专利名称：硬币的综合鉴币装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种硬币的分类、检验装置，可用在各种商品的硬币自动出售机上或用于投币式电话机。
商品的硬币自动出售机可用于自动出售报纸、邮品(如汇款单、包裹单、各种信封、各种面值邮票)、饮料等，社会上普遍使用的投币式电话机实质上也是一种硬币自动出售机。商品的硬币自动出售是一种方便顾客、节省营业员劳力、提高工作效率、改善服务质量的设备，七十年代曾在我国得到了一定规模的应用。
无论是商品出售机还是投币电活，其关键部件还是硬币真伪及币值的鉴别，特别在我国已有六种硬币流通的情况下，例如，1分、2分、5分与1角硬币的材质基本相同，2分与5角硬币的尺寸基本相同，5分与1元硬币的尺寸基本相同，这给准确鉴别带来了难度，因而影响了多种硬币自动出售机的应用。
目前，鉴别真伪币及币值的一般方法是在硬币滑道中设置带铁氧体的电感器，将该电感器接入一LC振荡电路中，利用不同材料、不同尺寸或不同重量硬币通过电感器旁时对L值的影响，使振荡频率发生变化，再利用一谐振槽路来检测频率，从而判断硬币的真伪及硬币的面值。但经实际使用后发现，振荡器在未有硬币通过时的基准振荡频率本身就存在频移，因而振荡频率不是唯一的，而是存在有一定的范围，特别是材料不同，尺寸基本相同的硬币，其振荡频率范围有一部分是重叠的，另外，经长期使用的硬币，其币面磨损及污损也会影响其振荡频率；此外，谐振槽路的频率鉴别存在有检测槽路宽及自身频偏的问题。凡此种种，造成了鉴币不可靠，很容易漏收伪币，使此类设备自问世后长时间处于市场低潮。
市面上现有的商品出售机，包括进口的饮料出售机，大部分只收一种或两种硬币，有的则需用真币经人工先兑换成专用金属币，再用专用金属币到商品出售机上换商品。现有商品自动出售机的普遍状况是收币、鉴币种类少，特别是尺寸大小比较接近的5分币与1元币及较厚的1角币，在它们通过硬币滑道时，所引起的振荡频率变化范围分别是288-296KHZ、281-290KHZ和291-299KHZ，部分范围明显重叠，给准确分辩造成难度，同时鉴币不可靠也极大地影响了多种类硬币的商品自动出售机及投币式电话机的推广应用，妨碍了面向顾客的自助式营业设备的发展。
本实用新型的目的是设计一种硬币的综合鉴币装置，采用综合检测法，可准确鉴别六种甚至更多种流通硬币，不仅可辨别真伪而且可辨别币值，且成本低、结构简单。
本实用新型的硬币的综合鉴币装置，包括由投币口及真币出口、伪币出口构成的叉形硬币滑道，由LC振荡器及与LC振荡器输出连接的单片机控制器构成的鉴币器，所述LC振荡器中的电感器设置在所述的硬币滑道中，其特征在于所述的鉴币器还包括有由电压比较器构成的振荡幅度鉴别器和由一个以上的电容与电子开关连接构成的加权电容网络；振荡幅度鉴别器的输入端连接LC振荡器的输出端，振荡幅度鉴别器的输出端连接所述的单片机控制器，电子开关的开关控制端接所述单片机控制器，加权电容网络的输出端与LC振荡器的电容端连接。
所述的鉴币器还包括有由一个以上的光发射器与一个以上的光接收器组成的光敏开关电路，所述的一个以上的光发射器与一个以上的光接收器分别相对设置在所述硬币滑道的两侧壁上，且与硬币滑道底侧边的距离分别为流通硬币的直径，光敏开关电路的输出连接所述的单片机控制器。
所述的鉴币器还包括有由光发射器及光接收器组成的硬币中孔及到位检测器，光发射器及光接收器相对设置在所述硬币滑道的两侧壁上，且与硬币滑道底侧边的距离小于最小尺寸流通硬币的直径，光接收器输出接所述的单片机控制器。
所述的鉴币器还包括有金属传感器，由变压器反馈式振荡器、二极管整形电路、电磁铁驱动电路和阻挡门构成；所述变压器反馈式振荡器的变压器设置在所述硬币滑道投币口的一侧壁上，所述的阻挡门嵌置在电磁铁衔铁头上，且可伸入硬币滑道的投币口内，变压器反馈式振荡器输出连接二极管整形电路输入，二极管整形电路输出连接所述的单片机控制器，电磁铁驱动电路输入接所述的单片机控制电路。
所述的硬币滑道由上体与下体组成，所述的进币口设置在上体顶部，所述的真币出口、伪币出口设置在上体尾部，所述的下体与上体的真币出口成垂直交叉连接，下体设有收币口和退币口；所述的上体是由左板和右板通过公共侧近的扭簧绞链连接构成的对合式结构；所述的下体是管状体，下体外侧壁上上、下设置有两电磁铁，电磁铁衔铁头伸入下体管体内，下体内侧壁上还上、下设置有收币门与退币门，收币门及退币门通过其两侧轴与管体内两相对侧壁上的轴孔连接，收币门的背侧接触一电磁铁衔铁头，退币门一端侧伸置在另一电磁铁衔铁的横向缺口内。
硬币投入硬币滑道的投币口后，先由金属传感器检测硬币的金属属性，将非金属投入物拒之阻挡门外，若是金属投入物，金属传感器中的变压器反馈式振荡器停振，单片机控制器检测到该停振信号后向电磁铁驱动电路送出开门信号，使阻挡门开启，金属投入物得以进入硬币滑道。进入硬币滑道的金属投入物再分别经过光敏开关组、硬币的中孔及到位检测器、LC振荡器等装置，根据硬币的尺寸大小、材料、重量等属性作币值鉴别及真伪币鉴别，剔除垫圈一类带孔的片状金属物，真币经硬币滑道的上体、下体从收币口或退币口输出，伪币则从上体的伪币口输出。由于本实用新型在LC振荡器后设置了振荡幅度鉴别器和在LC振荡器与单片机控制器之间设置了加权电容网络，确保LC振荡器有稳定的基准振荡频率，可准确地区分出用常规方法不好区分的5分币、1元币及1角币，实现了多种类硬币的鉴别与收币。
下面结合实施例及附图进一步说明本实用新型的技术
图1、硬币综合鉴币器电原理框图图2、图1中金属传感器电原理图图3、图1中LC振荡器、加权电容网络及振荡幅度鉴别器电原理图图4、硬币滑道的上体结构示意图图5、硬币滑道的下体结构示意图图6、图1中光敏开关电路的电原理图参见图1、硬币的综合鉴币装置由硬币滑道和鉴币器两大部分组成，图1示出其鉴币器的总体结构。
鉴币器在单片机控制器101的控制下工作。首先，单片机控制器101根据金属传感器102的输出状态控制开门电磁铁驱动电路114的工作状态，实现阻挡门的启闭，凡是非金属投入物，阻挡门不开启，因此由金属传感器102、开门电磁铁驱动电路114及阻挡门构成了综合鉴币装置的第一关卡，即认币关。
硬币尺寸检测器103实际上是由四组光发射、接收管组成的四组光敏开关电路，从硬币尺寸大小上将硬币分类。根据目前国内流通硬币的尺寸情况可区分成1元与5分币、1角币、5角与2分币、1分币共4种尺寸，并将分类结果通知单片机控制器101。
中空及到位检测器104实际上是由一组光发射、接收管组成的光敏开关电路，若投入硬币滑道的是垫圈一类中间带孔的金属物，由于在其通过滑道时射向光接收管的光线会被连续阻挡两次，因此单片机控制电路101可轻易地将其判为伪币，并命令伪币出口的电磁铁驱动电路112动作；若光接收管仅被阻挡一次，则中空及到位检测器向单片机控制器101输出硬币到位信号，启动单片机控制器执行下一操作程序，如延迟后作频率检测。
LC振荡器105、振荡幅度鉴别器106用于供单片机检测电路101检测不同硬币通过时的振荡频率及振荡幅度，进一步判别真伪币及确定币值，包括区分5分币、1元币及1角币。
单片机控制器101根据LC振荡器105输出的基准振荡频率，不断调整加权电容网络107的输出电容值，以改变LC振荡器105中的总电容值，保持稳定的基准振荡频率。
经鉴币器综合检测后，单片机控制器101可记录币值并送显示器115显示币值，同时控制真币出口的电磁铁驱动电路113打开真币门，单片机控制电路101还根据键盘116的操作命令确认购物行为后，控制收币出口的电磁铁驱动电路111或退币出口的电磁铁驱动电路110，开、关收币门，退币门。
参见图2，金属传感器102是一由变压器T1、晶体三极管BG、电阻、电容等连接构成的变压器反馈式振荡器，变压器T1设置在硬币滑道的币道口处。图中L1、R1、C1构成谐振网络，二极管D1用于检波，电路输出“0”或“1”电平接单片机控制器101。常态时电路振荡，当投入的A是金属硬币时，金属硬币感应电流，电路停振，电路输出“0”态；反之，当投入的是非金属物时，电路维持振荡，输出“1”态。
参见图3，图中示出LC振荡器、加权电容网络及振荡幅度鉴别器的实施电路。晶体三极管BG1及其外围元件C3、L2、C4等连接构成LC振荡器，其中电感器L2设置在硬币滑道中，CX点与加权电容网络连接。晶体三极管BG2、BG3及其外围元件构成两级射极跟随电路，用于信号隔离，以减少对LC振荡器的影响。二极管D2用于整形。运算放大器IC1(324)及其外围元件构成电压比较器，用于鉴别振荡幅度，输出“0”或“1”电平送单片机控制器101。
七个电容C5-C11与电子开关IC2(4066×2)连接构成的加权结构可有27种组合，由单片机控制电路101控制电子开关IC2的工作状态，选择合适的对地电容，通过CX点接入LC振荡器中，改变总C值，使LC振荡器始终维持稳定的基准振荡频率Fo(误差不超过40HZ)。由BG2跟随输出的振荡信号通过一个用于高频整形的可编程定时器/计数器扩展接口IC3(8253)，将正弦信号变为脉冲信号送单片机控制器101，供检测振荡频率。
LC振荡器根据f=12πLC]]>在硬币A通过滑道时，会引起电路中L2值的下降，使f值上升，单片机控制器101作Δf＝f-fo的运算。振荡频率的变化与硬币的尺寸大小及厚度(重量)有关，由于5分币与1元币尺寸相近，1角币较厚，因此六种硬币虽有六种振荡频率范围，如1分币、2分币、1角币、5角币、5分币、1元币的频率范围分别为212-218KHZ、259-267KHZ、291-299KHZ、247-255KHZ、288-296KHZ、281-290KHZ，其中5分币与1元币的振荡频率范围有部分重叠，1角币与5分币的振荡频率范围有部分重叠(可明确区分2分币与5角币)。由于1角币与5分币已通过在先的尺寸检测电路(光敏开关组)进行了区分，因此仅需区分5分币与1元币。所设置的振荡幅度鉴别器就是用于区分5分币与1元币的。
实施时，调整LC振荡器的Q值，使其振荡幅度处于一个敏感的变化区域中，当通过的硬币基本为铝材时，振荡幅度基本不变；当通过的硬币基本为铜材时，振荡幅度有所下降，但不明显；但当通过的硬币基本为镍材时，振荡幅度将明显下降，振荡幅度鉴别器就可轻易地区分出5分币与1元币。
参见图4，本实用新型的硬币滑道由上体与下体上、下对接构成。上体40由左板401与右板402通过公共侧边的销403、扭簧404形成绞链结构，使左、右板401、402可象书本一样地翻开(如图中所示)或对合，形成滑道。左板边侧两端部有突块405，突块405中设有纵向销孔，供销403插入。左板401与右板402背侧有上、下弹簧槽406、406′，供嵌入扭簧404的两端部。
左板401上开设有叉形凹槽407，于其投币口408处的左板背侧安装有电磁铁409，电磁铁的衔铁头410上嵌插有阻挡门411，可挡住投币口408。右板402上与电磁铁409基本对应的位置处设置带线圈的铁氧体412(即为图2中的变压器T1)，用于感应硬币的金属属性。
左板401与右板402上分别对应设置五个光发射管与5个光接收管，组成光敏开关组，其中前四组420、420′用于检测硬币尺寸，后一组421、421′用于检测中孔及到位。考虑到硬币在滑道滚动时会有跳动现象，因而前四组光敏开关距凹槽407底部的距离依次按5分及一元币直径、1角币直径、5角及2分币直径、1分币直径设计，当四组光敏开关全部被硬币阻挡时可判别为5分或1元币，依此类推还可判别出1角币、5角或2分币、1分币。其中1角、1分币已明确区分，而5分与1元币、5角与2分币则可留待后续的检测装置区分。
第五组光敏开关421、421′距凹槽407底部的距离最小，一般按1厘米设计，小于1分币的直径，供鉴别投入物上是否带有中孔。
在左板401凹槽407的分叉处设有铁氧体F1，右板402上与铁氧体F1相对应位置处设铁氧体F2，F1与F2上分别绕有线圈，两线圈串联连接，F1、F2及其线圈构成了图3LC振荡器中的电感器L2。
在凹槽407叉口部的左板背侧，分别设置了电磁铁413及414，电磁铁413及414的衔铁头上分别嵌设有门，两电磁铁413、414在单片机控制器101的控制下动作，使硬币落入真币口416或伪币口415。
参见图5，下体501是一矩形管体，与上体的真币口416成垂直交叉设置。下体的外侧管壁上设置有上电磁铁502及下电磁铁503，上、下电磁铁的衔铁头504、505可伸入下体管体内，下电磁铁的衔铁头505上开有横向缺口506。
下体管体内还上、下设置收币门507和退币门508，虚线所示为其动作状态。收币门与退币门507、508分别通过两侧的轴插置在管内壁的孔中定位，且安装在管体内同一相对管壁上。收币门507在上电磁铁502得电动作、其衔铁头504接触收币门背侧时，使收币门507处于虚线位置，落下的硬币可堆积在收币门上。退币门508一端侧则插置在下电磁铁503衔铁头505的缺口506内。在上电磁铁502断电衔铁头回缩时，收币门507上的硬币可下落至下方的币盒509中。图中510是退币口，当下电磁铁503断电衔铁头505缩回时，其衔铁头上的缺口506拉动退币门508使处于虚线状态，封住退币口510，反之当下电磁铁503得电动作，其衔铁头505伸出，使退币门508处于实线位置时，上方落下的硬币可从退币口510中退出。
图中虚线511示出的是位于下体背侧的伪币通道。
参见图6，光敏开关由光电耦合器61(BT402、3DU等)和电压比较器(LM324)连接构成，电压比较器输出接单片机控制器。实施时可采用多种光敏开关电路。
图1中各电磁铁驱动电路可采用最简单的晶体管驱动电路，由于为一般工程技术人员所熟知，故不再给出实施电路图。
本实用新型通过设置综合鉴币装置，不仅可准确地鉴别真伪币及目前流通的六种硬币币值，而且还可用于鉴别今后可能流通的其他面值的新硬币。所设置的硬币滑道结构新颖简单，加工、组装及维修均很方便。可适用于各种商品的自动出售机中或投币式电话机中。
权利要求1.一种硬币的综合鉴币装置，包括由投币口及真币出口、伪币出口构成的叉形硬币滑道，由LC振荡器及与LC振荡器输出连接的单片机控制器构成的鉴币器，所述LC振荡器中的电感器设置在所述的硬币滑道中，其特征在于所述的鉴币器还包括有由电压比较器构成的振荡幅度鉴别器和由一个以上的电容与电子开关连接构成的加权电容网络；振荡幅度鉴别器的输入端连接LC振荡器的输出端，振荡幅度鉴别器的输出端连接所述的单片机控制器，电子开关的开关控制端接所述单片机控制器，加权电容网络的输出端与LC振荡器的电容端连接。
2.根据权利要求1所述的硬币的综合鉴币装置，其特征在于所述的鉴币器还包括有由一个以上的光发射器与一个以上的光接收器组成的光敏开关电路，所述的一个以上的光发射器与一个以上的光接收器分别相对设置在所述硬币滑道的两侧壁上，且与硬币滑道底侧边的距离分别为流通硬币的直径，光敏开关电路的输出连接所述的单片机控制器。
3.根据权利要求1所述的硬币的综合鉴币装置，其特征在于所述的鉴币器还包括有由光发射器及光接收器组成的硬币中孔及到位检测器，光发射器及光接收器相对设置在所述硬币滑道的两侧壁上，且与硬币滑道底侧边的距离小于最小尺寸流通硬币的直径，光接收器输出接所述的单片机控制器。
4.根据权利要求1所述的硬币的综合鉴币装置，其特征在于所述的鉴币器还包括有金属传感器，由变压器反馈式振荡器、二极管整形电路、电磁铁驱动电路和阻挡门构成；所述变压器反馈式振荡器的变压器设置在所述硬币滑道投币口的一侧壁上，所述的阻挡门嵌置在电磁铁衔铁头上，且可伸入硬币滑道的投币口内，变压器反馈式振荡器输出连接二极管整形电路输入，二极管整形电路输出连接所述的单片机控制器，电磁铁驱动电路输入接所述的单片机控制电路。
5.根据权利要求1所述的硬币的综合鉴币装置，其特征在于所述的硬币滑道由上体与下体组成，所述的进币口设置在上体顶部，所述的真币出口、伪币出口设置在上体尾部，所述的下体与上体的真币出口成垂直交叉连接，下体设有收币口和退币口；所述的上体是由左板和右板通过公共侧近的扭簧绞链连接构成的对合式结构；所述的下体是管状体，下体外侧壁上上、下设置有两电磁铁，电磁铁衔铁头伸入下体管体内，下体内侧壁上还上、下设置有收币门与退币门，收币门及退币门通过其两侧轴与管体内两相对侧壁上的轴孔连接，收币门的背侧接触一电磁铁衔铁头，退币门一端侧伸置在另一电磁铁衔铁的横向缺口内。
专利摘要本实用新型涉及一种硬币的分类、检验装置,可用于商品自动出售机或投币电话机的多种类硬币收取,由釜币器和硬币滑道两大部分组成。鉴币器采用单片机控制器、金属传感器、光敏开关电路、LC振荡器、电容加权网络和振荡幅度鉴别器,并将相关的变压器、光发射管、光接收管、电感器等设置在滑道中。从金属属性、硬币尺寸大小、硬币材料等诸方面进行真伪鉴别及币值鉴别,通过控制各电磁铁的工作状态,分别完成收币、退币和拒收伪币。
文档编号G07D3/00GK2303337SQ97214370
公开日1999年1月6日 申请日期1997年5月6日 优先权日1997年5月6日
发明者汪金坤, 郭云鹏, 张迎化, 阎广敏, 叶宝荣 申请人:浙江省邮电科学研究所