多功能硬幣清分機(jī)

王震

摘 要：近年來，隨著自動售貨機(jī)、中小型超市、社區(qū)便利店的快速發(fā)展，市場上出現(xiàn)了大量的硬幣。本研究針對硬幣手工清分費(fèi)時費(fèi)力，以及主流的硬幣分離器存在成本高、不環(huán)保的缺點(diǎn)，系統(tǒng)地介紹了硬幣清分機(jī)的工作流程。該裝置不僅具備對我國現(xiàn)行硬幣快速準(zhǔn)確按幣值進(jìn)行自動分理的能力，同時還具備計數(shù)、顯示總額的功能，具有設(shè)計簡便、分離準(zhǔn)確、使用可靠、維護(hù)簡便、環(huán)保高效的優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：硬幣清分機(jī)；階梯式導(dǎo)軌；離心；3D打印；計數(shù)

1 技術(shù)背景及研究意義

隨著無人售票、自動售貨機(jī)的推廣，硬幣流通量大大增加，特別是公交公司、金融部門等每天要對大量硬幣進(jìn)行分類，工作量巨大。雖然市場上已經(jīng)有各種硬幣分類機(jī)，但由于價格昂貴，一次分離量少等原因，目前國內(nèi)仍普遍采用人工處理的方式。由于硬幣手工清分成本大，利潤小，一般不復(fù)點(diǎn)且誤差多，因此硬幣流通自動化成為迫切的社會需求，市場需要一種成熟可靠的硬幣自動處理機(jī)具。不斷提高硬幣的識別能力和計數(shù)速度是硬幣清分機(jī)研究的主要方向。

2 整體方案設(shè)計（見圖1、圖2、圖3）

3 工作原理

首先將三種不同規(guī)格混合的硬幣放入到漏斗3中，在重力的作用下硬幣從漏斗3的底部落下進(jìn)入到離心筒12中，硬幣在離心筒12中離心后經(jīng)硬幣出口12-1進(jìn)入到彎接頭13，在慣性和重力的作用下硬幣將進(jìn)入到滑道4中，滑槽Ⅰ4-1、滑槽Ⅱ4-2和滑槽Ⅲ4-3的寬度分別與一角硬幣、五角硬幣、一元硬幣的直徑對應(yīng)相等。所以不同規(guī)格直徑的硬幣分別進(jìn)入到與直徑對應(yīng)相等的滑槽中，從而完成硬幣的分類和分離。硬幣分離后從對應(yīng)的硬幣進(jìn)入孔Ⅰ4-4、硬幣進(jìn)入孔Ⅱ4-5或者硬幣進(jìn)入孔Ⅲ4-6中落下進(jìn)入到導(dǎo)流槽5上三個對應(yīng)的導(dǎo)流滑道中，每個導(dǎo)流滑道中設(shè)置有一個光電計數(shù)器感應(yīng)裝置8，此環(huán)節(jié)采用新型的電磁感應(yīng)脈沖信號計數(shù)，當(dāng)硬幣陸續(xù)通過光電計數(shù)器感應(yīng)裝置8時，光電計數(shù)器的接收端會收到光信號，同時在輸出端輸出脈沖信號。單片機(jī)電路板9對輸出的電脈沖信號計數(shù)，同時轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的面額計數(shù)，結(jié)果用顯示器10顯示。

4 創(chuàng)新點(diǎn)與應(yīng)用背景

4.1 創(chuàng)新點(diǎn)

4.1.1 采用離心技術(shù)對混幣進(jìn)行送料，通過電機(jī)驅(qū)動時產(chǎn)生的離心力帶動硬幣旋轉(zhuǎn)，圓筒底部設(shè)置出幣口，每次可以允許一枚硬幣通過。可調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速合理控制了硬幣進(jìn)入分類滑軌的初速度，以實(shí)現(xiàn)硬幣有序地進(jìn)入分類部分。

4.1.2 利用不同面額硬幣直徑大小的不同這一特性設(shè)計了獨(dú)特的階梯式分類滑軌。針對離心裝置每次只能將一枚硬幣送出，造成硬幣在分離滑軌中“排隊”，送料效率低這一問題。我們將導(dǎo)軌設(shè)計成階梯狀，巧妙地實(shí)現(xiàn)了硬幣在流經(jīng)分離段時加速分離，且各種面額硬幣同時分離互不影響，而后落入各自軌道進(jìn)行后續(xù)計數(shù)。考慮到五角硬幣（直徑20.5mm）和一角硬幣（直徑19mm）直徑相差只有1.5mm，故滑道4采用3D打印技術(shù)制作而成，精度高，保證了分類的準(zhǔn)確性。

4.1.3 光電計數(shù)器感應(yīng)裝置的寬度與導(dǎo)流槽寬度保持一致，保證了對每個硬幣都可以進(jìn)行準(zhǔn)確計數(shù)。此環(huán)節(jié)不僅通過程序自動計算出了硬幣的總金額，而且對各種面額硬幣的數(shù)目也進(jìn)行了統(tǒng)計，實(shí)現(xiàn)了對硬幣的高效分類和整理。

4.2 應(yīng)用前景

目前在全世界范圍內(nèi)，硬幣以其成本低、流通次數(shù)多、耐磨損、易回收等無可替代的優(yōu)勢占領(lǐng)小面額貨幣市場將是大勢所趨。我國第五版人民幣的發(fā)行，輔幣（10元以下）硬幣化已經(jīng)成為一種趨勢，未來硬幣的投放量還將大幅度增加。本裝置可廣泛運(yùn)用于商場、火車站、汽車站和公交集團(tuán)等硬幣密集集中區(qū)域。利用對硬幣的分理，可以統(tǒng)計出每種硬幣的數(shù)量，且顯示出總金額，減輕了每日清點(diǎn)營業(yè)額的負(fù)擔(dān)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

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