硬币识别器(3)

成都电子机械高等专科学校毕业设计（论文）

样可以防止漏电，防止金属外壳对于传感器的电磁干扰；其次又能使设备的总重量减轻。因为我所设计的分币器是由电磁铁吸引摆动的，所以电磁铁的吸引重量是选用材料的前提。机械www.xinlunwen.com.cn部分（既分币器）的设计要依据微型电磁铁的具体参数来定（这在下文机械部分设计中回详细介绍）

3、电路设计有可行性。在设计本设备的电路时，首先我想到的是如何将真假硬币用电子检测的方法区分出来于是我选用了两种应用广泛的传感器：

C0??0Ad

（公式1）

为空气的介电常数（已知为1）

aa1111???(1?2)C总C1C2?0A?r1?r2

（公式2）

平板电容变介质电容传感器和电感传感器。通过真假硬币通过两种传感器时电

C总???a1r1Aa2?0

?r2C总??0Aa1??r2a2??0Aa0?a2??r2a2 （公式3）

容和电感参数的改变量不同来辨别。

电容传感器：当未投入硬币时电容中的介质为空气

当真硬币从变介质电容传感器通过时电容发生改变，则通过（公式3）可以算出来。

（真硬币的介电常数与厚度已知）可以计算出电容的改变量。再将电容改变量转换为电压，这样这个参数就可以作为电压比较器的设定电压，可以与其他硬币通过传感器是的变换参数做对比。从以上的公式也可以看出电容传感器可以通过材质和厚度检测硬币的真假；对于电感传感器原理与电容传感器相似。原理分析清晰后需要设计信号的传输、放大、转换、控制等电路，由于拥有这些功能的电路是多种多样的因此需要从功能范围、电子元器件、工作环境的范围、信号的 传输特性等方面做对比然后才能选择合适的电路。

4、电源的设计：在我设计的这个硬币识别器中使用的电源为220V的交流电，但是对于某些电路来说显然太大因此在电源上我连接了一个双线圈变压器使其变

7

成都电子机械高等专科学校毕业设计（论文）

为12V和15V的电压，这两个变小了的电压分别连接在微型电磁铁和AD574A-AD转换器上使其能够正常工作。在需要将交流电转换为直流电的时可以直接连接一个整流电路就可以了。信号的改变、放大、以及能否输入单片机控制电路都需要选择正确的电路。因此我查阅了很多资料使得此次设计有充分的可行性。

5、在满足前四点的要求下，尽可能的要造型美观。造型的美观就主要在于外壳的设计由于外壳的材料我选用的是塑料，塑料的一个特性呢就是可塑性高也就是说制造容易。因此完全可以满足表面粗糙度或者是设计精度的要求。

8

成都电子机械高等专科学校毕业设计（论文）

第3章 电路与程序设计

3.1电路设计

在设计这部硬币识别器之前借鉴了很多关于这方面的资料经过研究决定设计复合式硬币识别器。这种识别器结构简单，造价低廉，识别精度高且能够广泛应用在各种领域。因此此类识别器将占据较大的市场，并且会有很大的发展空间。

复合式硬币识别器的原理：复合式硬币识别器主要是由平板电容传感器、和电感线圈传感器、检测电路、单片机控制电路组成。变间隙式平板电容传感器是是通过检验硬币的厚度来辨别真伪的，当硬币通过投币口进入平板电容传感器时会引起传感器电容的变化，这个传感器也可以实现对硬币材质的检测但这只是一个附加功能。通过电容传感器配用的交流电桥将电容的变化转换为电压信号，再通过放大电路将信号放大进入整流电路将交流变为直流。再通过有源低通电路滤去干扰信号在通过电压比较器后输入AD转换器将模拟信号转换为数字信号传入单片机控制电路。

而电感线圈传感器是通过不同的金属材质通过线圈时电感改变量不同来检测的。当硬币通过电感线圈时也会是电感量改变，通过电感式传感器配用的交流电桥电路使电感的改变转换为电压信号，由于硬币通过传感器的时间比较短，所以所获得的信号比较微弱，因此需要在信号输出口连接一个放大电路使信号放大。在复合硬币识别器中需要用到单片机，而传入单片机的信号必须是直流信号，所以在放大电路的末端我们需要连接一个整流电路是交流变为支流再传入单片机控制系统。在整个过程中也需要连接有源低通滤波电路和电压比较器在输入单片机。接整个信号的传输、接收流程图如下图

电容传感电容配用放大电路 整流电路 滤波电路 AD 转换器 单片机控制电路 电感传感电感配用放大电路 整流电路 滤波电路

流程图

9

成都电子机械高等专科学校毕业设计（论文）

在信号传输与接收线路中运用到了很多的电路与单片机。以下则是对各环节电路、芯片的介绍。

3．2各组成电路原理与应用

3.2.1电桥电路

当信号从传感器中传出后主要是传感器的信号，需要将其转换为电压信号，因此需要连接电桥电路，此类电路是传感器接口电路中经常使用的，主要用于把传感器的电阻、电容、电感变化转换为电压或电流信号。根据电桥电源的不同，可分为直流电桥和交流电桥。在复合式硬币识别器中使用的电源为交流电并且交流电桥主要用于电容式传感器和电感式传感器。

交流电桥

（1） 电容式传感器配用的交流电桥。这种电桥有两种接法：

图⑴为单臂接法的桥路，其中C1、C2、C3、Cⅹ为电桥的4个桥臂，Cⅹ也是电容式传感器的电容输出值。交流电源经变压器T接到桥路的一条对角线上，从桥路的另一对角线输出电压Uo。当电容式传感器输入夫人被测物理量X=0时，输出Cx=C0,交流电桥平衡，此时

C1/C2=C0/C3,Uo=0

图（1）

10

成都电子机械高等专科学校毕业设计（论文）

图（2）

（ 而当x时）传感器输出为Cx=C0+△C,交流电桥失去平衡，(Uo),则可按电桥输出电压的大小来测定被测物理量X。 （2） 电感式传感器配用的交流电桥

图（2）Z1和Z2为螺管式查差动变压器的两个线圈的阻抗。另外两桥臂为变压器次级绕组。因为电桥有两桥臂为传感器的差动阻抗，所以这种桥路又称差动交流电桥，它常用于电感式测微仪传感器的接口电路。当查动式电感传感器在初始状态时，两线圈电感相等，阻抗Z1=Z2，此时电桥处于平衡状态，电桥在这种条件下的输出电压Uo=0。当差动式电感传感器进行测量时，有一个线圈的阻抗增加，另一个线圈的阻抗下，假定Z1=Z0+△Z，Z2=Z0-△Z，则电桥的输出电压为

Uo=△Z/2Zo*U

如果假定Z1=Z0-△Z，Z2=Z0+△Z，则电桥的输出电压Uo=-△Z/2Z0*U这样输出的电压就能很快地算出来。

3.2.2测量放大电路

当信号转换为电压信号以后，由于传感器输出的信号一般比较微弱，有的传感器输出电压最小仅有0.1uV。所以需要连接放大电路使其信号放大再输入检测电路。信号放大电路是传感器信号调理最常用的电路。目前的放大电路几乎都采用运算放大器，由于其输入阻值高，增益大，可靠性高，价格低廉，使用方便，得到了广泛应用。常用的放大器有运算放大器、仪表放大器、可编程增益放大器和隔离放大器。各种非电学量的测量，通常由传感器将非电量转换成电压（或电流）信号，此电压（或电流）信号一般情况下属于微弱信号。对一个单纯的微弱

11

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说教育文库硬币识别器(3)在线全文阅读。