CN102737432A

CN102737432A - 一种硬币清分系统及硬币清分方法

Info

Publication number: CN102737432A
Application number: CN2012102019107A
Authority: CN
Inventors: 肖跃华; 马赫; 郝永勤; 袁朝阳; 李建春; 刘媛; 周凤
Original assignee: China Aerospace Times Electronics Corp
Current assignee: China Aerospace Times Electronics Corp; Beijing Aerospace Control Instrument Institute
Priority date: 2012-06-18
Filing date: 2012-06-18
Publication date: 2012-10-17

Abstract

一种硬币清分系统及硬币清分方法，在一个传感器发射探头上加载三种不同频率的正弦激励源，当硬币通过双电涡流传感器时，影响接收探头的信号接收，通过对接收信号的处理能清分国家发行现有的硬币，硬币经过此传感器就能立即判断货币种类以及数量，及真假币。本发明在样机上试验，硬币清分速度可以达到1500枚/分钟，真币判别准确率可达到99.99％，假币判别率能达到100％。

Description

一种硬币清分系统及硬币清分方法

技术领域

本发明涉及一种硬币清分系统及硬币清分方法，属于金融设备技术领域。

背景技术

国外硬币清分系统核心部件一直垄断，国内硬币清分系统很少见，但也存在清分速度慢、清分准确率低，自学习币种扩展性差，经常会出现将游戏币误判为真币，或者真币误判为假币，还有漏记硬币个数等缺点。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种硬币清分系统及硬币清分方法，将发行的现有各种硬币进行分类统计，并检测出真币中混进的假币，该硬币清分核心部件系统精度高、速度快、准确率高。

本发明的技术解决方案是：

一种硬币清分系统，包括双电涡流传感器、激励合成电路、滤波处理电路、DSP和接口电路；

双电涡流传感器包括发射探头和接收探头，两探头大小一致，正面相对，且发射探头位于接收探头的正下方；

激励合成电路控制双电涡流传感器采集硬币的信息，之后将硬币的信息发送给滤波处理电路进行滤波整流，再送入DSP进行硬币清分，之后将清分结果通过接口电路送出。

所述激励合成电路包括三路相同的电路，每一路均包括电阻R28、R29、R30、R31、R32、R34、R35、R36、R38、R39、R40、电容C23、C24、C25、C26、C27、C28、C30、二极管D2、三极管Q2、运放U2A和运放U2B；

输入信号通过电阻R36连接到三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极接地，集电极依次通过电容C25和电阻R35，之后再通过电容C26连接到运放U2A的输入正端，同时，还通过电阻R40连接到激励合成电路的输出端；电阻R38和电容C28并联之后一端接地，另外一端分别连接电容C26的两端；运放U2A的输入负端通过电阻R32接地，同时还通过电阻R28连接到激励合成电路的输出端；运放U2A的输出端连接到激励合成电路的输出端，同时还连接到二极管D2的阳极，二极管D2的阴极通过电容C27接地，二极管D2的阴极还通过电阻R34连接到运放U2B的输入负端，运放U2B的输入正端通过电阻R39接地，运放U2B的输出端通过电组R30和电容C23反馈到运放U2B的输入负端，同时，运放U2B的输出端还通过电阻R31反馈到三极管Q2的集电极；运放U2B的输入负端还通过电阻R29连接-4V电压。

所述三路相同的电路的输入信号分别为500K～700K的方波、100K～200K的方波和10K～30K的方波。

一种基于权利要求1所述的一种硬币清分系统实现的硬币清分方法，步骤如下：

(1)将激励合成电路的三路相同电路的输出进行混叠，之后将混叠信号输入到双电涡流传感器的发射探头，发射探头将所述混叠信号发送到接收探头进行信号接收；

(2)令真硬币通过双电涡流传感器的发射探头和接收探头之间，双电涡流传感器的接收探头敏感出所述真硬币的材料、厚度、表面花纹和直径信息之后输出电压信号给滤波处理电路；

(3)滤波处理电路先将输入信号进行带通滤波后输出三路正弦波，再将三路正弦波进行整流得到三路直流信号，并且输入给DSP；所述三路正弦波的频率与步骤(1)中激励合成电路输出的三路信号的频率相同；

(4)DSP采集三路直流信号的一组最小值(x，y，z)，其中，x、y、z分别为三路直流信号中的一路的最小值；

(5)使用多个面值相同的真硬币，重复步骤(2)～(4)，则DSP采集到多组最小值(x_i，y_i，z_i)，i＝1....N，N为通过双电涡流传感器的真硬币的个数；

(6)确定(x_min-200，x_max+200)、(y_min-200，y_max+200)和(z_min-200，z_max+200)为该面值真硬币的数值区域，其中，x_min、y_min和z_min分别为x_i、y_i、z_i，i＝1....N中的最小值，x_max、y_max和z_max分别为x_i、y_i、z_i，i＝1....N中的最大值；

(7)对于其他面值的真硬币，重复步骤(2)～(6)，得到不同面值真硬币的数值区域；

(8)将待清分的大量硬币依次通过双电涡流传感器，重复步骤(2)～(4)，则对于每个硬币，DSP均采集到该硬币的最小值(x，y，z)，如果该硬币最小值中的x值、y值和z值均处于同一个面值真硬币的数值区域(x_min-200，x_max+200)、(y_min-200，y_max+200)和(z_min-200，z_max+200)之内，则该硬币为与该面值真硬币的数值区域面值相同的真币，否则为假币；

(9)DSP统计假币数量和各个面值的真硬币数值区域内的硬币数量，并通过接口电路输出结果。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明清分系统只采用了一个传感器，结构简单，成本低，检测硬币速度极快，很多其他清分传感器采用多个传感器位于不同位置，速度不能很快，且采用多个传感器的硬件成本较高。

(2)本发明系统采用多个频段激励信号加载于一个传感器上的方式，能提取硬币的多种参数信息，原理简单，巧妙。

(3)本发明系统清分速度快，处理器采用DSP芯片，采集、传输、判断都是高速进行，实时性非常好，电路集成度高，可靠性高。

(4)本发明方法通过对多个真币样本进行采样，并通过对采样点最大值最小值进行恰当的扩展形成了真币数据区域，且本发明中分高频、中频和低频三路激励信号来对硬币进行敏感，因此，每一种面值的硬币得到的真币数据区域均有三个，这样可以提高清分硬币的精准度。

附图说明

图1为本发明系统结构示意图；

图2为本发明传感器示意图；

图3为本发明激励合成电路示意图；

图4为本发明滤波处理电路示意图；

图5为本发明方法流程图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述。

硬币清分系统是将国家发行的所有硬币进行真假判断，以及各种真币值进行分类统计。这种系统应用于各种银行系统，清分速度快，准确率高。本系统中进行硬币清分的核心部件是电涡流传感器，利用电涡流传感器对不同硬币的金属材质、厚度、花纹、币直径大小等有敏感的涡流效应，所以它能将通过它的硬币进行真假判断以及准确判断出哪种币值，以及数量统计。

如图1所示，本发明提供了一种硬币清分系统，包括双电涡流传感器1、激励合成电路2、滤波处理电路3、DSP 4和接口电路5，接口电路5采用MAX232芯片实现，

如图2所示，双电涡流传感器1包括发射探头6和接收探头7，两探头大小一致，正面相对，且发射探头6位于接收探头7的正下方；

激励合成电路2控制双电涡流传感器1采集硬币的信息，之后将硬币的信息发送给滤波处理电路3进行滤波整流，再送入DSP4进行硬币清分，之后将清分结果通过接口电路5送出。

激励合成电路2包括三路相同的电路，如图3所示为激励合成电路中的一路，每一路均包括电阻R28、R29、R30、R31、R32、R34、R35、R36、R38、R39、R40、电容C23、C24、C25、C26、C27、C28、C30、二极管D2、三极管Q2、运放U2A和运放U2B；

输入信号通过电阻R36连接到三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极接地，集电极依次通过电容C25和电阻R35，之后再通过电容C26连接到运放U2A的输入正端，同时，还通过电阻R40连接到激励合成电路2的输出端；电阻R38和电容C28并联之后一端接地，另外一端分别连接电容C26的两端；运放U2A的输入负端通过电阻R32接地，同时还通过电阻R28连接到激励合成电路2的输出端；运放U2A的输出端连接到激励合成电路2的输出端，同时还连接到二极管D2的阳极，二极管D2的阴极通过电容C27接地，二极管D2的阴极还通过电阻R34连接到运放U2B的输入负端，运放U2B的输入正端通过电阻R39接地，运放U2B的输出端通过电组R30和电容C23反馈到运放U2B的输入负端，同时，运放U2B的输出端还通过电阻R31反馈到三极管Q2的集电极；运放U2B的输入负端还通过电阻R29连接-4V电压。

方波输入之后，经过三极管Q2放大，放大后的信号经过压控二阶带通滤波电路进行基波的提取，得到与基波同频率的正弦波，正弦波经过二极管D2整流之后得到直流量，将直流量与-4V的参考电压进行相加，得到误差信号，将误差信号进行PI(比例与积分)调节，PI调节之后的放大信号反馈给三极管Q2的集电极，这样就形成了一个稳幅的闭环回路。

滤波处理电路实现了带通滤波和整流的功能，其电路结构如图4所示。

如图5所示，本发明提供的一种硬币清分方法，基于上述清分系统实现，其步骤如下：

为了分辨各种硬币以及计数和辨真假，需要对硬币的各种参数进行自学习，自学习的过程包括下面(1)～(6)六个步骤。

(1)将激励合成电路的三路相同电路的输出进行混叠，即将三路电路的输出接在一起，之后将混叠信号输入到双电涡流传感器的发射探头，发射探头将所述混叠信号发送到接收探头进行信号接收，使得发射探头和接收探头之间不间断信号扫描；

(2)令真硬币通过双电涡流传感器的发射探头和接收探头之间，双电涡流传感器的接收探头敏感出所述真硬币的材料、厚度、表面花纹和直径信息之后输出电压信号给滤波处理电路；这里讲的敏感真硬币的材料、厚度、表面花纹和直径信息并不是指能够识别出硬币的材质是铜或者是铝，表面花纹是山还是花朵，而是由于有三个频段的扫描信号透过了硬币，该硬币的材料、厚度、表面花纹和直径信息能够被综合考察，最终传感器以输出电压的方式表达该硬币的特征信息，也就是说，不同面值的硬币，其本身材料、厚度、表面花纹和直径信息的综合特征是不同的，通过上述使用三种特定频率的扫描信号进行透射扫描，可以较好的采集出不同面值硬币的特征，精度很高。

(6)确定(x_min-200，x_max+200)、(y_min-200，y_max+200)和(z_min-200，z_max+200)为该面值真硬币的数值区域，其中，x_min、y_min和z_min分别为x_i、y_i、z_i，i＝1....N中的最小值，x_max、y_max和z_max分别为x_i、y_i、z_i，i＝1....N中的最大值；该步骤执行完毕，也就是完成了自学习的过程。

例如，之前采集真硬币特征中，包含了一元、五角、一角、五分、二分、一分这六种面值的硬币，那么，每一种面值的硬币均有三个真硬币的数值区域(x_min-200，x_max+200)、(y_min-200，y_max+200)和(z_min-200，z_max+200)，当检测硬币的时候，如果被检测的硬币为五角，那么最终DSP计算出该硬币的特征会落入五角钱的三个真硬币的数值区域之内，这样，认为该五角硬币为真币，且DSP会计数；如果被检测的为假币(游戏机币或者假硬币)，那么，DSP计算该币的特征，将不会落入任何一个真硬币的数值区域之中，那么，我们最后判断，只有同种面值硬币的三个真硬币的数值区域均落入(满足)的情况下，才被认为是真币，其他情况均为假币。

本发明在样机上试验，硬币清分速度可以达到1500枚/分钟，真币判别准确率可达到99.99％，假币判别率能达到100％。

Claims

1.一种硬币清分系统，其特征在于：包括双电涡流传感器(1)、激励合成电路(2)、滤波处理电路(3)、DSP(4)和接口电路(5)；

双电涡流传感器(1)包括发射探头(6)和接收探头(7)，两探头大小一致，正面相对，且发射探头(6)位于接收探头(7)的正下方；

激励合成电路(2)控制双电涡流传感器(1)采集硬币的信息，之后将硬币的信息发送给滤波处理电路(3)进行滤波整流，再送入DSP(4)进行硬币清分，之后将清分结果通过接口电路(5)送出。

2.根据权利要求1所述的一种硬币清分系统，其特征在于：所述激励合成电路(2)包括三路相同的电路，每一路均包括电阻R28、R29、R30、R31、R32、R34、R35、R36、R38、R39、R40、电容C23、C24、C25、C26、C27、C28、C30、二极管D2、三极管Q2、运放U2A和运放U2B；

输入信号通过电阻R36连接到三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极接地，集电极依次通过电容C25和电阻R35，之后再通过电容C26连接到运放U2A的输入正端，同时，还通过电阻R40连接到激励合成电路(2)的输出端；电阻R38和电容C28并联之后一端接地，另外一端分别连接电容C26的两端；运放U2A的输入负端通过电阻R32接地，同时还通过电阻R28连接到激励合成电路(2)的输出端；运放U2A的输出端连接到激励合成电路(2)的输出端，同时还连接到二极管D2的阳极，二极管D2的阴极通过电容C27接地，二极管D2的阴极还通过电阻R34连接到运放U2B的输入负端，运放U2B的输入正端通过电阻R39接地，运放U2B的输出端通过电组R30和电容C23反馈到运放U2B的输入负端，同时，运放U2B的输出端还通过电阻R31反馈到三极管Q2的集电极；运放U2B的输入负端还通过电阻R29连接-4V电压。

3.根据权利要求2所述的一种硬币清分系统，其特征在于：所述三路相同的电路的输入信号分别为500K～700K的方波、100K～200K的方波和10K～30K的方波。

4.一种基于权利要求1所述的一种硬币清分系统实现的硬币清分方法，其特征在于步骤如下：