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.
The invention relates to a coin validator and, more particularly, to an electrical apparatus for the detection of counterfeit or counterfeit coins.
The modern development of automatic machines, automatic vending machines, automatic coin changers, etc., requires technically correct and reliable apparatus for checking coins, which only accept genuine coins and reject all incorrect coins.
In a common coin validator, counterfeit or counterfeit coins are determined by measuring their external dimensions and weight. When a fake coin is deliberately and skillfully made to be the same
The size and weight of a normal genuine coin, such a testing device is not able to distinguish a false coin from the real one.
The invention therefore provides an apparatus for detecting counterfeit or counterfeit coins, even if they are the same size and weight as real coins Herge.
The present invention is based on the consideration of the fact that a solid
Body has its own vibration in a medium. When an acoustic vibration is propagated through a medium as a longitudinal wave or a transverse wave, the extent of the propagation is represented by a function of density, elastic modulus, coefficient of contraction, etc. corresponding to the
Material. Density is a physical quantity that is derived from the outer dimensions and weight of the material, while the modulus of elasticity and the coefficient of contraction are physical quantities that relate to the
Relate properties of a body for acoustic propagation. Therefore, the measurement of the specific resonance frequency, which depends on such a physical quantity, is advantageously used to determine coins with high selection accuracy.
The invention makes use of the fact that a coin has its particular vibration frequency. She has a steep
Resonance characteristics when excited by natural oscillation.
When a coin is given a push in a free space, it vibrates with different modes of vibration, but generates a special sound wave which contains the natural vibration. Thus, measuring the natural oscillation allows a particular coin to be recognized by others.
According to the present invention, the coin testing apparatus is characterized by a mechanical coin testing station with a pressure transducer for converting mechanical vibration pressure into an electrical output and with a sound generator for generating a mechanical one
Vibration of a coin located in the coin testing station;
by a resonance selector circuit, which connects the pressure transducer with the sound generator and forms a vibration generator with the coin testing point, which generates an oscillation signal output of a single mode of oscillation, which resonance selector circuit also has a positive feedback from the pressure transducer via an amplifier, a
Phase shifter circuit and a limiter results in which feedback operates the sound generator, whereby when Anspre chen to a mechanical, originally issued to the test coin
Vibration of the test coin through the sound generator on its
Natural frequency is set in oscillation; which resonance selector circuit has a frequency selector tuned to the natural frequency of a real coin, its factor Q being a maximum if the test coin is a real coin;
and by connected to the output of the frequency selector
Means that correspond to the size of the Q factor
Display signal to determine the authenticity of the test coin result; which frequency selector is an LC resonant circuit, and which means connected to the output of the frequency selector have a rectifier for converting the output of the frequency selector into a direct current and to the output of this rectifier an equality checker is connected, which is set to a predetermined threshold value, whereby an equality checker Output signal is obtained which only responds to a real coin as a validation coin.
The invention will now be described with reference to the drawing, for example, in which
Fig. 1 shows schematically a coin inspection station which forms the essential part of the apparatus of the invention.
Fig. 2 is a block diagram of a coin validator according to the invention.
At the coin testing station there is the coin 1 to be tested, a sound generator 2 and a pressure transducer 3 which is opposite the sound generator with respect to the coin.
When the sound generator 2 is operated, the coin 1 can only vibrate if it is influenced by its own mechanical resonance frequency, but the coin only vibrates slightly at the other frequencies.
The pressure transducer 3 receives the sound pressure of the mechanical resonance vibration of the coin 1 and acts as a sound pressure microphone or a sound-electricity converter which converts the sound pressure into an electrical signal.
The output of the pressure transducer 3 is an electrical signal which has a frequency of the natural oscillation of the coin 1.
The output of the pressure transducer 3 is transmitted to an amplifier 4 for positive feedback amplification of the feedback circuit. Then the circle 2, 1, 3, 4 will vibrate with the resonance frequency of the coin 1.
In FIG. 2, the number 5 represents the coin inspection point at which the coin 1, the sound generator 2 and the pressure transducer 3 are present, as shown in FIG. The number 6 represents the amplifier 4 of FIG.
The output of the coin inspection station 5, which contains the coin to be determined, is amplified by the amplifier 6 and fed back to the coin inspection station 5 via a phase shift circuit 7, a limiter 8 and a selector circuit 9. The closed loop of blocks 5, 6, 7, 8, 9, 5 in FIG. 2 forms the feedback amplifier generator as described with reference to FIG.
The phase shifting circuit 7 performs the phase shift so that the feedback amplifier generator performs the positive feedback with a correct phase shift. The limiter 8 serves to set the amplitude to a predetermined level so that the initial level will not change according to a difference in the vibration level.
The selector circuit 9 forms an L-C resonance circuit and determines the Q according to the selective characteristic of the coin, so that it provides a frequency characteristic which has a waveform suitable for frequency selection. This wave is an impulse which has steep rising and falling edges or flanks, but which has an approximately round upper, mountain-shaped curve at the peak value, around a predetermined small range of possibility against the smallest difference and selective error due to a fine crack or a slight deformation of real coins to allow. Thus, the small possibility area can be set in a predetermined range by designing the L-C circle. Therefore, real coins can be prevented from being mistakenly rejected.
Part of the output of the selector circuit 9 of FIG. 2 is fed back to the coin checking station, and a part is also fed to a rectifier circuit 10 for conversion to a direct current level and is in turn transmitted to an equality checker 11.
The equality checker 11 is set to a predetermined threshold value and causes the output signal from the selector circuit 9 to be switched to the on or off state in comparison with the threshold level. The one state is e.g. set to detect and accept real coins, while Off is set to detect fake coins for rejection.
As explained above, the invention uses mechanical resonance inherent in a coin to input it into a feedback circuit of a feedback amplifier generator so that the generator can oscillate continuously.
A coin gives various forms of vibration such as its thickness vibration, bending vibration, and bump vibration, and also generates its dislocation vibration and other various vibrations. When a coin is struck by a hammer to cause vibration, such various modes of vibration are generated.
The frequency selector circuit 9 causes the rapid pick-up of a particular individual vibration signal type from various vibration modes. Thus, the received signal is selected in frequency to determine the authenticity of a given coin.