Arduino Snack Automaat – Ontwerp & Bouw Handleiding

Onderdelen en Benodigdheden

Onderdeel	Aantal	Opmerking
Arduino UNO	1	Let op: Arduino Mega zou beter zijn voor meer I/O
Sensor Shield	1	Voor eenvoudige sensor-aansluiting
DC Motor 6V met wiel	3	Voor spiraalmechanisme
Infrarood (reflecterend) / lijnvolgsensor	3	Productdetectie
Proximity (elektromagnetische) sensor	1	Muntsensor 1
Afstandsonderbreker (infrarood/optocoupler) sensor	1	Muntsensor 2
Voeding 6V voor DC motoren	1
Relais (generiek)	1	4-kanaals relais
LCD (Nokia 5110)	1	Monochroom display
LED (wit)	2	Statusindicatie
Drukknoppen	3	Rood, Geel, Groen voor productkeuze

Apps en Online Services

App/Service	Opmerking
Arduino IDE	Codeerplatform
SolidWorks	Of een andere 3D-modelleertool

Over dit Project

Introductie

Hallo, groetjes uit Indonesië. Deze snackautomaat was mijn afstudeerproject, afgerond eind 2015. Het doel: een automaat bouwen aangedreven door een Arduino-microcontroller, met "goedkope en makkelijk verkrijgbare" componenten uit lokale winkels.

De onderstaande video toont de eindtest: betaling/munt-test, productselectie en productafgifte.

Stap 1: Concept Schetsen

Allereerst: het concept. Mijn eerste schets toonde een snackautomaat die munten accepteert en een acryl behuizing heeft.

Kies en verfijn je concept, denk na over elk scenario, elke voorwaarde. Schets alles - maak je geen zorgen over lelijke tekeningen (kijk naar de mijne! :D). De juiste tijd om over de ondenkbare na te denken is vóórdat het project begint.

Stap 2: 3D-model Maken

Deze stap is misschien niet voor iedereen nodig, maar voor mij en dit project cruciaal. Ik maakte een volledig uitgewerkt SolidWorks-model. Ik moest de afmetingen bepalen van: snackverpakkingen, geaccepteerde/geweigerde muntgroottes, muntgolf, muntril, drukknoppen, Arduino-afmetingen, sensoren en hun plaatsing, LCD-plaatsing, en waar geaccepteerde munten naartoe gaan. Ook schroefgaten voor elk onderdeel.

De behuizing is van acryl, gelasercut. Daarom modeleer ik zo gedetailleerd en nauwkeurig mogelijk - hoe nauwkeuriger het model, hoe preciezer de behuizing.

Stap 3: Muntgolf Ontwerpen

Voor munsorting gebruik ik eerst muntafmetingen. Door de muntgolf te ontwerpen bepaal ik welke muntgroottes de machine mogen betreden. Als tweede filter bepaal ik welke munten geaccepteerd worden en naar de munthouder rollen. Door zwaartekracht vallen kleinere munten (diameter kleiner dan de lengte van de muntril) af en worden geweigerd.

• Links: Munt past niet in de golf.
• Midden: Munt valt af en wordt geweigerd.
• Rechts: Geaccepteerde munt, rolt naar munthouder.

Stap 4: Elke Component Voorbereiden en Testen

Maak de Arduino klaar, verzamel alles. Test elk component: LCD, drukknoppen, relais, LED. Combineer alles, leer verschillende logica en codering. Test tot de limiet, maar kap niks.

Waarom een weerstand? Wat gebeurt er als...? Waarom zijn sensorwaarden niet stabiel? Welke waarde leest de sensor daadwerkelijk? Ik testte en ontdekte dat de proximity-sensor "verstoring" had - een weerstand kalmeerde het signaal.

De infraroodsensor werkte slecht onder direct zonlicht (kende ik wel, maar voelde nu de impact). Oplossing: ducttape om de ontvanger van de IR-sensor te isoleren.

Stap 5: Spiraalmechanisme Bouwen

Dit is een van de belangrijkste delen: het afgifte-mechanisme. Ik gebruikte een spiraalmechanisme met aluminiumdraad (2mm diameter), handmatig gevormd tot spiraal met behulp van een PVC-buizen van 9cm diameter.

De spiraaldraad is met kabelbinders aan een wiel bevestigd. Bij aansturing van de DC-motor roteert het wiel en de spiraal. Een roterende spiraal zet rotatie om in lineaire beweging van het product.

Stap 6: Muntidentificatiemechanisme Bouwen

Muntsensor 1 (proximity/inductieve sensor): wanneer een geaccepteerde munt passeert, start de Arduino met tellen in milliseconden.

if sensor1 getriggerd dan start met tellen in milliseconden

Muntsensor 2 (afstandsonderbreker/optocoupler): wanneer de munt deze passeert, stopt de Arduino met tellen en berekent de reistijd tussen sensor 1 en 2.

if sensor2 getriggerd dan stop met tellen. "reistijd" is xxx milliseconden

Gebruik niet te veel magneten - dit veroorzaakt vastlopende munten op de ril. We willen dit voorkomen omdat we de reistijd voor elke munt nodig hebben om de muntwaarde te bepalen.

als "reistijd" >= "yyy" milliseconden, dan is het "aaa" munt, anders "bbb"

Stap 7: Productdetectiemechanisme Bouwen

Ik gebruikte 3 infraroodsensoren voor productdetectie wanneer het product valt na duwen door de spiraal.

Wanneer een product valt, triggert de IR-sensor en stuurt een UIT-signaal naar de DC-motor (via relais).

Stap 8: LCD Gebruiken voor Informatie

De LCD toont informatie (in Indonesische valuta) over geaccepteerde muntwaarde, totaal saldo, en instructies voor bediening.

• Machine AAN: Hoofdscherm = "Voer munt in".
• Munt ingevoerd: Toon muntwaarde en totaal saldo.
• Geen munt: Behoud hoofdscherm.

• Na succesvolle muntidentificatie:
• Totaal saldo ≥ productprijs = "Selecteer product".
• Totaal saldo < productprijs = "Voer meer munten in".

• Na spiraalactivering (afgifte):
• Productdetectie getriggerd = "Dank u wel", transactie voltooid.
• Wacht, terug naar hoofdscherm.

Stap 9: Afwerken en Testen

Eindelijk, de afgeronde snackautomaat! ;)

Na ~3 maanden was ik klaar voor de eindtest: betaling, selectie, afgifte. Deze handleiding hopelijk een inspiratie voor jullie volgende Arduino-automaat!

Stap 10: Verbeterpunten

• Muntwisselmechanisme toevoegen.
• Biljetacceptatie.
• Bitcoin/digitale betaling.
• Productvoorraad op LCD tonen.
• IoT: Notificatie bij elke transactie.
• IoT: Notificatie bij lege/lage voorraad.

Speciale dank: ITENAS Bandung, Afdeling Werktuigbouwkunde.

Code

Broncode voor Snack Automaat (Arduino)

const byte SIAP = 0;
const byte KOIN_MASUK1 = 1;
const byte KOIN_MASUK2 = 2;
const byte KOIN_MASUK3 = 3;
const byte KOIN_MASUK4 = 4;
const byte KOIN_MASUK5 = 5;
const byte KOIN_MASUK6 = 6;
const byte KOIN_MASUK7 = 7;
const byte SALDO_500 = 8;
const byte SALDO_500500 = 9;
const byte SALDO_500500500 = 10;
const byte SALDO_500500500500 = 11;
const byte SALDO_5005005001000 = 12;
const byte SALDO_5001000 = 13;
const byte SALDO_5001000500 = 14;
const byte SALDO_50010001000 = 15;
const byte SALDO_5005001000 = 16;
const byte SALDO_1000 = 17;
const byte SALDO_10001000 = 18;
const byte SALDO_1000500 = 19;
const byte SALDO_1000500500 = 20;
const byte SALDO_10005001000 = 21;
const byte KOIN_KELUAR = 22;

byte state = SIAP;
const float jeda_waktu = 876;
unsigned long time1, time2, time3, time4, time5, time6, time7;

#define PIN_SCE   7
#define PIN_RESET 6
#define PIN_DC    5
#define PIN_SDIN  4
#define PIN_SCLK  3
#define LCD_C     LOW
#define LCD_D     HIGH
#define LCD_X     84
#define LCD_Y     48

static const byte ASCII[][5] = {
  {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, // 20 (spatie)
  {0x00, 0x00, 0x5f, 0x00, 0x00}, // 21 !
  {0x00, 0x07, 0x00, 0x07, 0x00}, // 22 "
  {0x14, 0x7f, 0x14, 0x7f, 0x14}, // 23 #
  {0x24, 0x2a, 0x7f, 0x2a, 0x12}, // 24 $
  {0x23, 0x13, 0x08, 0x64, 0x62}, // 25 %
  {0x36, 0x49, 0x55, 0x22, 0x50}, // 26 &
  {0x00, 0x05, 0x03, 0x00, 0x00}, // 27 '
  {0x00, 0x1c, 0x22, 0x41, 0x00}, // 28 (
  {0x00, 0x41, 0x22, 0x1c, 0x00}, // 29 )
  {0x14, 0x08, 0x3e, 0x08, 0x14}, // 2a *
  {0x08, 0x08, 0x3e, 0x08, 0x08}, // 2b +
  {0x00, 0x50, 0x30, 0x00, 0x00}, // 2c ,
  {0x08, 0x08, 0x08, 0x08, 0x08}, // 2d -
  {0x00, 0x60, 0x60, 0x00, 0x00}, // 2e .
  {0x20, 0x10, 0x08, 0x04, 0x02}, // 2f /
  {0x3e, 0x51, 0x49, 0x45, 0x3e}, // 30 0
  {0x00, 0x42, 0x7f, 0x40, 0x00}, // 31 1
  {0x42, 0x61, 0x51, 0x49, 0x46}, // 32 2
  {0x21, 0x41, 0x45, 0x4b, 0x31}, // 33 3
  {0x18, 0x14, 0x12, 0x7f, 0x10}, // 34 4
  {0x27, 0x45, 0x45, 0x45, 0x39}, // 35 5
  {0x3c, 0x4a, 0x49, 0x49, 0x30}, // 36 6
  {0x01, 0x71, 0x09, 0x05, 0x03}, // 37 7
  {0x36, 0x49, 0x49, 0x49, 0x36}, // 38 8
  {0x06, 0x49, 0x49, 0x29, 0x1e}, // 39 9
  {0x00, 0x36, 0x36, 0x00, 0x00}, // 3a :
  {0x00, 0x56, 0x36, 0x00, 0x00}, // 3b ;
  {0x08, 0x14, 0x22, 0x41, 0x00}, // 3c <
  {0x14, 0x14, 0x14, 0x14, 0x14}, // 3d =
  {0x00, 0x41, 0x22, 0x14, 0x08}, // 3e >
  {0x02, 0x01, 0x51, 0x09, 0x06}, // 3f ?
  {0x32, 0x49, 0x79, 0x41, 0x3e}, // 40 @
  {0x7e, 0x11, 0x11, 0x11, 0x7e}, // 41 A
  {0x7f, 0x49, 0x49, 0x49, 0x36}, // 42 B
  {0x3e, 0x41, 0x41, 0x41, 0x22}, // 43 C
  {0x7f, 0x41, 0x41, 0x22, 0x1c}, // 44 D
  {0x7f, 0x49, 0x49, 0x49, 0x41}, // 45 E
  {0x7f, 0x09, 0x09, 0x09, 0x01}, // 46 F
  {0x3e, 0x41, 0x49, 0x49, 0x7a}, // 47 G
  {0x7f, 0x08, 0x08, 0x08, 0x7f}, // 48 H
  {0x00, 0x41, 0x7f, 0x41, 0x00}, // 49 I
  {0x20, 0x40, 0x41, 0x3f, 0x01}, // 4a J
  {0x7f, 0x08, 0x14, 0x22, 0x41}, // 4b K
  {0x7f, 0x40, 0x40, 0x40, 0x40}, // 4c L
  {0x7f, 0x02, 0x0c, 0x02, 0x7f}, // 4d M
  {0x7f, 0x04, 0x08, 0x10, 0x7f}, // 4e N
  {0x3e, 0x41, 0x41, 0x41, 0x3e}, // 4f O
  {0x7f, 0x09, 0x09, 0x09, 0x06}, // 50 P
  {0x3e, 0x41, 0x51, 0x21, 0x5e}, // 51 Q
  {0x7f, 0x09, 0x19, 0x29, 0x46}, // 52 R
  {0x46, 0x49, 0x49, 0x49, 0x31}, // 53 S
  {0x01, 0x01, 0x7f, 0x01, 0x01}, // 54 T
  {0x3f, 0x40, 0x40, 0x40, 0x3f}, // 55 U
  {0x1f, 0x20, 0x40, 0x20, 0x1f}, // 56 V
  {0x3f, 0x40, 0x38, 0x40, 0x3f}, // 57 W
  {0x63, 0x14, 0x08, 0x14, 0x63}, // 58 X
  {0x07, 0x08, 0x70, 0x08, 0x07}, // 59 Y
  {0x61, 0x51, 0x49, 0x45, 0x43}, // 5a Z
  {0x00, 0x7f, 0x41, 0x41, 0x00}, // 5b [
  {0x02, 0x04, 0x08, 0x10, 0x20}, // 5c ¥
  {0x00, 0x41, 0x41, 0x7f, 0x00}, // 5d ]
  {0x04, 0x02, 0x01, 0x02, 0x04}, // 5e ^
  {0x40, 0x40, 0x40, 0x40, 0x40}, // 5f _
  {0x00, 0x01, 0x02, 0x04, 0x00}, // 60 `
  {0x20, 0x54, 0x54, 0x54, 0x78}, // 61 a
  {0x7f, 0x48, 0x44, 0x44, 0x38}, // 62 b
  {0x38, 0x44, 0x44, 0x44, 0x20}, // 63 c
  {0x38, 0x44, 0x44, 0x48, 0x7f}, // 64 d
  {0x38, 0x54, 0x54, 0x54, 0x18}, // 65 e
  {0x08, 0x7e, 0x09, 0x01, 0x02}, // 66 f
  {0x0c, 0x52, 0x52, 0x52, 0x3e}, // 67 g
  {0x7f, 0x08, 0x04, 0x04, 0x78}, // 68 h
  {0x00, 0x44, 0x7d, 0x40, 0x00}, // 69 i
  {0x20, 0x40, 0x44, 0x3d, 0x00}, // 6a j
  {0x7f, 0x10, 0x28, 0x44, 0x00}, // 6b k
  {0x00, 0x41, 0x7f, 0x40, 0x00}, // 6c l
  {0x7c, 0x04, 0x18, 0x04, 0x78}, // 6d m
  {0x7c, 0x08, 0x04, 0x04, 0x78}, // 6e n
  {0x38, 0x44, 0x44, 0x44, 0x38}, // 6f o
  {0x7c, 0x14, 0x14, 0x14, 0x08}, // 70 p
  {0x08, 0x14, 0x14, 0x18, 0x7c}, // 71 q
  {0x7c, 0x08, 0x04, 0x04, 0x08}, // 72 r
  {0x48, 0x54, 0x54, 0x54, 0x20}, // 73 s
  {0x04, 0x3f, 0x44, 0x40, 0x20}, // 74 t
  {0x3c, 0x40, 0x40, 0x20, 0x7c}, // 75 u
  {0x1c, 0x20, 0x40, 0x20, 0x1c}, // 76 v
  {0x3c, 0x40, 0x30, 0x40, 0x3c}, // 77 w
  {0x44, 0x28, 0x10, 0x28, 0x44}, // 78 x
  {0x0c, 0x50, 0x50, 0x50, 0x3c}, // 79 y
  {0x44, 0x64, 0x54, 0x4c, 0x44}  // 7a z
  // ... (verkort voor leesbaarheid)
};

void LcdWrite(byte dc, byte data) {
  digitalWrite(PIN_DC, dc);
  digitalWrite(PIN_SCE, LOW);
  shiftOut(PIN_SDIN, PIN_SCLK, MSBFIRST, data);
  digitalWrite(PIN_SCE, HIGH);
}

void LcdCharacter(char character) {
  LcdWrite(LCD_D, 0x00);
  for (int index = 0; index < 5; index++) {
    LcdWrite(LCD_D, ASCII[character - 0x20][index]);
  }
  LcdWrite(LCD_D, 0x00);
}

void LcdClear(void) {
  for (int index = 0; index < LCD_X * LCD_Y / 8; index++) {
    LcdWrite(LCD_D, 0x00);
  }
}

void LcdInitialise(void) {
  pinMode(PIN_SCE, OUTPUT);
  pinMode(PIN_RESET, OUTPUT);
  pinMode(PIN_DC, OUTPUT);
  pinMode(PIN_SDIN, OUTPUT);
  pinMode(PIN_SCLK, OUTPUT);
  digitalWrite(PIN_RESET, LOW);
  digitalWrite(PIN_RESET, HIGH);
  LcdWrite(LCD_C, 0x21);
  LcdWrite(LCD_C, 0xB1);
  LcdWrite(LCD_C, 0x04);
  LcdWrite(LCD_C, 0x14);
  LcdWrite(LCD_C, 0x20);
  LcdWrite(LCD_C, 0x0C);
}

void LcdString(char *characters) {
  while (*characters) {
    LcdCharacter(*characters++);
  }
}

void setup() {
  pinMode(11, INPUT); pinMode(12, INPUT); pinMode(14, INPUT);
  pinMode(15, INPUT); pinMode(16, INPUT); pinMode(17, INPUT);
  pinMode(18, INPUT); pinMode(19, INPUT);
  pinMode(13, OUTPUT); pinMode(8, OUTPUT); pinMode(9, OUTPUT);
  pinMode(10, OUTPUT); pinMode(2, OUTPUT);
  digitalWrite(8, HIGH); digitalWrite(9, HIGH);
  digitalWrite(10, HIGH); digitalWrite(13, LOW);
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("=> Siap");
  LcdInitialise();
  LcdClear();
  LcdString(" Masukkan Koin Rp500 atau Koin Rp1000 @ Rp2000");
  delay(500);
}

void loop() {
  int x = analogRead(14);
  // State machine voor muntverwerking, productselectie en afgifte
  // (Volledige code in origineel - staatmachine met 22+ states)
  // Zie GitHub voor complete broncode
}

Aangepaste Onderdelen en Behuizingen

Dit is een printscreen van mijn SolidWorks 3D-model voor dit project.