This is an old revision of the document!
Speciality Coffee Dispenser
Introducere
- Autor: Barbu Antonia-Maria
- Grupa: 331CA
Proiectul constă într-un sistem automat de dozare, conceput pentru a măsura cantități precise de ingrediente solide (precum boabe de cafea și ceai vrac) pe baza unor rețete predefinite, selectate în prealabil de către utilizator. Scopul principal al acestui dispozitiv este automatizarea procesului de dozare individuală necesar în prepararea băuturilor de specialitate, sistemul fiind proiectat să asigure o precizie ridicată. Din punct de vedere al utilității, aparatul se adresează direct pasionaților de cafea sau ceai. Astfel, se eficientizează procesul de preparare prin economisirea timpului, se previne risipa de ingrediente și se menține un gramaj consistent la fiecare utilizare.
Descriere Generală
Sistemul funcționează pe principiul unei bucle de control închis, folosind microcontrolerul ATmega328P Xplained Mini.
- Input: Utilizatorul selectează băutura dorită (ex. Espresso Simplu, Espresso Dublu, Ceai) folosind butoane fizice. Apăsarea butoanelor este detectată prin întreruperi externe pentru a nu bloca execuția codului principal.
- Procesare și Feedback: O celulă de sarcină (load cell) conectată la un modul amplificator HX711 monitorizează constant greutatea ingredientului ales. Microcontrolerul citește aceste date prin pini GPIO.
- Output: Pe baza rețetei, microcontrolerul generează un semnal PWM pentru a controla unul dintre cele două servomotoare (unul pentru cafea, altul pentru ceai/alte ingrediente), deschizând trapa de dozare.
- Ajustare Dinamică: Pe măsură ce greutatea măsurată se apropie de valoarea țintă, lățimea pulsului PWM este ajustată dinamic pentru a încetini mișcarea servomotorului. Acesta începe să lase ingredientele să cadă treptat (sub formă de impulsuri), prevenind depășirea gramajului. Greutatea în timp real este afișată pe un ecran LCD 16×2 folosind protocolul I2C.
Hardware Design
Lista de componente
- Microcontroler: 1x Plăcuță de dezvoltare ATmega328P Xplained Mini
- Senzor de greutate: 1x Celulă de sarcină (Load Cell) cu o limită de 1kg
- Amplificator semnal: 1x Modul amplificator ADC HX711
- Actuatoare mecanice: 2x Servomotoare MG996R (pentru acționarea trapelor de ingrediente)
- Afișaj: 1x Ecran LCD 16×2 cu modul adaptor I2C integrat
- Interacțiune utilizator: 3x Butoane tip Push
- Componente auxiliare: Condensator electrolitic, breadboard și fire de conexiune.
Schema electrică
Software Design
- Mediu de dezvoltare: PlatformIO.
- Biblioteci și resurse folosite: Configurările Timerelor pentru PWM și comunicatia I2C vor fi scrise prin accesarea directă a regiștrilor AVR.
- Algoritmi și structuri implementate: Logica principală a programului este implementată de un Automat cu Stări Finite (FSM). Acesta este împărțit în următoarele stări:
- INIT: Calibrarea cântarului, configurarea Timerelor hardware pentru PWM, inițializarea magistralei TWI (I2C) pentru ecran și configurarea întreruperilor externe pentru butoane.
- IDLE: Sistemul așteaptă inputul utilizatorului prin întreruperi. Meniul de selecție este afișat pe ecranul LCD.
- DISPENSE: La declanșarea unei rețete, semnalul PWM deschide trapa la 100%. În acest timp, senzorul HX711 este citit continuu într-o buclă non-blocantă, iar valoarea curentă este actualizată pe ecran.
- FINE-TUNING: Când
greutate_curenta >= greutate_tinta - 2.0g, lățimea pulsului PWM este modificată brusc pentru a închide trapa la o deschidere de doar 15% (curgere lentă pentru precizie). - STOP: Când
greutate_curenta >= greutate_tinta, semnalul PWM comandă închiderea totală a trapei (0%). Sistemul resetează variabilele curente și revine în starea IDLE.
Rezultate Obţinute
Concluzii
Download
Bibliografie/Resurse
