CN109062089A - 一种自动售货机多路控制电路系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动售货机多路控制电路系统，具体涉及自动售货机技术领域。其解决了现有的自动售货机设备间只能独立运营，商家无法远程统一管理的不足。该自动售货机多路控制电路系统，包括控制电路、网络后台和触摸屏，控制电路包括主控电路、电源电路、控制信号输出电路、反馈信号输入电路、网口电路、通信电路和存储电路，所述控制电路通过对自动售货机的执行机构的控制和传感器反馈信号的接收实现饮品的制作、设备的自检和余料的计算；所述控制电路与触摸屏之间通过通信电路实现数据互传；主控电路根据触摸屏发送的点单信息进行制作，并在制作过程中将制作状态回传给触摸屏；控制信号输出电路包括光电隔离电路和电压驱动电路。
Description
技术领域
本发明涉及自动售货机技术领域，具体涉及一种自动售货机多路控制电路系统。
背景技术
随着人们生活水平的发展，自动售卖设备在人们的生活中扮演越来越重要的角色，现冲饮料自动售货机是一种通过现场加工半成品制作饮料的自动售货机，为满足饮品的制作工艺，这种自动售货机具有较为复杂的外设，因此需要控制功能强大的电路控制系统。目前，国内有些厂家选择使用PLC作为主控元件对执行机构进行控制，这种方法虽然容易实现制作工艺时序，但是硬件成本较高，并且不易与非工控上位机或网络后台通信，无法支持线上支付方式。
现有的自动售货机多路控制电路系统采用单片机、光耦、场效应管、信号扩展模块等设计了一个可以控制多个马达的控制电路。该电路仅通过一个单片机就能对上百个电机进行集中控制，配合控制反馈电路提供了一种结构简单的自动售货机的多路控制方案。广州市创赢电子产品有限公司设计了一种具有售货和制作饮料功能的自动贩售机，这种贩卖机同时具有售货机和饮料制作的功能，包括框架、自动售货模块、自动制作饮料贩卖机模块、触摸屏购买终端、控制系统、电源系统。与原先自动售货机和制作饮料自动贩卖机相比，具有了更小的体积，为商家节约了经营成本。
多路控制电路系统虽然可以实现对大量电机的控制，但是只能与反馈信号配合构成一种结构较为简单的自动售货机控制方式，仅能满足设备基本的售卖控制需求。该控制电路不具备支持支付宝、微信钱包等线上支付方式的硬件条件，同时也不具备支持后台运营维护的条件。有的具有售货和制作饮料功能的自动贩售机，具有触摸屏购买终端，可以联网实现线上支付方式，但设备间只能独立运营，商家无法远程统一管理。
发明内容
本发明的目的是针对上述不足，提出了一种实现了从网络后台服务器统一管理的功能，大大减少了商家的运营成本，并为商家的统筹管理提供了可靠数据自动售货机多路控制电路系统。
本发明具体采用如下技术方案：
一种自动售货机多路控制电路系统，包括控制电路、网络后台和触摸屏，所述控制电路包括主控电路、电源电路、控制信号输出电路、反馈信号输入电路、网口电路、通信电路和存储电路，所述控制电路通过对自动售货机的执行机构的控制和传感器反馈信号的接收实现饮品的制作、设备的自检和余料的计算；
所述控制电路与触摸屏之间通过通信电路实现数据互传；
主控电路根据触摸屏发送的点单信息进行制作，并在制作过程中将制作状态回传给触摸屏；
所述控制信号输出电路包括光电隔离电路和电压驱动电路，具体包括信号指示LED、光耦、继电器和续流二极管，信号指示LED串联于光耦的前端，控制信号从主控电路引脚上输出，并经过控制信号输出电路送到执行机构；
所述反馈信号输入电路包括RC滤波电路和光电隔离电路；
所述电源电路包括隔离的DC24V转DC5V电路和DC5V转DC3.3V电路。
优选地，所述控制电路还包括网口电路、通信电路、存储电路和按键电路。
优选地，所述主控电路自检测到故障时，将故障信息实时发送至触摸屏，触摸屏接收到故障信息后会在屏幕上显示对应界面。
优选地，所述控制电路通过网口电路接入以太网与网络后台通信，并根据网络后台发送的参数更改制作工艺；控制电路对物料余量的计算结果和设备故障的检测结果通过网口上传至网络后台，同时触摸屏发送至控制电路的点单信息和控制电路的制作情况也会实时发送给网络后台。
本发明具有如下有益效果：
该自动售货机多路控制电路系统实现了执行机构对饮品的现场制作，并实现远程更改制作配方、工艺参数，使设备在不改变硬件的条件下，通过远程的后台管理，便可增加饮品的种类；
实现了从网络后台服务器统一管理的功能，大大减少了商家的运营成本，并为商家的统筹管理提供了可靠数据；
采用安卓系统触摸屏，实现了线上支付手段；
实现了应急存储功能，采用EEPROM存储芯片保证在网络故障的情况下设备可以继续正常运行；
复位、清洗、排气等功能按键提高了维护的便利性，进一步降低了运营成本。
附图说明
图1为自动售货机多路控制电路系统结构框图；
图2为控制信号输出电路；
图3为反馈信号输入电路；
图4为电源结构图；
图5为DC24V转DC5V电源电路图；
图6为DC5V转DC3.3V电源电路图；
图7为网口电路示意图；
图8为通信电路示意图；
图9为存储电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：
如图1所示，一种自动售货机多路控制电路系统，包括控制电路、网络后台和触摸屏，所述控制电路包括主控电路、电源电路、控制信号输出电路、反馈信号输入电路、网口电路、通信电路和存储电路，所述控制电路通过对自动售货机的执行机构的控制和传感器反馈信号的接收实现饮品的制作、设备的自检和余料的计算；
所述控制电路与触摸屏之间通过通信电路实现数据互传；
主控电路根据触摸屏发送的点单信息进行制作，并在制作过程中将制作状态回传给触摸屏；
如图2所示，所述控制信号输出电路包括光电隔离电路和电压驱动电路，具体包括信号指示LED、光耦、继电器和续流二极管，信号指示LED串联于光耦的前端，控制信号从主控电路引脚上输出，并经过控制信号输出电路送到执行机构，光耦起电平转换和光电隔离的作用，继电器起二次隔离和电压驱动的作用；为在调试时便于判断控制信号是否正常，在光耦前端串上了一个LED，当LED点亮时说明主控电路输出该路控制信号。光耦的输入端接入主控电路控制引脚和光耦驱动电压流过的LED，这里采用灌电流的方式，由3.3V电源和LED组成上拉电路。图中以TLP281-4光耦为例，选择3.3V电源作为光耦驱动电压。光耦输出端接继电器驱动电源，图中以PA1a-24V继电器为例，光耦导通时输出24V电压信号。继电器导通时触点闭合输出U1、U2、U3、U4等执行机构控制电压信号，驱动执行机构工作。执行机构包括但不限于AC220V同步电机、DC48V步进电机及其驱动器、DC24V电磁阀、DC24V原料泵、DC24V蜂鸣器和其他相关机构等。以PA1a-24V继电器为例，输出电路可驱动控制信号最大5A/DC30V或5A/AC250V的执行机构。由于线圈在通过电流时，会在其两端产生感应电动势，继电器触点断开的瞬间，电流消失，其感应电动势会产生反向电压。当反向电压过大时会损坏光耦甚至电源。因此为了保护电路，需要在继电器线圈的两端并联一个续流二极管IN4007。
如图3所示，反馈信号输入电路包括RC滤波电路和光电隔离电路；该电路向电控系统输入包括但不限于接近开关、光电开关、光栅、液位开关、微动开关等传感器的反馈信号。
由于现场制作产品的饮料自动售货机易受机械结构和空间的限制，设备内传感器与电机的交直流信号多处易混绕在一起，必须考虑传感器信号线上易受到串扰的问题。因此选择了输出信号电平相对较高的24V传感器，并在控制电路输入端设计RC低通滤波器，有效减少电机启停及外界带来的干扰。低通滤波电路的电阻大小选择4.7K，滤波电路输出电流为5mA，电流大小足以驱动光耦并满足工作电压要求。电容大小选择1μF，截止频率fc＝1/2πRC＝33.87Hz，可滤掉50Hz的工频干扰。
光电隔离电路采用TLP281-4光耦芯片，该芯片体积小，可以有效节省控制板的空间。最大输入二极管电流为50mA，最大正向二极管电压为1.3V，最大集电极电流为50mA。输入信号经过滤波电路后接入光耦，光耦在这里起到了光电隔离和电平转换的作用。光电隔离保证了输入信号线上未滤掉的杂波不会通过单片机的引脚进入控制系统，从而保证了整个电控系统的工作。电平转换作用是将输入的24V电信号转换为单片机引脚上可以接收的信号。光耦输出端采用灌电流的方式，选择3.3V电源和10K电阻组成上拉电路。
本电路控制系统的硬件电路需要有多种电源供电，单片机及其他控制电路需要DC3.3V电源供电，传感器和电磁阀等执行器的供电以及继电器控制线圈的电压均需要DC24V，电源结构框图如图4所示，为满足上述需求所述电源电路包括隔离的DC24V转DC5V电路和DC5V转DC3.3V电路，如图5和图6所示。
所述控制电路还包括网口电路、通信电路、存储电路和按键电路。如图7所示，网口电路以W5500以太网接口芯片为核心元件，实现控制电路与网络服务器的通信连接。W5500内部集成了全硬件TCP/IP协议栈+MAC+PHY。全硬件协议栈技术采用硬件逻辑门电路实现复杂的TCP/IP协议簇，不需要单片机再运行软件协议栈，其应用具有简单快速、可靠性高、安全性好等显著优势，使得单片机接入以太网方案的硬件设计更为简捷和高效。网口芯片与单片机连接是通过SPI总线，其能保持80MHz的通信速率，从而能够更好的实现网络通信。
如图8所示通信电路实现了控制电路与触摸屏之间的通信，根据通信协议，触摸屏向控制电路发送顾客的点单信息，控制电路向触摸屏回馈饮品制作状态和设备故障等信息。由于通信距离较短，故选用了RS232串口通信方式。通信电路采用了MAX3232CSE芯片。
如图9所示，外部存储电路在本设计中主要起到了应急存储的作用，在网络出现故障时可以将物料信息和设备的故障信息暂存，待下次网络成功连接时再上传。存储芯片选择了AT24C02芯片。该存储电路具有2Kbit大小的EEPROM，基于I2C总线通信，与单片机互相都可做发送器、接收器。存储电路如图9所示，因为AT24C02总线内部是漏极开路形式，如果不接上拉电阻则无法确定总线空闲时的电平状态。所以在串行时钟SCL和芯片串行数据、地址输入输出SDA与3.3V之间分别接了一个4.7K的上拉电阻。
功能按键指的是复位按键、清洗按键和排气按键，商家在设备的维护中将使用这三个按键。复位按键按下时，电路控制执行机构复位；清洗按键按下时，电路控制电磁阀和泵等执行结构将清水冲入原料管；排气按键按下时，电路控制电磁阀和各原料泵等执行机构使原料管内注入对应原料，冲出多余气体和清水。
网络后台就是互联网上的服务器主机，网络后台与控制电路通过以太网连接。商家可以随时随地登陆网络后台检查设备运行状况并对销售数据进行分析，甚至远程更改饮品制作配方。每台设备的物料余量信息在订单制作完成后都会上传至网络，同时设备在故障自检后也会将设备运行状况上传。在更改配方时，只需要在后台相应界面上更改原料添加参数，配方更新后配方参数通过以太网发送到控制电路，控制电路就会按照新的参数执行制作。
触摸屏是控制系统的人机交互平台，是顾客的主要操作界面。顾客在屏幕上完成点单、付款等动作并从屏幕上获取点单信息、制作信息。采用支持支付宝、微信钱包两种应用的安卓系统触摸屏，使系统实现扫码付款。由于RS232接口适用于大多数触摸屏，因此触摸屏与控制电路之间采用RS232串口通信方式连接。软件上设计自定义的数据传输通信协议，用来进行系统人机交互信息的传递。
主控电路自检测到故障时，将故障信息实时发送至触摸屏，触摸屏接收到故障信息后会在屏幕上显示对应界面。
控制电路通过网口电路接入以太网与网络后台通信，并根据网络后台发送的参数更改制作工艺；控制电路对物料余量的计算结果和设备故障的检测结果通过网口上传至网络后台，同时触摸屏发送至控制电路的点单信息和控制电路的制作情况也会实时发送给网络后台。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种自动售货机多路控制电路系统，包括控制电路、网络后台和触摸屏，其特征在于，所述控制电路包括主控电路、电源电路、控制信号输出电路、反馈信号输入电路、网口电路、通信电路和存储电路，所述控制电路通过对自动售货机的执行机构的控制和传感器反馈信号的接收实现饮品的制作、设备的自检和余料的计算；
所述控制电路与触摸屏之间通过通信电路实现数据互传；
主控电路根据触摸屏发送的点单信息进行制作，并在制作过程中将制作状态回传给触摸屏；
所述控制信号输出电路包括光电隔离电路和电压驱动电路，具体包括信号指示LED、光耦、继电器和续流二极管，信号指示LED串联于光耦的前端，控制信号从主控电路引脚上输出，并经过控制信号输出电路送到执行机构；
所述反馈信号输入电路包括RC滤波电路和光电隔离电路；
所述电源电路包括隔离的DC24V转DC5V电路和DC5V转DC3.3V电路。
2.如权利要求1所述的一种自动售货机多路控制电路系统，其特征在于，所述控制电路还包括网口电路、通信电路、存储电路和按键电路。
3.如权利要求1所述的一种自动售货机多路控制电路系统，其特征在于，所述主控电路自检测到故障时，将故障信息实时发送至触摸屏，触摸屏接收到故障信息后会在屏幕上显示对应界面。
4.如权利要求1所述的一种自动售货机多路控制电路系统，其特征在于，所述控制电路通过网口电路接入以太网与网络后台通信，并根据网络后台发送的参数更改制作工艺；控制电路对物料余量的计算结果和设备故障的检测结果通过网口上传至网络后台，同时触摸屏发送至控制电路的点单信息和控制电路的制作情况也会实时发送给网络后台。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20181221 |