硬幣分離兌換設(shè)計

山東科技大學(xué)機械電子工程學(xué)院 劉倩倩 趙一鳴 申展瑜 李 敏

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硬幣分離兌換設(shè)計

山東科技大學(xué)機械電子工程學(xué)院 劉倩倩 趙一鳴 申展瑜 李 敏

【摘要】硬幣分離兌換機能夠?qū)崿F(xiàn)的功能包括硬幣的分類、清點和紙幣向硬幣的兌換，且該機器有語音功能對于假幣會報警。其中主要介紹了其原理和機械結(jié)構(gòu)，包括工作流程，分離裝置，計數(shù)裝置及儲存裝置.該裝置具有設(shè)計簡單，操作方便，使用可靠，維護簡便，價格低廉，環(huán)保高效的優(yōu)點，具有廣闊的應(yīng)用前景。

【關(guān)鍵詞】硬幣；分離；兌換

1　引言

隨著貿(mào)易迅速發(fā)展，錢幣的流通是必不可少的，硬幣是使用壽命最長，且流通最廣泛的錢幣，在人類日常生活中也是使用最頻繁的，在中國硬幣的分類有一元，五角，一角，現(xiàn)在很多場合對于硬幣的整理還沒有較為有效的方法，很多時候，很多地方對于硬幣的清點與整理還處于原始的人工服務(wù)階段，這樣會費時費力，嚴(yán)重影響效率。在中國當(dāng)今社會，硬幣和紙幣保持著同時流通的混合模式。小面額貨幣硬幣化是完善中國貨幣流通體制，與國際流通體系接軌的客觀需要。硬幣較紙幣具有許多優(yōu)點，包括硬幣流通壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于紙鈔。1枚現(xiàn)代技術(shù)條件制造的標(biāo)準(zhǔn)機制硬幣，流通次數(shù)可達(dá)3萬次，流通時間平均30年，而1枚紙幣平均流通300次，僅是硬幣壽命的1/100［1］。所以硬幣的使用將會大幅增加，人民的社會生活需要有良好的分類和整理硬幣的方法。現(xiàn)在正趨于將小面額貨幣硬幣化，所以硬幣的流通與使用將會更加的廣泛，且更有利于自助設(shè)備的普及，方便群眾生活。硬幣的廣泛使用有利于自動售貨機、停車場自動收費機、地鐵和公交自動售票機的推廣應(yīng)用。同時，有利于凈化現(xiàn)金流通環(huán)境，減少病菌的傳播。許多疾病是通過紙鈔為媒介傳播的，硬幣的情況就比紙幣好得多。硬幣可通過多種措施進(jìn)行清理，然后重新投入市場。銀行近年來加大了對硬幣投放量，并逐年減少小面額紙幣的投放量，其目的就是為了使硬幣充分發(fā)揮輔幣的功能，并從長遠(yuǎn)上來節(jié)約國家的造幣開支。但目前，很多居民由于硬幣的攜帶不便性常常將大量硬幣存儲在家中，同時社會上超市、零售店、小商販等對硬幣有著大量需求卻得不到充足供應(yīng)，如何改變這一局面是人們一直思考的問題。

2　硬幣分離與兌換工作原理和設(shè)計流程

硬幣分離兌換機的整體結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示。結(jié)構(gòu)采用旋轉(zhuǎn)撥片式。如若硬幣較多可采用鼓風(fēng)機將硬幣進(jìn)行更好的分離與篩選，由于處理的硬幣體積與數(shù)量較少于是本系統(tǒng)采用小S型撥片通過其物理結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢對硬幣進(jìn)行篩選。將三種類型硬幣倒入機器后三種硬幣將根據(jù)其直徑的差異會有一元，五角兩個層次的篩選，通過重力的作用硬幣將依次通過一元硬幣的篩選盤和五角硬幣的篩選盤，最終在最底部將只剩下一角硬幣。然后通過電機帶動的聯(lián)軸器上的S型形狀撥片的旋轉(zhuǎn)將殘余的硬幣混合進(jìn)行最后的徹底篩選，篩選完成后再利用撥片的弧度進(jìn)行反向轉(zhuǎn)動，將硬幣通過旋轉(zhuǎn)壁上的缺口轉(zhuǎn)出去，并將篩選出去的硬幣通過三個不同的軌道進(jìn)行硬幣的分類、整理與計數(shù)，計數(shù)方面采用計數(shù)器進(jìn)行計數(shù)，將通過滑軌的硬幣進(jìn)行依次的計數(shù)，如若硬幣較多則采用壓力傳感器進(jìn)行計數(shù)與統(tǒng)計；硬幣兌換機采用全自動式，用戶將紙幣送進(jìn)入口，傳感器將對紙幣進(jìn)行識別、驗鈔等一系列工作。將鈔票放入送鈔口，通過傳送系統(tǒng)將紙幣送入倉庫，通過傳感器將信息發(fā)送到芯片，芯片則發(fā)出信號進(jìn)而驅(qū)動電機［1］，通過電磁鐵的吸附作用，吸附相應(yīng)數(shù)值的硬幣并通過滑軌將硬幣送入出口，此時將電磁鐵斷電，硬幣將出落相應(yīng)數(shù)量的一元硬幣。

圖1　硬幣分離兌換機的整體結(jié)構(gòu)示意圖

圖2　硬幣分離模塊示意圖

3　結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1硬幣分離模塊設(shè)計（見圖2）

硬幣分離部分采用逐級篩選的方式進(jìn)行，包含了撥片，滑軌，亞克力板，聯(lián)軸器，電動機，輪滑車，抽屜等主要器件，能有效的起到硬幣篩選和分離的功能效率高且不會出現(xiàn)分離錯誤的現(xiàn)象，通過撥片的正向運行將硬幣攪勻并加快分離，如若硬幣分離結(jié)束則將撥片進(jìn)行反向運轉(zhuǎn)將硬幣通過PVC軟玻璃上的長度與厚度分別大于三種硬幣的直徑與厚度的孔經(jīng)導(dǎo)軌利用重力作用運輸至存儲硬幣的盒子中，導(dǎo)軌上安裝有計數(shù)傳感器對篩選出的硬幣進(jìn)行計數(shù)，匯總。

3.2硬幣兌換模塊設(shè)計

圖3所示為硬幣兌換模塊，利用電磁鐵上電具有吸附性且其吸附能力根據(jù)電的強弱及電磁鐵數(shù)量的不同有差異可以用來吸附不同數(shù)量的硬幣，再利用步進(jìn)電機步距的可調(diào)性可將硬幣運送至指定位置。

圖3　硬幣兌換模塊示意圖

4　系統(tǒng)選材

產(chǎn)品外觀選用的材料是PVC軟玻璃。

軟玻璃又名PVC 軟質(zhì)水晶板，是一種優(yōu)質(zhì)的塑膠復(fù)合材料，表面光滑、亮麗透明、無裂縫、無氣泡、色澤均勻、具有耐熱+ 160度、耐寒-30度、耐強酸、堿、耐重壓、抗靜電、抗沖擊、抗 拉力、抗老化、透光性好、使用壽命長等特點。

選用的優(yōu)點如下：（1）表面光滑，無裂縫、無氣泡、色澤均勻，具有耐熱、耐寒、抗老化、耐重壓、耐強酸堿、透光性好.使用壽命長。在一定程度上可替代玻璃使用，其優(yōu)異性卻是玻璃不可比擬的。尤其是軟玻璃的抗沖擊、抗拉的特點，不僅保證了其使用壽命長，更重要的是不對人體造成傷害；（2）抗光照，不變形，不發(fā)碎，不發(fā)硬，高彈性；（3）質(zhì)地柔軟，易于做標(biāo)記；（4）抗靜電。電絕緣性能優(yōu)良，化學(xué)性能惰性，無毒無味，對人體無不良反應(yīng)，并具有抗輻射性能，能有效防止靜電的產(chǎn)生和消散靜電。其具有的高韌性和高彈性，能有效起到減震作用，防止精密產(chǎn)品的碰、拉傷，有效保護新產(chǎn)品外表不受損傷。

產(chǎn)品所用篩選材料是亞克力板，其優(yōu)點是：（1）壽命長，與其它材料制品相比，壽命長三年以上；（2）透光性佳，可達(dá)92%以上，所需的燈光強度較小，節(jié)省電能；（3）抗沖擊力強，是普通玻璃的十六倍，適合安裝在特別需要安全的地帶；（4）絕緣性能優(yōu)良，適合各種電器設(shè)備；（5）自重輕，比普通玻璃輕一半，建筑物及支架承受的負(fù)荷??；（6）色彩艷麗、高亮度，是其他材料不能媲美的；（7）可塑性強，造型變化大，加工成型容易；（8）可回收率高，為日漸加強的環(huán)保意識所認(rèn)同；（9）維護方便，易清潔，雨水可自然清潔，或用肥皂和軟布擦洗即可。

5　系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

總體設(shè)計：

系統(tǒng)以單片機為核心，外圍電路包括電源電路、顯示電路、信號采集電路、傳動電路、報警電路等。

計數(shù)部分：單片機通過傳感器得到輸入信號，經(jīng)過技術(shù)處理通過1602液晶顯示屏進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示。

兌換部分：當(dāng)入鈔口有紙幣放置時單片機開始進(jìn)行信號采集和數(shù)據(jù)處理，經(jīng)邏輯運算判斷出紙幣的面值。一旦判定為五元紙幣，紙幣經(jīng)電機帶動的卷紙輪送達(dá)指定區(qū)域。

降壓模塊：降壓模塊采用7805芯片，7805額定輸出電流為1A，但是要想達(dá)到這個電流，7805必須加散熱片的，不加會發(fā)熱［2］。

6　結(jié)語

通過文章的分析可以看出，硬幣分離兌換機具有廣闊的應(yīng)用前景和應(yīng)用價值，可以方便的推廣至很多行業(yè)，使用簡單，維護方便且性價比較高。

參考文獻(xiàn)

［1］金發(fā)慶.傳感器技術(shù)與應(yīng)用（第3版）［M］.機械工業(yè)出版社，2012. ［2］李朝青，劉艷玲.單片機原理及應(yīng)用［M］.北京航空航天大學(xué)出版社，2013.