CN201532553U

CN201532553U - 浓缩饮料胶囊的点阵码识别装置

Info

Publication number: CN201532553U
Application number: CN2009201619687U
Authority: CN
Inventors: 刘瑜; 林亮; 陈文洲; 方曙光
Original assignee: 刘瑜
Priority date: 2009-07-21
Filing date: 2009-07-21
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2019-07-21

Abstract

本实用新型公开了一种浓缩饮料胶囊的点阵码识别装置，具体的说是采用红外检测的方式进行浓缩饮料胶囊点阵码识别，从而判断饮料种类的机电装置。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：包含丝杆，丝杆电机，电子识别装置。丝杆电机与丝杆连接，可驱动所述的丝杆前行或者后退；电子识别装置设置在丝杆前端，非固定连接，可以跟随所述的丝杆前后运动而不旋转，包括能执行数据采集与处理算法的单片机，模拟多路开关，红外发射阵列，红外接收阵列，红外信号处理电路，以及与所述的单片机连接的轻触开关。单片机执行数据采集与处理算法进行点阵码数据的采集和处理。本实用新型采用检测红外反射能量强度的方法识别浓缩饮料胶囊的点阵码，通过精心的电路设计和算法设计，实现了电路数量最少，成本低，工作可靠的目标。

Description

浓缩饮料胶囊的点阵码识别装置

技术领域

本实用新型涉及一种浓缩饮料胶囊的点阵码识别装置，属于传感器技术与家用电器技术领域。

背景技术

普通的饮水机只能提供常温水、热水、冰水；普通的饮料机只能提供几种固定种类的饮料，比如可乐、雪碧、咖啡等；而饮料售卖机虽然种类有所增加，但是种类也是相对固定，并且有限。还有，咖啡机、苏打水机更是局限在某一种饮料上。这些装置都不能满足人群中的各种口味。

因此，设计一种多功能饮料机，其核心思想是将饮料浓缩以后包装成统一的胶囊，胶囊呈近似圆柱形，底部印刷有表示饮料种类的点阵码。多功能饮料机利用其点阵码识别装置读取胶囊码值，从而确定饮料种类，然后利用特殊装置将浓缩饮料从胶囊中挤出，并根据识别的饮料种类，以不同的速度和不同的比例，配兑苏打水，冰水或者热水等，这样就实现供应大量种类的饮料。

现有的条形码技术，已经很成熟，应用也很普遍，但是识别的技术难度较大，并且硬件成本特别高，不利于产品的推广。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足之处，采用检测红外反射能量强度的方法识别浓缩饮料胶囊的点阵码，通过精心的电路设计和算法设计，实现了电路器件数量最少，成本低，工作可靠的目标。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

浓缩饮料胶囊的点阵码识别装置，包含丝杆，丝杆电机和电子识别装置，所述的丝杆电机与所述的丝杆连接，可驱动所述的丝杆前行或者后退，所述的电子识别装置设置在所述的丝杆前端，非固定连接，可以跟随所述的丝杆前后运动而不旋转，所述的电子识别装置，包括，

-能执行数据采集与处理算法的单片机；

-与所述的单片机连接的模拟多路开关，用于输出红外发射控制信号和输入红外接收信号；

-与所述的模拟多路开关连接的红外发射阵列，用于发射红外信号；

-与所述的模拟多路开关连接的红外接收阵列，用于接收红外信号；

-与所述的模拟多路开关和单片机连接的红外信号处理电路，用于对红外信号进行放大滤波；

-与所述的单片机连接的轻触开关S1，设置在所述的电子识别装置的前端，用于控制所述的电子识别装置与浓缩饮料胶囊的距离；

还包括，设置在所述的单片机中的数据采集与处理算法。

所述的模拟多路开关，设置X通道，Y通道和电阻R1，所述的X通道，包括X通道的公共端和至少两个X通道端口，所述的Y通道，包括Y通道的公共端和至少两个Y通道端口，所述的电阻R1，一端连接电源VCC，一端连接所述的X通道的公共端，所述的Y通道的公共端连接所述的红外信号处理电路。

所述的模拟多路开关的X通道端口，与所述的红外发射阵列连接；所述的模拟多路开关的Y通道端口，与所述的红外接收阵列连接。

所述的模拟多路开关，由所述的单片机控制所述的X通道和Y通道的导通或者断开，以及设置所述的X通道的公共端与所述的X通道端口的某个端口连接，设置所述的Y通道的公共端与所述的Y通道端口的某个端口连接。

所述的红外发射阵列，设置电阻R2和至少两组并列的三极管和红外发射管，所述的三极管的集电极与所述的红外发射管的阴极相连，所述的红外发射管的阳极相互连接，并连接所述的电阻R2，所述电阻R2另一端连接所述的电源VCC，所述的三极管的发射极接地，所述的三极管的基极连接所述的模拟多路开关的X通道端口。

所述的红外接收阵列，设置至少两个并列的红外接收管，所述的红外接收管的阴极连接所述的电源VCC，阳极连接所述的模拟多路开关的Y通道端口。

所述的红外信号处理电路包括，电阻R4和电阻R3连接所述的模拟多路开关的Y通道公共端，所述的电阻R3另一端接地，所述的电阻R4另一端连接运算放大器(9)的同相输入端，所述的运算放大器(9)的反相输入端连接输出端；所述的运算放大器(9)的输出口连接运算放大器(10)的同相输入端，所述的运算放大器(10)的反相输入端连接电阻R5、电阻R6和电容C1，所述的电阻R5另一端接地，所述的电阻R6和电容C1的另一端连接所述的运算放大器(10)的输出端，所述的连接运算放大器(10)的输出端连接电阻R7，所述的电阻R7另一端连接单片机1的AD端口。

还包括印刷在所述的浓缩饮料胶囊底部的点阵码，用于标识不同类型的饮料，所述的点阵码，设置成黑色和白色，并且在圆周方向上设置至少两个，黑色码最少一个。

实施本实用新型的积极效果是：1、通过精心的电路设计和算法设计，实现了电路数量最少，成本低；2、工作可靠，抗干扰能力强。

附图说明

图1是浓缩饮料胶囊的点阵码识别装置的结构示意图；

图2是浓缩饮料胶囊的点阵码识别装置的系统框图；

图3是浓缩饮料胶囊的点阵码识别装置的单片机电路原理图；

图4是浓缩饮料胶囊的点阵码识别装置的模拟多路开关、红外发射阵列、红外接收阵列的电路原理图；

图5是浓缩饮料胶囊的点阵码识别装置的红外信号处理电路原理图；

图6是浓缩饮料胶囊的点阵码识别装置的模拟多路开关的真值表；

具体实施方式

现结合附图对本实用新型作进一步说明：

参照图1-6，浓缩饮料胶囊的点阵码识别装置，包含电子识别装置1，丝杆2，丝杆电机3。所述的丝杆电机3与所述的丝杆2连接，可驱动所述的丝杆2前行或者后退，所述的电子识别装置1设置在所述的丝杆2前端，非固定连接，可以跟随所述的丝杆2前后运动而不旋转。

所述的电子识别装置1，包括能执行数据采集与处理算法的单片机4，与所述的单片机4连接的模拟多路开关5，用于输出红外发射控制信号和输入红外接收信号，与所述的模拟多路开关5连接的红外发射阵列6，用于发射红外信号，与所述的模拟多路开关5连接的红外接收阵列7，用于接收红外信号，与所述的模拟多路开关5和单片机4连接的红外信号处理电路8，用于对红外信号进行放大滤波，与所述的单片机4连接的轻触开关S1，设置在所述的电子识别装置1的前端，用于控制所述的电子识别装置1与浓缩饮料胶囊的距离，还包括，设置在所述的单片机4中的数据采集与处理算法。

所述的模拟多路开关5，设置X通道，Y通道和电阻R1。其中，所述的X通道，包括X通道的公共端XCOM和四个X通道端口，X0，X1，X2，X3；所述的Y通道，包括Y通道的公共端YCOM和四个Y通道端口，Y0，Y1，Y2，Y3。所述的电阻R1，一端连接电源VCC，一端连接所述的X通道的公共端XCOM，所述的Y通道的公共端YCOM连接所述的红外信号处理电路8。所述的模拟多路开关5的禁止端INH连接所述的单片机4的P1端口，所述的模拟多路开关5的通道选择端口-A端口和B端口，分别连接所述的单片机4的P2端口和P3端口。所述的单片机4控制所述的X通道和Y通道的导通或者断开，以及设置所述的X通道的公共端XCOM与所述的X通道端口的某个端口连接，设置所述的Y通道的公共端YCOM与所述的Y通道端口的某个端口连接。所述的模拟多路开关5可选择德州仪器的芯片CD4052B，作为实施的器件。

所图6所示，当所述的单片机4通过P1端口设置INH＝1时，所述的X通道和Y通道都关闭；当所述的单片机4通过P1端口设置INH＝0时，所述的P2端口、P3端口设置所述的模拟多路开关5的A端口和B端口，选择所述的X通道端口X0，X1，X2，X3以及Y通道端口Y0，Y1，Y2，Y3分别与所述的X通道的公共端XCOM和Y通道的公共端YCOM连接。

所述的模拟多路开关5的X通道端口，与所述的红外发射阵列6连接，所述的模拟多路开关5的Y通道端口，与所述的红外接收阵列连接。

所述的红外发射阵列6，用于发射红外信号。所述的红外发射电路6，采用如图4所示的电路，设置四组并列的三极管和红外发射管，所述的三极管的集电极与所述的红外发射管的阴极相连，所述的红外发射管的阳极相互连接，并连接电阻R2，所述的电阻R2另一端连接所述的电源VCC，所述的三极管的发射极接地，基极连接所述的模拟多路开关5的X通道端口。因为红外发射管不同时工作，因此共用所述的电阻R2，这样可以减少器件数量，并且三极管的基极电阻也放置在所述的模拟多路开关5的X通道的公共端XCOM共同使用，也减少了器件的数量。三极管可以选择9013作为实施的器件。

所述的红外接收阵列7，用于接收红外信号。所述的红外接收阵列7，采用如图4所示的电路，设置四个并列的红外接收管，阴极连接所述的电源VCC，阳极连接所述的模拟多路开关5的Y通道端口。所述的红外接收阵列7并非完整电路，缺少的接地电阻设置在所述的模拟多路开关5的Y通道公共端YCOM，这样可减少了器件的数量。

所述的红外信号处理电路8，用于对红外信号进行放大滤波。所述的红外信号处理电路8，采用如图5所述的电路，包括电阻R3和电阻R4连接所述的模拟多路开关5的Y通道公共端YCOM，所述的电阻R3另一端接地，所述的电阻R4另一端连接运算放大器9的同相输入端，所述的运算放大器9的反相输入端连接输出端；所述的运算放大器9的输出口连接运算放大器10的同相输入端，所述的运算放大器10的反相输入端连接电阻R5、电阻R6和电容C1，所述的电阻R5另一端接地，所述的电阻R6和电容C1的另一端连接所述的运算放大器10的输出端，所述的运算放大器10的输出端连接电阻R7，所述的电阻R7另一端连接所述的单片机1的AD端口。

所述的轻触开关S1，设置在所述的电子识别装置1的前端，用于控制与所述的浓缩饮料胶囊的距离。所述的轻触开关S1一端接地，另一端连接所述的单片机4的P4端口和电阻R8，所述的电阻R8另一端连接所述的电源VCC。

还包括，印刷在所述的浓缩饮料胶囊底部的点阵码，用于标识不同类型的饮料，所述的点阵码，设置成黑色和白色，在圆周方向上设置四个，黑色码最多三个，最少一个，白色码最多三个，最少一个。

所述的电子识别装置1进行所述的点阵码识别，执行以下几个步骤：

(1)、所述的丝杆电机3驱动所述的丝杆2前进，靠近所述的浓缩饮料胶囊的底部，直到所述的单片机4检测到所述的轻触开关S1闭合；

(2)、所述的丝杆电机3驱动所述的丝杆2后退一定距离；

(3)、所述的单片机4设置所述的X通道的公共端XCOM与所述的X通道端口的第一端口X0连接，同时所示的Y通道的公共端YCOM与所述的Y通道端口的第一端口Y0连接，使所述的三极管Q1导通，所述的红外发射管D1工作，所述的红外接收管D5接收信号，信号经过所述的模拟多路开关5，送到所述的红外信号处理电路8进行放大滤波，由所述的单片机4进行AD采样，采集信号为V0；同样，所述的单片机4设置所述的三极管Q2导通，所述的红外发射管D2工作，所述的红外接收管D6接收信号，采集信号为V1；同样，所述的单片机4设置所述的三极管Q3导通，所述的红外发射管D3工作，所述的红外接收管D7接收信号，采集信号为V2；同样，所述的单片机4设置所述的三极管Q4导通，所述的红外发射管D4工作，所述的红外接收管D8接收信号，采集信号为V3；

(4)、所述的单片机进行数据处理，取最小值MIN为V0，V1，V2，V3中的最小值，取最大值MAX为V0，V1，V2，V3中的最大值，然后取平均值AVG＝(MAX+MIN)/2；

(5)、进一步，求取所述的点阵码的码值d0，d1，d2，d3：如果V0＞AVG，则d0＝1，否则d0＝0；如果V1＞AVG，则d1＝1，否则d1＝0；如果V2＞AVG，则d2＝1，否则d2＝0；如果V3＞AVG，则d3＝1，否则d3＝0。

经过所述的步骤，所述的单片机4获取了浓缩饮料的种类，然后执行与浓缩饮料种类对应的程序进行饮料制取。

Claims

1.浓缩饮料胶囊的点阵码识别装置，包含丝杆，丝杆电机和电子识别装置，所述的丝杆电机与所述的丝杆连接，可驱动所述的丝杆前行或者后退，所述的电子识别装置设置在所述的丝杆前端，非固定连接，可以跟随所述的丝杆前后运动而不旋转，其特征在于：所述的电子识别装置，包括，

-能执行数据采集与处理算法的单片机；

还包括，设置在所述的单片机中的数据采集与处理算法。

2.根据权利要求1所述的浓缩饮料胶囊的点阵码识别装置，其特征是：所述的模拟多路开关，设置X通道，Y通道和电阻R1，所述的X通道，包括X通道的公共端和至少两个X通道端口，所述的Y通道，包括Y通道的公共端和至少两个Y通道端口，所述的电阻R1，一端连接电源VCC，一端连接所述的X通道的公共端，所述的Y通道的公共端连接所述的红外信号处理电路。

3.根据权利要求2所述的浓缩饮料胶囊的点阵码识别装置，其特征是：所述的模拟多路开关的X通道端口，与所述的红外发射阵列连接。

4.根据权利要求2所述的浓缩饮料胶囊的点阵码识别装置，其特征是：所述的模拟多路开关的Y通道端口，与所述的红外接收阵列连接。

5.根据权利要求1所述的浓缩饮料胶囊的点阵码识别装置，其特征是：所述的模拟多路开关，由所述的单片机控制所述的X通道和Y通道的导通或者断开，以及设置所述的X通道的公共端与所述的X通道端口的某个端口连接，设置所述的Y通道的公共端与所述的Y通道端口的某个端口连接。

6.根据权利要求1所述的浓缩饮料胶囊的点阵码识别装置，其特征是：所述的红外发射阵列，设置电阻R2和至少两组并列的三极管和红外发射管，所述的三极管的集电极与所述的红外发射管的阴极相连，所述的红外发射管的阳极相互连接，并连接所述的电阻R2，所述电阻R2另一端连接所述的电源VCC，所述的三极管的发射极接地，所述的三极管的基极连接所述的模拟多路开关的X通道端口。

7.根据权利要求1所述的浓缩饮料胶囊的点阵码识别装置，其特征是：所述的红外接收阵列，设置至少两个并列的红外接收管，所述的红外接收管的阴极连接所述的电源VCC，阳极连接所述的模拟多路开关的Y通道端口。

8.根据权利要求1所述的浓缩饮料胶囊的点阵码识别装置，其特征是：所述的红外信号处理电路包括，电阻R3和电阻R4连接所述的模拟多路开关的Y通道公共端，所述的电阻R3另一端接地，所述的电阻R4另一端连接运算放大器(9)的同相输入端，所述的运算放大器(9)的反相输入端连接输出端；所述的运算放大器(9)的输出口连接运算放大器(10)的同相输入端，所述的运算放大器(10)的反相输入端连接电阻R5、电阻R6和电容C1，所述的电阻R5另一端接地，所述的电阻R6和电容C1的另一端连接所述的运算放大器(10)的输出端，所述的连接运算放大器(10)的输出端连接电阻R7，所述的电阻R7另一端连接单片机(1)的AD端口。