ساخت مایع ریز اتوماتیک کیت کرونا با آردوینو و سنسور فاصله سنج

مایع ریز اتوماتیک کیت کرونا با استفاده از آردوینو و دانش برنامه نویسی علاوه بر کم هزینه بودن کمک به رعایت چرخه بهداشت هم کرده است. در این آموزش توسط برد آردوینو و سنسور فاصله سنج مایع دستشویی را مجهز به سیستم تشخیص خواهیم کرد. این روش یکی از ابزارهای کیت کرونا برای ریختن مایع صابون یا مایع ضدعفونی کننده کرونا، بدون تماس دست است. به این صورت که با نزدیک کردن دست به سنسور، توسط سرو موتور شافت مایع دستشویی حرکت داده شده و بدون لمس برای چند ثانیه مایع بر روی دست میریزد. در ادامه با مرجع تخصصی الکترونیک و رباتیک به زبان فارسی، دیجی اسپارک همراه باشید.

برد آردوینو Arduino

برای راه اندازی پروژه مایع ریز اتوماتیک کیت کرونا نیاز به یک میکروکنترلر خواهیم داشت. که در این پروژه جذاب و کاربردی از آردوینو Arduino مدل UNO استفاده خواهیم کرد. آردوینو دارای تراشه Atmega328P است و با در اختیار داشتن پایه های کنترلی آنالوگ و دیجیتال I/O میتوان با سنسورهای مختلف ارتباط برقرار کرد. با در نظر گرفتن پروتکل ارتباطی آن ها را راه اندازی و کدنویسی کرد. محیط برنامه نویسی IDE Arduino است که نباز به دانش برنامه نویسی C++ خواهد داشت. با انتقال کد به محیط برنامه نویسی و کامپایل کد پروژه آماده اجرا خواهد بود. در این پروژه آردوینو از سنسور آلتراسونیک تشخیص به هنگام نزدیک شدن دست‌های آلوده، فرمان می‌گیرد. سپس به سرو موتور جهت فعال شدن و ریختن مایع ضدعفونی کننده و یا صابون فرمان می‌می‌دهد.

سنسور آلتراسونیک SRF

سنسورهای آلتراسونیک با استفاده از امواج صوتی فاصله شی را اندازه گیری می‌کند. سنسور آلتراسونیک به واسطه یک مبدل پالس ها را ارسال و دریافت می‌کند تا اطلاعات مربوط به فاصله یک شی را اندازه گیری کرده و ارسال کند. در پروژه مایع ریز اتوماتیک کیت کرونا سنسور آلتراسویک با ارسال موج صوتی، تشخیص دست را داده و مدار کار می‌کند. مبدل سنسور نقش یک میکروفن جهت دریافت و ارسال موج آلتراسونیک را ایفا می‌کند. سنسورهایی که در دسترس ما هستند تنها از یک مبدل جهت ارسال پالس و دریافت اکو Echo استفاده می‌کنند. با اندازه گیری فاصله زمانی بین دریافت و ارسال پالس آلتراسونیک فاصله تا شی مورد نظر را اندازه گیری می‌کند. از سنسورهای آلتراسونیک در طراحی ربات ها جهت تشخیص مجاورت با شی، تشخیص سطح مانند سطح آب، تشخیص موقعیت و تشخیص فاصله استفاده کرد.

سرو موتور Servo motor

در پروژه مایع ریز اتوماتیک کیت کرونا توسط یک عدد سرو موتور، به مخزن مایع ریز فرمان داده و فرآیند آن انجام می‌شود. سرو موتور نوعی از موتورهای الکتریکی است که با هدف بکارگیری در سیستم‌های کنترل فیدبک طراحی می‌شود. لختی (اینرسی) در موتور سرو Servo Motor پایین بوده و در نتیجه تغییر سرعت در این موتورها بسیار سریع است. برای مدیریت سرو موتور نیاز به موج مربعی یا PWM است. به عبارت دیگر سرو موتور Servo Motor یک موتور کوچک دارای یک محور یا شافت خروجی است. این محور خروجی قادر است در یک موقعیت و زاویه خاص با سیگنال دریافتی قرار گیرد. در آموزش راه اندازی سرو موتور به سه روش مختلف یاد داده شده است. در صورت نیاز میتوانید از طریق لینک زیر مطالعه کنید.

سه روش راه اندازی سرو موتور servo motor با Arduino آردوینو

کد آردوینو مایع ریز اتوماتیک

کد برنامه مایع ریز اتوماتیک کیت کرونا به زبان ++C در IDE Arduino نوشته شده است. کد را کپی کرده و به محیط برنامه نویسی Arduino انتقال دهید.

#include "Ultrasonic.h" // فراخوانی کتابخانه 
#include <Servo.h> // فراخوانی کتابخانه
Ultrasonic ultrasonic(2, 3); // انتخاب پایه تریگر و اکو

Servo myservo; // انتخاب یک متغیر برای سرو موتور



void setup()
{
   myservo.attach(9);// انتخاب پایه ۹ برای پایه دیتا سنسور
   Serial.begin(9600);   // انتخاب باد ریت
}


void loop()
{
  float Distance = ultrasonic.read(CM);   // دریافت و تشخیص فاصله
  Serial.println(Distance);  // نمایش فاصله اندازه گیری شده در سریال مانیتور
  
  if (Distance < 10)  // در صورتی که فاصله دست تا سنسور ۱۰ سانتی متر و کمتر از آن باشد
  
  {
myservo.write(180); // سرو در زاویه ۱۸۰ درجه شروع به چرخش خواهد کرد

 delay(10); 
  
  }
else
  {
    delay(1000);
 myservo.write(0); // و پس از ۱۰ میلی ثانیه به زاویه ۰ برمیگردد
  
    
  }}

اتصالات مایع ریز اتوماتیک

برای ساخت پروژه مایع ریز اتوماتیک کیت کرونا به آردوینو، سرو موتور و فاصله سنج SRF نیاز داریم. همانند زیر اتصالات را انجام دهید. سرو موتور دارای سه سیم نارنجی، قرمز و قهوه ای است که به ترتیب پایه نارنجی پایه دیتا، پایه قرمز تغذیه ۵ولت و پایه قهوه ای پایه GND است:

• سیم دیتا سرو موتور را به پایه دیجیتال شماره ۹ آردوینو Arduino اتصال دهید.
• سیم  VCC سرو موتور را به پایه ۵ ولت آردوینو Arduino اتصال دهید.
• سیم GND سرو موتور را به پایه GND آردوینو Arduino اتصال دهید.

سنسور فاصله سنج SRF04 دارای ۴ پایه Trigger, Echo, VCC, GND است.

• پایه Trigger سنسور فاصله سنج را به پایه دیجیتال شماره ۲ آردوینو Arduino اتصال دهید.
• پایه Echo سنسور فاصله سنج را به پایه دیجیتال شماره ۳ آردوینو Arduino اتصال دهید.
• پایه VCC سنسور فاصله سنج را به پایه ۳٫۳ و یا ۵ ولت آردوینو Arduino اتصال دهید.
• پایه GND سنسور فاصله سنج را به پایه GND آردوینو Arduino اتصال دهید.

تحلیل کد مایع ریز اتوماتیک کیت کرونا

مرحله اول، فراخوانی دو کتابخانه Ultrasonic و Servo

• از مسیر Arduino/ Sketch / Include Librray کتابخانه ی Ultrasonic را نصب کنید. کتابخانه سرو موتور به صورت پیش فرض در لیست کتابخانه های نصب شده آردوینو قرار دارد.

انتخاب پایه تریگر و اکو; دو پایه به دلخواه برای تریگر و اکو انتخاب کنید. در این آموزش از پایه ۲ و ۳ دیجیتال آردوینو استفاده شده است.

Ultrasonic ultrasonic(2, 3); // انتخاب پایه تریگر و اکو

انتخاب یک متغیر دلخواه برای سرو

یک متغیر با نام دلخواه جهت فراخوانی سرو موتور تعریف کنید. در این کد از myservo استفاده شده است.

Servo myservo; // انتخاب یک متغیر برای سرو موتور

فراخوانی پایه سرو

از پایه PWM آردوینو جهت اتصال به سرو موتور استفاده کنید. مانند پایه ۹ دیجیتال آردوینو

myservo.attach(9);// انتخاب پایه ۹ برای پایه دیتا سنسور

فرمول محاسبه فاصله با سنسور آلتراسونیک

سرعت صوت ۳۴۳ متر بر ثانیه و یا به عبارتی ۲۹٫۱۵۵ میکرو بر سانتی متر است که با توجه به در نظر گرفتن رفت و برگشت صوت، مدت زمان را بر ۲۹ و سپس بر ۲ تقسیم می‌شود.

duration/29/2

در این بخش توسط دستور ultrasonic.Ranging فاصله از دستورات تعریف شده در کتابخانه SRF خوانده و به صورت دیتا بر واحد CM ارسال می‌شود.

float Distance = ultrasonic.Ranging(CM);

شرط گذاری

قرار است با نزدیک شدن دست به سنسور فاصله و تشخیص فاصله تا ۱۰ سانتی متر شافت سرو موتور در زاویه ۱۸۰ درجه چرخش کند. برای اینکار کافیست از دستورات شرطی در زیان برنامه نویسی  C++ استفاده کنیم. دستورات شرطی، دستوری را خوانده و در صورت درست بودن آن را اجرا خواهد کرد، حال اگر دستور اجرا نشود خط بعدی اجرا خواهد شد. در این پروژه در صورتیکه فاصله دست تا سنسور ۱۰ سانتی متر و کمتر باشد، شافت سرو موتور از زاویه ۰ به ۱۸۰ درجه چرخش خواهد کرد. پس از گذشت زمان ۱۰ میلی ثانیه شافت سرو به حالت اولیه خود یعنی زاویه ۰ برمیگردد. فاصله با توجه به مکان انتخابی شما میتوان تغییر کند.

if (Distance < 10)  // در صورتی که فاصله دست تا سنسور ۱۰ سانتی متر و کمتر از آن باشد
  
  {
myservo.write(180); // سرو در زاویه ۱۸۰ درجه شروع به چرخش خواهد کرد

 delay(10); 
  
  }
else
  {
    delay(1000);
 myservo.write(0); // و پس از ۱۰ میلی ثانیه به زاویه ۰ برمیگردد
  
    
  }

وسایل مورد نیاز

آردوینو Arduino UNO به همراه کابل Type B

سنسور فاصله سنج آلتراسونیک Ultrasonic SRF04  و یا SRF05

سرو موتور Servo Motor

پک کابل فلت 

چسب جهت چسباندن سرو موتور به بدنه مایع دستشویی

چنانچه در مراحل راه اندازی و انجام این پروژه با مشکل مواجه شدید، بدون هیچ نگرانی در انتهای همین پست، به صورت ثبت نظر سوالتان را مطرح کنید. من در سریع‌ترین زمان ممکن پاسخ رفع مشکل شما را خواهم داد. همچنین اگر ایرادی در کدها و یا مراحل اجرایی وجود دارند می‌توانید از همین طریق اطلاع رسانی کنید.

در پایان نظرات و پیشنهادات خود را با ما درمیان بگذارید و با اشتراک گذاری این آموزش در شبکه های اجتماعی , از وبسایت دیجی اسپارک حمایت کنید.