Berührungsloser Desinfektionsspender

Autoren: Leon Hundertmark, Marc Eidhoff
Betreuer: Prof. Schneider

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Einleitung

Im Rahmen des Praktikums "Angewandte Elektrochtechnik" im Studiengang Business and Systems Engineering soll ein Desinfektionsspender entwickelt werden. Dieser soll durch den Einsatz eines Infrarotsensors berührungslos arbeiten. Bei einer Annäherung soll der Spender eine definierte Menge Desinfektionsmittel aus einem Behälter spenden. Dies soll durch die Ansteuerung einer Schlauchpumpe für eine definierte Zeit erfolgen.

Anforderungen

Um die Funktionsweise des berührungslosen Desinfektionsspenders bestmöglich zu erreichen werden einige Anforderungen definiert. Diese Anforderungen sind in der folgenden Tabelle aufgeführt. Mithilfe eines Komponententests können nach der Fertigstellung der Hardware und der Software die definierten Funktionen überprüft werden. Dabei wird jede Andorderung im Komponententest "gegengeprüft" und ermittelt, ob die Anforderung erfüllt wurde.

Im Laufe der Entwicklung hat sich ergeben, dass das Requirement 50 verändert werden sollte. Die aktualisierte Fassung des Requirements 50 lautet: Die Datenverarbeitung und Ansteuerung des Aktors soll durch einen ATtiny-Mikrocontroller erfolgen.

ID	Inhalt	Ersteller	Datum	Geprüft von	Datum
Req_10	Der Spender soll berührungslos arbeiten.	Eidhoff, Hundertmark	27.10.2020
Req_20	Als Sensor soll ein Sharp-Infrarotsensor (Messbereich 4-30cm) benutzt werden.	Eidhoff, Hundertmark	27.10.2020
Req_30	Als Aktor soll eine Schlauchpumpe eingesetzt werden.	Eidhoff, Hundertmark	27.10.2020
Req_40	Die Erkennung der Hände und die Ansteuerung des Aktors sollen durch LEDs angezeigt werden.	Eidhoff, Hundertmark	27.10.2020
Req_50	Die Datenverarbeitung und Ansteuerung des Aktors soll durch einen Arduino UNO erfolgen.	Eidhoff, Hundertmark	27.10.2020
Req_51	Die Datenverarbeitung und Ansteuerung des Aktors soll durch einen ATtiny-Mikrocontroller erfolgen.	Eidhoff, Hundertmark	10.12.2020
Req_60	Der Spender soll bei einer Entfernung zwischen 5cm und 10cm für eine definierte Zeit auslösen.	Eidhoff, Hundertmark	27.10.2020

Funktionaler Systementwurf/Technischer Systementwurf

Im Folgenden wird ein Aufbau des geplanten Projekts schematisch dargestellt. Dieser Aufbau zeigt sowohl den funktionalen, als auch den technischen Systementwurf auf.

Funktionaler Systementwurf: Der funktionale Systementwurf stellt eine Abbildung der Anforderungen auf das System dar.

Technischer Systementwurf: Der technische Systementwurf ist der erste Ansatz zur Umsetzung des Projekts.

In der Abbildung 1 wird der funktionale und technische Systementwurf zusammen gezeigt.

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  Abb. 1: Erster Entwurf des Funktionsprinzips.

Hardwareaufbau

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  Abb. 2: Hardware-Aufbau des Spenders.

Komponentenspezifikation

Komponenten	Beschreibung	Bild
Steuerungs-Platine	ATtiny84A-PU Mikrocontroller L7805ACV Spannungsregler 5V IRLZ44NPBF MOSFET ISP-Schnittstelle für Programmierung 2 Status-LEDs
Infrarot-Sensor	Sharp GP2Y0A41SK0F [1] Messbereich: 4cm bis 30cm Versorgungsspannung: 4,5V bis 5,5V Ausgangsspannung: typ. 0,4V bis 2,65V
Schlauchpumpe	Nennspannung: 6V Durchfluss: max. 60 ml/min

Umsetzung (HW/SW)

Hardware

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  Abb. 3: Vergleich: Prototyp auf Arduino-Uno-Basis (links) und gefertigte Platine.

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  Abb. 4: Schaltplan der Steuerungs-Platine.

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  Abb. 5: Layout der Steuerungs-Platine.

Software

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  Abb. 6: Software-Architektur.

Literatur

[1] Datenblatt Infrarot-Sensor

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