LabInv: 9 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:58

S rastom technológie a informatiky rastie aj posun vpred k digitalizácii a zjednodušovaniu pracovných miest. V mojom projekte sa chcem pozrieť na to, ako zjednodušiť a digitalizovať váženie látok v laboratórnom prostredí. V normálnom klasickom laboratórnom nastavení sa údaje zhromažďujú na papieri a sú k dispozícii tak dlho, ako existuje veda. To však prichádza s problémami, ako je napríklad časová náročnosť, keď je potrebné digitalizovať uvedené údaje, čitateľnosť úplne závisí od spisovateľa, roztržitosť vedúca k nesprávnemu zaznamenaniu uvedených údajov atď.

Cieľom môjho projektu je zjednodušiť ďalšiu vec, ktorá úzko súvisí so zberom údajov v laboratórnom prostredí: manažment laboratória.

Niektoré uskladnené látky sa môžu minúť rýchlejšie ako ostatné a je na osobe, ktorá naposledy vážila uvedenú látku, aby sa prihlásila vedúcemu oddelenia alebo zodpovedným osobám a objednala a doplnila zásoby. To sa môže ľahko zvrtnúť, pretože na veci, ktoré máme v mysli, zvykneme zabúdať.

Riešením je teda monitorovanie látok a udalostí, kde sa vážia. Tu len vypracujem niekoľko základov: sledovanie toho, koľko látky sa spotrebuje a kto vstúpi do skrine, v ktorej sú tieto látky uložené.

Zásoby

Pre tento projekt som použil určité veci:

• Raspberry Pi 3B+
• RFID skener
• OLED displej
• Modul snímača čiarových kódov (2D)
• Elektromagnetický zámok
• Snímač zaťaženia vrátane dosky HX711
• Relé (0RZ-SH-205L)
• Dostatok batérií na výrobu zdroja 12V
• Tranzistor (BC337)
• Tlačítko
• Niekoľko rezistorov
• Veľa káblov

Krok 1: kusovník: kusovník

Krok 2: Nastavenie Raspberry Pi 3B+

Nezabudnite si zaobstarať programy, ako je tmel, pre ľahký prístup k Pi na diaľku. Pripojte na Pi obrázok, ktorý má Raspbarian a má konzistentné šaty APIPA.

Uistite sa, že ste na Pi nainštalovali niekoľko programov, ako napríklad MySQL, Python a pip.

Krok 3: Pripojenie vašich komponentov

Všetky komponenty sú spojené, ako je znázornené na obrázkoch.

Boli použité nasledujúce rozhrania:

• Sériová komunikácia pre snímač čiarových kódov
• I2C pre OLED displej a RFID
• Digitálna linka pre HX711

Krok 4: Vytvorenie vhodnej databázy

Môj projekt možno vnímať ako 2 oddelené veci: skriňa a rovnováha. Moja databáza sa teda skladá z dvoch entít: databázového modelu zostatku a šatníka.

Nie je to nič vymyslené, ale obidve existujú z dvoch tabuliek. Oba obsahujú tabuľku histórie, jedna obsahuje tabuľku informácií o látkach a druhá tabuľku pre personál.

Krok 5: Vytvorenie funkčného backendu

Celé kódovanie bolo vykonané v Pythone 3.5

Má nasledujúce závislosti:

• flask, flask_cors a flask_socketio
• gevent a geventwebsocket
• RPi

• Vstavané:

  • navliekanie
  • čas

• Miestne:

  • SimpleMFRC522
  • HX711
  • Skener čiarového kódu
  • OLED
  • Databáza
  • Tlačidlo

Kód nájdete tu.

Krok 6: Návrh klientskeho rozhrania

Jednoduchá webová stránka by mala stačiť na to, aby nielen zobrazovala zozbierané údaje zo skrine a váženia. Ale mala by existovať aj stránka, ktorá nám predstavuje údaje v reálnom čase zo skenera a váhy.

To všetko bolo navrhnuté tak, aby bolo najskôr mobilné, aby bolo jednoduché a udržovalo ho čisté.

Uvedený kód nájdete aj tu.

Krok 7: Budovanie webu

Stránka bola kódovaná v jazykoch HTML a CSS, pričom sa myslelo (väčšinou) na osvedčené postupy, ako je napríklad zápis BEM. Použitý editor bol VS Code na rýchle a jednoduché spustenie serverov (vďaka doplnkom), vyčistenie a triedenie kódu a rýchle navrhnutie toho, čo by ste mohli písať, pomocou rozbaľovacích ponúk. Web (kód nájdete tu) je zjednodušujúce a nič vymyslené, ale bude to fungovať, najmä v prípade nasledujúceho kroku.

Krok 8: Implementácia funkcie

Keď je základ (stránka) teraz na mieste, môžeme začať implementovať funkcie potrebné na reprezentáciu údajov na webe.

To sa deje pomocou Javascriptu, ľahko naučiteľného jazyka, ktorý ide ruka v ruke s HTML a CSS. Predmetným redaktorom je opäť VS Code. Kód bol tiež štruktúrovaný tak, aby bolo čítanie jednoduché a užívateľsky prívetivé, a to všetko vďaka regiónom.

Vďaka tomu môže web komunikovať s databázou na malinovom pi a zobrazovať údaje používateľovi.

Na nájdenie kódu JS je možné opäť použiť ten istý odkaz.

Krok 9: Realizácia puzdra

Na napodobnenie skrine sa používa malá drevená truhlica, do ktorej je umiestnený elektromagnetický zámok. Je to surové, ale na spojenie týchto dvoch zložiek je možné použiť pásku. Ďalej je pre káble vyvŕtaný otvor.

Plášť pre pí, kde bude rovnováha smerovať, je iná vec úplne odlišná. Pí a jeho vodiče sú umiestnené v predĺženej plastovej škatuli, slúžiacej na skladovanie, ako bezpečné pred väčšinou fyzických manipulácií. Diera bola vytvorená tak, aby transport dát cez káble.

Samotný zostatok je náročný, odporúčam kúpiť silomer vopred pripravený, pretože pri najmenšom mám problém zostaviť požadovaný výsledok. Sám som použil kombináciu vŕtania do dreva so správnymi mierami, použitia skrutiek, ktoré boli rovnakými mierami ako vŕtacia hlava, a kačacej pásky, najsilnejšej z pások. Výsledkom je váha, ktorá je dostatočne pevná a váži menej ako 500 g (zistilo sa, že je to ťažké).

Keď je všetko prepojené, konečný produkt by mal byť pripravený.