Comment faire un compteur de pièces : 3 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Ce Instructable décrira comment créer un compteur de pièces de monnaie tirelire avec un GreenPAK™. Ce comptoir de tirelire utilisera trois composants principaux:

• GreenPAK SLG46531V: Le GreenPAK sert d'interprète entre les capteurs et les valeurs d'affichage. C'est également le circuit intégré responsable de la réduction de la consommation d'énergie de l'ensemble du circuit, en mettant en œuvre PWM pour piloter le deuxième composant.
• Le CD4026: Le CD4026 est un circuit intégré dédié pour piloter les affichages LED à 7 segments. Il est assez similaire au CD4033, qui peut également être utilisé pour piloter les écrans utilisés dans ce Instructable. Cependant, il est recommandé d'utiliser le CD4026 car sa broche Display Enable IN nous permettra de réduire la consommation d'énergie en implémentant un PWM.
• Le DC05: Le DC05 est l'affichage LED 7 segments que nous allons utiliser. Il existe plusieurs modèles d'affichage qui varient en taille et en couleur. Choisissez celui qui vous plaît le plus.

Ci-dessous, nous avons décrit les étapes nécessaires pour comprendre comment la solution a été programmée pour créer un compteur de pièces. Cependant, si vous souhaitez simplement obtenir le résultat de la programmation, téléchargez le logiciel GreenPAK pour afficher le fichier de conception GreenPAK déjà terminé. Branchez le kit de développement GreenPAK sur votre ordinateur et cliquez sur le programme pour créer le compteur de pièces.

Étape 1: Fonctionnement du système

Le système utilise quatre écrans LED à 7 segments (DC05), chacun pouvant afficher un nombre compris entre 0 et 9. À l'aide de quatre écrans, nous pouvons atteindre une plage de 0 à 9999, ce qui est un solde suffisamment élevé pour une tirelire typique.. La figure 1 montre le brochage du DC05.

Chaque DC05 nécessite un pilote pour stocker et afficher la valeur. Les CD4026 et CD4033 sont d'excellentes options parmi lesquelles choisir, et avec une plage de fonctionnement de 5 à 20 volts, nous pouvons les utiliser même pour les grands panneaux d'affichage. Les deux pilotes se déplaceront dans la séquence de 0 à 9 avec chaque impulsion envoyée à CLOCK (broche 1 sur la figure 2).

Dans ce Instructable, nous utiliserons le CD4026, en raison des possibilités qu'il offre pour économiser de l'énergie. La figure 2 montre le brochage du CD4026.

Chaque fois que le CD4026 reçoit une impulsion sur son entrée « CLOCK », il incrémente son compteur interne. Lorsque la valeur du compteur est 9 et que le CD4026 est cadencé une fois supplémentaire, il émet une impulsion sur « CARRY OUT » et revient à 0. De cette façon, vous pouvez implémenter un compteur de 0 à 999 99 en connectant les signaux « CARRY OUT » à le CD4026 suivant dans la matrice. Notre travail consiste à traduire les valeurs des pièces en impulsions pour le premier CD4026, et il fera le reste. La figure 3 montre le concept de base avec deux jeux de CD4026 et DC05.

Le GreenPAK est chargé de reconnaître le type de pièce et d'attribuer le bon nombre d'impulsions à chacune. Pour ce Instructable, nous utiliserons des pièces d'une valeur de 1, 2, 5 et 10 MXN. Cependant, toutes les techniques décrites ici peuvent être appliquées à n'importe quelle devise utilisant des pièces de monnaie. Maintenant, nous devons trouver un moyen de distinguer les différentes pièces. Il existe plusieurs méthodes pour ce faire, notamment en utilisant la composition métallique de la pièce et le diamètre de la pièce. Ce Instructable utilisera cette dernière méthode.

Le tableau 1 montre tous les diamètres des pièces MXN utilisées dans ce Instructable, ainsi que le diamètre des pièces américaines à des fins de comparaison.

Il existe plusieurs façons de déterminer le diamètre d'une pièce de monnaie. Par exemple, nous pourrions utiliser une plaque avec des trous de la taille d'une pièce comme sur la figure 4. À l'aide d'un capteur optique, nous pourrions signaler chaque fois qu'une pièce passe à travers un trou et envoyer la valeur correspondante en impulsions. Cette solution est plus grande et plus volumineuse que celle que nous utiliserons pour ce Instructable, mais il peut être plus facile à construire pour un amateur.

Notre solution utilisera un mécanisme extrait d'un jouet cassé, illustré à la figure 5. Ce serait une tâche relativement simple de construire une réplique en utilisant du bois.

Les pièces peuvent être insérées dans la fente sur le bord gauche du mécanisme de la figure 5. Cette fente sera forcée vers le bas d'une certaine distance en fonction du diamètre de la pièce. La pièce métallique entourée en jaune sera utilisée pour signaler la taille de la pièce, et le ressort repoussera la fente dans la position de départ. Ce capteur activera plusieurs lectures à chaque fois qu'une pièce sera insérée; par exemple, lorsqu'une pièce de 10 MXN est insérée, le capteur touchera brièvement les valeurs de 1, 2 et 5. Nous devons en tenir compte dans la prochaine partie de la conception.

Étape 2: Mise en œuvre de la conception GreenPAK

Le système fonctionne de la manière suivante:

1. Le capteur est en position de départ.

2. Une pièce est insérée.

3. Le capteur passe du plus petit diamètre au bon, en fonction du diamètre de la pièce.

4. Le ressort ramène le capteur à la position initiale.

Par exemple, une pièce de 10 MXN déplacera le capteur de la position de départ vers la position 1 MXN, puis la position 2 MXN, puis la position 5 MXN, jusqu'à arriver enfin à la position 10 MXN avant de revenir à la position initiale.

Pour gérer ce problème, nous allons implémenter un ASM unidirectionnel à l'intérieur du GreenPAK, illustré à la figure 6.

Une fois le capteur en position de départ, l'état de l'ASM détermine le nombre d'impulsions que le système va envoyer.

Pour que le système envoie les impulsions, trois conditions doivent être remplies:

1. Le système doit être dans un état valide (1 MXN, 2 MXN, 5 MXN ou 10 MXN).
2. Le capteur doit être en position de départ.
3. Il doit y avoir une impulsion à envoyer.

Le comptage des impulsions est une tâche difficile, car le compteur produira un HAUT lorsque la valeur est atteinte, et il enverra également un HAUT lorsque le compteur est réinitialisé. Si le compteur n'est pas réinitialisé, la sortie restera HAUTE.

La solution est assez simple, mais difficile à trouver: compter jusqu'à la valeur de la pièce plus un, et réinitialiser l'oscillateur principal avec le front montant du capteur revenant à la position de départ. Cela créera une première impulsion qui fera compter le compteur de l'état actuel jusqu'à la valeur de la pièce. Ensuite, ajoutez une porte OU à la sortie dans l'entrée CLK (avec le signal de l'oscillateur) pour obtenir une réinitialisation du système.

La figure 7 illustre cette technique.

Après avoir compté jusqu'à la valeur de la pièce, le système renvoie un signal de réinitialisation à l'ASM pour revenir à INIT.

Un examen attentif de l'ASM est fourni à la figure 8.

RESET_10_MXN utilise un système légèrement différent de celui décrit ci-dessus, en utilisant un état supplémentaire pour redémarrer l'ensemble de l'ASM, car il y a un nombre limité de connexions que chaque état peut avoir. Le RESET_10_MXN a été obtenu en passant à l'état RESET, qui était le seul état où OUT5 de l'ASM était BAS. Cela revient avec succès à l'état INIT sans aucun problème.

CNT2, CNT3, CNT 4 et CNT5 partagent les mêmes paramètres, à l'exception de la valeur du compteur illustrée à la figure 9.

Comme le CD4026 utilise le front montant du signal pour faire avancer sa séquence, ce système compte les valeurs du front montant. Une fréquence basse a été sélectionnée à des fins de débogage. L'utilisation de fréquences plus élevées serait utile et peut se faire sans problèmes majeurs.

Afin de mettre en œuvre cet Instructable dans n'importe quelle autre devise, ajustez simplement le compteur à la valeur de la pièce plus un.

L'utilisation d'autres capteurs rendrait ce système beaucoup plus simple, mais les coûts de production seraient plus élevés que la résolution de ces problèmes par la programmation.

Étape 3: Résultats des tests

La configuration complète du projet est illustrée à la figure 10.

Les diamètres ont été ajustés pour fonctionner avec différentes pièces, et la dénomination peut être modifiée en la modifiant à l'aide du fichier.gp5.

Conclusion

Grâce à la gamme de produits GreenPAK, il est facile et abordable de développer un système comme cette tirelire. Le projet pourrait être encore amélioré en utilisant un signal PWM pour piloter le CD4026 Display Enable IN. Vous pouvez également utiliser le GreenPAK pour générer une fonction réveil/veille afin de réduire la consommation d'énergie du système. Ce système simple pourrait être utilisé pour contrôler une variété de systèmes acceptant les pièces, comme les distributeurs automatiques, les machines d'arcade ou les casiers à pièces.