螺旋式滾筒硬幣分離計(jì)數(shù)包裝機(jī)的設(shè)計(jì)含SW三維及8張CAD圖
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附錄1：外文翻譯
平面磁電阻與磁選礦廠有寬帶電力電子應(yīng)用非接觸式電流傳感器
摘要
高頻電力電子變換器需要無(wú)損、準(zhǔn)確和隔離的電流測(cè)量。通過(guò)印刷電路（PCB）軌跡的高頻電流在跡線周圍產(chǎn)生不均勻的磁場(chǎng)。而且非均勻的磁場(chǎng)可以通過(guò)磁場(chǎng)集中器（MCONs）使用導(dǎo)電材料進(jìn)行歸一化。在這項(xiàng)研究中，已經(jīng)提出了一種新的技術(shù)，使用磁電阻（MR）傳感器與平面磁集中器（MCON）利用導(dǎo)電材料的高頻無(wú)接觸電流檢測(cè)。研究了不同的MCONs對(duì)各向異性磁共振（AMR）傳感器高頻無(wú)接觸電流檢測(cè)性能的影響。實(shí)驗(yàn)表明，配備了不同的MCONs的AMR傳感器相對(duì)于快速上升階躍電流的性能。利用不同的MCONs對(duì)傳感器響應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的頻率分析，以確定對(duì)電流傳感器的檢測(cè)帶寬的影響。
1 介紹
高頻變換器中電流信息的提取是當(dāng)前的主要挑戰(zhàn)之一。高頻功率電子學(xué)隨著近年來(lái)高頻功率電子學(xué)的發(fā)展和新一代寬禁帶（WBG）功率器件的引入，無(wú)源元件以及電路體積變得非常小型化。為了快速、有效和高效地控制功率變換器，無(wú)損、準(zhǔn)確的電流測(cè)量是一個(gè)基本的先決條件。傳統(tǒng)的電流傳感技術(shù)不再適用于高頻轉(zhuǎn)換器中的電流測(cè)量。因此，有必要研究替代的方法和技術(shù)來(lái)測(cè)量電流。這些方法應(yīng)該產(chǎn)生具有快速、準(zhǔn)確、拓?fù)錈o(wú)關(guān)和無(wú)損的當(dāng)前SEN源。此外，使用允許高頻功率轉(zhuǎn)換器（＞1 MHz）的WBG半導(dǎo)體具有更高的電壓器件（＞30 V）需要隔離的電流傳感器。
基于霍爾效應(yīng)的傳感器和基于磁電阻（MR）的傳感器是隔離和非接觸電流檢測(cè)的最流行的解決方案之一。霍爾效應(yīng)傳感器廣泛應(yīng)用于不同的應(yīng)用領(lǐng)域，多年來(lái)觀察到了顯著的性能改進(jìn)[1 ] -〔5〕。使用具有高載流子遷移率的材料（例如GaAs和InAs）制造霍爾元件，導(dǎo)致了1 MHz（6）的靈敏度和檢測(cè)帶寬的顯著改善。然而，該技術(shù)要求主電流路徑被中斷并通過(guò)感測(cè)裝置。
基于霍爾元件的非接觸電流傳感器的引入是通過(guò)平面磁場(chǎng)集中器（MCONs）〔7〕、〔8〕的應(yīng)用而實(shí)現(xiàn)的?；魻栐憫?yīng)磁場(chǎng)，這是正常的跡線取向。因此，與常規(guī)方法不同，霍爾元件被放置在磁集中器下面，該磁場(chǎng)集中器向傳感器提供正常場(chǎng)。這些磁集中器利用鐵磁材料將磁場(chǎng)集中在霍爾傳感元件上。最先進(jìn)的基于非接觸霍爾效應(yīng)的電流傳感器的帶寬限制在250 kHz（7），〔8〕，從而使它們不適用于高頻（＞1 MHz）的無(wú)接觸電流測(cè)量。
MR傳感器可以基于金屬合金和半導(dǎo)體來(lái)開(kāi)發(fā)，從而提高設(shè)計(jì)靈活性。MR傳感器具有良好的靈敏度和測(cè)量精度，因?yàn)樗鼈儽然诨魻栃?yīng)的傳感器具有更少的漂移。它們可以響應(yīng)AC和DC場(chǎng)，并且具有非常高的檢測(cè)帶寬，這使得它們成為電力電子轉(zhuǎn)換器中高頻電流檢測(cè)的有吸引力的選擇。與基于霍爾效應(yīng)的傳感器不同，MR傳感器對(duì)水平磁場(chǎng)進(jìn)行響應(yīng)，該水平磁場(chǎng)能夠利用諸如銅（Cu）或鋁（Al）的導(dǎo)電材料作為平面MCONs。幾個(gè)研究小組正在研究技術(shù)，以提高霍爾效應(yīng)以及基于MR和GMR的電力電子應(yīng)用設(shè)備的靈敏度（9）-（17）的電流感應(yīng)的靈敏度和準(zhǔn)確度。
在這項(xiàng)研究中，我們提出了一種新的技術(shù)，使用MR傳感器的平面磁集中器（MCON）利用導(dǎo)電材料的增強(qiáng)帶寬非接觸電流檢測(cè)。研究了不同的MCONs對(duì)各向異性磁共振（AMR）傳感器高頻無(wú)接觸電流檢測(cè)性能的影響。市售AMR傳感器霍尼韋爾HMC1021S〔18〕被用作非接觸電流監(jiān)測(cè)裝置。AMR傳感器被用于檢測(cè)由定制設(shè)計(jì)的步進(jìn)電流發(fā)生器產(chǎn)生的非?？斓乃矐B(tài)電流的電流。設(shè)計(jì)了六種不同材料和厚度的磁集中器（MCONs），分析了在檢測(cè)到20μA的快速瞬態(tài)電流對(duì)傳感器性能的影響。記錄了具有不同MCONs的傳感器響應(yīng)，并對(duì)A進(jìn)行了詳細(xì)的分析。分析了MCONs的作用。用不同的MCONs對(duì)傳感器響應(yīng)進(jìn)行頻率分析，分析MCONs對(duì)AMR傳感器的傳感性能和檢測(cè)帶寬的影響。
2 MR傳感器的MCON
在典型的電力電子應(yīng)用中，MR傳感器被放置在印刷電路板（PCB）上的當(dāng)前汽車行駛軌跡的頂部或下方（底層），如圖1所示。傳感器與電流跡線沒(méi)有物理接觸，并且通過(guò)傳感器芯片內(nèi)的AMR傳感元件檢測(cè)通過(guò)跡線的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)。當(dāng)?shù)皖l電流通過(guò)PCB跡線時(shí)，由電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)是均勻的并且均勻分布在電流跡線周圍。圖1（a）和（b）在低頻和高頻電流下可視化磁場(chǎng)分布。與AMR傳感器的默認(rèn)檢測(cè)軸相交的磁通線產(chǎn)生響應(yīng)。
在傳感器輸出中，正比于跟蹤中的電流MAG。然而，在高頻下，由于趨膚效應(yīng)，流過(guò)跡線的大部分電流集中在跡線的邊緣附近。高頻電流產(chǎn)生的磁通線在跡線周圍不再均勻，大部分磁通線集中在電流跡線的邊緣附近。感測(cè)元件附近的場(chǎng)分布非常弱，并且由傳感器檢測(cè)到相對(duì)較弱的場(chǎng)。其結(jié)果是，傳感器在高頻電流傳感中給出了其靈敏度的假印象。然而，用MCONs對(duì)磁場(chǎng)進(jìn)行歸一化，在傳感區(qū)域中產(chǎn)生均勻的場(chǎng)分布，并且增強(qiáng)了傳感器的檢測(cè)帶寬。
一種放大和歸一化由高頻電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方法是在傳感器周圍折疊載流跡線（9）。這種方法也被用于平面Rogowski線圈，其中線圈被夾在跡線〔19〕-〔22〕之間。如果應(yīng)用允許這樣的布局修改，該方法可以很好地應(yīng)用于點(diǎn)場(chǎng)檢測(cè)器，例如磁阻（MR）傳感器。然而，有可能實(shí)現(xiàn)MCONS，其能夠在沒(méi)有或最小PCB布局修改的情況下，在承載高頻電流的PCB跡線上形成和放大場(chǎng)。
MR元件對(duì)磁場(chǎng)場(chǎng)的水平分量作出響應(yīng)，而霍爾效應(yīng)元件則響應(yīng)于磁場(chǎng)的垂直分量來(lái)進(jìn)行精確傳感。與MR傳感器相關(guān)聯(lián)的這種獨(dú)特性質(zhì)可以在設(shè)計(jì)磁場(chǎng)磁場(chǎng)歸一化目的的MCONs時(shí)得到很大程度的利用。在一般情況下，當(dāng)暴露在導(dǎo)電表面上時(shí)，利用電磁場(chǎng)反射特性，通過(guò)傳感器使磁場(chǎng)正?；驮鰪?qiáng)。理想情況下，需要具有零場(chǎng)吸收的超導(dǎo)體表面以獲得最大性能。然而，使用具有良好導(dǎo)電性的材料，例如具有特定尺寸和厚度的Cu或Al，可以在很大程度上實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)歸一化。MCON的材料、尺寸和厚度在磁場(chǎng)歸一化和MR傳感器的性能方面起著很大的作用。
為了清楚地了解Mcon對(duì)電流軌跡周圍磁場(chǎng)分布的影響，采用有限元方法MAG-NEICS（FEMM）電磁解算器進(jìn)行了詳細(xì)的仿真研究。圖2和3分別給出了10和20 A電流的模擬結(jié)果，示出了與常規(guī)電流跡線相比，MCON技術(shù)的磁場(chǎng)分布的變化。在1盎司PCB銅軌跡上進(jìn)行模擬，其寬度為150密耳。電流通過(guò)PCB跡線在遠(yuǎn)離觀察者的方向上。電流從直流變化到5 MHz，以了解磁場(chǎng)對(duì)磁場(chǎng)分布的影響。長(zhǎng)度和寬度分別為0.19和0.15的MCONs放置在距PCB跡線3.07毫米的距離處，這是從PCB跡線到放置在PCB上的芯片頂部的距離。
對(duì)于直流電流，由電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)是均勻的并且均勻分布在跡線周圍。直流磁場(chǎng)不受麥肯的影響，如圖所示是不變的。
由20 A電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的幅度高于由10 A電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，并且在這兩種情況下，磁場(chǎng)都不受MCONs的影響。然而，當(dāng)5 MHz電流通過(guò)跡線時(shí)，由于趨膚效應(yīng)，跡線產(chǎn)生的大部分磁場(chǎng)集中在跡線的邊緣附近。其結(jié)果是，作為有效感測(cè)區(qū)域的跡線的中段附近的場(chǎng)是不均勻的。
圖2（b）示出了在5兆赫的模擬結(jié)果，沒(méi)有MCon（左）和Cu MCONs的厚度分別為1密耳（中間）和5密耳（右），分別為10 A電流?？梢郧宄乜闯?，高頻電流的非均勻磁場(chǎng)分布被集中、歸一化并使用MCONs均勻化。磁通密度（B）和磁場(chǎng)強(qiáng)度（H）在從電流跡線的2.1毫米處測(cè)得的磁場(chǎng)強(qiáng)度表明，使用MCONs增加了B和H值。如圖2（c）所示，在Al MCONs電流為10毫安（左）和10密耳（右）厚度的情況下，可以觀察到類似的結(jié)果。5 MIL銅Mon在場(chǎng)密度方面表現(xiàn)出最顯著的改善，B值從0.702增加到0.992 Mt。磁通密度的變化是δB＝（0.992 0.702）MT＝0.29 MT＝2.9 G。
從制造商數(shù)據(jù)表（18）考慮的MR傳感器的靈敏度是Sm＝1 mV/（V-TT）。ASSEM在后處理電路中的橋電壓為5 V，增益為20（在后面的部分中解釋），輸出在5 mIL Cu MCON中的相關(guān)電壓增益為δV＝δB SM 5 20＝290 mV。
通過(guò)實(shí)現(xiàn)5 mIL銅Mon，傳感器輸出的5兆赫電流的10微震幅度理論上可以提高290毫伏，這相當(dāng)于傳感器響應(yīng)的11.6%改善。如圖3（b）和（c）所示，20 A電流的模擬結(jié)果在感測(cè)區(qū)域中磁場(chǎng)集中和歸一化方面顯示了類似的結(jié)果。因此，改變MCon的材料和厚度，可以實(shí)現(xiàn)不同水平的磁場(chǎng)歸一化。
3 MCON性能的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
A 實(shí)驗(yàn)裝置
為了評(píng)價(jià)Mcon對(duì)MR傳感器（18）作為電流測(cè)量裝置的性能的影響，開(kāi)發(fā)了幾種測(cè)試電路。圖4示出了設(shè)計(jì)用于在配備不同的MCONs時(shí)評(píng)估AMR傳感器的性能的硬件設(shè)置的電路圖。使用定制設(shè)計(jì)的快速高架階梯電流發(fā)生器產(chǎn)生電流脈沖，該電流脈沖用作AMR傳感器的參考電流。階躍電流產(chǎn)生器可以產(chǎn)生高達(dá)20 A的電流脈沖，其過(guò)渡時(shí)間約為5納秒，這使得我們能夠分析到50 MHz的感測(cè)帶寬。載流PCB跡線和MR傳感器被放置在厚度為1.57毫米的PCB的相對(duì)側(cè)上。在PCB的底層上實(shí)現(xiàn)了帶有1盎司Cu的載流軌跡，而MR傳感器被放置在圖4。評(píng)估不同MCONs的AMR傳感器性能的硬件設(shè)置電路圖。頂層使得電流軌跡與傳感元件之間的距離為2.1毫米。AMR傳感器的輸出由差分增益20進(jìn)一步放大，這是用高速分量（205 MHz，506 V/s s）實(shí)現(xiàn)的，因此它不限制感興趣的頻率范圍。圖5示出了為實(shí)驗(yàn)而開(kāi)發(fā)的硬件原型。
在這項(xiàng)研究中，AMR傳感器用六種不同配置的MCONs進(jìn)行評(píng)估。使用具有優(yōu)異導(dǎo)電性的材料如Cu和Al來(lái)配置MCONs。MCONs的長(zhǎng)度和寬度分別為0.19和0.15，匹配AMR傳感器SOIC8芯片的頂部尺寸。采用不同的MCONs厚度對(duì)傳感器輸出進(jìn)行觀測(cè)。Cu MCONs使用三種不同厚度的1, 5和10密耳，而Al MCONs用5, 10和22密耳厚。MCON被一次放置在AMR傳感器的頂部，并且觀察到傳感器相對(duì)于具有高達(dá)20 A的幅度的快速上升階躍電流的響應(yīng)。圖6示出了配備1 MIL Cu Mcon的步進(jìn)電流發(fā)生器和AMR傳感器的實(shí)驗(yàn)裝置。
B.實(shí)驗(yàn)結(jié)果
在圖7中示出了AMR傳感器對(duì)10μA量級(jí)的快速上升階躍電流的響應(yīng)。綠色波形對(duì)應(yīng)于在步進(jìn)電流發(fā)生器板中使用小功率電阻器的參考電流測(cè)量。黃色波形對(duì)應(yīng)于AMR傳感器與任何MCON的響應(yīng)。當(dāng)跟蹤中沒(méi)有電流時(shí)，傳感器輸出偏置在2.5 V。隨著10的軌跡中的階躍電流，達(dá)到3.08 V的穩(wěn)態(tài)傳感器響應(yīng)。圖7。AMR傳感器對(duì)10的響應(yīng)，沒(méi)有MCon的階躍電流?？潭龋篨軸：1μs/div，y軸：5 v/div（綠色），200 mV/div（黃色）。3.1傳感器在相同的操作條件下使用上述MCON的六種不同配置進(jìn)行評(píng)估。在圖8中示出了配備有不同材料和厚度的MCONs的AMR傳感器的響應(yīng)。顯然，配備MCON的傳感器無(wú)論使用的MCON的類型如何，都表現(xiàn)出更好的響應(yīng)。在所有情況下，穩(wěn)態(tài)都比沒(méi)有MCon的情況快得多。這是因?yàn)?，通過(guò)使用導(dǎo)電材料如Cu和Al，實(shí)現(xiàn)了MCON，使感測(cè)元件區(qū)域中的磁場(chǎng)歸一化。在圖8中給出的結(jié)果表明，當(dāng)配備1, 5和10密耳Cu MCONs時(shí)，AMR傳感器響應(yīng)分別達(dá)到1.16、0.83和0.86μs的3.08 V的穩(wěn)態(tài)。同樣，對(duì)于Al MCONs，分別在0.91、0.87和0.86 s時(shí)達(dá)到3.08 V的穩(wěn)定狀態(tài)，McON厚度分別為5, 10和22密耳。
為了更好地理解在配備MCON時(shí)傳感器的瞬態(tài)響應(yīng)的改善，確定上升時(shí)間至穩(wěn)態(tài)值的80%。對(duì)于沒(méi)有MCon的情況，確定穩(wěn)定狀態(tài)的上升時(shí)間為80%μs，而對(duì)于具有1, 5和10密耳厚度的銅MCON，上升時(shí)間為穩(wěn)態(tài)的80%，分別為0.46、0.44和0.44μs。同樣，對(duì)于5、10和22密耳的Al MCONs，穩(wěn)態(tài)值的上升時(shí)間分別為0.46、0.45和0.45μs。從階躍電流測(cè)試的實(shí)驗(yàn)結(jié)果示出，5 MIL銅顯示出相對(duì)于10 A階電流的AMR傳感器響應(yīng)的最顯著的改善。從實(shí)驗(yàn)中捕獲的數(shù)據(jù)輸出到MATLAB進(jìn)行進(jìn)一步的比較和分析。圖9示出了沒(méi)有任何MCON實(shí)現(xiàn)的AMR傳感器響應(yīng)的時(shí)間DO主要結(jié)果，以及配備5 MIL Cu MCon時(shí)的時(shí)間DO主要結(jié)果。
C 討論
從圖中可以清楚地看出，當(dāng)與5 MIL Cu MCon一起使用時(shí)，相對(duì)于20 A階電流的傳感器響應(yīng)得到顯著改善。為了驗(yàn)證MCON對(duì)AMR傳感器響應(yīng)的影響的一致性，重新設(shè)計(jì)階躍電流產(chǎn)生器以產(chǎn)生20 A階電流和傳感器響應(yīng)。在不使用任何MCON的情況下觀察，然后與先前實(shí)驗(yàn)中使用的六個(gè)不同的MCONs進(jìn)行觀察。圖10示出了沒(méi)有使用MCon的傳感器響應(yīng)的示波器捕獲，并且圖11示出了具有20個(gè)階躍電流的六個(gè)不同MCON的AMR傳感器響應(yīng)。綠色波形對(duì)應(yīng)于參考階躍電流，黃波形式對(duì)應(yīng)于傳感器響應(yīng)。20階躍電流的穩(wěn)態(tài)傳感器輸出為3.5 V。當(dāng)不使用MCon時(shí)，傳感器輸出達(dá)到3 V時(shí)的3.5 V穩(wěn)態(tài)。當(dāng)配備有1, 5和10密耳的Cu MCON時(shí)，響應(yīng)變得更快，在2.4、0.8和0.8 s S處達(dá)到穩(wěn)態(tài)。集體地。在Al MCONs的情況下，觀察到類似的趨勢(shì)，達(dá)到3.5 V的穩(wěn)定狀態(tài)。對(duì)于厚度為5, 10、22密耳的MCONs分別為0.9、0.87和0.86μs。
然而，一旦考慮到使用MCONs可能實(shí)現(xiàn)的最大場(chǎng)歸一化，進(jìn)一步增加厚度不會(huì)導(dǎo)致來(lái)自傳感器的更好的響應(yīng)。因此，不再需要傳感器達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)所需的時(shí)間。對(duì)于10和20兩個(gè)階躍電流瞬變，從5到10密耳增加Cu McN的厚度導(dǎo)致與AMR傳感器類似的響應(yīng)。Al的厚度從10到22密耳也有類似的趨勢(shì)。對(duì)階梯電流的傳感器響應(yīng)沒(méi)有任何改善。
實(shí)驗(yàn)的另一個(gè)重要的觀察是，5 MIL Cu和10 MIL Al Mcon所實(shí)現(xiàn)的磁場(chǎng)歸一化幾乎是相似的，盡管5 MIL Cu McN產(chǎn)生的響應(yīng)比Al稍厚。這一結(jié)果使我們得出結(jié)論，作為一種導(dǎo)電材料，作為磁場(chǎng)的MCON，也不使磁場(chǎng)化，與Al相比，Cu在尺寸方面提供更輕和更薄的溶液。
為了觀察MCR性能對(duì)AMR傳感器瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間的一致性，分別用具有2, 5, 10、15和20 A大小的階躍電流對(duì)傳感器性能進(jìn)行評(píng)估。在每種情況下，AMR傳感器響應(yīng)分析沒(méi)有MCon和配備5 MIL-Cu MCon。圖13給出了從2到20 A的電流的實(shí)驗(yàn)中的穩(wěn)態(tài)傳感器輸出。從圖中可以看出，傳感器輸出在20 A時(shí)的線性誤差為16.67%。重要的是要注意，這種線性誤差是傳感器特性和N固有的。OT受MCONS實(shí)施的響。MCONs的影響主要是在SENSOR輸出的瞬態(tài)性能和穩(wěn)定狀態(tài)不受影響。圖14示出了傳感器輸出上升時(shí)間隨不同電流幅值達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的變化?？梢杂^察到，使用MCONs顯著地改善了響應(yīng)時(shí)間。在沒(méi)有MCon和傳感器輸出的MCON的情況下，隨著電流大小的變化，穩(wěn)定時(shí)間的上升時(shí)間是相當(dāng)恒定的。這驗(yàn)證了通過(guò)改善MCONs來(lái)改善AMR傳感器的瞬態(tài)性能所實(shí)現(xiàn)的性能與不同的電流一致。
為了進(jìn)一步分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，使用Matlab對(duì)來(lái)自圖12所示的20步進(jìn)電流測(cè)試的捕獲數(shù)據(jù)進(jìn)行頻率分析。圖15示出了圖12所示的傳感器的時(shí)域響應(yīng)的頻率分析。從圖15所示的結(jié)果可以看出，與沒(méi)有MCon的情況相比，MCON情況下的傳感器響應(yīng)的帶寬得到了改善。詳細(xì)分析表明，不使用任何MCON的AMR傳感器的感測(cè)帶寬（3分貝響應(yīng)）為1.21 MHz。如圖15所示，5 MIL-Cu Mcon轉(zhuǎn)換為AMR傳感器的最佳響應(yīng)，并且感測(cè)帶寬從1.21提高到1.61 MHz，這意味著整體感測(cè)帶寬的33.06%改善。增加Cu McON的厚度沒(méi)有提供進(jìn)一步的改善，帶寬被限制在1.55 MHz。在表II中給出了通過(guò)重新分析SPECT到20階電流響應(yīng)的頻率分析的結(jié)果，示出了隨著不同導(dǎo)電MCON的實(shí)現(xiàn)而改善帶寬。
4 結(jié)論
在本論文，提出了一種利用導(dǎo)電材料的平面磁敏器件（MCON）的MR傳感器增強(qiáng)非接觸式電流檢測(cè)技術(shù)。
我們研究和分析了不同的MCONs對(duì)無(wú)接觸電流監(jiān)測(cè)AMR電流傳感器性能的影響。進(jìn)行了詳細(xì)的模擬研究，以清楚地了解磁場(chǎng)分布的高頻電流。對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并進(jìn)行了詳細(xì)的分析。設(shè)計(jì)了一種快速上升階梯電流發(fā)生器，用于產(chǎn)生快速電流階躍。為了分析AMR傳感器在檢測(cè)快速瞬態(tài)階躍電流中的性能，實(shí)現(xiàn)了采用不同厚度的Cu和Al制成的四種不同的MCONs。記錄并配備了不同的MCONs傳感器響應(yīng)。用不同的MCONs對(duì)傳感器響應(yīng)進(jìn)行頻率響應(yīng)，分析MCONs對(duì)AMR傳感器檢測(cè)帶寬的影響。MCONs的使用將磁場(chǎng)通過(guò)感測(cè)元件進(jìn)行歸一化，并改善電流感測(cè)的帶寬。5 MIL-Cu McON的實(shí)現(xiàn)導(dǎo)致了大約400 kHz的傳感帶寬的顯著改善，這轉(zhuǎn)化為AMR傳感器的檢測(cè)帶寬的33.06%的增加。相信所提出的方法適用于高頻功率變換器中的電流檢測(cè)，其中電流信息用于控制紋波和瞬態(tài)響應(yīng)。
作者要感謝UNC夏洛特電氣和計(jì)算機(jī)工程部所提供的設(shè)備。作者還想感謝UNC夏綠蒂的H. Niakan和E. Hurwitz在早期仿真和硬件設(shè)置方面的幫助。
附錄2：外文原文
任務(wù)書(shū)
論文(設(shè)計(jì))題目：螺旋式滾筒硬幣分離計(jì)數(shù)包裝機(jī)
工作日期：2017年12月18日 ~ 2018年05月20日
1.選題依據(jù):
隨著社會(huì)快速的發(fā)展，科技的進(jìn)步以及“一元硬幣化”政策的實(shí)施，硬幣將會(huì)越來(lái)越多，多種硬幣的分離越來(lái)越成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。如果出現(xiàn)一種裝置可以減少硬幣分離包裝計(jì)數(shù)中帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失，降低人工處理成本，多增加高科技元素，那么將會(huì)很好的帶動(dòng)科技進(jìn)步以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展。故此，我們團(tuán)隊(duì)開(kāi)始研究硬幣分離計(jì)數(shù)包裝裝置。
該設(shè)計(jì)符合機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的要求。
2.論文要求(設(shè)計(jì)參數(shù)):
1.完成螺旋式滾筒硬幣分離計(jì)數(shù)包裝機(jī)總體方案設(shè)計(jì)
2.完成螺旋式滾筒硬幣分離計(jì)數(shù)包裝機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.繪制相關(guān)的CAD設(shè)計(jì)圖紙
4.翻譯相關(guān)外文資料（不少于2000字）
5.編寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
3.個(gè)人工作重點(diǎn):
1.螺旋式滾筒硬幣分離計(jì)數(shù)包裝機(jī)分離部分、傳動(dòng)部分、包裝收集部分設(shè)計(jì)；
2.運(yùn)用CAD及SD繪制螺旋式滾筒硬幣分離計(jì)數(shù)包裝機(jī)二維零件圖、裝配圖及三維裝
配圖
4.時(shí)間安排及應(yīng)完成的工作:
第1周：查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，了解設(shè)計(jì)內(nèi)容； 第2周：初步方案設(shè)計(jì)；
第3周：總體方案設(shè)計(jì)；
第4周：撰寫(xiě)并完善開(kāi)題報(bào)告；
第5周：螺旋式滾筒硬幣分離計(jì)數(shù)包裝機(jī)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算； 第6周：螺旋式滾筒硬幣分離計(jì)數(shù)包裝機(jī)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算； 第7周：螺旋式滾筒硬幣分離計(jì)數(shù)包裝機(jī)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算；
第8周：螺旋式滾筒硬幣分離計(jì)數(shù)包裝機(jī)各部分零部件設(shè)計(jì)計(jì)算； 第9周：螺旋式滾筒硬幣分離計(jì)數(shù)包裝機(jī)各部分零部件設(shè)計(jì)計(jì)算； 第10周：螺旋式滾筒硬幣分離計(jì)數(shù)包裝機(jī)各部分零部件設(shè)計(jì)計(jì)算； 第11周：繪制相關(guān) CAD 圖紙；
第12周：繪制相關(guān) CAD 圖紙； 第13周：撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；
第14周：完善畢業(yè)設(shè)計(jì)各項(xiàng)內(nèi)容，準(zhǔn)備答辯。
5.應(yīng)閱讀的基本文獻(xiàn):
[1] 廖漢元,孔建益.機(jī)械原理[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2012.
[2] 濮良貴,陳國(guó)定,吳立言.機(jī)械設(shè)計(jì)(第九版)[M].北京.高等教育出版社,2013. [3] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京.化學(xué)出版社,2002.
[4] 秦大同,謝里陽(yáng).機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[M].北京.化學(xué)工業(yè)出版社,2013.
[5] 高艷芳,豆賀,佟晗,薛貝貝,李小海.設(shè)計(jì)一種小型硬幣分離[J].中國(guó)科技信息,2017,(7):9-11. [6] 周鈺明,謝光磊,洪建偉. 新型旋轉(zhuǎn)式硬幣分類機(jī)[J].科技視界,2017,(9):33-36.
[7] 趙旭基.于TRIZ理論的創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J].新技術(shù)新工藝,2017,(7):52-54.
[8] 許留云,姚賽,王晗,石超,王美露,李林輝.一種新型硬幣分離計(jì)數(shù)裝置的設(shè)計(jì)[J]. 延安大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,2017,(1):15-19.
[9] 宋艷麗.簡(jiǎn)單硬幣分離裝置的設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備,2016,(7):15-20. [10]蔣小盼,馬愛(ài)兵,馬麗.篩動(dòng)式硬幣分類裝置及其仿真運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì)[J].工業(yè)設(shè)計(jì),2016,(8):60- 90.
[11]馮大鵬,何新超,于江豪.高效硬幣自動(dòng)分類裝置的設(shè)計(jì)[J].湖北理工學(xué)院學(xué)報(bào),2016,(5):18- 36.
[12]Lin B, Okwudire C E, Wou J S, et al. Low Order Static Load Distribution Model for Ball Screw Mechanisms including Effects of Lateral Deformation and Geometric Errors[J]. Journal of Mechanical Design, 2017.
[13]Song Q, Jiang Z, Han J. Noise Covariance Identification Based Adaptive UKF with Application to Mobile Robot Systems[J]. 2007:4164-4169.
[14]Nibir S J, Parkhideh B. Magnetoresistor with Planar Magnetic Concentrator as Wideband Contactless Current Sensor for Power Electronics Applications[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2017,(99):1-1.
指導(dǎo)教師簽字：
XX
教研室主任意見(jiàn)：
同意
簽字：XX 2017年12月14日
教學(xué)指導(dǎo)分委會(huì)意見(jiàn)：
同意
簽字：XX 2017年12月15日 學(xué)院公章
進(jìn)度檢查表
第
-3
周
工作進(jìn)展情況
已經(jīng)查閱了50篇文獻(xiàn)資料，包括機(jī)械原理、傳感器部分以及相關(guān)知識(shí)的 整理，充分了解了將要設(shè)計(jì)的內(nèi)容，完成了初步方案設(shè)計(jì)，并開(kāi)始撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告。
2017年12月28日
指導(dǎo)教師意見(jiàn)
該生對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容有了較深的理解，收集的相關(guān)資料比較全面，初步方案設(shè)計(jì)合理可行。
指導(dǎo)教師(簽字)：XX 2017年12月28日
第
-1
周
工作進(jìn)展情況
完成了總體方案設(shè)計(jì)，完成了開(kāi)題報(bào)告的撰寫(xiě)工作,并且通過(guò)了開(kāi)題報(bào)告答辯，利用寒假期間翻譯外文文獻(xiàn)，并準(zhǔn)備進(jìn)行螺旋式滾筒硬幣分離計(jì)數(shù)包裝機(jī)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算的工作 。
2018年01月11日
指導(dǎo)教師意見(jiàn)
總體方案設(shè)計(jì)可行，開(kāi)題報(bào)告基本合格，請(qǐng)按計(jì)劃進(jìn)行下一階段工作。
指導(dǎo)教師(簽字)：XX 2018年01月11日
第 3
周
工作進(jìn)展情況
按照工作計(jì)劃書(shū)的安排，經(jīng)過(guò)了一系列的演算和設(shè)計(jì)，完成了螺旋式滾筒硬幣分離計(jì)數(shù)包裝機(jī)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算。
2018年03月21日
指導(dǎo)教師意見(jiàn)
外文資料譯文基本合格，螺旋式滾筒硬幣分離計(jì)數(shù)包裝機(jī)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本合理、計(jì)算準(zhǔn)確。請(qǐng)按計(jì)劃開(kāi)展下一階段工作。
指導(dǎo)教師(簽字)：XX 2018年03月23日
第 6
周
工作進(jìn)展情況
按計(jì)劃完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)前10周的工作，參加了畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查答辯
，已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)工作。
2018年04月12日
指導(dǎo)教師意見(jiàn)
畢業(yè)設(shè)計(jì)前十周的工作質(zhì)量尚可，畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查答辯通過(guò)，希望抓緊時(shí)間開(kāi)展下一階段的工作。
指導(dǎo)教師(簽字)：XX 2018年04月12日
第 11
周
工作進(jìn)展情況
已經(jīng)按計(jì)劃按時(shí)完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的全部工作，準(zhǔn)備參加畢業(yè)答辯。
2018年05月18日
指導(dǎo)教師意見(jiàn)
XX同學(xué)按時(shí)完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)任務(wù)，請(qǐng)進(jìn)一步完善畢業(yè)設(shè)計(jì)，認(rèn)真準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。
指導(dǎo)教師(簽字)：XX 2018年05月18日
第周
工作進(jìn)展情況
年 月 日
指導(dǎo)教師意見(jiàn)
指導(dǎo)教師(簽字)： 年 月 日
過(guò)程管理評(píng)價(jià)表
評(píng)價(jià)內(nèi)容
具體要求
總分
評(píng)分
工作態(tài)度
態(tài)度認(rèn)真，刻苦努力，作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)
3
3
遵守紀(jì)律
自覺(jué)遵守學(xué)校有關(guān)規(guī)定，主動(dòng)聯(lián)系指導(dǎo)教師,接受指導(dǎo)
3
2
開(kāi)題報(bào)告
內(nèi)容詳實(shí)，符合規(guī)范要求
5
3
任務(wù)完成
按時(shí)、圓滿完成各項(xiàng)工作任務(wù)
4
3
過(guò)程管理評(píng)分合計(jì)
11
過(guò)程管 理評(píng)語(yǔ)
XX同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中作風(fēng)比較嚴(yán)謹(jǐn)，對(duì)待問(wèn)題基本上做到了刻苦努力，工作態(tài)度還算認(rèn)真。
XX同學(xué)能夠遵守學(xué)校的相關(guān)規(guī)定，定期與指導(dǎo)教師聯(lián)系，主動(dòng)接受指導(dǎo)。對(duì)于畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中所遇到的問(wèn)題，提出的解決方案水平一般。
XX同學(xué)查閱了一定數(shù)量的相關(guān)資料，開(kāi)題報(bào)告內(nèi)容不太詳實(shí)
，其中的文獻(xiàn)綜述還算全面，基本上做到了有分析，歸納，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告格式需要完善。
XX同學(xué)能夠按計(jì)劃完成畢業(yè)設(shè)計(jì)各階段的工作，完成質(zhì)量一般。
指導(dǎo)教師簽字:XX 日期:2018-05-21
指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)表
評(píng)價(jià)內(nèi)容
具體要求
總分
評(píng)分
選題質(zhì)量
符合培養(yǎng)目標(biāo)要求,有一定的研究?jī)r(jià)值和實(shí)踐意義,有一定的開(kāi)拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿
5
4
能力水平
有較強(qiáng)的綜合運(yùn)用知識(shí)能力、科研方法運(yùn)用能力、中文表達(dá)與外語(yǔ)能力、文獻(xiàn)資料檢索能力、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力
5
4
完成質(zhì)量
文題相符,概念準(zhǔn)確,分析、論證、計(jì)算、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)等正確合理,結(jié)論明確；論文結(jié)構(gòu)、撰寫(xiě)格式、圖表等符合基本規(guī)
10
7
指導(dǎo)教師評(píng)分合計(jì)
15
指導(dǎo)教 師評(píng)語(yǔ)
該生完成的螺旋式滾筒硬幣分離計(jì)數(shù)包裝機(jī)設(shè)計(jì)，有一定的研究?jī)r(jià)值和實(shí)踐意義。畢業(yè)設(shè)計(jì)選題符合機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)要求，有一定的深度和難度，工作量飽滿。 該生在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題，表現(xiàn)出一定的綜合運(yùn)用知識(shí)的能力、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力、中文表達(dá)及應(yīng)用能力。 在畢業(yè)設(shè)計(jì)完成質(zhì)量方面，論文文題相符、設(shè)計(jì)合理，撰寫(xiě)格式、圖表基本符合規(guī)范要求。該生按時(shí)完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)工作，完成質(zhì)量一般
，同意參加畢業(yè)答辯。
指導(dǎo)教師簽字:XX 日期:2018-05-21
評(píng)閱人評(píng)價(jià)表
評(píng)價(jià)內(nèi)容
具體要求
總分
評(píng)分
選題質(zhì)量
符合培養(yǎng)目標(biāo)要求,有一定的研究?jī)r(jià)值和實(shí)踐意義,有一定的
開(kāi)拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿
5
4
能力水平
有較強(qiáng)的綜合運(yùn)用知識(shí)能力、科研方法運(yùn)用能力、中文表
達(dá)與外語(yǔ)能力、文獻(xiàn)資料檢索能力、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力
5
4
完成質(zhì)量
文題相符,概念準(zhǔn)確,分析、論證、計(jì)算、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)等正確
合理,結(jié)論明確；論文結(jié)構(gòu)、撰寫(xiě)格式、圖表等符合基本規(guī)
10
7
評(píng)閱人評(píng)分合計(jì)
15
評(píng)閱人 評(píng)語(yǔ)
本課題來(lái)源于遼寧省機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新大賽，設(shè)計(jì)了一款硬幣分離計(jì)數(shù)包裝機(jī)。采用螺旋式滾筒方案，首先確定了總體設(shè)計(jì)方案，完成了整機(jī)結(jié)構(gòu)、原動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、分離系統(tǒng)、計(jì)數(shù)裝置和包裝機(jī)構(gòu)等設(shè)計(jì)選型與校核。選題符合培養(yǎng)目標(biāo)要求，有一定的研究?jī)r(jià)值和實(shí)踐意義，有一定的開(kāi)拓性、創(chuàng)新性，深度、難度適宜，工作量基本飽滿。從論文完成情況看，該生具備一定的綜合運(yùn)用知識(shí)能力、科研方法運(yùn)用能力、中文表達(dá)與外語(yǔ)能力、文獻(xiàn)資料檢索能力
、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力；具有一定的綜合運(yùn)用知識(shí)能力、科研方法運(yùn)用能力、中文表達(dá)與外語(yǔ)能力、文獻(xiàn)資料檢索能力、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力
；文題相符，概念準(zhǔn)確，分析、論證、計(jì)算、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)等基本正確合理，結(jié)論明確；論文結(jié)構(gòu)、撰寫(xiě)格式、圖表等基本符合規(guī)范要求。建議參加答辯。
評(píng)閱人簽字：馬宗民 評(píng)閱人工作單位：機(jī)械工程學(xué)院日期：2018-05-23
答辯紀(jì)錄
學(xué)生姓名：XX 專業(yè)班級(jí)：XX
畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))題目： 螺旋式滾筒硬幣分離計(jì)數(shù)包裝機(jī)
答辯時(shí)間：2018年05月24日 時(shí) 分 ~ 時(shí) 分
答辯委員會(huì)(答
主任委員(組長(zhǎng))： XX
辯小組)成員
委 員(組 員)： XX
答辯委員會(huì)(答辯小組)提出的問(wèn)題和答辯情況
問(wèn)題1：1.硬幣是如何分揀的？
回 答： 前面的是小孔，硬幣依次經(jīng)過(guò)中間，一元的硬幣到最后的孔
。第一個(gè)孔是13.5mm，分揀一角硬幣。第二個(gè)是20.5mm，分揀五角硬幣。第三個(gè)是分揀一元硬幣。
問(wèn)題2：2.會(huì)不會(huì)出現(xiàn)一角硬幣從五角的孔中下落？
回 答： 一般來(lái)說(shuō)不會(huì)，距離經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，一般不會(huì)出錯(cuò)。問(wèn)題3：3.軸和孔都轉(zhuǎn)動(dòng)嗎？
回 答： 軸和孔是同步轉(zhuǎn)的，沒(méi)有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
問(wèn)題4：4.計(jì)數(shù)通過(guò)什么傳感器？能否顯示圖案？
回 答： 計(jì)數(shù)通過(guò)光電傳感器，一亮一暗來(lái)計(jì)數(shù)。不能識(shí)別圖案。問(wèn)題5：5.硬幣向下落的速度？
回 答： 電機(jī)270r，齒輪傳動(dòng)比是3:1。傳動(dòng)比一般是3:1，不能太大
，電機(jī)在270~560r，經(jīng)過(guò)計(jì)算實(shí)驗(yàn)選擇合適的轉(zhuǎn)速。問(wèn)題6：6.有無(wú)控制介紹？
回 答： 有。有51單片機(jī)和演示視頻。問(wèn)題7：7.硬幣裝滿后如何取出？
回 答： 長(zhǎng)矩形條上有滾筒，舵機(jī)帶動(dòng)齒輪，將滾筒取出。問(wèn)題8：8.怎么加工圓筒？
回 答： 用雕刻機(jī)加工。本來(lái)想采用鑄造完成，但無(wú)法實(shí)現(xiàn)。
記錄人： 2018年05月24日
答辯委員會(huì)評(píng)價(jià)表
評(píng)價(jià)內(nèi)容
具體要求
總分
評(píng)分
自述總結(jié)
思路清晰,語(yǔ)言表達(dá)準(zhǔn)確,概念清楚,論點(diǎn)正確,分析歸納合理
10
7
答辯過(guò)程
能夠正確回答所提出的問(wèn)題,基本概念清楚,有理論根據(jù)
10
7
選題質(zhì)量
符合培養(yǎng)目標(biāo)要求,有一定的研究?jī)r(jià)值和實(shí)踐意義,有一定的
開(kāi)拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿
5
4
完成質(zhì)量
文題相符,概念準(zhǔn)確,分析、論證、計(jì)算、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)等正確
合理,結(jié)論明確；論文結(jié)構(gòu)、撰寫(xiě)格式、圖表等符合基本規(guī)
10
7
能力水平
有較強(qiáng)的綜合運(yùn)用知識(shí)能力、科研方法運(yùn)用能力、中文表
達(dá)與外語(yǔ)應(yīng)用能力、文獻(xiàn)資料檢索能力、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力
10
6
答辯委員會(huì)評(píng)分合計(jì)
31
答辯委員會(huì)評(píng)語(yǔ)
XX同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計(jì)工作期間，工作努力，態(tài)度比較認(rèn)真，能遵守各項(xiàng)紀(jì)律，表現(xiàn)一般。
能按時(shí)、全面、獨(dú)立地完成與畢業(yè)設(shè)計(jì)有關(guān)的各環(huán)節(jié)工作，具有一定的綜合分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。
論文立論正確，理論分析無(wú)原則性的錯(cuò)誤，解決問(wèn)題方案比較實(shí)用，結(jié)論正確。
論文使用的概念正確，語(yǔ)句通順，條理比較清楚。
論文中使用的圖表，設(shè)計(jì)中的圖紙?jiān)跁?shū)寫(xiě)和制作時(shí)，能夠執(zhí)行國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，基本規(guī)范。
能夠獨(dú)立查閱文獻(xiàn)，外語(yǔ)應(yīng)用能力一般，原始數(shù)據(jù)搜集得當(dāng)，實(shí)驗(yàn)或計(jì)算結(jié)論準(zhǔn)確可靠。
答辯過(guò)程中，能夠簡(jiǎn)明地闡述論文的主要內(nèi)容，回答問(wèn)題基本正確，但缺乏深入地分析。
答辯成績(jī)： 31 答辯委員會(huì)主任： XX 2018年05月29日
成績(jī)?cè)u(píng)定
項(xiàng)目分類
成績(jī)?cè)u(píng)定
過(guò)程管理評(píng)分
11
指導(dǎo)教師評(píng)分
15
評(píng)閱人評(píng)分
15
答辯委員會(huì)評(píng)分
31
總分
72
成績(jī)等級(jí)
C
成績(jī)等級(jí)按“A、B、C、D、F”記載
成績(jī)審核人簽章： XX
審核人簽章： XX
一、選題依據(jù)
1、研究領(lǐng)域
機(jī)械設(shè)計(jì)
2、論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值
隨著社會(huì)快速的發(fā)展，科技的進(jìn)步以及“一元硬幣化”政策的實(shí)施，硬幣將會(huì)越來(lái)越多，多種硬幣的分離越來(lái)越成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。如果出現(xiàn)一種裝置可以減少硬幣分離包裝計(jì)數(shù)中帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失，降低人工處理成本，多增加高科技元素，那么將會(huì)很好的帶動(dòng)科技進(jìn)步以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展。故此，我們團(tuán)隊(duì)開(kāi)始研究硬幣分離計(jì)數(shù)包裝裝置。
3、目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì)
目前，在國(guó)內(nèi)流通的貨幣大都是紙幣，尤其小面額紙幣流通頻繁，破損率極高， 這樣也大大影響了人們?nèi)粘Ｉ钪袑?duì)人民幣的使用感受，相比較而言，小額硬幣由于其破損率極低，較小額紙幣而言更具優(yōu)勢(shì)，此時(shí)便體現(xiàn)出了小額硬幣的優(yōu)越性。 同時(shí)在日常諸多行業(yè)中，尤其是在公交、地鐵、銀行、超市等地點(diǎn)硬幣的使用及儲(chǔ)存量越來(lái)越大，硬幣在人們的日常生活中將會(huì)越來(lái)越重要，若用硬幣來(lái)代替將小面額錢(qián)幣發(fā)行，既能大量減少國(guó)家更換破損紙幣的費(fèi)用，也能提升人們的使用感受。 然而隨著小面額紙幣的硬幣化，也會(huì)給接觸硬幣較多的普通人群以及銀行、金融行業(yè)帶來(lái)不少煩惱。對(duì)于上述問(wèn)題， 國(guó)內(nèi)外專家也對(duì)硬幣分離裝置進(jìn)行了一定研究，并取得了一定成果，且已推向市場(chǎng)，但目前市場(chǎng)上所用的硬幣分離裝置體積大、質(zhì)量重、價(jià)格昂貴，分離效果并不算很好。
研發(fā)一種小型的硬幣分離裝置，對(duì)于解決目前硬幣分離困難的問(wèn)題有極大的意義。 所以，針對(duì)上述問(wèn)題，為解決當(dāng)前硬幣分類中存在的問(wèn)題，本文提出一種硬幣旋轉(zhuǎn)分類機(jī)，以便于實(shí)現(xiàn)大量硬幣的有效分類，從而代替人工整理，有效提高錢(qián)幣分離的效率。
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二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容
1.重點(diǎn)解決的問(wèn)題
(1)完成螺旋式滾筒硬幣分離計(jì)數(shù)包裝機(jī)總體方案設(shè)計(jì)
(2)完成螺旋式滾筒硬幣分離計(jì)數(shù)包裝機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(3)繪制相關(guān)的 CAD 設(shè)計(jì)圖紙
2.擬開(kāi)展研究的幾個(gè)主要方面（論文寫(xiě)作大綱或設(shè)計(jì)思路）
通過(guò)查閱資料，首先介紹說(shuō)明硬幣分離機(jī)的產(chǎn)生及背景，以及國(guó)內(nèi)外硬幣分離機(jī)的現(xiàn)狀和以后的發(fā)展趨勢(shì)。 確定總體方案選擇， 將設(shè)計(jì)分為方案設(shè)計(jì)，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及技術(shù)設(shè)計(jì)三部分，通過(guò)每一階段深入分析，層層把關(guān)，努力設(shè)計(jì)出最優(yōu)方案。在設(shè)計(jì)過(guò)程中特別注重設(shè)計(jì)的方法，作品的設(shè)計(jì)做到有系統(tǒng)性規(guī)范性和創(chuàng)新性。
論文寫(xiě)作大綱：
1．緒論
1.1 硬幣分離機(jī)設(shè)計(jì)的目的和意義
1.2 本課題應(yīng)解決的主要問(wèn)題及技術(shù)要求
1.3 國(guó)內(nèi)外硬幣分離機(jī)的發(fā)展概況
2．總體方案選擇
3．硬幣分離機(jī)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
3.1 分離裝置的設(shè)計(jì)
3.2 原動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.4 計(jì)數(shù)裝置設(shè)計(jì)
3.5 包裝機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
4. 部件及傳感器選擇
4.1 機(jī)構(gòu)各部件選擇
4.2 分離傳感器選擇
4.3 計(jì)數(shù)傳感器選擇
5.總結(jié)
3.本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果
(1)螺旋式滾筒硬幣分離計(jì)數(shù)包裝機(jī)總體方案設(shè)計(jì)
(2)螺旋式滾筒硬幣分離計(jì)數(shù)包裝機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(3)相關(guān)的 CAD 設(shè)計(jì)圖紙
三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排
1.擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù)）；
對(duì)硬幣分離機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)合理的機(jī)構(gòu)并進(jìn)行計(jì)算，最終完成硬幣分離機(jī)設(shè)計(jì)的研究工作。
2.論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃
第 1 周：查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，了解設(shè)計(jì)內(nèi)容；
第 2 周：初步方案設(shè)計(jì)；
第 3 ～ 4 周：總體方案設(shè)計(jì)，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告并完善開(kāi)題報(bào)告；
第 5 ～ 6 周：螺旋式滾筒硬幣分離計(jì)數(shù)包裝機(jī)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算；
第 7 ～9 周： 螺旋式滾筒硬幣分離計(jì)數(shù)包裝機(jī)各部分零部件設(shè)計(jì)計(jì)算； 第 10～11 周：繪制相關(guān) CAD 圖紙；
第 12 周：撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；
第 13 周：完善畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；
第 14 周：完善畢業(yè)設(shè)計(jì)各項(xiàng)內(nèi)容，準(zhǔn)備答辯四、需要閱讀的參考文獻(xiàn)
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附：文獻(xiàn)綜述
文獻(xiàn)綜述
隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展和自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，硬幣流通量逐漸增大，各種面值的硬幣會(huì)出現(xiàn)混合的情況，而現(xiàn)階段硬幣的分類和清點(diǎn)還主要依靠人手工完成，耗費(fèi)大量人力，國(guó)內(nèi)外可以實(shí)現(xiàn)此功能的裝置又大多結(jié)構(gòu)復(fù)雜、難于大批生產(chǎn)且尚未成熟。無(wú)人售票、自動(dòng)售貨機(jī)的推廣，硬幣流通量大大增加，特別是公交公司、金融機(jī)構(gòu)等每天要對(duì)大量硬幣進(jìn)行分類。
目前國(guó)內(nèi)仍普遍采用人工處理的方式，工作量大，硬幣以其成本低、耐磨、易回收等無(wú)可替代的優(yōu)勢(shì)將占領(lǐng)小面額貨幣市場(chǎng)是大勢(shì)所趨。大部分硬幣接收機(jī)沒(méi)法識(shí)別硬幣的面值， 這就造成了后期計(jì)數(shù)、分類、 包裝等困難;硬幣手工清分成本高， 利潤(rùn)低，一般不復(fù)點(diǎn)且誤差大，極大地浪費(fèi)了人力資源，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。設(shè)計(jì)一個(gè)效率高、運(yùn)行穩(wěn)定、性能可靠的硬幣分離機(jī)迫在眉睫。硬幣在一個(gè)國(guó)家的金融體系中是不可缺少的重要組成部分，隨著硬幣的使用頻率逐漸增加，硬幣分離以及統(tǒng)計(jì)成為一個(gè)亟待解決的社會(huì)難題。
硬幣與國(guó)民生活形影不離，國(guó)內(nèi)外很早已開(kāi)始對(duì)硬幣的識(shí)別研究。在這個(gè)領(lǐng)域里, 國(guó)外較早的開(kāi)展了研究 ,并且做了大量的工作。開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品大致也分為三個(gè)檔次,低檔、中檔和高檔。低檔清分速度在 1000 枚/ min 以下,中檔為 1000～1500 枚/ min 左右,高檔則在 1500 枚/ min 以上。所使用的清分方法上主要有兩大類,一類是根據(jù)物理技術(shù)進(jìn)行清分 ,另一類是根據(jù)性能指標(biāo)進(jìn)行清分。高速清分基本上都是采用性能指標(biāo)來(lái)進(jìn)行清分。國(guó)際上很多銀行器具公司也做了大量工作，如瑞典 Scan CoinAB 公司，它是一家專業(yè)生產(chǎn)各種銀行器具的公司，也是國(guó)際上公認(rèn)的銀行器具做的最好的公司，成系列地研制了針對(duì)不同貨幣體制下的清分系統(tǒng)。但是，中國(guó)的貨幣比較復(fù)雜， 他們的系統(tǒng)應(yīng)用在中國(guó)尚有一系列問(wèn)題。在國(guó)內(nèi)使用，誤判率≤0.5%，但該公司的產(chǎn)品價(jià)格昂貴，且存在技術(shù)壟斷，從發(fā)展趨勢(shì)上來(lái)講，一味依靠國(guó)外企業(yè)，不利于我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
所以，從現(xiàn)實(shí)以及長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)說(shuō)，都有必要掌握硬幣識(shí)別的核心技術(shù)，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，打破壟斷，提高在該領(lǐng)域的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力?，F(xiàn)有的硬幣分離機(jī)主要有篩動(dòng)式硬幣分類裝置:該硬幣分離裝置由動(dòng)力及傳動(dòng)裝置、分離裝置、收集裝置及計(jì)數(shù)裝置等部分組成；旋轉(zhuǎn)式硬幣分離機(jī)：旋轉(zhuǎn)分離裝置、分類收集裝置、送幣裝置和機(jī)座組成； 根據(jù)直徑及厚度進(jìn)行分離的：因?yàn)椴煌嬷档挠矌藕穸群椭睆讲煌ㄟ^(guò)一些機(jī)械裝置進(jìn)行分離。
在 2004 年 7 月 7 日公開(kāi)的中國(guó)專利公告 CN2624299Y 中公開(kāi)了一種“硬幣分離機(jī)的硬幣提供裝置”，它是為了解決硬幣容易被卡住、無(wú)法繼續(xù)分離的技術(shù)問(wèn)題，包括安裝在硬幣分離機(jī)上的可正、反向旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)以及馬達(dá)輸出軸，輸出軸上套有一棘輪，與棘輪相配合的棘爪裝在彈簧安放孔內(nèi)，其后部設(shè)有彈簧，在棘輪上方設(shè)有一硬幣盤(pán)，硬幣盤(pán)上開(kāi)有多個(gè)硬幣盤(pán)孔，硬幣盤(pán)的上方扣合有一中間內(nèi)凹的硬幣內(nèi)盤(pán)，在硬幣內(nèi)盤(pán)的側(cè)壁上開(kāi)有漏幣調(diào)整口，硬幣盤(pán)和硬幣內(nèi)盤(pán)均套裝在輸出軸上，它實(shí)際上是一種硬幣分離機(jī)。
但是，現(xiàn)有的硬幣分離機(jī)有幾個(gè)缺點(diǎn):
（1）分離大量的硬幣時(shí)，當(dāng)硬幣收納管都裝滿時(shí)也不能自動(dòng)停止，落幣抽屜中落下的硬幣還要重新分離
（2）硬幣分離都完成后，即使搬運(yùn)容器中沒(méi)有硬幣，使用者如果不關(guān)電源，硬幣分離還要繼續(xù)操作;
（3）在硬幣分離過(guò)程中，使用者不能取出硬幣收納管包裝，必須等硬幣分離完了，硬幣分離機(jī)操作停止;
（4）硬幣分離完了，沒(méi)有確認(rèn)硬幣分離管內(nèi)收納的硬幣個(gè)數(shù)的方法，只能把硬幣收納管收納的硬幣倒出來(lái)數(shù)數(shù)?？偟膩?lái)說(shuō)，現(xiàn)有的這種硬幣分離機(jī)的缺點(diǎn)是控制能力差、使用不方便、噪聲大、壽命短。
采用根據(jù)硬幣直徑的大小對(duì)幣值進(jìn)行清分的方法，雖然不具備辯偽功能，但可以對(duì)中國(guó)現(xiàn)行硬幣快速準(zhǔn)確按幣值進(jìn)行清分。主要特色是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便、清分準(zhǔn)確、使用可靠、維護(hù)簡(jiǎn)便、價(jià)格低廉等。而且系統(tǒng)具備擴(kuò)展的潛能,可以滿足將來(lái)硬幣分離機(jī)發(fā)展的需求,因此此產(chǎn)品具備較高的推廣應(yīng)用價(jià)值 ,其發(fā)展前景相當(dāng)廣闊。
新型硬幣分離計(jì)數(shù)裝置與其它處理錢(qián)幣的機(jī)械裝置相比， 設(shè)計(jì)理念簡(jiǎn)單、合理， 能實(shí)現(xiàn)高效處理、功能雙帶，且可用于生產(chǎn)并投入使用，成本較低，前景可觀?？蓮V泛應(yīng)用于各種商場(chǎng)、地鐵公司、公交公司等硬幣流通量大的場(chǎng)所， 大大節(jié)省人力、 物力和財(cái)力。針對(duì)國(guó)家發(fā)行的第五套硬幣，根據(jù)不同面值硬幣具有不同直徑和厚度的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種簡(jiǎn)易、小型的硬幣分離機(jī)，通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)分離盤(pán)，使混合的硬幣通過(guò)分離槽分離出來(lái)，并分別進(jìn)行計(jì)數(shù)收集。
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