专利名称：一种投币机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种硬币投币机。
背景技术：
随着社会的发展，市场对自动化有偿服务的需求越来越迫切。在自动化有偿服务行业中，大部分采用投币机，投币机的作用相当于一个自动定时开关，它的电源输入端口连接外部电源(市电220V交流电)，电源输出端口连接电器，以投币的方式(主要指硬币)，使投币机的电源输出端口与电源输入端口连接，从而使电器接通外部电源，接通时间长短由投入硬币多少决定，实现自动收费。这种方式要求投币机能够准确判别硬币，如币值的多少、币的真假等等。只有判别准确，才能使服务的过程公平、公正，使消费者方便满意，使经营者省时省力并获得应有的报酬。现有的投币机大都存在着认币不准确、出错率高的问题，以致消费者与经营者时常发生纠纷，不利于产品的推广应用，使行业发展缓慢。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种能够准确识别硬币币值及真假的投币机。采用的技术方案如下一种投币机，包括机壳，机壳上设有投币口、退币口、电源输入端口和电源输出端口，机壳内设有硬币识别装置以及连通投币口和退币口的硬币通道，硬币通道下方设有储币盒，其特征是所述硬币识别装置包括硬币直径检测装置和硬币材质检测装置以及与前述两检测装置连接的单片机；前述两检测装置的检测传感器依次设于硬币通道上；电源输出端口的开关控制电路的输入端与单片机的输出端连接。
所述储币盒上设有收币机构，收币机构包括收币杆及其开闭控制电路，储币盒通过收币杆下端的桥板与硬币通道连接(即桥板实际上是硬币通道底部的一部分)，桥板处于退币口前方；收币杆的开闭控制电路由电磁铁及电磁铁驱动电路构成，电磁铁驱动电路的输入端与单片机的输出端连接，电磁铁的拨杆与收币杆配合，收币杆上端与硬币通道的壳体铰接、下半部设有长孔、下端是桥板，拨杆末端插入长孔中。单片机根据硬币直径检测装置和硬币材质检测装置提供的信息，对硬币的币值和真伪进行判断，如果是真币，则通过电磁铁驱动电路使电磁铁的拨杆拉动收币杆，桥板打开，硬币进入储币盒；如果是假币，则通过电磁铁驱动电路使电磁铁推动收币杆，桥板合拢，硬币越过桥板，从退币口退出硬币通道。
所述硬币直径检测装置采用光耦元件作为检测传感器，光耦元件由多个发射二极管与相同数目的接收二极管组成，发射二极管和接收二极管分别设置于硬币通道的两侧并相对正，单片机输出端通过驱动电路连接发射二极管，接收二极管的输出端连接单片机的输入端。优选发射二极管和接收二极管分别沿垂直于硬币通道的方向排列。在没有硬币通过的情况下，所有接收二极管均能接收到发射二极管发出的光；当有硬币通过时，硬币遮住部分或全部发射二极管发出的光，相应的接收二极管接收不到光，其输出电平(高电平/低电平)也发生变化，单片机接收到相应的信息。硬币直径越大，能够遮住的光也就越多，改变输出电平的接收二极管也就越多，因此单片机根据接收到的信息中高电平/低电平(即1/0)的情况，即可判断硬币直径的大小，初步判断币值。
所述硬币材质检测装置由LC谐振电路、检波滤波电路和A/D转换器(即模/数转换器)依次连接组成，A/D转换器的信号输出端连接单片机的输入端，单片机的输出端连接LC谐振电路的相应端(为LC谐振电路提供振荡源)，LC谐振电路中的电感线圈(即L)作为检测传感器，设于硬币通道上。优选在硬币通道开一段缺口，电感线圈嵌入缺口中，电感线圈架设有通孔，通孔与硬币通道其它部分连接成完整的硬币通道。用该电感线圈作为检测传感器，灵敏度高，检测结果准确。当有硬币通过时，电感值受硬币的影响而发生变化，从而使LC谐振电路输出信号的振幅发生变化，经检波滤波电路进行检波和滤波，然后经A/D转换器转换为数字值，再将数值输送给单片机。由于不同材料对电感的影响不同，使LC谐振电路输出信号的振幅不同，因此单片机根据其存储的硬币材质相关参数和接收到的数值进行计算，即可判断硬币的真伪。
硬币识别装置的电源模块的电源输入端口可连接一电源插头(用于连接外部电源，通常为市电)，电源模块进行变压，其输出端与投币机中的电路的相应位置连接，为电路提供合适的工作电压；电源模块的输出端连接基准电压产生电路的输入端，基准电压产生电路的输出端连接A/D转换器的基准电压输入端。电源模块将市电转换为适合投币机电路使用的低压直流电(12V、9V、5V等)，并通过基准电压产生电路为A/D转换器提供基准电压。
电源输出端口的开关控制电路包括电磁继电器及其驱动电路，驱动电路的输入端与单片机的输出端连接，电源输出端口的一端连接电源输入端口的一端，电源输出端口的另一端与电源输入端口的另一端之间连接电磁继电器的一对常开触点(也可以是并联的多对触点)。电源输出端口与电器连接，使投币机和电器组合成能进行自动收费服务的电器设备；电磁继电器的常开触点闭合时，电源输出端口即可与电源输入端口连接，从而电器与外部电源连接。
所述单片机还包括一键盘，键盘的输出端连接单片机的输入端，通过键盘可输入费率等信息。
所述单片机还包括一EEPROM(即电可檫写可编程只读存储器)，EEPROM与单片机双向连接，可用于储存由键盘输入的信息，并提供给单片机。
所述单片机还包括一RS-232接口，RS-232接口与单片机连接，通过RS-232接口，本投币机可与上位机通信。
所述单片机还包括一蜂鸣器，单片机的输出端与蜂鸣器的输入端连接，在检测到假币、使用时间届满等情况下，单片机发送命令驱动蜂鸣器发出提示声音。
所述单片机还包括一LCD显示器(即液晶显示器)，单片机的输出端与LCD显示器的输入端连接，LCD显示器设于机壳上，可显示使用时间(通常为倒计时)等有关信息。
为了防止钓币(通常是指在硬币上钻一个通孔，用绳子的一端绑住硬币，用手拉住绳子的另一端，然后将硬币从投币口投入投币机，待投币机识别硬币并进行相应动作后，再拉绳子将硬币从投币口取出。)，在投币口后方设有一挡板，挡板上端与硬币通道顶部铰接，挡板上端靠近投币口的一侧呈肩状，这种挡板只能单向打开，即当有硬币进入时，挡板在硬币推动下向硬币通道后端摆动，让硬币通过，硬币通过后挡板即恢复至正常的下垂状态；当有硬币沿硬币通道逆向移动至挡板处时，由于挡板上端的呈肩状部分顶住硬币通道顶端，挡板无法摆动，因此硬币不能通过，从而有效地防止钓币。本实用新型还可通过程序设计进一步完善防止钓币的功能，也就是说，正常工作状态下，硬币直径检测装置、硬币材质检测装置依次检测到硬币；而发生钓币时，硬币材质检测装置先检测到硬币而随后硬币直径检测装置检测到硬币，此时单片机发送指令给电源输出端口的开关控制电路，使连接电源输出端口和电源输入端口之间的触点断开，电源输出端口即断开，停止供电。
本实用新型的电源输入端口连接外部电源，电源输出端口连接电器，即可构成以投币方式实现自动收费的电器设备，通过检测硬币的直径和材质，并通过单片机的综合计算，能够准确识别硬币币值及真假，然后决定是否将电源输出端口与电源输入端口连接以及连接时间的长短，从而实现电器与外部电源的定时连接，可靠性高，可使电器提供公平的自动收费服务，减少消费者与经营者之间的纠纷，有利于行业的优势发展；本实用新型还具有费率设定、声音提示、使用时间显示、防止钓币以及通过RS-232接口与上位机通信的功能，为消费者与经营者提供更多的方便。
图1是本实用新型优选实施例的结构示意图；
图2是图1的A-A剖视图；图3是本实用新型优选实施例的电路原理框图；图4是本实用新型优选实施例的电路原理图。
具体实施方式
如图1、图3和图4所示，这种投币机包括机壳1，机壳1上设有投币口2、退币口3、电源输入端口19和电源输出端口5，机壳1内设有硬币识别装置以及连通投币口2和退币口3的硬币通道6，硬币通道6下方设有储币盒7。硬币识别装置包括硬币直径检测装置和硬币材质检测装置以及与硬币直径检测装置和硬币材质检测装置连接的单片机8；硬币直径检测装置的检测传感器和硬币材质检测装置的检测传感器依次设于硬币通道6上；电源输出端口5的开关控制电路的输入端与单片机8的输出端连接。本实施例的单片机8采用AT89C52(爱特梅尔生产)。
储币盒7上设有收币机构，收币机构包括收币杆9及其开闭控制电路，储币盒7通过收币杆9下端的桥板34与硬币通道6连接(即桥板34是硬币通道6底部的一部分)，桥板34处于退币口3前方；收币杆9的开闭控制电路由电磁铁10及电磁铁驱动电路11构成，电磁铁驱动电路11的输入端与单片机8的输出端连接，电磁铁10的拨杆29与收币杆9配合，如图2所示，收币杆9上端与硬币通道6的壳体13铰接、下半部设有长孔30、下端是桥板34，拨杆29末端插入长孔30中。单片机8根据硬币直径检测装置和硬币材质检测装置提供的信息，对硬币的币值和真伪进行判断，如果是真币，则通过电磁铁驱动电路11使电磁铁10的拨杆29拉动收币杆9，桥板34打开，硬币进入储币盒7；如果是假币，则通过电磁铁驱动电路11使电磁铁10的拨杆29推动收币杆9，桥板34合拢，硬币越过桥板34，从退币口3退出硬币通道6。
硬币直径检测装置采用光耦元件14作为检测传感器，光耦元件14由多个发射二极管与相同数目的接收二极管组成(本实施例的发射二极管和接收二极管各有三个)，发射二极管和接收二极管分别设置于硬币通道6的两侧并相对正，单片机8的输出端通过驱动电路连接发射二极管，接收二极管的输出端连接单片机8的输入端。发射二极管和接收二极管安装在光耦元件安装板32上，分别沿垂直于硬币通道6的方向排列。光耦元件安装板32上设有多个二极管安装孔33，可根据需要选择位置合适的二极管安装孔33，将二极管安装于其中。在没有硬币通过的情况下，所有接收二极管均能接收到发射二极管发出的光；当有硬币通过时，硬币遮住部分或全部发射二极管发出的光，相应的接收二极管接收不到光，其输出电平(高电平/低电平)也发生变化，单片机8接收到相应的信息。硬币直径越大，能够遮住的光也就越多，改变输出电平的接收二极管也就越多，因此单片机8根据接收到的信息中高电平/低电平(即1/0)的情况，即可判断硬币直径的大小，初步判断币值。
硬币材质检测装置由LC谐振电路15、检波滤波电路16和A/D转换器17依次连接组成，A/D转换器17的信号输出端连接单片机8的输入端，单片机8的输出端连接LC谐振电路15的相应端(为LC谐振电路15提供振荡源)，LC谐振电路15中的电感线圈L8作为检测传感器，设于硬币通道6上；在硬币通道6开一段缺口，电感线圈L8嵌入缺口中，电感线圈架设有通孔，通孔与硬币通道6其它部分连接成完整的硬币通道6，从整体结构上看电感线圈L8环绕在硬币通道6的周围。用该电感线圈作为检测传感器，灵敏度高，检测结果准确。当有硬币通过时，电感值受硬币的影响而发生变化，从而使LC谐振电路15的输出信号的振幅发生变化，经检波滤波电路16进行检波和滤波，然后经A/D转换器17转换为数字值，再将数值输送给单片机8。由于不同材料对电感的影响不同，使LC谐振电路15的输出信号的振幅不同，因此单片机8根据其存储的硬币材质相关参数和接收到的数值进行计算，即可判断硬币的真伪。
电源模块18的电源输入端口19连接电源插头(使用时连接外部电源)，电源模块18进行变压，其输出端与投币机中的电路的相应位置连接，为电路提供合适的工作电压；电源模块18的输出端连接基准电压产生电路20的输入端，基准电压产生电路20的输出端连接A/D转换器17的基准电压输入端。电源模块18将交流电(220V)转换为适合投币机电路使用的低压直流电(12V、9V、5V等)，并通过基准电压产生电路20为A/D转换器17提供基准电压。
电源输出端口5的开关控制电路包括电磁继电器21及其驱动电路22，驱动电路22的输入端与单片机8的输出端连接，电源输出端口5的一端连接电源输入端口19的一端，电源输出端口5的另一端与电源输入端口19的另一端之间连接电磁继电器21的一对常开触点。电磁继电器21的常开触点闭合时，电源输出端口5即可与外部电源连接。
单片机8还包括键盘23，键盘23的输出端连接单片机8的输入端，通过键盘23可输入费率等信息。
单片机8还包括EEPROM 24，EEPROM 24与单片机8双向连接，可用于储存由键盘23输入的信息，并提供给单片机8。
单片机8还包括RS-232接口25，RS-232接口25与单片机8连接，通过RS-232接口25，本投币机可与上位机通信。
单片机8还包括蜂鸣器26，单片机8的输出端与蜂鸣器26的输入端连接，在检测到假币、使用时间届满等情况下，单片机8发送命令驱动蜂鸣器26发出提示声音。
单片机8还包括LCD显示器27，单片机8的输出端与LCD显示器27的输入端连接，LCD显示器27设于机壳1上，可显示使用时间(通常为倒计时)等有关信息。
在投币口2后方设有挡板28，挡板28上端与硬币通道6顶部铰接，挡板28上端靠近投币口2的一侧呈肩状，挡板28只能单向打开，即当有硬币进入时，挡板28在硬币推动下向硬币通道6后端摆动，让硬币通过，硬币通过后挡板28即恢复至正常的下垂状态；当有硬币沿硬币通道6逆向移动至挡板28处时，由于挡板28上端呈肩状部分31顶住硬币通道6顶端，挡板28无法摆动，因此硬币不能通过，从而有效地防止钓币。本实施例还通过程序设计进一步完善防止钓币的功能，正常工作状态下，硬币直径检测装置、硬币材质检测装置依次检测到硬币；而发生钓币时，硬币材质检测装置先检测到硬币而随后硬币直径检测装置检测到硬币，此时单片机8发送指令给电源输出端口5的开关控制电路，使连接电源输出端口5和电源输入端口19之间的触点断开，电源输出端口5即断开，停止供电。
使用本投币机时，将电源插头插入市电(220V交流电)插座，电源输出端口5连接电器，然后通过键盘23设定费率，即可进行营业。消费者将硬币从投币口2投入投币机后，硬币沿硬币通道6依次经过分别设有光耦元件14和电感L8这两个检测传感器的位置，光耦元件14检测到硬币的直径参数并将其传送给单片机8，单片机8初步判断币值；硬币穿过电感线圈L8中时LC谐振电路15的输出信号的振幅发生变化，经检波滤波电路16进行检波和滤波，然后经A/D转换器17转换为数字值，再将数值输送给单片机8；单片机8根据其存储的硬币材质相关参数和接收到的数值进行计算，判断硬币的真伪；如果是真币，则通过电磁铁驱动电路11使电磁铁10的拨杆29拉动收币杆9，桥板34打开，硬币进入储币盒7；紧接着单片机8发出信号驱动电磁继电器21，使电源输出端口5与外部电源连接，同时根据费率计算出通电时间(即消费者的使用时间)，并进行计时(可为倒计时)，有关信息由LCD显示器27显示；使用时间将尽时蜂鸣器26发出提示声音。如果是假币，则通过电磁铁驱动电路11使电磁铁10的拨杆29推动收币杆9，桥板34合拢，硬币越过桥板34，从退币口3退出硬币通道6，同时蜂鸣器26发出提示声音。
权利要求1.一种投币机，包括机壳，机壳上设有投币口、退币口、电源输入端口和电源输出端口，机壳内设有硬币识别装置以及连通投币口和退币口的硬币通道，硬币通道下方设有储币盒，其特征是所述硬币识别装置包括硬币直径检测装置和硬币材质检测装置以及与前述两检测装置连接的单片机；前述两检测装置的检测传感器依次设于硬币通道上；电源输出端口的开关控制电路的输入端与单片机的输出端连接。
2.根据权利要求1所述的投币机，其特征是所述储币盒上设有收币机构，收币机构包括收币杆及其开闭控制电路，储币盒通过收币杆下端的桥板与硬币通道连接，桥板处于退币口前方；收币杆的开闭控制电路由电磁铁及电磁铁驱动电路构成，电磁铁驱动电路的输入端与单片机的输出端连接，电磁铁的拨杆与收币杆配合，收币杆上端与硬币通道的壳体铰接、下半部设有长孔、下端是桥板，拨杆末端插入长孔中。
3.根据权利要求1所述的投币机，其特征是所述硬币直径检测装置采用光耦元件作为检测传感器，光耦元件由多个发射二极管与相同数目的接收二极管组成，发射二极管和接收二极管分别设置于硬币通道的两侧并相对正，单片机输出端通过驱动电路连接发射二极管，接收二极管的输出端连接单片机的输入端。
4.根据权利要求3所述的投币机，其特征是所述发射二极管和接收二极管分别沿垂直于硬币通道的方向排列。
5.根据权利要求1～4任一项所述的投币机，其特征是所述硬币材质检测装置由LC谐振电路、检波滤波电路和A/D转换器依次连接组成，A/D转换器的信号输出端连接单片机的输入端，单片机的输出端连接LC谐振电路的相应端，LC谐振电路中的电感线圈作为检测传感器，设于硬币通道上。
6.根据权利要求5所述的投币机，其特征是所述硬币通道开一段缺口，电感线圈嵌入缺口中，电感线圈架设有通孔，通孔与硬币通道其它部分连接成完整的硬币通道。
7.根据权利要求5所述的投币机，其特征是电源输出端口的开关控制电路包括电磁继电器及其驱动电路，驱动电路的输入端与单片机的输出端连接，电源输出端口的一端连接电源输入端口的一端，电源输出端口的另一端与电源输入端口的另一端之间连接电磁继电器的一对常开触点。
8.根据权利要求5所述的投币机，其特征是所述单片机还包括一键盘，键盘的输出端连接单片机的输入端。
9.根据权利要求1～4任一项所述的投币机，其特征是所述投币口后方设有一挡板，挡板上端与硬币通道顶部铰接，挡板上端靠近投币口的一侧呈肩状，挡板可单向打开。
10.根据权利要求5所述的投币机，其特征是所述投币口后方设有一挡板，挡板上端与硬币通道顶部铰接，挡板上端靠近投币口的一侧呈肩状，挡板可单向打开。
专利摘要一种投币机，包括机壳，机壳上设有投币口、退币口、电源输入端口和电源输出端口，机壳内设有硬币识别装置以及连通投币口和退币口的硬币通道，硬币通道下方设有储币盒，其特征是所述硬币识别装置包括硬币直径检测装置和硬币材质检测装置以及与前述两检测装置连接的单片机；前述两检测装置的检测传感器依次设于硬币通道上；电源输出端口的开关控制电路的输入端与单片机的输出端连接。本实用新型通过检测硬币的直径和材质，并通过单片机的综合计算，能够准确识别硬币币值及真假，然后决定是否将电源输出端口与电源输入端口连接以及连接时间的长短，从而实现电器与外部电源的定时连接，可靠性高。
文档编号G07D11/00GK2884346SQ200620055770
公开日2007年3月28日 申请日期2006年3月7日 优先权日2006年3月7日
发明者郑楚池, 方亚平 申请人:汕头经济特区和通电讯有限公司