Máy dò mức có thể Coke: 5 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:35

Rev 2.5 - thu dọn các bộ phận được in 3D và cập nhật đầu nối phích cắm thành một đơn vị PCB thông thường.

Rev 2 - "nút" siêu âm thay thế nút nhấn bằng tay.

Nhấn một nút đã quá cũ, đặc biệt là khi tôi đang sử dụng cảm biến Siêu âm. Tại sao không sử dụng một cảm biến siêu âm để kích hoạt máy dò mức lon! Rev 2 loại bỏ nút nhấn và thay thế nó bằng một mô-đun HC-SR04 khác. Bây giờ, bạn chỉ cần đi đến gần máy và nó sẽ tự động bật để hiển thị mức lon. Tôi đã làm mất logo "Coke" trong quá trình này, nhưng tôi chỉ phải thay đổi mặt dán - tất cả các thành phần in khác vẫn như cũ

Tôi đủ may mắn để có một máy Coke cũ mà tôi dùng để "giải khát". Nó chứa được khoảng 30 lon khi đầy. Vấn đề là, có bao nhiêu lon trong đó tại bất kỳ thời điểm nào? Khi nào tôi cần chạy lại để bổ sung lại máy?

Một giải pháp (ngoài việc mở máy mọi lúc) là sử dụng một bộ cảm biến, hoặc "máy dò mức lon" có thể ước tính số lượng lon trong máy tại bất kỳ thời điểm nào. Tôi quyết định rằng nó phải đáp ứng các yêu cầu sau:

- phải rẻ và đơn giản

- không xâm lấn (tôi không muốn bắt đầu khoan hoặc cắt vào máy của mình)

- Sử dụng Arduino Nano

- Sử dụng màn hình LCD để cung cấp cho tôi các bài đọc dễ hiểu

- được cấp nguồn bởi USB gốc hoặc nguồn điện bên ngoài

- sử dụng nút nhấn tạm thời cho các số đọc "khi cần thiết" (hiện đang sử dụng mô-đun HC-SR04 thứ 2 thay thế).

Tôi đã có một số mô-đun siêu âm, một số Nano và một màn hình LCD nhỏ và quyết định rằng chúng có thể hữu ích ở đây.

Sau một hồi tìm kiếm, tôi đã có tất cả các yếu tố cần thiết (phần cứng và mã hóa) để làm cho nó hoạt động. Câu hỏi nổi bật duy nhất là - liệu cảm biến siêu âm có thể đăng ký một khoảng cách có ý nghĩa bằng cách dội lại tín hiệu từ các lon hình trụ không ?? Nó chỉ ra rằng nó trong thực tế "có thể"! (xin lỗi vì cách chơi chữ).

Bước 1: Phần cứng

Ok, cái này khá đơn giản.

- Arduino Nano

- Kuman 0,96 inch OLED IIC màu xanh vàng 4 chân (SSD 1306 hoặc tương tự).

- Mô-đun phạm vi siêu âm HC-SR04 (qty: 2 cho phiên bản tự động)

- Nút nhấn SP chung nếu không sử dụng mô-đun HC-SR04 thứ 2 (tùy chọn)

- ổ cắm phích cắm cái cho bộ chuyển đổi âm tường 7-12V (tùy chọn)

- khoảng 14 cáp giắc cắm điện thoại 2 đôi để đi dây bên ngoài trang nhã hơn

Bước 2: Vỏ in 3D

Tổng cộng 4 phần in được sử dụng trong bản dựng này:

- Dưới cùng (màu đỏ)

- Đầu trong mờ

- Trượt trong bảng điều khiển phía trước (in màu đỏ và trắng)

- Giá đỡ cảm biến siêu âm

Các bộ phận được thiết kế để in mà không cần hỗ trợ bằng Fusion 360.

Không cần ốc vít để lắp ráp; tất cả các bộ phận gắn lại với nhau! Phần trên có thể được tháo ra sau khi lắp ráp bằng cách bóp nhẹ hai bên của phần trên gần đế và kéo phần trên ra.

Màn hình LCD gắn vào nắp. Đế có một khe thu ở một đầu và một yên ở phía sau cho Nano, khóa bo mạch trong đế. Bộ chuyển đổi phích cắm 12V hiện là một đơn vị gắn kết PCB phổ biến mà tôi nhận được với số lượng lớn trong khoảng một phần tư và phần trên giữ nó đúng vị trí. Mặt trước trượt thành các rãnh thu ở các phần tử trên cùng và dưới cùng.

Tất cả các bộ phận đều là PLA, với mặt trên là mờ nên tôi có thể thấy hộp phát sáng khi bật lên!

Để tạo điểm nhấn màu đỏ trên bìa trước, tôi in phần màu trắng được hiển thị ở độ dày 0,08mm (độ dày lớp 0,02) và màu đỏ cho phần còn lại, trông sạch sẽ.

Bước 3: Đấu dây

Hệ thống dây cho dự án này khá đơn giản. Nguồn 5V và nối đất với màn hình LCD và các mô-đun siêu âm từ Nano. Một cặp dây tín hiệu từ Nano đến màn hình LCD và hai cặp từ Nano đến mô-đun siêu âm. Một vài dây dẫn bổ sung cho nguồn cấp dữ liệu 12V tùy chọn và thì đấy!

Trong bản dựng đầu tiên của mình, tôi đã cài đặt Nano với các chân cắm, vì vậy tôi quyết định sử dụng nó như hiện tại và tạo một số hệ thống dây nguyên mẫu cho phù hợp. Theo ý kiến của tôi, các đầu nối nhỏ ngu ngốc luôn hơi phức tạp để bù đắp, nhưng sau đó, không có quá nhiều. Người ta luôn có thể bỏ những đầu nối này và hàn lại toàn bộ. Có lẽ lần sau…

Trên các bản dựng tiếp theo, tôi chỉ cài đặt các chân tiêu đề trong Nano cho các kết nối mà tôi thực sự sử dụng. Giúp cho việc lắp đặt cáp dễ dàng hơn và tránh những sai sót.

Mình cũng dùng cáp điện thoại thông dụng 2 đôi để làm dây dẫn vào cảm biến lon trong máy. Nó cung cấp một loại cáp đẹp, sạch sẽ mà giá cả phải chăng (miễn phí và ở khắp mọi nơi hiện nay!)

Bước 4: Mã

Mã được tập hợp lại với nhau từ nhiều nguồn khác nhau (như hầu hết các mã dự án).

Tôi bắt đầu với mẫu siêu âm từ Dejan Nedelkovski tại www. HowToMechatronics.com. Hướng dẫn tốt.

Sau đó, tôi lấy một số mã màn hình LCD từ Jean0x7BE tại Guiductables.com và tìm hiểu thêm một số từ một loạt các trang web khác. Tôi đã làm theo hướng dẫn của anh ấy ở đó và thêm cả hai thư viện bắt buộc:

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

Tôi cũng đã xem qua các tệp ví dụ trong thư viện SSD1306 và học được từ đó.

Cuối cùng, mã được ghép lại với nhau từ những nguồn này và với một số lần mày mò, nó đã cho tôi kết quả mà tôi đang tìm kiếm.

Thiết kế hiện tích hợp mô-đun siêu âm thứ hai cho cảm biến đi bộ. Đứng trước thiết bị và màn hình bật, bước đi và nó sẽ tắt sau vài giây. Nhận xét về cảm biến người nếu luôn bật hoặc nếu tùy chọn nút nhấn được sử dụng.

Bước 5: Cài đặt và hiệu chuẩn

Tôi thiết kế hộp đặt trên đỉnh máy, sử dụng một vài sợi dây (bây giờ tôi sử dụng cáp điện thoại 2 đôi) nối giữa gioăng cửa và thân máy. Mô-đun siêu âm được gắn vào nóc khoang chứa bằng băng keo hai mặt.

Mặc dù máy có hai mặt hoặc "khoang" cho đồ hộp, tôi muốn giữ nó đơn giản. Tôi cân bằng tải cả hai bên của máy, vì vậy việc đọc một bên và "nhân đôi lên" sẽ cho tôi một giá trị gần đúng (đủ).

Tôi bắt đầu đánh giá dự án này bằng cách kiểm tra chiều cao tối thiểu và tối đa của khoang chứa của máy Coke. Rỗng, nó cao khoảng 25 , có nghĩa là phạm vi hoạt động của cảm biến siêu âm (0 - 50cm) là đủ gần (đối với tôi, với giá của các mô-đun này). Sử dụng phép toán cơ bản này, tôi đã tính toán phạm vi trên giấy và mã hóa theo đó để cung cấp cho tôi biểu đồ thanh và số lượng ước tính của lon.

Sau khi cài đặt và bật, tôi hoàn toàn bất ngờ với lần chạy thử đầu tiên của mình. Nó không chỉ mang lại kết quả đọc chắc chắn mà tín hiệu từ các lon còn rất chính xác: Các tính toán sơ bộ khớp với lượng lon thực tế trong máy mà không cần điều chỉnh thêm! (Đó là lần đầu tiên…).

Tất cả trong tất cả, một dự án hữu ích. Giờ tôi nghĩ đã đến lúc ăn mừng rồi !!