Tee-Hase

Ausgangssituation

Angeregt durch einen Artikel in der Make Zeitschrift, wollte ich den dort vorgestellten Teeodohr nachbauen.
Das ist eine aufrecht stehende Hasenfigur mit einem beweglichen Ohr. An das Ende vom Ohr kann man den Faden von einem Teebeutel einklemmen. Dann drückt man dem Hasen eine kleine Plastikmöhre in die Hand um ihn einzuschalten, wählt mit einem Taster die gewünschte Tee-zieh-Dauer, stellt eine Tasse mit kochendem Wasser unter den Teebeutel und drückt auf eine weitere Taste zum starten. Dann senkt der Hase sein Ohr und damit geht der Teebeutel baden.
Nach jeder Minute wird der Beutel etwas auf und ab bewegt um den Tee umzurühren. Am Ende der Zieh-Zeit geht das Ohr wieder nach oben und sorgt so dafür, dass der Tee nicht zu lange zieht. Eine kleine Melodie signalisiert das Ende. Nun muss man die Möhre wieder in den Sockel stecken auf dem der Hase steht, damit er nicht unnötig die Batterie leer saugt.  

  Software und 3D-Drucker Dateien waren von der Zeitschrift herunterladbar.  

  Der Nachbau scheiterte schon recht früh an meinem ollen 3D-Drucker, der das etwas rauhere magentafarbene Filament nicht mehr sicher durch den Extruder drücken mag und deshalb der Ausdruck löchrig wurde.  

Da ich die Stützstruktur unter dem Hasen nicht unsichtbar entfernen kann, mein Modellbauservo nicht in die Öffnung passte und ich Probleme beim Drucken der Möhre auf mich zukommen sah, habe ich das Vieh halt selber in OpenSCAD nachempfunden und dabei einiges umkonstruiert.
Auch fand ich die Bedienung des Originals verbesserungswürdig, aber davon später mehr.  

   

Meine Lösung

Meine Version kann auf dem Rücken liegend gedruckt werden, so dass die Stützstruktur komplett innen liegt.  

Leider ist mein Drucker grandios gescheitert.  

Unzählige Versuche später habe ich dann aufgegeben und einfach den unauffälligsten Fehldruck verwendet.
Hier schon mal das fertige Gerät:  

Wie man sieht, habe ich ihm 3 Minuten-Zahlen auf den Bauch gedruckt und die schwarz angemalt. Dann muss ich mir nicht merken, was die LEDs bedeuten.  

  Mein Hase steht auf einem Sockel, der deutlich primitiver ist als das Original: Ich habe statt des Bajonett-Verschlusses zwei M4-Schrauben benutzt.  

Wer sich das Original angesehen hat, wird vielleicht bemerken, dass weder eine Möhre noch Taster zu sehen sind. Ich sagte ja schon: An der Bedienung wollte ich etwas verbessern.  

  Auch ich habe einen Taster. Der sitzt auf der Rückseite. Hier erkennt man auch den kleinen blauen Modellbau-Servo und das daran mit Draht angetüddelte und dann mit 5-min Epoxy festgeharzte Ohr.  

Nachdem mir ein paar mal der Faden aus dem Klemmschlitz geflutscht ist, habe ich eine bessere Lösung gefunden: zwei kegelförmige Scheiben klemmen den Faden. In meiner Version sind die noch von Hand aufgeklebt. In der unter runterladbaren Datei werden sie gleich mit dem Ohr mitgedruckt.  

Die zweite Scheibe sorgt dafür, dass der Zettel am Fadenende nicht im Tee landet.  

Innen ist eine eigens entwickelte Elektronik mit Heisskleber eingebaut:  

 

   

Funktion

Der Taster dient zum Einschalten, wählen der Zeit und zum gegebenenfalls frühzeitigen Abbruch und Ausschalten.  

  Das geht so: man drückt so lange auf den Taster, bis die 3 LEDs leuchten. Läßt man ihn los leuchtet die 3-Minuten LED. Drückt man ihn nochmals, geht es auf die 5-Min, dann auf 7, dann auf 7 und 3 gleichzeitig (10min). Noch ein Tastendruck beginnt wieder bei 3min.  

  Drückt man den Taster für 3 Sekunden nicht, so wird der Teebeutel abgesenkt und die LED beginnt zu pulsieren (Zeit läuft).
Drückt man nun die Taste (Abbruch), hebt der Hase das Ohr, macht Musik und schaltet sich ab. Genau das macht er natürlich auch nach Ablauf der Zeit  

  Für einen 3-Minuten Tee (häufigste Anwendung) reicht also ein 2-sekündlicher Tastendruck. Den Rest macht der Hase.  

  Ich habe diverse kleine Optimierungen vorgenommen:
Wenn der Tee fertig ist, erklingen 8 Töne des Westminster-Schlages (Big Ben). Das fand ich passend zum Tee.
Das rausheben des Beutels erfolgt anfangs zügig, dann ganz langsam. Damit verhindere ich, dass der Beutel schwingt und Tee gegen den Hasen tropft.
Während des langsamen hochhebens ertönt ein aufsteigender Ton, um die Aufmerksamkeit auch in geräuschvoller Umgebung zu erregen. Die Ferquenz ist dabei auf die Resonanzfrequenz des Piezos abgestimmt.
Statt eines Längsreglers LM7805 habe ich einen Step-Down Wandler (XM1584, 5 Stück unter 3€ in China) benutzt. Der sollte deutlich effizienter mit dem Batteriestrom umgehen.

 

Erklärung des Schaltplans

Hier der Plan:  

Normalerweise sperrt T1 und läßt maximal 100nA durch. T2 ebenso. Das ist so gut wie nix. Zumindest erheblich weniger als die Selbstentladung der Batterie (es würde ein paar 100 Jahre dauern, mit den gesperrten Transistoren die Batterie leer zu saugen). Der 47K Widerstand zwischen Basis und Emitter sorgt jeweils dafür, dass der Transistor sicher sperrt.  

  Drückt man den Taster, so fließt ein Basisstrom durch T1. Er wird leitend und der Step-Down Wandler erhält die 9V. Nun geht der Arduino an und legt als eine seiner ersten Aktionen 5V auf Pin2. Dadurch schaltet T2 durch und sorgt dafür, dass der Basisstrom von T1 weiter fließt. Die Basis von T1 liegt auf etwas über 8V. Der Spannungsteiler aus R2 und R3 macht daraus bei gedrücktem Taster 5V, bei losgelassenem 0V. Der Arduino misst an A0 diese Spannung, um Tastendrücke zu erkennen (ein Digitaleingang hätte es auch getan). Der 1000uF Elko C1 puffert eventuelle Stromspitzen des Servomotors ab.  

 

  Software, Schaltplan und 3D-Dateien zum runterladen:

167teehase.zip

Das Urteil meiner sehr gern Tee trinkenden Frau: