Detektor úrovne koksovacieho automatu: 5 krokov (s obrázkami)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2025-01-23 15:06

Rev 2.5 - upratal 3D tlačené diely a aktualizoval konektor na spoločnú jednotku plošných spojov.

Rev 2 - ultrazvukové „tlačidlo“nahrádza ručné tlačidlo.

Stlačenie tlačidla je taký starý spôsob, najmä keď už používam ultrazvukový senzor. Prečo nepoužiť ultrazvukový senzor na aktiváciu detektora hladiny plechovky! Rev 2 odstráni tlačidlo a nahradí ho iným modulom HC-SR04. Teraz choďte k stroju a automaticky sa zapne, aby odhalil úroveň plechovky. Pri tom som stratil logo „Coke“, ale musel som zmeniť iba prednú dosku - všetky ostatné vytlačené súčasti zostávajú rovnaké

Mám to šťastie, že mám starý stroj na výrobu coly, ktorý používam na „občerstvenie“. Keď je plný, pojme asi 30 plechoviek. Problém je v tom, koľko plechoviek je v danom čase? Kedy musím bežať na doplnenie stroja?

Riešením (okrem neustáleho otvárania zariadenia) je bičovanie senzora alebo „detektora úrovne plechovky“, ktorý dokáže v danom čase priblížiť počet plechoviek v zariadení. Rozhodol som, že musí spĺňať nasledujúce požiadavky:

- musí byť lacné a jednoduché

- neinvazívne (nechcem začať vŕtať alebo rezať do svojho stroja)

- Použite Arduino Nano

-Na ľahko zrozumiteľné hodnoty použite LCD obrazovku

- byť napájané z natívneho USB alebo externého zdroja napájania

-použite krátkodobé tlačidlo na čítanie „podľa potreby“(teraz namiesto toho použite 2. modul HC-SR04).

Mal som nejaké ultrazvukové moduly, niekoľko nano a malú obrazovku LCD a rozhodol som sa, že sa mi tu môžu hodiť.

Po troche hľadania som mal všetky potrebné prvky (hardvér a kódovanie), aby to fungovalo. Jedinou nevyriešenou otázkou bolo - bol by ultrazvukový senzor schopný zaregistrovať zmysluplnú vzdialenosť odrazom signálu od valcových plechoviek? Ukazuje sa, že v skutočnosti „môže“! (prepáčte za slovnú hračku).

Krok 1: Hardvér

Ok, tento je celkom jednoduchý.

- Arduino Nano

- Kuman 0,96 palca 4-pinový žltý modrý IIC OLED (SSD 1306 alebo podobný).

- Moduly ultrazvukového rozsahu HC-SR04 (počet: 2 pre automatickú verziu)

- Všeobecné tlačidlo SP, ak sa nepoužíva druhý modul HC-SR04 (voliteľné)

- zásuvka so zásuvkou pre nástenný adaptér 7-12 V (voliteľné)

- približne 14 palcov 2-párového telefónneho konektora pre elegantnejšie externé zapojenie

Krok 2: 3D tlačené puzdro

V tejto zostave sú použité celkom 4 tlačené diely:

- Spodná časť (červená)

- Priesvitný vrch

- Posuvný predný panel (červeno -biela farebná tlač)

- Držiak ultrazvukového senzora

Diely sú navrhnuté tak, aby sa dali tlačiť bez podpier pomocou Fusion 360.

Na montáž nie sú potrebné žiadne upevňovacie prvky; všetky diely do seba zapadajú! Po montáži môžete vrchnú časť odstrániť tak, že mierne stlačíte obidve strany zvršku v blízkosti základne a stiahnete vrchnú časť.

LCD obrazovka zapadne do krytu. Základňa má na jednom konci slot pre prijímač a vzadu sedlo pre Nano, ktoré zaisťuje dosku v základni. Adaptér na 12 V zásuvku je teraz bežnou jednotkou na montáž na DPS, ktorú dostávam hromadne asi štvrtinu a horná časť ju drží na svojom mieste. Predná strana sa zasúva do drážok prijímača v hornom a dolnom prvku.

Všetky diely sú PLA, pričom horná časť je priesvitná, takže vidím, ako po zapnutí svieti box!

Aby som na predný kryt poskytol červené akcenty, vytlačím bielu časť s hrúbkou 0,08 mm (hrúbka vrstvy 0,02) a pre zvyšok červenú farbu, ktorá vyzerá čisto.

Krok 3: Zapojenie

Zapojenie tohto projektu je veľmi jednoduché. Napájanie 5 V a uzemnenie na obrazovku LCD a ultrazvukové moduly od spoločnosti Nano. Pár signálnych vodičov z Nano na LCD a dva páry z Nano do ultrazvukových modulov. Niekoľko ďalších káblov pre voliteľné napájanie 12V a voila!

V mojej prvej zostave som nechal nainštalovať Nano s kolíkmi, a tak som sa rozhodol použiť ho tak, ako je, a vytvoriť prototyp zapojenia, ktoré bude vyhovovať. Hlúpe malé konektory sú podľa mňa vždy trochu vyberavé, ale zase ich nebolo veľa. Človek sa vždy mohol týchto konektorov vzdať a celú vec spájkovať. Možno nabudúce…

Pri ďalších zostaveniach inštalujem do Nano iba kolíky záhlavia pre pripojenia, ktoré skutočne používam. Uľahčuje inštaláciu káblov a predchádza chybám.

Tiež som použil 2-párový bežný telefónny kábel na vytvorenie vedenia k senzoru plechovky v zariadení. Poskytuje pekný, čistý kábel, ktorý je cenovo dostupný (bezplatný a v dnešnej dobe všade!)

Krok 4: Kód

Kód je dláždený dohromady z rôznych zdrojov (ako väčšina kódovaní projektov).

Začal som s ultrazvukovou vzorkou od Dejana Nedelkovského na www. HowToMechatronics.com. Dobrý návod.

Potom som vytiahol nejaký LCD kód z Jean0x7BE na Instructables.com a dozvedel som sa viac z mnohých ďalších stránok. Postupoval som podľa jeho pokynov a pridal som obe požadované knižnice:

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

Tiež som prešiel ukážkovými súbormi v knižnici SSD1306 a poučil som sa z toho.

Nakoniec je kód z týchto zdrojov dohromady a trochou drobností mi poskytol výsledok, ktorý som hľadal.

Konštrukcia teraz obsahuje druhý ultrazvukový modul pre snímač priblíženia. Postavte sa pred zariadenie a obrazovka sa zapne, odíďte a po niekoľkých sekundách sa vypne. Komentujte snímač osoby, ak je zapnutý stále alebo ak je použitá možnosť tlačidla.

Krok 5: Inštalácia a kalibrácia

Krabicu som navrhol tak, aby sedela na vrchu zariadenia, pomocou niekoľkých drôtov (teraz používam dvojpárový telefónny kábel), ktoré sa vedú medzi tesnenie dverí a telo zariadenia. Ultrazvukový modul je pripevnený k streche plechovky pomocou obojstrannej pásky.

Aj keď má stroj dve strany alebo „pozície“pre plechovky, chcel som, aby bol jednoduchý. Vyvažujem zaťaženie oboch strán stroja, takže čítanie jednej strany a „zdvojnásobenie“by mi malo poskytnúť dobrú (dostatočnú) aproximáciu.

Posúdenie tohto projektu som začal kontrolou minimálnej a maximálnej výšky plechovky automatu na výrobu coly. Prázdny, je vysoký asi 25 , čo znamenalo, že pracovný rozsah ultrazvukového senzora (0 - 50 cm) je dostatočne blízko (pre mňa vzhľadom na cenu týchto modulov). Pomocou tejto základnej matematiky som vypočítal rozsah na papieri a zakódoval podľa toho mi poskytne stĺpcový graf a odhadovaný počet plechoviek.

Hneď po inštalácii a zapnutí ma môj prvý skúšobný beh úplne prekvapil. Ukázalo sa, že nielenže poskytlo solídne čítanie, ktoré odrážalo signál z plechoviek, ale bolo to sakra presné: Hrubé výpočty zodpovedali skutočnému množstvu plechoviek v stroji bez ďalšieho dolaďovania! (To je prvé …).

All-in-all, užitočný projekt. Teraz si myslím, že je čas na slávnostné osvieženie !!