Arduino UNO / MEGA

Einen Arduino gibt es in mehreren unterschiedlichen Ausführungen und Größen. Wir haben uns anfangs für das klassische Modell, den UNO (14 digital & 6 analog Pins), entschieden. Schnell merkte ich, dass wir immer mehr damit vorhaben und uns die Pins ausgingen, also musste ich auf den MEGA (54 digital & 16 analog Pins) upgraden.

Sehr praktisch für den Einstieg in die Welt des Arduinos ist ein Starterkit. Neben einem Breadboard, vielen Kabeln und den grundlegenden Teilen wie LEDs und Widerstände sind auch einige Sensoren, Motoren und weitere coole Teile enthalten. So kann man sich nach und nach anhand der Beispielprogramme in die Programmiersprache einarbeiten und sie so erlernen.

Zentralverriegelung für Schubladen

Nach langer Suche nach einer vernünftigen Schubladenverriegelung stießen wir auf ein Video, in dem elektrische Stellmotoren genutzt wurden. Die Idee hat uns sofort angefuchst, aber ich wollte die Technik noch etwas weiter pushen. Anstelle der oft mit erhältlichen Fernbedienung wollte ich lieber einen Weg finden, die Motoren mit der Zündung des Autos zu verbinden, sodass sich die Schubladen beim Starten des Motors automatisch selbst verriegeln. Und so entstand auch die Idee, überhaupt einen Mikrocontroller zu benutzten.

Die Stellmotoren (samt mitgeliefertem Metallstift) haben wir jeweils an die Rückseite jeder einzelnen Schublade angebracht (in unserem Fall 10 Stellmotoren für 10 Schubladen). Wenn die Anlage abschließt, schiebt sich der Stift seitlich an der Schublade heraus und blockiert das Herausfahren der Schublade. Diesen Mechanismus können wir nicht nur während der Fahrt nutzen, sondern auch als Sicherheitsvorkehrung vor neugierigen Geschwistern oder Dieben, die in unseren Van eindringen.

Steuereinheit für 12V Verbraucher

Da die Stellmotoren mit 12V gespeist werden, nutzen wir einen digitalen Schalter – ein Relais. Es kann mit kleinen Strömen (in unserem Fall den 5V vom Arduino) größere Ströme schalten. Dabei sind die beiden Stromkreise getrennt voneinander. So können wir mit dem “kleinen” Arduino bedenkenlos Ströme bis zu 230V und max 10A schalten.

Für die Stellmotoren benötigen wir zwei Relais, um die Stromzufuhr und die Polarität zu steuern. Wenn der Strom in die eine Richtung fliest, öffnet der Motor und umgekehrt. Allerdings verbrauchen alle parallel geschalteten Motoren nach vollendeter Bewegung enorm viel Strom, weshalb wir sie nur für einen Bruchteil einer Sekunde schalten dürfen, damit die 10A Sicherung nicht rausfliegt.

Da wir auf unserem Relaismodul noch zwei Relais frei haben, schalten wir auch gleich unsere Wasserpumpe und den Warmwasserboiler und mit einer weiteren Relaiskarte schalten wir die Sirene und die Außenbeleuchtung mit dem Arduino ein und aus. Ganz schön praktisch.

Sirene für Aufmerksamkeit

So, jetzt machen wir mal ein bisschen Lärm. Also hoffentlich nicht, denn wir wollen ja nicht, dass jemand einbricht! Aber falls, wird die Person schnell merken, dass das eine echt blöde Idee war!

Die Sirene ist sehr klein, verbraucht so gut wie keinen Strom und kann mit 12V, aber auch mit einer 9V Batterie betrieben werden. Angeschlossen wird sie an eines der Relais und nur eingeschaltet, wenn der Alarm losgeht. Als kleinen Voralarm installieren wir noch die kleinen Beeper aus dem Arduino-Kit.

Taster mit Feedback-LED

Das Thema Taster ist echt eine Sache für sich. Eigentlich wollten wir gerne schwarze Taster, doch die, dir wir brauchten, konnten wir nicht alle in Schwarz finden und mischen wollten wir auch nicht. Deshalb sind es am Ende 5 silberne geworden, aber das ist auch okay. Hauptsache, sie passen zueinander und sind – GANZ WICHTIG – tastend und nicht rastend (w o w, I know). So bekommt der Arduino nur kurz ein Signal während der Taster gedrückt wird und das Signal wird in einer Variable als AN oder AUS gespeichert. Dadurch, dass der Taster nicht rastend ist, kann der Wert jederzeit überschrieben werden, ohne dass der Taster erneut gedrückt werden muss.

Verbaut haben wir 5 Taster mit einer Ringleuchte (LED) für visuelles Feedback. Wenn ein Taster leuchtet, bedeutet es, dass das Relais für das jeweilige Gerät geschaltet ist. Bei uns schaltet der Taster mit der blauen LED die Wasserpumpe, die rote LED den Warmwasserboiler und die weiße LED die Außenbeleuchtung. Mit den beiden RGB-Tastern haben wir verschiedenes vor, da sie in mehreren Farben leuchten und somit mehr als nur “an” und “aus” als Feedback übermitteln.

Motorerkennung / Zündungsplus

Wir haben ja bereits erwähnt, dass die Idee einen Mikrocontroller zu benutzen daher kam, dass wir sämtliche Schubladen automatisch beim Motorstart verriegeln wollten. Dazu muss der Arduino wissen, wann aufgeschlossen und wann gesichert werden soll.

Das Zündungsplus haben wir zum Glück bereits zum Ladebooster gelegt (hier liegt nur Strom an, wenn der Schlüssel im Zündschloss gedreht wird), weshalb wir lediglich das Signal von da aus durch ein weiteres Relaismoduls zum Arduino legen mussten. Da das Zündungsplus mit 12V läuft, habe ich das Relais umgekehrt und die 12V auf den Eingang gelegt. So schaltet das Relais, wenn der Schlüssel gedreht wird und der Strom auf der Arduino Seite geschaltet wird.

Aktuell habe ich den Arduino so programmiert, dass er die Wasserpumpe und den Wasserboiler abschaltet und die Schubladen automatisch abschließt, sobald die Zündung gedreht wird. Nach Abschalten des Motors öffnet er die Schubladen dann wieder automatisch.

Fenster- und Türkontakte

Was wäre eine Alarmanlage, wenn sie nicht mitbekommen, dass Jemand versucht unerlaubt Zugang zum Van zu verschaffen?! Darum habe ich an sämtlichen Türen und Fenstern Magnetschalter verbaut und am Arduino angeschlossen. Durch den Schalter fliest die ganze Zeit Strom, bis sich der Magnet vom Schalter löst – also eine Tür oder ein Fenster geöffnet wird. Wenn das passiert, geht die Sirene los und wer auch immer versucht in den Van zu kommen bereut seine Entscheidung zutiefst.

Außerdem habe ich den Arduino so programmiert, dass er uns auf den RGB-LEDs anzeigt, ob noch etwas offen ist – so können wir auch checken, ob alles zu ist, bevor wir losfahren.

Pins zum Verschrauben

Wenn man sich an den finalen Einbau sowie die Verkabelung der Geräte und Sensoren wagt, empfehlen wir, diese nicht nur mit den dünnen Kabeln zu stecken, sondern fest zu verschrauben. Dafür haben wir dieses Board gefunden. Es wird einfach auf den Arduino MEGA aufgesteckt, wodurch jeder einzelne Pin nicht nur steckbar, sondern auch Schraubbar wird und die Kabel nicht ständig herausfallen. Das ist nämlich echt nervig.

Arduino MEGA Grundplatte

Da wir nicht immer im Van am Arduino gebastelt haben, sondern diesen öfter mal transportieren mussten, rissen uns (aus Versehen) ständig ein paar der Kabel zwischen Arduino und Breadboard heraus. Als wir diese Platt fanden, haben wir uns sehr gefreut, denn der Arduino wird darauf fest verschraubt und das Breadboard verklebt. Außerdem wird so die Leiterplatine geschützt und liegt nicht mehr überall auf teilweise leitenden Oberflächen herum.

Kabel und Zubehör

Natürlich benötigen wir auch genügend lange Kabel um die ganzen Sensoren, Taster und Geräte an den Arduino anzuschließen. Überwiegend haben wir dafür eine 0.75 mm² Schlauchleitung mit zwei Adern* verwendet. Lediglich die Motoren der Schließanlage benötigen etwas mehr Strom, weshalb wir eine dickere Leitung in die Mitte der Motoren gelegt haben und von da dann weiter mit 0.75mm² zu jedem einzelnen Motor gelegt.

Um die ganzen Kabel im Van zu verbinden haben wir uns für die Verbindungsklemmen von WAGO entschieden. Sie sind dafür ausgelegt jedmögliche Kabel zu klemmen und verbinden. Auch wenn wir dem System anfangs nicht voll vertrauten, sind die Klemmen schüttel sicher und die Kabel sind fest eingeklemmt (perfekt für jede Elektronik im Van!). Die Verbinder gibt es in den Ausführungen 2er WAGO*, 4er WAGO* und 5er WAGO* und wir empfehlen eine große Box von allen zu kaufen. Besonders die kleinen 2er Verbinder sind bei uns immer ganz schnell weg^^