JavaStation (Өзүн-өзү толтуруучу толугу менен IoT Coffee Maker): 9 кадам (Сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:41

Бул долбоордун максаты толугу менен автоматтык түрдө үн менен башкарылуучу кофе кайнаткычты даярдоо болчу, ал өзүн өзү суу менен толтурат жана чындыгында кардарларды алмаштырып, кофеңизди ичүү керек;)

1 -кадам: Киришүү

Бул менин экинчи кофе режимим болгондуктан, мен процессте көп нерсени үйрөндүм, өзгөчө, сиз канчалык татаал машина менен иштесеңиз, ошончолук күнүмдүк иштөөдө көп көйгөйлөрдү/мүчүлүштүктөрдү өзгөртөсүз. Мурунку машина жөн эле эски 1 коммутаторлуу кофе кайнаткычы болгон.

Circolo (толук автоматтык версия) - Dolce Gusto премиум машинасынын чокусу. Мен туура машинаны издөөгө бир нече саат коротушум керек болчу, анткени бул сериядагы башка машиналар үстүдөгү механикалык рычагды колдонуп, сүрөттө көрсөтүлгөндөй муздак жана ысык суунун агымын алмаштырат.

2 -кадам: Туура Машинаны тандаңыз

Менин негизги машинам толугу менен автоматтык эмес, бирок 5 мүнөттөн кийин автоматтык түрдө өчүрүү жана акыркы кофенин өлчөмүн эстөө сыяктуу сонун өзгөчөлүктөргө ээ (бул кийинчерээк моддингде бир топ жеңилдейт). Машинанын негизги операциясы:

1, Power баскычы басылды

2, Муздак суу баскычы басылды (ал дароо чөйчөктөгү сууну таркатат)

3, ысык суу баскычы басылды (ал казанды ~ 20-60 сек ысытат жана чөйчөккө ысык сууну кое баштайт) Күтүү жарыгы күтүү мезгилинде кызыл түстө жанып турат, андан кийин казан даяр болгондо биротоло жашыл болуп калат.

Бул машина ошондой эле төмөнкү каталарды аныктоо мүмкүнчүлүгүнө ээ:

Суу сактагыч бош

Кубок ээси ордунда эмес

Эки учурда тең электр жарыгы кызыл/жашылдын ортосунда жаркырап турат.

3 -кадам: Аппараттык өзгөртүүлөр

Бул жазууда мен корпусту ажыратуу жана кайра чогултуу боюнча кеңири маалымат бербейм, анткени ал жөнүндө YouTubeда видеолор бар. Негизги микропроцессор 2 коммутатор жайгашкан башкы панелдин астында жашырылган. Казан башка нерсенин баарынан бөлүнгөн корпустун оң жагында, насос жана электр менен камсыздоо панели сол жагында.

Кофе машинасы - электроника үчүн оор чөйрө, эч бир тарап схеманы интеграциялоого толук ылайыктуу эмес. Казандын оң жагында көбүрөөк орун бар, бирок сиз жылуулук менен алектенесиз, албетте, схема буу казанынын пластинасына тийе алган жок же анын жанында да боло алган жок. Мен электр менен камсыз кылууну / насостун тарабын тандадым, бирок бул жерде сиз мембраналык насостун иштешинен келип чыккан оор резонанс менен күрөшүшүңүз керек, ал башкаруу схемасын бузуп / убакыттын өтүшү менен зымдарды туташтыргычтарынан сууруп чыгара алат.

Электр менен камсыздоо панелинде пайдалуу эч нерсе жок, бирок туруктуу +5V (бул машинанын дагы бир бармагы) өчүрүү үчүн колдонулушу мүмкүн, аны борттогу чыңалуу жөндөгүчүн айланып өтүү менен Arduino VIN пинине туташтырса болот.

Тез жабдыктардын тизмеси (толук БОМ эмес, негиздерин камтыбайт):

1. Dolce Gusto Circulo толук автоматтык версиясы
2. PIC AVR DSP үчүн optocoupler менен 5V 4 Channel Relay Module (I 4x SIP-1A05 Reed Switch Relay колдонууну сунуштайм)
3. Arduino Micro (мен келечекте SparkFun Pro Micro же жаңысын колдонууну сунуштайм)
4. 2PCS 4n35 FSC Optocouplers Phototransistor
5. 1/2 "Электрдик электромагниттик клапан Суу аба N/C Адатта жабык DC 12V
6. Ultrasonic Module HC-SR04 Distance Measuring Transducer Sensor (кээ бир кошумча сатып алуу, эмне үчүн кийинчерээк көрөсүз)
7. 2pcs Жамгырдын нымдуулугун аныктоо сенсорунун модулу Arduino үчүн жамгырды аныктоо
8. 1 Xbee
9. Суу блоктору үчүн түтүктөрдүн фитингдери (үйгө жараша өзгөрүшү мүмкүн, аны дүкөндөн сатып алып, сатып алардан мурун ошол жерге чогултсаңыз жакшы болот)

4 -кадам: Негизги байланыштар жана контролерлор кеңеши

Төмөнкү райондук чекиттерди туташтыруу керек:

1, Hot баскычы

2, Cold баскычы

3, Кызыл жетелейт

4, Жашыл жетектеген

5, Негизги кубат баскычы

6, бөлүшүлгөн GND

Тилекке каршы, мен аларды тактада кайда ширетүү керектиги боюнча жазууларымды/сүрөттөрүмдү жоготуп алдым, бирок баарын мультиметр менен оңой эле байкоого болот (зымдарды кайра байкоо үчүн диоддун сыноо режимин колдонуңуз). Ширетүү анча деле кыйын болгон жок, SMD буттары менен чекиттерди тандап, зымдарды ошол жерге салыңыз.

Кызыл/Жашыл диоддор экөө тең электр которгучта бири -бирине жакын жайгашкан. Алар машинанын абалын аныктоо үчүн керек (күйгүзүлгөн, кофе даяр (казан ысытылган), ката). Мен аларды түздөн -түз башкы тактан алып салдым, анткени электр которгучтун тегерегиндеги кичинекей схема менен айланып өтүү кыйын.

Мен 4N35тин оптокуплерлерин Arduino менен коопсуз интерфейс үчүн жана LEDдин абалын окуу үчүн колдончумун. Баштапкы идея алардын 5ин колдонуу жана окууну да, которууну да башкаруу (толугу менен үнсүз схеманы жасоо) болчу. Тилекке каршы, бул чип баскычты басуу үчүн жетиштүү каршылык көрсөтө алган жок, ошондуктан мен релелерди колдонууга аргасыз болдум. Мен колумда болгон жалпы 4 каналдуу реле модулун колдондум, бирок эгерде мен бул долбоорду кайра жасоого туура келсе, мен кичинекей камыш релелерин (SIP-1A05 камыш которуу релеси, ички учуучу диоддор менен) колдонмокмун. казыктар (~ 7mA жүк), ошон үчүн бардыгын 2 деңгээлдүү такта структурасына койсо болот.

5 кичинекей кабелди камсыздоо тактасынын астындагы электр зымдарынын жанына оңой эле түшүрсө болот.

Машинада мейкиндикти эффективдүү колдонуу үчүн мен электрониканы 2 негизги панельге бөлүүнү чечтим:

Сол башкы көзөмөл тактасы, оң (мен байланыш тактасы деп атайм) Xbee'ди кармайт жана ал сүрөттө көрсөтүлбөсө да, анын артында 2 суу сенсору (толуп кетүүнү аныктоо үчүн) кысылган. Үстүнкү жагында реалдуу убакыт сааты (иштөө убактысы үчүн милдеттүү эмес:)) жана 4 каналдуу реле тактасы губкага оролгон түбүндөгү насостун жанында жайгашкан, ошондой эле резонанстан коргонуу үчүн бир аз желимделген.

Байланыш тактасы үчүн, мен ПХБны кадимки нан тактасын колдонуп жасоо менен убара болгон жокмун, анткени ал жакта көп нерсе жок. Бул башкы тактага 6 туташуусу бар:

Vcc (5V), GND, Xbee (TX), Xbee (RX), Water sensor1 (Data), Water sensor2 (Data)

5 -кадам: Суу агымын көзөмөлдөө жана кайра толтуруу механизми

Мен бул машинаны коопсуздукту эске алып, кол салгандардын/бузулуулардын үйгө сууга олуттуу зыян келтирүүсүн мүмкүн кылбайм, анткени машина кранга да, Интернетке да 24/7 туташтырылган. Төмөнкү 555 коргоо схемасы соленоиддин үстүндө эмне кылат.

Ошондой эле электромагниттин 12В кубаттуулуктан иштээрине көңүл буруңуз, мен аны дагы деле насос менен реле тактасынын жанындагы кофе машинасынын түбүнө кысып алдым. Электр кубатын текке кетирбөө үчүн, 4каналдуу релелик такта 230В магистралды түздөн -түз адаптерге туташтырат, ал соленоидди күйгүзөт. Албетте, магнит талаасынын соленоиддеги + адаптердеги магнит талаасынын кыйрашы үчүн эсептөөчү нерселериңизди кечиктирүүчү микросекунддар бар.

Мен сырткы суу блогун 3м узундуктагы зым менен чакан диаметри ПВХ түтүгү менен кофе кайнатуучуга туташтыруу үчүн стандарттуу 3.5мм джекти колдонуп жатам.

Суу сактагычтын үстү бул түтүктү жайгаштыруу үчүн тешилет, андан кийин ал резервуардын түбүнө түшөт. Мен түтүктү ортодон өтпөстөн ылдый карай ылдый кармоонун жана УЗИ сенсорлоруна кийлигишүүнүн абдан маанилүү экенин белгилеп кетет элем.

Соленоид иштетилгенден кийин, схема ~ 4 секунддан кийин автоматтык түрдө өчүрүлөт (бул танкты толук толтуруу үчүн жетиштүү убакыттан ашык болушу керек) жана ал кийинки күйгүзүү циклине чейин ушул абалда калат. Бул схема бузулуулардан коргонуунун акыркы линиясы болуп саналат жана кофе кайнаткычтан толугу менен өз алдынча иштейт. Эгерде машинанын релеси иштебей, жабык бойдон калса, суу үйдү каптап кетиши мүмкүн, мындай коргоо менен эч качан болбойт.

Эгерде бул дагы эле сиз үчүн жетишсиз болсо же сууну жабуу мүмкүн болбосо же сиз суу блоктору менен тегеренүүнү каалабасаңыз, анда кофе машинасынын кичинекей суу сактагычын кеңейтүү үчүн атайын WasserStation долбоорумду карап көрүңүз.

6 -кадам: Суу ташкындарын аныктоо

Коргоо үчүн 2 кошумча суу сенсорлору бар:

• Сенсор1: танктын артында, танктан ашууну аныктоо үчүн
• Sensor2: кофе машинанын ылдый жагында чөйчөктүн толуп кетишин аныктоо үчүн

Бул сенсорлордун бири үзгүлтүккө учурайт, ал сууну дароо өчүрүп, ката жарыгын күйгүзүп, миллиондогон кофе жасоо жана үйдү ушинтип суу каптоо сыяктуу чабуулдарды болтурбоо үчүн программанын аткарылышын токтотот. Программа чыккандан кийин машина эч нерсеге жооп бербейт жана аны кол менен иштетүү керек.

УЗИ сенсоруна суу кирип кетсе эмне болот деп ойлоп жатсаңыз (бул бир жолу болгон:))

Бул суунун деңгээлин бир нече күнгө кайтарып берди, бирок кургаткандан кийин дагы так болбойт жана аны алмаштырууга туура келди. Машина муздак суудан чуркоо үчүн иштелип чыккан, андыктан ысыктан буулануу сенсорго зыян келтирбейт. Бул сенсор суунун деңгээли андан 2-3 см алыстыкта болгонго чейин так болот.

Цистернанын эллиптикалык формасы суунун деңгээлин эсептөөнү татаалдаштырды, андыктан алар процентке туура келүү үчүн программага каттуу коддолгон.

7 -кадам: Тестирлөө жана жыйынтыктоо

Машина акыркы абалында, эч кандай хакерликтин изин дээрлик толугу менен жашырат жана эгер 3 статус индикатору LED жана USB мүчүлүштүктөрдү оңдоочу порт жок болсо, анда ичиндеги башка нерсе болуп жатканын айта албайсыз, ал Wifiга туташкан. Жер титирөө сервер:)

Мен түзмөктөрдү өзгөрткөндө, кол менен колдонууну дайыма биринчи орунга коём. Хакердиктен кийин, машинаны эч ким колдоно албайт, болгону суу танкасын оңой эле алып салуу мүмкүн эмес. Эгерде сиз долбоордун суу автоматташтыруу бөлүгүн бүтүрбөсөңүз, анда машинаны кичинекей түтүк + воронка айкалышы менен толтурууга болот.

8 -кадам: Coffee Control Code

Төмөндө тиркелген толук Arduino баштапкы кодун табыңыз.

Коддун кыскача түшүндүрмөсү:

Негизги цикл xcomm () функциясын чакырат, команданы иштетүүгө, кофе жасоого, машинаны күйгүзүүгө/өчүрүүгө жооп берет.

Төмөндөгү код кол менен башкарылганда гана жетет. Канча кофе даярдалганын көзөмөлдөө үчүн статистикалык эсептегичти көбөйтөт жана суу сактагычты автоматтык түрдө толтурат.

Буйруктар Xbee аркылуу же USB порт аркылуу жөнөтүлүшү мүмкүн (Debug башында иштетилиши керек). Байланыш же апельсиндиктен келгенде, тармак активдүүлүгүн көрсөтүү үчүн бир секундга өчүп күйөт. Төмөнкү буйруктар аткарылат:

1, CMSTAT - машинадан алынган статистика

Машина канча ысык/муздак/кол менен жасалган кофелердин статистикасын сактайт, ошондой эле 3 күндөн кийин ашпай турган RTCден иштөөнү алат, ошондуктан жылдарга чейин созулушу мүмкүн: P

2, CMWSTART - ысык суу менен кофе жана ысык суусундуктарды даярдай баштайт

3, CMCSTART - муздак суу менен муздак чай жана муздак суусундуктарды жасай баштайт

Ысык жана муздак процесстер күтүү () функциясын чакыруудан башталат, ал андан ары текшерет, андан кийин кубат баскычын басууну баштайт. Андан кийин программа жашыл жарык күтөт (казан ысытылганда), андан кийин ысык/муздак баскычты басууну эмуляциялайт. Андан кийин 50 секунд күтөт (бул эң чоң кофе үчүн дагы жетиштүү), андан кийин кубатты өчүрөт. Бул кереги деле жок болмок, анткени бул эң сонун машина кофе кайнагандан 5 мүнөт өткөндөн кийин автоматтык түрдө өчүп калат, бирок эмнеге энергияны коротуш керек? Баса, машинанын күтүү күчү 2 ваттка чейин өзгөргөндөн кийин да.

Суу толтуруу жана коопсуздук

Бул машина коопсуздукту эске алуу менен иштелип чыккан, ошондуктан көзөмөлдү колуна алган чабуулчунун бүт үйдү суу менен каптап кетиши мүмкүн эмес. Аппараттык бузулуу олуттуу зыянга алып келбейт. Аппараттык сенсорлордун жанында толтуруу үчүн кодго камтылган коргоо каражаттары бар. Машина х секундада толтурулбаса, ISR тартибин ишке киргизүүчү эсептегич (мисалы, эгерде УЗИ сенсору иштебей калса жана толтуруу башталгандан кийин х секундадан кийин 20% га чейин берилиши мүмкүн).

Аутентификация жок, кимдир бирөө машинаны радио диапазонунда колдоно алат, ал буйруктарды билет, ошондуктан мен Xbee piconet демейки IDсин башка нерсеге алмаштырдым, ошондой эле ERR_INVALIDCMDге комментарий жазууга болот жана машина белгисиз буйруктарды этибарга албайт.

Мүчүлүштүктөр

Кош кофе мүчүлүштүгү: бул катанын эң тажатма жери - бул ошол эле код менен машинаны колдонгондон бир нече айдан кийин боло баштады. Кофе буйругу берилгенден кийин ал кофени даярдап, өчүрүп, кайра күйгүзүп, ошол эле патрон менен дагы 1 кофе даярдоону улантыңыз.

Мен Android деңгээлинен буйруктун кайталанышын мүчүлүштүктөрдү оңдоону башташым керек болчу, анткени мен пакет жоголгон учурда кодго кайра жөнөтүүнү ишке ашырдым. Көрүнүп тургандай, raspi2деги андроид, C башкаруу программасы же Linux ядросу Xbee үчүн жооптуу эмес.

Башкаруу түйүнүндө "CMCSTART">/dev/ttyACM0 жаңырыгы чыккандан кийин, экинчи четине эки жолу чыгат. Мен үйүмдөгү 2.4 ГГц спектрим ушул диапазондогу көптөгөн радио түзмөктөрдөн каныкып баштады деген жыйынтыкка келдим, бул Xbeeдин радио катмарына кандайдыр бир кайра жөнөтүүнү чакырышына алып келди жана маалыматтар эки жолу жөнөтүлдү (дайыма эмес). Биринчи буйрук машиналарга келгенден кийин xcomm () функциясы аны иштете баштайт, бирок экинчиси Xbees буферинде күтүп турган жана цикл бүткөндөн кийин экинчи команданы иштете баштайт. Бул көйгөйдү чечүү үчүн, мен 2 мүнөттө 1ден ашык кофе жасоого мүмкүн болбош үчүн кодго 3 босогону киргиздим. Ошондой эле CMSTATтын чеги бар, бирок C/Android башкаруу кодуна кийлигишпөө үчүн, жоопторду 2 секундга өчүрөт.

Кол менен кофе эсептегичтин акыркы босогосу коюлду, анткени машина даяр абалга жеткенде (казан ысытылды, жашыл жарык) ал жашыл окуяны жүздөгөн жолу кофенин санын көбөйттү.

9 -кадам: Дизайн ойлору жана акыркы ойлор

Xbee байланышынан көп кыйынчылыктардан кийин, мен бул долбоорго Xbee сунуштабайт элем. Же стандарттуу арзан 433Mhz радиосун VirtualWire менен колдонуңуз жана стабилдүүлүк үчүн Bpsти төмөндөтүңүз же Wifi байланышы бар Raspberry PI Zero түз кофе машинасына киргизиңиз.

Дата көрсөткөндөй, бул эски долбоор, андыктан антеннадагы так пин буттарына башкаруу схемасынан туташуу сыяктуу майда деталдар үчүн кечирим сурайм. Бул долбоор өз алдынча жасоо үчүн белгилүү бир техникалык билимди талап кылат. Эгерде сиз кандайдыр бир мүчүлүштүктөрдү/маселелерди тапсаңыз же бул окуу куралына салым кошкуңуз келсе, мага кабарлаңыз.

Башкаруу программасы, үн менен башкаруунун ыкмалары - бул дагы бир бөлүк, ал кофеңизди үн буйругу менен даярдоого мүмкүндүк берет, ал тургай төшөктөн туруп кетет.

Мен азыр суу сактоо тутумумдун (WasserStation) документтерин бүтүрдүм жана CoffeeControlCodeду автоматтык түрдө толтурууну камтыган акыркы версиясына жаңырттым. Эгерде сиз ошол эле машинаны куруу үчүн колдонсоңуз, кайра толтуруу кемчиликсиз иштейт (кодго эч кандай өзгөртүү киргизилбестен), анткени суунун деңгээли Цирколо суу сактагычына калибрленген.