CN107004324A - 具有电力控制电子器件的钞票处理机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了钞票处理机，所述钞票处理机具有电力控制电子器件，所述电力控制电子器件包括：‑低电压监测器，构造为检测由电源提供的电力的电压低于最小电压，和‑电力故障控制电路，所述电力故障控制电路构造为在发生所述电压降低到低于所述最小电压的情况中，将中断向所述元件的第一组的供电且持续向所述元件的第二组的供电。

Description

具有电力控制电子器件的钞票处理机

技术领域

本发明涉及具有电力控制电子器件的钞票处理机，所述电力控制电子器件构造为将电源提供的电力供给到机器的部分。

背景技术

钞票处理机在钞票沿钞票处理机的运输路径被运输通过机器时处理钞票。基本上，钞票处理机的元件可分组为机械部分、机电部分、传感器、控制电子器件、软件和对于操作者的接口装置。

钞票的运输通过例如马达的机电运输部分和例如轮子、运输带和机械门的机械运输部分实现。机械部分通过例如马达和电磁阀的机电部分驱动。轮子和带用于运输钞票。在运输路径的分支处的电磁阀驱动的机械门用于将钞票引导到数个可能的分支的一个。钞票的处理例如意味着通过不同的传感器捕获钞票的特征且在运输路径的分支处根据所捕获的传感器测量值引导钞票。提供传感器，用于捕获被运输的钞票的数量、序号和被运输的钞票的质量特征。传感器沿运输路径放置，使得钞票在沿运输路径被运输经过机械运输部分时，钞票被运输在传感器旁经过。

为处理钞票的批次，将批次送给到钞票处理机内，将批次运输通过机器且因此处理批次，且最终将所述批次的所有钞票从机器输出。为将钞票送给进入，机器通常具有分散器以将钞票分散。为输出钞票，机器具有一个或多个堆叠器。整个过程以将钞票的批次送给到钞票处理机内开始，且以使所有钞票以规则的输出离开钞票处理机为结束，所述过程一般地称为存放周期。

钞票处理机的软件包括操作系统，在所述操作系统上运行应用软件，以控制钞票沿运输路径的运输。应用软件进一步将在存放周期期间捕获的存放数据存储到永久的存放数据存储器。存放数据例如包括被存放的钞票的数量、被存放的钞票的序号和/或被存放的钞票的质量特征。

一般地，操作系统和/或在操作系统上运行的应用程序生成日志文件，所述日志文件包含涉及存放周期的数据，所述数据然后被写入到易失性工作存储器。在电力故障的情况中，此日志文件被运输到永久存储器，如果存在足够的时间将此日志文件写入到此存储器内。如果在日志文件被存储到永久存储器之前电源中断，则数据丢失。日志文件也用于钞票处理机的应用软件。

作为接口装置，钞票处理机例如包括触敏显示器以将信息输出到操作者且由操作者输入控制信息。

钞票处理机的电力控制电子器件设计为控制机电部分、传感器、软件部分和接口装置的供电。

在运行中的存放周期期间在钞票处理机处发生电力故障时，钞票存放周期被中断。特别地，可能发生的是钞票沿已被断电的传感器被运输。因此，应用软件可能漏掉计数和/或钞票的质量特征，从而导致生成不一致的存放数据(例如，用于送给进入、计数和输出钞票的不同的数量)。

在已知的钞票处理机中，一般地在存放周期期间发生电力故障时必须将整个存放周期重新启动，这是由于包含存放数据的日志文件的丢失或由于不一致的存放数据。

一般地，已知电力备份系统以用于应对电力故障，其中在电力故障的情况中通过外部的所谓的不间断电源UPS或通过电池来提供备份电力。

发明内容

本发明的任务是提供钞票处理机，所述钞票处理机能够承受在存放周期期间发生的电力故障，从而降低存放周期的电力故障的干扰性影响。优选地，只要电力恢复应可以持续由于电力故障被中断的存放周期。

此任务通过根据权利要求1的钞票处理机实现。可能的和有利的本发明的实施例在从属权利要求中给出。

根据权利要求1的钞票处理机包括如下元件：

多个机电部分，以控制钞票沿运输路径通过钞票处理机的运输；

沿运输路径放置的多个传感器，以在沿运输路径被运输的钞票在传感器旁经过时捕获所述钞票的特征；

软件部分，所述软件部分包括应用软件和存放数据存储器，且构造为通过机电部分将钞票沿运输路径运输，且根据已沿运输路径被运输的钞票生成存放数据，且将所生成的存放数据存储到存放数据存储器；

接口装置，以提供钞票处理机和所述钞票处理机的操作者或网络之间的接口；

电力控制电子器件，以将由电源提供的电力供给到机电部分、传感器、软件部分和接口装置。

钞票处理机的特征在于电力控制电子器件包括：

低压监测器，以检测由电源供给的电力的电压低于最小电压；和

电力故障控制电路，所述电力故障控制电路构造为在所述电压低于所述最小电压的情况中，中断向所述元件的第一组的供电且持续向所述元件的第二组的供电。

向所述元件的第二组的持续的供电意图于防止源自所述元件的数据丢失且存储在电力故障前的系统状态。因此，优选地这些元件持续被供电，由此生成有价值的数据，例如存放数据。另一方面，在电力故障的情况中电力稀缺。为确保第二组的元件在电力故障期间得到足够的电力，中断向所述元件的第一组的供电。优选地，中断向消耗更多的电力的元件和/或从其不生成例如存放数据的有价值的数据的元件的供电。因此，在电力故障期间的稀缺的剩余电力被节约用于从其生成例如存放数据的有价值的数据的元件。

通过在整个电力故障期间保存有价值的数据，例如存放数据，且直至电力恢复，在电力故障发生时正在运行的存放周期能够在电力恢复时马上持续。

根据优选的实施例，电力控制电子器件包括超级电容器，所述超级电容器组装在电力控制电子器件内，使得只要由电源供给的电压高于或不低于最小电压，则超级电容器被充电。在通过电源供给的电压低于所述最小电压的情况中，超级电容器从电源隔离且因此超级电容器开始放电以保证在电力故障期间向第二组元件持续供电。超级电容器已知为具有非常大的容量。因此，能够通过超级电容器作为备份电源来实现电力故障的长期旁通或桥接。

根据另一个优选实施例，电力故障控制电路构造为从接收到低电力信号的时间起对于电力故障阶段的持续时间向第二组元件中的至少一些元件持续供电，所述持续时间足够长使得各元件完成在接收到低电力信号时运行的过程。因此，由于在所述元件处的处理步骤的不完整的执行导致的元件的不确定状态被避免。

根据另一个优选实施例，第一组元件包括如下的一个或多个：机电部分的至少一些或全部；接口装置的至少一些或全部；传感器的至少一些。这些元件的共性是其具有高的电力消耗。因此，将这些元件断开节约了大量的电力。另一方面，机械部分和接口装置和一些传感器在处理例如存放数据的有价值的数据时不要求。因此，关闭这些元件不危险。

根据另一个优选实施例，第二组元件包括具有应用软件和存放数据存储器的软件部分。软件部分可进一步涉及用于执行应用软件且将日志文件存储在存放数据存储器内的处理装置。这些元件是特别关键的，因为所述元件处理例如存放数据的有价值的数据，且因此应优选地在电力故障期间被持续供电。

根据另一个优选实施例，第二组元件包括传感器的至少一些或全部。传感器的至少一些也可以意味着处理例如存放数据的有价值的数据，且因此应优选地在电力故障期间被持续供电。

根据另一个优选实施例，电力故障控制电路构造为对于从低电力信号时间起特别是从大约300至大约1000毫秒、更特别地对于大约500毫秒的第一保持阶段向传感器持续供电，且对于从低电力信号时间起特别地从4至10秒、更特别地从5至6秒的长于第一保持阶段的第二保持阶段向存放数据存储器持续供电。

优选地，在一个或多个超级电容器用作备份电源时，超级电容器被充分地设定大小以实现希望的第一和第二保持时间。

附图说明

在下文中将参考附图描述本发明的实施例，其中：

图1是示出了根据本发明的实施例的钞票处理机的相关的电子元件的粗略概览的示意性方框图；

图2是示出了根据本发明的实施例的使用超级电容器的电力控制电子器件的方框图；

图3是示出了根据本发明的实施例的在钞票处理机中的电力故障处理过程的流程图。

具体实施方式

图1是示出了用于钞票处理机内的电力故障处理的本发明的系统的关键电子元件的粗略概览。例如堆叠器、分散器和轮子的机械部分未示出。钞票处理机包括具有CPU和微控制器和多种其他的控制电子器件的主板，通过所述主板控制机电部分(机电装置、马达、用于钞票引导的门等)和例如显示器和网络接口的接口(例如，USB、WLAN)等。详细而言，微控制器28用于控制属于第一组元件的且在电力故障时或多或少地被立即关闭的元件。第一组的元件包括机械元件(驱动器)29-1，例如马达。第一CPU-1 30用于通过传感器驱动器控制传感器31。第二CPU-2 32用于控制接口装置(驱动器)29-2，所述接口装置包括显示器和网络接口USB和WLAN，应用软件33a和用于存储存放数据的持久的存放数据存储器33。第二CPU-2 32用于选择性地开启或关断元件，或在经过一定的时间后关闭元件，所述一定的时间在后文中也称为保持阶段。传感器31和应用软件33a和存放数据存储器33属于第二组元件，即在电力故障时对于保持阶段为第一和第二CPU 30、32持续供电。包括显示器和网络接口(USB、WLAN)的接口29-2属于被第二CPU 32选择地关闭的第一组元件。

应用软件33a在钞票处理机的操作系统上运行，以控制钞票沿运输路径的运输。应用软件进一步将存放周期期间捕获的存放数据存储到永久的存放数据存储器。存放数据例如包括存放的钞票的数量、存放的钞票的序号和/或存放的钞票的质量特征。在实施例中，应用软件33a存储在钞票处理机的本地存储器上且通过第二CPU 32执行。

图2是示出了根据本发明的实施例的使用24V低压监测器22和超级电容器C12作为关键元件的电力控制电子器件的方框图。

微控制器28和24V低压监测器22的输出24联接到MOSFET开关Q1 38的栅极输入39。超级电容器C1 12、CPU 30、32和微控制器28通过转换器U2 14、U3 16连接到所述MOSFET开关Q1 38的源极或漏极。5V/6.5V降压转换器U1 18联接到其他接触部(MOSFET开关Q1 38的漏极或源极)，以在正常运行电压(24V)下的正常运行期间为超级电容器C1 12充电。串联电阻R1 34连接在5V/6.5V降压转换器U1 18之间以限制充电电流。作为如在图2中所示的一个超级电容器C1 12的替代，能够提供串联的两个或更多的超级电容器。转换器U2和U3能够例如是来自ROHM的BD8303，这是降压-升压转换器，所述降压-升压转换器将由来自5V/6.5V降压转换器U1 18或来自超级电容器(多个超级电容器)C1的输入供给生成5V和3.3V。

向微控制器28和CPU 30、32供电的电源部分的正常运行输入电压为24伏特。24V低压监测器22在其输入处接收运行电压(正常为24V)。在电力故障时，运行电压开始下降。只要在24V低压监测器22的输入处的运行电压降低到低于19伏特的特定的最小电压(所述最小电压在不同的实施例中能够具有不同的值)，则24V低压监测器22的输出线24为低。

24V低压监测器22的输出24联接到MOSFET开关Q1 38的栅极输入39，所述MOSFET开关Q1 38中断微控制器28以关闭机械元件29-1和接口29-2。这意味着所有直接通过微控制器28被控制的元件被直接关闭。此外，超级电容器C1 12通过MOSFET开关Q1 38从电源断开。

CPU CPU-1 30和CPU-2 32通过5V降压升压转换器U2 14联接到MOSFET开关Q1 38的漏极或源极接触部。微控制器28通过组装在5V降压升压转换器U2 14之后的另外的转换器联接到MOSFET开关Q1 38的所述相同的漏极或源极接触部，且所述另外的转换器在此为3.3V降压升压转换器U3 16。因此，在24V低压监测器22的输出24在电力故障时为低时，现在从电源断开的超级电容器被放电。其电荷流动到5V降压升压转换器U2 14以生成向第一和第二CPU CPU-1 30和CPU-2 32的5V低压输出。此外，电荷流向3.3V降压升压转换器U3 16，以生成向微控制器28的3.3V电压输出，作为最低电压以维持微控制器28即使已被关闭但可控。

对于大约500ms(毫秒)的第一保持时间，第一CPU CPU-1 30以及传感器驱动器被提供以处于5V电压的电力，且然后通过传感器的传感器驱动器31也关闭传感器。通过此500ms的保存时间，传感器能够完成在电力故障发生时在各传感器处正在运行的捕获过程。因此，保证了由传感器测量值生成的存放数据的一致性。

对于大约5至6秒的第二保持时间，第二CPU CPU-2 32以及应用软件33a和存放数据存储器33被提供以处于5V电压的电力，且然后关闭应用软件33a和存放数据存储器33。5至6秒的第二保持时间足以将存放数据保存到永久的存放数据存储器33。选择地，通过保存日志文件保存存放数据，所述日志文件已通过操作系统和/或应用软件33a在正常运行期间生成。

超级电容器C1 12输出通过阻塞二极管D1 36联接到5V降压升压转换器U2 14和3.3V降压升压转换器U3 16二者。插入在5V/6.5V降压转换器U1 18之间的MOSFET开关Q1 38(也)影响从超级电容器C1 12通过存在于MOSFET内的与5V/6.5V降压转换器U1 18相关的体二极管的反向电流的阻塞。

U4 20是1.2V降压转换器，其输入联接到5V/6.5V降压转换器U1 18的6.5V输出。U420输出(1.2V)连接到U5PFGAFPGA核心电源。在24V电源故障时，FPGA核心电源U5输出被关闭且因此U4 20的1.2V输出随后被关闭。这进一步在电力故障期间节约了电力。

图3是示出了如在图1、2中所示的根据本发明的实施例的钞票处理机内的电力故障处理的流程图。在标记为S1的步骤处，钞票处理机的整个系统在正常运行模式下运行，从而执行存放周期。在步骤S2处发生电力故障，从而导致24V电力信号降低到19V以下。作为反应，在步骤S3处在24V低压监测器22的输出24处发生电源故障信号。因此，在步骤S4处将中断信号发送到微控制器MC 28且发送到CPU CPU-1 30和CPU-2 32。在步骤S5中，马达、机械门和一些传感器31被断电，其中马达和机械门直接通过微控制器MC 28控制，且相关的传感器31通过CPU-1 30被控制。在步骤S6中，被3.3V降压升压转换器U3 16最小供电的微控制器MC 28完成发送未决消息，特别地如果使用CAN总线系统则为CAN总线消息。另外，微处理器MC 28获取其自身系统状态的快照。此外，负责应用软件33a和存放存储器33的CPU-2 32将存放数据存储在存放存储器33内，关闭文件系统，启动CPU-2 32的系统关机，且将电力故障事件记录到日志文件。在步骤S7中检查供电是否恢复。步骤S7如果需要能够进行数次。在根据步骤S7恢复供电时，在步骤S8中微控制器MC 28和CPU-2 32使用在步骤S6中生成或存储的系统状态数据、日志数据、存放数据等恢复其系统状态。通过步骤S8，钞票处理机被设置到重新启动根据步骤S1的正常运行的步骤。

附图标号列表

C＝电容器

D＝二极管

Q＝(MOSFET)开关

R＝电阻器

U＝转换器

12＝超级电容器

U2/14＝为CPU-1和CPU-2供电的5V降压升压转换器

U3/16＝为微处理器28供电的3.35V降压转换器

U1/18＝在正常运行期间为超级电容器充电的5V/6.5V降压转换器

U4/20＝为PFGAU5供电的1.2V降压转换器

U5＝PFGA

22＝24V低压电源/低压监测器

24＝24V低压电源/低压监测器的输出

28＝用于机电部分或装置29-1和接口装置29-2的微控制器(在电力故障时关闭)

29-1＝用于机电部分或装置的驱动器，例如马达驱动器、机电门驱动器

29-2＝具有操作者接口(触敏显示器)的形式的接口装置和网络接口(例如，USB，WLAN)

30＝用于控制传感器驱动器31的CPU-1(在电力故障时(部分地)持续被供电)

31＝传感器驱动器

32＝用于控制应用软件33a和存放数据存储器33的CPU-2(在电力故障时持续被供电)

33＝存放存储器

33a＝应用软件

R1/34＝在降压转换器U1/18输出和超级电容器C1/22之间的限制充电电流的串联电阻

D1/36＝对于5V降压升压转换器U2/14和3.3V降压转换器U3/16的阻塞二极管

Q1/38＝在5V/6.5V降压转换器U1/18和电路的剩余部分之间的MOSFET开关，以阻塞从超级电容器通过MOSFET的与5V/6.5V降压转换器U1/18相关的体二极管的反向电流

39＝MOSFET Q1/38开关的栅极输入

Claims (7)

1.一种钞票处理机，包括如下元件：

多个机电部分，以控制钞票沿运输路径通过钞票处理机的运输；

沿运输路径放置的多个传感器，以在沿运输路径被运输的钞票在传感器旁经过时捕获所述钞票的特征；

软件部分，所述软件部分包括应用软件和存放数据存储器，且构造为通过机电部分将钞票沿运输路径运输，且根据已沿运输路径被运输的钞票生成存放数据，且将所生成的存放数据存储到存放数据存储器；

接口装置，以提供钞票处理机和所述钞票处理机的操作者或网络之间的接口；

电力控制电子器件，以将由电源提供的电力供给到机电部分、传感器、软件部分和接口装置，

其特征在于

电力控制电子器件包括：

低压监测器，以检测由电源供给的电力的电压低于最小电压且提供低电力信号；和

电力故障控制电路，以在所述电压降低到所述最小电压以下时中断向所述元件的第一组的供电且持续向所述元件的第二组的供电。

2.根据权利要求1所述的钞票处理机，其中电力控制电子器件包括超级电容器，所述超级电容器组装在电力控制电子器件内，使得

只要由电源供给的电压高于或不低于最小电压，则超级电容器被充电；和

在通过电源供给的电压低于所述最小电压的情况中，超级电容器从电源隔离，且超级电容器放电以保证向第二组元件持续供电。

3.根据权利要求1所述的钞票处理机，其中电力故障控制电路构造为保证从接收到低电力信号的时间起对于电力故障阶段的持续时间向第二组元件中的至少一些元件持续供电，所述持续时间足够长使得各元件完成在接收到低电力信号时运行的过程。

4.根据权利要求1所述的钞票处理机，其中第一组元件包括如下项的一个或多个：机电部分的至少一些或全部；接口装置的至少一些或全部；和传感器的至少一些。

5.根据权利要求1所述的钞票处理机，其中第二组元件包括如下项的一个或多个：应用软件和存放数据存储器。

6.根据权利要求1或5所述的钞票处理机，其中第二组元件包括传感器的至少一些或全部。

7.根据权利要求5和6的组合的所述的钞票处理机，其中电力故障控制电路构造为：

对于从低电力信号时间起特别是从大约300至大约1000毫秒、更特别地大约500毫秒的第一保持阶段向传感器持续供电；和

对于从低电力信号时间起特别地从4至10秒、更特别地从5至6秒的长于第一保持阶段的第二保持阶段向存放数据存储器持续供电。