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
[email protected],
b
[email protected],
c
[email protected]
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.

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.


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

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

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.
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

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)




 

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

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
= 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



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

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.

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

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

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.