基于分離盤的硬幣清分機實例介紹

摘 要：硬幣代替小面額紙幣流通給人們帶來許多方便的同時也帶來了一些問題。銀行等一些特殊部門要對大量的硬幣要進行高效的處理，如計數、清分、包裝等以便使其再流通，因此硬幣清分系統應運而生。介紹一種根據硬幣直徑大小進行幣值清分的方法；利用光敏傳感器進行硬幣的計數的原理電路，實現硬幣清分和計數的要求。

關鍵詞：硬幣；分離盤；硬幣清分機；計數

中圖分類號：F830.4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3198（2007）09-0280-02

目前在世界范圍內，硬幣以其成本低，流通次數多、耐磨損、易回收等無可替代的優勢將占領小面額貨幣市場是大勢所趨。我國第五版人民幣的發行，輔幣(10元以下)硬幣化已經成為一種趨勢，硬幣的投放量還將大幅度增加。由于硬幣手工清分成本大，利潤小，一般不復點且誤差多，因此硬幣流通自動化成為迫切的社會需求，市場需要一種成熟可靠的硬幣自動處理機具。鑒于此需要，我們研制用于處理上述問題的機具。

1 硬幣清分機概述

銀行等一些特殊部門要對大量的硬幣進行高效的處理，如計數、分類、包裝等以使其再流通，無人售票車、投幣電話等需要對硬幣進行實時識別，自動售貨機除了識別之外，還要提供找零功能等，所有的這些問題促使硬幣清分機應運而生。

硬幣清分機是對高速通過的硬幣進行識別、計數，同時對偽幣、殘幣進行剔除的系統。它是分類機、計數機、包裝機、銷毀機等眾多硬幣處理器具的基礎。由于國情和貨幣體系不同，研制各國統一的硬幣清分系統不現實，因此，需要針對不同的貨幣體系研制相應的清分系統。

在這個領域里，國外較早的開展了研究，并且做了大量的工作。開發的產品大致也分為三個檔次，低檔、中檔和高檔。低檔清分速度在1000枚/min以下，中檔為1000～1500枚/min左右，高檔則在1500枚/min以上。所使用的清分方法上主要有兩大類，一類是根據物理技術進行清分，另一類是根據性能指標進行清分。高速清分基本上都是采用性能指標來進行清分。在此領域比較有代表性的是著名的瑞典 SCANCOIN AB 公司，它是一家專業生產各種銀行器具的公司，成系列地研制了針對不同貨幣體制下的清分系統，SCAN COIN AB 公司有專業的產品在國內使用，誤判率≤0.5%。但其價格昂貴且進行技術壟斷，同時針對材質相近甚至一致的偽幣，其檢測顯得無能為力。

在國內，清華大學、北京科技大學、上海交通大學、杭州電子科技大學、蘇州大學、福州大學等多家單位均對如何進行正確的硬幣識別做過深入研究，在機理上普遍采用電渦流法。這些單位的研究在可能涉及的硬幣范圍內取得了較好的效果，但對硬幣的鑒別都局限于項目本身，存在不系統、不完整，對偽幣效果識別不好等問題。

綜觀來看，當今國內外硬幣清分裝置，或者設計原理簡單，抗振動、抗電磁干擾能力差，識別偽幣能力差；要么制造復雜、價格昂貴、缺少實用價值。

2 硬幣清分機設計

2.1 工作流程

對于混幣分類功能的實現，目前有很多種方法，有根據形狀尺寸分類的，有根據材料性質不同分類的，有根據體積密度不同進行分類的，還有根據顏色不同進行分類的，當然最新的有根據圖象圖案不同進行分類的，以后肯定還會有其他的更先進的方式來對硬幣進行分類。這里介紹一種比較簡便的方法來實現混幣的分類。對七種不同幣值的硬幣進行了的比較發現：1元硬幣重量最大，直徑最大，厚度也比其它幣值的硬幣大一點。1分硬幣的直徑最小，其它的硬幣在直徑尺寸上也各有差異。因此我們就以硬幣的直徑尺寸作為分離七種硬幣幣值的準則，對七種幣值的硬幣進行分離。

首先把混合的硬幣按幣值分成七類，拿1元硬幣來說，1元硬幣被歸成一類后，然后對其進行計數。其他六種硬幣的具體操作與一元的硬幣一樣，這里不作重復介紹。其的工作流程如圖1所示。

2.2 方案的設計

具體的分離步驟是這樣的，首先混幣通過傳輸裝置，定時定量的（定時定量的目的在于防止一次送進過多的硬幣而導致分離盤負擔過大，引起堵塞和分離不流暢）傳輸一部分混幣到圖中所示的分離盤，起先我們分離的是幣值為1分的硬幣，所以分離孔設計的要比1分的硬幣略大，比其它幣值的硬幣直徑都要小，以此為標準再經過實驗產生的分離效果，我們確定一個合適的直徑，這樣一來，1分的硬幣和其它幣值的硬幣就區分了出來。

其工作原理如下：啟動電動機，電動機帶動分離盤，使得分離盤轉動，則分離盤中的硬幣作離心運動，硬幣被甩進引導管（內含7個分離孔，孔的大小循序從右到左依次變大），然后根據硬幣的尺寸由小到大的循序對硬幣進行分離。其裝置簡圖如圖2所示。

2.3 硬幣的計數

本系統采取的是利用光敏傳感器作為基本傳感器進行硬幣的計數。計數裝置是用光電三極管作為檢測元件。其檢測原理如圖3所示。

圖中黑色為待計數的硬幣，Vi為24V電源電壓，Vo為輸出電壓，R1和R2為限流電阻器，A和B分別是發光二極管的發射端和接收端。

當硬幣陸續通過圖示位置時，接收端會收到光信號，通過一個就會收到一個光信號，通過N個就會收到N個光信號，同時在其輸出端輸出N個電脈沖信號。采用一單片機對輸出的電脈沖信號的下降沿進行計數，并且通過LED數碼顯示管將計數結果顯示出來。

3 電路設計

為了滿足上述系統的正常工作，我們可以采用可編程控制器進行設計，也可以采用單片機自行開發印制電路板。前者開發周期短，抗干擾能力強，但作為批量生產，其價格昂貴，保密性不好，他人易于模仿。后者開發時須投入一些人力物力，對于只有開關量輸入、輸出的控制系統，干擾比較容易解決，只要電路板布線合理一些、整線布線注意一下就可以了。

4 控制程序簡介

硬幣清分機流程圖簡介：首先啟動電源，對系統進行初始化，然后系統是否設置參數，電機轉動，系統開始計數，如果中途想暫停，按下暫停按鈕，則電動機停止轉動。如果中途沒暫停，則系統繼續運行，直到硬幣的數目大于或等于錢箱的總容量，電機才停止轉動，從而系統運行結束。

5 結論

本機采用根據硬幣直徑的大小對幣值進行清分的方法，雖然不具備辯偽功能，但可以對中國現行硬幣快速準確按幣值進行清分。主要特色是設計簡便、清分準確、使用可靠、維護簡便、價格低廉等。而且系統具備擴展的潛能，可以滿足將來硬幣清分機發展的需求。筆者與河北匯金科技有限公司共同開發，應用此技術生產的硬幣清分計數機。已成功地在銀行、公交公司等部門使用，大大提高了他們的工作效率，降低了成本費用。因此此產品具備較高的推廣應用價值，其發展前景相當廣闊！

參考文獻

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