Automatisierte Hühnerklappe – Part #1

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Ein Freund hat mich gebeten für seinen Hühnerstall eine automatisierte Hühnerklappe zu bauen. Die Klappe soll morgens geöffnet und abends, wenn die Hühner wieder im Stall sind, geschlossen werden.
Diese Idee ist nicht neu, doch die meisten Produkte am Markt kosten über 100 Euro. Mein Ziel ist es die Kosten auf unter 30 Euro zu bringen, Arbeitsstunden natürlich nicht eingerechnet (Aber für was hat man ja seine Freizeit :D).

Anforderungen

Die Anforderungen an die automatische Hühnerklappe lauten wie folgt:

1. Unterscheidung Tag/Nacht
2. Display für einfache Informationsausgabe
3. Schnittstelle für die Parametrierung
4. keine externen Schalter
5. Wetterfestes Gehäuse
6. Kosten < 30 Euro
7. 12 Volt Spannungsversorgung
8. Überlastschutz, falls die Klappe sich verklemmt

Umsetzung

1. Die Unterscheidung ob Tag oder Nacht erfolgt mithilfe des Lichtstärkesensor BH1750
2. Ein kleines 0.91 Zoll 128 x 32 OLED Display stellt die wichtigsten Informationen dar.
3. Die Steuerung und das Hosten des Webservers übernimmt der von mir gerne genutzte ESP-12F. Eine Webpage ermöglicht es Parameter zu verändern und zwischen den Modi Automatik und Manuell zu wählen.
4. Um nicht zusätzliche Kabeln für die Endschalter verlegen zu müssen, wird ein Mechanismus zur Erkennung der Klappenposition implementiert, welcher im Gehäuse platziert wird.
5. Zum Einsatz kommt ein günstiges Industriegehäuse mit durchsichtigem Deckel, welches die Schaltung vor Regen schützen soll.
6. Da sich die Kosten auf unter 30 Euro belaufen sollen, können nur günstige Komponenten verbaut werden. Zusätzlich kommt ein 3D-Drucker zum Einsatz zum Custom-Teile zu erzeugen.
7. Die 12V Spannungsversorgung steht schon zur Verfügung und kann mit jedem beliebigen Steckernetzteil erzeugt werden.
8. Falls die Klappe sich verklemmt, steigt der Stromverbrauch des DC-Motors an. Mithilfe des IC INA138 (Current Sense Amplifier) und dem ADC des ESP-12F wird die Stromaufnahme ausgewertet. Falls die Stromaufnahme über einen vordefinierten Schwellwert steigt, wird der Motor abgedreht.

Der Mechanismus zur Klappenbewegung erfolgt über einen günstigen Getriebemotor mit angeflanschter Rolle. Die Klappe ist dabei über eine Schnur mit der Rolle verbunden. Die Ansteuerung des Getriebemotors erfolgt über den IC L298N (H-Brücke).
Damit alles sauber verbaut werden kann, habe ich mir eine größere Platine fertigen lassen. An diese kann ich den DC-Motor, den Mechanismus zur Erkennung der Klappenposition und die eigentliche elektronische Schaltung anbringen.
Der 3D-Drucker erzeugt etwa die Rolle, den Mechanismus zur Positionserkennung oder kleine Teile, wie Abstandshalter.

BOM – Bill of Materials

Die Gesamtkosten belaufen sich auf 34.55€ inklusive Netzteil. Ziel knapp verfehlt, aber dennoch in Ordnung für meinen Geschmack. Im Anhang befindet sich die BOM für das komplette Projekt. Die genaue Bestückung der Leiterplatten ist im nächsten Abschnitt unter Design Daten ersichtlich.

Design Daten

Nachfolgend stehen die Gerber, Drill Files, Schematic und die BOM der Platine zum Download bereit:

Outlook

Da ich mit dem Bau schon begonnen habe, und die erste Platine bestückt wurde, gebe ich einen kurzen Vorgeschmack zu diesem kleinen Projekt: