传感技术的运用之
罗文琪杨洋牛亮谢朝杰程长军
【摘要】本文介绍了自动售货机上的钱币识别系统的组成、工作原理和技术现状状。着重介绍了针对纸币识别的各类传感器的工作原理，并简单介绍了自动售货机智能控制系统。
关键词：自动售货机、智能化、识别、传感
一．
一．自动售货机的简介
自动售货机的简介
所谓投币自动售货机，是集光、机、电一体化的独立机构，它只须顾客投币和按购货键即可自动售货并退零钱，其工作程序投币自动售货机可售出各种成型包装小商品、各种票、券、证、卡等片状物品；利用投币后计时功能，又可实现投币自动计时电话、计时洗衣、计量加油等多种社会公益服务设施。过
去自动售货机一般采用投硬币自动购物的方式，钱币识别系统要保证真曲币鉴别的可靠性，这成为研制自动售货机成败的关键。通常判别硬币的真假采用机械检测的方式，通过测量并判别硬币的外径、厚度、图样的印痕、周缘的刻纹有无凸凹等硬币形状的方式。此方法的检测系统一般采用一种或两种参数进行判定，可靠性并不高。而且机械结构设计比较复杂。另外，此系统的检测速度慢且不容易实理自动控制，对于可靠性要求较高的自动售货机，此种方法和装置受到限制。因此，研制出一种简单、可靠、易于识别硬币并自动分类、计算的检测系统非常必要。目前的自动售货机不仅能够精确的识别硬币的币值，而且已经能够识别和判定纸币，使得自动售货机的运用领域得以扩大，给人们的生活带来了巨大的方便。 自动售货机购物的大致流程：
二．硬币的识别原理及二．硬币的识别原理及贮退贮退贮退机构
机构1.硬币的识别
此套系统采用根据硬币材料进行检测的方式，如图所示，缠绕一个扁平线圈作为传感头，当线圈中通以正弦交变电流I 1时，线圈的周围空间就产生了正弦
交变磁场H 1，当导体（硬币）在磁场中通过时，交变磁场便会在金属表面上激起
电涡流I 2，此涡流也将产生交变磁场H 2其方向与H 1的方向相反，从而削弱线圈产
生的磁场，引起线圈有关电参数的改变。金屠导体(硬币)材料的导电性能和导体在线圈中的位置将直接影响这个改变的大小。通过检测这个量的改变，然后与设定值进行比较，就可以确定硬币的种类，确定某种硬币种类后，经窄带选频电路将频率信号变成电压信号输出，完成对金属硬币的识别。 将线圈阻抗z作曲函数，可导出以下关系。
)
,
,,(ωγµρf Z =式中ρ——金属导庠的电阻率；
µ一一磁导率；
γ——线圈与金属导体的距离；
ω一一线圈激励电流的角频率。
2、硬币的贮存和退币机构金属硬币识别器种类繁多，但贮币退币机构基本上分为两类：一类是平面
式贮币，电磁阀退币；另一类是圆筒式贮币，步进电机退币。当硬币投人后经过识别识出电信号后，和异物被排出，真币按面值由几组分布电磁阀分配到不同贮币腔内备用。当收到退币零电信号后，通过退币电磁阀或退币电机拉杆，将贮币腔内下部硬币依电信号程序退出，完成自动售货机的退币零功能。
纸币的识别原理及机构简叙
三．纸币的识别原理及机构简叙
三．
1.纸钞的识别。
1）荧光检测
荧光检测的工作原理是针对人民币的纸质进行检测，人民币采用专用纸张制造（含85%以上优质棉花），通常采用经漂白处理后的普通纸进行制造，经漂白处理后的纸张在紫外线（波长为365nm的荧光）的照射下会出现荧光反应（在紫外线的激发下衍射出波长为420——460nm的荧光），人民币则没有荧光反应。所以，用紫外光源对钞票进行照射并同时用硅光电池检测钞票的荧光反应，可判别钞票真假。为排除环境光对辨伪的干扰，必须在硅光电池的表面安装一套透过波长与荧光反应安徽教育科研
波长一致的滤光片。
在荧光检测中，需要注意两个问题：1.检测空间的遮光，外界光线进入检测空间会造成误报；2.紫外光源和光电池的防尘。在点钞过程中有大量粉尘，这些粉尘粘附在光源表面会削弱检测信号，造成漏报。
对第五套人民币，可同时检测荧光字（无荧光油墨印刷，用另一硅光电池检测，滤光片的透过波长和真钞荧光反应波长一致）以提高辨伪效果。
2）磁性检测
磁性检测的工作原理是利用大面额真钞（20元、50元、100元）的某些部位是用磁性油墨印刷，通过一组磁头对钞票的磁性进行检测，通过电路对磁性进行分析，可辨别钞票的真假。
在磁性检测中，要求磁头与钞票摩擦良好，磁头过高则冲击信号大，造成误报；磁头过低则信号弱，造成漏报。通过控制刺痛的高度（由加工和装配保证）和在磁头上方装压钞胶轮可满足检测需要。
3）红外穿透检测
红外穿透的工作原理是利用人民币的纸张比较坚固、密度较高以及用凹印技术印刷的油墨厚度较高，因而对红外信号的吸收能力较强来判别钞票的真假，人民币的纸质特征与的纸质特质有一定的差异，用红外信号对钞票进行穿透检测时，它们对红外信号的吸收能力将会不同，利用这一原理，可以实现辨伪。需要注意的是，油墨的颜与厚度同样会造成红外穿透能力的差异。因此，必须对
红外穿透检测的信号进行数学运算和比较分析。
4）激光检测
用一定波长的红外激光照射第五版人民币上的荧光字，会使荧光字产生一定波长的激光，透过对此激光的检测可辨别钞票的真假。由于仿制困难，故用于辨伪很准确。
5）放夹心检测
所谓防夹心检测就是在一叠钞票中剔出不同面额的钞票。根据不同面额的钞票具有不同的特征，如纸质、磁性、幅面大小等，可进行防夹心检测。目前的点销机只检测钞票的纸质、磁性的宽度尺寸，因此对于纸质、磁性和宽度相同或相近的钞票如第四版1元和2元、5元和10元，第五版10元和20元很难区分，如果增加一组红外管，同时检测钞票的长度，这个问题可以得到有效的解决
2、纸钞识别分配机构由机电传动机构和检测元件组成。
传动机构包括双向微型电机和捻纸皮带；检测元件有荧光检测元件、光敏电阻和红外线对管等。当有纸钞投入进口时，入口处红外线被遮挡，接收管发出信号电机正转，捻纸皮带将纸钞送进识钞器内，在送进过程中，各种检测元件对纸钞进行全面检测，如是真钞则进入内部贮钞箱；如检测不合结果，则微电机反转，将投入钞(或异物)退出。
钱币识别系统结构
四．钱币识别系统结构
四．
硬币识别系统山东高速公路网
现金支付比率此系统识别信号经微机进行处理后，通过智能分析，后接控制系统，继电器式控制方式与控制主机相连，完成各种动作。为了保证能准确地辨别不同币值的的硬币，需采用高分辨辜的高速l6位A/D转换器，针对高速A／D转换器的特殊要求，应选用多阶有源滤波方法，从而有效地抑制噪声的影响因素。下表给出了根据实验所得到的测量不同币值的硬币通过线圈而得到的前置电路输出电压峰值．
币值（元）峰值信号（mV）
1.00-1.78——-1.80
0.50-2.93——-2.95
0.10-2.70——-2.73
sci
惠普收购康柏0.05-2.88——-2.90
0.02-3.13——-3.15
0.01-3.37——-3.39
当然，目前只有1元和5毛的硬币币种使用广泛，所以识别也就比较容易。
纸币识别系统
纸币识别器由主控部分、传感器部件、驱灯组件、A/D转换器、外部存储、电机、模式选择、电源板等组成一个单片机控制的系统，通过多个接口把紫外、磁性、红外穿透引入主控器。把正常钞票在各传感器接受到的信号进行统计取样、识别，并寄存下来，作为检测的依据。当识别纸币时，把在各通道接口接收到的信号参数与来的原寄存起来的信号参数进行比较、判断，若有明显差异是，立即送出报警信号并截停电机，同时发送对应的信号提示。
、
自动售货过程的控制系统简述
五．自动售货过程的控制系统简述
五．
1、预设售货价格系统
自动售货机售出的同类商品可分若干品种，其售前设定价格须预先贮存在控制系统内。价格设置系统有软件设置和硬件设置两种。软件价格设置系统由按键和存贮器组成，通过按键选择被设价商品的种类及价格，并将价格写入存贮器。在简易型售货机中，由于出售商品种类少，价格变化小，使用币种单一，用硬件来设置价格，采用拨码开关对应方式，结构简单、操作方便。
2、金额累计、可售指示和退币系统
芳香烃控制系统的核心CPU对识币、退币、无货检测及购货信号进行巡回检查，当有识币
信号后，将金额数值送入金额累计存贮器中进行累计，并通过串行扩展接口进行显示，同时将金额累
计存贮器中的数值与预设价格存贮器中的数值进行比较，如金额累计数值等于或大于预设价格的数值，则通过串行接口使可售指示灯亮，提示购货。此时可按下购货按钮，由CPU检测到购货信号后，如金额累计存贮器中数值与预设价格相等，则通过并行扩展接口驱动电磁阀或微电机驱动出商品，并将金额累计存贮器清零，完成一次售货过程；如累计金额大于预设价格时，驱动商品后，相减差额由信号驱动退币，实现售货和退币零功能。
3、售完检测系统
在自动售货机商品贮存道下方安装有接触行程开关，当贮存道内有商品时，压下行程开关，售货机正常工作；当商品出售完毕时，行程开关被释放，向CPU发出无货信号，经检测通过串进扩展接口向相应的售完指示灯发出信号，使机身外部“售完”指示灯亮，此种商品自动停售，即使投币累计金额达到该道商品预设价格数值，可售按钮仍然无启动信号，金额累计存贮器也不清零。
4、售出累计及自测功能系统
该机CPU在每次售出商品后，向售出累计存贮器中累计售出数据，通过售货机内部的按键可在金额显示窗中读到累计结果。此外，在按下自测功能键后，出现自测功能信号，由外部按键操作，可检测各商品存贮道的驱动商品功能。
5、系统防干扰措施
1）电源采用稳压、隔离、滤波和屏蔽等方法;
2）当程序偶然进入死循环状态时，用程序计数器溢出端对系统进行强迫复位，使系统程序重新执行;
3）设置软件陷阱，防止程序飞掉。
参考文献：
豫公网安备41160202000603
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