Колодец с мёдом09.02.2021 14:18

Захотелось мне сделать кухонную безделушку / украшение. Конечно же, с электроникой и интерактивностью.

Идея — дозатор мёда такой, чтобы процесс подачи выглядел как подъём ведёрка из колодца девушкой в русском национальном оформлении.

Устройство

Прямоугольный фанерный корпус, внутри которого расположена банка с мёдом, привод и управляющая электроника.

Сверху на корпусе находится венец колодца, столбы с воротом, фигурка девушки в русском народном костюме и с лампой.

Всё делалось с минимальными затратами.

Реализация

1.      Корпус — нарезанная на лазере фанера, верх — зелёный фетр. Деревяшки, образующие столбы и венец колодца — из ближайшего леса.

2.      Крышка. Чтобы мёд не стоял открытым и не заветривался, надо сделать крышку. Крышка должна незаметно открываться, позволяя достать мёд. В металлической крышке банки сделал квадратное отверстие, закрываемое откидными крышечками из пластика с уплотнителем по краю, чтобы не было щелей. Тяги от крышечек прикрепил с сервомашинке. Полный ход крышек 90°. Венцом (брёвнами) колодца маскируются открытые крышки.

3.      Механизм вращения ворота колодца. Так как кукла чисто декоративная, вращать ворот она не может. После проработки нескольких вариантов кинематики сделал так: деревянный столбик ровно расколот пополам, в нём выбрана сердцевина, на оси ворота шкив. Тонкий ПВХ ремешок внутри столбика от верхнего шкива до редуктора с двигателем «под полом». Непросто было уместить шкив диаметром 11 мм в 14-мм столбик.

4.      Контроль вращения. Так как ремень однозначно будет проскальзывать (не нашёл такого мелкого зубчатого, вряд ли есть шириной до 1,5 мм) нужен ещё и контроль оборотов ворота, чтобы ведро не намоталось. В тот же столбик уместил и оптопару ИК светодиод + фототранзистор. Пришлось делать на отражении, для метода пересечения луча — просто нет места.

5.      Ведёрко. Тут засада — нет ничего, что само зачёрпывает мёд быстро и надёжно. Мини-ведёрко не переворачивается, перфорированный диск из нержавейки погружается слишком медленно, традиционная булава не тонет. Относительно нормально заработала ловушка-венчик из нержавеющей проволоки 1 мм (двойная плоская спираль), она быстро погружается и позволяет вытащить пол-чайной ложки без риска проскальзывания ремешка.

6.      Дополнительно сделал функцию ночника, в свободную руку фигурки добавил светильник. Для имитации матового светильника-лампады обрезал кусок стержня для клеевого пистолета, создав объёмный тетраэдр, вставил в рамку из проволочки и вплавил внутрь оранжевый светодиод smd0603.

7.      Кнопка запуска процесса. Любые дистанционные способы (на поднесение ложки или др.) портили бы внешний вид, или не подходили для пластиковой ложки / простой демонстрации. Реализовал микрокнопкой, замаскировав её под половинкой «бревна». Получилось незаметно и гармонично.

8. Женская фигурка вырезана из пенопласта (покупная кукла смотрелась бы лучше, но нужен полностью свободный ход рук), нижняя рубаха, платок и сарафан сшиты из кусочков льняных тканей, и немного стоит колом, ну не водится синтетики у реконструктора)). Если буду делать ещё раз, куплю куклу, минискульптор из меня не очень.

Электронная часть

Микроконтроллер Atmega8A. Плата разведена, ЛУТом изготовлена без проблем, деталей мало.

Плата до отмывки флюса

Драйвер двигателя — микросхема TA7291P, мостовой драйвер с питанием силовой части от 5 В и невысокими потерями.

Двигатель от какого-то CD-плеера, бесшумный.

Датчик оборотов из самодельной оптопары — наверху, внутри столба.

Сервомашинка. Пришлось добавлять реостат по питанию — жрёт много тока.

Схема для измерения тока двигателя, ток измеряется через шунт и усилитель на транзисторе. Используется для оценки пустой/полной банки и для контроля заклинивания двигателя.

Белая подсветка под банкой и оранжевый светильник в руке.

На корпус выведен фоторезистор для контроля внешней освещённости.

Питание от USB сзади корпуса. Эта версия без батарей, но можно их поставить.

Алгоритмы

После нажатия кнопки-бревна открываются крышки банки, их почти не видно за венцом. Включается подсветка банки снизу, свет идёт через мёд в колодце вверх. Вид слегка жутковатый, но можно интерпретировать как

Мория Винни-пуха

Сразу после полного открытия крышек вал делает 10 оборотов, поднимая венчик, затем пауза для слива мёда в ложку. Затем отпускание на 0,5 оборота — это такой сигнал, чтобы убрать ложку, затем полное опускание венчика в банку (9,5 оборотов). Крышки закрываются.

Если в процессе работы нажать ещё раз на кнопку, то после опускания венчика крышки не закроются, а после небольшой паузы колодец снова поднимет порцию мёда.

Светильник работает при процессе и в темноте.

Защита по току двигателя не даёт испортить механику при заклинивании, отключая двигатель.

Выводы

В целом, задуманную задачу выполняет — мёд/сгущёнку поднимает и позволяет забрать пол-ложки. мимо не капает, времена пауз самые подходящие.

Дополнительный декоративный свет мне нравится, создаёт мини-подсветку в кухне.

Маскировка электромеханики — как и задумывалось, ничего лишнего не видно. 

Из замеченных проблем: редкие проскальзывания ремешка при больших нагрузках, шумный редуктор, значительное трение оси ворота в столбах — там надо бы ставить подшипники, но места нет. Можно попробовать фторопластовые втулки.

Моделька подарена, новых фоток сделать не могу, есть видео.

Спасибо за внимание!