楊景昱

（黑河學院理化系，黑龍江黑河164300）

1.引言

隨著科技的發(fā)展和社會進步，自動售貨機得到越來越廣泛的應用，在給人們的生活帶來了極大的方便的同時也對硬幣辨識提出了更高要求。如何能制作一種結構簡單、成本低、識別率高的硬幣識別裝置已成為自動售賣產(chǎn)品的主要研究問題。

2.識別原理

我國市場上流通的硬幣主要以第五套人民幣和第四套人民幣的硬幣為主，有壹角、五角、壹元三種面值，具體成分和尺寸見表1。

表1 硬幣基本信息

鑒于硬幣種類較多，材質(zhì)復雜，通常硬幣識別都是從硬幣的直徑、材質(zhì)、厚度幾方面來進行檢測。對于直徑和厚度一般通過機械結構即可實現(xiàn)分揀，對于材質(zhì)，通常采用的是電渦流檢測法，用以識別硬幣的特征頻率，從而實現(xiàn)硬幣檢測。

3.LDC1000數(shù)字電磁傳感器

LDC1000是美國德州儀器公司（TI）推出的一款全新的電感數(shù)字轉(zhuǎn)換器(LDC)，如圖1所示，LDC實際上是一個特殊的ADC，外接一個傳感線圈。它采集的信號有兩個：傳導目標（金屬物體）接近時導致的線圈渦流損耗（Rp），以及線圈的電感值（L）。根據(jù)線圈的不同，這個傳感回路的震蕩頻率范圍為5kHz~5MHz，渦流損耗Rp的分辨率是16位，電感測量L的分辨率為24位。為了進一步減小傳感器的體積和成本，傳感線圈可采用PCB線圈。

圖1 LDC1000傳感器原理圖

4.硬幣識別

LDC1000EVM測試板，其板載線圈直徑14mm，23圈，4mil線寬，4mil間距，銅箔厚度1盎司。電感量18uH，配合100pF電容，諧振頻率3.7MHz。

因其振蕩頻率較高，故可有效檢測被測物品的表面情況，對于硬幣識別，因現(xiàn)行硬幣都以鋼芯電鍍其他金屬方式制作，因此本傳感器可有效識別鍍層特征，從而實現(xiàn)硬幣鑒別。測試結構如圖2所示，硬幣從投幣口投下后，經(jīng)導軌向下滾落，傳感線圈盡量接近硬幣，并使硬幣滾落時有較大的檢測面積。傳感器采樣時間設為20ms，經(jīng)實驗驗證，在硬幣滾落過程中，能有效檢測到硬幣信息，且無冗余數(shù)據(jù)，檢測效率高。測試結果見表2。

圖2 測試結構簡圖

表2 測試結果

由以上數(shù)據(jù)可以看出，利用該傳感器，可準確區(qū)分出各種硬幣，用此種方法再加以適當?shù)挠矌懦叽鐧z測，即可有效識別各類硬幣。

5.結論

利用LDC1000電感數(shù)字轉(zhuǎn)換器，使其工作于高頻反射式電渦流傳感器狀態(tài)，對各種硬幣識別能獲得較好的區(qū)分度，區(qū)分速度快，檢測成本低。由于傳感器是數(shù)字接口，減少系統(tǒng)硬件復雜度，極大地減少了系統(tǒng)成本，方便系統(tǒng)的進一步開發(fā)和升級。但由于此項檢測僅檢測硬幣表面情況，對硬幣芯材及厚度等信息并未檢測，對偽幣限于樣本過少，不能進行較全面客觀的測試，在實際應用時還需進一步研究改進。

[1]張金玲，呂英華等.電渦流傳感器在硬幣清分和識別中的應用研究[J].電波科學學報，2010，(10).

[2]黃紅霞.基于電渦流傳感器的硬幣識別研究[J].湖北理工學院學報，2012，(10).