Robot do nalewania drinków

[Kasztan]

Cześć, przedstawiam projekt dla fanów drinków dla których zachowanie proporcji jest niezmiernie istotne.

Postanowiłem, że robot będzie nalewał trzy różne substancje (jak na domowego barmana w zupełności wystarczy). Wykorzystałem w tym celu pompki membranowe, które są stosunkowo tanie, jednak warto użyć zaworów zwrotnych przy każdym z węży ponieważ "na postoju" nie są szczelne i ciecze powoli kapią z dysz robota. Przy innym projekcie zdarzyło mi się, że pompka była nieszczelna, więc w tym zamontowałem je w miejscu w którym ewentualny wyciek nie narobi szkód. We wcześniejszych konstrukcjach ustawiałem lanie zależne od zadanego czasu, jednak po testach (wspierając się wagą kuchenną) stwierdziłem, że odmierzane wartości nie są powtarzalne. Wtedy postanowiłem dodać wbudowaną wagę. Użyłem belki tensometrycznej do 1kg oraz wzmacniacza HX711.

Robot zasilany jest zasilaczem wtykowym 12V a jego serce to Arduino Mega - ze względu na zapotrzebowanie na dużą liczbę wejść/wyjść. Do sterowania pompek użyłem gotowego Shielda - sterownika L293D – może sterować czterema silnikami DC i zajmuje mało miejsca w obudowie, a chciałem żeby konstrukcja była zwarta i jak najmniejsza.

Początkowo użyłem wyświetlacza 2x16, jednak wyświetlane dane nie były tak przejrzyste, jakbym tego chciał więc zamontowałem wyświetlacz 4x16. Teraz każdy składnik ma swoją nieskróconą nazwę i ma swoją osobną linijkę. Wartości danych substancji ustawia się przy pomocy trzech potencjometrów. Wyskalowałem wartość każdego od 0 do 150g. W przypadku przekroczenia sumy trzech substancji powyżej 250g, zamontowane diody RGB świecą na czerwono (jest to tylko sygnał ostrzegawczy, nie blokuje nalewania). Diody te również „ubarwiają” proces tworzenia drinka (efekt widoczny na załączonym filmie).

Po ustawieniu ulubionych proporcji wciskamy START i nalewanie odbywa się automatycznie, przed nalaniem każdego składnika waga samoczynnie się taruje. Można również korzystać z manualnego nalewania oraz tarowania, gdy stworzony drink nie spełnia wszystkich wymagań.

 

Obudowę wydrukowałem na drukarce 3D. Składa się z wielu elementów, żeby był łatwiejszy dostęp do podzespołów oraz żeby pojedynczy wydruk krócej się drukował. Umieściłem z jednej strony okno rewizyjne żeby móc się w razie potrzeby podłączyć do Arduino.

Części których użyłem do budowy robota:

• Arduino ATmega2560 - 1szt.
• wyświetlacz LCD 4x20 - Niebieski - ze sterownikiem kompatybilnym z HD44780 - QC2004A
• konwerter I2C do wyświetlacza LCD HD44780
• wzmacniacz do belki tensometrycznej HX711 - 1szt.
• belka tensometryczna 1kg - 1szt
• pompa do cieczy 12V 110l/h - 7mm – 3szt
• moduł sterownika silnika L293 UNO MEGA shield - 1szt
• moduł diody RGB 5V - 2szt,
• wtyk DC 2,1/5,5mm z zaciskami skręcanymi – 1szt.
• gniazdo DC 2,1/5,5 do obudowy plastikowe -1szt.
• zasilacz wtyczkowy UMEC impulsowy 12V 30W 2,5A - 1szt.
• przełącznik kołyskowy 15x10mm – 1 szt
• przewody połączeniowe
• przycisk podświetlany - 1szt.
• przycisk okrągły monostabilny chwilowy czerwony - 4szt.
• potencjometr liniowy 1K – 3szt.
• .zawór zwrotny - 3szt.
• wężyk silikonowy 1,5m

Oto kod, z którym się najdłużej męczyłem, ale działa 😉

#include <HX711.h>
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#include <AFMotor.h>
#define I2C_ADDR 0x3F

#define start 52
#define manpom1 50
#define manpom2 46
#define manpom3 44
#define tara 48

#define redl 24
#define bluel 22
#define greenl 26
#define redr 30
#define bluer 28
#define greenr 32


HX711 waga;
LiquidCrystal_I2C lcd(I2C_ADDR, 2, 1, 0, 4, 5, 6, 7);
int led = 13;
float ciezar;
int ml1 = 0;
int ml2 = 0;
int ml3 = 0;
int czasMigania = 250;
int predkoscNalewania = 200;
char odczyt[8];


AF_DCMotor pompa1 (3);
AF_DCMotor pompa2 (2);
AF_DCMotor pompa3 (1);


void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(start, INPUT_PULLUP);
  pinMode(manpom1, INPUT_PULLUP);
  pinMode(manpom2, INPUT_PULLUP);
  pinMode(manpom3, INPUT_PULLUP);
  pinMode(tara, INPUT_PULLUP);

  pinMode(redl, OUTPUT);
  pinMode(bluel, OUTPUT);
  pinMode(greenl, OUTPUT);
  pinMode(redr, OUTPUT);
  pinMode(bluer, OUTPUT);
  pinMode(greenr, OUTPUT);

  lcd.begin(20, 4);
  lcd.setBacklightPin(3, POSITIVE);
  digitalWrite(led, HIGH);
  lcd.setBacklight(HIGH);
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("Witaj!");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("Chlapnij sobie!");
  lcd.setCursor(13, 3);
  lcd.print("Kasztan");
  delay(1000);

  pinMode(led, OUTPUT);
  waga.begin(A1, A2);
  waga.set_scale(419341.0 / 200.0);
  waga.tare(5);

  pompa1.setSpeed(predkoscNalewania);
  pompa2.setSpeed(predkoscNalewania);
  pompa3.setSpeed(predkoscNalewania);


}

void loop() {
  pomiar();
  ekran();
  if ((ml1 + ml2 + ml3) > 250)
  {
    czerwona();
    delay(500);
    ciemno ();
  }
  else
  {
    ciemno();
  }

  if (digitalRead(start) == LOW)
  {
    waga.tare();
    ekran();
    Serial.println("zeruje");

    if (ml1 >= 0)
    {
      waga.tare(10);
      pomiar();
      ekran();
      Serial.println("nalewam promile");
      while (ciezar <= ml1)
      {
        pomiar();
        ekran();
        pompa1.run(FORWARD);
        led1();
      }
      pompa1.run(RELEASE);
      Serial.println("promile przerwa");
      delay(100);

      if (ml2 >= 0)
      {
        waga.tare(10);
        pomiar();
        ekran();
        Serial.println("nalewam rozcienczacz");
        while (ciezar <= ml2)
        {
          pomiar();
          ekran();
          pompa2.run(FORWARD);
          led2();
        }
        pompa2.run(RELEASE);
        Serial.println("rozcienczacz przerwa");
        delay(100);

        if (ml3 >= 0)
        {
          waga.tare(10);
          pomiar();
          ekran();
          Serial.println("nalewam kwas");
          while (ciezar <= ml3)
          {
            pomiar();
            ekran();
            pompa3.run(FORWARD);
            led3();
          }
          pompa3.run(RELEASE);
          Serial.println("kwaas przerwa");
          delay(100);
        }
      }
    }
    waga.tare();
    pomiar();
    kolorowo();
    ciemno();
  }

  if (digitalRead(manpom1) == LOW)
  {
    pompa1.run(FORWARD);
    led1();
  }
  else
  {
    pompa1.run(RELEASE);
  }
  if (digitalRead(manpom2) == LOW)
  {
    pompa2.run(FORWARD);
    led2();
  }
  else
  {
    pompa2.run(RELEASE);
  }

  if (digitalRead(manpom3) == LOW)
  {
    pompa3.run(FORWARD);
    led3();
  }
  else
  {
    pompa3.run(RELEASE);
  }
  if (digitalRead(tara) == LOW)
  {
    waga.tare(10);
  }
}

void pomiar()
{
  ml1 = analogRead(A5);
  ml1 = map(ml1, 1020, 0, 0, 150);
  ml2 = analogRead(A4);
  ml2 = map(ml2, 1020, 0, 0, 150);
  ml3 = analogRead(A3);
  ml3 = map(ml3, 1020, 0, 0, 150);
  ciezar = waga.get_units();
  dtostrf(ciezar, 5, 0, odczyt);
}

void ekran()
{
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("1.Alkohol:");
  lcd.print(ml1);
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("2.Dodatek:");
  lcd.print(ml2);
  lcd.setCursor(0, 2);
  lcd.print("3.Kwas:");
  lcd.print(ml3);
  lcd.setCursor(0, 3);
  lcd.print("Waga:");
  lcd.print(odczyt);
  lcd.print("g");
  Serial.println(ml1);
  Serial.println(ciezar);
}

void ciemno()
{
  digitalWrite(redl, LOW);
  digitalWrite(greenl, LOW);
  digitalWrite(bluel, LOW);
  digitalWrite(redr, LOW);
  digitalWrite(greenr, LOW);
  digitalWrite(bluer, LOW);
}

void czerwona ()
{
  digitalWrite(redl, HIGH);
  digitalWrite(greenl, LOW);
  digitalWrite(bluel, LOW);
  digitalWrite(redr, HIGH);
  digitalWrite(greenr, LOW);
  digitalWrite(bluer, LOW);
}

void zielona ()
{
  digitalWrite(redl, LOW);
  digitalWrite(greenl, HIGH);
  digitalWrite(bluel, LOW);
  digitalWrite(redr, LOW);
  digitalWrite(greenr, HIGH);
  digitalWrite(bluer, LOW);
}

void niebieska ()
{
  digitalWrite(redl, LOW);
  digitalWrite(greenl, LOW);
  digitalWrite(bluel, HIGH);
  digitalWrite(redr, LOW);
  digitalWrite(greenr, LOW);
  digitalWrite(bluer, HIGH);
}

void kolorowo ()
{
  digitalWrite(redl, HIGH);
  delay(czasMigania);
  digitalWrite(greenl, HIGH);
  delay(czasMigania);
  digitalWrite(bluel, HIGH);
  delay(czasMigania);
  digitalWrite(redr, HIGH);
  delay(czasMigania);
  digitalWrite(greenr, HIGH);
  delay(czasMigania);
  digitalWrite(bluer, HIGH);
  delay(czasMigania);
  delay(500);
}

void led1 ()
{
  digitalWrite(redl, HIGH);
  digitalWrite(greenl, HIGH);
  digitalWrite(bluel, LOW);
  digitalWrite(redr, HIGH);
  digitalWrite(greenr, HIGH);
  digitalWrite(bluer, LOW);
}

void led2 ()
{
  digitalWrite(redl, LOW);
  digitalWrite(greenl, HIGH);
  digitalWrite(bluel, HIGH);
  digitalWrite(redr, LOW);
  digitalWrite(greenr, HIGH);
  digitalWrite(bluer, HIGH);
}

void led3 ()
{
  digitalWrite(redl, HIGH);
  digitalWrite(greenl, LOW);
  digitalWrite(bluel, HIGH);
  digitalWrite(redr, HIGH);
  digitalWrite(greenr, LOW);
  digitalWrite(bluer, HIGH);
}

 

Link do filmu:

 

[Treker (Damian Szymański)]

@Kasztan dzięki za opis ciekawego i praktycznego projektu. Bardzo fajnie się prezentuje 🍹

[Oximon]

Sam buduję teraz coś podobnego, tylko z założenia miało być jeszcze chłodzenie przepływowe. Niestety okazuje się, że 100W mocy chłodniczej to zdecydowanie za mało. Fajnie Ci to wyszło 🙂 Wrzucałeś gdzieś stl obudowy?

Edytowano Listopad 23, 2020 przez Oximon

[Kasztan]

@Oximon Cześć, właśnie pracuję nad robotem z chłodzeniem, może niedługo go zaprezentuje 😉

Jeśli chodzi o obudowę to głównie była skręcana śrubami M4 ale niektóre rzeczy jak mocowanie arduino, modułu wagi czy mocowanie pomp po prostu przykleiłem.

 

Do druku.rar

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[Oximon]

Dzięki za modele. Z moich obliczeń wyszło, że aby chłodzenie przepływowe działało naprawdę efektywnie, to potrzeba minimum 300W mocy chłodniczej. Także uwzględniając dodatkowe straty i rozmiar coolerów, żeby działało to efektywnie, to wychodzi skórka za wyprawkę. Wydaje mi się, że już lepiej zastosować te ogniwa w chłodzonym boxie, do którego wstawia się butelki. Niestety u mnie prace wstrzymane przez brak czasu, ale chętnie popatrzę co wyszło u ciebie. Pozdro!

[Kristopherson]

@Kasztan No to jest przepiękna rzecz !!! 🙂 Zainspirowałeś mnie! 👍 Jeszcze się trochę douczę i spróbuję coś podobnego skonstruować! Zastanawia mnie jednak jak w praktyce i Ty i @Oximon chcieliście realizować to chłodzenie liniowe. Taka opcja wydaje się komplikować ten projekt najprawdopodobniej w znacznym stopniu, w tym drastycznie zwiększyć rozmiary urządzenia i chyba zużycie energii elektrycznej też niestety... choć trzeba przyznać jest bardzo mocno kusząca (szczególnie dla mediów na jakich operuje to urządzenie 😆😉)

[Oximon]

@Kristopherson Chłodzenie przepływowe planowałem wykonać na ogniwach peltiera. Ciecz przepływała przez aluminiowy blok (coś podobnego, co stosuje się w chłodzeniach wodnych procesorów). Oczywiście po gorącej stronie ogniwa były sporej wielkości radiatory wraz z wentylatorami. Rzeczywiście to skomplikowało projekt, obudowa (której rama już jest zbudowana) jest przerośnięta, ponieważ w środku znalazł się zasilacz pc, żeby to wszystko zasilić (ale mniejszy, niż klasyczny atx), który dodatkowo trzeba było obudować, aby w przypadku nieszczelności nie dostała się do niego ciecz. Oczywiście radiatory też miały zająć swoje miejsce. Ale to na razie prototyp. Do poprawki mam jeszcze program, plus dokończyć obudowę. Jak tylko będę miał więcej czasu, to już planuję wersję drugą, która będzie miała zasilacz zewnętrzny, będzie bardziej kompaktowa i przede wszystkim - będzie miała więcej pomp. 

[Kristopherson]

@Oximon Nie bardzo znam się na technice chłodniczej ale pooglądałem kilka filmików w tematyce jaką proponujesz jako rozwiązanie. Wniosek jaki mi się z tej "lektury" nasuwa to to, że te ogniwa są dosyć skuteczne (a szczególnie jak się je zastosuje warstwowo dla powiększenia mocy chłodniczej) ale wydaje się że mają trochę za dużą bezwładność jak na specyfikę tego dozownika. Tutaj potrzebne jest natychmiastowe schłodzenie stosunkowo niewielkiej ilości "cieczy" 🙂 . Pozostaje więc albo wstrzymać rozruch pompki do momentu mocnego  schłodzenia układu przez który będzie przepływać płyn (kontrolując oczywiście poziom wychłodzenia) albo te elementy jakiejś np. mini wężownicy, musiałyby być stosunkowo niewielkie żeby "wyprodukowany" chłód miał szanse odebrać cieczy sporą część ciepła w niej zmagazynowanego w bardzo krótkim czasie. Jest to o tyle istotne, że część płynu - niestety ciepłego - jest już pomiędzy pompką a wylotem dozownika, więc tej części już chłodniczo nie uratujesz. Chyba, że element chłodzący - ten wykonawczy - umieścisz blisko wylotu dozownika ale czy to fizycznie możliwe tu trochę mam wątpliwość, bo ze zgrabnego urządzenia może zrobić się monstrum. Innym rozwiązaniem jest podtrzymywanie stale schłodzonej określonej ilości płynu w chłodzonym zbiorniczku ale czy to jest rozwiązanie rozsądne pod względem ekonomiki energetycznej? Pojawia się tu wątpliwość. Może jednak Twoja propozycja zimnego boxa jest wyjściem z tej sytuacji. Można go właśnie tymi ogniwami wspomóc aby zrobić z niego coś w rodzaju zamrażarki. Nie wiem tylko ile potrzeba byłoby do tego takich modułów chłodzących żeby to zrealizować no i czy wydatek energii poniesiony na ochłodzenie (mocne) boxa będzie opłacalny względem oczekiwanych efektów. 

[ethanak]

5 minut temu, Kristopherson napisał:

część płynu - niestety ciepłego - jest już pomiędzy pompką a wylotem dozownika

A nie można po prostu wycofać tego płynu po nalaniu? Wiem, że te pompki się do tego nie nadają, ale jakoś to jest rozwiązywane... a projektując urządzenie od początku można znaleźć inne rozwiązanie (choćby pompa perystaltyczna, która przecież może pracować w obu kierunkach).

[mkolas]

Cześć, 
czy można prosić o schemat elektryczny podłączenia?

[Kasztan]

Dnia 9.01.2021 o 22:57, mkolas napisał:

Cześć, 
czy można prosić o schemat elektryczny podłączenia?

Cześć,

A proszę bardzo 😉

[Maniek16mc]

Świetny projekt ! Mam pytanie, jakich zaworów zwrotnych użyłeś? Pozdrawiam

[Kasztan]

Dnia 29.09.2021 o 17:24, Maniek16mc napisał:

Świetny projekt ! Mam pytanie, jakich zaworów zwrotnych użyłeś? Pozdrawiam

Cześć,

https://allegro.pl/oferta/zawor-zaworek-zwrotny-kierunkowy-paliwa-8mm-6983246458

Dobrze się spisuje ale finalnie można poszukać czego przeznaczonego do spożywki 😉

[Pluton]

Cześć, 

@Kasztanmam pytanie co do dozowania gazowanych składników, czy tego typu pompki bardzo je rozgazowują? Obecnie buduję podobny projekt jednak na pompkach perlistycznych i one niestety dają efekt rozgazowania napoju.

[Kasztan]

Dnia 14.05.2022 o 12:39, Pluton napisał:

Cześć, 

@Kasztanmam pytanie co do dozowania gazowanych składników, czy tego typu pompki bardzo je rozgazowują? Obecnie buduję podobny projekt jednak na pompkach perlistycznych i one niestety dają efekt rozgazowania napoju.

Cześć, no niestety tu też w znacznym stopniu (jednak nie całkowicie) rozgazowują napój, ciężko będzie tego uniknąć przy zastosowaniu pompek.