Ekspres do kawy IOT (UFEE): 7 kroków (ze zdjęciami)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2025-01-23 15:03

Jako dowód wiedzy musieliśmy stworzyć urządzenie IOT, które można kontrolować za pomocą samodzielnie wykonanego interfejsu internetowego. Ponieważ uwielbiam kawę i na co dzień piję jej dużo, postanowiłem zrobić swój własny ekspres do kawy IOT.

Ekspres do kawy UFEE: „kawiarka z myślą o Tobie”

Aby urządzenie było całkowicie automatyczne, używam kawy rozpuszczalnej.

Krok 1: Czego będziesz potrzebować

- Raspberry Pi Model 3

- silnik serwo (ARD-T010051)

- Zegar czasu rzeczywistego DS3231

- Wzmacniacz mono CJMCU-832 PAM8302 2,5 W klasy D, - Czujnik kontaktronowy

- PRZEKAŹNIK 5V (10A)

- Przekaźnik półprzewodnikowy (5V)

- Kabel Aux

- Rurka termokurczliwa

-2x Miedziana dysza

- Kawałek Bicone

-Rura silikonowa

- Kocioł Senseo 1400W

- pompa Senseo 22W

- Zbiornik na wodę Senseo

- Kontaktron (normalnie otwarty)

- drut miedziany

- MCP3008

- 2x LDR

- głośnik 4ohm (lub innego rodzaju)

- Rezystor 2x 10KΩ

- Rezystor 5KΩ

- Dioda 1N4007

W przypadku obudowy wybrałem raczej industrialny wygląd, ale jest wiele sposobów na dopasowanie komponentów, które mogą wyglądać bardziej atrakcyjnie, gdy chcesz umieścić je w swoim domu.

Krok 2: Pierwsze kroki

Zacząłem od otwarcia ekspresu Senseo i zbadania elementów wewnątrz. Aby go otworzyć, odkręcasz 2 śruby z tyłu za pomocą śrubokręta torx, a następnie możesz go podważyć za pomocą zacisków mocujących.

Po otwarciu wystarczy pompa, bojler oraz przewody i rurki, które spajają wszystko razem.

Następnym krokiem jest zamontowanie kotła i pompowanie w żądaną obudowę, ponieważ kocioł i zbiornik na wodę muszą być odpowiednio ustawione, aby z nich korzystać. Upewnij się, że złączka zbiornika wody jest dobrze osadzona, szczelna i łatwo dostępna.

Po zakończeniu możesz rozpocząć łączenie komponentów zgodnie ze schematem.

Krok 3: Dysza (wygląd przemysłowy)

Do dyszy użyłem małego metalowego pojemnika, w którym wywierciłem otwór na tyle duży, by zmieścił się w nim bikon. Dopasuj wężyk do jednej z dysz i dokręć je do kawałka bikonu. Następnie wywierć pasujące otwory w metalowym pojemniku i obudowie, a następnie za pomocą śrub i nakrętek dokręć go do obudowy.

Krok 4: Dozownik do kawy (wygląd industrialny)

Do przechowywania kawy potrzebny jest pojemnik z przezroczystą pokrywką, który można zamontować na korpusie.

Wywierć 2 otwory Ø5mm w dnie:- Jeden na środku pojemnika- jeden pośrodku między pierwszym otworem a bokiem

przełożyć koło zębate serwomechanizmu przez otwór bliżej boku i przykręcić element (dołączony do serwomechanizmu) za pomocą 6 nóżek. (patrz rys. 1)

Następnie weź kawałek metalu i wygnij go w kształt małej szyny, a rogi i koniec jednego kawałka wygnij tak, aby można było go zamontować na dnie puszki nad otworem w środku. (patrz rys. 2)

Użyj uchwytu mocującego, aby mocniej zamocować serwo do korpusu pojemnika. (patrz rys. 3)

Na koniec wywierć otwór o średnicy 5 mm w dolnej tylnej części pojemnika, aby dopasować LDR i kilka innych, aby zamocować pojemnik do korpusu maszyny. (patrz rys. 4)

Krok 5: Przygotowanie i montaż czujników

W kotle wbudowany jest NTC, który można podłączyć do MCP, wykonując dzielnik napięcia z rezystorem obniżającym 5KΩ.

Raporty LDR dla kontroli kawy i filiżanki powinny być przygotowane jako pierwsze. Ponieważ używam metalowej obudowy, trzeba ją dobrze zaizolować, żeby nie zwierać z obudową. Jeśli używasz również metalowej obudowy, wykonaj następujące czynności: - załóż taśmę izolacyjną na każdą z nóżek i zakryj ją rurką termokurczliwą. (patrz rys. 1)

- następnie przylutuj przewody do każdej z nóg, a także zakryj połączenia rurką termokurczliwą, tak aby wszystkie połączenia były całkowicie zakryte. (patrz rys. 2 i 3)

- powtórz te kroki dla drugiego LDR

- włóż głowę jednego z LDR przez wywiercony dla niej otwór w pojemniku na kawę i zgnij nóżki. (patrz rys. 4)

- przykryj taśmą izolacyjną, aby światło nie przeszło z tyłu.

- drugi LDR przymocuj albo do spodu obudowy kawałkiem rurki, która zakrywa się po umieszczeniu kubka, albo bezpośrednio do podstawy, w której stawiasz kubek. (Wybierając drugą opcję, upewnij się, że czujnik jest dobrze pokryty przezroczystym materiałem, który jest wodoodporny!)

Aby zamontować czujnik kontaktronowy na zbiorniku, napełnij go wodą tak, aby magnes znajdował się w najwyższym punkcie (woda powinna znajdować się powyżej linii minimum). Następnie możesz albo nasłuchiwać, kiedy element się przełącza, albo możesz podłączyć go do rpi lub arduino i ciągle drukować wartość.

Gdy masz pewność, że znasz dokładne miejsce umieszczenia czujnika, zamocuj go bardzo mocno do zbiornika wody i dodaj dużą ilość gorącego kleju, aby mieć pewność, że szklana rurka nie pęknie (jest to bardzo czułe). (patrz rys. 5)

Krok 6: Okablowanie i kalibracja

Zamontuj Raspberry pi i większe elementy wewnątrz drewnianego pudełka z deską zamontowaną na górze (podstawa, w której stoi maszyna i kubek). Do zamontowania pi i komponentów wewnątrz pudełka użyłem rzepu. Następnie możesz zamontować wszystko bezpośrednio do pinów ge GPIO lub użyć płytki stykowej lub płytki drukowanej, jeśli wolisz.

Aby przeprowadzić kalibrację czujników, sprawdź wartości, które otrzymujesz w obu stanach i przy różnym oświetleniu, i dostosuj je w kodzie. (moja może lub nie może działać). To samo dotyczy NTC.

UWAGA: Sposób, w jaki zmieniają się wartości, zależy od tego, czy najpierw umieścisz rezystor rozwijany, czy LDR/NTC. Kiedy po raz pierwszy dodasz rezystor z LDR, uzyskasz wyższą wartość przy niższej ekspozycji na światło. (1023 jest całkowicie ciemna).

Chcąc wykorzystać system alarmowy z projektu należy przylutować kabel aux do +- i GND wzmacniacza, a głośnik do pinów wyjściowych wzmacniacza. Następnie dodaj również 5V do płytki. (Jest to używane jako napięcie odniesienia do wzmocnienia dźwięku). Głośność można wtedy jeszcze regulować potencjometrem na płytce.

Krok 7: Wdrożenie systemu

Upewnij się, że masz Raspberry Pi model 3 z zainstalowanym Raspbianem i skonfigurowanym zeroconf, dzięki czemu możesz skonfigurować go bezgłowo przez potok SSH.

Jeśli nie wiesz, jak to zrobić, postępuj zgodnie z tym przewodnikiem, aby sflashować Raspbian na kartę SD. Aby skonfigurować zeroconf, otwórz kartę SD na komputerze i edytuj plik cmdline i dodaj następujące na końcu pliku (powinno być jedną linią)

ip=169.254.10.1

Aby móc połączyć się z pi za pomocą ssh, musisz go włączyć. Możesz to zrobić, dodając plik o nazwie SSH w katalogu rozruchowym bez rozszerzenia (bez.txt).

gdy jest to skonfigurowane, możesz utworzyć potok SSH do swojego Raspberry Pi za pomocą polecenia ssh w terminalu UNIX lub używając Putty na komputerze z systemem Windows.

Przy pierwszym logowaniu do pi, poświadczenia są następujące:

nazwa użytkownika: pihasło: malina

Aby upewnić się, że twoje raspberry pi jest w pełni aktualne, wydaj w terminalu następujące polecenie:

aktualizacja sudo apt i aktualizacja sudo apt

Teraz możesz zainstalować potrzebne pakiety, wydając następujące polecenie:

sudo apt install -y python3-venv python3-pip python3-mysqldb mariadb-server uwsgi nginx uwsgi-plugin-python3

Następnie dodaj nowy katalog w swoim katalogu domowym z odpowiednią nazwą (np. ufee) i wejdź do niego:

mkdir projekt1 && cd projekt1

Następnie chcesz zainstalować wirtualne środowisko, w którym aplikacja będzie działać. Możesz to zrobić za pomocą następujących poleceń:

python3 -m venv --system-site-pakiety env

źródło env/bin/aktywuj

python -m pip zainstaluj mysql-connector-python argon2-cffi Flask-HTTPAuth Flask-MySQL mysql-connector-python passlib

Teraz Twoje środowisko wirtualne jest gotowe do pracy. Teraz możesz tam skopiować kod z mojego github. Znajdziesz go tutaj. Możesz również sklonować go natychmiast za pomocą następującego polecenia:

klon git

następnie skonfigurujemy bazę danych:

sudo mariadb < ufee/sql/init_db.sql && sudo mariadb < ufee/sql/ufeedump.sql

Konfiguracja NGINX i UWSGI:

Zmień „Joshy” w plikach konfiguracyjnych na własną nazwę użytkownika za pomocą następującego polecenia:

sed -i s/joshy/$USER/g conf/*

dodaj i aktywuj usługi:

sudo cp conf/project1-flask.service /etc/systemd/system/

sudo systemctl demon-reload

sudo systemctl start project1-flask.service

I na koniec skonfiguruj NGINX:

sudo cp conf/nginx /etc/nginx/sites-available/ufee

sudo rm /etc/nginx/sites-enabled/default

sudo ln -s /etc/nginx/sites-available/ufee /etc/nginx/sites-enabled/ufee

sudo systemctl uruchom ponownie nginx.service

sudo systemctl włącz project1-flask.service

Teraz system powinien już działać! Ciesz się kawą;)