Detector de nivel de latas de la máquina de coque: 5 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

Rev 2.5: arregló las piezas impresas en 3D y actualizó el conector de enchufe a una unidad de PCB común.

Rev 2 - "botón" ultrasónico reemplaza el botón manual.

Pulsar un botón es tan anticuado, especialmente cuando ya estoy usando un sensor ultrasónico. ¿Por qué no utilizar un sensor ultrasónico para activar el detector de nivel de latas? Rev 2 quita el pulsador y lo reemplaza con otro módulo HC-SR04. Ahora, simplemente camine hacia la máquina y se enciende automáticamente para revelar el nivel de la lata. Perdí el logotipo de "Coca-Cola" en el proceso, pero solo tuve que cambiar la placa frontal; todos los demás componentes impresos siguen siendo los mismos

Soy lo suficientemente afortunado de tener una vieja máquina de Coca-Cola que uso para, er, "refrescos". Tiene capacidad para unas 30 latas cuando está llena. El problema es, ¿cuántas latas hay en un momento dado? ¿Cuándo debo hacer una corrida para reponer la máquina?

Una solución (además de abrir la máquina todo el tiempo) es activar un sensor o "detector de nivel de latas" que puede aproximar el número de latas en la máquina en un momento dado. Decido que tenía que cumplir con los siguientes requisitos:

- debe ser barato y sencillo

- no invasivo (no quiero comenzar a perforar o cortar en mi máquina)

- Utilice Arduino Nano

- Use una pantalla LCD para que me dé lecturas fáciles de entender

- ser alimentado por el USB nativo o una fuente de alimentación externa

- use un botón pulsador momentáneo para lecturas "según sea necesario" (ahora usa el segundo módulo HC-SR04 en su lugar).

Tenía algunos módulos ultrasónicos, algunos Nanos y una pequeña pantalla LCD y decidí que podrían ser útiles aquí.

Después de buscar un poco, tenía todos los elementos necesarios (hardware y codificación) para que esto funcionara. La única pregunta pendiente era: ¿el sensor ultrasónico podría registrar una distancia significativa haciendo rebotar la señal en latas cilíndricas? ¡Resulta que de hecho "puede"! (perdón por el juego de palabras).

Paso 1: hardware

Ok, este es bastante sencillo.

- Arduino Nano

- Kuman OLED IIC amarillo azul de 0,96 pulgadas y 4 pines (SSD 1306 o similar).

- Módulos de rango ultrasónico HC-SR04 (cantidad: 2 para versión automática)

- Pulsador SP genérico si no se utiliza el segundo módulo HC-SR04 (opcional)

- receptáculo de enchufe hembra para adaptador de pared de 7-12 V (opcional)

- Aproximadamente 14 de cable de conector telefónico de 2 pares para un cableado externo más elegante

Paso 2: Estuche impreso en 3D

En esta construcción se utilizan un total de 4 partes impresas:

- Abajo (rojo)

- Top translúcido

- Deslice el panel frontal (impresión en color rojo y blanco)

- Soporte de sensor ultrasónico

Las piezas están diseñadas para imprimirse sin soportes utilizando Fusion 360.

No se necesitan sujetadores para el montaje; ¡todas las partes encajan juntas! La parte superior se puede quitar después del montaje apretando ligeramente cualquier lado de la parte superior cerca de la base y tirando de la parte superior.

La pantalla LCD encaja en la tapa. La base tiene una ranura para el receptor en un extremo y una montura en la parte posterior para el Nano, que bloquea la placa en la base. El adaptador de enchufe de 12V es ahora una unidad de montaje en PCB común que obtengo a granel por aproximadamente un cuarto y la parte superior lo mantiene en su lugar. La cara frontal se desliza en las ranuras del receptor en los elementos superior e inferior.

Las piezas son todas de PLA, y la parte superior es translúcida para que pueda ver la caja brillar cuando se enciende.

Para proporcionar los acentos rojos en la portada, imprimo la parte blanca que se muestra con un grosor de 0,08 mm (grosor de capa de 0,02) y rojo para el resto, que se ve limpio.

Paso 3: cableado

El cableado de este proyecto es bastante simple. Alimentación de 5V y tierra a la pantalla LCD y los módulos ultrasónicos del Nano. Un par de cables de señal del Nano al LCD y dos pares del Nano a los módulos ultrasónicos. Unos pocos cables adicionales para la alimentación de 12V opcional y ¡listo!

En mi primera construcción, tenía un Nano con pines instalados, así que decidí usarlo tal cual y hacer un prototipo de cableado para adaptarse. Los pequeños conectores estúpidos siempre son un poco delicados de inventar, en mi opinión, pero, de nuevo, no había demasiados. Siempre se puede prescindir de estos conectores y soldar todo. Quizás la próxima vez…

En compilaciones posteriores, solo instalo pines de encabezado en el Nano para las conexiones que realmente uso. Facilita la instalación de cables y evita errores.

También utilicé un cable telefónico común de 2 pares para conectar el sensor de latas en la máquina. Proporciona un cable agradable y limpio que es asequible (¡gratis y en todas partes hoy en día!)

Paso 4: Código

El código se improvisa a partir de varias fuentes (al igual que la mayoría de la codificación de proyectos).

Comencé con la muestra ultrasónica de Dejan Nedelkovski en www. HowToMechatronics.com. Buen tutorial.

Luego saqué un código LCD de Jean0x7BE en Instructables.com y aprendí algo más de un montón de otros sitios. Seguí sus instrucciones allí y agregué las dos bibliotecas requeridas:

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

También revisé los archivos de ejemplo en la biblioteca SSD1306 y aprendí de eso.

Al final, el código se combinó a partir de estas fuentes y, con algunos retoques, me dio el resultado que estaba buscando.

El diseño ahora incorpora un segundo módulo ultrasónico para un sensor de acceso. Párese frente al dispositivo y la pantalla se enciende, aléjese y se apaga después de unos segundos. Comente el sensor de persona si está encendido todo el tiempo o si se usa la opción de botón.

Paso 5: instalación y calibración

Diseñé la caja para que se sentara en la parte superior de la máquina, usando algunos cables (ahora uso un cable telefónico de 2 pares) que se alimentan entre el sello de la puerta y el cuerpo de la máquina. El módulo ultrasónico se fija al techo de la bahía de latas con cinta adhesiva de dos caras.

Si bien la máquina tiene dos lados o "bahías" para latas, quería que fuera simple. Balanceo la carga en ambos lados de la máquina, por lo que leer un lado y "doblar" debería darme una buena (suficiente) aproximación.

Comencé la evaluación de este proyecto verificando la altura mínima y máxima del compartimento para latas de la máquina de Coca-Cola. Vacío, tiene alrededor de 25 de alto, lo que significa que el rango de trabajo del sensor ultrasónico (0 - 50 cm) es lo suficientemente cercano (para mí, dado el precio de estos módulos). Usando esta matemática básica, calculé el rango en papel y codifiqué en consecuencia para darme el gráfico de barras y el número estimado de latas.

Una vez instalado y encendido, me sorprendió por completo mi primera ejecución de prueba. No solo dio una lectura sólida haciendo rebotar la señal en las latas, sino que resultó ser condenadamente preciso: ¡los cálculos aproximados coincidieron con la cantidad real de latas en la máquina sin más ajustes! (Esa es la primera vez…).

En definitiva, un proyecto útil. ¡Ahora creo que es hora de un refrigerio de celebración!