Entwicklungsblog 8

Vergangene Woche haben wir uns zunächst intensiv mit der Dokumentation beschäftigt. Am Freitag haben wir uns dann nochmal als Gruppe getroffen, um den Zusammenbau abzuschließen. Dazu gehörte, dass wir zuerst die letzten Elektronikteile gelötet haben und gleichzeitig die letzten Teile des Kastens geleimt haben, sodass bei diesem nur noch die Elektronik eingesetzt werden musste.

Bei dem Testen der Elektronik ist uns leider aufgefallen, dass der Code nicht als gesamtes funktioniert und haben uns daher erstmal darum gekümmert, dass die einzelnen Funktionen funktionieren. Während des Zusammensetzens ist uns dann das Motorshield kaputt gegangen, weshalb wir erstmal für den Tag abbrechen mussten und nochmal Anatolij nach Ersatz gefragt haben.

Mit dem neuen Motorshield haben wir uns dann nochmal am Sonntag getroffen und nach dem Löten dieses Shieldes festgestellt, dass in der Funktion zwar der Punkt für die Bewegung der Motoren ausgeführt wurde, diese jedoch nicht ausgeführt wurde. Nach einer intensiven Fehlersuche und vielem Trial and Error ist uns dann aufgefallen, dass der Mikrokontroller wohl eine zu große Belastung hat und daraufhin haben wir dann erstmal den Abstandssensor abgesteckt.

Dadurch hat die Durchführung mit RFID, Taster und den Motoren funktioniert und wir haben die Lötstellen isoliert, bevor wir die Elektronik in den Kasten eingesetzt haben. Hierfür haben wir zunächst den RFID-Sensor, Taster und Abstandssensor mit Heißkleber an deren vorgesehenen Stellen im Kasten fixiert. Den Batteriehalter haben wir dann mit Isolierband im inneren des Kastens befestigt.

Danach haben wir nochmal die Funktionen getestet und nach einer Korrektur der Steckplätze der Motoren hat dann auch alles erstmal funktioniert, jedoch ist dies eher ein Glücksspiel, da sich der Mikrokontroller trotzdem zwischendurch immer mal wieder aufhängt. Später haben wir noch die Säulen fixiert und nochmal ein paar Testläufe gemacht, wodurch auffiel, dass ein früherer Fehler, durch welchen bei Doppeleingabe des Tasters/RFID-Sensors das Programm nicht mehr funktionierte, behoben wurde.

Zum Schluss haben wir dann noch den Code für den Abstandssensor mit der Push-Benachrichtigung auf einen zweiten Mikrokontroller gezogen und nochmal getestet. Nach Herumprobieren mit der Stellschraube des Abstandssensors hat dieser dann wieder das gewünschte Ergebnis erzeugt, jedoch konnte sich der Arduino nicht mit der Blynk-App verbinden.

Heute haben wir dieses Problem behoben und die Tage erfolgt dann noch der finale Funktionstest, sowie das Schreiben der noch fehlenden Einträge der Dokumentation.

Entwicklungsblog 7

Bei dem Andreas’ und Arthurs letzten Besuch im Makerspace wurden wir darauf hingewiesen, dass es zu Problemen kommen kann, wenn die Stromversorgung des Briefkastens abbricht, während er offen steht.
Da der Zustand der Tür bis zum diesem Zeitpunkt immer nur als Variable gespeichert wurde, wird dieser bei einem Neustart des Systems zurückgesetzt. In diesem Fall wäre es möglich die Tür nochmals zu öffnen, sodass sich die Tür überdreht.

Um das Problem zu lösen, haben wir die ESP_EEPROM Bibliothek genutzt. Sie ermöglicht es, Daten auf der Flash Memory zu speichern. Diese sind bei einem Systemneustart immer noch abrufbar.
So können wir den Stand der Tür immer wieder aufrufen und stellen sicher, dass die Tür nur einmal geöffnet oder geschlossen werden kann.

Mit dieser Ergänzung ist der Programmcode vollständig und wir müssen ihn nur noch bei unserem nächsten Treffen testen.

Entwicklungsblog 6

Nach der Session im Makerspace am Freitag (27.08.) haben wir bei der Unterbox bei den oberen platten zur Verbindung wie bei der Oberbox ebenfalls einen Quader in der Mitte zur Verbindung der beiden Platten eingefügt. Am Montag haben wir dann die noch fehlenden Platten und die Acrylglasscheiben mit dem Lasercutter ausgeschnitten und die Gravierung für die Vorderseite der Unterbox hinzugefügt. Bei dem 3D-Druck des Prismas ist leider beim Drucken das Filament ausgegangen, weshalb wir dieses ausgetauscht haben, damit der Druck fortgesetzt werden kann. Der Druck der Säulen hat leider nicht so gut funktioniert, weshalb wir diesen nochmal mit einem eigenen 3D-Drucker wiederholen, nachdem im Makerspace immer mehr von diesen ausfallen.

Update:

Der 3D-Druck der Säulen hat zwar nicht perfekt gepasst, konnte aber durch Nachbearbeitung passend gemacht werden. Ansonsten haben wir uns am 03.09 nochmal in der Uni getroffen, um den Kasten zusammenzuleimen. Trotz mancher Verformungen des Sperrholzes passen die Teile gut zusammen.

Es sind jedoch auch Probleme aufgetreten: Die Säulenstücke wollten nicht aneinanderhalten, weshalb diese über die Acrylglasscheiben fixiert wurden. Des Weiteren ist aufgefallen, dass trotz genauer Planung beide Kästen, insofern die Motoren eingebaut sind, nicht perfekt aufeinanderpassen, dies konnten wir zwar nicht beheben, stört aber auch nicht so sehr.

Entwicklungsblog 5

Heute habe ich viel mit dem Lötkolben gearbeitet. Zuerst musste ich auf unser Motor Shield drei Aufsätze löten, damit man das Motor Shield auf den Microcontroller stecken kann und die Motoren ansteuern kann. Anschließend habe ich an den Motor ein weiteres Kabel mit female Anschluss angelötet, um so den Motor an den male Anschluss des Motor Shields anschließen zu können. Das Problem war dabei, dass wir nur ein male to female Kabel hatten. Also musste ich mit einem Seitenschneider das male Ende abtrennen und anschließend die Kunststoffisolation ablösen, damit ich das Kabel an den Motor löten konnte. Mit dem Seitenschneider hat das erstaunlich gut funktioniert.

Entwicklungsblog 4

Bis auf die Plexiglas-Türen sind Andreas und ich mit der Modellierung fertig. Endlich. Nach mehrfacher Absprache haben wir die einzelnen Teile und Komponenten nun fertig konstruiert. Andreas hat den unteren Kasten konstruiert und ich parallel den Oberen. Das heißt, dass als nächstes das Ausschneiden und Ausdrucken folgt.

Unsere gesamte Gruppe hat sich am Freitag (27.08) in der Uni in dem von Anatolij zur Verfügung gestellten Raum getroffen. Während Andreas und ich uns um den 3D-Druck und den Lasercutter beschäftigt haben, haben Anna und Pascal sich um die Elektronik gekümmert. Neben dem Ausschneiden der Holzteile, haben wir versucht bei einen der 3D-Drucker die geplante Schräge zu drucken. Nach ein paar kurzen Druck-Versuchen läuft jetzt der Druck flüssig ab. Laut der Anzeige auf dem 3D-Drucker würde der Druck insgesamt um die 20 Stunden dauern. Andreas und ich gehen am Montag nochmal hin und hoffen, dass das Ding fertig ist bzw. der Druck einigermaßen gut verlaufen ist.

Wir durften nicht nur den 3D-Drucker zum ersten Mal selbst bedienen, sondern auch den Lasercutter. Nach den kurzen Einweisungen und Hilfestellungen, konnten wir dann ein paar Teile für die Holkästen ausschneiden. Wir nutzen hierbei die vier Millimeter dicke Sperrholz Platten aus Pappelholz. Zudem haben wir zum ersten Mal auch die zu dem Lasercutter dazugehörige Software benutzt, mit der wir anfangs ein paar Schwierigkeiten hatten. Daher hatten die ersten Teile nicht die „korrekten“ Maße gehabt. Sprich, wir mussten ein paar Teile neu drucken. Das hat ein wenig Zeit gekostet. Daher sind wir nicht so weit gekommen wie wir es geplant hatten. Am kommenden Montag treffen Andreas und ich uns nochmal in der Uni und hoffen, dass wir dann alle Teile fertig ausschneiden können. Dann hätten wir zu mindestens schonmal alle Holzteile für die Kästen und die 3D-gedruckte Schräge fertig. Dann fehlt uns nur noch die Säulen und die Plexiglas-Türen.
Wir haben nun bis zum kommenden Freitag Zeit alle Teile auszuschneiden und auszudrucken. Klingt erstmal stressig, aber ich bin guter Zuversicht, dass wir das schaffen.

Entwicklungsblog 3

Am letzten Freitag haben Andreas und ich mit der Modellierung begonnen. Zuerst haben wir geklärt wie wir den smarten Briefkasten bauen. Es wurde also geklärt wie groß der Kasten sein soll, welche Maßen der Kasten haben soll, an welchen Stellen die Elektronik platziert wird und viele weitere Dinge. Zudem haben wir uns schon mal Gedanken gemacht wie wir die Türen modellieren beziehungsweise wie wir es schaffen, dass die Türen sich am Ende öffnen und schließen können. Der smarte Briefkasten besteht aus zwei verschiedenen Kästen. Der obere Kasten ist der Stauraum für das Paket. In dem unteren Kasten befindet sich die Steuerungselektronik zum Öffnen des smarten Briefkastens.

Der Obere Kasten hat eine Höhe von 350 Millimeter. In der Länge und in der Breite hat der Kasten eine Kantenlänge von 290 Millimeter. Der untere Kasten hat eine Höhe von 100 Millimeter. In der Länge und in der Breite ist der untere Kasten identisch zum Oberen. Geplant ist, dass diese beiden Kästen aufeinander geklebt werden.

Während sich Andreas mit dem untern Kasten herumschlägt, darf ich den oberen Kasten konstruieren. Zum Modellieren verwenden wir das 3D-Programm Fusion 360 von Autodesk. Für die Konstruktion haben wir den von Anatolij Fandrich vorgefertigten Kasten genommen und haben die Parameter verändert.

Abbildung 1: Der untere Kasten

In Abbildung 1 sieht man den untern Kasten. Zu Sehen sind dort drei Bohrungen. Die Bohrung weiter unten im Bild dient für das Netzteil bzw. für die Stromversorgung der Elektronik. Die Bohrungen auf der oberen Seite des Kastens haben etwas mit den Motoren zu tun.
Geplant ist, dass das Öffnen und Schließen der Türen über Motoren gesteuert wird. Das heißt pro Bohrung ragt jeweils ein Teil eines Motors heraus.

Abbildung 2: Das Innere des untern Kastens

In Abbildung 2 sieht man das Innere des unteren Kastens. An beiden Ecken unter den Bohrungen in Abbildung 1 sind dementsprechend die Halterungen für die Motoren dargestellt. Zudem sieht man an der Wand noch ein rechteckförmiges Loch. Dort soll später der Knopf zum Schließen der Türen angebracht werden. Es könnte sein, dass sich dort noch ein paar Dinge ändern (beispielsweise die Maße oder Position). Wie bereits erwähnt kommt in diesen unteren Kasten fast die ganze Elektronik hinein. Dabei wird die Elektronik an der Decke des Kastens befestigt. Grund dafür ist, dass wir eventuell den unteren Kasten nochmal öffnen wollen, um ein paar Sachen einzustellen oder zu befestigen.

Was noch hinzu kommt ist eine weitere Bohrung auf die obere Seite des Kastens in der Mitte zwischen den Motorhalterungen. Dort sollen nämlich Kabel durchlaufen zwischen dem Mikrokontroller und dem Abstandssensor, der sich im oberen Kasten befindet. Außerdem wird noch eine Bohrung für den RFID-Reader angelegt.

Abbildung 3: Der obere Kasten
Abbildung 4: Schnittanalyse zwischen oberen Kasten und der Schräge

In Abbildung 3 sieht man Teile des oberen Kastens und die Schräge. Der obere Kasten dient als Stauraum für Pakete. Bislang habe ich die Maße des Kastens angepasst und die Schräge entworfen.
An der unteren Seite der Schräge befindet sich eine Ausstanzung. In dieser Ausstanzung wird später der Abstandssensor befestigt. Dieser soll dann ein Signal geben sobald ein Paket hineingelegt wurde. An der Stelle an der die Ausstanzung liegt, befindet sich ein rechteckiges Loch auf dem Boden des oberen Kastens, welches in den unteren Kasten führt (siehe Abbildung 4). Dadurch soll ermöglicht werden, dass die Kabel durchlaufen können und gegebenenfalls Einstellungen vorgenommen werden können.

Als Nächstes müssen die Bohrungen an den Seiten angelegt werden, damit dort die Pins der Motoren hineinragen. Diese Pins werden mit Säulen verbunden. Die Türen des Briefkastens werden dann an den Säulen befestigt. Als Türen verwenden wir Plexiglas-Platten.

Andreas und ich wollen am Freitag die Teile fertigen. Das heißt bis dahin muss die gesamte Modellierung fertig sein.
Modelliert werden müssen noch die Bohrungen für die Motoren, die Plexiglastüren, die Säulen und eine Öffnung, in der sich die Plexiglastüren befinden. Für besseren Halt der Säulen werden an der Decke Kugellager eingebaut, die mit den Säulen verbunden sind.

Andreas und ich müssen uns jetzt echt in Zeug legen, damit wir das bis Freitag alles durch haben.
Genauere Details folgen später in der Dokumentation zur Modellierung.

Entwicklungsblog 2

In den letzten Tagen habe ich mich mit den Grundlagen für die Programmierung beschäftigt. Als erstes habe ich mich wieder mit der Blynk App auseinandergesetzt, die wir benötigen, um den Briefkasten zu steuern. Dafür muss sich der Microcontoller mit der Blynk App verbinden. Als Test habe ich mit der Blynk App eine LED an- und ausgeschaltet. Anschließend habe ich recherchiert wie die einzelnen Komponenten, also Motoren und Abstandssensor angesteuert werden und wie diese funktionieren.  Zudem musste ich mich auch wieder an die Syntax von C bzw. C++ gewöhnen, da wir im Studium hauptsächlich mit Java arbeiten. Zuletzt habe ich ein grobes Programm für den Abstandssensor geschrieben, dass eine Nachricht an die Blynk App schickt, sobald ein Paket erkannt wurde.

Entwicklungsblog 1

Seit grob zwei Wochen haben wir mit der Arbeit an unserem Projekt begonnen und uns bereits mehrmals getroffen, um den groben Plan festzulegen. Den Makerspace konnten wir uns auch schon anschauen und einen Überblick der vorhandenen Materialien bekommen, sodass wir eine Liste unserer benötigten Komponenten schreiben konnten.

Wir haben uns dazu entschlossen einen smarten Briefkasten für Pakete zu bauen, der sich mit einem Smartphone von überall aus öffnen lässt. Liefert der Postbote ein Paket, wird der Nutzer durch die Blynk App benachrichtigt und kann die Tür an der Vorderseite des Briefkastens öffnen.

Die Einteilung der Aufgaben haben wir durch die Gebiete Modellierung, Programmierung und Zusammensetzung festgelegt. Hierbei kümmern sich Artur und Andreas vor allem um die Modellierung und Pascal und Anna programmieren hauptsächlich den Code. Unsere Ziele haben wir in Muss- und Kann-Zielen eingeteilt, um uns zunächst auf die wichtigen Funktionen zu konzentrieren und weitere schöne, aber nicht zwingend nötige, Funktionen zu implementieren, wenn wir mit den wichtigen fertig sind.
Als Deadline für unser Projekt haben wir den 08.09.2021 gesetzt. So haben wir, falls unerwartete Probleme auftreten, immer noch Zeit diese zu lösen.