一种纸币硬币分类机的设计研究

陈洪容 覃智广 付秋林

【摘要】本设计主要针对目前城市公交公司、商贸和银行关于钱币的分类、清点、整理，计数需求而设计。本机械装置可以对混杂在一起的各种纸币和硬币进行分类、清点、整理，计数。设计简便、清分准确、使用可靠、维护简便、价格低廉等。

【关键词】钱币分类；识别；清点；整理

一、研究的背景及意義

银行等一些特殊部门要对大量的纸币、硬币进行高效的分类处理，如技术、分类、包装等以使其再流通，无人售票车、投币电话等需要对硬币进行实时分类，而且在目前在世界范围内，硬币以其成本低，流通次数多、耐磨损、易回收等无可替代的优势将占领小面额货币市场是大势所趋。市场需要一种成熟可靠的硬币自动处理机具。

二、设计思路

（一）纸硬币的材质不同进行区分

纸币与硬币在材料、质量、面积上有较大的区别，纸币材料柔软、质量清、面积大而硬币材料坚硬，不易变形、质量重、面积小。鉴于两种币种的这些特点。我们选择利用重量和外形将纸币和硬币区分开。

（二）硬币币值不同其大小不同

同一币值的硬币大小、外形、重量完全相同，而不同币值的硬币大小、外形、重量有所差别。鉴于此，我们可以利用其直径大小来分离硬币。

（三）红外传感器的信号传输

红外传感器可以传出信号也可以接收信号，当发出的信号被反光物质挡住并通过反射回去接收，传感器将会产生一个电流信号。当单个硬币通过红外传感器时便会发生一个红外线的反射，从而产生一个电信号，通过对电信号的一系列的处理，可以显示出硬币的币值，再将显示的币值进行叠加便可以显示投硬币的币值。

三、机械机构设计

（一）框架

外部框架作为整个装置的外部结构，不仅要承受装在其上面各项机构的重力，还要承受自身的重力，并且作为一个装置，它既要有严谨性又要便于搬运。因此作为主体框架要求有很高的硬度，同时又要不易变形。

（二）入口盒

入口盒主要用于缓存纸硬币，将入口盒的出口，设计为扁平缩小且有一定的倾斜程度的矩形结构。

（三）滚筒

滚筒主要用于分离纸币与硬币，在滚筒内壁设计一定规格的矩形空孔，其大小要求确保最大硬币（一元）能通过矩形空孔掉落而小于纸币的1/4。滚筒直径应大于纸币的长度便于纸币在滚筒内顺利通过。

（四）纸币滑道

纸币滑道承接滚筒吹出来的纸币将纸币传送到纸币收集装置。因无任何额外动力作为纸币动力，故将纸币滑到设计为倾斜轨道，利用重力作为向下运动的动力。

（五）纸币震动收集箱

震动箱的目的是为了使掉下来的纸币平铺，方便手动抓取。为完成整个装置的正常运行，我们采取12V37GB520减速电机，通过电机的转动而产生振动。

（六）硬币滑板

硬币滑板分为三层，第一层可以将一元的硬币从所有的硬币中分离出来。第二层将五角的硬币分离出来，第三层收集分离剩下的1角硬币。

（七）硬币收集箱

硬币经过三次分离后，通过不同的管道引导不同面值的硬币至不同的收集区，保证清分。

（八）风扇

風扇采用的是5V直流航拍电机，具有马力强劲，电机体积小，耗电量小。

本装置的硬件框架如图1所示： 图1 装置的硬件框架

四、控制部分设计

控制部分主要有：红外传感器，单片机以及数码管。传感器装在硬币滑下的管道的侧面，当一枚硬币滑过时，传感器就会发出一个信号，单片机接收到信号，经过识别、分析、计算，再将通过数码管显示出来，整个装置采用的是5V的锂电池作为供电电源。控制部分主要完成钱币的计数汇总，最后显示分类的结果情况。

五、应用前景分析

本设计将风力传动和齿轮传动完美配合，以实现纸、硬币分离，保证了分离纸币硬币的效率问题，根据摇杆机构非圆性运动，使收集箱水平震动，实现纸币整理，解决了纸币纵向无序堆放的烦恼。硬币分离模块，通过三层筛板对硬币一一分离，避免了分类卡机、损坏机器的风险，且分离效率较高，具有较高的实用性。大型机构（超市、公交公司等）对其清理钱币的需求极大，其推广应用一定具有广阔的市场。

参考文献

[1] 闻邦椿.机械设计手册第二版[M].北京：机械工业出版社，2010.

[2] 陈国华.机械机构及应用[M].北京：机械工业出版社，2008.

作者简介：陈洪容（1975.05—），女，汉族，四川宜宾人，硕士，教师，讲师，研究方向：机电一体化的教学、科研。