Detektor úrovně koksovacího stroje: 5 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

Rev 2.5 - uklidil 3D tištěné části a aktualizoval konektor na společnou jednotku plošných spojů.

Rev 2 - ultrazvukové „tlačítko“nahrazuje ruční tlačítko.

Stisknutí tlačítka je tak staromódní, zvláště když už používám ultrazvukový senzor. Proč nepoužít ultrazvukový senzor k aktivaci detektoru úrovně plechovky! Rev 2 odebere tlačítko a nahradí jej jiným modulem HC-SR04. Nyní přejděte ke stroji a automaticky se zapne, aby odhalil úroveň plechovky. Přišel jsem o logo „Coke“, ale musel jsem pouze změnit čelní panel - všechny ostatní tištěné součásti zůstávají stejné

Mám to štěstí, že mám starý stroj na výrobu koksu, který používám na „občerstvení“. Když je plný, pojme asi 30 plechovek. Problém je, kolik plechovek je v daném okamžiku? Kdy musím provést běh na doplnění stroje?

Řešením (kromě neustálého otevírání stroje) je vybičování senzoru nebo „detektoru úrovně plechovky“, který dokáže přibližně přiblížit počet plechovek ve stroji v daném okamžiku. Rozhodl jsem se, že musí splňovat následující požadavky:

- musí být levné a jednoduché

- neinvazivní (nechci začít vrtat nebo řezat do svého stroje)

- Použijte Arduino Nano

-Pomocí LCD obrazovky mi poskytnete snadno srozumitelné hodnoty

- být napájen nativním USB nebo externím napájecím zdrojem

-pro čtení „podle potřeby“použijte momentální tlačítko (nyní místo toho použijte 2. modul HC-SR04).

Měl jsem nějaké ultrazvukové moduly, několik nano a malou obrazovku LCD a rozhodl jsem se, že by se mi tu mohly hodit.

Po troše hledání jsem měl všechny potřebné prvky (hardware a kódování), aby to fungovalo. Jedinou nevyřešenou otázkou bylo - byl by ultrazvukový senzor schopen zaznamenat smysluplnou vzdálenost odrazem signálu od válcových plechovek? Ukazuje se, že ve skutečnosti „může“! (omlouvám se za slovní hříčku).

Krok 1: Hardware

Dobře, tohle je docela jednoduché.

- Arduino Nano

- Kuman 0,96 palce 4pinový žlutý modrý IIC OLED (SSD 1306 nebo podobný).

- Ultrazvukové měřicí moduly HC-SR04 (počet: 2 pro automatickou verzi)

- Obecné tlačítko SP, pokud nepoužíváte 2. modul HC-SR04 (volitelně)

- zásuvka se zásuvkou pro nástěnný adaptér 7-12 V (volitelně)

- přibližně 14 palců 2párového kabelu telefonního konektoru pro elegantnější externí zapojení

Krok 2: 3D tištěné pouzdro

V této sestavě jsou použity celkem 4 tištěné části:

- Spodní část (červená)

- Průsvitný top

- Zasuňte přední panel (červenobílý barevný tisk)

- Držák ultrazvukového senzoru

Díly jsou navrženy pro tisk bez podpěr pomocí Fusion 360.

K montáži nejsou potřeba žádné upevňovací prvky; všechny díly k sobě zapadají! Horní část lze po sestavení sejmout mírným stlačením obou stran vršku poblíž základny a stažením vršku.

LCD obrazovka zapadne do krytu. Základna má na jednom konci slot pro přijímač a vzadu sedlo pro Nano, které zamyká desku v základně. Adaptér zástrčky 12V je nyní běžnou jednotkou pro montáž na DPS, kterou dostávám hromadně asi čtvrtinu a horní část ji drží na svém místě. Přední strana sklouzne do drážek přijímače v horním a dolním prvku.

Všechny díly jsou PLA, přičemž horní část je průsvitná, takže po zapnutí vidím záři krabice!

Aby na předním krytu byly červené akcenty, vytisknu bílou část o tloušťce 0,08 mm (tloušťka vrstvy 0,02) a červenou pro zbytek, který vypadá čistě.

Krok 3: Zapojení

Zapojení tohoto projektu je velmi jednoduché. Napájení 5V a uzemnění na LCD obrazovku a ultrazvukové moduly od Nano. Dvojice signálních vodičů od Nano k LCD a dva páry od Nano k ultrazvukovým modulům. Několik dalších vývodů pro volitelné napájení 12V a voila!

Ve své první sestavě jsem nechal nainstalovat Nano s piny, a tak jsem se rozhodl použít jej tak, jak je, a vytvořit prototypové zapojení, které bude vyhovovat. Hloupé malé konektory jsou podle mého názoru vždy trochu vybíravé, ale pak jich zase nebylo příliš mnoho. Dalo by se vždy těchto konektorů vzdát a celou věc pájet. Možná příště…

V následujících sestaveních instaluji do Nano pouze kolíky záhlaví pro připojení, která skutečně používám. Usnadňuje instalaci kabelů a předchází chybám.

Také jsem použil 2párový běžný telefonní kabel k vytvoření kabelu k senzoru plechovky ve stroji. Poskytuje pěkný, čistý kabel, který je cenově dostupný (zdarma a dnes všude!)

Krok 4: Kód

Kód je dlážděn dohromady z různých zdrojů (stejně jako většina projektových kódů).

Začal jsem s ultrazvukovým vzorkem od Dejana Nedelkovského na www. HowToMechatronics.com. Dobrý návod.

Potom jsem vytáhl nějaký kód LCD z Jean0x7BE na Instructables.com a dozvěděl jsem se více z mnoha dalších stránek. Postupoval jsem podle jeho pokynů a přidal obě požadované knihovny:

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

Také jsem prošel ukázkové soubory v knihovně SSD1306 a z toho jsem se poučil.

Nakonec je kód z těchto zdrojů vyřazen a s trochou drobností mi poskytl výsledek, který jsem hledal.

Konstrukce nyní obsahuje druhý ultrazvukový modul pro snímač vzdálenosti. Postavte se před zařízení a obrazovka se zapne, odejděte a po několika sekundách se vypne. Komentujte osobní senzor, pokud je stále zapnutý nebo pokud je použita možnost tlačítka.

Krok 5: Instalace a kalibrace

Krabici jsem navrhl tak, aby seděla na stroji, pomocí několika vodičů (nyní používám 2-párový telefonní kabel), které vedou mezi těsnění dveří a tělo stroje. Ultrazvukový modul je připevněn ke střeše pozice plechovky pomocí oboustranné pásky.

I když má stroj dvě strany neboli „pozice“pro plechovky, chtěl jsem, aby to bylo jednoduché. Vyvažuji zátěž na obou stranách stroje, takže čtení jedné strany a „zdvojnásobení“by mi mělo poskytnout dobrou (dostatečnou) aproximaci.

Posouzení tohoto projektu jsem zahájil kontrolou minimální a maximální výšky pole plechovky stroje na výrobu koksu. Prázdný, je asi 25 vysoký, což znamenalo, že pracovní rozsah ultrazvukového senzoru (0 - 50 cm) je dostatečně blízko (pro mě, vzhledem k ceně těchto modulů). Pomocí této základní matematiky jsem vypočítal rozsah na papíře a zakódoval proto mi poskytne sloupcový graf a odhadovaný počet plechovek.

Po instalaci a zapnutí mě můj první zkušební provoz zcela překvapil. Nejen, že poskytlo solidní odražení signálu od plechovek, ale ukázalo se, že je zatraceně přesné: Hrubé výpočty odpovídaly skutečnému množství plechovek ve stroji bez dalšího ladění! (To je poprvé …).

All-in-all, užitečný projekt. Teď si myslím, že je čas na slavnostní osvěžení !!