专利名称：一种硬币清分系统及硬币清分方法
技术领域：
本发明涉及一种硬币清分系统及硬币清分方法，属于金融设备技术领域。
背景技术：
国外硬币清分系统核心部件一直垄断，国内硬币清分系统很少见，但也存在清分速度慢、清分准确率低，自学习币种扩展性差，经常会出现将游戏币误判为真币，或者真币误判为假币，还有漏记硬币个数等缺点
发明内容
本发明的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供一种硬币清分系统及硬币清分方法，将发行的现有各种硬币进行分类统计，并检测出真币中混进的假币，该硬币清分核心部件系统精度高、速度快、准确率高。本发明的技术解决方案是一种硬币清分系统，包括双电涡流传感器、激励合成电路、滤波处理电路、DSP和接口电路；双电涡流传感器包括发射探头和接收探头，两探头大小一致，正面相对，且发射探头位于接收探头的正下方；激励合成电路控制双电涡流传感器采集硬币的信息，之后将硬币的信息发送给滤波处理电路进行滤波整流，再送入DSP进行硬币清分，之后将清分结果通过接口电路送出。所述激励合成电路包括三路相同的电路，每一路均包括电阻R28、R29、R30、R31、R32、R34、R35、R36、R38、R39、R40、电容 C23、C24、C25、C26、C27、C28、C30、二极管 D2、三极管Q2、运放U2A和运放U2B ；输入信号通过电阻R36连接到三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极接地，集电极依次通过电容C25和电阻R35，之后再通过电容C26连接到运放U2A的输入正端，同时，还通过电阻R40连接到激励合成电路的输出端；电阻R38和电容C28并联之后一端接地，另外一端分别连接电容C26的两端；运放U2A的输入负端通过电阻R32接地，同时还通过电阻R28连接到激励合成电路的输出端；运放U2A的输出端连接到激励合成电路的输出端，同时还连接到二极管D2的阳极，二极管D2的阴极通过电容C27接地，二极管D2的阴极还通过电阻R34连接到运放U2B的输入负端，运放U2B的输入正端通过电阻R39接地，运放U2B的输出端通过电组R30和电容C23反馈到运放U2B的输入负端，同时，运放U2B的输出端还通过电阻R31反馈到三极管Q2的集电极 ’运放U2B的输入负端还通过电阻R29连接-4V电压。所述三路相同的电路的输入信号分别为500K 700K的方波、100K 200K的方波和IOK 30K的方波。一种基于权利要求I所述的一种硬币清分系统实现的硬币清分方法，步骤如下(I)将激励合成电路的三路相同电路的输出进行混叠，之后将混叠信号输入到双电涡流传感器的发射探头，发射探头将所述混叠信号发送到接收探头进行信号接收；
(2)令 真硬币通过双电涡流传感器的发射探头和接收探头之间，双电涡流传感器的接收探头敏感出所述真硬币的材料、厚度、表面花纹和直径信息之后输出电压信号给滤波处理电路；(3)滤波处理电路先将输入信号进行带通滤波后输出三路正弦波，再将三路正弦波进行整流得到三路直流信号，并且输入给DSP;所述三路正弦波的频率与步骤(I)中激励合成电路输出的三路信号的频率相同；(4)DSP采集三路直流信号的一组最小值(x，y，z)，其中，x、y、z分别为三路直流信号中的一路的最小值；(5)使用多个面值相同的真硬币，重复步骤⑵ (4)，则DSP采集到多组最小值(Xi, yi； Zi), i = I——N, N为通过双电润流传感器的真硬币的个数；(6)确定(xmin-200, xmax+200)、(ymin_200，ymax+200)和(zmin_200，zmax+200)为该面值真硬币的数值区域，其中，Zmin分别为XpypZi, i = I——N中的最小值，Xmax>Ymax和Zmax分别为Xp yp Zi, i = I——N中的最大值；(7)对于其他面值的真硬币，重复步骤⑵ (6)，得到不同面值真硬币的数值区域；(8)将待清分的大量硬币依次通过双电涡流传感器，重复步骤(2) (4)，则对于每个硬币，DSP均采集到该硬币的最小值(x，y，z)，如果该硬币最小值中的X值、y值和z值均处于同一个面值真硬币的数值区域(xmin-200，xmax+200)、(ymin-200, ymax+200)和(zfflin-200, zfflax+200)之内，则该硬币为与该面值真硬币的数值区域面值相同的真币，否则为假币；(9)DSP统计假币数量和各个面值的真硬币数值区域内的硬币数量，并通过接口电路输出结果。本发明与现有技术相比的优点在于(I)本发明清分系统只采用了一个传感器，结构简单，成本低，检测硬币速度极快，很多其他清分传感器采用多个传感器位于不同位置，速度不能很快，且采用多个传感器的硬件成本较高。(2)本发明系统采用多个频段激励信号加载于一个传感器上的方式，能提取硬币的多种参数信息，原理简单，巧妙。(3)本发明系统清分速度快，处理器采用DSP芯片，采集、传输、判断都是高速进行，实时性非常好，电路集成度高，可靠性高。(4)本发明方法通过对多个真币样本进行采样，并通过对采样点最大值最小值进行恰当的扩展形成了真币数据区域，且本发明中分高频、中频和低频三路激励信号来对硬币进行敏感，因此，每一种面值的硬币得到的真币数据区域均有三个，这样可以提高清分硬币的精准度。
图I为本发明系统结构示意图；图2为本发明传感器示意图；图3为本发明激励合成电路示意图4为本发明滤波处理电路示意图；图5为本发明方法流程具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述。硬币清分系统是将国家发行的所有硬币进行真假判断，以及各种真币值进行分类统计。这种系统应用于各种银行系统，清分速度快，准确率高。本系统中进行硬币清分的核心部件是电涡流传感器，利用电涡流传感器对不同硬币的金属材质、厚度、花纹、币直径大小等有敏感的涡流效应，所以它能将通过它的硬币进行真假判断以及准确判断出哪种币值，以及数量统计。如图I所示，本发明提供了一种硬币清分系统，包括双电涡流传感器I、激励合成 电路2、滤波处理电路3、DSP 4和接口电路5，接口电路5采用MAX232芯片实现，如图2所示，双电涡流传感器I包括发射探头6和接收探头7，两探头大小一致，正面相对，且发射探头6位于接收探头7的正下方；激励合成电路2控制双电涡流传感器I采集硬币的信息，之后将硬币的信息发送给滤波处理电路3进行滤波整流，再送入DSP4进行硬币清分，之后将清分结果通过接口电路5送出。激励合成电路2包括三路相同的电路，如图3所示为激励合成电路中的一路，每一路均包括电阻 R28、R29、R30、R31、R32、R34、R35、R36、R38、R39、R40、电容 C23、C24、C25、C26、C27、C28、C30、二极管D2、三极管Q2、运放U2A和运放U2B ；所述三路相同的电路的输入信号分别为500K 700K的方波、100K 200K的方波和IOK 30K的方波。输入信号通过电阻R36连接到三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极接地，集电极依次通过电容C25和电阻R35，之后再通过电容C26连接到运放U2A的输入正端，同时，还通过电阻R40连接到激励合成电路2的输出端；电阻R38和电容C28并联之后一端接地，另外一端分别连接电容C26的两端；运放U2A的输入负端通过电阻R32接地，同时还通过电阻R28连接到激励合成电路2的输出端；运放U2A的输出端连接到激励合成电路2的输出端，同时还连接到二极管D2的阳极，二极管D2的阴极通过电容C27接地，二极管D2的阴极还通过电阻R34连接到运放U2B的输入负端，运放U2B的输入正端通过电阻R39接地，运放U2B的输出端通过电组R30和电容C23反馈到运放U2B的输入负端，同时，运放U2B的输出端还通过电阻R31反馈到三极管Q2的集电极 ’运放U2B的输入负端还通过电阻R29连接-4V电压。方波输入之后，经过三极管Q2放大，放大后的信号经过压控二阶带通滤波电路进行基波的提取，得到与基波同频率的正弦波，正弦波经过二极管D2整流之后得到直流量，将直流量与-4V的参考电压进行相加，得到误差信号，将误差信号进行PI (比例与积分)调节，PI调节之后的放大信号反馈给三极管Q2的集电极，这样就形成了一个稳幅的闭环回路。滤波处理电路实现了带通滤波和整流的功能，其电路结构如图4所示。如图5所示，本发明提供的一种硬币清分方法，基于上述清分系统实现，其步骤如下为了分辨各种硬币以及计数和辨真假，需要对硬币的各种参数进行自学习，自学习的过程包括下面(I) (6)六个步骤。(I)将激励合成电路的三路相同电路的输出进行混叠，即将三路电路的输出接在一起，之后将混叠信号输入到双电涡流传感器的发射探头，发射探头将所述混叠信号发送到接收探头进行信号接收，使得发射探头和接收探头之间不间断信号扫描；(2)令真硬币通过双电涡流传感器的发射探头和接收探头之间，双电涡流传感器的接收探头敏感出所述真硬币的材料、厚度、表面花纹和直径信息之后输出电压信号给滤波处理电路；这里讲的敏感真硬币的材料、厚度、表面花纹和直径信息并不是指能够识别出硬币的材质是铜或者是铝，表面花纹是山还是花朵，而是由于有三个频段的扫描信号透过了硬币，该硬币的材料、厚度、表面花纹和直径信息能够被综合考察，最终传感器以输出电压的方式表达该硬币的特征信息，也就是说，不同面值的硬币，其本身材料、厚度、表面花纹和直径信息的综合特征是不同的，通过上述使用三种特定频率的扫描信号进行透射扫描，可以较好的采集出不同面值硬币的特征，精度很高。 (3)滤波处理电路先将输入信号进行带通滤波后输出三路正弦波，再将三路正弦波进行整流得到三路直流信号，并且输入给DSP;所述三路正弦波的频率与步骤(I)中激励合成电路输出的三路信号的频率相同；(4) DSP采集三路直流信号的一组最小值(x，y，z)，其中，x、y、z分别为三路直流信号中的一路的最小值；(5)使用多个面值相同的真硬币，重复步骤⑵ ⑷，则DSP采集到多组最小值(Xi, yi； Zi), i = I——N, N为通过双电润流传感器的真硬币的个数；(6)确定(xmin-200, xmax+200)、(ymin_200，ymax+200)和(zmin_200，zmax+200)为该面值真硬币的数值区域，其中，Zmin分别为XpypZi, i = I——N中的最小值，Xmax>Ymax和Zmax分别为Xi、Yi, Zi, i = 1....N中的最大值；该步骤执行完毕，也就是完成了自学习的过程。(7)对于其他面值的真硬币，重复步骤⑵ (6)，得到不同面值真硬币的数值区域；(8)将待清分的大量硬币依次通过双电涡流传感器，重复步骤(2) (4)，则对于每个硬币，DSP均采集到该硬币的最小值(x，y，z)，如果该硬币最小值中的X值、y值和z值均处于同一个面值真硬币的数值区域(xmin-200，xmax+200)、(ymin-200, ymax+200)和(zfflin-200, zfflax+200)之内，则该硬币为与该面值真硬币的数值区域面值相同的真币，否则为假币；例如，之前采集真硬币特征中，包含了一元、五角、一角、五分、二分、一分这六种面值的硬币，那么，每一种面值的硬币均有三个真硬币的数值区域(xmin-200，x_+200)、(ymin-200, ymax+200)和(z^-200，zmax+200)，当检测硬币的时候，如果被检测的硬币为五角，那么最终DSP计算出该硬币的特征会落入五角钱的三个真硬币的数值区域之内，这样，认为该五角硬币为真币，且DSP会计数；如果被检测的为假币(游戏机币或者假硬币)，那么，DSP计算该币的特征，将不会落入任何一个真硬币的数值区域之中，那么，我们最后判断，只有同种面值硬币的三个真硬币的数值区域均落入(满足)的情况下，才被认为是真币，其他情况均为假币。(9)DSP统计假币数量和各个面值的真硬币数值区域内的硬币数量，并通过接口电路输出结果。本发明在样机 上试验，硬币清分速度可以达到1500枚/分钟，真币判别准确率可达到99. 99%，假币判别率能达到100%。
权利要求
1.一种硬币清分系统，其特征在于包括双电涡流传感器(I)、激励合成电路(2)、滤波处理电路(3)、DSP (4)和接口电路(5)； 双电涡流传感器(I)包括发射探头(6)和接收探头(7)，两探头大小一致，正面相对，且发射探头(6)位于接收探头(7)的正下方； 激励合成电路(2)控制双电涡流传感器(I)采集硬币的信息，之后将硬币的信息发送给滤波处理电路(3)进行滤波整流，再送入DSP(4)进行硬币清分，之后将清分结果通过接口电路(5)送出。
2.根据权利要求I所述的一种硬币清分系统，其特征在于所述激励合成电路(2)包括三路相同的电路，每一路均包括电阻R28、R29、R30、R31、R32、R34、R35、R36、R38、R39、R40、电容 C23、C24、C25、C26、C27、C28、C30、二极管 D2、三极管 Q2、运放 U2A 和运放 U2B ； 输入信号通过电阻R36连接到三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极接地，集电极依次通过电容C25和电阻R35，之后再通过电容C26连接到运放U2A的输入正端，同时，还通过电阻R40连接到激励合成电路(2)的输出端；电阻R38和电容C28并联之后一端接地，另外一端分别连接电容C26的两端；运放U2A的输入负端通过电阻R32接地，同时还通过电阻R28连接到激励合成电路(2)的输出端；运放U2A的输出端连接到激励合成电路(2)的输出端，同时还连接到二极管D2的阳极，二极管D2的阴极通过电容C27接地，二极管D2的阴极还通过电阻R34连接到运放U2B的输入负端，运放U2B的输入正端通过电阻R39接地，运放U2B的输出端通过电组R30和电容C23反馈到运放U2B的输入负端，同时，运放U2B的输出端还通过电阻R31反馈到三极管Q2的集电极 ’运放U2B的输入负端还通过电阻R29连接-4V电压。
3.根据权利要求2所述的一种硬币清分系统，其特征在于所述三路相同的电路的输入信号分别为500K 700K的方波、IOOK 200K的方波和IOK 30K的方波。
4.一种基于权利要求I所述的一种硬币清分系统实现的硬币清分方法，其特征在于步骤如下 (1)将激励合成电路的三路相同电路的输出进行混叠，之后将混叠信号输入到双电涡流传感器的发射探头，发射探头将所述混叠信号发送到接收探头进行信号接收； (2)令真硬币通过双电涡流传感器的发射探头和接收探头之间，双电涡流传感器的接收探头敏感出所述真硬币的材料、厚度、表面花纹和直径信息之后输出电压信号给滤波处理电路； (3)滤波处理电路先将输入信号进行带通滤波后输出三路正弦波，再将三路正弦波进行整流得到三路直流信号，并且输入给DSP;所述三路正弦波的频率与步骤(I)中激励合成电路输出的三路信号的频率相同； (4)DSP采集三路直流信号的一组最小值(x，y，z)，其中，x、y、z分别为三路直流信号中的一路的最小值； (5)使用多个面值相同的真硬币，重复步骤(2) (4)，则DSP采集到多组最小值(Xi，Ii,Zi),! = I.... N，N为通过双电涡流传感器的真硬币的个数；(6)确定(xmin-200,xmax+200)、(ymin-200, ymax+200)和(zmin_200，zmax+200)为该面值真硬币的数值区域，其中，xmin、ymin和Zmin分别为Xp Zi, i = I——N中的最小值，xmax、ymax和zmM分别为Xp yp Zi, i = I——N中的最大值；(7)对于其他面值的真硬币，重复步骤(2) ￠)，得到不同面值真硬币的数值区域； (8)将待清分的大量硬币依次通过双电涡流传感器，重复步骤(2) (4)，则对于每个硬币，DSP均采集到该硬币的最小值(X, Y，z)，如果该硬币最小值中的X值、y值和z值均处于同一个面值真硬币的数值区域(xmin_200，xmax+200)、(ymin-200, ymax+200)和(zmin_200，zfflax+200)之内，则该硬币为与该面值真硬币的数值区域面值相同的真币，否则为假币； (9)DSP统计假币数量和各个面值的真硬币数值区域内的硬币数量，并通过接口电路输出结果。全文摘要
一种硬币清分系统及硬币清分方法，在一个传感器发射探头上加载三种不同频率的正弦激励源，当硬币通过双电涡流传感器时，影响接收探头的信号接收，通过对接收信号的处理能清分国家发行现有的硬币，硬币经过此传感器就能立即判断货币种类以及数量，及真假币。本发明在样机上试验，硬币清分速度可以达到1500枚/分钟，真币判别准确率可达到99.99％，假币判别率能达到100％。
文档编号G07D3/00GK102737432SQ201210201910
公开日2012年10月17日 申请日期2012年6月18日 优先权日2012年6月18日
发明者刘媛, 周凤, 李建春, 肖跃华, 袁朝阳, 郝永勤, 马赫 申请人:北京航天控制仪器研究所