硬幣分離兌換設計

山東科技大學機械電子工程學院 劉倩倩 趙一鳴 申展瑜 李 敏

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硬幣分離兌換設計

山東科技大學機械電子工程學院 劉倩倩 趙一鳴 申展瑜 李 敏

【摘要】硬幣分離兌換機能夠實現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構，包括工作流程，分離裝置，計數裝置及儲存裝置.該裝置具有設計簡單，操作方便，使用可靠，維護簡便，價格低廉，環保高效的優點，具有廣闊的應用前景。

【關鍵詞】硬幣；分離；兌換

1　引言

隨著貿易迅速發展，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階段，這樣會費時費力，嚴重影響效率。在中國當今社會，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點，包括硬幣流通壽命遠遠高于紙鈔。1枚現代技術條件制造的標準機制硬幣，流通次數可達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用。同時，有利于凈化現金流通環境，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揮輔幣的功能，并從長遠上來節約國家的造幣開支。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，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計流程

硬幣分離兌換機的整體結構示意圖，如圖1所示。結構采用旋轉撥片式。如若硬幣較多可采用鼓風機將硬幣進行更好的分離與篩選，由于處理的硬幣體積與數量較少于是本系統采用小S型撥片通過其物理結構上的優勢對硬幣進行篩選。將三種類型硬幣倒入機器后三種硬幣將根據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軸器上的S型形狀撥片的旋轉將殘余的硬幣混合進行最后的徹底篩選，篩選完成后再利用撥片的弧度進行反向轉動，將硬幣通過旋轉壁上的缺口轉出去，并將篩選出去的硬幣通過三個不同的軌道進行硬幣的分類、整理與計數，計數方面采用計數器進行計數，將通過滑軌的硬幣進行依次的計數，如若硬幣較多則采用壓力傳感器進行計數與統計；硬幣兌換機采用全自動式，用戶將紙幣送進入口，傳感器將對紙幣進行識別、驗鈔等一系列工作。將鈔票放入送鈔口，通過傳送系統將紙幣送入倉庫，通過傳感器將信息發送到芯片，芯片則發出信號進而驅動電機［1］，通過電磁鐵的吸附作用，吸附相應數值的硬幣并通過滑軌將硬幣送入出口，此時將電磁鐵斷電，硬幣將出落相應數量的一元硬幣。

圖1　硬幣分離兌換機的整體結構示意圖

圖2　硬幣分離模塊示意圖

3　結構設計

3.1硬幣分離模塊設計（見圖2）

硬幣分離部分采用逐級篩選的方式進行，包含了撥片，滑軌，亞克力板，聯軸器，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分離錯誤的現象，通過撥片的正向運行將硬幣攪勻并加快分離，如若硬幣分離結束則將撥片進行反向運轉將硬幣通過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導軌利用重力作用運輸至存儲硬幣的盒子中，導軌上安裝有計數傳感器對篩選出的硬幣進行計數，匯總。

3.2硬幣兌換模塊設計

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電的強弱及電磁鐵數量的不同有差異可以用來吸附不同數量的硬幣，再利用步進電機步距的可調性可將硬幣運送至指定位置。

圖3　硬幣兌換模塊示意圖

4　系統選材

產品外觀選用的材料是PVC軟玻璃。

軟玻璃又名PVC 軟質水晶板，是一種優質的塑膠復合材料，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，不發碎，不發硬，高彈性；（3）質地柔軟，易于做標記；（4）抗靜電。電絕緣性能優良，化學性能惰性，無毒無味，對人體無不良反應，并具有抗輻射性能，能有效防止靜電的產生和消散靜電。其具有的高韌性和高彈性，能有效起到減震作用，防止精密產品的碰、拉傷，有效保護新產品外表不受損傷。

產品所用篩選材料是亞克力板，其優點是：（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92%以上，所需的燈光強度較小，節省電能；（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）絕緣性能優良，適合各種電器設備；（5）自重輕，比普通玻璃輕一半，建筑物及支架承受的負荷小；（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，為日漸加強的環保意識所認同；（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　系統硬件電路設計

總體設計：

系統以單片機為核心，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。

計數部分：單片機通過傳感器得到輸入信號，經過技術處理通過1602液晶顯示屏進行數據顯示。

兌換部分：當入鈔口有紙幣放置時單片機開始進行信號采集和數據處理，經邏輯運算判斷出紙幣的面值。一旦判定為五元紙幣，紙幣經電機帶動的卷紙輪送達指定區域。

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

6　結語

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

參考文獻

［1］金發慶.傳感器技術與應用（第3版）［M］.機械工業出版社，2012. ［2］李朝青，劉艷玲.單片機原理及應用［M］.北京航空航天大學出版社，2013.