CN102737433A

CN102737433A - 硬币检测装置

Info

Publication number: CN102737433A
Application number: CN2011100947296A
Authority: CN
Inventors: 李品佳; 黄瑞嘉; 詹少渤
Original assignee: JIHONG ELECTRONIC CO Ltd
Current assignee: JIHONG ELECTRONIC CO Ltd; International Currency Technologies Corp
Priority date: 2011-04-15
Filing date: 2011-04-15
Publication date: 2012-10-17

Abstract

本发明有关一种硬币检测装置，其于振荡电路为具有一振荡器及感测线圈，并以振荡电路连接有具有缓冲器的调频解调器及调幅解调器，且调频解调器、调幅解调器连接有辨识逻辑单元，当硬币通过感测线圈时，可使感测线圈所产生的涡电流电感值发生变化，并通过调频解调器、调幅解调器将振荡电路所输出的振荡信号的电压频率变化、振幅大小同时进行解调输出已解调调频波信号、已解调调幅波信号，再利用辨识逻辑单元根据已解调调频波信号与已解调调幅波信号的波形以时间为参数结合后的相对关系，提升其整体对硬币的币值与真伪辨识时的准确率与稳定性。

Description

硬币检测装置

技术领域

本发明涉及一种硬币检测装置，尤指振荡电路的感测线圈可感测硬币通过时产生的涡电流电感值变化，并通过调频解调器、调幅解调器解调后，利用辨识逻辑单元根据已解调调频波信号与已解调调幅波信号的波形以时间为参数结合后的相对关系，提升硬币辨识时的准确率与稳定性。

背景技术

现今社会文明与科技高度发展，不但加速了人们生活的步调，对于生活品质要求更趋向于方便、快速，也正因如此，在许多公共场所中为了考量到民众所注重的便利性及时效性大都设置有自动化贩卖机器，除了可大幅节省人事雇用的成本，而随着贩卖的商品种类越来越多，即需具备有更多附加的功能。

再者，一般自动化贩卖机器与游乐场所内的游戏机台，利用硬币接收器来提供使用者投入硬币进行选择、操作，以达到无人化经营及自助结帐的目的；然而，随着自动化贩卖机器所能交易、贩卖的商品种类增加、单价不尽相同，或是因应游戏机台进行硬币接收功能，其机体内部的硬币接收器皆会设置有感测模块，以辨识硬币的币值及真伪，且因硬币不论是国家制造的钱币或游乐场自制的代币，依币值的不同也会有尺寸上的差异，故硬币接收器在辨识硬币的币值及真伪时的正确性则将攸关到业者经营的生计与利润，以及消费者本身消费上的权益。

而目前业者大多是采用非接触式位移感测器来作金属硬币的感测模块，并在所有非接触式位移感测器中，由于涡电流感测器为具有体积小以及可在高温或尘埃、污染环境下操作等优点，使其成为最适于硬币近距离范围内量测的位移感测器之一，且因金属硬币的材质大致上可区分为强磁体(如铁、铜、镍等)与弱磁体(如铝、铅等)两种，其感测方法为感测线圈导通后产生一振荡频率，进而形成一可感应各种金属材质制成硬币的交流磁场，并与硬币产生电磁感应诱发出涡电流，而感测线圈与硬币之间的距离、硬币的几何形状(如尺寸大小、厚度等)以及硬币本身的导磁数大小皆会使涡电流发生变化，故，在一定的振荡频率下如有不同金属材质的硬币通过该感测线圈时，其互感耦合的程度也会随的变化而造成感测线圈电感值的改变，以此可对投入的硬币币值及真伪进行辨识。

因此，由上述的涡电流位移感测器作动原理可知，当硬币通过感测线圈时的变化可利用感测电路转换成以电压或电流的形式表示出来，且感测电路可分为调幅(AM)及调频(FM)两种方式，其中调幅电路是利用感测线圈等效电阻及等效电感所造成电压振幅的大小变化来作为感测的依据，而调频电路则是利用感测线圈等效电感所造成频率的变化来作为感测依据，但因调频电路频率并非定值，集肤深度会随着频率而变动，在较低激磁频率时(如0.5～2MHz)受到金属材质制成硬币的电损(Electrical Run Out)影响较调幅电路来得大，精确度将不如调幅电路来得好，虽然一般来说，激磁频率愈高所造成的集肤深度愈小，此种硬币本身的电阻数及导磁数所造成的电损现象将愈不明显，不过随着激磁频率愈高而后续所需的信号处理则将愈趋于复杂，整体成本也相对增加；此外，由于调频电路可利用限幅方式消除外来干扰所引起的寄生调幅、抗干扰能力强而失真小，而调幅电路中的已调幅信号的波形幅度为处于变动的，所以不能采用限幅方式，且因调频电路的频带宽度比调幅电路为大、功率利用率高，故，调频电路与调幅电路两者各有其使用上的优缺点，若是能研发出一种可以调幅及调频两种方式同时进行硬币的币值及真伪辨识的感测模块，即可提高对硬币辨识时的准确率，而有待从事此行业者重新设计来加以有效解决。

发明内容

发明人有鉴于上述的问题与缺点，乃搜集相关资料经由多方的评估及考量，并利用从事于此行业的多年研发经验不断试作与修改，始设计出此种可以调幅及调频两种方式同时进行硬币币值及真伪辨识而可提高整体辨识的准确率的硬币检测装置发明专利诞生。

本发明的主要目的乃在于当不同几何形状或材质制成的硬币通过振荡电路的感测线圈时，可使感测线圈产生的涡电流电感值发生变化，即可通过具缓冲器的调频解调器及调幅解调器将振荡电路所输出的振荡信号的电压频率变化、振幅大小同时进行解调输出已解调调频波信号、已解调调幅波信号后，再利用辨识逻辑单元根据已解调调频波信号与已解调调幅波信号的波形以时间作为参数结合后所产生的输出电压差距范围，以及上述结合后的波形同一时间的相对关系与预设值进行比对，提升其整体对硬币的币值与真伪辨识时的准确率与稳定性。

本发明的次要目的乃在于振荡电路所输出的振荡信号与已解调调频波信号、已解调调幅波信号经由数学公式计算后可得到一具幅角的振荡信号，且该振荡信号与原始振荡信号会产生一定的差距范围，如此便可通过输出电压差距范围，以及上述结合后的波形同一时间的相对关系参数与预设值来进行比对，提升硬币辨识时的准确率，且可保留已解调调幅波信号的辨识效果，而不会产生相互影响，使已解调调频波信号与已解调调幅波信号可保留各自特性。

本发明的另一目的乃在于辨识逻辑单元为可将已解调调频波信号与已解调调幅波信号的波形重迭结合在一起后转换成已解调调频波信号与已解调调幅波信号模态图，并根据已解调调频波信号与已解调调幅波信号模态图中的分布情况与特征进行统计、分类，便可撷取出包括水平轴或垂直轴的最大值、转折点或其他各种相关的参数与预设值进行比对，以此作为硬币的币值及真伪的判断标准。

为实现上述目的，本发明的硬币检测装置，包括有振荡电路、调频解调器、调幅解调器及辨识逻辑单元；

其中，振荡电路具有能够产生预定振荡频率激磁信号的振荡器，振荡器连接有能够接收激磁信号形成交流磁场感测硬币通过所产生涡电流电感值的变化使振荡电路输出振荡信号的感测线圈，振荡电路连接有具有缓冲器且能够将振荡信号电压频率变化、振幅大小同时进行解调并分别输出已解调调频波信号、已解调调幅波信号的调频解调器及调幅解调器；

调频解调器、调幅解调器连接有根据已解调调频波信号、已解调调幅波信号以时间为参数的相对关系进行硬币的币值及真伪辨识的辨识逻辑单元。

优选地，该振荡电路的振荡器为一LC振荡电路。

优选地，该振荡电路的振荡器为考毕兹振荡器或哈特莱振荡器。

本发明通过调频解调器、调幅解调器将振荡电路所输出的振荡信号的电压频率变化、振幅大小同时进行解调输出已解调调频波信号、已解调调幅波信号，再利用辨识逻辑单元根据已解调调频波信号与已解调调幅波信号的波形以时间为参数结合后的相对关系，提升其整体对硬币的币值与真伪辨识时的准确率与稳定性。

附图说明

图1为本发明的方块图；

图2为本发明的已解调调频波信号波形图；

图3为本发明的已解调调幅波信号波形图；

图4为本发明的已解调调频波信号与已解调调幅波信号波形图；

图5为本发明的已解调调频波信号与已解调调幅波信号模态图；

图6为本发明的振荡信号向量图。

附图标记说明：1-振荡电路；11-振荡器；12-感测线圈；2-调频解调器；21-缓冲器；3-调幅解调器；31-缓冲器；4-辨识逻辑单元；5-硬币。

具体实施方式

为达成上述目的及功效，本发明所采用的技术手段及其构造，兹绘附图就本发明的较佳实施例详加说明其特征与功能如下，以利完全了解。

请参阅图1所示，为本发明的方块图，由图中可清楚看出，本发明为包括有振荡电路1、调频解调器2、调幅解调器3及辨识逻辑单元4，其中振荡电路1为具有可产生预定振荡频率F激磁信号的振荡器11，并以振荡器11连接有可接收激磁信号形成交流磁场用以感测硬币5通过所产生涡电流电感值的变化使振荡电路1输出振荡信号F的感测线圈12，而振荡电路1连接有具有缓冲器21、31且可将振荡信号F的电压频率变化、振幅大小同时进行解调后分别输出已解调调频波信号X、已解调调幅波信号Y的调频解调器2及调幅解调器3，并由调频解调器2、调幅解调器3连接有可根据已解调调频波信号X、已解调调幅波信号Y的波形以时间作为参数结合后所产生的相对关系进行硬币5的币值及真伪辨识的辨识逻辑单元4。

再者，上述振荡电路1的振荡器11最佳的一具体实施例可为LC振荡(LCOscillation)电路，但在实际使用时，并非是以此作为局限，且该LC振荡电路亦可为考毕兹(Colpitts)振荡器、哈特莱(Hartley)振荡器或其他可产生一预定振荡频率

的谐振式电路，其中考毕兹振荡器主要利用感测线圈12的等效电感L与二电容C并联的电路构成谐振回路，而哈特莱振荡器则利用一抽头线圈电感(Tapped Inductor)与一可变电容并联的电路构成谐振回路，并由振荡元件提供频率稳定的高频激磁信号，用以控制振荡器11所产生的振荡频率F。

请同时参阅图1、4、5及图6所示，分别为本发明的方块图、已解调调频波信号与已解调调幅波信号波形图、已解调调频波信号与已解调调幅波信号模态图及振荡信号向量图，由图中可清楚看出，本发明硬币检测装置为可应用于自动化贩卖机器、游戏机台(图中未示出)或其他可提供商品购买、消费服务的消费统，即可将硬币检测装置设置于自动化贩卖机器、游戏机台或消费统的主机内部，以辨识硬币5的币值与真伪，当使用者将硬币5为由面板上的投币口投入时，可使硬币5沿着投币口内侧的通道滚动至硬币检测装置处，此时，便可通过振荡电路1的振荡器11产生一具预定振荡频率F的激磁信号，使感测线圈(Eddy Current Sensor)12接收激磁信号导通后形成可感应各种金属材质制成硬币5的交流磁场，并与硬币5产生电磁感应引起涡电流，当硬币5通过感测线圈12所引起的交流磁场时，可使感测线圈12产生的涡电流电感值发生变化，并造成振荡电路1所输出的振荡信号F等效阻抗或振荡频率F也会因能量损失(Energy Loss)随的发生变化，而振荡频率F的频率值F+ΔF大小可根据振荡频率公式

计算得知，其中等效电感L的电感值L+ΔL大小为取决于感测线圈12的涡电流变化，且该振荡信号F的振荡频率F可经由调频解调器(FM Demodulation)2来将噪声、杂信干扰分离以及放大等处理进行解调后输出已解调调频波信号X，且已解调调频波信号X的波形(VX)可被描绘出如第二图的已解调调频波信号波形图所示，其中水平轴(t)为时间、垂直轴(V)为输出电压。

再者，上述振荡电路1所输出的振荡信号F等效阻抗发生变化时，亦将导致其振荡频率F偏离激磁信号频率，并使振幅降低在包络线范围内产生周期性的变化，而振荡信号F的振幅峰值可经由包络线检测器(Envelope Detector)或另一调幅解调器(AM Demodulation)3进行解调后输出已解调调幅波信号Y，且已解调调幅波信号Y的波形(Vy)可被描绘出如图3的已解调调幅波信号波形图所示，其中水平轴(t)为时间、垂直轴(V)为输出电压。

当主机内部的通道没有硬币5的通过时，感测线圈12的涡电流电感值将保持一定而不会发生变化，若有硬币5通过感测线圈12时，因感测线圈12与硬币5之间的距离、硬币5的几何形状(如尺寸大小、厚度等)及硬币5本身材质的导磁数等皆会使其涡电流电感值发生变化，并造成振荡电路1所输出的正弦波振荡信号F的电压振幅变小、频率也相对变快或变慢，以致使感测线圈12与硬币5必须在较小的量测距离进行感测，而无法精确的获得感测输出电压、频宽因此无法提升，影响硬币5辨识时的准确率，故，本发明人有鉴于实际感测上的问题与缺点，于是遂进一步研发出此种可以调幅及调频方式同时进行硬币5的币值及真伪辨识而可提高整体辨识准确率的硬币检测装置，其将已解调调频波信号X与已解调调幅波信号Y的波形(如Vx、Vy)重迭结合在一起后即可描绘出如图4的已解调调频波信号与已解调调幅波信号波形图，再利用辨识逻辑(Recognition Logic)单元4引用软件程序库执行运算逻辑以时间作为参数同时将已解调调频波信号X及已解调调幅波信号Y转换成如第五图的已解调调频波信号与已解调调幅波信号模态图，其中水平轴为已解调调频波信号X的波形(Vx)、垂直轴为已解调调幅波信号Y的波形(Vy)，并根据已解调调频波信号与已解调调幅波信号模态图中已解调调频波信号X与已解调调幅波信号Y以时间作为参数结合后所产生的输出电压差距范围，以及上述结合后的波形同一时间的分布情况与特征等相对关系进行统计、分类，便可撷取出包括水平轴或垂直轴的最大值、转折点或其他各种相关的参数与预设值进行比对，以此作为硬币5的币值及真伪的判断标准，若使用者投入的硬币5辨识为一伪币时，硬币5便会由通道内侧处的闸门沿着退币通道朝面板上的退币口退出，而硬币5辨识为一真币时，电磁阀则会带动闸门活动位移，使硬币5通过出币口后掉落至机体内部的收币容器中来进行收纳。

而在图6的振荡信号向量图中可清楚看出，其中水平轴为实部(Vreal)、垂直轴为虚部(Vimag)，而振荡信号F解调后所输出的已解调调幅波信号Y向量与已解调调频波信号X向量为形成垂直角度，且振荡电路1所输出的振荡信号F向量与已解调调频波信号X向量、已解调调幅波信号Y向量经由数学公式计算后可以得到幅角θ＝tan^-1〔Y/(F+X)〕的振荡信号F’向量，使振荡信号F’向量与原始振荡信号F向量即会产生一定的差距范围，如此便可通过已解调调频波信号X与已解调调幅波信号Y的波形以时间为参数重迭结合在一起后所产生的输出电压差距范围，以及上述结合后的波形同一时间的分布情况与特征等相对关系参数与预设值来进行比对，并提升其整体对硬币5辨识时的准确率与稳定性，且可保留已解调调幅波信号Y的辨识效果，使已解调调频波信号X与已解调调幅波信号Y可保留各自特性。

此外，以上所述仅为本发明较佳实施例而已，非因此即局限本发明的专利范围，本发明主要针对振荡电路1所具的振荡器11为连接有可感测硬币5通过所产生涡电流电感值的变化的感测线圈12，并以振荡电路1连接有具有缓冲器21、31且可将振荡信号F的电压频率变化、振幅大小同时进行解调的调频解调器2及调幅解调器3，再由调频解调器2、调幅解调器3连接有辨识逻辑单元4，因此，当不同几何形状或材质制成的硬币5通过感测线圈12时，其互感耦合程度也会随的改变并造成感测线圈12产生的涡电流电感值的变化，即可通过调频解调器2及调幅解调器3将振荡信号F的电压频率变化、振幅大小同时进行解调后输出已解调调频波信号X、已解调调幅波信号Y，再利用辨识逻辑单元4根据已解调调频波信号X与已解调调幅波信号Y的波形以时间作为参数重迭结合后所产生的输出电压差距范围，以及上述结合后的波形同一时间的相对关系进行比对，提升其整体对硬币5辨识时的准确率与稳定性。

上述详细说明为针对本发明一种较佳的可行实施例说明而已，惟该实施例并非用以限定本发明的申请专利范围，凡其它未脱离本发明所揭示的技艺精神下所完成的均等变化与修饰变更，均应包含于本发明所涵盖的专利范围中。

综上所述，本发明硬币检测装置于使用时为确实能达到其功效及目的，故本发明诚为一实用性优异的发明，为符合发明专利的申请要件，爰依法提出申请，盼审委早日赐准本发明，以保障发明人的辛苦发明，倘若钧局有任何稽疑，请不吝来函指示，发明人定当竭力配合，实感公便。

Claims

1.一种硬币检测装置，其特征在于，包括有振荡电路、调频解调器、调幅解调器及辨识逻辑单元；其中，

振荡电路具有能够产生预定振荡频率激磁信号的振荡器，振荡器连接有能够接收激磁信号形成交流磁场感测硬币通过所产生涡电流电感值的变化使振荡电路输出振荡信号的感测线圈，振荡电路连接有具有缓冲器且能够将振荡信号电压频率变化、振幅大小同时进行解调并分别输出已解调调频波信号、已解调调幅波信号的调频解调器及调幅解调器；

2.如权利要求1所述的硬币检测装置，其特征在于，该振荡电路的振荡器为一LC振荡电路。

3.如权利要求1所述的硬币检测装置，其特征在于，该振荡电路的振荡器为考毕兹振荡器或哈特莱振荡器。