LISTA DEI COMPONENTI

• 1 x Arduino MEGA 2560 R3 (acquistalo su Amazon)
• 1 x Alimentatore 12V DC (acquistalo su Amazon)
• 1 x Ventola di raffreddamento (acquistala su Amazon)
• 1 x Breadboard (acquistala su Amazon)
• 1 x LED RGB (acquistalo su Amazon)
• 8 x LED (3 x Blu/Celeste 3 x Verde, 2 x Rosso) (acquistali su Amazon)
• 1 x Display a cristalli liquidi (LCD) (acquistalo su Amazon)
• 1 x Condensatore 100 μF (acquistalo su Amazon)
• 5 x Pulsante (acquistali su Amazon)
• 1 x Potenziometro (acquistalo su Amazon)
• 2 x Sensore ad ultrasuoni HC-SR04 (acquistali su Amazon)
• 1 x Sensore di temperatura DHT11 (acquistalo su Amazon)
• 1 x RTC (Real Time Clock) DS1307 (acquistalo su Amazon)
• 1 x Pila a bottone CR2032 (3 Volt) (acquistala su Amazon)
• 1 x Motore Passo-Passo (Stepper Motor) NEMA 17 (acquistalo su Amazon)
• 1 x Stepper Motor Driver A4988 (acquistalo su Amazon)
• 2 x Ciotola per animali domestici
• 2 x Contenitore cibo/acqua
• 1 x Vite elicoidale (realizzata tramite stampante 3D)
• 1 x Supporto Motore Passo-Passo NEMA 17 (realizzato tramite stampante 3D)
• 1 x Giunto a T in PVC (Ø 1” ½ )
• Cavi Jumper (femmina-femmina, maschio-femmina, maschio-maschio) (acquistali su Amazon)
• Resistenze (220 Ω, 1 KΩ) (acquistale su Amazon)

Arduino MEGA 2560 R3

La piattaforma Arduino MEGA 2560 R3, di cui ho parlato in maniera più approfondita nella sezione hardware, è utilizzata per svolgere gran parte delle mansioni richieste.

Specifiche tecniche:

• Microcontrollore: ATmega2560
• Tensione Operativa: 5V
• Voltaggio Input (raccomandato): 7-12V
• Voltaggio Input (limite): 6-20V
• Pin Digitali di I/O: 54 (di cui 15 forniscono output PWM)
• Pin Analogici di Input: 16
• Corrente DC per Pin I/O: 20 mA
• Corrente DC per Pin 3.3V: 50 mA
• Memoria Flash: 256 KB di cui 8 KB usati dal bootloader
• SRAM: 8 KB
• EEPROM: 4 KB
• Velocità di clock: 16 MHz

LED RGB

In serie ad ogni LED sarà inserita una resistenza (220 Ω) che consentirà di regolare la corrente circolante nel diodo.

Utilizzo all’interno del progetto:

Il LED RGB, installato all’esterno della struttura, segnala/notifica in maniera visiva al padrone del felino che il dispositivo deve essere rifornito di cibo o acqua.

Un veloce lampeggio (come il LED di notifica di uno smartphone) notifica che l’acqua si trova al di sotto della soglia minima se di colore blu seguito da uno rosso, oppure che il cibo si trova al di sotto della soglia minima se di colore verde seguito da uno rosso.

Sensore ad ultrasuoni HC-SR04

Il sensore ad ultrasuoni HC-SR04 fornisce un metodo semplice per la misurazione di distanze. E' ampiamente utilizzato in applicazioni di robotica, sistemi di sicurezza o in sostituzione di unità ad infrarossi, rispetto alle quali offre performance più elevate.

Il sensore HC-SR04 è costituito da una scheda, che presenta nella sua parte posteriore un sofisticato circuito elettronico, e nella parte anteriore un quarzo e due cilindri metallici: i trasduttori ad ultrasuoni.

Uno di questi invia ultrasuoni che rimbalzano contro ad un qualunque oggetto posto di fronte ad esso, ed entrano di ritorno nell'altro cilindro. L'HC-SR04 è un sensore digitale ed utilizza due pin, uno per inviare il suono ed uno per riceverlo. Questo modulo è capace di misurare una distanza compresa tra 2 e 250 cm con una precisione di 1 cm.

Utilizzo all’interno del progetto:

Il sensore ad ultrasuoni è utilizzato per misurare il livello di cibo ed acqua rimasto all’interno dei rispettivi contenitori. Più la distanza rilevata dal sensore è maggiore, più la riserva di cibo/acqua è scarsa.

Specifiche tecniche:

• Tensione di lavoro: 5V DC
• Corrente assorbita: >2 mA
• Frequenza di lavoro: 40 Khz
• Distanza max: 250 cm
• Distanza min: 2 cm
• Accuratezza: 1 cm
• Angolo di misura: 15°
• Ingresso: Trigger 10 µs Impulso TTL
• Uscita: Echo segnale PWM TTL
• Dimensioni (mm): 45,5 x 20,5 x 15,3

Sensore di temperatura e umidità DHT11

Il DHT11 è un basilare, ultra-economico sensore di temperatura e umidità. Utilizza un sensore di umidità capacitivo ed un termoresistore per misurare l’aria circostante ed inviare il risultato, sotto forma di un segnale digitale, sul pin Data. È molto semplice da usare, ma richiede particolare accorgimenti tempistici per la richiesta dei dati rilevati. È possibile ricevere nuovi rilevamenti solamente ogni due secondi, perciò, richiedendo i dati rilevati potresti riceverne di vecchi di 2 secondi.

Utilizzo all’interno del progetto:

Il sensore DHT11 ha il compito di tener traccia della temperatura della scheda, la quale tende a raggiungere temperature considerevolmente elevate; nel caso in cui venga superata una temperatura limite (impostata a 35° C), viene attivata una ventola di raffreddamento, posta al di sotto della scheda, che rimane in funzione finché la temperatura non rientra nella norma.

Specifiche tecniche:

• Tensione di lavoro: 3 – 5V
• Corrente assorbita: 2.5 mA (durante la richiesta dei dati)
• Umidità: compresa 20-80% (con 5% di accuratezza)
• Temperatura: compresa tra 0-50°C (con ±2°C di accuratezza)
• Dimensioni (mm): 15.5 x 12 x 5.5

RTC (Real Time Clock) DS1307

Il modulo RTC (Real Time Clock) fornisce un’accurata misurazione del tempo. Tale modulo si basa sull'integrato DS1307 I2C RTC. Il modulo è dotato di EEPROM (Erasable and Programmable Read Only Memory) con 32 KByte di memoria.

È presente una batteria tampone al litio che consente di alimentare il dispositivo e garantisce un funzionamento a lungo termine anche quando è disconnesso da Arduino. Il circuito risulta essere così totalmente indipendente: incrementa l’ora senza aver bisogno di un microcontrollore e con la batteria completamente carica è in grado di funzionare per 8 anni.

Utilizzo all’interno del progetto:

Il modulo RTC possiede il compito di tener traccia dell’orario e della data, ed effettuare in base a questi le somministrazioni di cibo ad orari prestabiliti.

Motore Passo-Passo (Stepper Motor) NEMA 17

I motori passo-passo (o Stepper Motor) sono i motori più usati nell’automazione industriale, soprattutto nelle stampanti 3D. Sono ottimi per il posizionamento e per decidere una velocità non troppo elevata.

Dentro il motore passo-passo troviamo due bobine (polo positivo e negativo), cioè delle spire di metallo che assorbono corrente come delle grosse resistenze che generano un campo elettromagnetico; queste formano il cosiddetto statore (la parte ferma) e l’albero al centro è il rotore (la parte che ruota).

In base a come vengono alimentate le bobine, il motore effettua una rotazione di tot gradi definiti, chiamata passo; da qui il nome del motore.

Utilizzo all’interno del progetto:

Lo Stepper Motor NEMA 17, dotato di una vite elicoidale realizzata con una stampante 3D, è inserito all’interno di una giunzione a T in PVC. Tale dispositivo ha il compito di riversare i croccantini, contenuti in un contenitore soprastante, nella ciotola.

Stepper Motor Driver A4988

Questo circuito integrato è un Microstepping Bipolar Stepper Motor Driver (circuito integrato per il controllo di motori passo-passo). Lo A4988 opera con una tensione operativa che deve essere compresa nel range 8V - 35V ed è in grado di fornire fino a 2A per bobina se opportunamente dissipato.

Questa scheda controllo motori fornisce limitazione di corrente, protezione da sovraccarico di corrente ed inoltre 5 risoluzioni di microstepping da sfruttare nel controllo dei motori passo-passo.

Utilizzo all’interno del progetto:

Lo Stepper Motor Driver A4988 ha il compito di facilitare la gestione del motore passo-passo NEMA 17 riducendo, a livello software, la complessità dei comandi e semplificando, a livello hardware, il circuito.

Vite elicoidale / Supporto Motore Passo-Passo NEMA 17

La vite elicoidale, montata all’interno di una giunzione a T in PVC, riceve i croccantini dal serbatoio soprastante; quindi, attraverso un movimento del motore passo-passo NEMA 17, la vite ruota e trasporta i croccantini verso la ciotola.

I due pezzi sono stati modellati e modificati tramite il software gratuito ed opensource Blender. Successivamente sono stati stampati presso il negozio Sharebot 3D Store, ubicato in Firenze, specializzato nella modellazione, scansione e stampa di oggetti in 3D.

I due prototipi sono stati realizzati in NYLFORCE, materiale particolarmente adatto per la stampa di piccoli oggetti sottoposti ad usura. 

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