《硬币自动分选机》－第五届－中国宋庆龄基金会少年儿童发明奖

《硬币自动分选机》

来源：发布时间：2007-12-29 浏览次数：802

金奖

作品名称：《硬币自动分选机》
大连周阳

作品说明

 硬币自动分选机文字介绍
大连市二十四中学      周    阳  dal-3-1
指导老师：于春杰  王延文  崔殿宝
  硬币自动分选机的设计原理共有四部分组成，即输入传输、多路分选、分类收集、计数统计。硬币自动分选机其设计依据是利用偏心轮电机产生振动，使硬币定向移动进入多路分选装置；再利用丝杠旋转力传送硬币，当不同规格的硬币通过相应的检测分离孔时，被检出进入分类收集装置；利用单片机编程、光电计数控制电路等多种知识和技术，使其分选效率好，计数准确。
  硬币自动分选机其特点是利用螺旋丝杠(绞龙输送原理)传送硬币进行分路多选，稳定性好。硬币自动分选机从结构设计到多种技术组合，从设备的小、巧、简到提高工作效率，改善工作环境，具有新颖性和独特性。硬币自动分选机针对市场上流通的四种硬币进行自动分类和统计，适用范围广，在金融、超市、饭店、商店、大小交通客运管理等行业有广泛的应用前景。
  硬币自动分选机的设计原理共有四部分组成，即输入传输装置、多路分选装置、分类收集装置、计数统计装置。
输入传输装置的主要作用是将不同种类的硬币自动进入多路分选装置。输入传输装置位于多路分选装置的上部。
  输入传输装置包括硬币输送盒、输入导轨、控制挡板和振动等部分组成。输送盒固定在具有一定位移的丝杠片上。输送盒的里面的进口端略高于出口端，输送盒出口端装有3组输入导轨，引导硬币进入分选装置；输送盒的上部安装控制挡板，防止硬币叠加进入输入导轨；输送盒的底部安装一个装有偏心轮的微型电机，当接通电源时产生振动。
  输入传输装置的工作原理是，当一定数量不同规格的硬币放在输送盒里面时，由于装有偏心轮的微型电机通电后产生振动，使硬币在输送盒里面沿着斜面产生定向移动，并通过挡板单层进入输入导轨后，垂直落入多路分选装置。
  多路分选装置设计为3路，主要作用是将规格不同的硬币进行分类筛选，规格相同的硬币从各路中汇集到同一收集装置。
  多路分选装置包括输送部分和检测分离部分组成。输送部分为3路，由4个螺旋丝杠组成。4个螺旋丝杠水平并列在一起，两个丝杠为一组，共构成3组，一组两个丝杠分别加工为左旋和右旋，传动时相向旋转，使硬币在两个丝杠之间向前移动。每个丝杠固定在传动轴上，其中一端安装传动齿轮，相互啮合，由一微型电机——减速器机组带动。
  分离检测部分位于每对丝杠下面，根据硬币直径大小设有检测分离孔。
  目前市场上主要流通四种面值的硬币，1元、0.5元和两种0.1元，直径分别为25mm、20mm、22mm和19mm（两种0.1元直径大小不同）。检测分离孔按照硬币移动方向进行分布，先小孔后大孔，共有4种，根据硬币直径设计为矩形口，4种检测分离孔线性连接在一起，使硬币在其上面能够连续移动,在检测分离孔前有一过渡孔，使硬币落入时起到定位和过渡作用。因此，每路硬币分选顺序是：0.1元（小）、0.5元、0.1元（大）、1元。由于硬币直径差别很小，检测分离孔加工精度要求很高，硬币立面必须垂直位移方向，因此每组丝杠对称性要好。
  多路分选装置的工作原理是，4个丝杠在微型电机传动下，形成3组输送通道，当硬币由输入导轨落入丝杠输送装置时，在丝杠旋转力的作用下，硬币沿着检测分离孔垂直向前移动，硬币直径与相应的检测分离孔相同时，被检出落入分类收集装置。
分类收集装置位于多路分选装置下面。主要作用是将分选出的硬币进行分类收集。
  分类收集装置由4个导轨和收集盒组成。导轨带有一定倾斜角度，能够使落入的硬币快速滑落到收集盒中。4个导轨分别接受不同规格的硬币，导轨位置与分选装置的检测分离孔相对应。
  计数显示装置的光电计数器安装在分类收集装置上，主要作用是将每路分选出的不同规格的硬币进行分类统计。
  计数显示装置包括数码显示屏（LCD）、单片机（51系列）、光电计数器、光电计数控制电路组成。
  数码显示屏安装在硬币分选机面板上，可以显示四种硬币的的统计结果，以及总的金额数。面板上还设置5个功能键，分别为合计、1元、0.5元、0.1元、复位键。
  单片机用于控制显示参数以及各种功能设置编程。光电控制电路用于硬币计数。
  计数显示装置的工作原理是，从多路分选装置分选出同一规格的硬币，进入分类装置时，由光电计数器将落入的硬币进行计数，计数结果不断输入单片机，进行统计和显示。当硬币分选工作完成时，可以按下面板按键，通过显示屏查阅硬币总钱数，以及不同面值硬币的总数。重新工作时按下复位键，计数器清零，可以继续进行。
  硬币自动分选机，配置3路直流稳压电源，给显示屏、单片机、传输电机和振动装置等供电，并且电压可调整。
  科学性：能对输入的人民币硬币自动进行分选和统计，其设计依据是利用偏心轮电机振动，使硬币定向移动，再利用螺距丝杠旋转，传送硬币，根据硬币直径设计检测分离孔，利用单片机编程、光电计数控制电路等多种知识和技术，结构科学合理。
先进性：硬币自动分选机从结构设计到多种技术的组合，从设备的小、巧、简到工作效率，具新颖性和独特性，实现了硬币分选的自动化，省时、省力、准确。
  实用性：硬币自动分选机对四种硬币自动分类和统计，改善工作环境，省时、省力，使用方便，易于批量生产，适用范围广，在金融、超市、饭店、商店、大小交通客运管理等行业有广泛的应用前景。
  创新点：主要是利用螺距丝杠具有稳性的特点,由一对丝杠组成左旋和右旋，传动时相向旋转使硬币在两个丝杠间向前移动，其次根据硬币直径制作检测分离孔，使硬币垂直捡落入分类收集装置。
  硬币自动分选机已于2005年7月11日向国家申请专利，申请号200520091746.4。
  2005年在第15届全国发明展中荣获金奖。2005年在辽宁省第20届青少年科技创新大赛中获一等奖。

发明小故事

 有一天我偶然发现无人售票车管理人员正在查拣硬币数量，大小不同硬币3人需要一小时才能完成，太费时了。我通过进一步调查发现，金融、超市、饭店、商店、大小交通客运管理等行业，由于这些行业没有硬币自动分选机，经常需要对通行的人民币硬币进行人工分拣和统计，不仅费时费力，而且容易交叉污染。
  如果研制出一种硬币自动分选机，对现行不同规格的人民币硬币进行自动分拣和统计，省时省力，实现硬币分拣的自动化，那该多好啊。
  在老师的指导和帮助下，通过查阅资料，方案设计比较修改，最后立题，决心研制能够对现行的不同规格的人民币硬币进行自动分选和统计的机电一体设备——硬币自动分选机，从立题到成功，历时半年，在2005年3月，终于完成机电一体的硬币自动分选机。