Arduino Para Sayma Özellikli Kumbara – Optik Sensörlü Madeni Para Sayacı

Arduino ile yapılabilecek eğlenceli ve aynı zamanda işe yarayan projelerden biri de para sayma özellikli elektronik kumbara devresidir. Bu projede kumbara içine atılan madeni paralar optik sensör sistemiyle algılanır, paranın boyutuna göre türü belirlenir ve toplam tutar ekranda gösterilir.

Devrenin temel mantığı oldukça basittir: Para, LED ile fototransistör arasından geçerken ışık yolunu kısa süreliğine keser. Arduino Nano bu kesintinin süresini veya algılama davranışını ölçerek paranın boyutunu tahmin eder. Daha sonra daha önce yapılmış kalibrasyon değerleriyle karşılaştırarak hangi para olduğunu belirler.

Arduino Kumbara sistemi yalnızca toplam para miktarını değil, her para tipinden kaç adet atıldığını da takip edebiliyor. Ayrıca ayarlar ve biriken toplam değer enerji kesintisinde silinmeyecek şekilde saklanıyor. Bu özellik, kumbara pille çalıştığında oldukça kullanışlıdır.

Arduino tabanlı benzer uygulamalarla uğraşanlar için Arduino Nano elektronik yük projesi de Arduino Nano kullanımına örnek olması açısından incelenebilir.

Devrenin Temel Çalışma Mantığı

Madeni paralar fiziksel olarak farklı çaplara sahiptir. Bu projede paranın ağırlığı veya manyetik özelliği ölçülmez; bunun yerine paranın optik geçişi izlenir.

Para, algılama kanalından geçerken LED ışığını fototransistöre ulaşmadan keser.

Büyük çaplı para ışığı daha uzun süre kapatır, küçük çaplı para ise daha kısa süre kesinti oluşturur.

Arduino Nano bu geçiş bilgisini okuyarak yazılımda daha önce kaydedilmiş kalibrasyon değerleriyle karşılaştırır. Böylece farklı para tipleri arasında ayrım yapılabilir.

• Madeni para algılama için LED ve fototransistör kullanılır
• Arduino Nano algılama süresini değerlendirir
• Kalibrasyon butonu ile para tipleri tanıtılır
• I2C OLED ekran üzerinden toplam tutar gösterilir
• Uyku modu ile pil tüketimi azaltılır

Basit Bağlantı Şeması

İlk şemada projenin temel Arduino bağlantıları görülüyor. Bu versiyonda Arduino Nano, LED, fototransistör, iki buton ve I2C ekran bağlantısı bulunur. Harici pil şarj ve yükseltici modüller bu çizimde gösterilmemiştir.

Arduino Nano para sayan kumbara temel bağlantı şeması

Şemada S1 butonu kalibrasyon için, S2 butonu ise uyandırma için kullanılmıştır. LED tarafında R6 220Ω seri direnç bulunur. Fototransistör tarafında ise R7 10kΩ direnç ile Arduino’nun analog girişine uygun bir seviye oluşturulur.

LED ve Fototransistör ile Para Algılama

Algılama bölümünde bir tarafta LED, diğer tarafta fototransistör bulunur. Normal durumda LED ışığı fototransistöre ulaşır.

Para bu aradan geçtiğinde ışık azalır veya tamamen kesilir. Arduino bu değişimi analog girişten okuyarak geçiş olayını tespit eder.

LED’in seri direnci R6 220Ω olarak verilmiştir. Bu direnç LED akımını sınırlar.

Fototransistör tarafında R7 10kΩ direnç kullanılmıştır. Bu direnç, fototransistörle birlikte analog girişte ölçülebilir bir gerilim değişimi oluşturur.

Burada mekanik yerleşim çok önemlidir. LED ve fototransistör karşılıklı hizalanmazsa para geçmese bile okuma kararsız olabilir.

Ayrıca ortam ışığı da ölçümü etkileyebilir. Bu yüzden sensör bölümü mümkün olduğunca kapalı ve dış ışığa karşı korumalı yapılmalıdır.

Kalibrasyon Butonu Ne İşe Yarar?

S1 kalibrasyon butonu, farklı para tiplerinin sisteme tanıtılması için kullanılır. Çünkü her ülkenin madeni para ölçüleri farklıdır.

Hatta aynı para biriminde bile eski ve yeni basım paralar arasında küçük çap farkları olabilir.

Kalibrasyon sırasında her para tipi algılama kanalından geçirilir ve Arduino bu para için ölçüm değerini hafızaya kaydeder.

Daha sonra gerçek kullanımda atılan paranın ölçülen değeri bu kayıtlarla karşılaştırılır.

• Önce kalibrasyon moduna girilir
• Her para tipi sırayla sensörden geçirilir
• Arduino ölçülen değeri ilgili para tipiyle eşleştirir
• Ayarlar hafızaya kaydedilir
• Normal kullanımda bu değerlere göre tanıma yapılır

Bu tarz projelerde kalibrasyonun düzgün yapılması, devrenin doğruluğunu doğrudan etkiler.

Sensör yuvası gevşekse veya paralar farklı hızlarda düşüyorsa hatalı tanıma ihtimali artar.

OLED Ekran Bağlantısı

Şemada ekran bağlantısı GND, VCC, SDA ve SCL olarak verilmiştir. Bu yapı tipik bir I2C OLED ekran bağlantısıdır. Arduino Nano üzerinde I2C hatları A4 ve A5 pinlerindedir.

OLED ekran üzerinde toplam tutar, atılan son para, para adedi veya kalibrasyon bilgileri gösterilebilir.

I2C ekran kullanılması bağlantı sayısını azalttığı için Arduino Nano gibi sınırlı pin sayısına sahip kartlarda avantaj sağlar.

Ekranlı Arduino uygulamalarına ilgi duyanlar için Arduino Nano fonksiyon jeneratörü yazısı da ekran ve kontrol arayüzü kullanılan farklı bir örnek olarak değerlendirilebilir.

18650 Pil ile Taşınabilir Kullanım

İkinci şemada proje daha taşınabilir hale getirilmiş. Devreye 18650 lityum iyon pil, şarj modülü, yükseltici dönüştürücü ve MOSFET’li güç kontrol bölümü eklenmiş.

18650 pilli Arduino para sayan kumbara bağlantı şeması

Bu yapı sayesinde kumbara USB kabloya bağlı olmadan çalışabilir. 18650 pil, şarj modülü üzerinden şarj edilir. Yükseltici modül ise pil gerilimini Arduino ve ekranın çalışabileceği seviyeye çıkarır.

Kullanılacak MOSFET’in düşük kapı geriliminde iyi iletime geçebilen logic-level N kanal tipte seçilmesi gerekir.

Uyku Modu ve S2 Uyandırma Butonu

Projenin önemli özelliklerinden biri düşük güç tüketimi hedefidir. Kumbara sürekli açık kalırsa 18650 pil gereksiz yere hızlı boşalır.

Bu yüzden yazılım, kullanılmadığı zaman Arduino’yu uyku moduna alacak şekilde hazırlanmıştır.

S2 butonu “uyanma” butonudur. Kullanıcı ekrandaki bilgileri görmek veya cihazı tekrar aktif etmek istediğinde bu butona basar.

Arduino Derin uyku modunda oldukça düşük akım tüketir. Bu, pille çalışan kumbara için önemli bir avantajdır.

Yine de pratikte tüketim yalnızca Arduino’nun uyku moduna bağlı değildir.

OLED ekran, yükseltici modül, şarj kartı üzerindeki LED’ler ve kullanılan diğer modüller de pil tüketimini etkiler.

Bu yüzden uzun pil ömrü isteniyorsa modüllerin üzerindeki gereksiz gösterge LED’leri devre dışı bırakılabilir.

Para Tanıma Doğruluğunu Etkileyen Noktalar

Bu proje parayı boyutuna göre algıladığı için mekanik kanal tasarımı en az elektronik kadar önemlidir.

Para sensör arasından her seferinde benzer açı ve hızla geçmelidir. Para yuvası çok geniş olursa aynı para farklı geçişlerde farklı değer üretebilir.

• Para kanalı parayı dik ve kontrollü düşürecek şekilde yapılmalıdır
• LED ve fototransistör karşılıklı hizalanmalıdır
• Dış ortam ışığı sensör bölgesine girmemelidir
• Kalibrasyon aynı mekanik düzenek üzerinde yapılmalıdır
• Benzer çaplı paralar varsa hata payı dikkatle test edilmelidir

Özellikle birbirine çok yakın çapta madeni paralar varsa yalnızca tek optik sensörle ayırmak zorlaşabilir.

Böyle durumlarda yazılım eşik değerleri dikkatli ayarlanmalı veya mekanik geçiş bölümü daha kararlı hale getirilmelidir.

Malzeme Listesi

Projeyi kurmak için temel olarak şu parçalara ihtiyaç vardır:

• Arduino Nano
• I2C OLED ekran
• LED
• Fototransistör
• R6 220Ω direnç
• R7 10kΩ direnç
• S1 ve S2 buton
• 18650 pil ve pil yuvası
• Lityum iyon şarj modülü
• Yükseltici DC-DC modül
• N kanal MOSFET
• 1200µF kondansatör
• 1µF kondansatör
• Kumbara gövdesi ve para geçiş kanalı

18650 pillerle çalışırken pilin korumalı olması veya şarj-deşarj korumasının doğru yapılması gerekir.

Bu konuda Li-ion ve Li-pol pil kapasite ölçer yazısı, lityum pillerin test ve kullanım mantığını anlamak açısından faydalı olabilir.

Devrenin Çalışma Sırası

Devre tamamlandıktan sonra sistemin çalışma akışı şu şekilde düşünülebilir:

• Cihaz açılır veya S2 ile uyandırılır
• Arduino Nano OLED ekranı başlatır
• Sensör girişinden ortam ışığı ve boş kanal seviyesi okunur
• Para atıldığında LED ışığı kesilir
• Fototransistör çıkışındaki değişim ölçülür
• Ölçülen değer kalibrasyon değerleriyle karşılaştırılır
• Para tipi belirlenir
• Toplam tutar ve istatistik güncellenir
• Bilgiler hafızaya kaydedilir
• Kullanım yoksa sistem uyku moduna geçer

Kurulum ve Test Önerileri

İlk denemede para tanıma bölümünü doğrudan kumbara içine yerleştirmek yerine masa üzerinde test etmek daha doğru olur.

Önce LED ve fototransistörün analog girişte düzgün değişim oluşturduğu kontrol edilmelidir.

Test sırasında seri port ekranı kullanılarak ham sensör değerlerini görmek faydalı olur.

Böylece hangi paranın hangi aralıkta değer ürettiği anlaşılır ve yazılım eşikleri daha sağlıklı ayarlanabilir.

Mekanik Kumbara Gövdesi

Bu projenin başarısı yalnızca devreye bağlı değildir. Para kanalı düzgün yapılmazsa yazılım ne kadar iyi olursa olsun hatalı sayım olabilir.

Para, sensörün önünden tek tek ve kontrollü geçmelidir. İki para aynı anda geçerse veya para kanal içinde takılırsa toplam değer yanlış hesaplanır.

Gövde ahşap, pleksi, 3D baskı veya hazır bir kumbara kutusu kullanılarak yapılabilir.

Sensör bölgesi dış ışığa kapatılmalı, yalnızca para geçişine izin verecek kadar açıklık bırakılmalıdır.

Dikkat Edilecek Hatalar

Bu projede en sık karşılaşılabilecek problemler şunlardır:

• Fototransistör yönünün ters bağlanması
• LED ile fototransistörün hizalanmaması
• OLED ekranın I2C adresinin yazılımla uyuşmaması
• 18650 pil bağlantısında ters polarite yapılması
• Yükseltici modül çıkışının Arduino için fazla ayarlanması
• Kalibrasyon yapılmadan para saymaya çalışılması
• Ortam ışığının sensör değerlerini bozması

Özellikle lityum pil kullanılan versiyonda bağlantılar iki kez kontrol edilmelidir.

18650 piller kısa devrede yüksek akım verebilir ve yanlış bağlantı hem modüllere hem pile zarar verebilir.

Arduino para sayma özellikli kumbara projesi, optik algılama, ekran kullanımı, EEPROM hafıza, düşük güç tüketimi ve mekanik tasarım gibi birçok konuyu bir araya getiren güzel bir uygulamadır.

Basit bir LED ve fototransistör çiftiyle madeni paraların boyut farkı algılanabilir ve Arduino Nano ile toplam tutar hesaplanabilir.

Projenin en kritik noktası, para geçiş kanalının kararlı yapılması ve kalibrasyonun dikkatli uygulanmasıdır.

Elektronik bağlantılar doğru yapıldığında ve mekanik kanal düzgün tasarlandığında, bu sistem hem eğlenceli bir kumbara hem de optik sensörlü ölçüm projeleri için iyi bir örnek olur.

Kaynak: alexgyver.ru/moneybox_counter-arduino/