Kontaktloses Thermometer
Autoren: Alexander Gossen, Markus Esjutin
Betreuer: Prof. Schneider
→ zurück zur Übersicht: WS 20/21: Angewandte Elektrotechnik (BSE)
Einleitung
Im Rahmen des Praktikums Angewandte Elektrotechnik im Masterstudiengang Business and Systems Engineering im Wintersemester 20/21 ist vorgesehen, dass sich die Studierenden mit einem Microcontroller-Projekt auseinadersetzen, indem das theoretische Wissen aus den folgenden Themengebieten angewendet wird:
- Schaltungstechnik
- Elektrotechnik
- Mess- und Regelungstechnik
Die Studierenden sind aufgefordert ein angemessenes Projekthema mit einem Funduino Uno R3 zu recherchieren und auszuwählen. Hierbei besitzen die Studierenden bezüglich des Lösungskonzepts jegliche Freiheiten und sind nicht eingeschränkt.
Ausschlaggebend für das Projektthema "Kontaktloses Thermometer" war der ausgebrochene Virus Sars-CoV-2 oder besser bekannt als der Coronavirus. Durch die hohen Infektionszahlen seit Anfang des Jahres 2020 sind viele medizinische Hilfsmittel wie z.B. Fieberthermometer schnell ausverkauft oder werden zu überhöhten Preisen angeboten. Deshalb wird dieses Projekt als Motivation gesehen, sein eigenes kontaktloses Thermometer zu entwickeln und anderen die Möglichkeit zu bieten dies nachzubauen.
Projektsteckbrief
Im Rahmen der Projektvorgehensweise wird die Funtkion des kontaklosen Thermometers anhand eines kurzen Steckbriefs erläutert. Die kontaktlose Temperaturmessung wird durch einen Infrarotsensor ermöglicht. Dieser agiert zusammen mit dem Ultraschallsensor und zwei LED's für eine korrekte Messung. Der Ultraschallsensor prüft, ob die angegebene Entfernung stimmt und zeigt dies anhand zwei verschiedenfarbiger LED's an. Liegt die Entfernung bei 2-5cm, leuchtet die LED grün. Ist die Entferung zu weit, leuchtet sie rot. Bei Betätigung eines Taster soll der Wert festgehalten werden und auf einem Display auslesbar sein. Bei erneuter Betätigung des Tasters, soll das Thermometer für eine neue Messung bereitgestellt sein.
Projektplan
Anforderungen an das Projekt
Die nachfolgende Liste beschreibt die Anforderungen an das Projekt "Kontaktloses Thermometer", die erfüllt werden müssen.
- Die Temparatur muss in Grad Celsius angezeigt werden und einen Bereich von 35 C° - 42 C° abdecken.
- Das Thermometer muss im Entfernungsbereich von 2-5cm bei einer Auflösung von 0,1 C° messen können.
- Eine grüne LED muss leuchten, sobald sich das Thermometer im Entfernungsbereich befindet. Ansonsten leuchtet sie rot.
- Bei Betätigung des Tasters muss die aufgenommene Temperatur festgehalten werden, solange sie sich im Entfernungsbereich befindet.
- Die Messergebnisse müssen visuell per Display und akustisch durch einen Signalton kenntlich gemacht werden.
- Die Ergebnisse müssen auslesbar sein bis der Taster wieder gedrückt wird.
- Die Stromversorgung soll alternativ über eine Batterie laufen.
- Die Temparaturmessung muss in Echtzeit erfolgen.
- Das Thermometer soll handlich und transportabel sein.
Funktionaler Systementwurf / Technischer Systementwurf
Funktionale Systemstruktur
Elektrischer Schaltplan
Komponentenspezifikation
Die Funktionen der einzelnen Teilkomponenten aus dem funktionalen Systementwurf werden in diesem Kapitel näher erläutert. Darüber hinaus wird die benötigte Hardware für die Umsetzung des Projekts aufgelistet und beschrieben, um einen Überblick über die Kosten zu gewähren und einen möglichen Nachbau zu erleichtern.
| Bauteil | Beschreibung | Hyperlink |
|---|---|---|
| Arduino Uno (alternativ Nano) | ||
| MLX90614 Contactless Temperature Sensor | ||
| Ultrasonic Sensor | ||
| Breadboard | ||
| Jumper Wires | ||
| LCD-Display | ||
| Taster | ||
| LED |
Programmierung
Matlab
Simulink
Komponententest
Fazit
Weblinks
Literaturverzeichnis
→ zurück zum Hauptartikel: