Mate Automat

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Contents

Projektname

  • Matemat
  • Mate-o-mat
  • Mate-mat
  • Mateklo
  • Matebot
  • Mateschleuder

Daten

  • Typ: V150
  • Seriennummer: 3212190333
  • Spannung: 230V
  • Leistung: 900W
  • Inhalt: 5x 24 Flaschen (0.33/0.5l ?)

Modifikationsideen

Bezahloptionen

Wichtig: ein Anonymer Mate kauf sollte immer möglich sein, wir wollen nicht dass daten von unseren Usern irgendwo in einem P2P Netzwerk landen!

  • RFID Karte (nicht sicherer als strichliste)
  • SSL Client Zertifikat
  • PGP Signierte Mail
  • SMS
  • XMPP (Jabber)
  • Webinterface mit Login
  • Geldscheinprüfer (hab ich rumliegen, nur für die stark süchtigen geeignet :-)
  • Münz (für die altmodischen unter uns)

User interface und sonstiges

  • 7" LCD mit resistivem Touchscreen (Hat User:Obri rumliegen, wäre mit integriertem rechner, ist schnarchlahm)
  • LCD ohne Touchscreen 4 Zeilen 20 zeichen. (Hat RS232 kann man auch mit einem alix oder ähnlich ansteuern)
  • Temperaturmonitoring mit diversen DS18S20
  • genaue Füllstandsanzeige mit z.B. Sharp GP2Y0A21YK
  • Grafische Statistiken über den Mate verbrauch (anonym, keine auswertung für einzelne User)
  • Automatisches nachbestellen bei kritischem Mate Level

Design

  • Rote flächen mit gelber Folie bekleben, schwarze flächen frisch steichen
    • Folie bekommen wir zum einkaufspreis von ca. 20.- pro laufmeter. Die Folie ist 1.30m breit, länge können wir bestimmen, die rote Farbe sollte durch die Folie nicht mehr sichtbar sein.
    • Preis für ein ausgeschnittenes oder gedrucktes mate logo ist in abklärung
  • einen grossen Mate Kleber auftreiben oder produzieren lassen
    • Könnte man mit nem schneideplotter ausschneiden, kostet[tm] aber was, auch mit vitamin B

Bilder vor Umbau

Umbauarbeiten 20100809

Elektronik Redesign

Um zusätzliche Funktionen einfacher integrieren zu können, werden wir die Elektronik ganz oder teilweise neu entwickeln.

Wichtig: Die bestehende Verkabelung sollte weitestgehend beibehalten werden.

Übersicht

  • Aufteilung der Funktionen in einzelne Teilkomponenten
    • Master Controller (master)
    • Bedienfläche (user)
    • Sensorik (sensor)
    • Münzautomat (coin)
    • Notenleser (bill)
    • Kühlungssteuerung (cooler)
    • Flaschentransport-Regler (power)
  • Panel PC für erweiterte Funktionen
    • RFID-Leser (rfid)
    • Benutzerkonti (account)
    • Web-Interface (web)
  • Leistungselektronik ähnlich aufgebaut wie bisher, optional mit moderneren, effizienteren Schaltkreisen
  • Hauptstromversorgung wie bisher (24V AC)
  • Vernetzung der Komponenten per Busleitung mit Stromversorgung (12V DC)

Mikrocontroller

AVR-Mikrocontroller werden aufgrund vorhandenen Know-Hows bevorzugt.

Komponenten mit eigener Platine enthalten neben Leistungs-, Sensor- und Ansteuerelektronik auch einen eigenen Mikrocontroller. Alle Mikrocontroller werden über eine Busleitung vernetzt. Um Platz und Schaltungsaufwand zu sparen, können mehrere Komponenten mit einem gemeinsamen Mikrocontroller ausgerüstet werden.

Der Panel-PC wird über RS-232/USB mit dem Master Controller verbunden. Über diese Schnittstelle werden Statusinformationen übermittelt und Steuerbefehle an die einzelnen Komponenten geschickt.

Der Bedien-Controller steuert ein LCD/VFD/LED-Display, Signal-LEDs sowie ein Tastenfeld an. Für das Display wird ein Dot-Matrix-Display mit eigenem Text-Controller bevorzugt. Alternativ könnte auch eine 15-Segment-Anzeige geeignet sein. Sie muss Text anzeigen können, Grafik ist optional.

Die Sensorik beinhaltet Temperaturfühler und Füllstandmesser. Fehlerzustände könnten auch vom Sensor-Controller erfasst werden. Möglicherweise sind mehrere Sensor-Boards nötig, da sich die Füllstandssensoren und Fühler an verschiedenen Punkten im Gehäuse befinden. Genaue Positionierung ist noch auszuarbeiten. Variante: Generische Sensor-Boards mit DIP-Schaltern für die Adressierung zur beliebigen Erweiterung, oder Adressprogrammierung per Bus-Befehl/ISP.

Für das Kühlaggregat muss ein Schaltrelais verbaut werden, das den Kompressor ein- und ausschaltet. Ausserdem ist eine manuelle Schaltung nötig, um den Kompressor über den bereits eingebauten Bimetall-Thermostat zu steuern. Das Schaltrelais sollte sekundär mit 250V AC und primär 12V DC arbeiten können und nicht zu hohe Schaltströme benötigen. Möglich sind mechanische und Halbleiter-Relais.

Münzautomat und Notenleser werden über ein primitives Interface digital angesteuert. Die Steuerelektronik "übersetzt" dann in Statusmeldungen auf dem Bus.

Werden mehrere Komponenten von einem Controller angesteuert, muss u.U. ein digitaler Multiplexer (Schieberegister/Latch) verbaut werden, um genügend Steuerleitungen zur Verfügung zu haben. Steuerleitungen sollten gruppiert werden.

Stromversorgung

Das bestehende 230V AC -> 24V AC Netzteil wird weiterhin verwendet.

Um die Verlegung von zusätzlichen Leitungen zu vermeiden, wäre es von Vorteil, alle Platinen mit dem gleichen Kabel zu versorgen. Darauf würden auch Steuerleitungen mitgeführt.

Dazu sind eine Spannung und ein Kabeltyp nötig, die

  • Nicht zu nennenswerten Verlusten führen
  • Steuerleitungen nicht oder nur minimal negativ beeinflussen
  • Sicherheit gegenüber Kabelbrüchen, Kurzschlüssen und Leiterschlüssen bieten
  • Genügend hohe Ströme aushalten (Steuerrelais)
  • Den Schaltungsaufwand nicht nennenswert vergrössern

Zusätzliche Komponenten sind nötig, um die zentrale Spannung für die einzelnen Komponenten aufzubereiten. Mikrokontroller werden z.B. mit 3.3V oder 5V betrieben.

Bus

Um die Programmierung zu vereinfachen und den Schaltungsaufwand zu minimieren, verwenden wir eine Vernetzung mit folgenden Anforderungen:

  • Bus- oder Stern-Topologie
  • Terminierung auf der Leistungs-Platine
  • Single Master, Multi Slave, Leistungs-Controller ist Master
  • Polling
  • Low-Speed (1kbps-100kbps)
  • Leitungslänge pro Segment max. 2m
  • Spannung 3.3V oder 5V

Diese Anforderungen können Mit I²C (bzw. TWI) erfüllt werden. Korrekte Terminierung (Bus-Kapazität beachten) und Strom begrenzende Seriewiderstände sind vorausgesetzt. Bei Stern-Topologie müssen eventuell alle Leitungen gleich lang sein oder zusätzliche Widerstände in Serie geschaltet werden, damit die Signalpegel nicht zu weit abdriften. Bei Leiterlängen unter 2m dürfte das aber kaum Probleme bereiten. Ausserdem: Auf die Leiterkapazitäten und Übersprechen zwischen SCL und SDA achten. Siehe i2c-bus.org.

Zur Signalisierung von Ereignissen auf den Slaves könnte eine eigene Interrupt-Leitung pro Komponente vorgesehen werden. Alternative Varianten sind reines Polling sowie Multi-Master-Betrieb. Für Interrupt-Betrieb eignet sich jedoch nur eine Stern-Topologie gut, für Bus-Verkabelung wäre ein Kabel mit viel zu vielen Einzelleitern nötig. Multi-Master hingegen ist mit AVR schwierig zu realisieren.

Aktoransteuerung

Die Aktoren (Motoren) der Getränkeausgabe werden mit Wechselstrom angetrieben. Dafür ist eine passende Ansteuerelektronik erforderlich. In der bestehenden Schaltung wurden Triacs verwendet, jedoch ohne galvanische Trennung zur Steuerelektronik.

Wir möchten die Treiberschaltung ein bisschen modernisieren. Dazu stehen zwei Optionen zur Auswahl:

  • Triac-Steuerung mit vorgeschaltetem Optokoppler (gibt es bereits mit eingebautem Triac-Treiber und optional Nulldurchgangsschaltung)
  • Halb-Brücke

In jedem Fall sollte eine Sicherung vorgesehen werden. PTC-Sicherungen bieten sich aufgrund der Wartungsfreiheit an, bei der Dimensionierung ist aber Vorsicht geboten, da sich diese sehr träge verhalten. Da die Motoren nur kurze Zeit betrieben werden, könnte auch ein unterdimensioniertes Element verwendet werden.

Kühlaggregat

Das Kühlaggregat läuft mit 230V AC und wird bestehend von einem einfachen Bimetall-Thermostat gesteuert.

Die neue Steuerung beinhaltet einen mechanischen oder elektromechanischen Schalter (bistabiles Relais) zur Umschaltung zwischen Mikrocontroller- und Thermostat-Betrieb. Im Thermostat-Betrieb wird die bestehende Technik verwendet. Im µC-Betrieb steuert ein an den Bus angeschlossener Controller ein mechanisches oder Solid-State-Relais, welches L und N vom Kompressor trennt.

Das Steuerrelais sollte primär über einen Optokoppler an den µC angeschlossen werden. So wären auch höhere Steuerspannungen möglich und die beiden Stromkreise sind galvanisch getrennt.

Aus Restbeständen steht uns ein Halbleiterrelais zur Verfügung, spezifiziert mit primär 10-30V DC, sekundär 250V/10A AC. Der Steuerstrom ist noch nicht bekannt. Da der Mikrocontroller nicht mit 10V versorgt wird, ist zusätzliche Schaltelektronik nötig.

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