由電渦流傳感器檢測(cè)元件結(jié)合單片機(jī)技術(shù)和電子電路，是實(shí)現(xiàn)硬幣識(shí)別的有效途徑，以下是小編搜集整理的一篇物理論文投稿：探究電渦流傳感器在硬幣識(shí)別系統(tǒng)中應(yīng)用的論文范文，供大家閱讀參考。

 

　　【摘要】隨著各種假硬幣的出現(xiàn)，如何識(shí)假硬幣成了一個(gè)需解決的麻煩問(wèn)題。本文給出的基于電渦流傳感器的硬幣識(shí)別系統(tǒng)，其原理是根據(jù)真硬幣的尺寸、材質(zhì)等特征，利用電渦流傳感器通過(guò)不同材質(zhì)的硬幣時(shí)會(huì)產(chǎn)生不同的頻率，結(jié)合單片機(jī)優(yōu)越的性價(jià)比設(shè)計(jì)了一個(gè)具有自學(xué)習(xí)功能的硬幣識(shí)別電路，實(shí)現(xiàn)了對(duì)假幣、殘幣、游戲幣實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的辨識(shí)。文中介紹了硬幣識(shí)偽原理、硬件組成和相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

 

　　【關(guān)鍵詞】電渦流傳感器;偽幣識(shí)別;AT89C2051

 

　　一、引言

 

　　隨著自動(dòng)投幣機(jī)的廣泛使用，社會(huì)上一些不法分子該意地研究現(xiàn)有硬幣的形態(tài)、材質(zhì)，并依此制造出能以假亂真的偽幣，這些偽幣流入市場(chǎng)后導(dǎo)致了自動(dòng)投幣機(jī)不能正常工作，給相關(guān)部門造成經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)有關(guān)方面統(tǒng)計(jì)，某公交部門先后從公交車上設(shè)置的投幣箱內(nèi)，半年月內(nèi)清理出壹元金屬假幣重達(dá)1.1噸。這種行為不僅造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也對(duì)自動(dòng)投幣機(jī)的制造企業(yè)提出了強(qiáng)硬的挑戰(zhàn)。

 

　　二、硬幣識(shí)別存在的問(wèn)題

 

　　我國(guó)硬幣的種類繁多，這給硬幣的防偽、識(shí)別帶來(lái)相當(dāng)大的難度，有許多自動(dòng)投幣機(jī)無(wú)法實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地辨識(shí)假幣和游戲幣。硬幣識(shí)別的主要技術(shù)問(wèn)題是硬幣的檢測(cè)方法，核心是檢測(cè)傳感器性能的優(yōu)劣。傳統(tǒng)的投幣機(jī)是以幾對(duì)紅外發(fā)射、接收對(duì)管作為傳感器，利用硬幣遮光原理來(lái)測(cè)定硬幣的直徑，這種方法精度差，無(wú)法識(shí)別相同直徑但不同材質(zhì)的假幣，使偽造的人民幣、游戲幣等可以蒙混過(guò)關(guān)。近年來(lái)，人們開(kāi)始采用電容(或電感)三點(diǎn)式振蕩電路的方式來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，雖然已經(jīng)較大地提高了檢測(cè)精度，但仍然不能滿足實(shí)際檢測(cè)精度的需要。

 

　　三、硬幣識(shí)別系統(tǒng)的工作原理

 

　　硬幣識(shí)別系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示，其基本工作過(guò)程為：當(dāng)硬幣通過(guò)電渦流傳感器時(shí)會(huì)在其中產(chǎn)生相應(yīng)的電渦流，信號(hào)調(diào)理與檢測(cè)電路通過(guò)適當(dāng)變換，將電渦流信息轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量供AT89C2051單片機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析處理。單片機(jī)的處理結(jié)果用于控制硬幣計(jì)數(shù)控制電路及聲光報(bào)警電路的工作，完成對(duì)硬幣的識(shí)別任務(wù)。

 

　　由電渦流傳感器為檢測(cè)元件構(gòu)成的硬幣識(shí)別系統(tǒng)，是針對(duì)我國(guó)目前發(fā)行的1元硬幣的金屬原材料專門設(shè)計(jì)的。當(dāng)硬幣通過(guò)投幣入口進(jìn)入投幣機(jī)的路徑時(shí)，電渦流傳感器是利用磁路中磁阻變化，并在置于其中的導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生電流，這種電流的流線在金屬導(dǎo)體內(nèi)是閉合的(所以叫做渦流，或稱電渦流)。此電流還會(huì)產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)來(lái)阻礙外磁場(chǎng)的變化。從其能量角度來(lái)看，因?yàn)樵诒粶y(cè)導(dǎo)體內(nèi)存在電渦流損耗也會(huì)產(chǎn)生電磁效應(yīng)，因此它既會(huì)產(chǎn)生焦耳熱，又要產(chǎn)生磁滯損耗，造成交變磁場(chǎng)能量的損失。這些能量的損耗會(huì)使傳感器的等效電抗Z、等效電感L和品質(zhì)因數(shù)Q值發(fā)生變化。假如使得傳感器與被測(cè)導(dǎo)體間的距離保持不變，則傳感器的輸出參數(shù)將與被測(cè)導(dǎo)體材料的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率成函數(shù)關(guān)系，若以正弦振蕩電流為激勵(lì)電路，則系統(tǒng)的頻率函數(shù)關(guān)系的一般形式是：

 

　　當(dāng)線圈與金屬導(dǎo)體之間的距離固定，即d不變時(shí)，傳感器輸出信號(hào)的頻率只與磁場(chǎng)中的金屬導(dǎo)體材料的固有性質(zhì)有關(guān)，即信號(hào)頻率受線圈電感L的影響。當(dāng)硬幣靠近線圈時(shí)，電感L將發(fā)生變化，則正弦波頻率f也必將發(fā)生相應(yīng)的變化。因此信號(hào)頻率的變化反映了硬幣的材質(zhì)特征，所以可以通過(guò)測(cè)量傳感器信號(hào)的頻率來(lái)獲得分辨真假、幣值的依據(jù)。利用這個(gè)關(guān)系可以用來(lái)測(cè)量金屬材料的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率等參數(shù)。這些參數(shù)與導(dǎo)體的材質(zhì)、幾何形狀等因數(shù)有著一定的關(guān)系。找出不同金屬材質(zhì)和體積對(duì)系統(tǒng)磁場(chǎng)信息的影響大小而產(chǎn)生的微弱差異，經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路將這些信號(hào)進(jìn)行處理，之后通過(guò)單片微型計(jì)算機(jī)對(duì)所采集數(shù)據(jù)的智能分析，就能完成對(duì)金屬硬幣的識(shí)別。

 

　　四、電渦流傳感器硬幣識(shí)別系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

 

　　表1是由電渦流傳感器為檢測(cè)元件構(gòu)成的硬幣識(shí)別系統(tǒng)在固定的位置上進(jìn)行測(cè)試時(shí)的部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

 

　　由上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：

 

　　硬幣在同一位置所檢測(cè)出來(lái)的頻率也會(huì)有變化，這是因?yàn)橛矌旁谶\(yùn)動(dòng)過(guò)程中對(duì)傳感器的影響程度有差別，同時(shí)也說(shuō)明不同硬幣的材質(zhì)還是有一些細(xì)小的差別。另外還可看出硬幣在1#位置頻率最大值與頻率最小值之差為0.85;而在2#位置頻率最大值與頻率最小值之差為0.57，這些都表示硬幣本身也存在離散性。

 

　　硬幣在通過(guò)投幣入口進(jìn)入投幣機(jī)特定電路組成的電渦流傳感器的二個(gè)不同位置時(shí)所產(chǎn)生的頻差的范圍是0.61-0.66;而偽幣在通過(guò)該特定電路組成的電渦流傳感器的二個(gè)不同位置時(shí)所產(chǎn)生的頻差的范圍是0.72-0.87。單片機(jī)的軟件程序可據(jù)此進(jìn)行分析，從而識(shí)別出偽幣。

 

　　五、結(jié)束語(yǔ)

 

　　由電渦流傳感器檢測(cè)元件結(jié)合單片機(jī)技術(shù)和電子電路，是實(shí)現(xiàn)硬幣識(shí)別的有效途徑，利用智能硬幣識(shí)別系統(tǒng)可以識(shí)別偽幣。但從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中也可以看到，硬幣頻差的最大值0.66和偽幣頻差的最小值0.72之間的差值較小，因此，要想得到性能更為優(yōu)良的偽幣識(shí)別系統(tǒng)還須找到性能更好的檢測(cè)傳感器。

 

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