Projekte:Mäxle-Maschine V2

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Die "Mäxle Maschine" ist mein allererstes Projekt gewesen, bei dem ich mit einem Mikrocontroller gearbeitet habe. Für dieses Projekt habe ich mir das Basiswissen angeeignet auf das ich bis heute aufbaue - aber lest selbst...


Geschichte

Die fertige Mäxle-Maschine

Was "Mäxle" ist

"Mäxle" ist der oberfränkische Begriff für Mäxchen - das ist ein Würfelspiel das oft auch als Meier bezeichnet wird. Siehe Wikipedia: http://de.wikipedia.org/wiki/Meiern

Natürlich haben wir in unserer Jugendzeit nicht nur einfach so gespielt. Der Verlierer musste ein Alkoholisches Getränk zu sich nehmen - auf gut Deutsch "saufen". So ging es runde für Runde und bei so gut wie jedem Treffen unserer Clique waren die Mäxle Runden obligatorisch.


Warum die Mäxle-Maschine?

Im Sommer 2004 saßen wir zusammen bei einem Freund und verfolgten gespannt einen Bericht über einen elektronischen Cocktail-Mixer - er pumpte aus verschiedenen Gefäßen alle Zutaten in ein Glas. Uns fiel auf, dass das sehr originell war und fanden so etwas kann man gut brauchen.

Da es bei unseren Mäxle Runden zur späteren Stunde (nach exzessiven Alkoholkonsum :-)) immer zu kleinen Streitgesprächen kam, ob das Glas nun nicht zu voll sei oder zu leer oder ob nicht Einer immer mehr bekommt als der Andere, hatten wir die Idee eine Abfüllmaschine zu bauen, die stets die gleiche Menge Flüssigkeit in ein Glas füllt - eine Art Dosieranlage für Schnaps oder Mischgetränke.

Viel wurde gerätselt, viele Ansätze diskutiert aber nach einigen Wochen starb die Überlegung mangels Know-How und Ideen der Umsetzung.

Erst im Januar 2006 als ich wieder zur Schule ging um das Abitur zu machen - entschloss ich mich dazu endlich diese Idee umzusetzten und ein solches Gerät zu bauen.


Die Anfänge

Zunächst musste ich mir einiges an neuem Wissen zulegen - ich hatte zwar schon gute Grundkenntnisse von Elektrik und Elektronik von meinen "Kosmos Elektronik Baukästen" aber für so ein Projekt reichte es allemal nicht aus. Also begann ich herauszufinden, wie man überhaupt elektrische Geräte durch Mikrochips steuern kann. Als erstes fand ich PicAxe - ein Modifizierter PIC Mikrocontroller, den man einfach über USB mit Basic Code füttern kann. Die Syntax ist sehr einfach gehalten und die Möglichkeiten waren zumindest damals begrenzt. Erste Gehversuche brachten LEDs zum blinken oder Relais zum Schalten.

Schnell war klar, dass ist nicht der Richtige Weg - für mich zu unprofessionell. Ich entschloss mich keine modifizierten Chips mehr zu nutzen sondern Mikrocontroller komplett selbst zu programmieren. Meine Wahl fiel damals auf einen ATMega8 von Atmel (AVR-RISC) mit 8 Bit. Die Überlegung war einfach, da die ATMegas sehr sehr viel von Bastlern für allerlei Projekte genutzt werden und der Support in Foren und im Internet allgemein riesig war.

So kam es also dazu, dass die Mäxle Maschine als Herz einen ATMega 8 bekam - und ich anfing zu lernen mit diesen scharzen kleinen Dingern umzugehen.


Features und Bauteile

Also Grundidee war, eine Dosiermaschine zu bauen, die Transportabel ist, wenn möglich unabhängig vom Netzstrom und Lebensmittelecht. Erste Versuche mit CO2 und Druckluft scheiterten, was mich schließlich zu einer Schlauch-Dosierpumpe führte. http://de.wikipedia.org/wiki/Schlauchpumpe

Einen großen Knopf zum Abfüllen sollte sie haben, also verwendete ich einen Not-Aus Schalter als Buzzer.

Damit die Maschine unabhängig vom Netz funktioniert, bekam sie einen Bleiakku zur Versorgung.


Elektronik

Die Elektronik besteht überwiegend aus zwei Teilen - Laderegler für die Wiederaufladung des Akkus und die Steuerelektronik für die Dosierpumpe.

Ladegerät

Ladegerät der Mäxle-Maschine

Das Ladegerät ist sehr einfach ausgeführt, es besteht nur aus einem einstellbaren Spannungsregler L200 mit Strombegrenzung. Es wird also eine Ladung mit konstanter Spannung durchgeführt. Der Ladestrom begrenzt sich automatisch durch zunahme des Innenwiderstands des Bleiakkus bei zunehmender Ladung. Das ist wirklich die einfachste weise wie man einen Bleiakku laden kann - dementsprechend natürlich auch nicht die Beste. Aber es reicht aus und damals wusste ich keine andere Lösung.


Die Steuereinheit

Steuereinheit der Mäxle-Maschine
Rückseite Steuereinheit der Mäxle-Maschine

Die Steuereinheit besitzt wie bereits erwähnt einen ATMega 8 um die Einzelnen Elemente zu steuern. Er Versorgt das Display mit Daten im parallelen Modus, schaltet das Relais und ist mit den Tastern verbunden.

Die Abfüllung sollte der Einfachheit halber nur Zeit gesteuert erfolgen. Den Füllstand zu kontrollieren oder gar eine Regelung zu entwerfen war damals weit über meinen Fähigkeiten. Ich habe einfach gemessen wie lang die Pumpe laufen muss um jeweils 2 cl abzufüllen. Diese Zeitkonstante hinterlegte ich in meinem C Programm auf dem Mikrocontroller.

Die Taster und der Buzzer wurden direkt an die Eingänge des Mikrocontrollers gelegt und mit Pull-Up Widerständen versehen.


Die Software

Die Software ist ebenfalls sehr einfach gehalten. Keine Interrupts oder ähnliches. Der C-Code pollt einfach zyklisch die Taster ab und reagiert entsprechend auf das jeweilige Ereignis. Mit dem ADC des ATMega messe ich nach jedem Abfülldurchgang die Restspannung des Akkus - beim Unterschreiten von 10,8 Volt (ca. Entladeschlussspannung eines Bleiakkus) meldet das Display "Batterie Laden!" und verweigert weiteren Dienst bis zum Restet.



Das Gehäuse

Natürlich sollte es auch in einem Hübschen Gehäuse sein. Gefertigt aus Holz, da ein guter Bekannter aus dem Dorf, der leider mittlerweile verstorben ist, Schreiner war und ich die Teile bei ihm zusägen konnte. Unter fachmännischer Anweisung des alten Schreinermeisters baute ich mir die Holzkiste für die Maschine.


Fertigstellung

Fertiggestellt habe ich das Projekt letztendlich erst (nach langer langer Lernphase und Vorarbeit) Anfang 2007. Die Mäxle Maschine ist bis heute nicht verbessert oder überarbeitet worden - die "alte" Technik verrichtet auch heute noch ihr Werk - lediglich der Bleiakku musste einmal ausgewechselt werden. Ich habe auch vor dieses, mein erstes elektronisches Projekt, nicht mehr zu verändern sondern es mir so zu erhalten.