Máquina de venda automática com escala para confirmar o lançamento de itens (Raspberry Pi): 5 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Bem-vindo companheiro criador, para um projeto escolar, decidi fazer uma máquina de venda automática de lanches. Nossa tarefa era criar um dispositivo recriável que usasse pelo menos 3 sensores e 1 atuador. Fui fazer uma máquina de venda automática em parte porque tinha acesso a algumas peças essenciais (ou seja, os motores) por meio do meu fabricante local. A ideia inicial era criar uma máquina de venda automática de bebidas, mas isso não seria viável devido à necessidade de isolamento, elemento de refrigeração e mecanismo de liberação mais macio para refrigerantes.

Este projeto foi a primeira vez para mim em alguns aspectos; Nunca havia trabalhado com madeira e eletrônica em tamanha escala. Minha experiência foi principalmente em software, então decidi me desafiar criando um projeto que seria uma verdadeira experiência de aprendizado.

Vou tentar explicar para vocês, da melhor maneira possível, como criar essa vending machine. Tenha em mente que tudo isso foi uma novidade para mim, então cometi alguns erros de novato com xilogravura etc.

Todo o código pode ser encontrado no repositório Github:

Suprimentos

• Madeira

• Dobradiças

  • 2 mais difíceis para a porta principal
  • 2 macios para o nascimento do produto
• Acrílico
• 4 motores DC de máquina de venda automática (com um botão para gerenciamento de rotação)
• 4 espirais (usei fio elétrico de cobre de 6 mm²)
• 4 conectores para conectar os motores a espiral (eu imprimi-os em 3D)
• Raspberry Pi
• Teclado 4x4
• Aceitador de moedas
• LCD
• Fios de ligação
• Tábuas de pão
• 4 transistores TIP 120
• Resistores
• Termômetro de um fio
• Tira de LED

Etapa 1: Programação dos sensores

Como eu tinha mais experiência em software, decidi começar primeiro com a programação dos sensores.

Os sensores incluem:

• Termômetro de um fio
• Sensor de célula de carga
• Teclado 4x4
• Aceitador de moedas

O termômetro de um fio é bastante simples e envolve apenas a conexão de um fio ao GPIO PIN 4 do Raspberry Pi (com alguns resistores) e a leitura do arquivo associado a ele.

A célula de carga era um pouco mais complicada, mas ainda assim fácil. Os 4 fios devem ser conectados ao amplificador HX711 e, por sua vez, o amplificador HX711 deve ser conectado ao Raspberry Pi. Depois de fazer isso, usei a biblioteca python HX711 para ler os valores. A leitura da célula de carga sem carga definiu o valor da tara. Depois coloquei alguns pesos pré-conhecidos na balança e com a regra de três calculei a constante pela qual o valor lido deveria ser dividido para ser apresentado por um valor em gramas.

O teclado 4x4 é tão intuitivo quanto possível. Com os 8 fios conectados ao teclado representando as 4 colunas e 4 linhas do teclado. Alguns cuidados devem ser tomados com o pedido desses fios, uma vez que os 2 teclados 4x4 que usei tinham 2 ordens de fios totalmente diferentes. Com uma biblioteca de teclado fácil de usar, a tecla pressionada pode ser facilmente registrada quando conectada corretamente ao Raspberry Pi.

O mais difícil dos sensores é definitivamente o aceitador de moedas. Configurar as moedas no dispositivo é bastante simples devido a uma boa documentação. Eu tinha um dispositivo capaz de diferenciar 4 moedas diferentes. Você deve especificar a quantidade associada de pulsos para uma moeda que o dispositivo envia para o Raspberry Pi. O registro da moeda na extremidade do dispositivo é quase perfeito, o que pode ser visto pelo display ao lado. O problema está em registrar esses pulsos no Raspberry Pi. Um adaptador poderoso o suficiente (12V, 1A) deve ser usado para ser capaz de registrar distintamente as diferentes moedas, bem como alguma programação cuidadosa para não interromper a contagem de pulsos muito cedo.

Etapa 2: Conectando e programando os motores

Eu peguei alguns motores de máquinas de venda automática de minha fábrica local, mas ainda precisava descobrir como conectá-los e programá-los.

Os motores tinham 4 fios conectados a eles e depois de alguns descobrirem 2 eram para a alimentação (pelo menos 12V) e 2 eram para o botão que é pressionado a cada meia volta. Eu conectei cada um desses motores a um transistor TIP 120 para poder controlá-los através do Raspberry Pi. Um dos outros 2 fios eu conectei a uma entrada do Pi (com resistor pullup) e um ao terra.

Depois disso, fiz algumas espirais com fio de aço de 2,2 mm, que acabou girando para o lado errado; para que meus itens fossem para trás. Usei um fio elétrico de cobre de 6mm², que é muito mais fácil de trabalhar.

Depois de fazer 4 espirais, era hora de fazer os conectores necessários para conectar a espiral aos motores. Decidi imprimi-los em 3D (arquivo em anexo) e colá-los aos motores e dobrar o fio ao redor deles.

Etapa 3: Criação da caixa da máquina

Para a caixa usei a madeira que estava presente no makerlab. Como não havia um único tipo e o painel frontal precisava ser mais fino para caber na parte eletrônica, a caixa consistia em pelo menos 6 tipos de madeira.

Primeiro, serrei 2 tábuas de 168 x 58 cm ao meio para o painel traseiro, os 2 painéis laterais e o painel divisor do meio.

Para o painel inferior usei um cômodo (ou assim pensei) pedaço de madeira de 58 x 58 cm. Isso acabou sendo um erro, pois não levei em consideração a espessura da madeira, então o painel traseiro teve que ser aparafusado em cima do painel inferior e os painéis laterais tiveram que ser aparafusados lateralmente. Isso deixou um pedaço extra de 2 cm saindo do topo.

Depois disso, aparafusei as 2 pranchas de produto horizontais ao painel divisor do meio. Bem como a parte superior do compartimento do produto. Então comecei a quebrar o vidro plexi da escotilha, que conectei com 2 dobradiças macias a uma barra de madeira conectada ao painel divisor do meio. Uma vez que isso foi concluído, o compartimento do meio do buraco teve que ser aparafusado no painel do lado esquerdo.

Em seguida, fiz as partes de madeira da balança e colei-as na parte inferior da caixa. Isso deixou uma pequena lacuna na parte inferior da caixa, que resolvi colocando uma tábua fina na frente. (Não está na foto)

Etapa 4: montagem dos sensores e motores na caixa

Assim que o esqueleto da carcaça foi feito, era hora de inserir as tripas.

Primeiro, cortei alguns furos em uma prancha para o LCD, o teclado e o aceitador de moedas. Em seguida, preguei esses eletrônicos na prancha e os conectei ao Raspberry Pi. Algum planejamento cuidadoso teve que ser feito para não cruzar muito os fios. O termômetro de um fio eu conectei a uma placa de ensaio colada na parte interna da prancha de eletrônicos. Então serrei uma prancha para o Raspberry Pi, a breadboard para os transistores do motor e o arduino que usei para fornecer 12V para o aceitador de moedas e os motores.

Os motores eu colei nas pranchas horizontais do produto e adicionei algumas pranchas verticais para dividir os compartimentos dos itens.

Etapa 5: Terminar a máquina de venda automática

Para o acabamento pintei toda a máquina de preto e coloquei uma faixa de LED no interior. Sob o aceitador de moedas, fiz um pequeno compartimento para as moedas caírem, para que não escorregassem no compartimento esquerdo. Eu também adicionei a porta de acrílico com as dobradiças mais duras.