基于分离盘的硬币清分机实例介绍

摘 要：硬币代替小面额纸币流通给人们带来许多方便的同时也带来了一些问题。银行等一些特殊部门要对大量的硬币要进行高效的处理，如计数、清分、包装等以便使其再流通，因此硬币清分系统应运而生。介绍一种根据硬币直径大小进行币值清分的方法；利用光敏传感器进行硬币的计数的原理电路，实现硬币清分和计数的要求。

关键词：硬币；分离盘；硬币清分机；计数

中图分类号：F830.4 文献标识码：A 文章编号：1672-3198（2007）09-0280-02

目前在世界范围内，硬币以其成本低，流通次数多、耐磨损、易回收等无可替代的优势将占领小面额货币市场是大势所趋。我国第五版人民币的发行，辅币(10元以下)硬币化已经成为一种趋势，硬币的投放量还将大幅度增加。由于硬币手工清分成本大，利润小，一般不复点且误差多，因此硬币流通自动化成为迫切的社会需求，市场需要一种成熟可靠的硬币自动处理机具。鉴于此需要，我们研制用于处理上述问题的机具。

1 硬币清分机概述

银行等一些特殊部门要对大量的硬币进行高效的处理，如计数、分类、包装等以使其再流通，无人售票车、投币电话等需要对硬币进行实时识别，自动售货机除了识别之外，还要提供找零功能等，所有的这些问题促使硬币清分机应运而生。

硬币清分机是对高速通过的硬币进行识别、计数，同时对伪币、残币进行剔除的系统。它是分类机、计数机、包装机、销毁机等众多硬币处理器具的基础。由于国情和货币体系不同，研制各国统一的硬币清分系统不现实，因此，需要针对不同的货币体系研制相应的清分系统。

在这个领域里，国外较早的开展了研究，并且做了大量的工作。开发的产品大致也分为三个档次，低档、中档和高档。低档清分速度在1000枚/min以下，中档为1000～1500枚/min左右，高档则在1500枚/min以上。所使用的清分方法上主要有两大类，一类是根据物理技术进行清分，另一类是根据性能指标进行清分。高速清分基本上都是采用性能指标来进行清分。在此领域比较有代表性的是著名的瑞典 SCANCOIN AB 公司，它是一家专业生产各种银行器具的公司，成系列地研制了针对不同货币体制下的清分系统，SCAN COIN AB 公司有专业的产品在国内使用，误判率≤0.5%。但其价格昂贵且进行技术垄断，同时针对材质相近甚至一致的伪币，其检测显得无能为力。

在国内，清华大学、北京科技大学、上海交通大学、杭州电子科技大学、苏州大学、福州大学等多家单位均对如何进行正确的硬币识别做过深入研究，在机理上普遍采用电涡流法。这些单位的研究在可能涉及的硬币范围内取得了较好的效果，但对硬币的鉴别都局限于项目本身，存在不系统、不完整，对伪币效果识别不好等问题。

综观来看，当今国内外硬币清分装置，或者设计原理简单，抗振动、抗电磁干扰能力差，识别伪币能力差；要么制造复杂、价格昂贵、缺少实用价值。

2 硬币清分机设计

2.1 工作流程

对于混币分类功能的实现，目前有很多种方法，有根据形状尺寸分类的，有根据材料性质不同分类的，有根据体积密度不同进行分类的，还有根据颜色不同进行分类的，当然最新的有根据图象图案不同进行分类的，以后肯定还会有其他的更先进的方式来对硬币进行分类。这里介绍一种比较简便的方法来实现混币的分类。对七种不同币值的硬币进行了的比较发现：1元硬币重量最大，直径最大，厚度也比其它币值的硬币大一点。1分硬币的直径最小，其它的硬币在直径尺寸上也各有差异。因此我们就以硬币的直径尺寸作为分离七种硬币币值的准则，对七种币值的硬币进行分离。

首先把混合的硬币按币值分成七类，拿1元硬币来说，1元硬币被归成一类后，然后对其进行计数。其他六种硬币的具体操作与一元的硬币一样，这里不作重复介绍。其的工作流程如图1所示。

2.2 方案的设计

具体的分离步骤是这样的，首先混币通过传输装置，定时定量的（定时定量的目的在于防止一次送进过多的硬币而导致分离盘负担过大，引起堵塞和分离不流畅）传输一部分混币到图中所示的分离盘，起先我们分离的是币值为1分的硬币，所以分离孔设计的要比1分的硬币略大，比其它币值的硬币直径都要小，以此为标准再经过实验产生的分离效果，我们确定一个合适的直径，这样一来，1分的硬币和其它币值的硬币就区分了出来。

其工作原理如下：启动电动机，电动机带动分离盘，使得分离盘转动，则分离盘中的硬币作离心运动，硬币被甩进引导管（内含7个分离孔，孔的大小循序从右到左依次变大），然后根据硬币的尺寸由小到大的循序对硬币进行分离。其装置简图如图2所示。

2.3 硬币的计数

本系统采取的是利用光敏传感器作为基本传感器进行硬币的计数。计数装置是用光电三极管作为检测元件。其检测原理如图3所示。

图中黑色为待计数的硬币，Vi为24V电源电压，Vo为输出电压，R1和R2为限流电阻器，A和B分别是发光二极管的发射端和接收端。

当硬币陆续通过图示位置时，接收端会收到光信号，通过一个就会收到一个光信号，通过N个就会收到N个光信号，同时在其输出端输出N个电脉冲信号。采用一单片机对输出的电脉冲信号的下降沿进行计数，并且通过LED数码显示管将计数结果显示出来。

3 电路设计

为了满足上述系统的正常工作，我们可以采用可编程控制器进行设计，也可以采用单片机自行开发印制电路板。前者开发周期短，抗干扰能力强，但作为批量生产，其价格昂贵，保密性不好，他人易于模仿。后者开发时须投入一些人力物力，对于只有开关量输入、输出的控制系统，干扰比较容易解决，只要电路板布线合理一些、整线布线注意一下就可以了。

4 控制程序简介

硬币清分机流程图简介：首先启动电源，对系统进行初始化，然后系统是否设置参数，电机转动，系统开始计数，如果中途想暂停，按下暂停按钮，则电动机停止转动。如果中途没暂停，则系统继续运行，直到硬币的数目大于或等于钱箱的总容量，电机才停止转动，从而系统运行结束。

5 结论

本机采用根据硬币直径的大小对币值进行清分的方法，虽然不具备辩伪功能，但可以对中国现行硬币快速准确按币值进行清分。主要特色是设计简便、清分准确、使用可靠、维护简便、价格低廉等。而且系统具备扩展的潜能，可以满足将来硬币清分机发展的需求。笔者与河北汇金科技有限公司共同开发，应用此技术生产的硬币清分计数机。已成功地在银行、公交公司等部门使用，大大提高了他们的工作效率，降低了成本费用。因此此产品具备较高的推广应用价值，其发展前景相当广阔！

参考文献

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