Einen Münzzähler erstellen: 3 Schritte

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:17

Dieses Instructable beschreibt, wie man einen Sparschwein-Münzzähler mit einem GreenPAK™ erstellt. Dieser Sparschweinzähler verwendet drei Hauptkomponenten:

• GreenPAK SLG46531V: Das GreenPAK dient als Interpreter zwischen den Sensoren und Anzeigewerten. Es ist auch der IC, der für die Reduzierung des Stromverbrauchs der gesamten Schaltung verantwortlich ist, indem PWM zum Ansteuern der zweiten Komponente implementiert wird.
• Der CD4026: Der CD4026 ist ein dedizierter IC zum Ansteuern der 7-Segment-LED-Anzeigen. Es ist dem CD4033 sehr ähnlich, das auch zum Ansteuern der in diesem Instructable verwendeten Displays verwendet werden kann. Es wird jedoch empfohlen, den CD4026 zu verwenden, da sein Display Enable IN-Pin es uns ermöglicht, den Stromverbrauch durch die Implementierung einer PWM zu reduzieren.
• Die DC05: Die DC05 ist die 7-Segment-LED-Anzeige, die wir verwenden werden. Es gibt verschiedene Displaymodelle, die sich in Größe und Farbe unterscheiden. Wählen Sie diejenige, die Ihrem Geschmack am meisten zusagt.

Im Folgenden haben wir die Schritte beschrieben, die erforderlich sind, um zu verstehen, wie die Lösung zum Erstellen eines Münzzählers programmiert wurde. Wenn Sie jedoch nur das Ergebnis der Programmierung erhalten möchten, laden Sie die GreenPAK-Software herunter, um die bereits fertige GreenPAK-Designdatei anzuzeigen. Schließen Sie das GreenPAK Development Kit an Ihren Computer an und klicken Sie auf das Programm, um den Münzzähler zu erstellen.

Schritt 1: Systembetrieb

Das System verwendet vier 7-Segment-LED-Anzeigen (DC05), von denen jede eine Zahl zwischen 0 und 9 anzeigen kann. Mit vier Anzeigen können wir einen Bereich von 0 bis 9999 erreichen, was für ein typisches Sparschwein ausreichend hoch ist. Abbildung 1 zeigt die Pinbelegung des DC05.

Jeder DC05 benötigt einen Treiber, um den Wert zu speichern und anzuzeigen. Der CD4026 und der CD4033 sind hervorragende Optionen zur Auswahl und mit einem Betriebsspannungsbereich von 5 bis 20 Volt können wir sie sogar für große Werbetafeln verwenden. Beide Treiber durchlaufen die Sequenz von 0 bis 9 mit jedem an CLOCK gesendeten Impuls (Pin 1 in Abbildung 2).

In diesem Instructable verwenden wir den CD4026, da er Möglichkeiten zum Energiesparen bietet. Abbildung 2 zeigt die Pinbelegung des CD4026.

Jedes Mal, wenn der CD4026 einen Impuls an seinem „CLOCK“-Eingang empfängt, erhöht er seinen internen Zähler. Wenn der Zählerwert 9 ist und der CD4026 ein weiteres Mal getaktet wird, gibt er einen Impuls auf „CARRY OUT“aus und rollt auf 0. Auf diese Weise können Sie einen Zähler von 0-9999 implementieren, indem Sie die „CARRY OUT“-Signale an anschließen der nächste CD4026 im Array. Unsere Aufgabe ist es, die Münzwerte für den ersten CD4026 in Impulse umzuwandeln, und er erledigt den Rest. Abbildung 3 zeigt das Grundkonzept mit zwei Sätzen von CD4026 und DC05.

Das GreenPAK ist dafür verantwortlich, die Münzsorte zu erkennen und jedem die richtige Anzahl von Impulsen zuzuordnen. Für dieses Instructable verwenden wir Münzen im Wert von 1, 2, 5 und 10 MXN. Alle hier besprochenen Techniken können jedoch auf jede Währung angewendet werden, die Münzen verwendet. Jetzt müssen wir eine Möglichkeit finden, zwischen verschiedenen Münzen zu unterscheiden. Dazu gibt es mehrere Methoden, einschließlich der Verwendung der Metallzusammensetzung der Münze und des Durchmessers der Münze. Dieses Instructable verwendet die letztere Methode.

Tabelle 1 zeigt alle Durchmesser der in diesem Instructable verwendeten MXN-Münzen sowie den Durchmesser von US-Münzen zum Vergleich.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, den Durchmesser einer Münze zu bestimmen. Zum Beispiel könnten wir eine Platte mit münzgroßen Löchern wie in Abbildung 4 verwenden. Mit einem optischen Sensor könnten wir jedes Mal signalisieren, wenn eine Münze durch ein Loch geht, und den entsprechenden Wert in Impulsen senden. Diese Lösung ist größer und sperriger als die, die wir für dieses Instructable verwenden, aber es kann einfacher sein, für einen Bastler zu bauen.

Unsere Lösung verwendet einen Mechanismus, der aus einem kaputten Spielzeug entnommen wurde, wie in Abbildung 5 gezeigt. Es wäre eine relativ einfache Aufgabe, eine Nachbildung aus Holz zu bauen.

Münzen können in den Schlitz am linken Rand des Mechanismus in Abbildung 5 eingeworfen werden. Dieser Schlitz wird je nach Durchmesser der Münze um eine bestimmte Strecke nach unten gedrückt. Das gelb eingekreiste Metallstück signalisiert die Größe der Münze und die Feder drückt den Schlitz zurück in die Ausgangsposition. Dieser Sensor aktiviert jedes Mal, wenn eine Münze eingeworfen wird, mehrere Messwerte; Wenn beispielsweise eine 10 MXN-Münze eingeworfen wird, berührt der Sensor kurz die Werte 1, 2 und 5. Dies müssen wir im nächsten Teil der Konstruktion berücksichtigen.

Schritt 2: Implementierung des GreenPAK-Designs

Das System funktioniert wie folgt:

1. Der Sensor befindet sich in der Ausgangsposition.

2. Eine Münze wird eingeworfen.

3. Der Sensor bewegt sich vom kleinsten zum richtigen Durchmesser, basierend auf dem Durchmesser der Münze.

4. Die Feder bringt den Sensor in die Ausgangsposition zurück.

Zum Beispiel verschiebt eine 10 MXN-Münze den Sensor von der Startposition in die 1 MXN-Position, dann in die 2 MXN-Position, dann in die 5 MXN-Position, bis er schließlich die 10 MXN-Position erreicht, bevor er in die Ausgangsposition zurückkehrt.

Um dieses Problem zu lösen, implementieren wir ein Einweg-ASM innerhalb des GreenPAK, wie in Abbildung 6 gezeigt.

Sobald sich der Sensor in der Ausgangsposition befindet, bestimmt der Zustand des ASM, wie viele Impulse das System senden wird.

Damit das System die Impulse senden kann, müssen drei Bedingungen erfüllt sein:

1. Das System muss sich in einem gültigen Status befinden (1 MXN, 2 MXN, 5 MXN oder 10 MXN).
2. Der Sensor muss sich in der Ausgangsposition befinden.
3. Es muss ein Impuls gesendet werden.

Das Zählen der Impulse ist eine schwierige Aufgabe, da der Zähler bei Erreichen des Wertes ein HIGH ausgibt und auch ein HIGH sendet, wenn der Zähler zurückgesetzt wird. Wird der Zähler nicht zurückgesetzt, bleibt der Ausgang HIGH.

Die Lösung ist ziemlich einfach, aber schwer zu finden: Zählen Sie bis zum Münzwert plus eins und setzen Sie den Hauptoszillator zurück, indem die steigende Flanke des Sensors in die Ausgangsposition zurückkehrt. Dadurch wird ein erster Impuls erzeugt, der den Zähler des aktuellen Zustands bis zum Münzwert zählen lässt. Fügen Sie dann ein ODER-Gatter zum Ausgang in den CLK-Eingang (zusammen mit dem Signal vom Oszillator) hinzu, um einen Reset des Systems zu erreichen.

Abbildung 7 zeigt diese Technik.

Nach dem Zählen bis zum Münzwert sendet das System ein Reset-Signal an das ASM zurück, um zu INIT zurückzukehren.

Ein genauer Blick auf das ASM ist in Abbildung 8 gegeben.

RESET_10_MXN verwendet ein etwas anderes System als oben beschrieben und verwendet einen zusätzlichen Zustand, um das gesamte ASM neu zu starten, da es eine begrenzte Anzahl von Verbindungen gibt, die jeder Zustand haben kann. Das RESET_10_MXN wurde erreicht, indem man in den RESET-Zustand ging, der der einzige Zustand war, in dem der OUT5 des ASM LOW war. Dies kehrt ohne Probleme erfolgreich in den INIT-Zustand zurück.

CNT2, CNT3, CNT 4 und CNT5 verwenden dieselben Parameter, mit Ausnahme des in Abbildung 9 gezeigten Zählerwerts.

Da der CD4026 die steigende Flanke des Signals verwendet, um seine Sequenz fortzusetzen, zählt dieses System die Werte der steigenden Flanke. Für Debugging-Zwecke wurde eine niedrige Frequenz gewählt. Die Verwendung höherer Frequenzen wäre sinnvoll und ohne größere Probleme durchführbar.

Um dieses Instructable in einer anderen Währung zu implementieren, stellen Sie einfach den Zähler auf den Wert der Münze plus eins ein.

Die Verwendung anderer Sensoren würde dieses System deutlich einfacher machen, aber die Produktionskosten wären höher, als diese Probleme durch Programmierung zu lösen.

Schritt 3: Testergebnisse

Die vollständige Projekteinrichtung ist in Abbildung 10 dargestellt.

Die Durchmesser wurden angepasst, um mit verschiedenen Münzen zu funktionieren, und der Nennwert kann durch Ändern mit der.gp5-Datei geändert werden.

Schlussfolgerungen

Dank der GreenPAK-Produktlinie ist es einfach und kostengünstig, ein System wie dieses Sparschwein zu entwickeln. Das Projekt könnte durch die Verwendung eines PWM-Signals zum Ansteuern des CD4026 Display Enable IN weiter verbessert werden. Sie können das GreenPAK auch verwenden, um eine Wake/Sleep-Funktion zu generieren, um den Stromverbrauch des Systems zu senken. Dieses einfache System könnte verwendet werden, um eine Vielzahl von Münzannahmesystemen wie Verkaufsautomaten, Spielhallenautomaten oder Münzschließfächer zu steuern.