一种硬币分拣机的结构研究
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作者: 刘旭锋 魏育航 罗潘 崔少飞 范海洋
[摘 要]随着社会的发展，生活速度日益加快，人工分类硬币已经不能满足社会的需求。硬币分类机必将会取代人工分类。通过对硬币分类原理进行研究，发现不同面值的硬币在重量和直径上的细微差距可以作为区分它们的根据。据此利用在滑轨上按各硬币直径大小开孔，利用硬币重力和直径大小不同的特性将其区分，同时实现计数功能。可以解决超市、公交公司、银行、菜市场等的日常硬币的分类整理问题。
[关键词]硬币 分类 直径 计数
中图分类号：TB486 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）05-0393-01
1 课题背景
硬币是我们日常生活中经常会用到的东西，它从很早时候的铜钱演变过来，一直到今天的一角，五角，一元的硬币。但是，硬币并不像纸币那么容易整理，也不方便携带。所以，一大堆的硬币混在一起并不容易将其分类开来。
对于一些超市来、公交车公司、银行来说，经常会存到一大堆的硬币，这些硬币混杂在一些，如果这些硬币手工清点分类起来费时又费力，而且有些人也会收集硬币，但是如果要把这些硬币分类，就会是一件工程量非常大的工程。
那么，我们就会想，有没有一个东西，能够很简单的就能把硬币分类？为了解决这个问题，我们研究了硬币分拣机，兼有整理技术包装的功能。它能够改变了手工分离硬币的现象，为超市银行等节省了不少时间。
2 工作原理
本硬币分拣机，其工作原理主要是根据硬币面值不同具有的不同直径大小以及微小的重量差异来区分。它可以实现对1角（新、旧）、5角、1元进行清分。
3主体结构设计
1. 送币机构
送币部分主要由大漏斗、传送带、电机、旋转盘、滑道等部分组成。工作时，把大量需要清分的硬币先倒入大漏斗，由其下方的传送带将硬币向右端运送，在传送带左端有一旋转盘，转盘的四周分布着均匀的币孔，它倾斜45度放置，并直接与电机相连，由电机带动旋转。传送带上的硬币落入转盘会聚集到转盘倾斜的一侧，当电机启动，落入币孔的硬币被带着转向高处，到达最高点时会落入硬币滑道，并进入分拣部分。币孔外的硬币则由于重力作用不会随转盘运动，会随机的落到后边的硬币孔内。
2. 分拣部分
硬币的尺寸大致分为四种类型，分别是新版1角，直径19mm；老版1角，直径22.5mm；5角，直径20.5mm；1元，25mm。实现硬币的清分是靠一条轨道，从上到下分别打矩形孔，孔的一侧统一对齐，另一侧根据硬币的直径不同打相应大小的孔，对硬币由小到大进行区分。放置轨道的时候轨道要在两个方向同时倾斜，一个方向倾斜20度，是让硬币紧挨轨道一侧滚动，另一方向倾斜27度，目的是让硬币顺利滑落。本装置同时在左右两侧放置分币轨道提高了分拣的效率。经分离的硬币会落到相应各自轨道，最终送到收集部分。
3. 计数部分
计数部分是靠基于单片机设计的光电计数器。光电检测技术是基于光学与电子学技术相结合产生的一门新兴技术。是利用电子信息对光学信息进行检测，并进一步传递、储存、控制、计算和显示等。
光电检测系统的基本组成：光电传感器、处理电路、显示控制。显然，光电传感器是检测系统的核心部分，它以光为媒介，以光电探测器为手段，将各种带测量转换成电量（电流、电量或频率）。它将决定整个检测系统的灵敏度、精度、动态响应等。处理电路的作用是将光电传感器输入的微弱电流进行放大、处理、运算等，以适应后续的显示要求。
光电传感器的优点和缺点：
优点：①非接触式检测，不触及被测对象。
②响应速度高。
③准确度高。
缺点：①外界干扰光影响大，背景光及外干扰光的影响使信号强度变弱。
②使用温度范围小，不能再高温使用。
4. 收集部分
硬币分拣机的下方两侧分布着四条半圆形的沟槽，经分拣过的硬币通过滑道引导最终会整齐的落入硬币槽中。把用于收集硬币的塑料筒置于槽口，然后打开挡板，硬币落入筒中，完成收集。
5 加工与选材
由于硬币分拣机都主要依靠硬币自身的重量滑落到区分区和收取区中，所以对于材料的平面度以及刚度都 有所要求。
（1） 材料类型的选择。从产品功能实现以及加工制作工艺等方面的考虑，应选择普通的镀锌薄钢板（俗称白铁皮）作为材料。
（2） 材料厚度的选择。经综合考虑应选用0.8mm的镀锌薄钢板，同时对焊接处打磨，保证平面的平面度和刚度。
（3） 滑槽坡度的确定。经过计算推测及实验，确定滑槽坡度为24.7°左右，硬币下落效果较好。具体实验方法如下：取100枚硬币（每种硬币各25个），在水平状态下，处放置好该分类器进行分类。结果发现，在15°坡下，硬币在滑道上停滞不下。于是采用加垫高度的方法寻找最是的角度，最后发现在坡度为24.7°左右，硬币下落效果较为明显。若在滑槽底部加上震动马达，则流畅性更好。
电动机的确定。
（4）动机主要用于进给区的扰动，包装区滚子的转动。由于硬币质量较轻，所需转矩较小，速度也比较低，因此选择小型直流减速电动机。经过查阅相关资料，确定电动机型号为ALONG GA25-370。
参考文献
[1] 刘鸿文.材料力学.2版.北京：高等教育出版社，2007.
[2] 濮良贵，陈国定，吴立言.机械设计.9版.北京：高等教育出版社，2013.
[3] 熊良山.机械制造技术基础.2版.武汉：华中科技大学出版社，2009.
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