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硬币清分机的研究与开发
作者：赵驰 李亚军 张杨鑫 赵轲 来源：《山东工业技术》2016年第17期
摘 要：为了实现目前流通的三种硬币的快速分离、清点的目的，应用三维软件CAXA进行实体建模并制造出实物。该机器利用电机带动各个部分的运转，以离心力的原理，使得硬币有序堆积，通过使用特制拨板，实现硬币的快速分离，运用arduino—nano驱动红外激光发射接收对管进行计数。经实验表明，该设工作稳定、性能可靠、整机效率可达500 枚/分钟。 关键词：CAXA；硬币；离心力；激光计数；单片机 DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.17.169 0 引言
目前在日常生活中硬币流通量较大的公共服务行业，如公交公司等，硬币数量多且杂，在分类和清点方面耗费大量人力、效率低，而现有的一些分离装置，只能实现一次分离一种硬币，很少能够实现一次性分离多种硬币且具有清点功能的机器。为了满足市场需求，我们研制用于处理上述问题的机器。 1 硬币清分机的设计方案 1.1 硬币清分机的性能要求
硬币清分机是集硬币分类、计数和收集为一体的自动化装置。其主要性能要求如下： （1）能将现行流通的第五套人民币（一元、五角、一角）进行分类处理；（2）计数准确：对以分类硬币自动计数，实时显示计数信息；（3）对同类硬币进行收集；（4）人性化设计：操作面板设计简洁，使用维修方便，操作简单安全；（5）清分速度可达500 枚/分钟。 1.2 硬币清分机的工作流程分析 硬币清分机的工作流程：
（1）离心堆栈：是将混杂在一起的硬币送入离心盘中，开启电机，利用离心力的原理将成堆的硬币分散开，并送入硬币筒中形成一个纵向序列。（2）分类：是将硬币筒中不同面值的硬币进行分类。 （3）计数：是对分类过的各类硬币进行。（4）收集：是硬币由于重力作用落入与计数筒对齐的接币筒中 2 硬币清分机的机械结构
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结构设计应满足以下要求：首先实现预定的总体尺寸要求；其次能够实现硬币的分类、计数和收集；第三具有一定的强度能够支撑其整个机器；最后还应保证各电子元器件安装到位。因此在以上要求下设计了如下四个主要结构单元：硬币分离单元、硬币处理单元、硬币计数单元和硬币收集单元。 2.1 硬币分离单元
硬币清分机的硬币分离单元如图 1所示。
硬币分离单元由离心盘、落币筒组成。首先将混杂在一起的各类硬币倒入离心盘中，按下启动按钮，离心盘会在电机的驱动下运转，在离心力作用下将硬币甩入落币筒中。此部分目的在于让硬币能够堆积成一列，以便在硬币处理单元能有序实现分类功能。 2.2 硬币处理单元
硬币清分机的硬币处理单元如图2所示。
硬币处理单元由上分离轨道、拨板、下分离轨道三部分组成。通过电机带动特制的拨板推动硬币，从而使得硬币在下分离轨道上依次经过由小到大的三个孔，一旦尺寸符合，硬币会在重力作用下自行掉落。由于落币筒底端到下分离轨道的距离只有一个硬币的高度，所以当拨板推走一枚硬币后，下一枚硬币下落补上空位，等待下一轮的分离。 2.3 硬币计数单元
硬币计数单元由12对红外激光管、单片机和液晶显示屏组成。我们将12对红外激光管分为4组，每组根据硬币筒径大小分为1元部分计数，5角部分计数和1角部分计数，采用arduino—nano驱动红外激光发射接收对管进行计数。最后数据端口进入arduino—nano进行加和计数，最终显示为xxx.xx yuan。 2.4 硬币收集单元
硬币收集单元由12个接币筒组成，从下分离轨道掉落的硬币分别落入各自的接币筒中。在接币筒满了之后通过电机控制机构底部的转盘转动，将硬币送到操作者的手中。 3 结束语
本文从原理和结构上介绍了一种能实现硬币分类、计数和收集功能的硬币清分机。通过实验验证了该装置能够一次性分离多个不同种类的硬币，准确率高、速度快、节省人力资源。 参考文献：
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[2]林洪贵.基于分离盘的硬币清分机实例介绍[J].现代商贸工业，2007.
[3]康思闻.全自动硬币包卷机总控制系统及硬币清分系统的研究与开发[D].陕西科技大学，2013.
[4]袁莹莹.CAXA实体设计2013应用教程[M].机械工业出版社发行室，2013. [5]程晨.Arduino开发实战指南[M].机械工业出版社，2012.
作者简介：赵驰（1996-），男，陕西西安人，本科在读，研究方向：机械电子工程。