Arduino Rock Cafè tesina

Le qualità che si apprezzano maggiormente in questa scheda sono

indubbiamente i sei piedini aggiuntivi, che permettono di fare delle

applicazioni in modalità professionale.

Nonostante le molteplici funzionalità ed applicazioni, per il

programmatore è molto semplice creare il programma grazie al

software gratuito apositamente studiato per Arduino.

Un altro grande vantaggio che non c’è sulle altre schede di Arduino

è che il PIC è estraibile, e diventa uno dei punti di forza di Arduino

one. Importanti sono poi gli schield, componenti che vanno ad

implementare le molteplici funzionalità di Arduino e si innestano

sopra ad essa. 6

ESEMPIO DI VOID SETUP 7

ESEMPIO DI UN VOID LOOP 8

SPIEGAZIONE:

1) VOID SETUP

il primo passaggio che si deve fare è quello di dichiarare quali

ingressi utilizziamo: si definiscono numeri costanti e interi ( const

int ), il nome che vogliamo attribuire all’ingresso ed a fianco il

numero del piedino ( es. 13); un elemento molto importante è il ‘;’

che indica la fine della scrittura ed è necessario al termine di ogni

riga.

Per il setup vero e proprio si apre una ‘{’ che si dovrà chiudere alla

fine.

L’informazione ‘pinMode’ serve per identificare gli ingressi come

INPUT oppure OUTPUT, scrivendolo a fianco; prima però ripetendo il

nome attribuito.

Al termine si chiude con ‘}’.

2) VOID LOOP

Nel void loop si possono usare centinaia di istruzioni; si possono

aprire diversi cicli (IF – ELSE, FOR, etc.). Per scrivere dei dati su un

foglio digitale si usa la funzione ‘serial print’.

Per mandare un segnale ad un output si usa ‘Digital Write’ mentre

per ricavare un dato ‘Digital Read’ ( se si tratta di I/O digitali;

Analog se sono analogici).

La funzione ‘delay’ che è una delle più usate serve per dare un

tempo, ovvero il nostro attuatore dopo il periodo prefissato svolge

un’informazione che gli diamo noi. 9

SCHEMA OPERAZIONI: FLOW CHART

INIZIO

NO SI I

PULSANTE

= HIGH NO SERBATOIO

PIENO

SI I

MACININO ON

ELETTROV.

1 NO SENSORE

NO = 1

SERB.

PIENO

SI SI I 10

GRUPPO

GRUPPO

SERBATOIO

CAM 1

OFF

ON

ON

TEMPO

SERBATOIO

OFF

TEMPO

GRUPPO

ON

NO CAM 2 =

LOW

SI I

GRUPPO

OFF

POMPA

ON

ELETTROV. 2

ON 11

ELETTROV. 2

ON

TEMPO

POMPA

OFF

ELETTROV. 2

OFF

TEMPO

GRUPPO

ON

NO CAM 1 =

LOW

SI I

GRUPPO

OFF

FINE

FASE 1: SMONTAGGIO 12

Il primo passaggio da fare era quello dello smontaggio, scollegare

tutte le componenti dalla vecchia scheda madre, eliminare i fili in

eccesso, iniziare a farsi subito un’idea di quello che serviva.

Qui le operazioni sono state semplici: si trattava di svitare cavi dai

morsetti e staccare le componenti dalle parti fisiche. 13

FASE 2: VERIFICA COMPONENTI

Un altro punto di partenza è sicuramente la verifica dell’integrità e

del funzionamento delle nostre componenti, senza di quello non può

certamente partire il progetto.

Qui entra in gioco il programma di laboratorio di 3° fatto con il prof.

Giordana, dove abbiamo imparato a cablare i semplici impianti civili

(interruzione, derivazione, inversione, relè etc. )

La prima cosa è capire a quale tensione lavorano i motori; in

seguito formata una piccola morsettiera andiamo ad alimentarli con

l’alimentazione necessaria, mettendo in serie un pulsante (cablato

N.O) in modo da far lavorare il motore solo quando lo desideriamo

noi.

L’interruzione semplice con pulsante è facile da realizzare; per

prima cosa bisogna distinguere pulsante ed interruttore: il primo

una volta premuto torna nella posizione di partenza, il secondo

rimane nella seconda posizione finche non viene di nuovo

richiamato alla prima.

Per effettuare il cablaggio, opero così: con una fase

( preferibilmente cavo di colore nero o marrone ) entro nel primo

morsetto e con la seconda ( cavo blu ) esco dal secondo e vado

all’utilizzatore ( lampada, motore etc. )

L’interruttore ha due morsetti mentre il pulsante ne ha quattro

poiché può essere collegato al circuito in due maniere differenti:

N.O = normally open, N.C = normally close. Queste lettere si

riferiscono allo stato iniziale del pulsante, se è N.O vuol dire che non

interagisce col circuito e lo chiude solo se viene premuto, viceversa

se cablato N.C.

Per mia fortuna anche se materiale con un po’ di anni sulle spalle

funzionava tutto correttamente tranne una pompa che mi è stata

gentilmente cambiata dal fornitore. 14

1) SCHEMA DI UN INTERRUTTORE

2) SCHEMA DI UN PULSANTE 15

FASE 3: SCELTA NUOVI COMPONENTI

Dopo aver effettuato lo smontaggio ho dovuto fare alcune

considerazioni soprattutto per quanto riguarda la sicurezza e il

posizionamento di tutti gli elementi.

Per quanto riguarda il posizionamento ho deciso di mettere un

quadro esterno (18 moduli) della Bocchiotti gentilmente acquistato

dalla scuola; inoltre è stato necessario anche l’acquisto di un

trasformatore 220/24 V, 63 VA ‘barra din’, poiché i motori all’interno

della macchinetta sono tre ad alimentazione 220 V e cinque con

alimentazione 24 V.

Per la sicurezza invece ho scelto un interruttore differenziale

magneto-termico e un portafusibili per il primario del trasformatore,

non è stato necessario proteggere il secondario perché il

trasformatore è di sicurezza quindi con secondario già protetto. 2

Il cablaggio all’interno è stato effettuato con cavi 3 x 1.5 mm

ottenendo così un doppio isolamento.

Oltre al quadro esterno è stata inserita all’interno una scatola di

derivazione per fare i morsetti tra i cavi provenienti dal relè quelli

dei motori.

I relè sono stati presi con tensione dei contatti 230V e tensione di

alimentazione per la bobina 6 V.

Ho utilizzato dei ‘faston’ connettori per i terminali dei cavi, canalina

per l’ordine; per l’alimentazione dell’Arduino ho usato un

alimentatore stabilizzato 220/7.7V montando una presa all’interno.

Per evitare la ‘sfiammata’ dei relè (dovuta all’eccessiva corrente di

spunto dei motori) è stato fatto un circuito di transistor per

innalzare la corrente erogata dalla scheda, esso è costituito da

transistor e resistenze. 16

MATERIALE: 2

- Cavo multipolare 3 G 1.5 mm ( fase, neutro terra); ho scelto

questo tipo di cavo per i collegamenti interni poiché a doppio

isolamento e di conseguenza più sicuro.

2

- filo 1.5 mm per collegamenti all’interno del quadro (rosso, blu,

nero, marrone, grigio)

- quadro Bocchiotti 18 moduli a doppio isolamento

- trasformatore di sicurezza ( secondario già protetto ) 63 VA,

220/24 V, barra din

- interruttore magneto-termico differenziale a monte per la

protezione dell’impianto

- due portafusibili ABB per la protezone del primario del

trasformatore

- 8 relè 230 V di uscita contatti e 6 V di alimentazione bobina

- 8 zoccoli portarelè

- Faston femmina isolati

- Alimentatore stabilizzato 7.5 V per alimentazione Arduino

- Display

- Morsetti vari

- Termorestringente per protezione delle saldature a stagno

- Circuito di transistor per innalzare la corrente di arduino ai relè

- Fascette

- Canalina

- Presa montata all’interno

- Scatola di derivazione 17

IMMAGINI MATERIALE: 2

cavo 3 G 1.5 mm 2

cavo 1.5 mm

quadro Bocchiotti 18 moduli

18

a) simbolo di un quadro a doppio

isolamento trasformatore Bticino 220/24-12

V 63 VA interruttore magneto-termico differenziale

19

portafusibili ABB

relè e zoccoli porta-relè

presa per alimentatore arduino 20

faston femmina isolati

alimentatore Arduino

circuito di transistor 21

FASE 4: CABLAGGIO NUOVE PARTI

Una volta assemblate le idee, e deciso definitivamente cosa fare si

inizia il nuovo cablaggio. La prima cosa che ho montato è stato il

quadro, semplicemente forando la macchinetta e fissandolo con dei

bulloni, successivamente ho eseguito un foro nella macchinetta per

fare entrare poi i cavi nel quadro, non disponendo di punte grosse

ho fatto tanti fori con una punta piccola. La difficoltà del nuovo

cablaggio è stata un po’ l’isolamento, alcuni utilizzatori

necessitavano di faston femmina isolati, ed è bastato comprarli,

altri invece non potevano che essere collegati tramite morsetti, ed è

stato leggermente difficoltoso isolarli bene, per due motori invece

ho dovuto saldare i fili e proteggerli con il termorestringente. Finito

il collegamento dei motori ho cablato l’interno del quadro,

alimentazione al magneto-termico, le uscite andavano ai

portafusibili del trasformatore, alla presa, all’alimentazione del

boiler e infine al comune dei relè che comandavano utilizzatori 220

V. la 24 V viene portata ai comuni dei relè; effettuati i ponticelli dei

comuni partono i fili dei contatti (un filo per relè) e vanno a

morsettarsi con i cavi dei motori dentro la scatola di derivazione,

dove verranno poi morsettati insieme tutti i neutri (220 da una

parte e 24 dall’altra). Per quanto riguarda l’alimentazione della

bobina dei relè (6 V) arrivano le uscite del circuito del transistor,

ponticelli dei neutri e inserimento di un diodo tra i due contatti. Il

pulsante scelta caffè (che è quello che da l’inizio al tutto) viene

collegato direttamente alla scheda di Arduino One. 22

FASE 5: INSERIMENTO ARDUINO

Una volta cablate le nuove parti (FASE 4), bisogna inserire Arduino

per poter iniziare a lavorare sul programma. Come spiegato nella

‘pin’

relazione su questo dispositivo utilizziamo digitali (n a nostra

pin

disposizione). Nel mio caso abbiamo 7 utilizzati. Un problema

che ho riscontrato è stata la corrente elevata richiesta dai motorie

per questo ho inserito un circuito di transistor in serie alle uscite per

facilitare il compito all’Arduino.

Una volta cablati gli ingressi si può passare alla fase della

progettazione del programma; per prima cosa si stabilisce quali

sono gli INPUT e quali gli OUTPUT, nel mio caso 3 I e 4 O, dalla

scheda rimangono fuori il macinino ed il serbatoio, a cui è stato

cablato un circuito a parte. 23

PROGRAMMA: 1)

In questa prima parte del programma si dichiarano le costanti, che

saranno poi le parti pratiche dell’arduino, e ho dato tre nomi ai

valori degli input (buttonState, cam1State e cam2State).

2)

In questa parte invece viene eseguito il void setup, che arduino

compie una sola volta e dove vengono dichiarati gli INPUT e gli

OUTPUT. 24

In questa prima parte del void loop, che poi è quello che l’Arduino fa

effettuare agli utilizzatori, inizio la procedura per la produzione del

caffè; dopo esser stato macinato si apre il serbatoio che fa scendere

il caffè nella apposita camera, contemporaneamente si attivano i

due motori dello zucchero che lo fanno scendere direttamente nel

bicchiere, dopo un tempo pre-stabilito si attiva il motore che pressa

il caffè macinato. 25

A metà del suo giro, si ferma e si attivano contemporaneamente la

pompa e l’elettrovalvola, che fanno scorrere l’acqua calda del boiler

attraverso la camera caffè e scende nel bicchiere al termine di

questa operazione (13 secondi circa), ma finchè non arriva nella

posizione giusta questo procedimento non parte. 26

Finito il procedimento precedente, ritorna in posizione la camera

espellendo la cialda fino a tornare in posizione iniziale. 27

CONCLUSIONI:

Eccomi quindi giunto alla fine della mia presentazione ed al

momento di tirare le somme.

Durante la realizzazione del mio progetto non è stato tutto facile, ho

incontrato delle difficoltà ed alcuni problemi, che però mi sono

serviti e mi hanno aiutato a migliorare e a crescere.

Per esempio il processo si interrompeva a metà di una parte del

programma, ma con l’inserimento di un avvio forzato (con in

seguito un ritardo nella partenza) è stato risolto.

I primi caffè uscivano freddi, e successivamente con l’inserimento di

una resistenza (220V) che prima era scollegata, ora escono tutti alla

temperatura giusta.

Come potrete notare nel distributore non c’è il meccanismo per la

discesa dei bicchieri e dei cucchiaini, questo perché con il signor

Gondolo, che è il fornitore della macchina, in una delle prima volte

abbiamo verificato il suo non funzionamento (d’altronde questa

macchina è degli anni ’90).

Da questa esperienza ho appreso molto, ho utilizzato anche il

programma degli anni precedenti, ho imparato cose nuove (tra cui

tecniche di collegamento e cablaggio), ho migliorato le abilità

manuali (per esempio la saldatura) e sono soddisfatto di come ho

affrontato questo impegno.