Der Briefkastenwächter
von Jürgen Kuhn
Beim Nachdenken über ein Projekt nur aus den Teilen des Adventskalenders fiel mein Augenmerk insbesondere auf den Neigungssensor SW520D. Damit müsste sich doch etwas Neues oder aber auch ein alter Wunsch realisieren lassen. Begeistert hat mich das einfache Prinzip des Sensors. Insbesondere auch dass nicht nur eine Kugel, sondern zwei Kugeln für ein sicheres Schließen des Schalters sorgen. Aber auch die Robustheit macht ihn für Einsätze im Außenbereich interessant.
Deshalb fiel mir nach kurzer Zeit mein Wunsch ein, meinen Briefkasten auf neue Post zu überwachen. Bisher waren mir Lichtschranken oder andere mechanische Berührungsschalter zu störanfällig und nach kurzer Zeit unbrauchbar. Aber der Neigungssensor versprach genau das leisten zu können. Oft kippte ich ihn schon mal mit der Hand und stellte fest, dass dieser einfache Sensor sehr gut in den Briefkastendeckel passen würde. Vor allem der Auslösewinkel zum sicheren Auslösen wird sehr stabil erfüllt. Als Trigger für neue Post muss im Grunde nur der Briefkastendeckel einmal geöffnet werden.
Die Anforderung ist, dass nicht nur ein Signal ausgelöst wird, sondern der Status auch noch gespeichert wird. Dieser Status (Post ist da) muss stabil bis zum Leeren des Briefkastens erhalten bleiben.
Also zwei stabile Zustände:
1. noch keine Post
2. Post ist da
Also zwei stabile Zustände, Speichern, Anzeigen – natürlich ein „bistabiler Multivibrator“ oder auch Flipflop! Schaut man in der Wikipedia (https://de.wikipedia.org/wiki/Multivibrator) findet man folgenden Satz: „Der bistabile Multivibrator hat zwei stabile Zustände, zwischen denen er durch Triggersignale hin und her geschaltet werden kann. Ohne Triggersignal verharrt er in dem zuletzt erreichten Zustand.“
Exakt die Funktion die benötigt wird. Aber reichen die anderen Bauelemente für eine derartige Schaltung? Der Sensor ist schon mal da und sehr gut geeignet. Nach Analyse einer einfachen Schaltung eines bistabilen Multivibrators und mehrmaligen Zählen der Widerstände aus den Adventskalendern kamen Zweifel, ob es an einem einzigen fehlenden Widerstand/-wert das Projekt scheitern sollte. Von der Anzahl der Widerstände reicht es, aber die Werte? Aber man kann ja Widerstände auch parallel schalten! Nochmal gezählt und nachgedacht und es kam folgende Schaltung dabei heraus:
Welche LED beim Einschalten leuchtet ist reiner Zufall, falls der Taster und der Sensor geöffnet sind. Das Schalten in den Ausgangszustand (grüne LED, keine Post) geschieht nun dadurch, dass beim Verbinden der Basiswiderstände (R6/R7) mit Masse der Strom nun nicht mehr über die Basis des Transistors Q2 fließt, sondern über den Taster direkt auf Masse. Somit wird der Transistor Q2 gesperrt, da nun 0V an seiner Basis anliegen und kein Basisstrom mehr fließen kann. Damit ist auch die rote LED aus. Der Strom über R3/4, R5 und Q1 reicht nicht zum Leuchten der roten LED, aber zum Öffnen und offen halten von Q1 auch wenn der Taster losgelassen wird. Beim Drücken des Tasters geht die grüne LED sofort an. Wird der Taster losgelassen, bleibt weiterhin LED1 an, da ja nun Q1 geöffnet ist. Dieser Status ist stabil. Wird nun der Sensor geschlossen, kehren sich die Verhältnisse entsprechend um. Nun wird der zweite stabile Zustand erreicht. (Die Post ist da.) Die rote LED leuchtet solange wie der Sensor geschlossen bleibt oder bis der Taster S1 erneut betätigt wird. Nicht sonderlich komplex, aber es wurden nur die Bauelemente der Kalender benutzt.
Nun schnell mal aufgebaut und getestet.
Obwohl es nicht all zu viel Bauelemente sind, wird das Steckbrett schnell unübersichtlich. Aber nach dem Anschließen der Batterie leuchtete schon mal die rote LED. Auch wenn der Sensor bewegt wird, ist sofort die rote LED an.
Beim Drücken des Tasters ging die rote LED sofort aus und dafür die grüne LED an.
In der Praxis bzw. Außeneinsatz sieht das dann so aus: Der Neigungssensor wird in den Deckel geklebt. Daneben habe ich den Zustand bzw. die Lage der beiden Kugeln im Inneren des Sensors skizziert. Der Sensor ist geschlossen und die rote LED ist an.
Ist nun der Deckel geschlossen, ist der Sensor nicht leitend und die rote LED bleibt weiterhin an. Auch hier habe ich für das bessere Verständnis das Innere des Sensors skizziert. Der Sensor ist offen. So bleibt entweder die grüne LED an oder wenn der Deckel geöffnet wurde strahlt die rote LED.
Fazit:
Die Schaltung ist einfach und leicht nach zubauen. Einfach super geeignet ist der Sensor für diese Anwendung. Er löst sehr sicher aus und hat weder mit Hitze, Frost noch anderen Wetterunbilden ein Problem. Auch Vandalismus ist kein wirklich echtes Problem. Die Batterie befindet sich in der warmen Stube bei der Anzeige - und nun muss nur noch Post kommen.......
Was den Wettbewerb angeht, so möchte ich folgendes vorschlagen: Man kann den Sensor auch an das IoT-Board anschließen und sich per E-Mail informieren lassen. Dazu noch Datum und Uhrzeit und schon weiß man wie lange der Brief im Kasten frieren musste bzw. ob der Briefträger ein Frühaufsteher oder Langschläfer ist. Auch das Zählen der Öffnungen während des Tages unter Beachtung einer softwaremäßigen Entprellung wäre leicht möglich.