Ang Awtomatikong Pill Dispenser: 10 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:13

Kami ay unang Mag-aaral na mag-aaral na Electro-mechanical engineering sa The Brussels Faculty of Engineering (sa maikling "Bruface"). Ito ay isang inisyatiba ng dalawang pamantasan na matatagpuan sa gitna ng Brussels: ang Université Libre de Bruxelles (ULB) at ang Vrije Universiteit Brussel (VUB).

Bilang bahagi ng programa kinailangan naming gumawa ng isang tunay na gumaganang mechatronic system para sa kurso na Mechatronics.

Sa mga kursong panteoretikal nalaman namin kung paano dapat pagsamahin ang magkakaibang mga bahagi sa totoong mga application. Pagkatapos nito, nakakuha kami ng isang pagpapakilala tungkol sa mga pangunahing kaalaman ng isang Arduino microcontroller at kung paano makontrol ang isang sistemang mechatronics. Ang layunin ng kurso ay upang makapag-disenyo, makagawa at makapagprogram ng sistemang mechatronic.

Dapat gawin ang lahat sa pangkat. Ang aming pangkat ay isang pangkat sa internasyonal na binubuo ng dalawang mag-aaral na Tsino, dalawang mag-aaral na Belgian at isang mag-aaral na Cameroon.

Una sa lahat nais naming ipahayag ang aming pasasalamat sa suporta nina Albert De Beir at Propesor Bram Vanderborght.

Bilang isang pangkat nagpasya kaming harapin ang isang problemang nauugnay sa panlipunan. Habang ang tumatanda na populasyon ay naging isang pandaigdigang isyu, ang workload ng mga tagapag-alaga at nars ay naging masyadong malaki. Habang tumatanda ang mga tao, madalas silang uminom ng higit pang mga gamot at bitamina. Sa isang awtomatikong dispenser ng tableta posible para sa mga may edad na wala sa isip na makayanan ang gawaing ito nang nakapag-iisa nang medyo mas mahaba. Sa pamamagitan ng mga tagapag-alaga at nars na ito ay maaaring magkaroon ng mas maraming oras upang gugulin sa mas maraming mga umaasang pasyente.

Gayundin ito ay magiging napaka madaling gamiting para sa lahat na medyo nakakalimutin sa mga oras at hindi naaalala na kumuha ng kanyang mga tabletas.

Sa gayon ang sistemang mechatronic ay dapat maghatid ng isang solusyon na kung saan ay nagpapaalala sa gumagamit na kumuha ng kanyang mga tabletas at naipamahagi din ang mga tabletas. Mas gusto din namin ang awtomatikong dispenser ng pill na maging madaling gamitin ng tao upang posible na magamit ng lahat: anuman ang kanilang edad!

Hakbang 1: Mga Kagamitan

Casing:

• Mdf: 4 mm na kapal para sa panloob na kaso
• Mdf: 3 at 6 mm ang kapal para sa panlabas na kaso

Assembly

• Bolts at mani (M2 at M3)
• Maliit na pagdadala ng bola

Microcontroller:

Arduino UNO [Link ng order]

Mga elektronikong bahagi

• Blank circuit board [Link ng order]
• Maliit na Servo motor 9g [Link ng order]
• Maliit na DC-motor 5V [Link ng order]
• Transistor: BC 237 (NPN bipolar transistor) [Link ng order]
• Diode 1N4001 (Peak Inverse Voltage na 50V) [Link ng order]
• Passive buzzer: Transducteur piezo
• LCD1602

• Mga lumalaban:

  • 1 x 270 ohm
  • 1 x 330 ohm
  • 1 x 470 ohm
  • 5 x 10k ohm
• Infrared emitter
• Infrared detector

Hakbang 2: Inner Case

Ang panloob na kaso ay makikita bilang kahon na naglalaman ng lahat ng panloob na mekanika at electronics. Binubuo ito ng 5 plate ng 4mm MDF na pinutol ng laser sa tamang mga hugis. Mayroon ding isang opsyonal na ikaanim na plato na maaaring idagdag. Ang opsyonal na ikaanim na piraso ay may parisukat na hugis at maaaring magamit bilang takip. Ang 5 plate (sa ibaba at sa apat na panig) ay idinisenyo sa isang hugis ng palaisipan upang magkasya silang perpekto sa loob ng bawat isa. Ang kanilang pagpupulong ay maaaring mapalakas gamit ang mga turnilyo. Ang mga eroplano ay mayroon nang mga butas kung saan ang iba pang mga bahagi ay dapat magkasya o kung saan dapat ilagay ang mga bolts.

Hakbang 3: Panloob na Mekanismo

ANG DISPENSING MECHANISM

Mekanismo

Ang aming mekanismo sa pagbibigay ng pill ay ang mga sumusunod: inilalagay ng gumagamit ang mga tabletas sa kompartimento ng imbakan sa tuktok ng kahon. Tulad ng slanted sa ilalim ng plato na iyon, ang mga tabletas ay awtomatikong slide pababa sa unang tubo, kung saan sila stack up. Sa ilalim ng tubo na ito ay isang silindro na may isang maliit na butas kung saan ang isang pill ay ganap na umaangkop. Ang maliit na butas na ito ay matatagpuan sa ilalim mismo ng tubo upang ang mga tabletas ay nakasalansan sa itaas nito, habang ang unang pildoras ay nakalagay sa butas ng silindro. Kapag kailangang kunin ang isang tableta, ang silindro (na may isang tableta) ay umiikot ng 120 degree upang ang tableta sa silindro ay nahuhulog sa isang pangalawang silindro. Ang pangalawang silindro na ito ay kung saan matatagpuan ang isang sensor na nakakakita kung ang isang tableta ay talagang nahulog mula sa silindro. Nagsisilbi itong sistema ng feedback. Ang tubo na ito ay may isang gilid na dumidikit nang mas mataas kaysa sa isa pa. Ito ay sapagkat pinipigilan ng panig na ito ang tableta mula sa pagbagsak sa pangalawang tubo, at sa gayon ay tumutulong sa garantiya na ang tableta ay mahuhulog sa tubo at makikita ng sensor. Sa ilalim ng tubo na ito ay matatagpuan ang isang maliit na slide tulad na ang dropping pill ay mag-slide sa butas sa harap ng panloob na kahon.

Ang buong mekanismong ito ay nangangailangan ng maraming bahagi:

• Mga bahagi ng hiwa ng laser

  1. Ang ilalim ng slanted plate ng imbakan ng kompartimento.
  2. Ang gilid ay slanted plate ng imbakan kompartimento

• Mga naka-print na bahagi ng 3D

  1. Ang pang-itaas na tubo
  2. Ang silindro
  3. Ang axis
  4. Ang ibabang tubo (tingnan ang ibabang tubo at kompartimento ng sensor)
  5. Ang slide

• Iba pang parte

  Roll Bearing

Ang lahat ng mga file ng aming mga bahagi na kinakailangan upang maputol ang laser o 3D print ay matatagpuan sa ibaba.

Iba't ibang bahagi at kanilang pagpupulong

ANG MGA PLATO NG KOMPORYA NG PANIMON

Ang kompartimento ng imbakan ay binubuo ng tatlong mga plato na pinutol ng laser. Ang mga plate na ito ay maaaring tipunin at konektado sa bawat isa at sa panloob na kahon dahil mayroon silang ilang mga butas at maliliit na piraso na nakatayo. Ito ay upang magkasya silang lahat sa bawat isa tulad ng isang palaisipan! Ang mga butas at nakatayo na mga piraso ay naidagdag na sa mga CAD file na maaaring magamit ng isang laser na gupitin ito.

UPPER TUBE

Ang itaas na tubo ay konektado lamang sa isang bahagi ng panloob na kahon. Nakakonekta ito sa tulong ng isang plato na nakakabit dito (kasama ito sa pagguhit ng CAD para sa pag-print ng 3D).

CYLINDER & ROLL BEARING

Ang silindro ay konektado sa 2 gilid ng kahon. Sa isang panig, nakakonekta ito sa servo motor na nagpapahiwatig ng paikot na paggalaw kapag ang isang pill ay kailangang bumaba. Sa kabilang panig, ito

ANG LOWER TUBE AND SENSOR COMPARTMENT

Ang sensing ay isang mahalagang aksyon pagdating sa pagbibigay ng pill. Dapat kaming makakuha ng kumpirmasyon na ang isang inilalaan na tableta ay kinuha ng pasyente sa isang naaangkop na oras. Upang makuha ang pagpapaandar na ito, mahalagang isaalang-alang ang iba't ibang mga hakbang sa disenyo.

Pagpili ng wastong mga bahagi ng pagtuklas:

Mula sa itinakda nang ang proyekto ay napatunayan, kailangan naming maghanap at naaangkop na sangkap na kumpirmahin ang daanan ng isang tableta mula sa kahon. Ang pag-alam ng mga sensor ay maaaring gamitin para sa aksyong ito, ang pangunahing hamon ay malaman ang uri na magiging katugma sa disenyo. Ang unang sangkap na nakita namin ay isang photointeruptor na bumubuo ng isang IR emitter at IR phototransistor diode. Ang slot ng 25/64’’ PCB HS 810 photointeruptor ay isang solusyon dahil sa pagiging tugma nito na ginagawa sa amin upang maiwasan ang posibleng problema ng pagsasaayos ng anggulo. Napagpasyahan naming huwag gamitin ito dahil sa geometry nito, mahirap na isama sa nguso ng gripo. Mula sa ilang kaugnay na proyekto nakita namin na posible na gumamit ng isang IR emitter na may isang IR detector na may mas kaunting iba pang mga bahagi bilang isang sensor. Ang mga IR sangkap na ito ay maaaring matagpuan sa iba't ibang mga hugis.

Pag-print ng 3D ng pill nguso ng gripo na butas sa sensor

Ang kakayahang pag-uri-uriin ang pangunahing sangkap na gagamitin bilang sensor, oras na upang suriin kung paano sila mailalagay sa nozel. Ang nozzle ay may panloob na lapad na 10mm para sa libreng daanan ng tableta mula sa umiikot na silindro. Sa pamamagitan ng sheet ng data ng mga elemento ng sensing, napagtanto namin na ang pagpapasok ng mga butas sa paligid ng ibabaw ng nguso ng gripo na naaayon sa sukat ng bahagi ay magiging isang karagdagang kalamangan. Dapat bang ilagay ang mga butas na ito sa anumang punto sa ibabaw? hindi dahil upang makamit ang maximum na pagtuklas ang angularity ay kailangang suriin. Nag-print kami ng isang prototype batay sa mga pagtutukoy sa itaas at sinuri namin ang kakayahang makita.

Sinusuri ang posibleng anggulo ng sinag at anggulo ng pagtuklas

Mula sa sheet ng data ng mga bahagi ng sensor, ang sinag at angulo ng pagtuklas ay 20 degree, nangangahulugan ito na ang parehong naglalabas na ilaw at detektor ay may malawak na span ng 20 degree. Bagaman ang mga ito ay paggawa ng detalye, mahalaga pa rin na subukan at kumpirmahin. Ginawa ito sa pamamagitan lamang ng paglalaro sa mga sangkap na nagpapakilala sa isang mapagkukunan ng DC sa tabi ng isang LED. Ang nakuhang konklusyon ay upang ilagay ang mga ito sa tapat ng bawat isa.

Assembly

Ang disenyo ng 3D print ng tubo ay may isang plate na konektado dito na may 4 na butas. Ang mga butas na ito ay ginagamit upang ikonekta ang tubo sa panloob na kaso sa pamamagitan ng paggamit ng mga bolt.

Hakbang 4: Mekanismo sa Inner ng Elektronika

Mekanismo ng pagbibigay:

Ang mekanismo ng pagbibigay ay nakamit sa pamamagitan ng paggamit ng isang maliit na servomotor para sa pag-ikot ng malaking silindro.

Ang drive pin para sa 'Reely Micro-servo 9g' servo motor ay konektado direkta sa microcontroller. Madaling magamit ang microcontroller Arduino Uno para sa kontrol ng servo motor. Dahil sa pagkakaroon ng built-in na silid-aklatan para sa mga aksyon ng servo motor. Halimbawa sa 'sulat'-utos, maabot ang mga nais na anggulo ng 0 ° at 120 °. (Ginagawa ito sa project-code na may 'servo.write (0)' at 'servo.write (120)').

Vibrator:

Maliit na brushless DC motor na may kawalan ng timbang

Ang kawalan ng timbang na ito ay nakakamit sa isang piraso ng plastik na nagkokonekta sa motor axis na may maliit na bolt at nut.

Ang motor ay hinihimok ng isang maliit na transistor, ginagawa ito dahil ang digital pin ay hindi maaaring maghatid ng mas mataas na mga alon kaysa sa 40.0 mA. Sa pamamagitan ng pagbibigay ng kasalukuyang mula sa Vin pin ng Arduino Uno microcontroller, maaaring maabot ng isang tao ang mga alon hanggang sa 200.0 mA. Sapat na ito upang mapagana ang maliit na DC-motor.

Kapag ang lakas ng motor ay biglang tumigil, nakakakuha ka ng isang kasalukuyang rurok dahil sa self inductance ng motor. Kaya't ang isang diode ay inilalagay sa mga koneksyon ng motor upang maiwasan ang pabalik na daloy ng kasalukuyang maaaring makapinsala sa microcontroller.

sistema ng sensor:

Gamit ang isang infrared emitter diode (LTE-4208) at isang infrared detector diode (LTR-320 8) na nakakonekta sa Arduino Uno microcontroller upang kumpirmahin ang daanan ng isang tableta. Kapag nahulog ang isang tableta, lilim nito ang ilaw ng infrared emitter diode sa maikling panahon. Gamit ang isang analogpin ng arduino makukuha namin ang impormasyong ito.

para sa pagtuklas:

analogRead (A0)

Hakbang 5: Panlabas na Kaso

• Laki: 200 x 110 x 210 mm

• Materyal: medium density fiberboard

  Kapal ng sheet: 3 mm 6 mm

• Paraan ng pagpoproseso: paggupit ng laser

Para sa panlabas na kaso, gumamit kami ng iba't ibang mga uri ng kapal dahil sa mga pagkakamali sa paggupit ng laser. Pinipili namin ang 3 mm at 6 mm upang matiyak na ang lahat ng mga sheet ay maaaring pagsamahin nang mahigpit.

Para sa laki, isinasaalang-alang ang puwang para sa panloob na kaso at mga elektronikong aparato, ang lapad at taas ng panlabas na kaso ay magkalat na mas malaki kaysa sa panloob na isa. Ang haba ay mas mahaba upang payagan ang puwang para sa mga elektronikong aparato. Bukod dito, upang matiyak na ang mga tabletas ay madaling mai-drop out sa kahon, pinananatiling malapit namin ang panloob at panlabas na kaso.

Hakbang 6: Outer Electronics

Para sa panlabas na electronics, kinailangan naming hayaan ang aming robot na makipag-ugnay sa mga tao. Upang makamit ito, pumili kami ng isang LCD, isang buzzer, isang LED at 5 mga pindutan bilang aming mga bahagi. Ang bahaging ito ng dispenser ng tableta ay gumagana bilang isang alarm clock. Kung hindi ito ang tamang oras upang kumuha ng mga tabletas, ipapakita lamang ng LCD wil ang oras at petsa. Kapag ang pasyente ay dapat uminom ng isang tableta, ang LED ay sindihan, ang buzzer ay tutugtog ng musika at ang LCD ay magpapakita ng "Nais ko sa iyo kalusugan at kaligayahan". Maaari din naming gamitin ang ilalim ng screen upang baguhin ang oras o petsa.

Paganahin ang LCD

Ginamit namin ang LCD-1602 upang direktang kumonekta sa microcontroller at ginamit ang pagpapaandar: LiquidCrystal lcd upang paganahin ang LCD.

Buzzer

Pumili kami ng isang passive buzzer na maaaring maglaro ng mga tunog ng iba't ibang mga frequency.

Upang makapagpatugtog ang buzzer ng mga kantang "City of the Sky" at "Happy Acura", tinukoy namin ang apat na arrays. Dalawa sa mga ito ay pinangalanang "tune", na nag-iimbak ng impormasyon ng tala ng dalawang kanta. Ang dalawang iba pang mga array ay pinangalanang "Duration". Ang mga array na iyon ay nag-iimbak ng ritmo.

Bumuo kami pagkatapos ng isang loop na nagpe-play ng musika, na maaari mong makita sa source code.

Oras

Sumulat kami ng isang serye ng mga pagpapaandar para sa pangalawa, minuto, oras, petsa, buwan, linggo at taon.

Ginamit namin ang pagpapaandar: millis () upang makalkula ang oras.

Gamit ang tatlong mga pindutan, 'select', 'plus' at 'minus', ang oras ay maaaring mabago.

Tulad ng alam nating lahat, kung nais nating makontrol ang ilang bahagi kailangan nating gamitin ang mga pin ng arduino.

Ang mga pin na ginamit namin ay ang mga sumusunod:

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

Bruzzer: Pin 10

Servo motor: Pin 11

Motor para sa panginginig: Pin12

Sensor: A0

Mga Button1 (s): A1

Button2 (plus): A2

Button3 (minus): A3

Button4 (kunin ang mga tabletas): A4

LED: A5

Hakbang 7: Kabuuang Assembly

Sa wakas, nakukuha namin ang kabuuang pagpupulong tulad ng larawang ipinakita sa itaas. Gumamit kami ng pandikit sa ilang mga lugar upang matiyak na ito ay sapat na masikip. Sa ilang mga lugar sa loob ng makina gumamit din kami ng mga tape at turnilyo upang mapalakas ito nang sapat. Ang. STEP file ng aming mga guhit na CAD ay matatagpuan sa ilalim ng hakbang na ito.

Hakbang 8: Pag-upload ng Code

Hakbang 9: Epilog

Ang machine ay nagawang babalaan ang gumagamit na uminom ng gamot at naghahatid ng tamang dami ng mga tabletas. Gayunpaman pagkatapos ng isang talakayan sa isang kwalipikado at may karanasan na parmasyutiko mayroong ilang mga pangungusap na gagawin. Ang isang unang problema ay ang kontaminasyon ng mga tabletas na kung saan ay nakalantad sa mahabang panahon sa hangin sa lalagyan, kaya't ang kalidad at espiritu ay mabawasan. Karaniwan ang mga tabletas ay dapat na nilalaman sa isang mahusay na sarado sa isang aluminyo tablet. Gayundin kapag ang gumagamit ay nagtapon sa panahon ng isang tiyak na oras na pill A at pagkatapos ay kailangan na magtapon ng pill B, mahirap unawain ang paglilinis ng makina upang matiyak na walang mga maliit na butil ng tableta

Ang mga obserbasyong ito ay nagbibigay ng isang kritikal na pagtingin sa solusyon na naihatid ng makina na ito. Kaya kailangan ng mas maraming pananaliksik upang mapaglabanan ang mga pagkukulang na ito …

Hakbang 10: Mga Sanggunian

[1]

[2] Wei-Chih Wang. Mga Detector ng Optical. Kagawaran ng Power Mechanical Engineering, unibersidad ng Pambansang Tsing Hua.