Elektronisch gesteuerter Warenautomat Die auf dem Markt befindlichen Warenautomaten werden im allgemeinen, soweit elektrische Funktionen erforderlich sind, über Mikroschalter und Relais betätigt. Diese Kontaktmittel .sind mehr oder weniger an fällig durch Erschütterungen, Verschmutzungen, Oxy dation und mechanische Beschädigungen. Sie haben da her eine begrenzte Alterungsbeständigkeit.
Es sind auch Warenautomaten bekannt, die teilweise elektronische Steuerungsmittel verwenden. Aber auch in diesem Fall erfolgt die Kontaktgabe für die einzelnen Vorgänge über Mikroschalter oder Relais.
Man kann nach dem heutigen Stand der Technik ohne weiteres auch Schalttransistoren verwenden, mit denen man die Relais und Mikroschalter ersetzen kann. Benutzt man solche Schaltglieder, so ist praktisch für jedes Relais oder für jeden Mikroschalter ein besonde rer zusätzlicher elektronischer Aufwand zum Schalt transistor notwendig, so dass auch nach dem heutigen Stand der Technik die Wirtschaftlichkeit aus Preisgrün den gegenüber konventionellen Kontaktgebern in Frage gestellt bleibt.
Zweck der Erfindung ist es, einen Warenautomaten möglbhst vollständig mit elektronischen Hilfsmitteln schalt- und steuerbar zu machen, wodurch einerseits eine grössere Unempfindlichkeit gegenüber Störungen erzielt wird, die anderseits mit einer höheren Alterungsbestän- d'igkeit der Schaltmittel verbunden ist.
DieserZweck wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die der Münz- kontrolle und der Warenfreigabe oder Warenausgabe sowie der Leermeldung dienenden elektrischen Schalt- elemente im Niederspannungsbereich arbeitende Thyristo- renenthalten. Eine Einsparung dies .elektronischen Auf wandes lässt sich dadurch erreichen, dass ;
die Thyristoren so geschaltet werden, dass isie im Halbwellenibetrieb ar beiten, wodurch els möglich wird, mit einem Thyristor gleichzeitig verschiedene Funktionen zu steuern, wie beispielsweise ein Mischungsverhältnis bei der Ausgabe einer Flüssigkeit, wobei verschiedene Ventile zu ver schieden langen Zeiten geöffnet und geschlossen werden, indem der Thyristor durch die erste Halbwelle und durch die zweite Halbwelle je ein Ventil unabhängig voneinander betätigen kann, ohne Rücksicht darauf, dass sich hierbei verschiedene Öffnungszeiten ergeben.
Durch einen derartigen Einsatz von Thyristoren ist es aber nicht nur möglich, die Vorteile der Elektronik wirtschaftlich einzusetzen, sondern darüber hinaus lässt sich die gesamte automatische Anlage im gefahrlosen Niederspannungsbereich betätigen, wodurch weiterhin Sicherheit und Zuverlässigkeit des Betriebes heraufge setzt werden.
Falls es sich um einen Automaten zur Ausgabe von Flüssigkeiten, wie zum Beispiel' Getränken, handelt, so kann gegenüber den bekannten Automaten dadurch eine wesentliche Verbesserung erzielt werden, dass man eine ,elektronische Leerkontrolle verwendet, die :auch dann einwandfrei funktioniert, wenn mit ihr Medien ge messen werden sollen, deren Lichtdurchlässigkeit gegen über Luft etwa oder völlig gleich ist, was dann der Fall ist, wenn man nicht den Absorptionskoeffizienten, son dern den Brechungsindex zur Steuerung verwendet.
Soweit in Waren- oder Getränkeautomaten Vor gänge gesteuert werden müssen, die sich nach der Zeit abwickeln, so ist es bekannt, elektronische Zeitwerke zu verwenden, die mit RC-Kombinationen arbeiten, wobei die Auf-, Ent- oder Umladungskurve eines Kondensa- tors zur Zeitbestimmung herangezogen wird.
Für den Fall, dass zum Beispiel ein Getränk aus 4 verschiedenen flüssigen Medien besteht, zum Beispiel Wasser, Zucker, Kaffeekonzentrat und Milch oder Sahne, so müsste nach dem jetzigen Stand der Automatentechnik jedes einzelne Medium durch eine RC-Kombination gesteuert werden, wenn sich durch das gewünschte Mischungsverhältnis eine unterschiedliche Mengenaufteilung mit 4 verschie denen Zeiten ergibt.
Ergibt sich aus diesen 4 verschie denen, vorstehend angeführten Medien ein Gesamtvo lumen von beispielsweise 120 ccm und soll ein solches Gesamtvolumen erhöht werden auf beispielsweise 150 ccm, so müssten nach dem jetzigen Stand der Tech nik alle Medien entsprechend einzeln neu einreguliert werden. Nach der Erfindung ist es nun möglich, dass mit einer einzigen RC-Kombination beliebig viele verschie dene Zeitabläufe nebeneinander aus einer einzigen Um ladungskurve eines Kondensators gesteuert werden kön nen, wobei es möglich ist,
bei Veränderung .des ge wünschten Volumens mit einem Handgriff, beziehungs weise Vorgang die RC-Kombination :so zu verändern, dass in diesem Fall proportional alle verschieden einge stellten Medien sich auch bei Volumenänderung so ein stellen, dass das ursprünglich gewünschte Mischungs verhältnis erhalten bleibt.
Ferner lässt sich die Speicherung und Erfassung der Münzwerte nicht wie konventionell üblich mit elektro mechanisch arbeitenden Einrichtungen, wie Schrittzähl werken oder sogenannten Steppern, durchführen, son dern ebenfalls mit elektronischen Bauteilen, wobei aus- ser einem räumlich geringeren Aufwand und einer höhe ren Verschleissfestigkeit auch noch eine Kostenersparnis erzielt wird, indem auch für die Speicherung Thyristoren verwandt werden.
Im Zusammenhang mit dem elektronischen Spei cherwerk kann auch eine elektronische Münzkontrolle vorgesehen werden, wobei die Münzen durch einen Schacht geleitet werden. An diesem Schacht befindet sich eine elektronische Abtastvorrichtung, die induktiv, kapazitiv oder durch eine Kombination aus beiden eine Veränderung des Messfeldes bedingt. Die Art und Stärke der Feldveränderung wird durch die Masse in Kombination mit dem Material zur Definierung der her abgefallenen Münzen herangezogen und löst beim Er kennen der jeweils richtigen Münze einen Impuls aus.
Weiterhin soll, soweit Wasserkessel im Automaten erforderlich werden, um beispielsweise Heissgetränke auszugeben, auch der Füll- und Temperaturzustand elektronisch kontrolliert und gesteuert werden, und zwar in der Weise, dass auch mit diesem Vorgang gegenüber den konventionell angewandten Hilfsmitteln, wie Ver wendung eines Thermostaten, eines Schwimmers und der damit verbundenen Störanfälligkeit beispielsweise am Schwimmer oder am Thermostaten, Fehlerquellen in einem solchen Heisswasserkessel durch die Verwendung temperaturabhängiger NTC- oder PTC-Widerstände herabgesetzt werden.
Ein solches Verfahren besteht darin, dass der NTC- oder PTC-Widerstand ständig in Luft oder anderen Gasen aufgeheizt ist, und zwar auf eine Temperatur, die sich je nach der Empfindlichkeit des Widerstandes von der Temperatur des zu messenden Mediums unterscheidet und der temperaturabhängige Widerstand beim Berühren mit dem zu messenden Me dium durch dessen bessere Wärmeleitfähigkeit so abge kühlt wird, dass durch Veränderung der Widerstands- grösse ein Schalteffekt möglich ist. Hierbei ist die Lei stung für die Aufheizung des temperaturabhängigen Widerstandes so gering, dass eine praktische Wärmebe einflussung des zu messenden Mediums nicht erfolgt.
Sobald das Medium beispielsweise durch Abbau des Flüssigkeitsspiegels nicht mehr mit dem temperaturab hängigen Widerstand in direktem Kontakt steht, nimmt die Temperatur am NTC- oder PTC-Widerstand' zu, so dass erneut eine messbare Änderung am Innenwider stand erfolgt, wodurch mit bekannten Mitteln ein Schalt kommando durchgeführt werden kann; beispielsweise können Zuflussorgane geschaltet werden, Warnsignale ausgelöst werden usw.
Sobald beispielsweise durch öff- nung des Zuflussorgans der gewünschte Niveaustand im Behälter eintritt, kühlt der temperaturabhängige Wider stand wieder ab, und somit würde erneut ein Schalteffekt eintreten, der ein elektrisches Zuflussventil wieder schliessen.kann.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Er findung beschrieben.
Fig. 1 zeigt das Schaltbild einer mit Thyristoren auf gebauten Anordnung.
In der Fig. 1 ist mit 1 ein Eingangstransformator be zeichnet, 2 und 3 sind Gleichrichterdioden, die zur Ver meidung von Rückkoppelungen erforderlich sind, 4 und 5 sind Betätigungstaster, 6, 7 und 8 Schutzwiderstände, 9 und 10 zwei Elektroventile und 11 der Leistungsthy- ristor.
Wird am Eingangstransformator 1 Netzspannung angelegt, so ergibt sich am Thyristor der Spannungab- lauf nach der Fig. la. Der Thyristor bleibt gesperrt, da die eventuell im Thyristor vorhandenen Ladungsträger über den Widerstand 8 abfliessen können und im Thy- ristor kein Steuerstrom zur Verfügung gestellt wird.
Wird die Taste 4 betätigt, so fliesst in dem Augenblick Steuerstrom, wo die Leistungsdiode 2 durchlässig wird, das heisst, der Transformator 1 am unteren Ende posi tive Spannungen liefert. Dieser Steuerstrom fliesst nun mehr auf die Steuerelektrode des Thyristors 11. Beim Erreichen des für den Thyristor typischen Schaltwertes schaltet der Thyristor ein, das heisst, er geht vom Sperr zustand direkt in den leitenden Zustand über, und das Elektroventil 9 wird vom Strom durchflossen, so dass sein Magnetanker anzieht. In der nächsten Halbwelle wird zwar die Diode 3 leitend, die Diode 2 jedoch ge sperrt.
Dadurch erhält der Thyristor in dieser Halbwelle keinen Steuerstrom. Der Thyristor 11, der während des Nulldurchganges des Stromes sperrte, bleibt gesperrt. Die Spannung am Thyristor hat also den Ablauf, wie es in Fig. lb dargestellt ist. Durch die mechanische Träg heit des magnetischen Stössels des Elektroventils 9 bleibt dieser auch während der Sperrphase des Thyristors 11 gezogen.
Das Elektroventil 10 bleibt jedoch in Ruhestel lung, da über sein Solenoid kein Strom fliesst. Wird nun mehr die Taste 5 ebenfalls gedrückt, so wird auch in der zweiten Halbwelle der Thyristor, diesmal über die Taste 5 und den Widerstand 7, gezündet und das Elektroventil 10 öffnet ebenfalls. Die Spannung am Thyristor hat nun mehr den Verlauf, wie er in der Fig. 1c dargestellt ist.
Es ist auch ohne weiteres möglich, nur die Taste 5 zu drücken und das Ventil 10 unabhängig vom Ventil 9 zu betätigen oder aber auch nur eine gedrückte Taste nach der Betätigungszeit sofort wieder loszulassen, ohne das andere Ventil zu betätigen.
Hieraus ist ersichtlich, dass ein Thyristor praktisch zwei voneinander unabhängig arbeitende Relais oder Mikroschalter ersetzt.
Fig. 2 stellt eine Dosiervorrichtung dar für die Aus gabe von flüssigen Medien, beispielsweise Rahm, Milch, Fruchtsaft, Tee- oder Kaffeekonzentrat. Bei derartigen Konzentraten, die zumeist über einen hohen Anteil an Trockensubstanz verfügen, der sehr oft Kohlehydrate, Eiweissprodukte und ätherische Öle enthält, besteht im hohen Masse die Gefahr der chemischen und bakterio logischen Zersetzung, insbesondere auch hinsichtlich der Frage der Oxydation.
Sehr oft werden insbesondere bak- teriologische Unzulänglichkeiten hervorgerufen durch hygienische Unzulänglichkeiten, und zwar dadurch, dass Behälter mit Zu- und Ablaufleitungen versehen werden, die eine Reinigung erschweren oder gar unmöglich ma chen. Im Falle von Volumenmessungen und Ventilein satz gibt es besondere Messkammern oder Gefässe, die schon durch ihre Formgebung dazu neigen, in Ecken und Profilen zu verschmutzen. Der Behälter 12 besitzt an seinem Boden 12a eine rohrförmige Verlängerung 13.
Diese rohrförmige Verlängerung hat eine konische Aus trittsöffnung 14 und dient zur Aufnahme eines magne tischen, beispielsweise aus nicht rostendem Material her gestellten Stössels 15. Aussen am Rohr 13 befindet sich eine Magnetspule 16. Wenn die Magnetspule 16 für eine einstellbare Zeit erregt wird, zieht sie den Stössel 15 hoch und gibt damit den Auslauf aus dem Behälter 12 über die konische Austrittsöffnung 14 frei.
Dadurch, dass dieser Behälter am Boden oder in der Nähe des rohrförmig angeordneten Auslaufs 13 über ein Rohr 17 belüftet wird, gibt er unabhängig von seinem Füllzustand während :gleithen Zeiten immer gleiche Flüssigkeitsmen gen ab. Der Raum über dem Flüssigkeitsspiegel ist luft dicht abgeschlossen.
Es erfolgt nur eine Zudosierung derjenigen Luftmenge, die während der Öffnungszeit für den volumetrischen Ausfluss notwendig wird. Im Nicht betriebszustand bleibt also die grosse Oberfläche des Flüssiüeitsspiegels vor dem Zustrom neuen Sauerstoffs geschützt.
Ferner ist ersichtlich, dass durch die Tatsache, dass der Stössel 15 nicht in einem Ventilgehäuse, son dern in einem offen mit dem Behälter verbundenen Rohr freischwebend angeordnet ist, eine Reinigung mit weni gen Handgriffen, und zwar eine Reinigung des gesamten Dosierungssystems einschliesslich des Aufbewahrungs behälters dann möglich ist, wenn der rohrförmige Aus lauf 13 des Behälters 12 an diesem auf- und abschraub- bar angeordnet ist. In der Zeichnung ist das Belüftungs- rohr 17 im Deckel 12b des Behälters 12 befestigt.
Die Belüftung kann aber auch in gleicher Weise durch ein in der Nähe des rohrförmigen Austritts mündendes Be lüftungsrohr erfolgen, wenn dieses Rohr beispielsweise durch U-förmige Abknickung wiederum nach unten ge führt und in einer entsprechenden Öffnung des Bodens 12a eingesetzt ist.
Es ist also ersichtlich, dass, gleich welche Flüssigkeit sich in, :dem Behälter 12 befindet, die hygienischen Pro bleme praktisch entfallen, da Behälter und Ventil durch ein paar Schraubgriffe in alle Bestandteile zerlegbar sind, so dass auch ungeübte Fachkräfte die Reinigung durchführen können.
Besteht ausserdem das Material aus transparenten Stoffen, wie beispielsweise Glas oder Plexiglas, so kann eine fotoelektrische Flankierung um den rohrförmigen Auslauf 13 angeordnet werden, und zwar etwa in glei cher Weise wie die Magnetspule 16, so dass der Füllzu stand mit Sicherheit kontrolliert werden kann. Handelt es sich bei dem aufbewahrten Gut um transparente Me dien, wie beispielsweise Flüssigzucker, so zeigen die Fig. 3, Fig. 4, Fig. 5 und Fig. 6, wie ohne aufwendige Verän derung die Leerkontrolle an dem rohrförmigen Auslauf 13 durchgeführt wird.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch das Rohr 13 mit zentrisch gegenüberliegend angeordneter Lichtquelle 61 und Fotozelle 62.
Fig. 4 zeigt eine gleiche Anordnung mit exzentrisch versetztem Lichtweg 63. Durch die Rohrwandung ist be reits eine Ablenkung des Lichtstrahls so erfolgt, dass der Lichtempfänger getroffen wird.
In Fig.3 trifft der Lichtstrahl senkrecht auf das Rohr 13.
In Fig. 4 ist durch die exzentrische Anordnung eine Ablenkung des Lichtstrahls erfolgt.
Fig.5 zeigt den gleichen Effekt wie Fig.3, auch wenn das Rohr 13 mit einer transparenten Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, gefüllt ist. Fig. 6 zeigt den Effekt, der eintritt bei der Anord nung der Fig. 4, wenn das Rohr mit einer transparenten Flüssigkeit 65 gefüllt wird und diese den Stand der foto elektrischen Anordnung erreicht hat. Dadurch, dass der Lichtstrahl nunmehr die Flüssigkeitssäule 65 zusätzlich durchdringen muss, erfolgt eine Ablenkung des Licht strahls 63 dergestalt, dass der Empfänger 62 nicht mehr von ihm getroffen wird, wodurch eine fotoelektrische Steuerung ausgelöst werden kann.
Aus Vorstehendem ergibt sich, dass eine fotoelek trische Steuerung in völliger Unabhängigkeit von der Lichtdurchlässigkeit eines Mediums ausgelöst werden kann. Es ist ebenfalls eine umgekehrte Durchführung des Beispiels möglich, indem die Anordnung so gewählt wird, dass statt des Empfängers 62 ein Empfänger 64 verwendet wird, der dann vom Lichtstrahl 63 getroffen wird, wenn das Rohr 13 mit Flüssigkeit 65 gefüllt ist.
Fig. 7 stellt ein Schema dar für die Steuerung be- klebg vieler (in diesem Fall 4) Vorgänge, soweit diese ab hängig werden von verschiedenen Zeitabläufen.
Diese Abszisse gibt die Zeit an und die Ordinale die jeweilige Spannung. Von den unendlich vielen möglichen Zeitkurven sind zwei dargestellt, und zwar die Kurve 30 und 31. Der Gesamtzeitablauf wird im Nulldurchgang a und damit praktisch am Ende des linearen Teils der Umladekurve beendet. Für die Kurve 30 ist dieser Punkt der Schnittpunkt der Linie b mit der Kurve 30 und für die Kurve 31 der Schnittpunkt der Linie c mit der Kurve 31.
Eine Teilzeit wird dadurch abgegriffen, dass ein Schmitt-Trigger oder eine ähnliche Schaltung den Span nungsdurchgang der jeweiligen Zeitkurve durch die vor eingestellte Spannung abgreift. So ergibt sich z. B. eine Teilzeit, dargestellt durch die Strecke 18 bis 19 durch den Durchgang der Kurve 30 durch diesen Spannungs bereich. Beim Nulldurchgang wird automatisch die ge samte Schaltung auf Null gestellt. Wird die Zeit verlän gert, siehe Kurve 31, so verlängert sich automatisch der Zeitablauf vom Durchgang durch die genannte Span nungslinie bis zum Nulldurchgang, siehe Strecke 20 bis 21. Das gleiche gilt für die Zeitstrecke 22/23 bzw. 24/25 und 26/27 bzw. 28/29.
Wie aus dem Spannungszeit-Diagramm dieser Fig. 7 hervorgeht, verändert sich also mit der Steilheit des Spannungsanstieges die Zeitkonstante auf der Abszisse, proportional dazu verhalten sich auch die Teilzeiten. Da die Teilzeiten gleichen Ursprungs sind, können sie ohne weiteres durch einfache Potentiometer verändert wer den. Das gleiche gilt für die Steilheit der Zeitfunktions- kurve.
Durch diese Kombination ist es möglich, auf ein fache Art und Weise zeitabhängige Funktionen indivi duell einzustellen. Gleichzeitig können im Rahmen einer Hauptfunktion beispielsweise die längste Zeit alle übri gen beliebig vielen Zeitfunktionen proportional zur Hauptfunktion verändert werden, soweit man die längste Zeit als Hauptfunktion bezeichnet.
In der Praxis heisst das, dass aus der Umladungskurve eines RC-Gliedes be liebig viele Ventile gesteuert werden können, dass jedes Ventil unabhängig von der Laufzeit des anderen Ventils ;gesteuert werden kann und dass gleichzeitigeine propor tionale Volumenänderung möglich ist, indem das Ventil mit längster Laufzeit in seiner gesteuerten Öffnungszeit verändert wird.
Fig.8 stellt den elektronischen Schaltaufbau eines mit Thyristoren bestückten Münzzählers und -speichers dar. Als Beispiel ist ein 3 Münzwerte umfassendes Schalt bild dargestellt, welches nach dem gleichen Prinzip für beliebig viele weitere Münzwerte erweitert werden kann.
In der Fig. 8 sind die Speisespannungszuführungen mit 32 und 33 bezeichnet. Der Taster 35 ist ein Lösch taster, der die Rückstellung des Speichers auf Null be wirkt. Dieser wird in der Maschine durch die Ausgabe einer gewählten Ware automatisch bewirkt.
Die Lampen 36, 37 und 38 sind Anzeigelampen und zeigen den eingeworfenen Münzwert an; sie könnten auch durch Widerstände ersetzt werden. Parallel zu den Lampen können die Auslösetaster angeschlossen wer den. Die Thyristoren 39, 40 und 41 sind die eigentlichen Schaltglieder, die durch ihre besondere Charakteristik, d. h., wenn sie einmal gezündet wurden, eingeschaltet bleiben, solange die Spannung anliegt, auch die Speiche rung des Münzwertes übernehmen.
Wird die Spannung eingeschaltet, so lädt der Wider stand 43 den Kondensator 49 auf, ohne dass ein so gros ser Strom zustande kommt, dass der Thyristor 40 gezün det wird. Der Widerstand 52 leitet die Aufladespannung ab. Das gleiche gilt für den Kondensator 50, der über den Widerstand 44 aufgeladen wird. Nicht aufgeladen ist lediglich ein Kondensator, nämlich der Kondensator 48. Erfolgt jetzt ein Münzeinwurf, so passiert diese Münze den Münzprüfer und löst damit einen Impuls auf die Leitung 34 aus. Dieser Impuls geht jetzt über den Kondensator 48 direkt auf die Zündelektrode des Thy- ristors 39. Der Thyristor 39 zündet und die Lampe 36 leuchtet auf.
Gleichzeitig erfolgt damit eine Spannungs absenkung am Thyristor 39 bis auf die Brennspannung des oben erwähnten Thyristors. Dadurch wird der Kon densator 49 über den Widerstand 43 entladen. Kommt ein nächster Münzimpuls, so ist nunmehr der Kondensa tor 49 entladen, und dieser Impuls kann über die Diode 46 direkt auf das Steuergitter des Thyristors 40 gelan gen. Der Thyristor 40 zündet ebenfalls. Dadurch leuch tet nunmehr auch die Lampe 37 auf. Über den Wider stand 44 wird der Kondensator 50 nunmehr wie vorbe- schrieben entladen.
Ein nächster Impuls vom Münzprüfer würde über die Diode 47 den Thrystor 41 zünden. Wird nunmehr aber eine Ware gewählt, die dem Münzbetrag von zwei eingeworfenen Münzen entspricht, so kann der hier nicht näher gezeigte Taster die Spannung von der Lampe 37 abnehmen und die Ausgabe innerhalb der Maschine bewirken. Gleichzeitig wird mit erfolgender Ausgabe die Taste 35 betätigt. Die Thyristoren 39 und 40 erlöschen und bleiben in dem gesperrten Zustand auch beim Wie dereinschalten durch die Taste 35. Dadurch werden die Wahltasten für die Warenausgabe wieder spannungslos. Erst ein erneuter Münzeinwurf bewirkt am Zähler wie der die gleichen Vorgänge wie oben beschrieben.
Dieses System kann nun beliebig weit ausgedehnt werden. Ein jeweils gezündeter Thyristor bewirkt die Entladung des Koppelkondensators in der Zündleitung des nächsten Thyristors. Somit zündet pro Impuls je weils ein weiterer Thyristor.
Diese Form des elektronischen Speichers mit Thy- ristoren stellt die einfachste Art der Zählung dar. Selbst verständlich kann man den Thyristorzähler auch mit einer Codierung versehen, d. h., ein zündender Thyristor kann einen oder mehrere andere durch seine Zündung löschen. Dadurch ist es möglich, einen Binärcode für die Zählung zu verwenden und damit ein Zählwerk mit 3 Thyristoren in die Lage zu versetzen z. B. 7 Münzwerte zu zählen und zu speichern.
Aus den vorstehenden Beschreibungen zu Fig. 1 bis 8 geht hervor, dass und auf welche Weise ein automati sches Verkaufsgerät völlig elektronisch und dadurch kontaktlos geschaltet werden kann, und zwar vom Be ginn des Münzeinwurfes bis zur Warenausgabe.
Electronically Controlled Vending Machine The vending machines on the market are generally operated via microswitches and relays if electrical functions are required. These contact means are more or less susceptible to vibrations, soiling, oxidation and mechanical damage. They therefore have a limited resistance to aging.
Vending machines are also known, some of which use electronic control means. But even in this case, the contact for the individual processes is made via microswitches or relays.
According to the current state of the art, switching transistors can easily be used with which the relays and microswitches can be replaced. If such switching elements are used, then for every relay or microswitch, a special additional electronic effort is required for the switching transistor, so that even with the current state of the art, the cost-effectiveness remains in question compared to conventional contactors for reasons of price.
The purpose of the invention is to make a vending machine switchable and controllable as completely as possible with electronic aids, whereby on the one hand greater insensitivity to disturbances is achieved, which on the other hand is associated with a higher aging resistance of the switching means.
According to the invention, this purpose is achieved in that the electrical switching elements serving to check coins and release or dispense goods as well as empty notification contain thyristors operating in the low-voltage range. A saving in this .electronic expenditure can be achieved in that;
the thyristors are switched in such a way that they work in half-wave operation, which makes it possible to control various functions simultaneously with one thyristor, such as a mixing ratio when dispensing a liquid, whereby various valves are opened and closed at different times, in that the thyristor can operate a valve independently of one another through the first half-wave and through the second half-wave, regardless of the fact that this results in different opening times.
By using thyristors in this way, it is not only possible to use the advantages of the electronics economically, but also the entire automatic system can be operated in the safe low-voltage range, which continues to increase the safety and reliability of the operation.
If it is a machine for dispensing liquids, such as beverages, a significant improvement can be achieved over the known machines by using an electronic empty control that: works perfectly even when it is used Media are to be measured whose light permeability to air is approximately or completely the same, which is the case when one uses not the absorption coefficient, but rather the refractive index for control.
As far as in vending machines or drinks machines must be controlled before transitions that develop according to the time, so it is known to use electronic timers that work with RC combinations, with the charging, discharging or reloading curve of a capacitor for Time determination is used.
In the event that, for example, a drink consists of 4 different liquid media, for example water, sugar, coffee concentrate and milk or cream, according to the current state of vending machine technology, each individual medium would have to be controlled by an RC combination if through the desired mixing ratio results in a different quantity distribution with 4 different times.
If these 4 different media listed above result in a total volume of 120 ccm, for example, and if such a total volume is to be increased to 150 ccm, for example, then, according to the current state of the art, all media would have to be individually readjusted accordingly. According to the invention, it is now possible that any number of different time sequences can be controlled next to one another from a single charge curve of a capacitor with a single RC combination, it being possible
When changing the desired volume with one hand movement, or the process of the RC combination: to change so that in this case all the differently set media adjust themselves proportionally, even when the volume changes, so that the originally desired mixing ratio is maintained.
Furthermore, the storage and acquisition of the coin values cannot be carried out with electro-mechanical devices such as step counters or so-called steppers, as is conventionally done, but also with electronic components, with less space and a higher level of wear resistance a cost saving is achieved in that thyristors are also used for storage.
In connection with the electronic storage mechanism, an electronic coin control can also be provided, the coins being guided through a shaft. An electronic scanning device is located on this shaft, which changes the measuring field inductively, capacitively or through a combination of both. The type and strength of the field change is used by the mass in combination with the material to define the coins that have fallen off and triggers an impulse when he knows the correct coin.
Furthermore, if kettles are required in the machine to dispense hot beverages, for example, the filling and temperature status should also be electronically monitored and controlled, in such a way that this process also makes it possible to use this process compared to conventionally used aids, such as the use of a thermostat, of a float and the associated susceptibility to failure, for example on the float or on the thermostat, sources of error in such a hot water boiler can be reduced by using temperature-dependent NTC or PTC resistors.
One such method is that the NTC or PTC resistor is constantly heated in air or other gases to a temperature that differs depending on the sensitivity of the resistor from the temperature of the medium to be measured and the temperature-dependent resistance at Contact with the medium to be measured is cooled down due to its better thermal conductivity so that a switching effect is possible by changing the resistance value. Here, the power for heating up the temperature-dependent resistor is so low that there is no practical thermal influence on the medium to be measured.
As soon as the medium is no longer in direct contact with the temperature-dependent resistor, for example due to a reduction in the liquid level, the temperature at the NTC or PTC resistor increases, so that there is another measurable change in the internal resistance, which means that a switch is made using known means command can be carried out; For example, inflow organs can be switched, warning signals can be triggered, etc.
As soon as, for example, the desired level occurs in the container by opening the inflow organ, the temperature-dependent resistor cools down again, and a switching effect would thus occur again, which can close an electrical inflow valve.
In the following embodiments of the invention are described He.
Fig. 1 shows the circuit diagram of an arrangement built on with thyristors.
In Fig. 1, 1 is an input transformer be distinguished, 2 and 3 are rectifier diodes, which are necessary to avoid feedback Ver, 4 and 5 are pushbuttons, 6, 7 and 8 protective resistors, 9 and 10 two solenoid valves and 11 of the power thy - ristor.
If mains voltage is applied to the input transformer 1, the voltage distribution at the thyristor according to FIG. The thyristor remains blocked because any charge carriers present in the thyristor can flow away via the resistor 8 and no control current is made available in the thyristor.
If button 4 is pressed, control current flows at the moment when power diode 2 becomes permeable, that is, transformer 1 supplies positive voltages at the lower end. This control current now flows more to the control electrode of the thyristor 11. When the switching value typical for the thyristor is reached, the thyristor switches on, that is, it goes from the blocking state directly into the conducting state, and the electric valve 9 is flowed through by the current, so that its magnet armature attracts. In the next half cycle, diode 3 is conductive, but diode 2 is blocked.
As a result, the thyristor does not receive any control current in this half-cycle. The thyristor 11, which blocked during the zero crossing of the current, remains blocked. The voltage at the thyristor thus has the sequence as shown in Fig. Lb. Due to the mechanical inertia of the magnetic plunger of the solenoid valve 9, this remains pulled even during the blocking phase of the thyristor 11.
However, the solenoid valve 10 remains in the rest position, since no current flows through its solenoid. If button 5 is now also pressed, the thyristor is also ignited in the second half-wave, this time via button 5 and resistor 7, and the electric valve 10 also opens. The voltage across the thyristor now has the curve as shown in FIG. 1c.
It is also easily possible to press only the button 5 and to actuate the valve 10 independently of the valve 9 or also to immediately release a pressed button after the actuation time without actuating the other valve.
This shows that a thyristor practically replaces two relays or microswitches that work independently of one another.
Fig. 2 shows a metering device for the output of liquid media, such as cream, milk, fruit juice, tea or coffee concentrate. In concentrates of this type, which usually have a high proportion of dry matter, which very often contains carbohydrates, protein products and essential oils, there is a high risk of chemical and bacteriological decomposition, especially with regard to the question of oxidation.
Very often bacteriological inadequacies in particular are caused by hygienic inadequacies, namely by providing containers with inlet and outlet lines which make cleaning difficult or even impossible. In the case of volume measurements and valve insert, there are special measuring chambers or vessels which, due to their shape, tend to get dirty in corners and profiles. The container 12 has a tubular extension 13 at its bottom 12a.
This tubular extension has a conical exit opening 14 and serves to accommodate a magne tables, for example made of rustproof material her plunger 15. Outside the tube 13 is a magnet coil 16. When the magnet coil 16 is energized for an adjustable time, it pulls the plunger 15 up and thus releases the outlet from the container 12 via the conical outlet opening 14.
Because this container is ventilated at the bottom or in the vicinity of the tubular outlet 13 via a pipe 17, it always delivers the same amount of liquid regardless of its filling state during sliding times. The space above the liquid level is sealed airtight.
Only that amount of air is metered in that is necessary for the volumetric outflow during the opening time. In the non-operational state, the large surface of the liquid level remains protected from the influx of new oxygen.
It can also be seen that the fact that the plunger 15 is not in a valve housing, but rather in a tube that is openly connected to the container, allows cleaning with a few simple steps, namely cleaning of the entire dosing system including the storage container is then possible if the tubular outlet 13 of the container 12 is arranged on this to be screwed on and off. In the drawing, the ventilation tube 17 is fastened in the lid 12b of the container 12.
The ventilation can also take place in the same way through a vent tube opening near the tubular outlet, if this tube, for example, by U-shaped bend in turn leads downward ge and is inserted in a corresponding opening in the bottom 12a.
It can therefore be seen that no matter what liquid is in,: the container 12, the hygienic problems are practically eliminated, since the container and valve can be dismantled into all components with a few screw handles, so that even inexperienced specialists can carry out the cleaning.
In addition, if the material consists of transparent materials, such as glass or plexiglass, a photoelectric flanking can be arranged around the tubular outlet 13, in about the same way as the magnet coil 16, so that the Füllzu can be safely controlled. If the stored goods are transparent media, such as liquid sugar, for example, FIGS. 3, 4, 5 and 6 show how the empty check is carried out at the tubular outlet 13 without any complex changes.
3 shows a section through the tube 13 with a light source 61 and a photocell 62 arranged centrally opposite.
4 shows the same arrangement with an eccentrically offset light path 63. The tube wall has already deflected the light beam so that the light receiver is hit.
In FIG. 3, the light beam hits the tube 13 perpendicularly.
In FIG. 4, the eccentric arrangement has resulted in a deflection of the light beam.
FIG. 5 shows the same effect as FIG. 3, even if the tube 13 is filled with a transparent liquid, for example water. Fig. 6 shows the effect that occurs in the arrangement of Fig. 4, when the tube is filled with a transparent liquid 65 and this has reached the state of the photo-electrical arrangement. Because the light beam now additionally has to penetrate the liquid column 65, the light beam 63 is deflected in such a way that the receiver 62 is no longer hit by it, whereby a photoelectric control can be triggered.
From the above, it follows that a photoelectric control can be triggered completely independently of the light permeability of a medium. It is also possible to carry out the example in reverse, in that the arrangement is selected such that, instead of the receiver 62, a receiver 64 is used, which is then struck by the light beam 63 when the tube 13 is filled with liquid 65.
7 shows a diagram for the control of many (in this case 4) processes, insofar as these are dependent on various time sequences.
This abscissa indicates the time and the ordinal the respective voltage. Of the infinitely many possible time curves, two are shown, namely curve 30 and 31. The total time sequence ends at the zero crossing a and thus practically at the end of the linear part of the charge transfer curve. For curve 30, this point is the point of intersection of line b with curve 30 and, for curve 31, it is the point of intersection between line c and curve 31.
Part of the time is tapped by a Schmitt trigger or a similar circuit tapping the voltage passage of the respective time curve through the voltage set in advance. So z. B. a part-time, represented by the route 18 to 19 through the passage of the curve 30 through this voltage range. When it crosses zero, the entire circuit is automatically set to zero. If the time is increased, see curve 31, the time from passing through the voltage line to zero crossing is automatically extended, see distance 20 to 21. The same applies to time distances 22/23 or 24/25 and 26 / 27 or 28/29.
As can be seen from the voltage-time diagram of FIG. 7, the time constant on the abscissa changes with the steepness of the voltage rise, and the partial times are proportional to this. Since the part times are of the same origin, they can easily be changed using simple potentiometers. The same applies to the steepness of the time function curve.
This combination makes it possible to set time-dependent functions individually in a simple manner. At the same time, within the framework of a main function, for example, for the longest time all other time functions can be changed proportionally to the main function, provided that the longest time is referred to as the main function.
In practice, this means that any number of valves can be controlled from the transfer curve of an RC element, that each valve can be controlled independently of the running time of the other valve, and that at the same time a proportional change in volume is possible by setting the valve with the longest Duration is changed in its controlled opening time.
Fig.8 shows the electronic circuit structure of a coin counter and memory equipped with thyristors. As an example, a circuit diagram comprising 3 coin values is shown, which can be expanded for any number of other coin values according to the same principle.
In FIG. 8, the supply voltage leads are denoted by 32 and 33. The button 35 is a delete button that acts to reset the memory to zero. This is automatically brought about in the machine by issuing a selected item.
The lamps 36, 37 and 38 are indicator lamps and show the inserted coin value; they could also be replaced by resistors. The trigger buttons can be connected in parallel to the lamps. The thyristors 39, 40 and 41 are the actual switching elements, which by their special characteristics, i. i.e., once they have been ignited, they remain switched on as long as the voltage is applied and also store the coin value.
When the voltage is switched on, the resistor 43 charges the capacitor 49 without such a large current coming about that the thyristor 40 is ignited. The resistor 52 derives the charging voltage. The same applies to the capacitor 50, which is charged via the resistor 44. Only one capacitor, namely the capacitor 48, is not charged. If a coin is now inserted, this coin passes the coin validator and thus triggers a pulse on the line 34. This pulse now goes directly to the ignition electrode of the thyristor 39 via the capacitor 48. The thyristor 39 ignites and the lamp 36 lights up.
At the same time there is a voltage drop across the thyristor 39 down to the burning voltage of the above-mentioned thyristor. As a result, the capacitor 49 is discharged through the resistor 43. When the next coin pulse comes, the capacitor 49 is now discharged, and this pulse can gelan gene directly via the diode 46 on the control grid of the thyristor 40. The thyristor 40 also ignites. As a result, the lamp 37 now also lights up. The capacitor 50 is now discharged via the resistor 44 as described above.
A next impulse from the coin validator would ignite the Thrystor 41 via the diode 47. If, however, a product is selected which corresponds to the coin amount of two inserted coins, the button, not shown here, can remove the voltage from the lamp 37 and effect the output within the machine. At the same time, the key 35 is pressed when the output takes place. The thyristors 39 and 40 go out and remain in the locked state even when you switch on again with the button 35. As a result, the selection buttons for the goods issue are again de-energized. Only when a new coin is inserted does the same operations on the counter as described above.
This system can now be extended to any extent. Each triggered thyristor causes the coupling capacitor in the ignition line of the next thyristor to discharge. This means that a further thyristor ignites per pulse.
This form of electronic memory with thyristors represents the simplest type of counting. Of course, the thyristor counter can also be provided with a code, i. That is, a firing thyristor can extinguish one or more others when triggered. This makes it possible to use a binary code for counting and thus to enable a counter with 3 thyristors, e.g. B. 7 coin values to count and store.
From the above descriptions of FIGS. 1 to 8 it can be seen that and in what way an automatic sales device can be switched completely electronically and thereby contactlessly, from the start of coin insertion to the issue of goods.