Alimentador de projectes: 14 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Alguna vegada heu volgut alimentar les vostres mascotes fora de casa o simplement des del confort del sofà? Si és així, aquest projecte és per a vosaltres. Project Feeder és un projecte de codi obert que us permet alimentar les vostres mascotes automàticament o manualment des del vostre telèfon o PC. També podeu seguir una transmissió en directe i fer un seguiment del comportament alimentari de la vostra mascota.

Abans de començar!

Aquest projecte és una tasca feta per a la universitat i tenia un temps limitat, de manera que és un "treball en curs". Per això, sóc conscient que hi ha coses que es poden millorar i actualitzar en el futur. Us animo a ser creatius, millorar i ampliar aquest concepte.

Per començar, revisarem els requisits necessaris per construir aquest projecte. Realment necessitareu les habilitats i eines que es detallen a continuació.

Habilitats del fabricant:

• Impressió 3D o accés a un servei d'impressió
• Soldadura
• Coneixements bàsics d’electrònica

Eines:

• Impressora 3D
• Soldador
• Pistola de cola calenta o una altra cola que funcioni amb compostos de filaments de la impressora 3D
• Tornavisos

Subministraments

El cost total de la construcció d’aquest projecte és d’uns 120 €, segons on compreu la peça i quin tipus de descomptes obtingueu.

Important:

Algunes parts estan marcades amb "Únic", vol dir que és específic del disseny estructural de la construcció i que necessiteu una còpia exacta d'aquesta peça.

Raspberry Pi 4 Model B / 2 GB + 16 GB (requisit mínim) Targeta Micro SD

Les existències de Rasberry Pi són molt limitades en aquest moment, per això caldrà que mireu al voltant.

Adaptador de font d'alimentació de 12V 60W

www.banggood.com/AC-100-240V-to-DC-12V-5A-…

Presa de subministrament d'alimentació CC de 5,5 mm X 2,1 mm (únic)

www.banggood.com/10pcs-5_5-x-2_1mm-DC-Powe…

DC-DC 12V a 5V 3A Buck Step Down Power Module (únic)

www.banggood.com/LM2596-DC-DC-Voltage-Regu…

Motor pas a pas bifàsic Nema 17 de 42 mm 12 V

www.banggood.com/42mm-12V-Nema-17-Two-Phas…

Mòdul de pont L298N Dual H

www.banggood.com/Wholesale-L298N-Dual-H-Br…

GY6180 VL6180X Sensor de distància de temps de vol

www.banggood.com/GY6180-VL6180X-Time-Of-Fl…

Sensor d'infrarojos per evitar obstacles (x3)

www.banggood.com/3Pcs-Infrared-Obstacle-Av…

Càmera USB

www.banggood.com/Electronic-Camera-Module-…

Retroil·luminació 16 × 2 LCD, 8051 microcontrolador I2C

www.hobbyelectronica.nl/product/1602-lcd-d…

Canviador de nivell bidireccional

www.banggood.com/nl/Two-Channel-IIC-I2C-Lo…

Resistències de valor comú (10k, 220R, 470R)

www.banggood.com/Wholesale-Geekcreit-600pc…

LED (x2)

Diodes (x2)

Interruptor ON / OFF de 12 V (únic)

www.banggood.com/5pcs-12V-Round-Rocker-Tog…

Femelles: 3x8mm, 3x10mm, 3x12mm

Pas 1: intermitent de la targeta SD

Per a aquest pas, haureu de fer flash la targeta SD amb la imatge proporcionada:

thomy.stackstorage.com/s/KbCfVgoU0t8gU3C

La imatge ve equipada amb un servidor web apache, base de dades i codi pre-compilats per a la interfície amb l’alimentador. Per tant, no haureu de fer res que impliqui configurar el programari.

Si voleu fer una ullada al codi, podeu obtenir tot el codi necessari a:

github.com/VanIseghemThomas/ProjectFeeder

Assegureu-vos de saber com fer flaixar correctament la targeta SD o no interrompre el procés perquè això pot provocar una targeta malmesa. Per fer flaixar la targeta he utilitzat un programari anomenat Win32DiskManager. Un altre programa que sé que funciona i és més fàcil d’utilitzar es diu Ethcer. Tots dos funcionen igual de bé.

Pas 2: SSH al Pi

Quan s'hagi acabat el parpelleig, ara podeu posar la targeta SD al pi i engegar-la. Assegureu-vos que esteu connectat al vostre pi mitjançant un cable ethernet. Ara hauríeu de poder connectar-vos-hi mitjançant SSH amb la ip 169.254.10.1. Utilitzo un programa anomenat PuTTY, però si no teniu ganes d’instal·lar programari, sempre podeu escriure l’ordre següent a l’indicatiu:

ssh [email protected]

Ara obriu una sessió. Quan us connecteu per primera vegada, apareixerà un avís, podeu ignorar-ho i continuar. Se us demanarà que inicieu la sessió com a usuari i, després, la contrasenya per a aquesta imatge utilitzeu les següents credencials:

• Usuari: feederpi
• Contrasenya: Redeef1

L'usuari "pi" també està actiu, però no podreu iniciar la sessió. Això es deu al fet que està configurat per iniciar la sessió automàticament i poder executar el programa. Per això, quan inicieu la sessió, trobareu el següent:

[sudo] contrasenya per a feederpi:

Simplement premeu crtl + c i hauríeu de tenir un intèrpret d'ordres ara.

Ara escriviu el següent:

sudo -i

Ara heu iniciat la sessió com a root.

Pas 3: configuració de Wifi

Ara heu iniciat la sessió com a root i podeu escriure:

wpa_passphrase "El vostre SSID" "La vostra contrasenya" >> /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf

Per comprovar si la vostra configuració s'ha afegit correctament, escriviu el següent. Si voleu, també podeu suprimir la contrasenya de text sense format, però assegureu-vos de desar els canvis en sortir.

nano /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf

Ara podeu reiniciar el pi escrivint:

reinicia ara

Ara doneu al pi un temps per arrencar i tornar a iniciar sessió amb SSH com abans, per veure si teniu connexió a wifi, escriviu:

ip a

Sota la interfície wlan0 hauríeu de veure alguna cosa similar amb una adreça IP, això vol dir que us heu connectat amb èxit al vostre wifi. Més endavant, quan tot estigui connectat, el programari el mostrarà a una pantalla LCD.

Pas 4: Impressió de les peces

Les parts que necessiteu per a aquest projecte es troben aquí:

www.thingiverse.com/thing:4459996

La impressió de totes aquestes parts trigarà una estona, de manera que necessiteu una mica de paciència.

Aquests són els paràmetres que he fet servir (PLA):

• Alçada de la capa: 0,3 mm
• Velocitat d’impressió: 50-60 mm / s
• Temperatura del broquet: 200 ° C
• Temperatura del llit: 60 ° C

No hi ha molt a dir sobre això, tret que us divertiu imprimint.

Pas 5: Muntatge de les parts (introducció)

Ara bé, passem a muntar-ho tot. Abans d’explicar-ho tot, revisaré algunes coses que cal tenir en compte i que us ajudaran a fer-ho.

CONSELL 1:

He decidit fer tots els forats de 2,5 mm excepte de 3 mm com els parabolts. Això és perquè pugueu copejar un fil cargolant els cargols i eliminant la necessitat de femelles. Introduir el forrellat és bastant difícil, utilitzeu el soldador per eixamplar la part superior, cosa que facilitarà la inserció del forrellat i es començarà a cargolar.

CONSELL 2:

Si, com jo, us queda cargolat, només cargoleu-los en parells diagonals. Això els estalvia molts i funciona bé.

Pas 6: Muntatge de la part superior (dispensador)

Les parts es distribueixen com a la imatge.

Es mantenen units per les anomenades "plaques". Una de les plaques es munta al motor pas a pas.

Assegureu-vos que la part superior dels parabolts estigui a l’alçada de la superfície, en cas contrari l’alimentació es bloquejarà. Per a això, heu d'utilitzar els perns de 3x8 mm i el model "Stepper_offset" entre el pas a pas i l'exterior de la placa.

Ara poseu el molí al pas a pas, hauria de continuar bastant fàcil. Si no, podeu utilitzar una mica de vaselina.

La resta és força senzill, només cal agafar un cargol on trobeu un forat.

Pas 7: Muntatge de la part superior (contenidor)

Aquí veieu com he fet el meu contenidor. El contenidor s'utilitza originalment per a peces d'unió seques.

A la part superior, voleu connectar el sensor TOF, que s’utilitzarà per mesurar quanta quantitat de menjar queda al contenidor. A les imatges es pot veure com l’he adjuntat. Primer vaig fondre els forats dels passadors amb la meva soldadora, i després vaig enganxar el sensor amb una mica de cola calenta mentre els cables estaven connectats.

Per tancar el contenidor vaig fer 2 forats amb el soldador i vaig cargolar en 2 parabolts. Es pot utilitzar una goma, una corbata amb cremallera o un filferro per tancar-la d’aquesta manera.

Pas 8: Muntatge de la part inferior

Per a la col·locació dels diferents mòduls de referència a les imatges, són bastant autoexplicatius. Part d’aquestes imatges ja tenen cablejat, per ara hauríeu de mirar-ho més enllà. Les imatges es van fer en ple desenvolupament d’aquest projecte. Inicialment, el pla era posar una cel·la de càrrega i pesar el menjar, però a causa del trencament del meu amplificador de cèl·lules de càrrega en l'últim moment, vaig haver de desfer aquesta funció i substituir-la per una transmissió en directe de vídeo, que també és bastant ordenada. L’opció sempre hi és per afegir una cel·la de càrrega, però haureu d’excavar el codi i editar algunes coses.

Pas 9: electrònica, sensors i actuadors

Ara toca posar-hi el soldador. He proporcionat dues representacions del que heu de fer, un esquema elèctric estàndard i una representació visual. Us recomano que utilitzeu l’esquema elèctric perquè, al meu entendre, dóna molta més informació sobre com funciona tot i està connectat entre si. L’única raó per la qual l’altre és aquí és que era obligatòria. La raó per la qual dic això és perquè no hi ha molt espai per als cables, de manera que haureu de ser eficaços amb el cablejat GND, + 5V, etc., que depèn de com vulgueu fer funcionar els cables. Així doncs, no connecteu-ho tot exactament entre si com l’esquema, funcionarà però no encaixarà.

Per a l’interruptor, podeu veure que he connectat els 3 cables, perquè l’interruptor ve amb un LED incorporat que indica si l’alimentació està engegada. Els dos cables no acolorits actuen com a interruptor, el cable de color va a GND.

En general, aquest és l'ordre que he connectat tot:

1. Secció d'alimentació: presa de corrent, pont en h, convertidor boost buck, interruptor
2. Raspberry Pi (vegeu el següent pas per obtenir més informació)
3. Sensors IR
4. LEDs
5. Entrades pas a pas
6. Porció I2C: 3,3 V, SDA, SCL

No és imprescindible, però és útil tenir un PCB de prototipatge que es pugui soldar per igual que jo.

Tampoc no oblideu connectar la càmera a un port USB del pi.

Important:

Assegureu-vos d’ajustar el convertidor d’augment a 5 V abans de connectar la part de 5 V del circuit. Altrament, es podria córrer el risc de fregir-ho tot. Per ajustar-lo, gireu el potenciòmetre i mireu la lectura de tensió a la pantalla.

Pas 10: electrònica, Raspberry Pi

A causa de les limitacions del programari per dibuixar l'esquema, no vaig poder dibuixar com connectar el raspberry pi.

Per a + 5 V, només es podria connectar al pin de 5 V del pi, però això passa per alt la seguretat, com ara el fusible. Si mireu a la part inferior, hauríeu de veure alguns coixinets etiquetats com TPxx, en el nostre cas estem buscant TP1 o TP2. Soldeu el vostre cable de + 5V a un d’ells, però tingueu cura de no fer ponts amb altres rastres. Probablement, això anul·larà la garantia. Personalment, he intentat connectar-lo als dos coixinets de prova i vaig arribar a la conclusió que probablement és el més fàcil i segur d’utilitzar el TP2, està allunyat d’altres coixins exposats i no té moltes traces al voltant.

Per a GND, agafeu un dels passadors de la part superior, com ara els espectacles esquemàtics, ara està perfectament bé.

Pas 11: provar l'electrònica

Quan tot està connectat correctament, és una bona pràctica provar-ho tot abans de muntar-ho completament.

Aquí hi ha una llista de comprovació:

• L’adreça IPV4 apareix a la pantalla lcd
• Capaç de connectar-se a IP a través del navegador
• Capaç de girar el pas a pas "alimentant" i veure que el LED s'encén
• Lectures i actualitzacions de l'estat del contenidor
• Reproducció en directe des de la càmera
• Detectar esdeveniments alimentaris

Resolució de problemes:

Aquí enumero alguns dels problemes que he tingut i com solucionar-los.

- El meu LCD s’il·lumina però no mostra res:

1) En el moment d’escriure això, el pi necessita uns 2 minuts per arrencar completament, de manera que haureu de dedicar-hi una mica de temps addicional.

2) No us heu connectat correctament la pantalla LCD. Podeu veure si l’heu connectat correctament escrivint l’ordre següent en un intèrpret d’ordres:

sudo i2cdetect -y 1

Ha de retornar 2 adreces: 0x27 (= LCD) i 0x29 (= sensor TOF). Si 0x27 no apareix, haureu de comprovar el cablejat del LCD. Si tots dos no apareixen, heu de comprovar el cablejat dels pins SDA i SCL. Per exemple. comproveu si els heu canviat per accident. El pitjor dels casos és que vau fer alguna cosa malament amb els dos components individuals o que es va trencar alguna cosa.

- La meva pantalla LCD està bloquejada a "Connexió a WiFi"

Això significa que el vostre pi està bloquejat intentant connectar-vos a una de les xarxes a les quals heu configurat per connectar-vos. Això vol dir que o no esteu a l'abast del punt d'accés o que heu fet alguna cosa malament durant la configuració, p. un error tipogràfic. En aquest cas, torneu a "Configuració del WiFi" i torneu a revisar-lo.

El programari també està configurat per connectar-se a xarxes domèstiques amb una adreça IP que comença per "192.168". Si la vostra xarxa està configurada amb un altre interval privat com ara "10.0" o "172.16", haureu d'anar a /home/pi/project/main.py i a la funció get_ips () canviar: si "192.168" a ip si "La vostra zona privada aquí" a ip.

- El meu LCD mostra la IP, però no puc connectar-me:

1) Assegureu-vos que us connecteu a la IP 192.168. X. X, l’altra ip 169.254.10.1 sempre està configurada per connectar-se per Ethernet directament al vostre ordinador. Això no funcionarà si no esteu connectat.

2) Assegureu-vos que sou a la mateixa xarxa o que hàgiu activat el reenviament de ports si voleu accedir a l'alimentador des de fora de la xarxa.

- El pas esglaó no gira:

Això significa que no heu connectat correctament les entrades o sortides del pont H doble. Proveu de canviar-los fins que funcioni.

Pas 12: finalització

Ara heu esbrinat com fer-ho funcionar tot, és el moment de muntar-ho tot. Vaig haver d’ajuntar les 2 parts amb cinta adhesiva, perquè el disseny dels forats no és prou resistent per aguantar la tensió i em va esquerdar. Aquesta és una cosa important a millorar en el futur. Una opció més neta és només enganxar les dues parts juntes, però això pot ser un problema quan es trenca alguna cosa a l'interior i es vol accedir a l'interior. Per això vaig anar amb una bona cinta elèctrica antiga.

Quan aneu al lloc web, us ha de rebre un tauler de control on podeu fer coses com l’alimentació manual, comprovar l’estat, mirar les dades i afegir presets.

Pas 13: addicional: extensió de Chrome

Si no us ve de gust anar al tauler de control i només voleu comprovar ràpidament l'estat o el feed, podeu utilitzar l'extensió de Chrome. Com que no es troba a la botiga web oficial de Chrome, l'haureu de carregar com si desenvolupéssiu aquest paquet.

Primer assegureu-vos de descarregar la carpeta Extensió de l’alimentador del directori github:

github.com/VanIseghemThomas/ProjectFeeder

Aneu a l'URL següent:

chrome: // extensions /

Un cop allà, activeu el mode de desenvolupador i carregueu la carpeta d'extensions. Ara hauria d'aparèixer com a extensió.

Si no apareix a la barra de Chrome, el podreu trobar al menú de Chrome.

Pas 14: el programari

Si voleu jugar amb el programari o per algun motiu necessiteu una nova còpia d’un fitxer, tots els fitxers que necessiteu es troben al repositori GitHub que he creat:

També he proporcionat un esquema EER per a la base de dades, per si us ve de gust afegir funcions a l'API. També es pot trobar un abocament de la base de dades al dipòsit GitHub. Tot el codi del backend està escrit a Python. Flask s’utilitza per encaminar i Socket.io per a websockets.