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Projekt Temperatur- und Luftfeuchteüberwachung

Kooperation schafft Praxisnähe

Die Verzahnung von Studium und Praxis ist wichtig für eine optimale Berufsqualifizierung. Seit mehreren Jahren bietet hier die Microplex Printware AG als Vareler Unternehmen Studierenden die Möglichkeit ihre Bachelor- und/oder Masterarbeit praxisnah an produktspezifischen Projekten zu verfassen. Als international agierendes Unternehmen bietet Microplex seinen Kunden maßgeschneiderte und modular erweiterbare Druckerlösungen.

In den vergangenen Jahren ist Microplex von einem reinen Entwicklungs- und Vertriebsunternehmen zu einem Produktionsunternehmen gewachsen.

So werden am Standort Varel Thermodrucker hergestellt - von der CAD-Zeichnung über die Fertigung der Einzelbauteile bei einem Vareler Maschinenbau Unternehmen bis hin zur Entwicklung von Elektronik und Software sowie letztendlich dem Zusammenbau des Druckers.

Ab diesem Wintersemester 2017/2018 können Sie im Rahmen einer Kooperation zwischen der Jade Hochschule und der Microplex Printware AG eine Semesterprojektarbeit anfertigen, die praxisnah aufgebaut ist und den Umfang von 5 ECTS hat.

Dieses Projekt richtet sich an Studierende aus dem Fachbereich Ingenieurwissenschaften.

Das Projekt kann in deutscher oder englischer Sprache dokumentiert werden. Sie können das Projekt auch in höheren Semestern absolvieren..

Inhalt

Alles begann mit dem Arduino

Bereits durch den Arduino wurden Mikrocontroller für die breite Bevölkerung zugänglich. Der integrierte Bootloader eines Arduino übernimmt die lästige, Einsteigern oft unverständliche Konfiguration und Initialisierung der Hardware. Seitdem hat sich eine riesige Community um den Arduino und kompatible Boards gebildet.

Das hier verwendete Modul basiert auf einem ESP8266 von Espressif Systems, der ein hoch integrierter SoC (System on Chip) mit integriertem WLAN ist. Dank der freiwilligen Arbeit vieler Entwickler lassen sich die ESP8266 in der Arduino Entwicklungsumgebung programmieren und sind damit ideal für den Einstieg in die IoT (Internet of Things)-Entwicklung geeignet.

Durch den DEEP_SLEEP Modus, in dem der Chip nur noch ca. 500nA Strom benötigt, sind die ESP8266 außerdem hervorragend für batteriebetriebene Anwendungen geeignet. Damit Sie gleich in die IoT-Welt einsteigen können, erhalten Sie von uns ein Entwicklungsmodul, auf dem ein ESP8266 verbaut ist. Die Pinbelegung ist in Abb. 1 dargestellt.

Erste Schritte:

1. Laden Sie die Arduino IDE von www.arduino.cc herunter und installieren Sie diese.

2. Starten Sie die Arduino IDE. Erlauben Sie der Arduino IDE den Internetzugriff durch Ihre Firewall, falls Sie eine Meldung bekommen.

3. Öffnen Sie die Voreinstellungen (Datei ==> Voreinstellungen) Tragen sie die URL „http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json“ unter „Zusätzliche Boardverwalter-URLs“ ein.

 

4. Schließen Sie die Voreinstellungen mit einem Klick auf „OK“

5. Öffnen Sie den Boardverwalter ((Werkzeuge ==> Board ==> Boardverwalter)

6. Navigieren Sie zu „esp8266 by ESP8266 Community“ und installieren sie das Paket

 

7. Wählen Sie dann das richtige Board aus (Werkzeuge ==> Board ==> NodeMCU 1.0

8. Öffnen Sie das Beispiel „Blink“ (Datei ==> Beispiele ==> NodeMCU ==> ESP8266)

9. Ändern Sie das Define „LED_BUILTIN“ in „2“ um, da bei Ihrem Board die onboard-LED an GPIO2 angeschlossen ist.

10. Schließen Sie das Development Board mit einem MicroUSB Kabel an Ihren PC an

11. Klicken Sie auf den Button zum Kompilieren und Hochladen und beachten Sie die Textausgabe im Konsolenfenster am unteren Bildrand.

FAQ

  • F: Das Programmieren dauert sehr lange. Kann der Flash Vorgang beschleunigt werden?
  • A: Sie können die Datenrate für das Programmieren unter „Werkzeuge“ => „Upload Speed“ einstellen. Wir empfehlen eine Baudrate von 512000 Baud
  • F: Manchmal erscheint bim Programmieren ein Fehler und der Vorgang schlägt fehl. Lässt sich das beheben?
  • A: Normalerweise wird der ESP8266 beim Programmieren von der seriellen Schnittstelle in den FLASH-Modus gesetzt. Manchmal jedoch scheint dies nicht zu funktionieren. Zur Verbesserung kann es helfen, die Baudrate zu verringern (z.B. auf 25600) und den Vorgang zu wiederholen.
  • F: Der ESP8266 lässt sich in den Deep-Sleep Modus versetzen, wacht aber nicht wieder auf. Warum?
  • A: Im Deep-Sleep Modus ist in dem Chip lediglich der Real Time Clock (RTC) aktiv und gibt nach der konfigurierten Zeit einen Puls auf GPIO16. Damit der ESP8266 wieder aufwachen kann, muss GPIO16 mit dem Pin CHIP_EN verbunden sein.
  • F: Bei der Nutzung der Pins GPIO9 und GPIO10 funktioniert der Chip nicht mehr richtig oder führt einen Reset durch. Gibt es eine Abhilfe?
  • A: Obwohl in der Pinbelegung die Pins S2 und S3 als GPIO9 und GPIO10 beschrieben sind, lassen sich diese Pins mit dem Development Board nicht benutzen. Grund hierfür ist, dass die Pins mit dem Flash Chip verbunden sind und kritische Funktionen steuern. Da der ESP8266 auf dem development Board das Programm von dem Flash lädt, führt die Nutzung dieser Pins als GPIO mit hoher Wahrscheinlichkeit zum Absturz und Reset.
  • F: Das Programm wird Übersetzt und geladen, die Funktion ist jedoch nicht so wie erwartet.
  • A: Einige Warnungen des Compilers ziehen so schnell am Sichtfenster vorbei, dass man sie übersieht. Bei Warnungen des Compilers sollte man immer abwägen, ob sie zur Beeinträchtigung des Programmablaufs führen können. In diesem Fall wird der Compiler zwar durchlaufen und ein lauffähiges Programm erzeugen, es kann aber zu ungewolltem Verhalten und Abstürzen zur Laufzeit kommen.

Sind Sie auf den Geschmack gekommen? In Kooperation mit der Jade Hochschule bieten wir Ihnen die Möglichkeit, an einem reellen Projekt zu arbeiten.

Projekt: Temperatur- und Luftfeuchteüberwachung

Das Laser-Druckverfahren ist temperatur- und luftfeuchtesensibel. Bei unseren Endloslaserdruckern wie dem Microplex SOLID F40 (s. Abb. 2) kommt es immer wieder dazu, dass durch nicht ordnungsgemäßes Aufstellen kein ausreichender Luftfluss zur Kühlung vorhanden, oder die Luftfeuchte zu hoch ist und die Maschine deshalb nicht im Arbeitsbereich betrieben wird.

Werden die Arbeitstemperatur- und/oder Arbeitsluftfeuchtebereiche nicht eingehalten, kann ein schlechtes Druckbild die Folge sein. Ohne Informationen über die Umgebungsparameter lässt sich jedoch keine plausible Diagnose, insbesondere bei sporadisch auftretenden Mängeln im Druckbild, erstellen. Der Rückschluss auf die Umgebungsparameter kann in solchen Fällen nur schwer gezogen werden und die Problembehandlung zieht sich in die Länge.

Eine autarke Lösung mit einem ESP8266 soll Abhilfe schaffen.

Projektanmeldung

Wenn Sie sich für dieses Projekt anmelden wollen, wenden Sie sich an

Prof. Dr.-Ing. Jens Werner.

Telefon: 04421-985-2250 

Raum: L110 

Sprechzeiten: nach Vereinbarung  

E-Mail: jens.werner@jade-hs.de

Schreiben Sie uns eine Mail, oder rufen Sie uns an und Sie erhalten die zusätzliche Hardware.

Sie können das Projekt in deutscher oder in englischer Sprache dokumentieren. Sie können sich auch in folgenden Semestern für das Projekt anmelden.

Kontakt Microplex:

Gero Decker und Ann-Kristin Theilen

E-Mail: bewerbung@microplex.de

Für dieses Projekt erhalten Sie von uns ein zusätzliches Board (Boarddesign s. Abbildung), das mit dem Real-Time-Clock, dem SHT3x-DIS Temperatur-/Feuchtesensor, sowie LEDs und einem Taster für die Access-Point Funktionalität bestückt ist. Das ESP8266 Development Board lässt sich einfach aufstecken.