CN1129096C - 硬币识别装置 - Google Patents

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Abstract

本发明旨在提供一种小型化、低价格、性能好的硬币识别装置，该装置是用若干个线圈同时地进行硬币的判断，并用单一的振荡电路发出不同的频率。该装置中的左右一对各检测线圈由内侧线圈和外侧线圈构成，在一方的内侧线圈和另一方的内侧线圈连接中，以及在一方的外侧线圈和另一方的外侧线圈连接中，当任何一方为累加连接时，则另一方为差动连接，并且，任何一方的振荡频率为另一方振荡频率的2倍以上。

Description

硬币识别装置
技术领域
本发明涉及硬币识别装置，该硬币识别装置组装在各种自动售货机、兑币机、游戏机等由投入的硬币而动作的各种机器内。特别涉及一种能电子检测硬币尺寸、材质等进行硬币识别的硬币识别装置。
背景技术
现有的硬币识别装置，是根据硬币识别线圈的磁通被投入的硬币阻断时的线圈阻抗变化，来判断是否接受该投入的硬币。
这种现有的硬币识别装置，例如有美国专利第3870137号公报记载的装置(以下，在本说明书中称为“第一现有技术”)。
第一现有技术是以识别美国的10美分、25美分硬币那种由不同材质薄片重叠起来而形成的硬币(叠层硬币)为主要目的。为了识别层叠起来的硬币(本说明书中称为“叠层硬币”)，必须要检测出硬币内部的材质和覆盖内部材质的硬币表面材质。
第一现有技术利用由较低频率发生的磁通穿透到硬币的内部，由较高频率发生的磁通只穿透硬币的表面的性质。即第一现有技术中，使若干个振荡装置分别发出较低频率和较高频率，以此来检测硬币内部材质和表面材质。构成振荡装置的振荡线圈沿着硬币通道排列，这些振荡线圈把随着硬币通过时的低频率产生的磁通和滞后的高频率产生的磁通发射给通过的硬币。
在日本专利公报第180992/1991号中也记载了一种硬币识别装置(以下，在本说明书中称为“第二现有技术”)。
第二现有技术大体上由发射线圈、接收线圈和振荡器构成。发射线圈与接收线圈相对设置并夹着硬币通道。振荡器把不同频率的电流交替地施加在发射线圈上。第二现有技术与第一现有技术同样地，也着眼于“一旦提高电流的频率，磁通就不穿透硬币”这一问题，是为了解决这一问题而作出的(见该公报左上段第16～17行)。
上述现有技术存在以下问题。
第一现有技术的问题
第一现有技术中，由于若干个振荡线圈沿硬币通道排列，在移动硬币通过最初的振荡线圈后到通过最后的振荡线圈之前，不能判断是否应接受该硬币。另外，必须在硬币的移动方向上加长硬币通道。因此，前者情况下，从硬币投入后到判断结果出来的时间即判断期间较长。其结果，从决定接受硬币到使硬币通过口等接受机构动作的时间不能充分得到，为了得到该时间，就必须加长从振荡线圈到接受机构的距离，这样，会使整个硬币识别装置大型化。在后者情况下，由于硬币通道加长，也导致硬币识别装置的大型化。
第二现有技术的问题
第二现有技术中，由于由一对发射线圈和接收线圈进行硬币的识别，所以，能解决第一现有技术中存在的装置大型化问题。但是，由于振荡器要对发射线圈交替地施加不同频率的电流，该振荡器构造复杂，价格高，希望能加以改进。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于提供一种小型化、价格低、性能好的硬币识别装置，这种装置能将判断时间缩短到最小限度，即用若干个线圈同时地进行硬币的判断，实现硬币识别装置小型化。另外，用单一的振荡电路，发出不同的频率，实现装置的低价格、性能好。
为了实现上述目的，本发明者把若干个线圈重叠起来做了种种试验。即，不是把若干个线圈沿硬币通道并排排列，而是把线圈分成直径小的内侧线圈和直径能包围该内侧线圈的外侧线圈。将它们重合起来，并改变内侧线圈之间或外侧线圈之间的连接方法，并对各线圈施加由低频率(LF)和高频率(HF)构成的不同频率的电流，详细地观察其情况。
先对连接方法进行了观察，得到以下结果。用同一方法分别连接内侧线圈之间和外侧线圈之间时，即前者为累加连接(差动连接)、后者也是累加连接(差动连接)时，无论加在两线圈上的频率高低，波形都紊乱，不能正确地读取硬币通过时的阻抗变化。
本说明书中的“累加连接”，是指一个线圈的磁通与另一个线圈的磁通相加的连接；“差动连接”是指一个线圈的磁通与另一个线圈的磁通相抵消的连接。如图4(1)所示那样将内侧线圈之间差动连接，如图4(2)所示那样将外侧线圈之间不同于内侧线圈那样地累加连接时，则如图9所示，能良好地读取阻抗的变化。反之，将前者累加连接，将后者差动连接时，也同样地能良好地读取(图未示)。图4中的箭头表示磁力线的方向。
接着，本发明者着眼于低频率与高频率的关系，用改变两者的组合的方法，对两者能接近到何种程度进行了试验。从其结果得知，当低频率和高频率为2倍以内(2低频率＞高频率)的关系时，两者相互干扰，不能良好地读取阻抗的变化。图9是表示当低频率为100千赫兹、高频率为140千赫兹时的情况。
如果把低频率和高频率的关系设定为2倍以上(2低频率＜高频率)，虽然就没有问题，但最好把低频率设定为60千赫兹以上，把高频率设定为120千赫兹以上，这样，两者间不干扰，能良好地进行硬币的识别。
作为解决上述课题的技术方案，本发明采用以下的构造。
一种硬币识别装置，包括单一的振荡电路；与上述振荡电路相连接的整流电路；与整流电路相连接的A/D转换器；与A/D转换器相连接的CPU；分别与CPU相连接的判断装置和硬币通过口控制装置；与判断装置相连接的存储装置和与硬币通过口控制装置相连接的硬币通过控制口，其中上述振荡电路中包括第一检测线圈6a和第二检测线圈6b，其特征在于：第一检测线圈6a被安装在硬币通道4的一侧边，第一检测线圈6a由一个第一内侧线圈6a1和一个同心的、叠加其外侧的第一外侧线圈6a2组成；第二检测线圈6b被安装在硬币通道4的另一侧边，第二检测线圈6b由一个第二内侧线圈6b1和一个同心的、叠加其外侧的第二外侧线圈6b2组成；和所述的第一内侧线圈6a1与第二内侧线圈6b1的连接为累加连接和差动连接中的一种，并且，所述的第一外侧线圈6a2与第二外侧线圈6b2的连接为累加连接和差动连接中与内侧线圈连接不同的一种。
所述硬币识别装置可以为，第一内侧线圈6a1和第一外侧线圈6a2，或/和第二内侧线圈6b1和第二外侧线圈6b2，卷绕在单一的铁芯中。
所述硬币识别装置可以为，第一内侧线圈6a1和第一外侧线圈6a2，或/和第二内侧线圈6b1和第二外侧线圈6b2，是同心圆。
所述硬币识别装置可以为，第一内侧线圈6a1和第一外侧线圈6a2，或/和第二内侧线圈6b1和第二外侧线圈6b2，为相似形。
从硬币投入口投入的硬币通过硬币通道时，阻断检测线圈的磁通，因此检测线圈的阻抗发生变化。这时，构成检测线圈的一方线圈被设定在低频率，其磁通主要穿透到硬币内部；另一方线圈被设定为高频率，其磁通主要穿透硬币的表面，根据各硬币的材质而产生特有的阻抗变化。将该变化与预先存在判断装置内的应接受硬币的数据进行比较，其结果如果在预定范围内，则判断为应接受该硬币，如果在预定范围外，则判断为不应接受该硬币。
附图说明
图1是本发明硬币识别装置的纵断面图。
图2是图1的I-I线断面图。
图3是一方线圈的平面图。
图4是表示实施例1中的线圈连接状态概略图。
图5是本发明硬币识别装置的电路图。
图6是表示将线圈累加连接时的特性数据。
图7是表示将线圈差动连接时的特性数据。
图8是表示实施例2中的线圈连接状态概略图。
图9表示低频率和高频率相互干扰情形的图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明硬币识别装置的实施例。
实施例1
该硬币识别装置组装在例如各种自动售货机、游戏机内，图1概略地表示其纵断面图。为了便于理解，在图1中将检测线圈等作了放大表示。
在硬币识别装置1中，设有供虚线所示硬币2(以下称为“投入硬币”)投入的硬币投入口3、投入硬币在其上滚动的硬币通道4、设在硬币通道4下部的硬币通过口5和检测线圈6，该检测线圈6面对着在硬币通道4上滚动的投入硬币的硬币面即侧面。
图2是图1的I-I线上的断面图。如图2所示，检测线圈6由相对配置并夹着硬币通道4的一对线圈6a和6b构成。图3是表示从硬币通道4看的(图2中的箭头A方向)第一线圈6a的状态。第一线圈6a和第二线圈6b并非必须是同一形态，在本发明中，线圈6a和线圈6b是同一形态的，所以，只对第一线圈6a进行说明。
如图3所示，第一线圈6a，由圆形的第一内侧线圈6a1和包围第一内侧线圈6a1的第一外侧线圈6a2同心地卷绕而成，两线圈容纳在圆形铁氧体磁芯7中。另外，检测线圈6和铁氧体磁芯7不一定要圆形的，可采用其它任何形状。
在硬币通道4上滚动着的投入硬币中心的轨迹通过第一内侧线圈6a1和第一外侧线圈6a2的中心。另外，虽然需要恰当地设定从检测线圈6到硬币通过口5之间的距离与开闭硬币通过口的螺线管(图未示)动作时间之间的关系，但与将若干个检测线圈沿硬币通道排列的情形相比，可以缩短硬币判断时间。
下面，说明线圈的连接方法。内侧线圈之间的连接和外侧线圈之间的连接，不是采用同样的方法，即两者不都是累加连接或差动连接。而是当其中一方是累加连接时，另一方则为差动连接。这是为了防止内侧线圈与外侧线圈相互干扰的缘故。
现参照附图4对其作进一步的说明。图4(1)表示第一外侧线圈6a2在某瞬间电流I1的流动和磁通的情形。图4(2)表示第一内侧线圈在某瞬间电流I2的流动和磁通的情形。图4(1)中，两外侧线圈的卷绕方向相同，即是累加连接，第一外侧线圈的磁通与第二外侧线圈的磁通相加。
图4(2)中，两内侧线圈的卷绕方向相异，即第一内侧线圈的磁通与第二内侧线圈的磁通相互抵消。另外，与本实施例连接方法相反地，将两外侧线圈差动连接，将两内侧线圈累加连接时，也能得到同样的效果。
下面，参照附图6和附图7，说明低频率与高频率的关系。
图6表示第一内侧线圈和第二内侧线圈之间为累加连接的情形。图7表示第一外侧线圈和第二外侧线圈之间为差动连接的情形。两图所示曲线中，横轴表示振荡频率，纵轴表示电压。把硬币未投入时的振荡电路电压设定为1伏，表示投入图中所示材质的硬币时电压的降低状态。
关于投入硬币的材质，在本实施例中使用了铜、铝、黄铜、铁、铅、锌白铜(在铜、镍、锌合金上镀银)、不锈钢硬币。
图6的曲线图中，把振荡频率设定在30千赫兹附近时，电压变化大的顺序是铜、铝、黄铜、铁、铅、锌白铜、不锈钢。在图7的曲线图中，把振荡频率设在60千赫兹时，电压变化大的顺序是不锈钢、锌白铜、铅、铝、黄铜、铁。这时，前者是累加连接，后者是差动连接。反之，如果将前者累加连接，将后者差动连接，也能得到同样的值。仅以不锈钢为例，在累加连接时，其变化最大；而在差动连接时，其变化为最小。这样，通过适当地选择振荡频率和连接方法，能读取显著的电压变化。
本实施例中，低频率采用30千赫兹附近(累加连接)，高频率采用180千赫兹附近(差动连接)。之所以采用这样的频率，是因为当把高频率设定为低频率的2倍以上时，相互间不干扰而良好地显示电压变化的缘故。根据本发明者的试验，当低频率采用10千赫兹～200千赫兹时，相应地高频率最好采用20千赫兹以上。
下面，参照图5说明投入硬币的判断流程。
由含有第一检测线圈6a的第一振荡电路11a和含有第二检测线圈6b的第二振荡电路11b检测出的硬币特性数据，经过整流电路12和模拟/数字转换器13输入中央处理器14。输入的硬币特性数据由中央处理器14存贮并被送到判断装置15。然后，判断装置15把硬币特性数据与预先存贮在存贮装置16中的应接受硬币的特性数据进行比较，判断其结果是否在预定的范围内，并将该判断结果送到中央处理器14。
当送来的判断结果是在预定范围内时，即，投入硬币是应接受硬币时，中央处理器14就向硬币通过口控制装置17发出开放指令，这样，硬币通过口5开放，投入硬币被导入硬币接受溜槽(图未示)内。
当投入硬币不是应接受硬币时，中央处理器不送出开放硬币通过口的指令，所以，硬币通过口5不开放，投入硬币被导入硬币退回溜槽(图未示)。
实施例2
在实施例2中，其基本的作用效果与实施例1相同，但检测线圈的形态不同。即，如图8所示，与实施例相同的是，第一线圈6c和第二线圈6d夹着硬币通道地相对配置着。第一线圈6c由第一底层线圈6c1和第一重叠线圈6c2构成。第一重叠线圈6c2设置在第一底层线圈6c1的厚度方向并离开硬币通道4。第二线圈6d由第二底层线圈6d1和第二重叠线圈6d2构成。第二重叠线圈6d2设置在第二底层线圈6d1的厚度方向并离开硬币通道4。各线圈的连接方法和振荡频率与实施例1相同。
在实施例2中，构成第一线圈6c的第一底层线圈6c1和第一重叠线圈6c2，以及构成第二线圈6d的第二底层线圈6d1和第二重叠线圈6d2，都是同直径、同圆心的。但并不限定于此，也可以把至少一方线圈中的各线圈做成相似的。
本发明的硬币识别装置中，由于不是把若干个振荡线圈沿硬币通道并排地排列，所以能把判断时间缩短为最小限。即，通过若干个线圈同时地进行硬币的判断，可以使硬币识别装置小型化。另外，通过采用单一的振荡电路发出不同的频率，对叠层硬币等也能进行识别，具有较好的识别性能。

Claims (4)

1.一种硬币识别装置，包括单一的振荡电路；与上述振荡电路相连接的整流电路；与整流电路相连接的A/D转换器；与A/D转换器相连接的CPU；分别与CPU相连接的判断装置和硬币通过口控制装置；与判断装置相连接的存储装置和与硬币通过口控制装置相连接的硬币通过控制口，其中上述振荡电路中包括第一检测线圈(6a)和第二检测线圈(6b)，其特征在于：
第一检测线圈(6a)被安装在硬币通道(4)的一侧边，第一检测线圈(6a)由一个第一内侧线圈(6a1)和一个同心的、叠加其外侧的第一外侧线圈(6a2)组成；
第二检测线圈(6b)被安装在硬币通道(4)的另一侧边，第二检测线圈(6b)由一个第二内侧线圈(6b1)和一个同心的、叠加其外侧的第二外侧线圈(6b2)组成；和
所述的第一内侧线圈(6a1)与第二内侧线圈(6b1)的连接为累加连接和差动连接中的一种，并且，所述的第一外侧线圈(6a2)与第二外侧线圈(6b2)的连接为累加连接和差动连接中与内侧线圈连接不同的一种。
2.如权利要求1所述的硬币识别装置，其特征在于，第一内侧线圈和第一外侧线圈，或/和第二内侧线圈和第二外侧线圈，是卷绕在单一的铁芯中。
3.如权利要求1所述的硬币识别装置，其特征在于，第一内侧线圈和第一外侧线圈，或/和第二内侧线圈和第二外侧线圈，是同心圆。
4.如权利要求1所述的硬币识别装置，其特征在于，第一内侧线圈和第一外侧线圈，或/和第二内侧线圈和第二外侧线圈，为相似形。
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