Proceedings VCM 2012 86 thiết kế hệ thống nhận dạng và trả tiền giấy việt nam sử dụng

628 Lê Quốc Việt, Trịnh Đức Cường, Nguyễn Trường Thịnh
VCM2012
Thiết kế hệ thống nhận dạng và trả tiền giấy Việt Nam sử dụng
trong máy bán hàng tự động
Design of Vietnamese banknote validation and dispenser systems
using in vending machine
1,a
Lê Quốc Việt,
1,b
Trịnh Đức Cường,
1,c
Nguyễn Trường Thịnh
1
Bộ môn Cơ điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM
a
,
b
,
c

Tóm tắt
Hiện tại, ở Việt Nam, phương thức thanh toán bằng tiền xu đã bộc lộ rõ nhược điểm, do đó, yêu cầu phải có
một phương thức thanh toán bằng tiền giấy polymer. Bài báo trình bày sơ lược việc nghiên cứu và chế tạo hệ
thống nhận dạng tiền giấy polymer dùng trong máy bán hàng tự động. Công nghệ nhận dạng tiền linh hoạt,
đảm bảo tính chính xác và tiện lợi, thân thiện với người dùng giúp cho việc giao dịch diễn ra nhanh chóng, an
toàn.
Abstract:
Currently, in Vietnam, coin payment method has disadvantage, therefore, it requires a payment method
with polymer banknotes. This paper shows the research and development of polymer banknote recognition
system using in vending machines. The designed currency recognition system has a high flexible, high
accuracy, convenience and user-friendly for the transaction quickly and safely.

1. Giới thiệu
Hiện nay với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học
kỹ thuật đã đưa đời sống của con người lên một
tầm cao mới. Và cũng từ đây những sản phẩm
mang tính tự động hóa đã ra đời nhằm phục vụ nhu
cầu của con người.Trong đó, các máy bán hàng tự
động được chế tạo giúp việc mua sắm linh hoạt,
nhanh chóng hơn. Đối với dạng máy dịch vụ tự
động thì hệ thống nhận dạng tiền là một bộ phận
thiết yếu, có vai trò rất quan trọng trong việc giao
dịch với khách hàng.
Bộ nhận dạng tiền có nhiệm vụ đọc và phân loại
tiền để gửi tín hiệu lên bộ phận điều khiển, kết hợp
với thông tin từ khách hàng và cơ sở dữ liệu được
lưu trữ để tiền hành giao dịch, đáp ứng nhu cầu
của khách hàng. Ở Việt Nam, hiện có hai loại tiền,
tiền kim loại và tiền giấy làm bằng chất liệu cotton
hoặc polymer. Tuy nhiên, loại tiền kim loại hiện
đã tạm dừng sử dụng, chỉ còn lại tiền polymer và
tiền giấy mệnh giá nhỏ 2.000 và 5.000 VNĐ. Do
đó, trong đề tài này, chúng tôi tiến hành nghiên
cứu bộ nhận dạng tiền có thể đọc và phân biệt
được các mệnh giá tiền, cả tiền giấy lẫn tiền
polymer.
Bên cạnh đó, trong quá trình giao dịch xảy ra, sẽ
có trường hợp xuất hiện tiền thừa, hoặc khách
hàng ngưng không giao dịch, muốn nhận lại tiền.
Do đó cần có một hệ thống để trả lại tiền thừa cho

khách.Với loại hình tiền xu, có nhiều cơ cấu đơn
giản, dễ chế tạo và sử dụng với độ tin cậy cao. Tuy
nhiên, tiền xu hiên ít được sử dụng. Vì thế chúng
tôi chỉ nghiên cứu hệ thống trả lại tiền thừa cho
khách với loại hình tiền giấy. Đối với khối trả tiền
thừa loại tiền giấy, yếu tố chính xác và ổn định cần
phải được đảm bảo. Cần phải loại bỏ trường hợp
tiền bị dính cùng với nhau và trả nhiều tờ tiền cùng
một lúc.
2. Bộ nhận dạng tiền giấy polymer
Bảng 1 thể hiện thông tin về chất liệu, kích thước,
màu sắc của các mệnh giá tiền Việt Nam đang lưu
hành trên lãnh thổ Việt nam. Đây cũng chính là cơ
sở ban đầu để thiết kế hệ thống nhận dạng tiền.
Bảng 1: Thông tin các mệnh giá tiền lưu hành ở Việt Nam
STT Mệnh giá (vnd) Chất liệu Kích thước Màu sắc tổng thể
1 500.000 Polymer 152mm x 65mm Màu lơ tím sẫm.
2 200.000 Polymer 148mm x 65mm Đỏ nâu.
3 100.000 Polymer 144mm x 65mm Màu xanh lá cây đậm.
4 50.000 Polymer 140mm x 65mm Màu nâu tím đỏ
5 20.000 Polymer 136mm x 65mm. Màu xanh lơ đậm
Tuyển tập công trình Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ 6 629
Mã bài: 142
6 10.000 Polymer 132mm x 60mm. Màu nâu đậm trên nền màu vàng xanh
7 5.000 Giấy cotton 134mm x 65mm Màu xanh lơ sẫm.
8 2.000 Giấy cotton 134mm x 65mm. Màu nâu sẫm.
9 1.000 Giấy cotton 134mm x 65mm. Màu tím.
10 500 Giấy cotton 130mm x 65mm. Màu đỏ cánh sen.
11 200 Giấy cotton 130mm x 65mm. Màu nâu đỏ.

H. 1 Một số dạng tiền giấy đang sử dụng ở Việt Nam.
Theo như các đặc điểm đã nêu trên Bảng 1 vừa
được trình bày ở trên, ngoài ra mỗi mệnh giá tiền
đều có màu sắc và kích thước nhất định (H.1).
Đặc biệt đối với tiền polymer còn có thêm các đặc
điểm bảo đảm an toàn như : hình bóng chìm, dây
bảo an, hình định vị, của sổ trong suốt, mực không
màu phát quang, số seri phát quang dưới đèn cực
tím… Dựa vào đó, có thể dùng các cảm biến để
đọc tín hiều về kích thước kết hợp với yếu tố màu
sắc, hình ảnh ẩn,…để nhận dạng và phân loại các
mệnh giá tiền.
Việc đầu tiên là phải xác định đặc tính chiều dài
của tờ tiền. Sơ đồ khối nguyên lý nhận dạng đặc
điểm chiều dài của tờ tiền (polymer) được chỉ ra ở
H.2. Để nhận biết được chiều dài của tờ tiền, số
xung của encoder đếm trong một khoảng thời gian
nhất định và gửi lên vi điều khiển để xác định
chính xác chiều dài của tờ tiền đưa vào. Và tùy
vào số lượng xung đếm được mà gán cho X xung
encoder bắt đầu được đếm khi cảm biến V
1
bắt đầu
nhận biết (cạnh lên), và việc đếm kết thúc khi cảm
biến V
1
không còn nhận biết (cạnh xuống).
Ngoài ra, để nhận dạng chính xác các đặc điểm
của tờ tiền giấy, hình ảnh nổi cũng được đưa ra
phân tích. Mỗi tờ tiền polymer để chống giả và

mang tính bảo mật cao còn bố trí thêm những đặc
tính ẩn bên trong, chỉ khi được chiếu ánh sáng cực
tím, ví dụ tờ tiền giấy polymer mệnh giá 20.000
VND có số 20000 nổi ở giữa gần trung tâm của tờ
tiền cách mép bên trái khoảng 59mm , mép bên
phải khoảng 68 mm và có độ dài khoảng 25mm
như H.4.

H. 2 Sơ đồ khối của cơ cấu nhận dạng chiều dài tiền polymer.

H. 3 Những vùng các cảm biến đọc tín hiệu tương tự.

H. 4 Vị trí cũng như kích thước hình ẩn bên khi rọi bằng tia
cực tím.
Vì vậy để nhận biết được vị trí và kích thước của
những vùng phát quang bằng cách rọi chúng dưới
ánh sáng tia cực tím ,và thu tín hiệu hồi tiếp từ
cảm biến thu về , kết hợp với số xung thu được
trên encoder ta có thể xác định được vị trí và kích
thước của chúng.
Phần cơ khí là một trong những phần cơ bản của
khối nhận dạng tiền, vì vậy cần gia công với độ
chính xác cao, các rulô kéo tờ tiền polymer phải có
hệ số ma sát ổn định. Bao gồm bốn cặp rulô chính,
mỗi hai cặp rulô kéo hai dây đai có bề mặt áp sát
nhau, sau khi tấm tiền giấy được đưa vào chúng đi
qua khe hở giữa hai dây đai này, do đó nếu hai cặp
rulô gia công không chính xác thì độ ma sát lên bề
mặt tấm tiền sẽ bị giảm đi. Khi đó sẽ làm sai số so
với dữ liệu so sánh mẫu của các cảm biến. Để các

cảm biến nhận dạng đúng vị trí các tấm tiền, hay
nói khác đi để tấm tiền đi vào khối kiểm tra ngay
ngắn, chính xác thì cần hai thanh nẹp định vị
đường đi của tấm tiền.
Từ mặt cắt ngang ta có thể nhìn thấy vị trí lắp đặt
và cách bố trí các cảm biến phát hiện tiền trong sơ
đồ phần cứng khối nhận dạng tiền giấy như H.5:
630 Lê Quốc Việt, Trịnh Đức Cường, Nguyễn Trường Thịnh
VCM2012
V1 và V4 là hai cặp cảm biến quang nhận dạng
vật cản, dùng để nhận biết được tấm tiền bắt đầu
đưa vào để kiểm tra (V1) làm cho động cơ kéo
rulô bắt đầu quá trình làm vệc và dùng để phát
hiện tấm tiền đã hoàn tất quá trình so sánh nhận
biết (V4). V2 là cặp cảm biến quang thu phát với
ánh sáng phát là tia cực tím, có nhiệm vụ làm nổi
những thành phần ẩn bên trong tấm tiền, từ đó cảm
biến thu có thể cập nhật tín hiệu tương tự và so
sánh với tín hiệu mẫu ở mỗi chu kỳ quét. V3 bao
gồm 9 cảm biến quang phát với với ánh sáng
trắng, mỗi cảm biến cách nhau 2mm, và đối xứng
với 9 cảm biến thu, để phát hiện được chính xác
màu sắc và những vết nứt nhỏ trên tấm tiền thì
phía trước các cảm biến thu phát đều trang bị các
thấu kính, chúng có nhiệm vụ phóng đại đối tượng
được kiểm tra, và cảm biến thu cập nhật tính hiệu
tương tự so sánh tính hiệu mẫu ở mỗi chu kỳ quét.
Phần động bao gồm 16 cặp rulô trong đó có 6 rulô
lớn có đường kính θ16 , và 10 rulô có đường kính
14, động cơ tải tốc độ 1500 vòng/phút (với thông

số encoder 400 xung/vòng), tỉ số truyền các bánh
răng : V1/V2 = 1/5.
Khi cho tờ tiền cần nhận vào khe nhận tiền thì cảm
biến V1 phát hiện, động cơ quay, cặp rulô đầu tiên
kéo tấm tiền vào, khi cảm biếm V3 phát hiện đầu
tấm tiền đã tới thì động cơ ngừng một khoảng thời
gian, quá trình nhận biết bắt đầu xảy ra, động cơ
quay đồng thời đọc số xung của encoder, cảm biến
V3 (9 LED hồng ngoại bao gồm các thấu kính)
làm nhiệm vụ nhận dạng màu sắc của tờ tiền và so
sánh với giá trị cũ, cảm biến V2 (đèn cực tím), hồi
tiếp về độ rộng và chiều dài phần ẩm bên trong tờ
tiền .Khi cảm biến V4 (cảm biến cuối) phát hiện,
động cơ dừng, nếu các dữ liệu phù hợp, thì động
cơ quay thêm 03 (ms), khi đó động cơ quay ngược
trở lại, vì đầu kia của tờ tiền mắc lại nên đi vào
kho chứa tiền. Nếu tờ tiền không hợp lý thì động
cơ quay ngược trở lại và trả chúng ra ngoài.

Như vậy hệ thống nhận dạng tiền gồm các bộ phận
chính như H.6 gồm có các rulô (5) kết hợp với dây
đai (3) để đưa tờ tiền (4) từ ngoài vào, qua bộ phận
nhận biết rồi đi vào bộ chứa tiền. Các rulô này
được gia công chính xác và có độ ma sát cao để
đảm bảo cuốn tờ tiền đi ổn định trong suốt quá
trình nhận biết.
Bên cạnh đó, muốn đo kích thước của tờ tiền chính
xác thì cần phải đảm bảo tiền luôn được đưa đi
theo một hướng nhất định. Do đó, bộ nhận dạng
tiền còn có hai thanh nẹp (2) để giữ cho tờ tiền

luôn chuyển động thẳng. Ngoài ra còn có các bộ
phận cảm biến và các đèn led cực tím (1), LED
phát ánh sáng trắng, cùng các bộ phận khác được
bố trí như H.5.
Khối nhận dạng tiền hoạt động theo như lưu đồ
được nêu trong H.7 dưới đây. Khi có tín hiệu cho
phép bắt đầu hoạt động, nếu có tiền đưa vào bộ
nhận biết, cảm biết V1 sẽ phát hiện được sự hiện
diện của tờ tiền, vi điều khiển sẽ xuất tín hiệu cho
động cơ quay, tờ tiền sẽ được đưa qua khối cảm
biến V2 để nhận biết màu sắc. Khi cảm biến V3
nhận được tín hiệu xung cạnh xuống, vi điều khiển
sẽ cho dừng động cơ.


H. 5 Vị trí cũng như kích thước hình ẩn bên khi rọi bằng tia
cực tím.


H. 6 Hệ thống nhận dạng tiền polymer.

H. 7 Lưu đồ giải thuật khối nhận tiền.

Tuyển tập công trình Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ 6 631
Mã bài: 142
Bộ cảm biến V2 gồm các led siêu sáng và đèn cực
tím kết hợp với các cảm biến ánh sáng. Các đèn
này sẽ chiếu ánh sáng vào bề mặt tờ tiền, do tính
chất vật liệu, màu sắc, đặc điểm của từng loại tiền,
ánh sáng sẽ phản xạ lại khác nhau, tại đây các cảm

biến sẽ đọc giá trị hồi tiếp về. Thông qua bộ
khuếch đại, giá trị analog này được hồi tiếp về cho
vi điều khiển. Đồng thời vi điều khiên sẽ đọc tín
hiệu xung từ encoder gắn trên động cơ trong một
khoảng thời gian cố định tính từ lúc cảm biến V1
phát hiện ra tờ tiền cho đến khi cảm biến V3 hết
nhận thấy tờ tiền đó, từ đó sẽ xác định chiều dài
của tờ tiền. Vi điều khiển sẽ so sánh giá trị về màu
sắc và chiều dài của tờ tiền với các giá trị mẫu đã
được thu thập trước đó.
Nếu dữ liệu thực tế đọc từ các cảm biến trùng hợp,
hoặc chỉ sai lệch trong một khoảng cho phép so
với dữ liệu lưu trong vi điều khiển, thì tờ tiền được
chấp nhận, vi điều khiển cho động cơ quay thêm
một khoảng thời gian 0.3s để cho tờ tiền đi hết
hành trình, vào hộp chứa tiền, đồng thời xuất tín
hiệu về mệnh giá tiền lên khối điều khiển.
Nếu dữ liệu không phù hợp,thì động quay ngược
trở lại, tờ tiền được đưa ra nơi người mua bỏ tiền
vào.
Hệ thống nhận dạng tiền có vai trò quan trọng
trong máy dịch vụ tự động. Nó dùng để tiếp nhận
tiền khách hàng đưa vào, xử lý, phân biệt tiền thật
tiền giả. Từ đó gửi tín hiệu xung lên máy tính
thông qua vi điều khiển. Máy tính căn cứ vào số
xung nhận được để tính toán ra số tiền khách hàng
đã nạp. Sơ đồ khối điều khiển của hệ thống được
mô tả như H.8.

H. 8 Sơ đồ khối hệ thống nhận dạng tiền giấy.

Khi khách hàng lựa chọn giao dịch, nếu lựa chọn
hình thức thanh toán bằng tiền, máy tính sẽ gửi tín
hiệu xuống vi điều khiển kích hoạt hệ thống nhận
dạng tiền hoạt động. Khi khách hàng đưa tiền vào,
hệ thống nhận dạng sẽ xác định mệnh giá tiền và
gửi tín hiệu về giá trị tiền lên máy tính thông qua
vi điều khiển. Máy tính sẽ cộng dồn giá trị tiền
nhận được và so sánh tổng giá trị đó với giá trị mà
khách hàng cần chi trả.
Nếu tổng giá trị tiền nhận được lớn hơn hoặc bằng
giá trị tiền cần nạp, hoặc trong trường hợp khách
hàng muốn kết thúc giao dịch, máy tính sẽ gửi tín
hiệu xuống vi điều khiển yêu cầu hệ thống nhận
dạng tiền ngưng hoạt động.
3. Bộ trả tiền thừa
Hệ thống trả tiền thừa có vai trò chi trả lại số tiền
dư cho khách hàng sau khi giao dịch. H.8 và H.9
là cấu tạo tổng quát của khối trả tiền thừa cho
khách. Khối này gồm các bộ phận chính như vách
ngăn 2, hệ thống rulô (4), cử chặn để giữ tiển (3),
động cơ (6), bánh răng, v.v…Vách ngăn vừa là nơi
để chứa tiền thối, vừa là nơi ngăn cách cho hệ
thống rulô phía dưới và phía trên. Trên vách ngăn
được khoét các lỗ để các rulô dưới nhô lên cao
một khoảng nhỏ đủ để tiếp xúc với tờ tiền mà
không làm biến dạng hoặc làm rách tờ tiền nhiều.


H. 9 Module trả tiền thừa.

H. 10 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống trả tiền thừa.

Để rulô 2 quay một vòng mà chỉ cuốn một tờ tiền
thì rulô có cấu tạo chỉ một phần có hệ số ma sát
cao và phần còn lại thì có bán kính nhỏ, không tiếp
xúc với tờ tiền để không cuốn tờ tiền thứ hai sau
khi tờ tiền đầu đi qua.
Do các tờ tiền có khối lượng rất nhỏ nên ta bỏ qua
trọng lượng của các tờ tiền.
632 Lê Quốc Việt, Trịnh Đức Cường, Nguyễn Trường Thịnh
VCM2012
Xét các lực tác dụng lên tờ tiền tại vị trí điểm A,
chịu tác dụng của 4 lực :
: Là lực do vật nặng gây ra nén vào bề
mặt của ru lô 2.
: Là phản lực do ru lô 2 tác động
ngược trở lại tờ tiền .


: Là lực ma sát giữa bề mặt dưới
của tờ tiền với bề mặt ru lô 2 .
: Là lực ma sát giữa bề mặt trên
của tờ tiền với bề mặt của tờ tiền khác
Ta có : F
ms
= K.N
F’
ms

= K’.N’
Với :
K : là hệ số ma sát của ru lô 2 với mặt dưới của tờ
tiền.
K’ : là hệ số ma sát của mặt trên tờ tiền với mặt
dưới tờ tiền khác.
Vậy để ru lô mang theo tờ tiền khi quay thì :
F
ms
>F’
ms

Do đó : K > K’ (vì N = N’)
Xác định góc α, d
1
, R
2
, R
3
, h:
Gọi α là cung của rulo 2.
d
1
là khoảng cách giữa hai tâm rulo 2 và 3 theo
phương ngang.
d
2
là khoảng cách giữa hai tâm rulo 3 và 6
theo phương ngang.
R

2
là đường kính rulo 2.
R
3
là đường kính rulo 3.
D
2
là đường kính cung rulo 2. (D
2
= 2.R
2
)
h là chiều cao của rulo nhô lên khỏi mặt phẳng
chứa tiền.
l là chiều dài tiếp xúc với tiền khi rulo 2 quay hết
một vòng.

Hình 13 Các góc và lực tác dụng
Để tờ tiền có thể di chuyển từ điểm G sang điểm H
thì l > d
1
Ta có: l = (α + 2β) . R
2

Suy ra (α + 2β) >
1
2
d
R
(1)

Ta có :
2
2
R
cos
R
h



(2)
Xét tam giác LMN có: ( với γ là góc giữa LM và
LN)
Mặt khác ta có:

2 3
1
R R
tg
d




2 3
2 3
R R
sin
R R
x




 

Suy ra : (R
2
- R
3
)
2
+ d
1
2
= (R
2
+ x + R
3
)
2

Để hai cặp rulo 2 và 3 có thể cùng quay thì x > 0

Do đó : (R
2
- R
3
)
2
+ d

1
2
> (R
2
+ R
3
)
2
(3)
Các thông số thực tế ta có:
R
2
=

30 mm
R
3
= 20 mm
Chọn d
1
=

50 mm
h = 3 mm
ta được cosβ = 0.9 , suy ra β = 0.451
(α + 2β) >1.667, suy ra α = 0.765 rad = 43.81
0
Chọn α = 45
0
.

Như vậy, sau khi rulo 2 quay 45
0
, tờ tiền sẽ di
chuyển một đoạn l = 50mm đến các cặp rulo còn
lại để đưa tờ tiền ra ngoài.
Xét tại điểm H :
Rulo 4 làm bằng kim loại nặng có trục
động để luôn tì lên rulo 3, cùng rulo 3 đưa
tiền ra ngoài.
Rulo 5 có trục cố định, không xoay được.
Giữa rulo 5 và rulo 3 có khe hở bằng 1,5
bề dày của tờ tiền để ngăn không cho hai
tờ tiền cùng qua một lượt.
Tính toán tỷ số truyền :
Gọi t là thời gian rulo 2 quay một vòng.
ω
2
, ω
3
, ω
6
lần lượt là vận tốc góc của rulo 2, 3, 6.
l
3
, l
6
lần lượt là chiều dài cung rulo 3, 6 quay
trong thời gian t.
L là chiều dài tờ tiền.
d

2
là khoảng cách giữa trục rulo 3 và 6 theo
phương ngang.
Ta có: ω
2
=
2
t


Do rulo 2 mất t/8 để đưa tiền đến vị trí của rulo 3.
Nên để tiền di từ ngăn chứa ra ngoài khi rulo 2 chỉ
quay một vòng thì rulo 3 phải cuốn tiền đi ít nhất
một đoạn là L + d
2
trong thời gian 7t/8
Hay: L + d
2
≤ R
3
. ω
3
.
7
8
t

Tuyển tập công trình Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ 6 633
Mã bài: 142
Thực tế ta có: L = 134mm, d

2
= 46mm, R
3
=
20mm
Suy ra: ω
3
≥
10,286
t
= 1.637 ω
2
( vì ω
2
=
2
t

)
Chọn ω
3
= 2 ω
2.

Nên tỷ số truyền a
1
=
3
2



= 2.
Rulo 6 có nhiệm vụ kéo tờ tiền cần thối ra ngoài,
khi tờ tiền ra khỏi ru lô 3.
Ta có : l
3
= R
3
. ω
3
.
7
8
t

l
6
= R
6
.ω
6
.
7
8
t

Để tiền ra không bị chùng thì l
6
> l
3

Hay R
6
. ω
6
> R
3
. ω
3



Thực tế : R
6
= R
3
=20
Hay ω
6
> ω
3
Ta chọn ω
6
= 1.5ω
3
= 3ω
2

Nên tỷ số truyền a
2

=
6
2


= 3

Dựa vào kết quả tính toán, thiết kế cơ khí, có thể
đưa ra nguyên lý hoạt động và lưu đồ giải thuật
cho bộ trả tiền thừa như H.11 và H.12. Trong đó,
hai cảm biến 1 và 2 là hai cảm biến được gắn song
song với nhau để kiểm soát số lượng tiền đi ra.
Cơ cấu trả tiền thừa khi nhận được tín hiệu từ bộ
phận điều khiển (máy tính), sẽ điều khiển động cơ
quay, khi động cơ quay sẽ kéo hai rulô quay, nhờ
ma sát trên bánh rulô sẽ kéo tấm tiền cần trả ra
ngoài, cử chặn là một vật nặng làm nhiệm vụ nén
và giữ các tờ tiền thẳng, giúp giữ tờ tiền dưới cùng
luôn áp sát cặp bánh rulô, tạo lực ma sát. Khi tờ
tiền đi qua cặp rulô thứ 2 chúng tiếp tục được kéo
ra ngoài qua cặp rulô nhỏ hơn. Để cho tấm tiền
được thẳng thì vận tốc quay của cặp rulô sau phải
lớn hơn cặp rulô trước.
Khi tờ tiền vừa ra khỏi cặp ru lô ngoài cùng, nó sẽ
kích cho bộ cảm biến quang (hai cảm biến CB1 và
CB2 được đặt ở dưới cặp ru lô ngoài ) phát hiện
và hồi tiếp về vi điều khiền, từ đó vi điều khiền
đếm được số tiền đã trả ra ngoài. Vi điều khiển sẽ
so sánh giá trị vừa thối ra với giá trị cần trả từ máy
tính gửi xuống. Nếu hai số liệu này không bằng

nhau, động cơ tiếp tục quay, cuốn tờ tiền tiếp theo,
quy trình trả tiền thừa tiếp tục hoạt động. Trường
hợp hai số liệu này bằng nhau thì vi điều khiển sẽ
xuất tín hiệu dừng động cơ, đồng thời gửi số lượng
vừa thối được lên máy tính, xóa giá trị vừa đếm
được và giá trị đã nhận từ máy tính. Hệ thống trả
tiền thừa được điều khiển hoạt động theo sơ đồ
khối như H.12.


H. 11 Lưu đồ giải thuật khối trả tiền thừa


H. 12 Sơ đồ khối hệ thống trả tiền thừa

Sau khi khách hàng lựa chọn giao dịch, cho tiền
vào hệ thống nhận tiền, máy tính sẽ tính toán giữa
giá trị tiền cần nạp vào và số tiền đã nhận. Nếu số
tiền nạp vào lớn hơn số tiền cần nạp, máy tính sẽ
gửi tín hiệu xuống vi điều khiển ra lệnh kích hoạt
và yêu cầu hệ thống trả tiền thừa hoạt động. Sau
khi hệ thống trả tiền thừa cho xuất số lượng tiền
cần trả ra, nó sẽ gửi số lượng tiền đã trả lên máy
tín thông qua vi điều khiển. Máy tín sẽ gửi tín hiệu
tắt hệ thống trả tiền thừa. Đồng thời so sánh giữa
giá trị vừa nhận được với số lượng cần thối. Nếu
hai giá trị này bằng nhau, máy tính sẽ chuyển sang
bước kế tiếp. Trường hợp hai giá trị không bằng
nhau, máy tính sẽ cho hiển thị lên màn hình số tiền
dư chưa được trả, thông báo đến khách hàng.

634 Lê Quốc Việt, Trịnh Đức Cường, Nguyễn Trường Thịnh
VCM2012
4. Kết quả và thực nghiệm
Sau khi thiết kế, chúng tôi đã tiến hành chế tạo hệ
thống nhận dạng tiền giấy và hệ thống trả tiền giấy
có thể sử dụng cho các máy bán hàng tự động hoặc
các máy dịch vụ tự động.
Nhờ hoạt động của cảm biến, ta có thể so sánh tín
hiệu đầu ra và tín hiệu đầu vào để thực hiện điều
khiển các module một cách dễ dàng theo chuẩn
quốc tế.
Tiến hành thử nghiệm trên 2 mẫu tiền với mệnh
giá 5000 đồng (tiền giấy) và 2 mẫu tiền mệnh giá
20.000 đồng (tiền polymer), mỗi mẫu thử 50 lần,
kết quả được như Bảng 3.
Thông qua cuộc kiểm tra, ta thấy được hệ thống
nhận dạng tiền có khả năng nhận diện khá tốt
(90%), trong 200 lần kiểm tra chỉ có 20 lần không
nhận được, không có trường hợp nhận diện sai
mệnh giá tiền. Các trường hợp không nhận dạng
được hệ thống nhận dạng sẽ đẩy tiền ra trả lại.

Bảng 2. Kết quả đạt được với bộ nhận dạng tiền
Nội dung Kết quả
Các loại tiền
nhận được
Tiền giấy cotton : 2.000 đồng,
5.000 đồng
Tiền polymer : 10.000 đồng,
20.000 đồng, 50.000 đồng,

100.000 đồng
Thời gian xử lý
Tiền chấp nhận được: 3.2 giây.
Tiền không chấp nhận: 3.5
giây
Trường hợp
không nhận
dạng được
Tiền rách, nhàu nát.
Tiền bẩn, đổi màu.
Tín hiệu giao
tiếp
Dạng xung
Bảng 3. Kết quả thực nghiệm khả năng nhận dạng
của bộ nhận tiền
Loại tiền Nhận
đúng
Không
nhận
Nhận
sai
5.000
đồng
Tờ
1
44 6 0
Tờ
2
46 4 0
20.000

đồng
Tờ
3
43 7 0
Tờ
4
47 3 0

Nguyên nhân nhận dạng tiền không được là do
việc đưa tiền vào bộ nhận dạng chưa đúng cách,
làm cho tờ tiền đi lệch hướng, nên chiều dài tờ tiền
đo được không phù hợp với dữ liệu thu thập trước
đó. Ngoài ra còn có một lý do tờ tiền bị cũ, nhàu
nát, bị phai màu hoặc đưa nhiều tiền vào cùng một
lúc.
Hệ thống trả tiền thừa có khả năng xuất ra một loại
tiền trong một thời gian khoảng 2.5 giây, được
điều khiển bằng tín hiệu xung, sau khi chi trả tiền
xong, hệ thống sẽ hồi tiếp số tiền đã trả lên bộ điều
khiển. Trong đề tài này chúng tôi chỉ cho hệ thống
hoạt động với một loại tiền mệnh giá 5.000 đồng.
Tiến hành khảo sát trong 50 lần, chúng tôi có kết
quả là 47 lần trả đúng và 3 lần trả sai.
Qua kiểm tra, ta thấy hệ thống hoạt động khá ổn
định (94%), trong đó nguyên nhân gây ra sai khác
trong cuộc thử nghiệm là: tiền ẩm, 2 tờ tiền dính
với nhau và tiền cũ nát.
Với việc thành công chế tạo hệ thống nhận dạng
tiền và hệ thống trả tiền thừa đã mang lại ứng dụng
vào các đề tài chế tạo các máy bán hàng tự động

như máy bán nước tự động, máy bán báo như H.13
và H.14 được đặt trong khuôn viên Đại học Sư
phạm Kỹ thuật TP.HCM.

5. Kết luận
Bài báo này đưa ra mô hình tính toán và thiết kế
cơ khí cũng như giải thuật nhận dạng của bộ thu
tiền và bộ trả tiền thừa, áp dụng kết quả vào mục
đích chế tạo cho các máy bán hàng tự động. Một
số thử nghiệm đã được thực hiện để đánh giá hiệu
quả của cả 2 module. Từ kết quả thực nghiệm, cho
thấy việc chế tạo thiết bị nhận dạng và trả tiền thừa
là hoàn toàn khả thi. Kết quả nghiên cứu này khá
quan trọng, đóng một vai trò rất lớn trong việc cái
tiến phương thức thanh toán bằng tiền giấy
polyme, vốn có rất nhiều ưu điểm so với loại tiền
xu thông thường. Hệ thống các kết quả tính toán
và thiết kế này được dùng để xây dựng nền tảng
cho hệ thống thanh toán của các máy bán hàng tự
động, cho phép chủ động trong thiết kế và công
nghệ chế tạo.


H. 13 Máy bán sách, báo và tạp chí tự động
Tuyển tập công trình Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ 6 635
Mã bài: 142

H. 14 Máy bán nước ngọt đóng chai và lon tự động
Tài liệu tham khảo
[1] Đặc điểm nhận dạng tiền giấy Việt Nam

[2] Giáo trình Cơ học lý thuyết - Trần Trọng Hỉ,
Đặng Thanh Tân, NXB Đại học Quốc gia TPHCM,
11-2010.
[3] Datasheet Microchip Microcontroller PIC16F887
/>/41291D.pdf
[4] Currency arbitrage detection using a binary
integer programming model, Wanmei Soon ,
Nanyang Technol. Univ., Singapore 2007.

Lê Quốc Việt, hiện đang là sinh
viên năm cuối chuyên ngành Cơ
Điện tử - Đại học Sư phạm Kỹ
thuật TP.HCM. Lĩnh vực nghiên
cứu: Robot song song, máy bán
hàng tự động, tự động hóa công
nghiệp.
Trịnh Đức Cường, hiện đang
là sinh viên năm cuối chuyên
ngành Cơ Điện tử - Đại học Sư
phạm Kỹ thuật TP.HCM. Lĩnh
vực nghiên cứu: Robot song
song, robot công nghiệp, tự
động hóa công nghiệp.
Nguyễn Trường Thịnh tốt
nghiệp Đại học năm 1997 và
Cao học năm 2000 chuyên
ngành Cơ khí tại Đại học Bách
Khoa TP.HCM, Việt Nam. Anh
tốt nghiệp tiến sỹ chuyên ngành

Cơ khí năm 2009 tại Đại học
Quốc gia Chonnam - Hàn Quốc.
Từ năm 1998, anh là giảng viên
tại Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật
TP.HCM, Việt Nam. Lĩnh vực
nghiên cứu chính là robot dịch
vụ, robot công nghiệp, thiết kế
và điều khiển thông minh.