Von der trockenen Skizze über die komplexe Herstellung bis zum vollmundigen Genuss.
28. September 2021
Hiva Zana
Gerne möchte ich euch das Ergebnis meiner Arbeit der letzten sechs Wochen vorstellen. Dabei entstand mein erstes, selbst konstruiertes und programmiertes Modell eines automatischen Weinausschanks.
Für die Diplomarbeit überlegte ich mir ein Thema, bei dem sich möglichst viel Erlerntes der Fächer meines Studiengangs Elektrotechnik integrieren und praktisch anwenden liess.
Im Verlauf dokumentierte ich die gesamte Entwicklung. Hier eine kleine Einsicht in meine Arbeit zur besseren Vorstellung begleitet von Bildern.
Idee
In einer geselligen Runde ein Glas Wein zu geniessen macht Laune. Die Herausforderung ist nur immer, den Wein auf die richtige Temperatur zu bringen.
Ziel
Um in Zukunft meinen Gästen den perfekt temperierten Wein auf eine bequeme, tropfsichere und unterhaltsame Art servieren zu können, entwickelte ich diesen Prototyp für mich privat.
Mein Konzept umfasste das selbst planen und bauen eines Gehäuses, welches mit zwei isolierten Fächern für jeweils eine Weinflasche auszustatten war. Für die Steuerung standen zwei Möglichkeiten zur Auswahl. SPS LOGO! Siemens gegen den Arduino Microcontroller. Trotz besserer Vorkenntnisse im Programmieren von LOGO! stellte ich mich der neuen Herausforderung.
So entschied ich mich für das Arduino Mega 2560 Board und den dazu passenden Sensoren und Aktoren. Diese dienen zum Ausführen meiner Wünsche.
• Per User Interface Temperatur von 6°C. bis 18°C. wählbar.
• LCDs zum Ablesen von Wein Temperatur und Flascheninhalt .
• Per User Interface sechs verschiedene Mengen Wein ausschenkbar.
Die dafür ausgesuchten Komponenten umfassen ein Netzteil zur Spannungsversorgung, 2 Vakuum Pumpen, 2 Kühler mit integriertem Peltier Element und Lüfter, 2 Temperatur Sensoren, 3 Wägezellen für Glas und Flaschen, der Benutzeroberfläche bestehend aus 3 LCDs, 8 Tastern und 5 Ampeln, einem Relais Shield und einem LED & KEY Shield.
Damit man nicht gleich die leergewordene Flasche austauschen muss, sind 2 Fächer vorhanden. Die beiden Flaschen sind kombinierbar, wenn die erste leer ist, wird die andere angepumpt. Es kann natürlich beliebig nachgefüllt werden.
Weg zum Ziel
Nach der Initialisierung und der Planung des Projekts und der Definition der gesamten Ziele und Funktionen, ging es an das Realisieren.
Das Gehäuse zu bauen war der erste Schritt. Es entstand ein erstes Versuchsmodell aus stabilem Karton, welches sich danach wieder bequem recyclen liess. In dieses habe ich meine Komponenten provisorisch direkt 1:1 befestigt und legte so deren Platzierung fest. Als das Grundmodell stand, wagte ich mich an den definitiven Prototyp.
Dieser wurde 54 cm lang, 42 cm breit und 62 cm hoch und besteht schliesslich aus galvanisiertem Stahlblech.
Als zweiten Schritt nahm ich die Steuerung in Angriff. Diese übernimmt ein Microcontroller, das Arduino Mega 2560 Board. Für das Programmieren arbeitete ich mich erst in die Open Source Plattform von Arduino ein, um danach den passenden Programmcode entwickeln zu können.
Es entstanden 2 Teststationen mit den Hauptkomponenten, wie den Temperatur Sensoren, den Wägezellen, den LCDs und den Ampeln, an welchen ich abwechslungsweise meine erstellten Codes prüfte. Für alle Fälle stand mir so immer eine Reserve zur Verfügung und gleichzeitig konnte ich die Ergebnisse meines entwickelten Codes vergleichen. So erarbeitete ich mein Programm Block für Block. Der Code wurde immer komplexer bis schliesslich alles fehlerfrei funktionierte. Er besteht aus zwei verknüpften Teilen, einem für die Kühlung und dem anderen für den Weinausschank.
Als der komplette Code gespeichert war, platzierte ich alle Komponenten im Stahlgehäuse, lötete und verdrahtete sie und implementierte das Ergebnis.
Nun ging es an die ersten Funktionstests innerhalb meines Prototyps. Dank vorherigen Versuchen auf den Teststationen wusste ich, dass bei der Verdrahtung auf einen Abstand zwischen den Drähten der Wägezellen und dem LCD zu achten ist, damit es nicht zu Störungen kommt. Dies zu befolgen brachte mich zum Erfolg. Zum Schluss montierte ich die Schläuche.
Beim letzten Schritt testete ich die gesamte Funktion ein letztes Mal mit Inhalt.
Am LCD können wir uns nun über die Wein Temperatur und Inhalt der Flaschen informieren. Per Tasterdruck kann der Wein bequem ausgeschenkt werden.
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Fazit
Dank gewonnener Erfahrung aus vorherigen Projekten an der TEKO teilte ich meine Zeit zwar gut ein, trotzdem war es manchmal schwierig diese einzuhalten. Es gab so viel Neues zu lernen. Nachdem ich mich mit Arduino vertrauter machte, war die grösste Herausforderung für mich den Code zu entwickeln, um die Flaschen abwechslungsweise zum Ausschenken zu bringen. Aber es hat geklappt!
Dagegen war es mir trotz guter Isolation nicht möglich, mit den Peltier Elementen die Innentemperatur der Fächer unter 10° C. zu bringen. Ist die Isolation oder doch die Leistung der Kühler zu schwach? Ich werde mich nach meinem Abschluss nochmals damit befassen.
Meine anderen Ziele wurden erreicht.
Schlusswort
Das gesamte Projekt erforderte viel Mut, Selbstdisziplin und auch Nerven. Jede freie Minute wurde investiert. Rückblickend bin ich sehr stolz auf meinen entstandenen Prototyp. Die ganze Mühe hat sich für mich gelohnt. Zwar verzichtete ich auf das Wandern während dieser Zeit, dafür bezwang ich diesen riesigen Berg der Diplomarbeit. Für mich ist ein tolles Ergebnis dabei herausgekommen.
