Prof. J. Walter - Informationstechnik, Mikrocomputertechnik, Digitale Medien Fazit
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ConSALTing Machine
Wintersemester 21/22
Elias Pfeifer
Jan Wörnle

Fazit

Das Ziel, dass sich die Projektgruppe der ConSALTing-Machine gesetzt hat, einen Küchenhelfer zu entwickeln, der zuverlässig Kochwasser für verschiedene Speisen mit Salz würzen kann, konnte mit hohem Erfüllungsgrad abgeschlossen werden. Als Ergebnis des Projekts kann die Projektgruppe einen vollfunktionsfähigen Prototypen vorweisen, dessen überzeugende Funktionalität auch in ersten Erprobungen unter Beweis gestellt werden konnte. Die folgende Darstellung repräsentiert dabei das Ergebnis, der durchgeführten Messreihen, zur Validierung des Systems. Ein Messpunkt repräsentiert dabei den Mittelwert von drei Durchgängen:

Tabelle1

Tabelle 1: Soll / Ist Vergleich

Diagramm1

Diagramm 1: Soll / Ist Vergleich

Die auftretenden Ungenauigkeiten des Systems, liegen dabei in einem Bereich, der für die Anwendung als unbedenklich zu bewerten ist. So liegen die prozentualen Abweichungen im niedrigen einstelligen Bereich und beeinflussen somit die Qualität des Kochwassers in nicht wahrnehmbaren Größenordnungen.

Aus der Erprobungsphase konnte erschlossen werden, dass das Messprinzip verantwortlich für den größten Bestandteil der Messungenauigkeit ist. Durch die Verwendung einer gemittelten Messreihe, anstelle eines einzelnen ausgelesenen Messwerts der Wägezelle, konnte jedoch der verursachte Fehler, durch Relativbewegungen, auf ein zulässiges Niveau reduziert werden. Somit stellen lediglich größere Absolutbewegungen, während der Messung, eine relevante Fehlerquelle dar. Diese wird jedoch von der Software überwacht und dem Anwender zurückgemeldet.

Hinsichtlich der Aktorik kommt es im Prototypen zu seltenen, unvorhersehbaren Unzuverlässigkeiten. Diese zeigen sich durch ein temporäres Verhaken der Dosierscheibe, welche vermutlich auf den Herstellungsprozess zurückzuführen sind. Die Bauweise der Dosierscheibe hat die Verwendung von Stützmaterial während der Fertigung unvermeidlich gemacht. Aus diesem Grund ist jedoch eine für den Dosierprozess relevante Kontaktfläche von geminderter Qualität. Davon ausgehend kann es auf der entsprechender Oberfläche, während des Dosierprozesses, zu Verkantungen einzelner Salzkörner kommen. Diese resultieren dann in einem temporären Stillstand des Motors. Bei der Wahl eines alternativen Fertigungsverfahrens, wie beispielsweise dem Spritzguss, wären solche Komplikation, durch die bessere Oberflächengüte, jedoch nicht zu erwarten.

Im Hinblick auf die Energieeffizients konnte die Projektgruppe ebenfalls wirksame Maßnahmen ergreifen, um das Gesamtsystem für diesen Gesichtspunkt zu optimieren. Als hardwarespezifische Maßnahmen kann hierbei z.B. die Einbindung eines Hardwareausschalters aufgeführt werden. Die Alternative zu jenem Schalter, wäre es, die ConSALTing-Machine außerhalb der aktiven Nutzung mit Hilfe des Deep-Sleep Modus zu betreiben. Doch selbst der geringe Verbrauch in diesem Modus ist, auf die Nutzungsdauer hochgerechnet, als deutlich ungünstiger gegenüber dem Hardwareausschalter zu bewerten. Basierend auf Messungen und Hochrechnungen, für die verschiedenen Lagerungsarten, hat sich eine Differenzen in der Nutzungsdauer von mehreren Jahren ergeben. Während die Akkulaufzeit der Anwendung mit Verwendung des Deep-Sleep-Modus des Lolin 32 circa 14 Tagen entspricht, kann die Variante mit Ausschalter auf bis zu drei Jahren kommen (es handelt sich hierbei um Hochrechnungen unter idealen Bedingungen. Effekte wie beispielsweise Selbstentladung werden nicht berücksichtigt. Da es sich um eine vergleichende Relativbetrachtung handelt, sind solche Vernachlässigungen anwendbar. Die Lebensdauerberechnung geht dabei von vier Verwendungszyklen pro Woche aus, wobei ein Zyklus drei Minuten lang geht). Nachfolgende Werte sind das Ergebnis der Messung, zur Überprüfung der Maßnahmen, zur Steigerung der Energieeffizients.

Tabelle 2

Tabelle 2: Messwerte Strommessung

 

Tabelle 3

Tabelle 3: Vergleich der Betriebsarten

 

Tabelle 4

Tabelle 4: Vergleich der Lagerarte

 

Das größte Einsparpotential im optimierten Modus resultiert dabei aus der Vermeidung des Haltestroms des Schrittmotors.

In Summe führen die ergriffenen Maßnahmen dabei zu einer geeigneten Laufzeit des Gesamtsystems und zu einem möglichst energieeffizienten Betrieb.

 


  Mit Unterstützung von Prof. J. Walter Wintersemester 21/22