机电一体化系统四视图案例分析

1 机电一体化系统四视图分析报告之 自动售货机自动售货机 姓名 学号 专业 教师 上海大学机电工程与自动化学院 2012 10 2 一 引言一 引言 自动售货机是能根据投入的钱币自动付货的机器 自动售货机是商业自动 化的常用设备 它不受时间 地点的限制 能节省人力 方便交易 是一种全 新的商业零售形式 又被称为 24 小时营业的微型超市 能分为三种 饮料自动 售货机 食品自动售货机 综合自动售货机 目前自动售货机已达到普及的程度 自动售货机有自动售饮料机 自动售 香烟机和自动服务机等等 下面以应用最多的自动售饮料机为对象来介绍自动 售货机 自动售货机上装备的机电一体化装置有硬币机构 纸币确认机构 主 控制箱等 另外为了促进商品销售 还配有机电一体化的供顾客选用装置 语 音合成装置 可发出 欢迎光临 谢谢 等声音 和节能装置 二 功能视图分析二 功能视图分析 自动售货机是台机电一体化的自动化装置 在接受到货币已输入的前提下 靠触摸控制按扭输入信号使控制器启动相关位置的机械装置完成规定动作 将 货物输出 用户将货币投入投币口 货币识别器对所投货币进行识别 控制器根据金额将商品可售卖信息通过选货按键指示灯提供给用户 由用户 自主选择欲购买的商品 按下用户选择商品所对应的按键 控制器接收到按键所传递过来的信息 驱 动相应部件 售出用户选择的商品到达取物口 如果还有足够的余额 则可继续购买 在 15 秒之内 自动售货机将自动找出 3 零币或用户旋转退币旋钮 退出零币 从退币口取出零币完成此次交易 自动售货机功能树 三 结构视图分析三 结构视图分析 1 1 自动售货机的结构 自动售货机的结构 自动售货机作为社会上完成商品交易和公益服务的独立设施 要求它的结构 必须严谨齐备 而为实现各不要 在外型尺寸和外观造型上必须适应现代商品社 会的整体和谐 就自动售货机整体外型而言 可分成大型柜式 中型箱式 小型 壁挂式和微型座式机四种 下面以大型柜式自动售货机为例 简述其各部结构及 功能特点 1 1 箱体外观 箱体外观正面上部为商品展示窗和价格标签中部设投币入口 退币钮和金 额显示窗在价格标签附近设有选择商品的按键正面下部为退币口和顾客取货口 自动售货机箱体 必须坚固防盗 高雅美观 防雨通风等 面向顾客的机具正面 是 完成商品价格介绍 接受投币 显示金额 推出商品和退币整个售出过程的表 体部分 2 2 商品样品展示窗 商品样品展示窗由透明有机板窗 样品展示架 商品价格标签 选购按钮 和照明灯组成 设在前门体里部的可开启样品门 用来更换商品样品和价格标签 4 展示窗相当于商店橱窗或者柜台 以清晰明亮的商品展示和明码标价来招揽顾客 3 3 商品储存部分 商品储存部分设有保温内箱和保温门 内部有可垂直排放各种同类产品的 格架 根据机种设计尺寸的不同 贮存商品种类和数量也不同 商品垂直方式贮 存 便于利用商品自重将其方便推出设有保温装置则可实现商品冷藏保鲜贮备 4 4 商品驱动机构 商品驱动机构根据售出商品包装类型的不同 采用机电结构的驱动技术可 分成三种第一 种为圆柱型商品如易拉罐 酒瓶等的电磁阀带动翻板的驱动方式 第二种为六方体型商品如香烟 纸盒包装品等的微电机带动连杆平推的驱动方 式第三种为对薄形片状商品如磁卡 票券等的微电机带动捻拉机构的驱动方式 上述三种驱动方式都以平稳的推出动作 使贮存排放的商品落到取货口中 便于 顾客方便地取走所购商品 5 5 电子识币系统 电子识币系统由电子识币器 识币后的钞币自动分类贮存机构和退币机构 三部分组成 它做为一个可独立被采用的机构 可以识别钞币真伪 并将分类贮 存的不同种货币推出 实现退币找零的功能 是自动售货机的关键技术 6 6 微电脑控制系统 微电脑控制系统是自动售货机在自动销售过程中 收到识币信号后 自动进 行累计 外部金额显示 顾客按键后自动推出商品和发出退币找零等信号的电 控系统 同时 该系统还具备预设价格 售出累计 驱动检测和故障自检等功能 是 售货机器人 的 大脑 7 7 整机电源和照明系统 整机电源和照明系统具备稳压 变压分配 防干扰防漏电等保护功能和样 品展示窗的照明 8 8 制冷制热系统 制冷制热系统根据商品保存的需要制冷或制热 在保温贮存室内 实现商品 恒温贮存 5 2 2 硬币验钞机构硬币验钞机构 硬币验钞机构用于检测所投入的硬币的真伪 对伪币退回到硬币退还口 真币则合计金额并与所售商品价格作比较 如果投入的金额等于或大于商品售 价 则发出允许出售信号 待接到售货终了信号后 进行找零钱计算 并起动 找零钱电动机 把以不同币种 适当组合而成的零钱 送到退 还口 它要求机械技术与电子 技术紧密地结合 现在所有的 货币机构都由微机进行控制 右图为验钞机构的结构简图 由硬币检测部分 运算控制部 分 找零钱机构 自动售货机 主体和接口部分组成 硬币验 钞机构中机电一体化最引人注 目的是钱币检查部分实现了电 子化 附 硬币的识别原理附 硬币的识别原理 我国目前发行的 1 元 5 角和 1 角硬币的金属原材料是为造币而专门使用的特 殊合金 因此在它通过投币入口进入由电感和电容组成的特定高频振荡线路所 产生的磁场时 金属材质和体积的差异对电感量的影响大小也出现微弱差异 电感量的变化引起振荡频率的变化 再通过检测频率的变化 与设定值进行比 较 确定某种硬币种类后 经窄带选频电路将频率信号变成电压信号输出 完 成对金属硬币的识别 金属硬币识别器种类繁多 但贮币退币机构基本上分为两类 一类是平面式贮币 电磁阀退币 另一类是圆筒式贮币 步进电机退币 当硬币投入后经过识别识 出电信号后 伪币和异物被排出 真币按面值由几组分布电磁阀分配到不同贮 币腔体内备用 当收到退币找零电信号后 通过退币电磁阀或退币电机拉杆 将贮币腔内下部硬币依电信号程序推出 完成自动售货机的退币找零功能 硬币验钞机构简图 6 3 3 纸币验钞确认机构纸币验钞确认机构 纸币验钞确认机的功能是识别纸币真伪 只有真纸币 才向外部发出 收 到 的信号 其控制部分也由微机构成 纸币验钞确认机的构成简图如图如图所示 纸币验钞确认机已实现机电一体化 纸币即使有一点插入纸币插入口 便 会由位置传感器检测到 并起动机内电动机使其正方向旋转 通过传送带 拉 进机器内 同时进行真伪鉴别 如是假币 则电动机逆转 退还纸币 如是真 币 则发出 收进 的信号 并往里稍拉进一些 以暂存状态等待 其理由是 若顾客确要买东西 则与上述硬币机联动 从其找零钱部找出适当的零钱 机 器完成正常收款动作 顾客若改变想法 中止购物时 按下自动售货机的退返 按钮 则纸币验钞确认机的电动机逆转 把原纸币退还 纸币验钞确认机构简图 7 四 控制视图分析四 控制视图分析 自动售货机的控制逻辑如下 下面以纸杯式果汁售货机为例 分析其控制视图 纸杯式果汁售货机售出的饮料是根据顾客的要求进行调配的 顾客按下桔 汁或葡萄汁等品种选择按钮后 机器自动调理机内原料 即把水 二氧化碳气 体 糖浆 冰等进行调理 然后供给取出口 该售货机的控制系统构成如下图如下图 所示 所示 输入微机的信号有 来自硬币机构的可出售信号 选择按钮信号 原料 系统的原料售完传感器信号 以及从用于调配原料的时间和份量的设定数字开 关来的输入信号等等 其输出信号有 表示 在该品种选择按钮 已投足所定 金额 可以出售 的指示灯信号 运送杯子用电动机的驱动信号 原料排放阀 的开 关控制信号 以及制冰或冷水用压缩机的起动 停止等信号 8 自动售货机的控制系统构成 五 信息视图分析五 信息视图分析 下图是自动售货机内信息流程图 当顾客投入只比或硬币后 自动售货机会辨识出所投币值大小 接着顾客 开始选择货物 货物信息将输入到自动售货机的内部控制器中 控制器将根据 运算器判断能否购买此货物来决定是否启动吐出货物 倘若币值不够 语音系 统将提示金额不够 当自动售货机将货物吐出时 同时计算器还将计算要找零 的数额 找零系统根据计算器返回值吐出相应数额的硬币 9 六 结论六 结论 自动售货机是集光 机 电 机械加工 制冷 加温 防伪识别及电 子软件技术于一体的高新技术产品 它综合运用机电一体化原理 传感检 测技术以及计算机控制技术 能够方便地实现投币 出币 出货 语音提示 防