Dispenser Pil Automatik: 10 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:10

Kami adalah pelajar Master pertama kejuruteraan elektro-mekanikal di Fakulti Kejuruteraan Brussels (ringkasnya "Bruface"). Ini adalah inisiatif dua universiti yang terletak di pusat Brussels: Université Libre de Bruxelles (ULB) dan Vrije Universiteit Brussel (VUB).

Sebagai sebahagian daripada program ini, kami harus membuat sistem mekatronik yang berfungsi untuk kursus Mekatronik.

Dalam kursus teori kami belajar bagaimana komponen yang berbeza harus digabungkan menjadi aplikasi sebenar. Selepas itu, kami mendapat pengenalan mengenai asas-asas mikrokontroler Arduino dan bagaimana mengawal sistem mekatronik. Tujuan kursus ini adalah untuk dapat merancang, menghasilkan dan memprogram sistem mekatronik.

Ini semua harus dilakukan secara berkumpulan. Kumpulan kami adalah pasukan antarabangsa yang dianggotai oleh dua pelajar Cina, dua pelajar Belgia dan seorang pelajar Kamerun.

Terlebih dahulu kami ingin mengucapkan terima kasih atas sokongan Albert De Beir dan Profesor Bram Vanderborght.

Sebagai kumpulan, kami memutuskan untuk mengatasi masalah yang berkaitan dengan sosial. Oleh kerana penduduk yang semakin tua menjadi isu global, beban kerja pengasuh dan jururawat menjadi terlalu besar. Seiring bertambahnya usia, mereka sering mengambil lebih banyak ubat dan vitamin. Dengan dispenser pil automatik adalah mungkin bagi orang tua yang tidak berfikiran untuk menangani tugas ini secara mandiri sedikit lebih lama. Dengan ini pengasuh dan jururawat dapat mempunyai lebih banyak masa untuk menghabiskan lebih banyak pesakit yang bergantung.

Juga sangat berguna bagi setiap orang yang kadang-kadang pelupa dan tidak ingat untuk mengambil pilnya.

Oleh itu, sistem mekatronik harus memberikan penyelesaian yang mengingatkan pengguna untuk mengambil pilnya dan juga membuang pil tersebut. Kami juga memilih dispenser pil automatik untuk mesra pengguna untuk memungkinkan semua orang menggunakan: tidak kira usia mereka!

Langkah 1: Bahan

Sarung:

• Mdf: Ketebalan 4 mm untuk kotak dalaman
• Mdf: Ketebalan 3 dan 6 mm untuk casing luar

perhimpunan

• Baut dan mur (M2 dan M3)
• Galas bebola kecil

Pengawal mikro:

Arduino UNO [Pautan pesanan]

Bahagian elektronik

• Papan litar kosong [Pautan pesanan]
• Motor Servo kecil 9g [Pautan pesanan]
• Motor DC kecil 5V [Pautan pesanan]
• Transistor: BC 237 (transistor bipolar NPN) [Pautan pesanan]
• Diod 1N4001 (Voltan Terbalik Puncak 50V) [Pautan pesanan]
• Buzzer pasif: Transducteur piezo
• LCD1602

• Perintang:

  • 1 x 270 ohm
  • 1 x 330 ohm
  • 1 x 470 ohm
  • 5 x 10k ohm
• Pemancar inframerah
• Pengesan inframerah

Langkah 2: Kes Batin

Kotak dalaman boleh dilihat sebagai kotak yang mengandungi semua mekanik dalaman dan elektronik. Ia terdiri daripada 5 plat MDF 4mm yang dipotong laser menjadi bentuk yang betul. Terdapat juga plat keenam pilihan yang boleh ditambah. Potongan keenam pilihan ini mempunyai bentuk persegi dan boleh digunakan sebagai penutup. 5 plat (bahagian bawah dan empat sisi) direka bentuk dalam bentuk teka-teki sehingga sesuai dengan satu sama lain. Pemasangan mereka dapat diperkuat menggunakan skru. Pesawat sudah mempunyai lubang di mana bahagian lain harus masuk atau di mana selak harus diletakkan.

Langkah 3: Mekanisme Dalaman

MEKANISME PENGHANTARAN

Mekanisme

Mekanisme pengeluaran pil kami adalah seperti berikut: pengguna meletakkan pil di ruang penyimpanan di bahagian atas kotak. Oleh kerana plat bawah petak itu condong, pil secara automatik akan meluncur ke bawah ke dalam tiub pertama, di mana ia menumpuk. Di bawah tiub ini adalah silinder dengan lubang kecil di mana hanya satu pil yang sesuai dengan sempurna. Lubang kecil ini terletak tepat di bawah tiub sehingga pil menumpuk di atasnya, sementara pil pertama terletak di lubang silinder. Apabila pil harus diambil, silinder (dengan pil masuk) berputar 120 darjah sehingga pil di dalam silinder jatuh ke dalam silinder kedua. Silinder kedua ini adalah di mana sensor terletak yang mengesan jika pil benar-benar jatuh dari silinder. Ini berfungsi sebagai sistem maklum balas. Tiub ini mempunyai satu sisi yang melekat lebih tinggi daripada yang lain. Ini kerana bahagian ini mencegah pil jatuh dari tiub kedua, dan dengan demikian membantu menjamin bahawa pil akan jatuh ke dalam tiub dan akan dikesan oleh sensor. Di bawah tiub ini terdapat slaid kecil sehingga pil jatuh akan meluncur melalui lubang di bahagian depan kotak dalam.

Keseluruhan mekanisme ini memerlukan beberapa bahagian:

• Bahagian potong laser

  1. Plat condong bawah ruang simpanan.
  2. Plat miring sisi petak simpanan

• Bahagian bercetak 3D

  1. Tiub atas
  2. Silinder
  3. Paksi
  4. Tiub bawah (lihat bahagian bawah tiub dan sensor)
  5. Slaid

• Bahagian lain

  Roll Bearing

Semua fail bahagian kami yang diperlukan untuk memotong laser atau cetakan 3D terdapat di bawah.

Bahagian dan pemasangannya berbeza

PAKAIAN SYARIKAT PENYIMPANAN

Petak simpanan terdiri daripada tiga plat yang dipotong oleh laser. Plat ini boleh dipasang dan dihubungkan antara satu sama lain dan kotak dalaman kerana mempunyai beberapa lubang dan kepingan kecil yang menonjol. Ini supaya mereka semua saling sesuai seperti teka-teki! Lubang dan potongan yang menonjol sudah ditambahkan ke fail CAD yang boleh digunakan laser memotongnya.

TUBUH HINGGA

Tiub atas hanya disambungkan ke satu sisi kotak dalaman. Ia dihubungkan dengan bantuan plat yang dilekatkan padanya (ia termasuk dalam lukisan CAD untuk percetakan 3D).

CYLINDER & ROLL BEARING

Silinder disambungkan ke 2 sisi kotak. Di satu sisi, ia disambungkan ke motor servo yang mendorong gerakan berputar ketika pil harus jatuh. Di sisi lain, ia

PERBANDINGAN TUBI DAN SENSOR YANG RENDAH

Sensing adalah tindakan penting ketika mengeluarkan pil. Kita mesti mendapat pengesahan bahawa pil yang telah dialokasikan telah diambil oleh pesakit pada waktu yang sesuai. Untuk mendapatkan fungsi ini, penting untuk mempertimbangkan pelbagai langkah reka bentuk.

Memilih komponen pengesanan yang betul:

Dari awal ketika projek itu disahkan, kita harus mencari dan komponen yang sesuai yang akan mengesahkan laluan pil dari kotak. Mengetahui sensor boleh berguna untuk tindakan ini, cabaran utama adalah untuk mengetahui jenis yang sesuai dengan reka bentuknya. Komponen pertama yang kami dapati adalah photointeruptor yang menyusun pemancar IR dan dioda fototransistor IR. Slot 25/64 '' PCB HS 810 photointeruptor adalah penyelesaian kerana keserasiannya menjadikan kami untuk mengelakkan kemungkinan masalah konfigurasi sudut. Kami memutuskan untuk tidak menggunakan ini kerana geometri, sukar untuk digabungkan dengan muncung. Dari beberapa projek yang berkaitan, kami dapat melihat penggunaan pemancar IR dengan alat pengesan IR dengan komponen lain sebagai sensor. Komponen IR ini boleh didapati dalam pelbagai bentuk.

Percetakan 3D dari muncung pil yang lubang sensor

Mampu menyusun komponen utama yang akan digunakan sebagai sensor, inilah masanya untuk memeriksa bagaimana mereka akan diletakkan di muncung. Muncung mempunyai diameter dalaman 10mm untuk laluan pil bebas dari silinder berputar. Dengan lembaran data elemen penginderaan, kami menyedari bahawa memperkenalkan lubang di sekitar permukaan muncung yang sesuai dengan dimensi komponen akan menjadi kelebihan tambahan. Perlukah lubang-lubang ini diletakkan di mana-mana titik di sepanjang permukaan? tidak kerana untuk mencapai pengesanan maksimum, sudut perlu dinilai. Kami mencetak prototaip berdasarkan spesifikasi di atas dan memeriksa kebolehkesanannya.

Menilai kemungkinan sudut rasuk dan sudut pengesanan

Dari lembaran data komponen sensor, rasuk dan sudut pengesanan adalah 20 darjah, ini bermaksud kedua-dua cahaya yang memancarkan dan pengesan mempunyai jarak lebar 20 darjah. Walaupun ini adalah spesifikasi pembuatan, masih penting untuk diuji dan disahkan. Ini dilakukan dengan hanya bermain dengan komponen memperkenalkan sumber DC di samping LED. Kesimpulan yang dicapai adalah meletakkan mereka bertentangan antara satu sama lain.

perhimpunan

Reka bentuk cetakan 3D tiub mempunyai plat yang disambungkan padanya dengan 4 lubang. Lubang-lubang ini digunakan untuk menyambungkan tiub ke kotak dalaman dengan menggunakan bolt.

Langkah 4: Mekanisme Dalaman Elektronik

Mekanisme pengeluaran:

Mekanisme pengeluaran dicapai dengan menggunakan servomotor kecil untuk putaran silinder besar.

Pin pemacu untuk motor servo 'Reely Micro-servo 9g' disambungkan terus ke mikrokontroler. Mikrokontroler Arduino Uno dengan mudah boleh digunakan untuk kawalan motor servo. Ini kerana wujudnya perpustakaan terbina dalam untuk tindakan servo motor. Contohnya dengan perintah 'write', sudut yang diinginkan 0 ° dan 120 ° dapat dicapai. (Ini dilakukan dalam kod projek dengan 'servo.write (0)' dan 'servo.write (120)').

Penggetar:

Motor DC tanpa berus kecil dengan tidak seimbang

Ketidakseimbangan ini dicapai dengan sekeping plastik yang menghubungkan paksi motor dengan bolt dan mur kecil.

Motor digerakkan oleh transistor kecil, ini dilakukan kerana pin digital tidak dapat memberikan arus yang lebih tinggi daripada 40.0 mA. Dengan memberikan arus dari pin Vin dari mikrokontroler Arduino Uno, seseorang dapat mencapai arus hingga 200.0 mA. Ini cukup untuk menghidupkan motor DC kecil.

Apabila kuasa motor dihentikan secara tiba-tiba, anda mendapat puncak semasa disebabkan oleh induktansi motor. Oleh itu, dioda diletakkan di atas sambungan motor untuk mengelakkan arus balik arus ini yang boleh merosakkan mikrokontroler.

sistem sensor:

Menggunakan diod pemancar inframerah (LTE-4208) dan diod pengesan inframerah (LTR-320 8) yang disambungkan ke mikrokontroler Arduino Uno untuk mengesahkan laluan pil. Setelah pil jatuh, ia akan menaungi cahaya diod pemancar inframerah dalam waktu yang singkat. Dengan menggunakan analogpin dari arduino, kami akan mendapat maklumat ini.

untuk pengesanan:

analogRead (A0)

Langkah 5: Kes Luar

• Saiz: 200 x 110 x 210 mm
• Bahan: papan gentian berketumpatan sederhana

  Ketebalan kepingan: 3 mm 6 mm

• Kaedah pemprosesan: pemotongan laser

Untuk sarung luar, kami menggunakan pelbagai jenis ketebalan kerana kesalahan pemotongan laser. Kami memilih 3 mm dan 6 mm untuk memastikan semua helaian dapat digabungkan dengan rapat.

Untuk ukuran, dengan mempertimbangkan ruang untuk sarung dalam dan alat elektronik, lebar dan tinggi sarung luar lebih besar daripada yang dalam. Panjangnya lebih panjang untuk memberi ruang untuk alat elektronik. Lebih-lebih lagi, untuk memastikan pil mudah keluar dari kotak, kami menyimpan kotak dalaman dan luaran dengan sangat dekat.

Langkah 6: Elektronik Luar

Untuk elektronik luaran, kita harus membiarkan robot kita berinteraksi dengan orang lain. Untuk mencapainya, kami memilih LCD, buzzer, LED dan 5 butang sebagai komponen kami. Bahagian dispenser pil ini berfungsi sebagai jam penggera. Sekiranya bukan masa yang tepat untuk minum pil, LCD hanya akan memaparkan waktu dan tarikh. Ketika pesakit harus minum pil, LED akan menyala, bel akan memainkan muzik dan LCD akan menunjukkan "Saya doakan anda sihat dan bahagia". Kita juga dapat menggunakan bahagian bawah layar untuk mengubah waktu atau tarikh.

Dayakan LCD

Kami menggunakan LCD-1602 untuk menyambung terus ke mikrokontroler dan menggunakan fungsi: LiquidCrystal lcd untuk mengaktifkan LCD.

Buzzer

Kami memilih buzzer pasif yang dapat memainkan bunyi frekuensi yang berbeza.

Agar bel dapat memainkan lagu "City of the Sky" dan "Happy Acura", kami menentukan empat susunan. Dua daripadanya dinamakan "tune", yang menyimpan maklumat nota dari dua lagu tersebut. Dua susunan yang lain diberi nama "Duration". Susunan itu menyimpan irama.

Kami kemudian membina gelung yang memainkan muzik, yang dapat anda lihat dalam kod sumber.

Masa

Kami menulis satu siri fungsi untuk detik, minit, jam, tarikh, bulan, minggu dan tahun.

Kami menggunakan fungsi: millis () untuk mengira masa.

Dengan menggunakan tiga butang, 'pilih', 'tambah' dan 'minus', waktunya dapat diubah.

Seperti yang kita semua tahu, jika kita ingin mengawal beberapa komponen kita perlu menggunakan pin arduino.

Pin yang kami gunakan adalah seperti berikut:

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

Bruzzer: Pin 10

Motor servo: Pin 11

Motor untuk getaran: Pin12

Sensor: A0

Butang1: A1

Butang2 (tambah): A2

Butang3 (tolak): A3

Butang4 (ambil pil): A4

LED: A5

Langkah 7: Jumlah Perhimpunan

Akhirnya, kami mendapat jumlah keseluruhan seperti gambar yang ditunjukkan di atas. Kami menggunakan gam di beberapa tempat untuk memastikan ia cukup ketat. Di beberapa tempat di bahagian dalam mesin kami juga menggunakan pita dan skru untuk menjadikannya cukup kuat. Fail. STEP lukisan CAD kami boleh didapati di bahagian bawah langkah ini.

Langkah 8: Memuat naik Kod

Langkah 9: Epilog

Mesin ini dapat memberi amaran kepada pengguna untuk mengambil ubat dan memberikan pil dalam jumlah yang betul. Walau bagaimanapun, selepas perbincangan dengan ahli farmasi yang berkelayakan dan berpengalaman, terdapat beberapa komen yang perlu dibuat. Masalah pertama adalah pencemaran pil yang terdedah lama ke udara di dalam bekas, oleh itu kualiti dan keberkesanannya akan menurun. Biasanya pil harus dimasukkan ke dalam sumur yang tertutup dalam tablet aluminium. Juga ketika pengguna mengeluarkan pil A dan selepas itu perlu mengeluarkan pil B, cukup sukar untuk membersihkan mesin untuk memastikan bahawa tidak ada zarah pil A yang mencemarkan pil B.

Pemerhatian ini memberikan pandangan kritis terhadap penyelesaian yang diberikan oleh mesin ini. Oleh itu, lebih banyak kajian diperlukan untuk mengatasi kekurangan ini …

Langkah 10: Rujukan

[1]

[2] Wei-Chih Wang. Pengesan Optik. Jabatan Kejuruteraan Mekanikal Kuasa, universiti Nasional Tsing Hua.