Poti-Tresor
| Autoren: | Lara Hemmis , Fabian Spann |
| Betreuer: | Prof. Schneider |
Einleitung
Im Rahmen des Fachpraktikums Mechatronik im 5. Semester soll ein eigenes mechatronisches Spielkonzept entwickelt und praktisch umgesetzt werden. Dabei stehen neben der technischen Realisierung auch die Planung, Erprobung und Dokumentation des Projekts im Mittelpunkt. Das Spiel soll sich an den grundlegenden Elementen eines Escape Games orientieren und durch das Lösen der Aufgaben zu einem eindeutigen Ziel führen.
- Woraus besteht das Rätsel?
Der Poti-Tresor stellt ein elektronisches Tresorsystem nach, bei dem eine Zahlenkombination über einen Potentiometer eingegeben wird. Die Eingabe besteht aus drei vorgegebenen Werten, die in einer festgelegten Reihenfolge eingestellt werden müssen.
Ein eingegebener Wert wird nur akzeptiert, wenn sich der gemessene Potentiometerwert innerhalb eines definierten Toleranzbereichs befindet und für eine festgelegte Zeit gehalten wird. Nach erfolgreicher Eingabe eines Wertes wird dies durch eine LED angezeigt.
Nach erfolgreicher Eingabe aller drei Werte steuert der Arduino einen Servomotor an. Dieser öffnet eine Klappe des Tresors, hinter welcher sich der Code für das nächste Escape Game befindet.
- Bezug zum Studium?
Das Projekt verbindet analoge Signalerfassung, digitale Ein-/Ausgänge, zeitabhängige Signalverarbeitung, Zustandssteuerung und mechanische Aktorik. Die Steuerungssoftware soll mit MATLAB/Simulink entwickelt und auf einem Arduino UNO ausgeführt werden.
Lernziel: Das Ziel dieses Escape Games ist es, dass die Spieler wissenschaftliche Fragen beantworten und mithilfe dieser Antworten die Eigenschaften eines Potentiometers kennenzulernen.
Schwierigkeitsgrad: Einsteiger
Anforderungen
| ID | Inhalt | Prio | Ersteller | Datum | Geprüft von | Datum |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Das Spiel muss in 2 bis 5 Minuten lösbar sein | 1 | Lara Hemmis & Fabian Spann | 01.10.2026 | ||
| 2 | Das Spiel kann durch Betätigung von einem Taster gestartet und gestoppt werden | 1 | Lara Hemmis & Fabian Spann | 01.10.2026 | ||
| 3 | Das Spiel kann durch Betätigung eines Tasters zurückgesetzt werden | 1 | Lara Hemmis & Fabian Spann | 01.10.2026 | ||
| 4 | Das Spiel kann den Potentiometer Wert einlesen | 1 | Lara Hemmis & Fabian Spann | 01.10.2026 | ||
| 5 | Die Einstellung des Potentiometers ist auf dem Display gut für den Spieler erkennbar | 1 | Lara Hemmis & Fabian Spann | 01.10.2026 | ||
| 6 | Bei korrekter Einstellung des Potentiometers beginnt eine zugehörige LED zu leuchten | 1 | Lara Hemmis & Fabian Spann | 01.10.2026 | ||
| 7 | Die Werte des Potentiometers werden mit einer zu jeder Aufgabe individuellen Toleranz ausgelesen | 1 | Lara Hemmis & Fabian Spann | 01.10.2026 | ||
| 8 | Die nachfolgenden Fragen können erst beantwortet werden wenn die vorherige Frage richtig beantwortet wurde und die LED leuchtet | 1 | Lara Hemmis & Fabian Spann | 01.10.2026 | ||
| 9 | Wenn alle Fragen korrekt beantwortet sind und alle LEDs leuchten öffnet der Servo Motor eine Klappe | 1 | Lara Hemmis & Fabian Spann | 01.10.2026 | ||
| 10 | Die zu der Frage gehörende Toleranz und der aktuelle Analogwert werden auf dem Display angezeigt | 1 | Lara Hemmis & Fabian Spann | 07.10.2026 |
Beachten Sie den Artikel: Formulierungsregeln für Anforderungen
Beantworten Sie die Frage: Was soll das System leisten?
Funktionaler Systementwurf
Das System besteht aus:
- Potentiometer
- 3 Satus LEDs inkl. Vorwiderstände
- Taster für Start/Stopp
- Taster für Reset
- Arduino
- Servo Motor
- Display
Der Benutzer startet den Tresor über einen Start/Stopp-Taster. Anschließend kann von dem Spieler der erste Codewert über den Potentiometer eingestellt werden. Für jedes Rätzel gibt es einen anderen Toleranzwert. Dieser und der gemessene Analogwert wird zu jeder Zeit auf dem Display angezeigt.
Das System überprüft kontinuierlich, ob der gemessene Wert innerhalb des zulässigen Bereichs liegt. Ist dies der Fall, beginnt die Zeitmessung. Wird der Wert für die erforderliche Zeit gehalten, gilt die Eingabe als erfolgreich und die erste LED wird eingeschaltet.
Danach wird der zweite Wert erwartet. Nach erfolgreicher Eingabe wird die zweite LED eingeschaltet. Anschließend wird der dritte Wert auf die gleiche Weise überprüft.
Sind alle drei Werte in der korrekten Reihenfolge eingegeben worden, wird der Zustand "Tresor geöffnet" erreicht. Der Servomotor bewegt die Klappe in die Öffnungsposition.
Wird ein Wert während der Eingabe außerhalb des Toleranzbereichs bewegt, wird die laufende Zeitmessung zurückgesetzt. Der Reset-Taster setzt das gesamte System zurück, um die Ausgangsposition zu erreichen und die Klappe wieder zu schließen.
Nach dem Reset kann über den Start/Stopp-Taster der Arduino ausgeschaltet werden.
Technischer Systementwurf
Die folgende Abb.1 stellt die Verbindungen zwischen den Bauteilen und dem Mikrocontroller mit der Hilfe des Breadboards (Steckbrett) als Test-Platine dar. Für die Form des fertigen Rätsels, wird eine Lochrasterplatine für eine stabile und dauerhafte Lötverbindung und zur mechanischen Befestigung der Bauteile verwendet.
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 | Abbildung |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 1x | 19,90 € | 19,90 € | Arduino UNO R3 |
|
[[Abb.1: Arduino UNO R3]] |
| 2 | 1x | 3,55 € | 3,55 € | Screw Shield V3 |
|
[[Abb.2: Screw Shield V3]] |
| 3 | 1x | 9,99 € | 9,99 € | Dreh-Poti |
|
[[Abb.3: Dreh-Poti]] |
| 4 | 1x | 2,15 € | 2,15 € | Poti-Knopf |
|
[[Abb.4: Poti-Knopf]] |
| 5 | 1x | 0,17 € | 0,17 € | LED rot |
|
[[Abb.5: LED rot]] |
| 6 | 1x | 0,17 € | 0,17 € | LED gelb |
|
[[Abb.6: LED gelb]] |
| 7 | 1x | 0,17 € | 0,17 € | LED grün |
|
[[Abb.7: LED grün]] |
| 8 | 3x | 0,07 € | 0,21 € | Vorwiderstand |
|
[[Abb.8: Vorwiderstand]] |
| 9 | 2x | 0,07 € | 0,14 € | Pulldown-Widerstand |
|
[[Abb.9: Pulldown Widerstand ]] |
| 10 | 1x | 7,30 € | 7,30 € | Servomotor |
|
[[Abb.10: Servomotor]] |
| 11 | 2x | 3,50 € | 7,00 € | Drucktaster (Start / Reset) |
|
[[Abb.11: Drucktaster]] |
| 12 | 1x | 2,53 € | 2,53 € | Streifenrasterplatine |
|
[[Abb.12: Streifenrasterplatine]] |
| 13 | 1x | 16,80 € | 16,80 € | LCD |
|
[[Abb.13: LCD Modul]] |
| 14 | 1x | 2,58 € | 2,58 € | I²C-Modul |
|
[[Abb.14: I²C-Adapter]] |
| 15 | 1x | 1,15 € | 1,15 € | USB-Kabel |
|
[[Abb.15: USB-Kabel]] |
| 16 | 1x | 1,99 € | 1,99 € | Kupferlitze rot |
|
[[Abb.16: Kupferlitze rot]] |
| 17 | 1x | 1,99 € | 1,99 € | Kupferlitze schwarz |
|
[[Abb.17: Kupferlitze schwarz]] |
| 18 | 1x | 1,99 € | 1,99 € | Kupferlitze weiß |
|
[[Abb.18: Kupferlitze weiß]] |
| 19 | 1x | 4,19 € | 4,19 € | Aderendhülsen |
|
[[Abb.19: Aderendhülsen]] |
| 20 | 1x | 0,30 € | 0,30 € | Stiftleiste |
|
[[Abb.20: Stiftleiste]] |
| 21 | 1x | 17,95 € | 17,95 € | Filament |
|
[[Abb.21: Filament]] |
| 22 | 1x | 8,99 € | 8,99 € | Gewinde Einsätze |
|
[[Abb.22: Gewinde Einsätze]] |
| 23 | 1x | 16,95 € | 16,95 € | Schraubensortiment |
|
[[Abb.23: Schraubensortiment]] |
| 135,56 € | Gesamtsumme ohne Versand |
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!
Poti-Tresor
Ergebnis
Zusammenfassung
Lessons Learned
Projektunterlagen
Projektplan
Projektdurchführung
Tipp 1
Tipp 2
Musterlösung
YouTube Video
Weblinks
Literatur
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