Đồ án Máy bán hàng

Đồ án Máy bán hàng

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

ĐH QUỐC GIA TP.HCM

Họ và tên :Phạm Văn Quân 07520570

:Nguyễn Mậu Lĩnh 07520479 :Nguyễn Thị Lệ My 07520564

Giáo viên hướng dẫn : TS.Châu Hoàng Phương

NỘI DUNG

Tìm hiểu về máy bán lon nước ngọt tự động dựa theo các yêu cầu nội dung báo cáo môn “điều khiển tự động”

Sơ lược về điều khiển tự động :

Điều khiển tự động là một ngành được sinh ra từ những ngành khoa học kỹriêng Người kỹ sư điều khiển tự động có khả năng làm những công việc có liênquan đến nhiều lĩnh vực Chủ yếu trong các nhà máy, xí nghiệp hoặc giảng dạytrong các trường học

Chính sự thay đổi nhanh của dây chuyền sản xuất đã liên kết công nghệthông tin, công nghệ chế tạo máy và điện tử, làm xuất hiện một loạt các thiết bị và

hệ thống tự động hoá hoàn toàn mới, như các loại máy điều khiển số, các trungtâm gia công, các hệ thống điều khiển theo chương trình logic PLC(Programmable Logic Control), các hệ thống sản xuất linh hoạt FMS (FlexibleManufacturing Systems) cho phép chuyển đổi nhanh các sản phẩm gia công vớithời gian chuẩn bị sản xuất ít nhất, rút ngắn chu kì sản xuất sản phẩm, đáp ứng tốt

sự thay đổi nhanh của sản xuất hiện đại

Mục tiêu của tự động hoá là nhằm nâng cao tính cạnh tranh, làm chủ chất lượng sản phẩm, có khả năng linh hoạt thay đổi đáp ứng nhu cầu thị trường và giá thành phải phù hợp với túi tiền các nhà máy sản suất

Tự động hoá quá trình sản xuất là một trong những hướng phát triển chủyếu của các ngành công nghiệp Việt Nam hiện nay Tự động hoá cho phép sửdụng tối đa các tiềm năng sẵn có, đáp ứng yêu cầu ngày càng cao đối với trangthiết bị phục vụ sản xuất Tự động hoá quá trình sản xuất cho phép thực hiện cácquá trình công nghệ không có sự tham gia của con người Trong việc tự động hoáhoàn toàn thì vai trò của con người là quản lý và theo dõi hoạt động của các thiết

bị và điều chỉnh các cơ cấu có liên quan đến quy trình công nghệ

 Thời gian làm việc dài, luôn đảm báo đúng quy trình sản xuất

GIỚI THIỆU MÁY BÁN NƯỚC TỰ ĐỘNG DẠNG LON

Con người đã chế tạo được nhiều loại máy phục vụ nhu cầu sinh hoạt trong cuộc sống Gần đây trên thị trường đã xuất hiện nhiều máy bán nước ngọt lon tự động

Ưu điểm: Máy bán nước tự động dạng lon có thể đặt ở mọi nơi và cung cấp nhu

cầu giải khát nhanh chóng cho mọi người

Nhu cầu về nước giải khát ở Việt Nam khá lớn Bên cạnh đó máy bán nước dạnglon với các sản phẩm với giá thành cạnh tranh sẽ thu hút một số lượng lớn ngườitiêu dùng với tính linh hoạt, tiện lợi và giá thành cạnh tranh

Với sự góp mặt của máy này con người có thêm một khoảng thời gian làm việc khác như học tập, nghiên cứu và làm các việc mà chúng ta chưa thể

tự động hóa vv

Hiện nay trên thế giới cũng như ở Việt Nam đã xuất hiện nhiều máy bán nước ngọt lon tự động Sau đây một số loại máy có trên thị trường.

Giới hạn vấn đề :

Mô hình máy bán nước tự động rất đa dạng về nguồn gốc và chủng loại,

lần đầu thực hiện nghiên cứu đề tài:“máy bán nước ngọt lon tự động

“trong điều kiện:

 Thời gian thực hiện đề tài chỉ trong một học kỳ

 Kinh nghiệm thực tế chưa có nhiều

 Tài liệu về vi xử lý và các vấn đề về máy còn hiếm

Vì vậy nhóm chúng em đã thực hiện nghiên cứu đề tài với những đặc điểm chính sau đây :

 Nguyên lý hoạt động

 Trình tự thao tác của khách hàng

 Trình tự thao tác của máy

 Lưu đồ giải thuật

 Mô tả cấu tạo cơ bản về hệ thống

 Bộ điều khiển

 Nguồn,Cảm biến,bàn phím

 Cơ cấu tác động

 Tạo giao tiếp người sử dụng

 Cấu trúc của máy từ cơ cấu bán hàng, bộ phận xử lý tiền xu, mạch điều khiển

 Hệ thống cơ cấu đưa lon nước

 Hiệu quả kinh tế khi sử dụng máy

Yêu cầu máy bán nước:

 Máy bán nước tự động áp dụng cho tất cả các loại tiền xu đang lưu hành

- Khi khách hàng chọn nước ngọt nào thì nhấn nút nước ngọt đó thì

kích vào plc và plc vận đóng van solenoid cơ cấu đẩy hàng đẩy nước ngọt

mà khách chọn cùng lúc đó plc cho động cơ của cảm biến thối tiền hoạt động

- Nếu khách hàng bỏ vừa đủ số tiền mua hàng thì plc không cho động

cơ của cảm biến thối tiền hoạt động

- Còn dư bao nhiêu thì động cơ quay và cảm biến thối tiền đếm tiền bấy nhiêu hoặc khi khách bỏ tiền vào không đủ tiền mua hàng hoặc không muốn

mua nữa thì nhấn nút cancel kích vào plc lúc đó plc cho động cơ cảm

biến hoạt động kích cảm biến thối tiền đếm tiền thối ra cho khách hàng

- Nếu khi khách nào nạp tiền vào mua nước mà lở trong máy hết nước

ngọt yêu cầu thì nhấn nút cancel kích vào plc lúc đó plc cho động cơ cảm

biến hoạt động kích cảm biến thối tiền đếm tiền thối ra cho khách hàng thì máy sẽ trả tiền lại hoặc chọn loại khác

- Máy bán nước ngọt lon này, khách hàng chỉ được mua một lần hành trình hoạt động của máy lặp lại ban đầu.

Cách thao tác máy bán nước ngọt lon tự động

• Trình tự thao tác trên máy khách hàng

1 Khách hàng bỏ tiền đồng vào máy.

2 Khách hàng đã bỏ đủ tiền thì chọn hàng

3 Bấm nút vào loại hàng đã chọn

4 Khách hàng không đủ tiền hoặc không thích mua thì bấm nút cancle(không đồng ý)

• Trình tự thực hiện của máy

1.Khi nhận được tiền xu bỏ vào, máy sẽ lưu vào biến tổng số tiền

và hiển thị số tiển trên máy thông qua 5 đèn led 7 đoạn, đồng thời cho phép các nút chọn hàng hoạt động.

2.Máy luôn luôn bật đèn báo hiệu có hàng, khi khách hàng đã bỏ đủ

tiền mua hàng hoặc chưa đủ tiền nạp tiền thêm còn không thì nhấn nút cancle trả tiền lại

3.Khách hàng đã đủ tiền, chọn loại hàng nào thì nhấn vào loại hàng

đó Máy sẽ tính toán lượng tiền bỏ vào trừ đi số tiền loại hàng máy đã bán

mà khách hàng yêu cầu, nếu có tiền thừa thì trả lại(tiền sẽ trả lại sau khi hàng đã mua)

4.Nếu khách hàng huỷ các thao tác mua hàng bằng cách nhấn

nút cancel máy sẽ trả lại toàn bộ tổng số tiền mà khách hàng đã bỏ vào máy.

Lưu đồ giải thuật :

CẤU TẠO CƠ BẢN CỦA MỘT MÁY BÁN NƯỚC

Mô hình sơ đồ khối :

Hệ thống làm lạnh

Đa số các máy bán nước tự động đều có cấu tạo từ các thành phần cơ bản sau:

Vi điều khiển:

Cấu tạo: Những thành phần này là lõi CPU, bộ nhớ chương trình (thông

thường là ROM hoặc bộ nhớ Flash), bộ nhớ dữ liệu (RAM), một hoặc vài bộ địnhthời và các cổng vào/ra để giao tiếp với các thiết bị ngoại vi và các môi trường bênngoài - tất cả các khối này được thiết kế trong một vi mạch tích hợp Vi điều khiểnkhác với các bộ vi xử lý đa năng ở chỗ là nó có thể hoạt động chỉ với vài vi mạch

hỗ trợ

Bộ điều khiển PLC

Cấu trúc và nguyên lý hoạt động

 Sơ lược về PLC

Ngày nay ngành tự động đã phát triển tới trình độ cao nhờ những tiến bộ của

lý thuyết điều khiển tự động, của những ngành khác như điện tử, tin học, … Nhiều

hệ thống điều khiển đã ra đời, nhưng phát triển mạnh và có khả năng phục vụ rộng

là bộ điều khiển PLC Sở dĩ như thế, do bộ PLC có nhiều ưu điểm nổi bậc so những bộ điều khiển khác:

o Đơn giản, dể dàng thay đổi, lập trình

o Tin cậy trong môi trường công nghiệp

o Cạnh tranh được giá thành với các bộ diều khiển khác

Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dùng dây nối ( bộđiều khiển bằng Relay) người ta đã chế tạo ra bộ PLC nhằm thỏa mãn các yêu cầusau :

o Lập trình dể dàng, ngôn ngữ lập trình dể học

o Gọn nhẹ, dể dàng bảo quản , sửa chữa

o Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình

phức tạp

o Hoàn toàn tin cậy trog môi trường công nghiệp

o Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như : máy tính , nối

II Nguồn – Cảm biến – Bàn phím:

• 1.Nguồn:

Thông số kỹ thuật :

Điện áp ngõ vào :110/220 VAC

Cường độ dòng điện định mức :2.1A

Điện áp gõ ra :24 VDC

o Chức năng: biến đổi nguồn điện từ điện áp xoaychiều (VAC) sang

điện áp một chiều (VDC)

Nguồn cung cấp cho máy bán nước hoạt động thường bao gồm 2 nguồn một chiều riêng biệt được biến đổi từ nguồn 220v.

 Nguồn một chiều thứ nhất có thể là 5v khi dùng vi điều khiển và 24v khi dùng PLC

 Nguồn thứ hai thường từ 24v-100v dùng để điều khiển các động cơ DC

Một điều quan trọng là nguồn cung cấp cho bộ xử lý trung tâm phải đảm bảo tính

ổn định thường dùng IC ổn áp

• Cảm biến nhận tiền:

 Các cảm biến thường dùng trong máy bán nước thường là cảm biếnđếm dùng cặp led thu phát, cảm biến khối lượng, cảm biến màu…sau đây là mô hình của một cảm biến:

Điện áp vào :12V

Điện áp ra : 5V

 Nguyên lý hoạt động :

Cảm biến này muốn sử dụng loại tiền nào thì ta bỏ đồng tiền mẫu vào cho cảm biến làm mẫu (Ví dụ : Sử dụng loại tiền 5.000 thì ta phải bỏ vào cảm biến 5000 để lấy mẫu, sau khi lấy mẫu xong nếu đúng kích thước cũng như độ dầy của đồng tiền mẫu

và cảm biến nhận biết được lúc đó cảm biến sẽ cho qua nếu ta bỏ không đúng 5000 thì cảm biến sẽ trả lại và lúc đó cảm biến sẽ kiểm tra tiếp ) ,cảm biến có bộ led hồngngoại thu và phát

- Bộ phát là một led hồng ngoại với tiêu thụ dòng trong khoảng an toàn là

4mA khi được cấp quyền sẽ phát ra tia hồng ngoại kích thích bộ thu hoạt động

Bộ thu là một Transistor quay dẫn với cực nền để hở khi ánh sáng của bộ phát hướng vào Transistor sẽ dẫn :

Khi khách hàng bỏ tiền vào ngăn T thì Transistor quan dẫn sẽ ngưng dẫn trong khoảng thời gian tiền lướt qua khe hở và ngõ ra có mức điện thế lớn hơn 0,7V kích thích mạch hoạt động

Nhược điểm

 Bộ phát và bộ thụ phải nhìn thấy nhau và led chỉ chiếu qua các vật trong suốt và khoảng cách truyền cực đại là vài chục mét nếu ta dùng thấu kích ở Q1 để tăng cường độ ánh sáng từ led hồng ngoại chiếu tới

 Khi sử dụng loại cảm biến này cắm sai vị trí cực âm và cực dương thì

bộ cảm biến này sẽ bị hỏng (cảm biến không được bảo vệ dể xảy ra tình huống cháy lines khi ta cấp nguồn không đúng cực )

Cảm biến thối tiền :

Điện áp đầu vào: 220V

Bàn phím điều khiển:

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 nhấn là các công tắc đơnhoặc sử dụng bàn phím ma trận Hình vẽ sau mô tả một bàn phím ma trận 4x4:

Phím bấm được nối thành ma trận 4 hàng x 4cột, các hàng và cột được nối với cácchân cổng vào ra của vi điều khiển Khi một phím được bấm, nó sẽ nối một hàng

và một cột tương ứng Một chương trình sẽ quét các phím và xác định xem phímnào được nhấn và từ đó đưa ra những xử lý thích hợp

Khối hiển thị:

• Led đơn:

LED là các điốt có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại Cũnggiống như điốt, LED được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại P ghép với một khốibán dẫn loại N

Ta có thể dùng led đơn để thông báo tình trạng các sản phẩm còn hay đã hết chongười dùng Led đơn giá rất rẻ và hơn thế nữa rất dễ trong lập trình xử lý

• Led 7 Seg:

Cấp nguồn cho chân nào thì đoạn tương ứng với chân đó sáng.

Ví dụ như hình trên nếu bạn đưa chân 0 lên mức logic 1 thì đoạn 0 sẽ sáng Nếucấp cho chân 5 và chân 4 thì đoạn 5 và 4 sáng tạo thành số 1

Tương tự nếu hiển thị số 2 thì mức logic tương ứng của chân 0123456 là 1101101

Số 3là 1111001

Số 4 là 0110011

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

Một số máy dùng loại này : SN74LS247

- SN74LS247 là IC giải mã BCD sang 7 đoạn, có ngõ ra tích cực mức thấp, nguồn cung cấp 5VDC

Nguồn cung cấp:+5V 10%

Dòng để cho đoạn sáng là 10ma dòng để 1 led 7đoạn sáng là 80ma

Như vậy dòng điện nguồn cung cấp cho 5 led 7 đoạn:80 ma.5 =400 ma

• LCD:

 Text LCD là các loại màn hình tinh thể lỏng nhỏ dùng để hiển thị các dòng chữhoặc số trong bảng mã ASCII

 Mỗi ô của Text LCD bao gồm các “chấm” tinh thể lỏng, việc kết hợp “ẩn” và

“hiện” các chấm này sẽ tạo thành một ký tự cần hiển thị Trong các Text LCD,các mẫu ký tự được định nghĩa sẵn

 Kích thước của Text LCD được định nghĩa bằng số ký tự có thể hiển thị trên 1dòng và tổng số dòng mà LCD có

Ví dụ LCD 16x2 là loại có 2 dòng và mỗi dòng có thể hiển thị tối đa 16 ký tự Một

số kích thước Text LCD thông thường gồm 16x1, 16x2, 16x4, 20x2, 20x4

LCD dùng để hiển thị các thông báo khi giao dịch như cho đồng xu vào, số tiền,tình trạng giao dịch thành công hay là báo các lỗi kết hợp với led So với led thìLCD có giá thành cao hơn nhưng thể hiện các hiển thị trực quan và hiệu quả hơn

Cơ cấu tác động

• Khối điều khiển động cơ:

Khối điều khiển động cơ thường tách riêng ra với khối xử lý trung tâmbằng Opto cách ly quang Về điều khiển động cơ thường sử dụng phương phápPMW để điều khiển động cơ bước và động cơ DC

 Các đầu ra của cuộn dây Roto được đặt lên bộ cổ góp có các chổi thannhằm đảm bảo từ thông qua cuộn dây Roto là liên tục tức là duy trì lực từtác dụng quay lên Roto một cách liên tục

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

 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 mứclogic cao sẽ ứng với thời gian có dòng điện qua động cơ và ngược lại PWM sửdụng kỹ thuật đóng mở nguồn cung cấp cho động cơ với những khoảng thời giangiãn cách khác nhau từ đó điều khiển được tốc độ của động cơ

Hình vẽ minh họa:

 Đối với máy cỡ lớn làm lạnh bằng nước, máy điều hoà VRV

Máy nén lạnh sử dụng cũng có nhiều loại như máy nén piston, máy nén trục vít,máy nén kiểu kín, máy nén ly tâm vv…

Khối nhận dạng và tính tiền:

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

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 đưa vào bằng màu sắc Những đồng xu 200 và 500 sẽ được tách riêng ra từ đầu và sau đó sẽ được đưa vào các ống lọc tiền xu tiếp theo Cảm biến được sử dụng ở đây là cảm biến nhận dạng

màu sắc là hai màu vàng và trắng Thiết kế phần đầu tiên nhận đồng xu đưa vào qua khe là một máng nghiêng có gắn động cơ bước điều khiển việc phân loại tiền như mô hình sau:

Nhận dạng đường kính và khối lượng:

Đồng 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 hợp với khe chuẩn thì xu sẽ đi qua tác động vào công tắc hành trình hoặc cảm biến đặt phía sau từ đó gửi tín hiệu báo xu hợp

lệ Ngược lại sẽ bị loại ra ngoài qua đường khác.

Quá trình phân loại đầu tiên ta đã phân loại xong đồng xu thành 2 loại là 200đ, 500đ và 1000đ, 2000đ, 5000đ.

Vì hai loại đồng xu 200đ và 500đ có cùng đường kính nên ở phần này ta chỉ cần nhận dạng về khối lượng nữa là 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.

Sử dụng các cảm biến đo khối lượng để xác định khối lượng và phân loại các đồng xu Các cảm biến này phải đảm bảo tính chính xác tuy nhiên phải

có sai số đảm bảo cho trường hợp một số đồng xu bị mòn hoặc bụi bẩn do

đó có sai số về khối lượng.

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 đường kính Chỉ có những đồng xu đủ kích thước mới tương tác được đồng thời với hai công tắc cùng lúc Bộ xử lý trungtâm sẽ xác định xem là đồng xu với kích thươc nào vừa đi qua Tuy nhiên cách xử

lý này còn khá thô sơ và nhiều sai sót khi ta đặt các công tắc hành trình sao cho thích hợp

Dùng led thu phát:

Đặt động cơ bước

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

Khi có một đồng xu nào đó mà có thể kích hoạt lần lượt các led trên thì đồng xu

đó sẽ có kích thước lớn nhất Vấn đề đặt ra ở đây là vấn đề xử lý lập trình đảm bảocho những đồng xu nhỏ vẫn có thể được nhận dạng một cách chính xác

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 trungtâm sẽ quyết định xem là những đồng tiền xu được đưa vào có hợp lệ hay không Nếu những đồng xu này là hợp lệ thì các đồng xu sẽ được xác định mệnh giá và đưa qua bộ phận đếm tiền để kiểm tra xem có bao nhiêu đồng tiền được đưa vào Nếu số tiền đưa vào là lớn hơn giá trị của lon nước được bán ra thì một hiển thị chọn sản phẩm sẽ được thông báo Nếu số tiền không đủ thì bộ xử lý trung tâm sẽ thực hiện thời gian chờ nếu thời gian chờ quá lâu thì một thông báo lỗi sẽ được đưa ra và trả lại số tiền đã đưa vào Một bộ đếm sản phẩm sẽ được gắn ở đây thường lấy đầu vào là một cảm biến vật cản hoặc hồng ngoại kết hợp với bộ xử lý trung tâm: