Elektronisches Schließfach
Autoren: Kilian Engelhardt & Jörn-Hendrik Beleke
Betreuer: Prof. Schneider
Einleitung
Das Projekt "Elektronisches Schließfach" entsteht im Rahmen des Praktikums "Fachpraktikum Elektrotechnik" im Studiengang "Mechatronik (MTR)". Ziel des genannten Projekts ist die Entwicklung eines Schließfachs zum Verstauen privater Gegenstände, welches durch die richtige Eingabe eines hinterlegten Zahlencodes und/oder einer Fingerabdruckerkennung auf einem Bedienfeld mit Display entsperrt werden kann. Zusätzlich wird eine Funktion zur Änderung des Zahlencodes oder Fingerabdrucks implementiert.
Das Gehäuse des Schließfachs wird aus Metallblech gefertigt. Zur Entsperrung des Verschlussriegels wird ein Servomotor eingesetzt. Für die Schaltung des Bedienpanels wird eine Platine entwickelt und angefertigt oder auf einem Breadboard realisiert. Eine erfolgreiche sowie fehlerhafte Eingabe soll akustisch durch einen Ton bzw. Alarm eines Summers und visuell durch das Leuchten von LEDS bestätigt werden. Als Spannungsquelle für das System soll eine 9V-Block-Batterie eingesetzt werden.
Anforderungen
Die Anforderungen an das Projekt werden in der nachfolgenden Tabelle 1 aufgezeigt. Dabei sind diese in die Bereiche Hardware, Mechanik und Software unterteilt.
| Nr. | Beschreibung | Bereich | Datum | Status | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Das elektronische Schließfach muss ein Bedienpanel mit Fingerabdruckerkennung und Tastern zur PIN-Code-Eingabe besitzen. | Hardware | 04.10.2023 | Offen´ | |||||
| 2 | Das Bedienpanel muss über ein LCD-Display und LEDs zur Visualisierung des Eingabestatus verfügen. | Hardware | 04.10.2023 | Offen | |||||
| 3 | Für das Bedienpanel muss eine Platine mit Spannungsquelle entwickelt und hergestellt werden. | Hardware | 04.10.2023 | Offen | |||||
| 4 | Als Mikrocontroller muss ein Arduino eingesetzt werden. | Hardware | 04.10.2023 | Offen | |||||
| 5 | Als Schließmechanismus muss ein Servo-Motor mit Sperrriegel eingesetzt werden. | Hardware | 04.10.2023 | Offen | |||||
| 6 | Das Gehäuse muss aus Metallblech gefertigt werden. | Mechanik | 04.10.2023 | Offen | |||||
| 7 | Der Algorithmus muss die Signale der Taster und des Fingerabdrucksensors erfassen und verarbeiten. | Software | 04.10.2023 | Offen | |||||
| 8 | Der Schließmechanismus muss durch den Algorithmus betätigt werden. | Software | 04.10.2023 | Offen | |||||
| 9 | Der Algorithmus muss über eine Funktion zur Änderung des PIN-Codes bzw. Fingerabdrucks verfügen. | Software | 04.10.2023 | Offen | |||||
| 10 | Auf dem LCD Display muss der Eingabestatus durch den Algorithmus visualisiert werden. | Software | 04.10.2023 | Offen | |||||
| 11 | Der Algorithmus muss eine Alarmfunktion für wiederholt falsche Eingaben besitzen. | Software | 04.10.2023 | Offen | 12 | Die Umsetzung des Algorithmus muss unter Matlab/Simulink erfolgen. | Software | 04.10.2023 | Offen |
Tabelle 1: Auflistung der Anforderungen
Funktionaler Systementwurf/Technischer Systementwurf
Zur näheren Erläuterung wird der Systementwurf in Komponenten unterteilt:
- Gehäuse: Das Gehäuse beinhaltet alle folgenden Komponenten und bietet die grundlegende Funktion eines Schließfachs in Kombination mit dem Schließmechanismus.
- Schließmechanismus: Als Schließmechanismus wird ein Servo-Motor eingesetzt, welcher das Schließfach über einen Verschlussriegel öffnet oder sperrt.
- Taster und Fingerabdrucksensor: Diese Komponenten erfassen die Eingabe des PIN-Codes und der biometrischen Daten.
- LCD-Display: Auf dem Display werden Anweisungen und der Eingabestatus für den Nutzer dargestellt.
- LED und Summer: Diese Komponenten informieren den Nutzer akustisch und visuell über den Eingabestatus.
- Arduino: An den Arduino Mikrocontroller sind die genannten elektrischen Komponenten angebunden. Der Mikrocontroller führt den Algorithmus aus, welcher die Eingaben des Nutzers auf dem Bedienpanel erfasst, verarbeitet und entsprechende Aktionen durch die Komponenten steuert.
- Spannungsquelle: Als Spannungsquelle für den Arduino mit Platine wird eine 9V-Block-Batterie eingesetzt.
Die nachfolgenden Abbildungen 1.1 und 1.2 stellen eine Skizze des Systementwurfs sowie dessen Signalfluss dar.
Abbildung 1.1: Skizze des Systementwurfs
Abbildung 1.2: Signalfluss des Systems
Komponentenspezifikation
Umsetzung (HW/SW)
Komponententest
Ergebnis
Zusammenfassung
Lessons Learned
Projektunterlagen
Projektplan
Projektdurchführung
YouTube Video
Weblinks
Literatur
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