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Durch die Weiträumigkeit unserer neuen Weide hatten wir ein Problem:

Wir wollten den Elektrozaun ausschalten können, bevor wir das Tor öffnen.

Dazu gab es verschiedene Lösungen.

Die Erste wäre gewesen, einen Bleiakku ins Gras zu werfen, das Weidezaungerät daneben zu installieren (wetterfestes, abschließbares Gehäuse) und dann am Tor einen Schlüsselschalter zu installieren. Das hätte aber bedeutet, dass wir immer die Akkuspannung kontrollieren hätten müssen, oder ein Solarpanel aufzubauen, das auch in der dunklen Jahreszeit genügend Strom liefert, um das System am Laufen zu halten. Ein häufig genutzter Plan, aber aus meiner Sicht keine gute Lösung.

Alternativ wäre es möglich gewesen, einen Schlüsselschalter am Tor zu installieren, der über ein Relais das ca. 80m entfernte Weidezaungerät ein- und ausschaltet. Eine bessere Lösung, aber mich hat es davor gegraust, die Furche für das Kabel zu graben. Abgesehen davon ist ein Erdkabel in der Länge nicht besonders günstig und die Schlüsselschalter halten nicht ewig. Mit abgebrochenen Schlüsseln hatten wir in der Vergangenheit auch so unsere liebe Not. Außerdem braucht jeder (mindestens) einen Schlüssel, den er dann auch nicht vergisst.

Es musste eine günstige, einfache Lösung her. Der WLAN-Elektrozaun war geboren. Warum nicht das Weidezaungerät über eine Smartphone-App ein- und ausschalten? Jeder hat inzwischen so ein Ding, die Verbindung ist verschlüsselt und es gibt einen Rückkanal, der einen den derzeitigen Zustand des Weidezauns anzeigt.

 

Die Hardware

Basis des Schalters war ein ESP01-Modul, das inzwischen im Internet für wohl 2,50EUR zu erwerben ist. Es ist klein, mit der Arduino-Umgebung leicht zu programmieren und es hat alles an Board, was man für das Projekt braucht. Nach kurzer Recherche im Internet bin ich auch auf einen Code für einen Webserver gestoßen, der leicht modifiziert hier zum Einsatz kommt. An dieser Stelle noch einmal Dank an Stefan Thesen für den Code.

Mein erster Versuchsaufbau bestand aus einer China-Hartpapier-Leiterplatte, einem Linearregler für 3,3V dem ESP01-Modul nebst LED und einer 9V-Bockbatterie. Die LED simulierte dabei den Zustand des Relais, das das Weidezaungerät ein- und ausschaltet.

 

 

Die Software

Nun zum Code: (Source.zip) 

Das File enthält eine "INO-Datei" die mit der Arduino-Entwicklungsumgebung auf den ESP01 programmiert wird.

Wichtig sind dabei die beiden Zeilen (20/21):

const char* ssid = "NameOfServer";
const char* password = "Password";  // set to "" for open access point w/o passwortd

Die erste Zeile definiert den Namen des Servers der im Smartphone beim binden erscheinen soll. Darunter ist das Passwort. Da sollte man sich was ordentliches ausdenken!

Der Server baut, wenn er eingebunden ist, automatisch eine Verbindung zum Handy auf (wenn das Passwort stimmt). Auf der Oberfläche des Handys muss dann nur noch der Server aufgerufen werden, am Besten legt man sich da einen "Shortcut"  mit der Serveradresse 192.168.4.1 (einfaches Browserfenster mit IP-Adresse) an.

 

Die Smartphone-App

Die Weidezaun-App ist sehr einfach gehalten, dafür läuft sie auf jedem Smartphone, denn es ist einfaches HTML.

Beim Aufruf wird der aktuelle Zustand des Zauns angezeigt. mit den beiden Button kann man den Zustand ändern. Als Feedback vom Server kommt dann der neue Zustand zurück. Die Meldung würde unterbleiben, wenn der Server den Befehl nicht verstanden/ausgeführt hätte.

 

Reichweitenproblem

Kurz nach der Fertigstellung des Versuchs stellte sich heraus, dass die Reichweite des Moduls bei weitem nicht das erreichte, was ich brauchte. Nach einigem Suchen im Internet fand ich eine Lösung für eine einfache Richtantenne (http://www.wikarekare.org/Antenna/WaveguideCan.html). Es handelt sich bei dem Antennentyp um eine so genannte Holleiterantenne/Waveguide-Antenna. Die besteht in meinem Fall aus einer leeren Dose Kaffeepulver (LAVAZZA Espresso), einer SMA-Buchse und einem Stück Draht.

Der Draht wird auf den Innenleiteranschluß von der SMA-Buchse angelötet und passend abgelängt (Zeichnung).

In die Dose wird ein Loch gebohrt (siehe Zeichnung) und die SMA-Buchse eingesetzt.  Als Feuchtigkeitsschutz wird die Dose wieder mit dem Kunststoffdeckel verschlossen. Eine Lage Gewebeklebeband drum herum und das ganze noch schön mit mehreren Lagen Lack versiegeln, fertig ist die Richtantenne. Ich habe an meine Richtantenne auf der Rückseite eine metallische Schraubverbindung angelötet, die gleichzeitig auch die Masseverbindung der Dose herstellt, und das Aufstellen und ausrichten erleichtert.

Der ESP01 braucht nun einen Antennenanschluß. Dazu wird die Antenne auf dem Board vorsichtig mit einem Cuttermesser abgetrennt und an den Fußpunkt der F-Struktur ein dünnes Kabel mit SMA-Stecker dran gelötet. Als Feuchtigkeitsschutz und gegen mechanischen Stress habe ich das Modul anschließend mit Gießharz versiegelt.

Der Schaltplan ist recht einfach. Unsere Hausspannung ist 12V. Zuerst kommt eine Sicherung, dann wird mit dem DC/DC-Wandler die Spannung auf 3,3V für den ESP01 herunter gesetzt.

Der hat am GPIO02, dem Schaltausgang einen Transistor sitzen (BCR135). Alternativ geht auch ein FET-Transistor. Der Schaltet das Relais (12V). Eine Freilaufdiode schützt vor Überspannung. Parallel dazu ist noch eine LED mit Vorwiderstand geschaltet, die den Schaltzustand lokal im Schaltschrank anzeigt. Das hilft bei einer eventuellen Fehlerdiagnose. Die Schaltkontakte schalten die 12V für das Weidezaungerät ein und aus.

Um Strom zu sparen habe ich in der endgültigen Fassung der Schaltung ein kleines Schaltnetzteilmodul von Traco (Reichelt TSR 1-2433) als Stromversorgung (12 Eingang, 3,3V Ausgang) eingebaut. Das Relais (Reichelt JS-12 N K) ist ein Trennrelais mit Ruhekontakt, d.h. im stromlosen Zustand ist der Weidezaun ein.  

 

Die Schaltung habe ich in ein Hutschienengehäuse gebaut, das in den Sicherungskasten der Weide kommt.

Die schwarze Box ist übrigens meine Richtantenne. Die Reichweite beträgt ca. 100m. Zwischen dem ESP01 und der Antenne liegen 10m Kabel. Was früher ein Witz war (Da hat jemand ein WLAN-Kabel in EBay gekauft ;-) ) gibt es heute wirklich. Mit WLAN-Kabel wird heute ein Kabel bezeichnet, das zwischen einem WLAN-Router und einer externen Antenne geschraubt wird. Aufpassen: Es gibt SMA und SMA-RP (Reverse Polarity). Wer reine SMA-Buchsen verwendet hat, solle kein RP-Kabeltyp kaufen - das passt nicht.

So sieht das Gerät im Sicherungskasten aus. Grün bedeutet in dem Fall, dass der Weidezaun problemlos berührt werden kann.

 Unser WLAN-E-Zaun funktioniert seither wunderbar auf Android und Apple Handys.