Detector de nível de máquina de coque: 5 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:39

Rev 2.5 - organizou as peças impressas em 3D e atualizou o conector de plugue para uma unidade de PCB comum.

Rev 2 - o "botão" ultrassônico substitui o botão manual.

Apertar um botão é tão antiquado, principalmente quando já estou usando um sensor ultrassônico. Por que não usar um sensor ultrassônico para ativar o detector de nível da lata! Rev 2 remove o botão de pressão e substitui-o por outro módulo HC-SR04. Agora, basta ir até a máquina e ela liga automaticamente para revelar o nível da lata. Perdi o logotipo da "Coca" no processo, mas só tive que trocar o painel frontal - todos os outros componentes impressos permanecem os mesmos

Tenho a sorte de ter uma máquina de Coca velha que uso para, er, "refrescos". Ele contém cerca de 30 latas quando cheio. O problema é: quantas latas estão nele a qualquer momento? Quando preciso fazer uma corrida para reabastecer a máquina?

Uma solução (além de abrir a máquina o tempo todo) é acionar um sensor, ou "detector de nível de lata", que pode aproximar o número de latas na máquina a qualquer momento. Eu decido que ele deve atender aos seguintes requisitos:

- deve ser barato e simples

- não invasivo (não quero começar a furar ou cortar a minha máquina)

- Use o Arduino Nano

- Use uma tela LCD para fornecer leituras fáceis de entender

- ser alimentado pelo USB nativo ou uma fonte de alimentação externa

- use um botão momentâneo para leituras "conforme necessário" (agora usando o segundo módulo HC-SR04).

Eu tinha alguns módulos ultrassônicos, alguns Nanos e uma pequena tela LCD e decidi que eles poderiam ser úteis aqui.

Depois de um pouco de pesquisa, eu tinha todos os elementos necessários (hardware e codificação) para fazer isso funcionar. A única questão pendente era - o sensor ultrassônico seria capaz de registrar uma distância significativa refletindo o sinal de latas cilíndricas ?? Acontece que de fato "pode"! (desculpe o trocadilho).

Etapa 1: Hardware

Ok, este é bem direto.

- Arduino Nano

- OLED IIC Kuman 0,96 de 4 pinos amarelo azul (SSD 1306 ou similar).

- Módulos de alcance ultrassônico HC-SR04 (qtd: 2 para versão automática)

- Botão SP genérico se não estiver usando o segundo módulo HC-SR04 (opcional)

- receptáculo de plugue fêmea para adaptador de parede de 7-12 V (opcional)

- aproximadamente 14 de cabo de 2 pares de tomada de telefone para fiação externa mais elegante

Etapa 2: caixa impressa em 3D

Um total de 4 peças impressas são usadas nesta construção:

- Inferior (vermelho)

- Topo translúcido

- Slide no painel frontal (impressão em vermelho e branco)

- Suporte para sensor ultrassônico

As peças são projetadas para serem impressas sem suporte usando o Fusion 360.

Nenhum fixador é necessário para a montagem; todas as peças se encaixam! A parte superior pode ser removida após a montagem, pressionando levemente um dos lados da parte superior perto da base e puxando a parte superior.

A tela LCD se encaixa na tampa. A base possui um slot para receptor em uma extremidade e uma sela na parte traseira para o Nano, travando a placa na base. O adaptador de plugue de 12 V agora é uma unidade de montagem de PCB comum que recebo a granel por cerca de um quarto e a parte superior o mantém no lugar. A face frontal desliza nas ranhuras do receptor nos elementos superior e inferior.

As peças são todas PLA, com a parte superior translúcida para que eu possa ver a caixa brilhar quando ligada!

Para fornecer os acentos vermelhos na capa frontal, imprimo a parte branca mostrada com 0,08 mm de espessura (camada de 0,02) e vermelho para o restante, que parece limpo.

Etapa 3: Fiação

A fiação para este projeto é muito simples. Alimentação de 5 V e aterramento para a tela LCD e os módulos ultrassônicos do Nano. Um par de fios de sinal do Nano para o LCD e dois pares do Nano para os módulos ultrassônicos. Alguns cabos extras para a alimentação de 12 V opcional e pronto!

Na minha primeira construção, eu tinha um Nano com pinos instalados, então decidi usá-lo como está e fazer um protótipo de fiação para se adequar. Os pequenos conectores estúpidos são sempre um pouco complicados de fazer, na minha opinião, mas, novamente, não eram muitos. Sempre se pode abrir mão desses conectores e soldar tudo. Talvez na próxima vez…

Em compilações subsequentes, eu apenas instalo pinos de cabeçalho no Nano para as conexões que realmente uso. Facilita a instalação de cabos e evita erros.

Também usei um cabo telefônico comum de 2 pares para fazer o cabo para o sensor de lata na máquina. Ele fornece um cabo bom e limpo que é acessível (gratuito e em todo lugar hoje em dia!)

Etapa 4: Código

O código é remendado a partir de várias fontes (como a maioria dos códigos de projeto).

Comecei com a amostra ultrassônica de Dejan Nedelkovski em www. HowToMechatronics.com. Bom tutorial.

Em seguida, puxei alguns códigos de LCD de Jean0x7BE em Instructables.com e aprendi um pouco mais com vários outros sites. Segui suas instruções e adicionei as duas bibliotecas necessárias:

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

Também examinei os arquivos de exemplo na biblioteca SSD1306 e aprendi com isso.

No final, o código foi misturado a partir dessas fontes e, com alguns ajustes, me deu o resultado que eu estava procurando.

O design agora incorpora um segundo módulo ultrassônico para um sensor walk-up. Fique na frente do dispositivo e a tela liga, afaste-se e ela desliga após alguns segundos. Comente o sensor de pessoa se estiver ativado o tempo todo ou se a opção de botão de pressão for usada.

Etapa 5: Instalação e calibração

Projetei a caixa para ficar em cima da máquina, usando alguns fios (agora uso um cabo telefônico de 2 pares) que passam entre a vedação da porta e o corpo da máquina. O módulo ultrassônico é preso ao teto do compartimento da lata usando fita dupla-face.

Embora a máquina tenha dois lados ou "baias" para latas, eu queria mantê-la simples. Eu equilibro a carga em ambos os lados da máquina, portanto, ler um lado e "dobrar" deve me dar uma aproximação boa (o suficiente).

Iniciei a avaliação deste projeto verificando a altura mínima e máxima do compartimento de latas da máquina de Coca-Cola. Vazio, tem cerca de 25 de altura, o que significa que a faixa de trabalho do sensor ultrassônico (0 - 50 cm) é próxima o suficiente (para mim, dado o preço desses módulos). Usando essa matemática básica, calculei a faixa no papel e codifiquei de acordo com o gráfico de barras e o número estimado de latas.

Depois de instalado e ligado, fiquei completamente surpreso com meu primeiro teste. Não apenas forneceu uma leitura sólida, refletindo o sinal das latas, como também se revelou extremamente preciso: os cálculos aproximados corresponderam à quantidade real de latas na máquina sem ajustes adicionais! (Essa é a primeira vez …).

Em suma, um projeto útil. Agora eu acho que é hora de um refresco de comemoração !!