JavaStation (सेल्फ-रिफिलिंग फुली ऑटोमैटिक IoT कॉफी मेकर): 9 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:22

इस परियोजना का लक्ष्य एक पूरी तरह से स्वचालित आवाज नियंत्रित कॉफी निर्माता बनाना था जो पानी के साथ स्वतः ही भर जाता है और आपको वास्तव में संरक्षकों को बदलने और अपनी कॉफी पीने की ज़रूरत है;)

चरण 1: परिचय

चूंकि यह मेरा दूसरा कॉफी मोड था, इसलिए मैंने इस प्रक्रिया में बहुत कुछ सीखा है, विशेष रूप से जितना अधिक जटिल मशीन आप संशोधित करते हैं, उतनी ही अधिक समस्याएं/बग आपको दिन-प्रतिदिन के संचालन के दौरान सामना करना पड़ेगा। पिछली मशीन रिले मोड के साथ एक साधारण पुरानी 1 स्विच कॉफी मेकर थी।

सर्कोलो (पूर्ण स्वचालित संस्करण) डोल्से गुस्टो की लाइन प्रीमियम मशीन में सबसे ऊपर है। मुझे उचित मशीन की खोज में घंटों खर्च करना पड़ा क्योंकि इस श्रृंखला की अन्य सभी मशीनें शीर्ष यांत्रिक लीवर का उपयोग करके ठंडे और गर्म पानी के प्रवाह के बीच स्विच करती हैं जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।

चरण 2: सही मशीन चुनें

माई बेस मशीन न केवल पूरी तरह से स्वचालित है बल्कि इसमें उल्लेखनीय विशेषताएं हैं जैसे 5 मिनट के बाद स्वचालित रूप से बंद हो जाना और आखिरी कॉफी राशि को याद रखना (जो बाद में मोडिंग में चीजों को बहुत आसान बना देगा)। मशीन का मूल संचालन:

1, पावर बटन धक्का दिया

2, ठंडे पानी के बटन को धक्का दिया (यह तुरंत कप में पानी फैला देगा)

3, गर्म पानी का बटन धक्का दिया (यह बॉयलर ~ 20-60 सेकेंड को गर्म कर देगा और कप में गर्म पानी छोड़ना शुरू कर देगा) स्टैंडबाय अवधि के दौरान बिजली की रोशनी लाल हो जाएगी और बॉयलर तैयार होने पर स्थायी रूप से हरा हो जाएगा।

इस मशीन में निम्नलिखित त्रुटियों का पता लगाने की क्षमता भी है:

पानी की टंकी खाली है

कप होल्डर जगह पर नहीं है

दोनों ही मामलों में बिजली की रोशनी लाल/हरे रंग के बीच टिमटिमा रही होगी।

चरण 3: हार्डवेयर संशोधन

इस लेखन में, मैं मामले के निराकरण और पुन: संयोजन के बारे में विस्तार से नहीं बताऊंगा क्योंकि YouTube पर इसके बारे में वीडियो हैं। मुख्य माइक्रोप्रोसेसर हेड पैनल के ठीक नीचे छिपा होता है जहां 2 स्विच होते हैं। बायलर केस के दायीं ओर है जो बाकी सब चीजों से अलग है, पंप और बिजली आपूर्ति पैनल बाईं ओर है।

कॉफी मशीन इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए एक भारी कर्तव्य वातावरण है, कोई भी पक्ष सर्किट को एकीकृत करने के लिए पूरी तरह उपयुक्त नहीं है। बायलर के दायीं ओर अधिक जगह है लेकिन आप गर्मी से निपटेंगे, जाहिर है कि सर्किट बॉयलर प्लेट को छू नहीं सकता है या उसके पास भी नहीं हो सकता है। मैंने बिजली की आपूर्ति/पंप पक्ष का चयन किया है, लेकिन यहां आपको झिल्ली पंप के संचालन से आने वाली भारी प्रतिध्वनि से निपटना होगा जो नियंत्रण सर्किट को बर्बाद कर सकता है / समय के साथ उनके कनेक्टर्स से तारों को खिसका सकता है।

बिजली आपूर्ति पैनल में कुछ भी उपयोगी नहीं होता है, लेकिन इसका उपयोग स्थिर + 5V (इस मशीन के लिए एक और अंगूठे) को बंद करने के लिए किया जा सकता है, जिसे सीधे बोर्ड वोल्टेज नियामक को दरकिनार करते हुए Arduino के VIN पिन से जोड़ा जा सकता है।

त्वरित हार्डवेयर सूची (पूर्ण बीओएम नहीं, मूल बातें शामिल नहीं हैं):

1. डोल्से गुस्टो सर्कुलो पूर्ण स्वचालित संस्करण
2. PIC AVR DSP के लिए ऑप्टोकॉप्लर के साथ 5V 4 चैनल रिले मॉड्यूल (मैं 4x SIP-1A05 रीड स्विच रिले का उपयोग करने का सुझाव देता हूं)
3. Arduino Micro (मैं भविष्य में SparkFun Pro Micro या नए का उपयोग करने का सुझाव देता हूं)
4. 2PCS 4n35 FSC ऑप्टोकॉप्लर्स फोटोट्रांसिस्टर
5. 1/2 "पानी की हवा के लिए इलेक्ट्रिक सोलेनॉइड वाल्व एन / सी सामान्य रूप से बंद डीसी 12 वी
6. अल्ट्रासोनिक मॉड्यूल HC-SR04 दूरी मापने वाला ट्रांसड्यूसर सेंसर (कुछ अतिरिक्त खरीदें, आप बाद में देखेंगे क्यों)
7. Arduino के लिए 2pcs रेनड्रॉप ह्यूमिडिटी डिटेक्शन सेंसर मॉड्यूल रेन डिटेक्शन
8. १ एक्सबी
9. पानी के ब्लॉक के लिए पाइप फिटिंग (अपने घर के आधार पर भिन्न हो सकती है, इसे हार्डवेयर स्टोर में खरीदना सबसे अच्छा है और खरीदने से पहले इसे एक साथ रख दें)

चरण 4: मुख्य कनेक्शन और नियंत्रक बोर्ड

निम्नलिखित सर्किट बिंदुओं को जोड़ने की आवश्यकता है:

1, हॉट बटन

2, ठंडा बटन

3, लाल एलईडी

4, हरी एलईडी

5, बटन पर मुख्य शक्ति

6, साझा GND

दुर्भाग्य से मैंने अपने नोट्स/तस्वीरें खो दी हैं, जहां बोर्ड पर इन्हें मिलाप करना है, लेकिन सभी को आसानी से एक मल्टीमीटर के साथ वापस खोजा जा सकता है (सिर्फ तारों का पता लगाने के लिए डायोड टेस्ट मोड का उपयोग करें)। सोल्डरिंग बहुत कठिन नहीं थी, एसएमडी पैरों के साथ अंक चुनें और वहां तारों को मिलाएं।

लाल/हरी एलईडी दोनों पावर स्विच पर एक दूसरे के बगल में स्थित हैं। मशीन की स्थिति निर्धारित करने के लिए उनकी आवश्यकता होती है (चालू, कॉफी बनाने के लिए तैयार (बॉयलर को गर्म किया गया), त्रुटि)। मैंने उन्हें सीधे मुख्य बोर्ड से हटा दिया है, क्योंकि पावर स्विच के चारों ओर छोटे सर्किट के साथ खिलवाड़ करना मुश्किल है।

मैं Arduino के साथ सुरक्षित रूप से इंटरफ़ेस करने और LED की अवस्थाओं को पढ़ने के लिए 4N35 के ऑप्टोकॉप्लर्स का उपयोग कर रहा था। मूल विचार उनमें से 5 का उपयोग करना था और रीडिंग और स्विच नियंत्रण दोनों को भी करना था (पूरी तरह से साइलेंट सर्किट बनाना)। दुर्भाग्य से यह चिप एक बटन पुश का अनुकरण करने के लिए पर्याप्त कम प्रतिरोध उत्पन्न नहीं कर सका इसलिए मुझे रिले का उपयोग करने के लिए मजबूर होना पड़ा। मैंने जेनेरिक 4 चैनल रिले मॉड्यूल का उपयोग किया जो मेरे हाथ में था, लेकिन अगर मुझे इस परियोजना को फिर से करना होगा तो मैं केवल छोटे रीड रिले (एसआईपी -1 ए05 रीड स्विच रिले आंतरिक फ्लाईबैक डायोड के साथ) का उपयोग करूंगा जो सीधे Arduino के आउटपुट से जुड़ा हो सकता है पिन (~ 7mA लोड) ताकि सब कुछ 2 स्तर की बोर्ड संरचना पर रखा जा सके।

आपूर्ति बोर्ड के नीचे बिजली के तारों के बगल में 5 छोटे केबलों को आसानी से नीचे लाया जा सकता है।

मशीन में अधिक कुशलता से स्थान का उपयोग करने के लिए मैंने इलेक्ट्रॉनिक्स को 2 प्रमुख पैनलों में विभाजित करने का निर्णय लिया:

बायां मुख्य नियंत्रण बोर्ड है, दायां (जिसे मैं संचार बोर्ड कहता हूं) एक्सबी रखता है और हालांकि यह तस्वीर पर नहीं दिखाया गया है, इसके पीछे 2 पानी सेंसर (ओवरफ्लो डिटेक्शन के लिए) निचोड़ा हुआ है। शीर्ष पर रीयल टाइम क्लॉक (अपटाइम के लिए वैकल्पिक:)) और 4 चैनल रिले बोर्ड इसे स्पंज में लपेटकर नीचे पंप के बगल में ले जाता है, अनुनाद से बचाने के लिए थोड़ा सा गोंद भी लगाया जाता है।

संचार बोर्ड के लिए, मैंने पीसीबी को सिर्फ एक नियमित ब्रेडबोर्ड का उपयोग करने की जहमत नहीं उठाई क्योंकि वहां बहुत कुछ नहीं चल रहा है। इसके मुख्य बोर्ड से 6 कनेक्शन हैं:

Vcc (5V), GND, Xbee (TX), Xbee (RX), वाटर सेंसर1 (डेटा), वाटर सेंसर2 (डेटा)

चरण 5: जल प्रवाह नियंत्रण और फिर से भरना तंत्र

मैंने इस मशीन को सुरक्षा को ध्यान में रखते हुए डिज़ाइन किया है, जिससे हमलावरों / खराबी के कारण घर में पानी की गंभीर क्षति हो सकती है क्योंकि मशीन को नल और इंटरनेट दोनों से 24/7 जोड़ा जाएगा। निम्नलिखित 555 सुरक्षा सर्किट सोलनॉइड के शीर्ष पर यही करता है।

यह भी ध्यान दें कि सोलनॉइड 12V बिजली की आपूर्ति से संचालित होता है जिसे मैं अभी भी पंप और रिले बोर्ड के बगल में कॉफी मशीन के नीचे निचोड़ने में कामयाब रहा। बिजली बर्बाद न करने के लिए 4चैनल रिले बोर्ड 230V मेन को सीधे एडॉप्टर पर स्विच करता है जो फिर सोलनॉइड को चालू कर देगा। निश्चित रूप से कुछ माइक्रोसेकंड टर्नऑफ विलंब है जो आपको प्लग को खींचते समय एडॉप्टर पर सोलनॉइड + दोनों पर चुंबकीय क्षेत्र के पतन के लिए गणना करने के लिए है।

मैं एक मानक 3.5 मिमी जैक का उपयोग बाहरी पानी के ब्लॉक को एक लंबे 3 मीटर तार और एक छोटे व्यास वाले पीवीसी पाइप से जोड़ने के लिए कर रहा हूं जो कॉफी मेकर में जाने वाले ब्लॉक से निकल रहा है।

इस पाइप को समायोजित करने के लिए पानी की टंकी के शीर्ष को ड्रिल किया जाता है जिसे बाद में टैंक के नीचे लाया जाता है। मैं ध्यान दूंगा कि बीच से गुजरे बिना पाइप को नीचे की तरफ नीचे की तरफ खिलाना और अल्ट्रासोनिक सेंसर के साथ हस्तक्षेप करना बहुत महत्वपूर्ण है।

सर्किट पर संचालित सोलनॉइड के बाद ~ 4 सेकंड के बाद इसे स्वचालित रूप से बंद कर दिया जाएगा (जो कि टैंक को पूर्ण रूप से भरने के लिए पर्याप्त समय से अधिक होना चाहिए) और यह चक्र पर अगली शक्ति तक इस स्थिति में रहता है। यह सर्किट खराबी के खिलाफ रक्षा की अंतिम पंक्ति है और यह कॉफी मेकर से पूरी तरह से स्टैंडअलोन संचालित होता है। यदि मशीन में रिले विफल हो जाती है और बंद रहती है तो पानी घर में भर सकता है, इस सुरक्षा के साथ ऐसा कभी नहीं हो सकता है।

यदि यह अभी भी आपके लिए पर्याप्त नहीं है या पानी को बंद करना असंभव है या आप पानी के ब्लॉक के साथ खिलवाड़ नहीं करना चाहते हैं, तो मेरी वासरस्टेशन परियोजना देखें, जो कॉफी मशीन की छोटी पानी की टंकी का विस्तार करने के लिए बिल्कुल इसी के लिए बनाई गई थी।

चरण 6: बाढ़ का पता लगाना

सुरक्षा के लिए 2 अतिरिक्त जल सेंसर हैं:

• सेंसर 1: टैंक से अतिप्रवाह का पता लगाने के लिए टैंक के पीछे
• सेंसर 2: कप ओवरफ्लो डिटेक्शन के लिए कॉफी मशीन के निचले भाग में

ये दोनों सेंसर एक रुकावट को ट्रिगर करेंगे जो पानी को तुरंत बंद कर देता है, त्रुटि प्रकाश को चालू करता है और एक लाख कॉफी बनाने और घर में बाढ़ जैसे हमले को रोकने के लिए प्रोग्राम निष्पादन को रोक देता है। प्रोग्राम छोड़ने के बाद मशीन अब किसी भी चीज़ का जवाब नहीं देगी और इसे मैन्युअल रूप से पावरसाइकल किया जाना चाहिए।

यदि आपको आश्चर्य है कि क्या होगा यदि अल्ट्रासोनिक सेंसर बाढ़ आ जाए (यह एक बार हुआ:))

यह कुछ दिनों के लिए इस तरह जल स्तर वापस दे रहा था लेकिन सूखने के बाद भी यह फिर कभी सटीक नहीं रहा और मुझे इसे बदलना पड़ा। मशीन को ठंडे नल के पानी से चलाने के लिए डिज़ाइन किया गया था ताकि गर्म से कोई भाप सेंसर को नुकसान न पहुंचाए। यह सेंसर तभी तक सटीक है जब तक पानी का स्तर इससे 2-3 सेंटीमीटर दूर न हो जाए।

टैंक के अण्डाकार आकार ने जल स्तर की गणना को कठिन बना दिया, इसलिए उन्हें मापा गया और प्रतिशत के अनुरूप कार्यक्रम में हार्डकोड किया गया।

चरण 7: परीक्षण और अंतिम असेंबली

मशीन अपनी अंतिम स्थिति में है, लगभग किसी भी हैकिंग के निशान को लगभग पूरी तरह से छुपा रही है और यदि 3 स्थिति संकेतक एलईडी और यूएसबी डीबग पोर्ट नहीं होगा तो आप यह नहीं बता सकते कि अंदर कुछ और चल रहा है, जबकि इसमें वाईफ़ाई भी जुड़ा हो सकता है भूकंप सर्वर:)

जब मैं उपकरणों को संशोधित करता हूं तो मैं हमेशा मैन्युअल उपयोग को सर्वोच्च प्राथमिकता देता हूं। हैक के बाद मशीन पूरी तरह से किसी के द्वारा भी उपयोग करने योग्य है, सिवाय पानी के टैंक को आसानी से हटाया नहीं जा सकता है। जब तक आप डिज़ाइन के पूर्ण जल स्वचालन भाग को समाप्त नहीं करते हैं, तब तक मशीन को केवल इस बिंदु पर एक छोटे पाइप + फ़नल संयोजन से भरा जा सकता है।

चरण 8: कॉफी नियंत्रण कोड

नीचे संलग्न संपूर्ण Arduino स्रोत कोड खोजें।

कोड की संक्षिप्त व्याख्या:

मुख्य लूप xcomm () फ़ंक्शन को कॉल करता है, जो कमांड प्रोसेसिंग, कॉफी बनाने, मशीन को चालू / बंद करने के लिए जिम्मेदार है।

नीचे दिया गया कोड केवल मैन्युअल नियंत्रण के मामले में ही पहुंचा जा सकता है। यह ट्रैक रखने के लिए एक स्टेट काउंटर बढ़ाता है कि कितने कॉफ़ी बनाए गए थे और पानी की टंकी को स्वचालित रूप से भर देता है।

कमांड को Xbee या USB पोर्ट के माध्यम से भेजा जा सकता है (शुरुआत में डीबग को सक्षम करना होगा)। जब संचार नेटवर्क गतिविधि दिखाने के लिए एक सेकंड के लिए नारंगी एलईडी ब्लिंक से आता है। निम्नलिखित आदेश लागू किए गए हैं:

1, सीएमएसटीएटी - मशीन से क्वेरी आँकड़े

मशीन इस बारे में आंकड़े संग्रहीत करती है कि कितने गर्म/ठंडे/मैनुअल कॉफी बनाए गए थे और आरटीसी से अपटाइम भी प्राप्त करते हैं जो 3x दिनों के बाद ओवरफ्लो नहीं होता है इसलिए वर्षों तक जा सकता है: पी

2, CMWSTART - गर्म पानी से कॉफी और गर्म पेय बनाना शुरू करता है

3, CMCSTART - ठंडे पानी से आइस टी और कोल्ड ड्रिंक बनाना शुरू करता है

गर्म और ठंडे प्रक्रियाएं स्टैंडबाय () फ़ंक्शन को कॉल करने के साथ शुरू होती हैं जो आगे की जांच करती है और फिर एक पावर बटन पुश को ट्रिगर करती है। इसके बाद प्रोग्राम हरी बत्ती का इंतजार करता है (जब बॉयलर गर्म हो जाता है) फिर हॉट/कोल्ड बटन पुश का अनुकरण करता है। इसके बाद यह 50 सेकंड तक प्रतीक्षा करता है (जो कि सबसे बड़े कप कॉफी के लिए भी पर्याप्त से अधिक है) फिर बिजली बंद कर देता है। यह आवश्यक भी नहीं होगा क्योंकि यह उत्कृष्ट मशीन कॉफी बनाने के 5 मिनट बाद अपने आप बंद हो जाएगी लेकिन बिजली बर्बाद क्यों करें? वैसे मशीन की अतिरिक्त बिजली की खपत संशोधन के बाद भी 2 वाट से कम है।

पानी फिर से भरना और सुरक्षा

इस मशीन को सुरक्षा को ध्यान में रखकर बनाया गया था, इसलिए एक हमलावर के लिए जो नियंत्रण हासिल कर लेता है, पूरे घर को पानी से भर देना असंभव होगा। एक हार्डवेयर विफलता के परिणामस्वरूप गंभीर क्षति भी नहीं होगी। हार्डवेयर सेंसर के बगल में रीफिल के लिए कोड में निर्मित सुरक्षा है। एक काउंटर जो ISR रूटीन को ट्रिगर करता है यदि मशीन को x सेकंड में रिफिल नहीं किया जाता है (उदाहरण के लिए यह तब हो सकता है जब अल्ट्रासोनिक सेंसर खराब हो जाए और रिफिल शुरू होने के बाद x सेकंड के बाद 20% दे)।

कोई प्रमाणीकरण नहीं है, कोई भी रेडियो रेंज के भीतर मशीन का उपयोग कर सकता है जो कमांड जानता है इसलिए मैंने डिफ़ॉल्ट एक्सबी पिकोनेट आईडी को किसी और चीज़ में बदल दिया है, साथ ही ERR_INVALIDCMD पर भी टिप्पणी की जा सकती है और मशीन किसी भी अज्ञात कमांड को अनदेखा कर देगी।

कीड़े

डबल कॉफी बग: इस बग के बारे में सबसे कष्टप्रद बात यह है कि यह उसी कोड के साथ मशीन का उपयोग करने के कुछ महीने बाद होने लगा। कॉफ़ी कमांड जारी होने के बाद इसने कॉफ़ी बनाई, बंद की और फिर से चालू की और उसी संरक्षक के साथ 1 और कॉफ़ी बनाना जारी रखा।

मुझे एंड्रॉइड स्तर से कमांड डुप्लीकेशन डीबग करना शुरू करना पड़ा क्योंकि मैंने पैकेट हानि के मामले में कोड को फिर से भेजना लागू किया है। यह पता चला कि न तो एंड्रॉइड, सी कंट्रोल सॉफ्टवेयर या रास्पि 2 पर लिनक्स कर्नेल इसके लिए जिम्मेदार थे बल्कि एक्सबी थे।

कंट्रोल नोड पर इको "CMCSTART">/dev/ttyACM0 जारी करने के बाद यह दूसरे छोर पर दो बार निकलता है। मैंने निष्कर्ष निकाला कि मेरे घर में मेरा 2.4Ghz स्पेक्ट्रम इस श्रेणी के कई रेडियो उपकरणों से संतृप्त होना शुरू हो गया, जिसके कारण एक Xbee ने रेडियो परत में किसी प्रकार के पुन: भेजने का आह्वान किया और डेटा दो बार (हमेशा नहीं) भेजा गया। एक बार मशीनों में पहला कमांड आने के बाद xcomm () फंक्शन ने इसे प्रोसेस करना शुरू कर दिया, हालाँकि एक दूसरा दायीं ओर आता है जिसके बाद Xbees बफर में प्रतीक्षा कर रहा था और जब लूप समाप्त हो गया तो उसने दूसरे कमांड को प्रोसेस करना शुरू कर दिया। इस समस्या को हल करने के लिए मैंने 2 मिनट में 1 से अधिक कॉफी बनाना असंभव बनाने के लिए कोड में 3 थ्रेसहोल्ड पेश किए हैं। सीएमएसटीएटी पर भी एक सीमा है लेकिन सी/एंड्रॉइड नियंत्रण कोड में हस्तक्षेप न करने के लिए यह केवल 2 सेकंड के लिए प्रतिक्रियाओं को दबा देगा।

मैनुअल कॉफी काउंटर के लिए आखिरी दहलीज लगाई गई थी, क्योंकि एक बार जब मशीन तैयार अवस्था में पहुंच गई (बॉयलर गर्म हो गया, हरी बत्ती) तो इसने कॉफी की गिनती को सैकड़ों बार हरा कर दिया।

चरण 9: डिजाइन विचार और अंतिम विचार

एक्सबी संचार से बहुत परेशानी के बाद मैं इस परियोजना के लिए एक्सबी की सिफारिश नहीं करूंगा। या तो वर्चुअलवायर के साथ मानक सस्ते 433 मेगाहर्ट्ज रेडियो का उपयोग करें और स्थिरता के लिए बीपीएस कम करें या सीधे कॉफी मशीन में वाईफाई कनेक्शन के साथ रास्पबेरी पीआई ज़ीरो एम्बेड करें।

जैसा कि तारीख से पता चलता है कि यह एक पुरानी परियोजना है इसलिए मैं छोटे विवरणों के लिए माफी माँगता हूँ जैसे कि नियंत्रण सर्किट से मदरबोर्ड पर सटीक पिन पैरों के कनेक्शन। इस परियोजना को अपने दम पर करने के लिए एक निश्चित स्तर के तकनीकी ज्ञान की आवश्यकता होती है। यदि आपको कोई बग/समस्याएं मिलती हैं या आप इस ट्यूटोरियल में योगदान देना चाहते हैं तो कृपया मुझे बताएं।

नियंत्रण सॉफ्टवेयर, आवाज नियंत्रण के तरीके दूसरे भाग के लिए हैं जो बिस्तर से बाहर निकलने से पहले सिर्फ एक आवाज आदेश द्वारा आपकी कॉफी तैयार करना संभव बना देगा।

मैंने अब अपने जल भंडारण प्रणाली (WasserStation) के दस्तावेज़ीकरण को पूरा कर लिया है और CoffeeControlCode को नवीनतम संस्करण में अपडेट कर दिया है, जिसमें स्वचालित रीफिल भी शामिल है। यदि आप निर्माण के लिए एक ही मशीन का उपयोग करते हैं तो रिफिल त्रुटिपूर्ण रूप से (कोड में किसी भी संशोधन के बिना) काम करेगा क्योंकि सर्कोलो के पानी के टैंक में पानी के स्तर को कैलिब्रेट किया गया था।