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自釀怪傢私之定量投糖器(1)

控制器

控制器要能輕易的改變出糖量,使用按鈕或微動開關出糖。為了改變出糖量方便,旋鈕控制(Rotary Encoder)和LCD顯示是必要的;採用現成有I2C板的LCD可以省掉很多接線時間。出糖則另外用按鈕或微動開關(甚至是紅外線感應);對Arduino來說,按鈕和微動開關只是形狀不同,可以以視為同樣的東西,甚至紅外線距離感應器只是是多需要一個5V電源,只要保留接頭,一樣可以採用。

繼電器是控制直流馬達所必須,視馬達規格,另外需要馬達的電源,通常是12v或24v,如果是12v,可以同時供電給Arduino,少掉供電Arduino的麻煩。為了方便,我採用Arduino Nano及一個IO板,這個IO版有很多GND/5V,也可以直接插12v供電。

材料列表:

  1. Arduino Nano加IO板或Arduino Uno
  2. KY-040 Rotary Encoder module/旋轉編碼器模組
  3. I2C 16×2 LCD
  4. 5v 繼電器
  5. 按鈕
  6. 蠕動泵及矽膠管
  7. Buzzer/蜂鳴器
  8. 杜邦線、接線盒及其他

接線:

  1. D9 -> KY-040/CLK
  2. D10 -> KY-04/ DT
  3. D11 -> KY-404/SW
  4. D2-> 按鈕
  5. D5 -> 繼電器/IN
  6. A4 -> LCD/SDA
  7. A5 -> LCD/SCL
  8. D12-> 蜂鳴器(下圖漏掉蜂鳴器)

除此之外,旋轉編碼器模組、LCD、繼電器都要接5V供電;旋轉編碼器模組、繼電器、LCD、按鈕、蜂鳴器也都要接GND。

12V除了供電Arduino,另外接負極到馬達,電源正極接到繼電器的輸出COM,繼電器的輸出NO則接到馬達。

軟體

GitHub下載,使用PlatformIO編譯上傳。PlatformIO的使用方法可以google或找我前面介紹BrewPiless的文。

功能說明:

第一層選單;轉動旋轉編碼器來選擇功能

項目說明
Automatic“自動”出糖模式,右上角顯示出糖次數,左下角顯示總出糖數,右下角顯示目前設定出糖數。按下(觸發)出糖鈕即會運轉出糖;轉動旋轉編碼器可改變出糖數,按下轉動旋轉編碼器則離開目前功能。
Manual“手動”出糖模式,按下(觸發)出糖鈕即會運轉出糖直到再次按下;按下轉動旋轉編碼器則離開目前功能。可用來清洗管路及一開始將糖水吸滿管路。
Settings設定,見下表。
設定項目說明
Calibration校正蠕動泵流速;首先轉動旋轉編碼器決定校正容量,接下來按按鈕開始出糖,目測出糖量接近目標時,再次按下按鈕,接著按下旋轉編碼器進入修正;轉動旋轉編碼器決定真正出糖數目。(一開始的校正容量只是方便修正值的輪入,修正值才是決定真正流速的關鍵。)
Dose Calibrate校正蠕動泵每次出糖的誤差;首先決定每次出糖量,接著決定次數,然後按下轉動旋轉編碼器即會開始出糖,結束後輸入真正出糖量。每次執行校正流速後,修正值會被重設。(出糖誤差並不是必要的,事實上我沒有實證會比較準。)
Trigger Setting觸發出糖機制,有這些設定: Dosing Control觸發機制:Button按鈕或Sensor感應器;如果設定為感應器,按鈕或微動開關放開時,出糖會中斷。 Delay延遲時間:按下按鈕或微動開關到真正出糖的延遲時間;這個設定值主要為了使用感應器;例如瓶子放好,手離開才開始出糖;使用按鈕可設為零。 CoolTime冷卻時間:出糖結束到下次出糖的最小間隔;可避免誤觸。
Sound Setting設定以下事件是否發聲: Button按下按鍵時 Dose Star開始出糖時 Dose End結束出糖時
Unit選擇出糖計算/顯示單位;糖水溶液夠均勻的話,計算體積和重量(成正比)會是一樣的;可依習慣顯示。

### 實作及試驗

前言所提到的兩顆蠕動泵我都買來試;大顆的矽膠管改為4.8x6mm,出糖快適合手持接糖;小顆的矽膠管用3x5mm,5ml左右需要2秒上下。我比較偏好小顆的輕薄短小。

控制器和蠕動泵採分離的配置,蠕動泵是用電源控制,所以也採用DC插頭方式和控制器連線。觸發按鈕也採用分離方式,透過立體聲耳機插座/插頭,考慮嘗試幾種不同的方式:按鈕、底盤重量、瓶頸或瓶口輕碰觸動。

###(目前)心得

  1. 直流馬達對電路有嚴重的干擾;大泵運轉時,按鈕完全無法使用;小泵好些,離控制器不要太近,就可以正常操作;需要使用電容來降低干擾。
  2. 小容量用秤會比看體積準確。
  3. 大泵和小泵都有一定的精準度;大顆泵用1g準度的秤來量是準的;小顆的用0.01g精準度秤量誤差在0.1以內。
  4. 不同濃度的糖水流速不同;用3x5mm管的小泵,70brix的糖水(太高糖不容易溶化)速度為水的1/4以下,但50brix的糖水則和清水相差無幾。建議採用50brix的糖水。不要用水的校正數據用在糖水。
  5. 馬達的震動會晃動矽膠管,如果出糖口沒有插進瓶口,需要固定。
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