CN102930638A - 纸币暂存模块及其卷筒转速控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纸币暂存模块及其卷筒转速控制方法，该纸币暂存模块包括第一动力马达带动的大卷筒，第二动力马达带动的小卷筒，以及两端分别固定在该大卷筒和小卷筒上且在大/小卷筒之间收放缠绕的卷带，还包括：固定在该大卷筒的旋转轴上的第一码盘；固定在该小卷筒的旋转轴上的第二码盘；一第一传感器，对应于该第一码盘设置，用以监测该大卷筒转动的角度；一第二传感器，对应于该第二码盘设置，用以监测该小卷筒转动的角度；及一微控制器，用以根据该第一传感器和第二传感器的输出信号计算该大卷筒每转动一周，小卷筒释放的卷带长度，进而计算大卷筒的当前半径，从而调控所述大卷筒和小卷筒的角速度，实现大卷筒和小卷筒线速度相同。

Description

纸币暂存模块及其卷筒转速控制方法

技术领域

本发明涉及金融自助设备的控制领域，尤其涉及一种自动柜员机的纸币暂存模块及其卷筒转速的控制方法。

背景技术

现金自动循环机中设有暂存模块。暂存模块对交易过程中的纸币进行暂存处理。目前比较常用的暂存模块大都采用卷筒/卷带的机构。该暂存模块包括第一动力马达带动的大卷筒，第二动力马达带动的小卷筒，及两端分别固定于所述大卷筒和小卷筒上、在大/小卷筒之间收放缠绕的卷带，所述第一马达和第二马达由微控制器控制启动或停止。这种暂存模块使用卷筒和卷带相互配合的工作方式来实现对纸币的暂存处理。

其工作流程如下：当有纸币进入暂存模块，微控制器发出“启动”指令，启动第一马达正向转动和第二马达反向转动，小卷筒释放卷带，大卷筒回收卷带，卷筒通过卷带将纸币卷入暂存模块。经过预设定的运行时间t后，如果没有新的纸币进入，则由微控制器发送“停止”指令，停止第一马达和第二马达；当纸币离开暂存模块，微控制器发出“启动”指令，启动第一马达反向转动和第二马达正向转动，大卷筒释放卷带，小卷筒回收卷带，卷筒通过卷带将纸币送出暂存模块。当暂存模块中的纸币全部送出后，微控制器发送“停止”指令，停止第一马达和第二马达。纸币进入暂存模块，小卷筒释放卷带，大卷筒回收卷带，若小卷筒的线速度大于大卷筒的线速度，即小卷筒卷带释放的快，大卷筒卷带回收的慢，卷带抛带；若小卷筒的线速度小于大卷筒的线速度，即小卷筒卷带释放的慢，大卷筒卷带回收的快，卷带绷紧。同理，纸币离开暂存模块，大卷筒释放卷带，小卷筒回收卷带，若大卷筒的线速度大于小卷筒的线速度，即大卷筒卷带释放的快，小卷筒卷带回收的慢，卷带抛带；若大卷筒的线速度小于小卷筒的线速度，即大卷筒卷带释放的慢，小卷筒卷带回收的快，卷带绷紧。卷带抛带容易引起卡钞，造成设备故障，增加人工维护；卷带绷紧容易损伤卷带，并且马达负载变大，容易损坏硬件电路，造成设备故障，增加人工维护。纸币进入或离开暂存模块，若大/小卷筒的线速度一致，即释放的卷带刚好被完全回收，则效果最好。

在设备运行中，需要保证卷带的送钞速度与其他钞票传送通道的送钞速度恒定一致。根据圆周运动原理，线速度v=角速度ω*半径r，要保持卷带送钞速度恒定，也就是要保证大卷筒和小卷筒的线速度恒定，而随着卷带在大卷筒和小卷筒之间的收放，大卷筒和小卷筒的半径在不停地变化着，所以需要根据大卷筒和小卷筒的半径变化适时地调整第一马达和第二马达的角速度。小卷筒转动一周，其半径增加量是恒定地，等于卷带的厚度。而大卷筒转动一周，其半径增加量ΔX等于卷带厚度加纸币厚度，由于纸币的间距远近不一，厚薄程度不一，所以无法准确计算得到ΔX，即无法精确计算纸币进入大卷筒后的转动半径，现有的暂存模块控制方式，一般采用经验值估算大卷筒半径增加量ΔX。根据估算的大卷筒半径变化量ΔX和确定的小卷筒半径变化量不停地调整第一马达和第二马达的角速度，保证大卷筒和小卷筒的线速度均接近通道速度。这种控制方法有以下缺点：

在小卷筒当前半径确定的情况下，可以通过调整小卷筒角速度以保证其线速度恒定，但由于大卷筒半径变化是根据经验值估算的，故无法准确反映大卷筒的真实半径，也就无法计算出准确的角速度，这就无法保证大卷筒线速度恒定了，大卷筒和小卷筒的线速度不相同，偏差比较大时，容易引起卷带抛带，或马达负载变大，损坏硬件电路，造成故障停机，增加人工维护。

发明内容

为了保持纸币暂存模块中大卷筒和小卷筒的线速度恒定一致，本发明提供一种纸币暂存模块的卷筒转速控制方法，实时计算大卷筒的半径变化，根据大卷筒当前的转动半径控制卷筒的转动角速度，防止卷带抛带引起故障停机，减少卷带绷紧引起的损耗，保持马达正常负载，降低电路损伤，增强纸币暂存模块的可靠性。

本发明还提供一种纸币暂存模块。

该纸币暂存模块包括第一动力马达带动的大卷筒，第二动力马达带动的小卷筒，以及两端分别固定在该大卷筒和小卷筒上且在大/小卷筒之间收放缠绕的卷带，其特征在于，该纸币暂存模块还包括：一第一码盘，固定在该大卷筒的旋转轴上；一第二码盘，固定在该小卷筒的旋转轴上；一第一传感器，对应于该第一码盘设置，用以监测该大卷筒转动的角度；一第二传感器，对应于该第二码盘设置，用以监测该小卷筒转动的角度；及一微控制器，用以根据该第一传感器和第二传感器的输出信号计算该大卷筒每转动一周，小卷筒释放的卷带长度，进而计算大卷筒的当前半径，从而调控所述大卷筒和小卷筒的角速度，实现大卷筒和小卷筒线速度相同。

优选的，该微控制器包括一存储单元，用以存储小卷筒每周的半径以及第一马达和第二马达各圈的角速度信息。

优选的，该微控制器还包括对应于大卷筒的一脉冲计数器和一运转圈数计数器以及对应于小卷筒的一脉冲计数器和一运转圈数计数器，该脉冲计数器分别用于记录大/小卷筒被脉冲触发的情况，该运转圈数计数器分别用于计录大/小卷筒转动的圈数。

优选的，该纸币暂存模块还包括一光电传感器，用以检测是否有纸币进入该纸币暂存模块。

该纸币暂存模块卷筒转速的控制方法，包括：

步骤1，纸币进入暂存模块，大卷筒收纳卷带，记录当前状态大卷筒转动一周，小卷筒对应转动的圈数x；

步骤2，根据小卷筒转动的圈数及小卷筒每周的半径求出小卷筒释放的卷带长度lengthx=c1+c2+...+cx

=2πr0+2πr1+...+2πrx-1

=2πr+2π(r-thick)+...+2π[r-(x-1)thick]

=2πrx-x(x-1)π*thick；

其中c为小卷筒每转动一周的周长，thick为卷带的厚度，r为小卷筒的初始半径，在纸币进入暂存模块过程中，小卷筒每转动一周，其半径r即减少一个卷带的厚度，该小卷筒每周的半径作为一个数组预先存储于微控制器的存储单元中；

步骤3，根据小卷筒释放的卷带长度求出大卷筒当前半径，其中小卷筒释放的卷带长度被大卷筒完全收纳，R1=length1/(2π)

=lengthx/(2π)

=[2πrx-x(x-1)π*thick]/(2π)；以及

步骤4，根据大卷筒当前半径调整下一周的角速度ω2=υ/R1，其中，该υ为预先设定的大/小卷筒的目标线速度。

优选的，该方法进一步包括：步骤5，记录纸币进入纸币暂存模块过程中大卷筒每圈的半径；步骤6，在纸币离开暂存模块过程中，大卷筒释放卷带，根据步骤5中记录的该大卷筒每周半径调整大卷筒每圈转动的角速度。

优选的，该纸币暂存模块卷筒转速控制方法还包括小卷筒转速控制方法，包括步骤：S201，系统启动运行，纸币进入暂存模块，卷筒运转，微控制器通过第二传感器反馈的电信号监测小卷筒码盘，判断是否检测到脉冲触发，若微控制器检测到脉冲触发，则进入步骤S202，若微控制器未检测到脉冲触发，则返回流程S201；S202，小卷筒脉冲计数器加1；S203，判断小卷筒脉冲计数是否等于一圈，若小卷筒脉冲计数等于一圈，则进入步骤S204；若小卷筒脉冲计数不等于一圈的脉冲计数，则返回步骤S201；S204，小卷筒运转圈数加1；S205，更新小卷筒的转动半径，小卷筒每转动一圈，小卷筒减小一个单位的卷带厚度，并记录小卷筒每一圈的转动半径到微处理器内设存储单元的数组中；S206，输出小卷筒转速，根据圆周运动原理，计算得到小卷筒每一圈的角速度ωn=υ/rn-1，(n为自然数)，把计算所得的角速度输出给小卷筒对应的第二马达以控制小卷筒转速，进入步骤S207；以及S207，监测小卷筒转速是否异常，若监测小卷筒的转速大于输出的理论转速，则小卷筒超速；若监测小卷筒的转速小于输出的理论转速，则小卷筒失速，若小卷筒转速异常，则停止大、小卷筒动力马达，否则返回步骤S201。

具体的，大卷筒转速的控制步骤包括：S301，系统启动运行，纸币进入暂存模块，卷筒运转，微控制器通过第一传感器反馈的电信号监测大卷筒码盘，判断是否检测到脉冲触发，若微控制器检测到脉冲触发，则进入步骤S302，若微控制器未检测到脉冲触发，则返回步骤S301；S302，大卷筒脉冲计数器加1；S303，判断大卷筒脉冲计数是否等于一圈，若大卷筒脉冲计数等于一圈的脉冲计数，则进入步骤S304，，若大卷筒脉冲计数不等于一圈的脉冲计数，则返回步骤S301；S304，大卷筒运转圈数加1；S305，计算大卷筒转动第一圈时小卷筒释放的卷带长度；S306，计算并更新大卷筒半径，且将大卷筒半径记录于微处理器内设的存储单元的大卷筒半径数组中；S307，输出大卷筒转速，根据ω=υ/R，计算得到大卷筒角速度，且把计算所得的角速度输出至大卷筒对应的第一马达，控制该大卷筒的转速，进入步骤S308；以及S308，监测大卷筒转速是否异常，若大卷筒的转速大于输出的理论转速，则大卷筒超速；若大卷筒的转速小于输出的理论转速，则大卷筒失速，大卷筒转速异常，则停止大/小卷筒动力马达，否则回到步骤S301。

本发明根据纸币暂存模块中小卷筒每转动一圈其半径均可确定的特性，通过计算大卷筒每转一周小卷筒释放卷带的长度间接计算大卷筒半径，从而动态地调整大卷筒每一圈的角速度，确保大/小卷筒线速度一致，防止了卷带抛带引起故障停机，减少了卷带绷紧引起的损耗，保持马达正常负载，降低电路损伤，增强了纸币暂存模块的可靠性。

附图说明

图1是本发明较佳实施例提供的自动柜员机机芯的组成结构示意图；

图2是本发明较佳实施例提供的纸币暂存模块结构示意图；

图3是纸币暂存模块控制原理图；

图4是纸币进入暂存模块示意图；

图5是纸币离开暂存模块示意图；

图6是纸币进入暂存模块时对小卷筒的转速控制流程图；以及

图7是纸币进入暂存模块时对大卷筒的转速控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明一较佳实施例提供纸币暂存模块应用于一自动柜员机中，如图1所示，该自动柜员机包括上部机芯100和下部机芯110，其中上部机芯100包括纸币入口模块105、纸币出口模块103、纸币识别模块104、纸币暂存模块101、纸币传输通道106、机芯控制模块102；下部机芯包括回收箱模块112以及循环箱模块113；上部机芯100与下部机芯110以及各模块之间由纸币传输通道106相互连接。本发明的特别之处在于对纸币暂存模块101的结构改进及提出一种卷筒转速控制方法，达到保持纸币暂存模块中大卷筒和小卷筒的线速度恒定一致的目的，防止卷带抛带或绷带，提高自动柜员机稳定性和可靠性。

如图2所示，该纸币暂存模块101进一步包括：第一动力马达（图未示）带动的大卷筒201，第二动力马达（图未示）带动的小卷筒202，及两端分别固定于所述大卷筒和小卷筒上且在大/小卷筒之间收放缠绕的卷带208，在大卷筒和小卷筒的旋转轴上分别固定有第一码盘203和第二码盘204，对应于所述第一码盘203和第二码盘204分别设置有第一传感器205和第二传感器206，分别用于监测所述大卷筒201和小卷筒202转动的角度，以及一微控制器（图未示，可集中在机芯控制模块102中），该微控制器根据该第一传感器205和第二传感器206的输出信号计算该大卷筒每转动一周，小卷筒释放的卷带长度，进而计算大卷筒的当前半径，从而调控所述大卷筒和小卷筒的角速度，实现大卷筒和小卷筒线速度相同。优选的，该纸币暂存模块101还包括一光电传感器207，用以检测是否有纸币进入暂存模块101。

图3是暂存模块中卷筒转速控制原理图，微控制器分别与第一传感器、第二传感器、第一动力马达、第二动力马达连接，用于接收第一传感器和第二传感器采集来的信息，计算第一动力马达和第二动力马达的转动角速度并输出控制该第一动力马达和第二动力马达，微控制器下设存储单元用于存储小卷筒每周的半径以及第一马达和第二马达各圈角速度信息。

结合图1至图5所示，暂存模块101工作原理如下：

纸币从入钞口模块105分钞后进入传输通道106，经过识别模块104进行识别处理后，传输通道106把合格的纸币传送至暂存模块101，不合格的纸币传送至纸币出口模块103。当暂存模块101前端的光电传感器207检测到有纸币进入暂存模块101时，光电传感器207向微控制器发送“纸币进入”的触发信号，微控制器发出“启动”指令，启动第一动力马达（图未示）和第二动力马达（图未示），并通知纸币计数器加一。当经过预设定的运行时间t后，暂存模块101前端的光电传感器207没有检测到纸币进入暂存模块101，则由微控制器发送“停止”指令，停止第一动力马达和第二动力马达。

纸币进入暂存模块，如图4所示，小卷筒202释放卷带，大卷筒201回收卷带。随着纸币进入，大卷筒201的转动半径R越来越大，小卷筒202的转动半径r越来越小。根据圆周运动原理，大卷筒的转动半径R越来越大，大卷筒角速度ω越来越小，大卷筒对应的第一马达的调速方式是减速曲线；小卷筒的转动半径r越来越小，小卷筒角速度ω越来越大，小卷筒对应的第二马达的调速方式是加速曲线。

纸币离开暂存模块，微控制器发出“启动”指令，启动第一动力马达和第二动力马达，暂存模块101前端的光电传感器207检测到有纸币离开，光电传感器207向微控制发送“纸币离开”的触发信号，并通知纸币计数器减一。纸币离开暂存模块进入传送通道106，传输通道106根据设置的工作流程把纸币传送至纸币出口模块103或下部机芯110的钱箱中。当纸币计数器等于0时，暂存模块101中的纸币全部送出后，微控制器发送“停止”指令，停止第一动力马达和第二动力马达。

纸币离开暂存模块101时，如图5所示，大卷筒201释放卷带，小卷筒202回收卷带。随着纸币离开，大卷筒201的转动半径R越来越小，小卷筒202的转动半径r越来越大。根据圆周运动原理，大卷筒的转动半径R越来越小，大卷筒角速度ω越来越大，大卷筒对应的第一马达的调速方式是加速曲线；小卷筒的转动半径r越来越大，小卷筒角速度ω越来越小，小卷筒对应的第二马达的调速方式是减速曲线。

微控制器通过第一传感器205反馈的电信号，监测大卷筒码盘203转动变化，并记录大卷筒转动的角度及圈数；通过第二传感器206反馈的电信号监测小卷筒码盘204转动变化，并记录小卷筒转动的角度及圈数。大、小卷筒每转动一圈，都会引起大、小卷筒半径变化。纸币进入暂存模块101时，微控制器根据小卷筒202转动的角度及圈数，可以精确计算求得小卷筒202释放的卷带208的长度。因小卷筒202释放的卷带208，全部被大卷筒201回收，所以可以计算求得大卷筒201每转动一圈时大卷筒201的转动半径。微控制器记录大/小卷筒每一圈的转动半径，并根据大/小卷筒的转动半径实时调整大/小卷筒分别对应的第一第二马达的转速，使大/小卷筒的线速度保持一致。纸币离开卷筒是纸币进入卷筒的逆向过程，微控制器根据纸币进入卷筒时记录的大/小卷筒转动半径实时调整大/小卷筒第一第二马达的转速，使大/小卷筒的线速度保持一致。

纸币进入暂存模块和纸币离开暂存模块，都需要大/小卷筒与卷带的相互配合工作才能正常工作。卷带松弛，容易引起卡钞，造成设备故障，增加人工维护；卷带绷紧，容易损伤卷带，并且马达负载变大，容易损坏硬件电路，造成设备故障，增加人工维护。卷带应当保持一定的张驰程度。通过保持大/小卷筒线速度一致，可以使卷带既不会过度松弛也不会过度绷紧，使暂存装置达到一个比较好的工作效果。

以下详细介绍该暂存模块101的卷筒转速控制原理：

卷筒收纳纸币过程：

首先，卷筒处于初始状态，大卷筒201卷带空，小卷筒202卷带满，光电传感器207检测到纸币进入，微控制器启动第一马达和第二马达，分别驱动大卷筒201和小卷筒202转动；

随着大/小卷筒的转动，小卷筒202释放卷带，大卷筒201收纳卷带，纸币被卷带携带被大卷筒201卷起，根据小卷筒202每一圈的半径计算小卷筒202释放的卷带长度和角速度，其中，小卷筒每周的半径可以作为一个数组预先存储于微控制器的存储单元中，根据需要读取相应圈数对应的半径，也可以根据小卷筒的初始半径r，在纸币进入暂存模块过程中，小卷筒每转动一周，其半径r即减少一个卷带的厚度而计算得出再存入存储单元中，以下为小卷筒转动数据的计算过程：

已知小卷筒202初始半径r，目标线速度υ，初始转速ω₁=υ/r₀，r₀=r；

第1圈：小卷筒202以ω₁转动1圈后，根据公式计算求得：小卷筒202的半径r₁=r-thick，小卷筒202释放的卷带长度c₁=2πr₀，第2圈小卷筒的转速ω₂=υ/r₁；

第2圈：小卷筒以ω₂转动1圈后，根据公式计算求得：小卷筒的半径r₂=r-2*thick，小卷筒释放的卷带长度c₂=2πr₁，第3圈小卷筒的转速ω₃=υ/r₂；……

第n-1圈：小卷筒以ω_n-1转动1圈后，根据公式计算求得：小卷筒的半径r_n-1=r-(n-1)*thick，小卷筒释放的卷带长度c_n=2πr_n-2，第n圈小卷筒的转速ω_n=υ/r_n-1；

第n圈：小卷筒以ω_n转动1圈后，根据公式计算求得：小卷筒的半径r_n=r-n*thick，小卷筒释放的卷带长度c_n=2πr_n-1，第n+1圈小卷筒的转速ω_n+1=υ/r_n；

用表格1归纳表述该小卷筒202的转动信息：

表1小卷筒转动数据

接下来，根据小卷筒202的转动数据，计算大卷筒201转动每一圈收纳的卷带长度、半径及转速，微控制器将该计算结果输出给该第一马达，动态地控制该大卷筒201的转速：

已知大卷筒201初始半径R，目标线速度υ，初始转速ω₁=υ/R₀，R₀=R；

第1圈：大卷筒以ω₁转动1圈后，大卷筒回收的卷带长度C₁等于小卷筒释放的卷带长度length₁；根据公式计算求得：大卷筒的半径R₁=C₁/(2π)，计算第2圈大卷筒的转速ω₂=υ/R₁；

第2圈：大卷筒以ω₂转动1圈后，大卷筒回收的卷带长度C₂等于小卷筒释放的卷筒长度length₂；根据公式计算求得：大卷筒的半径R₂=C₂/(2π)，计算第3圈大卷筒的转速ω₃=υ/R₂；……

第n-1圈：大卷筒以ω_n-1转动1圈后，大卷筒回收的卷带长度C_n-1等于小卷筒释放的卷筒长度length_n-1；根据公式计算求得：大卷筒的半径R_n-1=C_n-1/(2π)，计算第n圈大卷筒的转速ω_n=υ/R_n-1；

第n圈：大卷筒以ω_n转动1圈后，大卷筒回收的卷带长度C_n等于小卷筒释放的卷筒长度length_n；根据公式计算求得：大卷筒的半径R_n=C_n/(2π)，计算第n+1圈大卷筒的转速ω_n+1=υ/R_n；

小卷筒释放的卷筒长度length₁计算过程如下：

设大卷筒以ω₁转动1圈后，小卷筒共转动x圈，根据大/小卷筒相关数据计算公式：

小卷筒的初始半径：r

小卷筒第x圈的半径：r_x=r-x*thick

小卷筒总共释放的卷带长度：

length_x=c₁+c₂+...+c_x

=2πr₀+2πr₁+...+2πr_x-1

=2πr+2π(r-thick)+...+2π[r-(x-1)thick]

=2πrx-x(x-1)π*thick

因为小卷筒释放的卷带等于大卷筒回收的卷带，所以length₁=length_x

大卷筒第1圈的半径：

R₁=length₁/(2π)

=length_x/(2π)

=[2πrx-x(x-1)π*thick]/(2π)

大卷筒第2圈的转速：ω₂=υ/R₁；

设大卷筒以ω₂转动1圈后，小卷筒共转动y圈，根据小卷筒相关数据计算公式：

小卷筒的初始半径：r

小卷筒第y圈的半径：r_y=r-y*thick

小卷筒总共释放的卷带长度：

length_y=c₁+c₂+...+c_y

=2πr₀+2πr₁+...+2πr_y-1

=2πr+2π(r-thick)+...+2π[r-(y-1)thick]

=2πry-y(y-1)π*thick

因为小卷筒释放的卷带等于大卷筒回收的卷带，所以length₂=length_y-length_x；

大卷筒第2圈的半径：

R₂=length₂/(2π)

=(length_y-length_x)/(2π)

={[2πry-y(y-1)π*thick]-[2πrx-x(x-1)π*thick]}/(2π)

大卷筒第3圈的转速：ω₃=υ/R₂

设大卷筒以ω₃转动1圈后，小卷筒共转动z圈，根据小卷筒相关数据计算公式：

小卷筒的初始半径：r

小卷筒第z圈的半径：r_z=r-z*thick

小卷筒总共释放的卷带长度：

length_z=c₁+c₂+...+c_z

=2πr₀+2πr₁+...+2πr_z-1

=2πr+2π(r-thick)+...+2π[r-(z-1)thick]

=2πrz-z(z-1)π*thick

因为小卷筒释放的卷带等于大卷筒回收的卷带，所以length₃=length_z-length_y

大卷筒第3圈的半径：

R₃=length₃/(2π)

=(length_z-length_y)/(2π)

={[2πrz-z(z-1)π*thick]-[2πry-y(y-1)π*thick]}/(2π)

大卷筒第3圈的转速：ω₄=υ/R₃；

依此类推，可以求大卷筒每一圈的转动半径和转动速度，如下表2表示大卷筒201转动数据，包括转速，每转一圈的半径及其回收的卷带长度。

表2大卷筒转动数据

由以上计算过程可以看出，可以计算得到每一圈大/小卷筒的半径，将该每一圈大/小卷筒半径存储在存储器中，再根据圆周运动原理，角速度ω＝v/r，保持线速度v恒定一致，根据转动半径动态调整卷筒角速度，大卷筒ω_b＝v/R'，小卷筒ω_s＝v/r'。

卷筒释放纸币流程：

纸币离开纸币暂存模块是纸币进入暂存模块的逆向过程，启动第一马达和第二马达，大卷筒释放卷带，小卷筒回收卷带。随着离开暂存模块的纸币增加，大卷筒的转动半径逐渐减小，小卷筒的转动半径逐渐增大。纸币进入暂存模块时，系统已经记录大/小卷筒每一圈的转动半径。大卷筒转动一周，大卷筒半径减少ΔY，ΔY等于卷带厚度加纸币厚度；小卷筒转动一周，小卷筒半径增加一个单位的卷带厚度。大/小卷筒线速度恒定一致时，大卷筒释放卷带的长度等于小卷筒回收卷带的长度。与纸币进入暂存模块的推算过程相同的原理，利用纸币进入卷筒时记录存储的每一圈大/小卷筒半径，根据圆周运动原理，角速度ω＝v/r，保持线速度v恒定一致，根据转动半径动态调整卷筒角速度，大卷筒ω_b＝v/R'，小卷筒ω_s＝v/r'。

以下介绍大/小卷筒转速的控制方法，参阅图6，本发明一较佳实施例提供的纸币暂存模块在纸币进入时其小卷筒转速的控制方法包括步骤：

S201，系统启动运行，纸币进入暂存模块，卷筒运转，微控制器通过第二传感器反馈的电信号监测小卷筒码盘，判断是否检测到脉冲触发，若微控制器检测到脉冲触发，则进入流程S202，若微控制器未检测到脉冲触发，则返回流程S201；

S202，小卷筒脉冲计数器加1，

S203，判断小卷筒脉冲计数是否等于一圈，若小卷筒脉冲计数等于一圈，则进入流程S204；若小卷筒脉冲计数不等于一圈的脉冲计数，则返回流程S201；

S204，小卷筒运转圈数加1；

S205，更新小卷筒的转动半径，小卷筒每转动一圈，小卷筒减小一个单位的卷带厚度，并记录小卷筒每一圈的转动半径到微处理器内设存储单元的数组中；

S206，输出小卷筒转速，根据圆周运动原理，计算得到小卷筒每一圈的角速度ω_n=υ/r_n-1，(n为自然数)，把计算所得的角速度输出给小卷筒对应的第二马达以控制小卷筒转速，进入流程S207；

S207，监测小卷筒转速是否异常，若监测小卷筒的转速大于输出的理论转速，则小卷筒超速；若监测小卷筒的转速小于输出的理论转速，则小卷筒失速，若小卷筒转速异常，则停止大、小卷筒动力马达，否则返回流程S201。

参阅图7，本发明一较佳实施例提供的纸币暂存模块在纸币进入时其大卷筒转速的控制方法包括步骤：

S301，系统启动运行，纸币进入暂存模块，卷筒运转，微控制器通过第一传感器反馈的电信号监测大卷筒码盘，判断是否检测到脉冲触发，若微控制器检测到脉冲触发，则进入流程S302，若微控制器未检测到脉冲触发，则返回流程S301；

S302，大卷筒脉冲计数器加1；

S303，判断大卷筒脉冲计数是否等于一圈，若大卷筒脉冲计数等于一圈的脉冲计数，则进入流程S304，，若大卷筒脉冲计数不等于一圈的脉冲计数，则返回流程S301；

S304，大卷筒运转圈数加1；

S305，计算大卷筒转动当前一圈时小卷筒释放的卷带长度；

S306，计算并更新大卷筒半径，且将大卷筒半径记录于微处理器内设的存储单元的大卷筒半径数组中；

S307，输出大卷筒转速，根据ω=υ/R，计算得到大卷筒角速度，且把计算所得的角速度输出至大卷筒对应的第一马达，控制该大卷筒的转速，进入流程S308；

S308，监测大卷筒转速是否异常n，若大卷筒的转速大于输出的理论转速，则大卷筒超速；若大卷筒的转速小于输出的理论转速，则大卷筒失速，大卷筒转速异常，则停止大/小卷筒动力马达，否则回到流程S301。

纸币离开暂存模块，是纸币进入暂存模块的逆向过程。根据纸币进入暂存模块时记录的大/小卷筒每一圈的转动半径，调整大/小卷筒动力马达的转速，从而保持大/小卷筒线速度恒定一致。基本原理相关，不再展开详细赘述。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种纸币暂存模块，包括第一动力马达带动的大卷筒，第二动力马达带动的小卷筒，以及两端分别固定在该大卷筒和小卷筒上且在大/小卷筒之间收放缠绕的卷带，其特征在于，该纸币暂存模块还包括：

一第一码盘，固定在该大卷筒的旋转轴上；

一第二码盘，固定在该小卷筒的旋转轴上；

一第一传感器，对应于该第一码盘设置，用以监测该大卷筒转动的角度；

一第二传感器，对应于该第二码盘设置，用以监测该小卷筒转动的角度；及

一微控制器，用以根据该第一传感器和第二传感器的输出信号计算该大卷筒每转动一周，小卷筒释放的卷带长度，进而计算大卷筒的当前半径，从而调控所述大卷筒和小卷筒的角速度，实现大卷筒和小卷筒线速度相同。

2.如权利要求1所述的纸币暂存模块，其特征在于，该微控制器包括一存储单元，用以存储小卷筒每周的半径以及第一马达和第二马达各圈的角速度信息。

3.如权利要求1所述的纸币暂存模块，其特征在于，该微控制器还包括对应于大卷筒的一脉冲计数器和一运转圈数计数器以及对应于小卷筒的一脉冲计数器和一运转圈数计数器，该脉冲计数器分别用于记录大/小卷筒被脉冲触发的情况，该运转圈数计数器分别用于计录大/小卷筒转动的圈数。

4.如权利要求1所述的纸币暂存模块，其特征在于，该纸币暂存模块还包括一纸币计数器。

5.如权利要求1所述的纸币暂存模块，其特征在于，该纸币暂存模块还包括一光电传感器，用以检测是否有纸币进入该纸币暂存模块。

6.一种纸币暂存模块卷筒转速的控制方法，包括：

步骤1，纸币进入暂存模块，大卷筒收纳卷带，记录当前状态大卷筒转动一周，小卷筒对应转动的圈数x；

步骤2，根据小卷筒转动的圈数及小卷筒每周的半径求出小卷筒释放的卷带

长度length_x=c₁+c₂+...+c_x

=2πr₀+2πr₁+...+2πr_x-1

=2πr+2π(r-thick)+...+2π[r-(x-1)thick]

=2πrx-x(x-1)π*thick；

其中c为小卷筒每转动一周的周长，thick为卷带的厚度，r为小卷筒的初始半径，在纸币进入暂存模块过程中，小卷筒每转动一周，其半径r即减少一个卷带的厚度，该小卷筒每周的半径作为一个数组预先存储于微控制器的存储单元中；

步骤3，根据小卷筒释放的卷带长度求出大卷筒当前半径，其中小卷筒释放的卷带长度被大卷筒完全收纳，R₁=length₁/(2π)

=length_x/(2π)

=[2πrx-x(x-1)π*thick]/(2π)；以及

步骤4，根据大卷筒当前半径调整下一周的角速度ω₂=υ/R₁，其中，该υ为预先设定的大/小卷筒的目标线速度。

7.根据权利要求6所述的纸币暂存模块卷筒转速控制方法，其特征在于，该方法进一步包括：

步骤5，记录纸币进入纸币暂存模块过程中大卷筒每圈的半径；以及

步骤6，在纸币离开暂存模块过程中，大卷筒释放卷带，根据步骤5中记录的该大卷筒每周半径调整大卷筒每圈转动的角速度。

8.根据权利要求6所述的纸币暂存模块卷筒转速控制方法，其特征在于，该方法还包括小卷筒转速控制方法，包括步骤：

S201，系统启动运行，纸币进入暂存模块，卷筒运转，微控制器通过第二传感器反馈的电信号监测小卷筒码盘，判断是否检测到脉冲触发，若微控制器检测到脉冲触发，则进入步骤S202，若微控制器未检测到脉冲触发，则返回流程S201；

S202，小卷筒脉冲计数器加1；

S203，判断小卷筒脉冲计数是否等于一圈，若小卷筒脉冲计数等于一圈，则进入步骤S204；若小卷筒脉冲计数不等于一圈的脉冲计数，则返回步骤S201；

S204，小卷筒运转圈数加1；

S205，更新小卷筒的转动半径，小卷筒每转动一圈，小卷筒减小一个单位的卷带厚度，并记录小卷筒每一圈的转动半径到微处理器内设存储单元的数组中；

S206，输出小卷筒转速，根据圆周运动原理，计算得到小卷筒每一圈的角速度ω_n=υ/r_n-1，(n为自然数，表达小卷筒转动的圈数)，把计算所得的角速度输出给小卷筒对应的第二马达以控制小卷筒转速，进入步骤S207；以及

S207，监测小卷筒转速是否异常，若监测小卷筒的转速大于输出的理论转速，则小卷筒超速；若监测小卷筒的转速小于输出的理论转速，则小卷筒失速，若小卷筒转速异常，则停止大、小卷筒动力马达，否则返回步骤S201。

9.根据权利要求6所述的纸币暂存模块卷筒转速控制方法，其特征在于，大卷筒转速的控制步骤具体包括：

S301，系统启动运行，纸币进入暂存模块，卷筒运转，微控制器通过第一传感器反馈的电信号监测大卷筒码盘，判断是否检测到脉冲触发，若微控制器检测到脉冲触发，则进入步骤S302，若微控制器未检测到脉冲触发，则返回步骤S301；

S302，大卷筒脉冲计数器加1；

S303，判断大卷筒脉冲计数是否等于一圈，若大卷筒脉冲计数等于一圈的脉冲计数，则进入步骤S304，，若大卷筒脉冲计数不等于一圈的脉冲计数，则返回步骤S301；

S304，大卷筒运转圈数加1；

S305，计算大卷筒转动当前一圈时小卷筒释放的卷带长度length_x；

S306，计算并更新大卷筒半径R=length_x/(2π)，且将大卷筒半径记录于微处理器内设的存储单元的大卷筒半径数组中；

S307，输出大卷筒转速，根据ω=υ/R，计算得到大卷筒角速度，且把计算所得的角速度输出至大卷筒对应的第一马达，控制该大卷筒的转速，进入步骤S308；以及

S308，监测大卷筒转速是否异常，若大卷筒的转速大于输出的理论转速，则大卷筒超速；若大卷筒的转速小于输出的理论转速，则大卷筒失速，大卷筒转速异常，则停止大/小卷筒动力马达，否则回到步骤S301。

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