CN1064925C - 自调节的传感器 - Google Patents

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Abstract

一种用于指示纸片厚度的装置包括：与纸片相接触的第一表面位置；响应第一表面的运动而运动的第二表面，其能够从起始位置移动到传感位置，该位移表示了第一表面从第一位置的运动；信号发生装置，当第二表面在所述起始位置时，该信号发生装置提供一个参考信号输出值；控制电路，其与信号发生装置相连，当所述第二表面的所述起始位置由于所述第一表面的机械磨损变化时，电调整所述信号发生装置，以保持所述参考信号输出值。

Description

自动调节的传感器
本发明的技术领域
本发明概括地涉及传感装置，更具体地说，涉及一种自动调节传感器用于检测介质片的厚度。本发明传感器特别适用于货币发送装置中用于检测货币的厚度，并且在此将通过具体的参考文献进行描述。然而，应当知道，本发明除了应用于由于机器需件磨损造成的偏差需要测距规校正来消除的情况外，在其他厚度传感应用中也有优点。
发明背景
本发明涉及格雷夫(Grafe)等人的美国专利证书4，664，369中披露的用于检测沿货币分送装置的通道移动的货币厚度的一种传感器装置。一般来说，这种装置包括一个Y型或叉骨型的元件，该元件被设置在一个栓或支杆上旋转。Y型元件包括位于一端的指状物和位于另外一端的薄片，并且Y型元件设置在栓上，以便使指状物向货币通过的平板偏置。Y型元件薄片端包括一个金属目标板，它与接近传感器相邻。使用一套螺钉以调节栓上的Y型元件的位置以便在目标板和接近传感器之间形成预定的间隙。接近传感器起一个信号产生装置的作用，并且最好使其产生的电压信号与金属目标与传感器之间距离成比例。
当货币从Y型元件的指状物和平板之间通过时，Y型元件围绕栓稍微旋转，由此使金属目标相对接近传感器移动。目标板相对于接近传感器的运动，产生了一个信号，表示传感器到目标板的距离。接近传感器产生的信号表示平板和指状物之间通过的货币纸的厚度。
前述美国专利证书No．4，664，369中的装置用于测量货币的厚度已被证明是很成功的。然而，该装置的一个问题是需要定期地重新调节Y型元件以调节目标板相对于接近传感器的位置，即使目标板与传感器的操作范围对中。这种调节是需要的，因为机器零件，特别是Y型元件的指状物一般用塑料制成，被通过的纸片磨损，使得邻近传感器与目标板之间的间隙随着时间慢慢变化。在这一点上，接近传感器是非常敏感的，间隙每变化0．0254mm(0．001英寸)，输出电压变化0．4伏。因此，即使机器零件最细微的磨损就可使输出电压产生显著的变化。这种磨损在零件的使用寿命内通常需要调整两到三次。除了在该领域参加该系统调整的技术人员的费用外，通常用于ATM机器上的货币发送装置在没有进行调整之前是无法运行的。换句话说，ATM机或类似的装置在没有重新调整之前是无法使用的。
因此，本发明的目的是提供一种用于指示在纸片通道内移动的一张或多张纸片的厚度的装置，它采用一个自动调整反馈控制电路来自动修正由机械磨损引起的传感器偏移。
发明概述
根据本发明，提供了一种用于指示在纸片通道内移动的一张或多张纸片的厚度的装置，该装置包括：
第一表面，其处于与沿所述纸片通道运动的纸片相接触的位置，所述第一表面有一个相应于无纸时的第一位置，并且当与纸片接触时，所述第一表面能够从所述第一位置开始移动；
第二表面，其响应所述第一表面的运动而运动，所述第二表面能够从对应于所述第一位置的起始位置移动到传感位置，所述第二表面展示从所述起始位置的位移，该位移表示了所述第一表面从所述第一位置的运动；
信号发生装置，其产生的电信号与所述第二表面从所述起始位置的位移相关，当所述第二表面在所述起始位置时，所述信号发生装置提供一个参考信号输出值；
控制电路，其与信号发生装置相连，当所述第二表面的所述起始位置由于所述第一表面的机械磨损变化时，电调整所述信号发生装置，以保持所述参考信号输出值。
其中所述信号发生装置可以是一个无触点传感器，也可以是一个接近传感器。
其中所述控制电路包括监测所述第二表面的起始位置改变的装置。
其中所述控制电路，当所述第二表面的起始位置变化长时间超过预定量后，调整所述发生装置。
所述指示纸片厚度的装置还可包括由于监测所述第二表面的所述起始位置超时的装置，以检测所述起始位置的任何变化。
这些及其他的目的和优点，从下面对优选实施例的描述，结合附图将变得明显。
附图简述
本发明可以用一些零件和零件布置组成，本发明的优选实施例将在说明书中结合所示附图详细描述，其中：
图1为纸币发送机器的侧面剖视图，显示了货币厚度显示装置，该装置说明了本发明的一个方面；
图2为图1所示的货币厚度装置的控制电路的示意图。
优选实施例的详细描述
现参看附图，在此，附图的目的只是对本发明优选实施例进行说明，而不是为了限制本发明优选实施例，图1所示为货币发送系统10，用于发送单一的片介质。货币发送系统10包括一个磨擦捡拾机12，用于移动片介质的单张纸片，更具体地说，附图中用“C”表示的货币，从图中用“S”表示的纸叠中移出。纸叠S被包含在金属箱14内，它在图1中被局部示出。金属箱14的一端有开口16，它将纸叠S暴露于安装在轴24上用于转动的捡拾滚筒22。捡拾滚筒22包括高摩擦环绕部分26和低摩擦环绕部分28。捡拾滚筒22被定位成滚筒22的周边少量延伸到金属箱14的开口16。轴24被安装在包含货币金属箱14和捡拾机12的框架或壳30内。在操作货币发送系统10和捡拾机12的计算机的控制下，轴24被步进马达(没有示出)驱动。
反向转动滚筒34被安装在轴36上与捡拾滚筒22相邻的位置。反向滚筒34的外表面与捡拾滚筒22极其接近，但不接触。反向滚筒34被机器(没有示出)驱动。在正常操作过程中，捡拾滚筒22沿箭头A的方向转动而反向滚筒34沿箭头B的方向转动。板42被安装在邻近捡拾滚筒22和反向滚筒34处。板42的开口允许反向滚筒34从此延伸并允许捡拾滚筒22的一部分与板42相贯。板42限定了一个通道，在图中用44表示，货币的纸片C沿此经过。发送通道46位于壳30内从此处排出纸片S。
捡拾机12包括一个通常为Y形或叉骨形的元件50。Y形元件50包括上臂部分52和两个隔开的下臂部分54。下臂部分54通常为钩形如图1所示，并且被间隔开放置在捡拾滚筒22的两侧使钩形部分绕轴24延伸。下臂部分54的自由端有一轮廓面56，用于与板42接触，并与从此通过的纸片S接触。在Y形元件50的中间断面，即在下臂54与上臂52的接合处，有一空穴66。空穴66的形状通常为圆筒状并包括一个球面底部68。空穴66设置成可容纳一个可调整的悬挂栓72，它有一个半球面端部74。半球面端部74的尺寸确定成与空穴66的球面底部68配合，在此Y形元件50将自由地以悬挂栓72为轴转动。悬挂栓72被固定在螺杆76上，螺杆76延伸到支杆82的螺孔78内，支杆82设置或固定在壳30上。因此悬挂栓72的位置可以沿螺杆76的轴向调整。在悬挂栓72的上方有一扭转弹簧84与上臂部分52和壳32相连。扭转弹簧84和压缩弹簧62可以操作推动下臂部分54的轮廓面56与板42接触。
目标板86，在优选实施例中为一金属材料圆盘，被固定地安装在上臂部分52上以便能够形成整体并能在此移动。
传感器装置90被安装在壳30内与目标板86相邻。传感器装置90起一个信号发生装置的作用，并且最好其产生与从金属目标板86的表面的平面到传感器装置90的距离成比例的电压信号。
下面参看图2，示出的为传感器装置90的示意框图。传感器装置90通常包括一个磁性的接近传感装置，在图中以92表示，当目标，特别是金属目标靠近它时，能改变传感器的运转特性曲线，例如，由伊利诺斯哈尼威尔公司微开关部(Micro Switch，aDivision of Honeywell Corporation of Illinois)加工的921H26Q型传感器装置。这种传感器产生一个输出电压，在图中以“VO”表示，它的变化与传感器和目标板86之间的相对距离成比例。传感器电路92的一部分包括一个电压计94，在标定传感器92时被用来设置合适的零值或参比值。在这点上，传感器电路92的稳态输出电压VO是可以调整的，即可变化；然而，借助于电位计94，传感电路92的输出值仍然与传感电路92和目标板86之间的相对距离成比例，并加到稳态值上。
根据本发明，一个反馈控制电路96被附加到原有传感电路92上。反馈控制电路96通过产生一个输入或驱动值，用VI表示，送到传感电路92，自动重新调整传感电路92的稳态电压输出值VO。具体地说，控制电路96产生一个输入电压VI，取代从电压分配电位计94的中心引线头输出的值。控制电路96的输入电压VI是基于传感电路92的实际稳态输出电压VO与所要求的设置点或用VR表示的参考电压之间的比较值。控制电路96将实际的稳态输出电压值VO与参考电压VR比较，并调整输入电压VI使得稳态输出电压VO与参考电压VR相等。这里使用的稳态输出电压VO表示当Y形元件50的轮廓面56与板42之间没有介质纸片或货币时的输出值。在这方面，应该了解，当货币C从板42与轮廓面56之间通过时，输出电压VO的增加反应出目标板86相对于传感器装置90的位置变化。因此，在输出电压VO中，只有当电路的稳态输出电压下降被检测到后，控制电路96才调整输入电压VI，因此调整稳态输出电压VO。
控制电路96包括比较装置102，用于比较输出电压VO和参比电压VR，并且还包括调整装置104，用于调整输入电压VI，直到输出电压VO与参比电压相等，重要的是，按照本发明，只有当空载或稳态输出电压VO在一个方向上长时间逐步永久变化时，控制电路96才调整输入电压VI。例如，当稳态输出电压VO显示长时间逐渐永久性减少时，控制电路96将按步骤或被设计来调整输入电压VI。例如，在所示的优选实施例中，传感电路96的工作电压可以在0到10伏之间。参考电压VO可以设置为2伏，因此有8伏的范围用于检测介质或多个介质的厚度。以前的系统不得不将稳态输出电压VO设置到比2伏高的值，比如说5伏，以允许零件磨擦引起的损坏。这样将动态操作测量范围减少到5到10伏的范围，限制了最大厚度介质测量范围。控制电路96可以被设置或设计成只有当输出电压VO降到1．95伏以下后才调整输入电压VI。当输出电压降到1．95伏以下时，控制电路96调整输入电压VI使稳态输出电压VO回到2伏或接近2伏的范围，例如，1．99伏到2．01伏之间，或其他可以接受的范围。
在所示实施例中，当传感器电路92的输出电压VO逐渐减少时，控制电路76用于调整输入电压VI，输出电压VO的减少是由于目标板86轻微地靠近传感器电路92引起的，而这种运动是由于Y型元件50的表面56长时间磨损引起的，这是因为纸片S不断从此处滑过。而传感器电路92的输出电压VO的较大增加是由于货币从板42和下臂部分54的表面56之间通过。另一方面，控制电路96也可以设计或安排为，只有当输出电压VO显示长间逐渐永久性增加时才调整输入电压VI。
控制电路96最好包括数据处理装置(没有示出)用于处理比较函数和电压调整函数。还应安装存储装置106用于监视调整的比例，并且限定当输入电压VI调整到预定的最大值后可以防止输入电压VI进一步调整，并且提供一个信号即已经达到最大可允许调整量。在这方面，当下臂部分54的轮廓面56发生过度磨损时，调整限制显示与传感电路92相关的目标板86的偏移已超过它的工作范围。
根据本发明的操作，当纸片S在捡拾滚筒22的作用下被货币分送系统10分送时，纸片C从板42和Y形元件50的轮廓面56之间通过。纸片C的厚度使Y形元件50绕悬挂栓70旋转，使得目标板86相对于传感器电路92移动。相对运动使得传感器装置90产生电压变化，它显示纸片C的厚度。这种装置的详细的操作描述可以参看格雷夫(Graef)等人的美国专利证书No．4，664，369，所披露的内容均包含于此。大量地重复地发送纸片C最终将使得Y形元件50的轮廓面56被磨损或腐蚀掉，因此使得目标板86慢慢移近传感电路92。正如说明书中技术背景部分介绍的一样，即使目标板86位置上的少量变化，在传感器电路92的电压输出值VO上也会产生很大的偏差。根据本发明，目标板86中间位置的相对于传感器电路92的逐渐偏移，可以通过控制电路96调整传感器电路92的输入电压VI来补偿，使传感器的稳态输出电压VO保持在预定的参考值VR上。因此，下臂部分54的轮廓面56的磨损通过控制电路96进行电补偿。
重要的是，由于保持了大动态测量范围能力，上述所限定的系统，可以进行位置差的高敏感性测量。传感器电路92的输出电压VO的任何增加被认为是介质测量引起的，而电压输出值VO的任何逐渐减少被认为是机械磨损引起的，并且控制电路将传感器电路92的输入电压VI调整回到参考电压VR。按照前述装置，本系统的设置点或参考点与以前的系统相比能够接近非常低的值。这样便于在较大的范围内检测较厚的或较大量的多层介质。在这方面，由于传感电路92的输出电压被控制在参考电压或设定点电压VR，不随元件的机械磨损而变化，这就意味着动态测量范围保持不变。此外，输入电压VI的“调整”的实际值为目标板86相对于传感电路92，由于磨损而移动的距离的直接测量值。在这方面，“调整”值可被用作磨损的指示来预测系统的最终失效。重要的是，通过在较低的值产生设置点或参考点并有较大的动态范围，本发明的系统可以运行较长的时间而不需要机械性调整悬挂栓72，以便使系统回到操作范围。
本发明可以在权利要求的范围内或者与此同等的范围进行所有的改进和变化。

Claims (6)

1．一种用于指示在纸片通道内移动的一张或多张纸片的厚度的装置，该装置包括：
第一表面，其处于与沿所述纸片通道运动的纸片相接触的位置，所述第一表面有一个相应于无纸时的第一位置，并且当与纸片接触时，所述第一表面能够从所述第一位置开始移动；
第二表面，其响应所述第一表面的运动而运动，所述第二表面能够从对应于所述第一位置的起始位置移动到传感位置，所述第二表面展示从所述起始位置的位移，该位移表示了所述第一表面从所述第一位置的运动；
信号发生装置，其产生的电信号与所述第二表面从所述起始位置的位移相关，当所述第二表面在所述起始位置时，所述信号发生装置提供一个参考信号输出值；
控制电路，其与信号发生装置相连，当所述第二表面的所述起始位置由于所述第一表面的机械磨损变化时，电调整所述信号发生装置，以保持所述参考信号输出值。
2．如权利要求1的装置，其中所述信号发生装置是一个无触点传感器。
3．如权利要求2的装置，其中所述信号发生装置是一个接近传感器。
4．如权利要求1的装置，其中所述控制电路包括监测所述第二表面的起始位置改变的装置。
5．如权利要求4的装置，其中所述控制电路，当所述第二表面的起始位置变化长时间超过预定量后，调整所述发生装置。
6．如权利要求1的装置，其还包括由于监测所述第二表面的所述起始位置超时的装置，以检测所述起始位置的任何变化。
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