Limonadenfabrik

gebaut von Kindern und Jugendlichen aus Rumänien

Der Verein „Kinderhilfe Rumänien Lipova“ (Fundatia Ajutati Copiii Lipova) hat in einigen Kinderhäusern in Rumänien fischertechnik eingeführt. Die Kinder haben dabei sehr viel Spaß und ein hammermäßiges Modell auf die Beine gestellt.

Wie entstand die Idee einer Limonadenfabrik?

Über mehrere Jahre hindurch hat der Verein in mehreren Kinderhäusern viele verschiedene Modelle gebaut. Dabei zeigte sich die enorme altersbezogene Flexibilität des Lernspielzeugs. Schnell wurde klar, dass eine Aufteilung nach dem Alter sinnvoll war. Mit interessierten Jugendlichen entstanden  komplexere Konstruktionen wie zum Beispiel ein „Haribo Automat“.
Um noch mehr Jugendliche zu überzeugen, entstand die Idee der Limonadenfabrik. Die Idee war sehr reizvoll, da es nicht nur darum ging einen Vorgang zu simulieren, sondern zusätzlich etwas nützliches zu produzieren. Erste Vorarbeiten wurden in Rumänien geleistet (Förderband, Greifroboter), die Konstruktion der Abfüllstation und die Endmontage mussten wegen Schwierigkeiten in der Materialbeschaffung in Deutschland durchgeführt werden.

Wie funktioniert die Limonadenfabrik?

Ablauf

Die Fabrik besteht aus einzelnen Modulen die hintereinander in Funktion treten und von 4 Mikrocontrollern (Arduino UNO) gesteuert werden:
•    Kassenhäuschen für Lei und Euro
•    Flaschenmagazin für 6 Flaschen
•    Greifroboter 4-achsig
•    Förderband
•    Abfüllstation mit Pumpe
•    Deckelmagazin für 6 Flaschendeckel mit Schraubgewinde
•    Greifarm für Deckel mit Vakuum-Saugglocke und  Motor für Schraubdrehung

Aktoren

Die Fabrik ist ausgestattet mit acht fischertechnik Gleichstrommotoren, zwei Sevos, einem Schrittmotor, einem Kompressor, sowie einer Kasse für Münzen und Geldscheine (ein ft Motor und einer LDR Lichtschranke mit Grundbaustein und Relaisbaustein)

Roboter: Zwei fischertechnik  Motore (hoch/runter, links/rechts), Zwei Servos (vor u. zurück/Zange öffnen u. schließen)

Flaschenmagazin : Ein fischertechnik  Motor

Förderband : Ein fischertechnik  Motor

Abfüllstation: Ein fischertechnik  Motor vor/zurück, ein Schrittmotor für die 90° Drehung (Abfüllfunktion/ Deckel), ein Minimotor für die Schraubdrehung (vor/zurück), eine Pumpe für Flüssigkeiten, einen Pressluftzylinder (Arm heben/senken) mit  zwei elektrischen Ventilen, drei Preßluftzylinder für Vakkum mit zwei elektrischen Ventilen, ein fischertechnik Kompressor

Deckelmagazin: Ein fischertechnik  Motor


Steuerung

Die Steuerung der Gleichstrommotoren und Magnetventile erfolgt über  Leistungstransistoren oder H-Brückenschaltungen (bei Vor- und Rücklauf) die von den Mikrokontrollern angesteuert werden. Die Servos werden über das in der Arduinobibliothek enthaltene Servo-Programm (#include< Servo.h>) gesteuert, der Schrittmotor  über das in der Bibliothek enthaltene  Schrittmotormotorprogramm(#include< Stepper.h>)
Die Totpunkte bei Auf- und Abwärtsbewegungen,Vor- und  Rückwärtsbewegungen sowie die Drehbewegung des Greifroboters werden über FT Taster (sensoren) erfasst. Eine Abfallverzögerung (diskret über Relais, Kondensatoren und Widerstände) erzeugt den vom  Arduino benötigten Eingangsimpuls (Dauer 0,2 sec.), da bei Dauerkontakt der Eingang des Mikrokontrollers  blockiert ist und keine neuen Befehle mehr angenommen werden.
Das Steuerungskonzept der Mikrocontroller arbeitet seriell (eins nachdem anderen) und basiert auf dem ebenfalls aus der Bibliothek abrufbarem Programm „Statemaschine“ In der Skizze ist das Prinzip in vier Schritten (case) beispielhaft dargestellt.


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