基于压力传感器的硬币分拣装置的制作方法

本实用新型属于机电一体化技术领域，特别涉及一种基于压力传感器的硬币分拣装置。

背景技术：

随着我国国民经济持续快速增长，从本世纪开始，我国开始进入了全面建设小康社会的新阶段，创造和谐的生活环境是金融行业发展的巨大推动力。我国第四版人民币的发行，辅币1元，5角，1角的硬币化已经成为一种趋势，硬币的投放量还会大幅度增加。例如，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，各大超市等再找零时需要用到硬币，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。而且在目前世界范围内，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。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种基于压力传感器的硬币分拣装置，由单片机为整个系统的控制中心，通过压力传感器识别硬币的面值,能准确的分离不同面值的硬币，能有效的达到分离硬币的作用。

为实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案：

基于压力传感器的硬币分拣装置，其特征是：包括投币盒、硬币暂存管、转盘、固定盘、支撑柱、底座、电机、承币板、压力传感器、传感器支撑板、推币板、接币滑道、输送滑道、舵机、分币滑道、硬币收集箱、红外线传感器、LED提示灯及控制箱，所述投币盒通过固定架安装在底座上，投币盒的顶部中间位置设置有投币口，内部设有导向板，底部开设有漏币孔，其中导向板由投币口至漏币孔倾斜向下布置；所述硬币暂存管位于投币盒和转盘之间，硬币暂存管一端与漏币孔相通，硬币暂存管另一端贴在转盘上；所述转盘贴设于固定盘上部，转盘上开设有排币口；所述固定盘固定在支撑柱顶部，在固定盘边缘设置有落币开口部；所述支撑柱固定在底座上，支撑柱中间具有上下贯通的中空结构；所述电机固定在支撑柱内顶部，电机与控制箱连接，电机的输出轴穿过固定盘与转盘连接；所述承币板位于固定盘的落币开口部下方，承币板与固定盘呈平行布置；所述压力传感器位于承币板底部并安装在传感器支撑板上，压力传感器与控制箱连接；所述推币板一端固定在转盘上，另一端推币板为推币端；所述接币滑道由承币板的出币端至输送滑道的入币端倾斜向下布置；所述输送滑道位于接币滑道斜下方，分币滑道由接币滑道的出币端至分币滑道的入币端倾斜向下布置；所述舵机的输入端与控制箱连接，舵机输出端与输送滑道连接；所述分币滑道位于硬币收集箱入口端的上部；所述硬币收集箱上设置有硬币入口，且硬币入口的数量与分币滑道的数量相同；所述红外线传感器和LED提示灯设置在分币滑道出币端，且红外线传感器和LED提示灯均与控制箱连接；所述控制箱包括单片机、A/D转换器、电源及显示屏，单片机、A/D转换器、电源及显示屏相互连接。

所述电机为直流减速电机。

所述压力传感器为压电式压力传感器。

所述单片机为STC89C52单片机。

所述A/D转换器芯片采用HX711芯片。

所述推币板呈C型结构。

所述传感器支撑板通过支架安装在底座上。

所述显示屏为液晶显示屏。

通过上述设计方案，本实用新型可以带来如下有益效果：本实用新型提出了一种基于压力传感器的硬币分拣装置，以单片机为整个系统的控制中心，系统基于压力传感器进行数据采集，通过A/D转换器实现信号放大和A/D转换,对硬币进行质量分析，而后将硬币进行分类，从而实现硬币的分拣的目的。本实用新型提供的基于压力传感器的硬币分拣装置操作性较强，自动化程度高，其机械传动结构简单，可行性高，节省加工材料，减少成本。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明：

图1为本实用新型基于压力传感器的硬币分拣装置结构示意图。

图2为本实用新型基于压力传感器的硬币分拣装置的局部示意图。

图3为本实用新型基于压力传感器的硬币分拣装置中转盘的结构示意图。

图4为本实用新型基于压力传感器的硬币分拣装置中固定盘的结构示意图。

图5为本实用新型基于压力传感器的硬币分拣装置中压力传感器的结构示意图。

图中：1-投币盒、2-硬币暂存管、3-转盘、4-固定盘、5-支撑柱、6-底座、7-电机、8-承币板、9-压力传感器、10-传感器支撑板、11-推币板、12-接币滑道、13-输送滑道、14-舵机、15-分币滑道、16-硬币收集箱、17-红外线传感器、18-LED提示灯、19-控制箱。

具体实施方式

本实用新型提出的一种基于压力传感器的硬币分拣装置，整体的主要材质为亚克力板、木板,内部结构是透明，可直观的看出整体的工作原理及步骤,请参照图1、图2、图3、图4及图5，包括投币盒1、硬币暂存管2、转盘3、固定盘4、支撑柱5、底座6、电机7、承币板8、压力传感器9、传感器支撑板10、推币板11、接币滑道12、输送滑道13、舵机14、分币滑道15、硬币收集箱16、红外线传感器17、LED提示灯18及控制箱19，所述投币盒1通过固定架安装在底座6上，投币盒1的顶部中间位置设置有投币口101，内部设有导向板102，底部开设有漏币孔103，其中导向板102由投币口101至漏币孔103倾斜向下布置；所述硬币暂存管2位于投币盒1和转盘3之间，硬币暂存管2一端与漏币孔103相通，硬币暂存管2另一端贴在转盘3上；所述转盘3贴设于固定盘4上部，转盘3上开设有排币口；所述固定盘4固定在支撑柱5顶部，在固定盘4边缘设置有落币开口部；所述支撑柱5固定在底座6上，支撑柱5中间具有上下贯通的中空结构；所述电机7固定在支撑柱5内顶部，电机7与控制箱19连接，电机7的输出轴穿过固定盘4与转盘3连接；所述承币板8位于固定盘4的落币开口部下方，承币板8与固定盘4呈平行布置；所述压力传感器9位于承币板8底部并安装在传感器支撑板10上，压力传感器9与控制箱19连接；所述推币板11一端固定在转盘3上，另一端推币板11为推币端；所述接币滑道12由承币板8的出币端至输送滑道13的入币端倾斜向下布置；所述输送滑道13位于接币滑道12斜下方，分币滑道13由接币滑道12的出币端至分币滑道15的入币端倾斜向下布置；所述舵机14的输入端与控制箱19连接，舵机14输出端与输送滑道13连接；所述分币滑道15位于硬币收集箱16入口端的上部，所述硬币收集箱16上设置有硬币入口，且硬币入口的数量与分币滑道15的数量相同；所述红外线传感器17和LED提示灯18设置在分币滑道15出币端，且红外线传感器17和LED提示灯18均与控制箱19连接；所述控制箱19包括单片机、A/D转换器、电源及显示屏，单片机、A/D转换器、电源及显示屏相互连接。

所述电机7为直流减速电机。

所述压力传感器9为压电式压力传感器。

所述单片机为STC89C52单片机。

所述A/D转换器芯片采用HX711芯片。

所述推币板11呈C型结构。

所述传感器支撑板10通过支架安装在底座6上。

所述显示屏为液晶显示屏。

下面结合基于压力传感器的硬币分拣装置结构对其工作过程进行说明:

将硬币通过投币口101投入到投币盒1内，硬币进入投币盒1后沿着导向板102滑向漏币孔103，并经由漏币孔103落入硬币暂存管2，重叠在硬币暂存管2之中，转盘3上的排币口与固定盘4上表面构成容币腔，在转盘3转动过程中硬币通过硬币暂存管2的底部平行落入容币腔内，硬币在容币腔内随转盘3一起转动，当排币口与固定盘4边缘处设置的落币开口部重合时，硬币从固定盘4平行落到承币板8上，同时压力传感器9对落到承币板8上的硬币进行检测，随后根据高精度的A/D转换器HX711进行转换信号输送给单片机，利用单片机的程序去控制舵机14的旋转角度进行分类，

硬币经检测后经随转盘一起转动的推币板11推入接币滑道12内，

沿接币滑道12向下滑行进入输送滑道13内，输送滑道13底部的舵机14接收单片机反馈落在输送滑道13上的硬币的信息，做出判断选择硬币应该落入的分币滑道15，分币滑道15数量为四个，第一个为1元硬币通道，第二个为5角硬币通道，第三个为1角硬币通道及第四个为假币通道，从而控制输送滑道13的出币端指向其中一个通道最后落入硬币收集箱16内，完成硬币的分拣；红外线传感器17和LED提示灯18、单片机及液晶显示屏构成计数提示系统，在四个分币滑道15的出币端安装了红外线传感器17和LED提示灯18，当有硬币从该出币端输出，红外线传感器17就会对其作出反应，给LED提示灯18一个电平使其闪烁提示，并给单片机一个信号，信号经单片机处理后在液晶显示屏上进行输出显示。

本实用新型是由STC89C52单片机为整个系统的控制中心，实则是通过压电式压力传感器识别硬币的面值及真假，能准确的分离不同面值的硬币和识别假币，能有效的达到分离硬币的作用。

本实用新型监测系统的特点:本设计方案采用STC89C52单片机作为主控制系统的中心，分拣部分由四个模块组成：单片机控制模块，电机模块，数据采集模块以及显示提示模块。数据采集模块主要由压力传感器9和A/D转换器组成。

单片机控制模块的选择：

STC89C52单片机是一种低功耗，高性能COMS8STC89C52单片机，在系统可编程闪存8k，使用宏晶公司制造的高密度存储器的技术，产业与80c51单片机产品说明完全兼容，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8～12倍，内部集成MAX810专用复位电路。芯片上的Flash允许应用程序在系统可编程的内存，

在单个芯片上,具有灵活的8位CPU和在系统可编程Flash,让许多STC89C52嵌入式控制应用程序高灵活和有效的解决方案。STC89C52具有以下功能:标准Flash8k字节,256字节的内存,32个I/O口线,看门狗定时器,两个数据指针,三个16位定时器/计数器,一个6级向量中断结构、全双工串口,芯片晶体及时钟电路。此外,STC89C52静态逻辑运算可以减少到0赫兹,支持两种类型的软件可以选择节电模式。空闲模式下,CPU停止工作,允许内存,定时器/计数器,一个串行端口,继续工作。掉电保护,RAM的内容保存,振荡器是冻的,单片机停止所有工作,直到下一个中断或硬件复位。

电机模块的选择：

首先电机7我们选用的是常用的直流减速电机，直流减速电机的转动力矩比较大，而且体积较小，质量较轻，有利于硬件安装与处理。而且直流减速电机还会自带减速齿轮装置，不必考虑调速的问题，可以通过单片机直接来控制正转，反转以及停止操作。而且元件比较容易取材，急需时可以在玩具小车上进行拆卸。电机7的转速直接决定了

硬币从入口处滑入检测区的时间以及间隔。如果间隔太大将会浪费太多的时间，在规定时间内无法完成检测分类。如果间隔太小则会出现上一个硬币未检测完成，下一个已经进入检测区，会直接改变测量结果。所以我们将进行持续的测试，从低电压(1V)开始对其进行测量，

并以0.5V的间距增大电压测量。得到能在规定时间内，且能够很好的完成侧量的最佳速率。对其进行记录。而后给定这个电压对电机进行供电。

压力传感器9的选择：

压力传感器9采用压电式压力传感器，压电式压力传感器是以电效应为工作原理的传感器，是机电转换式和自发电式传感器，其敏感元件由压电的材料构成。当压电式压力传感器受外力作用时，在其敏感材料表面会有电荷产生，电荷会通过放大和变换阻抗之后会转化为电量输出，它可以将力转化为力的非电物理量。它的优点很多，重量较轻，结构简单，信噪比很高，并且灵敏度高工作可靠性极强，适合于实验运用。压力传感器9结构请参照图5。

A/D转换器的选择：

A/D转换器采用高精度转换芯片HX711，相比其他类型的芯片，该芯片集成了包含有稳压电源、片内时钟振荡器等其它相同类型芯片所需要的外围电路，具有响应速度快、抗干扰性强，集成度高等优点。该芯片和后端MCU芯片的接口和编程简单，所有的控制信号都由管脚进行，不需要对芯片的内部寄存器进行编程。输入选择开关可以任意的进行选择通道，与内部低噪声且可编程的放大器相连。其中一个通道的可编程增益为128有的也可以是64。而且它的内部提供的稳压电源也可以向外部传感器和芯片内的A/D转换器进行提供电源，所以系统板上不需要外加的模拟电源装置。

显示提示模块的选择：

液晶显示屏显示，液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点。

数据采集分析系统

本实用新型中的数据采集模块是采用高精密的压力传感器9和A/D转换器HX711模块进行工作。压力传感器9有一个初始数值，为硬件本身的质量对压力传感器9的影响。而后对硬币进行称重，得出一个参数，将得到的结果传送给单片机，运用程序算法将二者进行相减，得出一个值。并且进行多次的实验，得出一个区间，即差值在这个区间内，所测物为该种硬币。