Die Erfindung bezieht sich auf einen Münzenprüfapparat und insbesondere auf einen elektrischen Apparat für die Feststellung von unechten oder nachgeahmten Münzen.
Die moderne Entwicklung von Automaten, automatischen Verkaufsmaschinen, automatischen Münzenwechsiem usw., erfordert technisch einwandfreie und zuverlässige Apparate zum Prüfen von Münzen, welche nur echte Münzen annehmen und alle unrechten Münzen zurückweisen.
In einem üblichen Münzenprüfapparat werden unechte oder nachgeahmte Münzen durch Messen ihrer äusseren Abmessung und ihres Gewichtes bestimmt. Wenn eine unechte Münze absichtlich und geschickt so hergestellt wird, dass sie gleiche
Grösse und Gewicht wie eine normale echte Münze hat, ist ein solcher Prüfapparat nicht imstande, eine falsche Münze von der echten zu unterscheiden.
Die Erfindung sieht daher einen Apparat zur Feststellung von unechten oder nachgeahmten Münzen vor, sogar wenn diese in Grösse und Gewicht gleich wie echte Münzen herge stellt sind.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erwägung der Tatsache, dass ein in einem freien Raum befindlicher fester
Körper eine Eigenschwingung in einem Medium hat. Wenn eine akustische Schwingung durch ein Medium als eine Längswelle oder Querwelle ausgebreitet wird, wird das Mass der Ausbreitung durch eine Funktion der Dichte, Elastizitätsmodul, Kontraktionskoeffizient usw. dargestellt, die dem
Material eigen sind. Dichte ist eine physikalische Grösse, welche sich aus den Aussenabmessungen und Gewicht des Materials ableitet, während Elastizitätsmodul und Kontrak tionskoeffizient physikalische Grössen sind, welche sich auf die
Eigenschaften eines Körpers für akustische Ausbreitung beziehen. Daher wird das Messen der spezifischen Resonanzfrequenz, die von einer solchen physikalischen Grösse abhängt, vorteilhaft benutzt, um Münzen mit hoher Auswählgenauigkeit zu bestimmen.
Die Erfindung benützt die Tatsache, dass eine Münze ihre besondere Schwingungsfrequenz hat. Sie besitzt eine steile
Resonanzcharakteristik bei Erregung durch Eigenschwingung.
Wenn einer Münze ein Stoss in einem freien Raum erteilt wird, schwingt sie mit verschiedenen Schwingungsweisen, erzeugt aber eine besondere Schallwelle, welche die Eigenschwingung enthält. Somit lässt das Messen der Eigenschwingung eine besondere Münze von andern erkennen.
Gemäss der vorliegenden Erfindung ist der Münzprüf apparat gekennzeichnet durch eine mechanische Münzenprüfstelle mit einem Druckwandler zum Umwandeln von mechani schem Schwingungsdruck in einen elektrischen Ausgang und mit einem Schallerzeuger zur Erzeugung einer mechanischen
Schwingung einer in der Münzenprüfstelle befindlichen Münze;
durch einen Resonanzwählerkreis, welcher den Druckwandler mit dem Schallerzeuger verbindet und mit der Münzenprüf stelle einen Schwingungserzeuger bildet, welcher einen Schwingungssignalausgang einer einzelnen Schwingungsweise erzeugt, welcher Resonanzwählerkreis auch eine positive Rück kopplung vom Druckwandler über einen Verstärker, einen
Phasenschieberkreis und einen Begrenzer ergibt, welche Rück kopplung den Schallerzeuger betreibt, wodurch beim Anspre chen auf eine mechanische, ursprünglich der Prüfmünze erteilte
Schwingung die Prüfmünze durch den Schallerzeuger auf ihrer
Eigenfrequenz in Schwingung versetzt wird; welcher Resonanz wählerkreis einen auf die Eigenfrequenz einer echten Münze abgestimmten Frequenzwähler aufweist, wobei ihr Faktor Q ein Maximum ist, wenn die Prüfmünze eine echte Münze ist;
und durch an den Ausgang des Frequenzwählers angeschlossene
Mittel, die ein der Grösse des Faktors Q entsprechendes
Anzeigesignal zur Feststellung der Echtheit der Prüfmünze ergeben; welcher Frequenzwähler ein L-C Resonanzkreis ist, und welche an den Ausgang des Frequenzwählers angeschlossene Mittel einen Gleichrichter zur Umwandlung des Ausgangs des Frequenzwählers in einen Gleichstrom aufweisen und an den Ausgang dieses Gleichrichters ein Gleichheitsprüfer angeschlossen ist, welcher auf einen vorbestimmten Schwellenwert eingestellt ist, wodurch ein Gleichheitsprüfer-Ausgangssignal erhalten wird, das nur auf eine echte Münze als Prüfmünze anspricht.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielsweise beschrieben, in welcher
Fig. 1 schematisch eine Münzenprüfstelle zeigt, welche den wesentlichen Teil des Apparates der Erfindung bildet.
Fig. 2 ist ein Blockschema eines Münzenprüfapprates nach der Erfindung.
An der Münzenprüfstelle ist die zu prüfende Münze 1, ein Schallerzeuger 2 und ein Druckwandler 3 vorhanden, der inbezug auf die Münze dem Schallerzeuger gegenüberliegt.
Wenn der Schallerzeuger 2 betrieben wird, kann die Münze 1 nur schwingen, wenn sie durch die ihr eigene, mechanische Resonanzfrequenz beeinflusst wird, jedoch schwingt die Münze nur einwenig bei den anderen Frequenzen.
Der Druckwandler 3 empfängt den Schalldruck der mechanischen Resonanzschwingung der Münze 1 und wirkt als ein Schalldruckmikrophon oder ein Schall-Elektrizitäts Wandler, welcher den Schalldruck in ein elektrisches Signal umwandelt.
Der Ausgang des Druckwandlers 3 ist ein elektrisches Signal, welches eine Frequenz der Eigenschwingung der Münze 1 hat.
Das Ausgangssignal des Druckwandlers 3 wird an einen Verstärker 4 für positive Rückkopplungsverstärkung des Rückkopplungskreises übertragen. Dann wird der Kreis 2, 1, 3,4 mit der Resonanzfrequenz der Münze 1 schwingen.
In Fig. 2 stellt die Zahl 5 die Münzenprüfstelle dar, an der die Münze 1, der Schallerzeuger 2 und der Druckwandler 3 vorhanden sind, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Die Zahl 6 stellt den Verstärker 4 der Fig. 1 dar.
Der Ausgang der Münzenprüfstelle 5, welche die zu bestimmende Münze enthält, wird durch den Verstärker 6 verstärkt und auf die Münzenprüfstelle 5 über einen Phasenverschieberkreis 7, einen Begrenzer 8 und einen Wählerkreis 9 rückgekoppelt. Die geschlossene Schlaufe der Blöcke 5, 6, 7, 8, 9, 5 in Fig. 2 bildet den Rückkopplungsverstärkergenerator, wie es inbezug auf Fig. 1 beschrieben ist.
Der Phasenverschiebekreis 7 führt die Phasenverschiebung so durch, dass der Rückkopplungsverstärkergenerator die postive Rückkopplung mit einer korrekten Phasenverschiebung ausführt. Der Begrenzer 8 dient zum Einstellen der Amplitude auf ein vorbestimmtes Niveau, so dass das Ausgangsniveau entsprechend einem Unterschied im Schwingungsniveau sich nicht ändern wird.
Der Wählerkreis 9 bildet einen L-C-Resonanzkreis und bestimmt das Q gemäss der selektiven Charakteristik der Münze, so dass er eine Frequenzcharakteristik vorsieht, welche eine für Frequenzauswahl passende Wellenform hat. Diese Welle ist ein Impuls, welcher steile auflaufende und ablaufende Ränder oder Flanken hat, welcher aber eine annähernd runde obere, bergförmige Kurve beim Spitzenwert, um einen vorbestimmten kleinen Möglichkeitsbereich gegen kleinsten Unterschied und selektiven Irrtum infolge eines feinen Risses oder einer leichten Deformation von echten Münzen zu gestatten. So kann der kleine Möglichkeitsbereich durch den Entwurf des L-C-Kreises in einen vorbestimmten Bereich eingestellt werden. Daher kann vermieden werden, dass echte Münzen irrtümlich zurückgewiesen werden.
Ein Teil des Ausgangs des Wählerkreises 9 der Fig. 2 wird zur Münzenprüfstelle zurückgekoppelt, und ein Teil wird auch einem Gleichrichterkreis 10 zur Umwandlung auf ein Gleich stromniveau zugeführt und wird seinerseits auf einen Gleichheitsprüfer 11 übertragen.
Der Gleichheitsprüfer 11 ist auf einen vorbestimmten Schwellenwert eingestellt und bewirkt das Schalten des Ausgangssignals vom Wählerkreis 9 in den Ein - oder Aus Zustand im Vergleich mit dem Schwellenniveau. Der Ein Zustand wird z.B. eingestellt, um echte Münzen festzustellen und anzunehmen, während Aus für die Wahrnehmung von unechten Münzen für deren Rückweisung eingestellt wird.
Wie vorstehend erläutert, benutzt die Erfindung die einer Münze eigene mechanische Resonanz, um diese in einen Rückkopplungskreis eines Rückkopplungs-Verstärkergenerators einzugeben, so dass der Generator kontinuierlich schwingen kann.
Eine Münze ergibt verschiedene Schwingungsformen, wie ihre Dickenschwingung, Biegeschwingung und Unebenheitsschwingung, und ausserdem erzeugt sie ihre Versetzungsschwingung und andere verschiedene Schwingungen. Wenn eine Münze durch einen Hammer angeschlagen wird, um eine Schwingung hervorzurufen, so werden solche verschiedene Schwingungsweisen erzeugt.
Der Frequenzwählerkreis 9 bewirkt das rasche Aufnehmen einer besonderen einzelnen Schwingungssignalweise aus verschiedenen Schwingungsweisen. Somit wird das aufgenommene Signal in der Frequenz ausgewählt, um die Echtheit einer gegebenen Münze zu bestimmen.