Mgao wa Kidonge cha Moja kwa Moja: Hatua 10 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:52

Sisi ni wanafunzi wa kwanza Mwalimu uhandisi wa mitambo ya kiufundi kwenye Kitivo cha Uhandisi cha Brussels (kwa kifupi "Bruface"). Huu ni mpango wa vyuo vikuu viwili vilivyo katikati ya Brussels: Université Libre de Bruxelles (ULB) na Vrije Universiteit Brussel (VUB).

Kama sehemu ya programu ilibidi tufanye mfumo halisi wa kufanya kazi kwa kozi ya Mechatronics.

Katika kozi za kinadharia tulijifunza jinsi vifaa anuwai vinapaswa kuunganishwa katika matumizi halisi. Baada ya hapo, tulipata utangulizi juu ya misingi ya mdhibiti mdogo wa Arduino na jinsi ya kudhibiti mfumo wa mechatronics. Lengo la kozi hiyo ilikuwa kuweza kubuni, kutoa na kupanga mfumo wa mfumo.

Hii yote inapaswa kufanywa kwa kikundi. Kikundi chetu kilikuwa timu ya kimataifa ambayo inajumuisha wanafunzi wawili wa China, wanafunzi wawili wa Ubelgiji na mwanafunzi mmoja wa Kameruni.

Kwanza kabisa tunataka kutoa shukrani zetu kwa msaada wa Albert De Beir na Profesa Bram Vanderborght.

Kama kikundi tuliamua kushughulikia shida inayofaa ya kijamii. Kadiri idadi ya watu waliozeeka inavyokuwa suala la ulimwengu, mzigo wa wahudumu na wauguzi unakuwa mkubwa sana. Watu wanapozeeka, mara nyingi lazima wachukue dawa na vitamini zaidi. Pamoja na mtoaji wa kidonge kiatomati inawezekana kwa wazee wasio na akili kukabiliana na kazi hii kwa muda mrefu kidogo. Kwa hili walezi na wauguzi wanaweza kuwa na wakati zaidi wa kutumia kwa wagonjwa wanaotegemewa zaidi.

Pia itakuwa rahisi sana kwa kila mtu ambaye huwa msahaulifu wakati mwingine na hakumbuki kunywa vidonge vyake.

Kwa hivyo mfumo wa urafiki unapaswa kutoa suluhisho ambalo linakumbusha mtumiaji kunywa vidonge vyake na pia kusambaza vidonge. Tunapendelea pia mtoaji wa kidonge kiatomati kuwa rafiki kwa watumiaji ili kuwezesha kila mtu kutumia: bila kujali umri wao!

Hatua ya 1: Vifaa

Kesi:

• Mdf: unene wa 4 mm kwa kesi ya ndani
• Mdf: unene wa 3 na 6 mm kwa kesi ya nje

Mkutano

• Bolts na karanga (M2 na M3)
• Uzao mdogo wa mpira

Mdhibiti Mdogo:

Arduino UNO [Agiza kiungo]

Sehemu za elektroniki

• Bodi ya mzunguko tupu [Agiza kiungo]
• Gari ndogo ya Servo 9g [Agiza kiungo]
• Ndogo DC-motor 5V [Agiza kiungo]
• Transistor: BC 237 (NPN bipolar transistor) [Agiza kiungo]
• Diode 1N4001 (Peak Inverse Voltage ya 50V) [Agiza kiungo]
• Buzzer ya kupita: piezo ya Transducteur
• LCD2602

• Kizuizi:

  • 1 x 270 ohm
  • 1 x 330 ohm
  • 1 x 470 ohm
  • 5 x 10k ohm
• Mtoaji wa infrared
• Kichunguzi cha infrared

Hatua ya 2: Kesi ya ndani

Kesi ya ndani inaweza kuonekana kama sanduku ambalo lina mitambo yote ya ndani na umeme. Inajumuisha sahani 5 za 4mm MDF ambazo ni laser iliyokatwa katika maumbo sahihi. Pia kuna sahani ya sita ya hiari ambayo mtu anaweza kuongeza. Kipande hiki cha sita cha hiari kina sura ya mraba na inaweza kutumika kama kifuniko. Sahani 5 (chini na pande nne) zimeundwa kwa umbo la fumbo ili ziweze kutosheana kabisa. Mkutano wao unaweza kuimarishwa kwa kutumia vis. Ndege tayari zina mashimo ambapo sehemu zingine zinapaswa kutoshea au mahali ambapo bolts zinapaswa kuwekwa.

Hatua ya 3: Utaratibu wa ndani

MBINU YA UTOAJI

Utaratibu

Utaratibu wetu wa kusambaza vidonge ni kama ifuatavyo: mtumiaji huweka vidonge kwenye chumba cha kuhifadhi juu ya sanduku. Kama bamba la chini la chumba hicho limepandikizwa, vidonge vitatelemka moja kwa moja kwenye bomba la kwanza, ambapo hujazana. Chini ya mrija huu kuna silinda iliyo na shimo dogo ambalo kidonge kimoja tu kinatoshea kabisa. Shimo hili dogo liko chini ya bomba ili vidonge viwe juu juu yake, wakati kidonge cha kwanza kiko kwenye shimo la silinda. Wakati kidonge kinapaswa kuchukuliwa, silinda (iliyo na kidonge ndani) huzunguka nyuzi 120 ili kidonge kwenye silinda kianguke kwenye silinda ya pili. Silinda hii ya pili ni mahali ambapo sensor iko ambayo hugundua ikiwa kidonge kimeanguka chini kutoka kwenye silinda. Hii hutumika kama mfumo wa maoni. Bomba hili lina upande mmoja ambao hushika juu kuliko ule mwingine. Hii ni kwa sababu upande huu unazuia kidonge kuanguka juu ya bomba la pili, na kwa hivyo inasaidia kuhakikisha kuwa kidonge kitashuka ndani ya bomba na itagunduliwa na sensa. Chini ya bomba hili iko slaidi ndogo hivi kwamba kidonge cha kuteremsha kitateleza kupitia shimo mbele ya sanduku la ndani.

Utaratibu huu wote unahitaji sehemu kadhaa:

• Sehemu za kukata Laser

  1. Sahani ya chini iliyopandwa ya chumba cha kuhifadhi.
  2. Sahani zilizopandwa upande wa chumba cha kuhifadhi

• Sehemu zilizochapishwa za 3D

  1. Bomba la juu
  2. Silinda
  3. Mhimili
  4. Bomba la chini (angalia bomba la chini na chumba cha sensorer)
  5. Slaidi

• Sehemu zingine

  Roll kuzaa

Faili zote za sehemu zetu ambazo zinahitajika kwa kukata laser au uchapishaji wa 3D zinaweza kupatikana hapa chini.

Sehemu tofauti na mkutano wao

JAMII ZA Uhifadhi

Sehemu ya kuhifadhi ina sahani tatu ambazo laser hukata. Sahani hizi zinaweza kukusanywa na kushikamana kwa kila mmoja na sanduku la ndani kwa sababu zina mashimo na vipande vidogo vilivyosimama nje. Hii ni ili wote waweze kutosheana kama kitendawili! Mashimo na vipande vilivyosimama tayari vimeongezwa kwenye faili za CAD mtu anaweza kutumia laser kukata.

TUBE YA JUU

Bomba la juu limeunganishwa tu kwa upande mmoja wa sanduku la ndani. Imeunganishwa na msaada wa sahani ambayo imeambatanishwa nayo (imejumuishwa kwenye kuchora kwa CAD kwa uchapishaji wa 3D).

CYLINDER & ROLL KUZAA

Silinda imeunganishwa na pande 2 za sanduku. Kwa upande mmoja, imeunganishwa na injini ya servo ambayo inashawishi mwendo unaozunguka wakati kidonge kinapaswa kushuka. Kwa upande mwingine, ni

SEHEMU YA TUBE NA SENSOR YA CHINI

Kuhisi ni hatua muhimu linapokuja suala la utoaji wa vidonge. Lazima tuweze kupata uthibitisho kwamba kidonge kilichotengwa kimechukuliwa na mgonjwa kwa wakati unaofaa. Ili kupata utendaji huu, ni muhimu kuzingatia hatua anuwai za muundo.

Kuchagua vifaa sahihi vya kugundua:

Kuanzia wakati uliowekwa wakati mradi ulithibitishwa, tulilazimika kutafuta na sehemu inayofaa ambayo itathibitisha kupita kwa kidonge kutoka kwenye sanduku. Kujua sensorer inaweza kuwa ya matumizi kwa hatua hii, changamoto kuu ilikuwa kujua aina ambayo itaambatana na muundo. Sehemu ya kwanza tuliyopata ilikuwa mpiga picha mpiga picha anayetunga kitovu cha IR na diode ya phototransistor ya IR. 25/64 '' yanayopangwa PCB HS 810 photointeruptor ilikuwa suluhisho kwa sababu ya utangamano wake kutufanya tuepuke shida inayowezekana ya usanidi wa pembe. Tuliamua kutotumia hii kwa sababu yake jiometri, itakuwa ngumu kuingiza na bomba. Kutoka kwa mradi fulani unaohusiana tuliona kuwa inawezekana kutumia mtoaji wa IR na kichunguzi cha IR kilicho na vifaa vingine kama sensa. Vipengele hivi vya IR vinaweza kupatikana katika maumbo anuwai.

Uchapishaji wa 3D wa pua ya kidonge ambayo inaharibu sensa

Kuweza kuchambua sehemu kuu inayotumiwa kama sensa, ilikuwa wakati wa kuangalia jinsi watakavyowekwa kwenye bomba. Pua ina kipenyo cha ndani cha 10mm kwa kupitisha bure kwa kidonge kutoka silinda inayozunguka. Kwa karatasi ya data ya vitu vya kuhisi, tuligundua kuwa kuanzisha mashimo karibu na uso wa bomba inayolingana na kipimo cha sehemu hiyo itakuwa faida zaidi. Je! Mashimo haya yanapaswa kuwekwa mahali pengine juu ya uso? hapana kwa sababu kufikia utambuzi wa hali ya juu angularity inahitaji kutathminiwa. Tulichapisha mfano kulingana na uainisho hapo juu na tukaangalia utambuzi.

Kuchunguza pembe inayowezekana ya boriti na pembe ya kugundua

Kutoka kwa karatasi ya data ya vifaa vya sensorer, boriti na pembe ya kugundua ni digrii 20, hii inamaanisha kuwa taa na kifaa cha kutolea nje kina urefu wa digrii 20. Ingawa hizi ni viwandani, bado ni muhimu kujaribu na kuthibitisha. Hii ilifanywa kwa kucheza tu na vifaa vinavyoanzisha chanzo cha DC kando ya LED. Hitimisho lililofikiwa lilikuwa kuwaweka kinyume na kila mmoja.

Mkutano

Ubunifu wa kuchapisha wa 3D wa bomba ina sahani iliyounganishwa nayo na mashimo 4. Mashimo haya hutumiwa kuunganisha bomba na kesi ya ndani kwa kutumia bolts.

Hatua ya 4: Utaratibu wa ndani wa Elektroniki

Utoaji wa utaratibu:

Utaratibu wa utoaji unafanikiwa kwa kutumia servomotor ndogo kwa kuzunguka kwa silinda kubwa.

Pini ya kuendesha gari ya "Reely Micro-servo 9g" servo motor imeunganishwa moja kwa moja na microcontroller. Mdhibiti mdogo wa Arduino Uno anaweza kutumika kwa udhibiti wa servo motor. Hii ni kwa sababu ya uwepo wa maktaba iliyojengwa kwa vitendo vya motor servo. Kwa mfano na amri ya 'kuandika', pembe zinazohitajika za 0 ° na 120 ° zinaweza kufikiwa. (Hii imefanywa katika nambari ya mradi na 'servo.write (0)' na 'servo.write (120)').

Vibrator:

Dereva ndogo ya DC isiyo na brashi isiyo na usawa

Ukosefu huu wa usawa unafanikiwa na kipande cha plastiki ambacho huunganisha mhimili wa motor na bolt ndogo na karanga.

Pikipiki inaendeshwa na transistor ndogo, hii imefanywa kwa sababu pini ya dijiti haiwezi kutoa mikondo ya juu kuliko 40.0 mA. Kwa kutoa sasa kutoka kwa pini ya Vin ya mdhibiti mdogo wa Arduino Uno, mtu anaweza kufikia mikondo hadi 200.0 mA. Hii ni ya kutosha kuwezesha DC-motor ndogo.

Wakati umeme unasimamishwa ghafla, unapata kilele cha sasa kwa sababu ya inductance ya gari. Kwa hivyo diode imewekwa juu ya viunganisho vya magari ili kuzuia mtiririko huu wa nyuma wa sasa ambao unaweza kuharibu mdhibiti mdogo.

mfumo wa sensorer:

Kutumia diode ya infrared emitter (LTE-4208) na diode ya detector ya infrared (LTR-320 8) iliyounganishwa na microcontroller ya Arduino Uno ili kudhibitisha kupita kwa kidonge. Mara baada ya kidonge kuanguka chini, ingeweza kuweka mwanga wa diode ya infrared emitter kwa muda mfupi. Kutumia analoan ya arduino tutapata habari hii.

kwa kugundua:

AnalogSoma (A0)

Hatua ya 5: Uchunguzi wa nje

• Ukubwa: 200 x 110 x 210 mm

• Nyenzo: fiberboard ya wiani wa kati

  Unene wa karatasi: 3 mm 6 mm

• Njia ya usindikaji: kukata laser

Kwa kesi ya nje, tulitumia unene wa aina tofauti kwa sababu ya makosa ya kukata laser. Tunachagua 3 mm na 6 mm kuhakikisha shuka zote zinaweza kuunganishwa vizuri.

Kwa ukubwa, kwa kuzingatia nafasi ya kesi ya ndani na vifaa vya elektroniki, upana na urefu wa kesi ya nje ni takataka kubwa kuliko ile ya ndani. Urefu ni mrefu zaidi kuruhusu nafasi ya vifaa vya elektroniki. Kwa kuongezea, ili kuhakikisha kuwa vidonge vinaweza kutoka kwenye sanduku kwa urahisi, tuliweka karibu kesi ya ndani na nje.

Hatua ya 6: Elektroniki za nje

Kwa umeme wa nje, tulilazimika kuruhusu roboti yetu kuingiliana na watu. Ili kufanikisha hili, tulichagua LCD, buzzer, LED na vifungo 5 kama vifaa vyetu. Sehemu hii ya mtoaji wa kidonge hufanya kama saa ya kengele. Ikiwa sio wakati mzuri wa kunywa vidonge, LCD itaonyesha tu wakati na tarehe. Wakati mgonjwa anapaswa kunywa kidonge, LED itawaka, buzzer atacheza muziki na LCD itaonyesha "Nakutakia afya na furaha". Tunaweza pia kutumia chini ya skrini kubadilisha wakati au tarehe.

Washa LCD

Tulitumia LCD-1602 kuunganisha moja kwa moja kwa microcontroller na tukatumia kazi: LiquidCrystal lcd kuwezesha LCD.

Buzzer

Tulichagua buzzer ya kupita ambayo inaweza kucheza sauti za masafa tofauti.

Ili buzzer acheze nyimbo "Jiji la Anga" na "Happy Acura", tulielezea safu nne. Mbili ambazo zinaitwa "tune", ambazo zinahifadhi maelezo ya maandishi ya nyimbo hizo mbili. Safu zingine mbili ziliitwa "Muda". Safu hizo zinahifadhi mdundo.

Kisha tunaunda kitanzi kinachocheza muziki, ambacho unaweza kuona kwenye nambari ya chanzo.

Muda

Tuliandika safu ya kazi kwa pili, dakika, saa, tarehe, mwezi, wiki na mwaka.

Tulitumia kazi: millis () kuhesabu saa.

Kutumia vifungo vitatu, 'chagua', 'pamoja' na 'minus', wakati unaweza kubadilishwa.

Kama tunavyojua, ikiwa tunataka kudhibiti sehemu fulani tunahitaji kutumia pini za arduino.

Pini tulizotumia zilikuwa zifuatazo:

LCD: Piga 8, 13, 9, 4, 5, 6, 7

Bruzzer: Pini 10

Servo motor: Pini 11

Magari ya kutetemeka: Pin12

Sensorer: A0

Kitufe1 (s): A1

Kitufe2 (pamoja): A2

Kitufe3 (minus): A3

Kitufe4 (chukua vidonge): A4

LED: A5

Hatua ya 7: Jumla ya Mkutano

Mwishowe, tunapata mkusanyiko kama picha iliyoonyeshwa hapo juu. Tulitumia gundi katika sehemu zingine ili kuhakikisha kuwa imebana vya kutosha. Katika sehemu zingine ndani ya mashine pia tulitumia mkanda na visu kuifanya iwe na nguvu ya kutosha. Faili ya. STEP ya michoro zetu za CAD inaweza kupatikana chini ya hatua hii.

Hatua ya 8: Kupakia Nambari

Hatua ya 9: Epilogue

Mashine inaweza kuonya mtumiaji kuchukua dawa na kutoa kiwango sahihi cha vidonge. Walakini baada ya majadiliano na mfamasia aliyehitimu na uzoefu kuna maoni kadhaa ya kufanya. Shida ya kwanza ni uchafuzi wa vidonge ambavyo hufunuliwa kwa muda mrefu kwa hewa kwenye chombo, kwa hivyo ubora na ufanisi utapungua. Kawaida vidonge vinapaswa kuwekwa kwenye kisima kilichofungwa kwenye kibao cha aluminium. Pia wakati mtumiaji anatoa wakati wa kidonge cha wakati A na baadaye anahitaji kutoa kidonge B, ni ngumu sana kusafisha mashine ili kuhakikisha kuwa hakuna chembe za kidonge A kidonge chenye uchafu.

Uchunguzi huu unatoa maoni muhimu kwa suluhisho ambalo mashine hii hutoa. Kwa hivyo utafiti zaidi unahitajika kukabiliana na mapungufu haya…

Hatua ya 10: Marejeleo

[1] https://learn.adafruit.com/adafruit-arduino-lesson …….

[2] Wei-Chih Wang. Wachunguzi wa macho. Idara ya Uhandisi wa Mitambo ya Nguvu, Chuo Kikuu cha kitaifa cha Tsing Hua.