Máquina expendedora con escala para confirmar la caída del artículo (Raspberry Pi): 5 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

Bienvenido compañero creador, para un proyecto escolar decidí hacer una máquina expendedora de bocadillos. Nuestra tarea era crear un dispositivo recreable que usara al menos 3 sensores y 1 actuador. Fui a hacer una máquina expendedora en parte porque tenía acceso a algunas piezas esenciales (es decir, los motores) a través de mi laboratorio local de fabricación. En primer lugar, la idea era crear una máquina expendedora de bebidas, pero eso no habría sido factible debido a la necesidad de aislamiento, elemento de enfriamiento y mecanismo de liberación más suave para bebidas gaseosas.

Este proyecto fue el primero para mí de alguna manera; Nunca antes había trabajado con madera y electrónica a tal escala. Mi experiencia fue principalmente en software, así que decidí desafiarme a mí mismo creando un proyecto que sería una verdadera experiencia de aprendizaje.

Intentaré explicarles a ustedes, de la mejor manera posible, cómo crear esta máquina expendedora. Tenga en cuenta que todo esto fue la primera vez para mí, así que cometí algunos errores de novato con la tala de madera, etc.

Todo el código se puede encontrar en el repositorio de Github:

Suministros

• Madera

• Bisagras

  • 2 más duros para la puerta principal
  • 2 suaves para la trampilla del producto
• Plexiglás
• 4 motores DC para máquinas expendedoras (con un botón para la gestión de la rotación)
• 4 espirales (utilicé cable eléctrico de cobre de 6 mm²)
• 4 conectores para conectar los motores a la espiral (los imprimí en 3D)
• Frambuesa pi
• Teclado 4x4
• Aceptador de monedas
• LCD
• Cables de puente
• Tableros de pruebas
• 4 transistores TIP 120
• Resistencias
• Termómetro de un hilo
• Tira llevada

Paso 1: programar los sensores

Como tenía la mayor experiencia en software, decidí comenzar primero con la programación de los sensores.

Los sensores incluyen:

• Termómetro de un hilo
• Sensor de celda de carga
• Teclado 4x4
• Aceptador de monedas

El termómetro de un cable es bastante sencillo y solo implica conectar el cable al PIN 4 de GPIO de la Raspberry Pi (con algunas resistencias) y leer el archivo asociado con él.

La celda de carga era algo más complicada pero aún así silenciosa y sencilla. Los 4 cables tenían que estar conectados al amplificador HX711 y, a su vez, el amplificador HX711 tenía que estar conectado a la Raspberry Pi. Una vez hecho esto, utilicé la biblioteca de python HX711 para leer los valores. La lectura de la celda de carga sin carga definió el valor de tara. Después de eso coloqué algunos pesos pre-conocidos en la báscula y con la regla de tres calculé la constante por la cual el valor leído tenía que ser dividido para ser presentado por un valor en gramos.

El teclado 4x4 es tan intuitivo como puede ser. Con los 8 cables conectados al teclado que representan las 4 columnas y 4 filas del teclado. Se ha tenido cierta precaución al ordenar estos cables, ya que los 2 teclados 4x4 que utilicé tenían 2 órdenes de cables totalmente diferentes. Con una biblioteca de teclado fácil de usar, la tecla presionada se puede registrar fácilmente cuando se conecta correctamente a la Raspberry Pi.

El más difícil de los sensores es definitivamente el aceptador de monedas. Configurar las monedas en el dispositivo es bastante sencillo debido a una buena documentación. Tenía un dispositivo que era capaz de diferenciar 4 monedas diferentes. Debe especificar la cantidad asociada de pulsos para una moneda que el dispositivo envía a la Raspberry Pi. El registro de monedas en el extremo del dispositivo es casi impecable, lo que se puede ver en la pantalla lateral. El problema radica en registrar estos pulsos en la Raspberry Pi. Se debe utilizar un adaptador lo suficientemente potente (12V, 1A) para poder registrar distintivamente las diferentes monedas, así como una programación cuidadosa para no dejar de contar los pulsos demasiado pronto.

Paso 2: Conexión y programación de motores

Busqué algunos motores de máquinas expendedoras de mi laboratorio de fabricación local, pero aún necesitaba descubrir cómo conectarlos y programarlos.

Los motores tenían 4 cables conectados a ellos y después de averiguar 2 eran para energía (al menos 12V) y 2 eran para el botón que se presiona cada media vuelta. Conecté cada uno de estos motores a un transistor TIP 120 para poder controlarlos a través de la Raspberry Pi. Uno de los otros 2 cables lo conecté a una entrada del Pi (con resistencia pullup) y otro a tierra.

Después de eso hice algunas espirales de alambre de acero de 2,2 mm, que resultó estar girando en sentido contrario; para que mis artículos fueran al revés. Así que utilicé un cable eléctrico de cobre de 6 mm² con el que era mucho más fácil trabajar.

Después de hacer 4 espirales llegó el momento de hacer los conectores necesarios para conectar en espiral a los motores. Decidí imprimirlos en 3D (archivo adjunto) y pegarlos a los motores y doblar el cable alrededor de ellos.

Paso 3: creación de la carcasa de la máquina

Para la vivienda utilicé madera que estaba presente en el makerlab. Como no había muchos tipos y el panel frontal tenía que ser más delgado para adaptarse a la electrónica, la carcasa constaba de al menos 6 tipos de madera.

Primero corté 2 tablas de 168 x 58 cm por la mitad para el panel trasero, los 2 paneles laterales y el panel divisor del medio.

Para el panel inferior utilicé una conveniente (o eso pensé) pieza de madera de 58 x 58 cm. Esto resultó ser un error ya que no tuve en cuenta el grosor de la madera, por lo que el panel posterior tuvo que atornillarse en la parte superior del panel inferior y los paneles laterales tuvieron que atornillarse desde el lateral. Esto dejó una pieza extra de 2 cm sobresaliendo de la parte superior.

Después de eso, atornillé los 2 tablones de producto horizontales al panel divisor del medio. Así como la parte superior del compartimento del producto. Luego comencé a romper el plexiglás de la escotilla que conecté con 2 bisagras suaves a una barra de madera conectada al panel divisor del middel. Una vez que se completó, el compartimento del medio del orificio tuvo que atornillarse al panel lateral izquierdo.

Luego hice las partes de madera de la báscula y las pegué al fondo de la carcasa. Esto dejó un pequeño espacio en la parte inferior de la carcasa que resolví colocando una tabla delgada en el frente. (No en la foto)

Paso 4: Montaje de los sensores y motores en la carcasa

Una vez hecho el esqueleto de la carcasa llegó el momento de insertar las tripas.

Primero corté algunos agujeros en una tabla para la pantalla LCD, el teclado y el aceptador de monedas. Luego clavé estos dispositivos electrónicos en la tabla y los conecté a la Raspberry Pi. Se tuvo que hacer una planificación cuidadosa para no cruzar demasiado los cables. El termómetro de un cable que conecté a una placa de pruebas pegada en el interior de la tabla electrónica. Luego corté una tabla para la Raspberry Pi, la placa para los transistores del motor y el arduino que usé para suministrar los 12V para el aceptador de monedas y los motores.

Los motores los pegué a los tablones de productos horizontales y agregué algunos tablones verticales para dividir los compartimentos de los artículos.

Paso 5: Terminado de la máquina expendedora

Para el acabado, pinté toda la máquina de negro y agregué una tira de LED en el interior. Debajo del aceptador de monedas hice un pequeño compartimento para que cayeran las monedas, de modo que no se deslizaran por todo el compartimento izquierdo. También agregué la puerta de plexiglás con las bisagras más duras.