Elettronica In 197 2015-07-08.pdf

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DRINK
MAKER
di BORIS LANDONI
e GABRIELE DAGHETTA
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Luglio / Agosto 2015 ~
Elettronica In
Hi-Tech
I
Basata su RandA,
prepara cocktail prelevando
da appositi dispenser le
quantità di bevande previste
dalle ricette memorizzate
nella pagina web dalla quale
si richiede la preparazione.
Prima puntata.
l caldo è arrivato e ol-
tre a un po’ d’ombra,
nei pomeriggi torridi
cerchiamo un po’ di rin-
fresco in una bevanda
fredda e rigorosamente
analcolica, che ci disseti
per un po’. Le sere all’a-
perto chiamano cocktail
che, potendosi rilassare
e magari non dovendo
mettersi al volante per
un po’, coniughino il
piacere dell’alcol con
refrigerio di qualche
cubetto di ghiaccio. Se
andiamo al bar trovia-
mo il barman che fa il
giocoliere con il tumbler
per servirci la nostra
bevanda preferita
mentre se siamo a casa
con gli amici, dobbiamo
rimboccarci le maniche
o delegare a un amico
esperto la preparazione
delle bevande. Esiste an-
che una terza possibilità,
invero futuristica ma
già sperimentata in al-
cuni locali “invasi” paci-
ficamente dalla robotica:
affidarsi a una macchina
prepara-cocktail. Cose
del genere esistono nel
mondo professionale,
ma possono essere auto-
costruite sfoderando la
propria grinta da maker
e sfogliando le pagine
di Elettronica In, perché
infatti, vista all’opera
una macchina del ge-
nere e conquistati dalla
voglia di farci servire un
cocktail perfettamente
miscelato e con i giusti
ingredienti, ci siamo
messi all’opera e abbia-
mo costruito un robot
capace di farlo.
Ne è nato Drink Maker,
un progetto realizzabile
con un po’ d’iniziati-
va da chi sa praticare
con parti meccaniche
e naturalmente con
l’elettronica, ma anche
disponibile in versio-
ne da montare per chi
vuole realizzare in casa
un proprio angolo bar
Elettronica In
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[schema
ELETTRICO shield]
volta che il bicchiere viene porta-
to dal carrello sotto un erogatore,
questo viene azionato e versa la
propria dose per il numero di
volte impostato dal sistema. Per
evitare che nel movimento da un
dispenser all’altro il cocktail ven-
ga agitato tanto da uscire dal bic-
chiere, abbiamo fatto in modo che
il carrello vari progressivamente
la propria velocità partendo lento,
raggiungendo dopo circa un se-
condo la velocità massima, quin-
di rallentando fino a fermarsi, in
un altro secondo. Il movimento
del carrello è ottenuto mediante
una cinghia dentata che ingrana
in una puleggia, dentata anch’es-
sa, azionata da uno stepper motor
posto nella parte inferiore del
telaio; il motore viene gestito da
un apposito controller e allineato
alla partenza sulla base di un
finecorsa posto tutto a sinistra,
che viene eccitato da un’apposita
sporgenza del carrello. L’inizio
della corsa del carrello combacia
con il primo dispenser, quindi in
fase di costruzione della macchi-
na dovete assicurarvi di posizio-
nare lo switch finecorsa in modo
che la sua levetta venga premuta
quando il carrello ha il bicchiere
centrato rispetto all’ugello del
primo dispenser.
Affinché la meccanica possa
compiere quanto appena descrit-
tecnologico e stupire gli amici
facendo loro “ordinare” sullo
smartphone o sul PC il cocktail
preferito e vedendolo preparare
in diretta dal robot.
IL PROGETTO
La nostra macchina robotizzata
prepara-bevande è un telaio com-
posto da profilati di alluminio,
sul quale sono applicati in fila
dei dispenser con azionamento
a pulsante posteriore, premuto
da una leva comandata da un
servomotore; ciascun dispenser
(o erogatore, o spillatore, se pre-
ferite) ogni volta che se ne preme
l’azionamento eroga una quantità
prefissata di bevanda, che nel
nostro caso corrisponde a 2 cc
(20 ml). I dispenser sono montati
ognuno su un portabottiglia che
permette di infilarvi l’ugello a
guarnizione nel collo della botti-
glia e rendere l’insieme stabile.
Il tutto sta sul sopralzo della mac-
china, fissato alla base sulla quale
scorre linearmente sull’asse il
carrello portabicchiere, che scorre
tramite dei ball caster sulle cave
dei profilati d’alluminio più lun-
ghi del telaio; dietro al carrello
è fissato anche il servocomando
che aziona il dispenser, così ogni
Lo shield realizza l’interfacciamento
tra RandA e la parte
elettromeccanica della macchina.
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Elettronica In
L’intera elettronica prende posto nel
contenitore stampabile in 3D, da fissare
al lato del telaio e da cui escono i cavi,
nonché le connessioni di Raspberry Pi.
to, vale a dire portare il carrello
col bicchiere sotto le bottiglie
necessarie a preparare il cocktail
richiesto e a ricevere dai di-
spenser le quantità di bevanda
previste, ci vuole un controllo
elettronico abbastanza raffinato,
che nel nostro caso è ottenuto
combinando Raspberry Pi, la
nostra scheda RandA (bridge tra
Raspberry Pi e Arduino), uno
specifico shield e un driver mo-
tori, che poi è lo stesso impiegato
nel progetto della stampante 3D
3Drag. Tutta la sequenza di mo-
vimenti necessaria a preparare
un cocktail e riportare il bicchiere
che lo contiene a inizio macchi-
na per essere prelevato, viene
decisa sulla base della composi-
zione del cocktail stesso, scelta
dall’utente tramite un’interfaccia
web personalizzabile. Abbiamo
quindi una parte dell’elettroni-
ca che permette di scegliere il
cocktail in un database (preven-
tivamente preparato dal gestore
del sistema e componibile a
piacimento), un’altra che traduce
gli ingredienti del cocktail stesso
in movimenti della meccanica
(spostamento carrello, pressione
del pulsante del dispenser...) e
un’altra che fisicamente controlla
-seguendo le istruzioni corrispon-
denti- il motore passo-passo e
il servocomando per operare le
azioni del caso.
In particolare, nella sezione elet-
tronica della macchina:
• Raspberry Pi genera e governa
l’interfaccia web d’utente, fa
da host per le impostazioni
dei cocktail, gestisce funzio-
ni ausiliarie come la verifica
della soddisfabilità dell’ordine
sulla base della disponibilità
degli ingredienti componen-
ti il cocktail (tiene memoria
delle quantità erogate, nota la
capienza della bottiglia di ogni
dispenser), quindi per ogni
prodotto prepara la serie di
comandi di posizionamento
e attivazione del pulsante del
dispenser che poi passa alla
sezione Arduino;
• RandA, che contiene l’har-
dware di Arduino Uno e le
interconnessioni con Raspber-
ry Pi, riceve da quest’ultima le
istruzioni di preparazione del
cocktail in corso, vale a dire la
posizione richiesta e il coman-
do del pulsante di apertura
del dispenser, le converte in
comandi diretti al driver moto-
re (impulsi di comando) e del
servocomando, quindi impar-
tisce i comandi del caso nella
sequenza opportuna;
• lo shield interfaccia RandA con
le connessioni dello stepper-
motor e del servocomando, ma
anche quelle con i dispositivi
di segnalazione luminosa (se
ne parlerà tra breve), il finecor-
sa ed altro, oltre ad ospitare il
driver motore;
• il driver motore, sulla base de-
gli impulsi ricevuti da RandA,
pilota lo stepper motor per
farlo avanzare del numero dei
passi richiesto.
Più esattamente, RandA ha scrit-
to nel proprio firmware il rappor-
to tra l’avanzamento necessario
per raggiungere ogni dispenser e
il corrispondente numero di passi
che lo stepper-motor deve com-
piere; per esempio, nella macchi-
na da noi realizzata per le prove
la distanza tra un dispenser e il
successivo è 97,7 mm e quella da
inizio corsa al primo dispenser è
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