篇名:飲料機

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监田
4 years ago
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1 投稿類別 : 工程技術類篇名 : 作者 : 林承翰市立內湖高工高三控制科三忠林昕駿市立內湖高工高三控制科三忠郭禮翰市立內湖高工高三控制科三忠指導老師 : 翁桂松老師楊國鑫老師

2 壹前言在家裡常常懶得泡飲料來喝, 但是小時候也沒飲料機那種東西, 只能不喝或自己費力的起來泡飲料來喝, 如今有了這種機會, 為了造福懶人, 我們決定做飲料機一研究動機在我家的時候, 看媽媽喝咖啡, 看到咖啡研磨機可磨出咖啡來, 突然靈感一來想到為何咖啡機可以泡出咖啡來, 那我喝飲料也可以自動調出好喝飲料嗎? 二研究目的我們需要了解, 要用什麼材料要用什麼軟體要用什麼馬達還最重要的配置方位和方式, 透過按鈕把粉和水的開關打開, 到了一定的時間關閉, 最後再用自動攪拌棒來混和攪拌三研究方式一個小小硬體 (arduino) 搭配不同的程式語言, 不同的插件模組, 就可以擁有不同的風貌所以我們打算也要使用 Arduino 來做出一樣特別的東西貳正文一 Arduin 的介紹 ( 一 )Arduino 是什麼 Arduino 是一款可以修改內部程式的硬體, 它的硬體和軟體都非常的簡單, 讓新手可以輕鬆上手, 用於應用或是產品的最初型態開發也由於它的開放性, 網路上有很多 Arduino 而成的進化版 1

圖一 arduino 程式使用畫面 ( 資料來源 :https://zh.wikipedia.

Processing 等, 而且使用很低價格的為處理控制器 Arduino 因為是自由軟體, 所以開放原始碼, 可自由複製散布與修改, 但保有著作權引用旗立研究室編著 (2015) 圖二

3 圖一 arduino 程式使用畫面 ( 資料來源 : ( 二 )Arduino 特色 Arduino 會支援很多的程式, 如 Adobe Flash, Max/MSP, VVVV, Pure Data, C, Processing 等, 而且使用很低價格的為處理控制器 Arduino 因為是自由軟體, 所以開放原始碼, 可自由複製散布與修改, 但保有著作權引用旗立研究室編著 (2015) 圖二 Arduino 板 ( 三 )ArduBlock 這是一種用圖形來打程式的一種概念式連結一步一步地抓放圖塊設定參數, 很輕易地就完成了個 Arduino 程式不用會程式, 只要會基本的邏輯概念,ArduBlock 就像 LEGO( 樂高 ) 一樣把圖形轉換成程式引用碁峰資訊榮主編 (2014) 2

圖四 ArduBlock 開啟畫面 ( 資料來源 :http://jackedu.

4 圖四 ArduBlock 開啟畫面 ( 資料來源 : 一電磁閥 ( 一 ) 電磁閥是什麼? 電磁閥是閥門的一種, 使用電磁線圈驅動 ( 二 ) 電磁閥的工作原理電流的通電或斷電可以控制電磁線圈的開啟與關閉改變電壓電流的大小可改變流量與流體壓力 3

5 圖五電磁閥的原理 ( 資料來源 : ( 三 ) 電磁閥的分別有壓電磁閥適用於有一定壓力的水源, 多用在上水的情況, 如水龍頭無壓電磁閥適用於自來水, 如 : 水塔三升壓模組我們所用的是一款 4A 開關電流 XTW6009 升壓模組我們所使用的模組使用了第二代 XL6009E1 為核心晶片, 而且 XL6009 價錢更低, 性能更好由於電磁閥需要較大電壓的關係, 所以我們使用這片升壓模組來提高輸出電壓圖六升壓模組表格 : 表一 ( 資料來源由廠商提供 ) 型號規模整流方式 XTW6009 升壓模組非同步整流 4

6 輸入範圍輸出範圍 3V~32V 5V~35V 轉換效率 <94%( 壓差越大, 效率越低 ) 開關頻率 400khz 四伺服馬達 ( 一 ) 什麼是伺服馬達伺服馬達就是只依照我們給予的指令動作的控制元件, 用於馬達的伺服控制, 則將感測器裝在馬達與控制對象的裝置上, 感應結果會返回伺服放大器與指令值比較 ( 二 ) 伺服馬達的分別伺服馬達分為交流 (AC) 和直流 (DC) 兩種前面改成直流伺服馬達較小, 所以轉子慣性較小, 還具有線性反應佳與易於控制的特性直流伺服馬達的操作容易, 因為旋轉方向由電流決定, 而電壓控制旋轉速度, 因為控制簡易, 所以經常使用而交流 (AC) 伺服馬達多使用在感應馬達及無刷馬達上為了調整感應馬達的旋轉速度, 必須要改變電影頻率, 所以需要使用變頻器 5

7 圖七伺服馬達 ( 四 ) Tower Pro SG90 的規格表二 ( 資料來源由廠商提供 ) 型號規模重量尺寸 Tower Pro SG90 9g 23*12.2*29mm 工作電壓 4.8V 轉矩 1.8kg-cm, 當工作電壓為 4.8V 時運轉速度 0.1 秒 60 度, 當工作電壓為 4.8V 時表二 ( 資料來源由廠商提供 ) 五成品內部 Arduino 程式碼以及流程圖簡介 ( 一 ) 內部流程圖 6

$圖八內部流程圖 ( 二 ) Arduino 程式碼解說 #include <Servo.h> Servo servo_pin_4; Servo servo_pin_8; void setup() { digitalwrite(2, HIGH); pinmode( 2, INPUT); pinmode( 7, OUTPUT); pinmode( 9, OUTPUT); servo_pin_4.$

8 圖八內部流程圖 ( 二 ) Arduino 程式碼解說 #include <Servo.h> Servo servo_pin_4; Servo servo_pin_8; void setup() { digitalwrite(2, HIGH); pinmode( 2, INPUT); pinmode( 7, OUTPUT); pinmode( 9, OUTPUT); servo_pin_4.attach(4,530,2600); servo_pin_8.attach(8,530,2600); } void loop() { if (!( digitalread(2) )) { servo_pin_4.write( 90 ); delay( 5000 ); servo_pin_4.write( -90 ); digitalwrite( 7, HIGH ); // 建立 Servo 物件, 控制伺服馬達 // 2 腳為 HIGH // 第 7 腳為輸出 // 第 7 腳為輸出 // 第 9 腳為輸出 // 修正脈衝寬度範圍 // 修正脈衝寬度範圍 // 輸入端為 LOW 時動作 // 旋轉 90 度 // 延遲 5 秒 // 旋轉 -90 度 //7 腳高電位 7

9 }r } delay( 7000 ); digitalwrite( 7, LOW ); servo_pin_8.write( 90 ); delay( 1000 ); digitalwrite( 9, HIGH ); delay( 7000 ); digitalwrite( 9, LOW ); delay( 1000 ); servo_pin_8.write( -90 ); // 延遲 7 秒 //7 腳低電位 // 旋轉 90 度 // 延遲 1 秒 //9 腳高電位 // 延遲 7 秒 //9 腳低電位 // 延遲 1 秒 // 旋轉 -90 度圖九 ArduBlock 程式圖圖十 ArduBlock 程式圖六製作成品 : 8

圖十一成品參結論我們做了一台飲料機, 一台擬按一個按鈕自動幫你泡好飲料的飲料機, 當中使用了許許多多的零件電磁閥伺服馬達 TIP120 等等, 以及一些我們在課堂上所學到的一些技術, 例如使電晶體的截止區與飽和區達到 ON OFF 的效果等等一切準備就緒後我們開始動作組裝製作直到第一次完成, 我們以為如此順利就能做完, 但是我們錯了, 因為 Arduino 無法供應那麼大的給電磁閥

10 圖十一成品參結論我們做了一台飲料機, 一台擬按一個按鈕自動幫你泡好飲料的飲料機, 當中使用了許許多多的零件電磁閥伺服馬達 TIP120 等等, 以及一些我們在課堂上所學到的一些技術, 例如使電晶體的截止區與飽和區達到 ON OFF 的效果等等一切準備就緒後我們開始動作組裝製作直到第一次完成, 我們以為如此順利就能做完, 但是我們錯了, 因為 Arduino 無法供應那麼大的給電磁閥所以我們就修改了一下電路, 還有程式的運作方式, 途中經過了許多的更改, 最後終於完成了肆引註資料 1. 旗立研究室編著 (2015) 計算機概論 A 滿分總複習台北市 : 旗立資訊股份有限公司 2. 孫駿榮主編 (2014) Arduino 互動設計超入門 Arduino 圖形化控制真簡單台北市 : 碁峰資訊 3. 維基百科 (2015 Arduino 取自 4. 維基百科 (2015) 電磁閥取自 9

11 5. CAVEDU 教育團隊 (2015 取自 4%E5%9C%96%E5%BD%A2%E5%8C%96%E7%92%B0%E5%A2%83/ 6. 維基百科 (2016) 伺服馬達取自 10

AN INTRODUCTION TO PHYSICAL COMPUTING USING ARDUINO, GRASSHOPPER, AND FIREFLY (CHINESE EDITION ) INTERACTIVE PROTOTYPING

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