เครื่องทำโค้กสามารถตรวจจับระดับได้: 5 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:07

Rev 2.5 - จัดระเบียบชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติและอัปเดตตัวเชื่อมต่อปลั๊กเป็นยูนิต PCB ทั่วไป

Rev 2 - "ปุ่ม" ล้ำเสียงแทนที่ปุ่มกดแบบแมนนวล

การกดปุ่มเป็นสิ่งที่ล้าสมัย โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อฉันใช้เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกอยู่แล้ว ทำไมไม่ใช้เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกเพื่อเปิดใช้งานเครื่องตรวจจับระดับกระป๋อง! Rev 2 ถอดปุ่มกดออกและแทนที่ด้วยโมดูล HC-SR04 อื่น ตอนนี้เพียงแค่เดินขึ้นไปที่เครื่องและจะเปิดขึ้นโดยอัตโนมัติเพื่อแสดงระดับกระป๋อง ฉันทำโลโก้ "โค้ก" หายในระหว่างกระบวนการ แต่ฉันต้องเปลี่ยนแผ่นปิดหน้าเท่านั้น - ส่วนประกอบอื่นๆ ที่พิมพ์ออกมายังคงเหมือนเดิม

ฉันโชคดีที่มีเครื่องทำโค้กแบบเก่าที่ฉันใช้ เอ่อ "เครื่องดื่ม" บรรจุได้ประมาณ 30 กระป๋องเมื่อเต็ม ปัญหาคือมีกี่กระป๋องในแต่ละครั้ง? ต้องวิ่งเติมเครื่องเมื่อไหร่?

วิธีแก้ปัญหา (นอกเหนือจากการเปิดเครื่องตลอดเวลา) คือการแส้เซ็นเซอร์หรือ "เครื่องตรวจจับระดับกระป๋อง" ที่สามารถประมาณจำนวนกระป๋องในเครื่องได้ตลอดเวลา ฉันตัดสินใจว่าต้องเป็นไปตามข้อกำหนดต่อไปนี้:

- ต้องถูกและเรียบง่าย

- ไม่รุกราน (ฉันไม่ต้องการเริ่มเจาะหรือตัดเข้าไปในเครื่องของฉัน)

- ใช้ Arduino Nano

- ใช้หน้าจอ LCD เพื่อให้อ่านค่าที่เข้าใจง่าย

- ใช้พลังงานจาก USB ดั้งเดิมหรือแหล่งจ่ายไฟภายนอก

- ใช้ปุ่มกดชั่วขณะสำหรับการอ่าน "ตามความจำเป็น" (ตอนนี้ใช้โมดูล HC-SR04 ตัวที่ 2 แทน)

ฉันมีโมดูลอัลตราโซนิกบางรุ่น นาโนบางตัวและหน้าจอ LCD ขนาดเล็กและตัดสินใจว่าจะมีประโยชน์ที่นี่

หลังจากค้นหาอยู่ซักพัก ฉันมีองค์ประกอบที่จำเป็นทั้งหมด (ฮาร์ดแวร์และการเข้ารหัส) เพื่อให้ใช้งานได้ คำถามเดียวที่โดดเด่นคือ - เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกจะสามารถบันทึกระยะทางที่มีความหมายโดยการสะท้อนสัญญาณออกจากกระป๋องทรงกระบอกได้หรือไม่? ปรากฎว่า "ทำได้" จริงๆ! (ขออภัยในคำหยาบคาย).

ขั้นตอนที่ 1: ฮาร์ดแวร์

ตกลงอันนี้ค่อนข้างตรงไปตรงมา

- Arduino นาโน

- Kuman 0.96 นิ้ว 4-pin Yellow Blue IIC OLED (SSD 1306 หรือใกล้เคียง)

- โมดูลอัลตราโซนิก HC-SR04 (จำนวน: 2 สำหรับรุ่นอัตโนมัติ)

- ปุ่มกด SP ทั่วไปหากไม่ได้ใช้โมดูล HC-SR04 ตัวที่ 2 (อุปกรณ์เสริม)

- เต้ารับปลั๊กตัวเมียสำหรับอะแดปเตอร์ติดผนัง 7-12V (อุปกรณ์เสริม)

- สายแจ็คโทรศัพท์ 2 คู่ประมาณ 14 นิ้ว เพื่อการเดินสายภายนอกที่หรูหรายิ่งขึ้น

ขั้นตอนที่ 2: เคสที่พิมพ์ 3 มิติ

ชิ้นส่วนที่พิมพ์ออกมาทั้งหมด 4 ชิ้นถูกใช้ในงานสร้างนี้:

- ท่อนล่าง (สีแดง)

- ท็อปโปร่งแสง

- เลื่อนเข้าที่แผงด้านหน้า (พิมพ์สีแดงและขาว)

- ที่วางเซ็นเซอร์อัลตราโซนิก

ชิ้นส่วนต่างๆ ได้รับการออกแบบให้พิมพ์ได้โดยไม่ต้องใช้ Fusion 360

ไม่จำเป็นต้องใช้รัดสำหรับการประกอบ ทุกส่วนสแนปกัน! ด้านบนสามารถถอดออกได้หลังการประกอบ โดยบีบด้านบนข้างใดข้างหนึ่งใกล้กับฐานเล็กน้อย แล้วดึงส่วนบนออก

หน้าจอ LCD ยึดเข้ากับฝาครอบ ฐานมีช่องเสียบตัวรับสัญญาณที่ปลายด้านหนึ่งและอานด้านหลังสำหรับนาโน ล็อคบอร์ดในฐาน อะแดปเตอร์ปลั๊ก 12V ตอนนี้เป็นหน่วยเมาท์ PCB ทั่วไปที่ฉันได้รับเป็นจำนวนมากประมาณหนึ่งในสี่และด้านบนถือไว้ ด้านหน้าเลื่อนเข้าร่องรับในองค์ประกอบด้านบนและด้านล่าง

ชิ้นส่วนทั้งหมดเป็น PLA โดยส่วนบนเป็นแบบโปร่งแสง ฉันจึงเห็นกล่องเรืองแสงเมื่อเปิดเครื่อง!

เพื่อเน้นสีแดงบนปกด้านหน้า ฉันพิมพ์ส่วนสีขาวที่แสดงที่ความหนา 0.08 มม. (ความหนาของชั้น.02) และสีแดงสำหรับส่วนที่เหลือ ซึ่งดูสะอาดตา

ขั้นตอนที่ 3: การเดินสายไฟ

การเดินสายสำหรับโครงการนี้ค่อนข้างง่าย กำลังไฟ 5V และกราวด์ไปยังหน้าจอ LCD และโมดูลอัลตราโซนิกจากนาโน สายสัญญาณหนึ่งคู่จากนาโนไปยัง LCD และสองคู่จากนาโนไปยังโมดูลอัลตราโซนิก โอกาสในการขายเพิ่มเติมสำหรับฟีด 12V เสริมและ voila!

ในงานสร้างครั้งแรกของฉัน ฉันมีนาโนที่มีหมุดติดตั้งอยู่ ดังนั้นฉันจึงตัดสินใจใช้มันตามที่เป็นอยู่และประกอบการเดินสายต้นแบบบางอย่างให้เหมาะสม ตัวเชื่อมต่อเล็ก ๆ ที่โง่เขลามักจะจู้จี้จุกจิกเล็กน้อยในความคิดของฉัน แต่ก็มีไม่มากนัก เราสามารถละทิ้งตัวเชื่อมต่อเหล่านี้และประสานสิ่งทั้งหมดเข้าด้วยกัน บางทีอาจจะครั้งหน้า…

ในรุ่นต่อๆ มา ฉันติดตั้งเฉพาะหมุดส่วนหัวในนาโนสำหรับการเชื่อมต่อที่ฉันใช้จริงเท่านั้น ทำให้ติดตั้งสายเคเบิลได้ง่ายขึ้นและหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาด

ฉันยังใช้สายโทรศัพท์ทั่วไป 2 คู่เพื่อนำไปสู่เซ็นเซอร์กระป๋องในเครื่อง มีสายเคเบิลที่ดีและสะอาดราคาไม่แพง (ฟรีและทุกที่ในปัจจุบัน!)

ขั้นตอนที่ 4: รหัส

รหัสถูกรวมเข้าด้วยกันจากแหล่งต่างๆ (เช่นเดียวกับการเข้ารหัสโครงการส่วนใหญ่)

ฉันเริ่มต้นด้วยตัวอย่างอัลตราโซนิกจาก Dejan Nedelkovski ที่ www. HowToMechatronics.com กวดวิชาที่ดี

จากนั้นฉันก็ดึงโค้ด LCD จาก Jean0x7BE ที่ Instructables.com และเรียนรู้เพิ่มเติมจากเว็บไซต์อื่นๆ ฉันทำตามคำแนะนำของเขาที่นั่น และเพิ่มไลบรารีที่จำเป็นทั้งสอง:

github.com/adafruit/Adafruit_SSD1306 (ห้องสมุด SSD1306)https://github.com/adafruit/Adafruit-GFX-Library (ห้องสมุด GFX)

ฉันยังอ่านไฟล์ตัวอย่างในไลบรารี SSD1306 และเรียนรู้จากสิ่งนั้น

ในท้ายที่สุด โค้ดถูกรวมเข้าด้วยกันจากแหล่งที่มาเหล่านี้ และด้วยการแก้ไขบางส่วน มันให้ผลลัพธ์ที่ฉันต้องการ

ตอนนี้การออกแบบได้รวมโมดูลอัลตราโซนิกที่สองสำหรับเซ็นเซอร์เดินขึ้น ยืนอยู่หน้าเครื่องแล้วหน้าจอจะเปิดขึ้น เดินออกไป แล้วเครื่องจะปิดหลังจากไม่กี่วินาที แสดงความคิดเห็นเกี่ยวกับเซ็นเซอร์บุคคลหากเปิดตลอดเวลาหรือหากใช้ตัวเลือกปุ่มกด

ขั้นตอนที่ 5: การติดตั้งและการปรับเทียบ

ฉันออกแบบกล่องให้นั่งบนตัวเครื่องโดยใช้สายไฟสองสามเส้น (ตอนนี้ฉันใช้สายโทรศัพท์ 2 คู่) ซึ่งป้อนระหว่างซีลประตูกับตัวเครื่อง โมดูลอัลตราโซนิกติดกับหลังคาของช่องบรรจุกระป๋องโดยใช้เทปสองด้าน

แม้ว่าเครื่องจะมีสองด้านหรือ "ช่อง" สำหรับกระป๋อง ฉันต้องการทำให้มันเรียบง่าย ฉันปรับสมดุลการโหลดทั้งสองด้านของเครื่อง ดังนั้นการอ่านด้านหนึ่งและ "การเพิ่มเป็นสองเท่า" ควรให้ค่าประมาณที่ดี (เพียงพอ) แก่ฉัน

ฉันเริ่มการประเมินโครงการนี้โดยการตรวจสอบความสูงต่ำสุดและสูงสุดของช่องบรรจุกระป๋องของเครื่องโค้ก ว่างเปล่า สูงประมาณ 25 นิ้ว ซึ่งหมายความว่าช่วงการทำงานของเซ็นเซอร์อัลตราโซนิก (0 - 50 ซม.) อยู่ใกล้พอ (สำหรับฉัน เมื่อพิจารณาจากราคาของโมดูลเหล่านี้) ฉันคำนวณช่วงบนกระดาษและเขียนโค้ดโดยใช้คณิตศาสตร์พื้นฐานนี้ ให้ผมได้กราฟแท่งและจำนวนกระป๋องโดยประมาณ

เมื่อติดตั้งและเปิดเครื่องแล้ว ฉันรู้สึกประหลาดใจมากกับการทดลองใช้ครั้งแรก ไม่เพียงแต่ให้ค่าที่อ่านได้ชัดเจนเพื่อสะท้อนสัญญาณจากกระป๋องเท่านั้น แต่กลับกลายเป็นว่าแม่นยำอย่างยิ่ง: การคำนวณคร่าวๆ ตรงกับจำนวนกระป๋องจริงในเครื่องโดยไม่ต้องปรับแต่งเพิ่มเติม! (นั่นเป็นครั้งแรก…)

รวมเป็นโครงการที่มีประโยชน์ ตอนนี้ฉันคิดว่าถึงเวลาสำหรับเครื่องดื่มฉลองแล้ว!!