CN1936975A - 热冷饮自动售货机的交互式配料标定装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热冷饮自动售货机技术领域，特别是涉及一种能够按照标准定量要求快速配制饮料配方的热冷饮自动售货机的交互式配料标定装置，包括高精度计量天平、微型处理器、驱动电路、人机对话输入输出装置、送料机构和直流电机，所述微型处理器与人机对话输入输出装置相连接，所述直流电机与送料机构相配合，其特征在于所述微型处理器输出端与驱动电路相连接，执行电路与直流电机相接，所述天平的一端与微型处理器的输入端相接；本标定装置根据内嵌的计算方法和工作程序，由微处理器自动确定合适的电机速度控制参数和时间控制参数。具有结构简单、使用方便、配料精度高、速度快的特点。

Description

热冷饮自动售货机的交互式配料标定装置

技术领域

本发明涉及一种热冷饮自动售货机技术领域，特别是涉及一种能按照标准定量要求快速配制饮料配方的热冷饮自动售货机的交互式配料标定装置。

背景技术

科学技术的迅速发展使得现代自动化售货系统日益复杂。一些高档自动售货机如现磨咖啡机、热冷饮机等不仅要完成自动销售与结算操作，而且还要根据客户的个性化需求，采用一定的原料和配方在尽可能短的时间内为客户加工、制作饮料，这个过程相当于自动化生产系统的产品加工制作过程。这类产品在国内外很受欢迎，有很大的市场需求和发展前景。

配料控制是热冷饮自动售货机系统工作过程中的一个重要环节。能否精确配料不仅关系到饮料的品质和口感，而且对产品成本也有一定影响。加入原料过多或过少，都会使口感变差，而当加入原料过多时，会使成本增加。

现有的热冷饮自动售货机采用一台样机通过大量反复调试，来确定合适的出料定时控制时间长度，并以此作为整批机器的控制参数。这样标定定量的方法不仅效率低，而且，只能满足特定的样机和特定的原料。不同的机器具有不同的时滞特性和非线性特性，当饮料品种变更时，原料配方也要变更，而不同的原料机械特性各异，所有这些因素都会影响出料量。因此，对不同的机器采用同一个固定的出料定时控制时间长度，会造成很大的配料误差。然而采用现有的标定方法要对每一台机器标定，耗时费力，在实际应用中可行性较差，因而无法得到普遍应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、使用方便、配料精度高的热冷饮自动售货机的交互式配料标定装置。

本发明的目的是采用这样的技术解决方案实现的：它包括高精度计量天平、微型处理器、执行电路、人机对话输入输出装置、送料机构和直流电机，所述微型处理器与人机对话输入输出装置相联接，所述直流电机与送料机构相配合，其特征在于所述微型处理器输出端与驱动电路相连接，驱动电路与直流电机相接，所述天平的一端与微型处理器的输入端相接；本标定装置能根据内嵌的计算方法和工作程序，由微处理器自动确定合适的电机速度控制参数和时间控制参数。

本发明所述的微型处理器主要由32位ARM内核，片内RAM存储器、片内Flash存储器，2路32位带捕获/比较通道的定时器、向量中断控制器及脉宽调度PWM模块等部件组成，通过片内PLL倍频，可实现60MHz的CPU操作频率，该处理器具有64个引脚和46个通用I/O口，其起动代码用ARM汇编指令和C语言编写，应用程序全部用C语言编制。

由于本发明采用程序控制装置与机械装置相配合的结构形式，而机械装置配制各种原料的时间由微处理器进行控制，因而能够实现快速、准确配制标定配料的作用。

下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明：

附图说明

图1为本发明的结构原理示意图

图2为本发明的微型处理器电路方框图

附图标号说明：1—数字电源，2—上拉电阻，3—微动开关，4—数字电源回路，5—微动开关触头，6—平衡法码，7—杠杆，8—支架，9—落料杯，10—螺旋推送器，11——驱动电源接地，12—直流电机，13—搅拌轮，14—原料，15—储料筒，16—驱动电路，17—微型处理器，18—人机对话输入输出装置、19—出料口、20—片内RAM、21—片内Flash、22—PWM模块、23—向量中断控制器、24—32位ARM内核、25—比较/捕获定时器、26—捕获输入通道、27—比较输出通道、28—PWM输出通道。

具体实施方式

参照图1：本发明包括高精度计量天平、微型处理器17、执行电路16、人机对话输入输出装置18、送料机构和直流电机12，所述微型处理器17与人机对话输入输出装置18相连接，所述直流电机12与送料机构相配合，所述微型处理器17输出端与驱动电路16相连接，执行电路16与直流电机12相接，所述天平的一端装有微动开关触头，微动开关触头与微型处理器17的输入端相连接。

所述高精度计量天平由支架8和杠杆7构成，所述杠杆7的一端设有微动开关触头5，该微动开关触头5能够与微动开关3电学连接，所述微动开关3的一端与数字电源回路4相接，其另一端与上拉电阻2和微型处理器17的输入端并接，所述微动开关触头5能够经微动开关3与微型处理器17的输入端相接；在杠杆7上放置有平衡法码6和落料杯9，平衡法码6和落料杯9分别位于支架8支点的两侧，并距支架8支点有一定的间距。

所述人机对话输入输出装置18由输入键盘和显示器构成，输入键盘和显示器由市场购得，并以公知的方式与微型处理器17相接。

所述送料机构由储料筒15、直流电机12，搅拌轮13和螺旋推送器10组成；所述搅拌轮13和螺旋推送器10设置在储料筒15内，所述储料筒上设有出料口19，该落料口19与下方的落料杯9相对应，所述储料筒的外侧设有直流电机12，该直流电机12与螺旋推送器10相联接，所述搅拌轮13采用公知的方式驱动，在此不作赘述。

在图2中，所述微型处理器主要由32位ARM内核24，片内RAM存储器20、片内Flash存储器21，2路32位带捕获输入通道26的定时器25、比较输出通道27、向量中断控制器23及脉宽调度PWM模块22等部件组成，是一款带片内外设的功能很强的微处理器，通过片内PLL倍频，可实现60MHz的CPU操作频率，所述微型处理器17具有64个引脚和46个通用I/O口。其起动代码用ARM汇编指令和C语言编写，应用程序全部用C语言编制；所述定时器25的捕获值与配制标定配料所需的时间相对应；设置配料标定是采用以下方法实现的：

(1)根据精度要求在1-10之间选定一个数，如2表示控制精度在±2％以内，据此本装置的工作程序会自动计算出适合配料精度要求的驱动电机速度控制参数，实例中为PWM控制的占空比；

(2)根据出料量的最小值w_min和最大值w_max，等间隔的确定M个出料量(M＝5～7)，依次得到这M个值对应的定时控制出料时间参数；

出料量w与定时控制时间间隔t的关系式：

$w\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}k(t-t_d)+b+e\left(t\right)+n\left(t\right),& t>t_d\\ 0,& t\≤t_d\end{array}\right.$

式中，k，b表示理论模型参数(k＞0，b＜0)，e(t)为非线性误差项，n(t)为随机噪声项，t_d为机电惯性和间隙等导致的死区时间。

(4)用理论模型进行实测检验，得到实验数据；

(5)对实验数据进行误差分析，采用非线性插值计算方法，对步骤(3)得到的计算公式进行修正和补偿，得到修正算式；

(6)将上述步骤所获得的配制标定配料的算式，用C语言编制成微型处理器17的工作程序。

本发明使用时，操作人机对话输入输出装置18的键盘，可在显示器上显示出相应的操作内容，在微型处理器17的程序控制下，自动完成直流电机12驱动螺旋推送器10转动、搅拌轮13搅拌、配料从出料口19落入落料杯9，待落料杯9中的配料达到标定量时，杠杆7一端的微动开关触头5与微动开关结合，使得微型处理器17的输入端与数字电源回路4相接，则微型处理器关断驱动电路，从而使得直流电机12停止转动，储料筒15停止落料，盛有配料的落料杯取走后，微动开关触头5与微动开关分离，微型处理器17处在待命状态，当操作键盘输入新的控制信息后，微型处理器17根据所选择的配料类型执行相应的配料标定任务。

Claims (5)

1、热冷饮自动售货机的交互式配料标定装置，包括高精度计量天平、微型处理器、驱动电路、人机对话输入输出装置、送料机构和直流电机，所述微型处理器与人机对话输入输出装置相接，所述直流电机与送料机构相配合，其特征在于所述微型处理器输出端与执行电路相连接，驱动电路与直流电机相接，所述天平的一端能够与微型处理器的输入端相接；本标定装置能根据内嵌的计算方法和工作程序，由微处理器自动确定合适的电机速度控制参数和时间控制参数。

2、根据权利要求1所述的热冷饮自动售货机的交互式配料标定装置，其特征在于所述高精度计量天平由支架和杠杆构成，所述杠杆的一端设有微动开关触头，该微动开关触头能够与微动开关电学连接，所述微动开关的一端与数字电源回路相接，其另一端与上拉电阻和微型处理器的输入端接。

3、根据权利要求1所述的热冷饮自动售货机的交互式配料标定装置，其特征在于所述微型处理器主要由32位ARM内核、片内RAM存储器、片内Flash存储器、2路32位定时器(带捕获、比较通道)、向量中断控制器及PWM(脉宽调度)模块等部件组成，是一款带片内外设的功能很强的微处理器，通过片内PLL倍频，可实现60MHz的CPU操作频率，具有64个引脚，多达46个通用I/O口。所述微型处理器的起动代码用ARM汇编指令和C语言编写，应用程序全部用C语言编制。

4、根据权利要求3所述的热冷饮自动售货机的交互式配料标定装置，其特征在于所述定时控制电路所捕获的出料时间参数与配制标定配料所需的时间相对应。

5、根据权利要求4所述的热冷饮自动售货机的交互式配料标定装置，其特征在于所述配料标定是采用以下方法实现的：

(1)根据精度要求在1-10之间选定一个数，如2表示控制精度在±2％以内，据此本装置的工作程序会自动计算出适合配料精度要求的驱动电机速度控制参数，实例中为PWM控制的占空比；

(2)根据出料量的最小值 w _min和最大值 w _max，等间隔的确定M个出料(M＝5～7)，依次得到这M个值对应的定时控制出料时间参数；

出料量w与定时控制时间间隔t的关系式：

$w\left(t\right)=\left\{\begin{array}{c}k(t-t_d)+b+e\left(t\right)+n\left(t\right),t>t_d\\ 0,t\≤t_d\end{array}\right.$

式中， k， b表示理论模型参数( k＞0， b＜0)， e( t)为非线性误差项， n( t)为随机噪声项，t_d为机电惯性和间隙等导致的死区时间。

(3)用理论模型进行实测检验，得到实验数据；

(4)对实验数据进行误差分析，采用非线性插值计算方法，对步骤(3)得到的计算公式进行修正和补偿，得到控制配制标定配料所需的时间参数，

(5)将上述步骤所获得的配制标定配料的算式，用C语言编制成微型处理器17的工作程序。

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