（天津市轻工装备研究所）[摘要]自动售货机由于其便利性而广泛受到人们的亲睐，随着它的应用广泛，其耗能也急剧增长。为此，本文通过自动售货机的设计原理，对自动售货机的节能设计与实现进行讨论。关键字：自动售货机节能红外检测压缩机中图分类号：TH692.6 文献标识码：TH 文章编号：1009―914X（2013）31―0250―01 改革开放以来，我国的科学技术和经济都得到了迅猛发展。自动售货机作为一种先进科学技术的产物，给我们的生活带来了极大的便利，因而得到了迅速的发展。而自动售货机的运行又需要耗费很多的能源。因此，在自动售货机的设计中，应对其功能改进的同时对其耗能也要进行改善。1 自动售货机控制系统的节能设计自动售货机主要由硬件和软件两部分组成，在节能设计方面，软硬件都需要进行改进。1.1硬件的设计自动售货机的硬件主要是主板和控制板，主板的功能主要包括人机交互、货币结算、系统管理等工作，控制板的功能主要是一些机器的反应动作。两者都是集成了众多电路架构，并以CAN总线通信。自动售货机的微处理器可以选用ARMLPC2119，这一款处理器的电路设计比较简单，而功能也比较齐全。本文对自动售货机的硬件研究主要包括红外感应、照明灯控制、压缩机控制三个模块，这三个模块都是由主板和控制板控制。硬件设计的原理是降低电力的耗能，目前的自动售货机是全天二十四小时运行，而很多时候人们并未使用自动售货机，尤其是晚上和一些人流量少的地方，这就造成了电力的浪费。因此，结合着自动售货机的功能，可以采用红外感应的方式，当用户靠近自动售货机一定的距离的时候，利用红外感应其热量变化，从而改变其电压输出，主板检测到红外模块电压输出变化，并通过CAN总线通知控制板打开照明灯为销售预做准备。另一个方面是对压缩机的控制，目前自动售货机的压缩机控制一般都是采用粗放式的控制方案，就是通过软件时间设置较高的检测频率，压缩机就会不断的检测冰桶感应开关，发现冰桶未满则开压缩机制冰。这种方式固然容易设计和控制，然而频繁的开启压缩机会对压缩机的使用寿命造成影响，同时还会大量的浪费了电力。本文针对于这两个方面对硬件系统的红外感应、照明灯控制、压缩机控制进行改进，以期达到节能的效果。1）红外感应模块。红外感应技术对于工业已经不陌生了，它的原理是通过感应热量的变化而形成相应的图像，给使用者提供信息。现已广泛应用于军事侦查、工业技术、安全保卫以及人们的日常生活等各个领域。而人体本身就含有很多热量，红外感应模块可以在一定的距离感应到人体的热量，通过热量的变化判断是否有人进入监控区域，从而改变模块的电压输出。利用这一原理，自动售货机可以检测出潜在的顾客。如图1所示，设置红外感应探头1、3脚接电源及地，2脚（信号脚）经光耦接至LPC2119的P0. 13引脚，该引脚在无人经过时检测输入为高电平，若有人经过，红外感应模块就会感应带热量变化，继而引起信号脚输出的变化，此时P0. 13脚检测输入为低电平，自动售货机打开照明灯，为销售预做准备。 图12）照明灯控制模块。照明灯的设计主要是考虑对控制板中的一些小器件的干扰，因为我们普通使用的照明电压通常为220V，而为了保证安全，控制板中的器件通常都选择5V、3. 3V等小电压器件，这样就会造成对小器件的干扰。为此，本研究采取了两个措施：第一种是为照明灯等220V交流器件单独制作继电器板，与其余低电压被控对象分隔；第二种是对其他低电压被控对象尽量采用光耦隔离。3）压缩机控制。压缩机主要应用于制冰系统，这是硬件系统中耗能很大的一个部件。同时，它的抗干扰能力也很弱。对压缩机的改进需要从软、硬件两方面进行，要综合考虑延长压缩机寿命和保证整个自动售货机控制系统稳定性。在电路设计中，采用光耦隔离、利用抗干扰能力强和高稳定性的固态继电器来驱动压缩机，以减少压缩机开启瞬间引起的干扰。1.2 软件设计1）红外感应模块。红外感应设计的目的是为了实现对照明灯的灵活控制，自动售货机的照明设置通常都有手动和自动两种方式，手动控制的优先权大于自动控制。比如说将时间周期设置为一分钟，当红外感应到有顾客来的时候会进行一系列操作，自动售货机则会打开照明灯，然后接受顾客的投币，操作完成之后，如果在一分钟内没有顾客光临，照明灯自动关闭。2）压缩机控制模块。压缩机的节能计划可以有效的减少节能消耗的同时延长硬件的使用寿命。为此本研究针对于传统的简单粗放的控制方式，设计了一个新的压缩机运行方案，该方案由几个可设置的重要参数T1（本文表示压缩机已开启时间），T2（本文表示冰桶已满时间），Number驱动。这两个时间参数的设置主要是考虑到压缩机可能因故障导致冰桶一直未制满冰而造成压缩机空转，以及长时间无人购买而导致的冰桶冰量自然减少的情况，运行的原理是压缩机开启T1时间后制冰仍未满则认为是压缩机出现故障，冰桶已满，时间达到T2 则重新制冰。参数Number的定义主要是针对于冷饮销售到一定杯数需重新制冰的情况。方案规定每销售一杯冷饮后冰桶已满时间计时变量需加3min。改进的压缩机控制方案具有适应能力强的特点。当压缩机功率及冰桶大小发生变化时，改变T1 参数后该方案仍可正常运行；当压缩机功率及冰桶大小确定时，通过改变T2、Number配置即可实现在不同环境温度下压缩机的节能控制。2 系统测试将软硬件设计完成后就可以进行系统测试了，测试过程中要注意避免人为和环境因素的影响。因此，系统测试选择自动售货机正常运行若干天，在销售额接近且环境温度基本相同的天数中所获得的数据为有效数据，对有效数据样本取平均值后即为最终的实验数据。对比数据如下。 表1使用红外感应技术与未使用红外感应技术的数据对比 表2故障状态及各状态下关闭的功能部分3结束语通过以上数据对比可以看出，采用本文所用方案后，对于无论是耗电量的减少还是系统的稳定性都得到了很大的提升。充分的论证了前面的节能设计理念，除了通过采用红外感应检测技术降低照明灯电力消耗和合理的制冰方案设计降低能耗外，还能在售货机发生故障的时候发挥节能作用。当自动售货机发生了故障的时候，系统可以关闭压缩机、加热器、照明灯等耗能设备，直到检修人员的到来。经过多次测试，结果证明该方案很具有可行性，这种方案并应用于实际的自动售货机控制系统。在自动售货机的发展中，可以充分采用这一方案，或者以本方案为出发点，设计更加节能的自动售货机，实现节能的目标。参考文献[1] 李昌盛，金瓯.基于GPRS网络的自动售货机监控系统的设计实现[J].计算机测量与控制，2008，No.11403：327-329. [2] 王鹏，陈亭，邢维东，李敏，闫健.自动售货机控制模块VHDL程序设计及FPGA实现[J].今日电子，2011，No.20901：47-49.