Tìm hiểu về máy bán hàng tự động

Tìm hiểu về máy bán hàng tự động

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 năm

để cho phù hợp với hầu hết các điều kiện và nhu cầu của xã hội hiện đại ngày nay

đó 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 xử

lý 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 nư ớc 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 đ ến 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 em

sẽ cố gắng hoàn thiện hơn trong những bài báo cáo sau

Thay mặt nhóm

Võ Đình Chinh

MỤC LỤC

LỜI 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 5

II Đối tượng tìm hiểu 5

III Mục đích tìm hiểu 5

IV Yêu cầu máy bán nước 5

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

I Bộ xử lý trung tâm 8

II Nguồn – Cảm biến – Bàn phím 11

III Hiển thị 12

IV Khối điều khiển động cơ 13

V Khối làm lạnh 15

VI Khối nhận dạng và tính tiền 16

VII 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 26

KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

&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 đã

và 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 trong

đó 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 à

hệ thống tự động hoá hoàn toàn mới, như các loại máy điều khiển số, các trung tâmgia công, các hệ thống điều khiển theo ch ương trình logic PLC (ProgrammableLogic Control), các h ệ thống sản xuất linh hoạt FMS (Flexible ManufacturingSystems), các hệ thống sản xuất tích hợp C IM (Computer IntegragedManufacturing) cho phép chuy ển 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 m à cơ khí hoá không th ể đảm đương được đó

là điều khiển quá trình Với các thiết bị vạn năng v à bán tự động, các chuyển độngphụ (tác động điều khiển) do ng ười thợ thực hiện, còn trên các thiết bị tự động hoá

và 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 đ ược sử

dụng khi thiết kế các quá trình sản xuất và công nghệ mới, tiến hành các hệ thống

chính xác có năng suất cao, tự động thực hiện các quá tr ình chính và phụ bằng các

cơ cấu và thiết bị tự động, mà không cần đến sự tham gia của con ng ười Tự động

hoá các quá trình sản xuất luôn gắn liền với việc ứng dụng các c ơ cấu tự động vào

các quá trình công ngh ệ cụ thể Chỉ có trên cơ sở của quá trình công nghệ cụ thể

mới có thể thiết lập và ứng dụng các cơ cấu hệ thống điều khiển tự động Mục tiêu

của 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 hợp

với túi tiền các nhà máy sản suất

Điều khiển tự động là một ngành được sinh ra từ những ng ành 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 lao động 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 động

có những mảng kiến thức tr ùng lắp nhưng cũng có những khoản đặc th ù 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 c ơ 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 khiển Những kiến trúc đ ược biết đến nhiều nhất bao gồm sựphân cấp, polyarchy, hetaerachy (thư ờng được đánh vần sai như heterarchy) và vậtlai Những phương pháp để đạt được một hiệu ứng kỹ thuật đ ược 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 những

hệ 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 ảnh

tự 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 tối

đa các tiềm năng sẵn có, đáp ứng yêu cầu ngày càng cao đối với trang thiết bị phục

vụ 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 các

cơ 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 l ớn (Vinamilk Việt Nam) dogiá thành quá cao, không phù h ợp với khả năng và tiềm lực của các cơ sở sản xuấtnhỏ

&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 hư ớng 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 những ngành phát triển mạnh ở nước ta, nhất là các công ty sản xuất nước giải

khát 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 trong vấn đề xử lý tiền Làm sao nhận biết được các đồng tiền đang lưu hành hiện nay trên thị trường và chống tình trạng tiền giả? Khi ta nắm được đầy đủ các đặc điểm của đồng tiền xu thì ta sẽ xử lý tốt việc 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

MÔ HÌNH MỘT SỐ MÁY BÁN NƯỚC TỰ ĐỘNG

&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:

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 Nó

xuất 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 Atmel

o Dòng Atmel AT91 (Ki ến trúc ARM THUMB)

o Dòng AT90, Tiny & Mega – AVR (Atmel Norway design)

o Dòng Atmel AT89 (Ki ến trúc Intel 8051/MCS51)

 Họ vi điều khiển Microchip

o 12-bit instruction PIC

o 14-bit instruction PIC

o PIC16F84

o 16-bit instruction PIC

 Họ vi điều khiển National Semiconductor

hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt

động 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 trình là đơn vị cơ bản cho quátrình 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

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 th ể mở rộng thêm một số bộ nhớ ngoài EPROM ) Một

bộ 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 đều

có 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 pin

dự phòng, chỉ khi nào chương trình đã được kiểm tra và sẳn sàng sử dụng thì

nó 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 đơn

vị 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-255

200 MHZ và được trang bị tới 2 cổng Ethernet tốc độ cao, 4 cổng truyềnthông nối tiếp (RS232/422/485), 4 đ ầu vào/ra số cho phép kết nối tới nhiềuthiết bị ngoại vi khác như sensor nh ận dạng tiền và đếm tiền, bộ phận chấphành, thiết bị cảnh báo, thiết bị giám sát v.v, Thiết bị cũng được tích hợp sẵn

hệ 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 B ộ máy tính nhúngSTECH ARM9SSBC đư ợc 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 l ượng vừa,cổng USB kết nối với thiết bị l ưu trữ USB cho phép lưu hệ điều hành và cácphần mềm ứng dụng lớn

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 chiều

thứ nhất có thể là 5v khi dùng vi điều khiển và 24v khi dùng PLC Ngu ồn

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 Sau đây là một sơ đồ ngưyên lý mạch ổn áp 5v:

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 đư ợc 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 rất

dễ 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 cho

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 hiểnthị các dòng chữ hoặc số trong bảng mã ASCII Không gi ống các loạiLCD lớn Text, LCD được chia sẵn thành từng ô và ứng với mỗi ô chỉ

có 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 này

sẽ tạo thành một ký tự cần hiển thị Trong các Text LCD, các m ẫu ký

tự 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 đa

16 ký tự Một số kích thước Text LCD thông thư ờng gồm 16x1, 16x2,16x4, 20x2, 20x4

LCD dùng để hiển thị các thông báo khi giao dịch 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 trungtâm bằng Opto cách ly quang V ề điều khiển động cơ thường sử dụngphương pháp PMW để điều khiển động cơ bước và động cơ DC