IOT Coffeeemaker (UFEE): 7 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:37

Ως απόδειξη της γνώσης, έπρεπε να δημιουργήσουμε μια συσκευή IOT που θα μπορούσε να ελεγχθεί μέσω μιας αυτο-κατασκευασμένης διεπαφής ιστού. Δεδομένου ότι αγαπώ τον καφέ και τον καταναλώνω πολύ σε καθημερινή βάση, αποφάσισα να φτιάξω τη δική μου καφετιέρα IOT.

Η καφετιέρα UFEE: "η καφετιέρα με το νου σου"

Για να κάνω τη συσκευή εντελώς αυτόματη, χρησιμοποιώ στιγμιαίο καφέ.

Βήμα 1: Τι θα χρειαστείτε

- Raspberry Pi Model 3

- σερβοκινητήρα (ARD-T010051)

- RTC DS3231

-Μονοφωνικός ενισχυτής CJMCU-832 PAM8302 2.5W D-Class

- Αισθητήρας καλαμιού

- 5V RELAY (10A)

Ρελέ στερεάς κατάστασης (5V)

- Καλώδιο Aux

- Συρρικνωμένος σωλήνας

- 2x ακροφύσιο χαλκού

- Κομμάτι μπικόνου

- Σωλήνας πυριτίου

- Λέβητας Senseo 1400W

- Αντλία Senseo 22W

- Νερό δεξαμενή Senseo

- Διακόπτης καλαμιού (κανονικά ανοιχτός)

- καλώδιο χαλκού

- MCP3008

- 2x LDR

- Ηχείο 4ohm (ή διαφορετικό είδος)

- 2x αντίσταση 10KΩ

- Αντίσταση 5KΩ

- Δίοδος 1N4007

Για την περίπτωση που επέλεξα για μια μάλλον βιομηχανική εμφάνιση, αλλά υπάρχουν πολλοί τρόποι για να ταιριάξετε τα εξαρτήματα που μπορεί να φαίνονται πιο ελκυστικά όταν θέλετε να το τοποθετήσετε στο σπίτι σας.

Βήμα 2: Ξεκινώντας

Ξεκίνησα με το άνοιγμα της καφετιέρας Senseo και εξερεύνηση των εξαρτημάτων στο εσωτερικό. Για να το ανοίξετε, αφαιρείτε 2 βίδες από το πίσω μέρος χρησιμοποιώντας ένα κατσαβίδι torx και μπορείτε να το ανοίξετε στα κλιπ συγκράτησης.

Μόλις ανοίξει, το μόνο που χρειάζεστε είναι η αντλία, ο λέβητας και τα καλώδια και οι σωλήνες που συγκρατούν τα πάντα μαζί.

Το επόμενο βήμα είναι η τοποθέτηση του λέβητα και η αντλία στο επιθυμητό περίβλημα, αφού ο λέβητας και η δεξαμενή νερού πρέπει να κάθονται ακριβώς για να τα χρησιμοποιήσουν. Βεβαιωθείτε ότι το εξάρτημα για τη δεξαμενή νερού κάθεται σωστά, σφιχτά και είναι εύκολα προσβάσιμο.

Μόλις ολοκληρωθεί, μπορείτε να ξεκινήσετε τη σύνδεση των εξαρτημάτων σύμφωνα με το σχήμα.

Βήμα 3: Το ακροφύσιο (βιομηχανική εμφάνιση)

Για το ακροφύσιο, έχω χρησιμοποιήσει ένα μικρό μεταλλικό δοχείο στο οποίο άνοιξα μια τρύπα αρκετά μεγάλη για να χωρέσει το τεμάχιο δικωνίου. Τοποθετήστε τη σωλήνωση σε ένα από τα ακροφύσια και σφίξτε τα ακροφύσια στο κομμάτι δικόνου. Στη συνέχεια, ανοίξτε αντίστοιχες οπές στο μεταλλικό δοχείο και το περίβλημα και χρησιμοποιήστε μερικά μπουλόνια και παξιμάδια για να το σφίξετε στο περίβλημα.

Βήμα 4: Ο διανομέας καφέ (βιομηχανική εμφάνιση)

Για να κρατήσετε τον καφέ, θα χρειαστείτε ένα δοχείο με διαφανές καπάκι που μπορείτε να το τοποθετήσετε στο σώμα.

Τρυπήστε 2 τρύπες στο κάτω μέρος:- Μία στο κέντρο του δοχείου- μία στη μέση μεταξύ της πρώτης οπής και της πλευράς

βάλτε το γρανάζι του servo μέσα από την τρύπα πιο κοντά στο πλάι και βιδώστε το κομμάτι (περικλείεται με το σερβο) με 6 πόδια. (δείτε την εικόνα 1)

Στη συνέχεια, πάρτε ένα μεταλλικό κομμάτι και λυγίστε το σε σχήμα μικρής ράγας και λυγίστε τις γωνίες και το άκρο ενός τεμαχίου, ώστε να το τοποθετήσετε στο κάτω μέρος του δοχείου πάνω από την τρύπα στο κέντρο. (δείτε την εικόνα 2)

Χρησιμοποιήστε μια βάση στήριξης για να τοποθετήσετε το σερβο πιο σταθερά στο σώμα του δοχείου. (δείτε την εικόνα 3)

Τέλος, ανοίξτε μια τρύπα mm5mm στο κάτω πίσω μέρος του δοχείου για να χωρέσει το LDR και μερικές ακόμη για να τοποθετήσετε το δοχείο στο σώμα του μηχανήματος. (δείτε την εικόνα 4)

Βήμα 5: Προετοιμασία και τοποθέτηση των αισθητήρων

Υπάρχει ένα NTC ενσωματωμένο στο λέβητα, το οποίο μπορείτε να συνδέσετε στο MCP κάνοντας ένα διαχωριστή τάσης με μια πτυσσόμενη αντίσταση 5KΩ.

Τα LDR για τον έλεγχο καφέ και φλιτζανιού πρέπει να προετοιμαστούν πρώτα. Δεδομένου ότι χρησιμοποιώ μεταλλικό περίβλημα, είναι απαραίτητο να το απομονώσω καλά, ώστε να μην το συντομεύσω με τη θήκη. Εάν χρησιμοποιείτε επίσης μεταλλικό περίβλημα, κάντε τα εξής:- βάλτε λίγη ταινία απομόνωσης γύρω από κάθε ένα από τα πόδια και καλύψτε το με ένα συρρικνωμένο σωλήνα. (δείτε την εικόνα 1)

- Στη συνέχεια, συγκολλήστε σύρματα σε κάθε ένα από τα πόδια και καλύψτε επίσης τις συνδέσεις με συρρικνωμένο σωλήνα, έτσι ώστε όλες οι συνδέσεις να καλύπτονται πλήρως. (δείτε φωτογραφίες 2 & 3)

- επαναλάβετε αυτά τα βήματα για το δεύτερο LDR

- βάλτε το κεφάλι ενός από τα LDR μέσα από την τρύπα που ανοίξατε σε δοχείο καφέ και λυγίστε τα πόδια. (δείτε την εικόνα 4)

- καλύψτε με ταινία απομόνωσης ώστε να μην περνάει φως από το πίσω μέρος.

- τοποθετήστε το άλλο LDR είτε στο κάτω μέρος του περιβλήματος με ένα κομμάτι σωλήνα που καλύπτεται όταν τοποθετείται ένα κύπελλο, είτε απευθείας στη βάση όπου τοποθετείτε το κύπελλο. (Όταν επιλέγετε τη δεύτερη επιλογή, βεβαιωθείτε ότι ο αισθητήρας καλύπτεται καλά με ένα διαφανές υλικό που είναι αδιάβροχο!)

Για να τοποθετήσετε τον αισθητήρα καλαμιών στη δεξαμενή νερού, γεμίστε τον με νερό έτσι ώστε ο μαγνήτης να βρίσκεται στο υψηλότερο σημείο του (το νερό πρέπει να είναι πάνω από την ελάχιστη γραμμή). Στη συνέχεια, μπορείτε είτε να ακούσετε όταν αλλάζει το στοιχείο, είτε μπορείτε να το συνδέσετε στο rpi ή στο arduino και να εκτυπώνετε συνεχώς την τιμή.

Όταν είστε βέβαιοι ότι γνωρίζετε το ακριβές σημείο για τον αισθητήρα, τοποθετήστε το πολύ σταθερά στη δεξαμενή νερού και προσθέστε μια εκτεταμένη ποσότητα θερμής κόλλας για να βεβαιωθείτε ότι ο γυάλινος σωλήνας δεν σπάει (αυτό είναι πολύ ευαίσθητο). (δείτε την εικόνα 5)

Βήμα 6: Η καλωδίωση και η βαθμονόμηση

Τοποθετήστε το Raspberry pi και τα μεγαλύτερα εξαρτήματα στο εσωτερικό ενός ξύλινου κουτιού με μια σανίδα τοποθετημένη στην κορυφή (βάση όπου βρίσκεται το μηχάνημα και το κύπελλο). Έχω χρησιμοποιήσει velcro για να τοποθετήσω το pi και τα εξαρτήματα μέσα στο κουτί. Μπορείτε να τοποθετήσετε τα πάντα απευθείας σε καρφίτσες ge GPIO ή να χρησιμοποιήσετε ένα breadboard ή ένα κύκλωμα αν προτιμάτε.

Για τη βαθμονόμηση των αισθητήρων, ελέγξτε τις τιμές που λαμβάνετε και στις δύο καταστάσεις και σε διαφορετικούς φωτισμούς και προσαρμόστε τις στον κωδικό. (το δικό μου μπορεί να δουλεύει ή όχι). Το ίδιο συμβαίνει και με το NTC.

ΠΡΟΕΙΔΟΠΟΙΗΣΗ: Ο τρόπος με τον οποίο αλλάζουν οι τιμές εξαρτάται από το πότε θα τοποθετήσετε πρώτα το ρυθμιστή αναδίπλωσης ή το LDR/NTC. Όταν προσθέτετε για πρώτη φορά την αντίσταση με LDR, θα έχετε υψηλότερη τιμή για χαμηλότερη έκθεση στο φως. (Το 1023 είναι εντελώς σκοτεινό).

Όταν θέλετε να χρησιμοποιήσετε το σύστημα συναγερμού από το έργο, πρέπει να κολλήσετε ένα καλώδιο aux στα + - και GND του ενισχυτή και το ηχείο στις ακίδες εξόδου του ενισχυτή. Στη συνέχεια, προσθέστε επίσης 5V στον πίνακα. (Αυτό χρησιμοποιείται ως τάση αναφοράς για την ενίσχυση του ήχου). Στη συνέχεια, μπορείτε ακόμα να ρυθμίσετε την ένταση με το ποτενσιόμετρο στην πλακέτα.

Βήμα 7: Ανάπτυξη συστήματος

Βεβαιωθείτε ότι έχετε ένα Raspberry Pi μοντέλο 3 με Raspbian εγκατεστημένο και ότι το zeroconf έχει ρυθμιστεί ώστε να μπορείτε να το διαμορφώσετε ακέφαλο μέσω αγωγού SSH.

Εάν δεν ξέρετε πώς να το κάνετε, ακολουθήστε αυτόν τον οδηγό για να μετακινήσετε το Raspbian στην κάρτα SD σας. Για να διαμορφώσετε το zeroconf, ανοίξτε την κάρτα SD στον υπολογιστή σας και επεξεργαστείτε το αρχείο cmdline και προσθέστε τα παρακάτω στο τέλος του αρχείου (θα πρέπει να είναι μία γραμμή)

ip = 169.254.10.1

Για να μπορέσετε να συνδεθείτε στο pi χρησιμοποιώντας το ssh, πρέπει να το ενεργοποιήσετε. Μπορείτε να το κάνετε αυτό προσθέτοντας ένα αρχείο με το όνομα SSH στον κατάλογο εκκίνησης χωρίς επέκταση (όχι.txt).

όταν αυτό έχει ρυθμιστεί, μπορείτε να κάνετε έναν σωλήνα SSH στο Raspberry Pi σας χρησιμοποιώντας την εντολή ssh σε ένα τερματικό UNIX ή χρησιμοποιώντας το Putty σε έναν υπολογιστή με παράθυρα.

Την πρώτη φορά που συνδέεστε σε ένα pi, τα διαπιστευτήρια είναι τα ακόλουθα:

όνομα χρήστη: pipassword: βατόμουρο

Για να βεβαιωθείτε ότι το raspberry pi είναι πλήρως ενημερωμένο, εκδώστε την ακόλουθη εντολή στο τερματικό:

sudo apt ενημέρωση && sudo apt αναβάθμιση

Τώρα μπορείτε να εγκαταστήσετε τα απαιτούμενα πακέτα εκδίδοντας την ακόλουθη εντολή:

sudo apt install -y python3-venv python3-pip python3-mysqldb mariadb-server uwsgi nginx uwsgi-plugin-python3

Στη συνέχεια, προσθέστε έναν νέο κατάλογο στον αρχικό σας κατάλογο με όνομα που ταιριάζει (π.χ. ufee) και μεταβείτε στο εσωτερικό του:

mkdir project1 && cd project1

Στη συνέχεια, θέλετε να εγκαταστήσετε ένα εικονικό περιβάλλον στο οποίο θα εκτελείται η εφαρμογή. Μπορείτε να το κάνετε με τις ακόλουθες εντολές:

python3 -m venv --system-site-packages env

πηγή env/bin/activ

python -m pip install mysql-connector-python argon2-cffi Flask Flask-HTTPAuth Flask-MySQL mysql-connector-python passlib

Τώρα το εικονικό σας περιβάλλον είναι σε λειτουργία. Τώρα μπορείτε να αντιγράψετε τον κώδικα από το github μου εκεί. Μπορείτε να το βρείτε εδώ. Μπορείτε επίσης να το κλωνοποιήσετε αμέσως με την ακόλουθη εντολή:

git clone

Στη συνέχεια, θα διαμορφώσουμε τη βάση δεδομένων:

sudo mariadb <ufee/sql/init_db.sql && sudo mariadb <ufee/sql/ufeedump.sql

Η διαμόρφωση των NGINX και UWSGI:

Αλλάξτε το "Joshy" στα αρχεία διαμόρφωσης με το δικό σας όνομα χρήστη με την ακόλουθη εντολή:

sed -i s/joshy/$ USER/g conf/*

προσθέστε και ενεργοποιήστε τις υπηρεσίες:

sudo cp conf/project1-flask.service/etc/systemd/system/

sudo systemctl δαίμονας-επαναφόρτωση

sudo systemctl εκκίνηση project1-flask.service

Και τέλος διαμορφώστε το NGINX:

sudo cp conf/nginx/etc/nginx/sites-available/ufee

sudo rm/etc/nginx/sites-enabled/default

sudo ln -s/etc/nginx/sites-available/ufee/etc/nginx/sites-enabled/ufee

sudo systemctl επανεκκίνηση nginx.service

sudo systemctl ενεργοποίηση project1-flask.service

Τώρα το σύστημα πρέπει να είναι σε λειτουργία! Απολαύστε τον καφέ σας;)