Messstation mit Begrüßung

Arduino · Sensoren · Anzeige · Begrüßung

Diese Projektseite zeigt eine kleine Messstation mit Begrüßungsfunktion. Die Station zeigt beim Einschalten die Temperatur und Luftfeuchtigkeit an und bei Annäherung zusätzlich zur Entfernung eine kurze Begrüßung.

Aufbau

Verwendet wurden unter anderem:

- Arduino Uno oder kompatibler Mikrocontroller
- Temperatur- und Luftfeuchtigkeitssensor DHT11
- Ultraschallsensor HC-SR04
- LCD mit I2C-Anschluss 20×4 (vierzeilig)
- farbige Dupont-Kabel, ein Steckbrett
- ein Piezo-Lautsprecher
- zwei LEDs verschiedener Farben (grün/blau) und passende Vorwiderstände (im Bauplan nicht eingezeichnet)
- Kippschalter (rechts unter der grünen LED) und optional ein Netzschalter (im oberen Bild, unten blau leuchtend)
- ein passendes Gehäuse mit Öffnung in der Rückseite für DHT11 und Kabeldurchführung
- Stromversorgung über USB-A-B-Kabel

Das Innenleben im Rohbau: Kabelsalat inklusive.

Verkabelung

Bauteil	Leitung	Kabelfarbe	Arduino
DHT11	VCC	gelb	5V
DHT11	DAT	weiß	D2
DHT11	GND	violett	GND gemeinsam mit HC-SR04
HC-SR04 Ultraschall	VCC	grün	5V
HC-SR04	Trigger	gelb	D7
HC-SR04	Echo	rot	D6
HC-SR04	GND	schwarz	GND gemeinsam mit DHT11
LCD I2C	SCL	orange	A5
LCD I2C	SDA	grün	A4
LCD I2C	VCC	rot	5V
LCD I2C	GND	braun	GND
Piezo	Plus	rot	D5
Piezo	Minus	blau	GND über Kippschalter
LED grün / Status-LED	Plus	grün	3,3V
LED grün / Status-LED	Minus	braun	GND
LED blau / Alarm synchron zum Piezo	Plus	rot	D9
LED blau / Alarm synchron zum Piezo	Minus	schwarz	GND über denselben Kippschalter wie Piezo

Funktion und Wirkung

In dieser Messstation passieren mehrere Dinge weitgehend unabhängig voneinander.

Zuerst misst der Ultraschallsensor HC-SR04 die Entfernung zu einem Objekt vor dem Sensor. Das zurückkehrende Echo-Signal wird vom Arduino ausgewertet und mit einer hinterlegten Formel in eine Entfernung umgerechnet. Diese Entfernung wird anschließend auf dem LCD-Display in Zentimetern angezeigt.

Ähnlich wie bei einem Parksensor am Auto gibt ein Piezo einen Piepton aus, der schneller wird, je kleiner die gemessene Entfernung ist. Im selben Takt blinkt die blaue LED. Piepton und blaue LED lassen sich über einen Kippschalter deaktivieren.

Ab einer unterschrittenen Distanz, hier 60 cm, wird zusätzlich eine Begrüßung, zum Beispiel „Hallo Dayer“, in Zeile 1 des Displays eingeblendet.
Unabhängig davon misst der DHT11-Sensor Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Diese Werte werden in den Zeilen 3 und 4 des Displays angezeigt.

Hinweis: In der obigen Schaltskizze ist nur ein zweizeiliges LCD dargestellt. Für die Messstation wird tatsächlich ein vierzeiliges 20×4-LCD mit I2C-Anschluss verwendet.

Arduino-Code

Der Sketch kann hier markiert und kopiert werden.

Bereinigte Version des verwendeten Sketches:

// Messstation mit Begrüßung, Ultraschall, DHT11 und LCD 20x4

#include <DHT.h>                 // DHT-Bibliothek laden
#include <LiquidCrystal_I2C.h>  // LCD-I2C-Bibliothek laden

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 20, 4); // LCD-Adresse, 20 Zeichen, 4 Zeilen

#define DHTPIN 2       // DHT11-Datenleitung an Pin D2
#define DHTTYPE DHT11  // Es handelt sich um den DHT11-Sensor

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE); // Sensor-Objekt anlegen

int trigger = 7; // Trigger-Pin des Ultraschallsensors
int echo = 6;    // Echo-Pin des Ultraschallsensors
int LED = 9;     // blaue Alarm-LED
int piezo = 5;   // Piezo-Signalgeber

long dauer = 0;      // Dauer des Echo-Signals
long entfernung = 0; // berechnete Entfernung in Zentimetern

void setup() {
  Serial.begin(9600); // seriellen Monitor starten
  dht.begin();        // DHT11-Sensor starten

  lcd.init();      // LCD starten
  lcd.backlight(); // Hintergrundbeleuchtung einschalten

  pinMode(trigger, OUTPUT);
  pinMode(echo, INPUT);
  pinMode(LED, OUTPUT);
  pinMode(piezo, OUTPUT);
}

void loop() {
  // Ultraschallsensor kurz anstoßen
  digitalWrite(trigger, LOW);
  delayMicroseconds(5);

  digitalWrite(trigger, HIGH);
  delayMicroseconds(10);

  digitalWrite(trigger, LOW);

  // Echo auswerten und Entfernung berechnen
  dauer = pulseIn(echo, HIGH);
  entfernung = (dauer / 2) * 0.03432;

  // Temperatur und Luftfeuchtigkeit auslesen
  float Luftfeuchtigkeit = dht.readHumidity();
  float Temperatur = dht.readTemperature();

  if (entfernung >= 500 || entfernung <= 0) {
    Serial.println("Kein Messwert");

    // obere Displayzeilen leeren
    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.print("                    ");
    lcd.setCursor(0, 1);
    lcd.print("                    ");

    digitalWrite(LED, LOW);
    noTone(piezo);
    delay(300);
  } else {
    Serial.print(entfernung);
    Serial.println(" cm");

    // Entfernung in der zweiten Displayzeile anzeigen
    lcd.setCursor(0, 1);
    lcd.print("Entfernung: ");
    lcd.print(entfernung);
    lcd.print(" cm   ");

    // Begrüßung ab 60 cm Abstand
    if (entfernung <= 60) {
      lcd.setCursor(0, 0);
      lcd.print("    Hallo Dayer    ");
    } else {
      lcd.setCursor(0, 0);
      lcd.print("                    ");
    }

    // Piepton und blaue LED werden schneller, je kleiner die Entfernung ist
    if (entfernung <= 150) {
      digitalWrite(LED, HIGH);
      tone(piezo, 1000);
      delay(entfernung * 3);

      digitalWrite(LED, LOW);
      noTone(piezo);
      delay(entfernung * 3);
    } else {
      digitalWrite(LED, LOW);
      noTone(piezo);
      delay(300);
    }
  }

  // Werte auch im seriellen Monitor ausgeben
  Serial.print("Luftfeuchtigkeit: ");
  Serial.print(Luftfeuchtigkeit);
  Serial.println(" %");

  Serial.print("Temperatur: ");
  Serial.print(Temperatur);
  Serial.println(" Grad Celsius");

  // dritte Displayzeile: Luftfeuchtigkeit
  lcd.setCursor(0, 2);
  lcd.print("Luftfeucht: ");
  lcd.print(Luftfeuchtigkeit);
  lcd.print(" %   ");

  // vierte Displayzeile: Temperatur mit Gradzeichen
  lcd.setCursor(0, 3);
  lcd.print("Temperatur: ");
  lcd.print(Temperatur);
  lcd.print(" ");
  lcd.write(223); // Gradzeichen auf dem LCD
  lcd.print("C   ");
}

DIY-Projekt

Messstation mit Begrüßung

Aufbau

Verkabelung

Funktion und Wirkung

Arduino-Code