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硬币探测器和柜台


这个项目, 硬币探测器和柜台 from 1988年,通过通过电磁场测量结果,如何通过测量结果来区分不同类型的硬币之间。

该系统使用80kHz振荡场,允许良好的不同类型的硬币(美国硬币)辨别。



硬币探测器和柜台执行摘要

一个硬币检测器和计数器,包括无芯椭圆变送器线圈和芯的椭圆形接收器线圈,在硬币路径的相对侧间隔开,布置成使每个硬币的整体直径在线圈之间通过。在每个硬币通过时在接收器线圈中产生的最大峰值电压被测量为每个硬币的电导的确定。通过将每个硬币的测量的电导与币的已知电导进行比较,由此鉴定并计数每个硬币。

硬币探测器和柜台的背景

该设计的一个目的是提供一种用于硬币识别的系统,其不需要近距离公差,因此不能如先前系统被易于卡住。

另一个对象是提供一种无法容易被设计用于模拟硬币的物体所迷惑的系统。

该设计的系统也比现有系统更简单,更便宜。一个原因是,每个硬币的路径都不需要仔细控制,如在先前的系统中。

用于硬币识别的几个先验系统已经包括在硬币的一侧上的发射器线圈和另一侧的接收器线圈在一起。这种设计基于每个连续对象的不同能力来降低电磁场的强度,涉及相关和/或不相关对象的相关和/或不相关对象中所选对象的识别。更具体地,设计涉及通过通过电磁场通过各种硬币和/或其他物体的塑料收集来识别硬币,并测量由每个硬币或其他物体引起的场强度的不同程度,因为它在其横穿该场时。

票价盒,自动售货机和其他硬币计数器先前已经设计用于通过敏感的机械,电气和/或机电和光电装置区分硬币,用于测量重量,直径和其他硬币特性。这种现有装置的复杂性和敏感性使它们有点不可靠,因为它们太容易被异物堵塞,如螺钉,垫圈,塞子和其他碎片,恶意插入硬币槽。

各种输入电压和频率已经连接到发射器线圈,并尝试了来自接收器线圈的输出信号的各种分析处理。

例如,美国专利No. 4,493,411号涵盖了一个"自调整低频相移硬币检查方法和装置"其中通过测量发送信号和接收信号之间的相移来实现硬币识别,然后将测量的偏移与预知标识的硬币进行比较。

美国专利。美国专利No.4,086,527类似,除了可变频率输入连接到发射器线圈,并且在几个不同的频率下测量来自接收器的输出。由于预期多个频率依赖性测试,因此每个硬币必须在该目的所必需的任何时间段中保持在该字段中。

这样的系统需要相移比较,因为它们被设计为测量每个硬币的电容,作为其面额的指示。然而,一个硬币的电容与不同的硬币的电容没有不同,因为电导与另一个硬币不同的程度不同。因此,本设计识别出需要测试电导作为所测试硬币的身份的主要或唯一指示。

硬币探测器和计数器概述

设计系统允许从接收线圈的输出信号中的电压差,以测量作为硬币识别的主要或唯一的基础。由于线圈的新几何形状,这种电压差异表示整个硬币的电导;不仅是用于制造硬币的合金组合物的电导率。

在优选的实施例中,设计的每个线圈缠绕在基本矩形的基座上,使得每个线圈的宽度略小于一角一次的直径,并且每个线圈的长度略大于一半的直径-美元。

选择一角钱和半美元,因为它们是要测试的各种各样的最小和最大的硬币。当要计算其他硬币组时,优选的线圈宽度基本上等于最小硬币的直径,并且线圈长度基本上等于最大的直径。

发射器线圈放置在硬币路径的一侧,接收器线圈放置在相对的侧面上。每个线圈布置成使得绕组基本上位于平行于硬币路径的平面中,并且每个线圈的长度垂直于硬币路径。因此,每个硬币在线圈之间穿过沿着线圈的一侧到另一侧横穿场的方向。

当一角次的中心到达场的中心时,它瞬间填充了现场的整个宽度,因此是场"sees"只有那个瞬间的一毛钱,而不是在硬币路径中或在它后面的硬币的任何重要部分。每个较大的硬币也仅在其中心通过该领域的中心时与整个直径相互作用,因为线圈的长度基本上等于或略大于最大硬币的直径。

圆形线圈不适合,因为Dime尺寸的线圈对不能有效地测试更大的硬币,并且一半美元尺寸的线圈对一次经常与多于一个硬币相互作用。

设计的系统可靠地识别并计算每个硬币,因为它通过该领域,无论硬币的运动速率如何,它通过源源流的场,或者在票价盒中, 例如。在通过时,无需机制来控制硬币的位置或速度。这极大地简化了通过该领域进料硬币所需的硬币处理装置。唯一的要求是,没有两个硬币被允许在线圈之间的空间内重叠。


图1:是硬币检测器和计数器的本发明构思的示意图



硬币探测器和计数器的描述

如图1所示。 1,最简单的设计示例包括A.C.连接到发射器线圈12的源极11,以及连接到接收器线圈15的伏特计13和/或示波器14.线圈12和15之间的硬币路径横跨线圈的宽度切割,即,与平面成一定角度本文。线圈之间的距离必须略大于要计数的最厚的硬币的厚度。优选地,线圈之间的距离比所需的最小距离为3至五倍,从而最小化堵塞槽的机会。

每个线圈在长圆形底座上缠绕,该轴线可以是椭圆形或矩形。选择每个线圈的尺寸使得待计数的最小硬币的直径,例如,一定数量略大于每个线圈的宽度,以及最大硬币的直径,例如,半美元略有小于每个线圈的长度。线圈是同轴的并且对齐,使得所有相应的侧面彼此平行。

在线圈之间的一段时间通过待计数的各种各样的硬币。除了每个硬币的全直径必须在线圈之间传递,无法控制硬币速度或位置。


图2:是硬币检测器和计数器的本发明优选实施例的框图

View larger image 这里.


在图中。 2信号发生器21是Wein桥振荡器,调谐为80kHz。放大器/驱动电路22由四象限乘法器和已知设计的推挽放大器组成。

比较器23与电路22的组合为发射器线圈提供了具有恒定峰值值的输出。

发射器线圈25和接收器线圈26由30个尺寸缠绕在有玻璃碱基底座上的30个尺寸的钢丝组成,该绕在11/4英寸×4英寸×11/4英寸。每个线圈具有约300匝的电线,其增加底座的宽度和长度,导致线圈宽度为5/8英寸,长度为11/2英寸。

线圈26的输出被传递到差分放大器27和调节器28,其中来自电路22的信号29与其求出到零点地输出正交并仅作为剩余的剩余地留下每个通过硬币产生的信号。然后将该信号的正平均电路30转换为直流并传递给负峰值检测器31.条件的D.C.然后将信号在32转换为二进制数以传输到微处理器33.微处理器被编程为将输入信号与已知面额的硬币的预级值进行比较,从而确定每个硬币的标识。共计金币的货币价值总额提供最终读出或显示。


图3:图3所示系统的电路图部分1。 2对于硬币探测器和计数器

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图4:图4所示系统的电路图部分2。 2对于硬币探测器和计数器

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图5:图5所示系统的电路图部分3。 2对于硬币探测器和计数器

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图6:图6所示系统的电路图部分4。 2对于硬币探测器和计数器

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无花果。参照图3.参照图4.参照图5. 6组合示出了图6的系统的细节。信号发生器21由opamp U11和相关的电阻器,电容器和二极管组成。 5。

AMP /驱动器22包括一种模拟设备电路AD532(U10),其是四象限乘法器,操作以将U11的正弦波输出乘以比较器23的电路U9的SINE波输出。从22的输出传递给OPAMP U8 ,与R21和LD6组合的DC阻塞高通有源滤波器将DC值与U9相同,其等于U8的AC输出的最正面水平。 U9产生高滤波的DC值,其将输出保持在变送器线圈,以一致的峰峰值电压。

差分放大器27由U2,U3和U4组成。 U4将来自U3的信号和从U8汇总到NULL输出正交,基本上留下通过在U4的输出端传递硬币而产生的信号。

U7与LD5,R18和C29一起遵循U4的AC输出的正平均值。 U6,U12和相关电路形成负峰值检测器31.该电压存储在C7中。

opamp U13提供偏移并获得输入到U14的输入。 U5输出表示输入包络上的大斜向方向。 U5的方波输出的正边缘变为T3,排出C7。负边缘开始转换模拟到数字转换器U14,提供PIN 3 A易于访问的二进制数。

当它们在线圈之间传递时,U.S. Coins在该系统中产生的电压如下:

______________________________________
U.S. Coin Voltage
______________________________________
Dime 2.40
Penny 2.95
Nickel 3.68
Quarter 5.31
Half-Dollar 7.57
______________________________________

这些值是每个硬币产生的最大峰值电压。检测这些特征电压并显示为每个硬币的相应货币值。

为了稳定系统的温度变化,选择具有热系数的电阻器。+ - 。1%。

出于本公开的目的,一个"oblong"线圈被定义为比其宽度大的长度至少为10%,优选至少20%更高。长度与宽度的比例为4:1是合适的,而甚至更大也可以是可操作的。

各种硬币处理机构可商购获得用于产生混合硬币的顺序流动,使得在线圈之间仅在一个时的一个硬币。例如,块&公司,Inc。患病,生病了。有型号101-0065和101-0066。

用于设计系统的合适微处理器的示例是Hitachi HD64180 8位CMOS器件。设备的操作在其用户中解释'S手册#U77,1985年10月期间。

兼容的ADC1205 A / D转换器可从国家半导体公司获得。

许多其他信号处理系统能够读取和显示设计的接收器线圈中产生的特征电压。本文描述的电路作为合适布置的一个示例呈现。


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