IoT-Türsteuerung V3: Intelligente Personenbegrenzung für Geschäfte mit Arduino Cloud

Komponenten und Zubehör

Arduino MKR WiFi 1010	×	1
Digilent 5V 2,5A Schaltnetzteil	×	1
5 mm LED: Rot	×	2
5 mm LED: Gelb	×	2
5 mm LED: Grün	×	2
Ultraschallsensor HC-SR04	×	2
Power MOSFET N-Kanal	×	1
Widerstand 330 Ω	×	6

Apps und Online-Dienste

• Arduino Web Editor
• Arduino IoT Cloud
• MIT App Inventor 2

Über dieses Projekt

Einführung

Ziel dieses Projekts ist ein Werkzeug, das Geschäfte dabei unterstützt, die Anzahl der gleichzeitig anwesenden Kunden zu begrenzen, um Abstandsregeln einzuhalten. Das System funktioniert wie eine Ampel: Es zählt Personen beim Ein- und Austritt. Wird das festgelegte Limit erreicht, leuchtet rot – weitere Kunden müssen draußen warten.

Bisher gab es zwei Vorversionen: Version 1 nutzte einfache Tasten zur Limit-Einstellung. Version 2 setzte einen ESP8266 als Webserver ein, sodass der Inhaber das Limit per Browser ändern konnte. Diese Version 3 geht einen Schritt weiter: Sie nutzt die Arduino IoT Cloud und eine Smartphone-App (MIT App Inventor) für maximale Flexibilität, Skalierbarkeit und Fernzugriff.

Hardware

Die Verdrahtung ist übersichtlich. MOSFETs schalten die LEDs, sodass höhere Ströme und mehr LEDs möglich sind. Die LEDs werden extern mit 5 V versorgt, der Arduino (3,3 V Logik) steuert nur die MOSFET-Gates.

Wichtig: Der Arduino MKR WiFi 1010 arbeitet mit 3,3 V, die HC-SR04 Sensoren benötigen 5 V. Hier wird ein Steckbrett-Netzteil für 5 V verwendet. Alternativ eignet sich ein Buck-Konverter (z. B. TPS560430X3FDBVR) für eine Platinenlösung. Die 3,3 V Logik des Arduino reicht zur Ansteuerung der 5 V Sensoren aus.

(Schaltpläne finden Sie am Ende des Artikels.)

Software – Arduino-Seite

Der Code wird über den Arduino Web Editor in die Cloud geladen. Lediglich die WLAN-Zugangsdaten müssen in der geheimen Datei (Secret Tab) eingetragen werden.

Software – App-Seite

Eine detaillierte Anleitung zur Erstellung der MIT App Inventor App für die Arduino Cloud Kommunikation liegt vor. Die App-Datei (.aia) kann heruntergeladen und in den App Inventor importiert werden. Sie unterstützt automatische Updates (standardmäßig alle 4 Sekunden) und zeigt Limit, aktuelle Personenanzahl und Ampelstatus an.

Einrichtung

1. Hardware gemäß Schaltplan aufbauen.
2. Arduino Cloud Thing erstellen, WLAN-Daten eintragen, Sketch hochladen, Cloud-Verbindung prüfen.
3. App in MIT App Inventor laden, Geräte-Anmeldedaten (Thing ID, API Client ID, API Client Secret) eintragen.

Funktionsnachweis

Beim App-Start wird das Zugriffstoken von der Arduino Cloud geholt. Per "Aktualisieren" werden die Daten synchronisiert. Initial: Limit 7, Anzahl 0 → Gelb (Eintritt möglich). Simuliert man Eintritt (linker Sensor), wird grün angezeigt und die Zahl inkrementiert. Bei Austritt (rechter Sensor) dekrementiert sie. Erreicht die Anzahl das Limit (7), schaltet die Anzeige auf Rot. Über die App kann das Limit erhöht werden – die Ampel springt sofort auf Gelb.

Gehäuse-Idee / Endprodukt

Anpassungsmöglichkeiten

• Getrennte Ein- und Ausgänge: Zwei Geräte, jeweils mit einem Sensor, teilen sich die Daten über die Cloud.
• Restaurants: Anzeige freier Tische und Tischgrößen.
• Schulen: Vermeidung von Begegnungen verschiedener Klassen bei Raumwechseln.

Abschließende Worte

Dank an Arduino für das MKR WiFi 1010 Board – meine erste Erfahrung mit Cloud und APIs. Ich hoffe, die Anleitung zur MIT App Inventor / Cloud Integration hilft anderen bei nützlichen Projekten. Bleiben Sie gesund und achtsam in der Pandemie. Gemeinsam schaffen wir das.

Code

• shopDoorAssistant2.aia – MIT App Inventor Projekt (Java)
• Arduino Code (C/C++) – Download über Repository

Beide Dateien stehen als Download zur Verfügung (keine Vorschau).

Schaltpläne

Beispiel für 6 LEDs (2 pro Farbe). Die LED-Zweige lassen sich anpassen.

5 V Versorgung, 3,3 V Logiksteuerung.