Arduino-gesteuerte smarte Klimmzugstange mit Audio-Feedback und Lichtsensor

Komponenten und Materialien

Benötigte Werkzeuge und Maschinen

• Lötkolben (generisch)
• 3D-Drucker (generisch)

Apps und Online-Dienste

• Arduino IDE

Projektbeschreibung

Der 15-jährige Erfinder Nikolas baut eine smarte Klimmzugstange, die beim Training motiviert: Ein Laserdioden-LDR-Paar erkennt, wann man die Stange greift (Laserstrahl wird unterbrochen). Der Arduino Nano startet dann Musik (z. B. „Take On Me“ von a-ha) über einen kleinen Lautsprecher. Nach ca. 30 Sekunden (Songende) wird – wenn man noch hängt – per Servo ein Tic Tac als Belohnung ausgespielt. Das Projekt gewann den Arduino Day Community Challenge 2021.

Funktionsprinzip

• Laserdiode und LDR sind in 3D-gedruckten Klemmen an der Stange gegenüberliegend montiert.
• Im Ruhezustand trifft der Laser auf den LDR → hoher Analogwert.
• Hände blockieren den Strahl → Wert sinkt stark → Arduino erkennt „Training startet“.
• Musikwiedergabe per PWM (Pin 11) über Lautsprecher.
• Nach Songende: Servo (Pin 5) dreht 3D-gedruckten Spender (RotatorDispenser) → Tic Tac fällt heraus.

Schritt-für-Schritt-Bau

1. 3D-Druck: Base.stl, RotatorDispenser.stl, CoverBase.stl, LaserClamp.stl, LdrClamp.stl (PETG, 0,2 mm, Ender 3 V2). Dateien auf Thingiverse (Thingiverse-Link).
2. Schaltung auf Steckbrett (3 Teile): Arduino Nano, LDR mit 1 kΩ Pull-Down an A0, Servo (Braun=GND, Rot=5V, Gelb=D5), Lautsprecher (Rot=D11, Schwarz=GND), Laserdiode (Rot=5V, Schwarz=GND).
3. Programmierung: Code per Arduino IDE hochladen (Board: Arduino Nano). LightThreshold justiert die Empfindlichkeit. Musikcode basiert auf Arbeit von adithyalokesh17 (Songs als Arduino-Code für Buzzer/Speaker).
4. Test/Fehlerbehebung: LDR abdecken → Musik + Servo. Probleme: Musik startet nicht → LightThreshold erhöhen; Musik startet ungewollt → LightThreshold verringern. Tipp: Serial Monitor nutzen, um Rohwerte (0–1023) zu sehen.
5. PCB-Design: Kompakter als Steckbrett, mit DC-Eingangsklemme (+ zu 5V, – zu GND) und optional 100 µF Elko zur Glättung.
6. Montage: Servo an Base schrauben (M2), Laserdiode in LaserClamp, LDR in LdrClamp (Drähte durch kleine Löcher). DC-Buchse und Schalter einlöten, an PCB anschließen. PCB in Base schrauben (M2). Transparente Kunststoffplatte (ca. 75×17 mm) als Abdeckung zuschneiden und einsetzen.
7. Installation an der Stange: LaserClamp und LdrClamp mit M4-Schrauben an der Klimmzugstange befestigen. Laser einschalten (~5 V), Klemmen drehen bis Laser mittig auf LDR trifft.
8. Wandmontage: Base mit Heißkleber an der Wand fixieren.
9. Verkabelung Laser/LDR zur PCB: Kabel um Türrahmen führen, an Schraubklemme anschließen (Rot zusammen, Schwarz LDR oben, Schwarz Laser unten).
10. Spender bestücken: Netzteil anschließen, Einschalten → Servo fährt auf 0°. RotatorDispenser aufstecken, Löcher für Tic Tacs ausrichten. Tic Tacs einfüllen.
11. Abdeckung montieren: Lautsprecher in Cover einsetzen, Cover mit M3-Schrauben an Base befestigen.

Code & Ressourcen

Der vollständige Sketch (SmartPullUpBar.ino) ist nur als Download verfügbar. Er nutzt die tone()-Funktion für Melodien und steuert den Servo für die Auswurfbewegung. Schaltpläne und 3D-Dateien sind im Projekt enthalten.