使用Arduino實現(xiàn)自動瓶子灌裝系統(tǒng)的設計

　　自動瓶灌裝機最常用于飲料和軟飲料行業(yè)。這些機器使用傳送帶，這是一種經(jīng)濟且快速的裝瓶方式。大多數(shù) PLC 用于自動灌裝機，但您可以使用 Arduino制作非?；厩叶喙δ艿墓嘌b機。您可以對 Arduino 進行編程，使其使用紅外或超聲波傳感器自動檢測瓶子，并通過停止傳送帶一段時間讓裝瓶機進行灌裝。然后再次移動皮帶并在檢測到下一個瓶子時停止。

　　在這里，我們將使用 Arduino Uno 、傳送帶、電磁閥、紅外傳感器和步進電機設計自動灌裝機的原型。帶式輸送機由步進電機以恒定的預設速度驅(qū)動。步進電機將繼續(xù)驅(qū)動傳送帶，直到 IR 傳感器檢測到傳送帶上存在瓶子。我們使用紅外傳感器作為外部觸發(fā)器。因此，只要 IR 傳感器變高，它就會向 Arduino 發(fā)送觸發(fā)器以停止電機并打開電磁閥。已在灌裝代碼中輸入預設的所需延遲時間。Arduino 將保持電磁閥開啟并關閉步進電機，直到指定時間。之后，電磁閥關閉灌裝，傳送帶開始移動，以便灌裝下一個瓶子。

　　我們之前使用Arduino 與電磁閥、紅外傳感器和步進電機，因此要了解有關 Arduino 與這些組件的基本接口的更多信息，您可以訪問鏈接。

　　所需組件

　　阿杜諾

　　步進電機 （Nema17）

　　中繼

　　電磁閥

　　紅外傳感器

　　A4988 電機驅(qū)動器

　　電池

　　電路原理圖

　　下面給出了使用 Arduino 的自動瓶子灌裝系統(tǒng)的電路圖。

　　???

　　我用Fritzing畫了電路圖。在該電路中，電磁閥通過繼電器模塊連接到Arduino，A4988驅(qū)動模塊用于控制步進電機。您可以按照如何使用 Arduino 和 A4988 控制 Nema17 教程了解有關 Nema17 和 A4988 驅(qū)動模塊的更多信息。

　　Relay 模塊的輸入引腳連接到 Arduino 的引腳 7。A4988 模塊的 Direction 和 Step 引腳連接到 Arduino 的 2 和 4 引腳。在這個項目中，紅外傳感器用作Arduino 的外部中斷。在 Arduino Uno 中，數(shù)字引腳 2 和 3 是中斷引腳，因此將 IR 傳感器的 Out 引腳連接到 Arduino 的第 3引腳。電磁閥由24V電源供電，步進電機由12V電源供電。

Arduino自動灌裝程序

最后給出了這個使用 Arduino 的自動灌裝系統(tǒng)的完整程序。在這里，我解釋了一些重要的行。

通過包含步進電機庫來啟動程序。您可以從這里下載步進電機庫。

之后，定義步進電機每轉(zhuǎn)的步數(shù)。對于 NEMA，每轉(zhuǎn) 17 步是 200。

?

#include 
#定義步驟 200

?

指定連接電機驅(qū)動模塊的 Step 和 Direction 引腳的引腳。由于電機是通過驅(qū)動模塊連接的，所以定義電機接口類型為Type1。

?

步進步進器(STEPS, 2, 4);
#define motorInterfaceType 1

?

設置步進電機速度。

?

stepper.setSpeed(500);

?

將繼電器、步進和方向引腳定義為輸出

?

pinMode（繼電器，輸出）；  
pinMode（4，輸出）；
pinMode（2，輸出）；

?

Arduino中外部中斷的語法如下：

?

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

?

在哪里：

?digitalPinToInterrupt(pin)：用于定義連接外部中斷的引腳。在 Arduino Uno 中，引腳 2 和 3 是外部中斷引腳。

ISR：它是一個在調(diào)用外部中斷時調(diào)用的函數(shù)。

模式：要觸發(fā)的轉(zhuǎn)換類型，例如下降、上升等。

通過以下鏈接了解有關Arduino 中斷的更多信息。

在attachInterrupt()函數(shù)中，指定引腳 3 是外部中斷引腳，并且只要 IR 傳感器將其狀態(tài)從低電平變?yōu)楦唠娖剑ㄉ仙蜁{(diào)用IR_detected函數(shù)。

?

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

?

void IR_detected()是一個 ISR 函數(shù)，當 IR 傳感器變高時執(zhí)行。因此，每當 IR 傳感器變?yōu)楦唠娖綍r，此功能會使步進電機運行幾步，然后停止步進電機并打開電磁閥。?

?

無效 IR_detected() {                   
  stepper.step(150);
  數(shù)字寫入（繼電器，高）；
  stepper.step(0);

?

　　現(xiàn)在最后通過將代碼連接到筆記本電腦將代碼上傳到 Arduino。下圖顯示了我們使用 Arduino 的自動瓶子灌裝系統(tǒng)原型。

#include

#定義步驟 200

#define motorInterfaceType 1

步進步進器(STEPS, 2, 4);

詮釋繼電器=7；

int step_num =700;

無效設置（）{

序列號.開始（9600）；

pinMode（繼電器，輸出）；

stepper.setSpeed(500);

pinMode（4，輸出）；

pinMode（2，輸出）；

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

}

布爾螺線管_on = false;

無效循環(huán)（）{

如果 (solenoid_on)

{

延遲（6000）；//等待6秒

螺線管開啟 = 假；

}

數(shù)字寫入（繼電器，低）；// 現(xiàn)在繼電器處于關閉狀態(tài)（并且電機處于開啟狀態(tài)）

stepper.step(step_num);

}

void IR_detected() //ISR 函數(shù)在 IR 傳感器變高時執(zhí)行。

{

Serial.println("檢測到中斷");

stepper.step(150); //在步進電機停止前運行幾步

數(shù)字寫入（繼電器，高）；//打開電磁閥

stepper.step(0); //停止步進電機

螺線管開啟 = 真；

}