一种自动售货机出货检测装置及自动售货机的制作方法

本实用新型涉及自动售货机，具体涉及一种自动售货机出货检测装置及自动售货机。

背景技术：

自动售货机（Vending Machine，VEM）是能根据投入的钱币或扫码支付后自动付货的机器。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。根据售货类别主要分为三种：饮料自动售货机、食品自动售货机、综合自动售货机。据相关报道， 2017年我国自动售货机行业产量约46.46万台，市场保有量约50万台，并呈现爆发式的增长趋势，作为自动售货机的重要组成部分，出货检测的准确度和成本都是其提高竞争力的关键技术之一，现市场上的自动售货机一般采用成品式光栅作为其出售检测元件，这种虽然方便，但成本高，精度相对较低，一般只能用于检测慢速、2cm³以上体积的物品；还有一种是通过微机以固定周期扫描出货通道，此种方式提高了检测范围，但因为其周期的单一性，在实际应用中出现误报的故障较多，准确性不高，影响客户使用满意度。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种在自动售货机出货端能准确检测出现实生活中绝大部分的货品，扫描频率可达毫秒级，检测类型广泛、检测速度快、检测准确高、结构简单、实施方便的自动售货机出货检测装置及自动售货机。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种自动售货机出货检测装置，包括微处理器、红外脉冲发射单元、红外脉冲接收单元和电源模块，所述微处理器分别与红外脉冲发射单元、红外脉冲接收单元相连，所述电源模块的供电输出端分别与微处理器、红外脉冲发射单元、红外脉冲接收单元相连，所述红外脉冲发射单元、红外脉冲接收单元相对布置于的自动售货机出货通道上。

优选地，所述红外脉冲发射单元包括逻辑编码器和多条红外脉冲发射支路，所述微处理器的输出端通过逻辑编码器和各条红外脉冲发射支路相连。

优选地，所述红外脉冲发射支路包括依次相连的第一电阻、开关芯片、红外脉冲发射晶体管。

优选地，所述开关芯片为晶体管，所述晶体管的基极通过第一电阻和逻辑编码器的一路输出端相连、发射极通过第二电阻和基极相连，集电极作为输出端依次通过第三电阻、红外脉冲发射晶体管接地。

优选地，所述多条红外脉冲发射支路分别沿自动售货机出货通道的长度方向布置在自动售货机出货通道的一侧。

优选地，所述红外脉冲接收单元包括和所述红外脉冲发射支路一一对应的红外脉冲接收支路，所述红外脉冲接收支路分别和微处理器的输入端相连。

优选地，所述红外脉冲接收支路包括红外脉冲接收晶体管、第四电阻和第五电阻，所述红外脉冲接收晶体管的输出端和微处理器的输入端相连且通过第四电阻和电源模块的输出端相连，所述红外脉冲接收晶体管的电源输入端通过第五电阻和电源模块的输出端相连，所述红外脉冲接收晶体管的输出端和接地端子之间并联布置有至少一个滤波电容。

优选地，所述红外脉冲接收单元还包括多输入单输出结构的脉冲合成电路，所述脉冲合成电路的输入端和各条红外脉冲接收支路的输出端相连、输出端和微处理器相连。

优选地，所述脉冲合成电路包括多级与门逻辑器件，且上一级的两个与门逻辑器件的输出作为下一级与门逻辑器件的一路输入，最终由最末级与门逻辑器件的输出端和微处理器相连。

本实用新型还提供一种自动售货机，包括带有多个出货通道的自动售货机本体，所述自动售货机本体中安装有上位机和前述的自动售货机出货检测装置，所述上位机和自动售货机出货检测装置的微处理器相连。

和现有技术相比，本实用新型具有下述优点：本实用新型包括微处理器、红外脉冲发射单元、红外脉冲接收单元和电源模块，微处理器分别与红外脉冲发射单元、红外脉冲接收单元相连，红外脉冲发射单元、红外脉冲接收单元相对布置于的自动售货机出货通道上，当自动售货机的货品经过自动售货机出货通道时，就会阻挡在红外脉冲发射单元、红外脉冲接收单元之间，导致红外脉冲接收单元输出信号发生变化从而被微处理器检测到，从而实现自动售货机出货检测，在自动售货机出货端能准确检测出现实生活中绝大部分的货品，扫描频率可达毫秒级，具有检测类型广泛、检测速度快、检测准确高、结构简单、实施方便的优点。

附图说明

图1为本实用新型实施例的框架结构示意图。

图2为本实用新型实施例中的微处理器接口示意图。

图3为本实用新型实施例中红外脉冲发射单元的框架结构示意图。

图4为本实用新型实施例中的逻辑编码器接口示意图。

图5为本实用新型实施例中多条红外脉冲发射支路的电路结构示意图。

图6为本实用新型实施例中红外脉冲接收单元的框架结构示意图。

图7为本实用新型实施例中脉冲合成电路的电路结构示意图。

图8为本实用新型实施例中红外脉冲接收支路的电路结构示意图。

图9为本实用新型实施例中电源模块的电路结构示意图。

图例说明：1、微处理器；2、红外脉冲发射单元；21、逻辑编码器；22、红外脉冲发射支路；3、红外脉冲接收单元；31、红外脉冲接收支路；32、脉冲合成电路；4、电源模块。

具体实施方式

如图1所示，本实施例自动售货机出货检测装置包括微处理器1、红外脉冲发射单元2、红外脉冲接收单元3和电源模块4，微处理器1还分别与红外脉冲发射单元2、红外脉冲接收单元3相连，电源模块4的供电输出端分别与微处理器1、红外脉冲发射单元2、红外脉冲接收单元3相连，红外脉冲发射单元2、红外脉冲接收单元3相对布置于的自动售货机出货通道上。当自动售货机的货品经过自动售货机出货通道时，就会阻挡在红外脉冲发射单元2、红外脉冲接收单元3之间，导致红外脉冲接收单元3输出信号发生变化从而被微处理器1检测到，从而实现自动售货机出货检测，在自动售货机出货端能准确检测出现实生活中绝大部分的货品，扫描频率可达毫秒级，具有检测类型广泛、检测速度快、检测准确高、结构简单、实施方便的优点。

如图2所示，本实施例中的微处理器1采用型号为STM8S105C6T6的单片机，且其中A0～A3四个端口作为控制输出端口与红外脉冲发射单元2相连，OUT8～OUT17共10个端口作为检测输入端口和红外脉冲接收单元3相连。此外，微处理器1也可以根据需要采用其他型号的单片机或者其他类型的微处理器。型号为STM8S105C6T6的单片机以不低于2Fmax的频率配制相应的扫描脉冲，避免漏检物品的情况出现，其中Fmax为红外脉冲发射单元2发送红外脉冲信号的工作频率。微处理器1的46、47号引脚用于和上位机相连，与上机位的通信处理采用modbus485标准协议，用于接收上位机给出的出货信息以确定扫描脉冲周期。

如图3所示，红外脉冲发射单元2包括逻辑编码器21和多条红外脉冲发射支路22，微处理器1的输出端通过逻辑编码器21和各条红外脉冲发射支路22相连。本实施例中，红外脉冲发射单元2具体包括10条红外脉冲发射支路22，此外也可以根据需要调整红外脉冲发射单元2包括红外脉冲发射支路22的数量，只是可能对于检测完整度以及精度会有影响。通过多条红外脉冲发射支路22，能够提高出货检测的精度，尤其适用于较长的出货通道；通过逻辑编码器21来驱动多条红外脉冲发射支路22，使得微处理器上占用端口更少，能够提高微处理器1的驱动能力，而且还能够有效降低电路的整体成本。

如图4所示，逻辑编码器21采用型号为74HC154PW的逻辑编码器，其中20～23号引脚作为其输入端口，与微处理器1的A0～A3四个控制输出端口相连；1～10号引脚则作为其输出端口Y0～Y10分别和10条红外脉冲发射支路22相连。图5所示为输出端口Y3～Y6四个输出端口对应的四条红外脉冲发射支路22的示意图，本实施例还包含额外的六条红外脉冲发射支路22，其结构与图5相同，在此省略。

实施例中，红外脉冲发射支路22包括依次相连的第一电阻、开关芯片、红外脉冲发射晶体管。如图5所示，以输出端口Y3对应的红外脉冲发射支路22为例，红外脉冲发射支路22包括依次相连的第一电阻RN1、开关芯片Q8、红外脉冲发射晶体管D7。本实施例中，红外脉冲发射晶体管D7具体采用型号为LF5038的红外脉冲发射晶体管，该红外脉冲发射晶体管采用MMBT4403广角度输出红外线扫描脉冲。需要说明的是，本实施例第一电阻RN1为四条红外脉冲发射支路22共用的电阻器件，其目的是简化电路和提高集成度，此外也可以根据需要为四条红外脉冲发射支路22分别采用独立的第一电阻，其原理与本实施例相同。

如图5所示，本实施例中开关芯片为晶体管，晶体管的基极通过第一电阻和逻辑编码器的一路输出端相连、发射极通过第二电阻和基极相连，集电极作为输出端依次通过第三电阻、红外脉冲发射晶体管接地。以输出端口Y3对应的红外脉冲发射支路22为例，开关芯片Q8的基极通过第一电阻RN1和逻辑编码器21的输出端口Y3相连、发射极通过第二电阻R19和基极相连，集电极作为输出端依次通过第三电阻R9、红外脉冲发射晶体管D7接地。

本实施例中，多条红外脉冲发射支路22分别沿自动售货机出货通道的长度方向布置在自动售货机出货通道的一侧，在自动售货机出货端能准确检测出现实生活中绝大部分的货品。

如图6所示，红外脉冲接收单元3包括和红外脉冲发射支路22一一对应的红外脉冲接收支路31，红外脉冲接收支路31分别和微处理器1的输入端相连。本实施例中，红外脉冲接收单元3具体包括10条红外脉冲接收支路31，如果调整红外脉冲发射单元2包括红外脉冲发射支路22的数量，则需要对应调整红外脉冲接收单元3包括红外脉冲接收支路31的数量，以保证和红外脉冲发射支路22一一对应。

如图7所示，红外脉冲接收支路31包括红外脉冲接收晶体管、第四电阻和第五电阻，红外脉冲接收晶体管的输出端和微处理器1的输入端相连且通过第四电阻和电源模块4的输出端相连，红外脉冲接收晶体管的电源输入端通过第五电阻和电源模块4的输出端相连，红外脉冲接收晶体管的输出端和接地端子之间并联布置有至少一个滤波电容。以微处理器1的输入端口OUT8对应的红外脉冲接收支路31为例，该红外脉冲接收支路31包括红外脉冲接收晶体管U8、第四电阻R15和第五电阻R5，红外脉冲接收晶体管的输出端U8和微处理器1的输入端OUT8相连且通过第四电阻R15和电源模块4的5V输出端相连，红外脉冲接收晶体管U8的电源输入端通过第五电阻R5和电源模块4的5V输出端相连，红外脉冲接收晶体管U8的输出端和接地端子之间并联布置有滤波电容C24、C25。本实施例中，红外脉冲接收晶体管U8具体采用型号为LF0038K的红外脉冲接收晶体管。

如图6所示，红外脉冲接收单元3还包括多输入单输出结构的脉冲合成电路32，脉冲合成电路32的输入端和各条红外脉冲接收支路31的输出端相连、输出端和微处理器1相连。通过脉冲合成电路32，能够将各条红外脉冲接收支路31的信号合成一个信号，通过硬件电路得到当前自动售货机出货检测结果，相对微处理器1处理的方式而言，反应更加迅速，操作延迟更少；而且各条红外脉冲接收支路31的输出端信号还可以作为备用信号输出给微处理器1，以便微处理器1用于对检测信号的验证确认，以及对电路结构的自检。

如图8所示，脉冲合成电路32包括多级与门逻辑器件，且上一级的两个与门逻辑器件的输出作为下一级与门逻辑器件的一路输入，最终由最末级与门逻辑器件的输出端和微处理器1相连。参见图8，本实施例中的与门逻辑器件采用74HC32PW芯片（U5A、U5B、U5C、U6A、U6B、U6C、U6D、U7A、U7D），输入信号OUT8、OUT9输入U5A进行相与，OUT10、OUT9输入U5B进行相与，U5A、U5B的输出共同输入U5C进行相与；输入信号OUT12、OUT16输入U6A进行相与，OUT13、OUT14输入U6B进行相与，U6A、U6B的输出共同输入U6C进行相与；U5C、U6C的输出共同输入U6D进行相与；输入信号OUT16、OUT17输入U7A进行相与，U7A、U6D的输出共同输入U7D进行相与输出信号JC，输出信号JC最终输入至微处理器1的45号引脚，使得微处理器1获取到合成的检测信号。

如图9所示，电源模块4采用型号为L7805MCDT-TR的电源芯片实现，用于将外部输入的24V直流电转换为5V直流电压后分别输出至微处理器1、红外脉冲发射单元2、红外脉冲接收单元3。参见图9，电源芯片L7805MCDT-TR的输入端串接有保险SMD2016P100TF/33，且并联有滤波电容C5/C6以及二极管D1；电源芯片L7805MCDT-TR的输出端串接有电感FB1，电感FB1的近端并联有C1/C2/C3/C8/C9/C10以及二极管D11，电感FB1的远端并联有电容C11/C12/C13/C14/C4。

经过实测验证，本实施例的自动售货机出货检测装置最小可检测出从高2米落下，体积为1cm³的物体，相对于传统工艺中采用的光栅装置，具有精度高，成本低廉、结构简单、易于实现等优点，便于批量生产。

此外，本实施例提供一种自动售货机，包括带有多个出货通道的自动售货机本体，自动售货机本体中安装有上位机和多个前述的自动售货机出货检测装置，上位机和自动售货机出货检测装置的微处理器1相连。本实施例的自动售货机同样也能够实现自动售货机出货检测，在自动售货机出货端能准确检测出现实生活中绝大部分的货品，扫描频率可达毫秒级，具有检测类型广泛、检测速度快、检测准确高、结构简单、实施方便的优点。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。