Foodstation

AusgangslageIch besitze eine 18-jährige Katze, welche in meinem Elternhaus wohnt. Da ich bereits vor 3 Jahren ausgezogen bin, sind nun meine Eltern für den Unterhalt meiner Katze verantwortlich. In den letzten Jahren hat der Aufwand für meine Katze zugenommen, Grund dafür ist ihr Alter. Häufigeres verlangen nach kleinen Portionen Futter und mehrheitlicher Aufenthalt im Haus und der dazuführende Klogang im Haus sind ein grosser Teil des Mehraufwands. Um den Zeitaufwand meiner Eltern zu reduzieren, wurde ich von ihnen angefragt mein technisches Wissen anzuwenden, um ihnen mit einer automatischen-Steuerung den Unterhalt zu vereinfachen. Ich habe mich entschieden eine automatische Fütterungsstation (Foodstation) für meine Eltern zu entwickeln. Die Fütterungsstation bezieht sich auf die Fütterung, den Klogang, die Übersicht der Füllstände, die Alarmierung und die manuelle Bedienung.ZieleZiel dieser Arbeit ist es, eine Foodstation zu erstellen, welche Brekkies automatisch ausgibt, sobald die Katze am Brekkiesnapf steht. Es wird Wasser in den Wassernapf nachgefüllt, sobald ein zu tiefer Füllstand ist. Eine Whatsapp-Nachricht wird an die Katzenbesitzer gesendet, sobald der Füllstand des Brekkiestankes oder des Wassertankes kritisch ist. Wird die Katze im Katzenklo detektiert wird ebenfalls eine Meldung an die Katzenbesitzer gesendet. Die Alarmierung per Whatsapp werden durch Signallampen auf der Foodstation ergänzt, damit diese an der Station selbst ersichtlich sind. Diese können mit einem Tastendruck quittiert werden. Die ganze Foodstation ist von einem Dashboard auf einem internetfähigen Gerät bedienbar. Die Bedienung beinhaltet unter anderem Rückstellung der Signallampen, Test der Signallampen und Steuerung der Wasser- und Brekkiesausgabe. Weiter sollen auf dem Dashboard Anzeigen erstellt werden. Von diesen können Füllstände und Zähler von Essen und Klogang abgelesen werden.RealisierungBei der Realisierung werden Varianten vorgeschlagen und daraus eine Variantenentscheidung gefällt. Die Varianten beziehen sich dabei auf die Ausführung der gennanten Ziele. Daraus ergibt sich ein Ausgestaltungsprinzip mit einer Materialliste der benötigten Teile. Mit diesen Vorarbeiten wird der Foodstation-Aufbau in Themen Konstruktion, Steuerung und Programmierung unterteilt. Dabei wird die Konstruktion aus Chromstahl erstellt. Die Steuerung enthält Sensoren, welche mit verschiedenen Ansteuerungstechniken, Schrittmotoren und Pumpen steuern. Als Microcontroller wird der Arduino Mega2560 und das Raspberry Pi 3 B verwendet. Das Raspberry Pi dient als Hardware für die Alarmierung und Bedienung der Foodstation. Programmiert wird dabei auf der Software Node-Red. Dort wird die Whatsapp-Alarmierung und ein Dashboard für die Bedienung erstellt. Die Microcontroller kommunizieren über eine Serielle-Schnittstelle. Das Raspberry Pi ist für die Funktionstauglichkeit mit dem W-LAN zu verbinden. Nach der Fertigstellung, wird die Foodstation in Betrieb genommen und parametriert. Aufkommende Störungen werden deklariert und mit Lösungsansätzen behoben. Als Ende der Realisierung wird die Foodstation gemessen und die Werte in einem Prüfprotokoll festgehalten. SchlussfolgerungDas Endresultat ist eine funktionstüchtige Foodstation, welche alle gesteckten Ziele erreicht. Optimierungsvorschläge für die Weiterentwicklung sind deklariert. Diese beziehen sich auf die Ausführung der Brekkiesklappe und der genaueren Messungsmöglichkeiten des Wasserfüllstandes. Bei der Auswertung von Soll/IST, ist die Differenz klein genug, damit von einem Erfolg ausgegangen wird. FazitBei dieser Arbeit konnte das Gelernte von den letzten drei Jahren angewendet werden. Dazu kamen neue Erkenntnisse und Erfahrungen. Eines davon ist der Betrieb eines Raspberry Pi's. Es ist leicht bedienbar und bietet viele Möglichkeiten. Weitere Erkenntnisse wurden mit der Software Node-Red und Fritzing gemacht. Fritzing ist eine sehr praktische und empfehlenswerte Software, um Schaltungen darzustellen, Elektroschemas zu zeichnen oder ein PCB zu planen und erstellen zu lassen. Die Software Node-Red schafft mit ihrem Aufbau von Funktionsbausteinen und dem damit verbundenen Flussprinzip eine sehr benutzerfreundliche Handhabung. Die Programmerstellung via "Drag and Drop" und die Erweiterungsmöglichkeit der Funktionsbausteinen mit der Javascript Programmiersprache, machen es sehr einfach und flexibel einsetzbar für beliebige Schaltungen. Weiter konnten neue Praxiserfahrungen mit der Realisierung der verschiedenen Antriebssteuerungen gemacht werden. Die erhaltene Foodstation kann für den Unterhalt einer Katze genutzt werden. Weiter kann sie mit der technischen Dokumentation und den nötigen technischen Vorkenntnissen nachgebaut werden.Ich bin zufrieden mit dem Endresultat und bin stolz meine 3-jährige Weiterbildung als Dipl. Techniker HF mit dieser Diplomarbeit abzuschliessen.