Wie das Projekt entstand:

Aufgrund der Corona-Krise werden ja zunehmend Mitarbeiter von Ihren Firmen nach Hause ins „Home Office“ geschickt. Zum „Home Office“ kann man nun unterschiedliche Einstellungen haben (ich enthalte mich hier einer Wertung), allerdings ist das unbestritten die geeignetste Möglichkeit um den sozialen Kontakt in der Arbeitswelt einzuschränken und somit die Ausbreitung des Virus zu verhindern. Was mich jedoch massiv nervt, sind die Maßnahmen zur Dokumentation der Arbeitszeit. Entweder vergesse ich es zu notieren oder bin aufgrund der Tätigkeit verhindert die korrekten Start- und Endezeiten sowie Unterbrechungen zu notieren. Auf dem Papier funktioniert es überhaupt nicht… Per Excel-Tabelle auf dem PC auch nicht viel besser. Also schrieb ich ein kleines Excel-(VBA) Script, mit dem ich per Button meine Start- und Stoppzeiten anklicken konnte und die Zeitstempel in einer Excle-Liste registriert wurden. Das funktionierte schon besser, allerdings war es sehr problematisch, da ich abhängig vom laufenden Computer war: Hier passierte es, dass ich mich an den Arbeitsplatz setzte, bereits ein Telefongespräch begann und den Rechner startete. Bis der Recher hochgefahren war, ich mich einloggte, hatte ich auch schon wieder vergessen mein Script zu bedienen und meine Startzeit nicht registriert. Auch Unterbrechungen durch meine Frau/Kind konnte ich oft nicht rechtzeitig aktivieren, da der Rechner gerade in Stand-By war oder ich schlicht den Button nicht im Sichtfeld hatte und vergas.
Nächste Überlegung war, das selbe Script für eine Handy-App oder über den Raspberry anzupassen. Ich entschied mich für den Raspberry, da bereits viele identische Tools für Handys im AppStore verfügbar sind aber keines meiner Erwartung entsprach. Entweder komplett überladen oder durch Werbung zugemüllt oder zu teuer. Auch die Anwendung über das Mobiltelefon ist nur bedingt komfortabler, da, wie beim PC, eine Anmeldung und Starten der App mit weiteren Schritten erforderlich ist.
Was ich benötige ist einfach ein Taster und 2 LEDs, die mir den aktuellen Zustand zeigen (Arbeiten oder Freizeit) und bei dem ich ausser einem Tastendruck nichts weiteres machen muss. Jeder Tastendruck soll dann lediglich in einer Excel-Tabelle den Start und den Stopp der Arbeitszeit registrieren und bei Bedarf als Datei ausgelesen werden können. Ich möchte nichts zusätzlich starten, anmelden oder zusätzlich bedienen müssen.

Das Ergebnis ist der SHOT (Simple Home Office Timer):

Wie man hier sehen kann besteht das ganze lediglich aus dem Gerät mit Spannungsversorgung, einem Taster und 2 LEDs. Die LEDs sind farblich unterschieden, sodass der aktuelle Zustand: Arbeitszeit (Rot) und Freizeit (Grün) auch eindeutig zu sehen ist. Mit dem Taster wird lediglich zwischen den Zuständen Arbeit oder Freizeit hin- und hergeschaltet. Nach dem Einschalten bzw. bestromen sind erst mal beide LEDs aus, da das Betriebssystem hochfahren muss. Betriebsbereitschaft wird durch Leuchten der grünen „Freizeit-LED“ angezeigt. Nach dem ersten Betätigen der Taste schaltet die rote LED ein um zu zeigen, dass der Start der Arbeitszeit registriert wurde und man sich momentan in der Arbeitsphase befindet. Beim erneuten Drücken der Taste bzw. Umschalten der LEDs wird jedesmal der Zeitpunkt registriert und in einer Excel-Tabelle (CSV) zeilenweise hinterlegt. Zusätzlich wird stets am Ende eines Arbeitszyklus, also Schalten von Arbeit nach Freizeit das Delta zwischen Start und Stopp der Arbeitsphase in der Zeile in „Stunden:Minuten:Sekunden“ hinterlegt. Die Datei kann jederzeit ausgelesen und zum Übertrag in die eigenen Zeitsysteme verwendet werden. Ein einfacher WEB-Zugriff auf den SHOT ist in Vorbereitung.

Da ich selbst begeisterter Raspi-Anwender bin versuche ich auch stets andere von meinem Hobby zu begeistern. Das Projekt wendet sich an alle interessierte Raspi-Neulinge und Anwender, die nach nachbaubaren Projekten suchen. Evtl. findet der eine oder andere über solch ein kleines Projekt den Einstieg in die Raspi-Verwendung und Python-Programmierung. Da ich selbst bereits ein wenig Erfahrung in der Erwachsenen- und Schulkinder-Pädagogik mitbekommen habe, ist mir bewusst, dass man nur mit nachvollziehbarer Dokumentation Spass an DIY-Projekten vermitteln kann. Dieses Projekt kann in 4 wesentliche Rubriken unterteilt werden:

1. Raspberry Systemaufbau allgemein

2. SHOT Komponenten und Gehäuse

3. Software Vorbereitung für SHOT und Einbindung in den Raspberry

4. Programmbeschreibung SHOT

1. Raspberry Systemaufbau allgemein

Da das gesamte System auf einem RaspberryPi mit aktuellem Betriebssystem aufgebaut ist, sind die Vorbereitungen zur Verwendung hier nicht detailliert beschrieben. Man muss erst das Betriebssystem auf die Flash-Karte spielen und den Raspi mit Tastatur, Monitor und ggf. Maus und Spannungsversorgung verbinden. Diese Vorgehensweise findet man perfekt beschrieben hier:

https://www.digitalewelt.at/raspberry-pi-4-rasbian-buster-installieren-und-einrichten/

Als Hardware reicht ein einfacher Raspberry ZERO, am besten in der Variante W (mit WLAN on Board) aus. Einfacher wird es noch in der Variante WH (WLAN und mit angelöteten Header-Pins) oder gleich einen Raspberry A, B(1-4) …. (Bezugsquellen siehe Punkt 2.)

2. SHOT Komponenten und Gehäuse

Als notwendige Komponenten sind erforderlich:

1. Ein Taster (Schließer)

2. Zwei Low-Power LEDs (2mA) Grün und Rot

3. Zwei Widerstände 330 Ohm (Orange-Orange-Braun)

4. Wenige Zentimeter Kabel

5. Ein Raspberry (Typ beliebig)

6. Ein Micro-USB Netzteil

7. Ein Gehäuse, passend für die Raspberry-Variante

Zum Gehäuse kann man beliebige Varianten, vom Eigenbau-Karton bis zum teuren Metal-Case verwenden. Es müssen lediglich drei Löcher für LEDs und den Taster rein. Wer noch kein Raspi oder Gehäuse besitzt schaut sich am besten bei einschlägigen Lieferanten um. Dort sind auch LEDs und Widerstände erhältlich:

https://www.berrybase.de/

https://www.rasppishop.de/

https://shop.pimoroni.com/

Der Taster wird einfach nur zwischen Pin 1 (3.3V) und Pin 7(GPIO4) angeschlossen. Im Code wird nur die Aufwärtsflanke von 0 nach 3.3V (Interrupt) ausgewertet. Ein notwendiger „Pull-Down-Widerstand“ um den Pegel im geöffneten Tasterzustand definiert auf 0V herunterzuziehen, wird softwareseitig zugeschaltet.
Die LEDs werden jeweils in Reihenschaltung mit dem 330Ohm Widerstand zwischen Pin 6 (GND) und Pin 8 (GPIO14) für LED Rot (Arbeiten) sowie zwischen Pin 6 (GND) und PIN 10 (GPIO15) für LED Grün (Freizeit) angeschlossen. Auch wenn hier ein Bild des RaspberryPI TypB3 abgebildet ist, ist das Pin-Layout für alle Raspberry-Typen für dieses Projekt identisch.

3. Software Vorbereitung für SHOT

Die meisten Befehle zur Inbetriebnahme des SHOT kann man über das Terminal tätigen:

Soweit alles vorbereitet ist und der Raspberry läuft, muss zuerst das Arbeitsverzeichniss angelegt werden. Ich schlage einfach einen Unterordner im Home-Verzeichnis vor:
Zuerst ein Unterverzeichnis „shot“ anlegen:

sudo mkdir shot

Jetzt noch die Rechte vergeben, damit jeder in dem Ordner schreiben und lesen darf:

sudo chmod -R 777 shot

Vorzugsweise arbeite ich auf dem Raspi zum Programmieren mit „Geany“. Zum Start das Programm auf dem Raspberry im Bereich „Entwicklung“ öffnen und mit „Datei → Neu“ eine leere Datei anlegen. Jetzt kann der Code von dieser WEB-Seite kopiert und in die leere Datei eingefügt werden. Danach mit „Datei→ Speichern unter“ unter „home/pi/shot/“ mit dem Dateinamen „shot.py“ abspeichern. Eigentlich wars das schon zur Software. Ausprobieren kann man das Programm über den Pfeil in der Symbolleiste des „Geany“ oder direkt über das Terminal mit der Befehlszeile:

sudo python /shot/shot.py

Damit das Programm nun auch beim Neustart automatisch losläuft, muss es noch in die Start-Routine integriert werden:

sudo nano /etc/rc.local

ganz nach unten blättern und vor der Zeile „exit 0“ folgende Zeile einfügen:

python /home/pi/shot/shot.py &

Danach mit CTRL+O abspeichern und mit CTRL+X beenden.

Nach einem Neustart mit:

sudo reboot

fährt der Raspi mit der Software automatisch hoch und ist ohne weitere Eingaben bedienbar.

4. Programmbeschreibung

Auch wenn der Code auf den ersten Blick ein wenig verwirrend ausschaut, folgt er doch einer klaren Struktur:

Bis zur Zeile 32 befinden sich nur Variablendefinitionen und Vorbelegungen zur Initialisierung. Die Hauptroutine „main()“ befindet sich ab Zeile 105. Sie wird nach der Initialisierung aufgerufen und hat nur die Funktion der Überprüfung der CSV-Datei und danach Aufenthalt in einer Endlosschleife. Sobald ein Signalwechsel durch den Taster erkannt wird (Interrupt), wird in Zeile 100 gesprungen und definiert, wohin gesprungen werden muss: In Zeile 45 „keypress()“. Hier laufen nun Aktionen des Status, Uhrzeitabfrage und Ausgabe bzw. Steuerung der LEDs und Speicherung in Datei ab. Eine weitere Unterroutine „get_timestamp()“ ab Zeile 35 liest lediglich die momentane Zeit aus. Dies wurde als eigenständige Funktion abgetrennt, da der Vorgang mehrfach identisch aufgerufen wird.
Die CSV-Datei wird im Unterordner home/pi/shot/ mit dem Dateiname „shot.csv“ gespeichert und kann über die Standard Dateizugriffe des Raspberry entnommen werden. Ein Zugriff über eine WEB-Seite ist in Vorbereitung und wird zeitnah hier hinterlegt.

Ich habe versucht die Zeilen möglichst detailliert zeilenweise zu dokumentieren. Bei Fragestellungen oder Unklarheiten bin ich jedoch gerne behilflich. Änderungsvorschläge ausdrücklich willkommen!

harlfinger@gmx.de