Automatický dávkovač krmiva pre mačky: 7 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

Projekty Fusion 360 »

Ak neovládate množstvo jedla, ktoré vaša mačka zje, môže to viesť k problémom s prejedaním sa a nadváhou. To platí najmä vtedy, ak ste mimo domova a necháte mačke ďalšie jedlo, ktoré môže konzumovať podľa vlastného plánu. Inokedy si možno uvedomíte, že ju zabudnete včas nakŕmiť a nie je možné vrátiť sa domov.

Automatický automatický dávkovač krmiva pre mačky môže ovládať a dávkovať presné množstvo suchého jedla kedykoľvek, predvoľbu, a je možné ho ovládať pomocou mobilného telefónu kdekoľvek na svete.

Tento projekt je kompletný vzdelávací projekt od 3D tlače po dizajn vo fusion360, od programovania arduina po základy iot, návrh elektroniky v orle a obojstrannú výrobu plošných spojov.

Hlavné kapitoly tohto návodu sú

Workshop: Táto časť priamo nesúvisí so skutočnou produkciou, ale môže inšpirovať čitateľov malými nehnuteľnosťami. Všetok dizajn, 3D tlač, výroba PDB, prototypy, elektronický dizajn a výroba prebieha v dielni 2x2 m.

Prototypy: Perfektný dizajn je takmer nemožné dosiahnuť. Každá iterácia dizajnu, ktorá zlyhala, však prináša nové nápady, rieši problémy a posúva dizajn na vyššiu úroveň. Aj keď sada inštrukcií spravidla nezahŕňa neúspešné pokusy, stručne som ich zahrnul, pretože ukazujú pokrok a odôvodnenie konečného návrhu.

Mechanický dizajn: Návrh mechaniky a kontajnera.

Návrh elektroniky: Tento projekt je založený na doske Mega Arduino. Napájacia jednotka, hodinová jednotka, riadiaca jednotka jednosmerného motora a wifi jednotka ESP8266 sú zostavené na doske plošných spojov navrhnutej na mieru. Tu nájdete súvisiace pokyny

Programovanie: Niektoré základné programovanie pre Arduino. Trochu programovania ESP8266. Malý webový server bol vytvorený pomocou Arduino a esp8266.

Výroba: 3D tlač všetkých dielov navrhnutých spoločnosťou fusion360 a ich montáž. Väčšina dielov je vytlačená 3D. iný ako plastový je tu jedna kovová tyč a niekoľko kovových skrutiek. Zvyšok je elektronika a jednosmerný motor.

Krok 1: Workshop

Workshop obsahuje všetky potrebné nástroje na výrobu elektronických obvodov, výrobu plošných spojov, 3D tlač, maľovanie modelov a niektoré ďalšie malé výrobné práce. K dispozícii je stolný počítač so systémom Windows, ktorý je pripojený k 3D tlačiarni a používa sa aj na vytváranie elektronickej hudby.

Samozrejme, viac priestoru je pre domácich majstrov vždy lepšie. Husté umiestnenie nástrojov a niektoré chytré triky, ako napríklad umiestnenie 3D tlačiarne nad monitory počítačov, však môžu vytvoriť funkčný a príjemný pracovný priestor.

Aj keď workshop nemusí byť nikdy priamou súčasťou pokynu, stojí za to ho tu spomenúť ako hlavnú fázu procesu.

Krok 2: Prototypy

Trvanie tohto projektu bolo úplne podcenené. Začalo sa to odhadom na tri až päť týždňov. Bola dokončená za viac ako 40 týždňov. Pretože som nemohol investovať nepretržitý čas do tohto projektu, nemôžem si byť istý skutočným časom stráveným na projekte, ale som si istý, že každá časť tohto projektu trvala viac, ako sa očakávalo.

Strávil som značné množstvo času na prototypoch.

Archimedova skrutka

Prototypovanie začalo skrutkami Archimedes. Bol to tiež môj prvý projekt Fusion 360. Vyrobil som a vytlačil najmenej 8 rôznych skrutiek, pričom som sa učil vynikajúcemu softvéru Fusion 360. (Fusion 360 je bezplatný softvér pre fanúšikov a zatiaľ čo dokážete vytvárať pomerne sofistikované veci, krivka učenia nie je taká strmá) Prvé boli narezané zo stredu na dve časti.. Nenašiel som spôsob, ako 3D vytlačiť jeden zvislý kus skrutky. Po vytlačení dvoch polovíc som ich zlepil, čo je veľmi neefektívny a zastaraný spôsob výroby skrutky archimedes. Potom som si uvedomil, že ak do tlačiarne pridám „ventilátorové kačice“, zvislá kvalita tlače sa zlepší. Existuje mnoho rôznych typov „kačiek fanúšikov“, takže som musel nájsť najlepšiu kombináciu pokusom a omylom. Nakoniec som skončil takmer dokonalým skrutkou archimedes vytlačenou ako jeden kus.

Kŕmny kontajner

Ďalšou výzvou bol návrh nádoby na krmivo. Tekutiny je možné bez problémov prenášať skrutkou. Pevné materiály, ako napríklad suché krmivo pre mačky, však boli problémom kvôli džemom. Pokúsil som sa vytvoriť nejaký bezpečný priestor, aby sa zabránilo zaseknutiu, a tiež som si uvedomil, že pridanie spätného pohybu pri každom pohybe skrutky dopredu výrazne znížilo zaseknutie. Polovičný tvar trubice konečného dizajnu a softvérovo ovládaný spätný pohyb úplne odstránili riziko akéhokoľvek zaseknutia.

Box

Na začiatku projektu som vytlačil celý box v tlačiarni. Keďže veľkosť tlačiarne bola menšia ako veľkosť škatule, musel som ju rozdeliť na kúsky, vďaka ktorým bola škatuľa veľmi slabá a škaredá. Potom som zvážil drevenú škatuľu. Steny druhého prototypu boli drevené. Niektoré výrobné problémy (nemal som vhodné miesto a nástroje na rezanie a tvarovanie dreva) rozhodol som sa prehodnotiť plne vytlačenú škatuľu pre tretí prototyp (alebo konečný návrh). Urobil som dizajn efektívnejším a menším, aby som ho mohol vytlačiť ako jeden kus. Teoreticky sa tento prístup osvedčil. V praxi trvá tlač veľkých predmetov príliš veľa času a akýkoľvek problém s tlačiarňou môže zničiť konečný produkt kedykoľvek, dokonca aj v 14. hodina tlače. V mojom prípade som musel zastaviť tlač pred jej dokončením a ako dodatočnú časť som musel navrhnúť a vytlačiť chýbajúci segment. Pri ďalšom prototype uvažujem použiť na steny krabice plexi.

Arduino

Začal som s Unom. Bol menší a na moje účely vyzeral dostatočne. Podcenil som však zložitosť vývoja softvéru. Uno má iba jeden sériový výstup a keďže som tento výstup používal na komunikáciu esp8266, nemal som žiadny ladiaci port na zaznamenávanie premenných sledovania atď. Ukázalo sa, že bez ladenia v reálnom čase je takmer nemožné kódovať aj malú webovú službu. Prešiel som na Arduino Mega. (čo zmenilo dizajn krabice)

Displeje

Počas vývoja projektu som vyskúšal takmer každý typ displejov na trhu vrátane malého oledového displeja. Každý z nich mal svoje výhody a nevýhody. Oled bol milý, ale vyzeral malý a bol drahý v porovnaní s celkovým dizajnom. 7segmetové LED displeje boli jasné, ale poskytovali málo informácií. Na konečný návrh som teda použil displej 8x2 lcd. Budúce návrhy nemusia obsahovať žiadny displej alebo väčší oledový displej, ktorý vyzerá pekne.

Gombíky

Do prvých prototypov som vložil tri tlačidlá na ovládanie zariadenia. Potom som sa rozhodol, že ich nepoužijem v nasledujúcich návrhoch, pretože ich zostavenie trvá nejaký čas, nedokázal som ich urobiť dostatočne robustnými a zvýšili náročnosť zariadenia.

Prototypy elektroniky

Vyrobil som niekoľko prototypov elektroniky. Niektorí z nich boli na doske, niektorí na medenom. Pre konečný návrh som vyrobil vlastnú PCB pomocou upravenej 3D tlačiarne. (tu je návod k tomuto projektu)

Krok 3: Navrhnite plastové diely

Dizajn všetkých 3D dielov nájdete v tomto verzálnom odkaze.

Dizajn Fusion 360 nájdete aj na:

Krok 4: Vytlačte diely

Všetky diely 3D tlačiarní nájdete tu:

Buďte si vedomí. Tlač trvá dlho. Dokončenie vonkajšieho boxu, ktorý je najväčšou časťou, môže trvať až 14 hodín.

Archimedova skrutka je špeciálna časť, ktorú musíte vytlačiť zvisle. Na ochladenie roztopeného filmanetu pri jeho výstupe z trysky budete potrebovať dobrý ventilátor (zábavná kačica).

Krok 5: Navrhnite obvod a vytvorte PCB

Tu je popísaná výroba DPS pre tento projekt.

Súbory návrhu obvodu EAGLE sú

Väčšina dielov sú elektronické moduly, ako napríklad:

• Hodiny,
• ovládanie jednosmerného motora,
• ovládanie displeja,
• displej,
• esp8266,
• arduino mega
• menič výkonu

Existuje mnoho rôznych odrôd týchto modelov. Väčšina z nich má podobné vstupy/výstupy, takže bude ľahké prispôsobiť súčasný dizajn orla. Môžu však byť potrebné určité úpravy.

Krok 6: Napíšte softvér

Kompletný kód nájdete tu.

Tento kód nemusí fungovať na niektorých definíciách dosiek Arduino. Použil som Arduino AVR Boards 1.6.15. Novšie nefungovali (alebo pracovali s menšími alebo väčšími problémami)

Tiež som pridal nejaký ukážkový kód html. Html stránky je možné použiť na testovanie schopností wifi zariadenia.

Zariadenie prijíma jednoduché príkazy html URL. Napríklad: na spustenie kŕmenia môžete jednoducho odoslať z prehliadača „https://192.168.2.40/?pin=30ST“. (IP sa môže meniť podľa vašich nastavení lokálnej siete) Okrem spustenia a zastavenia zariadenia môžete nastaviť čas a nastaviť budík v rovnakom formáte s rôznymi parametrami.

Tento príkaz html je prijatý esp8266 a analyzovaný softvérom. Softvér funguje ako jednoduchý webový server. Vykonáva príkazy a v prípade úspechu vráti 200.

Tento spôsob ovládania nie je najelegantnejším spôsobom ovládania iotových zariadení. Tu nájdete lepšie spôsoby komunikácie IOT, ako je MQTT. Plánujem zrevidovať softvér tak, aby obsahoval lepší protokol.

Ako editor som použil Microsoft Visual Code. Začal som s Arduino IDE, ale prešiel som na VSCode. Dôrazne odporúčam, že ak chcete napísať kód pre viac ako 100 riadkov, o použití Arduino IDE ani neuvažujte.

Krok 7: Zostavte

Podrobné video z montáže a pracovné prototypové video je tu