一种用于纸币鉴伪设备的磁性采集电路的制作方法

本发明涉及纸币检测技术领域，更具体的说，涉及一种用于纸币鉴伪设备的磁性采集电路。

背景技术：

不法分子为了获取不法利益，制作了大量仿真度极高的假钞在市场上流通，为了维护市场秩序和安全，诸多纸币鉴伪设备被研发出来。目前检测纸币的技术种类繁多，其中包括采用磁性信号检测纸币的技术，该方式运行原理为：根据纸币上所包含的磁性信息，通过磁性传感器将采集磁性信息转化为模拟信号，模拟信号经过多级信号放大器放大、整形，提供给mcu(微控制单元)处理，根据不同面值、币种信号对应的特征，判断真伪、残缺。

随着加入wto，中国与世界上各国之间的交流合作愈加频繁，因此需要可以鉴验不同币种的纸币鉴伪设备。但是由于各国不同币种之间由于纸币制作标准不同，纸币内包含的磁性信息不同，使用同一套磁性信息采集系统，其输出信号的特征、强弱差异很大，超出了mcu的采集处理范围，因此，为了鉴验中外不同币种，现有的纸币鉴伪设备通常针对不同币种分别提供硬件设备或软件来修正信号，使得修正后的信号可以被mcu采集处理，但这样也就存在了鉴伪成本高、使用不便等诸多缺陷。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于纸币鉴伪设备的磁性采集电路，该磁性采集电路可以针对不同币种改变运算放大器的放大倍数，并将不同币种对应的模拟信号优化修正到mcu可以处理的信号范围内，实现多币种一台设备鉴伪，有着鉴伪成本低、使用方便等优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种用于纸币鉴伪设备的磁性采集电路，包括磁性传感器、信号增益通道。

其中，所述信号增益通道包括前级放大电路、后级放大电路，所述磁性传感器、前级放大电路、后级放大电路依次连接。

优选地，所述磁性传感器采集的模拟信号依次经过前级放大电路、后级放大电路后输出。

其中，所述前级放大电路放大倍数固定，所述后级放大电路设置有至少两种放大倍数。

优选地，所述前级放大电路包括运算放大器a1、电容c01、电阻r01、电容c02、电阻c02、电容c03、电阻r03、电容c04、电阻r04；所述电容c01与电阻r01串联，所述电容c01一端与磁性传感器连接，另一端通过电阻r01与运算放大器a1同相输入端连接；所述电容c02与电阻r02串联，所述电容c02一端与磁性传感器连接，另一端通过电阻r02与运算放大器a1反相输入端连接；所述电容c03与电阻r03并联，所述电容c03一端与运算放大器a1同相输入端连接，且另一端外接基准电压vrefa；所述电容c04与电阻r04并联，所述电容c04一端与运算放大器a1反相输入端连接，且另一端与运算放大器a1输出端连接。

优选地，模拟信号经所述电容c01和电容c02滤波后分别进入运算放大器a1同相输入端和反相输入端。

优选地，所述后级放大电路包括运算放大器a2、电容c05、电阻r05、电容c06、电阻c06、电容c07、变阻元件；所述电容c05与电阻r05串联，所述电容c05一端与前级放大电路输出端连接，另一端通过电阻r05与运算放大器a2反相输入端连接；所述电容c06与电阻r06并联，所述电容c06一端与运算放大器a2同相输入端连接，且另一端外接基准电压vrefb；所述电容c07与变阻元件并联，所述电容c07一端与运算放大器a2反相输入端连接，且另一端与运算放大器a2输出端out连接。

优选地，所述变阻元件可以设置至少两种阻值。

优选地，所述基准电压vrefa和基准电压vrefb相等。

优选地，所述变阻元件包括数字电位器，所述数字电位器通过接收mcu参数改变阻值。

优选地，所述磁性传感器数量有一个或更多个。

优选地，所述磁性传感器数量与信号增益通道数量相等。

优选地，所述运算放大器a1和运算放大器a2由运放芯片提供。

优选地，所述运放芯片型号为mcp6004，所述运放芯片中封装了四个运算放大器，且四个运算放大器相互独立，其中所述运放芯片中管脚1到管脚3、管脚5到管脚7、管脚8到管脚10、管脚12到管脚14分别对应一个运算放大器。

优选地，管脚7为运放芯片的信号输出端，管脚8为运放芯片的信号输出端。

优选地，两条所述信号增益通道共用一枚运放芯片。

优选地，所述运放芯片中管脚1到管脚3、管脚5到管脚7对应的两个运算放大器供应同一路信号增益通道，管脚8到管脚10、管脚12到管脚14对应的两个运算放大器供应另外一路信号增益通道。

优选地，管脚1外接电容c05、电阻r04、电容c04，管脚2外接电阻r02、电阻r04、电容c04，管脚3外接电阻r01、电阻r03、电容r03，管脚5外接电阻c06、电容c06，管脚6外接电阻r05、电容c07、变阻元件。

优选地，管脚14外接电容c05、电阻r04、电容c04，管脚13外接电阻r02、电阻r04、电容c04，管脚12外接电阻r01、电阻r03、电容r03，管脚10外接电阻c06、电容c06，管脚9外接电阻r05、电容c07、变阻元件。

优选地，所述数字电位器为双通道数字电位器，优选地，数字电位器型号为tpl0102。

优选地，型号为tpl0102的所述数字电位器具有sda管脚、scl管脚、两组ha管脚和wa管脚，其中sda管脚、scl管脚用于接收mcu的参数，两组ha管脚和wa管脚分别与两条信号增益通道连接，两组ha管脚和wa管脚同时调节两条信号增益通道。

优选地，其中一组中的ha管脚与mcp6004运放芯片中的管脚7连接，wa管脚与管脚6连接，另外一组中的ha管脚与mcp6004运放芯片中的管脚8连接，wa管脚与管脚9连接。

优选地，所述电容c01、电容c02、电容c05为极性电容。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

本发明提供一种磁性采集电路，该采集电路内，可根据不同币种调整信号增益通道的放大倍数，将不同币种对应的模拟信号优化修正到mcu可以处理的信号范围内，使得多币种可使用一台设备鉴伪，降低了鉴伪成本，使用也更方便。

附图说明

图1是本发明的原理图；

图2是本发明中磁性传感器和信号增益通道的电路图；

图3是本发明中运放芯片的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

一种用于纸币鉴伪设备的磁性采集电路，如图1所示，包括磁性传感器、信号增益通道，信号增益通道包括前级放大电路和后级放大电路，其中磁性传感器将通过其工作面上纸币的磁性信息转换成模拟信号传入信号增益通道，前级放大电路和后级放大电路分别对输入的模拟信号放大、整形，最后将处理过的模拟信号输送给主控板且经模数转换后交由mcu处理，其中前级放大电路放大倍数固定，后级放大电路的放大倍数与变阻元件有关，变阻元件的阻值由mcu控制。

如图2所示，磁性传感器设置有s+端、s-端，其中s+端、s-端与信号增益通道连接，用于向信号增益通道输出模拟信号；前级放大电路包括运算放大器a1、电容c01、电阻r01、电容c02、电阻c02、电容c03、电阻r03、电容c04、电阻r04；电容c01与电阻r01串联，电容c01一端与磁性传感器的s+端连接，电容c01另一端通过电阻r01与运算放大器a1同相输入端连接；电容c02与电阻r02串联，电容c02一端与磁性传感器的s-端连接，另一端通过电阻r02与运算放大器a1反相输入端连接；输入前级放大电路的模拟信号经电容c01和电容c02的过滤后进入运算放大器a1。

电容c03与电阻r03并联，电容c03一端与运算放大器a1同相输入端连接，且另一端外接基准电压vrefa；电容c04与电阻r04并联，电容c04一端与运算放大器a1反相输入端连接，且另一端与运算放大器a1输出端连接提供反馈；基准电压vrefa确保运算放大器a1输出端输出的模拟信号电平均为正值，由于前级放大电路的放大倍数取决于电阻r04和电阻r02之间的比值，而电阻r04和电阻r02为固定电阻，因此前级放大电路放大倍数不变。

后级放大电路包括运算放大器a2、电容c05、电阻r05、电容c06、电阻c06、电容c07、变阻元件，优选地，变阻元件为tpl0102型号的数字电位器；电容c05与电阻r05串联，电容c05一端与前级放大电路输出端连接，电阻c05另一端通过电阻r05与运算放大器a2反相输入端连接；前级放大电路输出的模拟信号经电容c05过滤后进入运算放大器a2。

电容c06与电阻r06并联，电容c06一端与运算放大器a2同相输入端连接，且另一端外接基准电压vrefb；电容c07与数字电位器并联，电容c07一端与运算放大器a2反相输入端连接，且另一端与运算放大器a2输出端out连接提供反馈；

基准电压vrefb确保运算放大器a2输出端out输出的模拟信号电平均为正值，数字电位器的scl引脚和sda引脚通过连接器与mcu连接，mcu可发送预置的参数修改数字电位器其ha引脚和wa引脚之间的阻值，由于后级放大电路的放大倍数取决于数字电位器与电阻r05之间的比值，而电阻r05为固定电阻，数字电位器其ha引脚和wa引脚之间的阻值可调节，因此实现了后级放大电路放大倍数可调节。

优选地，电容c01、电容c02、电容c05为极性电容。

在一种优选地实施例中，采用的磁性传感器单磁道宽度10mm，考虑到国际货币幅宽不超过180mm，为了鉴验不同幅宽的纸币，设置了18路并行的磁性传感器采集磁性信息，18路并行的磁性传感器最大可以覆盖幅宽180mm的币面，磁性传感器的数量与信号增益通道的数量一一对应，18路半导体磁性传感器产生的模拟信号有18条并行的信号增益通道接收，18条信号增益通道配置相同、放大倍数相同。

优选地，信号增益通道中的运算放大器由mcp6004运放芯片提供，如图3所示，该运放芯片中封装了4个运算放大器，使用时4个运算放大器分为两组分别供应两条信号增益通道，其中管脚1到管脚3和管脚5到管脚7对应的两个运算放大器为一组，在该组内管脚1到管脚3对应的运算放大器为运算放大器a1，管脚5到管脚7对应的运算放大器为运算放大器a2，管脚1外接该组对应的电容c05、电阻r04、电容c04，管脚2外接该组对应的电阻r02、电阻r04、电容c04，管脚3外接该组对应的电阻r01、电阻r03、电容r03，管脚5外接该组对应的电阻c06、电容c06，管脚6外接电阻r05、电容c07、数字电位器，管脚7为信号输出端。

管脚8到管脚10和管脚12到管脚14对应的两个运算放大器为一组，在该组内管脚12到管脚14对应的运算放大器为运算放大器a1，管脚8到管脚10对应的运算放大器为运算放大器a2，管脚14外接该组对应的电容c05、电阻r04、电容c04，管脚13外接该组对应的电阻r02、电阻r04、电容c04，管脚12外接该组对应的电阻r01、电阻r03、电容r03，管脚10外接该组对应的电阻c06、电容c06，管脚9外接电阻r05、电容c07、数字电位器，管脚8为信号输出端。

由此18条信号增益通道对应9个mcp6004运放芯片。

如图2所示，tpl0102数字电位器为双通道，设置有sda管脚、scl管脚、两组ha管脚和wa管脚，其中sda管脚、scl管脚用于接收mcu发来的参数，两组ha管脚和wa管脚分别与两条增益通道连接，两组ha管脚和wa管脚同时调节两条增益通道，优选地，其中一组中的ha管脚与mcp6004运放芯片中的管脚7连接，wa管脚与管脚6连接，另外一组中的ha管脚与mcp6004运放芯片中的管脚8连接，wa管脚与管脚9连接。

由此9个mcp6004运放芯片对应9个tpl0102数字电位器。

本实施例工作原理如下：

数字电位器受mcu控制，mcu预存有各个币种对应的运放增益参数，纸币在被磁性传感器采集磁性信息前，mcu已将该币种对应的参数发送给了数字电位器，mcu通过调节数字电位器的阻值将运算放大器a2的放大倍数调整到最适配的状态。

当纸币经过磁性传感器工作面时，全幅面18路半导体磁性传感器将通过其工作面的纸币上的磁性信息，转换成模拟信号，分别输入到对应的18路增益通道内，模拟信号经运算放大器a1按固定倍数整形放大，放大后的模拟信号经过电容c05耦合到运算放大器a2，模拟信号在运算放大器a2中以提前预置好的放大倍数修正到最优状态，然后将信号发送至主控板。

综上所述，本发明实施例中的磁性采集电路通过修改信号增益通道的放大倍数，可以将不同币种对应的模拟信号优化修正到mcu可以处理的信号范围内，使得多币种可使用一台设备鉴伪，降低了鉴伪成本，使用也更方便。

本具体实施方式仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。