Arduino-basiertes Social-Distancing-Erinnerungssystem für COVID-19

Komponenten und Materialien

Arduino UNO (Arduino Nano empfohlen, aber UNO verwendet)	×	1
Arduino Proto Shield (optional)	×	1
Adafruit Mini Breadboard	×	1
Elegoo 16×2 LCD Display	×	1
Ultraschallsensor HC-SR04	×	1
Berührungssensor (alternativ Taster mit Pull-Down-Widerstand)	×	1
NTC-Thermistor	×	1
Widerstand 10 kΩ	×	1
Summer	×	1
Drehpotentiometer (für LCD-Kontrast)	×	1
Steckdrähte (Jumper Wires)	×	1
Transparentes, wasserabweisendes Gehäuse (für LCD-Sichtbarkeit & Regenschutz)	×	1

Apps und Online-Dienste

• Arduino IDE

Über dieses Projekt

Was ist das?

Die zuverlässigste Methode, die Ausbreitung des Coronavirus zu verlangsamen, ist Abstandhalten – Vorbeugen ist besser als Heilen. Doch ständig alle 30 Sekunden umzudrehen, um nach herannahenden Personen zu schauen, ist lästig. Dieses Gerät warnt andere automatisch, den Mindestabstand von 2 Metern einzuhalten. Es ist ein 2-in-1-System: Der Thermistor dient nicht nur der präziseren Entfernungsmessung (Schallgeschwindigkeit hängt von der Temperatur ab), sondern ermöglicht per Taster/Touchsensor den Wechsel zwischen zwei Modi:

• Modus 1 (Alarm): Warnt Personen, die sich nähern.
• Modus 2 (Messung): Zeigt Temperatur und Entfernung auf dem LCD an.

Funktionsweise

1. Der Arduino misst die Temperatur über den NTC-Thermistor.
2. Die Temperatur wird für die genaue Entfernungsberechnung per Ultraschall verwendet.

Im Modus 1 (Alarm):

• Entfernung 2 m – 1 m: LCD-Hintergrundbeleuchtung an, Anzeige „Please keep away“ + Distanz.
• Entfernung 1 m – 50 cm: LCD-Hintergrundleuchten blinkt, Anzeige „Keep away“.
• Entfernung < 50 cm: Hintergrundleuchten blinkt 2×/Sekunde, Anzeige „STAY AWAY!“, Summer ertönt.

Im Modus 2 (Messung): LCD zeigt oben die Distanz, unten die Temperatur.

Zum Regenschutz wurde eine halbe Plastikflasche als Abdeckung angebracht, die bei Regen hochgeschoben werden kann. Das Gerät wird mit zwei Schnüren am Rucksackboden befestigt und ist leicht abnehmbar.

Der Touchsensor dient zum Umschalten der Modi.

Aufbau

1. Bauteile gemäß Schaltplan verbinden.
2. Bibliotheken installieren: In Arduino IDE → Sketch → Bibliothek einbinden → .ZIP-Bibliothek hinzufügen: arduino-lib-hc-sr04-master.zip und LiquidCrystal.zip.
3. Code hochladen.

Code

Hauptprogramm (Arduino)

#include <HCSR04.h>
#include <LiquidCrystal.h>

#define trigPin 7
#define echoPin 6
#define buzzer 9
#define backlight 10

LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 8);
UltraSonicDistanceSensor distanceSensor(trigPin, echoPin);

int tempReading;
double tempK;
float tempC;
int rounded;
int temp_round;
volatile boolean modes = 0;
double distance;

void setup() {
  lcd.begin(16, 2);
  attachInterrupt(0, changeMode, FALLING);
  pinMode(2, INPUT);
  pinMode(buzzer, OUTPUT);
  pinMode(backlight, OUTPUT);
  digitalWrite(backlight, HIGH);
  backlightOn();
}

void loop() {
  tempReading = analogRead(A0);
  tempK = log(10000.0 * ((1024.0 / tempReading - 1)));
  tempK = 1 / (0.001129148 + (0.000234125 + (0.0000000876741 * tempK * tempK)) * tempK);
  tempC = tempK - 273.15;
  distance = distanceSensor.measureDistanceCm(tempC);
  temp_round = round(tempC);

  if (modes == 1) { // Modus 2: Messung
    backlightOn();
    if (distance >= 300 || distance <= 0) {
      rounded = 0;
      lcd.clear();
      lcd.print("Out of range");
      lcd.setCursor(0, 1);
      lcd.print("Temperature:" + String(temp_round) + " C");
    } else {
      rounded = round(distance);
      lcd.clear();
      lcd.print("Distance: ");
      lcd.print(rounded);
      lcd.print(" cm");
      lcd.setCursor(0, 1);
      lcd.print("Temperature:" + String(temp_round) + " C");
    }
  } else { // Modus 1: Alarm
    if (distance >= 300 || distance <= 0) {
      rounded = 0;
      lcd.clear();
      backlightOff();
    } else {
      rounded = round(distance);
      if (distance >= 200) {
        backlightOff();
        lcd.clear();
      } else if (distance <= 200 && distance > 100) {
        backlightOn();
        lcd.clear();
        lcd.print("Please keep away");
        lcd.setCursor(0, 1);
        lcd.print("Distance:");
        lcd.print(rounded);
        lcd.print(" cm");
      } else if (distance <= 100 && distance > 50) {
        backlightOn();
        lcd.clear();
        lcd.print("Keep away");
        lcd.setCursor(0, 1);
        lcd.print("Distance:");
        lcd.print(rounded);
        lcd.print(" cm");
        delay(200); buzz(); backlightOff(); delay(100); unbuzz(); backlightOn(); delay(100);
      } else if (distance <= 50) {
        backlightOn();
        lcd.clear();
        lcd.print("STAY AWAY!");
        lcd.setCursor(0, 1);
        lcd.print("Distance:");
        lcd.print(rounded);
        lcd.print(" cm");
        delay(200); buzz(); backlightOff(); delay(200); unbuzz(); backlightOn(); delay(200);
        buzz(); backlightOff(); delay(200); unbuzz(); backlightOn();
      }
    }
  }
  delay(700);
}

void changeMode() { modes = !modes; }
void backlightOn() { digitalWrite(backlight, HIGH); }
void backlightOff() { digitalWrite(backlight, LOW); }
void buzz() { digitalWrite(buzzer, HIGH); }
void unbuzz() { digitalWrite(buzzer, LOW); }

Benötigte Bibliotheken

• arduino-lib-hc-sr04-master.zip – GitHub
• LiquidCrystal.zip – GitHub

Schaltpläne

Datei: coronavirus_distancing_WQxTcxgmYm.fzz (Fritzing)