Dispenser Pil Otomatis: 10 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:56

Kami adalah mahasiswa Master pertama Teknik elektro-mekanik di Fakultas Teknik Brussel (singkatnya "Bruface"). Ini adalah inisiatif dari dua universitas yang terletak di pusat kota Brussel: Université Libre de Bruxelles (ULB) dan Vrije Universiteit Brussel (VUB).

Sebagai bagian dari program, kami harus membuat sistem mekatronik yang berfungsi nyata untuk kursus Mekatronika.

Dalam kursus teoritis kami belajar bagaimana komponen yang berbeda harus digabungkan ke dalam aplikasi nyata. Setelah itu, kami mendapatkan pengenalan tentang dasar-dasar mikrokontroler Arduino dan cara mengontrol sistem mekatronik. Mata kuliah ini bertujuan untuk dapat merancang, memproduksi dan memprogram sistem mekatronika.

Ini semua harus dilakukan dalam kelompok. Kelompok kami adalah tim internasional yang terdiri dari dua siswa Cina, dua siswa Belgia dan satu siswa Kamerun.

Pertama-tama kami ingin mengucapkan terima kasih atas dukungan Albert De Beir dan Profesor Bram Vanderborght.

Sebagai sebuah kelompok, kami memutuskan untuk menangani masalah sosial yang relevan. Ketika populasi yang menua menjadi masalah global, beban kerja pengasuh dan perawat menjadi terlalu besar. Seiring bertambahnya usia, mereka sering harus minum lebih banyak obat dan vitamin. Dengan dispenser pil otomatis, lansia yang linglung dapat mengatasi tugas ini secara mandiri sedikit lebih lama. Dengan ini pengasuh dan perawat dapat memiliki lebih banyak waktu untuk dihabiskan pada pasien yang lebih tergantung.

Juga akan sangat berguna bagi semua orang yang kadang-kadang sedikit pelupa dan tidak ingat untuk meminum pilnya.

Dengan demikian sistem mekatronika harus memberikan solusi yang mengingatkan pengguna untuk meminum pilnya dan juga mengeluarkan pil. Kami juga lebih memilih dispenser pil otomatis yang mudah digunakan agar semua orang dapat menggunakannya: berapa pun usia mereka!

Langkah 1: Bahan

Selubung:

• Mdf: Ketebalan 4 mm untuk casing bagian dalam
• Mdf: Ketebalan 3 dan 6 mm untuk casing luar

perakitan

• Baut dan mur (M2 dan M3)
• Bantalan bola kecil

Mikrokontroler:

Arduino UNO [Tautan pesanan]

Bagian elektronik

• Papan sirkuit kosong [Tautan pesanan]
• Motor Servo Kecil 9g [Tautan pesanan]
• Motor DC kecil 5V [Tautan pesanan]
• Transistor: BC 237 (transistor bipolar NPN) [Tautan pesanan]
• Dioda 1N4001 (Tegangan Terbalik Puncak 50V) [Tautan pesanan]
• Buzzer pasif: Transducteur piezo
• LCD1602

• Resistor:

  • 1x270 ohm
  • 1x330 ohm
  • 1x470 ohm
  • 5x10k ohm
• Pemancar inframerah
• Detektor inframerah

Langkah 2: Casing Dalam

Kasing bagian dalam dapat dilihat sebagai kotak yang berisi semua mekanik dan elektronik bagian dalam. Ini terdiri dari 5 pelat MDF 4mm yang dipotong laser menjadi bentuk yang tepat. Ada juga piring keenam opsional yang bisa ditambahkan. Potongan keenam opsional ini memiliki bentuk persegi dan dapat digunakan sebagai penutup. 5 pelat (bagian bawah dan keempat sisinya) dirancang dalam bentuk teka-teki sehingga pas satu sama lain. Perakitan mereka dapat diperkuat menggunakan sekrup. Pesawat sudah memiliki lubang di mana bagian lain harus masuk atau di mana baut harus ditempatkan.

Langkah 3: Mekanisme Dalam

MEKANISME PEMBERIAN

Mekanisme

Mekanisme pengeluaran pil kami adalah sebagai berikut: pengguna meletakkan pil di kompartemen penyimpanan di bagian atas kotak. Saat pelat bawah kompartemen itu miring, pil akan secara otomatis meluncur ke bawah ke dalam tabung pertama, di mana mereka menumpuk. Di bawah tabung ini adalah sebuah silinder dengan lubang kecil di mana hanya satu pil yang cocok. Lubang kecil ini terletak tepat di bawah tabung sehingga pil menumpuk di atasnya, sedangkan pil pertama terletak di lubang silinder. Ketika pil harus diminum, silinder (dengan pil di) berputar 120 derajat sehingga pil di dalam silinder jatuh ke dalam silinder kedua. Silinder kedua ini adalah tempat sensor berada yang mendeteksi jika pil benar-benar jatuh dari silinder. Ini berfungsi sebagai sistem umpan balik. Tabung ini memiliki satu sisi yang menonjol lebih tinggi dari yang lain. Ini karena sisi ini mencegah pil jatuh di atas tabung kedua, dan dengan demikian membantu menjamin bahwa pil akan jatuh ke dalam tabung dan akan terdeteksi oleh sensor. Di bawah tabung ini terletak slide kecil sehingga pil jatuh akan meluncur melalui lubang di depan kotak bagian dalam.

Seluruh mekanisme ini membutuhkan beberapa bagian:

• Bagian potong laser

  1. Pelat miring bagian bawah kompartemen penyimpanan.
  2. Pelat miring samping dari kompartemen penyimpanan

• Bagian cetak 3D

  1. Tabung atas
  2. silinder
  3. sumbu
  4. Tabung bawah (lihat tabung bawah dan kompartemen sensor)
  5. slide

• Bagian lain

  bantalan gulungan

Semua file suku cadang kami yang diperlukan untuk pemotongan laser atau cetak 3D dapat ditemukan di bawah ini.

Bagian yang berbeda dan perakitannya

PLAT KOMPARTEMEN PENYIMPANAN

Kompartemen penyimpanan terdiri dari tiga pelat yang dipotong dengan laser. Pelat-pelat ini dapat dirakit dan dihubungkan satu sama lain dan kotak bagian dalam karena memiliki beberapa lubang dan potongan-potongan kecil yang menonjol. Ini agar mereka semua cocok satu sama lain seperti teka-teki! Lubang-lubang dan potongan-potongan yang menonjol sudah ditambahkan ke file CAD, seseorang dapat menggunakan potongan laser.

TABUNG ATAS

Tabung atas hanya terhubung ke satu sisi kotak dalam. Itu terhubung dengan bantuan pelat yang melekat padanya (termasuk dalam gambar CAD untuk pencetakan 3D).

BANTALAN SILINDER & GULUNG

Silinder terhubung ke 2 sisi kotak. Di satu sisi, terhubung ke motor servo yang menginduksi gerakan berputar ketika pil harus dijatuhkan. Di sisi lain, itu

TABUNG BAWAH DAN KOMPARTEMEN SENSOR

Penginderaan adalah tindakan penting dalam hal pengeluaran pil. Kita harus bisa mendapatkan konfirmasi bahwa pil yang dialokasikan telah diambil oleh pasien pada waktu yang tepat. Untuk mendapatkan fungsionalitas ini, penting untuk mempertimbangkan berbagai langkah desain.

Memilih komponen pendeteksi yang benar:

Dari set ketika proyek divalidasi, kami harus mencari dan komponen yang sesuai yang akan mengkonfirmasi keluarnya pil dari kotak. Mengetahui sensor dapat digunakan untuk tindakan ini, tantangan utama adalah mengetahui jenis yang akan kompatibel dengan desain. Komponen pertama yang kami temukan adalah photointeruptor yang terdiri dari emitor IR dan dioda fototransistor IR. Photointeruptor PCB HS 810 slot 25/64 '' adalah solusi karena kompatibilitasnya membuat kami menghindari kemungkinan masalah konfigurasi sudut. Kami memutuskan untuk tidak menggunakan ini karena geometrinya, akan sulit untuk digabungkan dengan nozzle. Dari beberapa proyek terkait, kami melihat bahwa dimungkinkan untuk menggunakan pemancar IR dengan detektor IR dengan lebih sedikit komponen lain sebagai sensor. Komponen IR ini dapat ditemukan dalam berbagai bentuk.

Pencetakan 3D dari nosel pil yang melubangi sensor

Mampu memilah-milah komponen utama yang akan digunakan sebagai sensor, tiba saatnya untuk memeriksa bagaimana mereka akan ditempatkan di nozzle. Nosel memiliki diameter dalam 10mm untuk saluran bebas pil dari silinder yang berputar. Dengan lembar data elemen penginderaan, kami menyadari bahwa memperkenalkan lubang di sekitar permukaan nosel yang sesuai dengan dimensi komponen akan menjadi keuntungan tambahan. Haruskah lubang-lubang ini ditempatkan pada titik mana pun di sepanjang permukaan? tidak karena untuk mencapai deteksi maksimum angularitas perlu dievaluasi. Kami mencetak prototipe berdasarkan spesifikasi di atas dan melakukan pemeriksaan untuk mendeteksi.

Mengevaluasi kemungkinan sudut pancaran dan sudut deteksi

Dari lembar data komponen sensor, sinar dan sudut deteksi adalah 20 derajat, ini berarti baik pancaran cahaya dan detektor memiliki rentang lebar 20 derajat. Meskipun ini adalah spesifikasi pabrikan, tetap penting untuk menguji dan mengonfirmasi. Ini dilakukan dengan hanya bermain dengan komponen yang memperkenalkan sumber DC di samping LED. Kesimpulan yang dicapai adalah menempatkan mereka berlawanan satu sama lain.

perakitan

Desain tabung cetak 3D memiliki pelat yang terhubung dengannya dengan 4 lubang. Lubang-lubang ini digunakan untuk menghubungkan tabung ke casing bagian dalam dengan menggunakan baut.

Langkah 4: Mekanisme Dalam Elektronik

Mekanisme pengeluaran:

Mekanisme pengeluaran dicapai dengan menggunakan servomotor kecil untuk rotasi silinder besar.

Pin drive untuk motor servo 'Reely Micro-servo 9g' terhubung langsung ke mikrokontroler. Mikrokontroler Arduino Uno dengan mudah dapat digunakan untuk mengontrol motor servo. Ini karena adanya perpustakaan bawaan untuk aksi motor servo. Misalnya dengan perintah 'tulis', sudut yang diinginkan dari 0 ° dan 120 ° dapat dicapai. (Ini dilakukan dalam kode proyek dengan 'servo.write(0)' dan 'servo.write(120)').

penggetar:

Motor DC brushless kecil dengan ketidakseimbangan

Ketidakseimbangan ini dicapai dengan sepotong plastik yang menghubungkan sumbu motor dengan baut dan mur kecil.

Motor digerakkan oleh transistor kecil, hal ini dilakukan karena pin digital tidak dapat menghantarkan arus yang lebih tinggi dari 40,0 mA. Dengan memberikan arus dari pin Vin mikrokontroler Arduino Uno, seseorang dapat mencapai arus hingga 200,0 mA. Ini cukup untuk memberi daya pada motor DC kecil.

Ketika daya motor tiba-tiba berhenti, Anda mendapatkan puncak arus karena induktansi diri motor. Jadi dioda ditempatkan di atas koneksi motor untuk mencegah arus balik ini yang dapat merusak mikrokontroler.

sistem sensor:

Menggunakan dioda pemancar inframerah (LTE-4208) dan dioda detektor inframerah (LTR-320 8) yang terhubung ke mikrokontroler Arduino Uno untuk mengkonfirmasi lewatnya pil. Setelah pil jatuh, itu akan menaungi cahaya dioda pemancar inframerah dalam waktu singkat. Menggunakan analogpin dari arduino kita akan mendapatkan informasi ini.

untuk deteksi:

analogBaca(A0)

Langkah 5: Kasus Luar

• Ukuran: 200 x 110 x 210 mm

• Bahan: papan serat kepadatan menengah

  Ketebalan lembaran: 3 mm 6 mm

• Metode pemrosesan: pemotongan laser

Untuk casing luar, kami menggunakan berbagai jenis ketebalan karena kesalahan pemotongan laser. Kami memilih 3 mm dan 6 mm untuk memastikan semua lembaran dapat digabungkan dengan erat.

Untuk ukuran, mengingat ruang untuk kasing dalam dan perangkat elektronik, lebar dan tinggi kasing luar lebih besar dari kotak dalam. Panjangnya lebih panjang untuk memberikan ruang bagi perangkat elektronik. Selain itu, untuk memastikan pil dapat dikeluarkan dengan mudah, kami menjaga wadah dalam dan luar sangat dekat.

Langkah 6: Elektronik Luar

Untuk elektronik eksternal, kami harus membiarkan robot kami berinteraksi dengan manusia. Untuk mencapai ini, kami memilih LCD, buzzer, LED dan 5 tombol sebagai komponen kami. Bagian dispenser pil ini berfungsi sebagai jam alarm. Jika bukan waktu yang tepat untuk minum pil, LCD hanya akan menampilkan waktu dan tanggal. Ketika pasien harus minum pil, LED akan menyala, bel akan memutar musik dan LCD akan menampilkan "Semoga Anda sehat dan bahagia". Kita juga dapat menggunakan bagian bawah layar untuk mengubah waktu atau tanggal.

Aktifkan LCD

Kami menggunakan LCD-1602 untuk terhubung langsung ke mikrokontroler dan menggunakan fungsi: LiquidCrystal lcd untuk mengaktifkan LCD.

Bel

Kami memilih buzzer pasif yang dapat memutar suara dengan frekuensi berbeda.

Agar buzzer memainkan lagu " City of the Sky " dan " Happy Acura ", kami mendefinisikan empat larik. Dua di antaranya diberi nama "tune", yang menyimpan informasi not dari dua lagu tersebut. Dua larik lainnya diberi nama "Duration". Array tersebut menyimpan ritme.

Kami kemudian membangun loop yang memutar musik, yang dapat Anda lihat di kode sumber.

Waktu

Kami menulis serangkaian fungsi untuk detik, menit, jam, tanggal, bulan, minggu dan tahun.

Kami menggunakan fungsi: milis() untuk menghitung waktu.

Menggunakan tiga tombol, 'pilih', 'plus' dan 'minus', waktu dapat diubah.

Seperti yang kita semua tahu, jika kita ingin mengontrol beberapa komponen kita perlu menggunakan pin arduino.

Pin yang kami gunakan adalah sebagai berikut:

LCD: Pin 8, 13, 9, 4, 5, 6, 7

Bruzzer: Pin 10

Motor servo: Pin 11

Motor untuk getaran: Pin12

Sensor: A0

Tombol1(s): A1

Tombol2 (plus): A2

Tombol3 (dikurangi): A3

Button4 (ambil pil): A4

LED: A5

Langkah 7: Perakitan Total

Akhirnya, kami mendapatkan total perakitan seperti gambar yang ditunjukkan di atas. Kami menggunakan lem di beberapa tempat untuk memastikannya cukup kencang. Di beberapa tempat di bagian dalam mesin kami juga menggunakan selotip dan sekrup agar cukup kuat. File. STEP dari gambar CAD kami dapat ditemukan di bagian bawah langkah ini.

Langkah 8: Mengunggah Kode

Langkah 9: Epilog

Mesin ini dapat memperingatkan pengguna untuk meminum obat dan memberikan jumlah pil yang tepat. Namun setelah berdiskusi dengan apoteker yang berkualifikasi dan berpengalaman, ada beberapa hal yang perlu diperhatikan. Masalah pertama adalah kontaminasi pil yang lama terpapar udara di dalam wadah, sehingga kualitas dan khasiatnya akan menurun. Biasanya pil harus disimpan dalam wadah tertutup baik dalam tablet aluminium. Juga ketika pengguna mengeluarkan selama waktu tertentu pil A dan setelah itu perlu mengeluarkan pil B, cukup rumit untuk membersihkan mesin untuk memastikan tidak ada partikel pil A yang mencemari pil B.

Pengamatan ini memberikan pandangan kritis pada solusi yang diberikan mesin ini. Jadi penelitian lebih lanjut diperlukan untuk mengatasi kekurangan ini…

Langkah 10: Referensi

[1]

[2] Wei-Chih Wang. Detektor Optik. Departemen Teknik Mesin Tenaga, Universitas Nasional Tsing Hua.