Таблеткалардың автоматты диспенсері: 10 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:25

Біз бірінші Брюссель инженерлік факультетінің электромеханика магистранттарымыз (қысқаша «Брюфейс»). Бұл Брюссельдің орталығында орналасқан екі университеттің бастамасы: Libre de Bruxelles Université (ULB) және Vrije Universiteit Brussel (VUB).

Бағдарлама шеңберінде Мехатроника курсының нағыз жұмыс істейтін мехатрондық жүйесін жасауға тура келді.

Теориялық курстарда біз әр түрлі компоненттерді нақты қосымшаларға қалай біріктіру керектігін білдік. Осыдан кейін біз Arduino микроконтроллерінің негіздері мен мехатроника жүйесін басқару туралы кіріспе алдық. Курстың мақсаты - мехатронды жүйені жобалау, өндіру және бағдарламалау.

Мұның бәрін топта жасау керек. Біздің топ екі қытайлық студент, екі бельгиялық студент және бір камерундық студенттен тұратын халықаралық команда болды.

Ең алдымен Альберт Де Бейр мен профессор Брам Вандерборгттың қолдауына алғысымызды білдіргіміз келеді.

Біз топ болып әлеуметтік маңызды мәселені шешуді шештік. Халықтың қартаюы жаһандық мәселеге айналған сайын, күтушілер мен медбикелердің жүктемесі тым үлкен болады. Адамдар қартайған сайын, олар дәрі -дәрмектер мен витаминдерді көп қабылдауға мәжбүр болады. Таблеткаларды автоматты тарататын қондырғы көмегімен есі жоқ қарт адамдар бұл тапсырманы біршама ұзағырақ шеше алады. Осылайша күтушілер мен медбикелер тәуелді науқастарға көбірек уақыт бөле алады.

Сондай -ақ, бұл кейде ұмытшақ және таблеткаларын ішуді ұмытпайтындардың барлығына өте ыңғайлы болар еді.

Мехатроникалық жүйе қолданушыға өзінің таблеткаларын қабылдауды еске салатын, сонымен қатар таблеткаларды шығаратын шешімді ұсынуы керек. Біз сондай-ақ автоматты түрде таблетка диспенсерінің қолданылуға ыңғайлы болуын қалаймыз, бұл әркімге: жасына қарамастан!

1 -қадам: материалдар

Қаптама:

• Mdf: ішкі корпус үшін қалыңдығы 4 мм
• Mdf: сыртқы корпус үшін қалыңдығы 3 және 6 мм

Ассамблея

• Болттар мен гайкалар (М2 және М3)
• Кішкене шарикті подшипник

Микроконтроллер:

Arduino UNO [Тапсырыс сілтемесі]

Электронды бөлшектер

• Бос электронды тақта [Тапсырыс сілтемесі]
• Кіші серво моторы 9г [Тапсырыс сілтемесі]
• Шағын тұрақты ток қозғалтқышы 5В [Тапсырыс сілтемесі]
• Транзистор: BC 237 (NPN биполярлық транзистор) [Тапсырыс сілтемесі]
• Диод 1N4001 (кері кернеудің 50В шыңы) [Тапсырыс сілтемесі]
• Пассивті дыбыстық сигнал: Transducteur пьезо
• LCD 1602

• Резисторлар:

  • 1 x 270 Ом
  • 1 x 330 Ом
  • 1 x 470 Ом
  • 5х10к Ом
• Инфрақызыл сәуле шығарғыш
• Инфрақызыл детектор

2 -қадам: Ішкі корпус

Ішкі корпусты барлық ішкі механика мен электрониканы қамтитын қорап ретінде қарастыруға болады. Ол 4 мм MDF 5 пластинадан тұрады, олар лазермен дұрыс кесілген. Қосуға болатын қосымша алтыншы табақ бар. Бұл қосымша алтыншы бөлік төртбұрышты пішінге ие және оны қақпақ ретінде пайдалануға болады. 5 пластина (астыңғы және төрт жағы) басқатырғыш түрінде жасалған, олар бір -біріне өте жақсы сәйкес келеді. Оларды жинау бұрандалар көмегімен күшейтілуі мүмкін. Ұшақтарда басқа бөліктер сәйкес келетін немесе болттарды орналастыратын тесіктер бар.

3 -қадам: Ішкі механизм

ДИСПЕНСИОНДЫҚ МЕХАНИЗМ

Механизм

Біздің таблеткаларды тарату механизмі келесідей: пайдаланушы таблеткаларды қораптың жоғарғы жағындағы сақтау бөліміне салады. Бұл бөліктің төменгі пластинасы қиғаш болғандықтан, таблеткалар автоматты түрде бірінші түтікке төмен қарай жылжиды, олар жиналады. Бұл түтіктің астында кішкене тесік бар цилиндр бар, оған тек бір таблетка сай келеді. Бұл кішкене тесік түтіктің дәл астында орналасқан, сондықтан таблеткалар оның үстіне жиналады, ал бірінші таблетка цилиндрдің тесігінде жатыр. Таблетка алу керек болғанда, цилиндр (таблетка салынған) 120 градусқа айналады, осылайша цилиндрдегі таблетка екінші цилиндрге түседі. Бұл екінші цилиндр - бұл таблетка цилиндрден құлағанын анықтайтын сенсор орналасқан жерде. Бұл кері байланыс жүйесі ретінде қызмет етеді. Бұл құбырдың бір жағы екіншісінен жоғары тұрады. Себебі бұл жағы таблетканың екінші түтікке құлап кетуіне жол бермейді, осылайша таблетка түтікке түсіп кететініне және сенсор арқылы анықталатынына кепілдік береді. Бұл түтіктің астында таблетка ішкі қораптың алдындағы тесік арқылы сырғып кететін кішкене слайд орналасқан.

Бұл механизм бірнеше бөліктерді қажет етеді:

• Лазермен кесілген бөлшектер

  1. Сақтау бөлімінің төменгі көлбеу тақтасы.
  2. Сақтау бөлімінің бүйірлік көлбеу тақталары

• 3D басып шығарылған бөлшектер

  1. Жоғарғы түтік
  2. Цилиндр
  3. Ось
  4. Төменгі түтік (төменгі түтік пен сенсор бөлімін қараңыз)
  5. Слайд

• Басқа бөліктер

  Роликті мойынтірек

Төменде лазерлік кесуге немесе 3D басып шығаруға қажет біздің бөлшектердің барлық файлдары бар.

Әр түрлі бөлшектер және оларды құрастыру

Сақтау бөлімі

Сақтау бөлімі лазермен кесілген үш пластинадан тұрады. Бұл плиталарды жинауға және бір -біріне және ішкі қорапқа қосуға болады, себебі оларда тесіктер мен ұсақ бөлшектер бар. Бұл олардың барлығы бір -біріне жұмбақ тәрізді сәйкес келуі үшін! Саңылаулар мен бөліктер CAD файлдарына қосылады, оны лазермен кесуге болады.

ҮСТІК ТҮБІ

Жоғарғы түтік ішкі қораптың бір жағына ғана қосылған. Ол оған бекітілген пластинаның көмегімен қосылады (ол 3D басып шығару үшін АЖЖ сызбасына енгізілген).

Цилиндр мен дөңгелекті мойынтіректер

Цилиндр қораптың 2 жағына қосылған. Бір жағынан, ол таблетка құлап қалғанда айналмалы қозғалысты тудыратын серво қозғалтқышына қосылған. Екінші жағынан, бұл

Төменгі түтік пен сенсорлық бөлік

Сезу - бұл таблетка беру кезінде маңызды әрекет. Біз пациент бөлінген таблетканы тиісті уақытта қабылдағаны туралы растауды алуымыз керек. Бұл функционалдылықты алу үшін әр түрлі дизайн қадамдарын қарастырған жөн.

Дұрыс анықтайтын компоненттерді таңдау:

Жоба расталған сәттен бастап біз қораптан таблетка өткенін растайтын компонентті іздеуіміз керек болды. Бұл әрекетті орындау үшін сенсорларды қолдануға болады, басты мәселе дизайнмен үйлесетін түрді білу болды. Біз тапқан бірінші компонент - инфрақызыл сәуле шығарушы мен ИҚ фототранзистор диодынан тұратын фотоинтерпектор болды. 25/64 дюймдік слот PCB HS 810 фотоинтерпекторы үйлесімділіктің арқасында бұрыштық конфигурацияның ықтимал мәселесін болдырмауға мүмкіндік беретін шешім болды. Біз оны геометрияға байланысты пайдаланбауды шештік, оны саптамамен біріктіру қиын болады. Кейбір жобадан біз сенсор ретінде басқа компоненттері аз инфрақызыл детекторы бар инфрақызыл сәулелендіргішті қолдануға болатынын көрдік. Бұл ИҚ компоненттерін әр түрлі формада табуға болады.

Сенсорды тесетін таблетка саптамасының 3D басып шығарылуы

Сенсор ретінде қолданылатын негізгі компонентті сұрыптай отырып, олардың саптамада қалай орналасатынын тексеру уақыты келді. Таблеткалардың айналатын цилиндрден еркін өтуі үшін саптаманың ішкі диаметрі 10 мм. Сезгіш элементтердің паспортында біз сапа бетінің айналасында компоненттің өлшеміне сәйкес келетін тесіктерді енгізу қосымша артықшылық болатынын түсіндік. Бұл тесіктер бетінің кез келген нүктесінде орналасуы керек пе? жоқ, өйткені максималды анықтауға жету үшін бұрыштықты бағалау қажет. Біз жоғарыда көрсетілген сипаттамаларға негізделген прототипті басып шығардық және оның анықталуын тексердік.

Мүмкін сәуле бұрышы мен анықтау бұрышын бағалау

Сенсор компоненттерінің ақпараттық парағынан сәуле мен анықтау бұрышы 20 градусқа тең, бұл сәуле шығаратын сәуленің де, детектордың да 20 градус кең диапазонына ие екенін білдіреді. Бұл өндіріс сипаттамасы болса да, тестілеу мен растау маңызды. Бұл тек жарықдиодтың жанында тұрақты ток көзін енгізетін компоненттермен ойнау арқылы жасалды. Алынған қорытынды - оларды бір -біріне қарама -қарсы қою.

Ассамблея

Түтіктің 3D басып шығару конструкциясында 4 саңылауы бар пластина бар. Бұл тесіктер болттарды қолдану арқылы құбырды ішкі корпусқа қосу үшін қолданылады.

4 -қадам: Электрониканың ішкі механизмі

Тарату механизмі:

Бөлу механизмі үлкен цилиндрді айналдыру үшін кіші сервомоторды қолдану арқылы жүзеге асады.

'Reely Micro-servo 9g' сервоқозғалтқышының жетек штыры тікелей микроконтроллерге қосылады. Arduino Uno микроконтроллері сервоприводты басқару үшін оңай қолданыла алады. Бұл серво-моторлы әрекеттерге арналған кіріктірілген кітапхананың болуына байланысты. Мысалы, 'жазу' командасының көмегімен 0 ° және 120 ° бұрыштарына қол жеткізуге болады. (Бұл жоба-кодында 'servo.write (0)' және 'servo.write (120)' көмегімен жасалады).

Вибратор:

Теңгерімсіз шағын щеткасыз тұрақты ток қозғалтқышы

Бұл теңгерімсіздік қозғалтқыш осін болт пен гайкамен байланыстыратын пластиктен жасалған.

Қозғалтқышты шағын транзистор басқарады, себебі цифрлық түйреуіш 40,0 мА жоғары токтарды бере алмайды. Arduino Uno микроконтроллерінің Vin істікшесінен ток беру арқылы 200,0 мА дейінгі токтарға қол жеткізуге болады. Бұл шағын DC қозғалтқышты қосу үшін жеткілікті.

Қозғалтқышты қосу кенеттен тоқтаған кезде, қозғалтқыштың өзіндік индуктивтілігіне байланысты ток шыңына жетесіз. Микроконтроллерді зақымдауы мүмкін токтың кері ағынын болдырмау үшін қозғалтқыш қосылыстарының үстіне диод қойылады.

сенсорлық жүйе:

Таблетканың өтуін растау үшін Arduino Uno микроконтроллеріне қосылған инфрақызыл сәуле шығаратын диодты (LTE-4208) және инфрақызыл детекторлы диодты (LTR-320 8) қолдану. Таблетка құлағаннан кейін, ол қысқа уақыт ішінде инфрақызыл сәуле шығаратын диодтың жарығын көлеңкелейді. Ардуиноның аналогын қолдана отырып, біз бұл ақпаратты аламыз.

анықтау үшін:

analogRead (A0)

5 -қадам: Сыртқы корпус

• Өлшемі: 200 x 110 x 210 мм

• Материал: орташа тығыздықтағы талшық тақтасы

  Парақтың қалыңдығы: 3 мм 6 мм

• Өңдеу әдісі: лазерлік кесу

Сыртқы корпус үшін біз лазерлік кесу қателіктеріне байланысты әр түрлі қалыңдықтарды қолдандық. Біз барлық парақтарды тығыз біріктіру үшін 3 мм және 6 мм таңдаймыз.

Көлемі бойынша, ішкі корпус пен электронды құрылғыларға арналған кеңістікті ескере отырып, сыртқы корпустың ені мен биіктігі қоқысқа қарағанда үлкенірек. Ұзындығы электронды құрылғыларға орын беру үшін әлдеқайда ұзағырақ. Сонымен қатар, таблеткалар қораптан оңай түсетініне көз жеткізу үшін біз ішкі және сыртқы қаптаманы өте жақын ұстадық.

6 -қадам: Сыртқы электроника

Сыртқы электроника үшін біз роботқа адамдармен қарым -қатынас жасауға мүмкіндік беруіміз керек еді. Бұған қол жеткізу үшін біз компоненттер ретінде СКД, дыбыстық сигнал, жарық диоды және 5 түймені таңдадық. Таблетка диспенсерінің бұл бөлігі оятқыш ретінде жұмыс істейді. Егер таблетка қабылдаудың дәл уақыты болмаса, СКД тек уақыт пен күнді көрсетеді. Науқас таблетка қабылдауға мәжбүр болған кезде, жарық диоды жанады, дыбыстық сигнал естіледі және СКД -де «саулық пен бақыт тілеймін» жазуы пайда болады. Уақытты немесе күнді өзгерту үшін біз экранның төменгі жағын да пайдалана аламыз.

СКД қосу

Біз LCD-1602-ді микроконтроллерге тікелей қосылу үшін қолдандық және СКД қосу үшін LiquidCrystal lcd функциясын қолдандық.

Зумер

Біз әр түрлі жиіліктегі дыбыстарды ойнай алатын пассивті дыбыстық сигналды таңдадық.

Зумер «Аспан қаласы» және «Бақытты Acura» әндерін ойнауы үшін біз төрт массивті анықтадық. Олардың екеуіне екі әннің нота ақпаратын сақтайтын «әуен» деп аталады, ал қалған екі массивке «Ұзақтық» деген ат берілді. Бұл массивтер ырғақты сақтайды.

Содан кейін біз музыканы ойнайтын цикл жасаймыз, оны бастапқы кодтан көруге болады.

Уақыт

Біз секунд, минут, сағат, күн, ай, апта және жылға арналған функциялар сериясын жаздық.

Уақытты есептеу үшін: millis () функциясын қолдандық.

«Таңдау», «плюс» және «минус» үш батырманың көмегімен уақытты өзгертуге болады.

Барлығымыз білетіндей, егер біз қандай да бір компонентті басқарғымыз келсе, arduino түйреуіштерін пайдалануымыз қажет.

Біз қолданған түйреуіштер келесідей болды:

СКД: 8, 13, 9, 4, 5, 6, 7 түйреуіш

Брюсцер: 10 -түйреуіш

Серво қозғалтқышы: түйреуіш 11

Діріл қозғалтқышы: Pin12

Сенсор: A0

Түйме1 (лер): A1

2 түймесі (плюс): A2

3 түймесі (минус): A3

Түйме4 (таблеткаларды ішіңіз): A4

Жарық диоды: A5

7 -қадам: Жалпы жиналыс

Ақыр соңында, біз жоғарыда көрсетілген суреттегідей жиынтықты аламыз. Біз оның тығыздығына сенімді болу үшін кейбір жерлерде желім қолдандық. Машинаның ішкі жағындағы кейбір жерлерде біз оны жеткілікті берік ету үшін таспа мен бұрандаларды қолдандық. Біздің АЖЖ сызбаларымыздың. STEP файлын осы қадамның төменгі жағында табуға болады.

8 -қадам: кодты жүктеу

9 -қадам: Эпилог

Құрылғы қолданушыға дәрі қабылдауға ескерту жасай алады және таблеткалардың қажетті мөлшерін жеткізеді. Бірақ білікті және тәжірибелі фармацевтпен талқылаудан кейін кейбір ескертулер бар. Бірінші мәселе - контейнердегі ауаға ұзақ уақыт әсер ететін таблеткалардың ластануы, сондықтан сапасы мен тиімділігі төмендейді. Әдетте таблеткалар алюминийден жасалған таблеткада жақсы жабылған ұңғымада болуы керек. Сондай -ақ, егер пайдаланушы белгілі бір уақыт ішінде А таблеткасын шығарса, содан кейін В таблеткасын беру қажет болса, онда А таблеткасының бөлшектерінің жоқтығына көз жеткізу үшін машинаны тазалау өте қиын.

Бұл бақылаулар бұл машина ұсынатын шешімге сын көзбен қарауға мүмкіндік береді. Бұл кемшіліктерді жою үшін қосымша зерттеулер қажет …

10 -қадам: Әдебиеттер

[1]

[2] Вэй-Чих Ванг. Оптикалық детекторлар. Ұлттық Цин Хуа университетінің энергетикалық машина жасау бөлімі.