Dulciurilla：Fitbit智能糖果分配器

描述

什么想法？

我的女兒喜歡甜食。她非常愛他們，以至于她愿意做任何事情來得到他們：不吃飯，從秘密藏身處偷他們，只要她得到她的糖劑量，她甚至愿意在這樣做時被抓到受到懲罰。

糖會激活大腦的獎賞系統(tǒng)。該系統(tǒng)的激活會導(dǎo)致強烈的獎賞感，從而導(dǎo)致渴望和上癮。所以藥物和糖都會激活大腦中相同的獎勵系統(tǒng)，導(dǎo)致多巴胺的釋放。

我們?nèi)叶际褂?Fitbit 健身追蹤器，但她的步伐不是那么好。但是，如果我們將她對甜食的渴望與她的實際日?；顒油狡饋砟?？如果我可以讓她增加體力活動以獲得這些獎勵怎么辦？我想那沒關(guān)系，因為一般來說我對甜食沒有問題，但我在沙發(fā)上發(fā)胖的同時吃甜食有問題。:)

因此，檢查了他們的 API，發(fā)現(xiàn)他們公開了日常活動指標(biāo)，例如步數(shù)、攀爬的樓層數(shù)、距離、卡路里等。唯一要做的就是糖果分配器能夠根據(jù)她的活動水平給她糖果。為了讓事情變得更有趣，我決定讓整個家庭都參加這次比賽，并讓這個分配器具有多用戶功能。這打開了一些有趣的家庭挑戰(zhàn)的大門，其中涉及含糖獎勵。

項目一覽

該項目相當(dāng)簡單。如果您熟悉基本概念，那么棘手的部分不是電子設(shè)備，而是機械部分。

• 糖果垂直排列在塔狀盒子內(nèi)
• 微控制器 ESP8266 NodeMCU 設(shè)置一個 HTTP 服務(wù)器監(jiān)聽 LAN 上的連接。
• 可以托管在互聯(lián)網(wǎng)上的配套網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，發(fā)送和接收 HTTP 消息以分發(fā)糖果或獲取狀態(tài)信息。
• 配套應(yīng)用程序可以有任何邏輯，但我的版本會根據(jù)您使用 Fitbit 進(jìn)行的健身活動為您提供糖果。您可以輕松編寫不同的邏輯，因為分配器本身可以使用 Restful API 進(jìn)行控制。當(dāng)你在 Facebook 上收到點贊時，比如給你糖果 :) 瘋了！
• 如果通過 API 請求糖果，微控制器會指示伺服電機移動，進(jìn)而使托盤滑動，最終將糖果推出
• 該設(shè)備非?；?。附加功能包括燈光和最后播放帶有蜂鳴器的愚蠢旋律。

點膠機構(gòu)

• 因為機器是點膠機，所以只有一個主命令點膠
• 當(dāng)微控制器接收到點膠指令時，它會利用360度連續(xù)伺服來完成這項工作。
• 伺服正在向前推動托盤并可以通過推拉桿將其拉回，
• 托盤在軌道上滑動。您可以輕松地用兩根堅硬的金屬棒制作軌道。潤滑桿以改善滑動并最大程度地減少令人不快的噪音。托盤可以由木頭、塑料甚至金屬制成。我建議你把托盤做得盡可能薄，但能把糖果移出來，把托盤安裝得盡可能靠近地面，最好不要接觸地面。由于糖果下落的角度較小，這將有助于防止卡紙。
• 托盤最初位于塔內(nèi)最底部，所有糖果都在頂部。
• 首先，伺服電機拉回托盤，為下一顆糖果騰出空間，下一顆糖果落在外殼底部，同時托盤縮回，然后托盤向前推動，進(jìn)而將糖果推??到外面。
• 有兩個金屬傳感器，一個在前面，一個在后面，可以判斷托盤何時到達(dá)最終或初始位置。它們的作用類似于按鈕，并使用中斷進(jìn)行處理，以提高安全性和響應(yīng)能力。
• 如果托盤沒有在預(yù)期的時間范圍內(nèi)到達(dá)目的地（設(shè)置為 1 秒），則實施軟件卡紙保護(hù)以防止損壞
• 對于維護(hù)，有前后移動托盤的命令，但如果托盤卡住，您可以用手移動托盤 :)。

筆記：

使用不同類型的電機也可以。我有一個連續(xù)伺服，但我想位置伺服甚至步進(jìn)電機或普通直流電機都可以工作。如果您依靠它們的固定定位精度，您甚至可以放棄初始/最終位置傳感器。移除這些的一個問題可能是位置校準(zhǔn)和軸位置的手動更改。

你需要把伺服喇叭做得更長；為此，您可以像我一樣用螺絲連接 7-8 厘米的膠合板延伸件。控制桿通常在與喇叭連接的一端有一個 Z 形彎頭（彎成字母 Z 的形狀），另一端有一個 90 度彎頭，帶有彈簧固定器。我的 Z 彎不太好，因為我使用了非常堅硬的電線并且沒有合適的工具，所以我實際上使用了 U 彎，效果很好。這個想法是桿不應(yīng)該從喇叭中脫出。這是一個很好的補充，可以確保桿移動的孔不會磨損（特別是如果喇叭材料像木頭或塑料一樣柔軟），所以我插入了一個橡膠墊圈。要制作彈簧固定器，您可以使用一些彈性線和一根熱縮管。

不要忘記用提供的螺絲將喇叭固定到伺服器上。您可能需要在木質(zhì)延伸件上鉆一個孔，以便將螺絲實際連接到塑料喇叭上。

通電

所有基于 ESP8266 的開發(fā)板都有一個內(nèi)置穩(wěn)壓器，因此您只需連接一根 USB 數(shù)據(jù)線，它將提供 5V 電壓，內(nèi)置穩(wěn)壓器將為芯片提供 3.3V 電壓。請注意，舵機連接到 5V 輸入，因為它需要更多功率。所以基本上輸入電壓為 5 伏，設(shè)備在點膠時需要高達(dá) 1.5A 的電流。不分配時，WiFi 芯片通常消耗 50 - 300 毫安，每個 LED 消耗 30 毫安。我沒有實現(xiàn)省電模式，但在待機狀態(tài)下，它不應(yīng)超過 120 毫安。

燈光

任何涼爽的分配器都有一個透明面板，供您檢查里面的食物，并配有照明。

我沒有在照明方面走得太遠(yuǎn)，即使你對彩色 LED 發(fā)瘋了。我只是在前面板使用了兩個白色 LED，由一個 NPN 晶體管激活。前面板燈也可用作狀態(tài)和錯誤指示器。

當(dāng)設(shè)備連接到 WiFi 時，燈會慢慢淡入和熄滅，直到建立連接，然后燈會亮到更高的強度。我只是使用 PWM 引腳來控制光的強度。

該電路是一個標(biāo)準(zhǔn)的低側(cè) NPN 開關(guān)。

如果您是初學(xué)者，請繼續(xù)閱讀

它被稱為低側(cè)開關(guān)，因為晶體管正在切換接地路徑。負(fù)載的 VCC 輸入直接連接到電源正輸出，而負(fù)載的地通過連接到集電極引腳的晶體管連接。如果足夠的電壓和電流施加到晶體管的基極，晶體管就會飽和并從集電極傳導(dǎo)到發(fā)射極。負(fù)載由我們的兩個白色 LED 組成，正極（陽極）通過串聯(lián)電阻連接，以限制電流.為了激活“開關(guān)”，我們通過串聯(lián)電阻向晶體管的基極發(fā)送邏輯 1。基極沒有電阻的三極管就像沒有限流電阻的LED. 電阻器的值及其兩端的電壓將設(shè)置電流。電阻器需要足夠大以有效地限制電流，但又要足夠小以便為基極提供足夠的電流。您可以根據(jù)您的晶體管和負(fù)載計算該值。例如，我的 NPN3904 的 hFE=100 與 5k 電阻器配合使用可以很好地切換 60mA，因此我使用了一個 4.7K 的電阻器，它應(yīng)該在 3.3V 和 3.3V 的正向 LED 電壓下處理 70mA。我使用了一個非常小的 1.8 歐姆電阻來限制 LED 電流，因為 LED 的正向電壓應(yīng)該相同，并且電壓是穩(wěn)定的。您可以使用此計算器計算基極電阻。而這個用于 LED 電阻器。

安全和糖果防盜保護(hù)

為了防止未經(jīng)授權(quán)訪問糖果（基本上是為了防止我的女兒偷糖果 :)）我使用了一把普通的舊鎖。如果你想避免作弊，我認(rèn)為這個問題不能被忽視 :)

音效

分配過程完成后，我正在使用無源蜂鳴器播放旋律。由于播放旋律通常有延遲，我創(chuàng)建了一個safeDelay函數(shù)以較小的增量（100 毫秒）延遲，讓內(nèi)部 ESP8266 進(jìn)程更頻繁地運行，延遲被認(rèn)為是一種不好的做法，但旋律是在最后播放的分配過程，所以它不應(yīng)該影響響應(yīng)有用命令的能力。

外殼

外殼是用膠合板建造的。前門有一個透明的塑料面板，可以看到里面的食物。

最重要的方面是確定糖果塔的尺寸。我建造了一個巨型 Tic-Tac 盒尺寸的塔。這個方便的塑料盒有一個小活動鉸鏈蓋，可以裝 M&Ms、Smarties 或類似的小糖果，完全取下蓋子后，您可以放入巧克力塊，如 Kinder 巧克力棒或任何適合的東西。糖果塔應(yīng)該與 Tic-Tac 盒子緊密貼合，各個方向的間距只有幾毫米。如果空間太多或太少，Tic-tacs 就會卡住，

在外殼上加一個蓋子或門是非常有用的，這樣你就可以進(jìn)行維護(hù)。維護(hù)可以包括潤滑導(dǎo)軌。在我的版本中，無法通過打開蓋子取出糖果，因此沒有必要固定它。

一個很好的補充也是一個電源開關(guān)。您可以剪斷 USB 電纜并將一個小開關(guān)連接到正極。

網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

配套網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序是用 PHP/Javascript 編寫的。實際上，我將此功能集成到一個更復(fù)雜的應(yīng)用程序中，我正在使用該應(yīng)用程序?qū)⑹澄镉涗浀?Fitbit 中，并連接到我的 DIY Healtzuilla 體重秤。

作為高級概述，該應(yīng)用程序使用通過 HTTP 分配的 LAN IP 與分配器通信。如果完成定義的挑戰(zhàn)，它使用status和dispense端點提供糖果。為了檢查挑戰(zhàn)是否完成以及如何完成，它使用 OAuth2 身份驗證連接到 Fitbit Web API 并檢索每日統(tǒng)計數(shù)據(jù)。它會跟蹤已經(jīng)分配（吃掉）的糖果，如果您贏得了新糖果，它會為您提供新糖果。它為不同的用戶保留單獨的統(tǒng)計信息。

從這個更大的代碼庫中提取與 Dulciurilla 相關(guān)的 PHP 源代碼會有點困難，但如果有足夠的請求，我可以做一些努力。

使用 jquery 的分配器的 ES6 Javascript 類示例：

class DispenserApi {
    constructor(baseUrl) {
        this.baseUrl = baseUrl;
    }

    executeCall(endpoint, method = 'GET', body = null) {
        return $.ajax({
            type: method,
            url: this.baseUrl + endpoint,
            dataType: 'json',
            data: body
        }).fail(function (jqXHR, textStatus, errorThrown) {
            console.log('Request failed: ' + jqXHR.status);
        });
    }

    getStatus() {
        return this.executeCall('dispenser/status');
    }

    dispense() {
        return this.executeCall('dispenser/dispense', 'POST');
    }
}

它可以像這樣實例化和使用：

// replace with your dispenser IP
var dispenser = new DispenserApi('http://192.168.0.152/api/');

dispenser.dispense().done(function (dispenseData) {
    console.log("Success");
}).fail(function (jqXHR, textStatus, errorThrown) {
    console.log("Failed");
});

寧靜 API 參考

RESTful HTTP API 可在 獲得http:///api/。所有響應(yīng)都是 json 格式。

成功的 POST/PATCH 操作返回 HTTP 狀態(tài)代碼 200 和如下所示的 JSON：

{"success": true}

失敗的請求返回一個非 200 的 HTTP 狀態(tài)代碼和一個帶有兩個鍵的 JSON 對象：

• 錯誤：bool （始終為真）
• 消息：字符串（可選）

例子：

{"error": "true", "message": "Something went wrong"}

以下所有路徑均與秤 IP 地址相關(guān)。

分配器API

要求分發(fā)糖果

POST /api/dispenser/dispense

獲取設(shè)備狀態(tài)

GET /api/dispenser/status

設(shè)備可能處于以下狀態(tài)之一：

• 正在初始化（代碼 0）-尚未準(zhǔn)備好命令
• 空閑（代碼 1）-準(zhǔn)備好執(zhí)行命令
• 點膠（代碼 2）-在點膠過程中，此時無法處理新命令
• 錯誤（代碼 3）- 如果托盤卡住，WiFi 未連接。無法處理任何命令。

示例響應(yīng)：

{"statusCode":  2, "statusText": "Dispensing"}

維護(hù)API

向前移動托盤

POST /api/dispenser/maintenance/tray/move-forward

向后移動托盤

POST /api/dispenser/maintenance/tray/move-backwards

獲取托盤狀態(tài)

GET /api/dispenser/maintenance/tray/status

托盤可以處于以下狀態(tài)之一：

• 已停止（代碼 0）
• 向后移動（代碼 1）
• 前進(jìn)（代碼 2）

示例響應(yīng)：

{"status": 1, "statusText": "向后移動", "operationTime": 360}