Vending Machine MAQUINA EXPENDEDORA

Vending Machine de 2 ejes, desarrollada para realizar la venta de 4 diferentes productos consumibles tipo snacks, separados por 2 canales en cada una de las 2 bandejas, programada mediante el software Arduino. Esta máquina posee un sistema de venta monitoriada por un sensor de presencia tipo infrarrojo; junto con un mecanismo de posicionamiento y extendió, accionariado y operado a través de drivers, motores a paso y servomotores.

STEP 1:MATERIAL REQUERIDO

Productos Mecánicos

• Placa de Acrilico 120x240x6 mm
• Tornillo M5 20 piezas
• Tuerca T de inserción M5 20 piezas
• Perfil de aluminio 20x20 de espesor 12 piezas
• Escuadra de aluminio 90° 16 piezas
• Alambre de metal de 6 mm 2.5m
• Tubo de 8 mm de diámetro 54cm 4 piezas
• Rodamiento Lineal 8mm, SC8UU 4 piezas
• Polea dentada para banda GT2 4 piezas
• Banda dentada Gt2 2 metros

Productos Eléctricos

• 1 Display 16x2 LCD
• 4 Continuous Rotation 360 Degree Servo Motor
• 2 Stepper Motor NEMA 17
• 2 A4988 Stepper Motor Driver
• 1 IR Proximity Sensor
• 4 Botones Switch
• 1 Arduino MEGA Board
• 1 Fuente de Switcheo FTS-60W-12V
• 2 Tira de 40 Pines Sencilla headers hembra
• 2 Tira de 40 Pines Sencilla headers macho
• 1 PLaca de Cobre Fenolica PCB 10cm x 15cm
• 1 Terminal de bloque tipo tornillo
• 1 CNC Shield: Cnc Shield Board A4988

Extra: Para el ensamble de nuestra máquina expendedora, se usaron perfiles de aluminio para generar la estructura base que sostendrá a los mecanismos de funcionamiento. A su vez se implementan piezas creadas a partir de corte láser de la placa de aluminio para la parte interna y piezas de impresión 3d para el ensamble del sistema mecánico. Es necesario también contar con una computadora que posea el programa Arduino con sus respectivas librerías para servomotores y motores a paso.

La estructura base de la máquina se es de forma prismática creando la apariencia de un cubo por medio de los perfiles de aluminio de 20x20x450 mm para el alto de la estuctrura y 20x20x350 mm para el ancho. Dichos perfiles serán ensamblados por medio de los opresores presentes en las escuadra de aluminio 90° tipo L.

Posteriormente se implementará placa de alumino, para realizar los diferente cortes para generar las paredes superior/ inferior y frontal/trasera, la cuales serán aseguradas en la parte exterior de la máquina por medio de tornillos M5 y tuercas T de inserción M5, que permitirán la protección del sistema mecánico y eléctrico.

Finalmente se crearán las piezas para la estructura interna de la máquina, donde se colocaran la Mesa del producto para sostener y fijar el mecanismo de movimiento, la bancada de productos inferior/superior, donde estarán los mecanismos de expendio accionados por los Servo Motores de 360 Degree, donde se mantendrán presentes los productos en cada una de los 2 canales, los soportes de motor a pasos para fijar el sistema de movimiento, la canasta para colocar el producto deseado y el Panel frontal de productos que generará la simputs al sistema eléctrico y mecánico.

Para ambos ejes X & Y, se implementa un sistema de movimiento mecánico, en el cual se encuentra una canasta impresa en 3d, que servirá como medio de transporte para el producto dentro de la máquina y pose en la parte superior dos rodamiento lineal 8mm SC8UU; los cuales, estará sujeto a 2 tubos de aluminio de 8mm que permitirán la guía de la canasta, a través del el mecanismo de movimiento de izquierda a derecha, en el eje X. Al mismo tiempo, se utilizaran 3 tubos fijos a la paredes inferior/superior y por medio de unos soportes impresos en 3D, que servirán como las guías para el eje Y, para realizar el descenso o ascensión de la canasta.

Cabe mencionar que dentro del mecanismo de movimiento en ambos ejes XY, existirán a su vez unos soportes para los motores a pasos NEMA 17, que accionaran el sistema de movimiento a través se señale eléctricas de pulso, los cuales generarán un movimiento a través mecanismo de una polea dentada, que se mantendrán en los extremos de cada guía de tubo de aluminio en sus respectivos cada eje y en cada uno de los soportes de motores a pasos. La polea a su vez generará tensión en una banda GT2 colocada en la parte superior de la canasta y al costado del soporte de motor a pasos del eje X para cambiar las posiciones.

STEP 4 Sistema Eléctrico

El sistema eléctrico primeramente consiste de 1 Fuente de Switcheo FTS-60W-12V, la cual proporcionará los 12 volts que serán convertidos por medio de un Regulador de voltaje 7805CT para proporcionar 5V de entrada al sistema. Dichos voltajes, alimentarán al CNC Shield Board A4988, con los drivers A4988 Stepper Motor, para accionara los motores a paso y consecutivamente el mecanismo de movimiento de la canasta. Con los 5 volts de entrada, se alimentara el arduino Mega y la PCB donde se distribuirá la alimentación, a través de conexiones a los diferentes componentes para habilitar el sistema eléctrico.

• Los Botones Switch servirán como input al arduino para indicar el productos seleccionado
• Los servomotores Continuous Rotation 360 Degree serán output para el mecanismo de expendio de los productos
• IR Proximity Sensor, será el input para la detección de efectivo en la máquina
• Display 16x2 LCD indicará las acciones que se están realizando para el funcionamiento de la máquina

El Arduino Mega será el encargado de controlar los steps de los motores a paso, su dirección y el giro de los servomotores; además de obtener los inputs del sensor de movimiento infrarojo y botones switch.

Nuestro código fue desarrollado en Arduino. Consiste en el uso de la librería Servo.h; para el control de los servos, y Liquidcrystal.h; para el control de la LCD.

Nuestro código primero esperará a que se active la señal provista por el sensor de proximidad IR, el cual habilitará un case dependiendo de qué botón se presione. Cada botón habilita una opción del case, el cual contiene las instrucciones para el movimiento de la canasta y de los servos.

Cada paso tiene un señalamiento en la LCD, indicando que se espera del usuario para que la máquina opere.

Consejos de ensamblado:

• Revisar conexiones antes de encender la fuente.
• Asegurarse de apretar bien las tuercas antes de mover los motores
• Utilizar materiales resistentes al calor
• Designar canales para cables Utilizar un armazón para el Arduino MEGA
• Utilizar código de colores en el cableado

Consejos de uso:

• No presionar todos los botones al mismo tiempo
• No utilizar productos voluminosos
• No desconectar la máquina mientras está en funcionamiento