一種硬幣分揀裝置及其控制方法和硬紙幣兌換機與流程

本發明涉及一種貨幣兌換機，更具體的是，本發明涉及一種硬幣分揀裝置及其控制方法和硬紙幣兌換機。

背景技術：

中國是一個現金使用量非常大的國家，銀行卡、硬幣和紙幣的使用量非常廣泛，隨著科技的發展，手機支付也被越來越多的人所使用，但是，也并不能完全取代銀行卡、硬幣和紙幣的使用。由于硬幣的不便攜性，很多人手中會囤積大量的硬幣，而沒有使其及時的流通出去，相反，在公交或某些購票機器上，只接受硬幣等零錢，人們又需將紙幣兌換成硬幣以供使用，同時，一些商戶，超市卻急需大量的硬幣作為找零使用，以至于國家每年都要耗費大量的資源制造硬幣。目前，人們可以去銀行存儲硬幣，需要耗費人力物力清點，也要常常跑銀行，非常不便，而常規的硬、紙幣兌換機在使用硬幣兌換紙幣時，圓形硬幣入口僅能一枚硬幣一枚硬幣的投入，僅限于一元硬幣，既麻煩，而且耗時時間長。

技術實現要素：

為解決硬、紙幣處理機的硬幣處理機的硬幣投入單一、麻煩且耗時這一技術問題，本發明設計開發了一種硬幣分揀裝置，硬幣存儲投入時可以一次投入大量硬幣。

本發明的另一個技術目的是，為解決硬幣在批量投入時分揀效率低這一技術問題，本發明提供了一種硬幣分揀裝置的控制方法，通過控制電機轉速，可以快速將批量投入的硬幣快速的打入到硬幣滑槽中。

本發明提供的技術方案為：

一種硬幣分揀裝置，包括：

圓形硬幣入口通道；以及

旋轉軸，其可旋轉地設置在所述圓形硬幣入口通道底部中心；

打幣風翅，其固定在所述旋轉軸上；

硬幣滑槽，其水平設置在所述圓形硬幣入口通道的底部四周；

重力傳感器，設置在所述圓形硬幣入口通道的底部，用于檢測投入硬幣重量；

優選的是，還包括：

控制系統，其與所述電機和重力傳感器連接，用于控制所述電機旋轉；

硬幣識別傳感器，設置在所述硬幣滑槽之后，用于識別硬幣類別；以及

計數傳感器，設置在硬幣識別傳感器之后，用于識別硬幣數量；

硬幣存儲箱，用于存儲硬幣。

優選的是，所述圓形硬幣入口通道包括對應不同幣種大小的第一、第二和第三投幣入口。

優選的是，所述打幣風翅包括三個翅片，相互成120°角。

優選的是，所述翅片包括相互呈120°角的第一翅片主體和第二翅片主體，呈彎折形狀。

優選的是，所述硬幣存儲箱設置有隔板，將其分隔為存儲不同幣種的第一、第二和第三存儲箱。

相應地，本發明還提供一種一種硬幣分揀裝置的控制方法，包括：

步驟1：將硬幣分幣種批量投入圓形硬幣入口通道中；

步驟2：所述圓形硬幣入口通道底部的重力傳感器檢測投入硬幣的重量，并將重力信號傳送給控制系統，所述控制系統驅動電機以一定轉速旋轉帶動打幣風翅旋轉，將所述硬幣依次打入所述圓形硬幣入口底部周圍的硬幣滑槽內，所述電機的轉速為：

其中，n為轉速，α為校正因子，f0為初始脈沖頻率，m為電機定子相數，z為電機轉子齒數，c是通電方式；

所述校正因子α為：

其中，m1為硬幣第一入口內重力傳感器檢測的重力，m1為硬幣第一入口應投幣種的單位重量，r1為硬幣第一入口內打幣風翅的翅片長度，r1為第一入口應投幣種的半徑；m2為硬幣第二入口內重力傳感器檢測的重力，m2為硬幣第二入口應投幣種的單位重量，r2為硬幣第二入口內打幣風翅的翅片長度，r2為第二入口應投幣種的半徑；m3為硬幣第三入口內重力傳感器檢測的重力，m3為硬幣第三入口應投幣種的單位重量，r3為硬幣第三入口內打幣風翅的翅片長度，r3為第三入口應投幣種的半徑；

步驟3：硬幣進入硬幣滑槽后，進入硬幣存儲箱。

優選的是，所述步驟2還包括：

當電機通電方式為單相輪流通電或雙相輪流通電時，c＝1；

當電機通電方式為單、雙相輪流通電時，c＝2。

優選的是，所述步驟2還包括：m1為6.05，m2為3.80，m3為3.20。

相應地，本發明還提供一種硬紙幣兌換機，包括：

硬幣處理機，其包括上述的硬幣分揀裝置。

本發明至少具備以下有益效果：

(1)本發明提供的硬幣分揀裝置，結構簡單，操作方便，可以一次投入大量硬幣，無需人工一枚一枚投入，節省人力和時間；

(2)通過控制電機轉速，可以快速將批量投入的硬幣通過硬幣滑槽存入硬幣存儲箱內；

(3)圓形硬幣入口包括對應不同幣種的第一、第二和第三入口，支持多幣種分揀存儲，加快多類別硬幣流通；

(4)本發明提供的硬幣分揀裝置的控制方法，可根據不同圓形硬幣入口投入硬幣的量來控制打幣風翅的轉速，實現硬幣高效率批量投入，并逐一存儲；

(5)本發明提供的硬、紙幣兌換機，采用上述硬幣分揀裝置及其控制方法，加快了硬、紙幣兌換速度，也能滿足不同幣種的投入兌換。

附圖說明

圖1為本發明所述的硬幣分揀裝置的結構示意圖。

圖2為本發明所述的硬幣入口底部的結構示意圖。

圖3為本發明所述打幣風翅的結構示意圖。

圖4為本發明所述硬幣分揀工作流程路。

圖5為本發明所述電機的刨面結構示意圖。

圖6為圖3中定子和轉子展開的平面圖。

圖7為本發明所述電機的控制電路圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據以實施。

本發明可以有許多不同的形式實施，而不應該理解為限于再次闡述的實施例，相反，提供這些實施例，使得本公開將是徹底和完整的。

如圖1-2所示，本發明提供一種硬幣分揀裝置，包括：圓形硬幣入口通道100，旋轉軸110，可旋轉地設置在所述圓形硬幣入口通道底部中心；打幣風翅120，設置在所述旋轉軸110上；硬幣滑槽130，均勻水平設置在所述圓形硬幣入口100底部周圍，與硬幣存儲箱500連通；重力傳感器140，設置在所述圓形硬幣入口100底部，用于檢測投入硬幣重量；電機200，與所述旋轉軸110連接，用于驅動所述旋轉軸110旋轉；硬幣識別傳感器300，設置在所述硬幣滑槽130之后，用于識別硬幣類別；計數傳感器400，設置在硬幣識別傳感器300之后，用于識別硬幣數量；硬幣存儲箱500，用于存儲硬幣。本實施例中，所述圓形硬幣入口通道100包括對應不同幣種的第一、第二和第三投幣入口，分別對應一元、五角和一角硬幣。所述硬幣存儲箱設置有隔板(圖中未示出)，將其分隔為存儲不同幣種的第一、第二和第三存儲箱，分別用于存儲一元、五角和一角硬幣。還包括一控制系統600，所述控制系統600與所述電機200和重力傳感器140連接，控制系統600根據重力傳感器140檢測圓形硬幣入口所投入的硬幣的重量，并向電機200輸入脈沖信號，控制所述電機200旋轉，電機200旋轉驅動旋轉軸110旋轉，從而帶動打幣風翅120旋轉，將投入的硬幣打入硬幣滑槽130，最后流入硬幣存儲箱500。所述打幣風翅120包括三個翅片121，相互成120°角。如圖3所示，所述翅片121包括第一主體1211和第二主體1212，所述第一主體1211和第二主體1212的夾角α為120°角，呈彎折形狀。第一主體1211的兩側邊呈漸寬式，所述第二主體1212的兩側邊互相平行，頂部兩邊夾角β為30°角。所述硬幣滑槽130水平均勻設置在每個圓形硬幣入口底部四周上，并且硬幣滑槽的寬度大于該圓形硬幣入口對應幣種的直徑，小于該幣種直徑的2倍，滑槽的高度大于該圓形硬幣入口對應幣種的厚度，而小于該幣種厚度的2倍。使其在打幣風翅120的旋轉擊打下快速進入水平設置的硬幣滑槽130，同時，也避免了兩枚硬幣同時進入硬幣滑槽，造成硬幣滑槽130堵塞，裝置宕機而停止工作。應當理解的是，打幣風翅和硬幣滑槽并不限于上述結構，只要能滿足要求即可。

本發明提供的硬幣分揀裝置，結構簡單，在硬幣存儲時，可以一次投入大量的硬幣，無需人工一枚一枚投入，并且設置了不同幣種的圓形硬幣入口，不僅限于一種硬幣(如只限于一元硬幣)，可以同時存儲不同類別的硬幣，實現多幣種的流通。

如圖4所示，本發明還提供了上述硬幣分揀裝置的控制方法，包括：

步驟1：將硬幣分幣種(一元、5角和1角)批量投入第一入口、第二入口和第三入口；

步驟2：所述圓形硬幣入口100底部的重力傳感器140分別檢測對應圓形硬幣入口所投入硬幣的重量，并將重力信號傳送給所述電機200的控制系統600，所述控制系統600產生一個脈沖頻率輸入給所述電機200，驅動所述旋轉軸110帶動所述打幣風翅120旋轉，將所述硬幣打入所述圓形硬幣入口100底部周圍的硬幣滑槽130內，所述電機200的轉速為：

其中，n為轉速，單位為轉/分；α為校正因子；f0為初始脈沖頻率，單位為hz；m為電機定子相數；z為電機轉子齒數；c是通電方式。

通過控制輸入給電機的脈沖頻率可以控制電機的轉速，進而控制打幣風翅的轉速。電機的轉速會根據所投硬幣的量而發生改變，所以需要一個校正因子α來改變輸入給電機的脈沖頻率，所述校正因子α為：

其中，m1為硬幣第一入口內重力傳感器檢測的重力，單位為g；m1為硬幣第一入口應投幣種的單位重量，單位為g；r1為硬幣第一入口內打幣風翅的翅片長度，單位cm；r1為第一入口應投幣種的半徑，單位為cm；m2為硬幣第二入口內重力傳感器檢測的重力，單位為g；m2為硬幣第二入口應投幣種的單位重量，單位為g；r2為硬幣第二入口內打幣風翅的翅片長度，單位為cm；r2為第二入口應投幣種的半徑，單位為cm；m3為硬幣第三入口內重力傳感器檢測的重力，單位為g；m3為硬幣第三入口應投幣種的單位重量，單位為g，r3為硬幣第三入口內打幣風翅的翅片長度，單位為cm；r3為第三入口應投幣種的半徑，單位為cm。

本實施例中，所述圓形硬幣入口110分別對應一元、五角和1角，所以，m1為6.05，m2為3.80，m3為3.20。應當理解的是，三個圓形硬幣入口可以相互調換。

圖5為本實施例中所用電機200的刨面結構示意圖，電機200上均勻分布有6個定子磁極210，相鄰兩磁極間的交角為60°，磁極上繞有三相控制繞組(即m＝3)，分別對應a、b和c三相電源，轉子220外部均勻分布有40個齒(即z＝40)，每個齒的齒距是9°，定子的每個極弧上也有5個齒，定子和轉子的齒寬和齒距都相同，每個定子磁極210的極距是60°，故每個磁極所占的齒距數不是整數。

如圖6所示，現將定子210和轉子220展開成平面，定子a極上的齒與轉子220上的齒是對齊的，但是b極和c極上的齒分別和轉子220上齒相錯1/3齒(即3°)，若使b相繞組通電，電機就會沿b極軸向產生磁場，轉子220因受到反應轉矩作用而轉動，直到b極上的齒與轉子220上的齒對齊，但a極和c極上的齒有分別和轉子上齒相錯1/3齒，若斷開b極控制繞組中的電流，二接通c極控制繞組的電流，c極和轉子220間產生的反應轉矩使轉子繼續轉動，同理，a極通電驅使a極上齒與轉子220上齒對齊。

電機200是在一定順序的脈沖頻率下控制轉動的，通電方式有：

(1)三相單三拍通電方式：a→b→c→a，c＝1；

這種方式每次只有一相通電，容易使轉子在平衡位置上發生振蕩，穩定性不好。而且在轉換時，由于一相斷電時，另一相剛開始通電，易失步(指不能嚴格地對應一個脈沖轉一步)，因而不常采用這種通電方式。

(2)三相雙三拍通電方式：ab→bc→ca→ab，c＝1；

這種通電方式由于雙相同時通電，轉子受到的感應力矩大，靜態誤差小，定位精度高，而且轉換時始終有一相通電，可以工作穩定，不易失步。

(3)三相雙三拍通電方式：a→ab→b→bc→c→ca，c＝2；

這是單、雙相輪流通電的方式，它具有雙一拍的特點，且由于通電狀態數增加一倍，而使步距角減少一倍。

按照以上順序電機正轉，要使電機反轉，將上述電機各相繞組的通電相序反過來即可，如三相單三拍反轉的通電方式：a→c→b→a，c＝1。

控制系統600接收重力傳感器140檢測的重力信號，通過上述公式(1)和公式(2)，校正電機200的初始頻率而產生不同的脈沖頻率，產生的頻率為：

并將其正確分配各項控制脈沖，使各相繞組按照規定的順序輪流通電(如圖7所示)，即可實現電機200的正反轉控制和角度的精確控制，從而控制旋轉軸帶動打幣風翅120旋轉，得到的打幣風翅120的轉速為：

從而使得批量投入的硬幣在打幣風翅的旋轉擊打下，逐一進入硬幣滑槽130內。

硬幣批量投入圓形硬幣入口110后，圓形硬幣入口底部的的重力傳感器140檢測所投入硬幣的重量并發送給控制系統600，控制系統600接收重力信號，并對電機的脈沖頻率進行校正，使電機的轉速發生改變，當然，隨著硬幣進入硬幣滑槽130后，重力傳感器140檢測的重量也發生變化，電機200的旋轉速度也隨之發生變化，使得硬幣能夠快速進入硬幣滑槽130內，同時，硬幣入口為圓形，打幣風翅120的翅片121的長度與圓形硬幣入口110的半徑的差小于硬幣的直徑，保證打幣風翅在旋轉過程中能夠擊打到所有的硬幣，并且在校正因子α的校正下，驅動打幣風翅120旋轉，保證其轉速擊打硬幣的力度使得硬幣能夠全部進入硬幣滑槽內，不會有硬幣留在硬幣入口的通道內。

步驟3：硬幣進入硬幣滑槽130后，設置在硬幣滑槽130后的硬幣識別傳感器300進一步對硬幣類別進行識別，以免用戶在硬幣投入時，沒有分開不同類別的硬幣，而使硬幣存儲到不對應的硬幣存儲箱內，也防止在硬幣存儲時，計數傳感器400識別硬幣數量后，生成不對應的硬幣總額，導致硬幣存數金額錯誤。最后硬幣按類別存儲到第一、第二和第三存儲箱，完成硬幣分揀。

本發明提供的硬幣分揀裝置的控制方法，可以分硬幣類別批量投入，圓形硬幣入口內的打幣風翅在電機的控制下旋轉，轉速可根據所投入硬幣的量而發生變化，使得批量投入的硬幣逐一進入硬幣滑槽，經識別后，存儲到硬幣存儲箱內，無需用戶一枚一枚投入，操作簡單，節省人力和時間，提高了硬幣分揀效率，同時，也支持不同幣種投入分揀存儲，不限于單一幣種，實現多幣種的流通。

本發明還提供了一種硬、紙幣兌換機，包括硬幣處理機，所述硬幣處理機采用上述硬幣分揀裝置及其控制方法。加快了硬幣兌換紙幣時，硬幣的投入速度，也能滿足不同幣種的投入兌換。

盡管本發明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本發明的領域，對于熟悉本領域的人員而言，可容易地實現另外的修改，因此在不背離權利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發明并不限于特定的細節和這里示出與描述的圖例。