Intelligenter 3D-gedruckter Futternapf mit Arduino Nano

Komponenten und Materialien

Benötigte Werkzeuge

• 3D-Drucker (z. B. Ender 3 Pro, PLA+)
• Akkuschrauber
• Kreissäge

Projektbeschreibung

Hintergrund

Unregelmäßige Arbeitszeiten und stürmische Wetterlagen führten dazu, dass der Hund nicht pünktlich gefüttert werden konnte. Statt eines kommerziellen Geräts wurde eine eigene Lösung entwickelt – mit Fokus auf Stromausfall-Sicherheit und Verhinderung von Futterverstopfungen.

Hauptfunktionen

• Zwei Fütterungszeiten pro Tag
• Präzise Zeitmessung per DS1307 RTC
• Manuelle Zeiteinstellung der RTC
• Manuelle Fütterung per Taster
• LED-Anzeige für Hallsensor- und RTC-Fehler
• Übersichtlicher Hauptbildschirm (Zeit, Fütterungszeiten, Portionen, Status)
• Intuitive Menünavigation
• Stromausfall-Wiederaufnahme: Nach Stromwiederkehr wird versäumte Fütterung nachgeholt
• Fütterungszeiten und -status im EEPROM gespeichert
• Servo-„Wackeln“ bei Verstopfung (Jiggle-Funktion)

3D-gedruckte Teile

Alle Teile in PLA+ gedruckt (Ender 3 Pro, Cura). STL-Dateien auf GitHub. Enthält:

• Gehäuse mit Steckverbindungen (keine Schrauben nötig)
• Encoder-Rad mit Magnethaltern (6 Magnete = 60° pro Portion)
• Servohalter mit integriertem Hallsensor-Mount
• Trichter, Futterrutsche und Führungsschiene

Mechanischer Aufbau (Rahmen)

1. Cerealien-Spender: Knopf am Rührstab absägen, Stützstreben entfernen, Welle schleifen.
2. Basisrahmen aus Holz (12,7 × 152,4 mm) zu L-Profil verleimen, Winkelstützen ergänzen.
3. Spenderständer auf ca. 114 mm kürzen, 50-mm-Loch in Bodenplatte bohren (zentrisch zum Auslauf).
4. Standfuß mit M8-Schrauben an Rückwand befestigen.
5. Servo-Holzständer positionieren (Höhe durch Probemontage ermitteln).
6. Beine an Bodenplatte schrauben (Höhe nach Futternapf), Querstreben für Stabilität.
7. Trichter in Bodenloch einsetzen, Servo an Halter montieren, Halter auf Ständer schrauben.
8. Rutsche und Führungsschiene montieren.

Elektronik

• Arduino über ungeeigneten Vin-Pin (Pin 30) mit 7–20 V versorgen (Onboard-Regler).
• 10-kΩ-Pullup am Hallsensor (VCC–Signal) nicht vergessen.
• Alle Masse-Verbindungen prüfen (fehlende Masse führte zu Hallsensor-Ausfällen).
• Individuelle Steckverbinder für Hallsensor und Servo empfohlen.
• Stromschiene aus Lochrasterplatine für VCC/GND.

Code

Der Sketch nutzt folgende Bibliotheken: JC_Button, Wire, LiquidCrystal_I2C, LiquidMenu, RTClib, Servo, EEPROM.

Kernfunktionen:

• Zustandsmaschine (State Machine) für Menünavigation (MAIN, EDIT_FEED1, EDIT_FEED2, EDIT_TIME, EDIT_PORTION)
• Interrupt-gesteuerter Hallsensor (FALLING-Flanke) für Portionszählung
• Prüfung der Fütterungszeiten jede Sekunde (Sekunde == 0)
• Mitternachts-Reset der Fütterungsflags
• Stromausfall-Erkennung: Wenn Fütterungszeit verstrichen, aber Flag nicht gesetzt → nachholen
• Servo-Jiggle bei Hallsensor-Timeout (rotationTime = 400 ms)
• EEPROM-Speicherung: Feed1/2 Zeit, Portion, Completion-Flags
• Blink-Funktionen für LED-Fehleranzeige (RTC vs. Hallsensor unterschiedliche Frequenz)

// Wichtige Konstanten & Pins
#define ENTER_BUTTON_PIN 11
#define UP_BUTTON_PIN 10
#define DOWN_BUTTON_PIN 9
#define BACK_BUTTON_PIN 8
#define POWER_LED_PIN 5
#define MANUAL_BUTTON_PIN A1
#define hallPin 2
#define HALL_LED_PIN 7
#define SERVO_PIN 6

// State Machine
enum STATES { MAIN, MENU_EDIT_FEED1, MENU_EDIT_FEED2, MENU_EDIT_TIME,
              MENU_EDIT_PORTION, EDIT_FEED1_HOUR, EDIT_FEED1_MIN,
              EDIT_FEED2_HOUR, EDIT_FEED2_MIN, EDIT_HOUR, EDIT_MIN, EDIT_PORTION };

// Interrupt Service Routine für Hallsensor
volatile boolean hallSensorActivated = false;
volatile int isr_count = 1;
void hallActiveISR() {
  hallSensorActivated = true;
  digitalWrite(HALL_LED_PIN, HIGH);
  isr_count++;
}

// Hauptloop ruft: changing_states(), check_buttons(), check_feedtime(),
// check_rtc(), manual_feed_check()
// ... (vollständiger Code im Original)

CAD-Dateien

Fusion 360 und STL-Dateien auf GitHub: github.com/russo08/Pet-feeder

Schaltplan