UCL - Indústria 4.0: Misturador de doces 4.000: 9 etapas

2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2025-01-23 15:03

Para o nosso projeto na Indústria 4.0, decidimos fazer um misturador para doces. A ideia é que tenhamos um painel de usuário, feito em Node-Red, onde os clientes podem pedir seus doces, então um arduino irá processar o pedido e misturar os doces em uma tigela. Então, temos um banco de dados em SQL onde mantemos a estática sobre quais tipos de doces são pedidos em sua maioria e o volume ordenado.

O primeiro rascunho foi fazer um misturador para 8 tipos de doces e ter motores para abrir e fechar para os recipientes de doces. Tivemos alguns problemas de design com os recipientes, o doce ficou preso, então decidimos nos afastar dos motores e usar alguns LEDs para indicar os motores funcionando.

Etapa 1: o design

Nosso modelo é feito com 4 recipientes para o doce, onde uma tampa deslizante é usada para abrir e fechar o doce. Sob os recipientes, temos uma rampa até uma tigela. A tigela fica então no topo de uma célula de carga.

O projeto em Node-Red é dividido em 2 seções, Cliente e Administração.

Na seção do cliente temos 5 botões, 4 deles são usados para pedir o doce e 1 é usado para aceitar a compra. Com o botão de compra o cliente pode ver o peso do doce e o preço esperado, então quando o botão de compra for pressionado, o peso e o preço aparecerão em comprado.

Na seção de administração podemos ver o quanto nossos recipientes estão cheios e a quantidade total de doces comprados.

No SQL, podemos ver estatísticas sobre quais doces são escolhidos e o peso total e receita das compras.

Etapa 2: o Arduino Curcuit

Na placa arduino conectamos 4 botões, 4 LEDs de duas cores e 1 célula de carga com um módulo HX711.

Os botões são usados para que o operador de doces empurre quando os recipientes estiverem cheios de doces.

O LED de duas cores usa a cor vermelha e verde. A cor vermelha indica que o recipiente está vazio e precisa ser enchido, e a cor verde indica que tipo de doce foi escolhido e então podemos abrir para aquele recipiente. Supunha-se que essa parte fosse automatizada, mas devido a problemas de design, decidimos torná-la manual.

Etapa 3: Lista de E / S

Da célula de carga, obtemos 4 cabos, que são conectados a um módulo HX711

Vermelho para E +

Branco para E-

Verde para A-

Amarelo para A +

O HX711 é então conectado à placa arduino com

GND para aterrar

DT para pino 3

SCK para o pino 2

VCC a 5V

Nossos botões de pressão estão conectados aos pinos 44, 46, 48 e 50, o LED verde está conectado aos pinos 30, 32, 34 e 36, o LED vermelho está conectado aos pinos 31, 33, 35 e 37.

Etapa 4: O Código

No código do arduino, começamos definindo nossas variáveis e configurando nossos LEDs e botões de pressão para alguns pinos.

Também configuramos uma variável para receber o arquivo do Node-Red.

Quando nossos botões no arduino são pressionados, enviamos o status 5 para o Node-red, indicando que os recipientes foram preenchidos e estamos prontos para dispersar os doces desse recipiente.

Quando pressionamos um botão no lado do cliente Node-Red, enviamos o número 1-4 para o arduino. O Arduino então verifica o número e abre o contêiner vinculado a esse número. Isso é feito com o LED verde aceso por 5 segundos. Ao mesmo tempo, deduzimos 1 do status do contêiner para indicar que alguns doces foram retirados desse contêiner.

Quando o status do recipiente chegar a 0, o LED vermelho acenderá indicando que este recipiente deve ser enchido novamente.

Quando uma compra está sendo feita, o número 5 é enviado para o arduino, e então ele calcula o preço e envia o preço e o peso de volta para node-red e SQL.

A última parte do código do arduino envia o status 'e o peso / preço de volta ao vermelho.

Etapa 5: Nó-vermelho

O Node Red faz todas as conexões entre o arduino e o banco de dados SQL.

Os dados vindos da tela do Cliente no Node-red vão para o arduino onde são processados. Os dados processados então voltam para o Nó Vermelho e para a tela de Administração.

Se tomarmos o botão 1 como excampel, o teremos conectado com as linhas tanto para o arudino através do com4, quanto para o servidor SQL. Quando abrimos o botão, podemos ver que a informação enviada ao arduino é a carga útil e o tópico é enviado ao SQL.

Usamos uma função em Node-Red para enviar as informações do arduino para o SQL. Nesta função, precisamos de algum código java para dizer ao Node-red o que fazer com o código.

Código de função:

var data = msg.payload.split (","); var Vægt = data [13];

var Kroner = dados [14];

var out = "UPDATE blanding SET Vægt = '" + Vægt + "', Kroner = '" + Kroner + "' ONDE id = 1";

msg.topic = out;

return msg;

No código aqui, obtemos uma string de dados do arduino e ela é dividida com um "," entre os números.

Para esta função, precisamos dos números que vêm na 13ª e 14ª posições, e os colocamos nas variáveis "Vægt e Kroner". Em seguida, pegamos o código que deve ser executado em SQL e colocamos na variável "out", e é enviado como um tópico para SQL.

Etapa 6: SQL

No banco de dados SQL, mantemos as estatísticas de quantas vezes cada tipo de doce foi pedido ao longo do dia, e o peso e o preço do doce.

O statestik do botão vem de um contador conectado a cada botão no Node-Red e o peso e preço vem do arduino através de uma função no Node-Red.

Etapa 7: Vídeo

No vídeo, mostramos que um recipiente é preenchido no painel do administrador e, em seguida, alguns doces são pedidos clicando nos botões no painel do cliente. Ao mesmo tempo, o peso e o custo estimado do doce são mostrados no painel do cliente.

Quando o cliente está satisfeito com sua mistura de doces, ele pressiona o botão de compra, e o peso e o custo reais são mostrados abaixo do botão. Isso então completa a parte do cliente e, em seguida, o peso e o custo são transferidos para o painel de administração e nosso banco de dados em sql.

Em seguida, no banco de dados, rastreamos quantas vezes um pedaço de doce foi pedido e quanto doce pesou e o custo disso.

Etapa 8: Avaliação

Este foi um bom projeto onde conseguimos trabalhar com 3 programas e fazer com que interajam entre si. No início tínhamos algumas funções sendo executadas no Node-Red e algumas no Arduino, mas para melhor manter uma visão geral, decidimos colocar todas as funções no arduino e então fazer com que o Node-Red representasse todo o visual.

Etapa 9: Estenda o Projeto

Nossa ideia era ter um dos recipientes aberto com um motor, então o próximo passo seria fazer um desenho onde o doce não emperrasse.