Detektor poziomu puszek koksowniczych: 5 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Rev 2.5 - uporządkowałem drukowane części 3D i zaktualizowałem złącze wtykowe do wspólnej jednostki PCB.

Rev 2 - ultradźwiękowy "przycisk" zastępuje przycisk ręczny.

Naciskanie przycisku jest tak staromodne, zwłaszcza gdy używam już czujnika ultradźwiękowego. Dlaczego nie użyć czujnika ultradźwiękowego do aktywacji detektora poziomu puszki! Rev 2 usuwa przycisk i zastępuje go innym modułem HC-SR04. Teraz wystarczy podejść do maszyny, która włączy się automatycznie, odsłaniając poziom puszki. Zgubiłem przy tym logo „Coke”, ale musiałem tylko zmienić przedni panel – wszystkie pozostałe elementy drukowane pozostają takie same

Mam szczęście, że mam starą maszynę do coca-coli, której używam do… „przekąsek”. Po napełnieniu mieści około 30 puszek. Problem w tym, ile puszek jest w nim w danym momencie? Kiedy muszę wykonać bieg, aby uzupełnić maszynę?

Rozwiązaniem (poza nieustannym otwieraniem automatu) jest podkręcenie czujnika, czyli „detektora poziomu puszek”, który może przybliżyć ilość puszek w maszynie w danym momencie. Postanawiam, że musiała spełniać następujące wymagania:

- musi być tani i prosty

- nieinwazyjne (nie chcę zaczynać wiercenia ani cięcia w mojej maszynie)

- Użyj Arduino Nano

- Użyj ekranu LCD, aby uzyskać łatwe do zrozumienia odczyty

- być zasilany przez natywne USB lub zewnętrzny zasilacz, - użyj chwilowego przycisku do odczytów „w razie potrzeby” (teraz zamiast tego używaj drugiego modułu HC-SR04).

Miałem kilka modułów ultradźwiękowych, kilka Nanosów i maleńki ekran LCD i uznałem, że mogą się tu przydać.

Po krótkich poszukiwaniach miałem wszystkie niezbędne elementy (sprzęt i kodowanie), aby to zadziałało. Jedynym nierozstrzygniętym pytaniem było - czy czujnik ultradźwiękowy byłby w stanie zarejestrować znaczącą odległość, odbijając sygnał od cylindrycznych puszek? Okazuje się, że faktycznie „może”! (przepraszam za kalambur).

Krok 1: Sprzęt

Ok, ten jest całkiem prosty.

- Arduino Nano

- Kuman 0,96 cala 4-pinowy żółty niebieski IIC OLED (SSD 1306 lub podobny).

- Ultradźwiękowe moduły zasięgu HC-SR04 (ilość: 2 dla wersji automatycznej)

- Ogólny przycisk SP, jeśli nie używasz drugiego modułu HC-SR04 (opcjonalnie)

- gniazdo żeńskie do zasilacza sieciowego 7-12V (opcja)

- Około 14 2-parowego kabla telefonicznego dla bardziej eleganckiego okablowania zewnętrznego;

Krok 2: Etui z nadrukiem 3D

W tej kompilacji użyto łącznie 4 części drukowanych:

- Dół (czerwony)

- Półprzezroczysty blat

- Wsuń panel przedni (nadruk w kolorze czerwono-białym)

- Uchwyt czujnika ultradźwiękowego

Części są przeznaczone do drukowania bez podpór za pomocą Fusion 360.

Do montażu nie są potrzebne żadne elementy złączne; wszystkie części łączą się ze sobą! Blat można zdjąć po montażu, lekko ściskając obie strony blatu w pobliżu podstawy i ściągając blat.

Ekran LCD zatrzaskuje się w pokrywie. Podstawa ma gniazdo odbiornika na jednym końcu i siodło z tyłu dla Nano, blokujące płytkę w podstawie. Adapter wtyczki 12 V jest teraz powszechną jednostką do montażu na płytce drukowanej, którą dostaję luzem przez około ćwierć, a górna część utrzymuje ją na miejscu. Czoło wsuwa się w rowki zamkowe w górnej i dolnej elemencie.

Wszystkie części są z PLA, a górna część jest przezroczysta, więc widzę, jak pudełko świeci się po włączeniu!

Aby zapewnić czerwone akcenty na przedniej okładce, drukuję białą część pokazaną o grubości 0,08 mm (grubość warstwy 0,02) i czerwoną dla reszty, która wygląda na czystą.

Krok 3: Okablowanie

Okablowanie dla tego projektu jest dość proste. Zasilanie 5V i uziemienie do ekranu LCD i modułów ultradźwiękowych z Nano. Para przewodów sygnałowych z Nano do LCD i dwie pary z Nano do modułów ultradźwiękowych. Kilka dodatkowych przewodów do opcjonalnego zasilania 12 V i voila!

W mojej pierwszej wersji miałem Nano z zainstalowanymi pinami, więc zdecydowałem się użyć go tak, jak jest i stworzyć prototypowe okablowanie, które będzie pasować. Moim zdaniem głupie, małe złącza są zawsze trochę wybredne w nadrabianiu, ale z drugiej strony nie było ich zbyt wiele. Zawsze można było zrezygnować z tych konektorów i wlutować całość. Może następnym razem…

W kolejnych kompilacjach instaluję piny nagłówka w Nano tylko dla połączeń, których faktycznie używam. Ułatwia instalację kabli i uniknięcie błędów.

Użyłem również 2-parowego zwykłego kabla telefonicznego, aby doprowadzić przewód do czujnika puszki w urządzeniu. Zapewnia ładny, czysty kabel, który jest niedrogi (bezpłatny i dostępny wszędzie!)

Krok 4: Kod

Kod jest sklecony z różnych źródeł (jak większość kodowania projektów).

Zacząłem od próbki ultradźwiękowej od Dejana Nedelkovskiego na www. HowToMechatronics.com. Dobry samouczek.

Następnie ściągnąłem trochę kodu LCD z Jean0x7BE na Instructables.com i dowiedziałem się więcej z kilku innych stron. Postępowałem zgodnie z jego instrukcjami i dodałem obie wymagane biblioteki:

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

Przejrzałem też przykładowe pliki w bibliotece SSD1306 i nauczyłem się z tego.

W końcu kod jest sklejony z tych źródeł i przy pewnym majsterkowaniu dał mi wynik, którego szukałem.

Konstrukcja zawiera teraz drugi moduł ultradźwiękowy dla czujnika podchodzenia. Stań przed urządzeniem, a ekran się włączy, odejdź i po kilku sekundach wyłączy się. Skomentuj czujnik osoby, jeśli jest włączony przez cały czas lub jeśli używana jest opcja przycisku.

Krok 5: Instalacja i kalibracja

Zaprojektowałem skrzynkę tak, aby znajdowała się na górze maszyny, używając kilku przewodów (teraz używam 2-parowego kabla telefonicznego), które są prowadzone między uszczelką drzwi a korpusem maszyny. Moduł ultradźwiękowy mocowany jest do dachu wnęki na puszki za pomocą taśmy dwustronnej.

Chociaż maszyna ma dwie strony lub „zatoki” na puszki, chciałem, aby była prosta. Wyważam obciążenie po obu stronach maszyny, więc czytanie jednej strony i „podwajanie” powinno dać mi dobre (wystarczające) przybliżenie.

Ocenę tego projektu rozpocząłem od sprawdzenia minimalnej i maksymalnej wysokości wnęki na puszki maszyny Coca-Coli. Pusta, ma około 25 wysokości, co oznaczało, że zasięg pracy czujnika ultradźwiękowego (0 - 50cm) jest wystarczająco bliski (dla mnie biorąc pod uwagę cenę tych modułów). Korzystając z tej podstawowej matematyki, obliczyłem zasięg na papierze i zakodowałem zgodnie z tym podać mi wykres słupkowy i szacunkową liczbę puszek.

Po zainstalowaniu i włączeniu byłem całkowicie zaskoczony moim pierwszym uruchomieniem próbnym. Nie tylko dał solidny odczyt, odbijając sygnał od puszek, ale okazał się cholernie dokładny: przybliżone obliczenia dopasowały rzeczywistą ilość puszek w maszynie bez dalszych poprawek! (To pierwszy…).

Ogólnie rzecz biorąc, użyteczny projekt. Teraz myślę, że nadszedł czas na uroczysty poczęstunek!!