硬幣清分機的研究與開發

摘 要：為了實現目前流通的三種硬幣的快速分離、清點的目的，應用三維軟件CAXA進行實體建模并制造出實物。該機器利用電機帶動各個部分的運轉，以離心力的原理，使得硬幣有序堆積，通過使用特制撥板，實現硬幣的快速分離，運用arduino—nano驅動紅外激光發射接收對管進行計數。經實驗表明，該設工作穩定、性能可靠、整機效率可達500 枚/分鐘。

關鍵詞：CAXA；硬幣；離心力；激光計數；單片機

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.17.169

0 引言

目前在日常生活中硬幣流通量較大的公共服務行業，如公交公司等，硬幣數量多且雜，在分類和清點方面耗費大量人力、效率低，而現有的一些分離裝置，只能實現一次分離一種硬幣，很少能夠實現一次性分離多種硬幣且具有清點功能的機器。為了滿足市場需求，我們研制用于處理上述問題的機器。

1 硬幣清分機的設計方案

1.1 硬幣清分機的性能要求

硬幣清分機是集硬幣分類、計數和收集為一體的自動化裝置。其主要性能要求如下：

（1）能將現行流通的第五套人民幣（一元、五角、一角）進行分類處理；（2）計數準確：對以分類硬幣自動計數，實時顯示計數信息；（3）對同類硬幣進行收集；（4）人性化設計：操作面板設計簡潔，使用維修方便，操作簡單安全；（5）清分速度可達500 枚/分鐘。

1.2 硬幣清分機的工作流程分析

硬幣清分機的工作流程：

（1）離心堆棧：是將混雜在一起的硬幣送入離心盤中，開啟電機，利用離心力的原理將成堆的硬幣分散開，并送入硬幣筒中形成一個縱向序列。（2）分類：是將硬幣筒中不同面值的硬幣進行分類。 （3）計數：是對分類過的各類硬幣進行。（4）收集：是硬幣由于重力作用落入與計數筒對齊的接幣筒中

2 硬幣清分機的機械結構

結構設計應滿足以下要求：首先實現預定的總體尺寸要求；其次能夠實現硬幣的分類、計數和收集；第三具有一定的強度能夠支撐其整個機器；最后還應保證各電子元器件安裝到位。因此在以上要求下設計了如下四個主要結構單元：硬幣分離單元、硬幣處理單元、硬幣計數單元和硬幣收集單元。

2.1 硬幣分離單元

硬幣清分機的硬幣分離單元如圖 1所示。

硬幣分離單元由離心盤、落幣筒組成。首先將混雜在一起的各類硬幣倒入離心盤中，按下啟動按鈕，離心盤會在電機的驅動下運轉，在離心力作用下將硬幣甩入落幣筒中。此部分目的在于讓硬幣能夠堆積成一列，以便在硬幣處理單元能有序實現分類功能。

2.2 硬幣處理單元

硬幣清分機的硬幣處理單元如圖2所示。

硬幣處理單元由上分離軌道、撥板、下分離軌道三部分組成。通過電機帶動特制的撥板推動硬幣，從而使得硬幣在下分離軌道上依次經過由小到大的三個孔，一旦尺寸符合，硬幣會在重力作用下自行掉落。由于落幣筒底端到下分離軌道的距離只有一個硬幣的高度，所以當撥板推走一枚硬幣后，下一枚硬幣下落補上空位，等待下一輪的分離。

2.3 硬幣計數單元

硬幣計數單元由12對紅外激光管、單片機和液晶顯示屏組成。我們將12對紅外激光管分為4組，每組根據硬幣筒徑大小分為1元部分計數，5角部分計數和1角部分計數，采用arduino—nano驅動紅外激光發射接收對管進行計數。最后數據端口進入arduino—nano進行加和計數，最終顯示為xxx.xx yuan。

2.4 硬幣收集單元

硬幣收集單元由12個接幣筒組成，從下分離軌道掉落的硬幣分別落入各自的接幣筒中。在接幣筒滿了之后通過電機控制機構底部的轉盤轉動，將硬幣送到操作者的手中。

3 結束語

本文從原理和結構上介紹了一種能實現硬幣分類、計數和收集功能的硬幣清分機。通過實驗驗證了該裝置能夠一次性分離多個不同種類的硬幣，準確率高、速度快、節省人力資源。

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作者簡介：趙馳（1996-），男，陜西西安人，本科在讀，研究方向：機械電子工程。