Materialerkennung
| Autoren: | Tom Luca Isaak & Okba Kanti |
| Betreuer: | Prof. Schneider oder Prof. Göbel oder Marc Ebmeyer |
Einleitung
Im Rahmen des Fachpraktikums Mechatronik im 5. Semester soll ein Escape-Game geplant und umgesetzt werden. In dem Spiel Materialerkennung müssen vier unterschiedliche Materialen (1x Metallischer Würfel, 1x Kunststoffwürfel; 1x Magnet; 1x Glaswürfel) in einer bestimmten Reihenfolge sortiert werden, dafür werden 5 Sensoren (1x Induktiver Näherungsschalter; 2x Kapazitiver Näherungsschalter, 1x Magnetischer Näherungsschalter, 1x Lichtschranke) verwendet. Ebenfalls werden zu den einzelnen Sensoren kurze Informationsblätter ausgegeben, welche die Funktionsweise der Sensoren kurz erläutern. Während des Spiels soll über LEDs dem Spieler eine Rückmeldung gegeben werden, wenn ein Block auf die richtige Position gestellt wurde. Wenn sich alle vier Blöcke auf der vorgegebenen Position befinden, soll entweder über ein Display oder über einen Motor, welcher eine Tür öffnet, ein Code ausgegeben werden.
Bezug zum Studium:
- Materialeigenschaften (Werkstoffkunde)
- Elektrische Verdrahtung (Elektronikpraktikum & Informatikpraktikum 1/2)
- Kennenlernen der unterschiedlichen Sensoren (Sensortechnik)
Lernziel:
- Kennenlernen der unterschiedlichen Sensoren
- Verständnis für die Eigenschaften der Unterschiede von den verwendeten Materialien
Schwierigkeitsgrad:
- Einsteiger
Anforderungen
| ID | Inhalt | Prio | Ersteller | Datum | Geprüft von | Datum |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Das Rätsel muss in ein Schuhkarton passen | 1 | T.Isaak & O.Kanti | 05.10.2026 | ||
| 2 | Das Rätsel muss innerhalb von 2-5 Minuten gelöst werden können | 1 | T.Isaak & O.Kanti | 05.10.2026 | ||
| 3 | Die LEDs und Sensoren sitzen fest | 1 | T.Isaak & O.Kanti | 05.10.2026 | ||
| 4 | Die LEDs geben eine aktive Rückmeldung bei korrekter Positionierung | 1 | T.Isaak & O.Kanti | 05.10.2026 | ||
| 5 | Es gibt ein festes Gestell, indem sich die Bauteile befinden | 1 | T.Isaak & O.Kanti | 05.10.2026 | ||
| 6 | Das Display oder der Motor geben den Code aus | 1 | T.Isaak & O.Kanti | 05.10.2026 |
Beachten Sie den Artikel: Formulierungsregeln für Anforderungen
Beantworten Sie die Frage: Was soll das System leisten?
Funktionaler Systementwurf
Das Spiel "Materialerkennung" besteht aus einem Gestell, in welchem sich vier unterschiedliche Sensorarten befinden und aus vier Blöcken aus unterschiedlichen Materialien. Die Sensoren sind an vier unterschiedlichen Stellen eingebaut und jeder Sensor deckt eine Position ab. Der Spieler muss die Blöcke nun in die richtige Position stellen und wenn der Block in der für ihn vorgesehen Position steht, leuchtet eine LED. Wenn sich alle vier Blöcke in den richtigen Positionen befinden leuchten vier LEDs und es wird ein Code ausgegeben.
Ein funktionaler Systementwurf beschreibt, was ein technisches System leisten soll und welche funktionalen Teilsysteme dafür benötigt werden, ohne bereits festzulegen, wie diese Funktionen technisch konkret umgesetzt werden.
Es beantwortet die Frage: Was muss das System tun? Welche Funktionen muss das System ausführen, um die Anforderungen zu erfüllen?
Technischer Systementwurf
Das Spiel besteht aus vier Sensorarten. Es gibt ein induktiven Sensor, der ein metallischen Block erkennen soll, einen kapazitiven Sensor, der ein Kunststoffblock erkennen soll, einen magnetischen Näherungsschalter, der einen Magnet erkennen soll und eine Lichtschrank, die mit einem kapazitivem Sensor kombiniert wird um einen Glasblock zu erkennen. Jeder einzelne Sensor schaltet separat eine LED, die eine Statusanzeige ist, wenn der Block in der korrekten Position ist. Wenn alle vier Sensoren den richtigen Block registrieren, wird ein Display oder Motor angestuert( ist nicht ganz klar) und die Anlage gibt ein Code aus.
Im technischen Systementwurf werden die Funktionen aus dem funktionalen Entwurf auf konkrete technische Komponenten und Technologien abgebildet.
Er beantwortet die Frage: Wie wird das System technisch aufgebaut?
Komponentenspezifikation
Die Komponentenspezifikation beschreibt anschließend genau, welche Anforderungen eine einzelne Komponente erfüllen muss.
Sie beantwortet die Frage: Welche Eigenschaften muss jede konkrete Komponente erfüllen?
| ID | Anzahl | Kosten pro Stück € | Summe | Bezeichnung / Komponente | technische Bezeichnung | Beschreibung | Datenblatt | Abbildung |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 1x | 23,70€ | 23,70€ | Mikrocontroller-Board | Arduino UNO R3 | Der Mircocontroller mit dem ATmega328P verfügt über 14 digitale I/O - Schnittstellen, sechs davon können als PWM Ausgang genutzt werden. Des weiteren sind sechs analoge Eingänge die die Verarbeitung analoger Signale vorhanden | Datenblatt Arduino Uno |  |
Umsetzung (HW/SW)
Hier beschreiben Sie, wie Sie Ihr Projekt gebaut haben. Anhand dieser Dokumente und Beschreibung muss es möglich sein, Ihr Projekt 1:1 nachzubauen!
Das sind Dokumente wie z. B.
- Entwürfe, Skizzen (auch handschriftliche)
- Schaltplan
- Verkabelungsplan
- Pin-Belegungsplan
- CAD-Ansichten
- mathematische Berechnungen
- u.s.w.
Bei allen Dokumenten verlinken Sie dieses mit Ihrem Dokument in SVN!
Komponententest
Ergebnis
Zusammenfassung
Lessons Learned
Projektunterlagen
Projektplan
Projektdurchführung
Tipp 1
Tipp 2
Musterlösung
YouTube Video
Weblinks
Literatur
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