Briefkastenwächter

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Ab sofort bekomme ich eine E-Mail, wenn die Klappe meines Briefkastens geöffnet wurde. Hierfür verwende ich das günstige ESP-01S-Modul, welches sich ins WLAN einwählen und E-Mails versenden kann. Das batteriebetriebene Modul wird einfach in der passenden Position in den Briefkasten geklebt.

Die Software, den Schaltplan und das Layout gebe ich auf Anfrage gerne heraus. 🙂

Update, August 2020 Der erste 9 V-Block hat jetzt 5 Monate lang durchgehalten. Erst bei einer Batteriespannung von 7 V war dann endgültig Schluss.

Stromversorgung und Aktivierung

Die Schaltung wird über einen 9 V-Block und einen nachgeschalteten DC/DC-Abwärtswandler (3,3 V) versorgt, sobald der Mikroschalter über den an der Briefkastenklappe anliegenden Betätigungsstift aktiviert wurde (der Stift schnellt heraus).

Eine Soft Latch-Schaltung gestattet es dem ESP-01S, die gesamte Schaltung inklusive seiner selbst nach getaner Arbeit wieder abzuschalten, sodass im Ruhezustand — auch bei verstopfter Klappe — so gut wie kein Strom verbraucht wird. Die genaue Lebensdauer eines 9 V-Blocks in dieser Konfiguration muss ich noch ermitteln; der ESP-01S zieht ca. 70 mA bei 3,3 V. Das Senden einer E-Mail dauert in etwa 10 Sekunden. (Im Fall eines gestörten WLAN-Empfangs tritt nach 20 Sekunden ein Timeout ein und die Schaltung deaktiviert sich wieder.)

Bei dem Betätigungsstift handelt es sich um ein Stück Carbonstange, welches durch ein Messingröhrchen geführt und durch ein kleines angeklebtes Endstück gegen Herausrutschen gesichert wird. Durch einen Tropfen Nähmaschinenöl und die Verwendung eines Mikroschalters mit langem Hebel erfordert die Betätigung relativ wenig Kraft, sodass die Briefkastenklappe den Schalter im „Klappe zu“-Zustand sicher betätigt. Nur beim Loslassen des Schalters wird durch eine kleine Zusatzschaltung ein kurzer Stromimpuls erzeugt, welcher die Soft Latch-Schaltung aktiviert.

Externe Antenne

Natürlich stellt ein Metallbriefkasten annähernd einen Faradayschen Käfig dar, sodass sich mit der kleinen gedruckten Antenne auf dem ESP-01S keine gute Reichweite erzielen lässt — schon gar nicht ins nächste Stockwerk. Glücklicherweise hatte ich noch einen in die Jahre gekommenen Linksys WRT54GL-Router herumfliegen, welcher bereitwillig eine seiner beiden Antennen opferte:


Hierfür habe ich die Leiterbahn der gedruckten Antenne abgetrennt und stattdessen das Koaxkabel der externen Antenne angelötet sowie mit etwas Epoxydharz fixiert. Dadurch ließ sich die Reichweite für den E-Mail-Versand tatsächlich ausreichend steigern. (Im Gegensatz zum Prototypen, bei dem ich lediglich zwei kurze Kupferlackdrahtstücke als provisorische externe Antenne angelötet habe.)

Prototyp

Die erste Version habe ich auf Lochraster zusammengebraten, wohingegen die Platine der oben gezeigte Version natürlich auf meiner Selbstbau-CNC gefräst wurde! 🙂

Installation


Ein Alu-Block dient als Abstandshalter zwischen Platine und Briefkastenwand. Doppelseitiges Klebeband fixiert alles in der passenden Position, sodass die Briefkastenklappe im geschlossenen Zustand den Carbonstab komplett hineindrückt.

Eigenheiten des ESP-01S

Da dies mein erstes Projekt mit dem ESP-01S ist, musste ich mich zuerst mit den Eigenheiten dieses Moduls vertraut machen. Ich verwende den RX-Pin zum Abschalten der Soft Latch-Schaltung, da ich den TX-Pin zu Debug-Zwecken benötigte und sowohl auf dem GPIO0-Pin als auch auf dem GPIO2-Pin beim Start seltsame Dinge vorgehen:


GPIO0 gibt anscheinend ein Rechtecksignal mit ca. 675 Hz aus…


…und GPIO2 scheint irgendwelche Daten zu senden. Zum sauberen Schalten der Stromversorgung ist dieses Verhalten natürlich inakzeptabel.

Da der Zustand der Pins GPIO0 und GPIO2 den Startmodus (Booten oder Flashen) des Moduls bestimmt, habe ich beide Pins mit jeweils einem PullUp-Widerstand sicherheitshalber auf HIGH gezogen. Auch den ENABLE- sowie den RESET-Pin habe ich HIGH geschaltet.

Um den RX-Pin als normalen GPIO zu verwenden (in diesem Fall als Open Collector-Output, der am Ende des Programms auf LOW gezogen wird), ist folgender Codeschnipsel erforderlich:

Serial.end();
Serial.begin(115200, SERIAL_8N1, SERIAL_TX_ONLY);
...
pinMode(3, FUNCTION_3);
pinMode(3, OUTPUT);
digitalWrite(3, LOW);

Verwendete Ressourcen

Allgemeines zu den ESP-Modulen:

Bezugsquellen (keine Affiliate-Links):

Programmierung:

E-Mail und WLAN:

Schaltungen:

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