硬幣自動分揀計數(shù)顯示裝置

林顯新

【摘 要】探索設(shè)計硬幣自動分揀計數(shù)顯示裝置。該裝置以光滑軌道為基礎(chǔ)，根據(jù)不同硬幣的直徑來分揀，并采用電磁感應(yīng)開關(guān)，用NXP單片機對分揀出來的硬幣進行計數(shù)、顯示。其結(jié)構(gòu)簡單、成本低，能實現(xiàn)硬幣的分揀、顯示計數(shù)功能，具有廣泛的使用推廣價值。

【關(guān)鍵詞】硬幣 自動分揀 計數(shù) 顯示 便捷式

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2016）07C-0188-02

硬幣，在日常生活中給人們帶來許多方便。隨著人口的增加和社會文明的進步，硬幣應(yīng)用越來越廣泛。硬幣在公共場所的流通既給人們帶來了方便，但也給硬幣收取量大的單位帶來了煩惱。本文探索設(shè)計硬幣自動分揀計數(shù)顯示裝置，該裝置以光滑軌道為基礎(chǔ)，根據(jù)不同硬幣的直徑來分揀，并采用電磁感應(yīng)開關(guān)，用NXP單片機對分揀出來的硬幣進行計數(shù)、顯示，其結(jié)構(gòu)簡單、成本低，能實現(xiàn)硬幣的分揀、顯示計數(shù)功能，具有廣泛的使用推廣價值。

一、工作原理與工作流程

本項目研究的硬幣自動分揀計數(shù)顯示裝置，其工作的基本原理是根據(jù)面值不同的硬幣具有直徑大小不同來區(qū)分的。首先要區(qū)分硬幣直徑的大小如表1。

為了能自動區(qū)分硬幣，我們在設(shè)計的時候考慮到不同面值的硬幣，它們的直徑有所區(qū)別來區(qū)分。加工材料板的大小直接影響分揀的效率、誤差。我們裝置分揀的原理是：首先分揀出直徑最小的一毛硬幣，把分揀出來的硬幣做檢測技術(shù)送到單片機。其次再分揀五毛的硬幣，因為五毛硬幣的直徑比一角的直徑大，而比一元的直徑小。其次對五角的直徑進行檢測技術(shù)。最后分揀一元的硬幣，并且計數(shù)。而把不是硬幣范疇的其他物品分離到非硬幣區(qū)。

該裝置的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，基本工作流程如下：

（一）進給區(qū)

進給區(qū)就是物料進給，把一角、五角、一元的硬幣等混合硬幣送入到物料進給區(qū)裝置，經(jīng)過物料進給裝置，通過一個漏斗和彎管，把混合硬幣一個一個送到分揀區(qū)1。

（二）分揀區(qū)

1.揀區(qū)1。通過進給區(qū)把混合硬幣送到分揀區(qū)1，在分揀區(qū)1會根據(jù)各面值硬幣直徑大小不同，設(shè)置相應(yīng)的漏口。首先把直徑最小的硬幣一角分揀出來，并通過光滑軌道進入到收集區(qū)1，在軌道處還有一個電磁檢測開光，把檢測到的脈沖信號輸入到單片機，并通過程序在顯示器上一角的數(shù)量加一。

2.分揀區(qū)2。通過分揀區(qū)1把五角、一元硬幣送到分揀區(qū)2，在分揀區(qū)2會根據(jù)這兩種硬幣直徑大小不同，設(shè)置相應(yīng)的漏口。首先把直徑相對較小的五角硬幣分揀出來，并通過光滑軌道進入到收集區(qū)2，在軌道處還有一個電磁檢測開光，把檢測到的脈沖信號輸入到單片機，并通過程序在顯示器上五角的數(shù)量加一。

3.分揀區(qū)3。通過進給區(qū)2把最后剩余的一元硬幣送到分揀區(qū)3，在分揀區(qū)3會根據(jù)一元硬幣直徑大小，設(shè)置相應(yīng)的漏口。把一元分揀出來，并通過光滑軌道進入到收集區(qū)3，在軌道處還有一個電磁檢測開光，把檢測到的脈沖信號輸入到單片機，并通過程序在顯示器上一角的數(shù)量加一。

4.非硬幣區(qū)。通過前面的分揀后，已經(jīng)把一角、五角、一元的硬幣已經(jīng)分揀出來了，而剩余非硬幣的物料，不能分揀到分揀區(qū)去，而是通過廢料通道把非硬幣的物料直接送到廢料區(qū)。

二、加工及實驗

（一）材料的選擇

該裝置在硬幣分揀區(qū)，主要是依靠其開孔直徑的大小，而這個孔的直徑精度直接決定分揀的正確率。其次導(dǎo)軌的光滑度極其重要，要想保證其順利分揀而不出現(xiàn)堆積現(xiàn)象，就得確保導(dǎo)軌的光滑，確保硬幣能順利滑下軌道。在分揀的主要材料是高分子耐磨材料，既能符合數(shù)控機床的車、銑而不變形，同時在固定的時候能經(jīng)得起開孔、攻螺紋。

（二）軌道滑坡的確定

實驗組首先通過設(shè)計軌道的斜度是15°，做成軌道，進行試驗。其次取出100個硬幣，30個一角的，35個五角的，35個一元的。放置好這個裝置，把混合硬幣放進料斗。結(jié)果試驗發(fā)現(xiàn)，有一部分五角的硬幣堆積在軌道上面，不能順利地滑到相應(yīng)的分揀口位置。正是由于軌道斜度不夠，導(dǎo)致硬幣重力下不能克服摩擦力運到相應(yīng)的位置，最后導(dǎo)致硬幣在某處出現(xiàn)大范圍的堆積。

實驗組再次把軌道的斜度設(shè)計成25°，進行試驗，同樣取出100個硬幣，30個一角的，35個五角的，35個一元的。放置好這個裝置，把混合硬幣放進料斗。結(jié)果試驗發(fā)現(xiàn)硬幣都能比較順暢地通過軌道進入到相應(yīng)的區(qū)分口。也就說明這個軌道的斜度是適合硬幣的分揀的。

實驗組把軌道的斜度設(shè)計成25°，進行試驗，同樣取出100個硬幣，30個一角的，35個五角的，35個一元的。放置好這個裝置，把混合硬幣放進料斗。結(jié)果試驗發(fā)現(xiàn)硬幣重力勢能太大，下滑的速度也比較大，一角的硬幣跑到了五角硬幣里面，不能很好地區(qū)分，誤差率比較大。

于是項目組通過加減斜度來測試，最終發(fā)現(xiàn)把軌道的斜度設(shè)置在24.6左右，分揀硬幣的正確率最高，可以達到99.0%。

三、材料加工的方式

（一）打孔和銑軌道

首先畫好圖紙，用數(shù)控銑床把確定好的三個分揀口銑出來，由于要保證精度在0.1mm以內(nèi)，所有必須多次測量孔的直徑，保證銑出來的孔能滿足精度要求。

（二）連接方式

首先，由于該裝置分為區(qū)分區(qū)、檢測區(qū)、儲存區(qū)等，所以在連接方面，要確保各連接面能光滑對接。其次，涉及鈑金件的加工，那么得用到氬弧焊來連接各部件。最后，為了保證能對分揀出來的硬幣進行檢測計數(shù)，得在鈑金軌道處開一口，用來安裝電磁感應(yīng)傳感器。

四、NXP單片機的計數(shù)顯示

硬幣主要是運用ARM系列的NXP開發(fā)板對硬幣的存取進行一個計數(shù)。這個計數(shù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，采用DC24V感應(yīng)開關(guān)對硬幣的加減數(shù)檢測，采用光耦合器把DC24V信號轉(zhuǎn)換成DC3.3V信號輸入到單片機里面，使用方便，實現(xiàn)模塊化，單片機可靠性高，可工作幾億個小時無故障，處理功能強，計數(shù)速度快，采用的是DC3.3V低電壓，低功耗。

（一）計數(shù)程序

采用的是ARM系列的NXP開發(fā)板進行計數(shù)，PI1.4、PI1.5、PI1.6運用于接收1角、5角、1元硬幣的脈沖計數(shù)，同時在LCD上顯示硬幣數(shù)量。

（二）顯示程序

顯示程序運用的是LCD液晶觸摸顯示器，把儲蓄罐中1角、5角、1元的硬幣數(shù)量顯示出來。

五、實驗小結(jié)

把混合硬幣倒入料斗，硬幣順著滑道向下運動，依次分揀出1角、5角、1元硬幣。該滑道的原理是根據(jù)錢幣直徑的大小進行設(shè)計實現(xiàn)分類。該滑道有三個出口，每個出口根據(jù)三種錢幣直徑設(shè)計，分類完畢后，通過軌道進入到儲存機構(gòu)。在分揀儲蓄的同時，對分揀出來的三種硬幣進行檢測計數(shù)和通過顯示屏顯示出來，最后可以對不同硬幣進行一個取幣操作，按一次一種硬幣的按鈕，就可以取出相應(yīng)的一枚硬幣，同時，顯示屏顯示出實際的硬幣數(shù)量。硬幣主要是運用ARM系列的NXP開發(fā)板對硬幣的存取進行一個計數(shù)。這個計數(shù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，采用DC24V感應(yīng)開關(guān)對硬幣的加減數(shù)檢測，采用光耦合器把DC24V信號轉(zhuǎn)換成DC3.3V信號輸入到單片機里面，最后通過顯示屏顯示出來。

六、應(yīng)用前景

本文研制的硬幣自動分揀計數(shù)顯示裝置由于裝備小，質(zhì)量輕，結(jié)構(gòu)原理簡單，便于操作，便于攜帶，而且成本較低，成本估算大約在200元左右。不僅能進行分類、計數(shù)，還可以進行取幣，所以在公交公司、超市、自營店、銀行、家庭的儲蓄罐都能使用。該裝置的取幣功能，可以在超市和便利店中更好地進行找錢，因此具有很大的市場推廣價值。

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（責編 黎 原）