專利名稱：紙幣清分機(jī)中的紙幣厚度測量裝置及其測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種厚度測量裝置及其測量方法，特別地，涉及一種紙幣清分機(jī)中的紙幣厚度測量裝置及其測量方法。
背景技術(shù)：
紙幣清分機(jī)通過采用機(jī)電一體化的結(jié)構(gòu)，主要用于對不同版別的人民幣進(jìn)行清理分選和歸類工作，其可實現(xiàn)對人民幣紙幣的點鈔、計數(shù)、識別真假等功能。紙幣清分機(jī)具有速度快、噪音小、耗能少、重量輕等優(yōu)點。對于紙幣清分機(jī)而言，其產(chǎn)品性能的精準(zhǔn)度是最重要的一個指標(biāo)，尤其是其可測量的紙幣厚度的精確度。然而，目前所使用的紙幣清分機(jī)只能測量出0.03_左右的厚度，而這相當(dāng)于在紙幣上貼上一層膠帶后的厚度，嚴(yán)重影響了紙幣清分機(jī)工作的準(zhǔn)確性，且現(xiàn)有的清分機(jī)不能對測量的結(jié)果進(jìn)行量化，導(dǎo)致無法對測量結(jié)果做出準(zhǔn)確的分析。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提高一種紙幣清分機(jī)中的紙幣厚度測量裝置及其測量方法，其利用紙幣厚度變化引發(fā)的電渦流效應(yīng)準(zhǔn)確的測量出紙幣的厚度，從而為有效的識別假幣提供了必要條件。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種紙幣清分機(jī)中的紙幣厚度測量裝置，其包括底座，厚度感知金屬片，若干PCB螺旋線圈，滑塊，主動輪，從動輪，傳動軸和信號處理電路，其中，所述底座上部設(shè)置有空腔，下部設(shè)置有所述滑塊，且所述滑塊的凸起部伸出所述底座上表面；所述厚度感知金屬片一端固定在所述底座上部，另一端緊貼在所述滑塊的凸起部；所述若干PCB螺旋線圈設(shè)置在PCB板的底層，與所述厚度感知金屬片相對設(shè)置，并與所述底座中的空腔和所述厚度感知金屬片構(gòu)成諧振腔；所述從動輪設(shè)置在所述滑塊下部，所述主動輪套設(shè)在所述傳動軸上，且相對所述從動輪設(shè)置，所述信號處理電路設(shè)置在所述PCB板上。上述的紙幣清分機(jī)中的紙幣厚度測量裝置，其中，所述PCB螺旋線圈的直徑為
3.9mm,線寬為 0.12mm。上述的紙幣清分機(jī)中的紙幣厚度測量裝置，其中，所述PCB螺旋線圈的電感量為2uH。上述的紙幣清分機(jī)中的紙幣厚度測量裝置，其中，還包括顯示器，用于顯示得到的紙幣厚度。上述的紙幣清分機(jī)中的紙幣厚度測量裝置，其中，所述PCB螺旋線圈的個數(shù)為12個。上述的紙幣清分機(jī)中的紙幣厚度測量裝置，其中，所述若干個PCB螺旋線圈等距離設(shè)置在所述PCB板底層。上述的紙幣清分機(jī)中的紙幣厚度測量裝置，其中，所述信號處理電路包括FPGA芯片。上述的紙幣清分機(jī)中的紙幣厚度測量裝置，其中，所述主動輪，底座，厚度感知金屬片和若干PCB螺旋線圈的軸心是固定的。上述的紙幣清分機(jī)中的紙幣厚度測量裝置，其中，所述從動輪的軸心和滑塊右端的位置是可變的。同時，本發(fā)明還提供一種采用上述紙幣清分機(jī)中的紙幣厚度測量裝置的紙幣厚度測量方法，其包括以下步驟:
將紙幣插入所述主動輪和從動輪之間；
所述從動輪豎直方向發(fā)生位移，所述諧振腔檢測到紙幣厚度信息；
將檢測到的紙幣厚度信息傳送到所述信號處理電路；
所述信號處理電路進(jìn)行紙幣厚度的運算和處理；
將處理得到的紙幣厚度傳送到紙幣清分機(jī)的DSP中；
將得到的紙幣厚度輸出到顯示器。因此，本發(fā)明的一種紙幣清分機(jī)中的厚度測量裝置及其測量方法通過利用紙幣厚度引發(fā)的電渦流效應(yīng)準(zhǔn)確的測量紙幣的厚度，其結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，且準(zhǔn)確度高，為鑒別假幣提供了有力的工具，具有很強(qiáng)的實用性。


圖1是本發(fā)明的紙幣清分機(jī)中的紙幣厚度測量裝置的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明的紙幣清分機(jī)中的紙幣厚度測量裝置的立體結(jié)構(gòu)示意 圖3是本發(fā)明的傳感器中的PCB螺旋線圈的結(jié)構(gòu)示意 圖4是本發(fā)明的紙幣清分機(jī)中的紙幣厚度測量裝置中的多個PCB螺旋線圈的結(jié)構(gòu)示意
圖5是本發(fā)明的紙幣清分機(jī)中的紙幣厚度測量裝置中的信號處理電路的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6是本發(fā)明的紙幣清分機(jī)中的紙幣厚度測量方法的流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明，但并不作為對本發(fā)明的限定。如圖1和圖2所示，本發(fā)明的紙幣清分機(jī)中的紙幣厚度測量裝置包括底座5，厚度感知金屬片3，若干PCB螺旋線圈1，滑塊4，主動輪7，從動輪6，傳動軸8和信號處理電路(圖中未示出)。其中，底座5上部設(shè)置有空腔，下部設(shè)置有滑塊4，且滑塊4的凸起部伸出底座5上表面；厚度感知金屬片3的一端固定在底座5的左上部，另一端緊貼在滑塊4的凸起部；若干PCB螺旋線圈I設(shè)置在PCB板2的底層，與厚度感知金屬片3相對設(shè)置，并與底座5中的空腔和厚度感知金屬片3共同構(gòu)成諧振腔；從動輪6設(shè)置在滑塊4下部，主動輪7固定套設(shè)在傳動軸8上，且相對從動輪6設(shè)置，且二者之間的距離僅僅能供紙幣9通過。信號處理電路則設(shè)置在PCB板2上。其中，在PCB螺旋線圈1、底座5中的空腔和厚度感知金屬片3共同構(gòu)成諧振腔中，PCB螺旋線圈I和厚度感知金屬片3形成的寄生電容和補(bǔ)償電容構(gòu)成了振蕩回路。
其中，PCB螺旋線圈I的具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。由圖可知，PCB螺旋線圈是由電線從中央開始螺旋繞制而成，其重復(fù)性極好。為了保證紙幣厚度的準(zhǔn)確測量，其中，PCB螺旋線圈的直徑設(shè)定為3.9mm，線寬為0.12mm，電感量為2 uH。本發(fā)明中，在PCB板I的底層上以等距離的方式設(shè)置有12個PCB螺旋線圈1，具體如圖4所示。在本發(fā)明的紙幣清分機(jī)中的紙幣厚度測量裝置中，主動輪7、底座5、厚度感知金屬片3、PCB板2和若干PCB螺旋線圈I的軸心是固定的。從動輪6的軸心、滑塊4的右端則隨紙幣的插入而上下移動。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，還包括一個顯示器，從而將測量得到的紙幣厚度顯示出來。該顯示器與信號處理電路直接相連。另外，信號處理電路中包括FPGA芯片，用于紙幣厚度的相關(guān)計算。下面參照圖6介紹一下本發(fā)明的紙幣清分機(jī)中的紙幣厚度測量裝置的測量方法。首先，將紙幣9插入主動輪7和從動輪6之間的縫隙，則傳動軸8帶動主動輪7旋轉(zhuǎn)，紙幣9便進(jìn)入了本發(fā)明的紙幣厚度測量裝置中，并帶動從動輪6向上發(fā)生位移。該位移傳遞到厚度感知金屬片3的上端面。即紙幣的厚度與厚度感知金屬片3向上位移的距離完全相同。同理，從動輪6向上發(fā)生多少位移，厚度感知金屬片3緊貼在滑塊4的一端和若干PCB螺旋線圈I之間的距離就會減小同樣的距離。這樣一來，由PCB螺旋線圈I和厚度感知金屬片3形成的寄生電容和補(bǔ)償電容發(fā)生變化，振蕩回路的振蕩頻率也隨之發(fā)生變化。這是因為振蕩頻率由下式?jīng)Q定:
f = l/(2^V 。接著，將上述震蕩回路的頻率變化傳送到信號處理電路中，以計算出相應(yīng)
的紙幣厚度，同時輸出一個開關(guān)量，表示紙幣厚度是否正確，以辨別真?zhèn)?，其中信號處理電路的具體結(jié)構(gòu)如圖5所示。 最后，可將計算得出的紙幣厚度傳送到DSP中供日后分析查閱，同時通過顯示器將紙幣厚度值顯示出來。另外，需要說明的是，當(dāng)厚度感知金屬片3緊貼在滑塊4的一端和若干PCB螺旋線圈I之間的距離變化時，同時會有兩個物理現(xiàn)象發(fā)生:
電容效應(yīng)；PCB螺旋線圈I和厚度感知金屬片3之間距離的減小，意味著寄生電容的增大，從而使振蕩頻率f下降；
電渦流效應(yīng)；PCB螺旋線圈I和厚度感知金屬片3之間距離的減小，導(dǎo)致振蕩頻率在厚度感知金屬片3上的電渦流增大，從而等效地減小了振蕩回路的電感，由振蕩頻率的計算公式可知，振蕩頻率f又將升高。因此，PCB螺旋線圈I和厚度感知金屬片3之間的距離變化所引起的電容效應(yīng)和電渦流效應(yīng)對振蕩回路的影響和作用是相反的。而實驗結(jié)果表明:在本發(fā)明的紙幣清分機(jī)中的紙幣厚度測量裝置中，隨著厚度感知金屬片3和PCB螺旋線圈I之間距離的減小，振蕩頻率f將會上升。故在本發(fā)明中，電渦流效應(yīng)在起主要作用。以上對本發(fā)明的具體實施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實施例，其只是作為范例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對該紙幣清分機(jī)中的紙幣厚度測量裝置及其測量方法進(jìn)行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作出的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種紙幣清分機(jī)中的紙幣厚度測量裝置，其特征在于，包括底座，厚度感知金屬片，若干PCB螺旋線圈，滑塊，主動輪，從動輪，傳動軸和信號處理電路，其中，所述底座上部設(shè)置有空腔，下部設(shè)置有所述滑塊，且所述滑塊的凸起部伸出所述底座上表面；所述厚度感知金屬片一端固定在所述底座上部，另一端緊貼在所述滑塊的凸起部；所述若干PCB螺旋線圈設(shè)置在PCB板的底層，與所述厚度感知金屬片相對設(shè)置，并與所述底座中的空腔和所述厚度感知金屬片構(gòu)成諧振腔；所述從動輪設(shè)置在所述滑塊下部，所述主動輪套設(shè)在所述傳動軸上，且相對所述從動輪設(shè)置，所述信號處理電路設(shè)置在所述PCB板上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紙幣清分機(jī)中的紙幣厚度測量裝置，其特征在于，所述PCB螺旋線圈的直徑為3.9mm,線寬為0.12mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紙幣清分機(jī)中的紙幣厚度測量裝置，其特征在于，所述PCB螺旋線圈的電感量為2uH。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紙幣清分機(jī)中的紙幣厚度測量裝置，其特征在于，還包括顯示器，用于顯示得到的紙幣厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紙幣清分機(jī)中的紙幣厚度測量裝置，其特征在于，所述PCB螺旋線圈的個數(shù)為12個。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紙幣清分機(jī)中的紙幣厚度測量裝置，其特征在于，所述若干個PCB螺旋線圈等距離設(shè)置在所述PCB板底層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紙幣清分機(jī)中的紙幣厚度測量裝置，其特征在于，所述信號處理電路包括FPGA芯片。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紙幣清分機(jī)中的紙幣厚度測量裝置，其特征在于，所述主動輪，底座，厚度感知金屬片和若干PCB螺旋線圈的軸心是固定的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紙幣清分機(jī)中的紙幣厚度測量裝置，其特征在于，所述從動輪的軸心和滑塊右端的位置是可變的。
10.一種采用權(quán)利要求1所述的紙幣清分機(jī)中的紙幣厚度測量裝置的紙幣厚度測量方法，其特征在于，包括以下步驟: 將紙幣插入所述主動輪和從動輪之間； 所述從動輪豎直方向發(fā)生位移，所述諧振腔檢測到紙幣厚度信息； 將檢測到的紙幣厚度信息傳送到所述信號處理電路； 所述信號處理電路進(jìn)行紙幣厚度的運算和處理； 將處理得到的紙幣厚度傳送到紙幣清分機(jī)的DSP中； 將得到的紙幣厚度輸出到顯示器。
全文摘要
本發(fā)明公開一種紙幣清分機(jī)中的紙幣厚度測量裝置，其包括底座，厚度感知金屬片，若干PCB平面線圈，滑塊，主動輪，從動輪，傳動軸和信號處理電路。本發(fā)明的一種紙幣清分機(jī)中的厚度測量裝置及其測量方法通過利用紙幣厚度引發(fā)的電渦流效應(yīng)準(zhǔn)確的測量紙幣的厚度，其結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，且準(zhǔn)確度高，為鑒別假幣提供了有力的工具，具有很強(qiáng)的實用性。
文檔編號G01B7/06GK103177502SQ20111042935
公開日2013年6月26日 申請日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者陳崇軍, 許佳鳳 申請人:上海古鰲電子科技股份有限公司