აბი ავტომატური დისპენსერი: 10 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:18

ჩვენ ვართ პირველი მაგისტრანტები ელექტრო-მექანიკური ინჟინერიის ბრიუსელის საინჟინრო ფაკულტეტზე (მოკლედ "Bruface"). ეს არის ბრიუსელის ცენტრში მდებარე ორი უნივერსიტეტის ინიციატივა: Université Libre de Bruxelles (ULB) და Vrije Universiteit Brussel (VUB).

პროგრამის ფარგლებში ჩვენ უნდა შევქმნათ რეალური სამუშაო მექანიკური სისტემა მეჩატრონიკის კურსისთვის.

თეორიულ კურსებზე ჩვენ ვისწავლეთ თუ როგორ უნდა გაერთიანდეს სხვადასხვა კომპონენტი რეალურ პროგრამებში. ამის შემდეგ, ჩვენ მივიღეთ შესავალი Arduino მიკროკონტროლის საფუძვლების შესახებ და როგორ გავაკონტროლოთ მეჩატრონიკის სისტემა. კურსის მიზანი იყო მეჩატრონული სისტემის შემუშავება, წარმოება და პროგრამირება.

ეს ყველაფერი უნდა გაკეთდეს ჯგუფურად. ჩვენი ჯგუფი იყო საერთაშორისო გუნდი, რომელიც შედგება ორი ჩინელი სტუდენტისგან, ორი ბელგიელი სტუდენტისა და ერთი კამერუნელი სტუდენტისგან.

უპირველეს ყოვლისა, ჩვენ გვინდა მადლობა გადავუხადოთ ალბერტ დე ბეირისა და პროფესორ ბრამ ვანდერბორგის მხარდაჭერისთვის.

როგორც ჯგუფმა ჩვენ გადავწყვიტეთ სოციალური პრობლემის მოგვარება. როდესაც მოსახლეობის დაბერება გლობალურ პრობლემად იქცევა, აღმზრდელების და ექთნების დატვირთვა ძალიან დიდი ხდება. ასაკის მატებასთან ერთად ადამიანებს ხშირად უწევთ მეტი მედიკამენტის და ვიტამინის მიღება. ტაბლეტების ავტომატური გამანაწილებელი საშუალებით შესაძლებელია მოუსვენარი მოხუცებისთვის ამ ამოცანის დამოუკიდებლად გამკლავება ცოტა ხნით. მეურვეებსა და ექთნებს შეუძლიათ მეტი დრო დაუთმონ უფრო დამოკიდებულ პაციენტებს.

ასევე ძალიან მოსახერხებელი იქნება ყველასთვის, ვინც ზოგჯერ ცოტა დავიწყებულია და არ ახსოვს მისი აბების მიღება.

ამრიგად, მეჩატრონულმა სისტემამ უნდა უზრუნველყოს გამოსავალი, რომელიც შეახსენებს მომხმარებელს მიიღოს თავისი აბები და ასევე არიგებს აბებს. ჩვენ ასევე ვამჯობინებთ, რომ ტაბლეტების ავტომატური გამანაწილებელი იყოს მომხმარებლისთვის მოსახერხებელი, რათა ყველამ შეძლოს მისი გამოყენება: ასაკის მიუხედავად!

ნაბიჯი 1: მასალები

გარსაცმები

• Mdf: 4 მმ სისქე შიდა ქეისისთვის
• Mdf: 3 და 6 მმ სისქე გარე ქეისისთვის

შეკრება

• ჭანჭიკები და თხილი (M2 და M3)
• პატარა ბურთის საყრდენი

მიკროკონტროლერი:

Arduino UNO [შეკვეთის ბმული]

Ელექტრონული ნაწილები

• ცარიელი მიკროსქემის დაფა [შეკვეთის ბმული]
• მცირე ზომის სერვო ძრავა 9 გ [შეკვეთის ბმული]
• მცირე DC ძრავა 5V [შეკვეთის ბმული]
• ტრანზისტორი: BC 237 (NPN ბიპოლარული ტრანზისტორი) [შეკვეთის ბმული]
• დიოდი 1N4001 (პიკის ინვერსიული ძაბვა 50V) [შეკვეთის ბმული]
• პასიური ზარი: გადამყვანი პიეზო
• LCD 1602

• რეზისტორები:

  • 1 x 270 ომი
  • 1 x 330 ომი
  • 1 x 470 ომი
  • 5 x 10k ohm
• ინფრაწითელი გამცემი
• ინფრაწითელი დეტექტორი

ნაბიჯი 2: შიდა საქმე

შიდა ყუთი შეიძლება ჩაითვალოს ყუთში, რომელიც შეიცავს მთელ შიდა მექანიკას და ელექტრონიკას. იგი შედგება 4 მმ MDF– ის 5 ფირფიტისგან, რომლებიც ლაზერულად არის მოჭრილი სწორ ფორმებად. ასევე არის სურვილისამებრ მეექვსე ფირფიტა, რომლის დამატებაც შეგიძლიათ. ამ სურვილისამებრ მეექვსე ნაჭერს აქვს კვადრატული ფორმა და შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც სახურავი. 5 ფირფიტა (ქვედა და ოთხი მხარე) შექმნილია თავსატეხის ფორმით ისე, რომ იდეალურად მოერგოს ერთმანეთს. მათი შეკრება შეიძლება გაძლიერდეს ხრახნების გამოყენებით. თვითმფრინავებს უკვე აქვთ ხვრელები, სადაც სხვა ნაწილები უნდა მოთავსდეს ან სადაც ჭანჭიკები უნდა განთავსდეს.

ნაბიჯი 3: შიდა მექანიზმი

გამავრცელებელი მექანიზმი

მექანიზმი

ჩვენი აბების გაცემის მექანიზმი ასეთია: მომხმარებელი აბებს ათავსებს შენახვის განყოფილებაში ყუთის თავში. ამ ქვედა ნაწილის ქვედა ფირფიტა დახრილია, აბები ავტომატურად გადადის პირველ მილში, სადაც იკეცება. ამ მილის ქვეშ არის ცილინდრი, რომელსაც აქვს პატარა ხვრელი, სადაც მხოლოდ ერთი აბი მშვენივრად ჯდება. ეს პატარა ხვრელი მდებარეობს მილის ქვეშ ისე, რომ აბი იყოს მის ზემოთ, ხოლო პირველი აბი ცილინდრის ხვრელშია. როდესაც აბი უნდა იქნას მიღებული, ცილინდრი (აბი შიგნით) ბრუნავს 120 გრადუსით ისე, რომ აბი ცილინდრში ჩავარდება მეორე ცილინდრში. ეს მეორე ცილინდრი არის ადგილი, სადაც არის სენსორი, რომელიც ადგენს თუ არა მართლაც აბი ცილინდრიდან. ეს ემსახურება უკუკავშირის სისტემას. ამ მილს აქვს ერთი მხარე, რომელიც მეორეზე მაღლა დგას. ეს იმიტომ ხდება, რომ ეს მხარე ხელს უშლის აბის დაცემას მეორე მილზე და, შესაბამისად, იძლევა გარანტიას, რომ აბი ჩაედინება მილში და გამოვლინდება სენსორის მიერ. ამ მილის ქვეშ არის პატარა სლაიდი ისე, რომ აბი ჩამოვარდება შიდა ყუთის წინა ხვრელში.

ამ მექანიზმს რამდენიმე ნაწილი სჭირდება:

• ლაზერული ჭრის ნაწილები

  1. შესანახი განყოფილების ქვედა დახრილი ფირფიტა.
  2. შესანახი განყოფილების გვერდითი დახრილი ფირფიტები

• 3D ბეჭდვის ნაწილები

  1. ზედა მილი
  2. ცილინდრი
  3. ღერძი
  4. ქვედა მილი (იხ. ქვედა მილი და სენსორის განყოფილება)
  5. სლაიდი

• სხვა ნაწილები

  როლი ტარების

ჩვენი ნაწილების ყველა ფაილი, რომელიც საჭიროა ლაზერული ჭრის ან 3D ბეჭდვისთვის, შეგიძლიათ იხილოთ ქვემოთ.

სხვადასხვა ნაწილები და მათი შეკრება

შესანახი კუპე ფირფიტები

შესანახი განყოფილება შედგება სამი ფირფიტისგან, რომლებიც ლაზერულად იჭრება. ეს ფირფიტები შეიძლება შეიკრიბოს და დაუკავშირდეს ერთმანეთს და შიდა ყუთს, რადგან მათ აქვთ გარკვეული ხვრელები და პატარა ნაჭრები. ეს ასეა, რომ ისინი ყველა ერთმანეთში თავსატეხივით ჯდება! ხვრელები და გამორჩეული ნაჭრები უკვე დაემატა CAD ფაილებს, რომელთა ლაზერული გამოყენებაც შესაძლებელია.

UPPER TUBE

ზედა მილი მხოლოდ შიდა ყუთის ერთ მხარესაა დაკავშირებული. იგი დაკავშირებულია მასზე დაფარული ფირფიტის დახმარებით (ის შედის CAD ნახატში 3D ბეჭდვისთვის).

ცილინდრი და როლი ტარების

ცილინდრი უკავშირდება ყუთის 2 მხარეს. ერთის მხრივ, ის დაკავშირებულია სერვო ძრავასთან, რომელიც იწვევს მბრუნავ მოძრაობას ტაბლეტის დაცემისას. მეორე მხარეს, ის

ქვედა მილის და სენსორული განყოფილება

შეგრძნება არის მნიშვნელოვანი მოქმედება, როდესაც საქმე ეხება აბების გაცემას. ჩვენ უნდა შეგვეძლოს დადასტურება იმისა, რომ გამოყოფილი აბი პაციენტმა მიიღო შესაბამის დროს. ამ ფუნქციონირების მისაღწევად, მნიშვნელოვანია გავითვალისწინოთ დიზაინის სხვადასხვა საფეხურები.

სწორი გამოვლენის კომპონენტების შერჩევა:

გადასაღებ მოედანზე, როდესაც პროექტი დადასტურდა, ჩვენ უნდა მოვძებნოთ და შესაბამისი კომპონენტი, რომელიც დაადასტურებს აბიდან გასვლას ყუთიდან. სენსორების ცოდნა შეიძლება გამოსაყენებელი იყოს ამ მოქმედებისთვის, მთავარი გამოწვევა იყო ვიცოდეთ ტიპი, რომელიც იქნება დიზაინთან თავსებადი. პირველი კომპონენტი, რაც ჩვენ აღმოვაჩინეთ, იყო ფოტოინტერუპტორი, რომელიც შეადგენდა IR გამყოფს და IR ფოტოტრანსისტორულ დიოდს. 25/64’’ სლოტი PCB HS 810 ფოტოინტერუტერი იყო გამოსავალი მისი თავსებადობის გამო, რაც გვაიძულებს თავიდან ავიცილოთ კუთხის კონფიგურაციის შესაძლო პრობლემა. ჩვენ გადავწყვიტეთ, რომ არ გამოვიყენოთ ეს გეომეტრიის გამო, ძნელი იქნება საქშენთან შეყვანა. ზოგიერთი დაკავშირებული პროექტიდან ჩვენ დავინახეთ, რომ შესაძლებელია გამოვიყენოთ IR გამცემი IR დეტექტორთან ერთად ნაკლები სხვა კომპონენტით, როგორც სენსორი. ეს IR კომპონენტები გვხვდება სხვადასხვა ფორმებში.

აბი საქშენების 3D ბეჭდვა, რომელიც სენსორს ხვრელებს

როდესაც შევძელით განვსაზღვროთ ძირითადი კომპონენტი, რომელიც გამოვიყენებთ სენსორად, მაშინ დრო იყო შევამოწმოთ როგორ მოთავსდება ისინი საქშენზე. საქშენს აქვს 10 მმ შიდა დიამეტრი ტაბლეტის ბრუნვის ცილინდრიდან თავისუფალი გასასვლელად. სენსორული ელემენტების მონაცემების ფურცელით ჩვენ მივხვდით, რომ კომპონენტის განზომილების შესაბამისი საქშენების ზედაპირის გარშემო ხვრელების შემოღება იქნება დამატებითი უპირატესობა. უნდა იყოს ეს ხვრელები ზედაპირის გასწვრივ ნებისმიერ ადგილას? არა, რადგან მაქსიმალური გამოვლენის მისაღწევად საჭიროა კუთხის შეფასება. ჩვენ დავბეჭდეთ პროტოტიპი ზემოთ მოყვანილი სპეციფიკაციების საფუძველზე და შევამოწმეთ გამოვლენისუნარიანობა.

სხივის შესაძლო კუთხისა და გამოვლენის კუთხის შეფასება

სენსორის კომპონენტების მონაცემების ფურცლიდან, სხივი და გამოვლენის კუთხე 20 გრადუსია, ეს ნიშნავს, რომ გამომცემ სინათლეს და დეტექტორს აქვს ფართო დიაპაზონი 20 გრადუსი. მიუხედავად იმისა, რომ ეს არის მწარმოებლის სპეციფიკაცია, მაინც მნიშვნელოვანია ტესტირება და დადასტურება. ეს გაკეთდა უბრალოდ იმ კომპონენტებთან თამაშით, რომლებიც შემოაქვთ DC წყარო LED- ს გვერდით. დასკვნა იყო მათი ერთმანეთის საპირისპიროდ განთავსება.

შეკრება

მილის 3D ბეჭდვის დიზაინს აქვს ფირფიტა, რომელიც მას უკავშირდება 4 ხვრელით. ეს ხვრელები გამოიყენება მილის შიდა კეფის შესაერთებლად ჭანჭიკების გამოყენებით.

ნაბიჯი 4: ელექტრონიკის შიდა მექანიზმი

გაცემის მექანიზმი:

გამანაწილებელი მექანიზმი მიიღწევა დიდი ცილინდრის ბრუნვისათვის მცირე სერვომოტორის გამოყენებით.

"Reely Micro-servo 9g" servo ძრავის წამყვანი პინი დაკავშირებულია უშუალოდ მიკროკონტროლერთან. მიკროკონტროლი Arduino Uno მარტივად შეიძლება გამოყენებულ იქნას სერვო ძრავის გასაკონტროლებლად. ეს იმის გამო, რომ ჩამონტაჟებული ბიბლიოთეკა არსებობს სერვო საავტომობილო მოქმედებებისთვის. მაგალითად, "ჩაწერა"-ბრძანებით, 0 ° და 120 ° სასურველი კუთხეების მიღწევა შესაძლებელია. (ეს კეთდება პროექტის კოდში 'servo.write (0)' და 'servo.write (120)').

ვიბრატორი:

მცირე ზომის ჯაგრისებიანი DC ძრავა დაუბალანსებლობით

ეს დისბალანსი მიიღწევა პლასტმასის ნაჭრით, რომელიც აკავშირებს ძრავის ღერძს მცირე ჭანჭიკითა და კაკლით.

ძრავა ამოძრავებს პატარა ტრანზისტორს, ეს კეთდება, რადგან ციფრული პინი ვერ აწვდის უფრო მაღალ დენებს, ვიდრე 40.0 mA. Arduino Uno მიკროკონტროლერის Vin pin– დან დენის მიწოდებით, თქვენ შეგიძლიათ მიაღწიოთ დენებს 200.0 mA– მდე. ეს საკმარისია მცირე DC ძრავის დასატენად.

როდესაც ძრავა მკვეთრად ჩერდება, თქვენ მიიღებთ მიმდინარე პიკს ძრავის თვითინდუქციურობის გამო. ამრიგად, დიოდი მოთავსებულია ძრავის კავშირებზე, რათა თავიდან აიცილოს დენის უკანა დინება, რამაც შეიძლება დააზიანოს მიკროკონტროლერი.

სენსორული სისტემა:

ინფრაწითელი გამცემი დიოდის (LTE-4208) და ინფრაწითელი დეტექტორის დიოდის (LTR-320 8) გამოყენება, რომელიც დაკავშირებულია Arduino Uno მიკროკონტროლთან, რათა დაადასტუროს აბი. მას შემდეგ, რაც აბი ჩამოვარდება, ის მოკლე დროში დაჩრდილავს ინფრაწითელი ემისი დიოდის შუქს. არდუინოს ანალოგური პინის გამოყენებით ჩვენ მივიღებთ ამ ინფორმაციას.

გამოვლენისთვის:

analogRead (A0)

ნაბიჯი 5: გარე საქმე

• ზომა: 200 x 110 x 210 მმ

• მასალა: საშუალო სიმკვრივის ბოჭკოვანი დაფა

  ფურცლის სისქე: 3 მმ 6 მმ

• დამუშავების მეთოდი: ლაზერული ჭრა

გარე შემთხვევისთვის ჩვენ ვიყენებდით სხვადასხვა სახის სისქეს ლაზერული ჭრის შეცდომების გამო. ჩვენ ვირჩევთ 3 მმ და 6 მმ, რათა დავრწმუნდეთ, რომ ყველა ფურცელი შეიძლება მჭიდროდ იყოს შერწყმული.

ზომის გათვალისწინებით, შიდა გარსაცმისა და ელექტრონული მოწყობილობების სივრცის გათვალისწინებით, გარე გარსის სიგანე და სიმაღლე ნაგავი უფრო დიდია, ვიდრე შიდა. სიგრძე გაცილებით გრძელია, რომ სივრცე დაუშვას ელექტრონული მოწყობილობებისთვის. უფრო მეტიც, იმისათვის, რომ დავრწმუნდეთ, რომ აბები ადვილად გადმოდის ყუთიდან, ჩვენ შიდა და გარე გარსი ძალიან ახლოს ვინახეთ.

ნაბიჯი 6: გარე ელექტრონიკა

გარე ელექტრონიკისთვის, ჩვენ უნდა მივცეთ ჩვენი რობოტი ადამიანებთან ურთიერთობის საშუალებას. ამის მისაღწევად, ჩვენ ავირჩიეთ LCD, ზუზუნი, LED და 5 ღილაკი, როგორც ჩვენი კომპონენტები. აბების გამანაწილებელი ნაწილის ეს ნაწილი მოქმედებს როგორც მაღვიძარა. თუ არ არის შესაფერისი დრო ტაბლეტების დასალევად, LCD ეკრანი უბრალოდ აჩვენებს დროს და თარიღს. როდესაც პაციენტმა უნდა მიიღოს აბი, LED აანთებს, ზუზერი დაუკრავს მუსიკას და LCD აჩვენებს "გისურვებ ჯანმრთელობას და ბედნიერებას". ჩვენ ასევე შეგვიძლია გამოვიყენოთ ეკრანის ქვედა ნაწილი დროის ან თარიღის შესაცვლელად.

LCD ჩართვა

ჩვენ გამოვიყენეთ LCD-1602 უშუალოდ მიკროკონტროლერთან დასაკავშირებლად და გამოვიყენეთ ფუნქცია: LiquidCrystal LCD ჩართეთ LCD.

ბუზერი

ჩვენ ავირჩიეთ პასიური ზარი, რომელსაც შეუძლია სხვადასხვა სიხშირის ბგერების დაკვრა.

იმისათვის, რომ ზუზერმა შეასრულოს სიმღერები "ცის ქალაქი" და "ბედნიერი აკურა", ჩვენ განვსაზღვრეთ ოთხი მასივი. მათგან ორი დასახელებულია "სრულყოფილი", რომელიც ინახავს ორი სიმღერის შენიშვნის ინფორმაციას. ორ სხვა მასივს ერქვა "ხანგრძლივობა". ეს მასივები ინახავს რიტმს.

შემდეგ ჩვენ ვაშენებთ მარყუჟს, რომელიც უკრავს მუსიკას, რომლის ნახვა შეგიძლიათ წყაროს კოდში.

Დროის განაწილება

ჩვენ დავწერეთ ფუნქციების სერია მეორე, წუთი, საათი, თარიღი, თვე, კვირა და წელი.

ჩვენ გამოვიყენეთ ფუნქცია: millis () დროის გამოსათვლელად.

სამი ღილაკის, "არჩევა", "პლუს" და "მინუს" გამოყენებით, დრო შეიძლება შეიცვალოს.

როგორც ყველამ ვიცით, თუ ჩვენ გვსურს გავაკონტროლოთ რომელიმე კომპონენტი, ჩვენ უნდა გამოვიყენოთ არდუინოს ქინძისთავები.

ჩვენ მიერ გამოყენებული ქინძისთავები იყო შემდეგი:

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

ბრუზერი: პინ 10

სერვო ძრავა: პინი 11

ვიბრაციის ძრავა: Pin12

სენსორი: A0

ღილაკი 1 (ები): A1

ღილაკი 2 (პლუს): A2

ღილაკი 3 (მინუს): A3

ღილაკი 4 (მიიღეთ აბები): A4

LED: A5

ნაბიჯი 7: სულ შეკრება

დაბოლოს, ჩვენ ვიღებთ საერთო შეკრებას, როგორც ზემოთ ნაჩვენები სურათი. ჩვენ ვიყენებდით წებოს ზოგიერთ ადგილას, რათა დავრწმუნდეთ, რომ ის საკმარისად მჭიდროა. აპარატის შიგნით ზოგიერთ ადგილას ჩვენ ასევე ვიყენებდით ლენტს და ხრახნებს, რათა ის საკმარისად გამძლე ყოფილიყო. ჩვენი CAD ნახატების. STEP ფაილი შეგიძლიათ იხილოთ ამ ნაბიჯის ბოლოში.

ნაბიჯი 8: კოდის ატვირთვა

ნაბიჯი 9: ეპილოგი

აპარატს შეუძლია გააფრთხილოს მომხმარებელი მიიღოს წამალი და მიაწოდოს აბების სწორი რაოდენობა. თუმცა კვალიფიციურ და გამოცდილ ფარმაცევტთან დისკუსიის შემდეგ არსებობს რამდენიმე შენიშვნა. პირველი პრობლემა არის აბების დაბინძურება, რომლებიც კონტეინერში ჰაერში დიდი ხნის განმავლობაში ხვდება, შესაბამისად ხარისხი და ეფექტურობა შემცირდება. ჩვეულებრივ, აბები უნდა შეიცავდეს კარგად დახურულ ალუმინის ტაბლეტში. ასევე, როდესაც მომხმარებელი გასცემს გარკვეული დროის განმავლობაში აბი A და შემდეგ საჭიროებს აბი B- ს გადაცემას, საკმაოდ რთულია აპარატის გაწმენდა, რათა უზრუნველყოს, რომ აბი A- ს ნაწილაკები არ იყოს დამაბინძურებელი.

ეს დაკვირვებები კრიტიკულად ასახავს იმ გადაწყვეტილებას, რომელსაც ეს მანქანა იძლევა. ამდენად, საჭიროა მეტი კვლევა ამ ნაკლოვანებების დასაძლევად…

ნაბიჯი 10: მითითებები

[1]

[2] ვეი-ჩიჰ ვანგი. ოპტიკური დეტექტორები. ენერგეტიკული მექანიკის დეპარტამენტი, ეროვნული ცინგ ჰუას უნივერსიტეტი.