Automat ze skalą do potwierdzania upuszczenia przedmiotu (Raspberry Pi): 5 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:28

Witaj kolego twórcy, na projekt szkolny postanowiłem zrobić automat z przekąskami. Naszym zadaniem było stworzenie odtwarzalnego urządzenia, które wykorzystuje co najmniej 3 czujniki i 1 siłownik. Poszedłem zrobić automat, częściowo dlatego, że miałem dostęp do niektórych niezbędnych części (tj. silników) za pośrednictwem mojego lokalnego laboratorium makers. Pierwszym pomysłem było stworzenie automatu do napojów, ale nie byłoby to możliwe ze względu na potrzebę izolacji, elementu chłodzącego i bardziej miękkiego mechanizmu zwalniającego napoje gazowane.

Ten projekt był dla mnie pod pewnymi względami pierwszy; Nigdy wcześniej nie pracowałem na taką skalę z drewnem i elektroniką. Moje doświadczenie dotyczyło przede wszystkim oprogramowania, więc postanowiłem rzucić sobie wyzwanie tworząc projekt, który byłby prawdziwym doświadczeniem edukacyjnym.

Postaram się wam jak najlepiej wytłumaczyć, jak stworzyć ten automat. Pamiętaj, że to wszystko było dla mnie pierwsze, więc popełniłem kilka początkujących błędów przy wycinaniu drewna itp.

Cały kod można znaleźć w repozytorium Github:

Kieszonkowe dzieci

• Drewno

• Zawiasy

  • 2 trudniejsze do drzwi głównych
  • 2 miękkie do włazu produktu
• Pleksiglas
• 4 silniki prądu stałego automatu (z przyciskiem do sterowania obrotem)
• 4 spirale (użyłem miedzianego przewodu elektrycznego 6 mm²)
• 4 złącza do podłączenia silników spirali (wydrukowałem je w 3D)
• Malina Pi
• Klawiatura 4x4
• Akceptor monet
• LCD
• Przewody połączeniowe
• Deski do krojenia chleba
• 4 tranzystory TIP 120
• Rezystory
• Jeden termometr przewodowy
• Pasek ledowy

Krok 1: Programowanie czujników

Ponieważ miałem największe doświadczenie w oprogramowaniu, postanowiłem zacząć od programowania czujników.

Czujniki obejmują:

• Jeden termometr przewodowy
• Czujnik tensometryczny
• Klawiatura 4x4
• Akceptor monet

Termometr jednoprzewodowy jest dość prosty i polega po prostu na podłączeniu jednego przewodu do GPIO PIN 4 Raspberry Pi (z kilkoma rezystorami) i odczytaniu powiązanego z nim pliku.

Ogniwo obciążnikowe było nieco bardziej skomplikowane, ale nadal ciche. 4 przewody należało podłączyć do wzmacniacza HX711 a z kolei wzmacniacz HX711 należało podłączyć do Raspberry Pi. Gdy to zostało zrobione, użyłem biblioteki Pythona HX711 do odczytania wartości. Odczytanie ogniwa obciążnikowego bez obciążenia określało wartość tary. Następnie umieściłem na wadze kilka znanych odważników i stosując zasadę trzech obliczyłem stałą, przez którą należało podzielić odczytaną wartość, aby była prezentowana przez wartość w gramach.

Klawiatura 4x4 jest tak intuicyjna, jak to tylko możliwe. Przy 8 przewodach podłączonych do manipulatora reprezentujących 4 kolumny i 4 rzędy manipulatora. Zachowano pewną ostrożność przy zamawianiu tych przewodów, ponieważ 2 klawiatury 4x4, których użyłem, miały 2 zupełnie różne zamówienia przewodów. Dzięki łatwej w użyciu bibliotece klawiatur, wciśnięty klawisz można łatwo zarejestrować po prawidłowym podłączeniu do Raspberry Pi.

Najtrudniejszym z czujników jest zdecydowanie akceptor monet. Konfigurowanie monet na urządzeniu jest dość proste ze względu na dobrą dokumentację. Miałem urządzenie, które było w stanie rozróżnić 4 różne monety. Musisz określić powiązaną ilość impulsów dla monety, którą urządzenie wysyła do Raspberry Pi. Rejestracja monety na końcu urządzenia jest prawie bezbłędna, co widać na wyświetlaczu z boku. Problem polega na zarejestrowaniu tych impulsów na Raspberry Pi. Należy użyć wystarczająco mocnego zasilacza (12 V, 1 A), aby móc wyraźnie rejestrować różne monety, a także starannego programowania, aby nie przestać zbyt wcześnie zliczać impulsów.

Krok 2: Podłączanie i programowanie silników

Odszukałem kilka silników do automatów z mojego lokalnego laboratorium, ale nadal musiałem dowiedzieć się, jak je podłączyć i zaprogramować.

Silniki miały podłączone 4 przewody i po pewnym zorientowaniu się, 2 były do zasilania (co najmniej 12V) i 2 do przycisku, który jest wciskany co pół obrotu. Każdy z tych silników podłączyłem do tranzystora TIP 120, aby móc sterować nimi przez Raspberry Pi. Jeden z pozostałych 2 przewodów podłączyłem do wejścia Pi (z rezystorem pullup), a jeden do masy.

Potem zrobiłem kilka spiral z drutu stalowego 2,2 mm, który okazał się spiralą w złą stronę; aby zamiast tego moje przedmioty były odwrócone. Użyłem więc miedzianego przewodu elektrycznego o przekroju 6 mm², z którym znacznie łatwiej się pracowało.

Po zrobieniu 4 spiral przyszedł czas na wykonanie złącz niezbędnych do połączenia spirali z silnikami. Postanowiłem wydrukować je w 3D (plik w załączeniu) i przykleić do silników i zagiąć wokół nich drut.

Krok 3: Tworzenie obudowy maszyny

Do budowy obudowy użyłem drewna, które było obecne w makerslab. Ponieważ jednego rodzaju nie było dużo, a panel przedni musiał być cieńszy, aby zmieścić elektronikę, obudowa składała się z co najmniej 6 gatunków drewna.

Najpierw przepiłowałem 2 deski o wymiarach 168 x 58 cm na pół na tylny panel, 2 boczne panele i środkowy panel rozdzielający.

Do dolnego panelu użyłem wygodnego (tak mi się wydawało) kawałka drewna o wymiarach 58 x 58 cm. Okazało się to błędem, ponieważ nie wziąłem pod uwagę grubości drewna, więc tylny panel musiał być przykręcony na górze dolnego panelu, a boczne panele musiały być wkręcone z boku. Pozostawiło to dodatkowe 2 cm kawałek wystający z góry.

Następnie przykręciłem 2 poziome deski produktowe do środkowego przegrody. Jak również górna część przegródki na produkt. Następnie zacząłem rozbijać pleksi na właz, którą połączyłem 2 miękkimi zawiasami z drewnianym prętem połączonym z panelem rozdzielającym middel. Po wykonaniu tej czynności środkowa komora otworu musiała zostać przykręcona do lewego panelu bocznego.

Następnie wykonałem drewniane części wagi i przykleiłem je do spodu obudowy. Pozostawiło to niewielką lukę na dole obudowy, którą rozwiązałem umieszczając z przodu cienką deskę. (Nie na zdjęciu)

Krok 4: Montaż czujników i silników do obudowy

Po wykonaniu szkieletu obudowy nadszedł czas na włożenie wnętrzności.

Najpierw wyciąłem kilka otworów w desce na wyświetlacz LCD, klawiaturę i wrzutnik monet. Następnie przybiłem tę elektronikę do deski i podłączyłem do Raspberry Pi. Należało zrobić pewne staranne planowanie, aby zbytnio nie krzyżować drutów. Termometr jednoprzewodowy podłączyłem do płytki stykowej przyklejonej po wewnętrznej stronie deski elektroniki. Następnie przepiłowałem deskę dla Raspberry Pi, płytkę stykową dla tranzystorów silnika i arduino, którego użyłem do zasilania 12 V dla akceptora monet i silników.

Silniki przykleiłem do poziomych desek produktu i dodałem kilka pionowych desek, aby podzielić przegródki na przedmioty.

Krok 5: Gotowy automat vendingowy

Do wykończenia pomalowałem całą maszynę na czarno i dodałem do środka pasek LED. Pod wrzutnikiem monet zrobiłem małą przegródkę, aby monety wpadały do środka, żeby nie przesuwały się po lewej przegródce. Dodałem również drzwi z plexi z twardszymi zawiasami.