Deutsch
Das Ziel unseres Projektes ist es runde Objekte nach Farbe zu sortieren. Um dies zu erreichen verwenden wir ein geeignetes Mikrokontroller-System, welches die Sensoren ausliest und die Aktoren unserer Maschine ansteuert. Interagieren kann der Benutzer mit dieser Maschine über eine App, die auf einem auf Android basierten Endgerät ausgeführt da. Dieses Programm fungiert auch als Anzeigeelement der Ergebnisse. Verbunden ist diese graphische Oberfläche mittels WLAN mit dem Mikrokontroller.

Unser Projekt wird bearbeitet und erstellt an der HTL Mössingerstraße

English
The goal of our project is to sort round objects by colour. To achieve this we use a fitting microcontroller system which evaluates the sensors and controlls the executive elements of our machine. Users can interact with the sorting machine via an app which act as a display element for the results. This runs on an Android computersystem. The microcontroller is connected with the application by WiFi.

Details

«Sorting Machine»

Der Großteil unserer Maschine besteht aus Plexiglas. Die Steuereinheit setzt sich aus einem Arduino und einer Verstärkerplatine zusammen. Für den Sortiervorgang sind an der Maschine zwei Motoren, zwei Farbsensoren, fünf Hubmagnete und sechs Lichtschranken angebracht. Die runde Objekte werden mithilfe der Motoren zu den Farbsensoren befördert, die dann dem Arduino senden, welche Farbe sie erkannt haben. Der Mikrokontroler öffnet, in dem er die Hubmagneten ansteuert, die richtige Klappe woraufhin der Kaugummi durchfallen kann. Mittels der Lichtschranken erkennt das System ob eine Kugel hinein gefallen ist und gibt dem Arduino dann die Information, dass er die Klappe wieder schließen kann.

Farbenerkennung

Farbsensoren erfassen die Farbe einer Oberfläche. Die Sensoren senden Licht (rot, grün, blau) auf die zu prüfenden Objekte, berechnen aus der reflektierten Strahlung die Farbwertanteile und vergleichen diese mit zuvor gespeicherten Referenzfarbwerten. Liegen die Farbwerte innerhalb des eingestellten Toleranzbandes, wird ein Schaltausgang aktiviert.

Internet of Things

Das «Internet of Things» ist ein starker Aspekt der Industrie 4.0 und wird auch bei Alltaggeräten eingesetzt werden. 2021 soll es 22,5 Milliarden mit dem Internet verbundene IoT-Geräte geben. Um dies zu nutzen, wurde auf unserem Mikrocontroller (Arduino) ein WiFi-Shield installiert, welches die Verbindung zum WLAN ermöglicht. Dadurch kann das Zentralgerät mit einem externen MQTT-Server kommunizieren. Das Bedienelement (Tablet) ist ebenfalls über eine WLAN-Verbindung mit dem Server verbunden. Nun kann der Benutzer, durch die Applikation, Befehle über den Server an den Mikrocontroller senden und Daten empfangen. Dafür verwendet man sogenannte «Topics», welche an die Teilnehmer verschickt werden, wenn eine Aktion (Knopfdruck) ausgeführt wird oder ein Wert (Farbsensor) erreicht wird.

Schalten von Lasten

Unser Problem bei der Ansteuerung der Aktoren war es, dass das Arduino eine Ausgangsspannung von 5 Volt zur Verfügung stellt, die Motoren aber 24 Volt benötigen. Um dieses Problem zu lösen haben wir eine Platine mit MosFets entwickelt. Diese MosFets können bei kleinen Steuerspannungen große Ausgangsspannungen problemlos schalten.