WiFi vossenjacht – 20 vosjes met ESP8266

Voor een aantal activiteiten heb ik in 2016 een vossenjacht technologiespel bedacht. In de eerste instantie was het de bedoeling om voor jongeren van stichting De Jonge Onderzoekers in Amersfoort een alternatieve vossenjacht te bedenken. Deze jongeren zijn erg geïnteresseerd in technologie, dus wilde ik wat andere technieken gebruiken in combinatie met een normale radiovossenjacht. Dit heeft geresulteerd in een modulair spel, waarbij de verschillende onderdelen op een verschillende manier kunnen worden ingezet. Zo kan het spel aangepast worden aan de doelgroep en de omgeving waarin het gespeeld wordt.

Later is gebleken dat dit spel ook heel goed tijdens de JOTA ingezet kan worden. Dat heb ik dus ook al een paar keer gedaan in Steenwijk.

Dit artikel gaat alleen over het onderdeel WiFi vossen. Ik heb later trouwens ook nog Amateur Televisie (ATV) vosjes gemaakt (komt nog artikel van op deze site). Laat je creativiteit maar de vrije loop!

Doel

Ik wilde de spelers laten vossenjagen met een Wifi analyzer app op een smartphone (Android, want Iphone lijkt dit niet te kunnen). Ik wilde meerdere accespoints op accu’s laten werken, om een bijzondere situatie te krijgen in gebieden waar je helemaal geen Wifi of iets dergelijks verwacht. Een Wifi SSID namenspel met de ontvangen Wifi SSID’s is ook een leuk alternatief spel, ipv uitpeilen. Of beide!

Analyzer app

Vermoedelijk werkt het scannen naar WiFi signalen op deze manier alleen onder Android (laat gerust weten als Apple dit inmiddels ook toestaat). Moderne android versies beperken echter het WiFi scannen, om accu te sparen. In het ontwikkelaarsmenu is dit uit te schakelen (tip). Verder zul je moeten testen welke apps op jouw toestel(len) goed scannen. Veel apps werken niet goed. Vooral de verversingssnelheid is belangrijk als je kiest voor een peil spel. Zoek op WiFi Analyzer in de store. Ik heb onder moederne andoid versies een goed resultaat met “WiFi Analyzer (open-source)” van VREM Software Development.

Zet in alle apps die dat ondersteunen de scan interval zo laag mogelijk (korte tijd). Dit kan bij de instellingen vaak veranderd worden.

Uitdenken en ontwerp

De eerste accespoints die ik ging testen, waren oude routers. Deze dingen slurpen energie en zijn erg groot. Bovendien is de bedrijfsspanning 12 Volt en dat vergde meercellige (dus grote) accu’s. Ik kreeg van een collega de tip, om eens te kijken naar de ESP-12 modules. Deze modules hebben een ESP8266 chip, wat een complete microcontroller is met geheugen en Wifi (2,4GHz). Deze modules bleken erg goedkoop en de werkten op 3,3V met een stroomopname die lager ligt dan 200mA.

Eerste testen met een ESP-12 module en een normale spanningsregelaar op de voeding.

Een enkele Lipo accu heeft een uitgangsspanning die tussen ca. 3 en 4,2V ligt, afhankelijk van hoever de accu al ontladen is. Het grootste deel van de LiPo capaciteit ligt boven de werkspanning van de ESP, dus dat bood kansen! Mij leek een enkele 18650 cel per vosje wel ideaal.

Ik heb hier ook met David PE1MUD over nagedacht en heb wat tips ontvangen. Ik heb getest met switched mode spanningsregelaars, maar die dingen hebben een forse dropout. Die kwamen pas op gang als je ca. 4V er in stopte. Ik vond een ultra low-drop lineaire spanningsregelaar, die al bij 3,4V een uitgangsspanning gaf van 3,3V! Een klein nadeel was dat een lineaire spanningsregelaar wat vermogensverlies heeft (hij stookt het spanningsverschil gewoon op in warmte). Maar eigenlijk mag dit geen naam hebben. Wat moet worden weggestookt, is minder dan 900mV maximaal en bij max 200mA stelt dat niks voor (180mW).

Vervolgens ben ik bij leveranciers op zoek gegaan naar ultra low-drop spanningsregelaars. De LP3982 was een ideale regelaar. Betrekkelijk goedkoop (< 1 euro) en goed verkrijgbaar. De maximale drop-out spanning is 120mV. Maximale belasting is 300mA. Uitvoering is VSSOP SMD. Daar heb ik adapter PCB’s voor gekocht, waar ik ook wat randcomponenten op kon solderen, zoals getekend in onderstaand schema.

LP3982 voedingsmodule

Ik heb het niet getest, maar tegenwoordig bestaat de WMOS-D1 module. Mogelijk is deze al helemaal geschikt en is een losse voeding niet eens meer nodig. Wie dat eens wil testen, graag. Ik verneem graag de bevindingen dan. Ook voor wat betreft de stroomopname, omdat er een UART op zit.

>> Update: in de reactievelden onder dit artikel kun je lezen, dat Johan bevestigd heeft dat een Wemos D1 mini met powershield inderdaad goed werkt en ook ca 24u draait op een enkele cel! Die powershield is nodig, om altijd 5V te maken, omdat de Wemos D1 een UART aan boord heeft die 5V nodig heeft. Dus de combinatie Wemos D1 mini met powershield maakt een compleet vosje! Schakelaar en eventueel zekering toevoegen en klaar ben je.


Rond de ESP-12 heb ik twee headers gesoldeerd. Eén voor de serial UART (programmeren) en de andere voor het enablen van het programmeren. Aan de ingang is nog een zekering geplaatst en een aan/uit schakelaar. Het complete schema ziet er zo uit:

Software

Ik heb de ESP geprogrammeerd in de Arduino IDE. Je moet dan wel de ESP als board toevoegen. Het programma heb ik uit de examples gehaald. Dat was een accespoint voorbeeld. Deze heb ik wat aangepast voor vossenjagen. Zo pas ik de SSID namen aan per vosje en heb ik gevonden hoe ieder vosje een andere Wifi kanaal kan gebruiken.

Regels die je aan kan passen zijn:

const char *ssid = “Vosnaam1”; //Vul hier de SSID in die jagers in de netwerklijst/wifianalyser zien.

wifi_set_channel(6); //set WiFi channel (1-13); //Kies hier het gewenste Wifi kanaal in waarop de ESP gaan zenden.

Constructie

Alles moest snel gebouwd worden, omdat ik met een deadline zat. Ik was uitgenodigd om een spel te organiseren voor een teambuilding. Daar had ik 20 vosjes voor bedacht. Even PCB’s ontwerpen en bestellen was er niet bij. Het schema is vrij eenvoudig op een gaatjesboard te solderen. Dat heb ik dan ook gedaan. Ik had nog van die hele slechte desoldeerlitze. Leker dik gevlochten platte koperdraad. Dat heb ik als massavlakken gebruikt.

De batterijhouder is speciaal gemaakt voor 18650 cellen. Ik had echter cellen met protectiecircuit gekocht (zeer aan te raden!). Deze zijn iets langer, waardoor ze niet goed in de batterijhouder pasten. Met een combinatietang heb ik de batterijlippen iets plat geknepen en dan pasten de cellen wel goed.

De behuizing is van grijze PVC. Dat heeft geen negatieve invloed op het signaalbereik. Ik kon geen RF demping bemerken, ondanks vaak wordt geadviseerd om witte PVC te nemen. Ik heb gewone dikwandige 50mm buis genomen, wat is afgedopt. De onderdop is verlijmd, de bovendop zorgt voor de toegang tot de PCB en de accu. Deze wordt vastgehouden met een ingekorte schroef met oog. De reden om de onderzijde te verlijmen, ipv de bovenzijde, is om het beter spatwaterdicht te krijgen. Anders zou de onderdop vol lopen.

In de bovendop is wel een UV bestendig touwtje bevestigd, die in de opening is afgekit om de spatwaterdichtheid te behouden. Hier kan de vos aan opgehangen worden. Dit is echt nodig tijdens regenbuien, om er zeker van te zijn dat hij rechtop hangt.

Onderop de vosjes zijn QR codes geplakt. Bij het vinden worden deelnemers met een smartphone naar een website geleid, om daar een opdracht te lezen. Deze QR codes zijn geplastificeerd met brede transparante tape, om de stickers tegen water te beschermen. De QR codes zijn om die reden ook met een laserprinter geprint. Een QR op de zijkant van de vos werkt niet! Heel apart, maar als een QR code verbogen wordt om een cilinder, is deze bijna niet meer te scannen. Dus vandaar een kleine sticker aan de onderzijde.

Ik heb naast de vosjes ook nog enkele lege hulsen PVC van wat gewicht voorzien. Deze zijn verder uiterlijk gezien identiek aan de vosjes en kunnen als spelelement ingevoegd worden (nepvossen voor strafpunten, boobytrap, etc.)

Resultaat

De vosjes hebben een bereik van ca. 50m (afhankelijk van de plaatsing). De accu gaat iets minder dan 24 uur mee, uitgaande van een goede Japanse 2600mAh accucel (niet zo’n lichte nepcel van 3000000000000000000000000000000000000mAh uit China).

Geschatte kosten per Wifi vos

De PVC behuizing kost ca. 4,-, de ESP module in China minder dan 2,-, batterijhouder, PCB, schakelaar ca. 2,-, spanningsregelaar en componenten ca. 1,-. Overig (lijm, touw, sticker) ca. 1,-.

Afgerond iets meer dan een tientje per vos, plus natuurlijk nog de accu. De Keeppower accu’s zijn wat duurder (2600mAh is ca. 6,-), maar wel goed. En daar heb je natuurlijk ook nog een lader bij nodig. Beiden heb ik gekocht bij NKON.

Als je gaat voor een Wemos D1 mini met powershield, dan ben je iets meer kwijt (€15 euro ongeveer ex accu).

Ik kan deze vossen niet gebouwd leveren. Hopelijk helpt dit artikel je op weg met het zelf bouwen. Ik stel reacties onder dit artikel heel erg op prijs. Ik hoor het ook graag als je zelf vosjes gebouwd hebt.

13 gedachten over “WiFi vossenjacht – 20 vosjes met ESP8266”

  1. WAt een leuk project.
    Ik heb je artikel met belangstelling gelezen.
    Niet dat ik dit zelf wil bouwen, maar het bruist van de creativiteit!
    Chapeau!
    René

    Beantwoorden
  2. Leuk gevonden. Mogelijk iets voor de kinderen op de basisschool hier in Sint-Oedenrode.
    Draai al verschillende jaren mee met voorheen de scouting en nu al een paar jaar mee met de club
    die de kinderen bouwprojectjes van hout en ander materiaal maken. Maar helaas ligt dit nu plat.
    Van de Ardino heb ik nog weinig kaas gegeten, maar wil me daar wel verder in verdiepen.
    Groeten Antoon. PE1IVX Sint-Oedenrode.
    a.vaneer@planet.nl [

    Beantwoorden
  3. Hoi Tjalling,

    geweldig idee! Een Wemos D1 met een powershield doet het ook ongeveer 24 uur op één 18650 cel zoals je hierboven voorstelt. Ik heb er inmiddels 10 klaarliggen voor de komende JOTA.

    groeten Johan, PD0RYD Assen

    Beantwoorden
    • Dag Johan, wat leuk dat je 10 stuks gemaakt hebt! En mooi dat je de Wemos getest hebt en kan bevestigen dat die ook gewoon 24u draait op een cel. Dat scheelt weer een lowdrop spanningsregelaar. Ik ben benieuwd naar je ervaringen op de JOTA. Wat ik wel heb gemerkt, is dat moderne Android versies het scannen naar Wifi wat beperken om de accu te sparen. Dit kan worden uitgeschakeld in het ontwikkelaarsmemu. En niet alle WiFi analyzer Apps doen het meer goed. Ik heb nog wel een goede werking met “WiFi Analyzer (open-source)” van VREM Software Development.

      Beantwoorden
  4. Hallo Tjalling,

    Voor de komende Jota heb ik er 12 klaar liggen. De software (website) is bijna klaar. Ik maak ook gebruik van de Wemos D1. Ben heel benieuwd of het zoeken gaat lukken, de Android wifi reactie is niet erg snel. We gaan het zien.
    Groet, Harry PE1BBG voor de Kareldoormangroep Zutphen.

    Beantwoorden
    • Leuk te lezen Harry! In veel apps kun je de verversingssnelheid i=bij de instellingen verhogen door de tijd te verlagen (1 sec minimum vaak). Moderne android versies beperken echter het WiFi scannen, om accu te sparen. In het ontwikkelaarsmenu is dit uit te schakelen. Succes en ik ben benieuwd hoe het is gegaan!

      Beantwoorden
    • Hoi Harry, dit staat er op:

      “Dit apparaat is een onderdeel van een spelprogramma.
      Het is geheel ongevaarlijk. Voorzorgsmaatregelen zijn
      genomen met betrekking tot de veiligheid.

      Indien gevonden, informeer dan aub op telnr. 06-xxxxxx
      (Whatsapp kan ook) of er op dit moment een
      spelprogramma bezig is. Zo niet, dan zouden wij graag
      het apparaat retour ontvangen. U krijgt vanzelfsprekend
      een vergoeding voor de onkosten.

      Stichting De Jonge Onderzoekers Amersfoort.
      WiFi Vos – Geproduceerd door PE1RQM https://www.pe1rqm.nl 2016″

      Beantwoorden
    • hoi Harry,

      ik heb zelf de volgende tekst er op gezet:
      “Deze vossejacht zender ligt hier voor een scouting activiteit, AUB laten liggen.

      groet, Johan

      Beantwoorden
  5. PE1GGX hier,
    je moet er inderdaad wel iets op zetten. We hebben enkele jaren geleden er een niet terug gevonden. Na enkele weken kwam de politie het doosje terug brengen. Een ongeruste buurtbewoner had het verdachte pakketje laten ophalen.
    Achteraf wel lachen.73’s Jan

    Beantwoorden

Plaats een reactie


De verificatie periode van reCAPTCHA is verlopen. Laad de pagina opnieuw.