Make Magazin 4/2018
S. 82
Community-Projekte
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Arduino-Popcornmaschine

Süß, salzig oder ungewürzt – diese selbstgebaute Maschine bereitet große und kleine Portionen Popcorn frisch und ohne Öl zu.

Geschmackswunsch und Portionsgröße angeben, kurz warten und das individuelle Popcorn genießen: Auf der Maker Faire im Norden im November 2017 zeigten meine Studierenden mit der Popcornmaschine ein Projekt für den Technikunterricht, das sie nicht nur auf den Unterricht an Grund- und Gemeinschaftsschulen vorbereitet hat, sondern auch leckere Snacks serviert.

Die Maschine funktioniert so: Mittels Display und Tasten wird die gewünschte Menge und die Geschmacksrichtung (süß, salzig oder natur) des Popcorns eingegeben. Außerdem muss man eine Papierschale auf eine bestimmte Stelle der Maschine stellen. Eine Reflexlichtschranke stellt sicher, dass die Schale korrekt platziert ist und das Popcorn darin landen kann. Der Mais wird in einer Art Trichter gelagert und mit einer motorgetriebenen Lochscheibe vereinzelt. Die Maiskörner fallen über eine Rutsche in einem Zubereitungskorb. Eine weitere Reflexlichtschranke erfasst ihre Anzahl. Ist die Portionsgröße erreicht, stoppt die Lochscheibe.

Die drehbare Lochscheibe entnimmt einzelne Maiskörner aus dem Vorrat.
Per Vibrationsmotor wird eine der Dosen geschüttelt, sodass das Würzpuder auf das darunter befindliche Popcorn rieseln kann.
Der Arduino bildet die Steuerzentrale.

Ein Heißluftfön bläst die Maiskörner nun mit circa 200 Grad Celsius heißer Luft an. Nach 30 bis 60 Sekunden platzen die Körner auf. Der Luftstrom ist nach oben gerichtet, sodass die aufgepoppten Körner aufgrund ihres größeren Volumens erfasst und durch den Kanal gepustet werden. Am Ende des Kanals zählt eine dritte Reflexlichtschranke das Popcorn, bevor es in der bereitgestellten Papierschale landet. Ein Förderband transportiert das Schälchen zur Entnahmestelle. Dabei durchläuft es die beiden Würzstationen für Puderzucker und Pudersalz. Sie bestehen aus je einer beweglich aufgehängten Puderzucker-Streudose, die mit einem Vibrationsmotor geschüttelt wird, wenn der Inhalt herunterrieseln soll. Je nach gewünschter Geschmacksrichtung verharrt die Schale mit dem Popcorn für einen Augenblick unter der entsprechenden Würzstation und wird gesüßt oder gesalzen. Anschließend wird sie zum Entnahmepunkt befördert, wo der hungrige Besucher sie entnehmen kann.

Zum Bau der Maschine definierten wir Entwicklungsziele, etwa „soll Popcornduft verströmen“ und „Zubereitungsprozess soll sichtbar sein“. Anschließend teilten sich die Studierenden in Teams mit Aufgaben wie Vereinzelung, Würzung oder Steuerung auf. Mit begrenztem Budget, Zeitdruck und Bugs im Quellcode mussten sie mit einigen Problemen kämpfen, was allerdings nur den wenigsten Besuchern auffiel. Im Herbstsemester 2018/19 werde ich das Seminar „Projekte für den Technikunterricht“ wieder an der Europa-Universität Flensburg anbieten. Und die nächste Maker Faire im Norden findet am 17. und 18. November statt. hch

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In diesem Koffer werkeln gleich zwei Einplatinenrechner.

Raspi-Koffer statt Elektro-Werkstatt

Kein Platz für Elektronikprojekte? In einem Koffer finden Einplatinenrechner und Steckbrett nicht nur einen festen Platz – sie können auch jederzeit zur Seite gestellt werden und sind später gleich wieder einsatzbereit.

Ohne gescheite Werkstatt macht Basteln nur begrenzt Spaß: Gerade hatte er eine Schaltung fertig aufgebaut, da musste Make-Leser Jochen Ferger sie schon wieder abbauen. Aus der Not machte er eine Tugend. Jetzt baut er Elektronikkoffer und ist mit dieser Idee in guter Gesellschaft.

Grundlage ist ein dreiteiliges Set an Aluminium-Koffern von Pollin. Den kleinen Koffer baute Ferger als erstes um, zu einem Mikrocontroller-Labor. Ein ähnliches Projekt hatten wir vor einem Jahr mit der ArduBox im Heft (Make 5/17, S. 98). Fergers Koffer enthält den Arduino Mega, der mit 54 digitalen I/O-Pins und 16 analogen Eingängen eine Vielzahl an Projekten erlaubt. Dazu kommen ein Signalgenerator und ein großes Steckbrett für Schaltungen sowie ein Zweikanal-USB-Oszilloskop. Die USB-Anschlüsse sind jeweils nach außen gelegt und ein 12-Volt-Steckernetzteil sorgt für die nötige Spannung.

Der erste Koffer von Jochen Ferger mit Arduino und großem Steckbrett Bilder: Jochen Ferger
Peter Burda hat seine Bauteile mit Magneten befestigt und kann etwa die Bauteilschachtel bequem im Deckel verstauen. Bild: Peter Burda
Mit dem CrowPi bietet Elecrow einen kommerziellen Raspi-Koffer. Bild: Elecrow

Im zweiten Koffer steckt ebenfalls ein Arduino mega – und gleich zwei Raspberry Pis. Sie sind vernetzt und das Netzwerk ist aus dem Koffer herausgeführt. Ein Kaltgerätestecker versorgt alles von außen mit Spannung. Für den Betrieb der Raspis hat Ferger in den Kofferdeckel ein Touchdisplay gebaut. Über eine Fernbedienung wird der gerade genutzte Raspi ausgewählt. Außer dem Display ist auch eine Klappe im Deckel verschraubt, hinter der zwei Tastaturen mit Touchpad ihren Platz haben. Für den dritten Koffer hat Ferger bereits weitere Pläne. Er soll ein reines Elektroniklabor werden.

Einen solchen Koffer hat sich auch Make-Leser Peter Burda gebaut. Er setzt auf ein modulares Konzept. Viele seiner Komponenten sind an der Unterseite mit Magneten versehen. So sind sie sicher befestigt und können trotzdem schnell ausgetauscht werden. In einem kleinen selbstgedruckten Gehäuse verbirgt sich schließlich ein Ein- und Ausschalter mit Relais als Sicherheitsmaßnahme. Es verhindert, dass der Koffer beim Anstecken des Netzteils beschädigt wird.

Inzwischen hat mit Elecrow auch ein Hardwarehersteller den Trend zum mobilen Bastellabor mit Einplatinenrechner aufgegriffen. Im Mai startete die chinesische Firma eine Crowdfunding-Kampagne für den CrowPi. In den bunten Koffern stecken jeweils ein Touchdisplay und zahlreiche Komponenten von der LED-Matrix bis zum RFID-Modul. Sie können sowohl mit dem kleinen Zero wie auch den größeren Raspiboards 2 und 3 genutzt werden. Die Kampagne war schnell finanziert und die ersten Kits werden bereits ausgeliefert. hch

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Funkwecker Octet-7

Diese Funkuhr besticht mit einer intelligenten Weckfunktion, die einen an Feiertagen ausschlafen lässt und sich von selbst wieder einschaltet.

Beton, 3D-Druck, Aluminium und durchsichtiges Silikon – in seinem selbstgebauten Funkwecker Octet-7 vereint Bastler Reimar Grasbon verschiedene Materialien. Der Name rührt von den acht Sieben-Segmentanzeigen her, die prominent in der Mitte aufleuchten. Die Steuerung steckt im Kästchen an der Seite.

Ursprünglich sollte die Digitalanzeige in Glas eingegossen werden. Da die dafür nötigen Temperaturen die elektronischen Bauteile aber zerstören würden, setzt Grasbon auf ein Material, mit dem auch weiche Plastikteile einfach hergestellt werden können: Zweikomponenten-Silikon. Nun steckt die Anzeige in einer kleinen Glasvase und wurde mit durchsichtigem Silikon übergossen. Der Effekt ist der gleiche. Auf der Anzeige werkelt gut sichtbar der Treiberbaustein Max7219 und spricht die Ziffern an, wobei die Dezimalpunkte der Stellen 4 und 5 als Status-LEDs separat herausgeführt sind.

Im Aluminumgehäuse stecken zwei weitere Platinen. Direkt hinter der Blende sind eine LED, Fotowiderstand und Drehgeber auf der Konsolenplatine aufgebracht. Die Bedienung des Weckers erfolgt über den Drehgeber, während der Fotowiderstand hilft, die Helligkeit der Ziffern an die Umgebung anzupassen. Rechtwinklig zur Konsole ist die Controller-Platine in das Gehäuse geschoben. Hier arbeitet mit dem Mikrocontroller ATmega 328P das Gehirn der Uhr. Außerdem sitzen dort der Piezo-Signalgeber und ein Infrarotsensor, der bei Bewegung die Snooze-Funktion aktiviert. Eine Echtzeituhr fungiert als Absicherung, sollte das externe DCF77-Empfangsmodul ausfallen.

Die Anzeige mit acht Sieben-Segmentanzeigen passt in ein schmales Glasröhrchen. Bilder: Reimar Grasbon
Im Alu-Gehäuse sind die Platinen rechtwinklig angebracht.
Unter dem Beton-Fuß werden die Kabel versteckt.

Wie man mit dem DCF77-Signal die Funkzeit nutzen kann, hat Grasbon bereits in unserer Ausgabe 2/14 ab Seite 84 erklärt. In der Firmware des ATmega sind außerdem die Umstellungen von Winter- und Sommerzeit sowie die Feiertage der einzelnen deutschen Bundesländer gespeichert.

Die Verkabelung von Anzeige und Steuereinheit ist unter dem Fuß aus Beton in einer Aussparung versteckt. Um beide Geräteteile in einer Ebene zu präsentieren, hat Grasbon schließlich die Halterungen konstruiert und mit einem 3D-Drucker gedruckt. Eine ausführliche Anleitung sowie alle Dateien zum Nachbau, inklusive Quellcode, Doku, Gerberdaten und den STL-Dateien für den 3D-Druck, gibt es auf der Webseite von Grasbon zum Download. Dort finden sich auch Beschreibungen seiner älteren Uhr-Projekte. hch