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[Bastelprojekt] RFID Zutrittskontrolle zur Steuerung von Automationen/Szenarien

STdesign
CEO of the Homies

Ausgangssituation/Motivation

Schon länger suchte ich nach einer Möglichkeit die Ereignisse "Haus verlassen" und "nach Hause kommen" direkt an der Haustür ohne Handy auslösen zu können. Insbesondere das Alarmsystem soll situativ passend außerhalb des Hauses (de-)aktiviert werden. Also immer bei geschlossener Haustür - d.h. vor dem Betreten bzw. nach verlassen des Hauses.

Der Universalschalter / Universalschalter II oder ein Twist im Inneren des Hauses als bekannte klassische Lösung scheiden aus, die Abhängigkeit von Aktivierungs- und Deaktivierungszeiten war für uns nicht praktikabel. 

 

Im Lastenheft standen außerdem folgende wichtige Punkte:

  • Ausreichend missbrauchsicher, also z.B. kein simpler Schalter.
  • Dezent und zugriffsgeschützt von außen, keine Bauteile außerhalb des Hauses.
  • Bedienung möglichst mit dem ohnehin genutzten Schlüsselbund; schnell und für alle Bewohner niederschwellig nutzbar.
  • Batteriebetrieben, da an der Tür kein Stromanschluss in brauchbarer Nähe ist.
  • Einfach nutzbar durch Nachbarn und Freunde (z.B. während Urlaub) ohne sonstigen Zugriff auf das Smart Home System.

 

Umsetzung

Benötigt werden:

Ergänzend für den Batteriebetrieb:

  • Eine möglichst groß dimensionierte Powerbank bei brauchbaren Abmessungen und Gewicht mit passender Ausgangsspannung (hier 550 g, 96 Wh und 12 Volt) und ohne automatische Abschaltung bei geringen Strömen (die meisten Powerbanks haben einen Entladeschutz, der hier hinderlich ist).
  • Ein bi-stabiles Relais mit Umschaltansteuerung. Verwendet habe ich ein Stromstoßrelais mit 12 V Spule.

 

Der Sinn des zusätzlichen bi-stabilen Relais ist, den Schließer-Kontakt des RFID Sensors im Pulse-Betrieb (wie ein Taster) nutzen zu können, um den Energieverbrauch zu senken. Im Schalterbetrieb (Flip-Flop), mit lange Zeiten dauerhaft angezogenen Kontakt, wäre die Stromaufnahme zu Lasten der Batterielebensdauer zu hoch gewesen. Bei direktem Anschluss eines 12 V Netzteils könnte darauf, und natürlich auf die Powerbank, verzichtet und der Sensor im Flip-Flop-Modus verwendet werden. Der Sensor lässt sich am PC über eine Herstellersoftware konfigurieren.

 

Zusammengebaut sieht das ganze so aus:

PXL_20240822_075003938.jpg

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Das Elektronikgehäuse ist an die Innenseite der Haustür geklebt. Die 12 V Powerbank ist über einen Rundstecker angeschlossen und mit Klettband befestigt. Der Akku kann so einfach zum Laden abgenommen werden.

PXL_20240822_095310606.jpg

 

Von außen ist nur die Stelle zum anlegen des Transponders markiert.

PXL_20240822_095340709.jpg

Die User-Tags (Transponder) werden durch die Tür hindurch von außen vom RFID-Sensor erkannt (Distanz ca. 3 cm). Wird ein gültiger User-Tag vor den Sensor gehalten, schließt dieser für eine Sekunde den potentialfreien Kontakt. Dieser Impuls wiederum schaltet das Stromstoßrelais um, also ein oder aus. Im eingeschalteten Zustand ist der per Kabel angeschlossene Türkontakt dann geschlossen. Im ausgeschalteten Zustand hingegen geöffnet. Diese Information wird im Smart Home System in Automationen weiter verwendet (z.B. Alarmsystem, Heizprogramm, Beleuchtung, Kamera usw.) Ungültige, nicht angelernte Tags, werden mit akustischer Fehlermeldung abgewiesen.

 

Der RFID-Sensor hat einen eingebauten Buzzer, welcher durch die Tür dezent hörbar ist und die korrekte Erkennung des User-Tags signalisiert (bzw. Ablehnung bei ungültigem Tag). Die erfolgreiche (De-)Aktivierung des Alarmsystems und ggf. weiterer Aktionen, wird durch die Push-Nachricht des Dienstes / separate Automationsbenachrichtigung mit Ton über das Handy und gekoppelte Smartwatch signalisiert. Natürlich wäre es ebenso möglich z.B. eine smarte Leuchte zur Signalisierung zu nutzen.

 

Beschränkte Zutrittsfreigaben, z.B. während des Urlaubs, sind ebenfalls möglich. Für jeden User-Tag kann optional die Anzahl gültiger Nutzungen individuell limitiert werden. Insgesamt können bis zu 500 Transponder angelernt werden, womit der praktische Einsatz im häuslichen Umfeld nicht eingeschränkt wird.

 

Weitere Systemintegration / Automationen

Neben dem bloßen schalten von "Haus verlassen" und "nach Hause kommen" ergeben sich viele weitere Potenziale zur Integration. Für den Fall, dass ich bei aktivierter Zutrittskontrolle noch in die mit überwachte Garage möchte, schalte ich nach diesem Prinzip das Alarmprofil in Teilschutz um. Und, nach dem Schließen, wieder in Vollschutz zurück.

Weiteres sind beispielsweise Automationen bzgl. der Parkplatzüberwachung, also ist das Auto ggf. bewusst daheim, obwohl wir weg sind. Und umgekehrt.

 

Fazit

Die Baugruppe funktioniert sehr gut und zuverlässig. Auch die Erkennung der User-Tags durch die Tür ist einwandfrei. Einschränkend ist leider, nicht unerwartet, der Akku-Betrieb. Die genutzte Powerbank ermöglicht nur ca. 10 Tage Nutzung mit einer vollen Ladung. Bei längerer Abwesenheit muss ich daher wohl eine fliegende Stromversorgung zur Tür legen und die Einheit entweder direkt versorgen oder die Powerbank stützen.

Seit 11.2019 privater Endanwender; von Bosch Smart Home benannter Poweruser;
SHC I mit 73 Geräten, 141 Automationen, 42 Zuständen
Google Pixel 4a mit Android 13 / Lenovo Tab M10 (3rd Gen.) mit Android 12

☝ gerne mitmachen! Info SHC Generation, Smartphone und Betriebssystem hilft häufig bei der Lösung von Problemen. Einfach im Profil bei "Persönliche Informationen" in der "Signatur" eintragen ✍️.
7 ANTWORTEN 7

M_Rapske
CEO of the Homies

Sehr cooles Projekt. Schöne Umsetzung.

Ich hab ein paar RFID-Reader mit ESPhome/Home Assistant verknüpft. Läuft alles auf 5V.

Der Schuppen läuft damit auf Solar. Nachts reicht die versorgt manchmal nicht, aber wer will nachts schon was im Garten machen. 🤣

Deine Lösung finde ich schön zum nachbauen.

Wenn die Powerbank nicht wäre, fällt es kaum auf.👍

 

 

 

Lerne aus den Fehlern anderer, du hast nicht genug Zeit sie selber zu machen.

SHC II mit 111 Geräten, 8 Automationen (Rest in HA), Xiaomi T13Pro mit Android 14


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Christopher
CEO of the Homies

Schöne Sache, aber wenn es "nur" zum tracken ist von, ist jemand zu Hause oder nicht. Dann hätte man das Ganze doch auch innen an die Wand hängen und den Schlüsselbund erst nach dem betreten der Wohnung auflegen können.

Würd ich persönlich ansehnlicher finden, da von außen an der Tür nichts zu sehen wäre und auch von innen nichts an der Tür klebt.

Wäre dann mit einer konstanten Stromversorgung auch einfacher.

 

Dennoch gute Idee. 👍

Seit 2019 privater BSH Nutzer
SHC II+Funkstick: 83 Geräte / >100 Automation
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Samsung Tab S9 FE+ Android 14

Der Grund ist ja genau der, dass ich außerhalb des Hauses diese Aktionen durchführen möchte. Gleichzeitig sollen "systemfremde" eingewiesene Leute eine Möglichkeit zur Bedienung erhalten. In der Vergangenheit blieb das System einfach viel zu oft ausgeschaltet, aufgrund Randbedingungen, die Fehlalarme begünstigt hätten.

Und sicherer als mit Universalschalter bzw. weniger fummelig als mit Twist (Dreh-Code) sollte es auch sein.

 

Die Optik, nunja, das ist der Schwachpunkt zu dem ich auch stehe. Die Powerbank ist ein Kompromiss bzgl. Optik und auch Laufzeit. Leider habe ich keine weiße gefunden, die die Anforderungen erfüllt. Und auch die nun genutzte dürfte gern mehr Kapazität haben, das ist klar.

 

Die Haustüre ist die äußere von zwei Türen. Dazwischen ist ein Windfang mit Garderobe. Von daher blicke ich nicht ständig auf den schwarzen Kasten. Damit kann ich gut leben.

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Maurice
CEO of the Homies

Schicke Lösung, danke fürs dokumentieren! Alle 10 Tagen laden fände ich auf Dauer aber vielleicht doch etwas hinderlich.

 

Hast Du in Betracht gezogen, statt des bistabilen Relais einen Zustand zu verwenden und das in Software zu lösen? Ohne das jetzt komplett durchgespielt zu haben scheint mir das eine gleichwertige Lösung zu sein.

 

@Christopher Nach meinem Verständnis geht es um die Deaktivierung des Alarmsystems von außen. Machst Du das erst innen, dann brauchst Du eine Alarmverzögerung, was hier wohl nicht gewünscht ist.

Privater Endanwender, kein Bosch-Mitarbeiter.
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STdesign
CEO of the Homies

Ja, die 10 Tage Laufzeit sind definitiv ein Kompromiss und bieten Potenzial zur Verbesserung. Vielleicht zukünftig 'ne kleine Brennstoffzelle. 😅 Wer weiß, was so kommen mag.

 

Es gibt bestimmt andere Umsetzungsmöglichkeiten. Allerdings hab ich es nicht so mit Software und beherrsche keine Programmiersprache (Matlab m-files kann / konnte ich mal und bisschen Simulink; ist aber jetzt auch schon etliche Jahre her).

 

Die Software des Mikrocontrollers des RFID Sensors ist für den Endanwender nicht zugänglich. Sie lässt sich nur in gewissem Maße parametrieren (z.B. Betriebsmode, Pulse-Zeit, Tags). Mehr ist nicht möglich. Insofern geht hier m.E. nicht mehr um den Aufbau zu entschlacken.

 

Eine Umsetzung mit Zustand im Smart Home (also den Kontakt nur kurz schließen und einen Zustand alternierend setzen) wollte ich nicht, damit der Tür-Fensterkontakt nicht ständig als offen bei Abwesenheit angezeigt wird. Ist für mich neben der Meldung vom Alarmsystem und Benachrichtigung ein, über den Teaser, schnell sichtbarer Hinweis zum vorliegenden Systemzustand.

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STdesign
CEO of the Homies

@Hans90 hat per PN gefragt, welchen RFID Leser ich verwendet habe und ob / wie dieser zu programmieren ist. Ich teile die Antwort hier öffentlich, vielleicht interessiert das auch andere.

 

Verwendet habe ich diesen: Teracom Locky-BP

Siehe auch hier.

 

Dieser muss / kann nicht programmiert werden, kann aber durch den Endnutzer parametriert werden (z.B. Impulszeit von 1 bis 240 s, wie im Datenblatt erwähnt). Notwendig hierfür ist die Software "Locky Monitor 2.1". Hierüber lassen ebenso die Transponder anlernen, löschen und mit den oben erwähnten Regeln versehen. Dazu braucht es noch ein passendes Kabel.

 

Wichtig zu wissen ist, dass das Gerät scheinbar abgekündigt ist und der Support ggf. schlecht ist. Außer der Software braucht es aber nicht viel. Die Tags sind Standard und nichts spezielles.

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Hans90
Apprentice Homie

Super, vielen Dank für die Info. Dann werde ich mich, wenn die Tage wieder kürzer werden, mal ans Basteln machen 🙂




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