Anwendung 5: Der Teebeutelheber

Die nächste Anwendung ist für den Alltag sehr praktisch, da jeder wahrscheinlich schon einmal in der Situation war, dass er sich einen Tee machen wollte und diesen dann vergisst. Bis man sich wieder daran erinnert ist der Tee schon kalt und der Beutel war viel zu lange im Wasser. Um dies zu vermeiden wird die nächste Anwendung ein automatischer Teebeutelheber mit einstellbarer Zeitdauer.

Gesteuert wird die gesamte Anwendung von einem Arduino Uno. Mit Hilfe des Keypads kann man die Dauer in Minuten eingeben, bis der Teebeutel aus der Tasse gehoben werden soll. Sobald die Zeit abgelaufen ist, aktiviert der Arduino den Servomotor und dieser hebt den Teebeutel aus der Tasse hoch. Ein kleiner Lautsprecher sorgt mit einem grellen Ton für die Benachrichtigung, dass der Tee fertig ist.

Der Lautsprecher wird an der mit + gekennzeichneten Seite an den Pin D11 angeschlossen und an der unteren Seite an Ground des Arduino Uno.

Das Keypad hat insgesamt acht Anschlüsse. Diese werden der Reihe nach an die digitalen Pins D2 bis D9 angeschlossen an den Arduino

Es gäbe auch noch die Möglichkeit, ein Keypad mit 3 x 3 Tasten zu benutzen. Bei einem größeren Projekt, bei dem jeder Anschluss des Arduino benötigt wird, wäre dies auch ratsamer, aber für diese Anwendung sind beide Keypads geeignet.

Auch in dieser Anwendung verwenden wir ein LCD-Display mit 4 Zeilen und 20 Spalten und vorgelötetem Anschluss an der Rückseite für den Anschluss an den I2C-Bus.

Der Anschluss des Servomotors ist auch sehr simpel. Das rote Kabel wird an den 5-Volt-Anschluss des Arduino angeschlossen, das orange Kabel an den Pin D10 und das schwarze Kabel an Ground.

Zum Schluss muss noch der Anschluss A0 mit dem Reset-Anschluss des Arduino verbunden werden, damit man den Arduino mit Hilfe des Keypads neu starten kann. Damit ist die Konstruktion des Teebeutelhebers abgeschlossen und es folgt wie immer der komplette Programmcode.

#include <Servo.h>

Servo servo;

int i = 0;

#include <Wire.h>

#include <LiquidCrystal_I2C.h>

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 20, 4);

#include <Keypad.h>

const byte Spalten = 4;

const byte Zeilen = 4;

char Hexaschluessel[Zeilen][Spalten]=

{

  {'D', '#', '0', '*'},

  {'C', '9', '8', '7'},

  {'B', '6', '5', '4'},

  {'A', '3', '2', '1'}

};

byte Spaltenpins[Spalten] = {2,3,4,5};

byte Zeilenpins[Zeilen] = {6,7,8,9};

char Taste;

Keypad Tastenfeld = Keypad(makeKeymap(Hexaschluessel), Zeilenpins, Spaltenpins, Zeilen, Spalten);

int Zeit[2] = {0,0};

int u = 18;

String Zeitdauer;

int Zeitdauerint;

#define Lautsprecher 11

#define Resetknopf A0

void setup() {

Serial.begin(9600);

servo.attach(10);

servo.write(0);

Wire.begin();

lcd.init();

lcd.backlight();

lcd.clear();

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("    Der Teeheber    ");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("Dauer in Minuten:");

lcd.setCursor(0,2);

lcd.print("L/xEFschen mit * ");

lcd.setCursor(0,3);

lcd.print("Starten mit # ");

lcd.setCursor(18,1);

pinMode(Lautsprecher, OUTPUT);

}

void loop() {

Taste = Tastenfeld.getKey();

if(Taste){

int Tastenwert = int(Taste) - 48;

if(Tastenwert != -6 && Tastenwert != -13){

lcd.setCursor(u,1);

lcd.print(Tastenwert);

Zeit[u-18] = Tastenwert;

if(u<19){

u+= 1;

}

Zeitdauer = String(Zeit[0]) + String(Zeit[1]);

Zeitdauerint = Zeitdauer.toInt();

}

if (Tastenwert == -6 ){

  lcd.setCursor(18,1);

  lcd.print(0);

  lcd.setCursor(19,1);

  lcd.print(0);

  lcd.setCursor(18,1);

  Zeit[0] = 0;

  Zeit[1] = 0;

  Zeitdauer = String(Zeit[0]) + String(Zeit[1]);

  Zeitdauerint = Zeitdauer.toInt();

  u = 18;

}

if (Tastenwert == -13){

  Zeitdauerint = Zeitdauerint * 60;

  lcd.clear();

  lcd.setCursor(0,1);

  lcd.print("Verbleibende Zeit: ");

  lcd.setCursor(6,2);

  lcd.print("Sekunden");

int zeitint = Zeitdauerint;

while (Zeitdauerint >= 0)

  {

    if (Zeitdauerint < 10){

    if (zeitint > 10){

    lcd.setCursor(2,2);

    lcd.print(" ");

    }

    lcd.setCursor(3,2);

    lcd.print(Zeitdauerint);

    delay(1000);

    Zeitdauerint -= 1;

    }

else if (Zeitdauerint < 100){

    if (zeitint > 100){

    lcd.setCursor(1,2);

    lcd.print(" ");

    }

    lcd.setCursor(2,2);

    lcd.print(Zeitdauerint);

    delay(1000);

    Zeitdauerint -= 1;

    }

else if (Zeitdauerint < 1000){

    if (zeitint > 1000){

    lcd.setCursor(0,2);

    lcd.print(" ");

    }

    lcd.setCursor(1,2);

    lcd.print(Zeitdauerint);

    delay(1000);

    Zeitdauerint -= 1;

    }

 else{

    lcd.setCursor(0,2);

    lcd.print(Zeitdauerint);

    delay(1000);

    Zeitdauerint -= 1;

    }

   }

  digitalWrite(Lautsprecher, HIGH);

  delay(400);

  digitalWrite(Lautsprecher, LOW);

  delay(400);

  digitalWrite(Lautsprecher, HIGH);

  delay(400);

  digitalWrite(Lautsprecher, LOW);

while (i<121){

servo.write(i);

  i+=1;

  delay(50);

  }

lcd.clear();

  lcd.setCursor(2,1);

  lcd.print("Neustart mit D");

}

  if (Tastenwert == 20){

  pinMode(Resetknopf, OUTPUT);

  digitalWrite(Resetknopf, HIGH);

  }

}

}

In der Vordefinition müssen wir die Bibliothek  Servo.h einbinden und dann mit dem Befehl Servo servo ein Objekt der Klasse Servo erstellen. Wie man das LCD-Display definiert ist bereits bekannt, deswegen geht es gleich weiter mit dem Keypad. Zuerst binden wir mit #include <Keypad.h> die benötigte Bibliothek ein. Danach werden die Zeilen und Spalten angegeben mit const byte Spalten = 4 und const byte Zeilen = 4. Außerdem wird eine char-Matrix benötigt, in der die Zeichen auf dem Keypad aufgelistet sind. Diese wird mit dem Befehl char Hexaschluessel[Zeilen][Spalten]= {{'D', '#', '0', '*'},{'C', '9', '8', '7'},{'B', '6', '5', '4'},{'A', '3', '2', '1'}} erstellt.

Als nächstes werden die Anschlüsse für die Zeilen und Spalten dem Arduino mitgeteilt. Dies geschieht mit zwei byte-Arrays mit den Befehlen byte Spaltenpins[Spalten] = {2,3,4,5} und byte Zeilenpins[Zeilen] = {6,7,8,9}. Nun wird noch eine char Variable benötigt, in der die auf dem Keypad gedrückte Taste gespeichert wird. Wenn das alles erledigt ist, wird das Objekt Tastenfeld der Klasse Keypad erstellt mit dem Befehl Keypad Tastenfeld = Keypad(makeKeymap(Hexaschluessel), Zeilenpins, Spaltenpins, Zeilen, Spalten), der die Anzahl der Zeilen und Spalten sowie deren Anschlüsse und die Matrix für die Tasten übergeben wird.

Ein weiteres Interger Array wird benötigt, in dem die Zeit gespeichert wird. Dieses wird anfangs auf Null gesetzt mit dem Befehl int Zeit[2] = {0,0}. Um die Position der Zeiteingabe auf dem Display verändern zu können, wird eine Integervariable u mit dem Wert 18 definiert mit int u = 18. Die Variable u muss mit 18 initialisiert werden, da ja die Zeit in Minuten an die 18. Stelle in der Zeile auf dem Display ausgegeben werden muss. Danach wird eine Stringvariable Zeitdauer und eine Integervariable Zeitdauerint definiert, in die die Zeitdauer gespeichert wird.

Zum Schluss werden die Anschlüsse für den Lautsprecher und die Resetfunktion mit #define Lautsprecher 11 und #define Resetknopf A0 vordefiniert. Im Setup wird wie immer die serielle Schnittstelle gestartet und der Anschluss des Servomotors angegeben mit servo.attach(10) und mit dem Befehl servo.write(0) in die Nullstellung gefahren.

Die I2C-Schnittstelle wird gestartet mit Wire.begin() und das LCD-Display wird mit lcd.init() gestartet und die Hintergrundbeleuchtung mit lcd.backlight() aktiviert. Damit das Display gleich von Anfang an die Befehle und Informationen ausgibt,...