Cafeteira IOT (UFEE): 7 etapas (com fotos)

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

Como prova de conhecimento, tivemos que criar um dispositivo IOT que pudesse ser controlado por meio de uma interface da web feita por nós mesmos. Como adoro café e como muito diariamente, decidi fazer minha própria cafeteira IOT.

A cafeteira UFEE: "a cafeteira pensando em você"

Para deixar o aparelho totalmente automático, estou usando café instantâneo.

Etapa 1: O que você precisa

- Raspberry Pi Modelo 3

- servo motor (ARD-T010051)

- RTC DS3231

- Amplificador mono CJMCU-832 PAM8302 2,5 W Classe D

- Sensor Reed

- RELÉ 5V (10A)

- Relé de estado sólido (5V)

- Cabo Aux

- Tubo de encolhimento

- 2 bicos de cobre

- Peça Bicone

- Tubo de silicone

- Caldeira Senseo 1400W

- Bomba Senseo 22W

- Senseo watertank

- Interruptor Reed (normalmente aberto)

- fio de cobre

- MCP3008

- 2x LDR

- alto-falante de 4 ohm (ou um tipo diferente)

- 2 resistor de 10KΩ

- resistor 5KΩ

- Diodo 1N4007

Para o case eu escolhi um visual bastante industrial, mas há muitas maneiras de encaixar os componentes que podem parecer mais atraentes quando você quiser colocá-los em sua casa.

Etapa 2: primeiros passos

Comecei abrindo a cafeteira Senseo e explorando os componentes internos. Para abri-lo, você remove 2 parafusos da parte traseira usando uma chave de fenda torx, e então pode forçá-lo a abrir nos clipes de fixação.

Depois de aberto, você só precisa da bomba, da caldeira e dos fios e tubos que mantêm tudo unido.

O próximo passo é montar a caldeira e bombear no invólucro desejado, pois a caldeira e o reservatório de água devem estar bem posicionados para serem utilizados. Certifique-se de que o encaixe do reservatório de água está bem encaixado, apertado e de fácil acesso.

Depois de concluído, você pode começar a conectar os componentes de acordo com o esquema.

Etapa 3: O bocal (aparência industrial)

Para o bico, usei um pequeno recipiente de metal no qual fiz um furo grande o suficiente para caber na peça de bicone. Encaixe o tubo em um dos bocais e aperte os bocais na peça bicônica. Em seguida, faça orifícios correspondentes no recipiente de metal e na caixa e use alguns parafusos e porcas para apertá-la na caixa.

Etapa 4: O dispensador de café (aparência industrial)

Para segurar o café, você precisará de um recipiente com tampa transparente que você pode montar no corpo.

Faça 2 furos de Ø5mm no fundo: - Um no centro do recipiente - um no meio entre o primeiro furo e a lateral

passe a engrenagem do servo pelo orifício mais próximo da lateral, e aparafuse a peça (que acompanha o servo) com 6 pernas. (ver foto 1)

Em seguida, pegue uma peça de metal e dobre-a na forma de um pequeno trilho e dobre os cantos e a ponta de uma peça, para que possa montá-la no fundo da lata sobre o orifício no centro. (ver foto 2)

Use um suporte de encaixe para montar o servo com mais firmeza no corpo do contêiner. (ver foto 3)

Por fim, faça um furo de Ø5mm na parte inferior traseira do recipiente para encaixar o LDR e mais alguns para montar o recipiente no corpo da máquina. (ver foto 4)

Etapa 5: preparação e montagem dos sensores

Há um NTC embutido na caldeira, que você pode conectar ao MCP fazendo um divisor de tensão com um resistor pull-down de 5KΩ.

Os LDRs para a verificação do café e das xícaras devem ser preparados primeiro. Como estou usando uma caixa de metal, é necessário isolá-la bem para não causar um curto-circuito na caixa. Se você também estiver usando um invólucro de metal, faça o seguinte: - coloque um pouco de fita isolante ao redor de cada uma das pernas e cubra com um tubo retrátil. (ver foto 1)

- em seguida, solde os fios em cada uma das pernas e cubra também as conexões com tubo retrátil, de forma que todas as conexões fiquem completamente cobertas. (ver fotos 2 e 3)

- repita essas etapas para o segundo LDR

- passe a cabeça de um dos LDRs pelo orifício que você fez para ele no recipiente de café e dobre as pernas. (ver foto 4)

- cubra com fita isolante para que nenhuma luz possa passar por trás.

- monte o outro LDR na parte inferior da caixa com um pedaço de tubo que fica coberto quando um copo é colocado, ou diretamente na base onde você coloca o copo. (Ao escolher a 2ª opção, certifique-se de que o sensor está bem coberto com um material transparente à prova d'água!)

Para montar o sensor de palheta no reservatório de água, encha-o com água de forma que o ímã fique em seu ponto mais alto (a água deve estar acima da linha mínima). Em seguida, você pode ouvir quando o elemento muda ou pode conectá-lo ao rpi ou a um arduino e imprimir continuamente o valor.

Quando tiver certeza de que sabe o local exato do sensor, monte-o firmemente no reservatório de água e adicione uma grande quantidade de cola quente para garantir que o tubo de vidro não se quebre (isso é muito sensível). (ver foto 5)

Etapa 6: a fiação e calibração

Monte o Raspberry pi e os componentes maiores dentro de uma caixa de madeira com uma prancha montada na parte superior (base onde ficam a máquina e o copo). Usei velcro para montar o pi e os componentes dentro da caixa. Então, você pode montar tudo diretamente nos pinos ge GPIO ou usar uma placa de ensaio ou placa de circuito, se preferir.

Para a calibração dos sensores, verifique os valores que obtém nos dois estados e nas diferentes iluminações, e ajuste-os no código. (o meu pode ou não funcionar). O mesmo acontece com o NTC.

AVISO: A forma como os valores mudam depende se você coloca o resistor suspenso ou o LDR / NTC primeiro. Ao adicionar o resistor com um LDR pela primeira vez, você obterá um valor mais alto para uma exposição à luz mais baixa. (1023 está completamente escuro).

Quando você quiser usar o sistema de alarme do projeto, você precisa soldar um cabo aux aos + - e GND do amplificador, e o alto-falante aos pinos de saída do amplificador. Em seguida, adicione 5 V à placa. (Isso é usado como voltagem de referência para amplificar o som). Você ainda pode ajustar o volume com o potenciômetro na placa.

Etapa 7: implantação do sistema

Certifique-se de ter um Raspberry Pi modelo 3 com Raspbian instalado e zeroconf está configurado para que você possa configurá-lo sem cabeça em um pipeline SSH.

Se você não sabe como fazer isso, siga este guia para enviar o Raspbian para o seu cartão SD. Para configurar o zeroconf, abra o cartão SD no seu computador e edite o arquivo cmdline e adicione o seguinte ao final do arquivo (deve ser uma linha)

ip = 169.254.10.1

Para poder se conectar ao seu pi usando ssh, você deve habilitá-lo. Você pode fazer isso adicionando um arquivo chamado SSH no diretório de inicialização sem extensão (sem.txt).

quando isso está configurado, você pode fazer um pipe SSH para o seu Raspberry Pi usando o comando ssh em um terminal UNIX ou usando Putty em um pc com Windows.

Na primeira vez que você faz login em um pi, as credenciais são as seguintes:

nome de usuário: pipassword: raspberry

Para ter certeza de que seu raspberry pi está totalmente atualizado, emita o seguinte comando no terminal:

sudo apt update && sudo apt update

Agora você pode instalar os pacotes necessários emitindo o seguinte comando:

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

Em seguida, adicione um novo diretório em seu diretório inicial com um nome adequado (por exemplo, ufee) e vá dentro dele:

mkdir projeto1 && cd projeto1

Em seguida, você deseja instalar um ambiente virtual no qual o aplicativo será executado. Você pode fazer isso com os seguintes comandos:

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

env / bin / ativar fonte

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

Agora seu ambiente virtual está instalado e funcionando. Agora você pode copiar o código do meu github para lá. Você pode encontrá-lo aqui. Você também pode cloná-lo imediatamente com o seguinte comando:

git clone

a seguir, vamos configurar o banco de dados:

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

A configuração do NGINX e UWSGI:

Altere 'Joshy' nos arquivos de configuração com seu próprio nome de usuário com o seguinte comando:

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

adicione e ative os serviços:

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

sudo systemctl daemon-reload

sudo systemctl start project1-flask.service

E finalmente configure o 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 restart nginx.service

sudo systemctl enable project1-flask.service

Agora o sistema deve estar instalado e funcionando! Aproveite seu café;)