Die Arbeiten an unserem Projekt sind nun abgeschlossen. Die Hauptfunktionen, also das Anzeigen der momentanen Temperatur und die Benachrichtigung am Handy, können erfolgreich ausgeführt werden, wie wir das am Anfang geplant hatten.
Unsere Reflexion…
Zeitproblem
Wir haben uns bei der Bearbeitungszeit verschätzt. Rückblickend hätten wir früher anfangen sollen, damit wir z. B. die Speicherfunktion für die Profile einrichten können. Zudem hatten wir unerwarteterweise mehr Probleme mit der App Blynk gehabt, sodass das Programmieren mehr Zeit in Anspruch genommen hat, als geplant.
Im Endeffekt mussten wir auch noch viele Änderungen am 3D-Modell machen, da das Drucken selbst mehr als neun Stunden gedauert hat. Uns sind aber erst gegen Ende Fehler aufgefallen, wie z. B. das Loch für den Mikroschalter ist zu klein, ein Loch für den infrarotsensor wurde vergessen. Wir konnten aus zeitlichen Gründen aber kein neues Modell mehr ausdrucken, also mussten wir ein wenig improvisieren und Löcher hinein bohren.
Materialmanagement
Überraschenderweise sind keine Materialien bei der Bearbeitung beschädigt worden. Wir mussten allerdings einige Teile zurückschicken, da uns im Nachhinein erst aufgefallen ist, dass wir die Komponenten aus dem Makerspace mitbenutzen durften.
Kommunikation
Über die ganze Arbeitsphase hinweg waren wir nur zweimal alle anwesend, da meistens eine Person durch Arbeit oder Krankheit verhindert war. Jedoch haben wir uns alle gegenseitig immer auf dem Laufenden gehalten, über z. B. WhatsApp oder Discord, daher ging unser Projekt immer voran.
Die Projektarbeit hat uns viele neue Erkenntnisse über das Arbeiten in Gruppen gegeben. Obwohl, wir “nur” 20 Tage praktisch gearbeitet haben, ist unser Projekt bis auf ein paar Extra-Features vollständig und wir sind zufrieden mit unserem Projekt!
Stieven und ich haben uns über Discord getroffen, um uns an die Software zu setzen.
Für die Arduino-Software benötigen wir die Bibliotheken des Infrarot-Sensors “Adafruit MLX90614 Library”, von Blynk und des WiFiManagers. Der WiFiManager sorgt dafür, dass wir unsere WLAN-Zugangsdaten nicht im Code direkt hinterlegen müssen.
In Blynk haben wir dann die Benutzeroberfläche angelegt und nun ging es darum, die Daten vom Sensor an die richtigen Displays in Blynk weiterzuleiten und von Blynk die richtigen Profile zu erhalten.
Abbildung 1: Blynk Benuteroberfläche
Die Verbindung vom Display (V0) und des Sensors konnte wie geplant hergestellt werden.
Um Blynk dazu zu bringen Benachrichtigungen zu senden, bat sich die Möglichkeit an, über Blynk.cloud Events zu erstellen, jedoch hatte keiner von uns die Möglichkeit auf die Seite zuzugreifen. Wir sind also an diesem Tag aufgrund technischer Schwierigkeiten bei diesem Problem nicht weiter gekommen.
Heute haben wir uns wieder im Makerspace zusammengefunden um die Holzkiste mit dem Lasercutter schneiden zu lassen und zusammenzubauen (siehe Foto 1, 2, 3).
Foto 1: Die Holzkiste in EinzelteilenFoto 2: Holzkiste mit der Kunststoffschale
Foto 3: Fertige Holzkiste
Bei der Zusammenführung der Software und Kiste mit dem Steckbrett, wurde festgestellt, dass die Umsetzung mit LEDs zu viele Anpassungen an der Kiste und Software hervorrufen würde. Das Steckbrett wird angepasst und die LEDs und Widerstände werden komplett entfernt (siehe Foto 4).
Foto 4: angepasstes Steckbrett
Die Idee ist nun, den Sensor und den Schalter unter den Untersetzer zu platzieren, sodass der Sensor die Temperatur der Tasse von unten messen kann. Alle erforderlichen Informationen sollen dann direkt an den Anwender geschickt werden und über Blynk abrufbar sein.
Jetzt, wo die wichtigsten Teile des Mikrocontrollers hier vorliegen und miteinander verbunden sind, wird die äußere Hülle des Gerät erstellt: die Holzkiste.
Die Holzkiste wird zunächst in Autodesk Fusion 360 modelliert. Als Vorlage wird die Datei Kiste_ohne_Trennelement v3.f3d aus den Softskills-Dateien gewählt, die von Ben Wegener zur Verfügung gestellt wurde.
Die Maße der Kiste werden entsprechend des Mikrocontrollers angepasst (siehe Tabelle 1). Zusätzlich wird ein Loch in die Decke geschnitten und eine rechteckige Öffnung hinten platziert, sodass das Kabel des Mikrocontrollers dort durchgesteckt werden kann (siehe Abbildung 1).
Höhe
Länge
Breite
Durchmesser des Kreises
Rechteck für Kabel
Holzdicke
40 mm
200 mm
150 mm
115 mm
10mm x 25mm
3.5 mm
Tabelle 1: Maße der Holzkiste
Abbildung 1: Modellierung in Autodesk Fusion 360
Schließlich werden die einzelnen Seiten als Skizzen abgespeichert und in Laserbox geöffnet, um die Formen schnittbereit zu machen (siehe Abbildung 2). Am nächsten Tag werden mit dem Lasercutter die Holzteile herausgeschnitten und die Kiste zusammengeklebt.
Heute waren einige Gruppenmitglieder verhindert, nichtsdestotrotz haben wir uns zusammengefunden, um an dem Projekt weiter zu arbeiten.
Das 3D-Modell wurde erfolgreich ausgedruckt. Es mussten jedoch noch die Hilfskonstruktionen entfernt werden, die beim Drucken benötigt wurden, damit das 3D-Modell nicht umfällt.
Es wurde festgestellt, dass nicht die richtigen Maßen gewählt wurden, also passt der Schalter nicht komplett durch die Schale. Es mussten auch z. B. vier Untersetzer in die Schale hineinlegt werden, sodass der Untersetzer nicht zu tief in der Schale liegt.
Foto 1: Kunststoffschale nach dem 3D-Druck
Die Schale wird noch mit Bohrmaschine und Nagelpfeiler bearbeitet und den Maßen des Schalters angepasst.
Das Projekt “Smarter Getränkewächter” entsteht im Rahmen der Veranstaltung “Soft Skills und Technische Kompetenz” im Sommersemester 2022 an der Carl von Ossietzky Universität Oldenburg. In diesem Blog ist die Entwicklung des Projektes dokumentiert.
1.1 Motivation
Eine heiße Tasse Kaffee oder Tee wird zum Abkühlen abgestellt und dann vergessen. In der Folge kühlt das Getränk nach einigen Stunden ab und man ist verärgert darüber, es nicht rechtzeitig getrunken zu haben.
Der Smarte Getränkewächter löst das alltägliche Problem, indem er die Temperatur des Getränks in Echtzeit überwacht und die NutzerInnen über die App Blynk benachrichtigt, falls das Getränk droht abzukühlen.
1.2 Erster Entwurf
Im ersten Entwurf besteht der Smarte Getränkewächter aus einem Buzzer und einem Temperatur-Sensor. Der Getränkewächter soll die Größe einer gewöhnlichen Walnuss besitzen. Dabei ist der Wächter am Tassenrand befestigt, sodass der Temperatur-Sensor in die Tasse hineinragt und mit dem Getränk in Berührung kommt.
Über ein mobiles Endgerät, wie einem Handy, welches die App Blynk installiert hat, kann die Temperatur des Getränks abgerufen werden, da sich sowohl das Handy als auch der Getränkewächter im selben WiFi-Netz befinden. Über Blynk kann man eine Temperatur einstellen, bei dem der Getränkewächter ein akustisches Signal aussendet, um die Person auf das Getränk aufmerksam zu machen.
Abbildung 1: Skizze des ersten Entwurfs (Quelle: Thi Mai Linh Nguyen/eigene Skizze)
1.3 Anpassungen
Das Team hat sich im Internet nach ähnlichen Projekten umgeschaut, um die Umsetzung des Getränkewächters zu planen.
Das Projekt “Arduino Drink Temperature Monitor” von Make Fun Stuff ist eine große Inspiration für dieses Projekt.
Quelle: Make Fun Stuff: Arduino Drink Temperature Monitor, URL: https://youtu.be/4gJ1Rk6mqHM (abgerufen am 19.08.2022)
Auf die Umsetzung des Getränkewächters in der Größe einer Walnuss wurde verzichtet, da keine Arduino-Bauteile in dieser Größe gefunden wurden. Stattdessen soll der Getränkewächter ein großes Gerät sein in der Form einer Box, wo man eine Tasse darauf abstellen kann.
Die Temperatur soll über einen Infrarot-Sensor gemessen werden statt mit einem Thermometer. Der Sensor soll unterhalb der Tasse platziert sein und von dort aus die Temperatur messen. Um den Sensor und die Arduino-Bauteile unterhalb der Tasse zu schützen, werden eine Kunststoffschale und Tassenuntersetzer auf der Oberseite des Getränkewächters befestigt, sodass die Tasse nicht direkt mit den empfindlichen Teilen des Getränkewächters in Berührung kommt (siehe Abbildung 2 und 3).
Abbildung 2: Skizze des angepassten Entwurfs, Querschnitt (Quelle: Thi Mai Linh Nguyen/eigene Skizze)
Abbildung 3: Skizze des ersten Entwurfs, Obersicht (Quelle: Thi Mai Linh Nguyen/eigene Skizze)
Die Benachrichtigung soll nun direkt über eine gängige Push-Benachrichtigung am Handy geschehen, statt über ein akustisches Signal von einem Buzzer, da die Steuerung und Einstellung der Temperatur des Getränkewächters ebenfalls über das Handy geschieht.
Erste Phase: Vorbereitungsphase (Abbildung 1, erster Abschnitt)
Am 14.06.2022 wurde eine WhatsApp-Gruppe erstellt mit dem Ziel zunächst unabhängig voneinander Ideen zu sammeln und sich zu erkundigen, wie die Ideen umgesetzt werden könnten. Jedes Gruppenmitglied stellt schon im Voraus eine Liste an benötigten Materialien bereit, sodass nach der Festlegung auf ein Projekt (am 30.06.2022), direkt mit der Bearbeitung begonnen werden kann.
Zweite Phase: Bearbeitungsphase (Abbildung 1, zweiter Abschnitt)
Am 30.06.2022 werden alle Ideen in einem Discord-Call besprochen und vorgestellt. Es wird sich auf eine Idee geeinigt und die Materialien werden sofort bestellt. Es wird besprochen, welche Komponenten des Projekts mit einem 3D-Modell bzw. mit Holz umgesetzt werden können. Bei der Aufteilung der Aufgaben wird beschlossen, dass jemand für die Umsetzung einer Kunststoffschale mit einem 3D-Drucker verantwortlich sein wird und eine weitere Person für die Holzbox zuständig sein wird.
Parallel dazu wird mit der Dokumentation im Blog angefangen und auf Github wird ein Repository angelegt, wo wichtige Dateien abgelegt werden. Eine Person ist hierbei der Software-Experte bzw. die Expertin und kontrolliert die Software.
In dieser Phase finden regelmäßig Treffen im Makerspace statt, um praktisch an dem Projekt zu arbeiten und um Probleme zu besprechen.
Ziel ist es hier die Kernfunktionen des Geräts zu testen und funktionstüchtig zu machen. Bis zum 14.07.2022 finden die Bearbeitungen statt.
In der letzten Phase wird die Dokumentation im Blog vervollständigt und es wird überprüft, ob alle Aufgaben und Anforderungen erfüllt wurden. Es werden keine großen Änderungen mehr übernommen.
Kleine Fehler können noch behoben werden, aber größere Probleme werden hier nicht mehr bearbeitet. Der Fokus liegt auf die Kernfunktionen des Projekts und werden priorisiert.
Zum Schluss wird die Präsentation des Projekts vorbereitet und ein Video für die Inbetriebnahme des Getränkewächters gedreht. Die Präsentation des Projekts erfolgt am 20.07.2022.
3.2 Aufgabenteilung
Aufgabe
Zuständige Person
Planung
Mai Linh
Projektdokumentation
Mai Linh, Ceren
Materialbeschaffung
Ceren
Hardware
Matthew (Lina), Ceren
Software
Stieven, Mai Linh
3D-Druck
Lorenz
Lasercutting/Holzbox
Mai Linh
Präsentation
Lorenz
Tabelle 1: Übersicht der Aufgabenteilung
Die Planung (siehe Tabelle 1, Zeile 1) achtet darauf, dass Deadlines eingehalten werden und plant, welche Aufgaben in welcher Reihenfolge erledigt werden müssen. Diese Person organisiert Besprechungen und Treffen im Makerspace.
Die zuständigen Personen für die Projektdokumentation (siehe Tabelle 1, Zeile 2) verwalten den Entwicklungsblog und die Projektdokumentation im Blog. Sie halten fest, was bei den Arbeitsphasen gemacht wurde und bereiten die Seiten in der Projektdokumentation vor, sodass die zugewiesenen Experten einer Aufgabe, diese später ergänzen und bearbeiten können.
Für die Materialbeschaffung (siehe Tabelle 1, Zeile 3) ist eine Person zuständig. Sie besorgt die Materialien für das Projekt, verwaltet das Budget der Gruppe und hält sich bereit Ersatzteile zu besorgen.
Das Hardware-Team (siehe Tabelle 1, Zeile 4) baut die Komponenten des Geräts zusammen. Die zuständigen Personen entwickeln einen Schaltplan, beschäftigen sich mit den Verbindungen zwischen den Sensoren und Mikrocontrollern und nehmen Anpassungen vor, wenn nötig. Sie bereiten das Gerät vor, sodass das Software-Team ihren Code testen kann.
Das Software-Team (siehe Tabelle 1, Zeile 5) schreibt den Code für den Mikrocontroller und Infrarotsensor. Sie legen eine Benutzeroberfläche auf der App Blynk an und binden diese in Arduino ein. Das Team kann die Benutzeroberfläche erweitern und, nach Absprache mit der Gruppe, neue Features implementieren. Ziel ist es aber die Kernfunktionen des Getränkewächters zu implementieren (das Benachrichtigen und das Anzeigen der aktuellen Temperatur).
Für den 3D-Druck (siehe Tabelle 1, Zeile 6) ist eine Person zuständig, die eine Schale als ein 3D-Modell umsetzen soll und für den 3D-Druck vorbereitet. Sie nimmt Anpassungen an z. B. der Skalierung und Größe der Schale vor
Analog dazu ist jemand für die Holzbox (siehe Tabelle 1, Zeile 7) zuständig. Es wird eine Holzbox benötigt, sodass der Mikrocontroller im Inneren platziert werden kann. Diese Box soll für das Lasercutting mit Holz vorbereitet werden. Dafür wird die Modellierung der Seiten der Box benötigt.
Eine Person erstellt die Präsentation (siehe Tabelle 1, Zeile 8) und bereitet, nach Absprache mit allen Gruppenmitgliedern, die Folien vor. Alle Gruppenmitglieder stellen dann die Präsentation vor.
3.3 Risikomanagement
Was wird gemacht, wenn Materialien fehlen/etwas defekt ist?
Die Person, die für die Materialbeschaffung zuständig ist, bestellt mit Amazon prime die Materialien nach. So können Ersatzteile schnell besorgt werden und es kann sofort weitergearbeitet werden.
Was passiert, wenn jemand verhindert ist/kurzfristig ausfällt?
Andere Gruppenmitglieder würden für diese Zeit kurz einspringen. Es wird ohne die Person weitergearbeitet, aber alle Aktivitäten und Änderungen werden über die WhatsApp- bzw. Discord-Gruppe weitergegeben, sodass die ausfallende Person über den aktuellen Stand des Projekts informiert ist.
Wie wird vorgegangen, wenn die Zeit zu knapp wird?
Der Fokus wird auf die Ziele mit der höchsten Priorität gesetzt. Alle weiteren Arbeiten zielen nun darauf ab die Kernfunktionen des Projekts umzusetzen. Es werden keine neuen Erweiterungen mehr umgesetzt.
Was wird gemacht, wenn die Kommunikation innerhalb der Gruppe nicht funktioniert?
Es wurde eine WhatsApp-Gruppe angelegt zum Austauschen über Textnachrichten, eine Discord-Gruppe für online Besprechungen und es werden regelmäßig Präsenztermine bestimmt, wo alle Gruppenmitglieder zusammenkommen, um an dem Projekt zu arbeiten. So bleiben alle Mitglieder über verschiedene Wege miteinander in Kontakt.
Nachdem wir uns für den Bau eines Smarten Getränkewächters entschieden haben, machten wir uns auf die Suche nach möglichen Bauteilen. Nach ein wenig Internetrecherche haben wir uns darauf geeinigt, die Kernfunktion unseres Wächters aus folgenden Materialien zusammenzubauen: Infrarotsensor, Arduino Nano, 9V Batterie, 5 LED-Lämpchen und Mikroschalter.
Wir haben uns im Makerspace zusammengefunden, um auch praktisch an dem Projekt zu arbeiten. Die Materialien für den Getränkewächter haben wir bestellt und dann zunächst auf einem Breadboard zusammengesteckt.
SchaltplanUnser zusammengestecktes Breadbord
Parallel dazu haben wir uns überlegt den Mikroschalter, der den Wächter aktiviert, wenn eine Tasse draufgestellt wird, in eine Form unterhalb des Untersetzers zu platzieren. Diese Form wollen wir mit einem 3D-Modell umsetzen. Wir haben also das 3D-Modell in BlocksCAD erstellt und drucken lassen. Bei unserem nächsten Treffen werden wir versuchen die Software mit dem Arduino zu testen und die Schaltung fest zusammen bringen.
Quelle des Schaltplans:
Make Fun Stuff, 06.08.2021, Drink Temperature Monitor, Bitbucket, abgerufen am 08.07.2022 von https://bitbucket.org/make-fun-stuff/drink-temperature-monitor/src/master/
