由電渦流傳感器檢測元件結(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)，如何識假硬幣成了一個需解決的麻煩問題。本文給出的基于電渦流傳感器的硬幣識別系統(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不同材質(zhì)的硬幣時會產(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)了一個具有自學(xué)習(xí)功能的硬幣識別電路，實(shí)現(xiàn)了對假幣、殘幣、游戲幣實(shí)時、準(zhǔn)確的辨識。文中介紹了硬幣識偽原理、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;偽幣識別;AT89C2051

 

　　一、引言

 

　　隨著自動投幣機(jī)的廣泛使用，社會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，這些偽幣流入市場后導(dǎo)致了自動投幣機(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，同時也對自動投幣機(jī)的制造企業(yè)提出了強(qiáng)硬的挑戰(zhàn)。

 

　　二、硬幣識別存在的問題

 

　　我國硬幣的種類繁多，這給硬幣的防偽、識別帶來相當(dāng)大的難度，有許多自動投幣機(jī)無法實(shí)時、準(zhǔn)確地辨識假幣和游戲幣。硬幣識別的主要技術(shù)問題是硬幣的檢測方法，核心是檢測傳感器性能的優(yōu)劣。傳統(tǒng)的投幣機(jī)是以幾對紅外發(fā)射、接收對管作為傳感器，利用硬幣遮光原理來測定硬幣的直徑，這種方法精度差，無法識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關(guān)。近年來，人們開始采用電容(或電感)三點(diǎn)式振蕩電路的方式來進(jìn)行檢測，雖然已經(jīng)較大地提高了檢測精度，但仍然不能滿足實(shí)際檢測精度的需要。

 

　　三、硬幣識別系統(tǒng)的工作原理

 

　　硬幣識別系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示，其基本工作過程為：當(dāng)硬幣通過電渦流傳感器時會在其中產(chǎn)生相應(yīng)的電渦流，信號調(diào)理與檢測電路通過適當(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，完成對硬幣的識別任務(wù)。

 

　　由電渦流傳感器為檢測元件構(gòu)成的硬幣識別系統(tǒng)，是針對我國目前發(fā)行的1元硬幣的金屬原材料專門設(shè)計(jì)的。當(dāng)硬幣通過投幣入口進(jìn)入投幣機(jī)的路徑時，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)。此電流還會產(chǎn)生一個交變磁場來阻礙外磁場的變化。從其能量角度來看，因?yàn)樵诒粶y導(dǎo)體內(nèi)存在電渦流損耗也會產(chǎn)生電磁效應(yīng)，因此它既會產(chǎn)生焦耳熱，又要產(chǎn)生磁滯損耗，造成交變磁場能量的損失。這些能量的損耗會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，傳感器輸出信號的頻率只與磁場中的金屬導(dǎo)體材料的固有性質(zhì)有關(guān)，即信號頻率受線圈電感L的影響。當(dāng)硬幣靠近線圈時，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。因此信號頻率的變化反映了硬幣的材質(zhì)特征，所以可以通過測量傳感器信號的頻率來獲得分辨真假、幣值的依據(jù)。利用這個關(guān)系可以用來測量金屬材料的電導(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)和體積對系統(tǒng)磁場信息的影響大小而產(chǎn)生的微弱差異，經(jīng)信號調(diào)理電路將這些信號進(jìn)行處理，之后通過單片微型計(jì)算機(jī)對所采集數(shù)據(jù)的智能分析，就能完成對金屬硬幣的識別。

 

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

 

　　表1是由電渦流傳感器為檢測元件構(gòu)成的硬幣識別系統(tǒng)在固定的位置上進(jìn)行測試時的部分實(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出來的頻率也會有變化，這是因?yàn)橛矌旁谶\(yùn)動過程中對傳感器的影響程度有差別，同時也說明不同硬幣的材質(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不同位置時所產(chǎn)生的頻差的范圍是0.61-0.66;而偽幣在通過該特定電路組成的電渦流傳感器的二個不同位置時所產(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，從而識別出偽幣。

 

　　五、結(jié)束語

 

　　由電渦流傳感器檢測元件結(jié)合單片機(jī)技術(shù)和電子電路，是實(shí)現(xiàn)硬幣識別的有效途徑，利用智能硬幣識別系統(tǒng)可以識別偽幣。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)良的偽幣識別系統(tǒng)還須找到性能更好的檢測傳感器。

 

　　參考文獻(xiàn)

 

　　[1]楊寧.單片機(jī)與控制技術(shù)[M].北京航空航天大學(xué)出版社,2005年3月第1版.

 

　　[2]【美】E.M..珀塞爾,著.電磁學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社,1979年6月第1版.

 

　　[3]中國電子學(xué)會.傳感器與執(zhí)行器大全[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005年1月第1版.