Fish Feeder 2: 13 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

Introduktion / Hvorfor dette projekt

I 2016 byggede jeg min første fiskefoder, se Fiskefoder 1. Foderen fungerede fint i mere end et halvt år. Efter denne periode var servoerne slidt op, hvilket fik programmet til at standse uden at sende en fejlmeddelelse. Ups.

Jeg havde ikke tid til at rette op på denne fejl, fordi akvariet blev erstattet af en lidt større version (Juwel Rio 125). Selvom fiskeføder 1 kunne genbruges, vælger jeg at bygge en anden / anden fiskeføder.

Designmål Fish Feeder 2:

• Ingen knapper på fiskeføderen.
• Tilslutning til Raspberry Pi. Raspberry Pi styrer e-mail, tidsplaner, fodringsresultater og et display.
• Fiskeføderen skal passe ind i den eksisterende fodringsåbning i Juwel akvariumdækslet.
• Fiskeføderen skal være vandtæt.
• Opbevaringsbeholderen med fiskemad i mindst en måned skal være let tilgængelig.
• Fiskeføderen skal tabe små mængder granulatfisk i vandet.
• Mængden af mad skal være justerbar og skal måles.
• Ingen servoer.

Bemærk:

• Denne fiskefoder er kun egnet til foder af granulat, flager får knivventilerne til at fungere forkert.
• Nogle dele skal være præcise og præcise. Jeg var også nødt til at smide dele ud af spec. Træk vejret ind - træk vejret ud - og start forfra.

Byggeriet startede i begyndelsen af 2017. Det tog ret lang tid at teste nøglekomponenterne, før jeg var tilfreds med resultaterne. Læs følgende nøglekomponenter / instruktioner, der er inkluderet i denne instruktør:

• Optisk isoleret enkeltrådskommunikation
• Gennemsigtig epoxykasse
• Lineær aktuator stepper motor
• IR Photogate

Nøgledele

• Arduino nano
• Stepper motor dykker
• Stepper motor
• Lejer
• Høretelefonstik og stik
• Epoxy
• 1, 1,5, 2 mm krydsfiner

Trin 1: Træarbejde

Denne maskine er hovedsageligt bygget af trædele. Når jeg prototyper, kan jeg lide at bruge træ, dele kan byttes ud, dimensioner kan ændres, tolerancer på 0,1 mm er mulige, huller kan tilføjes eller fyldes. Vedhæftet er modellen, du kan lave den af træ, eller du kan printe den.

For at teste geometri af trædelene bruges balsatræ. Dette materiale er for blødt til at kunne bruges i fiskefoderet. Anvendte materialer:

• Birkekrydsfiner 500x250x1.0mm
• Birkekrydsfiner 500x250x1,5 mm
• Birkekrydsfiner 500x250x2.0mm
• Birkekrydsfiner 500x250x3.0mm
• 18 mm krydsfiner
• 12x18 mm mahogni

Trin 2: Træarbejde

Se model (01 -kabinet)

Kabinettet huser maskiner til fiskefoder. Det beskytter maskineri og elektriske dele mod fugt fra akvariet. Epoxy -kabinetdelen passer ind i standard Juwel akvariefoderhul til Juwel Easy Feed. Toppen af fiskeføderen sidder oven på akvariedækslet.

Valget til at lave kappen af epoxy er på grund af:

• Epoxy er vandtæt.
• De indvendige kan inspiceres visuelt.
• Fiskeføderen kan ikke ses, når man står foran akvariet, kun når man løfter dækslerne.

For at gøre toppen af kabinettet mindre synlig malede jeg den sort.

• Lim 4x L-profiler til det transparente epoxyhus.
• Den nederste del af foringsrøret er epoxy -kassehuset (Transparant epoxy -kassehus).
• Det nederste hul skal bores efter at have lavet kabinettet.
• Det elektriske stikhul skal bores efter at have lavet kabinettet. (Ikke tegnet, afventende).
• Overskydende materiale i epoxyhuset skal fjernes og slibes til den ønskede højde.
• Sand top af bundkasse. Mellem top og bund er der brug for et lille hul. Der kræves lidt pres for at passe til delene.
• Toppen skal males, før epoxy limes til kabinettet.
• Kontroller tykkelsen på 2x2 og 10x2 med maskinen.

Trin 3: Træbearbejdning og luge

Se model (02 Cover & 04 Hatch)

Dækslet glider ind i foringsrøret. Betrækket har et firkantet hul. Når maskinen glider ind i foringsrøret, er maskinen dækket, og siloen er tilgængelig. Lemmen glider ind i dækslet. Ved tilsætning af foder til siloen skal kun den lille del fjernes. For at tilføje greb til dækslet bores der et hul i toppladen.

• Sav delene til de ønskede dimensioner.
• Lim de 2 samlinger.
• Monter samlingerne med kabinettet.
• Mal samlingerne.

Trin 4: Træværk Internals

Se model (03 Intern)

Det indvendige træværk huser siloen til foder, lineær aktuator, knivventiler, EL-board, switches og IR-fotogat. Sørg for, at delene er nøjagtige og retvinklede, medmindre andet er angivet. Når den er færdig og alle dele monteret, glider dette ind i kabinettet.

• Bor delene med lejehullerne stablet for at få en perfekt justering af huller.
• Efter påføring af epoxy er lejehullerne mindre. Bor huller igen. Brug et let tryk for at presse lejerne i positionstryk.
• Fremstil de andre trædele.
• Lim forsamlet led ramme. Mal med epoxy. Nogle områder er vanskelige at male, når de er inde i maskinen.
• Efter påføring af epoxy er hullerne mindre. Kontroller, om IR -lysdioden og IR -fotodioden passer ind i hullerne. Bor om nødvendigt hullerne igen.
• Mal indvendige dele og stelramme som separate samlinger.
• Kontroller målene med knivventiler for at sikre tæt pasform.
• 3,5 mm limes 2 mm og 1,5 mm ark.

Trin 5: Knivevalve

Se model (05 Knivevalve)

Flere muligheder for at indsende mad blev overvejet, se første tabel:

• Roterende beholder med lugeventil. Det er ikke let at gøre dette mindre.
• Skrue (boremaskine). Føderen er inde i akvariet, lige over vandstanden. Maden i skruen udsættes for fugt. Maden holder sig til skruen og tilstopper output.
• Knivventiler (glidende)

Hvordan fungerer knivventilsystemet?

• Trin 0: Ventilernes normale position. Dette er ventilenes normale position, når maskinen er inaktiv. Fødebeholderventilen er lukket. Akvarieventilen er lukket.
• Trin 1: Madventilen bevæger sig for at få et parti mad. Bemærk, at fødevareventilens huldiameter er mindre. Dette er for at være sikker på, at akvarieventilen er i stand til at flytte hele partiet.
• Trin 2: Fødevareventilen er fyldt og bevæger sig til fotogen.
• Trin 3: Maden tabes gennem fotogatet og er i akvarieventilen. Akvariumventilen bevæger sig til udløbet.
• Trin 4: Maden tabes gennem udløbet i vandet i akvariet. Akvarieventilen bevæger sig tilbage og lukker maskinen for fugt.

Trin 6: Træværkskniv

Se model (05 Knivevalve)

• Øverste knivventil har en huldiameter på 8 mm, nederste knivventil har en huldiameter på 10 mm.
• Kontroller tykkelsen, brug en form til at epoxy ventilen til den rigtige tykkelse.
• Ved den rigtige tykkelse skal du bruge Commandant M5 (ridsefjerner) til at gøre glidefladerne silkebløde.
• Messingmøtrikken limes i den firkantede 10x10 L = 15 blok. Diameteren er ~ 7 mm. Med gevindstangen, messingmøtrikken og knivventilerne installeret, limes messingmøtrikken til knivventilen. Pas på ikke at spilde epoxy på tråden.
• Når messingmøtrikken limes, fyldes hullerne mellem møtrik og blok op med mere epoxy.

Trin 7: Træbearbejdningsklemme og support

Se model (06 Motorklemme og support)

Motorklemmen og støtten bruges til at placere trinmotorerne. Når trinmotoren er fastspændt, er akslen den eneste roterende del.

Motorstøtten bruges i den indvendige samling og limes til maskinens indvendige dele. Placer motorstøtten med trinmotorerne i position for en perfekt pasform.

Motorklemmen er en løs del, der er boltet til maskinens indvendige dele.

For at sikre, at motorstøtten og motorklemmen er en perfekt pasform, bør disse 2 dele være lavet af et stykke 18 mm krydsfiner. Brug en søjleboremaskine til at bore hullerne. Hullerne skal være perfekt vinkelrette.

Fremstilling:

• Bor de store ø20 huller.
• Bor de mindre huller.
• Så konturerne af klemmen og understøtningen.
• Tynd motorklemmen til 10 mm.

Trin 8: Elektronik

Se model (99 El-board)

Se skematisk: Perfoboardet har et stik, der leverer strøm til +5V -skinnen og GND -skinnen. Den tredje pin er datalinjen. Disse ben er forbundet til hjernen på perfoboardet: Arduino nano. Sørg altid for den korrekte polaritet af strømledningerne ved benene og Arduino. For at undgå en spænding ved Arduino digitale pin -data ud, er stiften beskyttet af en diode. Arduino læser kommandoer fra datalinjen, styrer ventilen stepper motorer via driverne, kontrollerer kontakterne og IR fotoport.

Dele:

• 1x Perfoboard 43x39mm
• 1x Arduino nano
• 2x ULN2003 mini
• 1x diode (f.eks. 1N4148)
• 1x modstand 1M
• 1x modstand 10k
• 1x modstand 680
• 1x 2 -polet hanhoved (fotodiode)
• 1x 3 -polet hanhoved (strøm, data, jord)
• 2x 5 -pins hanhoved
• Elektrisk ledning

Nogle værktøjer er også nødvendige: pincet, fræsere, skruestik, loddejern, væge, stativ. Sådan loddes: https://learn.adafruit.com/adafruit-guide-excelle…. Vær opmærksom på sikkerhedsrisici, og brug personligt beskyttelsesudstyr.

Fremstilling:

• Sav perfoboardet til de ønskede dimensioner.
• Bøj stifterne på stepper -driverne og Arduino. Vær forsigtig!
• Klip de (blå) ledninger fra den første steppermotordriver. Sæt ledningerne på plads, se tegning, tilslut pin -trinmotor 4B til Arduino D12, 3B til D11, 2B til D10, 1B til D9. Tryk føreren i position, lodd leddene stepperdriver 4B, 3B, 2B, 1B. Don ikke lodde GND og VCC.
• Tilføj stik til IR -fotodiode ved N5 og N6. Trådstift ved N5 til Arduino A0. Ledningsmodstand 1M til N5 og J5. Trådstift ved N6 til I6 med en rød ledning.
• Klip de (blå) ledninger fra den anden stepper motor driver. Sæt ledningerne i position, se tegning, tilslut pin -trinmotor 4B til Arduino D6, 3B til D5, 2B til D4, 1B til D3. Tryk på føreren i position, lodd leddene stepper driver 4B, 3B, 2B, 1B. Don ikke lodde GND og VCC.
• Tilføj stik til kontakter på J15 til K16. Ledningsmodstand 10K ved N14 til N15, M15, L15, K15, led anden ledning til J14. Ledning N14 til Arduino D2.
• Tilføj stik til LED ved J15 og J16. Ledningsmodstand 680 ved H15 til J15 leder anden leder til E15.
• Tilføj stik til Data - +5V - GND ved D5 til 7. Ledningsdiode fra Arduino D8 ved B5 til D5. Tråd Arduino D7 ved B6 til D5.
• Tilføj strømskinner +5V og GND -ledninger.
• Tryk og lod Arduino i position.
• Lod lodforbindelsen.
• Fjern overskydende materiale (ben) fra undersiden.
• Påfør epoxy på de bare ledninger.

Test (se skematisk & program & video Fish Feeder 2 testelektronik):

• Vedhæft knapper, IR-led, IR-fotodiode til perfoboardet, upload testprogram til Arduino.
• Test følsomheden af IR-porten ved at skubbe et stykke papir mellem led og fotodiode.
• Test knapper og drivere ved at trykke på en knap.

Trin 9: Stepper Motors

Se model (98 lineær aktuator, 98 lineær aktuator. Trin, 98 lineær aktuator.pdf)

Se også Lineær aktuator stepper motor

Steppermotorerne flytter ventilerne. Ved at dreje til højre trækker ventilen mod motoren og lukker ventilen. Drejning til venstre skubber ventilen til åben position. For at sikre optimal funktion skal ventiler, aksler, lejer, kobling og motorer være perfekt tilpasset.

Én trinmotor styrer siloknivventilen. Den anden trinmotor styrer husets knivventil.

Dele:

• M5 rustfrit stål gevind
• M5 nødder
• Jordforbindelse
• Kuglelejer indvendig diameter Ø5mm MF105 ZZ 5x10x4
• Stepmotor 20BYJ46 aksel Ø5mm med flade sider.
• Krymp rør

Montering af trinmotorer

• Pres lejer ind i lejehuller (trykpasning).
• Placer knivventilerne.
• Indsæt gevindet fra “ikke motorsiden” i lejet.
• Sæt møtrikker på gevindet "ikke motorsiden".
• Sæt gevind i messingmøtrik knivventil.
• Sæt møtrikker på gevindet "på motorsiden".
• Indsæt gevindet i lejet “på motorsiden”.
• Indsæt koblingen "jordforbindelse".
• Sæt trinmotor på støtten i koblingen.
• Spænd trinmotor med motorklemme
• Placer møtrikkerne, og drej en med uret og en mod uret for at gøre positionen permanent.
• Sæt El-board i rummet.
• Fjern det hvide stik fra steppermotortråden, fjern ikke metallederne.
• Tilslut trinmotor til driver. Brug krympeslange for at undgå kortslutning.
• Brug testprogrammet “20171210 Test ULN2003 serielæsning 2 steppermotors.ino” til at kontrollere korrekt justering af trinmotor, aksel, lejer og ventil. Åbn en seriel linje mellem computer og Arduino. Brug tastaturet, tast “2”, “3”, “5”, “6” til at flytte ventilerne.
• Tilføj hul til udløb til huset. Se tegning træværkskarm og ventil.

Trin 10: Strøm og dataindgang

Se model (97 Power Data Plug Socket, 97 Power Data Plug Socket.step, 97 Power Data Plug Socket.pdf)

Dette kabel forsyner elektronikken med strøm og leverede en datalinje. Epoxy og o-ring skal give en vandtæt forbindelse.

Dele:

• Klassisk cykelventil (Dunlop) (se
• 2x ventilmøtrik
• M8 skive
• O-ring ø7-ø15
• 3,5 mm øretelefon 3-polet stik
• 6,35 mm 3-polet stik
• ø6 elektrisk ledning (brun, blå, grøn/gul 0,75 mm2)
• 3,5 mm tubestyle 3-polet fatning med møtrik
• krympe rør
• epoxy

Fremstilling:

• Fjern gummi fra ventilspindlen.
• Fjern gevindskåret del af 3,5 mm lydstikket.
• Skub bagsiden af 3,5 mm stik på det elektriske kabel.
• Skub ventilspindlen på den elektriske ledning.
• Skær ledere af elektrisk ledning i længden, se tabellen “tip, ring og muffe”.
• Loddeledere til 3,5 mm stik.
• Brug krympeslange og epoxy til at lave tilslutninger vandtætte.
• Skub ventilspindlen til 3,5 mm stik.
• Loddeledere til 6,35 mm stik.
• Loddekabler til 3,5 mm rørstik.
• Tilføj hul til møtrik i huset.
• Lim møtrik med epoxy vandtæt i kabinettet.
• Sav træpartierne efter tegning.
• Lim trædele til indersiden. Brug 3 mm og 2 mm fyldplader.

Trin 11: Optisk isoleret Single Wire Communication

Se også Optisk isoleret enkeltrådskommunikation

På grund af mulige fugtproblemer i fiskeføderen ville jeg have data og kraft isoleret mellem omverdenen og fiskefoderet inde i akvariet.

Den ene side af den optiske enhed har fire ledninger. Denne side er forbundet med omverdenen. De fire ledninger tilsluttes strøm, jord, en digital pin (data ind), en anden digital pin (data ud) af en Arduino eller Raspberry PI. Denne instruktør bruger en Arduino og pc som master.

Den anden side har en separat strømforsyning, der tilsluttes stikkontakten. Data og strøm overføres via strøm- og datakablet, der tilsluttes 6,3 mm 3 -polet lydstik. Strøm- og datakablet tilsluttes på den anden side til 3,5 mm-stikket inde i fiskeføderen med El-board og Arduino nano som slave.

Dele:

• Strømforsyning +5V
• Stikkontakt
• Perfoboard 5x7cm
• 2x modstand 470Ω
• 1x modstand 680Ω
• 2x modstand 1kΩ
• 2x diode (f.eks. 1N4148)
• 2x Optokobler EL817
• Led
• Pin header hun 2 pin
• Pin header hun 3 pin
• Pin header hun 4 pin
• Round header hun 6 ben
• Round header hun 4 ben
• 6,35 mm lyd 3-polet stik
• Plasthus

Fremstilling:

• Loddekredsløb ifølge instruktion.
• Se skematisk, tilslut GND External og +5V External til stikkontakten.
• Se skematisk, tilslut +5V2, GND2, Data ind/ud til 6,35 mm 3-polet lydstik ifølge tip, ring og muffelay-out elektrisk kabel.
• Se skematisk, tilslut brødbrættet til IN, GND1, OUT og +5V1.
• Bor huller i huset.
• Monter stikkontakter i kabinettet.
• Brug slips til at fastgøre brødbrættet.

Trin 12: Intern el

Dette trin indeholder nogle af de små hardwaredele. Bemærk, at nogle dele ikke fungerede som forventet, så disse dele opdateres.

Dele:

• IR ledet
• IR fotodiode
• Elektrisk ledning
• Høretelefonledning
• Skrumpe
• 4x SDS004
• 4x Sensor/switch monteringsplade

Hovedtelefonstik

Hovedtelefonstikket (3,5 mm, 3 ledere), se trin 10, er en typisk tubestyle -stikkontakt med en gevindskåret ende til panelmontering. Når stikket drejes ind i kabinettet, begynder stikket at sætte sig i stikkontakten. Efter en vis mængde omdrejninger skal stikket tilsluttes helt til stikkontakten. Ved test begyndte stikket at dreje med stikket. Der blev opnået en god forbindelse. Bagsiden var, at de 3 ledninger, der var fastgjort til stikkontakten, var snoet og snappet af EL-kortet. Heldigvis blev intet ødelagt. Jeg besluttede mig for at lave en flad overflade til fatningens gevind og et cirkulært segment ind i fatningspladen på fatningen.

Fremstilling af hovedtelefonstik:

• Fil en flad overflade til 3,5 mm rørstil. Den flade overflade skal være så firkantet som muligt.
• Brug en 1 til 1,5 mm træstrimmel og begynd at filere den til et cirkulært segment for at udfylde hullet. Sørg for, at den sidder pænt.
• Lim det cirkulære segment til fatningshullets monteringsplade.
• Afslut monteringspladen med epoxy.
• Tilslut soklen og monteringspladen til EL-kortet.

IR LED

LED'en er placeret i rammen, se tegninger træværk indvendigt. LED'en modtager strøm direkte fra EL-kortet. Når EL-kortet er tændt, har LED'en strøm og udsender IR-lys. IR -lysdioden er en af delene af IR -photogate, se også instruerbare IR -Photogate.

Fremstilling IR led:

• Lodning førte til ledningerne, lang ledning til rød, kort bly til sort.
• Tilføj krympeslange.
• Tilføj stik til ledningerne.
• Indsæt led i hus.
• Tilslut til EL-board.

Skifter

Kontakterne bruges til at begrænse bevægelsen af lineær aktuator. Når der trykkes på en kontakt, skal den lineære aktuator stoppe med at bevæge sig.

Knytnæve design havde trykknapper. Bagsiden er, når der trykkes på en trykknap (digital pin “HIGH”), knappen kan ikke bevæge sig længere. Dette giver stress til knappen, gevind, møtrik og trinmotor.

Efter en søgning fandt jeg nogle billige og enkle switches SDS004 fra C&K. Du har brug for en lille kraft for at skubbe kontakten til “ON”, stiften kan bevæge sig længere og er stadig “ON” se overtravel i databladet. Denne switch kan findes på Mouser.com. En understøtning tilføjes til de indvendige dele for at placere kontakten, så den kan røre hakket på ventilerne, se tegning.

I denne opsætning er der 4 kontakter. Jeg bestilte nogle flere. Skifterne er meget små. Ved første forsøg, for at lodde hovedtelefonledningerne til kontakten, stegte jeg kontakten totalt. Høretelefontråd bruges, fordi trådene på ledningerne er isolerede. De blotte ledninger uden den udvendige gummi er så tynde, at den kan føres gennem IR -fotogatehullerne.

For at få en god forbindelse mellem at skifte en hovedtelefonledning, skal du forberede hovedtelefonledningen. Farven på hovedtelefonledningen er isolering. Dette kan fjernes ved slibning eller ved brænding. Ved at tinde dit loddejern og trykke dine ledninger mellem loddejernet og en træoverflade, bliver isoleringen brændt væk. Tag dig god tid, du er OK, når loddet flyder op i trådene. Efter loddet påført kan den fortyndede tråd bøjes til en U-form. Dette kan tilsluttes kontakterne på kontakten. Smelt loddetøjet om kort tid for at oprette en solid forbindelse til kontakten.

Produktionskontakter:

• Epoxylimdetektor understøtter, se tegning
• Brug hovedtelefonledning (isolerede trådtråde).
• Tryk loddejern på ledningen, og vent, indtil trådisolering begynder at smelte.
• Påfør lodning på tråden. Loddet flyder ind i tråden.
• Bøj den fortinnede del af tråden til en U-form.
• Fastgør U-figurerne til switchens stik.
• Brug loddejern til at smelte den fortyndede ledning til konnektorerne.
• Kontroller samlingerne med et multimeter.
• Før hovedtelefonledningerne gennem IR -fotogatehullerne.
• Tilføj krympeslange.
• Tilføj stik til ledningerne.
• Limsensor i position (Brug ikke epoxy, dette flyder ind i sensoren)
• Tilslut stikkene til EL-kortet.

IR fotodiode

Fotodioden er den anden del af IR -fotogatet. Det er også placeret i rammen ført, se tegninger træværk indvendige. Det er placeret i modsætning til IR LED

Når mad passerer IR -lysdioden, forstyrrer den lysstrålen. Dette registreres af IR -fotodioden, se IR Photogate. IR -fotodioden er forbundet i omvendt bias -tilstand.

Fremstillingsfotodiode:

• Lodning førte til ledningerne, kort førte til rød, lang førte til sort.
• Tilføj krympeslange.
• Tilføj stik til ledningerne.
• Indsæt fotodiode i huset.
• Tilslut til EL-kortet.

Trin 13: Program

Når fremstillingen af delene er klar, kan programmerne uploades.

• Master.ino uploades til Arduino forbundet til pc og optisk kredsløb.
• Slave.ino uploades til Arduino nano inde i FisFeeder 2.

Når programmerne uploades:

• Tilslut strøm-/datakabel til fiskeføderen.
• Tilslut strøm/ datakabel til det optiske kredsløb.
• Tilslut Arduino til det optiske kredsløb.
• Tilslut Arduino til pc.
• Åbn Arduino seriel skærm på pc'en.
• Tilslut strømforsyningen til det optiske kredsløb.

Nu kommer Fish Feeder online. Læs kommunikationen på pc'ens serielle skærm.

Det er vigtigt at køre installations- og kalibreringsprogrammerne

• Kør opsætningen for at bestemme tilbageslag og placering af ventiler.
• Kør kalibreringsprogrammet for at kontrollere de gemte værdier, og juster om nødvendigt.

Når opsætnings- og kalibreringsprogrammet er afsluttet, gemmes værdierne permanent i EEPROM. Når fiskeføderen får strøm igen, læses de gemte værdier og genbruges. Nu er fiskeføderen klar til at fodre din fisk.

Programmeringen er klar til brug. Du kan tilføje en timingsrutine eller andre muligheder. Læs også kommentarerne i Slave -programmet.

Konklusion: De fleste af designmålene er opfyldt. Forbindelsen med Hindbær er ikke klar. For nu er systemet funktionelt og testet for holdbarhed.