智能储钱罐

张明豪　金一鸣　郭楚宁　祁奕

摘 要：基于青少年喜欢储钱的习惯而研制的分类及计数功能与一体的储物钱罐，分类实现的功能是：能够将纸币和硬币分类，还能将硬币中不同面额的分到不同储存空间中。计数的功能是：将每个储存空间的钱币计数，同时还有总钱数的计数。

关键词：智能化；储钱；分类；计数

一，市场前景

大多数青少年都有储存钱币的习惯，但目前市场上存在的储钱罐，大多形式单一，没有吸引性。鉴于现在社会的智能化的发展，把智能化运用到存钱罐这种传统的东西上，本身就具有很强的吸引力，不仅形式新颖而且功能更加方便、全面，并且现有的存钱罐大多无法知道所储存的硬币的多少，这种装置的发明可以很好的解决去数硬币和纸币所花费的时间，并且由于假硬币和真硬币所含金属成分不同，还可以达到区别真假硬币得目的。同时，因为实现了不同面额分配不同储存空间，所以取钱时更加方便、快捷。

二，结构组成

金额显示部分：电子显示器 金额区分部分：电容传感器及颜色传感器 硬币分离部分：电机，钱币放置平台及三个储存空间

三，功能实现

实现分类和计数两个功能。分类：是将纸币和硬币分到左右两个储存室中，右侧储存室有三个储存空间分别储存一角，五角以及一元的硬币。计数：记录总钱数和右侧每个储存空间里的硬币个数

四，设计原理

1，分类：本产品的核心主要是电容传感器和颜色传感器，单片机。电容传感器主要是为了区分不同面值的硬币，颜色传感器主要是用于区分不同面值的纸币。下面说一下为什么电容传感器和颜色传感器能够区分不同金额的钱币：我们知道一角，五角，一元的硬币所含有的金属成分各不相同：一角硬币主要材质是不锈钢，五角的主要材質是钢芯镀铜合金，一元的主要材质是钢芯镀镍。由于材质不同那么它们的电介质常数肯定不同，根据这点差异电容传感器便可以区分不同面额的硬币。纸币最重要的特征区别是颜色的不同，目前市场上用的最多的是一元，五元，十元，二十，五十和一百的纸币，一元的主色调是橄榄绿，五元是紫色，十元是蓝黑色，二十元是棕色，五十元是深绿色，一百元是红色。它们的主色调存在着相当大的差异，根据这点颜色传感器便可以对不同面额的纸币进行区分并反馈到单片机进行计数。

2，计数：将两种传感器与单片机相连接。在币口处设置一个总数电子显示器和三个对应不同硬币的计数器便于观察钱数，存钱罐有两个并列的存钱区，分别储存纸币和硬币。通过传感器将数值传送到单片机进行计数。并且右侧硬币储存室的三个储存空间每经过一个硬币便由单片机程序控制使之所对应的计数器便增加一。

3，分离原理：在投币口的正下方设置一个小型平台用于暂时搁置钱币，并且用电机与该平台组成一体，通过颜色传感器分辨钱币是硬币还是纸币。（事先编好程序若颜色传感器反馈的是纸币对应的颜色则控制电机逆时针旋转并根据颜色的差异进行计数，若否，则顺时针旋转）若为纸币则电机进行逆时针旋转45度使纸币进入左侧储存室。如果为硬币则由单片机的编程控制电机顺时针旋转45度，使硬币进入右侧储存室的中间储存空间的又一个硬币暂放平台。这时电容传感器开始进行检测平台上的硬币，（由预先编好的程序控制使电容传感器所反馈的不同电容值对应不同的硬币计数器进行计数并且控制电机左右旋转）如果所得结果为一角硬币所对应的电介质常数，则控制与平台相连的电机顺时针旋转一定角度，使平台倾斜正对通向左侧储存空间的开口，使一角硬币进入左侧储存空间，2秒之后平台复位；同理，如果所得结果对应一元，则控制平台逆时针旋转正对通向右侧储存空间的开口，使一元硬币进入右侧储存空间；当然，当所得结果既不是一角也不是一元时，那么结果肯定是五角，这是由程序控制旋转平台360°五角硬币便可顺利落入中间储存空间，平台处于原水平位置继续工作。

五，总语

本产品就是通过分类，计数，硬币分离三个方面为核心功能进行工作的，运用传感器，电机，电子显示器等元件由单片机进行控制实现了储钱罐的智能化及自动化。在功能和工艺外观上都比较新颖。在原理上和结构设计上可以看出该装置能够很好的达到预期的功能。并且目前市场上这种类型的产品还没有出现，因此，一旦将该产品运用到市场将会有很好的销售前景。（作者单位：郑州大学机械工程学院）

参考文献：

[1] 许光明 颜色检测综述[J] 工业控制计算机，2015，28（3）：92—95.

[2] 卢川英 基于TCS230传感器的颜色检测系统[J] 吉林大学学报（信息科学版），2008，（6）：621—626

[3] 蒙文舜 电容传感器的原理及应用[J] 现代电子技术，2003，07，028（7）：78—81