一種便于感應式自動攪拌機的設計與實現

樊奇岳 孫靖凡 高琪琪 楊文珺

摘要：本設計完成了一種便于感應式自動攪拌機的設計與制作，通過揉捏調試和測試，項目具有實時顯示公共標志點，真正的智能拼接，不需第三方軟件進行處理、節能環保，便于拆卸與安裝，節省時間等

特點。

關鍵詞：攪拌機;智能;傳感器

中圖分類號：TP399? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）22-0242-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Design and Implementation of a Convenient Automatic Mixer for Induction Type

FAN Qi-yue，SUN Jing-fan， GAO Qi-qi， YANG Wen-jun

（Wuxi Institute of Technology， Internet of things college， Wuxi 214100， China）

Abstract： This design has completed the design and production of a kind of induction automatic agitator. Through kneading and testing， the project has real time display of public sign points and real intelligent stitching. It does not need third party software to handle， energy saving and environmental protection， easy to disassemble and install， save time and so on.

Key words： Mixer; Intelligence; Sensor

1 設計背景

近些年來隨著機械化的發展，特別是一些農機的普及，越來越多從事體力活的人獲得了解放，開始從事機械化操作，從之前的人工生產到現在的機械化生產，這一進步不僅僅表現在生產效率上，也表現在生產出的產品質量以及產品種類上。攪拌機設備作為機械化的產物，被廣泛地應用于飼料加工業、食品加工業以及醫藥、化工等生產領域。目前市場上已經出現的飼料攪拌機種類有很多，比如：臥式單雙軸攪拌機、臥式雙螺旋攪拌機、立式飼料攪拌機等。

2硬件設計

（1）機械結構設計

（2） Arduino主控板

Arduino UNO是Arduino USB接口系列的最新版本，作為Arduino平臺的參考標準模板。UNO的處理器核心是ATmega328，同時具有14路數字輸入/輸出口（其中6路可作為PWM輸出），6路模擬輸入，一個16MHz晶體振蕩器，一個USB口，一個電源插座，一個ICSP header和一個復位按鈕。

3軟件設計

（1）功能實現邏輯

Arduino UNO是Arduino USB接口系列的最新版本，作為Arduino平臺的參考標準模板。UNO的處理器核心是ATmega328，同時具有14路數字輸入/輸出口（其中6路可作為PWM輸出），6路模擬輸入，一個16MHz晶體振蕩器，一個USB口，一個電源插座，一個ICSP header和一個復位按鈕。UNO已經發布到第三版，與前兩版相比有以下新的特點：

1.良好的開發環境：開發軟件具有市場上大多數傳感器的庫函數，使用起來非常上手，可以用來訂制不同的產品制作;不需要去找各種傳感器的說明書，可以較快地節約時間。

2.操作簡單： Arduino采用圖形化編程語言和C語言，Arduino開發軟件的庫函數可以對內部的硬件結構和寄存器可以忽略，只需要了解那些引腳是數字還是模擬引腳即可，只需要簡單地幾個指令學習，并且這些指令見名知意，輕松入門，迅速應用。此開發板在軟件和硬件方面完全采用開源的方式，對使用者不保留任何技術，基于各種傳感器的庫函數對應引腳即插即用，即使需要變換引腳也只需要在庫基礎上簡單修改，可以完成較復雜的工程，實現多功能的作品。說到開源可以通過網絡在各種論壇，博客，網站里面找到各種類似的項目指導，這些整合的資源有助于開發者在卡法過程中如果遇到難題也有方法去解決，提高開發效率。

3.控制板資源豐富：ATMGEA328P具有豐富的內部資源，32KB的flash同時RAM達到2KB，最大工作頻率是20Mhz，有I2C、SPI、USART這些接口， 具有8個模擬轉數字功能接口等;

4.性能較優越：它采用直流供電電壓范圍是1.8V-5.5V，具有功耗低，與同價位的單片機相比性能優越的8位微控制器，才用了RISC的框架體系結構，它的內存具有非易失性，內部具有可以校準的振蕩器，6個睡眠模式，超低功耗在1.8V的正常模式工作電流為0.2mA，在省電模式下工作電流為0.75uA的功效。另外板子的電路上采用了斷電保護功能即使短路也不會對芯片造成損壞。

5.靈活性：Arduino的種類繁多，有mini板的小板子可以適合嵌入式的開發，能夠在不同的環境運用

（2）部分實現程序

本設計通過各種傳感器實現較好的功能。通過壓力傳感器檢測進料是否超出攪拌量程，通過單片機控制水泵的出水快慢實現攪拌的均勻滿足要求。通過聲音和led燈檢測系統是否有故障，當有故障時候停止攪拌，并且發出聲音和光提示，通過直流電機控制板控制攪拌的速度，在不同的場合使用不同的速度都可以滿足要求。

4系統調試

在項目調試之前需要有良好的故障排除技巧至關重要。通常情況下，電路在第一次嘗試時工作現象可能有不正確。如果電路板上的組件變熱，出現意外行為，根本不做任何事情，甚至爆炸，這可能會非常嚇人。人們在哪里開始排除故障？每種情況的答案都不相同，即使在實踐中，也會遇到無法立即解釋的錯誤。類似于絕地技術的故障排除技巧只能憑借經驗，但是有一些常見問題可以迅速診斷出來，理解這些常見問題以及如何檢查這些問題對于初學者和大師來說都是一個共同的起點。假設你插入你的電路，并且有什么不對。它可能根本無法工作，或者以一種你不期望的方式行事。在您離開萬用表之前，您應該始終檢查問題。這些可能看起來很明顯，但最好從頭開始，而不是為了找到一個低級的錯誤而花費幾個小時排查更復雜的問題。

在完成不供電調試之后，確保在基本問題上沒有什么問題之后，接通電源打開主控板上的開關，主控板上的電源指示燈會亮，驅動板上的指示燈亮起。通過串口線連接筆記本和Arduino板將寫好的程序下載進去。首先最基本的是讓感應式自動攪拌機的電機能夠正常運行起來，控制電機驅動板調試，當電機能夠正常運行時候，然后控制電機的正反轉，以及電機的轉速問題，可以測的攪拌機的基本功能，然后將控制控制水泵的程序測試一下，通過控制發現水泵出水的快慢確保在系統中調試的時候出現出水問題。接下來通過Arduino板測試壓力模塊，將攪拌機中放入水和不放入水進行對比看是否有現象。最后同過顯示和輸入模塊對系統進行操作沒問題后，用單片機讀取他的狀態在判斷語句里面放一個串口執行語句，即當紅外模塊觸發的時候可以通過串口顯示出來。通過這些的測試證明了硬件在接口和元器件模塊上沒有不能工作的。故接下來的整體調試方法。將每個模塊的子函數建成各個小的模塊化函數，這些函數在調用起來比較方便快捷，在隔一段程序的外圍加上一個串口發送指令這樣可以驗證程序在一直運行下去，沒有在那個地方卡起來，如果在調試的時候發現有些串口指令沒有接收到在相應的地方查找函數在函數里面一條語句，一條語句地執行排出錯誤。

5總結

一種便于感應式自動攪拌機結構簡單，設計合理，成本低廉。采用鋰電池供電方便戶外工作體積小巧，續航時間長。與傳統的攪拌機相比，使用的限制較少使用比較靈活。系統配備強大后處理功能，可以快速、高效的、自動化采用氣壓的原理實現快速吸入，使用方便，操作簡便;滿足設計和產品在線質量檢測的不同需求。但仍然存在質量較重，外形不美觀等問題，下一步將繼續改進，完善本設計，服務于社會生活。

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【通聯編輯：梁書】