ESP32 mit Zigbee – eigene Funkgeräte für 3 Euro bauen

Passende Hardware im Überblick

ESP32-Boards mit Zigbee-Funk:
ESP32-C6 im 2er-Pack – der Einstieg in eigene Zigbee-Geräte (Link)*
ELEGOO ESP32 im 3er-Pack – die klassische WLAN-Variante zum Vergleich (Link)*
ESP32-CAM mit USB-Board – für alles, was ein Bild braucht (Link)*

Koordinator-Sticks für den Pi:
Sonoff Zigbee-Koordinator MG24 – die aktuelle Empfehlung (Link)*
Home Assistant Connect ZBT-2 – der offizielle Stick (Link)*
Sonoff Thread Dongle Lite – wenn es Richtung Matter gehen soll (Link)*

Sensorik zum Anbauen:
37-Sensoren-Kit – der Baukasten für eigene Geräte (Link)*
Quimat-Bastelkit mit Bauteilen und Kabeln (Link)*
Breadboard-Set mit Netzteil-Modul – zum Aufbauen ohne Löten (Link)*
DS18B20 Temperaturfühler mit 3 m Kabel, 5er-Pack (Link)*
SCD40 CO2-Sensor – der genaue mit I²C (Link)*
MH-Z19B CO2-Sensor – wenn es günstig sein soll (Link)*

Die Zentrale im Netz:
Raspberry Pi 5 mit 8GB RAM – die Empfehlung (Link)*
Raspberry Pi 5 mit 16GB RAM – für große Installationen (Link)*
Raspberry Pi 5 mit 4GB RAM – reicht für Zigbee2MQTT locker (Link)*
Raspberry Pi Zero 2 W – die sparsame Notlösung (Link)*
Home Assistant Green – die Fertiglösung ohne Basteln (Link)*
NOUS A7Z Zigbee-Steckdose 16A – ein Fertiggerät als Mesh-Router (Link)*

Kurz gesagt: Wie baut man mit dem ESP32 eigene Zigbee-Geräte?

Die Kurzfassung:

• Der richtige Chip: Nur ESP32-Varianten mit einem Funkteil nach 802.15.4 sprechen Zigbee. Das sind der ESP32-C6, der ESP32-H2 und der neuere ESP32-C5. Der alte ESP32-WROOM kann es nicht und wird es nie können.
• Der Weg dorthin: ESPHome bringt eine eigene zigbee:-Komponente mit. Man schreibt dieselbe YAML-Datei wie für ein WLAN-Gerät und bekommt am Ende ein Gerät, das sich in Zigbee2MQTT anmeldet wie ein gekauftes.
• Was übertragen wird: Sensoren landen als Analog-Input-Cluster im Zigbee-Netz, binäre Sensoren als Binary-Input-Cluster. Auf einem ESP32 sind bis zu 239 Endpunkte möglich – in der Praxis reichen eine Handvoll.
• Der Vorteil gegenüber WLAN: Zigbee-Geräte brauchen viel weniger Energie, belegen keinen WLAN-Platz im Router und bauen untereinander ein Mesh auf. Jedes dauerhaft mit Strom versorgte Gerät kann als Router die Reichweite erweitern.
• Die klare Grenze: Ein ESP32 ist Endgerät oder Router, aber kein Koordinator. Zigbee2MQTT unterstützt als Zentrale nur Sticks auf Basis von zStack, EmberZNet oder deCONZ.
• Voraussetzung auf der Softwareseite: Für ESP32 mit Zigbee sollte Zigbee2MQTT mindestens in Version 2.8 laufen, sonst dürfen Entitätsnamen keine Leerzeichen enthalten.

Warum ESP32 und Zigbee erst jetzt zusammenpassen

Jahrelang liefen beide Welten getrennt: Der ESP32 war der Bastelchip fürs WLAN, Zigbee blieb fertigen Markengeräten vorbehalten. Der Grund war schlicht Hardware – der klassische ESP32 hat kein Funkteil nach dem Standard IEEE 802.15.4, auf dem Zigbee aufsetzt. Wer eigene Zigbee-Geräte bauen wollte, musste zu Modulen von Texas Instruments oder Silicon Labs greifen und sich in deren Werkzeugketten einarbeiten.

Mit dem ESP32-C6 hat sich das geändert. Der Chip vereint 2,4-GHz-WLAN nach Wi-Fi 6, Bluetooth 5 (LE) und 802.15.4 in einem Gehäuse. Angetrieben wird er von einem RISC-V-Kern mit bis zu 160 MHz, dazu kommt ein sparsamer Nebenkern mit 20 MHz, 512 KB SRAM und je nach Bauform 22 oder 30 nutzbare Anschlüsse. Damit ist alles vorhanden, was ein Zigbee-Gerät braucht – auf einem Chip, den es im Doppelpack für wenig Geld gibt.

Daneben steht der ESP32-H2, der genau umgekehrt gebaut ist: 802.15.4 und Bluetooth ja, WLAN nein. Klingt nach weniger, ist für reine Zigbee-Geräte aber oft die bessere Wahl, weil sich die beiden Funkteile nicht dasselbe Band teilen müssen. Die ESPHome-Dokumentation formuliert das ungewöhnlich deutlich und hält den H2 für zuverlässiger als den C6. Er bringt 320 KB SRAM, 2 oder 4 MB fest eingebauten Flash-Speicher und 19 Anschlüsse mit.

Der eigentliche Durchbruch kam allerdings von der Softwareseite. Espressif liefert mit dem esp-zigbee-SDK die Grundlage, ESPHome legt eine YAML-Schicht darüber – und plötzlich ist der Bau eines eigenen Zigbee-Sensors kein C-Projekt mehr, sondern eine Konfigurationsdatei mit fünfzehn Zeilen.

Eigenes Zigbee-Gerät mit dem ESP32 bauen – Schritt für Schritt

1. Board auswählen: Für den ersten Versuch ein ESP32-C6-Entwicklungsboard mit USB-C. Wer von vornherein auf Batteriebetrieb zielt, nimmt ein H2-Board – ohne WLAN im Chip fällt eine ganze Fehlerquelle weg.
2. ESPHome vorbereiten: Der Device Builder läuft als Add-on in Home Assistant oder eigenständig auf dem Pi. Die C- und H-Varianten des ESP32 werden ausschließlich über das ESP-IDF-Framework gebaut, nicht über Arduino – ESPHome wählt das automatisch, die ESPHome-Einrichtung beschreibt den Rest.
3. Zigbee aktivieren: In die Konfiguration kommt ein Block zigbee: mit einer id. Soll das Gerät Nachbarn weiterreichen, kommt router: true dazu – standardmäßig ist das aus. Über power_source meldet das Gerät der Zentrale, ob es an Batterie oder Netzteil hängt.
4. Sensoren deklarieren: Jede Entität mit Namen, die nicht als intern markiert ist, wird automatisch über Zigbee angeboten. Ein DS18B20-Temperaturfühler etwa erscheint als Analog-Input-Cluster mit Wert, Name und Einheit; ein Reedkontakt am Fenster als Binary-Input-Cluster.
5. Flashen: Der erste Übertragungsvorgang läuft über USB, danach geht es drahtlos – sofern das Board WLAN hat. Reine H2-Geräte bleiben beim Kabel, was bei einem fest verbauten Sensor kaum stört.
6. Anlernen: In Zigbee2MQTT das Anlernen freigeben („Permit join"), dann das Board mit Strom versorgen. Es meldet sich im Netz an und taucht mit seinen Werten auf. Über MQTT landen die Messwerte anschließend in Home Assistant.
7. Nachschärfen, falls nötig: Werden Werte falsch dargestellt, hilft in Zigbee2MQTT die Dev-Konsole des Geräts mit der Funktion „Generate external definition". Der so erzeugte externe Konverter lässt sich anpassen und ohne Neustart laden.
8. Änderungen richtig ausrollen: Wird die Konfiguration verändert, muss das Gerät aus dem Zigbee-Netz entfernt und neu angelernt werden. Bleibt es in einer Neustartschleife hängen, hilft ein vollständiges Löschen des Flash-Speichers.

ESP32 mit Zigbee oder klassisch per WLAN – was wann passt

Nicht jedes Projekt wird durch Zigbee besser. Die Entscheidung hängt vor allem an zwei Fragen: Hängt das Gerät an einer Batterie, und wie viel Logik soll darauf laufen?

Kurz: Ein Fensterkontakt, ein Temperaturfühler im Gartenhaus oder ein Bodenfeuchtesensor gehören ins Zigbee-Netz. Ein Steuergerät mit Display, ein WLED-Controller für LED-Streifen oder eine ESP32-CAM bleiben im WLAN, weil dort schlicht mehr Bandbreite und mehr Komponenten zur Verfügung stehen.

Wofür sich eigene Zigbee-Geräte lohnen

• Sensoren, die es nicht zu kaufen gibt: Ein Füllstandsmesser für die Zisterne, ein Temperaturfühler im Kaminofen, ein Kontakt am Garagentor – überall dort, wo Fertiggeräte fehlen, ist der Eigenbau die einzige Option.
• Lückenfüller im Mesh: Ein netzbetriebenes Board mit router: true in der Konfiguration verbindet Keller, Garage oder Gartenhaus mit dem restlichen Netz. Berichte aus der Community zeigen, dass genau daran die meisten Zigbee-Installationen kranken.
• Mehrere Messwerte in einem Gerät: Temperatur, Luftfeuchte und CO2-Gehalt lassen sich auf einem Board zusammenfassen, statt drei einzelne Geräte anzulernen.
• Bestehende Technik anbinden: Ein Impulsausgang am Wasserzähler oder ein potenzialfreier Kontakt an der Heizung wird mit ein paar Bauteilen zu einer sauberen Zigbee-Entität.
• Lernprojekt für den Einstieg: Wer verstehen will, wie Cluster, Endpunkte und Router in einem Zigbee-Netz zusammenspielen, lernt das an einem selbst gebauten Gerät schneller als an jedem Fertigprodukt.

Fehler und Stolpersteine

• Falscher Chip gekauft: Auf vielen Angeboten steht nur „ESP32". Zigbee können ausschließlich C6, H2 und C5. Ein Blick auf den aufgedruckten Modulnamen vor dem Kauf spart Ärger.
• Router auf Batterie: Ein Router muss dauerhaft erreichbar sein und funkt entsprechend viel. Auf Batteriegeräten gehört router deshalb konsequent auf aus, sonst ist die Zelle in Tagen leer.
• Konfiguration geändert, Gerät nicht neu angelernt: Ändert sich die Struktur der Entitäten, zeigt die Zentrale weiterhin die alten Cluster. Entfernen und neu anlernen ist Pflicht, kein optionaler Zusatzschritt.
• Neustartschleife nach dem Flashen: Kommt vor, wenn alte Zigbee-Daten im Speicher liegen. Der Flash-Speicher muss dann vollständig gelöscht werden – danach startet das Gerät wieder sauber.
• WLAN und Zigbee gleichzeitig erwartet: Beide teilen sich beim C6 dasselbe Funkteil. Ein Zugriffspunkt-Modus ist zusammen mit Zigbee nicht möglich, und auch sonst gilt: eine Rolle pro Gerät, dann läuft es stabil.
• Zigbee2MQTT zu alt: Unterhalb von Version 2.8 dürfen Entitätsnamen keine Leerzeichen enthalten. Wer die Fehlermeldung nicht kennt, sucht lange an der falschen Stelle.
• Erwartung „ESP32 als Zentrale": Der Koordinator ist das Fundament des ganzen Netzes. Dafür gehört ein ausgereifter Zigbee-Koordinator an den Pi, kein Bastelboard.

Häufige Fragen zu ESP32 und Zigbee

Kann mein alter ESP32-WROOM Zigbee lernen?
Nein. Zigbee setzt auf IEEE 802.15.4 auf, und dieses Funkteil steckt nur in den neueren Varianten C6, H2 und C5. Bei den älteren Modellen ist das eine reine Hardwarefrage, die keine Firmware lösen kann.

Kann der ESP32-C6 gleichzeitig WLAN und Zigbee?
Grundsätzlich koexistieren beide, sie teilen sich aber dasselbe 2,4-GHz-Funkteil, und der Zugriffspunkt-Modus fällt weg. Für saubere Ergebnisse legt man pro Board eine Rolle fest – bei diesen Preisen ist ein zweites Board keine große Ausgabe.

Taugt ein ESP32 als Zigbee-Koordinator am Raspberry Pi?
Für den Produktivbetrieb nein. Zigbee2MQTT unterstützt als Koordinator die Familien zStack, EmberZNet und deCONZ. Nur die ersten beiden erlauben zudem eine Sicherung des Netzschlüssels – ein Argument, das man erst beim Umzug zu schätzen lernt.

Wie lange hält ein Batteriegerät durch?
Das hängt fast vollständig davon ab, wie oft gesendet wird und wie tief der Chip zwischendurch schläft. Ein Sensor, der alle paar Minuten einen Wert meldet, kommt sehr viel weiter als ein WLAN-Board – Wochen gegen Monate ist die übliche Größenordnung.

Geht das auch mit Thread und Matter?
Ja, denn Thread nutzt dieselbe Funkgrundlage. Mit passender Firmware wird aus dem Board ein Thread-Gerät, das über einen Thread Border Router ins Matter-Netz kommt. Entscheiden muss man sich pro Gerät für eines von beiden.

Was tun, wenn Zigbee2MQTT die Werte falsch anzeigt?
In der Dev-Konsole des Geräts eine externe Definition erzeugen lassen und diese anpassen. Externe Konverter werden im laufenden Betrieb geladen; funktioniert die Definition, kann man sie dem Projekt als Beitrag anbieten.

Brauche ich zwingend ESPHome dafür?
Nein, Espressifs esp-zigbee-SDK geht auch – verlangt aber Programmierkenntnisse in C. ESPHome nimmt einem den gesamten Unterbau ab und ist für alle, die ohnehin Home Assistant nutzen, der deutlich kürzere Weg.

Fazit

ESP32 mit Zigbee ist der Punkt, an dem Bastelhardware und Smart-Home-Standard endlich zusammenfinden: eigene Sensoren, die sich anmelden wie Markengeräte, monatelang mit einer Batterie auskommen und ganz nebenbei das Funknetz verstärken. Unsere klare Empfehlung: Starte mit zwei Boards statt mit einem – eines als netzbetriebener Router in der Funklücke, eines als Batteriesensor. So sieht man beide Rollen im selben Netz und versteht das Mesh in einem Nachmittag. Wer dagegen ein Display, eine Kamera oder komplexe Logik plant, bleibt beim klassischen WLAN-ESP32. Und der Koordinator bleibt ein eigener Stick am Raspberry Pi 5: Das Fundament des Netzes ist die falsche Stelle zum Experimentieren.

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