Arduino Münzensortierer
Autor: David Schütte
Betreuer: Prof. Göbel & Prof. Schneider
Einleitung
Im Rahmen des GET-Fachpraktikums im 5. Semester der Hochschule Hamm-Lippstadt soll mithilfe eines Arduino Baukastens ein Münzensortierer entwickelt werden. Das Ziel ist das Sortieren von Münzen und die Erfassung des Geldwertes, welcher sich im Sortierer befindet. Alle Münzen lassen sich in 8 Größe unterteilen, welche je nach ihrer Größe auf einer Rutsche durch ein Loch in einen Behälter fallen. Diesen Vorgang soll ein Infarotsensor erkennen, sodass genau gezählt werden kann, wie viele Münzen in den jeweiligen Behälter gefallen sind. Schließlich sollen die Zählergebnisse und der Wert im Sortierer auf ein LCD-Display ausgegeben werden.
Anforderungen
| ID | Inhalt | Umgesetzt | Datum |
|---|---|---|---|
| 01 | 8 Öffnungen für alle Münzsorten | Beispiel | Beispiel |
| 02 | 8 Infarotsensoren für alle Münzsorten | Beispiel | Beispiel |
| 03 | 8 seperate Behälter für alle Münzsorten | Beispiel | Beispiel |
| 04 | Rutsche, wo die Münzen heruntergleiten | Beispiel | Beispiel |
| 05 | Ausgabe des Gesamtwertes auf das LCD-Display | Beispiel | Beispiel |
Funktionaler Systementwurf/Technischer Systementwurf
Funktionaler Systementwurf:
Technischer Systementwurf:
Komponentenspezifikation
1. Arduino Uno Für das Verarbeiten der Sensordaten und die Ausgabe auf das LCD-Display wird in diesem Projekt der Arduino UNO verwendet. Dieser braucht für den Aufbau 8 digitale Eingänge, durch die das Erkennen einer Münze im jeweiligen Münzfach eingelesen wird. Desweiteren muss der Arduino die Abstandssensoren mit einer Spannung von 3,3V bis 5V versorgen. Im späteren Betrieb wird der Arduino mit einer 9V-Blockbatterie versorgt, die in einem Gehäuse auf der Rückseite des Münzensortierers ist. Mit dem "Resetknopf", der auf dem Arduino verbaut ist, wird später auch der gezählte Münzenwert zurückgesetzt.
2. Abstandssensor TCRT5000 - Infrarot (IR) - 90° Zum Erkennen der Münzen wird der Abstandssensor TCRT5000 - Infrarot (IR) - 90° verwendet. Dieser wurde vor allem wegen seiner kompakten Bauform und seiner Abmaße ausgewählt, da er somit perfekt in die einzelnen Fächer der Münzen untergebracht werden kann. Er hat eine Betriebsspannung von 3,3V bis 5V (beide Spannungen am Arduino möglich) und einen Erfassungsabstand von 1mm bis 50mm. Die 50mm sind in diesem Fall auch nötig, da der Abstand im Münzfach für 2€ ca. 40mm beträgt. Mit einem Potentiometer, welches sich per Kreuzschraubendreher einstellen lässt, kann man außerdem den Schaltabstand des Sensors einstellen. Auch diese Funktion ist sehr wichtig, da die Abstände der einzelnen Münzfächer unterschiedlich sind.
3. LCD-Display Zur Ausgabe des Gesamtmünzwertes wird das LCD-Display verwendet, welches bereits im Arduino-Baukasten vorhanden ist. Dieses lässt sich einfach per I2C ansteuern. Im Betrieb soll es dann immer den aktuellen Münzwert des gesamten Behälters anzeigen.
Umsetzung (HW/SW)
Hardware Der mechanische Aufbau des Sortierers (siehe Abb. 1) wurde zunächst fertig gekauft und musste im Nachhinein nur wenig bearbeitet werden. Um die 8 Sensoren anzubringen musste aus dem oberen Teil der Abdeckung ein Rechteck ausgesägt werden. Dann konnten die Sensoren oben unter das Münzfach angeklebt und verkabelt werden.
Komponententest
Ergebnis
Probleme und Schwierigkeiten
1. Erkennung der reinfallenden Münze Eine eingeworfene Münze sollt die Wippe hinunter und fällt dann in das Loch, wo sie reinpasst. Dieser Vorgang passiert sehr schnell, sodass die Abstandssensoren sehr genau eingestellt werden müssen. Oft war es der Fall, dass die Münze nicht erkannt wurde.
2. Montage der Abstandssensoren Die Montage sehr Abstandssensoren gestaltete sich etwas schwierig, da an der Klebefläche die Lötverbindungen der Kontakte herausstehen. Somit musste recht viel Heißkleber verwendet werden. Außerdem sollen die Sensoren im Optimalfall exakt senkrecht nach unten schauen. Die Lichtquelle und der Detektor waren teilweise etwas schief angelötet, sodass diese erst gerade gebogen werden mussten. Allerdings war es auch dann schwierig, die Sensoren genau senkrecht auszurichten. Manchmal schaltet der Sensor bei einem Einwurf einer benachbarten Münze, was eigentlich nicht der Fall sein sollte.
Zusammenfassung
Lessons Learned
Projektunterlagen
Projektplan
Projektdurchführung
YouTube Video
Weblinks
Literatur
→ zurück zur Übersicht: WS 22/23: Angewandte Elektrotechnik (BSE)