JavaStation (өөрийгөө цэнэглэх бүрэн автомат IoT кофе үйлдвэрлэгч): 9 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:04

Энэхүү төслийн зорилго нь автоматаар усаар дүүргэдэг дуут удирдлагатай кофе үйлдвэрлэгч болгох явдал байсан бөгөөд үйлчлүүлэгчдийг сольж кофегоо уухад л хангалттай.)

Алхам 1: Танилцуулга

Энэ бол миний хоёр дахь кофены мод байсан тул би энэ процесст маш их зүйлийг сурч мэдсэн, ялангуяа нарийн төвөгтэй машиныг өөрчилснөөр өдөр тутмын үйл ажиллагааны явцад тулгарах олон асуудал/алдаанууд гарч ирнэ. Өмнөх машин нь зүгээр л реле модтой хуучин 1 унтраалттай энгийн кофе чанагч байсан.

Circolo (бүрэн автомат хувилбар) нь Dolce Gusto -ийн хамгийн дээд зэрэглэлийн машин юм. Энэ цувралын бусад бүх машинууд дээд механик хөшүүргийг ашиглан зураг дээр үзүүлсэн шиг хүйтэн, халуун усны урсгалыг хооронд нь сольж чаддаг тул би зохих машин хайхад хэдэн цаг зарцуулах шаардлагатай болсон.

Алхам 2: Зөв машинаа сонго

Миний үндсэн машин нь зөвхөн бүрэн автомат биш боловч 5 минутын дараа автоматаар унтрах, кофены хамгийн сүүлчийн хэмжээг санах зэрэг гайхалтай шинж чанартай байдаг (энэ нь дараа нь модинг хийхэд илүү хялбар болгоно). Машины үндсэн ажиллагаа:

1, Цахилгаан товчийг дарсан

2, Хүйтэн усны товчлуур дарагдсан (энэ нь аягыг ус руу шууд тараана)

3, Халуун усны товчлуур дарагдсан (энэ нь уурын зуухыг ~ 20-60 сек халааж, аяга руу халуун ус цацаж эхэлдэг) Зогсоох хугацаанд цахилгаан гэрэл улаан анивчдаг, дараа нь уурын зуух бэлэн болмогц ногоон асдаг.

Энэхүү машин нь дараахь алдааг илрүүлэх чадвартай.

Усны сав хоосон байна

Аяга эзэмшигч байрандаа байхгүй байна

Аль ч тохиолдолд цахилгаан гэрэл улаан/ногоон хооронд анивчих болно.

Алхам 3: Тоног төхөөрөмжийн өөрчлөлт

Энэ бичлэг дээр би хэргийг задлах, дахин угсрах талаар дэлгэрэнгүй тайлбарлахгүй, учир нь энэ тухай видео бичлэгүүд YouTube дээр байдаг. Гол микропроцессор нь 2 унтраалга байрладаг толгойн самбарын доор нуугдсан байдаг. Бойлер нь хэргийн баруун талд, бусад бүх зүйлээс тусгаарлагдсан, насос, цахилгаан хангамжийн самбар зүүн талд байна.

Кофены машин нь электроникийн хувьд хүнд даацын орчин бөгөөд хажуугийн аль нь ч хэлхээг нэгтгэхэд тийм ч тохиромжтой биш юм. Бойлерийн баруун талд илүү их зай эзэлдэг боловч та халаалттай байх болно, мэдээж хэлхээ нь зуухны тавцанд хүрч чадахгүй эсвэл ойролцоо байж чадахгүй. Би цахилгаан хангамж / насосны талыг сонгосон боловч энд мембран насосны үйл ажиллагаанаас үүдэлтэй хүнд резонансыг даван туулах хэрэгтэй бөгөөд энэ нь хяналтын хэлхээг эвдэж, утаснууд холбогчдоос цаг хугацааны явцад мултрах болно.

Цахилгаан хангамжийн самбар нь ашиг тустай зүйл агуулдаггүй боловч Arduino -ийн VIN зүүтэй шууд холбогдож болох хүчдэлийн тогтворжуулагчийг алгасалгүйгээр тогтвортой +5V (энэ машинд нэг эрхий хуруугаа дээш) унтраахад ашиглаж болно.

Тоног төхөөрөмжийн хурдан жагсаалт (бүрэн Монголбанк биш, үндсэн мэдээллийг оруулаагүй болно):

1. Dolce Gusto Circulo -ийн бүрэн автомат хувилбар
2. PIC AVR DSP-ийн optocoupler бүхий 5V 4 сувгийн реле модуль (4x SIP-1A05 зэгс шилжүүлэгч реле ашиглахыг санал болгож байна)
3. Arduino Micro (ирээдүйд SparkFun Pro Micro эсвэл түүнээс шинэ хувилбарыг ашиглахыг санал болгож байна)
4. 2PCS 4n35 FSC Optocouplers Phototransistor
5. 1/2 "Цахилгаан ороомог хавхлага Усны агаарын хэвийн бус хаалттай DC 12V
6. Хэт авианы модуль HC-SR04 зайг хэмжих мэдрэгч (зарим нэмэлт зүйл худалдаж аваарай, яагаад гэдгийг дараа нь харах болно)
7. 2 ширхэг борооны дусал чийгшил мэдрэгч модуль Arduino -д зориулсан борооны илрүүлэлт
8. 1 Xbee
9. Усны блокуудын хоолойн холбох хэрэгслүүд (байшингаас хамааран өөр өөр байж болно, үүнийг барилгын дэлгүүрээс худалдаж аваад худалдаж авахаасаа өмнө бүгдийг нь энд байрлуулах нь дээр)

Алхам 4: Үндсэн холболт ба хянагчийн самбар

Дараах хэлхээний цэгүүдийг холбох шаардлагатай байна.

1, Халуун товчлуур

2, Хүйтэн товчлуур

3, Улаан удирдсан

4, Ногоон удирдсан

5, Үндсэн асаах товчлуур

6, Хуваалцсан GND

Харамсалтай нь би тэдгээрийг самбар дээр хаана гагнах тухай тэмдэглэл/зургуудаа алдсан боловч бүгдийг нь мултиметрээр хялбархан олох боломжтой (утаснуудын арын хэсгийг шалгахын тулд диодын туршилтын горимыг ашиглана уу). Гагнах нь тийм ч хэцүү биш байсан тул SMD хөлтэй цэгүүдийг сонгож, утсыг тэнд гагнана.

Улаан/Ногоон LED нь хоёулаа цахилгаан унтраалга дээр байрладаг. Тэд машины төлөвийг тодорхойлоход шаардлагатай (асаалттай, кофе хийхэд бэлэн (бойлер халсан), алдаа). Цахилгаан унтраалгыг тойрсон жижиг хэлхээг тойроход хэцүү байдаг тул би тэдгээрийг үндсэн самбараас шууд салгаж авдаг.

Би 4N35 -ийн оптик холбогчийг ашиглан Arduino -той аюулгүй холбогдож, LED -ийн төлөвийг уншсан. Анхны санаа бол 5 -ийг нь ашиглах, уншилт, унтраалгын хяналтыг хоёуланг нь хийх (бүрэн чимээгүй хэлхээ хийх) байв. Харамсалтай нь энэ чип товчлуур дарахад хангалттай бага эсэргүүцэл үүсгэж чадаагүй тул би реле ашиглахаас өөр аргагүй болсон. Би гартаа байсан ерөнхий 4 сувгийн реле модулийг ашигласан боловч хэрэв би энэ төслийг дахин хийх шаардлагатай бол Arduino-ийн гаралттай шууд холбогдож болох жижиг Reed реле (SIP-1A05 Reed Switch Relay Relay) багтсан болно. тээглүүр (~ 7mA ачаалал), тиймээс бүх зүйлийг 2 түвшний хавтангийн бүтцэд хийж болно.

5 жижиг кабелийг тэжээлийн хавтангийн доорх цахилгаан утаснуудын хажууд амархан буулгаж болно.

Машинд орон зайг илүү үр ашигтай ашиглахын тулд би электроникийг 2 үндсэн самбар болгон хуваахаар шийдсэн.

Зүүн талд нь хяналтын үндсэн самбар, баруун талд (миний харилцаа холбооны самбар гэж нэрлэдэг) нь Xbee -ийг эзэмшдэг бөгөөд зураг дээр харуулаагүй байгаа ч 2 усны мэдрэгч (халихыг илрүүлэх зориулалттай) ардаа шахагдсан байна. Дээд талд нь бодит цагийн цаг (ажлын цагаар заавал байх албагүй:)) болон 4 сувгийн буухиа самбар нь доод хэсэгт насосны хажууд хөвөн ороосон бөгөөд резонансаас хамгаалахын тулд бага зэрэг наасан байна.

Харилцааны самбарын хувьд ПХБ -ийг ердийн талхны хавтангаар хийх нь надад төвөг учруулсангүй, учир нь тэнд тийм ч их зүйл байхгүй. Энэ нь үндсэн самбартай 6 холболттой:

Vcc (5V), GND, Xbee (TX), Xbee (RX), Water sensor1 (Data), Water sensor2 (Data)

Алхам 5: Усны урсгалын хяналт ба дахин цэнэглэх механизм

Би энэ машиныг аюулгүй байдлын үүднээс зохион бүтээсэн бөгөөд халдагчид/доголдол нь байшинд усны ноцтой гэмтэл учруулах боломжгүй болгож, машин нь цорго болон интернетэд 24/7 холбогдсон байх болно. Дараахь 555 хамгаалалтын хэлхээг ороомгийн орой дээр хийдэг.

Цахилгаан ороомог нь 12 вольтын тэжээлээс ажилладаг бөгөөд насос, реле самбарын дэргэдэх кофены машины ёроолд шахаж чадсан хэвээр байгааг анхаарна уу. Цахилгаан эрчим хүчийг дэмий үрэхгүй байхын тулд 4 сувгийн реле самбар нь 230 В сүлжээг адаптер руу шууд шилжүүлдэг бөгөөд дараа нь цахилгаан ороомог асах болно. Мэдээжийн хэрэг залгуурыг татах үед адаптер дээрх цахилгаан ороомог дээрх соронзон орны уналтанд зориулж тооцоолох ёстой хэдэн микросекундын унтраалт байдаг.

Би гаднах усны блокыг 3м урт утастай, жижиг диаметртэй PVC хоолойгоор кофе чанагч руу явж байгаа блокоос холбохын тулд стандарт 3.5 мм -ийн үүрийг ашиглаж байна.

Усны савны дээд хэсгийг энэ хоолойг байрлуулахын тулд өрөмдөж, дараа нь савны ёроолд авчирна. Хоолойг дундуур нь дамжуулахгүйгээр хажуу талаас нь доош нь тэжээж, хэт авианы мэдрэгчийг хөндлөнгөөс оролцуулах нь маш чухал гэдгийг би тэмдэглэх болно.

Цахилгаан ороомог ассаны дараа хэлхээг ~ 4 секундын дараа автоматаар унтраадаг (энэ нь савыг бүрэн дүүргэх хангалттай хугацаанаас хэтрэхгүй байх ёстой) бөгөөд дараагийн асаах мөчлөг хүртэл энэ байдалд байх болно. Энэ хэлхээ нь эвдрэлээс хамгаалах хамгийн сүүлийн хамгаалалт бөгөөд кофе үйлдвэрлэгчээс бүрэн бие даан ажилладаг. Хэрэв машин дахь реле бүтэлгүйтэж, хаалттай байвал ус байшинг үерлэх болно.

Хэрэв энэ нь танд хангалтгүй хэвээр байгаа эсвэл усыг хаах боломжгүй эсвэл усны блокоор тоглуулахыг хүсэхгүй байгаа бол кофены машины жижиг усны савыг өргөтгөх зорилгоор бүтээсэн WasserStation төслөө үзээрэй.

Алхам 6: Үерийн илрүүлэлт

Хамгаалах зориулалттай 2 нэмэлт усны мэдрэгч байдаг.

• Мэдрэгч1: савны арын хэсэгт савнаас халихыг илрүүлэх зориулалттай
• Мэдрэгч2: кофены машины доод талд аяга халихыг илрүүлэх зориулалттай

Эдгээр хоёулаа хоёулаа тасалдлыг өдөөж, усыг шууд унтрааж, алдааны гэрлийг асааж, сая кофе хийж, байшинг ийм байдлаар үерлэх гэх мэт халдлагаас урьдчилан сэргийлэхийн тулд програмын гүйцэтгэлийг зогсооно. Хөтөлбөр дууссаны дараа машин ямар ч хариу өгөхгүй бөгөөд гараар цахилгаан эргэлтэд оруулах ёстой.

Хэрэв хэт авианы мэдрэгч усанд автвал юу болох вэ гэж гайхаж байгаа бол (энэ нь нэг удаа тохиолдсон:))

Энэ нь усны түвшинг хэдхэн хоногийн турш буцааж өгч байсан боловч хатсаны дараа дахин үнэн зөв байдаггүй тул би үүнийг солих шаардлагатай болсон. Энэхүү машин нь цоргоны хүйтэн уснаас ажиллах зориулалттай тул халуунаас уур гаргахгүй байх нь мэдрэгчийг гэмтээхгүй. Энэ мэдрэгч нь усны түвшин түүнээс 2-3 см зайд байх хүртэл нарийвчлалтай байдаг.

Савны эллипс хэлбэр нь усны түвшинг тооцоолоход хүндрэл учруулдаг тул тэдгээрийг хувь хэмжээтэй тохируулан програмд хатуу кодлодог байв.

Алхам 7: Туршилт ба эцсийн угсралт

Машин эцсийн төлөвт байгаа бөгөөд хакердах ул мөрийг бараг бүрэн нууж байгаа бөгөөд хэрэв 3 статусын заагч LED болон USB дибаг хийх порт байхгүй бол та Wifi сүлжээнд холбогдсон байхад дотор нь юу болж байгааг хэлж чадахгүй. Газар хөдлөлтийн сервер:)

Би төхөөрөмжийг өөрчлөхдөө гараар ашиглахыг үргэлж тэргүүлэх чиглэл болгон тавьдаг. Хакердсаны дараа машиныг хэн ч байсан яг ашиглах боломжтой, гэхдээ усны савыг амархан арилгаж чадахгүй. Хэрэв та дизайны усны автоматжуулалтын хэсгийг бүрэн хийж дуустал машиныг зөвхөн жижиг хоолой + юүлүүрийн хослолоор дүүргэж болно.

Алхам 8: Кофены хяналтын код

Доор хавсаргасан Arduino -ийн бүрэн эх кодыг олоорой.

Кодын товч тайлбар:

Гол давталт нь командын боловсруулалт, кофе хийх, машиныг асаах/унтраах үүрэгтэй xcomm () функцийг дууддаг.

Доорх код нь зөвхөн гарын авлагын хяналттай тохиолдолд л хүрдэг. Энэ нь хичнээн кофе хийснийг хянаж, усны савыг автоматаар дүүргэдэг статик тоолуурыг нэмэгдүүлдэг.

Командыг Xbee эсвэл USB портоор дамжуулан илгээж болно (эхэнд дибаг идэвхжүүлэх шаардлагатай). Харилцаа холбоо ирэх үед улбар шар өнгийн гэрэл нэг секундын турш анивчиж, сүлжээний үйл ажиллагааг харуулна. Дараах тушаалуудыг хэрэгжүүлдэг.

1, CMSTAT - машинаас авсан статистик мэдээлэл

Энэхүү машин нь хэдэн халуун/хүйтэн/гар аргаар хийсэн кофе хийсэн тухай статистик мэдээллийг хадгалдаг бөгөөд 3 хоногийн дараа хэтрэхгүй RTC -ээс цаг авах боломжтой тул хэдэн жил хүртэл үргэлжилж магадгүй юм: P

2, CMWSTART - халуун усаар кофе, халуун ундаа хийж эхэлдэг

3, CMCSTART - мөстэй цай, хүйтэн усаар хүйтэн ундаа хийж эхэлдэг

Халуун, хүйтэн процессууд нь standby () функцийг дуудахаас эхэлдэг бөгөөд энэ нь цаашдын шалгалтыг хийж, дараа нь цахилгаан товчийг дарахад хүргэдэг. Үүний дараа програм нь ногоон гэрлийг хүлээнэ (бойлер халах үед), дараа нь халуун/хүйтэн товчлуурыг дарна. Үүний дараа 50 секунд хүлээнэ. Энэ маш сайн машин кофе хийснээс хойш 5 минутын дараа автоматаар унтардаг тул үүнийг хийх шаардлагагүй юм. Дашрамд хэлэхэд, өөрчлөлт хийсний дараа машины зогсолтын эрчим хүчний хэрэглээ 2 ваттаас бага байна.

Усны дүүргэлт ба аюулгүй байдал

Энэхүү машиныг аюулгүй байдлыг хангах үүднээс зохион бүтээсэн тул хяналтаа авсан халдагч бүх байшинг усаар дүүргэх боломжгүй болно. Тоног төхөөрөмжийн эвдрэл нь ноцтой хохирол учруулахгүй. Тоног төхөөрөмжийн мэдрэгчийн хажууд дахин цэнэглэх кодын хамгаалалт байдаг. Хэрэв машиныг секундын дотор дахин цэнэглэхгүй бол ISR -ийн горимыг идэвхжүүлдэг тоолуур (жишээ нь хэт авианы мэдрэгч эвдэрч, дахин цэнэглэж эхэлмэгц x секундын дараа 20% -ийг өгч болзошгүй).

Баталгаажуулалт байхгүй, командыг мэддэг радио хүрээний хүн бүр машиныг ашиглаж болох тул би Xbee piconet -ийн анхдагч ID -г өөр зүйл болгон өөрчилсөн бөгөөд ERR_INVALIDCMD -ийг тайлбарлаж болох бөгөөд машин үл мэдэгдэх тушаалуудыг үл тоомсорлох болно.

Алдаанууд

Давхар кофены алдаа: Энэ алдааны хамгийн ядаргаатай зүйл бол уг машиныг ижил кодтой хэрэглэснээс хойш хэдэн сарын дараа гарч эхэлсэн явдал юм. Кофены тушаал гарсны дараа кофе хийж, унтраагаад дахин асаагаад ижил патронтой 1 кофе үргэлжлүүлэн хий.

Би пакет алдагдсан тохиолдолд код руу дахин илгээхийг хэрэгжүүлсэн тул Андройдын түвшнээс командын хуулбарыг дибаг хийж эхлэх хэрэгтэй болсон. Raspi2 дээрх android, C хяналтын програм хангамж эсвэл Линукс цөмийн аль аль нь үүнийг Xbee -ээс илүү хариуцдаггүй нь тогтоогджээ.

Хяналтын зангилаан дээр "CMCSTART">/dev/ttyACM0 цуурай гаргасны дараа нөгөө төгсгөлд хоёр удаа гарч ирнэ. Миний гэрт байгаа 2.4 ГГц спектр нь энэ хүрээний олон радио төхөөрөмжөөс ханасан гэж дүгнэсэн бөгөөд энэ нь Xbee -ийг радио давхаргад ямар нэгэн байдлаар дахин илгээсэн бөгөөд өгөгдлийг хоёр удаа илгээсэн (үргэлж биш). Эхний тушаал машинд орж ирмэгц xcomm () функц үүнийг боловсруулж эхэлсэн боловч хоёр дахь нь Xbees буферт хүлээж байсан бөгөөд дараа нь давталт дууссаны дараа хоёр дахь тушаалыг боловсруулж эхлэв. Энэ асуудлыг даван туулахын тулд би 2 минутын дотор 1 -ээс дээш кофе хийх боломжгүй болгох үүднээс кодын 3 босгыг оруулсан болно. CMSTAT -ийн хязгаарлалт байдаг боловч C/Android хяналтын кодод саад учруулахгүй бол хариултыг 2 секундын турш дарах болно.

Гарын авлагын кофены тоолуурт хамгийн сүүлчийн босгыг тавьжээ, учир нь машин бэлэн байдалд орсны дараа (бойлер халсан, ногоон гэрэл) ногоон үйл явдлыг хэдэн зуун удаа бүртгэж, кофены тоог хэд дахин нэмэгдүүлэв.

Алхам 9: Загвар зохион байгуулалт, эцсийн бодол

Xbee -ийн харилцаанд маш их асуудал гарсны дараа би Xbee -ийг энэ төсөлд санал болгохгүй. Тогтвортой байдлыг хангахын тулд стандарт хямд 433Mhz радиог VirtualWire болон бууруулсан Bps ашиглан эсвэл кофены машинд Wifi холболттой Raspberry PI Zero суулгаарай.

Огноог харуулснаар энэ бол хуучин төсөл бөгөөд хяналтын хэлхээнээс эх хавтан дээрх нарийн зүү хөл хүртэлх холболт гэх мэт жижиг нарийн ширийн зүйл алга болсонд хүлцэл өчье. Энэ төслийг бие даан гүйцэтгэхийн тулд тодорхой хэмжээний техникийн мэдлэг шаардагдана. Хэрэв та ямар нэгэн алдаа/асуудал олж эсвэл энэ хичээлд хувь нэмрээ оруулахыг хүсч байвал надад мэдэгдээрэй.

Хяналтын програм хангамж, дуу хоолойг хянах арга нь өөр нэг хэсэгт зориулагдсан бөгөөд орноосоо босохоос өмнө кофегоо дуут тушаалаар бэлэн болгох боломжтой юм.

Би одоо ус хадгалах системийнхээ (WasserStation) баримтжуулалтыг хийж, CoffeeControlCode -ийг хамгийн сүүлийн хувилбар болгон шинэчилсэн бөгөөд үүнд автоматаар цэнэглэх боломжтой болно. Хэрэв та уг төхөөрөмжийг бүтээхэд ижил машин ашигладаг бол цэнэглэх нь цорго усны сав руу усны түвшинг тохируулснаас хойш өөгүй (кодыг өөрчлөхгүйгээр) ажиллах болно.