JavaStation (Ինքնալիցքավորմամբ լիովին ավտոմատ IoT սուրճ պատրաստող). 9 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:49

Այս նախագծի նպատակն էր պատրաստել ձայնով կառավարվող սուրճի պատրաստող մեքենա, որն ինքնաբերաբար լիցքավորվում է ջրով, և այն, ինչ ձեզ իսկապես անհրաժեշտ է, փոխարինել հաճախորդներին և խմել ձեր սուրճը;)

Քայլ 1: Ներածություն

Քանի որ սա իմ երկրորդ սուրճի ռեժիմն էր, ես շատ բան եմ սովորել այդ գործընթացում, մասնավորապես, որ որքան ավելի բարդ մեքենան եք փոփոխում, այնքան ավելի շատ խնդիրներ/սխալների եք բախվում ամենօրյա աշխատանքի ընթացքում: Նախորդ մեքենան պարզապես հին, 1 անջատիչով սուրճ պատրաստող սարք էր `ռելեային ռեժիմով:

Circolo- ն (ամբողջական ավտոմատ տարբերակ) Dolce Gusto- ի պրեմիում մեքենայի գագաթն է: Ես ստիպված էի ժամեր ծախսել համապատասխան մեքենա փնտրելու վրա, քանի որ այս շարքի մյուս բոլոր մեքենաները, օգտագործելով վերին մեխանիկական լծակը, սառը և տաք ջրի հոսքերի միջև անցնելու համար, ինչպես ցույց է տրված նկարում:

Քայլ 2: Ընտրեք ճիշտ մեքենա

Իմ հիմնական մեքենան ոչ միայն լիովին ավտոմատ է, այլև ունի ուշագրավ հատկություններ, ինչպիսիք են ՝ 5 րոպե հետո ինքնաբերաբար անջատելը և մինչև վերջին սուրճի հիշելը (ինչը հետագայում մոդուլացման մեջ շատ բաներ կդարձնի): Մեքենայի հիմնական աշխատանքը.

1, հոսանքի կոճակը սեղմված է

2, Սառը ջրի կոճակը սեղմված է (այն անմիջապես ջուրը ցրում է բաժակին)

3, Տաք ջրի կոճակը սեղմված է (այն կջերմացնի կաթսան ~ 20-60 վրկ և սկսում է տաք ջուր թողնել բաժակին) Սպասման ընթացքում հոսանքի լույսը կարմիրով կթարթվի, իսկ երբ կաթսան պատրաստ լինի, մշտապես կանաչի:

Այս մեքենան ունի նաև հետևյալ սխալները հայտնաբերելու ունակություն.

Tankրի բաքը դատարկ է

Գավաթակիրը տեղում չէ

Երկու դեպքում էլ հոսանքի լույսը թարթում է կարմիր/կանաչի միջև:

Քայլ 3: Սարքավորման փոփոխություններ

Այս գրության մեջ ես չեմ մանրամասնի գործի ապամոնտաժումը և հավաքումը, քանի որ դրա մասին տեսանյութեր կան YouTube- ում: Հիմնական միկրոպրոցեսորը թաքնված է գլխի վահանակի տակ, որտեղ գտնվում են 2 անջատիչները: Կաթսայատունը պատյանի աջ կողմում է `մնացած ամեն ինչից, պոմպը և սնուցման վահանակը` ձախ կողմում:

Սուրճի մեքենան ծանրակշիռ միջավայր է էլեկտրոնիկայի համար, կողմերից ոչ մեկը կատարյալ հարմար չէ միացում միացնելու համար: Կաթսայի աջ կողմում ավելի շատ տարածք կա, բայց դուք կզբաղվեք ջերմությամբ, ակնհայտ է, որ միացումը չի կարող դիպչել կաթսայի ափսեին կամ նույնիսկ մոտ լինել դրան: Ես ընտրել եմ էներգիայի մատակարարման / պոմպի կողմը, բայց այստեղ դուք պետք է զբաղվեք մեմբրանային պոմպի շահագործումից բխող ծանր ռեզոնանսով, որը կարող է փլուզել կառավարման շղթան / ժամանակի ընթացքում լարերը սայթաքել իրենց միակցիչներից:

Էներգամատակարարման վահանակը ոչ մի օգտակար բան չի պարունակում, բայց կարող է օգտագործվել կայուն +5V (այս մեքենայի համար ևս մեկ բութ մատ) սղոցելու համար, որը կարող է ուղղակիորեն միացվել Arduino- ի VIN քորոցին ՝ շրջանցելով նավի լարման կարգավորիչը:

Արագ սարքավորումների ցուցակ (ոչ ամբողջական BOM, չի ներառում հիմնականը).

1. Dolce Gusto Circulo ամբողջական ավտոմատ տարբերակ
2. 5V 4 ալիքի ռելեի մոդուլ `optocoupler- ով PIC AVR DSP- ի համար (առաջարկում եմ օգտագործել 4x SIP-1A05 եղեգի անջատիչ ռելե)
3. Arduino Micro (առաջարկում եմ ապագայում օգտագործել SparkFun Pro Micro կամ ավելի նոր)
4. 2PCS 4n35 FSC Optocouplers Phototransistor
5. 1/2 "Էլեկտրական էլեկտրամագնիսական փական ջրի օդի համար N/C Սովորաբար փակ DC 12V
6. Ուլտրաձայնային մոդուլ HC-SR04 Distance Measuring Transducer Sensor (որոշ հավելումներ գնեք, հետագայում կտեսնեք, թե ինչու)
7. 2 հատ Raindrop Humidity Detection Sensor Module Անձրեւի հայտնաբերում Arduino- ի համար
8. 1 Xbee
9. Blocksրային բլոկների խողովակների կցամասեր (կարող են տարբեր լինել `կախված սեփական տնից, ավելի լավ է այն գնել շինարարական խանութում և ամեն ինչ միասին հավաքել այնտեղ գնելուց առաջ)

Քայլ 4: Հիմնական միացումներ և վերահսկիչ խորհուրդ

Հետևյալ միացման կետերը պետք է միացված լինեն.

1, Թեժ կոճակ

2, սառը կոճակ

3, կարմիր առաջատար

4, Կանաչ առաջնորդեց

5, հիմնական միացման կոճակը

6, Համօգտագործված GND

Unfortunatelyավոք, ես կորցրել եմ իմ գրառումները/նկարները, թե որտեղ պետք է դրանք սոսնձել տախտակին, բայց բոլորը կարող են հեշտությամբ հետագծվել մուլտիմետրով (պարզապես օգտագործեք դիոդի փորձարկման ռեժիմը ՝ լարերը հետ գտնելու համար): Eringոդումը շատ կոշտ չէր, ընտրեք SMD ոտքերով կետեր և լարերը կպցրեք այնտեղ:

Կարմիր/Կանաչ LED- ները երկուսն էլ տեղադրված են միմյանց կողքին հոսանքի անջատիչի մոտ: Դրանք անհրաժեշտ են մեքենայի վիճակները որոշելու համար (միացված, սուրճ պատրաստելու համար (կաթսան տաքացվում է), սխալ): Ես դրանք հանում եմ անմիջապես հիմնական տախտակից, որովհետև դժվար է պտտվել հոսանքի անջատիչի շուրջը միացված միացման հետ:

Ես օգտագործում էի 4N35- ի օպտիկական միացնող սարքերը `Arduino- ի հետ անվտանգ շփվելու և LED- ի վիճակները կարդալու համար: Սկզբնական գաղափարն այն էր, որ օգտագործվի դրանցից 5 -ը և կատարվեն ինչպես ընթերցումները, այնպես էլ անջատիչների կառավարումները (կատարեք ամբողջովին լուռ միացում): Unfortunatelyավոք, այս չիպը չէր կարող բավականաչափ ցածր դիմադրություն առաջացնել ՝ նմանակելու կոճակը սեղմելը, այնպես որ ես ստիպված էի օգտագործել ռելեներ: Ես օգտագործեցի ընդհանուր 4-ալիքային ռելեի մոդուլը, ինչ ունեի ձեռքում, բայց եթե ստիպված լինեի վերափոխել այս նախագիծը, ես պարզապես կօգտագործեի փոքր Reed ռելեներ (SIP-1A05 Reed Switch Relay ներքին flyback դիոդներով), որոնք կարող են ուղղակիորեն միացված լինել Arduino- ի ելքին: կապում (m 7mA բեռ), որպեսզի ամեն ինչ տեղադրվի 2 մակարդակի տախտակի կառուցվածքի վրա:

5 փոքր մալուխները հեշտությամբ կարելի է իջեցնել սնուցման տախտակի տակ գտնվող հոսանքի լարերի կողքին:

Մեքենայում տարածքն ավելի արդյունավետ օգտագործելու համար ես որոշեցի էլեկտրոնիկան բաժանել 2 հիմնական վահանակի.

Ձախը հիմնական կառավարման տախտակն է, աջը (այն, ինչ ես անվանում եմ կապի տախտակ) ունի Xbee- ն, և չնայած նկարի վրա նշված չէ, ջրի հետևի երկու սենսորները (արտահոսքի հայտնաբերման համար) սեղմված են դրա հետևում: Վերևում իրական ժամանակի ժամացույցը (ըստ ցանկության ՝ ժամանակի համար:)) և 4 -ալիքային ռելեային տախտակը, որը տեղավորվում է սպունգի մեջ փաթաթված ներքևի պոմպի կողքին, նույնպես մի փոքր սոսնձվել է ՝ ռեզոնանսից պաշտպանվելու համար:

Հաղորդակցության տախտակի համար ես չխանգարեցի PCB- ն պատրաստել, պարզապես սովորական հացահատիկ օգտագործեցի, քանի որ այնտեղ շատ բան չի կատարվում: Այն ունի 6 միացում հիմնական տախտակին.

Vcc (5V), GND, Xbee (TX), Xbee (RX), ջրի տվիչ 1 (տվյալներ), ջրի տվիչ 2 (տվյալներ)

Քայլ 5. Flowրի հոսքի վերահսկում և լիցքավորման մեխանիզմ

Ես նախագծել եմ այս մեքենան ՝ հաշվի առնելով անվտանգությունը ՝ անհնարին դարձնելով հարձակվողների/անսարքությունների հետևանքով ջրի լուրջ վնաս հասցնելը, քանի որ մեքենան միացված կլինի ինչպես ծորակին, այնպես էլ ինտերնետին 24/7 ռեժիմով: Ահա թե ինչ է անում 555 -ի պաշտպանական միացման սխեման էլեկտրահաղորդիչի վերևում:

Նաև նշեք, որ էլեկտրամագնիսական հոսանքը գործում է 12 Վ լարման աղբյուրից, ինչը ինձ դեռ հաջողվեց սեղմել պոմպի և ռելեի տախտակի կողքին սուրճի մեքենայի ներքևի մասում: Էլեկտրաէներգիայի վատնում չկատարելու համար 4 ալիքի ռելեի տախտակը 230 Վ լարը միացնում է անմիջապես ադապտերին, որն այնուհետև կմիացնի էլեկտրահաղորդիչը: Իհարկե, կա մի քանի միկրովայրկյան անջատում, որը պետք է հաշվարկի մագնիսական դաշտի փլուզման համար, այնպես էլ էլեկտրամագնիսական + ադապտորի վրա, խրոցակը քաշելիս:

Ես օգտագործում եմ 3,5 մմ ստանդարտ միակցիչ `արտաքին ջրային բլոկը միացնելու համար երկար 3 մ մետաղալարով և փոքր տրամագծով ՊՎՔ խողովակով, որը դուրս է գալիս բլոկից` սուրճ պատրաստողի մոտ:

Tankրի բաքի գագաթը փորված է, որպեսզի տեղավորվի այս խողովակը, որն այնուհետև իջեցվում է տանկի հատակին: Ես նշեմ, որ շատ կարևոր է խողովակը ներքևից ներքև կերակրել ՝ առանց մեջտեղ անցնելու և միջամտել ուլտրաձայնային տվիչներին:

Շղթայի վրա աշխատող էլեկտրահաղորդիչից հետո այն ավտոմատ կերպով կդադարեցվի ~ 4 վայրկյանից հետո (ինչը պետք է լինի ավելի քան բավարար ժամանակ, որպեսզի տանկը լիովին լցվի) և այն մնում է այս վիճակում մինչև միացման հաջորդ ցիկլը: Այս սխեման անսարքությունից պաշտպանվելու վերջին գիծն է և այն գործում է սուրճի արտադրողից ամբողջովին ինքնուրույն: Եթե մեքենայի ռելեը ձախողվի և փակ մնա, ջուրը կարող է լցվել տունը, այս պաշտպանությամբ դա երբեք չի կարող պատահել:

Եթե սա դեռ բավականաչափ լավ չէ ձեզ համար կամ անհնար է ջուրը փակել, կամ չեք ցանկանում ջրի բլոկներով պտտվել, ստուգեք իմ WasserStation նախագիծը, որը ստեղծվել է հենց դրա համար `սուրճի մեքենայի ջրի փոքր բաքը երկարացնելու համար:

Քայլ 6: loodրհեղեղի հայտնաբերում

Պաշտպանության համար կան 2 լրացուցիչ ջրի տվիչներ.

• Սենսոր 1. Տանկի հետևի մասում `տանկից արտահոսքի հայտնաբերման համար
• Սենսոր 2 ՝ սուրճի մեքենայի ներքևում ՝ բաժակի արտահոսքի հայտնաբերման համար

Այս երկու սենսորները կհանգեցնեն ընդհատմանը, որն անմիջապես կջնջի ջուրը, կմիացնի սխալի լույսը և կխափանի ծրագրի կատարումը `կանխելու հարձակումը, ինչպիսին է միլիոն սուրճ պատրաստելը և այդպես հեղեղելով տունը: Quրագրից դուրս գալուց հետո մեքենան այլևս չի արձագանքի որևէ բանի և պետք է ձեռքով սնուցվի:

Եթե մտածում եք, թե ինչ կլիներ, եթե ուլտրաձայնային տվիչը ողողվեր (դա տեղի ունեցավ մեկ անգամ:))

Դա ջրի մակարդակը վերադարձնում էր այսպես մի քանի օր, բայց նույնիսկ չորանալուց հետո այն այլևս ճշգրիտ չէր, և ես ստիպված էի փոխարինել այն: Մեքենան նախագծված էր սառը ջրի սառը ջրից աշխատելու համար, այնպես որ տաքությունից գոլորշիացումը չի վնասի սենսորը: Այս տվիչը ճշգրիտ է միայն մինչև ջրի մակարդակը դրանից 2-3 սմ հեռավորության վրա:

Տանկի էլիպսաձև ձևը դժվարացրեց ջրի մակարդակի հաշվարկները, ուստի դրանք չափվեցին և կոդավորվեցին ծրագրում `համապատասխանելով տոկոսներին:

Քայլ 7: Փորձարկում և վերջնական հավաքում

Մեքենան գտնվում է վերջնական վիճակում ՝ գրեթե ամբողջությամբ թաքցնելով որևէ կոտրման հետքը, և եթե 3 կարգավիճակի ցուցիչ LED- ները և USB կարգաբերման պորտը այնտեղ չլինեին, դուք չէիք կարող ասել, որ ներսում ինչ -որ այլ բան է կատարվում, եթե այն նույնիսկ կարող է տեղադրել միացված Wifi ցանցին: Երկրաշարժի սերվեր:)

Երբ ես փոփոխում եմ սարքերը, ես միշտ առաջնային եմ համարում ձեռքով օգտագործումը: Կոտրելուց հետո մեքենան լիովին օգտագործելի է բոլորի համար, ինչպես դա եղել է, բացառությամբ ջրի բաքի, որը հեշտությամբ հնարավոր չէ հեռացնել: Եթե դուք չեք ավարտում նախագծման ջրի ավտոմատացման ամբողջական մասը, մեքենան այս պահին կարող է լցվել միայն փոքր խողովակ + ձագար համադրությամբ:

Քայլ 8: Սուրճի վերահսկման կոդ

Գտեք ստորև կցված Arduino- ի ամբողջական կոդը:

Կոդի համառոտ բացատրություն

Հիմնական հանգույցը կանչում է xcomm () գործառույթը, որը պատասխանատու է հրամանի մշակման, սուրճ պատրաստելու, մեքենան միացնելու/անջատելու համար:

Ներքևի ծածկագիրը հասանելի է միայն ձեռքով վերահսկման դեպքում: Այն ավելացնում է վիճակագրիչը ՝ հետևելու համար, թե քանի սուրճ է պատրաստվել և ինքնաբերաբար լցնում է ջրի բաքը:

Հրամանները կարող են ուղարկվել Xbee- ի միջոցով կամ USB պորտի միջոցով (Debug- ը պետք է միացված լինի սկզբում): Երբ հաղորդակցությունը գալիս է կամ նարնջագույն լուսադիոդից, մեկ վայրկյան աչք է թարթում ՝ ցանցի գործունեությունը ցույց տալու համար: Հետևյալ հրամանները կատարվում են.

1, CMSTAT - հարցումների վիճակագրություն մեքենայից

Մեքենան պահում է վիճակագրություն այն մասին, թե քանի տաք/սառը/ձեռքով սուրճ է պատրաստվել, ինչպես նաև ստանում է RTC- ի գործարկման ժամանակը, որը 3x օր հետո չի լցվում և կարող է տևել տարիներ: P

2, CMWSTART - սկսում է սուրճ և տաք ըմպելիքներ պատրաստել տաք ջրով

3, CMCSTART - սկսում է սառույցով թեյ և սառը ըմպելիքներ պատրաստել սառը ջրով

Տաք և սառը գործընթացները սկսվում են սպասման () ֆունկցիայի կանչով, որը լրացուցիչ ստուգումներ է կատարում, այնուհետև միացնում է հոսանքի կոճակը: Դրանից հետո ծրագիրը սպասում է կանաչ լույսին (երբ կաթսան տաքանում է), այնուհետև կրկնօրինակում է տաք/սառը կոճակի սեղմումը: Դրանից հետո այն սպասում է 50 վայրկյան (ինչը ավելի քան բավարար է նույնիսկ ամենամեծ բաժակ սուրճի համար), այնուհետև անջատում է հոսանքը: Սա նույնիսկ անհրաժեշտ չէր լինի, քանի որ այս հիանալի մեքենան սուրճի պատրաստումից 5 րոպե հետո ինքնաբերաբար կանջատվեր, բայց ինչո՞ւ էներգիա վատնել: Ի դեպ, մեքենայի էներգիայի սպառման ռեժիմը նույնիսկ փոփոխությունից հետո 2 Վտ -ից պակաս է:

Refրի լիցքավորում և անվտանգություն

Այս մեքենան նախագծվել է ՝ հաշվի առնելով անվտանգությունը, ուստի անհնար կլիներ, որ վերահսկողություն ստացած հարձակվողը ջրով ողողեր ամբողջ տունը: Սարքավորման անսարքությունը նույնպես լուրջ վնասների չի հանգեցնի: Ապարատային տվիչների կողքին տեղադրված են ծածկագրման լիցքավորման ծածկագրեր: Հաշվիչ, որը գործարկում է ISR ռեժիմը, եթե մեքենան չի լիցքավորվում x վայրկյանում (դա, օրինակ, կարող է տեղի ունենալ, եթե ուլտրաձայնային տվիչը անսարք լինի և լիցքավորվելուց հետո x վայրկյան հետո թողնի 20%):

Չկա վավերացում, ցանկացած մեկը կարող է օգտագործել ռադիոյի տիրույթում գտնվող մեքենան, ով տիրապետում է հրամաններին, այնպես որ ես փոխեցի կանխադրված Xbee piconet ID- ն այլ բանի, ինչպես նաև ERR_INVALIDCMD- ն կարող է մեկնաբանվել, և մեքենան անտեսի ցանկացած անհայտ հրաման:

Վրիպակներ

Կրկնակի սուրճի սխալ. Այս վրիպակի ամենաանհանգստացնողն այն է, որ այն սկսեց առաջանալ նույն կոդով մեքենան օգտագործելուց մի քանի ամիս անց: Սուրճի հրաման տալուց հետո այն պատրաստեց սուրճը, անջատվեց և նորից միացվեց և շարունակեց ևս 1 սուրճ պատրաստել նույն հովանավորի հետ:

Ես ստիպված էի սկսել կարգաբերման կարգաբերումը Android մակարդակից, քանի որ փաթեթի կորստի դեպքում իրականացրել եմ ծածկագրին նորից ուղարկելը: Պարզվեց, որ ոչ Android- ը, ոչ C- ի կառավարման ծրագրակազմը, ոչ էլ raspi2- ի Linux միջուկը պատասխանատու չէին ավելի շուտ այս Xbee- ի համար:

Կառավարման հանգույցում «CMCSTART»>/dev/ttyACM0 արձագանքը թողնելուց հետո այն երկու անգամ դուրս է գալիս մյուս ծայրից: Ես եզրակացրեցի, որ իմ տան 2.4 ԳՀց սպեկտրը սկսեց հագեցած լինել այս տիրույթի բազմաթիվ ռադիո սարքերից, ինչը ստիպեց Xbee- ին դիմել ռադիոյի շերտում ինչ -որ վերահղման, և տվյալները ուղարկվեցին երկու անգամ (ոչ միշտ): Երբ առաջին հրամանը գալիս է մեքենաներում, xcomm () գործառույթը սկսում է այն մշակել, սակայն երկրորդը գալիս է անմիջապես, որից հետո սպասում էինք Xbees բուֆերում, և երբ օղակն ավարտվում էր, այն սկսում էր մշակել երկրորդ հրամանը: Այս խնդիրը հաղթահարելու համար ես կոդի 3 շեմ եմ մտցրել, որպեսզի անհնար լինի 2 րոպեում 1 -ից ավելի սուրճ պատրաստել: Նաև CMSTAT- ի սահմանափակում կա, բայց C/Android կառավարման կոդի հետ չխոչընդոտելու համար այն պարզապես կզսպի պատասխանները 2 վայրկյան:

Վերջին շեմը դրվեց ձեռքի սուրճի հաշվիչի համար, քանի որ մեքենան պատրաստ վիճակին հասնելուց հետո (կաթսան տաքանում է, կանաչ լույս) այն հարյուրավոր անգամ գրանցում է կանաչ իրադարձությունը `սուրճի քանակը խփելով:

Քայլ 9. Դիզայնի նկատառումներ և վերջնական մտքեր

Xbee հաղորդակցության բազմաթիվ դժվարություններից հետո ես խորհուրդ չեմ տա Xbee- ին այս նախագծի համար: Կամ օգտագործեք ստանդարտ էժան 433 ՄՀց ռադիոկայան VirtualWire- ով և իջեցված Bps- ով `կայունության համար, կամ անմիջապես սուրճի մեքենայի մեջ տեղադրեք Raspberry PI Zero Wifi կապով:

Քանի որ ամսաթիվը ցույց է տալիս, որ դա հին նախագիծ է, ես ներողություն եմ խնդրում փոքր մանրամասների համար, ինչպիսիք են միացումը կառավարման միացումից դեպի մայր սալիկի ճշգրիտ քորոցը: Այս նախագիծը պահանջում է որոշակի մակարդակի տեխնիկական գիտելիքներ `դա ինքնուրույն կատարելու համար: Եթե դուք որևէ սխալ/խնդիր եք գտնում կամ կցանկանայիք նպաստել այս ձեռնարկին, խնդրում եմ ինձ տեղյակ պահեք:

Վերահսկիչ ծրագրակազմը, ձայնային կառավարման մեթոդները մեկ այլ մասի համար են, որը հնարավորություն կտա ձեր սուրճը պատրաստել միայն ձայնային հրամանով ՝ նույնիսկ անկողնուց վեր կենալուց առաջ:

Այժմ ես ավարտել եմ իմ ջրի պահեստավորման համակարգի (WasserStation) փաստաթղթերը և թարմացրել եմ CoffeeControlCode- ը վերջին տարբերակին, որը ներառում է նաև ավտոմատ լիցքավորումը: Եթե դուք օգտագործում եք նույն մեքենան շինարարության համար, լիցքավորումը կաշխատի անթերի (առանց ծածկագրի որևէ փոփոխության), քանի որ ջրի մակարդակը չափված է եղել Circolo- ի ջրի բաքի վրա: