Máy bán nước tự động tổng hợp

LỜI GIỚI THIỆU

Dưới sức ép mạnh mẽ về nhu cầu sử dụng của người tiêu dùng đã thúc épcác nhà chế tạo không ngừng nghiên cứu, tích hợp và hoàn thiện chúng hàng nămđể cho phù hợp với hầu hết các điều kiện và nhu cầu của xã hội hiện đại ngày nayđó là một thiết bị phải ngày càng nhỏ gọn, tính công nghệ và tính thẩm mỹ ngàycàng phải cao lên. Những chiếc máy bán hàng tự động gần đây nhất được chế tạomang trong nó đầy đủ những tính năng của một chiếc máy thông minh, khả năng xửlý nhanh chóng chính xác, sử dụng đơn giản, gần gũi và thân thiện hơn với người sửdụng. Trong những năm gần đây tại Việt Nam máy bán hàng tự động xuất hiện ởnhiều nơi. Có loại nhập khẩu từ nước ngoài, có loại trong nước chế tạo. Nhưng gầngũi và dễ thấy nhất đối với chúng ta là máy bán nước tự động dạng lon có mặt ởnhiều nơi như trường học, siêu thị…Vì vậy nhóm chúng em với niềm đam mê cácthiết bị tự động chọn đề tài tìm hiểu về máy bán nước tự động.

Nhóm chúng em xin gửi lời cám ơn chân thành đến thầy Châu HoàngPhương đã hướng dẫn và giúp đỡ nhóm trong quá trình hoàn thành đề tài này. Vìthời gian và kiến thức có hạn nên đề tài không tránh khỏi thiếu sót. Đề tài đã giúpnhóm chúng em hiểu thêm nhiều thức thực tế về các hệ thống tự động. Kiến thứckhoa học xung quanh vô tận mà sự hiểu biết của con người có hạn. Nhóm chúng emsẽ cố gắng hoàn thiện hơn trong những bài báo cáo sau.

Thay mặt nhóm

Võ Đình Chinh

Đề tài Máy bán nước tự động GVHD: Châu Hoàng Phương

2

MỤC LỤC

Mục TrangLỜI GIỚI THIỆU&1. GIỚI THIỆU KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG.................. 3&2. GIỚI THIỆU MÁY BÁN NƯỚC TỰ ĐỘNG DẠNG LON ......... 5

I. Giới thiệu............................................................................... 5II. Đối tượng tìm hiểu .................................................... 5

III. Mục đích tìm hiểu ..................................................... 5IV. Yêu cầu máy bán nước.............................................. 5

&3. CẤU TẠO CƠ BẢN CỦA MỘT MÁY BÁN NƯỚC .................. 7

I. Bộ xử lý trung tâm........................................................ 8II. Nguồn – Cảm biến – Bàn phím .................................. 11

III. Hiển thị ....................................................................... 12IV. Khối điều khiển động cơ ............................................ 13V. Khối làm lạnh ............................................................. 15

VI. Khối nhận dạng và tính tiền ....................................... 16VII. Khối trả tiền thừa ........................................................ 23

VIII. Khối đẩy lon nước ra ngoài ........................................ 24&4. MÔ TẢ QUÁ TRÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY...................... 25&5. MỘT SỐ LỖI CÓ THỂ XẢY RA TRONG KHI SỬ DỤNG...... 26KẾT LUẬNTÀI LIỆU THAM KHẢO


3

&1. GIỚI THIỆU KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

Trong mọi hoạt động của con người, ở bất cứ lĩnh vực nào, bất cứ vị trí nàođều liên quan đến hai từ điều khiển. Trong khoa học, tồn tại một ngành khoa học đãvà đang phát triển mạnh mẽ, đó là điều khiển học. Điều khiển tự động là khoa họcnghiên cứu về các quá trình thu thập, xử lý tín hiệu và điều khiển trong mọi lĩnh vựcđời sống xã hội, khoa học công nghệ, môi trường... Điều khiển học chia ra làmnhiều lĩnh vực khác nhau gồm điều khiển học toán học, điều khiển học sinh học,điều khiển học kỹ thuật... Điều khiển học là khoa học nghiên cứu về quá trình thuthập, xử lý tín hiệu và điều khiển các quá trình và hệ thống thiết bị kỹ thuật. Kháiniệm điều khiển được hiểu là tập hợp tất cả các tác động mang tính tổ chức của mộtquá trình nhằm đạt được mục đích mong muốn của quá trình đó. Hệ thống điềukhiển mà không có sự tham gia trực tiếp của con người trong quá trình điều khiểnđược gọi là điều khiển tự động.

Trong những năm gần đây, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật mà trongđó các thành tựu đạt được trong lĩnh vực tự động hoá đã tạo ra các loại máy sảnsuất tự động thực hiện nhiều công việc phức tạp khác nhau và các hệ thống tự độngliên kết cứng và mềm dùng trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối đã góp phầnđẩy mạnh sự phát triển và ứng dụng của tự động hoá các quá trình sản xuất vàocông nghiệp với năng suất lớn, hiệu quả cao.

Chính sự thay đổi nhanh của dây chuyền sản xuất đ ã liên kết công nghệthông tin, công nghệ chế tạo máy và điện tử, làm xuất hiện một loạt các thiết bị v àhệ thống tự động hoá hoàn toàn mới, như các loại máy điều khiển số, các trung tâmgia công, các hệ thống điều khiển theo chương trình logic PLC (ProgrammableLogic Control), các hệ thống sản xuất linh hoạt FMS (Flexible ManufacturingSystems), các hệ thống sản xuất tích hợp C IM (Computer IntegragedManufacturing) cho phép chuyển đổi nhanh các sản phẩm gia công với thời gianchuẩn bị sản xuất ít nhất, rút ngắn chu k ì sản xuất sản phẩm, đáp ứng tốt sự thay đổinhanh của sản xuất hiện đại.

Tự động hoá quá trình sản xuất là giai đoạn tiếp theo của nền sản xuất c ơ khíhoá. Nó sẽ thực hiện phần công việc mà cơ khí hoá không thể đảm đương được đólà điều khiển quá trình. Với các thiết bị vạn năng và bán tự động, các chuyển độngphụ (tác động điều khiển) do ng ười thợ thực hiện, còn trên các thiết bị tự động hoávà máy tự động, toàn bộ quá trình làm việc (kể cả các tác động điều khiển) đềuđược thực hiện tự động nhờ các c ơ cấu và hệ thống điều khiển tự động .

Như vậy, tự động hoá quá tr ình sản xuất là tổng hợp các biện pháp được sửdụng khi thiết kế các quá trình sản xuất và công nghệ mới, tiến hành các hệ thốngchính xác có năng suất cao, tự động thực hiện các quá tr ình chính và phụ bằng cáccơ cấu và thiết bị tự động, mà không cần đến sự tham gia của con ng ười. Tự độnghoá các quá trình sản xuất luôn gắn liền với việc ứng dụng các c ơ cấu tự động vào


4

các quá trình công nghệ cụ thể. Chỉ có trên cơ sở của quá trình công nghệ cụ thểmới có thể thiết lập và ứng dụng các cơ cấu hệ thống điều khiển tự động. Mục tiêucủa tự động hoá là nhằm nâng cao tính cạnh tranh, làm chủ chất lượng sản phẩm, cókhả năng linh hoạt thay đổi đáp ứng nhu cầu thị tr ường và giá thành phải phù hợpvới túi tiền các nhà máy sản suất.

Điều khiển tự động là một ngành được sinh ra từ những ngành khoa học kỹthuật khác, trong đó có sự kết hợp giữa cơ khí, điện, điện tử, điều khiển, khoa họcmáy tính,...Tiền thân trực tiếp sinh ra điều khiển tự động l à do tự động hóa(automation) và cơ khí (mechanics) kết hợp với nhau, trong quá tr ình phân công laođộng đã nảy sinh ra điều khiển tự động và một nhánh rẽ khác là cơ điện tử(mechatronics). Chính vì vậy mà ít nhiều thì ngành cơ điện tử và điều khiển tự độngcó những mảng kiến thức trùng lắp nhưng cũng có những khoản đặc thù riêng.Người kỹ sư điều khiển tự động có khả năng l àm những công việc có liên quan đếnnhiều lĩnh vực. Chủ yếu trong các nh à máy, xí nghiệp hoặc giảng dạy trong cáctrường học.

Thông qua sự hợp tác các mô đun cơ điện tử thực hiện những mục đích sảnxuất và thừa kế những thuộc tính sản xuất linh hoạt v à nhanh nhẹn trong sơ đồ sảnxuất. Thiết bị sản xuất hiện đại gồm có các mô đun c ơ điện tử được tổng hợp theomột kiến trúc điều kh iển. Những kiến trúc được biết đến nhiều nhất bao gồm sựphân cấp, polyarchy, hetaerachy (thường được đánh vần sai như heterarchy) và vậtlai. Những phương pháp để đạt được một hiệu ứng kỹ thuật được mô tả bởi nhữnggiải thuật điều khiển có thể hay không thể d ùng những phương pháp hình thức trongthiết kế của chúng. Những hệ thống lai quan trọng với C ơ điện tử bao gồm nhữnghệ thống sản xuất, những sự truyền động hiệu quả, những tấm đúc cong trong nhàthám hiểm hành tinh, những hệ thống con của ô tô nh ư những hệ thống phanhchống khóa, quay tròn-tham dự và thiết bị hàng ngày như máy quay phim ch ụp ảnhtự động điều chỉnh tiêu cự, máy chiếu phim, đĩa cứng, máy giặt.

Tự động hoá quá trình sản xuất là một trong những hướng phát triển chủ yếucủa các ngành công nghiệp Việt Nam hiện nay. Tự động hoá cho phép sử dụng tốiđa các tiềm năng sẵn có, đáp ứng yêu cầu ngày càng cao đối với trang thiết bị phụcvụ sản xuất. Tự động hoá quá trình sản xuất cho phép thực hiện các quá trình côngnghệ không có sự tham gia của con người. Trong việc tự động hoá hoàn toàn thì vaitrò của con người là quản lý và theo dõi hoạt động của các thiết bị và điều chỉnh cáccơ cấu có liên quan đến quy trình công nghệ.

Trên thế giới hiện nay, các hệ thống tự động ngày càng nhiều, chúng ứngdụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp. Ở Việt Nam phần lớn các hệ thống tựđộng sử dụng trong các quá trình gia công, còn các dây chuy ền chế biến thực phẩmđược sử dụng rất hạn chế, chủ yếu là trong các công ty lớn (Vinamilk Việt Nam) dogiá thành quá cao, không phù h ợp với khả năng và tiềm lực của các cơ sở sản xuấtnhỏ.


5

&2. GIỚI THIỆU MÁY BÁN NƯỚC TỰ ĐỘNG DẠNG LON

I. Giới thiệu:

Chúng ta hiện nay đang sống trong một thời đại mọi việc đều diễn ra nhanhchóng và theo xu hướng tự động hóa. Chúng ta đều muốn mọi việc phải nhanhhơn, hiệu quả hơn, tiện nghi hơn. Ở các nước, máy bán hàng tự động trở nênquen thuộc và không thể thiếu . Công nghiệp thực phẩm là một trong nhữngngành phát triển mạnh ở nước ta, nhất là các công ty sản xuất nước giảikhát đang từng bước thực hiện tự động hoá quá tr ình sản suất.

Máy bán nước tự động dạng lon có thể đặt ở mọi nơi và cung cấp nhu cầugiải khát nhanh chóng cho mọi người. Nhu cầu về nước giải khát ở Việt Namkhá lớn. Bên cạnh đó máy bán nước dạng lon với các sản phẩm với giá thànhcạnh tranh sẽ thu hút một số lượng lớn người tiêu dùng với tính linh hoạt, tiệnlợi và giá thành cạnh tranh.

II. Đối tượng tìm hiểu: Các vấn đề liên quan đến vấn đề nghiên cứu máy bán nước tự động

dạng lon. Tính đa dạng về mặt hàng hoá của máy. Cấu trúc của máy từ cơ cấu bán hàng, bộ phận xử lý tiền xu, mạch

điều khiển, hình dạng bên ngoài (mẫu mã ). Hệ thống cơ cấu đưa lon nước Hiệu quả kinh tế khi sử dụng máy

III.Mục đích tìm hiểu: Tìm hiểu nguyên lý làm việc của một máy bán hàng tự động dạng

lon. Nghiên cứu tiền xu do nhà nước Việt Nam phát hành và đang sử

dụng rộng rãi trong xã hội. Việc nghiên cứu này rất quan trọng trongvấn đề xử lý tiền. Làm sao nhận biết được các đồng tiền đang lưuhành hiện nay trên thị trường và chống tình trạng tiền giả? Khi tanắm được đầy đủ các đặc điểm của đồng tiền xu thì ta sẽ xử lý tốtviệc nhận dạng các loại đồng xu.

IV. Yêu cầu máy bán nước: Máy bán nước tự động áp dụng cho tất cả các loại tiền xu đang lưu hành

và tiền polyme 10000đ. Đảm bảo tính chính xác khi đếm và trả lại tiền thừa. Giao diện thân thiện dễ sử dụng. Xử lý lỗi khi có những đồng tiền biến dạng đưa vào.


6

MÔ HÌNH MỘT SỐ MÁY BÁN NƯỚC TỰ ĐỘNG


7

&3. CẤU TẠO CƠ BẢN CỦA MỘT MÁY BÁN NƯỚC

Đa số các máy bán nước tự động đều có cấu tạo từ các thành phần cơ bản sau: Bộ xử lý trung tâm Nguồn cung cấp Các cảm biến Bàn phím Hiển thị Điều khiển động cơ Nhận dạng và tính tiền Đưa lon nước ra ngoài Trả tiền thừa

Hệ thống làm lạnh


8

I. Bộ xử lý trung tâm:Để thiết kế một máy bán nước tự động tùy theo yêu cầu xử lý ở các cấp độ khácnhau mà ta có thể chọn bộ xử lý cho phù hợp. Nếu như chỉ nhận dạng tiền xuđơn giản thì có thể sử dụng Vi điều khiển 8 bit, PLC nhưng nếu như muốn nhậndạng tiền Polyme hay các tác vụ xử lý ảnh thì phải cần sử dụng các bộ máy tínhnhúng với lõi là các Vi xử lý 32 bit đầy sức mạnh. Sau đây là một số đặc điểmcơ bản của một số bộ xử lý có thể áp dụng.

1. Vi điều khiển:Vi điều khiển như một máy tính được tích hợp trên một chíp, nó

thường được sử dụng để điều khiển các thiết bị điện tử. Vi điều khiển, thựcchất, là một hệ thống bao gồm một vi xử lý có hiệu suất đủ dùng và giá thànhthấp (khác với các bộ vi xử lý đa năng dùng trong máy tính) kết hợp với cáckhối ngoại vi như bộ nhớ, các mô đun vào/ra, các mô đun bi ến đổi số sangtương tự và tương tự sang số,... Ở máy tính thì các mô đun thường được xâydựng bởi các chíp và mạch ngoài.

Vi điều khiển thường được dùng để xây dựng các hệ thống nhúng. Nóxuất hiện khá nhiều trong các dụng cụ điện tử, thiết bị điện, máy giặt, lò visóng, điện thoại, đầu đọc DVD, thiết bị đa phương tiện, dây chuyền tự động,v.v.

Hầu hết các vi điều khiển ngày nay được xây dựng dựa trên kiến trúcHarvard, kiến trúc này định nghĩa bốn thành phần cần thiết của một hệ thốngnhúng. Những thành phần này là lõi CPU, bộ nhớ chương trình (thôngthường là ROM hoặc bộ nhớ Flash), bộ nhớ dữ liệu (RAM), một hoặc vài bộđịnh thời và các cổng vào/ra để giao tiếp với các thiết bị ngoại vi và các môitrường bên ngoài - tất cả các khối này được thiết kế trong một vi mạch tíchhợp. Vi điều khiển khác với các bộ vi xử lý đa năng ở chỗ là nó có thể hoạtđộng chỉ với vài vi mạch hỗ trợ bên ngoài.

Các vi điều khiển thông dụng

Họ vi điều khiển Atmelo Dòng Atmel AT91 (Kiến trúc ARM THUMB)o Dòng AT90, Tiny & Mega – AVR (Atmel Norway design)o Dòng Atmel AT89 (Kiến trúc Intel 8051/MCS51)o Dòng MARC4

Họ vi điều khiển Freescale Semiconductor. Từ năm 2004, những vi điềukhiển này được phát triển và tung ra thị trường bởi Motorola.

o Dòng 8-bit 68HC05 (CPU05) 68HC08 (CPU08) 68HC11 (CPU11)


9

o Dòng 16-bit 68HC12 (CPU12) 68HC16 (CPU16) Freescale DSP56800 (DSPcontroller)

o Dòng 32-bit Freescale 683XX (CPU32) MPC500 MPC 860 (PowerQUICC) MPC 8240/8250 (PowerQUICC II)

Họ vi điều khiển Microchipo 12-bit instruction PICo 14-bit instruction PICo PIC16F84o 16-bit instruction PIC

Họ vi điều khiển National Semiconductoro COP8o CR16

Họ vi điều khiển Philips Semiconductorso LPC2000o LPC900o LPC700

2. PLC:PLC viết tắt của Programmable Logic Controller , là thi ết bị điều

khiển lập trình được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toánđiều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình. Người sử dụng có thể lậptrình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện. Các sự kiện này được kíchhoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạtđộng có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm.

+ Lập trình dể dàng , ngôn ngữ lập trình dể học .+ Gọn nhẹ, dể dàng bảo quản , sửa chữa.+ Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trìnhphức tạp .+ Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp .+ Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như : máy tính , n ốimạng , các môi Modul mở rộng.+ Giá cả cá thể cạnh tranh được.Trong PLC, phần cứng CPU và chương tr ình là đơn vị cơ bản cho quá

trình điều khiển hoặc xử lý hệ thống. Chức năng mà bộ điều khiển cần thựchiện sẽ được xác định bởi một chương trình . Chương trình này được nạp sẵn


10

vào bộ nhớ của PLC, PLC sẽ thực hiện việc điều khiển dựa vào chương trìnhnày. Như vậy nếu muốn thay đổi hay mở rộng chức năng của qui trình côngnghệ , ta chỉ cần thay đổi chương trình bên trong bộ nhớ của PLC . Việc thayđổi hay mở rộng chức năng sẽ được thực hiện một cách dể dàng mà khôngcần một sự can thiệp vật lý nào so với các bộ dây nối hay Relay .

Tất cả các PLC đều có thành phần chính là : Một bộ nhớ chương trìnhRAM bên trong ( có thể mở rộng thêm một số bộ nhớ ngoài EPROM ). Mộtbộ vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với PLC . Các Modulvào/ra.Bên cạnh đó, một bộ PLC hoàn chỉnh còn đi kèm thêm một đơn vị lậptrình bằng tay hay bằng máy tính. Hầu hết các đơn vị lập trình đơn giản đềucó đủ RAM để chứa đựng chương trình dưới dạng hoàn thiện hay bổ sung .Nếu đơn vị lập trình là đơn vị xách tay , RAM thường là loại CMOS có pindự phòng, chỉ khi nào chương trình đã được kiểm tra và sẳn sàng sử dụng thìnó mới truyền sang bộ nhớ PLC . Đối với các PLC lớn thường lập trình trênmáy tính nhằm hổ trợ cho việc viết, đọc và kiểm tra chương trình . Các đơnvị lập trình nối với PLC qua cổng RS232, RS422, RS458, …

3. Máy tính nhúng:Chiếc máy tính nhúng UNO-1019 được sử dụng tập lệnh rút gọn

(RISC), với thiết kế nhỏ nhẹ, chắc chắn và mạnh mẽ phù hợp lắp đặt ở nơi cókhông gian hạn chế như ở máy bán hàng tự động và có điều kiện làm việcchịu nóng ẩm cao. UNO-1019 xử dụng bộ vi xử lý Intel® XScale PXA-255200 MHZ và được trang bị tới 2 cổng Ethernet tốc độ cao, 4 cổng truyềnthông nối tiếp (RS232/422/485), 4 đầu vào/ra số cho phép kết nối tới nhiềuthiết bị ngoại vi khác như sensor nhận dạng tiền và đếm tiền, bộ phận chấphành, thiết bị cảnh báo, thiết bị giám sát v.v, Thiết bị cũng được tích hợp sẵnhệ điều hành nhúng Windows CE.NET trong th ẻ nhớ công nghiệp chuẩnType I/II. Việc sử dụng bộ xử lý nhỏ gọn như UNO-1019 có thể mở rộngđược dung tích thùng chứa sản phẩm của dịch vụ.

Máy tính nhúng STECH ARM9SSBC s ử dụng bộ vi điều khiểnAT91RM9200 của hãng Atmel, kiến trúc ARM (Advanced RISC Machines),tiêu thụ năng lượng ít, hoạt động ở tốc độ 200MIPS (200 triệu lệnh mỗi giây)không cần tản nhiệt, có đầy đủ tính năng của một máy tính trong 1 IC tíchhợp: bộ vi xử lý, các cổng v ào ra: ethernet, usart...Bộ máy tính nhúngSTECH ARM9SSBC được thiết kế dành cho nhà phát triển phần mềm trênARM, các cổng DBGU và JTAG hỗ trợ debug. Ngoài Flash nội củaAT91RM9200, flash 32Mb cho phép lưu tr ữ các phần mềm dung lượng vừa,cổng USB kết nối với thiết bị l ưu trữ USB cho phép lưu hệ điều hành và cácphần mềm ứng dụng lớn.


11

II. Nguồn – Cảm biến – Bàn phím:1. Nguồn:

Nguồn cung cấp cho máy bán nước hoạt động thường bao gồm 2nguồn một chiều riêng biệt được biến đổi từ nguồn 220v. Nguồn một chiềuthứ nhất có thể là 5v khi dùng vi điều khiển và 24v khi dùng PLC. Nguồnthứ hai thường từ 24v-100v dùng để điều khiển các động cơ DC. Một điềuquan trọng là nguồn cung cấp cho bộ xử lý trung tâm phải đảm bảo tính ổnđịnh thường dùng IC ổn áp. Sau đây là một sơ đồ ngưyên lý mạch ổn áp 5v:

2. Cảm biến:Các cảm biến thường dùng trong máy bán nước thường là cảm biến

đếm dùng cặp led thu phát, cảm biến khối lượng, cảm biến màu…sau đây làmô hình của một cảm biến màu:

3. Bàn phím:Bàn phím giúp cho người sử dụng chọn loại nước uống mà mình

mong muốn. Trong thiết kế máy bán nước tự động có thể dùng các nút nhấnlà các công tắc đơn hoặc sử dụng bàn phím ma trận. Hình vẽ sau mô tả mộtbàn phím ma trận 4x4:


12

Phím bấm được nối thành ma trận 4 hàng x 4cột, các hàng và cột đượcnối với các chân cổng vào ra của vi điều khiển Psoc. Khi một phím đượcbấm, nó sẽ nối một hàng và một cột tương ứng. Một chương trình sẽ quétcác phím và xác định xem phím nào được nhấn và từ đó đưa ra những xử lýthích hợp.

III.Khối hiển thị:1. Led đơn:

LED (viết tắt của Light Emitting Diode, có ngh ĩa là điốt phátquang) là các điốt có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tửngoại. Cũng giống như điốt, LED được cấu tạo từ một khối bán dẫnloại p ghép với một khối bán dẫn loại n.

Ta có thể dùng led đơn để thông báo tình trạng các sản phẩmcòn hay đã hết cho người dùng. Led đơn giá rất rẻ và hơn thế nữa rấtdễ trong lập trình xử lý.

2. Led 7 Seg:

Trên là cấu tạo của LED 7 đoạn loại common cathod (cực âmchung). Còn 1 loại nữa là common anod (cực dương chung) thì sơ đồcũng tương tự như vậy. Còn nguyên lý hoạt động thì giống như LED.Cấp nguồn cho chân nào thì đoạn tương ứng với chân đó sáng.

Ví dụ như hình trên nếu bạn đưa chân A lên mức logic 1 thìđoạn A sẽ sáng (mức logic 1 tương ứng với điện áp cao). Nếu cấp choE v à F thì đoạn E và F sáng tạo thành số 1.Tương tự nếu hiển thị số 2 thì mức logic tương ứng ABCDEFG là11011013 11110014 0110011


13

Ta có thể sử dụng Led 7 Seg để hiển thị số tiền mà người mua vừamới nhập vào, khi trả lại tiền thừa…

3. LCD:Text LCD là các loại màn hình tinh thể lỏng nhỏ dùng để hiển

thị các dòng chữ hoặc số trong bảng mã ASCII. Không giống các loạiLCD lớn Text, LCD được chia sẵn thành từng ô và ứng với mỗi ô chỉcó thể hiển thị một ký tự ASCII. Cũng vì lý do chỉ hiện thị được ký tựASCII nên loại LCD này được gọi là Text LCD (để phân biệt vớiGraphic LCD có thể hiển thị hình ảnh). Mỗi ô của Text LCD bao gồmcác “chấm” tinh thể lỏng, việc kết hợp “ẩn” và “hiện” các chấm nàysẽ tạo thành một ký tự cần hiển thị. Trong các Text LCD, các mẫu kýtự được định nghĩa sẵn. Kích thước của Text LCD được định nghĩabằng số ký tự có thể hiển thị trên 1 dòng và tổng số dòng mà LCD có.Ví dụ LCD 16x2 là loại có 2 dòng và mỗi dòng có thể hiển thị tối đa16 ký tự. Một số kích thước Text LCD thông thường gồm 16x1, 16x2,16x4, 20x2, 20x4

Text LCD 16x2 .

LCD dùng để hiển thị các thông báo khi giao d ịch như chođồng xu vào, số tiền, tình trạng giao dịch thành công hay là báo cáclỗi kết hợp với led. So với led thì LCD có giá thành cao h ơn nhưngthể hiện các hiển thị trực quan và hiệu quả hơn.

IV. Khối điều khiển động cơ:Khối điều khiển động cơ thường tách riêng ra với khối xử lý trung

tâm bằng Opto cách ly quang. Về điều khiển động cơ thường sử dụngphương pháp PMW để điều khiển động cơ bước và động cơ. DC

1. Động cơ DC:Động cơ một chiều được ứng dụng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh

vực điều khiển tự động. Cấu tạo của động cơ một chiều gồm có Statovà Roto.

Stato thường làm bằng nam châm vĩnh cửu hoặc nam châmđiện ở những động cơ công suất lớn. Roto là những cuộn dây đượcquấn trên lõi thép. Roto thường là bộ phận quay còn Stato thì đứngyên.


14

Các đầu ra của cuộn dây Roto được đặt lên bộ cổ góp có cácchổi than nhằm đảm bảo từ thông qua cuộn dây Roto là liên tục tức làduy trì lực từ tác dụng quay lên Roto một cách liên tục.

Động cơ DC có một số loại như Servo, Step, Encoder…

2. PMW:PWM là cụm từ Pulse Witdth Modulation là một kỹ thuật dùng

để điều khiển động cơ DC bằng cách điều chỉnh độ rộng của xung.Khoảng thời gian mà xung ở mức logic cao sẽ ứng với thời gian códòng điện qua động cơ và ngược lại. PWM sử dụng kỹ thuật đóng mởnguồn cung cấp cho động cơ với những khoảng thời gian giãn cáchkhác nhau từ đó điều khiển được tốc độ của động cơ.

Hình vẽ minh họa:

3. Mạch điều khiển động cơ: Fet+Relay:


15

b. Cầu H:

IC cầu H:

V. Khối làm lạnh:Đây là thiết bị cũng quan trọng nhất trong máy bán nước tự động

giúp cho lon nước ở trạng thái lạnh để uống ngon hơn . Đối với các máycông suất nhỏ, người ta thường sử dụng máy nén kiểu kín, môi chất lạnh làfrêôn (R12 và R22), dàn lạnh và dàn ngưng là các dàn ống đồng cánh nhôm.Đối với máy cỡ lớn làm lạnh bằng nước, máy điều hoà VRV. Máy nén lạnhsử dụng cũng có nhiều loại như máy nén piston, máy nén tr ục vít, máy nénkiểu kín, máy nén ly tâm vv…


16

VI. Khối nhận dạng và tính tiền: Các thông số của các loại tiền xu Việt nam:

Mệnh giá

Thông số kỹ thuật Đặc điểm

Đường kính Độ dày mép Khối lượng Vật liệu Vành

200 ₫ 20,00 mm 1,45 mm 3,2 g Thép mạ nikel Trơn

500 ₫ 22,00 mm 1,75 mm 4,50 g Thép mạ nikel Khía răng cưa ngắt quãng6 đoạn

1000 ₫ 19,00 mm 1,95 mm 3,80 g Thép mạ đồng thau Khía răng cưa liên tục

2000 ₫ 23,50 mm 1,80 mm 5,10 g Thép mạ đồng thau Khía răng cưa ngắt quãng12 đoạn

5000 ₫ 25,50 mm 2,20 mm 7,70 g Hợp kim CuAl6Ni2 Khía vỏ sò

1. Nhận dạng tiền xu dựa vào các đặc điểm vật lý cơ học:

a. Nhận dạng màu sắc:Tiền xu của Việt nam có hai loại màu chính là màu trắng và màu

vàng. Giải thuật ở đây được sừ dụng đó là phân loại tiền xu đầu tiên đưavào bằng màu sắc. Những đồng xu 200 và 500 sẽ được tách riêng ra từđầu và sau đó sẽ được đưa vào các ống lọc tiền xu tiếp theo. Cảm biến


16


Mệnh giá












16


Mệnh giá












17

được sử dụng ở đây là cảm biến nhận dạng màu sắc là hai màu vàng vàtrắng. Thiết kế phần đầu tiên nhận đồng xu đưa vào qua khe là một mángnghiêng có gắn động cơ bước điều khiển việc phân loại tiền như mô hìnhsau:

b. Nhận dạng đường kính và khối lượng:Xu cho vào sẽ đi qua khe hẹp có đường kính và bề dày bằng

với kích thước của xu chuẩn đã chọn. Nếu như xu cho vào phù hợpvới khe chuẩn thì xu sẽ đi qua tác động vào công tắc hành trình hoặccảm biến đặt phía sau từ đó gửi tín hiệu báo xu hợp lệ. Nếu xukhông hợp lệ sẽ bị loại ra ngoài qua đường khác. Quá trình phân loạiđầu tiên ta đã phân loại xong đồng xu thành 2 loại là 200đ, 500đ và1000đ, 2000đ, 5000đ. Vì hai loại đồng xu 200đ và 500đ có cùngđường kính nên ở phần này ta chỉ cần nhận dạng về khối lượng nữalà có thể đếm số tiền. Tuy nhiên ở bên các đồng xu 1000đ, 2000đ,5000đ thì đồng xu 1000đ có đường kính nhỏ nhất sẽ bị tách ra. Sửdụng các cảm biến đo khối lượng để xác định khối lượng và phânloại các đồng xu. Các cảm biến n ày phải đảm bảo tính chính xác tuynhiên phải có sai số đảm bảo cho trường hợp một số đồng xu bị mònhoặc bụi bẩn do đó có sai số về khối l ượng. Dùng công tắc hành trình:

Giả sử khi ta đặt song song hai công tắc hành trình tại hai rãnh của

máng dẫn đồng xu với khoảng cách xác định dùng để đo đườngkính. Chỉ có những đồng xu đủ kích thước mới tương tác đượcđồng thời với hai công tắc cùng lúc. Bộ xử lý trung tâm sẽ xácđịnh xem là đồng xu với kích thươc nào vừa đi qua. Tuy nhiêncách xử lý này còn khá thô sơ và nhiều sai sót khi ta đặt các côngtắc hành trình sao cho thích hợp.

Dùng led thu phát:

Màu vàng Màu trắng

Đặt động cơ bước


18

Ta có thể sử dụng cặp led thu phát đặt song song hai bên máng củarãnh đồng xu. Tương tự như phần công tắc hành trình bên trên cảhai bộ led thu phát sẽ xác định xem có đồng xu nào vừa mới đi quatheo mô hình sau:

Khi có một đồng xu nào đó mà có thể kích hoạt lần lượt các ledtrên thì đồng xu đó sẽ có kích thước lớn nhất. Vấn đề đặt ra ở đâylà vấn đề xử lý lập trình đảm bảo cho những đồng xu nhỏ vẫn cóthể được nhận dạng một cách chính xác.

c. Xác định mệnh giá và đếm số tiền:Sau khi nhận dạng tất cả các tín hiệu gửi về cho bộ xử lý trung

tâm. Bộ xử lý trung tâm sẽ quyết định xem là những đồng tiền xu đượcđưa vào có hợp lệ hay không. Nếu những đồng xu này là hợp lệ thì cácđồng xu sẽ được xác định mệnh giá và đưa qua bộ phận đếm tiền để kiểmtra xem có bao nhiêu đồng tiền được đưa vào. Nếu số tiền đưa vào là lớnhơn giá trị của lon nước được bán ra thì một hiển thị chọn sản phẩm sẽđược thông báo. Nếu số tiền không đủ thì bộ xử lý trung tâm sẽ thực hiệnthời gian chờ nếu thời gian chờ quá lâu thì một thông báo lỗi sẽ được đưara và trả lại số tiền đã đưa vào. Một bộ đếm sản phẩm sẽ được gắn ở đâythường lấy đầu vào là một cảm biến vật cản hoặc hồng ngoại kết hợp vớibộ xử lý trung tâm:


19

2. Nhận dạng đồng xu bằng cảm ứng từ:Để nhận dạng bằng phương pháp này, cần phải thiết kế bộ xử lý

tiền có hình dạng thích hợp. Trước tiên cần có máng dẫn có độ nghiêngđể đồng xu lăn qua. Máng dẫn có độ nghi êng 150 - 350 để đồng xu lănqua nhanh và đảm bảo kích hoạt cuộn dây đặt dọc trên nó. Trên mángdẫn này đặt các hộp đựng cuộn dây tương ứng cho các đồng xu 500,1000, 2000, 5000. Mỗi hộp đựng cuộn dây chứa 3 cuộn dây v à cáccuộn dây này có tổng trở bằng nhau. Các hộp đựng cuộn dây đều phảigiống nhau về kích thước và đảm bảo đồng xu có kích thước lớn nhấtqua lọt. Cuối đường dẫn là khe chặn bởi nam châm. Tại đây đồng xu sẽrơi thẳng xuống hộp đựng tiền phía dưới nếu đồng xu hợp lệ và sẽ lăntrả ra ngoài nếu đồng xu không hợp lệ.

Người ta sử dụng nguyên lý cảm ứng từ để nhận biết xu. Ta dựatrên sự biến đổi đó đưa qua Opamp so sánh để có được sự thay đổi tínhiệu dạng xung ra là 0/1.

Cấu tạo bởi 3 cuộn dây giống nhau, đặt đồng tâm với nhau tạothành 2 khe. Một khe dùng đặt xu mẫu và khe còn lại cho xu cần sosánh lăn qua. 2 cuộn bìa được ghép nối tiếp nhau. Một mạch tạo daođộng với tần số cố định sử dụng op-amp1 có đầu ra qua tụ 104 đưa vào2 cuộn bìa, và cảm ứng qua cuộn giữa. Đầu ra cuộn giữa được đưa vàomột tầng op-amp 2 khuếch đại cho ra tín hiệu xung để so sánh. Khi choxu mẫu vào khe và chưa cho xu lăn qua th ì tại ngõ ra của Op_amp 2 sẽcho ra xung hình chóp cụt với tần số cố định và một giá trị biên độ nhấtđịnh. Lúc có xu lăn qua th ì biên độ xung thay đổi tuỳ thuộc vào khíchthước và vật liệu của đồng xu cho vào. Nếu đường kính xu vào khác xumẫu thì lượng chắn từ sẽ khác và biên độ đầu ra thay đổi khác so với xuđúng mẫu. Đối với xu đúng mẫu thì đầu ra thay đổi gần về zero. Lấy sựthay đổi này đưa qua op-amp 3 so sánh để có tín hiệu số thay đổi cầnthiết đưa vào VĐK.


20

Ta phân biệt xu với 4 tính chất đặt trưng cơ bản là: khối lượng,đường kính, bề dày, vật liệu. Điều này giúp cho việc nhận dạng trở nênchính xác hơn.Sơ đồ mạch nguyên lý:


20



20



21

3. Nhận dạng đồng xu bằng điện tử:Lưu trữ những dữ liệu điện tử của đồng xu như tiêu chuẩn để

nhận biết. Sử dụng chuỗi các thấu kính để đo đạc giá trị đồng xu chạyngang qua rãnh. Mức độ an toàn cao, chống giả. Có thể sử dụng chonhiều loại xu. Tính chương trình hoá cao.

Đồng xu rơi xuống một rãnh trượt hay khe hẹp, tác động lêncánh tay đòn bẩy xem nó vượt quá hay thấp hơn khối lượng đặt trước.Nếu khối lượng đạt yêu cầu, đồng xu tiếp tục đi qua cảm biến hồngngoại để xác định xem có đúng kích th ước đường kính và bề dày haykhông. Đồng xu cuối cùng lăn qua dãy các lỗ theo thứ tự để phân loạivào đúng ống chứa. Những dữ liệu của đồng xu thu đ ược dọc trên


22

đường sẽ được so sánh với tiêu chuẩn đã được lập trình trước. Sử dụngđộng cơ để đóng mở cửa phía trên ống phân loại xu để hoặc là cho xuvào ống hoặc dẫn hướng cho xu đi ra ngoài.

4. Nhận dạng đồng xu và polyme bằng công nghệ xử lý ảnh:Nhận dạng ảnh là quá trình xác định ảnh. Quá trình này thường thu

được bằng cách so sánh với mẫu chuẩn đã được học (hoặc lưu) từ trước. Nộisuy là phán đoán theo ý nghĩa trên cơ sở nhận dạng. Ví dụ: một loạt chữ sốvà nét gạch ngang trên phong bì thư có thể được nội suy thành mã điện thoại.Có nhiều cách phân loai ảnh khác nhau về ảnh. Theo lý thuyết về nhận dạng,các mô hình toán học về ảnh được phân theo hai loại nhận dạng ảnh cơ bản:

Nhận dạng theo tham số. Nhận dạng theo cấu trúc.

Ý tưởng của việc nhận dạng đồng xu bằng công nghệ xử lý ảnh làdùng một camera gắn ở đầu vào khi đưa đồng xu. Camera sẽ chụp hình đồngxu và gửi ảnh về cho bộ xử lý. Ở đây ta dùng một máy tính có lưu ảnh chuẩncủa các đồng xu cần nhận dạng. Một chương trình phân tích sẽ đối chiếu sựsai lệch về hình ảnh của hai đồng xu ở mức cho phép từ đó sẽ đưa ra các xửlý khác. Phương pháp này rất tốn kém và chỉ thực sự đạt hiệu quả nếu lậptrình chính xác và giảm thiếu sai sót.

Hình 2.2 : Các bộ nhận dạng tiền xu


23

VII. Khối trả tiền thừa:1. Cấu tạo:

Một máy bán hàng cần phải có cơ cấu trả lại tiền thừa cho ngườimua. Cơ cấu trả tiền phải chính xác và nhanh, đảm bảo trả lại đúng tiềnthừa cho khách hàng. Có thể vận dụng nguyên lý mô tả trong hìnhdưới đây để thiết kế cơ cấu trả tiền.

2. Nguyên lý hoạt động:Vì cơ cấu trả tiền độc lập với cơ cấu nhận dạng, nên số tiền thừa

để trả cho người mua phải được tích trữ sẵn trong ống chứa. Cảm biếnquang được lắp gần đáy ống đựng tiền để báo nếu số tiền tích trữ n àyhết.

Khi có tín hiệu yêu cầu trả tiền, động cơ DC quay đẩy đồng tiềnnằm dưới cùng ra ngoài. Khi chạm phải công tắc hành trình thì động cơDC ngay lặp tức quay trả về vị trí ban đầu đồng thời tiền thừa r ơixuống hộc trả tiền. Kết thúc chu tr ình đẩy xu.

Tùy theo số lần đẩy mà chương trình xử lý tính toán là baonhiêu, động cơ DC quay và trả về đúng theo số lần đó.


24

VIII. Khối đẩy lon nước ra ngoài:1. Cấu tạo:

Sản phẩm sẽ được trả cho khách hàng bằng cách sử dụng động cơđiện một chiều kết hợp với tay gạt sản phẩm :

2. Nguyên tắc hoạt động:Khi bộ xử lý trung tâm hoàn tất việc kiểm tra đúng số tiền, sản phẩm

được chọn thì kích hoạt cho động cơ bước quay khoảng ¼ vòng đẩy lon nướcqua máng nghiêng cho ra ngoài thùng ch ứa và người dùng có thể lấy để sửdụng.


25

&4. MÔ TẢ QUÁ TRÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY

Quá trình giao dịch của máy và người mua bắt đầu kể từ lúc người mua đưacác đồng xu vào máy, chọn sản phẩm, nhận sản phẩm, nhận tiền thừa (nếu có dư).Giả sử giá trị mỗi lon nước là 5000đ, máy chỉ nhận tiền xu và polyme 1000đ và ch ỉtrả lại tiền thừa là 5000đ dạng xu.

Nhận và kiểmtra tiền

Chọn loại nướcuống

Đưa lon nước rangoài

Trả tiền thừa

Kết thúc giaodịch

Hiển thị không đủtiền & trả lại tiền

>=5000đ

<5000đ hoặc tiềnkhông hợp lệ


26

&5. MỘT SỐ LỖI CÓ THỂ XẢY RA TRONG KHI SỬ DỤNG

Hệ thống bị lỗi trong khi thực hiện giao dịch là điều tồi tệ nhất làm mất uy tín củangười dùng đối với nhà kinh doanh sản phẩm. Do đó nhà quản lý phải thườngxuyên bảo trì và nâng cao chất lượng của dịch vụ nhằm thỏa mãn nhu cầu của ngườidùng.

1. Lỗi cơ khí:Đây là lỗi có thể xảy ra trong quá trình vận hành máy khi mà các chi tiết cơkhí không đồng bộ vói nhau hoặc sủ dụng qua một thời gian dưới tác độngcủa môi trường phát sinh những hư hỏng ở các bộ phận truyền động, cácmotor. Các hư hỏng này khắc phục bằng việc bảo trì thường xuyên hệ thốngcơ khí.

2. Lỗi mạch điện tử:Các linh kiện điện tử bị hư hỏng, bị lỗi trong quá trình hoạt động. Tuy nhiênvới việc sử dụng những linh kiện chất lượng cao sẽ đảm bảo tính ổn định vàhoạt động bền vững.

3. Lỗi nhận dạng:Lỗi này có thể do những nguyên nhân sau:

Tiền khi đưa vào ở trạng thái biến dạng gây lỗi nhận dạng sai.

Bộ cảm biến nhận dạng, bộ đếm bị lỗi.4. Lỗi máy không trả tiền thừa và lon nước:

Trường hợp này là trường hợp thường xảy ra ở một số máy bán nuớc tự độngvà thường là trường hợp mà người giao dịch mất niềm tin nhất vào hệ thốngtrên. Nguyên nhân chính thường là hệ thống cơ khí đưa nước ra bị lỗi. Tùytheo từng lỗi mà nhà quản lý sẽ có cách khắc phục riêng.


27

KẾT LUẬN

Máy bán nước tự động ra đời sẽ mang lại rất nhiều tiện ích trong việccung cấp các thức uống giải khát một cách nhanh chóng và tiện lợi. Trongtương lai những thiết bị tự động như máy bán nước sẽ làm tăng hiệu quả sảnxuất và giảm chi phí cho con người trong việc bán sản phẩm. Tuy nhiên ởnước ta nhiều nơi những thiếc bị như máy bán nước vẫn còn là mặt hàng xaxỉ. Nhận dạng tiền xu trong các máy bán nước tương đối dễ dàng nhưng đểnhận dạng tiền Polyme cần phải có những công nghệ phức tạp như xử lý ảnh,đồ họa.

Đề tài chúng em tìm hiểu còn khá nhiều hạn chế chỉ dừng lại ở mức độmô hình nghiên cứu và chưa có điều kiện khai thác cấu tạo thực tế của máybán nước. Nhóm chúng em hy vọng một ngày nào đó sẽ có điều kiện tìm hiểucụ thể hơn.

Một lần nữa em xin gửi lời cám ơn đến thầy Châu Hoàng Phương đãgiúp đỡ nhóm trong quá trình hoàn thành đề tài.

TÀI LIỆU THAM KHẢO:

Đồ án Máy bán nước tự động bằng PLC của ĐHBK Đà Nẵng http://www.dientuvietnam.net http://www.ant7.com

Documents

Máy bán nước tự động tổng hợp