Intelligenter Dusch-Regulator – Präzise Temperaturkontrolle per Magnetventil

Komponenten und Zubehör

Komponente	Menge	Hinweis
Arduino 101	1	Controller
Magnetventil (Normalerweise geschlossen / NC)	1	Für Duschwasser-Temperatur geeignet, bleifrei bei Metall. Vorher Rohrdurchmesser messen!
Verschraubungen für Magnetventil	1	Passend zum Rohr, hitzebeständig, bleifrei
Steckbrett (Breadboard)	1	Aufbau
Adafruit RGB Backlight LCD 16×2	1	Anzeige
Summer (Buzzer)	1	Akustische Signale
Steckdrähte (Jumper Wires)	1 Set	Verbindungen
Power MOSFET N-Kanal	1	Ventil-Ansteuerung
Drehpotentiometer	1	Einstellung
Kippschalter (Flip Switch)	1	Ein/Aus
Powerbank (Battery Bank)	1	Stromversorgung
Widerstand 221 Ω (220 Ω geht auch)	2	LED/Buzzer
1N4007 Diode (High Voltage/Current)	1	Freilaufdiode für Ventil
Kunststoffgehäuse	1	Wetterfestes Gehäuse
Klett-Wandstreifen (Velcro)	2	Befestigung
Günstiges USB-Kabel	2	Für Stromversorgung

Benötigte Werkzeuge

• Heißklebepistole
• Lötkolben

Apps und Online-Dienste

• Arduino IDE

Projektbeschreibung

Warum?

Die Dusche ist eines der verschwenderischsten Geräte im Haushalt – enormer Wasser- und Energieverbrauch.

Laut Home Water Works: Durchschnittliche Durchflussrate 2,1 Gal/min (7,94 l/min), mittlere Duschdauer 8,2 Min → 17,2 Gal (65,1 l) pro Dusche, 51,6 Gal (195,3 l) pro Haushalt/Tag (3 Personen). Drittgrößter Wasserverbraucher im Haus.

Energie: Skidmore College – 440 BTU (0,13 kWh) pro Gal (3,78 l) Wassererwärmung. Ein typische 8,2-min-Dusche verbraucht ~2,2 kWh, Haushalt/Tag ~6,6 kWh. Laut US Department of Energy = 17 % des gesamten Haushaltsstroms.

CO₂: US EPA schätzt 0,000703 t (1,55 lbs / 0,7 kg) CO₂ pro kWh → 3,4 lbs (1,54 kg) CO₂ pro Dusche, 10,2 lbs pro Haushalt/Tag.

Empfohlene Duschzeit: 5 Min (Green Lifestyle Changes). Das spart 6,7 Gal (25,4 l) Wasser, 871 Wh (reicht für 174 Energiesparlampen 1 Std.), 1,35 lbs (0,6 kg) CO₂ pro Dusche.

Jährlich pro Person: 2.455,5 Gal (9.295 l) Wasser (Trinkwasser für ~13 Jahre), 317,9 kWh, 492,7 lbs (223,5 kg) CO₂. Pro Haushalt (3 Pers.): 7.366,5 Gal (27.885 l) Wasser, 953,7 kWh, 1.478,2 lbs (670,5 kg) CO₂.

Der Shower Regulator (Intel Earth Day Challenge) begrenzt Duschzeit auf 5 Min (oder wählbar).

Funktionsweise

1. Magnetventil ist stromlos geschlossen – kein Wasserfluss, wenn Regulator aus.
2. Einschalten → Ventil öffnet, Wasser kann fließen.
3. 20 Sek. Aufwärmphase (einstellbar), Signal: 1 Piepton.
4. Danach startet Duschtimer: 5 Min (einstellbar), Signal: 2 Pieptöne.
5. Warnung: 1 Piepton bei 2 Min und 1 Min Restzeit.
6. Zeit abgelaufen → Ventil schließt automatisch, Wasserstop. Signal: Dauerpiepton. Wasser abdrehen, Regulator ausschalten.

Aufbauanleitung

Hinweis: Ventilgröße & Temperatureignung prüfen. Keine Gefahrstoffe (Blei) in Ventil/Verschraubungen.

1. USB-Kabel vorbereiten: 2 USB-Kabel abisolieren, an Schalter und Step-Up (Boost) Converter löten. Converter auf 6–12 V Ausgang einstellen. Bilder beachten.







2. Schaltung aufbauen nach Schaltplan (siehe „Schaltpläne“-Sektion).



3. Code hochladen (siehe Code-Sektion) via Arduino IDE.
4. Gehäuse vorbereiten: Löcher für Schalter und Ventil-Kabel in Kunststoffbox schneiden.
5. Abdichten: Ventilkabel durch Loch führen, wasserdicht mit Heißkleber abdichten. Schalter einkleben. LCD auf Deckel kleben.





6. Schaltung in Box legen, Deckel schließen. Schalter & LCD prüfen.
7. Ventil mit Verschraubungen zwischen Wasserauslass und Duschkopf montieren.
8. Klettstreifen an Box-Rückseite kleben, nahe Duschkopf an Wand befestigen.

Video

(Video-Link im Originalprojekt)

Code

Dusch-Regulator Code (C/C++)

// Benutzereinstellungen -----------------------
const float showerTime = 5;   // in Minuten
const int warmupTime = 20;    // in Sekunden
// --------------------------------------------

#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);

int stat = 0; // Status-Tracker

void setup() {
  lcd.begin(16, 2);
  pinMode(13, OUTPUT); // Pin 13: Magnetventil
  pinMode(10, OUTPUT); // Pin 10: Piezo-Summer
}

void loop() {
  if (stat == 0) { // Aufwärmphase
    digitalWrite(13, HIGH); // Ventil öffnen
    tone(10, 2000, 1000);   // 1 Piepton
    for (int i = warmupTime; i > 0; i--) {
      lcd.clear();
      lcd.setCursor(0, 0);
      lcd.print("Water Warmup:");
      lcd.setCursor(0, 1);
      lcd.print(String(i) + " seconds");
      delay(1000);
    }
    stat++;
  }
  if (stat == 1) { // Duschtimer
    tone(10, 2000, 1000); // 2 Pieptöne
    delay(1500);
    tone(10, 2000, 1000);
    for (int i = showerTime * 60; i > 0; i--) {
      if (i == 120) tone(10, 2000, 1000); // 2 Min Warnung
      else if (i == 60) tone(10, 2000, 1000); // 1 Min Warnung
      lcd.clear();
      lcd.setCursor(0, 0);
      lcd.print("Shower:");
      lcd.setCursor(0, 1);
      lcd.print(String(i) + " seconds");
      delay(1000);
    }
    stat++;
  }
  if (stat == 2) { // Dusche Ende
    digitalWrite(13, LOW); // Ventil schließen
    tone(10, 2000); // Dauerpiepton
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.print("Shower Over");
    lcd.setCursor(0, 1);
    lcd.print("Have a Good Day!");
    delay(2000);
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.print("Turn me off");
    lcd.setCursor(0, 1);
    lcd.print("Turn water off");
    delay(5000);
  }
}

Schaltpläne

Fritzing-Datei: diagram_F3mdu8tMGy.fzz