Die outomatiese pilhouer: 10 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

Ons is die eerste meestersgraadstudente Elektromeganiese ingenieurswese aan die Brusselse fakulteit ingenieurswese (in kort "Bruface"). Dit is 'n inisiatief van twee universiteite in die sentrum van Brussel: die Université Libre de Bruxelles (ULB) en die Vrije Universiteit Brussel (VUB).

As deel van die program moes ons 'n werklike megatroniese stelsel maak vir die kursus Megatronika.

In teoretiese kursusse het ons geleer hoe verskillende komponente in werklike toepassings gekombineer moet word. Daarna het ons 'n inleiding gekry oor die basiese beginsels van 'n Arduino -mikrobeheerder en hoe om 'n megatroniese stelsel te beheer. Die doel van die kursus was om megatroniese stelsel te ontwerp, te vervaardig en te programmeer.

Dit moet alles in groepe gedoen word. Ons groep was 'n internasionale span wat bestaan uit twee Chinese studente, twee Belgiese studente en een Kameroense student.

In die eerste plek wil ons ons dank betuig vir die ondersteuning van Albert De Beir en professor Bram Vanderborght.

As 'n groep het ons besluit om 'n maatskaplik relevante probleem aan te pak. Namate die veroudering van die bevolking 'n wêreldwye probleem word, word die werklas van versorgers en verpleegsters te groot. Namate mense ouer word, moet hulle dikwels meer medisyne en vitamiene inneem. Met 'n outomatiese pilverdeler kan afwesige bejaardes hierdie taak 'n bietjie langer onafhanklik kan hanteer. Hierdeur kan versorgers en verpleegsters meer tyd hê om aan meer afhanklike pasiënte te bestee.

Dit sal ook baie handig wees vir almal wat soms 'n bietjie vergeetagtig is en nie onthou om sy of haar pille te drink nie.

Die megatroniese stelsel moet dus 'n oplossing bied wat die gebruiker herinner om sy of haar pille te neem en ook die pille uit te gee. Ons verkies ook dat die outomatiese pilverdeler gebruikersvriendelik is om dit vir almal moontlik te maak: ongeag hul ouderdom!

Stap 1: materiaal

Omhulsel:

• Mdf: 4 mm dikte vir die binnekas
• MDF: 3 en 6 mm dikte vir die buitekas

Vergadering

• Boute en moere (M2 en M3)
• Klein kogellager

Mikrobeheerder:

Arduino UNO [Bestel skakel]

Elektroniese onderdele

• Leë printplaat [Bestel skakel]
• Klein servomotor 9g [bestel skakel]
• Klein DC-motor 5V [bestel skakel]
• Transistor: BC 237 (NPN bipolêre transistor) [Bestel skakel]
• Diode 1N4001 (Piek Inverse Spanning van 50V) [Bestel skakel]
• Passiewe zoemer: Transducteur piezo
• LCD1602

• Weerstande:

  • 1 x 270 ohm
  • 1 x 330 ohm
  • 1 x 470 ohm
  • 5 x 10k ohm
• Infrarooi emitter
• Infrarooi detektor

Stap 2: Binnekas

Die binnekas kan gesien word as die boks wat alle innerlike meganika en elektronika bevat. Dit bestaan uit 5 plate van 4 mm MDF wat met laser in die regte vorms gesny is. Daar is ook 'n opsionele sesde bord wat u kan byvoeg. Hierdie opsionele sesde stuk het 'n vierkantige vorm en kan as deksel gebruik word. Die 5 plate (die onderkant en die vier kante) is in 'n legkaartvorm ontwerp sodat hulle perfek in mekaar pas. Hulle samestelling kan versterk word met skroewe. Die vliegtuie het reeds die gate waar die ander dele moet inpas of waar die boute geplaas moet word.

Stap 3: Innerlike meganisme

DIE UITGANGENDE MEGANISME

Meganisme

Ons meganisme vir die afgifte van pille is soos volg: die gebruiker sit die pille in die opbergkas bo -op die boks. Aangesien die onderste plaat van die kompartement skuins is, gly die pille outomaties in die eerste buis, waar dit stapel. Onder hierdie buis is 'n silinder met 'n klein gaatjie waarin net een pil perfek pas. Hierdie klein gaatjie is reg onder die buis geleë sodat die pille bo dit stapel, terwyl die eerste pil in die gat van die silinder lê. As 'n pil geneem moet word, draai die silinder (met 'n pil in) 120 grade sodat die pil in die silinder in 'n tweede silinder val. Hierdie tweede silinder is waar 'n sensor geleë is wat opspoor of 'n pil werklik uit die silinder geval het. Dit dien as terugvoerstelsel. Hierdie buis het een kant wat hoër uitsteek as die ander een. Dit is omdat hierdie kant voorkom dat die pil oor die tweede buis val, en dit verseker dat die pil in die buis kan val en deur die sensor opgespoor sal word. Onder hierdie buis is 'n klein skyfie sodat die valpil deur die gat aan die voorkant van die binnekas kan gly.

Hierdie hele meganisme benodig verskeie dele:

• Lasergesnyde onderdele

  1. Die onderste skuins bord van die opbergruimte.
  2. Die skuins plate van die opbergruimte

• 3D -gedrukte onderdele

  1. Die boonste buis
  2. Die silinder
  3. Die as
  4. Die onderste buis (sien die onderste buis en sensorruimte)
  5. Die skyfie

• Ander dele

  Rollager

Alle lêers van ons onderdele wat benodig word vir lasersnit of 3D -druk, kan hieronder gevind word.

Verskillende dele en hul samestelling

DIE STOORWERKBLADE

Die opbergruimte bestaan uit drie plate wat met laser gesny word. Hierdie plate kan aanmekaar gesit en aan mekaar en aan die binnekas gekoppel word, omdat hulle gate en klein stukkies uitstaan. Dit is sodat hulle almal soos 'n legkaart in mekaar pas! Die gate en uitstaande stukke is reeds by die CAD -lêers gevoeg, met 'n lasersnit.

BO -BUIS

Die boonste buis is slegs aan die een kant van die binnekas verbind. Dit word verbind met behulp van 'n plaat wat daaraan geheg is (dit is ingesluit in die CAD -tekening vir die 3D -drukwerk).

SILINDER & ROLLAGER

Die silinder is aan twee kante van die boks gekoppel. Aan die een kant is dit gekoppel aan die servomotor wat die roterende beweging veroorsaak wanneer 'n pil moet val. Aan die ander kant, dit

DIE LAER BUIS EN SENSORWOONSTEL

Sensering is 'n belangrike aksie as dit kom by die afgifte van pille. Ons moet 'n bevestiging kan kry dat die pasiënt op 'n gepaste tyd 'n toegewysde pil geneem het. Om hierdie funksie te kry, is dit belangrik om die verskillende ontwerpstappe te oorweeg.

Die korrekte opsporingskomponente kies:

Van die begin af toe die projek bekragtig is, moes ons na 'n geskikte komponent soek wat die verloop van 'n pil uit die boks bevestig. Die ken van sensors kan nuttig wees vir hierdie aksie; die belangrikste uitdaging was om die tipe te ken wat met die ontwerp verenigbaar is. Die eerste komponent wat ons gevind het, was 'n foto -interptor wat 'n IR -emitter en IR -fototransistor -diode saamgestel het. Die 25/64 '' gleuf PCB HS 810 foto -interuptor was 'n oplossing vanweë die verenigbaarheid daarvan om die moontlike probleem met hoekkonfigurasie te vermy. Ons het besluit om dit nie te gebruik nie, omdat dit meetkunde is; dit sal moeilik wees om dit met die spuitstuk in te sluit. Uit 'n verbandhoudende projek het ons gesien dat dit moontlik is om 'n IR -emitter met 'n IR -detektor met minder ander komponente as 'n sensor te gebruik. Hierdie IR -komponente kan in verskillende vorme gevind word.

3D -druk van die pilspuitstuk wat die sensor gate maak

Omdat die hoofkomponent wat as sensor gebruik moet word, kon uitsorteer, was dit tyd om te kyk hoe dit op die spuitstuk sal plaasvind. Die spuitstuk het 'n binnediameter van 10 mm om die pil vrylik uit die roterende silinder te laat beweeg. Deur die gegewensblad van die waarnemingselemente, het ons besef dat die toevoeging van gate rondom die spuitstukoppervlakte wat ooreenstem met die dimensie van die komponent 'n bykomende voordeel is. Moet hierdie gate op enige punt langs die oppervlak geplaas word? nee, om die maksimum opsporing te verkry, moet die hoekigheid geëvalueer word. Ons het 'n prototipe gedruk op grond van die spesifikasies hierbo en het nagegaan of dit opgespoor kan word.

Evaluering van die moontlike straalhoek en opsporingshoek

Uit die gegewensblad van die sensorkomponente is die bundel en opsporingshoek 20 grade, dit beteken dat beide die uitstralende lig en detektor 'n wye span van 20 grade het. Alhoewel dit die vervaardigingspesifikasie is, is dit steeds belangrik om te toets en te bevestig. Dit is gedoen deur eenvoudig te speel met die komponente wat 'n GS -bron saam met 'n LED bekendstel. Die gevolgtrekking was om hulle teenoor mekaar te plaas.

Vergadering

Die 3D -drukontwerp van die buis het 'n plaat daaraan gekoppel met 4 gate. Hierdie gate word gebruik om die buis aan die binnekant te koppel deur boute te gebruik.

Stap 4: Elektroniese innerlike meganisme

Uitgawemeganisme:

Die doseermeganisme word bereik deur 'n klein servomotor te gebruik om die groot silinder te draai.

Die dryfpen vir die 'Reely Micro-servo 9g' servomotor is direk aan die mikrobeheerder gekoppel. Die mikrokontroller Arduino Uno kan maklik gebruik word vir die beheer van die servomotor. Dit is vanweë die bestaan van die ingeboude biblioteek vir servomotoriese aksies. Met die 'skryf'-opdrag kan die gewenste hoeke van 0 ° en 120 ° bereik word. (Dit word gedoen in die projekkode met 'servo.write (0)' en 'servo.write (120)').

Vibrator:

Klein borsellose DC -motor met onbalans

Hierdie wanbalans word bereik met 'n stuk plastiek wat die motoras met 'n klein bout en moer verbind.

Die motor word aangedryf deur 'n klein transistor, dit word gedoen omdat die digitale pen nie hoër strome as 40,0 mA kan lewer nie. Deur die stroom van die Vin -pen van die Arduino Uno -mikrobeheerder te voorsien, kan 'n mens strome bereik tot 200,0 mA. Dit is genoeg om die klein DC-motor aan te dryf.

As die motorkrag skielik gestaak word, kry u 'n huidige piek as gevolg van die selfinduktansie van die motor. Dus word 'n diode oor die motoraansluitings geplaas om te voorkom dat hierdie stroomstrome terugvloei, wat die mikrobeheerder kan beskadig.

sensor stelsel:

Gebruik 'n infrarooi emitterdiode (LTE-4208) en 'n infrarooi detektordiode (LTR-320 8) wat gekoppel is aan die Arduino Uno-mikrokontroleerder om die verloop van 'n pil te bevestig. Sodra 'n pil val, sal dit binne 'n kort tyd die lig van die infrarooi emitterdiode beskadig. Met behulp van 'n analoog van die arduino kry ons hierdie inligting.

vir opsporing:

analoog Lees (A0)

Stap 5: Buitekas

• Grootte: 200 x 110 x 210 mm

• Materiaal: veselbord van medium digtheid

  Laagdikte: 3 mm 6 mm

• Verwerkingsmetode: lasersny

Vir die buitekas het ons verskillende soorte diktes gebruik as gevolg van foute met die lasersny. Ons kies die 3 mm en 6 mm om seker te maak dat alle velle styf gekombineer kan word.

Wat die grootte betref, gegewe die ruimte vir die binnekas en elektroniese toestelle, is die breedte en hoogte van die buitekas groter as die binnekant. Die lengte is baie langer om ruimte vir die elektroniese toestelle toe te laat. Om te verseker dat die pille maklik uit die boks kan val, het ons die binne- en buitekas baie naby gehou.

Stap 6: Buitenste elektronika

Vir eksterne elektronika moes ons ons robot met mense laat kommunikeer. Om dit te bereik, het ons 'n LCD, 'n zoemer, 'n LED en 5 knoppies as ons komponente gekies. Hierdie deel van die pilverdeler funksioneer as 'n wekker. As dit nie die regte tyd is om pille te drink nie, sal die LCD net die tyd en datum vertoon. As die pasiënt 'n pil moet drink, brand die LED, die gonser speel musiek en die LCD sal 'Ek wens u gesondheid en geluk' toe. Ons kan ook die onderkant van die skerm gebruik om die tyd of datum te verander.

Aktiveer LCD

Ons het die LCD-1602 gebruik om direk aan die mikrobeheerder te koppel en die funksie: LiquidCrystal lcd gebruik om die LCD moontlik te maak.

Gonser

Ons het 'n passiewe zoemer gekies wat klanke van verskillende frekwensies kan speel.

Om die gonser die liedjies "City of the Sky" en "Happy Acura" te speel, het ons vier skikkings gedefinieer. Twee van hulle het die naam "tune", wat die nootinligting van die twee liedjies stoor. Die twee ander skikkings het die naam "Duur" gekry. Daardie skikkings stoor die ritme.

Ons bou dan 'n lus wat musiek speel, wat u in die bronkode kan sien.

Tydsberekening

Ons het 'n reeks funksies vir die tweede, minuut, uur, datum, maand, week en jaar geskryf.

Ons het die funksie: millis () gebruik om die tyd te bereken.

Met drie knoppies, 'kies', 'plus' en 'minus', kan die tyd verander word.

Soos ons almal weet, moet ons die penne van arduino gebruik as ons 'n komponent wil beheer.

Die penne wat ons gebruik het, was die volgende:

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

Bruzzer: pen 10

Servomotor: pen 11

Motor vir vibrasie: Pin12

Sensor: A0

Knoppie1 (s): A1

Knoppie2 (plus): A2

Knoppie 3 (minus): A3

Knoppie 4 (neem die pille): A4

LED: A5

Stap 7: Totale samestelling

Uiteindelik kry ons die totale samestelling soos op die foto hierbo. Ons het op sommige plekke gom gebruik om seker te maak dat dit styf genoeg is. Op sommige plekke aan die binnekant van die masjien het ons ook band en skroewe gebruik om dit sterk genoeg te maak. Die. STEP -lêer van ons CAD -tekeninge kan onderaan hierdie stap gevind word.

Stap 8: Laai die kode op

Stap 9: Epiloog

Die masjien kan die gebruiker waarsku om die medisyne te neem en lewer die regte hoeveelheid pille. Na 'n gesprek met 'n gekwalifiseerde en ervare apteker is daar egter 'n paar opmerkings. 'N Eerste probleem is die besmetting van die pille wat gedurende lang tyd aan die lug in die houer blootgestel word, daarom sal die kwaliteit en doeltreffendheid afneem. Gewoonlik moet pille in 'n goed toegemaakte aluminiumtablet wees. As die gebruiker tydens 'n sekere tyd pil A en daarna pil B moet afgee, is dit nogal ingewikkeld om die masjien skoon te maak om te verseker dat daar geen deeltjies van pil A is wat pil B besoedel nie.

Hierdie waarnemings gee 'n kritiese blik op die oplossing wat hierdie masjien lewer. Meer navorsing is dus nodig om hierdie tekortkominge die hoof te bied …

Stap 10: Verwysings

[1]

[2] Wei-Chih Wang. Optiese detektore. Departement van Krag Meganiese Ingenieurswese, Nasionale Tsing Hua -universiteit.