通用式桌面型硬幣分揀機(jī)設(shè)計(jì)

李宗昊

摘 要 本文提出一種通用式桌面型的硬幣分揀機(jī)設(shè)計(jì)方案，根據(jù)硬幣物理性質(zhì)的不同實(shí)現(xiàn)對(duì)不同面值貨幣的分揀和整理，同時(shí)增加假幣識(shí)別功能，以提高設(shè)計(jì)方案的實(shí)用性。由設(shè)計(jì)方案制作出了硬幣自動(dòng)分揀機(jī)實(shí)物模型，實(shí)驗(yàn)表明該硬幣分揀機(jī)具有良好的硬幣分類和整理收納的功能。

【關(guān)鍵詞】簡易 硬幣分類 自動(dòng)裝置

硬幣作為一種具有規(guī)范統(tǒng)一、不易磨損及使用方便的貨幣，在人們零售生活中扮演著重要作用，但同時(shí)硬幣分揀和計(jì)數(shù)較紙幣而言更為繁瑣，通常需要大量的人力進(jìn)行清分，這樣不僅為資金入賬造成不便，同時(shí)也嚴(yán)重影響工作效率，造成相關(guān)人力資源的浪費(fèi)，因此設(shè)計(jì)一種通用簡便的硬幣分揀機(jī)就具有較好前景。

1 通用式桌面型硬幣分揀機(jī)的設(shè)計(jì)分析

1.1 硬幣分揀機(jī)的發(fā)展分析

硬幣分揀機(jī)整體上可以分為立式和臥式兩種結(jié)構(gòu)，其中立式結(jié)構(gòu)適用于有包卷需求的大型機(jī)器，多為滿足銀行和印鈔廠的實(shí)際需求。而臥式結(jié)構(gòu)不僅完成硬幣分揀功能，較立式相比具有體積小、通用性強(qiáng)的特點(diǎn)。硬幣分揀機(jī)功能單元主要包括硬幣投料結(jié)構(gòu)、硬幣分離機(jī)構(gòu)、硬幣鑒偽機(jī)構(gòu)及計(jì)數(shù)顯示結(jié)構(gòu)。目前常用的硬幣投料機(jī)構(gòu)分為轉(zhuǎn)盤式結(jié)構(gòu)和滑道式結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)盤式結(jié)構(gòu)對(duì)機(jī)器運(yùn)行有更高的要求，在合理安排結(jié)構(gòu)的前提下滑道式結(jié)構(gòu)具有入料速度快和操作簡單的特點(diǎn)，更適用于小型硬幣分揀機(jī)的設(shè)計(jì)。

1.2 不同面值硬幣的辨別分析

硬幣分揀機(jī)根據(jù)機(jī)構(gòu)不同可以分為非機(jī)械式分揀機(jī)、電磁式分揀機(jī)和離心式分揀機(jī)，非機(jī)械式分揀機(jī)雖然結(jié)構(gòu)簡單，裝置輕便，但只能完成簡單的硬幣鑒偽并且不能計(jì)數(shù)，離心式分揀機(jī)實(shí)用性高，但同時(shí)存在分揀精度低和無法鑒偽的缺點(diǎn)，電磁式具有分揀效率高，分揀精度好的特點(diǎn)，適用于小型分揀機(jī)的適用。本設(shè)計(jì)中的通用式小型硬幣分揀機(jī)采用止通規(guī)原理，根據(jù)不同面額硬幣物理性質(zhì)的差異性進(jìn)行分類。

1.3 硬幣鑒偽功能的原理及實(shí)現(xiàn)

真幣與偽幣在表面處理手法和材質(zhì)上存在不同，偽幣在表面采取鍍鋅或鍍鉻，內(nèi)部則采用鐵芯或鋼芯，因此通過電阻應(yīng)變壓力傳感器檢測被測硬幣的質(zhì)量是一種較為方便使用的鑒偽手段。硬幣的質(zhì)量約在1.15-6.1g，采用電阻應(yīng)變壓力傳感器獲得硬幣質(zhì)量，通過信號(hào)調(diào)理電路整形放大之后，即可通過窗口比較器進(jìn)行質(zhì)量校驗(yàn)，當(dāng)三個(gè)窗口比較器輸出均為低電平，即為假幣。

2 通用式桌面型硬幣分揀機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 硬幣分揀機(jī)投料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

投料機(jī)構(gòu)是硬幣分揀機(jī)的重要組成部分，合理的投料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)可以保證硬幣分揀工作的快速性和靈活性，在硬幣分揀機(jī)設(shè)計(jì)初時(shí)用無外加動(dòng)力的投料機(jī)構(gòu)，但試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)無法保證硬幣下滑的平穩(wěn)性，同時(shí)也易造成硬幣飛出篩選機(jī)構(gòu)或卡在機(jī)構(gòu)中，通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化引入撥動(dòng)扇葉和減速板來保證硬幣的平穩(wěn)下滑。在設(shè)計(jì)過程中，撥片及滑道旋轉(zhuǎn)用的主副步進(jìn)電機(jī)采用M542細(xì)分步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器，可以保證撥片操作的精準(zhǔn)性和穩(wěn)定性，同時(shí)創(chuàng)新性的采用三扇葉形狀，實(shí)現(xiàn)一周旋轉(zhuǎn)角度控制在120度，有效縮短操作時(shí)間，提高了硬幣分揀機(jī)的運(yùn)行效率。此外，本設(shè)計(jì)方案中采用單滑梯式滑道，在保證硬幣下滑穩(wěn)定性的同時(shí)，可以節(jié)約分揀時(shí)間，減小裝置體積。

2.2 硬幣分揀機(jī)分離機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

通用式桌面型分揀機(jī)的質(zhì)量采集模塊是保證硬幣正確分揀的基礎(chǔ)，其核心部件是稱重傳感器，在本設(shè)計(jì)中選擇電阻應(yīng)變壓力傳感器，當(dāng)檢測硬幣質(zhì)量后，與1元、5角和1角窗口比較器的閾值進(jìn)行比較從而可以確定硬幣及假幣類型，根據(jù)結(jié)果經(jīng)多路轉(zhuǎn)換開關(guān)輸出控制脈沖，完成硬幣分揀及偽幣退換的功能。主步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)三扇葉形狀撥片旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，副步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)單滑道進(jìn)行左右移動(dòng)將硬幣送入到不同的分揀口，當(dāng)機(jī)構(gòu)識(shí)別到假幣時(shí)，則會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，并假幣送到出口。

3 通用式桌面型硬幣分揀機(jī)的操作流程

通用式桌面型硬幣分揀機(jī)的操作流程包括：壓力傳感器1選擇電阻應(yīng)變壓力傳感器，獲得當(dāng)前硬幣質(zhì)量，經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路2整形放大后，分別送入1元窗口比較器13、5角窗口比較器14、1角窗口比較器15中進(jìn)行比較，窗口比較器選擇LM339，其中1元窗口比較器上下限為5.9g和6.3g，5角窗口比較器上下限為3.6g和4.0g，1角窗口比較器上下限為3.0g和3.4g。三個(gè)窗口比較器輸出為高電平者即為當(dāng)前硬幣所屬類型，若三個(gè)窗口比較器輸出均為低電平，即為假幣。三個(gè)窗口的輸出經(jīng)多路轉(zhuǎn)換開關(guān)后調(diào)整脈沖信號(hào)發(fā)生器16、17頻率，多路轉(zhuǎn)換開關(guān)采用CD4052多路模擬開關(guān)，驅(qū)動(dòng)5和驅(qū)動(dòng)8選擇M542細(xì)分步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器，主電機(jī)6和副電機(jī)9為28BYJ48型步進(jìn)電機(jī)，撥片7設(shè)計(jì)為三扇葉形狀，滑道10采用滑梯式，脈沖信號(hào)發(fā)生器17發(fā)出控制脈沖經(jīng)驅(qū)動(dòng)5控制主電機(jī)6旋轉(zhuǎn)撥動(dòng)撥片7旋轉(zhuǎn)120度，使硬幣滑落至滑道，脈沖信號(hào)發(fā)生器16發(fā)出控制脈沖經(jīng)驅(qū)動(dòng)8控制副電機(jī)9旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)滑道10旋轉(zhuǎn)至至硬幣對(duì)應(yīng)的分揀口，實(shí)現(xiàn)硬幣分揀。啟停按鈕11包括啟動(dòng)鍵、停止鍵，計(jì)數(shù)器19為74LS190，顯示12為LED，顯示分揀的硬幣數(shù)量及分揀用時(shí)，操作流程如圖1。

4 結(jié)束語

通用式桌面型硬幣分揀機(jī)可實(shí)現(xiàn)對(duì)國內(nèi)流通的一元、五角、一角等3種硬幣的準(zhǔn)確分揀與整理，并可以對(duì)假幣進(jìn)行有效識(shí)別及報(bào)警，具有線路簡單，體積小，無需編程、識(shí)別速度快，識(shí)別率高，制作容易、易于實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)，適宜廣泛推廣應(yīng)用，另外，本設(shè)計(jì)方案還配備輔助啟停按鈕和LED顯示共同運(yùn)作，具有啟動(dòng)、停止、顯示分揀的硬幣數(shù)目等參數(shù)功能，具有智能化、人性化的特點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

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作者單位

長春第二實(shí)驗(yàn)中學(xué)學(xué)生 吉林省長春市 130022