CN205563794U - 一种电涡流原理实现的钞票厚度检测电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种电涡流原理实现的钞票厚度检测电路，包括依次连接的FPGA控制器、DA转换芯片、压控振荡器、LC震荡电路，压控振荡器通过信号比较器连接FPGA控制器，FPGA控制器输出控制信号给DA转换芯片，将数字信号转换为模拟信号；然后模拟信号经由压控振荡器转变为交变信号，驱动LC震荡电路，即LC振荡传感器；当LC震荡电路的LC振荡器交变磁场的变化量经过压控振荡器，压控振荡器输出给信号比较器，最终传输给FPGA控制器；FPGA控制器根据LC震荡电路感应阻抗和谐振频率的变化量，通过对应的关系计算出距离的变化量，即钞票厚度。此种电路可提高钞票检测的精度且成本低。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电路，尤其涉及用于ATM机中钞票厚度的检测的电路。
背景技术
钞票厚度的检测,一般用超声波方法或霍尔原理检测，但超声波方法精度差、不稳定、受环境影响，霍尔传感器检测互换性差，信号随温度变化，非线性输出。
实用新型内容
为了解决现有技术中问题，本实用新型提供了一种电涡流原理实现的钞票厚度检测电路，包括依次连接的FPGA控制器、DA转换芯片、压控振荡器、LC震荡电路，压控振荡器通过信号比较器连接FPGA控制器，FPGA控制器输出控制信号给DA转换芯片，将数字信号转换为模拟信号；然后模拟信号经由压控振荡器转变为交变信号，驱动LC震荡电路，即LC振荡传感器；当LC震荡电路的LC振荡器交变磁场的变化量经过压控振荡器，压控振荡器输出给信号比较器，最终传输给FPGA控制器；FPGA控制器根据LC震荡电路感应阻抗和谐振频率的变化量，通过对应的关系计算出距离的变化量，即钞票厚度。
作为本实用新型的进一步改进，包括十个通道的LC振荡电路进行检测。
作为本实用新型的进一步改进，还包括电源模块，电源模块将7V的电源分别转换为5V、3.3V和1.2V，分别对相应的模块电路进行供电。
作为本实用新型的进一步改进，所述DA转换芯片为芯片U10，U10是数模转换芯片，其为DAC7653/8163SDGST，其Din引脚从FPGA控制器接收到数字控制信号，然后VoutA、VoutB输出两路相同的模拟电压值 信号。
作为本实用新型的进一步改进，所述压控振荡器包括芯片U8，U10输出的一路模拟电压值F_SET01连接到U8的TUNE引脚，U8为MAX2606，连接于U8的IND和GND引脚间的电感中有交变的信号流过，线圈中感应出交变的电磁场。
作为本实用新型的进一步改进，所述信号比较器为芯片U9，U9为TLV3502，U9将U8输出端OUT+、OUT-输出的差分信号转换为单端信号，U8输出的差分信号IN01+和IN01-连接到U9的一组差分信号接收端INB+和INB-,经过转换后经过OUTB输出一个单端信号给FPGA控制器。
本实用新型的有益效果是：
本申请利用电涡流效应的原理，准确测量被测体(必须是金属导体)与探头端面的相对位置，依靠距离的细微变化引起的交变电磁场的相应参数变化计算钞票厚度，是一种非接触的线性化计量工具。此种电路可长期可靠工作、测量范围宽、灵敏度高、分辨率高、响应速度快、抗干扰力强、结构简单、不受油污等介质的影响，可提高钞票检测的精度且成本低。
此法测量范围宽，实验仿真数据测得，感应线圈与金属导体距离在0～10mm范围内，线圈的磁感应强度较强，对一张钞票的厚度(100um)变化检测效果明显。
灵敏度高，电涡流传感器的灵敏度与感应线圈的圈数、内径、外径直接相关，工艺条件允许下，我们可以通过增大感应线圈的外径，减小内径，并增加线圈的圈数来提高平面电涡流感应线圈的灵敏度。
测量精高，电涡流原理测量时交变磁场响应速度块，同时受外界环境影响比较小，不受不受油污等介质的影响，在感应线圈灵敏度较高时，测量精度比较容易到达1um或更高，对检测钞票厚度绰绰有余，且对大多测试均能满足要求。
电路中压控振荡器输出的为差分信号，因差分信号是两根完全一样， 极性相反的信号传输一路数据，外界干扰相同程度地影响两根线中信号，最终依靠电平差判决信号值，这样将忽视在两个导体上出现的任何同样干扰，所以传输过程中受外界影响很小，抗干扰能力强，使测量精度进一步提高。
使用此方法检测钞票厚度时，硬件结构简单，要求比较低，且成本低廉，比较容易实现。
附图说明
图1是本实用新型电路框图；
图2是本实用新型DA转换芯电路图；
图3是本实用新型压控振荡器电路；
图4是本实用新型感应线圈和金属板结构示意图；
图5是本实用新型信号比较器电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
如图1所示，是本实用新型电路框图，上电稳定后，FPGA控制器100输出控制信号给DA转换芯片200，将数字信号转换为模拟信号；然后模拟信号经由压控振荡器300转变为交变信号，LC震荡电路400，即LC振荡传感器；LC震荡电路400的交变磁场的变化量会经过压控振荡器，输出给信号比较器500，最终传输给FPGA控制器100；FPGA控制器100根据LC震荡电路400感应阻抗和谐振频率的变化量，通过对应的关系计算出距离的变化量，即钞票厚度。此电路共设计10个(或其他个数)通道的LC振荡电路进行检测，另外，电源转换模块实现将7V的电源分别转换为5V、3.3V和1.2V，分别对相应的模块电路进行供电。
如图2，是本实用新型DA转换芯电路图，U10即是DA转换芯片200，其作用是将数字信号转换为相应的模拟电压值输出，其Din引脚从FPGA控制器100接收到数字控制信号，然后VoutA、VoutB会输出两路相同的模拟电压值信号。
如图3，是压控振荡器实现电路，其作用是将一定的电压值变换为对应的交变信号，U10输出的一路模拟电压值F_SET01连接到U8的TUNE引脚，此时连接于U8的IND和GND引脚间的电感(平面线圈)中会有交变的信号流过，线圈中会感应出交变的电磁场；实际检测过程中，线圈板与一块金属板靠近，感应出电涡流式交变的电磁场，如图4所示，检测钞票厚度时，金属板和线圈距离发生变化，线圈感应磁场的阻抗和谐振频率也会发生对应的变化。
如图5所示，U9是信号比较器，其作用是将U8输出端OUT+、OUT-输出的差分信号转换为单端信号。U8输出的差分信号IN01+和IN01-连接到U9的一组差分信号接收端INB+和INB-,经过转换后会进过OUTB输出一个单端信号给FPGA控制器。
本申请检测钞票厚度电路，当钞票进入到LC振荡电路组成的磁性传感器，引起感应线圈板和感应金属板之间距离的变化时，线圈感应的交变电磁场的阻抗和谐振频率值会发生相应变化，该变化信号经国传输转换后传送给FPGA控制器，FPGA根据相应的计算得出距离的变化量，即钞票的厚度。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种电涡流原理实现的钞票厚度检测电路，其特征在于：包括依次连接的FPGA控制器、DA转换芯片、压控振荡器、LC震荡电路，压控振荡器通过信号比较器连接FPGA控制器，FPGA控制器输出控制信号给DA转换芯片，将数字信号转换为模拟信号；然后模拟信号经由压控振荡器转变为交变信号，驱动LC震荡电路，即LC振荡传感器；当LC震荡电路的LC振荡器交变磁场的变化量经过压控振荡器，压控振荡器输出给信号比较器，最终传输给FPGA控制器；FPGA控制器根据LC震荡电路感应阻抗和谐振频率的变化量，通过对应的关系计算出距离的变化量，即钞票厚度。
2.根据权利要求1所述的一种电涡流原理实现的钞票厚度检测电路，其特征在于：包括十个通道的LC振荡电路进行检测。
3.根据权利要求1所述的一种电涡流原理实现的钞票厚度检测电路，其特征在于：还包括电源模块，电源模块将7V的电源分别转换为5V、3.3V和1.2V，分别对相应的模块电路进行供电。
4.根据权利要求1所述的一种电涡流原理实现的钞票厚度检测电路，其特征在于：所述DA转换芯片为芯片U10，U10是数模转换芯片，其为DAC7653/8163SDGST，其Din引脚从FPGA控制器接收到数字控制信号，然后VoutA、VoutB输出两路相同的模拟电压值信号。
5.根据权利要求4所述的一种电涡流原理实现的钞票厚度检测电路，其特征在于：所述压控振荡器包括芯片U8，U10输出的一路模拟电压值F_SET01连接到U8的TUNE引脚，U8为MAX2606，连接于U8的IND和GND引脚间的电感中有交变的信号流过，线圈中感应出交变的电磁场。
6.根据权利要求5所述的一种电涡流原理实现的钞票厚度检测电路，其特征在于：所述信号比较器为芯片U9，U9为TLV3502，U9将U8输出端OUT+、OUT-输出的差分信号转换为单端信号，U8输出的差分信号IN01+和IN01-连接到U9的一组差分信号接收端INB+和INB-,经过转换后经过OUTB输出一个单端信号给FPGA控制器。
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| CN107430795A (zh) * | 2015-04-23 | 2017-12-01 | 富士通先端科技株式会社 | 纸张厚度检测传感器及纸币鉴别单元 |
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