del terriccio delle nostre piante d’appartamento. Passando chiaramente per i sensori di temperatura, umidità, rilevazione gas…

In questi anni ne ho provati diversi e la mia collezione attualmente attiva sta sfiorando i 50 dispositivi ZigBee connessi…

Prima di scendere nei dettagli di ogni singolo dispositivo che ho provato, posso dare alcuni consigli sempre validi:

1. scegliere dispositivi a batteria alimentati da batterie AAA, che saranno molto più facili da trovare e da sostituire. Consiglio di usare batterie AAA ricaricabili e di tenerne sempre qualcuna di scorta;
2. a quanto ho sperimentato, i dispositivi Tuya funzionano senza problemi ma, nel dubbio, bene verificare la compatibilità del dispositivo e che sia supportato dalla libreria ZHA. In certi casi, infatti, il dispositivo potrebbe non essere ancora totalmente supportato o necessitare di qualche “quirks“…
3. prima di installare il dispositivo nella sua sede definitiva, fate il pairing e assicuratevi che tutto funzioni a dovere. Assicuratevi anche che dove sarà installato riesce a comunicare con il coordinator senza problemi. Solo dopo provvedete all’installazione definitiva;

Se stavate per chiedermelo, per gli acquisti di questi dispositivi mi avvalgo della piattaforma AliExpress, dove trovo questi gadget a prezzi davvero convenienti.

Una volta connesso il dispositivo alla nostra istanza di Home Assistant, noteremo che ognuno di essi ha delle “entità”: alcuni sono sensori, altri sono diagnostica, altri ancora sono switch o altro. Nel caso dell’energy meter, ad esempio, tra i sensori avrò la corrente, la frequenza, il voltaggio… ma tra le informazioni del dispositivo c’è un altro elemento importante, che identifica in modo univoco il “driver” (chiamiamolo così…) che serve a HA per gestirlo. In questo caso, il mio Tuya power meter ha un chip TS0601 ma la firma specifica del dispositivo è _TZE204_81yrt3lo ed è ciò che dovremmo cercare in Rete in caso di problemi.

Vediamo un elenco dei dispositivi che sto usando nella mia rete e che funzionano senza problemi, anche se talvolta potrebbe servire qualche aggiustamento nella configurazione.

Giusto per anticipare qualche prevedibile domanda, è difficile sapere con anticipo se un certo dispositivo sarà compatibile o meno con Home Assistant. Quello che consiglio sempre è sia di leggere i commenti, alla ricerca di testimonianze di funzionamento con Zigbee2MQTT, altra libreria per gestire dispositivi Zigbee usando il protocollo MQTT, che puntare su brand abbastanza affidabili, come Tuya. Oppure, come qualcuno ha gentilmente raccolto per noi, consultare un elenco di dispositivi Zigbee compatibili con ZHA 🙂

Per il momento ci fermiamo qui. Hai domande? Curiosità? Perplessità? O semplicemente vuoi raccontarci la tua esperienza? Fallo qui sotto, nei commenti!