Projektarbeit "Automatisierter Alltag"

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3
Inhaltsverzeichnis
Vorwort ................................................................................................................................................... 4
Useless Box .............................................................................................................................................. 5
Kaffeemaschine ....................................................................................................................................... 6
Handy-Auto ............................................................................................................................................. 7
Teekocher ................................................................................................................................................ 8
Die Wörteruhr ......................................................................................................................................... 9
Cocktailmixer ......................................................................................................................................... 11
Klasse 4C des BRG-Reutte
4
Vorwort
In unserem Alltag laufen viele Dinge automatisiert ab. Viele andere Tätigkeiten führen wir aber
immer und immer wieder aus und ärgern uns, dass diese nicht auf Knopfdruck funktionieren.
Wir wollen herausfinden, wie automatisierte Dinge in unserm Leben funktionieren und versuchen,
mit Hilfe eines Arduinos, einem kleinen elektronischen Gerät, mit dem man messen und steuern
kann, ein paar Tätigkeiten automatisch ablaufen zu lassen. Dazu wollen wir Geräte basteln und
benutzerfreundlich programmieren. Von „nützlichen“ Haushaltsgeräten bis hin zu einer spaßigen
Useless Box ist alles dabei.
Die Klasse 4C des BRG-Reutte
Klasse 4C des BRG-Reutte
5
Useless Box
Kurze Beschreibung der Aufgabenstellung
Wir wollten eine Holzkiste bauen, die mit zwei Deckelhälften geschlossen ist. Auf der
unbeweglichen Hälfte befindet sich ein Schalter. Bei der Betätigung drückt ein Hebel, der
von einem Servo angetrieben wird, die bewegliche Deckelhälfte auf und schaltet den
Schalter wieder aus. Danach fährt der Hebel wieder in die Holzkiste zurück. Die Bewegung
des Hebels soll mithilfe eines Zufallsprinzips von statten gehen.
Die wichtigsten Schritte zur Lösung
Anfangs zeichneten wir einen Plan und bestimmten die Maße für die einzelnen Holzteile.
Danach schnitten wir alle Holzteile aus und schliffen sie ab
(Abbildung 1). Anschließend leimten wir die Seitenteile mit der
Bodenplatte der Box zusammen. Im folgenden Schritt
befestigten wir eine Deckelhälfte mit Scharnieren an der Box
(Abbildung 2). Dann berechneten wir die Größe des Hebels
(Abbildung 3) und schnitten ihn aus einer Holzplatte aus. Als
Abb. 1: Beim Schleifen
Nächstes bohrten wir ein Loch für den Schalter in die andere
Deckelhälfte. Mit dem Lötkolben löteten wir ein Kabel und
einen Widerstand an die Pins des Schalters und ein weiteres
Kabel an den Widerstand. Dann bauten wir den Arduino auf
und schrieben ein Struktogramm. Anschließend schrieben wir
noch das Programm für den Arduino. Im nächsten Schritt
schraubten wir den Servo auf eine Erhöhung und leimten
diese in die Box. Im Anschluss daran befestigten wir die
Abb. 2: Befestigen der Scharniere
zweite Deckelhälfte mit einem Gummiring. Zum Schluss
überlegten wir uns noch verschiedene Varianten für das Betätigen des Schalters und
schrieben es in das Arduino-Programm.
Zusammenfassung der Ergebnisse
Zum Schluss haben wir alles umgesetzt, was wir vorhatten. Anfangs hatten wir noch
Probleme bei Berechnung und Planung der einzelnen Teile, konnten aber doch alles mit Hilfe
der Lehrer lösen. Wir haben eine lustige und gelungene Useless Box gebaut.
Abb. 3: Skizze für Hebel
Dominik Eberle, Andreas Hosp, Robin Leitner
Abb. 4: Fertige Useless Box
6
Kaffeemaschine
Kurze Beschreibung der Aufgabenstellung
Es wird eine Kaffeemaschine gefertigt, die von einem Arduino gesteuert wird, um den Alltag
zu erleichtern und zu vereinfachen.
Diese Kaffeemaschine stellt den Kaffee in drei Stationen her:
1. Kaffeepulver wird in die Tasse befördert.
2. LCD Bildschirm
3. Wasser wird mit Hilfe eines Tauchsieders erhitzt und mit einer Pumpe in
die Tasse transportiert.
4. heißes Wasser
5. Zucker wird in die Tasse befördert.
6. Milchpäckchen
Die wichtigsten Schritte zur Lösung
Zuerst wurde die Station, welche trichterförmig aussieht, für das
Kaffeepulver aufgebaut. Diese besteht aus Plexiglas.
Danach wurde die Station für den Zucker mit demselben Prinzip
wie die erste gefertigt.
Als Nächstes wurde das Gehäuse der Kaffeemaschine, das ebenso
aus Plexiglas besteht, aufgebaut. Daraufhin wurden die Stationen
am Gehäuse angebracht.
Abb. 5: Arbeiten mit Plexiglas
Das Gehäuse aus Plexiglas wurde mit einem Hitzestab gebogen.
Daraufhin brachte man zwei Servo, im richtigen Winkel
programmiert, an, sodass das Kaffeepulver/der Zucker in die Tasse
gelangt. Anschließend wurde ein Loch durch das Gehäuse gebohrt,
um das Wasser in die Tasse zu pumpen. Das Wasser wird zuerst
mit einem Tauchsieder erhitzt und danach mit einer Pumpe durch
einen Schlauch in die Tasse transportiert.
Es wurde ein Servo angebracht, um die Tasse
weiterzutransportieren.
Abb. 6: Kaffeemaschine mit Kaffee- und
Nun programmierten wir das Arduino-Programm für unsere
Zuckerstation
Kaffeemaschine. Zuerst wurden die Servos im richtigen Winkel
programmiert.
Zusätzlich wurde ein LCD Bildschirm programmiert, mit dem man die Kaffee- und Zuckerstärke
einstellen kann.
Zusammenfassung der Ergebnisse
Wir hatten geplant eine Station für die Milch zu bauen, doch dazu blieb uns keine Zeit. Als Alternative
stellen wir nun kleine Milchpäckchen zur Verfügung, die hinter der Kaffeemaschine stehen.
Viele Dinge wurden stets neu geplant, erneuert und verbessert. So wurde das Befördern der Tasse
immer wieder neu geplant und auch die Anreihung der Stationen wurde immer wieder geändert,
weil ansonsten die Umsetzung zu kompliziert geworden wäre.
Unser Ergebnis erleichtert das Kaffeekochen im Alltag, denn das Leben ist zu kurz für schlechten
Kaffee!!!
Franziska Beirer, Christina Gundolf, Magdalena Steinberger
7
Handy-Auto
Kurze Beschreibung der Aufgabenstellung
Wir werden mit Hilfe eines Arduinos ein selbstgebasteltes Auto mit einem PS3-Controller verbinden
und steuern. Wir wollen noch ein paar Extras einbauen und eine Karosserie bauen. Wir planen auch
noch spezielle Aktionen einzuprogrammieren, die das Auto auf Knopfdruck durchführt. Dies alles soll
per Bluetooth bewerkstelligt werden.
Die wichtigsten Schritte zur Lösung
Als Grundlage nutzen wir ein Auto, dass wir im Werkunterricht zusammengebaut haben. Da uns die
Verbindung des PS3-Controllers mit dem Arduino nicht gelungen ist, kamen wir auf die Idee, das
Handy als Controller zu verwenden. Wir mussten auch noch die beiden Motoren richtig einstellen, so
dass sich das Auto in jede beliebige Richtung bewegen kann.
Zusammenfassung der Ergebnisse
Wir sind trotz Problemen mit dem PS3-Controller auf eine annehmbare Lösung gekommen, nämlich
die Steuerung mit dem Handy.
Abb. 7: Das Auto
Abb. 9: Beide
Maximilian Fasser, Johannes Selb, Lukas Ulses
Abb. 8: Die Steuerung
8
Teekocher
Kurze Beschreibung der Aufgabenstellung
Herstellung eines Teekochers, der automatisch Wasser einfüllt. Das
Wasser wird mit einem Tauchsieder erhitzt, ein Teebeutel fährt in
die Tasse und wird automatisch entfernt, wenn der Tee fertig
gezogen hat. Die Dauer kann durch eine Fernsteuerung oder per
Touch - wird auf Display angezeigt - geregelt werden. Eine
Zeitanzeige aus LEDs gibt an, wann der Tee fertig ist. Der Automat
soll auch beliebig Zucker, Rum und Zitronensaft hinzufügen können.
Abb. 10: Test mit dem Zuckerspender
Die wichtigsten Schritte zum fertigen Projekt
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•
Einschränkungen der Funktionen wegen Zeitmangel
Bestellung der mechanischen Teile, z.B.: Edelstahlstangen,
Luftdruckdämpfer, Kompressor, Kugellager,
Temperatursensor, LED Uhr und Stangenhalterungen.
Zusammenbau der einzelnen Elemente auf einer Platte aus
Holz
Abb. 11: Eine Pause muss sein
Umstieg auf einen Bluetooth-Empfänger
Erstellen eines Strukturprogrammes im Structorizer für das
Hauptprogramm im Arduino-Programm
Programmierung des Hauptprogrammes für den Mini-Computer
erfolgt
Ständige Tests und Verbesserungen
Abb. 12: Struktogramm
Zusammenfassung des Ergebnisses
Trotz der Abänderungen der Funktionen der Maschine sind wir
zufrieden. Es wird zwar kein Zitronensaft oder Rum hinzugegeben,
aber man kann eine beliebige Zuckermenge hinzufügen. Auch die
Ziehzeit kann eingestellt werden.
Abb. 13: Das Programm testen
Abb. 14: Im Werksaal
Abb. 15: Das Arduino Logo
Manuel De Monte, Daniel Heim
9
Die Wörteruhr
Kurze Beschreibung der Aufgabenstellung
Wir haben uns vorgenommen, eine Uhr, die die Zeit in Wörtern anzeigt, zu bauen. Dabei
haben wir uns zuerst Gedanken über das Format sowie die Größe und das Verhältnis
zwischen Schrift und Uhr gemacht.
Die wichtigsten Schritte zur Lösung
Mit dem Programm AutoCad haben wir einen Entwurf erstellt. Diesen Entwurf haben wir an
eine Firma in Deutschland geschickt, die uns den Entwurf aus einer Metallplatte ausfräst. Auf
dem ausgedrucktem Entwurf haben wir das Grundgestell unserer Uhr aus Holz gebaut. In der
Zwischenzeit haben wir aus einer trüben Plexiglasscheibe einzelne Stücke geschnitten, die
das grelle Durchscheinen der einzelnen LEDs verhindern. Die LED-Kette mussten wir auf die
richtige Größe zuschneiden und anschließend an den richtigen Stellen zusammenlöten. Auf
die Metallplatte haben wir auf unser Grundgestell die einzelnen Plexiglasstücke geklebt. Die
LED-Kette haben wir an die Rückseite unseres Holzgestells geklebt. Anschließend haben wir
das Programm, das wir auf dem Arduino installiert haben, am Computer geschrieben.
Zusammenfassung der Ergebnisse
Unsere größte Schwierigkeit war es, die einzelnen Plexiglasteile auf den Millimeter genau
auszuschneiden und zu schleifen, doch nach einigen Versuchen haben wir auch dieses
Problem gelöst. Weiters dauerte das Warten auf die Metallplatte verhältnismäßig lang,
wodurch wir mehr Zeit hatten, um das Programm, das die Uhr steuert, zu schreiben.
Abb. 16: Zwischenräume aus Plexiglas
Abb. 18: Gestell mit Rückseite
Theresa Beirer, Anne Hofherr, Verena Hosp
Abb. 17: Arbeiten mit AutoCAD
Abb. 19: Die fertig gelötete LED-Kette
10
Abb. 20: Programm überarbeiten
Abb. 21:Einteilung der Zeitintervalle
Abb. 22: Zuschnitt der Plexiglasplatten
Abb. 23: Zuschnitt der LED-Streifen
Abb. 24: Ein paar Tipps einholen
Theresa Beirer, Anne Hofherr, Verena Hosp
11
Cocktailmixer
Kurze Beschreibung der Aufgabenstellung
Unsere Idee war es, einen ultimativen Cocktailmixer zu bauen und
so den Alltag leckerer zu gestalten. So kann man sich zwischen
dem Arbeitsstress nur mit einem Knopfdruck einen Cocktail
genehmigen.
Die wichtigsten Schritte zur Lösung
Mit Hilfe eines Arduinos wird der Cocktailautomat gesteuert. Dank
eines LCD-Bildschirms wird angezeigt, welche Cocktails zur
Auswahl stehen. Wir haben das Programm so verfasst, dass mit
einem kurzen Knopfdruck die verschiedenen Cocktails angezeigt
werden. Durch einen langen Knopfdruck wird der angezeigte
Cocktail ausgewählt und zubereitet.
Abb. 25: Die Technik
Der von uns programmierte Servo fährt zur ersten benötigten
Zutat des Cocktails und der obere Arm, an dem der Schlauch
befestigt ist, neigt sich nach unten. Nun startet die Pumpe und
pumpt die entsprechende Menge an Saft in das Glas. Der Arm
fährt wieder auf seine ursprüngliche Position zurück. Dieser
Vorgang wiederholt sich für jede einzelne Zutat des gewählten
Cocktails.
Abb. 26: Das Herzstück
Für das perfekte Aussehen
fertigten wir einen Plan für ein
Häuschen an. Dieses soll dafür
zuständig sein, dass der Saft in
das Glas gelangt. Es besteht, so
wie das Gehäuse des Mixers,
aus Plexiglas.
Abb. 27: Skizze des Häuschens
Abb. 28: Skizze des Gehäuses
Zusammenfassung der Ergebnisse
Bei unserem ersten Versuch, bei dem wir ein einfaches
Programm testeten, haben wir bemerkt, dass der untere Servo
nicht präzise genug für unser Projekt arbeitete. Deswegen
nahmen wir einen stärkeren Servo eines Modellhubschraubers.
Dieser arbeitete nun genauer und war somit geeigneter für den
Cocktailmixer.
Abb. 29: Wir ;)
Den Cocktailmixer kann man zu Hause, aber auch in öffentlichen
Gebäuden aufstellen, um den Besuchern eine Erfrischung zu bieten.
Luisa Dronhofer, Sofie Nagele, Corinna Schleinkofer, Hannah Venskutonis