JavaStation (Kujaza mwenyewe Kabuni Kiotomatiki ya IoT): Hatua 9 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:53

Lengo la mradi huu lilikuwa kutengeneza kahawa inayodhibitiwa kwa sauti moja kwa moja ambayo inajishughulisha na maji na yote unayohitaji kufanya ni kuchukua nafasi ya walinzi na kunywa kahawa yako;)

Hatua ya 1: Utangulizi

Kwa kuwa hii ilikuwa mod yangu ya pili ya kahawa nimejifunza mengi katika mchakato, haswa kwamba mashine ngumu zaidi unayobadilisha shida / mende zaidi utakayokutana nayo wakati wa operesheni ya siku hadi siku. Mashine ya awali ilikuwa tu rahisi ya zamani ya kubadili kahawa ya 1 na mod ya relay.

Circolo (toleo kamili la moja kwa moja) ni juu ya mashine ya malipo ya laini ya Dolce Gusto. Ilinibidi nitumie masaa kutafuta mashine inayofaa kwa sababu mashine zingine zote kutoka kwa safu hii kwa kutumia lever ya juu ya mitambo kubadili kati ya mtiririko wa maji baridi na moto kama inavyoonyeshwa kwenye picha.

Hatua ya 2: Chagua Mashine Sahihi

Mashine yangu ya msingi sio tu kiatomati kabisa lakini ina huduma nzuri kama kuzima kiatomati baada ya dakika 5 na kukumbuka kiwango cha mwisho cha kahawa (ambayo itafanya mambo iwe rahisi zaidi baadaye kwenye modding). Operesheni ya msingi ya mashine:

1, Kitufe cha Nguvu kimesukuma

2, Kitufe cha maji baridi kilichosukumwa (kitasambaza maji mara moja kwenye kikombe)

3, Kitufe cha maji ya moto kinachosukumwa (kitasha moto boiler ~ sekunde 20-60 na kuanza kutoa maji ya moto kwenye kikombe) Taa ya umeme itakuwa ikiangaza nyekundu wakati wa kusubiri kisha inakaa kijani kibichi wakati boiler iko tayari.

Mashine hii pia ina uwezo wa kugundua makosa yafuatayo:

Tangi la maji ni tupu

Mmiliki wa Kombe hayuko mahali

Katika visa vyote viwili taa ya umeme itakuwa ikiwaka kati ya nyekundu / kijani.

Hatua ya 3: Marekebisho ya vifaa

Katika maandishi haya sitataja undani juu ya kutenganisha na kuunda tena kesi kwa sababu kuna video juu yake kwenye YouTube. Microprocessor kuu imefichwa kulia chini ya jopo la kichwa ambapo swichi 2 ziko. Boiler iko upande wa kulia wa kesi iliyotengwa na kila kitu kingine, pampu na jopo la usambazaji wa umeme liko upande wa kushoto.

Mashine ya kahawa ni mazingira mazito ya ushuru kwa umeme, hakuna upande wowote unaofaa kabisa kuunganisha mzunguko. Haki kwenye boiler ina nafasi zaidi lakini utashughulikia joto, ni wazi mzunguko haungeweza kugusa sahani ya boiler au hata kuwa karibu nayo. Nimechagua upande wa usambazaji wa umeme / pampu lakini hapa lazima ushughulikie resonance nzito inayotokana na operesheni ya pampu ya membrane ambayo inaweza kuharibu mzunguko wa kudhibiti / kufanya waya kuteleza kutoka kwa viunganishi vyao kwa muda.

Jopo la usambazaji wa umeme halina chochote muhimu lakini linaweza kutumiwa kuchomoa kitanda + 5V (gumba gumba zaidi kwa mashine hii) ambayo inaweza kushikamana moja kwa moja na pini ya VIN ya Arduino kupita kwa mdhibiti wa voltage ya bodi.

Orodha ya vifaa vya haraka (sio BOM kamili, haijumuishi misingi):

1. Dolce Gusto Circulo toleo kamili la moja kwa moja
2. Moduli ya Kupitisha Channel ya 5V 4 na optocoupler Kwa PIC AVR DSP (Ninashauri kutumia 4x SIP-1A05 Reed switch Relay)
3. Arduino Micro (Ninashauri kutumia SparkFun Pro Micro au mpya zaidi katika siku zijazo)
4. 2PCS 4n35 FSC Optocouplers Phototransistor
5. 1/2 "Valve ya umeme ya umeme kwa Anga ya Maji N / C kawaida imefungwa DC 12V
6. Moduli ya Ultrasonic HC-SR04 Kupima Sensorer ya Transducer (nunua ziada, utaona baadaye kwanini)
7. 2pcs Kugundua Mvua Ugunduzi wa Mvua Kugundua Mvua ya Arduino
8. 1 Xbee
9. Vifaa vya bomba kwa vizuizi vya maji (vinaweza kutofautiana kulingana na nyumba moja, bora kuinunua katika duka la vifaa na kuiweka yote hapo kabla kabla ya kununua)

Hatua ya 4: Uunganisho kuu na Bodi ya Mdhibiti

Pointi zifuatazo za mzunguko zinahitaji kuunganishwa:

1, Moto kifungo

2, Kitufe baridi

3, Nyekundu imeongozwa

4, Kijani kilichoongozwa

5, Nguvu kuu kwenye kifungo

6, GND iliyoshirikiwa

Kwa bahati mbaya nimepoteza maelezo yangu / picha juu ya mahali pa kuziingiza kwenye ubao lakini zote zinaweza kupatikana kwa urahisi na multimeter (tumia tu hali ya mtihani wa diode ili kufuatilia waya nyuma). Uuzaji haukuwa mgumu sana, chagua vidokezo na miguu ya SMD na uunganishe waya hapo.

LED za Nyekundu / Kijani zote ziko karibu na kila mmoja kwenye swichi ya umeme. Zinahitajika kuamua hali ya mashine (iliyowashwa, tayari kutengeneza kahawa (boiler inapokanzwa moto), kosa). Nimezichukua moja kwa moja kutoka kwa bodi kuu, kwa sababu ni ngumu kuzunguka na mzunguko mdogo karibu na swichi ya umeme.

Nilikuwa nikitumia vifaa vya macho vya 4N35 kuungana salama na Arduino na kusoma majimbo ya LED. Wazo la asili lilikuwa kutumia 5 kati yao na kufanya usomaji wote na kubadili udhibiti pia (fanya mzunguko wa kimya kabisa). Kwa bahati mbaya chip hii haikuweza kutoa upinzani mdogo wa kutosha kuiga kitufe cha kitufe kwa hivyo nililazimika kutumia relays. Nilitumia moduli ya kupokezana kwa idhaa 4 ya kawaida ambayo nilikuwa nayo lakini ikiwa ningehitaji kufanya tena mradi huu nitatumia tu njia ndogo za Reed (SIP-1A05 Reed switch Relay na njia za ndani za kuruka) ambazo zinaweza kushikamana moja kwa moja na pato la Arduino pini (~ 7mA mzigo) kwa hivyo kila kitu kinaweza kuwekwa kwenye muundo wa bodi ya kiwango 2.

Kamba ndogo 5 zinaweza kushushwa kwa urahisi karibu na kamba za umeme chini ya bodi ya usambazaji.

Ili kutumia nafasi vizuri zaidi kwenye mashine niliamua kugawanya umeme kwa paneli kuu 2:

Kushoto ni bodi kuu ya kudhibiti, kulia (kile ninachokiita bodi ya mawasiliano) inashikilia Xbee na ingawa haijaonyeshwa kwenye picha sensorer 2 za maji (kwa kugundua kufurika) zilizofinywa nyuma yake. Juu saa ya wakati halisi (hiari kwa muda wa kupumzika)) na bodi ya kupeleka njia 4 inayofanyika karibu na pampu iliyo chini iliyofungwa ndani ya sifongo, pia imegunduliwa gundi kidogo kulinda kutoka kwa mwangaza.

Kwa bodi ya mawasiliano, sikujisumbua kuifanya PCB ilitumia tu mkate wa kawaida kwa sababu hakuna mengi yanayoendelea hapo. Ina uhusiano 6 kwa bodi kuu:

Vcc (5V), GND, Xbee (TX), Xbee (RX), sensa ya Maji1 (Takwimu), sensa ya Maji2 (Takwimu)

Hatua ya 5: Udhibiti wa Mtiririko wa Maji na Utaratibu wa Kujaza tena

Nimebuni mashine hii nikiwa na usalama akilini, na kuifanya iwezekane kwa washambuliaji / malfunctions kusababisha uharibifu mkubwa wa maji kwa nyumba kwani mashine ingefungwa kwa bomba na mtandao 24/7. Hivi ndivyo mzunguko zifuatazo wa kinga 555 unavyofanya juu ya solenoid.

Pia kumbuka kuwa solenoid inafanya kazi kutoka kwa usambazaji wa umeme wa 12V ambayo bado niliweza kufinya chini ya mashine ya kahawa karibu na pampu na bodi ya kupeleka tena. Sio kupoteza nguvu bodi ya relay ya 4channel inabadilisha kuu ya 230V moja kwa moja kwenye adapta ambayo itawasha taa ya pekee. Kwa kweli kuna kuchelewesha kwa kurudi kwa microseconds kwa kuchelewesha kile unachopaswa kukokotoa kwa kuanguka kwa uwanja wa sumaku wote kwenye solenoid + kwenye adapta wakati wa kuvuta kuziba.

Ninatumia kiboreshaji cha kawaida cha 3.5mm kuunganisha kizuizi cha maji cha nje na waya mrefu wa 3m na bomba ndogo ya PVC inayotoka kwenye kizuizi kwenda kwa mtengenezaji wa kahawa.

Juu ya tanki la maji hutobolewa ili kutoshea bomba hii ambayo kisha imeshushwa chini ya tanki. Ningeona kuwa ni muhimu sana kulisha bomba chini chini bila kupitia katikati na kuingilia kati na sensorer za ultrasonic.

Baada ya umeme wa kutumia umeme kwenye mzunguko utaifunga moja kwa moja baada ya sekunde ~ 4 (ambayo inapaswa kuwa zaidi ya muda wa kutosha kujaza tangi hadi kamili) na inabaki katika jimbo hili hadi mzunguko unaofuata wa nguvu. Mzunguko huu ni safu ya mwisho ya ulinzi dhidi ya utapiamlo na inafanya kazi kabisa kutoka kwa mtengenezaji wa kahawa. Ikiwa relay kwenye mashine inashindwa na kukaa imefungwa maji yanaweza kufurika nyumba, na kinga hii haiwezi kutokea.

Ikiwa hii bado haitoshi kwako au haiwezekani kufunga maji au hautaki kuzunguka na vizuizi vya maji angalia mradi wangu wa WasserStation ambao ulijengwa haswa kwa hii kupanua tanki ndogo la maji la mashine ya kahawa.

Hatua ya 6: Kugundua Mafuriko

Kuna sensorer 2 za ziada za maji kwa ulinzi:

• Sensor1: nyuma ya tanki kwa kugundua kufurika kutoka kwa tank
• Sensor2: chini ya mashine ya kahawa kwa kugundua kikombe cha kufurika

Sensorer hizi zote mbili zitasababisha usumbufu ambao huziba maji mara moja, inawasha taa ya hitilafu na kutoa utekelezaji wa programu kuzuia shambulio kama kutengeneza kahawa milioni na kufurika nyumba kwa njia hiyo. Baada ya programu kuacha mashine haitajibu tena chochote na lazima iwe na nguvu ya baisikeli.

Ikiwa unashangaa nini kitatokea ikiwa sensorer ya ultrasonic ingejaa mafuriko (ilitokea mara moja:)

Ilikuwa ikirudisha kiwango cha maji kama hii kwa siku kadhaa lakini hata baada ya kukauka haikuwa sahihi tena na ilibidi kuibadilisha. Mashine hiyo ilibuniwa kukimbia kutoka kwenye maji baridi ya bomba kwa hivyo hakuna mvuke kutoka moto itaharibu sensor. Sensor hii ni sahihi tu mpaka kiwango cha maji ni cm 2-3 kutoka kwake.

Umbo la mviringo la tangi lilifanya mahesabu ya kiwango cha maji kuwa magumu kwa hivyo walipimwa na kuingizwa kwenye programu ili kuambatana na asilimia.

Hatua ya 7: Upimaji na Mkutano wa Mwisho

Mashine iko katika hali ya mwisho, karibu ikificha athari za utapeli wowote na ikiwa viashiria vya hali ya 3 na bandari ya utatuzi ya USB haingekuwepo huwezi kusema kuwa kitu kingine chochote kinachoendelea ndani wakati kinaweza kuweka Wifi iliyounganishwa. Seva ya Mtetemeko:)

Ninapobadilisha vifaa mimi huweka matumizi ya mwongozo kila wakati kuwa kipaumbele cha juu. Baada ya udukuzi mashine hiyo inatumiwa kabisa na mtu yeyote vile ilivyokuwa, isipokuwa tanki la maji haliwezi kuondolewa kwa urahisi. Isipokuwa umalize sehemu kamili ya kiotomatiki ya maji ya kubuni, mashine inaweza kujazwa tu wakati huu na bomba ndogo + mchanganyiko wa faneli.

Hatua ya 8: Kanuni ya Kudhibiti Kahawa

Pata nambari kamili ya chanzo ya Arduino iliyowekwa chini.

Maelezo mafupi ya nambari:

Kitanzi kikuu huita xcomm () kazi, inayohusika na usindikaji wa amri, kutengeneza kahawa, kuwasha / kuzima mashine.

Nambari iliyo chini inafikiwa tu ikiwa kuna udhibiti wa mwongozo. Inaongeza kaunta ya sheria ili kufuatilia ni kahawa ngapi ilitengenezwa na inajaza tanki la maji moja kwa moja.

Amri zinaweza kutumwa kupitia Xbee au juu ya bandari ya USB (Utatuaji unapaswa kuwezeshwa mwanzoni). Wakati mawasiliano yanakuja kutoka kwa macho ya machungwa yaliyoongozwa kwa sekunde kuonyesha shughuli za mtandao. Amri zifuatazo zinatekelezwa:

1, CMSTAT - takwimu za swala kutoka kwa mashine

Mashine huhifadhi takwimu kuhusu kahawa nyingi moto / baridi / mwongozo zilitengenezwa na pia hupata wakati kutoka kwa RTC ambayo haizidi baada ya siku 3x kwa hivyo inaweza kwenda hadi miaka: P

2, CMWSTART - huanza kutengeneza kahawa na vinywaji moto na maji ya moto

3, CMCSTART - huanza kutengeneza chai ya barafu na vinywaji baridi na maji baridi

Michakato ya moto na baridi huanza na kuita kazi ya kusubiri () ambayo inakagua zaidi kisha inasukuma kitufe cha nguvu. Baada ya hii mpango unangojea taa ya kijani kibichi (wakati boiler inapokanzwa) kisha huwasha kitufe cha moto / baridi. Baada ya hii inasubiri sekunde 50 (ambayo ni ya kutosha hata kikombe kikubwa cha kahawa) kisha inazima umeme. Hii haingehitajika hata kwa kuwa mashine hii bora ingezima kiatomati dakika 5 baada ya kutengeneza kahawa lakini kwanini upoteze nguvu? Kwa njia, nguvu ya kusubiri ya mashine hata baada ya muundo ni chini ya 2 Watts.

Kujaza maji na usalama

Mashine hii ilibuniwa na usalama katika akili, kwa hivyo haingewezekana kwa mshambuliaji anayepata udhibiti wa kumwaga maji nyumba nzima. Kushindwa kwa vifaa hakutasababisha uharibifu mkubwa pia. Karibu na sensorer za vifaa kuna kinga zilizojengwa kwenye nambari ya kujaza tena. Kaunta ambayo huchochea utaratibu wa ISR ikiwa mashine haijajazwa tena kwa sekunde x (hii kwa mfano inaweza kutokea ikiwa sensorer ya utaftaji haitafanya kazi vizuri na itoe 20% baada ya sekunde x mara ujazo utakapoanzishwa).

Hakuna uthibitishaji, mtu yeyote anaweza kutumia mashine ndani ya anuwai ya redio ambaye anajua amri kwa hivyo nimebadilisha kitambulisho chaguo-msingi cha Xbee piconet kuwa kitu kingine, pia ERR_INVALIDCMD inaweza kutolewa maoni na mashine itapuuza amri zozote zisizojulikana.

Mende

Mdudu kahawa mara mbili: jambo linalokasirisha zaidi juu ya mdudu huyu ni kwamba ilianza kutokea miezi michache baada ya kutumia mashine na nambari ile ile. Baada ya amri ya kahawa kutolewa ilitengeneza kahawa, ikawashwa na kuwasha tena na kuendelea kutengeneza kahawa 1 zaidi na yule yule mlezi.

Ilinibidi nianze utatuzi wa urudiaji wa amri kutoka kwa kiwango cha Android kwa sababu nimetekeleza kutuma tena kwa nambari ikiwa upotezaji wa pakiti. Ilibadilika kuwa programu ya android, C ya kudhibiti au kernel ya Linux kwenye raspi2 haikuwajibika kwa hii badala ya Xbee.

Baada ya kutoa mwangwi "CMCSTART"> / dev / ttyACM0 kwenye nodi ya kudhibiti hutoka mara mbili hadi mwisho mwingine. Nilihitimisha kuwa wigo wangu wa 2.4Ghz nyumbani kwangu ulianza kushiba kutoka kwa vifaa vingi vya redio katika anuwai hii ambayo ilisababisha Xbee kuomba aina fulani ya kuweka tena kwenye safu ya redio na data ilitumwa mara mbili (sio kila wakati). Mara tu amri ya kwanza ilipokuja kwenye mashine xcomm () kazi ilianza kuichakata, hata hivyo ya pili inakuja mara tu baada ya ambayo ilikuwa ikingojea kwenye bafa ya Xbees na wakati kitanzi kilimaliza ilianza kusindika amri ya pili. Ili kuzunguka shida hii nimeanzisha vizingiti 3 katika nambari ili kufanya iwezekane kutengeneza kahawa zaidi ya 1 kwa dakika 2. Pia kuna kikomo kwenye CMSTAT lakini isiingiliane na nambari ya kudhibiti C / Android itapunguza majibu kwa sekunde 2.

Kizingiti cha mwisho kiliwekwa kwa kaunta ya kahawa ya mwongozo, kwa sababu mara mashine inapofikia hali iliyo tayari (boiler inapokanzwa, taa ya kijani) imeingia tukio la kijani mamia ya nyakati ikipiga hesabu ya kahawa.

Hatua ya 9: Mawazo ya Kubuni na Mawazo ya Mwisho

Baada ya shida nyingi kutoka kwa mawasiliano ya Xbee nisingependekeza Xbee kwa mradi huu. Ama utumie redio ya kiwango cha chini ya 433Mhz na VirtualWire na upunguze Bps kwa utulivu au upachike Raspberry PI Zero na unganisho la Wifi moja kwa moja kwenye mashine ya kahawa.

Kama tarehe inavyoonyesha ni mradi wa zamani kwa hivyo naomba radhi kwa maelezo madogo yanayokosekana kama unganisho kutoka kwa mzunguko wa kudhibiti hadi miguu sahihi ya pini kwenye ubao wa mama. Mradi huu unahitaji kiwango fulani cha maarifa ya kiufundi kuifanya peke yako. Ikiwa unapata mende / maswala yoyote au ungependa kuchangia mafunzo haya tafadhali nijulishe.

Programu ya kudhibiti, njia za kudhibiti sauti ni kwa sehemu nyingine ambayo itafanya iweze kuwa na kahawa yako tayari kwa amri ya sauti tu kabla hata ya kutoka kitandani.

Sasa nimekamilisha nyaraka za mfumo wangu wa kuhifadhi maji (WasserStation) na kusasisha Kahawa ya Kahawa kwa toleo la hivi karibuni, ambalo pia linajumuisha ujazo wa moja kwa moja. Ikiwa unatumia mashine hiyo hiyo kwa ujazaji utafanya kazi bila kasoro (bila marekebisho yoyote kwa nambari) kwani viwango vya maji vilipimwa kwa tanki la maji la Circolo.