Como fazer um contador de moedas: 3 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Este manual de instruções descreve como criar um contador de moedas de cofrinho com um GreenPAK ™. Este contador de cofrinho utilizará três componentes principais:

• GreenPAK SLG46531V: O GreenPAK atua como o intérprete entre os sensores e os valores de exibição. É também o IC responsável por reduzir o consumo de energia de todo o circuito, implementando o PWM para acionar o segundo componente.
• O CD4026: O CD4026 é um IC dedicado para conduzir os visores de LED de 7 segmentos. É bastante semelhante ao CD4033, que também pode ser usado para acionar os visores usados neste Instructable. No entanto, é recomendável usar o CD4026, pois seu pino Display Enable IN nos permitirá reduzir o consumo de energia implementando um PWM.
• O DC05: O DC05 é o display LED de 7 segmentos que iremos usar. Existem vários modelos de monitores que variam em tamanho e cor. Escolha aquele que mais lhe agrada.

Abaixo, descrevemos as etapas necessárias para entender como a solução foi programada para criar um contador de moedas. No entanto, se você deseja apenas obter o resultado da programação, baixe o software GreenPAK para visualizar o arquivo de design GreenPAK já concluído. Conecte o GreenPAK Development Kit ao seu computador e acesse o programa para criar o contador de moedas.

Etapa 1: Operação do sistema

O sistema usa quatro visores LED de 7 segmentos (DC05), cada um dos quais pode exibir um número entre 0 e 9. Usando quatro visores, podemos atingir uma faixa de 0 a 9999, que é um saldo alto o suficiente para um cofrinho típico. A Figura 1 mostra a pinagem do DC05.

Cada DC05 requer um driver para armazenar e exibir o valor. O CD4026 e o CD4033 são excelentes opções de escolha, e com uma faixa de operação de 5 a 20 volts, podemos usá-los até mesmo para grandes painéis. Ambos os drivers se moverão pela sequência de 0 a 9 com cada pulso enviado para CLOCK (Pino 1 na Figura 2).

Neste Instrutível, utilizaremos o CD4026, pelas possibilidades que oferece para economia de energia. A Figura 2 mostra a pinagem do CD4026.

Cada vez que o CD4026 recebe um pulso em sua entrada “CLOCK”, ele incrementa seu contador interno. Quando o valor do contador é 9 e o CD4026 é cronometrado um tempo adicional, ele emite um pulso em "CARRY OUT" e rola para 0. Desta forma, você pode implementar um contador de 0-9999 conectando os sinais "CARRY OUT" a o próximo CD4026 na matriz. Nosso trabalho é traduzir os valores das moedas em pulsos para o primeiro CD4026, e ele fará o resto. A Figura 3 mostra o conceito básico com dois conjuntos de CD4026 e DC05.

O GreenPAK é responsável por reconhecer o tipo de moeda e atribuir o número correto de pulsos a cada uma. Para este Instructable, usaremos moedas com valores de 1, 2, 5 e 10 MXN. No entanto, todas as técnicas discutidas aqui podem ser aplicadas a qualquer moeda que use moedas. Agora, temos que conceber uma maneira de distinguir entre as diferentes moedas. Existem vários métodos para fazer isso, incluindo a utilização da composição metálica da moeda e do diâmetro da moeda. Este Instructable usará o último método.

A Tabela 1 mostra todos os diâmetros das moedas MXN usadas neste Instructable, bem como o diâmetro das moedas dos EUA para comparação.

Existem várias maneiras de determinar o diâmetro de uma moeda. Por exemplo, poderíamos usar uma placa com orifícios do tamanho de uma moeda, como na Figura 4. Usando um sensor óptico, poderíamos sinalizar cada vez que uma moeda passa por um orifício e enviar o valor correspondente em pulsos. Esta solução é maior e mais volumosa do que a que usaremos neste Instructable, mas pode ser mais fácil de construir para um amador.

Nossa solução usará um mecanismo retirado de um brinquedo quebrado, mostrado na Figura 5. Seria uma tarefa relativamente simples construir uma réplica usando madeira.

As moedas podem ser inseridas na fenda na borda esquerda do mecanismo na Figura 5. Essa fenda será forçada para baixo em uma certa distância com base no diâmetro da moeda. A peça metálica circulada em amarelo será usada para sinalizar o tamanho da moeda, e a mola irá empurrar a fenda de volta para a posição inicial. Este sensor irá ativar múltiplas leituras cada vez que uma moeda for inserida; por exemplo, quando uma moeda de 10 MXN é inserida, o sensor irá tocar brevemente os valores de 1, 2 e 5. Devemos levar isso em consideração na próxima parte do design.

Etapa 2: Implementação do Projeto GreenPAK

O sistema funciona da seguinte maneira:

1. O sensor está na posição inicial.

2. Uma moeda é inserida.

3. O sensor se move do menor diâmetro para o correto, com base no diâmetro da moeda.

4. A mola retorna o sensor à posição inicial.

Por exemplo, uma moeda de 10 MXN deslocará o sensor da posição inicial para a posição 1 MXN, depois para a posição 2 MXN e então para a posição 5 MXN, até finalmente chegar à posição 10 MXN antes de retornar à posição inicial.

Para lidar com este problema, implementaremos um ASM unilateral dentro do GreenPAK, mostrado na Figura 6.

Quando o sensor está na posição inicial, o estado do ASM determina quantos pulsos o sistema enviará.

Para que o sistema envie os pulsos, três condições devem ser atendidas:

1. O sistema deve estar em um estado válido (1 MXN, 2 MXN, 5 MXN ou 10 MXN).
2. O sensor deve estar na posição inicial.
3. Deve haver um pulso a ser enviado.

Contar os pulsos é uma tarefa difícil, porque o contador produzirá um HIGH quando o valor for atingido e também enviará um HIGH quando o contador for zerado. Se o contador não for zerado, a saída permanecerá HIGH.

A solução é bastante simples, mas difícil de encontrar: conte até o valor da moeda mais um e reinicie o oscilador principal com a borda ascendente do sensor retornando à posição inicial. Isso criará um primeiro pulso que fará o contador do estado atual contar até o valor da moeda. Em seguida, adicione uma porta OR à saída na entrada CLK (junto com o sinal do oscilador) para obter uma reinicialização do sistema.

A Figura 7 mostra essa técnica.

Depois de contar até o valor da moeda, o sistema envia um sinal de reinicialização de volta ao ASM para retornar ao INIT.

Uma análise detalhada do ASM é fornecida na Figura 8.

RESET_10_MXN usa um sistema ligeiramente diferente do descrito acima, usando um estado extra para reiniciar todo o ASM, pois há uma quantidade limitada de conexões que cada estado pode ter. O RESET_10_MXN foi alcançado indo para o estado RESET, que foi o único estado em que OUT5 do ASM foi BAIXO. Este retorna com sucesso ao estado INIT sem problemas.

CNT2, CNT3, CNT 4 e CNT5 compartilham os mesmos parâmetros, exceto o valor do contador mostrado na Figura 9.

Como o CD4026 usa a borda ascendente do sinal para avançar sua sequência, este sistema conta os valores da borda ascendente. Uma baixa frequência foi selecionada para fins de depuração. Usar frequências mais altas seria útil e pode ser feito sem maiores problemas.

Para implementar este Instructable em qualquer outra moeda, basta ajustar o contador ao valor da moeda mais um.

Usar outros sensores tornaria este sistema muito mais simples, mas os custos de produção seriam mais altos do que resolver esses problemas por meio da programação.

Etapa 3: Resultados do teste

A configuração completa do projeto é mostrada na Figura 10.

Os diâmetros foram ajustados para funcionar com moedas diferentes, e a denominação pode ser alterada alterando usando o arquivo.gp5.

Conclusões

Graças à linha de produtos GreenPAK, é fácil e acessível desenvolver um sistema como este cofrinho. O projeto poderia ser aprimorado ainda mais com o uso de um sinal PWM para acionar o CD4026 Display Enable IN. Você também pode usar o GreenPAK para gerar uma função de despertar / dormir para reduzir o consumo de energia do sistema. Este sistema simples pode ser usado para controlar uma variedade de sistemas de aceitação de moedas, como máquinas de venda automática, máquinas de fliperama ou armários de moedas.