Dank der Hilfe von Malte konnte ich heute ein Problem lösen an dem ich nun schon seit fast einer Woche hing. Der Receiver des IR-Shields hat stets Werte von 1 bzw. HIGH empfangen, unabhängig davon, ob er ein Signal empfangen hat oder nicht. Auch nach langer Recherche im Internet konnte ich keine Lösung finden woraufhin ich mich an die Tutoren wenden wollte. Malte hat mir daraufhin einen Pull-Up-Widerstand empfohlen, welchen ich dann intern über den Code eingefügt habe. Tatsächlich waren die Daten des Receivers lediglich zu stark von äußeren Einflüssen beeinträchtigt, weshalb er den Emitter nicht erkennen konnte. Dank des Widerstands hat er anschließend funktioniert wie er es sollte, sodass der Detektor fertig zusammengesetzt werden kann.
Hardwareentwicklung
Durch den modularen Aufbau von MED lässt sich die Hardware in 3 Abschnitte unterteilen: die Türklingel mit Display, den Tür-Sensor und den Briefkasten-Detektor. Im folgenden Beitrag wird die verwendete Hardware sowie der genaue Aufbau jedes Moduls beschrieben und die jeweilige Funktionsweise vorgestellt.
Die Türklingel
Die in Abb.2 gezeigte Türklingel ist aus Hardware-Sicht das komplexeste Modul. Sie besteht aus einem Mikrocontroller, dem Klingelknopf, dem LCD-Display zum Anzeigen der Nachrichten sowie einem Akku-Pack zur Energieversorgung. Außerdem wurde ein Widerstand benötigt, da die am Knopf anliegende Spannung sonst zu hoch wäre. Wie man dem in Abb. 1 gezeigten Schaltplan entnehmen kann liegt dabei das LCD-Display an den Pins D1 und D2 an, der Knopf ist mit Pin D5 verbunden. Beim drücken des Knopfs sendet dieser nun ein Signal an den Mikrocontroller, wodurch eine Benachrichtigung beim jeweiligen Endgerät des Nutzers ankommt. Dieser kann nun als Reaktion eine eigene Nachricht schreiben, welche über WLAN vom Mikrocontroller empfangen wird und anschließend am LCD-Display angezeigt wird.
Der Tür-Sensor
Für den in Abb. 4 dargestellten Türsensor wurde ein Raspberry Pi 3B als Mikrocontroller verbaut. Dieser hat gleichzeitig die Funktion, die Konfiguration von NodeRED sowie das dort gestaltete Dashboard zu verwalten. Außerdem verbaut sind zwei Widerstände, welche dazu dienen, die Spannung auf einen für die Reed-Switches brauchbaren Wert zu verringern. Für die eigentliche Funktion des Tür-Sensors wurden schließlich Reed-Switches verwendet. Davon befindet sich einer am Raspberry Pi, der andere muss vom Nutzer gegenüber an der Tür angebracht werden. Wird nun die Tür geöffnet, so wird das Magnetfeld des Reed-Switches unterbrochen, wodurch eine vom Mikrocontroller eine Benachrichtigung an den Nutzer geschickt wird.
Der Briefkasten-Detektor
Die Erkennung von Posteinwürfen findet hier über eine Lichtschranke statt. Diese besteht aus dem in Abb.1 gezeigten Widerstand und einer Infrarot-Diode, sowie dem in Abb.2 gezeigten IR-Shield und dem dazugehörigen Mikrocontroller. Dabei wird die Diode auf einer Seite des Briefkastens angebracht und über ein Kabel mit dem Mikrocontroller verbunden. Dieser empfängt nun das IR-Signal am Receiver und sendet wenn die Lichtschranke durchbrochen wird per WLAN eine Benachrichtigung an den Nutzer, dass Post gekommen ist.
Anforderungen
Durch ein Brainwriting wurden alle Anforderungen an das Projekt gesammelt und aufgelistet. Anschließend wurden die Punkte in einem Meeting nach Bereich und Wichtigkeit eingeteilt und schließlich in der Tabelle 1 zusammengefasst.
Da die Hardware für das Projekt unerlässlich war gab es hier lediglich Muss- und Soll-Ziele. Diese wurden, wie in der Hardware-Dokumentation aufgezeigt, vollständig umgesetzt und stellten auch früh im Projekt ein großes Augenmerk dar.
Die Muss-Anforderungen der Software stellten die Grundlagen des Projekts dar, ohne die die eigentlichen Funktionen der einzelnen Komponenten nicht funktioniert hätten. In den Soll-Zielen wurden weitere Anforderungen an das Projekt gestellt, ohne die es zwar funktioniert hätte, jedoch nicht die Funktionalitäten umfasst hätte für die es entwickelt wurde. In den Kann-Zielen kamen schließlich noch Quality-of-Life-Funktionen hinzu, durch die MED insgesamt hochwertiger und praktikabler werden würde. Da die Softwareentwicklung insgesamt gut verlief konnten hier alle Muss-, und Soll-Ziele erfüllt werden, bei den Kann-Zielen ergab sich jedoch nur noch Zeit für die Discord-Integration, nicht aber für das Auslesen und Anzeigen des Akkustands.
Für die CAD-Entwicklung wurden lediglich wenige Anforderungen erhoben, da MED einerseits ein funktionales statt ästhetisches Produkt darstellt und andererseits die begrenzt verfügbare Zeit im Makerspace nur begrenzte Gehäuse-Prototypen erlaubt. Aus diesem Grund waren schlichte aber gut passende Cases für die Sichtbaren Module, also die Klingel und den Tür-Sensor ein Muss-Ziel. Da jedoch keine Hardware frei liegen soll war auch für den im Briefkasten nicht sichtbaren Mikrocontroller 2 ein Case geplant, weshalb es sich in den Soll-Anforderungen wiederfindet. Durch einige Komplikationen im Makerspace sowie einen späten Druckauftrag konnte schließlich das Kann-Ziel einer GPIO-Abdeckung nicht mehr erfüllt werden, was jedoch die Funktionalität von MED nicht weiter beeinträchtigt.
Besuch im Maker-Space
In der letzten Besprechung haben Jamal und ich uns für gestern um 12 einen Termin ausgemacht, um uns das Maker-Space anzuschauen. Dort wollten wir uns die vorhandene Hardware anschauen und prüfen, was sich davon für unser Projekt eignen würde. Dort angekommen haben wir uns mit Malte über unsere Ideen unterhalten, wobei er uns eine Infrarotlichtschranke für die Erkennung im Briefkasten vorschlug. Mit insgesamt 2 Mikrocontrollern, einem IR-Shield und einer Diode sind wir wieder gegangen um über die Discord-Gruppe den anderen zu berichten und die Idee der Lichtschranke vorzustellen.