Alimentatore progetto: 14 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

Hai mai desiderato dare da mangiare ai tuoi animali domestici mentre sei lontano da casa o semplicemente comodamente dal tuo divano? Se è così, questo progetto fa per te! Project Feeder è un progetto open source che ti consente di nutrire i tuoi animali domestici automaticamente o manualmente dal tuo telefono o PC. Puoi anche seguire un livestream e tenere traccia del comportamento alimentare del tuo animale domestico.

Prima che inizi!

Questo progetto è un compito fatto per il college ed è stato limitato nel tempo, quindi è molto "work in progress". Per questo sono consapevole che ci sono cose che possono essere migliorate e potrebbero essere aggiornate in futuro. Ti incoraggio a essere creativo, migliorare ed espandere questo concetto.

Per iniziare esamineremo i requisiti per costruire questo progetto. Avrai davvero bisogno delle competenze e degli strumenti elencati di seguito.

Abilità del creatore:

• Stampa 3D o accesso a un servizio di stampa
• saldatura
• Conoscenze di elettronica di base

Utensili:

• stampante 3d
• Saldatore
• Pistola per colla a caldo o altra colla che funziona con i composti dei filamenti della stampante 3D
• cacciaviti

Forniture

Il costo totale per la realizzazione di questo progetto è di circa 120€ a seconda di dove acquisti la parte e che tipo di sconti ottieni.

Importante:

Alcune parti sono contrassegnate con "Unico", significa che è specifico per il design strutturale della build e hai bisogno di una copia esatta di quella parte.

Raspberry Pi 4 Modello B / 2GB + 16GB (requisito minimo) Scheda Micro SD

Le scorte di Rasberry Pi sono molto limitate al momento, sarà necessario guardarsi intorno.

Adattatore di alimentazione 12V 60W

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

Presa jack per alimentazione CC da 5,5 mm x 2,1 mm (unica)

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

Modulo di alimentazione buck step-down DC-DC da 12V a 5V 3A (unico)

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

Motore passo-passo bifase Nema 17 da 42 mm 12V

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

Modulo ponte doppio H L298N

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

GY6180 VL6180X Sensore di distanza del tempo di volo

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

Sensore a infrarossi per evitare ostacoli (x3)

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

Fotocamera USB

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

LCD retroilluminato 16×2, microcontrollore 8051 I2C

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

Traslatore di livello bidirezionale

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

Resistori a valore comune (10k, 220R, 470R)

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

LED (x2)

Diodi (x2)

Interruttore ON/OFF 12V (Unico)

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

Dadi: 3x8mm, 3x10mm, 3x12mm

Passaggio 1: lampeggiare la scheda SD

Per questo passaggio dovrai flashare la tua scheda SD con l'immagine fornita:

thomy.stackstorage.com/s/KbCfVgoU0t8gU3C

L'immagine viene fornita con un server Web Apache pre-costruito, database e codice per interfacciarsi con il feeder. Quindi non devi fare nulla che implichi la configurazione del software.

Se vuoi dare un'occhiata al codice, puoi ottenere tutto il codice richiesto da:

github.com/VanIseghemThomas/ProjectFeeder

Assicurati di sapere come eseguire correttamente il flashing della scheda SD o non interrompere il processo perché ciò potrebbe danneggiare la scheda. Per lampeggiare la scheda ho usato un software chiamato Win32DiskManager. Un altro programma che conosco funziona ed è un po' più facile da usare si chiama Ethcer. Entrambi funzionano ugualmente bene.

Passaggio 2: SSH nel Pi

Quando il lampeggio è terminato, ora puoi inserire la scheda SD nel pi e accenderlo. Assicurati di essere collegato al tuo pi usando un cavo ethernet. Ora dovresti essere in grado di connetterti usando SSH con ip 169.254.10.1. Uso un programma chiamato PuTTY, ma se non hai voglia di installare software puoi sempre digitare il seguente comando nel prompt dei comandi:

ssh [email protected]

Ora apri una sessione. Quando ti connetti per la prima volta incontrerai un avviso, puoi ignorarlo e continuare. Ti verrà chiesto di effettuare il login come utente e successivamente la password, per questa immagine utilizza le seguenti credenziali:

• Utente: feederpi
• Password: Redeef1

Anche l'utente 'pi' è attivo ma non potrai accedere come tale. Questo perché è impostato per accedere automaticamente all'accensione ed eseguire il programma. Questo è il motivo per cui incontrerai quanto segue quando effettui l'accesso:

[sudo] password per feederpi:

Basta premere crtl + c e dovresti avere una shell ora.

Ora digita quanto segue:

sudo -i

Ora sei loggato come root.

Passaggio 3: configurazione del Wi-Fi

Ora sei loggato come root e puoi digitare:

wpa_passphrase "Il tuo SSID" "La tua password" >> /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf

Per verificare se la configurazione è stata aggiunta correttamente, digita quanto segue. Se lo desideri, puoi anche eliminare la password in testo normale per motivi di sicurezza, ma assicurati di salvare le modifiche all'uscita.

nano /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf

Ora puoi riavviare il tuo pi digitando:

riavvia ora

Ora dai un po 'di tempo al pi per avviarsi e accedere nuovamente con SSH come prima, per vedere se hai una connessione al wifi digita:

ip a

Sotto l'interfaccia wlan0 dovresti vedere qualcosa di simile con un indirizzo IP, questo significa che ti sei connesso con successo al tuo wifi. Più tardi, quando tutto è collegato, il software lo visualizzerà su un display LCD.

Passaggio 4: stampa delle parti

Le parti necessarie per questo progetto si trovano qui:

www.thingiverse.com/thing:4459996

La stampa di tutte queste parti richiederà un po' di tempo, quindi avrai bisogno di un po' di pazienza.

Queste sono le impostazioni che ho usato (PLA):

• Altezza strato: 0,3 mm
• Velocità di stampa: 50-60 mm/s
• Temperatura dell'ugello: 200°C
• Temperatura letto: 60°C

Non c'è molto da dire su questo se non, divertiti a stampare.

Passaggio 5: assemblaggio delle parti (introduzione)

Bene, ora passiamo all'assemblaggio del tutto. Prima di spiegarti tutto, esaminerò alcune cose da tenere a mente e che ti aiuteranno a farlo.

SUGGERIMENTO 1:

Ho deciso di fare tutti i fori da 2,5 mm tranne 3 mm come i bulloni. In questo modo puoi toccare una filettatura avvitando i bulloni ed elimina la necessità di dadi. Inserire il bullone è piuttosto difficile, usa il saldatore per allargare la parte superiore, questo renderà più facile inserire il bullone e iniziare a avvitare.

SUGGERIMENTO 2:

Se come me stai esaurendo i bulloni, avvita solo le coppie diagonali. Questo ne salva molti e funziona bene.

Passaggio 6: assemblaggio della parte superiore (dispenser)

Le parti sono disposte come in foto.

Sono tenuti insieme dai cosiddetti "piatti". Una delle piastre si monta sul tuo motore passo-passo.

Assicurati che la parte superiore dei bulloni sia a filo con la superficie, altrimenti l'alimentazione si bloccherà. Dovresti usare i bulloni 3x8mm per questo e il modello "Stepper_offset" tra lo stepper e l'esterno della piastra.

Ora metti il mulino sullo stepper, dovrebbe andare avanti abbastanza facilmente. In caso contrario, potresti usare della vaselina.

Il resto è abbastanza semplice, basta prendere una vite dove trovi un buco.

Passaggio 7: assemblaggio della parte superiore (contenitore)

Qui vedete come ho realizzato il mio contenitore. Il contenitore è originariamente utilizzato per pezzi di unione essiccati.

In alto, vuoi attaccare il sensore TOF, questo servirà per misurare quanto cibo è rimasto nel contenitore. Nelle foto potete vedere come l'ho allegato. Per prima cosa ho fuso i fori per i pin con il mio saldatore, poi ho incollato il sensore in posizione con della colla a caldo mentre i cavi erano collegati.

Per chiudere il contenitore ho fatto 2 fori con il mio saldatore e ho avvitato 2 bulloni. È possibile utilizzare un elastico, una fascetta o un filo metallico per chiuderlo in questo modo.

Passaggio 8: assemblaggio del fondo

Per il posizionamento dei diversi moduli fare riferimento alle immagini, sono piuttosto esplicative. Parte di queste immagini ha già dei cablaggi, per ora dovresti guardare oltre. Le foto sono state scattate durante lo sviluppo di questo progetto. Inizialmente il piano era di inserire una cella di carico e pesare il cibo, ma a causa della rottura dell'amplificatore della cella di carico all'ultimo momento, ho dovuto eliminare quella funzione e sostituirla con un flusso video in diretta che è anche abbastanza pulito. L'opzione è sempre presente per aggiungere una cella di carico, ma dovrai scavare nel codice e modificare alcune cose.

Passaggio 9: elettronica, sensori e attuatori

Ora è il momento di mettere il saldatore. Ho fornito 2 rappresentazioni di ciò che devi fare, uno schema elettrico standard, una rappresentazione visiva. Consiglio vivamente di utilizzare lo schema elettrico perché fornisce molte più informazioni su come funziona tutto ed è collegato tra loro secondo me. L'unico motivo per cui l'altro è qui è perché era obbligatorio. Il motivo per cui dico questo è perché non c'è molto spazio per i cavi, quindi dovrai essere efficiente con il cablaggio GND, +5V, ecc. Che dipende da come vuoi far passare i tuoi cavi. Quindi non collegare tutto esattamente l'uno all'altro come lo schema, funzionerà ma non si adatterà.

Per l'interruttore puoi vedere che ho cablato tutti e 3 i cavi, questo perché l'interruttore è dotato di un LED integrato che indica se l'alimentazione è accesa. I 2 cavi non colorati fungono da interruttore, il cavo colorato va a GND.

In generale questo è l'ordine in cui ho cablato tutto:

1. Sezione di alimentazione: jack di alimentazione, ponte h, convertitore boost buck, interruttore
2. Raspberry Pi (vedi il passaggio successivo per maggiori informazioni)
3. Sensori IR
4. LED
5. Ingressi passo-passo
6. Porzione I2C: 3,3 V, SDA, SCL

Non è essenziale ma utile avere un PCB di prototipazione da saldare come ho fatto io.

Inoltre, non dimenticare di collegare la fotocamera a una porta USB del pi.

Importante:

Assicurati di regolare il convertitore boost buck su 5V prima di collegare la parte 5V del circuito. Altrimenti potresti correre il rischio di friggere tutto. Per regolarlo, gira il potenziometro e guarda la lettura della tensione sullo schermo.

Passaggio 10: elettronica, Raspberry Pi

A causa delle limitazioni nel software per disegnare lo schema, non sono stato in grado di disegnare come collegare il Raspberry Pi.

Per +5V potresti semplicemente collegare al pin 5V del pi, ma questo bypassa la sicurezza come il fusibile. Se guardi in basso dovresti vedere alcuni pad etichettati come TPxx, nel nostro caso stiamo cercando TP1 o TP2. Salda il tuo cavo +5V a uno di essi, ma fai attenzione a non creare un ponte con altre tracce. Molto probabilmente questo annullerà anche la garanzia. Ho provato personalmente a collegarlo a entrambi i pad di prova e sono giunto alla conclusione che è probabilmente il TP2 più semplice e sicuro da usare, è lontano da altri pad esposti e non ha molte tracce intorno.

Per GND basta prendere uno dei pin in alto come mostra lo schema, ora va perfettamente bene.

Passaggio 11: test dell'elettronica

Quando tutto è collegato correttamente è buona norma prima testare tutto prima di assemblare tutto completamente.

Qui una lista di controllo:

• L'indirizzo IPV4 viene visualizzato sull'LCD
• In grado di connettersi all'IP tramite il browser
• In grado di girare lo stepper "alimentando" e vedere i LED illuminarsi
• Lettura e aggiornamento dello stato del contenitore
• Streaming in diretta dalla fotocamera
• Rilevamento di eventi alimentari

Risoluzione dei problemi:

Qui elenco alcuni dei problemi che ho riscontrato e come risolverli.

- Il mio LCD si accende ma non visualizza nulla:

1) Al momento della stesura di questo, il pi ha bisogno di circa 2 minuti per avviarsi completamente, quindi devi dargli un po' di tempo in più.

2) Non hai collegato correttamente il tuo LCD. Puoi vedere se lo hai collegato correttamente digitando il seguente comando in una shell:

sudo i2cdetect -y 1

Questo deve restituire 2 indirizzi: 0x27 (=LCD) e 0x29 (=sensore TOF). Se 0x27 non viene visualizzato devi controllare il cablaggio dell'LCD. Se entrambi non vengono visualizzati, è necessario controllare il cablaggio dei pin SDA e SCL. Per esempio. controlla se hai scambiato i due per sbaglio. Nel peggiore dei casi hai sbagliato qualcosa con i 2 singoli componenti o qualcosa si è rotto.

- Il mio LCD è bloccato su "Connessione al WiFi"

Ciò significa che il tuo pi è bloccato nel tentativo di connettersi a una delle reti a cui hai configurato la connessione. Ciò significa che o non sei nel raggio del punto di accesso o hai fatto qualcosa di sbagliato durante la configurazione, ad es. un errore di battitura. In tal caso, torna a "Configurazione WiFi" e ripetilo.

Il software è inoltre configurato per connettersi alle reti domestiche con un indirizzo IP che inizia con "192.168". Se la tua rete è configurata con un altro intervallo privato come "10.0" o "172.16" dovrai andare in /home/pi/project/main.py e nella funzione get_ips() cambia: se "192.168" in ip se "Il tuo intervallo privato qui" in ip.

- Il mio LCD mostra l'ip ma non riesco a connettermi:

1) Assicurati di connetterti all'ip 192.168. X. X, l'altro ip 169.254.10.1 è sempre configurato per connettersi via ethernet direttamente al tuo pc. Questo non funzionerà se non sei collegato.

2) Assicurati di essere sulla stessa rete o di aver abilitato il port forwarding sulla tua rete se vuoi accedere al feeder dall'esterno della sua rete.

- Lo stepper trema e non gira:

Ciò significa che non hai collegato correttamente gli ingressi o le uscite del doppio ponte H. Prova a scambiarli finché non funziona.

Passaggio 12: completamento

Ora che hai capito come far funzionare tutto, è ora di mettere tutto insieme. Ho dovuto mettere insieme le 2 parti con del nastro adesivo, questo perché il design dei fori non è abbastanza robusto da contenere la tensione e si è rotto per me. Questa è una cosa importante da migliorare in futuro. Un'opzione più pulita è semplicemente incollare le due parti insieme, ma questo potrebbe essere un problema quando qualcosa all'interno si rompe e si desidera accedere all'interno. Ecco perché ho scelto il buon vecchio nastro isolante.

Quando vai al sito web dovresti essere accolto con una dashboard in cui puoi fare cose come l'alimentazione manuale, controllare lo stato, guardare i dati e aggiungere preset.

Passaggio 13: Extra: Estensione Chrome

Se non hai voglia di navigare nella dashboard e vuoi solo controllare rapidamente lo stato o il feed, puoi utilizzare l'estensione Chrome. Poiché non si trova nel negozio web ufficiale di Chrome, dovrai caricarlo come se svilupperesti un pacchetto del genere.

Per prima cosa assicurati di scaricare la cartella Feeder Extension dalla directory github:

github.com/VanIseghemThomas/ProjectFeeder

Vai al seguente URL:

chrome://extensions/

Una volta lì, abilita la modalità sviluppatore e carica la cartella dell'estensione. Ora dovrebbe apparire come un'estensione.

Se non viene visualizzato nella barra di Chrome, puoi trovarlo nel menu Chrome.

Passaggio 14: il software

Se ti piace armeggiare con il software o per qualche motivo hai bisogno di una nuova copia di un file, tutti i file di cui hai bisogno si trovano nel repository GitHub che ho creato:

Ho anche fornito uno schema EER per il database, nel caso in cui desideri aggiungere funzionalità all'API. Un dump del database può essere trovato anche nel repository GitHub. Tutto il codice di backend è scritto in Python. Flask viene utilizzato per il routing e Socket.io per i websocket.