เครื่องให้อาหารแมวอัตโนมัติ: 7 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

โครงการฟิวชั่น 360 »

หากคุณไม่ควบคุมปริมาณอาหารที่แมวกิน อาจทำให้เกิดปัญหาการกินมากเกินไปและน้ำหนักเกินได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากคุณไม่อยู่บ้านและทิ้งอาหารไว้ให้แมวกินตามกำหนดเวลา บางครั้งคุณอาจรู้ว่าคุณลืมป้อนอาหารให้ตรงเวลาและไม่สามารถกลับบ้านได้

เครื่องให้อาหารแมวอัตโนมัติ Diy สามารถทำงานและจ่ายอาหารแห้งในปริมาณที่แม่นยำได้ทุกเมื่อที่คุณตั้งค่าไว้ล่วงหน้า และสามารถควบคุมได้ด้วยโทรศัพท์มือถือของคุณทุกที่ในโลก

โปรเจ็กต์นี้เป็นโปรเจ็กต์การเรียนรู้ที่สมบูรณ์ตั้งแต่การพิมพ์ 3 มิติไปจนถึงการออกแบบใน fusion360 ตั้งแต่การเขียนโปรแกรม Arduino ไปจนถึงพื้นฐาน iot การออกแบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใน eagle ไปจนถึงการผลิต pcb สองด้านแบบทำเอง

บทหลักของคำแนะนำนี้คือ

เวิร์กชอป: ส่วนนี้ไม่เกี่ยวข้องโดยตรงกับการผลิตจริง แต่อาจสร้างแรงบันดาลใจให้ผู้อ่านด้วยอสังหาริมทรัพย์ขนาดเล็ก การออกแบบ การพิมพ์ 3 มิติ การผลิต pdb ต้นแบบ การออกแบบทางอิเล็กทรอนิกส์ และการผลิตทั้งหมดเสร็จสิ้นในเวิร์กช็อปขนาด 2x2 เมตร

ต้นแบบ: การออกแบบที่สมบูรณ์แบบแทบจะเป็นไปไม่ได้เลย อย่างไรก็ตาม การทำซ้ำการออกแบบที่ล้มเหลวทุกครั้งจะนำแนวคิดใหม่ แก้ปัญหา และนำการออกแบบไปสู่ระดับที่สูงขึ้น ดังนั้น แม้ว่าโดยทั่วไปชุดคำสั่งจะไม่รวมถึงความพยายามที่ล้มเหลว ฉันก็รวมมันไว้สั้น ๆ เพราะพวกเขาแสดงให้เห็นถึงความคืบหน้าและเหตุผลที่อยู่เบื้องหลังการออกแบบขั้นสุดท้าย

การออกแบบเครื่องกล: การออกแบบเครื่องกลและภาชนะบรรจุ

การออกแบบอิเล็กทรอนิกส์: โครงการนี้ใช้บอร์ด Arduino Mega หน่วยพลังงาน หน่วยนาฬิกา หน่วยควบคุมมอเตอร์กระแสตรง และหน่วย wifi ของ ESP8266 ถูกประกอบบนบอร์ด pcb ที่ออกแบบเอง คุณสามารถค้นหาคำแนะนำที่เกี่ยวข้องได้ที่นี่

การเขียนโปรแกรม: การเขียนโปรแกรม Arduino พื้นฐานบางอย่าง การเขียนโปรแกรม ESP8266 เล็กน้อย เว็บเซิร์ฟเวอร์ขนาดเล็กถูกสร้างขึ้นด้วยความช่วยเหลือของ Arduino และ esp8266

การผลิต: การพิมพ์ 3 มิติ fusion360 ที่ออกแบบและประกอบชิ้นส่วนทั้งหมด ชิ้นส่วนส่วนใหญ่เป็นแบบ 3 มิติ อื่น ๆ แล้วพลาสติกมีแท่งโลหะหนึ่งอันและสกรูโลหะหลายตัว ส่วนที่เหลือเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และมอเตอร์กระแสตรง

ขั้นตอนที่ 1: เวิร์กชอป

การประชุมเชิงปฏิบัติการประกอบด้วยเครื่องมือที่จำเป็นทั้งหมดสำหรับการผลิตวงจรอิเล็กทรอนิกส์ การผลิต pcb การพิมพ์ 3 มิติ การระบายสีแบบจำลอง และงานการผลิตขนาดเล็กอื่นๆ มีคอมพิวเตอร์เดสก์ท็อปที่ใช้ Windows ซึ่งเชื่อมต่อกับเครื่องพิมพ์ 3 มิติ และยังใช้สำหรับการทำดนตรีอิเล็กทรอนิกส์

แน่นอนว่าพื้นที่มากขึ้นย่อมดีกว่าสำหรับนักอดิเรกเสมอ อย่างไรก็ตาม การจัดวางเครื่องมืออย่างแน่นหนาและลูกเล่นที่ชาญฉลาด เช่น การวางเครื่องพิมพ์ 3 มิติไว้เหนือจอคอมพิวเตอร์ สามารถสร้างพื้นที่ทำงานที่ใช้งานได้และน่าเพลิดเพลิน

แม้ว่าการประชุมเชิงปฏิบัติการอาจไม่เคยเป็นส่วนโดยตรงของ Instructable แต่ก็คุ้มค่าที่จะพูดถึงที่นี่ว่าเป็นขั้นตอนหลักของกระบวนการ

ขั้นตอนที่ 2: ต้นแบบ

ระยะเวลาของโครงการนี้ถูกประเมินต่ำไปโดยสิ้นเชิง เริ่มต้นด้วยการประมาณสามถึงห้าสัปดาห์ แล้วเสร็จภายในเวลากว่า 40 สัปดาห์ เนื่องจากฉันไม่สามารถลงทุนเวลาต่อเนื่องสำหรับโครงการนี้ ฉันจึงไม่แน่ใจเกี่ยวกับเวลาจริงที่ใช้ในโครงการ แต่ฉันแน่ใจว่าทุกส่วนของโครงการนี้ใช้เวลามากกว่าที่คาดไว้

ฉันใช้เวลามากกับการสร้างต้นแบบ

สกรูอาร์คิมิดีส

การสร้างต้นแบบเริ่มต้นด้วยสกรูของอาร์คิมิดีส นี่เป็นโครงการ Fusion 360 แรกของฉันด้วย ฉันทำและพิมพ์สกรูที่แตกต่างกันอย่างน้อย 8 ตัวในขณะที่เรียนรู้ซอฟต์แวร์ที่ยอดเยี่ยมที่เรียกว่า Fusion 360 (Fusion 360 เป็นซอฟต์แวร์ฟรีสำหรับมือสมัครเล่น และในขณะที่คุณสามารถสร้างสิ่งที่ค่อนข้างซับซ้อน เส้นโค้งการเรียนรู้นั้นไม่ได้สูงชันขนาดนั้น) อันแรกถูกตัดจากตรงกลางเป็นสอง. ฉันไม่สามารถหาวิธีพิมพ์สกรูแนวตั้งชิ้นเดียวได้ หลังจากพิมพ์สองครึ่งแล้ว ฉันก็ติดมันเข้าด้วยกัน ซึ่งเป็นวิธีการทำสกรูอาร์คิมิดีสที่ไม่มีประสิทธิภาพและยุ่งยากมาก จากนั้นฉันก็ตระหนักว่าถ้าฉันเพิ่ม "พัดลมเป็ด" ลงในเครื่องพิมพ์ คุณภาพการพิมพ์แนวตั้งจะดีขึ้น มีหลายประเภทที่แตกต่างกันของ "แฟนเป็ด" ดังนั้นฉันจึงต้องหาส่วนผสมที่ดีที่สุดโดยการลองผิดลองถูก ในที่สุดฉันก็ลงเอยด้วยสกรูของอาร์คิมิดีสที่เกือบจะสมบูรณ์แบบพิมพ์เป็นชิ้นเดียว

ภาชนะบรรจุอาหาร

ความท้าทายอีกประการหนึ่งคือการออกแบบภาชนะบรรจุอาหารสัตว์ ของเหลวสามารถถ่ายเทได้ด้วยสกรูโดยไม่มีปัญหาใดๆ อย่างไรก็ตาม วัสดุที่เป็นของแข็ง เช่น อาหารแมวแบบแห้ง เป็นปัญหาเนื่องจากการติดขัด ฉันพยายามสร้างพื้นที่ปลอดภัยเพื่อป้องกันกระดาษติด และตระหนักว่าการเพิ่มการเคลื่อนไหวถอยหลังสำหรับการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าทุกครั้งของสกรูช่วยลดปัญหาการติดขัดได้อย่างมาก รูปทรงครึ่งท่อของการออกแบบขั้นสุดท้ายและซอฟต์แวร์ที่ควบคุมการเคลื่อนไหวย้อนกลับช่วยขจัดความเสี่ยงที่จะเกิดการติดขัดได้อย่างสมบูรณ์

กล่อง

ในตอนต้นของโครงการ ฉันพิมพ์ทั้งกล่องในเครื่องพิมพ์ เนื่องจากขนาดของเครื่องพิมพ์เล็กกว่าขนาดของกล่อง ฉันจึงต้องแบ่งมันออกเป็นชิ้นๆ ซึ่งทำให้กล่องบางและน่าเกลียดมาก จากนั้นฉันก็พิจารณากล่องไม้ ผนังของต้นแบบที่สองเป็นไม้ ปัญหาในการผลิตบางอย่าง (ฉันไม่มีสถานที่และเครื่องมือที่เหมาะสมในการตัดและปรับรูปร่างไม้) ฉันตัดสินใจพิจารณากล่องที่พิมพ์อย่างสมบูรณ์สำหรับต้นแบบที่สาม (หรือการออกแบบขั้นสุดท้าย) ฉันทำให้การออกแบบมีประสิทธิภาพมากขึ้นและเล็กลง เพื่อที่ฉันจะได้พิมพ์ออกมาเป็นชิ้นเดียว ในทางทฤษฎี วิธีนี้ได้ผล ในทางปฏิบัติ การพิมพ์วัตถุขนาดใหญ่ใช้เวลานานเกินไป และปัญหาใดๆ กับเครื่องพิมพ์สามารถทำลายผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายได้ตลอดเวลา แม้กระทั่งในวันที่ 14 ชั่วโมงของการพิมพ์ ในกรณีของฉัน ฉันต้องหยุดพิมพ์ก่อนที่มันจะเสร็จ และต้องออกแบบและพิมพ์ส่วนที่ขาดหายไปเป็นส่วนเพิ่มเติม สำหรับต้นแบบชิ้นต่อไป ฉันกำลังคิดจะใช้ plexi สำหรับผนังของกล่อง

Arduino

ฉันเริ่มด้วยอูโน่ มันเล็กกว่าและดูเพียงพอสำหรับจุดประสงค์ของฉัน อย่างไรก็ตาม ฉันประเมินความซับซ้อนของการพัฒนาซอฟต์แวร์ต่ำไป Uno มีเอาต์พุตแบบอนุกรมเพียงอันเดียวและเนื่องจากฉันใช้เอาต์พุตนั้นสำหรับการสื่อสาร esp8266 ฉันจึงไม่มีพอร์ตดีบั๊กสำหรับบันทึกการดูตัวแปร ฯลฯ และปรากฎว่าหากไม่มีการดีบักแบบเรียลไทม์ แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะเขียนโค้ดแม้แต่บริการเว็บขนาดเล็ก ฉันเปลี่ยนไปใช้ Arduino Mega (ซึ่งเปลี่ยนดีไซน์ของกล่อง)

จอแสดงผล

ในระหว่างการพัฒนาโปรเจ็กต์ ฉันได้ลองใช้จอแสดงผลเกือบทุกประเภทในตลาด รวมทั้งจอแสดงผล oled ขนาดเล็กด้วย แต่ละคนมีข้อดีและข้อเสีย Oled ดูดีแต่ดูเล็กและมีราคาแพงเมื่อเทียบกับการออกแบบโดยรวม จอแสดงผล LED 7segmet สว่าง แต่มีข้อมูลเล็กน้อยในปัจจุบัน ดังนั้นฉันจึงใช้จอ LCD 8x2 สำหรับการออกแบบขั้นสุดท้าย การออกแบบในอนาคตอาจไม่มีจอแสดงผลหรือจอแสดงผล oled ที่ใหญ่กว่าซึ่งดูดี

ปุ่ม

ฉันใส่ปุ่มสามปุ่มสำหรับควบคุมอุปกรณ์ในต้นแบบแรก จากนั้น ฉันตัดสินใจไม่ใช้มันในการออกแบบต่อไปนี้ เพราะการประกอบต้องใช้เวลา ฉันไม่สามารถทำให้มันแข็งแรงพอ และพวกมันก็เพิ่มความซับซ้อนเป็นพิเศษให้กับความสามารถในการใช้งานของอุปกรณ์

ต้นแบบอิเล็กทรอนิกส์

ฉันสร้างต้นแบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หลายชิ้น บางตัวอยู่บนเขียงหั่นขนม บางตัวอยู่บนเขียงหั่นขนมทองแดง สำหรับการออกแบบขั้นสุดท้าย ฉันสร้าง pcb แบบกำหนดเองโดยใช้เครื่องพิมพ์ 3d ที่ดัดแปลง (นี่คือคำสั่งสำหรับโครงการนั้น)

ขั้นตอนที่ 3: ออกแบบชิ้นส่วนพลาสติก

คุณสามารถค้นหาการออกแบบของส่วน 3d ทั้งหมดได้ในลิงค์สิ่งนี้

นอกจากนี้คุณยังสามารถเข้าถึงการออกแบบ Fusion 360 ได้ที่:

ขั้นตอนที่ 4: พิมพ์ชิ้นส่วน

ชิ้นส่วนเครื่องพิมพ์ 3d ทั้งหมดสามารถพบได้ที่นี่:

ระวัง. การพิมพ์ต้องใช้เวลา กล่องด้านนอกซึ่งเป็นส่วนที่ใหญ่ที่สุดอาจใช้เวลาถึง 14 ชั่วโมงจึงจะเสร็จสมบูรณ์

สกรูของอาร์คิมิดีสเป็นส่วนพิเศษที่คุณต้องพิมพ์ในแนวตั้ง คุณอาจต้องใช้เครื่องเป่าลมที่ดี (เป็ดแสนสนุก) เพื่อทำให้ฟิล์มที่หลอมละลายเย็นลงขณะที่ไหลออกจากหัวฉีด

ขั้นตอนที่ 5: ออกแบบวงจรและสร้าง Pcb

การทำ PCB สำหรับโครงการนี้มีอธิบายไว้ที่นี่

ไฟล์การออกแบบวงจร EAGLE คือ

ชิ้นส่วนส่วนใหญ่เป็นโมดูลอิเล็กทรอนิกส์ เช่น:

• นาฬิกา,
• การควบคุมมอเตอร์กระแสตรง,
• การควบคุมการแสดงผล,
• แสดง,
• เอสพี8266,
• arduino mega
• ตัวแปลงไฟ

โมดูลเหล่านี้มีหลากหลายรูปแบบ ส่วนใหญ่มีอินพุต/เอาต์พุตที่คล้ายคลึงกัน ดังนั้นจึงง่ายต่อการปรับการออกแบบอินทรีปัจจุบัน อย่างไรก็ตาม อาจจำเป็นต้องปรับเปลี่ยนบางอย่าง

ขั้นตอนที่ 6: เขียนซอฟต์แวร์

คุณสามารถหารหัสที่สมบูรณ์ได้ที่นี่

รหัสนี้อาจใช้ไม่ได้กับคำจำกัดความของบอร์ด Arduino บางตัว ฉันใช้บอร์ด Arduino AVR 1.6.15 รุ่นใหม่กว่าใช้งานไม่ได้ (หรือทำงานกับปัญหาเล็กน้อยหรือปัญหาสำคัญบางอย่าง)

ฉันยังเพิ่มโค้ดตัวอย่าง html ด้วย หน้า HTML สามารถใช้ทดสอบความสามารถในการเชื่อมต่อ wifi ของอุปกรณ์ได้

อุปกรณ์ยอมรับคำสั่ง html url อย่างง่าย ตัวอย่างเช่น ในการเริ่มให้อาหาร คุณเพียงแค่ส่ง "https://192.168.2.40/?pin=30ST" จากเบราว์เซอร์ (IP อาจเปลี่ยนแปลงตามการตั้งค่าเครือข่ายท้องถิ่นของคุณ) นอกเหนือจากการเริ่มและหยุดอุปกรณ์แล้ว คุณยังสามารถตั้งเวลาและตั้งเวลาปลุกโดยใช้รูปแบบเดียวกันกับพารามิเตอร์ต่างๆ

คำสั่ง html นี้ได้รับโดย esp8266 และแยกวิเคราะห์โดยซอฟต์แวร์ ซอฟต์แวร์ทำหน้าที่เป็นเว็บเซิร์ฟเวอร์อย่างง่าย มันรันคำสั่งและส่งคืน 200 หากสำเร็จ

วิธีการควบคุมนี้ไม่ใช่วิธีการควบคุมอุปกรณ์ iot ที่หรูหราที่สุด คุณสามารถค้นหาวิธีการสื่อสาร IOT ที่ดีกว่า เช่น MQTT ได้ที่นี่ ฉันวางแผนที่จะแก้ไขซอฟต์แวร์เพื่อรวมโปรโตคอลที่ดีขึ้น

ฉันใช้ Microsoft Visual Code เป็นตัวแก้ไข ฉันเริ่มต้นด้วย Arduino IDE แต่เปลี่ยนเป็น VSCode ผมขอแนะนำว่าถ้าคุณต้องเขียนโค้ดเกิน 100 บรรทัด อย่าคิดจะใช้ Arduino IDE ด้วยซ้ำ

ขั้นตอนที่ 7: ประกอบ

วิดีโอการประกอบโดยละเอียดและวิดีโอต้นแบบการทำงานอยู่ที่นี่