Smarter Briefkasten mit Tuya Fenster-Alarm-Sensor und Alexa "Post ist da!"-Meldung

Die Idee, meinen Briefkasten smart zu machen, also dass er mir Bescheid gibt, wenn neue Post da ist, spukt schon länger in meinem Kopf herum.

Die Grundidee ist ganz einfach: Es soll erkannt werden, wenn Post eingeworfen wird und ein Mikrocontroller soll dieses Ereignis dann per Funk an eine Zentrale, etwa mein Always-On-Display melden und dort anzeigen.

Um diesen "Die Post ist da!"-Melder zu realisieren, brauchen wir einen Mikrocontroller, der von sich aus funken kann oder einen anderen mit separatem Funkmodul. Ich wollte es der Einfachheit halber zuerst mit einem ESP8266 probieren, der sich über WLAN (2.4 GHz) verbinden sollte.

Als Notfallplan hatte ich mir dann noch einen 433 MHz Sender/Empfänger-Kombination im Sinn, die vielleicht etwas weiter kommt beim Funken. Erfahrungen damit hatte ich ja schon gesammelt: siehe dazu meine Artikel Mit dem Raspberry Pi 433 MHz-Funksteckdosen schalten, 433 MHz-Codes empfangen und den Raspi über Funk fernbedienen und 433 Mhz-Funksteckdose in Amazon Alexa-Routine schalten.

Neben dem ESP 8266 braucht es dann natürlich noch einen Sensor, der erkennt, wenn Post eingeworfen wird oder eingeworfen worden ist. Das erste ist ein Ereignis, das zweite ein Zustand. Der Sensor dazu soll bitte schön möglichst klein und flach sein, denn im Briefkasten ist ja nicht sonderlich viel Platz und der Weg für die Briefsendungen darf nicht versperrt werden.

Am besten wäre es, den ESP 8266 (oder auch ESP 32) im Tiefschlaf zu halten und nur aufzuwecken, wenn ein externes Interrupt-Signal vom Sensor reinkommt. Erst dann sollte die WLAN-Verbindung aufgebaut werden und die Nachricht, dass etwas eingeworfen wurde an mein Always-On-Display weitergeleitet werden.

Ideen über Ideen

Ideen, eine Einwurferkennung mittels Sensor umzusetzen, hatte ich einige: Das sind reichlich Ideen.

Die einfache (langweiligere) Lösung



Und als ich hin und wieder darüber sinnierte, welches denn jetzt die beste wäre, stolperte ich bei meinem derzeitigen Lieblings-China-Versandhändler AliExpress über den "Tuya WLAN Türöffnungsdetektor " mit Smart Life App Support als Sensor für Alarmanlagen.

Bestellen kann man den direkt aus China oder auch über amazon Deutschland ein bisschen teurer.


Das Teil läuft mit zwei AAA-Batterien und hat schon alles eingebaut: Einen ESP8266 Mikrocontroller mit Leiterbahnen als WLAN-Antenne auf der Platine, einem eingebauten Hall-Sensor und einer LED, die kurz rot aufleuchtet, wenn die Schaltung ein Ereignis erkannt hat.

Das Ereignis findet immer dann statt, wenn der zweite Teil, ein zweites unscheinbar aussehendes Plastikteil, welches nur einen gewöhnlichen Magneten enthält, in die Nähe des Hall-Sensors des großen Empfangsteils gebracht wird oder auch wieder entfernt wird.

Normalerweise gehört das eine Teil an den Fensterrahmen und das andere an ein Fenster und merkt dann, wenn das Fenster geöffnet wird. Haupteinsatzzweck ist die Einbruchserkennung. Solche Sensoren werden vornehmlich an Alarmanlagen angeschlossen.

Die Firmware ist darauf ausgelegt, batteriesparend zu sein, damit die beiden kleinen AA-Zellen lange durchhalten. Der Normalfall ist, dass die Schaltung schläft und so gut wie kein Strom verbraucht. Nur, wenn ein Ereignis detektiert wird, wacht es auf, verbindet sich mit dem WLAN, setzt seine Nachricht ab, trennt sich wieder von WLAN und legt sich wieder schlafen.

Die Ereignis-Nachricht kann dann in der App Smart Life von Tuya, die ich mal als gelungen bezeichnen möchte, angezeigt werden. Von dort kann dann z. B. auch eine SMS abgesetzt werden (kostenpflichtig).

Aber natürlich lässt sich das Teil auch ins eigene Smart Home integrieren. Ich benutze zum Beispiel Alexa von amazon in Form von Echo Dots und Echo Show. In der Alexa App kann ich das dann wieder so konfigurieren, dass meine Dots eine Ansage machen, dass jetzt die Post da ist und das Show diese Meldung zudem anzeigt.

Funktionieren tut das Teil also schon mal und es kann alles, was wir brauchen. Zeit, das Ding im Briefkasten zu installieren.

Installation im Briefkasten

Hier stellt sich die Frage, wie die beiden Teile angebracht werden müssen, damit ein Ereignis beim Briefkasten öffnen ausgelöst ist. Klar ist: ein Teil muss an den beweglichen Teil, die Briefkastentür. Das große Teil, also der Mikrocontroller passt recht gut an die Innenseite der Briefkastentür, das passende Klebepad wird gleich mitgeliefert. Dank Aufschiebe-Mechanismus kann man trotzdem noch die Batterien wechseln. Inklusive Batterien ist das Teil leicht genug, damit es beim Einwerfen von Postsendungen nicht auffallen dürfte.

Allerdings wird es eng für das zweite Teil mit dem Magneten darin. Das muss so ausgerichtet sein, dass sich die Einkerbungen beider Teile gegenüberstehen. Das lässt sich in meinem Briefkasten nicht realisieren. Ich bekommen höchsten einen 90° Winkel hin. Damit löst selbst bei voll geöffneter Tür nichts aus.

Aber Magnet ist Magnet, nicht wahr? Ich greife ich mein Sortiment allerfeinster und starker Hightech-Neodym-Magnete. Mit den etwas dickeren, runden klappt die Erkennung dann auch schon ansatzweise, zumindest, wenn die Tür weit geöffnet wird. Das lasse ich erst einmal so, verbessere es später aber durch zwei runde Magnete übereinander und als das schließlich noch nicht perfekt funktioniert, kommt der 10 x 10 x 10 mm Magnet-Würfel ins Spiel, der von der Höhe gerade so nicht mehr im Weg ist und richtig Kraft hat. Mit dem werden auch kleinere Bewegungen erkannt. Das sollte für die allermeisten Fälle funktionieren. Naja, vielleicht nicht bei einem besonders sanften Zusteller, der einen Brief mit dem Geschick eines Taschendiebes geräusch- und türmäßig fast bewegungslos einsteckt.

Sendeprobleme

Ich habe aber ein ganz anderes, viel schwerwiegenderes Problem: Aus einer geschlossenen Stahlkiste lässt sich schlecht funken. Kein Wunder, gibt es doch so Strahlenschutz-Boxen, in die man die Handys legen kann, damit die nicht mehr abgehört werden können. Da kommt nichts mehr raus. Und aus einem 1 Millimeter dicken Stahlblechgehäuse eines renommierten deutschen Briefkastenanlagen-Herstellers schon gar nicht. Das ist noch Qualität made in Germany.

Kein Wunder also, dass also schön funktionierte, als ich vor dem geöffneten Briefkasten stand und meine Experimente durchführte und nichts mehr ging, sobald der Briefkasten zu war.


Meine erste (blauäugige) Idee war, dann einfach ein längeres Kabel an die WLAN-Antenne anzulöten und ein Stück davon aus dem Briefkasten hängen zu lassen. Das hat natürlich nicht funktioniert - die Antennenexperten unter euch wissen, warum.

Also kurz gegoogelt und in die Welt der schwarzen Magie von HF-Technik und Antennen eingetaucht. Da dann gelesen, dass meine Antenne doch bitte ein viertel λ (klein Lambda) lang sein soll, wahlweise auch 1, 1/2, 1/8 oder 2, 4, 8, 16 λ.

λ wird berechnet als Lichtgeschwindigkeit durch Frequenz (λ = c / f), also bei 2.4 Ghz ca. 300'000'000 m/s durch 2'400'000'000 Hz, also 300 Mio. durch 2400 Mio., also ein Achtel Meter, oder eben 12.5 cm. Davon ein Viertel sind 31 mm. Das sollte also meine Antennenlänge sein. Also ein 31 mm langes Stück blanken 230V-Kupfer-Draht ans Ende des langen Kabels gelötet (entdecke den Fehler), aber damit hatte ich schon in der Wohnung nach ein paar Metern kein Empfang mehr.

Nach ein bisschen eigenem logischem Denken (Google wird auch immer schlechter, aber vielleicht sind es auch die Webseiten selbst) bin ich dann drauf gekommen, dass das gesamte Kabel, auch das dünne Käbelchen, als Antenne fungiert und dass das so nichts werden konnte. Was ich machen musste, war die interne WLAN-Antenne zu durchtrennen und ein abgeschirmtes Koxialkabel anzulöten und an dessen Ende das 31 mm Drahtstück. Koax-Kabel hatte ich aber nur das dicke für Fernsehempfang daheim, so dass ich erst dünneres Kabel bestellen musste.


Bei der Gelegenheit auch eine Print-WLAN-Antenne auf Platine mitbestellt, wie sie in Handheld-Spielekonsolen zum Einsatz kommt.

Für China-Verhältnisse kamen die Antennenkabel recht fix an und ich konnte weiter basteln. Diesmal darauf geachtet, die Original-Antenne zu durchtrennen und das Stück, das ich zum Anlöten des Koax-Kabels brauchte möglichst kurz zu halten. Dann ging es ans ausmessen und die richtige Länge für das Koax-Kabel heraus finden.


Die Print-WLAN-Antenne soll an die Rückseite des zu den Wohnungen gerichteten Namensschild aus Plastik geklebt werden, was so ziemlich das einzige Loch im Blechgehäuse ist außer vielleicht unten der Sehschlitz zum Checken, ob Post drin liegt, aber der ist halt unten und da fällt dann unter Umständen auch Post drauf - sehr schlecht für die empfindliche Antenne und Lötverbindung. Oben hinterm Namensschild kann nichts passieren, da kann keine Post hinkommen.


Danach ging es daran, das Antennenkabel an die bestelle WLAN-Antenne anzulöten und mit UV-Harz-Kleber zu fixieren. Danach fand sie ihren Platz hinterm Plastikschild und das Antennenkabel wurde so an den Innenwänden des Briefkastens entlanggeführt und mit Klebeknete und Klebeband fixiert, dass da nichts durch Posteinwurf abreißen kann.

Zum Schluss der spannende Test: wird der Sensor aus dem Briefkasten funken? Erst hatte ich keinen Erfolg und war schon fast enttäuscht, aber dann habe ich meine Antennen an meinem WLAN-Access Point ein wenig anders ausgerichtet und dann ging es.

Unterm Strich

Jetzt muss ich also nicht mehr zum Briefkasten laufen, um zu schauen, ob da Post drin liegt. Naja, vielleicht doch, denn so hundertprozentig traue ich der Sache noch nicht. Wenn nach ein paar Sekunden nicht gefunkt werden konnte, versucht die Schaltung es nicht noch mal. Aber das ist bei einer Meldung, ob die Post da ist, keine große Katastrophe. Anders als wenn jemand so einen Türsensor wirklich für die Alarmanlage benutzt und der Einbrecher einen WLAN-Jammer dabei hat, der den Sensor nutzlos macht.

Nein, meine Alexa sagt mir mit freundlicher Stimme, dass ich mich jetzt in nächster Zeit zum Briefkasten bequemen könnte.

Wenn ich so nachdenke, haben mir die extra Runden zum Briefkasten die Treppen runter und rauf trainingstechnisch vielleicht gar nicht schlecht getan. Naja, das Training kann ich ja irgendwie anders wieder reinholen - zum Beispiel mit Geocaching in freier Natur.

Und außerdem habe ich wieder mal was dazugelernt, besonders über Funk, Antennen und Abschirmung; das war immer so ein kompliziertes Thema, an das ich mich bisher nicht so richtig herangetraut hatte. Und wir allesn wissen doch: das in der Praxis erfahrene bleibt am längsten im Gedächtnis.

By the way: Fun Fact dazu: Früher im Mittelalter und bis ins 19. Jh. hinein hat man beim Abschluss von wichtigen Verträgen den Zeugen eine ordentliche Backpfeife verpasst, damit sie sich durch das Schmerzerlebnis auch sehr viel später besser an den Vertragsschluss erinnern konnten. Daher stammt übrigens auch die Redewengung sich etwas hinter die Ohren schreiben.

Video

Über den Tuya Türsensor und die Antennen habe ich ein kleines Video gemacht: