Egg-cele(b)rator: Eierköpfen mit Stil

Funktionsweise des Egg-cele(b)rators

Steuerungsplatine

Bis auf die I²C-Pins des Arduino Nano (A4 und A5) werden alle verfügbaren I/O’s verwendet. Erweiterungen sind so über I²C-Portexpander einfach möglich. Unterhalb der Platine ist die serielle Verkabelung der beiden Schrittmotoren für die Hubspindel mit Lüsterklemmen gelöst. Das spart Platz auf der Steuerungsplatine und macht die Schaltung insgesamt übersichtlicher.

Während der Entwicklung musste ich feststellen, dass die SoftwareSerial-Library für die Kommunikation mit dem Audioplayer und die AccelStepper-Library nicht parallel miteinander kompatibel sind. Möglicherweise nutzen beide gemeinsame Subroutinen des AVR, die jedoch nur eine Anwendung gleichzeitig gewährleisten können. Meine einfache Lösung für dieses Problem: Die Standard-Kommunikationspins (D0/RX und D1/TX) werden für die serielle Kommunikation mit dem DFPlayer Mini genutzt. Beim Upload eines Programms muss die elektrische Verbindung des Arduino Nano mit dem DFPlayer Mini getrennt werden – das geht einfach über einen DuPont-Steckverbinder.

Wagenantrieb und GT2-Spannkonstruktion

Beide Enden des Zahnriemens sind auf der Unterseite des Wagens mit zwei Schrauben fixiert. So sitzt der Zahnriemen sehr locker und es gibt keinen Kraftschluss der Riemenscheibe auf der Welle des Schrittmotors mit dem Zahnriemen. Gängige Spannsysteme (z.B. Metallclips aus dem 3D-Drucker-Bau) reichen bei diesem Projekt nicht aus. Daher arbeitet mein Spannsystem mit einer Umlenkrolle und zwei Führungsrollen (Führungsrollen haben eine glatte Oberfläche und keine Zahnung). Die Spannung des Zahnriemens kann leicht erhöht oder verringert werden, indem zwei Maschinenschrauben relativ parallel zueinander heraus- oder hereingedreht werden.

Simpel, aber effektiv: Das Spannsystem für den GT2-Zahnriemen aus dem 3D-Drucker

Im laufenden Betrieb wurde nach mehreren Versuchen klar dass eine weitere Konstruktion nötig ist, die den GT2-Zahnriemen dazu zwingt immer um die Riemenscheibe des Schrittmotors zu laufen. Hier sind Schrittverluste entstanden, d.h. in dem Fall dass der Zahnriemen aufgrund eines zu schlechten Kraftschlusses über die Riemenscheibe gesprungen ist. Gelöst habe ich dieses Problem mit zwei weiteren Führungsrollen, die nah an der Riemenscheibe sind.

Klingen und Halterantrieb

Mit zwei in Serie geschalteten Nema-17 Schrittmotoren wird der Messerhalter bewegt. Als Treiber wird durch die höhere Belastung mit zwei Schrittmotoren ein DRV8825 verwendet. An beiden Schrittmotoren ist eine T8-Trapezspindel befestigt. Auch wenn dieses Antriebskonzept deutlich vom Historischen Vorbild abweicht war es die einfachste und günstigste Lösung.

Im Klingenhalter ist ein 250 N starker Elektromagnet eingebaut. Etwas überdimensioniert, dafür günstig und leicht erhältlich. Im „Datenblatt“ des Elektromagnets wird nochmal darauf hingewiesen dass dieser nicht dauerhaft eingeschaltet sein darf, auch einige Infos zur Einschaltdauer im PWM-Betrieb sind vermerkt. Aus diesem Grund habe ich zwei Solenoid-Elektromagnete an der Maximalposition der Klinge angebracht. Eigentlich sind diese für den Möbelbau zum elektrischen Entriegeln von Schubladenfächern gedacht, funktionieren hier aber genauso gut als Auflage für die Klinge. Erst im eingeschalteten Zustand werden die Haltebolzen eingefahren. Angesteuert werden beide Elektromagnetgruppen über Standard-Darlingtontransistoren vom Typ TIP120. Leistungshungrigere Elektromagnete können so ohne große Änderungen im Schaltplan eingebaut werden.

Positionserkennung

Beim Wagen ist die Positionserkennung einfach: Es gibt eine Minimalposition, da befindet sich auch der Endschalter. Die Maximalposition ist die Köpfposition für das Ei. Soweit so gut.

Komplexer wird es bei der Klinge: Die Minimalposition wird definiert über die Endschalter am Oberen Ende des Turms. Zwei Endschalter werden hier bewusst eingesetzt um mögliche Höhenunterschiede der Trapezspindeln auszugleichen, sollten sie nicht ganz parallel laufen. Die Maximalposition ist das Eisengewicht der Klinge – doch dieses befindet sich an unterschiedlichen Positionen im Programmablauf. Außerdem schneidet die stumpfe Edelstahlklinge unterschiedlich tief in das Ei ein, dieser Wert variiert und ist von mehreren Faktoren abhängig. Mit einem festen Maximalwert oder Wertebereich kann man nicht arbeiten, daher muss eine bessere Methode her: Ein Endschalter für den unteren Teil des Klingenhalters, welcher am besten auch noch flexibel ist sodass die Klinge vom Elektromagneten weiterhin gut festgehalten werden kann.

Realisiert habe ich dies über zwei Federkontakte aus einem Batteriefach für AA-Batterien und dem Eisengewicht der Klinge selbst. An der einen Feder liegt eine Spannung von 5V an, die zweite ist mit einem Eingang des Arduino Nano verbunden. Berührt der Klingenhalter mit den Batteriekontakten das Metall, wird dies erkannt. Zuvor muss die Walzhaut unbedingt entfernt werden, da sie schlechte elektrische Leiteigenschaften hat.

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.

*

code