一种利用电感数字转换器实现钞票厚度检测的电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电子电路领域，尤其涉及一种利用电感数字转换器LDC1000Q1实现钞票厚度检测的电路。
【背景技术】
[0002]存取款机中，对钞票厚度的检测是一个十分关键的环节，通过对钞票厚度的检测，以判定钞票的真伪。传统的检测方法一般是利用超声波或霍尔原理进行检测，但超声波不够稳定，精度也有所欠缺，且容易受外界环境的影响；霍尔原理进行检测时，信号输出非线性，且也易受环境的影响，如温度等。
【实用新型内容】
[0003]利用电涡流原理实现对钞票厚度的检测，是一种非常可靠、稳定且精度高的实现方法，此种方法不仅灵敏度分辨率高，且响应速度快、测量范围宽、抗干扰力强、结构简单、不受油污等介质的影响。
[0004]本申请旨在利用电涡流原理，通过高性能的集成芯片LDC1000Q1和简单的硬件电路实现对钞票厚度的精确检测;使用此电路检测钞票厚度时，硬件结构简单，要求比较低，且成本低廉，比较容易实现。
[0005]为了解决现有技术中问题，本实用新型提供了一种利用电感数字转换器实现钞票厚度检测的电路，包括FPGA控制器、电感数字转换器LDC1000Q1、LC振荡电路、电源模块，FPGA控制器与电感数字转换器LDC1000Q1进行通讯，并控制LDC1000Q1稳定工作，FPGA控制器发送控制信号给LDC1000Q1，LDC1000Q1将测得的数据传输给FPGA控制器；电感数字转换器驱动LC振荡电路产生交变的电磁场，电感为平面线圈板，电源模块为FPGA控制器、电感数字转换器LDC1000Q1和LC振荡电路供电。
[0006]作为本实用新型的进一步改进，所述FPGA控制器通过SPI接口与电感数字转换器LDCl 000Q1进行通讯。
[0007]作为本实用新型的进一步改进，电感数字转换器LDC1000Q1设有10个检测通道，控制时逐个通道选通分别进行数据采集。
[0008]作为本实用新型的进一步改进，电源模块将输入的7V电压通过LDO电源转换芯片转换为5V、3.3V和1.2V稳定的电压。
[0009]作为本实用新型的进一步改进，LC振荡电路中，线圈板是六层的，其中是有五层高密度线圈贯通直连的。
[0010]作为本实用新型的进一步改进，LC振荡电路中的振荡电容C241是470pF以上的。
[0011]作为本实用新型的进一步改进，LC振荡电路与电源之间设有C283、C284两个滤波电容，C283、C284两个滤波电容的一端分别连接LC振荡电路中的振荡电容C241的两端，C283、C284两个滤波电容的另一端连接电源。
[0012]作为本实用新型的进一步改进，还包括外部晶振，所述外部晶振与电感数字转换器LDC1000Q1连接，所述外部晶振为16或24M。
[0013]本实用新型的有益效果是:
[0014]本实用新型提供非接触式传感技术，性能可靠，受外界环境影响比较小，避免受灰尘、油污等介质的影响，可延长设备的使用寿命。
[0015]该LDC1000Q1数字电感转换器，可将低成本的线圈及弹簧用作传感器，与现有传感器相比，可在更低系统成本下实现亚微米级分辨率、高可靠性及灵活性。
[0016]测量精度高，当金属导体与感应线圈的距离发生变化而引起感应阻抗变化时，LDC1000Q1所能检测的感应线圈涡流电阻的精度为16位;LDC1000Q1与电感配合产生LC振荡电路，振荡频率与电感值相关，可以测出电感值和电感的变化量，该电感转换器的精度为24位，能够检测的谐振频率范围很宽，5KHz?5MHz。
[0017]电路中FPGA控制器直接控制电感数字转换器工作，中间过程简单，所用集成元器件较少，没有过多的信号转换电路，传输过程中受外界影响小，抗干扰能力强，使测量精度进一步提尚O
[0018]利用电涡流效应的原理，通过电感数字转换器LDC1000Q1可以将线圈及弹簧用作电感传感器，准确测量被测体(金属导体)与探头端面的相对位置，依靠距离的细微变化引起的交变电磁场感应阻抗的变化计算钞票厚度，是一种非接触的线性化计量工具。
[0019]电路硬件实现电路结构简单，系统功耗更低，LDC1000Q1标准工作功耗不足8.5mW，待机模式下功耗不足1.25mW。
【附图说明】
[°02°]图1是本实用新型原理框架结构示意图；
[0021]图2是本实用新型一种利用电感数字转换器实现钞票厚度检测的电路图；
[0022]图3是本实用新型平面电感线圈与平面金属板组成电涡流传感器。
[0023]图中各部件名称如下:
[0024]感应线圈100，金属导体200。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
[0026]如图1所示，FPGA(现场可编程门阵列)控制器通过SPI接口，与电感数字转换器LDC1000Q1进行通讯，并控制LDC1000Q1稳定工作；电感数字转换器驱动LC振荡电路产生交变的电磁场，其中电感为平面线圈板;该实现电路共有10个检测通道，控制时逐个通道选通分别进行数据采集。电源模块将输入的7V电压通过LDO(低压差线性稳压器)电源转换芯片转换为5V、3.3V和1.2V稳定的电压供给相应模块。FPGA供电电压需3.3V和1.2V;LDC1000Q1供电电压需3.3V和5V(如图2);LC振荡电路是直接连接在LDC1000Q1上的，由LDC1000Q1供电，不需要单独供电。此外，完整的电路设计中还有其他芯片模块需要供电，如MAX3232电平转换模块需供电3.3V，外部Flash存储芯片需供电3.3V等。
[0027]如图2，电感数字转换芯片LDC1000Q1，引脚1、2、3、5为其与FPGA通讯的SPI(串行外设接口)接口，FPGA控制器发送控制信号给LDC1000Q1，LDC1000Q1将测得的数据传输给FPGA控制器。
[0028]线圈板是六层的，其中是有五层高密度线圈贯通直连的(L4)，振荡电容(C241)是470pF以上的，即此时LC振荡电路的电感L、电容C比较大。设有C283、C284两个滤波电容，振荡信号明显稳定很多。
[0029]增大振荡电感和电容，此时振荡电路工作时的谐振频率比较小，可低至几百K，这样可以明显降低工作中受到外部及对外部的电磁干扰;线圈检测的灵敏度明显提高；同时实测数据表明，电感、电容增大合理的条件下，传感器检测距离采集数据的单调性和稳定性都有明显改善。
[0030]图2左下角，用的是16或24M外部晶振，芯片时钟频率明显增高很多。实际效果表明，增大芯片工作时钟频率，测试钞票时在相同的测试距离变化下，测试前后采集的数据差值明显增大，即检测钞票厚度的灵敏度明显增高。
[0031 ] 时序选通控制:直接通过FPGA控制器，输出A、B两路SPI信号分别控制前5个通道和后6个通道工作。上电工作时，FPGA控制器通过控制每一路LDC1000Q1芯片的CSB片选引脚控制芯片的工作，其工作过程如下:
[0032]1、上电稳定后，控制器同时选通1、6通道LDC1000Q1同时工作，1、6通道的LC振荡电路工作，输出交变的电磁场。
[0033]2、LDC1000Q1将感应金属板和线圈距离的变化量，转化为数字信号传送给控制器FPGA，此检测的信号为谐振频率值。
[0034]3、控制器根据数值的变化量判断钞票厚度、有无胶带等。
[0035]4、进行通道的切换，重复I?4的数据采集过程。
[0036]整个工作过程中，通道切换顺序为1、5，2、7，3、8，4、9，5、10，共5组分别进行工作，然后循环选通工作。
[0037]此种1、5，2、7，3、8，4、9，5、10，分5组的选通方式，两个同时工作的通道相距比较远，在同时工作产生高频交变的电磁场时，其之间不会有相互的电磁干扰;对每一个工作的通道而言，就相当于只有其一个在工作，此时整个传感器的工作稳定性及抗干扰能力明显增强。
[0038]图2中的L4是平面电感线圈，其作用是与平面金属板组成电涡流传感器，如图3所示。当线圈中产生交变的电磁场时，在金属板上感应出相应的交变电磁场;检测钞票时，金属板和线圈板之间的距离X发生变化，线圈交变磁场的感应阻抗和谐振频率会发生对应的变化；电感数字转换器LDC1000Q1将变化的数据经过变换通过SPI 口传送给FPGA控制器；FPGA通过相应的计算公式得出距离的变化量，即钞票的厚度，达到检测的目的。
[0039]以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种利用电感数字转换器实现钞票厚度检测的电路，其特征在于:包括FPGA控制器、电感数字转换器LDC1000Q1、LC振荡电路、电源模块，FPGA控制器与电感数字转换器LDC1000Q1进行通讯，并控制LDC1000Q1稳定工作，FPGA控制器发送控制信号给LDC1000Q1，LDC1000Q1将测得的数据传输给FPGA控制器；电感数字转换器驱动LC振荡电路产生交变的电磁场，电感为平面线圈板，电源模块为FPGA控制器、电感数字转换器LDC1000Q1和LC振荡电路供电。2.根据权利要求1所述的一种利用电感数字转换器实现钞票厚度检测的电路，其特征在于:所述FPGA控制器通过SPI接口与电感数字转换器LDC1000Q1进行通讯。3.根据权利要求1所述的一种利用电感数字转换器实现钞票厚度检测的电路，其特征在于:电感数字转换器LDC1000Q1设有10个检测通道，控制时逐个通道选通分别进行数据采集。4.根据权利要求1所述的一种利用电感数字转换器实现钞票厚度检测的电路，其特征在于:电源模块将输入的7V电压通过LDO电源转换芯片转换为5V、3.3V和1.2V稳定的电压。5.根据权利要求1所述的一种利用电感数字转换器实现钞票厚度检测的电路，其特征在于:LC振荡电路中，线圈板是六层的，其中是有五层高密度线圈贯通直连的。6.根据权利要求1所述的一种利用电感数字转换器实现钞票厚度检测的电路，其特征在于:LC振荡电路中的振荡电容C241是470pF以上的。7.根据权利要求1所述的一种利用电感数字转换器实现钞票厚度检测的电路，其特征在于:LC振荡电路与电源之间设有C283、C284两个滤波电容，C283、C284两个滤波电容的一端分别连接LC振荡电路中的振荡电容C241的两端，C283、C284两个滤波电容的另一端连接电源。8.根据权利要求1所述的一种利用电感数字转换器实现钞票厚度检测的电路，其特征在于:还包括外部晶振，所述外部晶振与电感数字转换器LDC1000Q1连接，所述外部晶振为16或24M。
【专利摘要】本实用新型提供了一种利用电感数字转换器实现钞票厚度检测的电路，包括FPGA控制器、电感数字转换器LDC1000Q1、LC振荡电路、电源模块，FPGA控制器与电感数字转换器LDC1000Q1进行通讯，并控制LDC1000Q1稳定工作，FPGA控制器发送控制信号给LDC1000Q1，LDC1000Q1将测得的数据传输给FPGA控制器；电感数字转换器驱动LC振荡电路产生交变的电磁场，电感为平面线圈板，电源模块为FPGA控制器、电感数字转换器LDC1000Q1和LC振荡电路供电。本实用新型提供非接触式传感技术，性能可靠，受外界环境影响比较小，避免受灰尘、油污等介质的影响，可延长设备的使用寿命。
【IPC分类】G07D7/164
【公开号】CN205230179
【申请号】CN201520986421
【发明人】刘立明
【申请人】深圳怡化电脑股份有限公司, 深圳市怡化时代科技有限公司, 深圳市怡化金融智能研究院
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年12月2日