通用式桌面型硬币分拣机设计

李宗昊

摘 要 本文提出一种通用式桌面型的硬币分拣机设计方案，根据硬币物理性质的不同实现对不同面值货币的分拣和整理，同时增加假币识别功能，以提高设计方案的实用性。由设计方案制作出了硬币自动分拣机实物模型，实验表明该硬币分拣机具有良好的硬币分类和整理收纳的功能。

【关键词】简易 硬币分类 自动装置

硬币作为一种具有规范统一、不易磨损及使用方便的货币，在人们零售生活中扮演着重要作用，但同时硬币分拣和计数较纸币而言更为繁琐，通常需要大量的人力进行清分，这样不仅为资金入账造成不便，同时也严重影响工作效率，造成相关人力资源的浪费，因此设计一种通用简便的硬币分拣机就具有较好前景。

1 通用式桌面型硬币分拣机的设计分析

1.1 硬币分拣机的发展分析

硬币分拣机整体上可以分为立式和卧式两种结构，其中立式结构适用于有包卷需求的大型机器，多为满足银行和印钞厂的实际需求。而卧式结构不仅完成硬币分揀功能，较立式相比具有体积小、通用性强的特点。硬币分拣机功能单元主要包括硬币投料结构、硬币分离机构、硬币鉴伪机构及计数显示结构。目前常用的硬币投料机构分为转盘式结构和滑道式结构，转盘式结构对机器运行有更高的要求，在合理安排结构的前提下滑道式结构具有入料速度快和操作简单的特点，更适用于小型硬币分拣机的设计。

1.2 不同面值硬币的辨别分析

硬币分拣机根据机构不同可以分为非机械式分拣机、电磁式分拣机和离心式分拣机，非机械式分拣机虽然结构简单，装置轻便，但只能完成简单的硬币鉴伪并且不能计数，离心式分拣机实用性高，但同时存在分拣精度低和无法鉴伪的缺点，电磁式具有分拣效率高，分拣精度好的特点，适用于小型分拣机的适用。本设计中的通用式小型硬币分拣机采用止通规原理，根据不同面额硬币物理性质的差异性进行分类。

1.3 硬币鉴伪功能的原理及实现

真币与伪币在表面处理手法和材质上存在不同，伪币在表面采取镀锌或镀铬，内部则采用铁芯或钢芯，因此通过电阻应变压力传感器检测被测硬币的质量是一种较为方便使用的鉴伪手段。硬币的质量约在1.15-6.1g，采用电阻应变压力传感器获得硬币质量，通过信号调理电路整形放大之后，即可通过窗口比较器进行质量校验，当三个窗口比较器输出均为低电平，即为假币。

2 通用式桌面型硬币分拣机的结构设计

2.1 硬币分拣机投料机构设计

投料机构是硬币分拣机的重要组成部分，合理的投料机构设计可以保证硬币分拣工作的快速性和灵活性，在硬币分拣机设计初时用无外加动力的投料机构，但试验发现这种结构无法保证硬币下滑的平稳性，同时也易造成硬币飞出筛选机构或卡在机构中，通过结构优化引入拨动扇叶和减速板来保证硬币的平稳下滑。在设计过程中，拨片及滑道旋转用的主副步进电机采用M542细分步进驱动器，可以保证拨片操作的精准性和稳定性，同时创新性的采用三扇叶形状，实现一周旋转角度控制在120度，有效缩短操作时间，提高了硬币分拣机的运行效率。此外，本设计方案中采用单滑梯式滑道，在保证硬币下滑稳定性的同时，可以节约分拣时间，减小装置体积。

2.2 硬币分拣机分离机构设计

通用式桌面型分拣机的质量采集模块是保证硬币正确分拣的基础，其核心部件是称重传感器，在本设计中选择电阻应变压力传感器，当检测硬币质量后，与1元、5角和1角窗口比较器的阈值进行比较从而可以确定硬币及假币类型，根据结果经多路转换开关输出控制脉冲，完成硬币分拣及伪币退换的功能。主步进电机带动三扇叶形状拨片旋转动作，副步进电机带动单滑道进行左右移动将硬币送入到不同的分拣口，当机构识别到假币时，则会发出声光报警信号，并假币送到出口。

3 通用式桌面型硬币分拣机的操作流程

通用式桌面型硬币分拣机的操作流程包括：压力传感器1选择电阻应变压力传感器，获得当前硬币质量，经信号调理电路2整形放大后，分别送入1元窗口比较器13、5角窗口比较器14、1角窗口比较器15中进行比较，窗口比较器选择LM339，其中1元窗口比较器上下限为5.9g和6.3g，5角窗口比较器上下限为3.6g和4.0g，1角窗口比较器上下限为3.0g和3.4g。三个窗口比较器输出为高电平者即为当前硬币所属类型，若三个窗口比较器输出均为低电平，即为假币。三个窗口的输出经多路转换开关后调整脉冲信号发生器16、17频率，多路转换开关采用CD4052多路模拟开关，驱动5和驱动8选择M542细分步进驱动器，主电机6和副电机9为28BYJ48型步进电机，拨片7设计为三扇叶形状，滑道10采用滑梯式，脉冲信号发生器17发出控制脉冲经驱动5控制主电机6旋转拨动拨片7旋转120度，使硬币滑落至滑道，脉冲信号发生器16发出控制脉冲经驱动8控制副电机9旋转，带动滑道10旋转至至硬币对应的分拣口，实现硬币分拣。启停按钮11包括启动键、停止键，计数器19为74LS190，显示12为LED，显示分拣的硬币数量及分拣用时，操作流程如图1。

4 结束语

通用式桌面型硬币分拣机可实现对国内流通的一元、五角、一角等3种硬币的准确分拣与整理，并可以对假币进行有效识别及报警，具有线路简单，体积小，无需编程、识别速度快，识别率高，制作容易、易于实现等特点，适宜广泛推广应用，另外，本设计方案还配备辅助启停按钮和LED显示共同运作，具有启动、停止、显示分拣的硬币数目等参数功能，具有智能化、人性化的特点。

参考文献

[1]蒋小盼.筛动式硬币分类装置及其仿真运动的设计[J].工业设计，2016（06）.

[2]冯大鹏.高效硬币自动分类装置的设计[J].湖北理工学院学报，2016（05）.

[3]郎家峰.硬币检测清分系统研究[D].南京：南京航空航天大学，2005.

作者单位

长春第二实验中学学生 吉林省长春市 130022