Вендинговый автомат и его программа

Исследовательская работа

Выполнена       учеником    9   класса

муниципального             бюджетного

общеобразовательного учреждения

«Междуреченская СШ №6»

Игнашевым Савелием

Научный руководитель – учитель

муниципального бюджетного

общеобразовательного учреждения

«Междуреченская СШ №6»

Игнатьев Павел Алексеевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение. 3

Принципы работы различных вендинговых автоматов. 4

Создание вендингового автомата. 6

Программа устройства. 8

Заключение. 9

Библиографический список. 10

Приложения. 11

Введение

В настоящее время вендинговые автоматы используются повсеместно. Вендинговый автомат - ­устройство, осуществляющее мелкорозничную торговлю товарами и услугами, оплата и выдача которых осуществляется с помощью технических приспособлений, не требующих непосредственного участия продавца. Первым вендинговым автоматом можно считать автомат, описанный еще в I век н. э. Героном Александрийским в своей «Пневматике». Автоматическое устройство продавало «священную» воду для омовения рук в храмах. Современные автоматы продают конфеты, напитки, еду, мячи, обувь и многое другое.

Цель – создать вендинговый автомат.

Объект исследования – вендинговый автомат и его программа

В соответствии с данной целью были поставлены следующие задачи:

1.     Описать принцип работы различных вендинговых автоматов.

2.     Создать вендинговый автомат

3.     Создать и описать программу для демонстрации работы вендингового автомата.

Методы исследования: теоретическое и практическое моделирование, эксперименты.

Гипотеза – с помощью микроконтроллера можно создать вендинговый автомат.

Принципы работы различных вендинговых автоматов

Вендинговые автоматы различаются по принципам устройства выдачи товаров. Рассмотрим основные устройства.

1.Обойменная выдача товаров

 Продукты загружаются в вертикальные колонки, внизу каждой колонки находится створка выдачи товара, которая связана с электродвигателем. После получения автоматом от покупателя нужной суммы, включается электродвигатель, который открывает створку выдачи, и нижний товар падает под тяжестью своего веса. Для того, чтобы все продукты не провалились, из стенки колонки выдвигается демпфер, который прижимает предпоследний товар к стенке колонки.

2.Спиральная выдача товаров

Между витками спиралей закладывается товар для продажи. Спирали имеют собственный электродвигатель, расположенный в задней части полки и связанный со спиралью через редукционные шестерни. Когда главный контроллер подает сигнал на выдачу продукта, электродвигатель запускается и спираль делает оборот вокруг своей оси. При вращении спирали вложенный в нее товар перемещается до конца полки и падает в окно выдачи.

3.Конвейерная выдача товаров

В каждом автомате имеется 11 горизонтальных полок для установки продуктов и одна лифтовая полка для транспортировки товара к окну выдачи. На каждой полке расположены колонки, внутри которых находятся конвейерные ленты. Продукты укладываются на конвейер между пластинами- разделителями, закрепленными на конвейерной ленте. При выборе покупателем нужного продукта поисковая система автомата включает лифтовую полку, которая перемещается к полке с товаром; после остановки лифтовой полки включается лента- транспортер с продуктом. При движении конвейерной ленты товар падает в нее и пересекает инфракрасные лучи, после чего конвейерная лента останавливается. Лифтовая полка опускается до окна выдачи товара, и включается конвейерная лента, установленная на лифтовой полке, после чего продукт подается в окно выдачи.

Вендинговые автоматы принимают монеты, купюры и банковские карты.

При использовании монетоприёмников каждая брошенная в торговый автомат монета пролетает мимо нескольких датчиков: оптических, индуктивных и прочих систем распознавания. С помощью такого измерительного модуля на пути составляется электромагнитная сигнатура (ЭМС) монеты. Далее, управляющее устройство, получив преобразованные в цифру данные о монете, сравнивает «портрет» внесенной монеты с сохраненными в памяти  «портретами-образцами». Если соответствий во флеш-памяти не найдено, монета отсеивается.

При использовании купюроприёмников каждая вставленная в автомат купюра распознается на основе сравнения оптических и магнитных характеристик купюры с эталонными значениями, заложенными в памяти аппарата. Оптическое распознавание производится в различных световых диапазонах (от инфракрасного до ультрафиолетового) . При различении магнитных характеристик купюр используется индуктивный датчик, реагирующий на состав краски купюры. В краску добавлен ферромагнетик и при считывании купюры индуктивность датчика меняется в зависимости от расположения магнитных меток. После успешного распознавания купюры, она проходит через устройство и помещается в купюроукладчик. В случае если купюра не распознана, она возвращается владельцу.

Если используется считыватель карт, то карты распознаются по напряженности магнитного поля, применяемого в процессе намагничивания.

Создание вендингового автомата

При создании вендингового автомата мы использовали следующие устройства:

-плата Arduino Uno. Эта плата управляет всем автоматом. На Arduino Uno предусмотрено всё необходимое для удобной работы с микроконтроллером: 14 цифровых входов, 6 аналоговых входов, разъём USB, разъём питания, разъём для внутрисхемного программирования и кнопка сброса.

-плата расширения Motor Shield. Эта плата помогает управлять шаговым двигателем. Motor Shield предназначена для двухканального управления скоростью и направлением вращения коллекторных двигателей постоянного тока. Плата расширения также сможет управлять одним биполярным шаговым двигателем.

-Шаговый двигатель 36HT20-0504MA. Используется в устройстве для выдачи товара. Данный двигатель способен поворачиваться на заданное количество шагов. Один полный оборот разбит на 400 шагов. Добавить

-Монетоприёмник YR-616. Монетоприемник используется для получения денег. Для распознования монет в нем установлены индуктивный датчик, электромагнитный датчик, оптический датчик    и др. добавить как настраивать и работать

-Блок питания на 12 Вт. Качественный и компактный импульсный блок питания мощностью 12 Вт. Этого двигателя достаточно для питания нескольких мощных потребителей. выходное напряжение этого блока остаётся постоянным независимо от подключённой нагрузки.

На плату Arduino Uno установлена плата расширения Motor Shield. К входам М1 и          М2 присоединены выходы шагового двигателя. От монетоприемника идет 3 выхода: один присоединен к плюсовой клемме источника питания, второй к земле контроллера и третий присоединен к цифровому пину 1 микроконтроллера. К плате Arduino Uno присоединен блок питания, питающий весь автомат.

Программа устройства

Программа для вендингового автомата написана в программе Arduino, на языке C++. В первых строчках программы вводятся константы и импортируется библиотека для шагового двигателя. В строчках 

«void setup() {

motor.setSpeed(90);

Serial.begin(9600);

attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(rublpin), rublInterrupt, RISING);

pinMode(ledpin, OUTPUT)”

 скорость вращения двигателя, скорость передачи информации на монитор порта устанавливает режим работы пина. Далее вводится программа для работы с полученными с монетоприемника данными. В строчках

Serial.print(rubles);

Serial.print(" rubles toward current rubleus and ");

Serial.print(rubleus);

Serial.println(" rubleu(s) earned so far.");

delay(1000)”

вводится программа для отладки и отображения работы устройства во время работы.

Далее вводится переменная label, которая понадобится нам для прекращения работы цикла.

В строчках

«if (rubles > 2) {

motor.step(2000, FULL_STEP)”

указывается, при каком условии и с какой скоростью начинает работать шаговый двигатель. Команды «rubles = 0; goto label» заканчивают цикл и возвращают его к началу, сбрасывая переменную, показывающую количество полученных денег, к 0. Блоксхема перевести

Заключение

В ходе проделанной работы был изучен вопрос создания вендингового аппарата и программы для него. Созданная модель имеет практическое применение. Автоматы для выдачи товаров позволяют автоматизировать торговлю, повысить производительность труда, сделать жизнь потребителя более удобной, избежать краж и пр. Были отработаны методы создания программы управления, опробован один из способов управления устройства выдачи, использован устройство для приема денег, уяснен принцип его работы. В дальнейшем устройство можно усовершенствовать, добавив к нему различные сенсоры и датчики, усложнив алгоритм работы, разработать различные способы оплаты.

Библиографический список

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%B5%D0%BD%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B3

https://veq.ru/catalog/interesnye-fakty-o-vendinge/doc/4282

https://www.1000ideas.ru/article/biznes/vending/top-90-neobychnykh-vendingovykh-avtomatov/

http://www.vendoved.ru/kak-rabotaet-monetopriemnik-vidy-ustrojstvo-printsip/

https://otvet.mail.ru/question/15782037

https://online-kassa.ru/blog/schityvatel-kreditnyh-kart-vidy-printsip-raboty-oblast-primeneniya/

http://www.vendingbusiness.ru/article/torgovye-avtomaty/4-mehanizmy-vydachi-tovara.html

Приложения

Приложение 1

Программа для работы вендингового автомата

const int rublpin = 2;

const int ledpin = 3;

const int targetrubles = 100;

#include <AmperkaStepper.h>

AmperkaStepper motor(200);

volatile int rubles = 0;

int rubleus = 0;

void setup() {

  motor.setSpeed(90);

  Serial.begin(9600);

  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(rublpin), rublInterrupt, RISING);

  pinMode(ledpin, OUTPUT);

}

void loop() {

counter

  if (rubles >= targetrubles) {

    rubleus = rubleus + 1;

    rubles = rubles -  targetrubles;

  }

  else {

  }

  Serial.print(rubles);

  Serial.print(" rubles toward current rubleu and ");

  Serial.print(rubleus);

  Serial.println(" rubleu(s) earned so far.");

  delay(1000);

  digitalWrite(ledpin, LOW);

  label:

  if (rubles > 2) {

    motor.step(2000, FULL_STEP);

rubles = 0;

goto label;

  }

}

void rublInterrupt(){

 rubles = rubles + 1;

  digitalWrite(ledpin, HIGH);

}

Приложение 2

Монтажная схема

Приложение 3

Автомат внутри

1.Питание

2.Плата Motor Shield

3.USB

4.Выходы двигателя

5.Выходы монетоприемника

Приложение 4

Автомат снаружи

1.Устройство для закрепления товара.

2.Ролики для передвижения товара на оси шагового двигателя.

3.Шаговый двигатель.

4.Монетоприемник.