基于澡堂換卡情況下自動存取鑰匙刷卡機的設計與應用

摘 要：會員制的推廣催生了很多需要使用會員卡兌換相應物品的情境，如酒店使用會員卡換房卡，學校澡堂使用一卡通換取鑰匙等。帶來諸多便利的同時，也存在很多問題。工作人員每天重復單一的簡單工作，枯燥乏味，導致錯誤率增加，效率低下。

關鍵詞：一卡通；刷卡機；芯片讀取器

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 02-0000-01

就學校澡堂來說，學校現有的澡堂實現換卡的流程為管理人員收取一卡通、換鑰匙，退鑰匙、刷卡、退卡。這樣，很費時費力，經常出現排長隊換鑰匙的情況，我們的自動存取鑰匙刷卡機實現了學校的澡堂刷退卡、取換鑰匙自動化。即機器自動識別一卡通，吐出鑰匙，待還鑰匙時，退出一卡通，并自動刷卡扣錢。這種新型設計不僅解放人力，縮短了一次換卡刷卡所需的時間，而且大大提高了效率和正確率。這種機器還可使用在類似的場合，具有普遍推廣的價值。

自動換物機是一種很常見的便民設計。包括超市自動存包機，街頭自動售貨機等。但是，專門針對卡與其它物品兌換的機器卻還是空缺。因此，我們設計了基于澡堂換卡情況下自動存取鑰匙刷卡機。

自動存取鑰匙刷卡機負責完成校園一卡通的儲存，出澡堂衣柜鑰匙，鑰匙歸還儲存，出校園一卡通并刷卡扣錢的功能。

機器外部主要由顯示器、如卡口、出卡口、兩側鑰匙存儲發放機構組成。

具體部件說明如下：（1）顯示器。負責顯示學生消費金額，兼具有顯示鑰匙號的功能（鑰匙號在鑰匙上也有）；（2）入卡口。學生將校園一卡通推進入卡口，入卡口處的飛輪儲存學生推動時產生的動能，帶動入卡口處上下兩個擠壓滾輪，將校園一卡通吸入機箱內，同時，由于入卡口呈45度傾斜向下，卡片也可依靠自身重力滑入機器內部儲卡筒上與入卡口相對應的通心卡槽內存儲。入卡口處有毛絨刷，可清潔磁卡，防止污染。入卡口具有磁卡讀取模塊，可以在吸入磁卡的同時，讀取磁卡身份；（3）出卡口。卡片從內部儲卡筒內沿著出卡導軌掉出來后，滑到出卡口，出卡口可以扣除校園一卡通洗澡費用；（4）鑰匙存儲發放機構。機箱兩側各有一個鑰匙筒，鑰匙筒外殼具有保護內部機構和防止學生偷取鑰匙的功能。外殼底部有一個開口，可露出內部轉盤上的一個鑰匙掛勾。掛鉤均勻分布在內部轉盤上，每當學生掛上或取出一個鑰匙之后，轉盤轉動一定角度，露出下一個掛鉤。每個掛鉤上都有一個觸動傳感器，掛上（取出）鑰匙（如果此時將鑰匙又取消，則無效），轉盤則轉動一次。轉動結束后，鑰匙盤外殼內表面有一個IC芯片讀取器，用于確認掛上的是鑰匙（若不是鑰匙，則不發卡）（若取出則無此步驟）、讀取洗澡的時長以確定費用（若取出則無此步驟）以及讀取鑰匙的編號，并傳送給機器內部轉筒，放出相應校園一卡通并扣錢（若取出則僅記錄鑰匙號）；（5）機器內部是儲卡機構。它由旋轉電機、升降電機、儲卡筒、通心卡槽、出卡導軌、空心內軸、齒輪等組成；（6）旋轉電機負責儲卡筒的旋轉，升降電機負責儲卡筒的升降，二者配合以使儲卡筒上的通心卡槽開口對準機箱入卡口。通心卡槽呈45度傾斜向下，便于磁卡滑入，整個儲卡筒上開滿了均勻分布的通心卡槽，每個卡槽都有它自己的編號，已經儲存在機器控制電路里面了。機器能記住卡的身份與相應卡槽的編號，以便出卡。儲卡筒中間插入了一根空心內軸，軸上有三個（根據機器卡片容量不同可以設計不同數量）電磁閥門，大小與卡片一般大。只要閥門對準通心卡槽內缺口，并且閥門打開，卡片即可依靠自身重力滑入空心軸內接著滑出儲卡導軌來到出卡口。空心內軸也配有旋轉電機與升降電機，以使電磁閥門與通心卡槽開口對準。由于具有兩個旋轉升降部件，并且存在雙重對準需求，故軟件算法上存在一個最優旋轉、升降方法。

具體運行方式如下：（1）內部儲卡筒運動，使最近的一個通心卡槽開口對準入卡口；（2）學生將校園一卡通插入如卡口，入卡口清潔、吸入磁卡并讀取身份保存。磁卡滑入通心卡槽內保存；（3）鑰匙盤旋轉，放出一個掛鉤并記錄鑰匙號，學生取下鑰匙。轉盤轉至下一個最近的空掛鉤處。若下一個同學是來洗澡的，則當他插入校園一卡通后，轉盤繼續轉至下一個掛有鑰匙的掛鉤處；（4）同學洗完澡，將鑰匙掛致掛鉤上，鑰匙轉盤旋轉并讀取鑰匙編號，確認鑰匙信息后，控制芯片調出相應校園一卡通儲存位置編號，儲卡筒內軸旋轉、升降，對準相應通心卡槽，電磁閥打開，磁卡滑落至出卡口，同時扣除洗澡費用。

整個系統完全自動地完成一換卡，刷卡，返卡整個流程，取代人工，降低了人力成本。相比人工換卡方式，自動取物機完成一次換卡的時間更短，能減少消費者排隊等待的時間，提高用戶滿意度。多采用機械結構傳動，充分利用人的推力和自然重力，降低能耗。通過在入口處用毛刷清理、通道內部噴漆處理減少附著力，使自動取物機能適應不同清潔程度的卡的存取。將鑰匙和卡有秩序地存放起來，外觀整潔。同時，封閉性的處理可防止卡或鑰匙被非法取走。

當然，我們的設計也有一些待改進的地方。機器采用金屬結構，在澡堂較為濕潤的環境中，容易出現生銹進水的情況，但可通過油漆和適當的干燥處理進行緩解。另外，我們設計的機器不能自行修復，一旦出現問題，還需人工解決。

自動存取鑰匙刷卡機設計新穎，使用方便，解放人力，節省資源，具有廣闊的市場前景和利用價值。

參考文獻：

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