Halbsmartes Bad-Modul

Autoren: Lukas Mücke & Dominik Sumkötter
Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Ulrich Schneider

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Einleitung

Unser Ziel ist es ein multifunktionales System zu entwickeln, dass allerlei Features rund ums Bett bietet. Dabei darf es gerade im Bezug auf eine Weckfunktion auch mal unangenehm und "böse" werden. Der Name soll daher auf einerseits auf den Einsatzbereich "Bett" und andereseits auf die unangenehmen Weckeigenschaften hindeuten. Darüber hinaus soll das System aber auch eine freundliche Seite haben und in gedämpften Licht den Bodenbereich ausleuchten, sobald nachts Bewegung detektiert wird.

Die wesentlichen Features

Folgende Aufgaben soll das Modul bewältigen:

1. Licht im Fußbereich einschalten

• Licht soll nur ab einer bestimmten Dunkelheit angehen.
• Licht soll bei dunkler Umgebung gedämpft und bei relativ heller Umgebung heller leuchten.

2. Wecken in verschiedenen Stufen

• Licht wird langsam heller, Licht blinkt, Farben wechseln von Blau nach Rot
• Ton wird dazu geschaltet, Lautstärke steigt
• Wecker soll deaktiviert werden, wenn es im Zimmer hell ist (Person ist schon aufgestanden), oder über einen Taster. Eventuell über einen Bewegungsmelder
• Eventuell Sleep-Funktion

Anforderungen

Tabelle: Anforderungen an das halbsmarte Bad-Modul

ID	Feature	Anforderung
1	Design	Das Modul ist muss sowohl kompakt, als auch einfach zu montieren sein. Die Bauelemente (Arduino, Sensoren usw.) sollen vor z.B. Fußtritten geschützt sein. Außerdem darf das Modul beim Aufstehen nicht im Weg sein.
2	Fußbodenbeleuchtung	Das System registriert Bewegungen vor dem Bett und schaltet das Licht ein, wenn die Umgebung dunkel genug ist. Das Licht soll automatisch erlöschen, wenn längere Zeit keine Bewegung vor dem Sensor erfolgt.
3	Automatische Dimmung	Das System wählt eine unterschiedliche Lichtintensität, je nachdem wie dunkel es ist, um in völliger Dunkelheit nicht zu blenden und bei gedämpftem Licht trotzdem für bessere Sicht zu sorgen.
4	Wecksystem	Das Modul soll erst sanfte Weckversuche über optische Reize (heller werdendes Licht, blinken) starten und über die Zeit intensiver, und über auditive und optische Signale Wecken.
5	Bedienung	Die Weckzeit soll direkt am Modul eingestellt und abgelesen werden können.

Funktionaler Systementwurf/Technischer Systementwurf

Systementwurf des Bad-Modul

PAP des Bad-Modul

Komponentenspezifikation

Vorläufige Komponentenlist:

1. Bewegungsmelder: HC-SR501
2. Passiver Lautsprecher
3. LED-Taster
4. LED-Ring: WS2812 (als Schauobjekt, in der Praxis eventuell 10m-Leuchtband)
5. Fotowidertand
6. DS1307 I2C RTC Modul (Uhrzeitmodul)

Umsetzung (HW/SW)

Hardware

Das Bad-Modul soll unkompliziert am Bett angebracht werden können. Hierfür wurde eine T-förmige Halterung in Solidworks erstellt und per 3D-Druck realisiert. Nach erfolgreichen Test der Komponenten und fertigem Aufbau der Schaltung auf dem Breadboard, wurden die einzelnen Bauelementen an der Halterung befestigt. Ursprünglich war geplant vandalismusgeschützte Schalter zu verwenden; diese Idee wurde aus Kostengründen verworfen.

Software

Zur Ansteuerung der Komponenten wurden folgende Bibliotheken genutzt:

1. Wire

Komponententest

Es wurde für jede Komponente ein Testprogramm geschrieben, um die für das fertige Bad-Module notwendigen Funktionen zu testen. Anschließenden wurden die Komponenten an den Arduino angeschlossen und die Programme optimiert.

Anschließend wurden immer mehr Module zusammen angeschlossen und der finale Code um die entsprechenden Funktionen ergänzt, bis das gesamte Module betriebsbereit war.

Literatur

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