Hier möchte ich (noch)mal ein Projekt vorstellen, dass ich anfang des Jahres von Ende Januar/Anfang Februar bis Ende März 2010 ersonnen und durchgefüht habe. Es geht dabei um das Betanken mit Nitro-Sprit.
Die IdeeNatürlich kann man sein Autochen auch bestens mit einer Tankflasche befüllen, aber eine elektrische Spritpumpe hat schon was.
Um den Unsinn und vor allem den Spassfaktor des ganzen Bastelprojektes zu erhöhen, ist es natürlich nicht mit nur einer elektrischen
Pumpe allein getan. Ich würze das Ganze daher mit ein wenig "High-Tech" und schlage gleichzeitig eine Brücke zu meinen
Elektronikbasteleien.
Meine High-Tech Tankstelle wird daher durch einen kleinen Mikropozessor gesteuert. Dieser setzt per Tastendruck die Pumpe
zum befüllen oder Absaugen in Gang und zeigt die geförderte Spritmenge anhand der von einem Durchflussmesser gelieferten Werte im
LCD-Display an.
Grob sieht der Aufbau so aus:
Spritkanister/Voratsbehälter:Ich hab lange über einen geeigneten Voratsbehälter nachgegrübelt und das Netz durchsucht. Angesichts der horrenden Preise
für eine schnöde "Plasitkflasche", die natürlich resistent gegen den Nitro-Srit sein muss, habe ich mich letztlich für den
Kanister entschieden, in dem der Sprit verkauft wird. Den gibbet schliesslich gratis dazu
Spritpumpe:Die erste Spritpumpe hatte ich prompt zu billig gekauft (13,95 bei C) und brachte in keiner Weise die nötige Leistung.
Sie schaffte es einfach nicht selbstätig die Flüssigkeit anzusaugen. Also zurück das Ding und eine bessere, gleichzeitig
die teuerste, gekauft (24,95). Die brachte dann aber die nötige Leistung und schaffte es durch einen 1,5 m langen Schlauch
locker selbstätig anzusaugen. Förderleistung: bei 12V 1,8L / min.
Durchflussmengenmesser:Hierfür musste die günstigste Variante ausreichen und war damit immerhin genauso teuer wie die Pumpe.
Das Ding liefert proportional zur geförderten Menge Zählimpulse und hat eine Auflösung von 0,1 ml.
DisplayDamit das Ganze auch etwas Schick bekomt, verwende ich hier ein 2x16 Zeichen (DOT-Matrix) LCD-Display mit blauer Hintergrundbeleuchtung und
weisser Schrift. Das lässt sich nebenbei auch noch bei hellen Tageslicht recht gut ablesen. Neben der getankten Menge (in ml) werden hier dann
gleich noch der Preis für die Tankfüllung und diverse andere Infos angezeigt.
TastenDie Bedienung der Tankstelle erfolgt über 4 Taster, mit denen die Pumpe in Gang gesetzt und diverser Funktionen ausgeführt werden.
MikrocontrollerKleiner Exkurs: ein Mikrocontroller ist praktisch ein kleiner kompletter Ein-Chip-Computer. Massespeicher, RAM,diverse Peripherie
und der Prozessor selbst befinden sich einem kleinen IC. In der Regel handelt es sich hier um einen RISC-Prozessor.
RISC = Reduced Instruction Set Computer. Zu Deutsch: computer mit reduzierten Befehlssatz. Zwar ist der Befehlssatz recht klein und einfach,
dafür könne diese rasend schnell mit wenigen CPU-Takten ausgeführt werden.
Ich verwende hier einen ATMega8 von Atmel. Das kleine Teil hat folgende Daten:
- 8-Bit RISC-Prozessor
- 8KB Flashspeicher (zur Speicherung des Programms)
- 1KB RAM (zur Programmausführung und Daten)
- 512 Byte EEProm (zur nichtflüchtigen Datenspeicherung
- 3 EA-Ports (Eingänge und Ausgänge)
- serielle Schnittstelle
- 2 Timer (je ein 8 und 16 Bit)
- 10 Bit A/D Wandler
Mit Hilfe des D/A Wandler überwache (messe) ich z.B. die Akku-Spannung und zeige sie im Display an.
Da der Mikrocontroller die Pumpe nicht direkt ansteuern kann, sind natürlich noch einige weitere elektonische Bauteile nötig.
Die Ansteuerung der Pumpe erfolgt mittels zweier Transistoren und Miniatur-Relais. Der Prozessortakt von 12MHz wird mit einem
externen Quarzosszillator erzeugt. Für den Betrieb wird ausserdem eine stabilisierte Spannung von 5V benötigt. Weiterhin ist noch
eine simple Ladeschaltung für einen Glühkerzenstarter vorgesehen (für den Fall, dass man den vergessen hat zu Laden). Die gesamte
Elektronik (ohne Display) findet ihren Platz auf einer Platine. Die Platine, nebst nötigen Platinenlayout, stelle ich selbst her.
Damit das Ganze dann auch noch funktioniert, muss natürlich auch noch ein Programm für den Mikrocontroller geschrieben werden.
Übersicht der Features:Folgende Features waren für die Nitro Tankstelle angedacht:
- Betanken mit Anzeige der getankten Menge
- Entleeren mit Anzeige der zurückgepumpten Menge
- Verwaltung des Spritvorrats im Kanister (Vorratsmenge wird nichtflüchtig im EEProm gespeichert) inkl. Kanisterwechsel
- Erfassung des Tagesverbrauchs (wird auch gespeichert)
- Überwachung und Anzeige der Spannung des Versorgungsakkus
optional
- Kostenanzeige für die gerade getankte und für die Tagesmenge
- automatisches Befüllen mit einer vorgegebenen Menge. Z.B.: 50 oder 100 ml
(Das Automatische Befüllen musste letztlich aufgrund von Speichermangel im Controller entfallen.)
Der ganze Kram wird dann transportabel in einen Systainer (Gr. 4) eingebaut. Neben der Tankstelle bleibt darin noch ausreichend Platz
für diverses Zubehör, was man sonst noch so braucht. Wie z.B.: Rotorstarter, Glühkerzenstarter, Werkzeug, Ersatzteile etc.
Testaufbau / PrototypSoweit die Theorie. Zunächst musste erstmal anhand eines Testaufbaus geprüft werden, ob das Ganze funktioniert.
ganz links sieht man die Spritpumpe. Darüber (weiss, rund) der Durchflussmengenmesser. Neben dem Display rechts, ist ein spez. Testboard für den Mikrocontroller. Die übrigen Teile befinden sich auf dem Steckboard darunter. Die fertige Platine wird vsl. nicht grösser als das Testboard für den MC sein. Zum Testen habe ich im Display erstmal nur die gezählten Impulse angezeigt. Darunter wird die Spannung angezeigt.
Hier wird das Ganze später eingebaut. Links sieht man den Einsatz (nur prov. zusammengestellt) für die Tankstelle. Oben kommt der Kanister rein. Darunter dann Pumpe, Elektronik und Akku. Oben drauf kommt zuletzt eine aufklappbare Alu-Platte, die dann gleichzeitig die Frontplatte für Display und Bedienelemente ist. Rechts daneben ist noch Platz für weitere Einsätze.
Wenn die Elektronik soweit funktioniert, kommt im nächsten Schritt die Erstellung des Platinenlayouts.
Eine gute Woche später:
Schaltung und PlatinenlayoutDie Schaltung und das Layout für die Platine sind fertig. Als nächstes muss die Platine belichtet und geätzt werden.
Auf der Platine habe ich eine Stiftleiste für ein steckbares Erweiterungsmodul vorgesehen. Hier kann dann wahlweise eine
RS232 Schnittstelle zum Anschluss an den PC gesteckt werden (was vermutlich aber nicht realisiert wird) oder ein akustischer
Signalgeber (Piezo-Summer). Der kommt auf jeden Fall.
Rohbau der Behausung - fertig
Der Rohbau für die Behausung ist auch fertig. Links ist der Einsatz für die Tankstelle. Für die rechte Seite habe ich verschiedene
Einsätze, die ich variabel verwenden kann. Entweder 4 Einsätze a 6cm hoch, oder wie im Bild zu sehen ein Einsatz mit 12cm HÖhe und
2 Einsätze a 6cm Höhe. In den grossen Einsatz soll die Fernsteuerung ihren Platz finden (passt im Moment aber noch nicht ganz).
Pumpe und Durchflussmesser werden auf das kleine senkrechte Brett in der mitte des linken Einsatzes montiert. Da die Pumpe ggf.
hin und wieder mal gewartet werden muss (bei meinen Wasser-Experimenten klemmt die nach einiger Zeit und muss geöffnet und geölt
werden), kann das als Einheit wartungsfreundlich komplett herausgezogen werden.
In den übrigen Einsätzen findet dann weiteres Zubehör Platz. Die Einsätze werden noch mit Schaumstoff ausgekleidet und mit Laschen
zum Herausziehen versehen.
Zur Belüftung erhält der linke Einsatz noch einen Schwung Belüftungslöcher (noch nicht auf dem Bild zu sehen).
Fertigstellung Elektronik und SoftwareWeitere 2 Wochen später waren Elektronik und Software soweit fertig. Ggf. hier und da noch einen Bug beseitigen, dann erfolgt der Einbau in den Systainer.
.
Die fertig geätzte Platine
Platine fertig bestückt. Die kleine aufgesetzte Platine enthält einen kleinen Piezo-Summer. Statt des Summers kann an der
Stelle auch eine serielle Schnittstelle oder anderer "Unfug" angeschlossen werden. Allerdings ist der Speicher Mikrokontrollers bereits zu
99,1% ausgenutzt. Das heisst: da geht fast nichts mehr. Für Taster und Buchsen habe ich gleich zwei Platinchen mitgemacht, damit auch
das sauber eingebaut und verdrahtet werden kann.
Das sieht dann etwa so aus
Da Speicher und Anzeigefläche (2x16 Zeichen) knapp sind, müssen die Anzeigeinfos ebenso kurz und knapp sein.
Hauptstatus: K=Kanisterinhalt - Akkuspannung
Beim Tanken
nach dem Tanken
Kanisterinhalt ist weniger geworden
Setup Funktionen
Damit ich nicht jedesmal die Software ändern muss, sind die nötigen Parameter einstellbar: Kanistergrösse, Preis je Liter, Werte für
Durchflussmengenzähler etc. Zusätzlich ist noch ein Test-Modus vorhanden, damit man die Zählerwerte überhaupt ermitteln kann.
Die Funke passt nun auch in den Einsatz.
nach weiteren 12 Tagen (etwa 17.3) war es dann soweit.
Finale!Nach diversen kleinen Schwierigkeiten ist es nun vollbracht und das Ensamble "Nitro Tankstelle" kann pünktlich zum Frühlingsanfang
aufspielen! Die Band setzt sich wie folgt zusammen:
The Power Pump - "ohne mich läuft hier garnichts!"
Vergisst dabei gerne, dass sie ständig Stoff von Big Bottich braucht.
The Unit - nennt sich selbst auch gern "The Brain". Weiss alles, kann alles!
http://img11.imageshack.us/img11/3586/funit04.jpghttp://img191.imageshack.us/img191/6060/funit05.jpgThe Plate - Germanys next Top Model - "gutes Aussehen ist alles" (ok mit Abstrichen)
Die Show sieht dann so aus:
Ein Blick hinter die Bühne
Das Display ist zusätzlich mit einer Plexyglasscheibe abgedeckt (kann man auf dem Bild nicht gut sehen). Über die Verstauung des Tankschlauchs habe ich mir lange den Kopf zerbrochen. Ursprünglich sollte dort eine Art Kunstoffschale rein. Am Ende habe ich einfach ein paar Alu-Profile und etwas Alu-Blech verbaut. Sieht auch schöner aus als Plastik. Ziemlichen Stress hatte ich auch mit den Bohrungen für die Taster. 10mm Bohrer: wird nie rund und sitzt gerne daneben. Sofern man keine Standbohrmaschine nebst geeigneter Einspannvorichtung hat.
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mussten zwar geringe Wartezeiten in Kauf genommen werden, aber das störte nicht. Der Umsatz war super (haben wir gelacht Hamburger...).
Der Tankwart kann dann wieder loslegen