雙層硬幣分離清點(diǎn)裝置

謝光奇 黃金 黃潤桂

摘 要： 設(shè)計(jì)了一種硬幣的分離和清點(diǎn)裝置。該裝置是通過帶傳動(dòng)使硬幣逐個(gè)進(jìn)入分離區(qū)，使用上層分離、下層清點(diǎn)的方法，可以將一元、五角和一角的硬幣有效分離，采用計(jì)算器進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)數(shù)。

關(guān)鍵詞： 分離軌道；帶傳動(dòng)；計(jì)數(shù)器

1.引言

硬幣以不易磨損。堅(jiān)固耐用、方便使用等諸多優(yōu)點(diǎn)。在交通、商業(yè)、通訊、娛樂以及各種自動(dòng)售貨系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。多個(gè)國家研究硬幣清點(diǎn)設(shè)備。日本GLORY 公司生產(chǎn)了WR- -400C型硬幣點(diǎn)算包裝機(jī)，瑞士SCANCOIN公司生產(chǎn)了SC22型等小型硬幣分揀設(shè)備，LAuREL 公司生產(chǎn)了Lac-16、勞雷爾LPS-25等包括硬幣分揀和包裝的大型一體式處理設(shè)備。這些結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)就是硬幣分揀的數(shù)量多、速度快，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴。近些年，我國在這方面的研究也取得了一些成績。最初由清華大學(xué)和昆明機(jī)床有限公司合作對日本的機(jī)器進(jìn)行仿制，但仍處于研究階段。之后，國內(nèi)多家企業(yè)和大學(xué)加入了研究行列。到目前為止，南京航空航天大學(xué)等學(xué)校已經(jīng)研制出了大型硬幣處理機(jī)的理論模型。河北邯鄲商通電子有限公司也已經(jīng)設(shè)計(jì)生產(chǎn)出了小型的硬幣清分計(jì)數(shù)機(jī)器。但是，由于技術(shù)問題未能批量生產(chǎn)，且大型處理機(jī)適應(yīng)的場合有限，一般銀行等小型企業(yè)不會(huì)購置，無法普及。國內(nèi)雖然網(wǎng)上也有小型硬幣處理機(jī)出售，但是多數(shù)分揀性能不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)漏揀或錯(cuò)揀的情況。因此，研究一種小型的可靠性高的硬幣分離裝置意義重大。

目前硬幣的分離和計(jì)數(shù)主要依靠人利用模具進(jìn)行，面對數(shù)量龐大的硬幣的分離不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且整理好的硬幣在轉(zhuǎn)換銀行時(shí)還會(huì)重復(fù)計(jì)數(shù)，仍然是一種人力上的浪費(fèi)?，F(xiàn)有的硬幣分類大多是采用以下的方式：一種是利用離心力，不同的硬幣因?yàn)椴煌馁|(zhì)量而被甩到不同的收集軌跡；另一種是利用不同硬幣的直徑不同來進(jìn)行分類。第一種類型的分類機(jī)大同小異，使用離心機(jī)工作時(shí)振動(dòng)噪音大，第二種類型的機(jī)器形式多，雖然都改善了噪音，但是分類的精確度卻不高，如何使不同面值的硬幣精準(zhǔn)的分類而不產(chǎn)生誤差，成為硬幣分類收集裝置設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，此外如何在硬幣精確分類前提下，又能進(jìn)行清點(diǎn)包裝收集，且保證分類、清點(diǎn)、收集在同個(gè)裝置內(nèi)同時(shí)進(jìn)行，這也是硬幣分類清點(diǎn)收集裝置研發(fā)的重點(diǎn)?，F(xiàn)有硬幣分離機(jī)主要存在如下問題需要解決：1、解決現(xiàn)有硬幣分類機(jī)振動(dòng)噪音大問題；2、解決投放硬幣的部分的限流減速問題；3、解決硬幣易堆積，或與滑軌發(fā)生干涉，而發(fā)生硬幣卡滯在機(jī)器內(nèi)部的問題；4、解決硬幣清點(diǎn)的準(zhǔn)確度問題；5、解決傳統(tǒng)分離機(jī)無法自動(dòng)包裝問題；6、解決人工分幣費(fèi)時(shí)、耗力、困難的窘境，節(jié)約分類成本。

本裝置可以實(shí)現(xiàn)硬幣的分類、整理和計(jì)數(shù)功能，解決硬幣清點(diǎn)難、耗時(shí)大、勞動(dòng)繁瑣的問題。對于銀行，交通公司等進(jìn)行硬幣分離有很大幫助。

2.分離清點(diǎn)裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1設(shè)計(jì)思路

裝置是一種雙層硬幣分離清點(diǎn)裝置，具有硬幣分類、清點(diǎn)和整理的功能。以實(shí)現(xiàn)幫助銀行或公交公司達(dá)到硬幣清點(diǎn)減輕工作強(qiáng)度的目的。

裝置分兩層，上層按照硬幣的直徑大小制作成不同大小的圓孔的篩子用于硬幣分類，下層主要用于清點(diǎn)計(jì)數(shù)；采用傳動(dòng)帶和限高板使不同硬幣能有序進(jìn)入下方的分離軌道，分離軌道上根據(jù)不同的硬幣尺寸開相應(yīng)大小的孔，符合尺寸的硬幣會(huì)掉入其相應(yīng)的計(jì)數(shù)通道，按照硬幣尺寸從小到大的變化，以最簡單的方法分離出各類硬幣，即（1元：25mm，5角：20.5mm，1角：19mm）在軌道上開有三段孔，寬度分別為，19.5mm、21mm、26mm，1元硬幣直徑大于前兩孔會(huì)通過軌道至第三個(gè)孔掉落，5角硬幣直徑大于第一個(gè)孔，會(huì)通過第一個(gè)孔而不會(huì)到達(dá)第三個(gè)孔，在第二個(gè)孔就掉落，1角硬幣小于所有孔，所以在第一個(gè)孔直接就會(huì)掉落。掉落后會(huì)通過下層主要裝置計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器會(huì)自動(dòng)讀取經(jīng)過計(jì)數(shù)通道的硬幣的個(gè)數(shù)，并將個(gè)數(shù)顯示，最后會(huì)分別進(jìn)入3個(gè)硬幣槽，分別對應(yīng)分離軌道不同掉落位置，依次裝入1角、5角、1元，最終實(shí)現(xiàn)硬幣分離。此裝置操作簡單，只要操作者以平穩(wěn)的速度加入硬幣，就能順利完成上述步驟。

2.2 裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

雙層硬幣分離清點(diǎn)裝置的整體設(shè)計(jì)主要分為：機(jī)身，傳送帶，分離軌道和計(jì)數(shù)器。該裝置三維建模圖如圖1所示，電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，將動(dòng)力傳遞給傳送帶，傳送帶勻速直線運(yùn)動(dòng)，在限高板的輔助作用下，硬幣逐一進(jìn)入下層硬幣分離軌道，通過重力的作用，各硬幣會(huì)依次經(jīng)過分離通道1，分離通道2，分離通道3，當(dāng)硬幣尺寸符合時(shí)會(huì)下落并分別通過一角計(jì)數(shù)器或五角計(jì)數(shù)器或一元計(jì)數(shù)器，最后會(huì)在顯示器上分別顯示出一元，五角，一角硬幣各自的總數(shù)。

2.3硬件電路及清點(diǎn)程序

硬件電路由紅外光電傳感器、STC89C52單片機(jī)、LCD1602？顯示模塊以及復(fù)位電路部分組成。光電傳感器檢測到硬幣的落入，將此信號(hào)傳遞給單片機(jī)，單片機(jī)對采集來的信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)、總和處理并將處理的結(jié)果傳遞到LCD1602顯示模塊顯示，顯示出1角、5角、1元的硬幣個(gè)數(shù)。當(dāng)需要重新開始計(jì)數(shù)時(shí)，按下復(fù)位按鈕，LCD1602？會(huì)顯示開機(jī)畫面，并且從0開始重新計(jì)數(shù)。清點(diǎn)程序如下

/*------------------------------------------------

主函數(shù)

------------------------------------------------*/

void main（）

{

cmg88（）；//關(guān)數(shù)碼管，點(diǎn)陣函數(shù)

LCD_Init（）；

LCD_Clear（）；//清屏

InitT0（）；

INT_init（）；

delay（20）；

a=0；b=0；c=0；

P3=0x1c；

while （1）

{ y=a-b；w=b-c；

d1=y%1000/100+0x30；e1=y%100/10+0x30；f1=y%10+0x30； //一角數(shù)量

d5=w%1000/100+0x30；e5=w%100/10+0x30；f5=w%10+0x30； //五角數(shù)量

d10=c%1000/100+0x30；e10=c%100/10+0x30；f10=c%10+0x30； //一元數(shù)量

LCD_Write_Char（0，0，0x31）； //一角

LCD_Write_Char（1，0，0x3a）；

LCD_Write_Char（2，0，d1）；

LCD_Write_Char（3，0，e1）；

LCD_Write_Char（4，0，f1）；

LCD_Write_Char（11，0，0x35）； //五角

LCD_Write_Char（12，0，0x3a）；

LCD_Write_Char（13，0，d5）；

LCD_Write_Char（14，0，e5）；

LCD_Write_Char（15，0，f5）；

LCD_Write_Char（0，1，0x31）； //一元

LCD_Write_Char（1，1，0x30）；

LCD_Write_Char（2，1，0x3a）；

LCD_Write_Char（3，1，d10）；

LCD_Write_Char（4，1，e10）；

LCD_Write_Char（5，1，f10）；

}

}

2.4 設(shè)計(jì)方案主要特點(diǎn)

（1）通過比對已有的分揀結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，提出一種新型結(jié)構(gòu)形式。該結(jié)構(gòu)利用皮帶不間斷傳輸提高分揀速度，同時(shí)利用硬幣自身的重力保持硬幣運(yùn)動(dòng)的軌跡，不僅簡化了結(jié)構(gòu)。同時(shí)也提高了機(jī)構(gòu)的運(yùn)行壽命和降低了出錯(cuò)率：

（2） 提出了一種節(jié)省空間的硬幣采集盒取出和放置方案。方案采用傾斜式的放置方案，利用比硬幣采集盒稍長的空間，從尺寸上減小了設(shè)備的體積。運(yùn)用紅外光電傳感器，對硬幣落入收集盒時(shí)進(jìn)行計(jì)數(shù)，最終把計(jì)幣數(shù)量和總幣值顯示出來。

（3） 支撐機(jī)構(gòu)采用整機(jī)的方式，保證所有的零件安裝到位。硬幣采集盒和硬幣導(dǎo)向機(jī)構(gòu)采用過渡配合，從而實(shí)現(xiàn)一步安裝到位。

2.5 樣機(jī)及特點(diǎn)

項(xiàng)目組成員按照設(shè)計(jì)方案，研制的雙層硬幣分離清點(diǎn)裝置，如圖2所示。

通過調(diào)試，該裝置解決了耗時(shí)耗力效率低的困擾，綜合了硬幣分類和清點(diǎn)等單一產(chǎn)品的功能性，操作性強(qiáng)，能實(shí)現(xiàn)順暢的硬幣分離和正確的計(jì)數(shù)清點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]吉順如.C程序設(shè)計(jì)教程與實(shí)驗(yàn)[M].清華大學(xué)出版社.

[2]程國鋼.51單片機(jī)常用模塊設(shè)計(jì)查詢手冊[M]（第2版）.清華大學(xué)出版社.

[3]郎家峰.硬幣檢測清分系統(tǒng)研究[D].南京：南京航空航天大學(xué)，2005.