Dosenautomat

Autor: Bartos Schwichtenberg & Berta Nissen
Betreuer: Marc Ebmeyer

Einleitung

Das Projekt befasst sich mit der Entwicklung eines "Dosenautomaten mit Dreifachauswahl" im Rahmen des Studiengangs Ba. Mechatronik im 5. Semester. Dieser innovative Automat zeichnet sich durch drei wesentliche Komponenten aus: 1. drei Aktuatoren (Motoren zur Fachauswahl), 2. Sensorik Nr. 1 (Tasteneingabe durch Benutzer), 3. Sensorik Nr. 2 (Beleuchtung für Fachentnahme). Das System funktioniert mit einem(r) Chip/Chipkarte ohne Guthaben und soll der Benutzers erkannt werden. Nach Erkennen wird das Bedienfeld entsperrt. Die Artikelwahl erfolgt über das Bedienfeld des Automaten. Jede Taste ist nur einem Servo zugewiesen und dieser Servo ist nur einem Artikelplatz. Eine Beleuchtung im Ausgabeschacht gibt dem Benutzer den Hinweis, den Artikel aus dem Schacht zu nehmen.

Anforderungen

Tabelle 1: Anforderung an die Komponente

ID	Inhalt	Ersteller	Datum	Geprüft von	Datum
1	Das Chiplesegerät muss den Chip/Chipkarte erkennen und das Bedienfeld des Automaten entsperren (Benutzererkennung).	Bartos Schwichtenberg	11.10.2023	---	**.10.2023
2	Das OLED-Display muss Bereitschaftsbetrieb anzeigen (Begrüßung).	Bartos Schwichtenberg	11.10.2023	---	**.10.2023
3	Die Taste 1 steuert nur den Servo 1 an (Artikel von Platz 1).	Bartos Schwichtenberg	11.10.2023	---	**.10.2023
4	Die Taste 2 steuert nur den Servo 2 an (Artikel von Platz 2).	Bartos Schwichtenberg	11.10.2023	---	**.10.2023
5	Die Taste 3 steuert nur den Servo 3 an (Artikel von Platz 3).	Bartos Schwichtenberg	11.10.2023	---	**.10.2023
6	Servo 1 muss zwischen 0° und 90° schwenken (wird vorerst angenommen).	Bartos Schwichtenberg	11.10.2023	---	**.10.2023
7	Servo 2 muss zwischen 0° und 90° schwenken (wird vorerst angenommen).	Bartos Schwichtenberg	11.10.2023	---	**.10.2023
8	Servo 3 muss zwischen 0° und 90° schwenken (wird vorerst angenommen).	Bartos Schwichtenberg	11.10.2023	---	**.10.2023
9	Beleuchtung im Schacht aufblinken/aufleuchten (bis der Artikel entnommen ist).	Bartos Schwichtenberg	11.10.2023	---	**.10.2023

Funktionaler Systementwurf/Technischer Systementwurf

Abb. 2 Funktionaler Systementwurf

Abb. 3 Technischer Systementwurf

Abb. 3b Alternativer technischer Systementwurf

Komponentenspezifikation

Tabelle 2: Liste aller Komponenten (in Bearbeitung)

ID	Komponente	Bezeichnung	Abbildung
1	Taster/Tastenfeld	in Bearbeitung	Beispiel
2	OLED-Display	in Bearbeitung	Beispiel
3	Status-LED grün	in Bearbeitung	Beispiel
4	Status-LED rot	in Bearbeitung	Beispiel
5	Chiplesegerät mit Chip	in Bearbeitung	Beispiel
6	Plexiglas	in Bearbeitung	Beispiel
7	Verbrauchsmaterial	Holz, Schrauben, Holzleim, Kabel, Lötzinn, Schrumpfschlauch	Beispiel

Umsetzung (HW/SW)

Gehäuse

Die Abbildung 4 und 5 zeigt das Gehäuse. Es ist aus Holzplatten zusammen geleimt und verschraubt. Als Schutz dient auf der Vorderseite eine Plexiglasscheibe. Zur einfachen Auffüllung ist auf der Rückseite ein Eingabefach. Die Steuerung der Aktuatoren, Sensoren, Mikrokontroller ist im Gehäuse eingebaut. Die Bedienelektronik befindet sich auf der Vorderseite des Geräts.

Abb. 4 Gehäuse Vorderseite

Abb. 5 Gehäuse Rückseite

Schaltung

Zum Einsatz kommt der Mikrokontroller.

Abb. 6 Schaltung (Beispielbild)

Abb. 7 Verkabelung (Beispielbild) Abb. 7 Verkabelung (Beispielbild)

Programmcode

Es wird ein Code in auf den Mikrocontroller geschrieben.

• 

  Abb. 8 Programmablaufplan (wird noch mit OLED-Ausgabe ergänzt).

Programmcode in Bearbeitung.

//Bibliotheken #include <Servo.h> //Bibliothek <Servo.h> hinzugefügt // Initialisierung der Pins int blueLed = 6; //blaue LED ist auf DigitalPort 6 int redLed = 7; //rote LED ist auf DigitalPort 8 int yellowLed = 8; //gelbe LED ist auf DigitalPort 8 int greenLed = 9; //grüne LED ist auf DigitalPort 9 int motor1 = 10; //Servo 1 ist auf DigitalPort 10 int motor2 = 11; //Servo 2 ist auf DigitalPort 11 int motor3 = 12; //Servo 3 ist auf DigitalPort 12 int button0 = 2; //Start-Knopf int button1 = 3; // Taste 1 an Port 3 int button2 = 4; // Taste 2 an Port 4 int button3 = 5; // Taste 1 an Port 5 // Initialisierung der Servos Servo servo1; //Servo ist ein servo1 Servo servo2; //Servo ist ein servo2 Servo servo3; //Servo ist ein servo3 //void setup Anfang void setup() { pinMode(blueLed, OUTPUT); //PinMode ist Ausgang pinMode(redLed, OUTPUT); //PinMode ist Ausgang pinMode(yellowLed, OUTPUT); //PinMode ist Ausgang pinMode(greenLed, OUTPUT); //PinMode ist Ausgang pinMode(motor1, OUTPUT); //PinMode ist Ausgang pinMode(motor2, OUTPUT); //PinMode ist Ausgang pinMode(motor3, OUTPUT); //PinMode ist Ausgang pinMode(button0, INPUT_PULLUP); //button0 ist auf PULLUP pinMode(button1, INPUT_PULLUP); //button1 ist auf PULLUP pinMode(button2, INPUT_PULLUP); //button2 ist auf PULLUP pinMode(button3, INPUT_PULLUP); //button3 ist auf PULLUP Serial.begin(9600); //Serial print zur Kontrolle digitalWrite(blueLed, HIGH); //blaue Led ist an digitalWrite(redLed, LOW); //rote Led ist aus digitalWrite(yellowLed, LOW); //gelbe Led ist aus digitalWrite(greenLed, LOW); //grün Led ist aus digitalWrite(motor1, LOW); //motor1 ist aus digitalWrite(motor2, LOW); //motor2 ist aus digitalWrite(motor3, LOW); //motor3 ist aus servo1.attach(motor1); //servo1->motor1 servo2.attach(motor2); //servo2->motor2 servo3.attach(motor3); //servo3->motor3 servo1.write(0); //motor1 ist auf Position 0 servo2.write(0); //motor2 ist auf Position 0 servo3.write(0); //motor3 ist auf Position 0 } //void setup Ende //void loop Anfang void loop() { if (digitalRead(button1) == LOW) { //Taste auf LOW prüfen if (servo1.read() != 0) { //servo read !=0 servo1.write(0); //Motor auf 0 stellen delay(1000); //1000ms = 1Sek Pause } digitalWrite(motor1, HIGH); //Motor auf 1 stellen digitalWrite(redLed, HIGH); //LED an delay(1000); //1000ms = 1Sek Pause digitalWrite(motor1, LOW); //Motor auf 0 stellen delay(1000); //1000ms = 1Sek Pause servo1.write(180); //Motor auf 180° delay(1000); //1000ms = 1Sek Pause servo1.write(0); //Motor auf 0 stellen delay(500); //500ms = 0,5Sek Pause digitalWrite(redLed, LOW); //LED aus Serial.println("Servo 1 bewegt"); //serial print ob servo/motor sich bewegt } if (digitalRead(button2) == LOW) { //Taste auf LOW prüfen if (servo2.read() != 0) { //servo read !=0 servo2.write(0); //Motor auf 0 stellen delay(1000); //1000ms = 1Sek Pause } digitalWrite(motor2, HIGH); //Motor auf 1 stellen digitalWrite(yellowLed, HIGH); //LED an delay(1000); //1000ms = 1Sek Pause digitalWrite(motor2, LOW); //Motor auf 0 stellen delay(1000); //1000ms = 1Sek Pause servo2.write(180); //Motor auf 180° delay(1000); //1000ms = 1Sek Pause servo2.write(0); //Motor auf 0 stellen delay(500); //500ms = 0,5Sek Pause digitalWrite(yellowLed, LOW); //LED aus Serial.println("Servo 2 bewegt"); //serial print ob servo/motor sich bewegt } if (digitalRead(button3) == LOW) { //Taste auf LOW prüfen if (servo3.read() != 0) { //servo read !=0 servo3.write(0); //Motor auf 0 stellen delay(1000); //1000ms = 1Sek Pause } digitalWrite(motor3, HIGH); //Motor auf 1 stellen digitalWrite(greenLed, HIGH); //LED an delay(1000); //1000ms = 1Sek Pause digitalWrite(motor3, LOW); //Motor auf 0 stellen delay(1000); //1000ms = 1Sek Pause servo3.write(180); //Motor auf 180° delay(1000); //1000ms = 1Sek Pause servo3.write(0); //Motor auf 0 stellen delay(500); //500ms = 0,5Sek Pause digitalWrite(greenLed, LOW); //LED aus Serial.println("Servo 3 bewegt"); //serial print ob servo/motor sich bewegt } if (servo1.read() == 0 && servo2.read() == 0 && servo3.read() == 0) { //servo read ==0 prüfen digitalWrite(blueLed, HIGH); //LED an digitalWrite(redLed, LOW); //LED aus digitalWrite(yellowLed, LOW); //LED aus digitalWrite(greenLed, LOW); //LED aus } else { //oder digitalWrite(blueLed, LOW); //LED aus digitalWrite(redLed, LOW); //LED aus digitalWrite(yellowLed, LOW); //LED aus digitalWrite(greenLed, LOW); //LED aus } // void loop Anfang } // Programmm-Ende

Komponententest

Tabelle 3: Test der Anforderungen (in Bearbeitung)

ID	Inhalt	Getestet von	Datum
1	Der Automat muss mit 5V Spannung versorgt werden.	noch offen	**.**.2023
2	Die LED soll aufleuchten, damt die Spannungsversorgung angezeigt wird.	noch offen	**.**.2023
3	OLED-Display muss aufleuchten und vorgegebenen Text ausgeben.	noch offen	**.**.2023
4	Chiplesegerät muss den korrekten Chip erkennen.	noch offen	**.**.2023
5	OLED-Display zeigt die Auswahlbereitschaft an.	noch offen	**.**.2023
6	Durch Tastenauswahl muss tastenabhöngig der richtige Motor (Servo) angesteuert werden.	noch offen	**.**.2023
7	Informierung des Benutzer zur Entnehmung der Ware (OLED, LED).	noch offen	**.**.2023

Tabelle 3 zeigt, welche Anforderung vom welchen Bearbeiter getestet wurde. (in Bearbeitung)

Literatur

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