CN106296967A - 一种基于单线圈的双频检测硬币识别装置及识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于单线圈的双频检测硬币识别装置及识别方法，属于造币设备技术领域。该装置由微处理器、激励信号发生电路、混频电路、差分放大电路、线圈传感器以及相敏检波电路构成。微处理器控制激励信号发生电路的两个数字频率合成器生成两种频率的激励信号并放大滤波；混频电路将两种频率的激励信号混频后传输给线圈传感器及差分放大电路；差分放大电路为双端输入单端输出；相敏检波电路接收差分信号并与两种频率的激励信号进行乘法运算及低通滤波处理，得到分别反映硬币表层和内层材质特性的两相应电压信号反馈到微处理器；微处理器将反馈信号与预定的相应标准值对照得出识别结果。本发明明显提高了检测效率及速度。

Description

一种基于单线圈的双频检测硬币识别装置及识别方法

技术领域

本发明涉及一种硬币识别装置，尤其是一种基于单线圈的双频检测硬币识别装置，同时涉及相应的及识别方法，属于造币设备技术领域。

背景技术

硬币识别普遍基于电涡流检测原理，即通过通有高频电流的线圈传感器以及相应的处理电路实现对硬币材质信号的检测，从而进行硬币面额、真伪的识别。并且因为电涡流具有趋肤效应，所以一般采用高频信号作为检测硬币表层材质信号，低频作为检测硬币内层材质信号。尤其对于电镀、复合材料等较复杂结构材料的硬币需要选择双频或者多频检测。据申请人了解，现有双频涡流检测装置都需要采用两个相互独立线圈传感器、需要两个检测工位，硬币必须先后通过两个检测传感器后才能根据传感器的检测结果判断面额及真伪，所以单枚硬币的AD采样时间加长，识别效率降低，直接影响检测速度。

申请号为200710192221.3的中国发明专利公开了一种《硬币磁电特性参数静态扫频检测方法及检测仪》，将在预定频率范围变化的扫频电信号加载到检测线圈;将待测硬币置于检测线圈一侧,使其产生涡流并形成逆磁场;记录检测线圈的一组视在阻抗变化数据;对测得的视在阻抗变化数据进行数据处理;以数据处理结果作为待测硬币的特性数据,与系列标准硬币的对应标定特性数据相比较,从而得出检测结果。该专利的方法可以检测硬币在连续频段上的磁导率和平均电导率等变化,从而确定各类硬币在广泛频率下的磁电特征参数,以实现硬币机读磁电特征的防伪设计与检测。

此外，申请号为200810123603.5的中国发明专利公开了一种硬币磁电特性参数动态多频检测方法及检测仪，其特点是采用多频率检测方法,可以检测硬币在最能体现硬币差异的频率上的磁导率和平均电导率等变化,从而确定各类硬币在广泛频率下的磁电特征参数。

上述现有技术涉及的检测装置并非真正意义上的硬币识别装置，而是研究硬币机读磁电特征的检测装置，并且其检测电路虽然借助一个传感线圈可以得到对应不同激励频率的检测数据，但由于任何时刻传感线圈只存在一种激励频率，因此即使用于硬币检测，也需要先后读取不同频率下的检测数据才能完成高、低频率的检测判定，依然存在采样时间加长、识别效率降低的问题，影响检测速度。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提出一种可以同时读取高、低频检测数据的基于单线圈的双频检测硬币识别装置，同时给出相应的识别方法，从而在保证识别准确率的前提下，缩短采样时间，显著提高硬币的检测速度和识别效率。

为了达到以上目的，本发明基于单线圈的双频检测硬币识别装置包括微处理器、激励信号发生电路、混频电路、差分放大电路以及相敏检波电路；

所述激励信号发生电路含有两个分别受控于微处理器的数字频率合成器及其放大滤波电路，用以分别生成两种频率的激励信号；

所述混频电路由加法器电路构成，用以将两种频率的激励信号混频后传输给线圈传感器及差分放大电路；

所述差分放大电路包括检测线圈传感器、对比线圈和电阻组成的桥电路，以及仪用放大器，用以将桥电路引出的传感器线圈信号与相应的激励信号形成差分放大信号提供给相敏检波电路；

所述相敏检波电路由模拟乘法器和低通滤波电路构成，用以将激励信号分别与对应的差分信号进行乘法运算及低通滤波，得到分别反映硬币表层和内层材质特性的两相应电压信号反馈到微处理器；

所述微处理器，用以控制生成两种频率的激励信号，并将反馈信号与预定的相应标准值对照得出识别结果。

采用基于单线圈的双频检测硬币识别装置的识别方法包括如下步骤：

第一步、微处理器控制激励信号发生电路的两个数字频率合成器生成两种频率的激励信号并放大滤波；

第二步、混频电路将两种频率的激励信号混频后传输给线圈传感器及差分放大电路；

第三步、差分放大电路将桥电路引出的传感器线圈信号与相应的激励信号形成差分放大信号提供给相敏检波电路；

第四步、相敏检波电路接收差分信号并与对应频率的激励信号进行乘法运算及低通滤波，得到分别反映硬币表层和内层材质特性的两相应电压信号反馈到微处理器；

第五步、微处理器将反馈信号与预定的相应标准值对照得出识别结果。

由此可见，本发明只需一个线圈就能实现对硬币的双频材质检测，并且由于激励线圈的是两种频率耦合信号，因此整个检测过程一气呵成，显著提高了检测效率和速度，同时降低了硬件成本。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一个实施例的电路框图。

图2为图1实施例的微处理器和激励信号发生电路原理图。

图3为图1实施例的放大滤波电路原理图。

图4为图1实施例的混频电路原理图。

图5为图1实施例的差分放大电路原理图。

图6为图1实施例的相敏检波电路原理图。

具体实施方式

实施例一

本实施例基于单线圈的双频检测硬币识别装置如图1所示，主要由相互按序连接的微处理器、两路并行的激励信号发生电路、混频电路、差分放大电路以及两路并行的相敏检波电路，其中的差分放大电路接线圈传感器，相敏检波电路反馈到微处理器。

激励信号发生电路中的数字频率合成器如图2所示，由受控于微处理器的DDS芯片AD9854及其外部晶振电路构成，微处理器配置AD9854内相应的寄存器，即能输出所需频率的正弦激励信号（图中只显示一路，另一路相同）。该激励信号通过图3的放大滤波电路生成预定频率及幅值的正弦波激励信号。图3的放大滤波电路由串联的两级运放器件U2A、UAB及其外围器件分别构成的放大电路和滤波电路组成。

混频电路如图4所示，由运放器件INA134及其外围器件组成的加法器电路构成，两路不同预定频率的正弦波激励信号DDS1、DDS2输入后，经加法运算形成混频信号DDS3传输给线圈传感器及差分放大电路。

差分放大电路如图5所示，由检测线圈传感器L2、对比线圈L1和若干电阻组成的桥电路，以及仪用放大器INA128U及其外围器件构成，用以将桥电路引出的传感器线圈信号与等幅的激励信号进行差分放大得到差分信号DIF，提供给相敏检波电路。

相敏检波电路如图6所示，包括模拟乘法器AD834与AD818构成乘法电路，以及运放器件AD712及其外围器件构成的低通滤波电路；用以将激励信号DDS1、DDS2分别与对应的差分信号DIF进行乘法运算及二阶低通滤波，得到分别反映硬币表层和内层材质特性的两相应电压信号VO1、VO2反馈到微处理器。

微处理器除用以控制生成两种频率的激励信号外，还将反馈的电压信号VO1、VO2与预定的相应标准值对照得出硬币识别结果。

工作时，本实施例的双频检测硬币识别装置通过微处理器（MCU）控制两个数字频率合成器（DDS）芯片生成两个频率的正弦波激励信号，通过放大滤波实现目标幅值的激励信号DDS1和DDS2，然后将两个激励信号通过精密加法器进行混频，混频后的信号DDS3导入线圈传感器，通过差分放大电路提取线圈传感器检测硬币的差分信号DIF，然后将DIF信号分别与DDS1、DDS2信号进行相敏检波电路处理，得到能够反映硬币表层和内层材质特性的VO1和VO2电压信号，最后通过MCU对VO1和VO2进行AD采样，将采样数据进行算法运算形成判断硬币面值以及真伪的依据。

采用本实施例的双频检测硬币识别装置进行硬币识别只采用一组线圈即可实现双频检测，与现有技术相比，明显提高了检测效率及速度，同时降低的硬件成本，节省了检测传感器的安装空间。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于单线圈的双频检测硬币识别装置，包括微处理器、激励信号发生电路，其特征在于：还包括混频电路、差分放大电路以及相敏检波电路；

所述激励信号发生电路含有两个分别受控于微处理器的数字频率合成器及其放大滤波电路，用以分别生成两种频率的激励信号；

所述混频电路由加法器电路构成，用以将两种频率的激励信号混频后传输给线圈传感器及差分放大电路；

所述差分放大电路包括检测线圈传感器、对比线圈和电阻组成的桥电路，以及仪用放大器，用以将桥电路引出的传感器线圈信号与相应的激励信号形成差分放大信号提供给相敏检波电路；

所述相敏检波电路由模拟乘法器和低通滤波电路构成，用以将激励信号分别与对应的差分信号进行乘法运算及低通滤波，得到分别反映硬币表层和内层材质特性的两相应电压信号反馈到微处理器；

所述微处理器，用以控制生成两种频率的激励信号，并将反馈信号与预定的相应标准值对照得出识别结果。

2.根据权利要求1所述基于单线圈的双频检测硬币识别装置，其特征在于：所述激励信号发生电路中的数字频率合成器由受控于微处理器的DDS芯片及其外部晶振电路构成。

3.根据权利要求2所述基于单线圈的双频检测硬币识别装置，其特征在于：所述放大滤波电路由串联的两级运放器件及其外围器件分别构成的放大电路和滤波电路组成。

4.根据权利要求3所述基于单线圈的双频检测硬币识别装置，其特征在于：所述混频电路由运放器件及其外围器件组成的加法器电路构成。

5.根据权利要求4所述基于单线圈的双频检测硬币识别装置，其特征在于：所述差分放大电路由检测线圈传感器、对比线圈和若干电阻组成的桥电路，以及仪用放大器及其外围器件构成。

6.根据权利要求5所述基于单线圈的双频检测硬币识别装置，其特征在于：所述相敏检波电路包括模拟乘法器构成乘法电路，以及运放器件及其外围器件构成的低通滤波电路。

7.采用权利要求1至6任一所述基于单线圈的双频检测硬币识别装置的识别方法，其特征在于包括如下步骤：

第一步、微处理器控制激励信号发生电路的两个数字频率合成器生成两种频率的激励信号并放大滤波；

第二步、混频电路将两种频率的激励信号混频后传输给线圈传感器及差分放大电路；

第三步、差分放大电路将桥电路引出的传感器线圈信号与相应的激励信号形成差分放大信号提供给相敏检波电路；

第四步、相敏检波电路接收差分信号并与对应频率的激励信号进行乘法运算及低通滤波，得到分别反映硬币表层和内层材质特性的两相应电压信号反馈到微处理器；

第五步、微处理器将反馈信号与预定的相应标准值对照得出识别结果。