使用Arduino实现自动瓶子灌装系统的设计

　　自动瓶灌装机最常用于饮料和软饮料行业。这些机器使用传送带，这是一种经济且快速的装瓶方式。大多数 PLC 用于自动灌装机，但您可以使用 Arduino制作非常基本且多功能的灌装机。您可以对 Arduino 进行编程，使其使用红外或超声波传感器自动检测瓶子，并通过停止传送带一段时间让装瓶机进行灌装。然后再次移动皮带并在检测到下一个瓶子时停止。

　　在这里，我们将使用 Arduino Uno 、传送带、电磁阀、红外传感器和步进电机设计自动灌装机的原型。带式输送机由步进电机以恒定的预设速度驱动。步进电机将继续驱动传送带，直到 IR 传感器检测到传送带上存在瓶子。我们使用红外传感器作为外部触发器。因此，只要 IR 传感器变高，它就会向 Arduino 发送触发器以停止电机并打开电磁阀。已在灌装代码中输入预设的所需延迟时间。Arduino 将保持电磁阀开启并关闭步进电机，直到指定时间。之后，电磁阀关闭灌装，传送带开始移动，以便灌装下一个瓶子。

　　我们之前使用Arduino 与电磁阀、红外传感器和步进电机，因此要了解有关 Arduino 与这些组件的基本接口的更多信息，您可以访问链接。

　　所需组件

　　阿杜诺

　　步进电机 （Nema17）

　　中继

　　电磁阀

　　红外传感器

　　A4988 电机驱动器

　　电池

　　电路原理图

　　下面给出了使用 Arduino 的自动瓶子灌装系统的电路图。

　　​​​

　　我用Fritzing画了电路图。在该电路中，电磁阀通过继电器模块连接到Arduino，A4988驱动模块用于控制步进电机。您可以按照如何使用 Arduino 和 A4988 控制 Nema17 教程了解有关 Nema17 和 A4988 驱动模块的更多信息。

　　Relay 模块的输入引脚连接到 Arduino 的引脚 7。A4988 模块的 DirecTIon 和 Step 引脚连接到 Arduino 的 2 和 4 引脚。在这个项目中，红外传感器用作Arduino 的外部中断。在 Arduino Uno 中，数字引脚 2 和 3 是中断引脚，因此将 IR 传感器的 Out 引脚连接到 Arduino 的第 3引脚。电磁阀由24V电源供电，步进电机由12V电源供电。

Arduino自动灌装程序

最后给出了这个使用 Arduino 的自动灌装系统的完整程序。在这里，我解释了一些重要的行。

通过包含步进电机库来启动程序。您可以从这里下载步进电机库。

之后，定义步进电机每转的步数。对于 NEMA，每转 17 步是 200。

 

#include 
#定义步骤 200

 

指定连接电机驱动模块的 Step 和 DirecTIon 引脚的引脚。由于电机是通过驱动模块连接的，所以定义电机接口类型为Type1。

 

步进步进器(STEPS, 2, 4);
#define motorInterfaceType 1

 

设置步进电机速度。

 

stepper.setSpeed(500);

 

将继电器、步进和方向引脚定义为输出

 

pinMode（继电器，输出）；  
pinMode（4，输出）；
pinMode（2，输出）；

 

Arduino中外部中断的语法如下：

 

attachInterrupt（digitalPinToInterrupt（pin），ISR，模式）；

 

在哪里：

 digitalPinToInterrupt(pin)：用于定义连接外部中断的引脚。在 Arduino Uno 中，引脚 2 和 3 是外部中断引脚。

ISR：它是一个在调用外部中断时调用的函数。

模式：要触发的转换类型，例如下降、上升等。

通过以下链接了解有关Arduino 中断的更多信息。

在attachInterrupt()函数中，指定引脚 3 是外部中断引脚，并且只要 IR 传感器将其状态从低电平变为高电平（上升），就会调用IR_detected函数。

 

attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(3),IR_detected,HIGH);

 

void IR_detected()是一个 ISR 函数，当 IR 传感器变高时执行。因此，每当 IR 传感器变为高电平时，此功能会使步进电机运行几步，然后停止步进电机并打开电磁阀。 

 

无效 IR_detected() {                   
  stepper.step(150);
  数字写入（继电器，高）；
  stepper.step(0);

 

　　现在最后通过将代码连接到笔记本电脑将代码上传到 Arduino。下图显示了我们使用 Arduino 的自动瓶子灌装系统原型。

#include

#定义步骤 200

#define motorInterfaceType 1

步进步进器(STEPS, 2, 4);

诠释继电器=7；

int step_num =700;

无效设置（）{

序列号.开始（9600）；

pinMode（继电器，输出）；

stepper.setSpeed(500);

pinMode（4，输出）；

pinMode（2，输出）；

attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(3),IR_detected,RISING);

}

布尔螺线管_on = false;

无效循环（）{

如果 (solenoid_on)

{

延迟（6000）；//等待6秒

螺线管开启 = 假；

}

数字写入（继电器，低）；// 现在继电器处于关闭状态（并且电机处于开启状态）

stepper.step(step_num);

}

void IR_detected() //ISR 函数在 IR 传感器变高时执行。

{

Serial.println("检测到中断");

stepper.step(150); //在步进电机停止前运行几步

数字写入（继电器，高）；//打开电磁阀

stepper.step(0); //停止步进电机

螺线管开启 = 真；

}