Αυτόματος πωλητής με κλίμακα για επιβεβαίωση του στοιχείου (Raspberry Pi): 5 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:33

Καλώς όρισες συνάδελφε, για ένα σχολικό έργο αποφάσισα να φτιάξω έναν αυτόματο πωλητή σνακ. Η αποστολή μας ήταν να δημιουργήσουμε μια αναδημιουργική συσκευή που χρησιμοποιούσε τουλάχιστον 3 αισθητήρες και 1 ενεργοποιητή. Πήγα να φτιάξω ένα μηχάνημα αυτόματης πώλησης εν μέρει επειδή είχα πρόσβαση σε ορισμένα βασικά μέρη (δηλαδή στους κινητήρες) μέσω του τοπικού κατασκευαστή μου. Αρχικά η ιδέα ήταν να δημιουργηθεί ένα μηχάνημα αυτόματης πώλησης ποτών, αλλά αυτό δεν θα ήταν εφικτό λόγω της ανάγκης απομόνωσης, ψυκτικού στοιχείου και ηπιότερου μηχανισμού απελευθέρωσης για αφρώδη ποτά.

Αυτό το έργο ήταν το πρώτο για μένα με κάποιους τρόπους. Δεν είχα ξαναδουλέψει με ξύλο και ηλεκτρονικά σε τέτοια κλίμακα. Η εμπειρία μου ήταν κυρίως στο λογισμικό, οπότε αποφάσισα να προκαλέσω τον εαυτό μου δημιουργώντας ένα έργο που θα ήταν μια πραγματική εμπειρία εκμάθησης.

Θα προσπαθήσω να σας εξηγήσω, με τον καλύτερο δυνατό τρόπο, πώς να δημιουργήσετε αυτόν τον αυτόματο πωλητή. Λάβετε υπόψη ότι όλα αυτά ήταν πρώτα για μένα, οπότε έκανα μερικά λάθη αρχάριων με ξυλογραφία κ.λπ.

Όλος ο κώδικας μπορεί να βρεθεί στο αποθετήριο Github:

Προμήθειες

• Ξύλο

• Μεντεσέδες

  • 2 πιο σκληρά για την κύρια πόρτα
  • 2 μαλακά για την επώαση του προϊόντος
• Πλεξιγκλάς
• 4 μηχανές αυτόματης πώλησης DC κινητήρες (με κουμπί για διαχείριση περιστροφής)
• 4 σπείρες (χρησιμοποίησα ηλεκτρικό σύρμα χαλκού 6 mm²)
• 4 συνδετήρες για τη σύνδεση των σπειροειδών κινητήρων (τους τύπωσα 3D)
• Raspberry Pi
• Πληκτρολόγιο 4x4
• Αποδέκτης νομισμάτων
• οθόνη υγρού κρυστάλλου
• Καλώδια βραχυκυκλωτήρων
• Breadboards
• 4 TIP 120 τρανζίστορ
• Αντιστάσεις
• Θερμόμετρο με ένα σύρμα
• Λωρίδα LED

Βήμα 1: Προγραμματισμός των αισθητήρων

Δεδομένου ότι είχα την μεγαλύτερη εμπειρία στο λογισμικό αποφάσισα να ξεκινήσω πρώτα με τον προγραμματισμό των αισθητήρων.

Οι αισθητήρες περιλαμβάνουν:

• Θερμόμετρο με ένα σύρμα
• Φορτώστε τον αισθητήρα κυψέλης
• Πληκτρολόγιο 4x4
• Αποδέκτης νομισμάτων

Το θερμόμετρο ενός καλωδίου είναι αρκετά απλό και περιλαμβάνει μόνο τη σύνδεση του ενός καλωδίου στο GPIO PIN 4 του Raspberry Pi (με κάποιες αντιστάσεις) και την ανάγνωση του αρχείου που σχετίζεται με αυτό.

Η κυψέλη φορτίου ήταν κάπως πιο περίπλοκη, αλλά ακόμα ήσυχη. Τα 4 καλώδια έπρεπε να συνδεθούν με τον ενισχυτή HX711 και με τη σειρά του ο ενισχυτής HX711 έπρεπε να συνδεθεί με το Raspberry Pi. Μόλις γίνει αυτό, χρησιμοποίησα τη βιβλιοθήκη python HX711 για να διαβάσω τιμές. Η ανάγνωση της κυψέλης φορτίου χωρίς φορτίο καθόρισε την τιμή απόδοσης. Μετά από αυτό, τοποθέτησα κάποια γνωστά βάρη στην κλίμακα και με τον κανόνα των τριών υπολόγισα τη σταθερά ότι η τιμή ανάγνωσης έπρεπε να διαιρεθεί για να παρουσιαστεί με μια τιμή σε γραμμάρια.

Το πληκτρολόγιο 4x4 είναι όσο πιο διαισθητικό μπορεί να είναι. Με τα 8 καλώδια συνδεδεμένα στο πληκτρολόγιο να αντιπροσωπεύουν τις 4 στήλες και τις 4 σειρές του πληκτρολογίου. Έγινε κάποια προσοχή με την παραγγελία αυτών των καλωδίων, αφού τα 2 πληκτρολόγια 4x4 που χρησιμοποίησα είχαν 2 εντελώς διαφορετικές παραγγελίες σύρματος. Με μια εύχρηστη βιβλιοθήκη πληκτρολογίου, το πατημένο πλήκτρο μπορεί εύκολα να καταχωρηθεί όταν συνδεθεί σωστά στο Raspberry Pi.

Ο πιο σκληρός από τους αισθητήρες είναι σίγουρα ο αποδέκτης νομισμάτων. Η ρύθμιση των κερμάτων στη συσκευή είναι αρκετά απλή, λόγω καλής τεκμηρίωσης. Είχα μια συσκευή που μπορούσε να διαφοροποιήσει 4 διαφορετικά νομίσματα. Πρέπει να καθορίσετε τη σχετική ποσότητα παλμών για ένα νόμισμα που στέλνει η συσκευή στο Raspberry Pi. Η εγγραφή νομισμάτων στο τέλος της συσκευής είναι σχεδόν άψογη, κάτι που φαίνεται από την οθόνη στο πλάι. Το πρόβλημα έγκειται στην εγγραφή αυτών των παλμών στο Raspberry Pi. Πρέπει να χρησιμοποιηθεί ένας αρκετά ισχυρός προσαρμογέας (12V, 1A) για να είναι δυνατή η ξεχωριστή καταχώριση των διαφορετικών νομισμάτων, καθώς και κάποιος προσεκτικός προγραμματισμός για να μην σταματήσει να μετράει τους παλμούς πολύ νωρίς.

Βήμα 2: Σύνδεση και προγραμματισμός των κινητήρων

Σκούπισα μερικούς κινητήρες αυτόματων πωλητών από την τοπική εταιρεία κατασκευής, αλλά έπρεπε ακόμα να καταλάβω πώς να τους συνδέσω και να τους προγραμματίσω.

Οι κινητήρες είχαν 4 καλώδια συνδεδεμένα μαζί τους και μετά από κάποια διαπίστωση 2 ήταν για ρεύμα (τουλάχιστον 12V) και 2 για το κουμπί που πιέζεται κάθε μισή στροφή. Συνδέω καθένα από αυτά τα μοτέρ σε ένα τρανζίστορ TIP 120 για να μπορώ να τα ελέγχω μέσω του Raspberry Pi. Ένα από τα άλλα 2 καλώδια που συνδέσα σε μια είσοδο του Pi (με αντίσταση έλξης) και ένα στη γείωση.

Μετά από αυτό, έφτιαξα μερικές σπείρες από χαλύβδινο σύρμα 2,2 χιλιοστών, το οποίο αποδείχθηκε ότι περιστρεφόταν με λάθος τρόπο. έτσι ώστε τα αντικείμενά μου να πηγαίνουν προς τα πίσω. Έτσι χρησιμοποίησα ηλεκτρικό καλώδιο χαλκού 6mm² το οποίο ήταν πολύ πιο εύκολο να δουλέψω.

Αφού κάναμε 4 σπείρες, ήρθε η ώρα να γίνουν οι σύνδεσμοι απαραίτητοι για να συνδεθούν με τη σπείρα στους κινητήρες. Αποφάσισα να τα εκτυπώσω 3D (επισυνάπτεται το αρχείο) και να τα κολλήσω στους κινητήρες και να λυγίσω το σύρμα γύρω τους.

Βήμα 3: Δημιουργία του περιβλήματος του μηχανήματος

Για το περίβλημα χρησιμοποίησα ξύλο που υπήρχε στην κατασκευή. Δεδομένου ότι δεν υπήρχε αρκετός τύπος και το μπροστινό πάνελ έπρεπε να είναι πιο λεπτό για να ταιριάζει στα ηλεκτρονικά, το περίβλημα αποτελείτο από τουλάχιστον 6 τύπους ξύλου.

Πρώτα είδα 2 σανίδες διαστάσεων 168 x 58 εκατοστών στο μισό για το πίσω μέρος, τα 2 πλαϊνά πάνελ και το μεσαίο διαχωριστικό πάνελ.

Για τον κάτω πίνακα χρησιμοποίησα ένα βολικό (ή έτσι νόμιζα) κομμάτι ξύλου 58 x 58 cm. Αυτό αποδείχθηκε λάθος αφού δεν έδωσα υπόψη το πάχος του ξύλου, οπότε η πλάτη έπρεπε να βιδωθεί στο πάνω μέρος του κάτω πίνακα και τα πλαϊνά πάνελ έπρεπε να βιδωθούν από το πλάι. Αυτό άφησε ένα επιπλέον κομμάτι 2 εκατοστών να κολλήσει έξω από την κορυφή.

Μετά από αυτό, βίδωσα τις 2 οριζόντιες σανίδες προϊόντος στο μεσαίο διαχωριστικό πλαίσιο. Επίσης, στην κορυφή του χώρου προϊόντων. Στη συνέχεια άρχισα να σπάζω το γυαλί plexi για την καταπακτή το οποίο ένωσα με 2 μαλακούς μεντεσέδες σε μια μπάρα ξύλου συνδεδεμένη με το διαχωριστικό πάνελ του middel. Μόλις ολοκληρωθεί αυτό, το μεσαίο διαμέρισμα της τρύπας έπρεπε να βιδωθεί στο αριστερό πάνελ.

Στη συνέχεια έφτιαξα τα ξύλινα μέρη της ζυγαριάς και τα κόλλησα στο κάτω μέρος του περιβλήματος. Αυτό άφησε λίγο κενό στο κάτω μέρος του περιβλήματος το οποίο έλυσα με την τοποθέτηση μιας λεπτής σανίδας μπροστά. (Όχι στην εικόνα)

Βήμα 4: Συναρμολόγηση αισθητήρων και κινητήρων στο σπίτι

Μόλις τελειώσει ο σκελετός του περιβλήματος, ήρθε η ώρα να εισαχθούν τα σπλάχνα.

Πρώτα έκοψα μερικές τρύπες σε μια σανίδα για την οθόνη LCD, το πληκτρολόγιο και τον αποδέκτη νομισμάτων. Στη συνέχεια κάρφωσα αυτά τα ηλεκτρονικά στη σανίδα και τα ένωσα στο Raspberry Pi. Κάποιος προσεκτικός σχεδιασμός έπρεπε να γίνει για να μην περάσουν πολύ τα καλώδια. Το θερμόμετρο ενός καλωδίου που ένωσα σε μια σανίδα ψωμιού κολλημένη στο εσωτερικό της σανίδας των ηλεκτρονικών. Στη συνέχεια είδα μια σανίδα για το Raspberry Pi, την σανίδα για τα τρανζίστορ κινητήρα και το arduino που χρησιμοποίησα για να τροφοδοτήσω το 12V για τον αποδέκτη νομισμάτων και τους κινητήρες.

Τα μοτέρ που κόλλησα στις οριζόντιες σανίδες του προϊόντος και πρόσθεσα μερικές κάθετες σανίδες για να χωρίσουν τα διαμερίσματα των αντικειμένων.

Βήμα 5: Ολοκληρώστε τον αυτόματο πωλητή

Για το φινίρισμα έβαψα όλο το μηχάνημα μαύρο και πρόσθεσα μια λωρίδα LED στο εσωτερικό. Κάτω από τον αποδέκτη νομισμάτων έφτιαξα ένα μικρό διαμέρισμα για να πέσουν τα νομίσματα, ώστε να μην γλιστρήσουν σε όλο το αριστερό διαμέρισμα. Πρόσθεσα επίσης στην πόρτα πλεξιγκλάς με τους σκληρότερους μεντεσέδες.