使用Arduino實(shí)現(xiàn)自動(dòng)瓶子灌裝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　自動(dòng)瓶灌裝機(jī)最常用于飲料和軟飲料行業(yè)。這些機(jī)器使用傳送帶，這是一種經(jīng)濟(jì)且快速的裝瓶方式。大多數(shù) PLC 用于自動(dòng)灌裝機(jī)，但您可以使用 Arduino制作非?；厩叶喙δ艿墓嘌b機(jī)。您可以對(duì) Arduino 進(jìn)行編程，使其使用紅外或超聲波傳感器自動(dòng)檢測(cè)瓶子，并通過停止傳送帶一段時(shí)間讓裝瓶機(jī)進(jìn)行灌裝。然后再次移動(dòng)皮帶并在檢測(cè)到下一個(gè)瓶子時(shí)停止。

　　在這里，我們將使用 Arduino Uno 、傳送帶、電磁閥、紅外傳感器和步進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì)自動(dòng)灌裝機(jī)的原型。帶式輸送機(jī)由步進(jìn)電機(jī)以恒定的預(yù)設(shè)速度驅(qū)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)將繼續(xù)驅(qū)動(dòng)傳送帶，直到 IR 傳感器檢測(cè)到傳送帶上存在瓶子。我們使用紅外傳感器作為外部觸發(fā)器。因此，只要 IR 傳感器變高，它就會(huì)向 Arduino 發(fā)送觸發(fā)器以停止電機(jī)并打開電磁閥。已在灌裝代碼中輸入預(yù)設(shè)的所需延遲時(shí)間。Arduino 將保持電磁閥開啟并關(guān)閉步進(jìn)電機(jī)，直到指定時(shí)間。之后，電磁閥關(guān)閉灌裝，傳送帶開始移動(dòng)，以便灌裝下一個(gè)瓶子。

　　我們之前使用Arduino 與電磁閥、紅外傳感器和步進(jìn)電機(jī)，因此要了解有關(guān) Arduino 與這些組件的基本接口的更多信息，您可以訪問鏈接。

　　所需組件

　　阿杜諾

　　步進(jìn)電機(jī) （Nema17）

　　中繼

　　電磁閥

　　紅外傳感器

　　A4988 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器

　　電池

　　電路原理圖

　　下面給出了使用 Arduino 的自動(dòng)瓶子灌裝系統(tǒng)的電路圖。

　　???

　　我用Fritzing畫了電路圖。在該電路中，電磁閥通過繼電器模塊連接到Arduino，A4988驅(qū)動(dòng)模塊用于控制步進(jìn)電機(jī)。您可以按照如何使用 Arduino 和 A4988 控制 Nema17 教程了解有關(guān) Nema17 和 A4988 驅(qū)動(dòng)模塊的更多信息。

　　Relay 模塊的輸入引腳連接到 Arduino 的引腳 7。A4988 模塊的 Direction 和 Step 引腳連接到 Arduino 的 2 和 4 引腳。在這個(gè)項(xiàng)目中，紅外傳感器用作Arduino 的外部中斷。在 Arduino Uno 中，數(shù)字引腳 2 和 3 是中斷引腳，因此將 IR 傳感器的 Out 引腳連接到 Arduino 的第 3引腳。電磁閥由24V電源供電，步進(jìn)電機(jī)由12V電源供電。

Arduino自動(dòng)灌裝程序

最后給出了這個(gè)使用 Arduino 的自動(dòng)灌裝系統(tǒng)的完整程序。在這里，我解釋了一些重要的行。

通過包含步進(jìn)電機(jī)庫(kù)來啟動(dòng)程序。您可以從這里下載步進(jìn)電機(jī)庫(kù)。

之后，定義步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)的步數(shù)。對(duì)于 NEMA，每轉(zhuǎn) 17 步是 200。

?

#include 
#定義步驟 200

?

指定連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的 Step 和 Direction 引腳的引腳。由于電機(jī)是通過驅(qū)動(dòng)模塊連接的，所以定義電機(jī)接口類型為Type1。

?

步進(jìn)步進(jìn)器(STEPS, 2, 4);
#define motorInterfaceType 1

?

設(shè)置步進(jìn)電機(jī)速度。

?

stepper.setSpeed(500);

?

將繼電器、步進(jìn)和方向引腳定義為輸出

?

pinMode（繼電器，輸出）；  
pinMode（4，輸出）；
pinMode（2，輸出）；

?

Arduino中外部中斷的語(yǔ)法如下：

?

attachInterrupt（digitalPinToInterrupt（pin），ISR，模式）；

?

在哪里：

?digitalPinToInterrupt(pin)：用于定義連接外部中斷的引腳。在 Arduino Uno 中，引腳 2 和 3 是外部中斷引腳。

ISR：它是一個(gè)在調(diào)用外部中斷時(shí)調(diào)用的函數(shù)。

模式：要觸發(fā)的轉(zhuǎn)換類型，例如下降、上升等。

通過以下鏈接了解有關(guān)Arduino 中斷的更多信息。

在attachInterrupt()函數(shù)中，指定引腳 3 是外部中斷引腳，并且只要 IR 傳感器將其狀態(tài)從低電平變?yōu)楦唠娖剑ㄉ仙蜁?huì)調(diào)用IR_detected函數(shù)。

?

attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(3),IR_detected,HIGH);

?

void IR_detected()是一個(gè) ISR 函數(shù)，當(dāng) IR 傳感器變高時(shí)執(zhí)行。因此，每當(dāng) IR 傳感器變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，此功能會(huì)使步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行幾步，然后停止步進(jìn)電機(jī)并打開電磁閥。?

?

無效 IR_detected() {                   
  stepper.step(150);
  數(shù)字寫入（繼電器，高）；
  stepper.step(0);

?

　　現(xiàn)在最后通過將代碼連接到筆記本電腦將代碼上傳到 Arduino。下圖顯示了我們使用 Arduino 的自動(dòng)瓶子灌裝系統(tǒng)原型。

#include

#定義步驟 200

#define motorInterfaceType 1

步進(jìn)步進(jìn)器(STEPS, 2, 4);

詮釋繼電器=7；

int step_num =700;

無效設(shè)置（）{

序列號(hào).開始（9600）；

pinMode（繼電器，輸出）；

stepper.setSpeed(500);

pinMode（4，輸出）；

pinMode（2，輸出）；

attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(3),IR_detected,RISING);

}

布爾螺線管_on = false;

無效循環(huán)（）{

如果 (solenoid_on)

{

延遲（6000）；//等待6秒

螺線管開啟 = 假；

}

數(shù)字寫入（繼電器，低）；// 現(xiàn)在繼電器處于關(guān)閉狀態(tài)（并且電機(jī)處于開啟狀態(tài)）

stepper.step(step_num);

}

void IR_detected() //ISR 函數(shù)在 IR 傳感器變高時(shí)執(zhí)行。

{

Serial.println("檢測(cè)到中斷");

stepper.step(150); //在步進(jìn)電機(jī)停止前運(yùn)行幾步

數(shù)字寫入（繼電器，高）；//打開電磁閥

stepper.step(0); //停止步進(jìn)電機(jī)

螺線管開啟 = 真；

}