摘 要：為了實(shí)現(xiàn)目前流通的三種硬幣的快速分離、清點(diǎn)的目的，應(yīng)用三維軟件CAXA進(jìn)行實(shí)體建模并制造出實(shí)物。該機(jī)器利用電機(jī)帶動(dòng)各個(gè)部分的運(yùn)轉(zhuǎn)，以離心力的原理，使得硬幣有序堆積，通過(guò)使用特制撥板，實(shí)現(xiàn)硬幣的快速分離，運(yùn)用arduino—nano驅(qū)動(dòng)紅外激光發(fā)射接收對(duì)管進(jìn)行計(jì)數(shù)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明，該設(shè)工作穩(wěn)定、性能可靠、整機(jī)效率可達(dá)500 枚/分鐘。

關(guān)鍵詞：CAXA；硬幣；離心力；激光計(jì)數(shù)；單片機(jī)

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(wù)行業(yè)，如公交公司等，硬幣數(shù)量多且雜，在分類和清點(diǎn)方面耗費(fèi)大量人力、效率低，而現(xiàn)有的一些分離裝置，只能實(shí)現(xiàn)一次分離一種硬幣，很少能夠?qū)崿F(xiàn)一次性分離多種硬幣且具有清點(diǎn)功能的機(jī)器。為了滿足市場(chǎng)需求，我們研制用于處理上述問(wèn)題的機(jī)器。

1 硬幣清分機(jī)的設(shè)計(jì)方案

1.1 硬幣清分機(jī)的性能要求

硬幣清分機(jī)是集硬幣分類、計(jì)數(shù)和收集為一體的自動(dòng)化裝置。其主要性能要求如下：

（1）能將現(xiàn)行流通的第五套人民幣（一元、五角、一角）進(jìn)行分類處理；（2）計(jì)數(shù)準(zhǔn)確：對(duì)以分類硬幣自動(dòng)計(jì)數(shù)，實(shí)時(shí)顯示計(jì)數(shù)信息；（3）對(duì)同類硬幣進(jìn)行收集；（4）人性化設(shè)計(jì)：操作面板設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，使用維修方便，操作簡(jiǎn)單安全；（5）清分速度可達(dá)500 枚/分鐘。

1.2 硬幣清分機(jī)的工作流程分析

硬幣清分機(jī)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(kāi)啟電機(jī)，利用離心力的原理將成堆的硬幣分散開(kāi)，并送入硬幣筒中形成一個(gè)縱向序列。（2）分類：是將硬幣筒中不同面值的硬幣進(jìn)行分類。 （3）計(jì)數(shù)：是對(duì)分類過(guò)的各類硬幣進(jìn)行。（4）收集：是硬幣由于重力作用落入與計(jì)數(shù)筒對(duì)齊的接幣筒中

2 硬幣清分機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求：首先實(shí)現(xiàn)預(yù)定的總體尺寸要求；其次能夠?qū)崿F(xiàn)硬幣的分類、計(jì)數(shù)和收集；第三具有一定的強(qiáng)度能夠支撐其整個(gè)機(jī)器；最后還應(yīng)保證各電子元器件安裝到位。因此在以上要求下設(shè)計(jì)了如下四個(gè)主要結(jié)構(gòu)單元：硬幣分離單元、硬幣處理單元、硬幣計(jì)數(shù)單元和硬幣收集單元。

2.1 硬幣分離單元

硬幣清分機(jī)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(dòng)按鈕，離心盤會(huì)在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)轉(zhuǎn)，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?qū)崿F(xiàn)分類功能。

2.2 硬幣處理單元

硬幣清分機(jī)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(guò)電機(jī)帶動(dòng)特制的撥板推動(dòng)硬幣，從而使得硬幣在下分離軌道上依次經(jīng)過(guò)由小到大的三個(gè)孔，一旦尺寸符合，硬幣會(huì)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(gè)硬幣的高度，所以當(dāng)撥板推走一枚硬幣后，下一枚硬幣下落補(bǔ)上空位，等待下一輪的分離。

2.3 硬幣計(jì)數(shù)單元

硬幣計(jì)數(shù)單元由12對(duì)紅外激光管、單片機(jī)和液晶顯示屏組成。我們將12對(duì)紅外激光管分為4組，每組根據(jù)硬幣筒徑大小分為1元部分計(jì)數(shù)，5角部分計(jì)數(shù)和1角部分計(jì)數(shù)，采用arduino—nano驅(qū)動(dòng)紅外激光發(fā)射接收對(duì)管進(jìn)行計(jì)數(shù)。最后數(shù)據(jù)端口進(jìn)入arduino—nano進(jìn)行加和計(jì)數(shù)，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(gè)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(guò)電機(jī)控制機(jī)構(gòu)底部的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，將硬幣送到操作者的手中。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文從原理和結(jié)構(gòu)上介紹了一種能實(shí)現(xiàn)硬幣分類、計(jì)數(shù)和收集功能的硬幣清分機(jī)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該裝置能夠一次性分離多個(gè)不同種類的硬幣，準(zhǔn)確率高、速度快、節(jié)省人力資源。

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