CN108572393A - 一种基于电容检测的自动售货机的接货盒及其接货方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于电容检测的自动售货机的接货盒及其接货方法，接货盒包括物品检测电路，在接货盒底部设置有金属感应片（29）；金属感应片作为物品检测电路的电容传感器，物品检测电路输出的电平信号用于表征接货盒中是否存在物品。所述的物品检测电路采用用于信号处理的芯片U1，芯片U1的型号为AT42QT1011；芯片U1的3脚通过电阻R3接所述的金属感应片；芯片U1的3脚与4脚之间跨接有电容C3；芯片U1的5脚和2脚分别接直流电压端VCC和地；芯片U1的1脚通过上拉电阻R1接直流电压端VCC，芯片U1的1脚为芯片的信号输出端。这种基于电容检测的自动售货机的接货盒及其接货方法检测可靠性高，易于实施。

Description

一种基于电容检测的自动售货机的接货盒及其接货方法
技术领域
本发明涉及一种基于电容检测的自动售货机的接货盒及其接货方法。
背景技术
在自动售货机领域，饮料机一直占有相当大的比重，而目前市场上大部分饮料机接货仓位于托盘、货道下方，需要接住所有托盘商品，体积较大，占用空间多，材料用量高，传统的饮料机通过光电传感器检测商品出货情况，使用光电传感器有独特要求，需要避免阳光照射，对发射端及接受端的安装要求较高，比如需要严格校准，因此光电传感器的使用过程中会出现出货检测失灵或无法检测。小部分饮料机则未安装检测装置，则无法判断出货情况。
因此，有必要设计一种新的基于电容检测的自动售货机的接货盒及其接货方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于电容检测的自动售货机的接货盒及其接货方法，该基于电容检测的自动售货机的接货盒结构简单，易于实施，检测可靠性高。
发明的技术解决方案如下：
一种基于电容检测的自动售货机的接货盒，其特征在于，包括MCU与物品检测电路，在接货盒底部设置有金属感应片（又称钣金片）；金属感应片作为物品检测电路的电容传感器，物品检测电路输出的电平信号用于表征接货盒中是否存在物品；物品检测电路的输出端与MCU相连；
接货盒采用开合式结构，接货盒由升降驱动机构驱动；升降驱动机构受控于MCU；
接货盒包括固定的底板和能活动的围板，围板的上端与底板边缘向上延伸的侧壁铰接，围板的上端还设有横向的边沿，自动售货机内还固定有与所述边沿适配的钩板；接货盒下降的过程中，钩板勾住围边的边沿，使得围板旋转，从而带动底板上的饮料瓶能脱离底板输出；围板为C形或O形。
当物品检测电路检测到接货盒中存在物品时，MCU触发升降驱动机构动作，接货盒在升降驱动机构以及钩板的配合下，接货盒自动旋转以输出物品。
所述的物品检测电路采用用于信号处理的芯片U1，芯片U1的型号为AT42QT1011；
芯片U1的3脚通过电阻R3接所述的金属感应片；芯片U1的3脚与4脚之间跨接有电容C3；
芯片U1的5脚和2脚分别接直流电压端VCC和地；芯片U1的1脚通过上拉电阻R1接直流电压端VCC，芯片U1的1脚为芯片的信号输出端。
物品检测电路还包括NPN型的三极管Q1；
三极管Q1的B极通过电阻R2接芯片U1的1脚；三极管Q1的E极接地，三极管Q1的C极通过电感L2接MCU的信号输入端口，MCU的信号输入端口还通过上拉电阻接直流电压端VCC（图中未示出）。
物品检测电路用于输出脉冲信号或电平信号到MCU。
各元件参数：L2 =10uH，R1=10Kohm，R2=10Kohm，R3=10Kohm，C1=100uF，为钽电容，C2=100nF，C3=6.8nF。
金属感应片上覆盖有缓冲硅胶垫。
接货盒底部设有隔离板，金属感应片固定在所述的隔离板上，物品检测电路设置在电容感应电路板（即PCB板）上，金属感应片与电容感应电路板相连。隔离板采用PC材质，具有隔离的作用，即将金属感应片与金属的机柜以及PCB板隔离，隔离板的另一个作用是固定金属感应片。
所述的基于电容检测的自动售货机的接货盒，金属感应片通过螺钉或通过法兰螺母-螺栓机构固定在所述的隔离板上。
自动售货机的机柜内还设有与所述接货盒向适配的保温门。
围板上设有插板，用于适配不同高度的饮料瓶。
一种接货方法，采用前述的基于电容检测的自动售货机的接货盒，利用饮料瓶是否存在引起底板中金属感应片的电容变化的原理，实现底板上是否存在饮料瓶的检测；采用物品检测电路将电容的变化量转换成电平信号或脉冲信号并输出到MCU。
接货盒采用开合式结构，在升降驱动机构以及钩板的配合下，能实现接货盒的自动旋转以输出物品（如饮料瓶等商品）。
接货盒底部安装电容检测装置。商品传送至接货盒，触发检测装置，检测信号反馈机器终端。所述接货盒安装于副柜侧壁。
接货盒的底部开有缺口。接货盒底部装有PC板（即隔离板），覆盖底部缺口。
所述PC板上装有金属感应片，通过法兰螺母与PC板连接。所述金属感应片上覆盖有缓冲硅胶垫，硅胶垫与接货盒底板、PC板固定连接。
有益效果：
本发明的基于电容检测的自动售货机的接货盒及其接货方法，其核心在于接货盒底部安装金属感应片，金属感应片本质上是一种电容检测装置。商品传送至接货盒，触发电容检测装置，检测信号反馈到MCU中，以实现接货盒内商品有无的检测。所述接货盒安装于副柜侧壁。接货盒的底部开有缺口，接货盒底部装有作为隔离板的PC板，覆盖底部缺口，PC板上装有金属感应片，金属感应片通过法兰螺母与PC板连接，连接可靠，接货盒底部装有电容感应电路板，电容感应电路板通过导线与金属感应片连接，金属感应片上覆盖有缓冲硅胶垫，缓冲硅胶垫与接货盒底板、PC板固定连接，接货盒不受阳光影响，结构简单，实用可靠，接货盒安装于副柜侧壁，体积小，材料用量少，能提高和改进传统饮料机技术性能。
另外，本发明的接货盒具有独特的自动出货机构，接货盒下降的过程中，在钩板的作用下能自动旋转出货，结构巧妙，易于实施。
附图说明
图1为接货盒安装示意图；
图2为接货盒三维仰视示意图；
图3为接货盒三维侧视示意图；
图4为接货盒底部结构爆炸示意图；
图5为物品检测电路的原理图；
图6为包含人脸识别装置的副门面板部分结构示意图；
图7为售货机内接送饮料瓶的智能接货机构的立体图；
图8为售货机内接送饮料瓶的智能接货机构的侧视图；
图9为接货盒底座的内部结构示意图；
图10为旋转出货示意图；
图11为智能接货机构在旋转出货时的状态图；
图12为保温出货口的结构示意图（第一视角立体图）；
图13为保温出货口的结构的结构示意图（第二视角立体图）；
图14为自动售货机箱体保温出货口出货原理示意图；
图15为自动售货机箱体保温出货口结构示意图（剖视图）；
图16为图15中A部分放大图。
图17为用于售货机的智能制冷系统冷风循环示意图（之一）；
图18为用于售货机的智能制冷系统冷风循环示意图（之二）；
图19为制冷模块结构示意图（含立板）；
图20为制冷模块结构示意图（不含立板）。
标号说明：1-内框、2-外框、3-盖板、4-第一磁铁、5-第二磁铁、6-第三磁铁、7-第四磁铁、8-商品；
21—接货盒，22—箱售货机柜体，23—副柜侧壁，24—售货机主门，25—隔离板，26—电容感应电路板，27—缓冲硅胶垫，28—底板，29—金属感应片。
201-卡扣，202-导向板，203-转轴，204-卡槽，205-挡板，206-弯折板。
31-接货盒底座、33-插板、34-销轴、35-传感器、36-控制电路板。
37-围板，38-阻挡部件，39-凸沿，311-立板，301-箱体，302-饮料瓶。
401-冷风道箱体，402-蒸发器，403-蒸发器风机，404-接水盘，405-压缩机，406-冷凝器风机；407-制冷系统横向压紧座，408-制冷系统横向压紧板，409-冷凝器风机罩，410-冷凝器，411-立板，412-送风机，414-冷风道，415-制冷模块盖板。
602—副门面板， 607—液晶屏，608—虹膜识别装置，609—人脸识别装置，610—指纹识别装置，611—读卡器。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：
实施例1：
如图1-5所示，一种基于电容检测的自动售货机的接货盒，包括物品检测电路，设置于接货盒底部的金属感应片29（又称钣金片）作为物品检测电路的电容传感器，物品检测电路输出的电平信号用于表征接货盒中是否存在物品。
所述的物品检测电路采用用于信号处理的芯片U1，芯片U1的型号为AT42QT1011；
芯片U1的3脚通过电阻R3接所述的金属感应片；芯片U1的3脚与4脚之间跨接有电容C3；
芯片U1的5脚和2脚分别接直流电压端VCC和地；芯片U1的1脚通过上拉电阻R1接直流电压端VCC，芯片U1的1脚为芯片的信号输出端。
物品检测电路还包括NPN型的三极管Q1；
三极管Q1的B极通过电阻R2接芯片U1的1脚；三极管Q1的E极接地，三极管Q1的C极通过电感L2接MCU的信号输入端口，MCU的信号输入端口还通过上拉电阻接直流电压端VCC（图中未示出）。
物品检测电路用于输出脉冲信号或电平信号到MCU。
各元件参数：L2 =10uH，R1=10Kohm，R2=10Kohm，R3=10Kohm，C1=100uF，为钽电容，C2=100nF，C3=6.8nF。
金属感应片上覆盖有缓冲硅胶垫。
接货盒底部设有隔离板25，金属感应片固定在所述的隔离板上，物品检测电路设置在电容感应电路板26（即PCB板）上，金属感应片与电容感应电路板相连。隔离板采用PC材质，具有隔离的作用，即将金属感应片与金属的机柜以及PCB板隔离，隔离板的另一个作用是固定金属感应片。
所述的基于电容检测的自动售货机的接货盒，金属感应片通过螺钉或通过法兰螺母-螺栓机构固定在所述的隔离板上。
接货盒采用开合式结构，接货盒由升降驱动机构驱动，接货盒包括固定的底板和能活动的围板，围板的上端与底板边缘向上延伸的侧壁铰接，围板的上端还设有横向的边沿，自动售货机内还固定有与所述边沿适配的钩板。接货盒下降的过程中，钩板勾住围边的边沿，使得围板旋转，从而带动底板上的饮料瓶能脱离底板输出；围板为C形或O形。
自动售货机的机柜内还设有与所述接货盒向适配的保温门。
围板上设有插板，用于适配不同高度的饮料瓶。
一种接货方法，采用前述的基于电容检测的自动售货机的接货盒，利用饮料瓶是否存在引起底板中金属感应片的电容变化的原理，实现底板上是否存在饮料瓶的检测；采用物品检测电路将电容的变化量转换成电平信号或脉冲信号并输出到MCU。
接货盒采用开合式结构，在升降驱动机构以及钩板的配合下，能实现接货盒的自动旋转以输出物品。
接货盒21底部安装电容检测装置。商品传送至接货盒21，触发检测装置，检测信号反馈机器终端。所述接货盒21安装于副柜侧壁23。接货盒的底板28开有缺口，接货盒底部装有隔离板25，覆盖底部缺口，隔离板25上装有金属感应片29，通过法兰螺母与隔离板（PC板）连接，接货盒底板28装有电容感应电路板26，电容感应电路板26导线与金属感应片连接29，金属感应片29上覆盖有缓冲硅胶垫27，缓冲硅胶垫27与接货盒底板28、隔离板25固定连接。
如图6，售货机的面板上设有人脸识别装置，所述的的身份识别装置为读卡器611、指纹识别装置610、虹膜识别装置608、人脸识别装置609中的至少一种。
如图17-20，接货盒所在的售货机具有智能系统。一种用于售货机的智能制冷系统，包括MCU、温度传感器、制冷模块和送风机412；温度传感器与MCU相连；送风机均受控于MCU；
售货机中设有多层货架；温度传感器为多个；每一层货架（本实例中为3层）上均设有至少一个所述的温度传感器，用于检测每层货架的实时温度；风机为多个；每一层货架的侧部均设有至少一个所述的风机；
售货机内设有竖向的冷风道，冷风道连接制冷模块的出风口；所述的送风机将冷风道内的冷量送入每层货架中。
回风利用售货机机柜内现有的空间实现必要时，售货机内还设有回风道；回风道用于将每层货架的出风回收进入制冷模块的回风口。
必要时，各层货架隔离和密封。
制冷模块受控于MCU，MCU用于控制制冷模块的冷量输出量和输出强度。
MCU能控制每一个送风机的开启和关闭，以及控制风机的转速。
如图17~20，售货机的机柜内设有一块立板411，立板与机柜的侧板之间形成所述的冷风道；多个送风机均安装在立板上；立板的下方具有用于连通冷风道与制冷模块出风口的开口，或者立板的下方不通过窗口而直接与制冷模块出风口对接。
制冷模块采用整体式制冷模块。
整体式制冷模块包括冷风道箱体401、制冷模块底座、蒸发器402、蒸发器风机403、冷凝器410、冷凝器风机406、压缩机405和接水盘404。
蒸发器和蒸发器风机固定在冷风道箱体内的制冷模块底座上；接水盘、压缩机、冷凝器风机、冷凝器风机罩409和冷凝器均固定在制冷模块底座上；接水盘放置在压缩机下方，冷凝器风机放置在压缩机正前方。
制冷系统横向压紧座407固定在制冷模块底座上；制冷模块横向压紧板408卡在制冷系统横向压紧座和制冷模块底座之间的卡槽里；制冷系统横向压紧座上设有用于顶推制冷模块横向压紧板的螺钉，通过螺钉的顶推作用使得制冷模块与售货机的箱体压紧和密封。
一种用于售货机的智能制冷方法，采用前述的用于售货机的智能制冷系统；
MCU能基于设置在货架各层的温度传感器分别控制货架每一层的温度；
即MCU通过对送风机的控制实现每一层货架的温度控制。
即控制在温度稳定在预设范围，更进一步 ，控制所有层的温度稳定在预设范围内。
售货机与远程监控中心通信连接，能通过远程监控中心实现对售货机机柜内温度的远程控制。
另外，这种售货机还设有智能接货机构以及出货机构，详细说明如下：
如图7-11，接货盒与接货机构对接，一种售货机内接送饮料瓶的智能接货机构,包括升降驱动机构和与升降驱动机构连接的接货盒21，在接货盒的内壁设有插板33；接货盒的底部设有用于检测物品的传感器35。插板用于防止较高的饮料瓶脱离接货盒。
接货盒采用组合式结构，接货盒包括接货盒底座31和围板37；接货盒底座固定在升降驱动机构上，接货盒底座上或升降驱动机构上设有一块立板311，围板的上端与立板的上端铰接；插板设置在围板上；接货盒底座31包括底板、金属金属感应片、电容感应电路板、缓冲硅胶垫和隔离板。
有横向的凸沿39，售货机内固定有与所述凸沿适配的阻挡部件38；
当升降驱动机构带动接货盒下降的过程中，阻挡部件勾住所述凸沿，使得围板向外侧旋转，且围板的下端与接货盒底座分离，在围板内的饮料瓶脱离底板且在重力的作用下脱离接货盒，实现饮料瓶的出货。围板的四周为封闭式，或开口式，实例中为开口式，开口式的好处在于节省材料。
阻挡部件为（1）钩体或（2）横向或斜向上突出的板状部件（可称为钩板）。
所述的传感器为光电传感器、压力传感器或电容式传感器。
插板为插入式板状部件。不必要使用时，可以抽出。需要使用时，插入插板。
围板处设有用于调节插板横向位置的横向调节机构。用于驱动插板朝内或朝外平移，朝外平移时，使得接货盒内的有效空间减小，这样适合容纳较小直径的饮料瓶，使得饮料瓶不容易在接货盒内横向移动，保持其姿态稳定。反之，若插板朝内平移，则有效空间更大，适合容纳较大直径的饮料瓶。
插板处还设有插板升降驱动机构，高度较大的饮料瓶时，插板伸长，否则插板缩短。
围板与立板通过销轴34相连。升降驱动机构受控于MCU。
饮料瓶的出口处设有自复位保温门。
一种售货机内接送饮料瓶的方法，其特征在于，采用升降驱动机构驱动接货盒升降运动；在接货盒下降的过程中，使用自动出货机构实现接货盒的自动出货；
采用前述的智能接货机构实现饮料瓶的接送。
升降驱动机构受控于MCU。
接货盒底座上方的立板通过销轴与围板的上端相连接，围板可以围绕销轴旋转；当客户选择商品并付款后，通过升降驱动机构运动使接货盒机构运动至对应货道的出口处；托盘货道执行出货命令打开出货，商品从滑落进入接货盒内。
参见图10，接货盒商品出货原理说明：当装有商品的接货盒通过升降驱动机构运行至出货口时；接货盒向下运行，接货盒左侧与箱体出货口左框上的钩板相碰撞（勾连），使接货盒受到向上的阻挡力，进而推动接货盒沿着右上方的销轴旋转。当旋转到一定角度，接货盒侧壁将商品向左推出并从出货口进入取货仓，客户可从取货仓中的取货口取出购买的商品。之后，在升降驱动机构的带动下，接货盒向上运动而回复到初始位置。
如图12-14所示的保温出货口的结构，该保温出货口的结构包括框体和盖板3，盖板3的上端与框体的上端铰接；
盖板的下端设有第一磁吸部件，框体的下端设有第二磁吸部件；
第一磁吸部件与第二磁吸部件组成能相互吸合的磁吸对；
所述的磁吸对为磁铁-磁铁对，或者，所述的磁吸对为磁铁-铁片对；
所述的磁吸对可为1-4对，可根据需要选择对数；
实施例中的磁吸对为2对，包括第一磁铁4、第二磁铁5、第三磁铁6和第四磁铁7；
所述第一磁铁4和第二磁铁5镶嵌在框体底部的两角处，组成第二磁吸部件；
所述第三磁铁6和第四磁铁7镶嵌在盖板内侧的底部两角处，组成第一磁吸部件；
所述第一磁铁4与第三磁铁6组成第一对磁吸对，所述第二磁铁5与第四磁铁7组成第二磁吸对；
框体通过卡扣安装在箱体上，框体包括内框1和外框2；内框2通过卡扣与外框3连接；
所述框体的内侧设有垫圈；
所述盖板3下端的两角为圆角；
所述盖板3通过轴-轴承机构与框体铰接。
工作原理如图8所示，商品8出货时，接货盒21出货时，接货盒21旋转并将盖板撞开，使商品8出货。当接货盒向上运动复位后，盖板3在自身重力和磁铁吸引下，迅速关闭密封，使自动售货机的箱体密封保温。
关于盖板与框体的铰接，详细说明如下：
如图15-16，内框1与外框2通过卡扣201连接；卡扣为4个，左右两侧各2个；
内框的顶部内侧具有一块横向向外的弯折板206，弯折板与内框顶部的内壁形成一条卡槽，卡槽用于容纳盖板上端的转轴203，相应的，外框的顶部设有一个向下的挡板，卡扣扣合后，挡板恰好封住所述的凹槽的开口，形成一个槽孔，防止转轴从凹槽滑出。
采用这种结构，内框与外框卡接，易于实施，且连接紧密，而且卡接同时，通过弯折板与挡板的配合形成一个用于容纳转轴的空间（即卡槽）。卡扣连接机构与槽孔-转轴机构合理配合，结构巧妙。
另外，外框和内端的下端设有斜向的导向板202，用于引导饮料瓶向框体的外侧运动。
外框的顶部的后侧设有钩板。

Claims (9)

1.一种基于电容检测的自动售货机的接货盒，其特征在于，包括MCU与物品检测电路，在接货盒底部设置有金属感应片（29）；金属感应片作为物品检测电路的电容传感器，物品检测电路输出的电平信号用于表征接货盒中是否存在物品；物品检测电路的输出端与MCU相连；
接货盒采用开合式结构，接货盒由升降驱动机构驱动；升降驱动机构受控于MCU；
接货盒包括固定的底板和能活动的围板，围板的上端与底板边缘向上延伸的侧壁铰接，围板的上端还设有横向的边沿，自动售货机内还固定有与所述边沿适配的钩板；
当物品检测电路检测到接货盒中存在物品时，MCU触发升降驱动机构动作，在升降驱动机构以及钩板的配合下，接货盒自动旋转以输出物品。
2.根据权利要求1所述的基于电容检测的自动售货机的接货盒，其特征在于，所述的物品检测电路采用用于信号处理的芯片U1，芯片U1的型号为AT42QT1011；
芯片U1的3脚通过电阻R3接所述的金属感应片；芯片U1的3脚与4脚之间跨接有电容C3；
芯片U1的5脚和2脚分别接直流电压端VCC和地；芯片U1的1脚通过上拉电阻R1接直流电压端VCC，芯片U1的1脚为芯片的信号输出端。
3.根据权利要求2所述的基于电容检测的自动售货机的接货盒，其特征在于，物品检测电路还包括NPN型的三极管Q1；
三极管Q1的B极通过电阻R2接芯片U1的1脚；三极管Q1的E极接地，三极管Q1的C极通过电感L2接MCU的信号输入端口，MCU的信号输入端口还通过上拉电阻接直流电压端VCC。
4.根据权利要求1所述的基于电容检测的自动售货机的接货盒，其特征在于，金属感应片上覆盖有缓冲硅胶垫。
5.根据权利要求1所述的基于电容检测的自动售货机的接货盒，其特征在于，接货盒底部设有隔离板（25），金属感应片固定在所述的隔离板上，物品检测电路设置在电容感应电路板（26）上，金属感应片与电容感应电路板相连。
6.根据权利要求5所述的基于电容检测的自动售货机的接货盒，其特征在于，金属感应片通过螺钉或通过法兰螺母-螺栓机构固定在所述的隔离板上。
7.根据权利要求1-6任一项所述的基于电容检测的自动售货机的接货盒，其特征在于，围板上设有插板。
8.一种接货方法，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的基于电容检测的自动售货机的接货盒，利用饮料瓶是否存在引起金属感应片的电容变化的原理，实现底板上是否存在饮料瓶的检测；采用物品检测电路将电容的变化量转换成电平信号或脉冲信号并输出到MCU。
9.根据权利要求8所述的接货方法，其特征在于，接货盒在升降驱动机构以及钩板的配合下，能实现接货盒的自动旋转以输出物品。
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