Fiskemater 2: 13 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

Innledning / Hvorfor dette prosjektet

I 2016 bygde jeg min første fiskemater, se Fiskemater 1. Materen fungerte fint i mer enn et halvt år. Etter denne perioden ble servoene utslitt, noe som fikk programmet til å stoppe uten å sende en feilmelding. Ups.

Jeg hadde ikke tid til å rette opp denne feilen, fordi akvariet ble erstattet av en slankere større versjon (Juwel Rio 125). Selv om fôrmater 1 kan gjenbrukes, velger jeg å bygge en annen / annerledes fiskefôr.

Designmål Fish Feeder 2:

• Ingen knapper på fiskemateren.
• Tilkobling til Raspberry Pi. Raspberry Pi styrer e-post, timetabeller, matingsresultater og en skjerm.
• Fiskeføderen skal passe til det eksisterende fôringssporet i Juwel akvariumdeksel.
• Fiskemateren skal være vanntett.
• Oppbevaringsbeholderen med fiskemat i minst en måned skal være lett tilgjengelig.
• Fiskemateren skal slippe små mengder granulatfisk i vannet.
• Mengden mat bør være justerbar og måles.
• Ingen servoer.

Merk:

• Denne fiskemateren er bare egnet for granulatfiskmat, flak vil føre til at knivventilene ikke fungerer som de skal.
• Noen deler må være nøyaktige og presise. Jeg måtte også kaste deler ut av spesifikasjonene. Pust inn - Pust ut - og begynn på nytt.

Byggingen startet i begynnelsen av 2017. Det tok ganske lang tid å teste nøkkelkomponentene før jeg var fornøyd med resultatene. Vennligst les følgende nøkkelkomponenter / instrukser som er inkludert i denne instruksjonsboken:

• Optisk isolert enkeltrådskommunikasjon
• Gjennomsiktig epoksyboksdeksel
• Lineær aktuator trinnmotor
• IR Photogate

Viktige deler

• Arduino nano
• Stepper motor dykker
• Trinnmotor
• Lagre
• Høretelefonkontakt og plugg
• Epoksy
• 1, 1,5, 2 mm kryssfiner

Trinn 1: Treverk

Denne maskinen er hovedsakelig bygget av tredeler. Når jeg prototyper liker å bruke tre, kan deler byttes ut, dimensjoner kan endres, toleranser på 0,1 mm er mulige, hull kan legges til eller fylles. Vedlagt er modellen, du kan lage den av tre eller du kan skrive den ut.

For å teste geometri av tredelene brukes balsatre. Dette materialet er for mykt til å brukes i fiskefôret. Materialer som brukes:

• Bjørkfiner 500x250x1.0mm
• Bjørkfiner 500x250x1,5 mm
• Bjørkfiner 500x250x2.0mm
• Bjørkfiner 500x250x3.0mm
• 18 mm kryssfiner
• 12x18 mm mahogni

Trinn 2: Treverk

Se modell (01 -deksel)

Foringsrommet huser maskiner til fiskemateren. Det beskytter maskineri og elektriske deler mot fuktigheten fra akvariet. Epoksyforingsdelen passer inn i standard Juwel akvariefôring for Juwel Easy Feed. Toppen av fiskemateren ligger på toppen av akvariet.

Valget for å lage foringsrøret av epoksy er på grunn av:

• Epoxy er vanntett.
• Innvendig kan inspiseres visuelt.
• Fiskemateren kan ikke sees når du står foran akvariet, bare når du løfter dekslene.

For å gjøre toppen av foringsrøret mindre synlig, malte jeg den svart.

• Lim 4x L-profiler for det gjennomsiktige epoksyhuset.
• Den nedre delen av foringsrøret er epoksyboksen (Transparant epoxy box casing).
• Det nederste hullet bør bores etter at foringen er laget.
• Det elektriske koblingshullet bør bores etter at foringsrøret er laget. (Ikke tegnet, venter).
• Overflødig materiale i epoksyhuset må fjernes og slipes til ønsket høyde.
• Sandtopp på bunndeksel. Mellom topp og bunn er det nødvendig med et lite mellomrom. Lite press er nødvendig for å passe delene.
• Toppen skal males før epoxy limes til foringsrøret.
• Kontroller tykkelsen på 2x2 og 10x2 med maskinen.

Trinn 3: Trebearbeidingsdeksel og luke

Se modell (02 Cover & 04 Hatch)

Dekselet glir inn i foringsrøret. Dekselet har et firkantet hull. Når maskinen glides inn i foringsrøret, er maskinen dekket, og siloen er tilgjengelig. Luka glir inn i omslaget. Når du tilfører fôr til siloen, må bare den lille delen fjernes. For å legge grepet til dekselet, bores et hull i topplaten.

• Sag delene til ønsket dimensjon.
• Lim de 2 samlingene.
• Monter enhetene med foringsrøret.
• Mal forsamlingene.

Trinn 4: Innvendig treverk

Se modell (03 Intern)

Det interne treverket inneholder siloen for fôr, lineær aktuator, knivventiler, EL-brett, brytere og IR-fotogate. Sørg for at delene er nøyaktige og rettvinklet limt, med mindre annet er angitt. Når du er ferdig og alle deler montert, glir dette inn i foringsrøret.

• Bor delene med lagerhullene stablet for å få en perfekt justering av hullene.
• Etter påføring av epoksy er lagerhullene mindre. Bor hull igjen. Bruk litt lett trykk for å presse lagrene til posisjonstrykk.
• Produser de andre tredelene.
• Limramme led ramme. Mal med epoxy. Når du er inne i maskinen, er det vanskelig å male noen områder.
• Etter påføring av epoxy er hullene mindre. Kontroller om IR -lysdioden og IR -fotodioden passer inn i hullene. Bor om nødvendig hullene igjen.
• Mal innvendig og rammeledd som separate samlinger.
• Kontroller dimensjoner med knivventiler for å sikre tett passform.
• 3,5 mm limes 2 mm og 1,5 mm ark.

Trinn 5: Knivevalve

Se modell (05 Knivevalve)

Flere alternativer for å levere mat ble vurdert, se første tabell:

• Roterende beholder med lukeventil. Det er ikke lett å gjøre dette mindre.
• Skrue (bor). Materen er inne i akvariet, like over vannstanden. Maten i skruen vil bli utsatt for fuktighet. Maten holder seg til skruen og tetter utgangen.
• Knivventiler (glidende)

Hvordan fungerer knivventilsystemet?

• Trinn 0: Ventilens normale posisjon. Dette er ventilenes normale posisjon når maskinen er inaktiv. Ventilen til matbeholderen er lukket. Akvariumventilen er stengt.
• Trinn 1: Matventilen beveger seg for å få en mengde mat. Vær oppmerksom på at diameteren på matventilhullet er mindre. Dette er for å være sikker på at akvariumventilen er i stand til å flytte hele satsen.
• Trinn 2: Matventilen er lastet og beveger seg til fotogaten.
• Trinn 3: Maten slippes gjennom fotogaten og er i akvariumventilen. Akvariumventilen beveger seg til utløpet.
• Trinn 4: Maten slippes gjennom utløpet i vannet i akvariet. Akvariumventilen beveger seg tilbake og lukker maskinen for fuktighet.

Trinn 6: Trearbeidskniv

Se modell (05 Knivevalve)

• Øverste knivventil har en hulldiameter på 8 mm, nederste knivventil har en hulldiameter på 10 mm.
• Kontroller tykkelsen, bruk en form til å epoxy ventilen til riktig tykkelse.
• Ved riktig tykkelse, bruk Commandant M5 (riperfjerner) for å gjøre glideflatene silkemyke.
• Messingmutteren er limt i firkantet 10x10 L = 15 blokk. Diameteren er ~ 7 mm. Med gjengestangen, messingmutteren og knivventilene installert, lim messingmutteren til knivventilen. Vær forsiktig så du ikke søl epoxy på tråden.
• Når messingmutteren er limt, fyller du opp hullene mellom mutteren og blokken med mer epoksy.

Trinn 7: Motorklemme og støtte for treverk

Se modell (06 Motorklemme og støtte)

Motorklemmen og støtten brukes til å plassere trinnmotorene. Når trinnmotoren er klemt, er akselen den eneste roterende delen.

Motorstøtten brukes i den interne enheten og limes til maskinens innvendige deler. Plasser motorstøtten med trinnmotorene på plass for en perfekt passform.

Motorklemmen er en løs del som er boltet til maskinens indre.

For å sikre at motorstøtten og motorklemmen passer perfekt, bør disse 2 delene være laget av et stykke 18 mm kryssfiner. Bruk en søyleboremaskin for å bore hullene. Hullene skal være perfekt vinkelrett.

Produksjon:

• Bor de store ø20 hullene.
• Bor de mindre hullene.
• Så konturene av klemmen og støtten.
• Tynn motorklemmen til 10 mm.

Trinn 8: Elektronikk

Se modell (99 El-board)

Se skjematisk: Perfoboardet har en kontakt som gir strøm til +5V -skinnen og GND -skinnen. Den tredje pinnen er datalinjen. Disse pinnene er koblet til hjernen på perfoboardet: Arduino nano. Sørg alltid for riktig polaritet på kraftledningene på pinnene og Arduino. For å unngå en spenning ved Arduino digital pin -data ut, er pinnen beskyttet av en diode. Arduino leser kommandoer fra datalinjen, styrer ventilenes trinnmotorer via driverne, kontrollerer bryterne og IR -fotoporten.

Deler:

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

Noen verktøy er også nødvendig: pinsett, kuttere, skrustikke, loddejern, veke, stativ. Slik loddes: https://learn.adafruit.com/adafruit-guide-excelle…. Vær oppmerksom på sikkerhetsrisikoen og bruk personlig verneutstyr.

Produksjon:

• Så perfoboardet til ønsket dimensjon.
• Bøy pinnene på stepperdriverne og Arduino. Vær forsiktig!
• Klipp av (blå) ledninger til den første trinnmotordriveren. Sett ledningene på plass, se tegning, koble stiftmotoren 4B til Arduino D12, 3B til D11, 2B til D10, 1B til D9. Trykk føreren i posisjon, lodd leddene stepperdriver 4B, 3B, 2B, 1B. Ikke lodd GND og VCC.
• Legg til kontakter for IR -fotodiode på N5 og N6. Trådstift ved N5 til Arduino A0. Ledningsmotstand 1M til N5 og J5. Trådstift ved N6 til I6 med en rød ledning.
• Klipp av (blå) ledninger til den andre trinnmotordriveren. Sett ledningene på plass, se tegning, koble stiftmotoren 4B til Arduino D6, 3B til D5, 2B til D4, 1B til D3. Trykk føreren i posisjon, lodd leddene stepperdriver 4B, 3B, 2B, 1B. Ikke lodd GND og VCC.
• Legg til kontakter for brytere på J15 til K16. Ledningsmotstand 10K ved N14 til N15, M15, L15, K15, led den andre lederen til J14. Ledning N14 til Arduino D2.
• Legg til kontakter for LED på J15 og J16. Ledningsmotstand 680 ved H15 til J15 led den andre lederen til E15.
• Legg til kontakter for Data - +5V - GND ved D5 til 7. Ledningsdiode fra Arduino D8 ved B5 til D5. Koble Arduino D7 ved B6 til D5.
• Legg til strømskinnene +5V og GND -ledninger.
• Trykk og lodd Arduino på plass.
• Lodd tilkoblingen.
• Fjern overflødig materiale (pinner) fra undersiden.
• Påfør epoxy på de blanke ledningene.

Testing (se skjematisk og program og video Fish Feeder 2 testelektronikk):

• Fest knapper, IR-ledning, IR-fotodiode til perfoboardet, last opp testprogram til Arduino.
• Test følsomheten til IR-porten ved å skyve et stykke papir mellom led og fotodiode.
• Test knapper og drivere ved å trykke på en knapp.

Trinn 9: Stepper Motors

Se modell (98 lineær aktuator, 98 lineær aktuator. Trinn, 98 lineær aktuator.pdf)

Se også lineær aktuator trinnmotor

Steppermotorene flytter ventilene. Ved å dreie til høyre trekker ventilen mot motoren og lukker ventilen. Ved å dreie til venstre skyver ventilen til åpen posisjon. For å sikre optimal funksjon må ventiler, aksler, lagre, kobling og motorer være perfekt tilpasset.

En trinnmotor styrer siloknivventilen. Den andre trinnmotoren styrer foringsrørets knivventil.

Deler:

• Tråd i rustfritt stål M5
• M5 nøtter
• Jordingskontakt
• Kulelager innvendig diameter Ø5mm MF105 ZZ 5x10x4
• Trinnmotor 20BYJ46 aksel Ø5mm med flate sider.
• Krymp rør

Montering av trinnmotorene

• Trykk lagrene inn i lagerhullene (trykkpass).
• Plasser knivventilene.
• Sett inn tråden fra “ikke motorsiden” i lageret.
• Sett inn muttere på tråden "ikke motorsiden".
• Sett tråden inn i messingmutterknivventilen.
• Sett inn muttere på tråden "på motorsiden".
• Sett inn tråden i lageret "på motorsiden".
• Sett inn koblingen "jordingskontakt".
• Sett trinnmotoren på støtten inn i koblingen.
• Klem trinnmotor med motorklemme
• Plasser muttere og vri en med klokken og en mot klokken for å gjøre posisjonen permanent.
• Sett El-brettet inn i rommet.
• Fjern den hvite pluggen fra trinnmotortråden, ikke fjern metalllederne.
• Koble trinnmotoren til driveren. Bruk krympeslange for å unngå kortslutning.
• Bruk testprogrammet “20171210 Test ULN2003 serielesning 2 steppermotors.ino” for å kontrollere riktig trinnmotor, aksel, lagre og ventil. Åpne en seriell linje mellom datamaskin og Arduino. Bruk tastaturet, tast “2”, “3”, “5”, “6” for å flytte ventilene.
• Legg hull for utløp til foringsrøret. Se tegning av treverk og ventil.

Trinn 10: Strøm og datainngang

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

Denne kabelen gir strøm til elektronikken og ga en datalinje. Epoksy og o-ring skal gi en vanntett tilkobling.

Deler:

• Klassisk sykkelventil (Dunlop) (se
• 2x ventilmutter
• M8 vaskemaskin
• O-ring ø7-ø15
• 3,5 mm øretelefon 3-polet plugg
• 6,35 mm 3-polet plugg
• ø6 elektrisk ledning (brun, blå, grønn/gul 0,75 mm2)
• 3,5 mm tubestyle 3-polet sokkel med mutter
• krympe rør
• epoksy

Produksjon:

• Fjern gummi fra ventilstammen.
• Fjern gjenget del av 3,5 mm lydpluggen.
• Skyv baksiden av 3,5 mm plugg på den elektriske kabelen.
• Skyv ventilspindelen på den elektriske ledningen.
• Skjær ledere av elektrisk ledning i lengde, se tabell “tips, ring og hylse”.
• Loddeledere til 3,5 mm plugg.
• Bruk krympeslange og epoksy for å gjøre tilkoblinger vanntette.
• Skyv ventilstammen til 3,5 mm plugg.
• Loddeledere til 6,35 mm plugg.
• Loddetråder til 3,5 mm rørstil.
• Legg til hull for mutteren i foringsrøret.
• Lim mutteren med epoksy vanntett i foringsrøret.
• Så tredelene i henhold til tegning.
• Lim tredeler til innvendig. Bruk 3 mm og 2 mm fyllplater.

Trinn 11: Optisk isolert enkelt ledningskommunikasjon

Se også Optisk isolert enkelttrådskommunikasjon

På grunn av mulige fuktighetsproblemer i fiskeføderen ville jeg ha data og kraft isolert mellom omverdenen og fiskefôret inne i akvariet.

Den ene siden av den optiske enheten har fire ledninger. Denne siden er koblet til omverdenen. De fire ledningene kobles til strøm, jord, en digital pin (data inn), en annen digital pin (data out) til en Arduino eller Raspberry PI. Denne instruksen bruker en Arduino og PC som master.

Den andre siden har en separat strømforsyning som kobles til strømuttaket. Data og strøm overføres gjennom strøm- og datakabelen som kobles til 6,3 mm 3 -polet lydkontakt. Strøm- og datakabelen kobles på den andre siden til 3,5 mm-kontakten inne i fiskemateren med El-board og Arduino nano som slave.

Deler:

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

Produksjon:

• Loddekrets i henhold til instrukser.
• Se skjematisk, koble GND External og +5V External til strømuttaket.
• Se skjematisk, koble +5V2, GND2, Data inn/ut til 6,35 mm 3-polet lydkontakt i henhold til tips, ring og hylseoppsett elektrisk kabel.
• Se skjematisk, koble brødbrettledninger til IN, GND1, OUT og +5V1.
• Bor hull i foringsrøret.
• Monter stikkontakter i foringsrøret.
• Bruk slipsfolie til å fikse brødbrettledninger.

Trinn 12: Intern elektrisk

Dette trinnet inneholder noen av de små maskinvaredelene. Vær oppmerksom på at noen deler ikke fungerte som forventet, så disse delene oppdateres.

Deler:

• IR ledet
• IR fotodiode
• Elektrisk ledning
• Hodetelefonkabel
• Krympeslange
• 4x SDS004
• 4x sensor/bryter monteringsplate

Hodetelefonkontakt

Hodetelefonkontakten (3,5 mm, 3 ledere), se trinn 10, er en typisk tubestyle -kontakt med en gjenget ende for panelmontering. Når du setter pluggen inn i foringsrøret, begynner pluggen å sette seg inn i kontakten. Etter en viss mengde svinger bør støpselet være fullstendig koblet til kontakten. Ved testing begynte kontakten å snu med støpselet. En god forbindelse ble oppnådd. Ulempen var at de 3 ledningene festet til kontakten ble vridd og knekket av EL-kortet. Heldigvis ble ingenting skadet. Jeg bestemte meg for å lage en flat overflate til gjengen på sokkelen og et sirkulært segment inn i festeplaten på sokkelen.

Produserer hodetelefonkontakt:

• Fil en flat overflate til 3,5 mm rørstil. Den flate overflaten skal være så firkantet som mulig.
• Bruk en trelist på 1 til 1,5 mm og begynn å fil den til et sirkulært segment for å fylle hullet. Sørg for at den sitter fint.
• Lim det sirkulære segmentet til fatningsplaten.
• Avslutt monteringsplaten med epoxy.
• Koble kontakten og monteringsplaten til EL-kortet.

IR LED

Lysdioden er plassert i rammen, se tegninger treverk innvendig. LED-en mottar strøm direkte fra EL-kortet. Når EL-kortet er slått på, har LED-en strøm og sender ut IR-lys. IR -lysdioden er en av delene i IR -fotogate, se også instruerbar IR -fotogate.

Produksjon IR led:

• Loddetinn førte til ledningene, lang ledning til rødt, kort ledning til svart.
• Legg til krympeslange.
• Legg til kontakter til ledningene.
• Sett inn led i huset.
• Koble til EL-kortet.

Brytere

Bryterne brukes til å begrense bevegelsen av lineær aktuator. Når du trykker på en bryter, skal den lineære aktuatoren slutte å bevege seg.

Knyttnevedesignet hadde trykknapper. Ulempen er når en trykknapp trykkes (digital pin “HIGH”) kan knappen ikke bevege seg lenger. Dette gir stress til knappen, gjengen, mutteren og trinnmotoren.

Etter et søk fant jeg noen billige og enkle brytere SDS004 fra C&K. Du trenger en liten kraft for å skyve bryteren til “ON”, pinnen kan bevege seg lenger og er fortsatt “ON” se overtravel i databladet. Denne bryteren finner du på Mouser.com. En støtte er lagt til innvendig for å plassere bryteren slik at den kan berøre hakket på ventilene, se tegning.

I dette oppsettet er det 4 brytere. Jeg bestilte noen flere. Bryterne er veldig små. Ved første forsøk, for å lodde hodetelefonkablene til bryteren, stekte jeg bryteren helt. Hodetelefonkabel brukes fordi trådene i ledningene er isolerte. De blanke ledningene uten den utvendige gummien er så tynne at den kan føres gjennom IR -fotogatehullene.

For å få en god forbindelse mellom å bytte en hodetelefonkabel, må du forberede hodetelefonkabelen. Fargen på hodetelefonkabelen er isolasjon. Dette kan fjernes ved sliping eller ved brenning. Ved å tinde loddejernet og trykke ledningene mellom loddejernet og en treoverflate, vil isolasjonen bli brent bort. Ta deg god tid, du er OK når loddetinn flyter opp i trådene. Etter påføring av loddetinnet kan den fortynnede tråden bøyes til en U-form. Dette kan festes til bryterpinnene. Smelt loddetinn om kort tid for å få en solid forbindelse til bryteren.

Produksjonsbrytere:

• Epoksy lim detektor støtter, se tegning
• Bruk hodetelefonkabel (isolerte trådtråder).
• Trykk på loddejernet på ledningen og vent til trådisolasjonen begynner å smelte.
• Påfør loddetinn på ledningen. Loddetinn renner inn i ledningen.
• Bøy den fortinnede delen av ledningen til en U-form.
• Fest U-figurene til kontaktene på bryteren.
• Bruk loddejern til å smelte den fortinnede ledningen til kontaktene.
• Kontroller leddene med et multimeter.
• Før hodetelefonkablene gjennom IR -fotogatehullene.
• Legg til krympeslange.
• Legg til kontakter til ledningene.
• Limsensor i posisjon (Ikke bruk epoxy, dette vil strømme inn i sensoren)
• Koble kontaktene til EL-kortet.

IR fotodiode

Fotodioden er den andre delen av IR -fotogaten. Det er også plassert i rammen, se tegninger treverk innvendig. Den er plassert i motsatt retning av IR LED

Når mat passerer IR -lyset, vil det forstyrre lysstrålen. Dette oppdages av IR -fotodioden, se IR Photogate. IR -fotodioden er koblet til i omvendt forspenningsmodus.

Produksjonsfotodiode:

• Lodding førte til ledningene, kort ledning til rød, lang ledning til svart.
• Legg til krympeslange.
• Legg til kontakter til ledningene.
• Sett inn fotodiode i huset.
• Koble til EL-kortet.

Trinn 13: Program

Når produksjonen av delene er klar, kan programmene lastes opp.

• Master.ino lastes opp til Arduino koblet til PC og optisk krets.
• Slave.ino lastes opp til Arduino nano inne i FisFeeder 2.

Når programmene lastes opp:

• Koble strøm-/datakabelen til fiskemateren.
• Koble strøm-/ datakabelen til den optiske kretsen.
• Koble Arduino til den optiske kretsen.
• Koble Arduino til PC.
• Åpne Arduino seriell skjerm på PCen.
• Koble strømforsyningen til den optiske kretsen.

Nå kommer Fish Feederen på nett. Les kommunikasjonen på PC -seriemonitoren.

Det er viktig å kjøre oppsett og kalibrere programmer

• Kjør oppsettet for å bestemme tilbakeslag og posisjon av ventilene.
• Kjør kalibreringsprogrammet for å kontrollere de lagrede verdiene, og juster om nødvendig.

Når oppsett og kalibreringsprogrammet er fullført, blir verdiene permanent lagret i EEPROM. Når fiskemateren blir slått på igjen, blir de lagrede verdiene lest og brukt på nytt. Nå er fiskemateren klar til å mate fisken din.

Programmeringen er klar til bruk. Du kan legge til en timingsrutine eller andre alternativer. Les også kommentarene i Slave -programmet.

Konklusjon: De fleste designmålene er nådd. Tilkoblingen til bringebæret er ikke klar. For nå er systemet funksjonelt og testet for holdbarhet.