Детектор уровня коксовой машины: 5 шагов (с изображениями)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:05

Версия 2.5 - приведено в порядок детали, напечатанные на 3D-принтере, и обновлен штекерный соединитель до общего блока печатной платы.

Rev 2 - ультразвуковая «кнопка» заменяет ручную кнопку.

Нажатие кнопки - это старомодно, особенно когда я уже использую ультразвуковой датчик. Почему бы не использовать ультразвуковой датчик для активации детектора уровня банки! В версии 2 кнопка удалена и заменена другим модулем HC-SR04. Теперь просто подойдите к машине, и она автоматически включится, чтобы показать уровень банки. При этом я потерял логотип «Кока-кола», но мне оставалось только поменять лицевую панель - все остальные печатные компоненты остались прежними

Мне достаточно повезло, что у меня есть старая кофемашина с кока-колой, которую я использую для, э-э, "закуски". Он вмещает около 30 банок в полном объеме. Проблема в том, сколько банок находится в нем в любой момент времени? Когда мне нужно совершить пробег, чтобы пополнить запас машины?

Решение (помимо постоянного открывания машины) состоит в том, чтобы установить датчик или «детектор уровня банок», который может приблизительно определить количество банок в машине в любой момент времени. Я решил, что он должен отвечать следующим требованиям:

- должно быть дешево и просто

- неинвазивный (я не хочу начинать сверлить или резать машину)

- Используйте Arduino Nano

- Используйте ЖК-экран, чтобы получать легкие для понимания показания

- питаться от родного USB или внешнего источника питания

- используйте кнопку мгновенного действия для считывания «по мере необходимости» (теперь вместо этого используется 2-й модуль HC-SR04).

У меня было несколько ультразвуковых модулей, несколько нанометров и крошечный ЖК-экран, и я решил, что они могут здесь пригодиться.

После небольшого поиска у меня были все необходимые элементы (оборудование и кодирование) для работы. Единственный нерешенный вопрос заключался в том, сможет ли ультразвуковой датчик регистрировать значимое расстояние, отражая сигнал от цилиндрических банок? Оказывается, действительно «может»! (извините за каламбур).

Шаг 1. Аппаратное обеспечение

Хорошо, это довольно просто.

- Ардуино Нано

- Kuman 0,96-дюймовый 4-контактный желтый синий IIC OLED (SSD 1306 или аналогичный).

- Ультразвуковые дальномеры HC-SR04 (кол-во: 2 для автоматической версии)

- Стандартная кнопка SP, если не используется 2-й модуль HC-SR04 (опционально)

- розетка для сетевого адаптера 7-12 В (опция)

- около 14 дюймов двухпарного телефонного кабеля с разъемом для более элегантной внешней проводки

Шаг 2: чехол с 3D-печатью

Всего в этой сборке используются 4 печатные части:

- Низ (красный)

- полупрозрачный верх

- Задвинуть переднюю панель (красно-белая цветная печать)

- Держатель ультразвукового датчика

Детали предназначены для печати без опор с помощью Fusion 360.

Крепеж для сборки не требуется; все части соединяются вместе! После сборки верхнюю часть можно снять, слегка сжав верхнюю часть с обеих сторон рядом с основанием и стянув верх.

ЖК-экран защелкивается в крышке. База имеет слот для приемника на одном конце и седло для Nano сзади, фиксирующее плату в основании. Адаптер на 12 В теперь является обычным устройством для монтажа на печатной плате, которое я покупаю оптом примерно на четверть, и верхняя часть удерживает его на месте. Лицевая панель входит в пазы ствольной коробки в верхнем и нижнем элементах.

Все детали сделаны из PLA, а верхняя часть полупрозрачна, поэтому я могу видеть, как коробка светится при включении!

Чтобы сделать красные акценты на передней обложке, я распечатал белую часть, показанную толщиной 0,08 мм (толщина слоя 0,02), и красную для остальной части, которая выглядит чистой.

Шаг 3: Подключение

Электромонтаж для этого проекта довольно прост. Питание 5 В и земля для ЖК-экрана и ультразвуковых модулей от Nano. Пара сигнальных проводов от Nano к ЖК-дисплею и две пары от Nano к ультразвуковым модулям. Несколько дополнительных выводов для дополнительного питания 12 В и вуаля!

В моей первой сборке у меня был Nano с установленными контактами, поэтому я решил использовать его как есть и сделать несколько прототипов проводки, чтобы они подходили. На мой взгляд, дурацкие маленькие разъемы всегда немного привередливы, но, опять же, их было не так уж и много. Всегда можно было отказаться от этих разъемов и все спаять. Может в следующий раз…

В последующих сборках я устанавливаю контакты заголовка в Nano только для тех соединений, которые я действительно использую. Облегчает прокладку кабелей и позволяет избежать ошибок.

Я также использовал 2-парный общий телефонный кабель, чтобы соединить провод с датчиком банки в машине. Он обеспечивает хороший, чистый кабель, который доступен по цене (в настоящее время бесплатно и повсюду!)

Шаг 4: Код

Код скомпонован из разных источников (как и кодирование большинства проектов).

Я начал с ультразвукового образца, полученного Деян Неделковски на сайте www. HowToMechatronics.com. Хороший учебник.

Затем я вытащил код ЖК-дисплея от Jean0x7BE на Instructables.com и узнал еще кое-что из множества других сайтов. Я последовал его инструкциям и добавил обе необходимые библиотеки:

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

Я также просмотрел файлы примеров в библиотеке SSD1306 и извлек уроки из этого.

В конце концов, код собран из этих источников, и после некоторой доработки он дал мне результат, который я искал.

Конструкция теперь включает второй ультразвуковой модуль для датчика ходьбы. Встаньте перед устройством, экран включится, отойдите, и он выключится через несколько секунд. Закомментируйте датчик присутствия, если он включен постоянно или если используется опция кнопки.

Шаг 5: Установка и калибровка

Я спроектировал коробку так, чтобы она располагалась сверху машины, используя несколько проводов (теперь я использую двухпарный телефонный кабель), которые проходят между уплотнением дверцы и корпусом машины. Ультразвуковой модуль крепится к крыше отсека для банок с помощью двустороннего скотча.

Хотя машина имеет две стороны или «отсеки» для банок, я хотел, чтобы она была простой. Я балансирую нагрузку на обе стороны машины, поэтому чтение одной стороны и "удвоение" должны дать мне хорошее (достаточно) приближение.

Я начал оценку этого проекта с проверки минимальной и максимальной высоты отсека для банки коксовой машины. Пустой, он имеет высоту около 25 дюймов, что означает, что рабочий диапазон ультразвукового датчика (0-50 см) достаточно близок (для меня, учитывая цену этих модулей). Используя эту базовую математику, я рассчитал диапазон на бумаге и закодировал соответственно, чтобы дать мне гистограмму и примерное количество банок.

После установки и включения я был полностью удивлен своим первым пробным запуском. Он не только дал надежные показания, отражая сигнал от банок, но и оказался чертовски точным: грубые расчеты соответствовали фактическому количеству банок в машине без дополнительных настроек! (Это первое…).

В общем, полезный проект. А теперь, думаю, пора празднично угоститься !!