Cómo hacer un contador de monedas: 3 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

Este Instructable describirá cómo crear un contador de monedas de alcancía con un GreenPAK ™. Este contador de alcancía utilizará tres componentes principales:

• GreenPAK SLG46531V: El GreenPAK sirve como intérprete entre los sensores y los valores de visualización. También es el IC responsable de reducir el consumo de energía de todo el circuito, implementando PWM para impulsar el segundo componente.
• El CD4026: El CD4026 es un IC dedicado para controlar las pantallas LED de 7 segmentos. Es bastante similar al CD4033, que también se puede utilizar para controlar las pantallas utilizadas en este Instructable. Sin embargo, se recomienda utilizar el CD4026 ya que su pin Display Enable IN nos permitirá reducir el consumo de energía implementando un PWM.
• El DC05: El DC05 es la pantalla LED de 7 segmentos que vamos a utilizar. Hay varios modelos de pantalla que varían en tamaño y color. Elija el que más le guste.

A continuación, describimos los pasos necesarios para comprender cómo se ha programado la solución para crear un contador de monedas. Sin embargo, si solo desea obtener el resultado de la programación, descargue el software GreenPAK para ver el archivo de diseño GreenPAK ya completado. Conecte el kit de desarrollo GreenPAK a su computadora y presione el programa para crear el contador de monedas.

Paso 1: funcionamiento del sistema

El sistema utiliza cuatro pantallas LED de 7 segmentos (DC05), cada una de las cuales puede mostrar un número entre 0 y 9. Con cuatro pantallas, podemos lograr un rango de 0 a 9999, que es un saldo lo suficientemente alto para una alcancía típica.. La Figura 1 muestra el Pinout del DC05.

Cada DC05 requiere un controlador para almacenar y mostrar el valor. Los CD4026 y CD4033 son excelentes opciones para elegir, y con un rango de funcionamiento de 5 a 20 voltios, podemos usarlos incluso para grandes vallas publicitarias. Ambos controladores se moverán a través de la secuencia de 0 a 9 con cada pulso enviado a CLOCK (Pin 1 en la Figura 2).

En este Instructable, usaremos el CD4026, debido a las posibilidades que ofrece para ahorrar energía. La Figura 2 muestra el Pinout del CD4026.

Cada vez que el CD4026 recibe un pulso en su entrada “CLOCK”, incrementa su contador interno. Cuando el valor del contador es 9 y el CD4026 se sincroniza un tiempo adicional, emite un pulso en "LLEVAR" y pasa a 0. De esta manera puede implementar un contador de 0 a 9999 conectando las señales "LLEVAR" a el siguiente CD4026 de la matriz. Nuestro trabajo es traducir los valores de las monedas en pulsos para el primer CD4026, y él hará el resto. La Figura 3 muestra el concepto básico con dos juegos de CD4026 y DC05.

El GreenPAK se encarga de reconocer el tipo de moneda y asignar el número correcto de pulsos a cada uno. Para este Instructable, usaremos monedas valoradas en 1, 2, 5 y 10 MXN. Sin embargo, todas las técnicas discutidas aquí se pueden aplicar a cualquier moneda que use monedas. Ahora, tenemos que idear una forma de distinguir entre diferentes monedas. Hay varios métodos para hacer esto, incluido el uso de la composición metálica de la moneda y el diámetro de la moneda. Este Instructable utilizará el último método.

La Tabla 1 muestra todos los diámetros de las monedas MXN utilizadas en este Instructable, así como el diámetro de las monedas estadounidenses para comparar.

Hay varias formas de determinar el diámetro de una moneda. Por ejemplo, podríamos usar una placa con orificios del tamaño de una moneda como en la Figura 4. Usando un sensor óptico, podríamos señalar cada vez que una moneda pasa por un orificio y enviar el valor correspondiente en pulsos. Esta solución es más grande y voluminosa que la que usaremos para este Instructable, pero puede ser más fácil de construir para un aficionado.

Nuestra solución utilizará un mecanismo extraído de un juguete roto, que se muestra en la Figura 5. Sería una tarea relativamente sencilla construir una réplica con madera.

Las monedas se pueden insertar en la ranura en el borde izquierdo del mecanismo en la Figura 5. Esta ranura será forzada hacia abajo una cierta distancia basada en el diámetro de la moneda. La pieza metálica encerrada en un círculo amarillo se utilizará para indicar el tamaño de la moneda, y el resorte empujará la ranura hacia la posición inicial. Este sensor activará múltiples lecturas cada vez que se inserte una moneda; por ejemplo, cuando se inserta una moneda de 10 MXN, el sensor tocará brevemente los valores de 1, 2 y 5. Debemos tener esto en cuenta en la siguiente parte del diseño.

Paso 2: Implementación del diseño GreenPAK

El sistema funciona de la siguiente manera:

1. El sensor está en la posición inicial.

2. Se inserta una moneda.

3. El sensor se mueve del diámetro más pequeño al correcto, según el diámetro de la moneda.

4. El resorte devuelve el sensor a la posición inicial.

Por ejemplo, una moneda de 10 MXN desplazará el sensor de la posición inicial a la posición de 1 MXN, luego a la posición de 2 MXN, luego a la posición de 5 MXN, hasta llegar finalmente a la posición de 10 MXN antes de regresar a la posición inicial.

Para manejar este problema, implementaremos un ASM unidireccional dentro del GreenPAK, que se muestra en la Figura 6.

Una vez que el sensor está en la posición inicial, el estado del ASM determina cuántos pulsos enviará el sistema.

Para que el sistema envíe los pulsos, se deben cumplir tres condiciones:

1. El sistema debe estar en un estado válido (1 MXN, 2 MXN, 5 MXN o 10 MXN).
2. El sensor debe estar en la posición inicial.
3. Debe haber un pulso para ser enviado.

Contar los pulsos es una tarea difícil, porque el contador emitirá un ALTO cuando se alcance el valor, y también enviará un ALTO cuando se reinicie el contador. Si el contador no se reinicia, la salida permanecerá ALTA.

La solución es bastante simple, pero difícil de encontrar: cuente hasta el valor de la moneda más uno y reinicie el oscilador principal con el borde ascendente del sensor regresando a la posición inicial. Esto creará un primer pulso que hará que el contador del estado actual cuente hasta el valor de la moneda. Luego, agregue una puerta OR a la salida en la entrada CLK (junto con la señal del oscilador) para lograr un reinicio del sistema.

La figura 7 muestra esta técnica.

Después de contar el valor de la moneda, el sistema envía una señal de reinicio al ASM para regresar a INIT.

En la Figura 8 se proporciona una mirada de cerca al ASM.

RESET_10_MXN usa un sistema ligeramente diferente al descrito anteriormente, usando un estado adicional para reiniciar todo el ASM, ya que hay una cantidad limitada de conexiones que cada estado puede tener. El RESET_10_MXN se logró yendo al estado RESET, que era el único estado donde el OUT5 del ASM era BAJO. Esto vuelve con éxito al estado INIT sin ningún problema.

CNT2, CNT3, CNT 4 y CNT5 comparten los mismos parámetros, excepto el valor del contador que se muestra en la Figura 9.

A medida que el CD4026 usa el flanco ascendente de la señal para avanzar en su secuencia, este sistema cuenta los valores del flanco ascendente. Se seleccionó una frecuencia baja para fines de depuración. El uso de frecuencias más altas sería útil y se puede realizar sin mayores problemas.

Para implementar este Instructable en cualquier otra moneda, simplemente ajuste el contador al valor de la moneda más uno.

El uso de otros sensores simplificaría mucho este sistema, pero los costos de producción serían más altos que resolver estos problemas a través de la programación.

Paso 3: Resultados de la prueba

La configuración completa del proyecto se muestra en la Figura 10.

Los diámetros se ajustaron para trabajar con diferentes monedas, y la denominación se puede cambiar alterando usando el archivo.gp5.

Conclusiones

Gracias a la línea de productos GreenPAK, es fácil y asequible desarrollar un sistema como esta alcancía. El proyecto podría mejorarse aún más mediante el uso de una señal PWM para impulsar el CD4026 Display Enable IN. También puede utilizar GreenPAK para generar una función de activación / suspensión para reducir el consumo de energía del sistema. Este sistema simple podría usarse para controlar una variedad de sistemas de aceptación de monedas, como máquinas expendedoras, máquinas recreativas o casilleros de monedas.