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ITI “L. DA VINCI” TRAPANI Esami di maturità 2014/15 5B Elettronica Dario Grammatico RICONOSCITORE DI MONETE

Progetto ldc

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Page 1: Progetto ldc

ITI “L. DA VINCI” TRAPANI

Esami di maturità 2014/15 5B Elettronica

Dario Grammatico

RICONOSCITORE DI MONETE

Page 2: Progetto ldc

Progetto

Realizzare un riconoscitore di monete

da 1€ e 2€

Utilizzando l'integrato della

Texas Instruments

LDC1000

Inductance to Digital Converter

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ldc1000.pdf

Page 3: Progetto ldc

Ho preso spunto dal kit Evaluation Module for Inductance to Digital

Converter with Sample PCB Coil

Si tratta di un kit di valutazione che comprende la parte sensibile costituita da un circuito LC,

l'integrato LDC1000 che valuta attraverso due ADC ad alta risoluzione la frequenza di

risonanza e la resistenza parallelo di un risonatore LC, un microcontrollore che trasferisce i

dati al PC attraverso la porta USB. Queste tre parti sono separabili per essere utilizzate

anche singolarmente.

Page 4: Progetto ldc

LDC1000 EVM software GUI enables the evaluation of the LDC1000EVM by providing

the means to configure the device and display its output. The two key parameters,

eddy current losses and total inductance, are displayed on the front page of the GUI.

Page 5: Progetto ldc

Idea sostituire il micro del KIT con una scheda dedicata per il riconoscimento delle

monete, realizzandola con un pic16F876A ed un display LCD alfanumerico

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L'integrato LDC1000 misura la resistenza parallelo e la frequenza di risonanza di un risonatore LC.

Al risonatore si applica una sinusoide analogica che viene stabilizzata in ampiezza attraverso un

controllo reazionato; in tal modo si misura l'energia dissipata dal risonatore che dipende dalla

componente resistiva. Questa componente dipende molto da un eventuale corpo conduttore posto in

prossimità del risonatore: nel conduttore infatti, grazie al campo magnetico alternato generato dal

risonatore, sono indotte correnti parassite che dissipano energia.

L'integrato ritorna due valori digitali:

- misura la frequenza di risonanza e ritorna il valore dell'induttanza del circuito LC, dato che si conosce

il valore di C.

- misura la corrente assorbita e ritorna un valore di prossimità, un numero inversamente proporzionale

alla resistenza parallelo.

Dalla combinazione di questi due valori si possono dedurre informazioni sul target conduttivo posto in

prossimità del risonatore.

LDC1000 supporta un'ampia scelta di risonatori LC con frequenze di oscillazione tra 5kHz e 5MHz

Rp può variare nel range da 798Ω a 3.93MΩ.

UN PO' DI TEORIA

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Misura della frequenza di oscillazione

LDC1000 misura la frequenza di oscillazione attraverso un contatore comandato da una

frequenza di riferimento (tipicamente 8MHz). Questa frequenza può essere un quarzo

(XTALIN and XTALOUT pin ) o un clock esterno (TBCLK pin) in funzione del registro di

configurazione 0x05.

Ho scelto il clock esterno fornito dal segnale PWM del uC, che con un quarzo di 16MHz può

generare al max 1MHz.

Il contatore fornisce il dato su tre byte, i tre registri (0x23,0x24,0x25) e viene abilitato per un

tempo prefissato, Response Time, registro 0x04.

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Interfaccia SPI

Il sensore LDC1000 e il uC comunicano attraverso il protocollo multipunto SPI (Serial

Peripheral Interface), in cui il uC è master e il LDC1000 è slave. E' necessario un bus a 4 fili:

SS - "SLAVE Select ". Quando passa a livello basso, il dispositivo slave che riceve il segnale dal

master, si mette in attesa pronto ad ascoltare il segnali di clock e i dati.

SCK - clock seriale generato dal MASTER che controlla l'invio e la ricezione dei dati

SDO - linea di uscita seriale dei dati da un dispositivo

SDI - linea di ingresso seriale dei dati al dispositivo

SDO del master si deve collegare con SDI dello slave e viceversa.

L'utilizzo di questa interfaccia è semplice se si dispone della libreria relativa, come quella

fornita dall'IDE MIKROC.

Page 9: Progetto ldc

Schema a blocchi della scheda

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Schema elettrico

● La sezione di alimentazione stabilizza

l'ingresso 9V DC a 5V tramite un 7805

● connettore per l’ LDC1000

● Connettore per il display LCD

● potenziometro per la regolazione

della luminosità dell’LCD.

●connettore per la programmazione

●Il quarzo con i condensatori di

oscillazione

Page 11: Progetto ldc

Lo sbroglio a singola faccia risulta

relativamente semplice.

Verificata l'assenza di cortocircuiti

e la presenza dei 5V stabilizzati, è

stato inserito il micro che è stato

riconosciuto dal programmatore

PICKIT2.

Per il collaudo SW è stata

verificata la funzionalità del

display e del segnale PWM tramite

oscilloscopio.

Quindi si è verificata la

comunicazione con il sensore sia in

lettura, grazie al display, che in

scrittura.

PCB e collaudo HW e SW

Page 12: Progetto ldc

Diagramma di Flusso

START

INI

Lcd_out (TXT)

END

Lcd_clear

Int Ldc 1000()

Induct Measure()

Lcd_out (Prox)

Lcd_out (Ind)

Prox < 2200&&

Ind < 15

Prox >= 2200&&

Ind < 15

Lcd_out (2 euro)

Lcd_out (1 euro)

A A

BA

B

B SI

NO

SI

NO

Page 13: Progetto ldc

Programma della scheda

Page 14: Progetto ldc

Programma della scheda

Page 15: Progetto ldc

Istruzioni per l'uso

• Alimentare la scheda con opportuno alimentatore esterno

da 9V.

• Posizionare la moneta su un cartoncino e poggiarlo

delicatamente sul sensore , sul display LCD comparirà così

il valore della moneta corrispondente, ed inoltre il valore

dell’induttanza misurata.

Page 16: Progetto ldc

Miglioramenti

Apportando opportuni miglioramenti è possibile estendere le

potenzialità della scheda, come:

● Valutare la massima distanza alla quale il riconoscimento è

affidabile.

● Aumentare il numero di monete riconoscibili.

● realizzare un riconoscimento dinamico, che preveda lo

scorrere delle monete e il loro smistamento in scomparti.

● Valutare la massima frequenza di riconoscimento.

Page 17: Progetto ldc

Costo

Componente Prezzo

LDC 1000 € 6.00

Microchip: PIC16F876A € 6.35

Componentistica € 5.00

Display LCD € 10.28

Totale €27,63

Il costo per la realizzazione del progetto, pari a € 27,63, si mostra al di sotto del costo di un rilevatore professionale, in grado di riconoscere e smistare la diverse monete, che è possibile reperire sul mercato al prezzo di € 180/200. La realizzazione di una struttura che consenta lo smistamento delle monete ed un software dedicato, comporterebbe un aumento del costo di realizzazione, arrivando ad un importo complessivo di € 60,00/70,00 di gran lunga la di sotto della controparte già presente sul mercato.