Schlüsselfertige Produktentwicklung: Smartes Duschkopf-Design
Projekt in Kürze:
Wir halfen einem innovativen Elektronikhersteller beim Einstieg in einen neuen Nischenmarkt, indem wir einen schlüsselfertigen intelligenten Duschkopf entwickelten, der Wasser und Energie spart. Das Gerät verfügt über eine Abstandserkennung, Temperaturregelung und zwei Betriebsmodi. Mit der Unterstützung von Promwad wird der Duschkopf für die europäischen und amerikanischen Märkte zertifiziert und ebnet den Weg für die Produktion der ersten Serie.
Kunde & Herausforderung
Unser Kunde, ein Anbieter innovativer Elektronik für verschiedene Bereiche, entwickelt eine neue Marktnische: smarte Haushaltsgeräte. Im Rahmen der Expansion plant er, mehrere neue Lösungen auf den Markt zu bringen, darunter einen smarten Duschkopf mit Regeneffekt, Wassersparfunktion und reduziertem Energieverbrauch. Er wandte sich an Promwad für eine schlüsselfertige Entwicklung, von der Gestaltung bis zur Produktionsreife.
Lösung
Die wichtigsten Anforderungen an das Gerät sind Umweltfreundlichkeit, Ressourcenschonung und Sicherheit. Promwad entwickelte ein solches Gerät, das nicht nur den Komfort und die Wassereinsparung erhöht, sondern auch internationale Sicherheitsstandards erfüllt. Um dieses Projekt zu realisieren, stellten wir ein Team zusammen, das aus folgenden Experten bestand:
- einem Hardware-Entwicklungsspezialisten, verantwortlich für die Integration der Sensoren, Steuerung des Wasserflusses und Energieoptimierung;
- Industrie- und mechanischen Designern;
- einem PCB-Design-Ingenieur;
- Software- und Firmware-Ingenieuren;
- einem Mobile-App-Entwickler;
- einem Testingenieur;
- einem Projektmanager.
1. Konzeptentwicklung
In der Planungsphase identifizierten wir die wichtigsten Hardware- und Softwarekomponenten und schlugen geeignete Materialien und Konstruktionsmethoden für das Gehäuse vor. Wir empfahlen die Verwendung von vorlackiertem Kunststoff für die Teile, um die Kosten zu minimieren und die Notwendigkeit einer nachträglichen Lackierung zu eliminieren.
Das Gerät verbindet sich über Wi-Fi bei 2,4 GHz (IEEE 802.11 b/g/n) für eine stabile Verbindung zu Geräten und Netzwerken. Es unterstützt außerdem Bluetooth-Beacons für zusätzliche Integration und Steuerung.
Der intelligente Duschkopf verfügt über die folgenden Funktionen:
- Abstandserkennung (von 0,3 bis 3 Meter) und Höhenerkennung von 0,9 bis 2 Meter;
- Temperaturmessung im Bereich von 15 bis 46°C alle 60 Sekunden, um eine stabile Temperatur zu halten;
- Regulierung des Wasserflusses;
- Zwei Betriebsmodi: Vollfluss und Niedrigfluss, mit einer Umschaltzeit von 10 Millisekunden;
- Automatisches Umschalten auf Vollflussmodus im Fehlerfall;
- Lebensdauer von mindestens 18.000 Nutzungen oder fünf Jahren.
Das Gerät muss den Anforderungen der US-amerikanischen FCC und den europäischen CE-Standards entsprechen. Die Zertifizierung des Geräts wird in einem unabhängigen Testzentrum mit Unterstützung von Promwad durchgeführt.
2. Hardware-Design
Die Architektur des Geräts umfasst zwei Mikrocontroller: einen Hauptprozessor auf Basis des Nordic-MCUs und ein ESP32-Modul für die drahtlose Kommunikation. Diese Kombination nutzt die Energieeffizienz des Nordic-MCUs und bietet eine einheitliche Softwarelösung für beide Plattformen. Der Nordic-MCU verfügt über 192 KB RAM für die Haupt-Firmware, während das ESP32 4 MB Flash-Speicher für die Speicherung von 3-50 Duschereignissen hat.
Die Elektronik des Geräts ist von einer wasserdichten Schutzschicht umgeben, wobei alle Komponenten in einer einzigen Leiterplatte integriert sind, was das Design vereinfacht und die Zuverlässigkeit erhöht. Die Überwachungssensoren für Temperatur, Abstand und Durchfluss sind im Gehäuse verborgen, so dass keine Ein/Aus-Taste erforderlich ist..
Der Duschkopf wird mit vier AA-Batterien betrieben und minimiert den Energieverbrauch durch einen Schlafmodus, der aktiviert wird, wenn über einen bestimmten Zeitraum kein Objekt erkannt wird.
3. Software-Entwicklung
Die Ingenieure von Promwad entwickelten eine Software zur Steuerung des Geräts, die folgende Funktionen ausführt:
- Steuerung der Sensoren und des Wasserflusses.
- Erkennung des Duschstatus (an oder aus).
- Überwachung und Datenspeicherung: Das Gerät misst den Batterieladestand und speichert die Duschparameter im NVRAM. Es berechnet auch das Wassersparverhältnis auf Basis der Duschparameter.
- Datenaustausch und Debugging: Alle Daten des Duschzyklus werden an AWS gesendet. Beacon und LED/Logs werden für Debugging-Zwecke verwendet.
Mobile App-Schnittstelle zur Steuerung des smarten Duschkopfs mit Temperatur- und Feuchtigkeitsüberwachung
4. Gehäuse- und mechanisches Design
Das Design des Duschkopfs wurde von Promwad entwickelt
Das Gehäuse des Duschkopfs besteht aus lackiertem Kunststoff, der mit speziellen Dichtungsschrauben befestigt ist. Der Duschkopf ist für Durchmesser von 20 bis 31,8 cm ausgelegt und umfasst sowohl quadratische als auch runde Formen.
Geschäftswert
Mit der Linie von smarten Produkten wird unser Kunde eine neue Nische für sich erschließen — Lösungen für Smart Homes. Die innovative Lösung erfüllt die Anforderungen moderner Verbraucher und bietet Zuverlässigkeit unter verschiedenen Bedingungen. Das Gerät verbessert die Benutzerfreundlichkeit, steigert die Energieeffizienz, reduziert den Wasserverbrauch und senkt die Betriebskosten, was letztendlich zu höheren Verkaufszahlen und einem größeren Marktanteil führen wird.
Weitere Leistungen im Bereich Smart Home
- Entwicklung mobiler Apps: Entdecken Sie unsere maßgeschneiderten Dienstleistungen zur Entwicklung mobiler Apps für Smart-Home-Systeme.
- Design von Gegensprechanlagen: Eine Fallstudie zur Entwicklung eines Gegensprechpanels für Smart Homes mit kontaktloser Kartenautorisierung.
- Design von energiegewinnenden Geräten: Unsere Untersuchung einer neuen Technologie und ihrer möglichen Anwendungen.
