Futterautomat: Unterschied zwischen den Versionen
Keine Bearbeitungszusammenfassung |
Keine Bearbeitungszusammenfassung |
||
| Zeile 86: | Zeile 86: | ||
==== Aufbau auf Lochrasterplatine ==== | ==== Aufbau auf Lochrasterplatine ==== | ||
Um einen möglichst platzsparenden und sicheren Einbau der elektrischen Komponenten in den Futterautomaten zu ermöglichen, wird eine Lochrasterplatine verwendet. Auf dieser Lochrasterplatine werden die Widerstände und Schraubklemmen zur Verbindung mit dem Arduino UNO und den extern gelegenen Bauteilen verschaltet. Der Arduino UNO wird an jeder Seite mit einer Schraubklemmleiste versehen. Diese bietet die Möglichkeit einer deutlich stabileren mechanischen Fixierung der Leitungen im Vergleich zu den Steckbuchsen des Arduino UNO. Die elektrischen Komponenten, wie diverse Aktoren und Sensoren werden an den entsprechenden Stellen im Futterautomat verbaut. Durch Lötverbindungen werden sie mit Leitungen verbunden, welche dann an die Klemmen des Arduino UNO bzw. der Lochrasterplatine angeschlossen werden können. | |||
[[Datei:Lochrasterplatine_Futterautomat.jpg|mini|1000ptx|links|'''Abb.4''': Layout der Lochrasterplatine für den Futterautomaten]] | [[Datei:Lochrasterplatine_Futterautomat.jpg|mini|1000ptx|links|'''Abb.4''': Layout der Lochrasterplatine für den Futterautomaten]] | ||
Version vom 6. Januar 2021, 19:20 Uhr
Autoren: Katrin Schöne, Maike Lütkewitte
Betreuer:
→ zurück zur Übersicht: WS 20/21: Angewandte Elektrotechnik (BSE)
Einleitung
Die Studierenden des Masterstudiengangs "Business and Systems Engineering" sollen im Rahmen des Praktikums "Angewandte Elektrotechnik" ein Projekt bearbeiten. Das Projekt beinhaltet folgende Ziele:
- Auslesen von Sensordaten
- Verarbeiten der Daten mithilfe eines Mikrocontrollers
- Ansteuerung eines oder mehrerer Aktoren
Als Anwendungsfall für dieses Projekt wird ein Futterautomat für Katzen entwickelt. Dieser soll jedem Tiere eine individuell festgelegte Futtermenge zur Verfügung stellen. Somit kann auch bei Abwesenheit des Besitzers eine regelmäßige Fütterung der Tiere sichergestellt werden.
Anforderungen
Der Futterautomat soll die folgenden Anforderungen erfüllen:
- Erkennung der unmittelbaren Anwesenheit des Tiers am Futterautomaten sowie Unterscheidung mehrere Tiere voneinander
- Ausgeben der richtigen Futtermenge
- Erkennung und Anzeigen des Füllstands des Futterspeichers
- Schutz vor Überfüllung der Futterschale
- Anpassung der Futtereinstellungen (Menge und Häufigkeit) für jedes Tier
Funktionaler Systementwurf/Technischer Systementwurf
Komponentenspezifikation
| Pos. | Anz. | Bezeichnung | Artikel/Link | Im Starterbaukasten enthalten (x) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 1 | Arduino UNO R3 | x | |
| 2 | 1 | Grove 125 KHz RFID Reader | RFID-Reader | |
| 3 | 3 | RFID Chip mit 125 kHz Transponder | RFID-Chip | |
| 4 | 2 | TRCT5000 IR Modul | IR Sensor | |
| 5 | 1 | Servomotor | x | |
| 6 | 1 | LCD-Display | x | |
| 7 | 1 | LED rot | x | |
| 8 | 1 | LED grün | x | |
| 9 | 3 | Taster (Schließer) | x | |
| 10 | 3 | Widerstand 1 kΩ | x | |
| 11 | 2 | Widerstand 330 Ω | x |
Zusätzlich wird ein Kunststoffgehäuse erstellt.
Umsetzung (HW/SW)
Hardware
Die Hardware besteht aus verschiedenen elektrischen sowie mechanischen Komponenten. Eine Stückliste der elektrischen Bauteile ist unter Komponentenspezifikation zu finden. Im Folgenden soll kurz näher auf die verwendeten Sensoren eingegangen werden.
RFID-Sensor
Die verschiedenen Tiere sollen mittels RFID-Chip am Halsband erkannt und unterschieden werden. Dazu wird ein RFID-Reader am Futternapf benötigt. Für den Anwendungsfall werden RFID-Reader und Transponder mit einer Frequenz von 125 kHz gewählt. Der Grove - 125KHz RFID Reader hat einen maximalen Leseabstand von 7 cm[1]. Durch die Verwendung dieses Readers soll gewährleistet werden, dass eine Futterausgabe erfolgen kann, wenn das Tier nahe genug an den Napf herantritt. Eine direkte Berührung ist nicht erforderlich.
Infrarotsensoren
Zur Füllstandserkennung für den Futterbehälter und den Futternapf wird das KY-033 Linienfolger Modul verwendet. Dieses nutz den IR-Sensor TCRT5000 und gibt via Analogausgang eine Spannung aus. Der im Datenblatt[2] gegebene Arbeitsbereich liegt zwischen 0,2 mm und 15 mm. Unter der Annahme, dass das Futter im zu überwachenden Behältnis gleichmäßig verteilt ist, reicht bei einem in der Wand verbauten Sensormodul eine geringe Reichweite von einigen mm aus, um zu detektieren, ob Futter vorhanden oder nicht vorhanden ist.
Schaltplan
Aufbau auf Steckbrett
Aufbau auf Lochrasterplatine
Um einen möglichst platzsparenden und sicheren Einbau der elektrischen Komponenten in den Futterautomaten zu ermöglichen, wird eine Lochrasterplatine verwendet. Auf dieser Lochrasterplatine werden die Widerstände und Schraubklemmen zur Verbindung mit dem Arduino UNO und den extern gelegenen Bauteilen verschaltet. Der Arduino UNO wird an jeder Seite mit einer Schraubklemmleiste versehen. Diese bietet die Möglichkeit einer deutlich stabileren mechanischen Fixierung der Leitungen im Vergleich zu den Steckbuchsen des Arduino UNO. Die elektrischen Komponenten, wie diverse Aktoren und Sensoren werden an den entsprechenden Stellen im Futterautomat verbaut. Durch Lötverbindungen werden sie mit Leitungen verbunden, welche dann an die Klemmen des Arduino UNO bzw. der Lochrasterplatine angeschlossen werden können.
Komponententest
Ergebnis
Zusammenfassung
Lessons Learned
Projektunterlagen
Projektplan
Projektdurchführung
YouTube Video
Weblinks
Literatur
→ zurück zur Übersicht: WS 20/21: Angewandte Elektrotechnik (BSE)