CN1228858A - 硬币区分装置和方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种硬币区分装置和方法。在利用转筛对硬币进行清洗之后,藉助一能减少卡阻现象的硬币拾取组件将各硬币单个化。当硬币经过一传感器时,一硬币导轨有助于各硬币之间形成空隙。所述传感器提供一产生在一单个检测用铁心上的振荡电磁场。该磁场包括一个或多个频率成分。对磁场与硬币的相互作用进行监测并将其用于根据物理特性对硬币进行分类。磁场的所有频率成分都锁相于一公共基准频率。各频率之间的相位关系是固定的,可精确地确定每一频率成分与硬币的相互作用,而不需要复杂的电滤波器。在一实施例中,一传感器设有一用来激励和/或检测的绕组,所述传感器的铁心是一U形或环形的铁氧体铁心,并形成有一空隙。所述传感器可用来同时获得与一硬币或其它物体的两个或多个参数有关的数据,诸如尺寸和导电性。两个或多个频率用来检测硬币心部和/或包覆层的特性。藉助一可控制的转向门将利用传感器的数据识别为可接受硬币的物体转向进入各管道内,以便传送到可接受硬币储柜。

Description

硬币区分装置和方法

本发明涉及一种用来对硬币和其它小的离散物体进行检测的装置和方法，特别涉及一种可用于硬币计数或处理的装置。

背景信息

有多种设备可用来对硬币或其它小的离散物体进行识别和/或区分。一个例子是硬币计数或处理设备，(诸如在现已成为美国专利5564546的美国专利申请08/255,539，以及其于1997年4月7日(代理案号3730-901-3)申请、继续申请号为＿＿＿＿、现已成为美国专利5620079的其继续申请S.N.08/689 826,08/237,486以及08/431,070中所描述的那些设备，这些专利申请本文援引作为参考)。其它的例子包括自动售货机、诸如吃角子老虎机之类的赌博机、公共汽车或地铁的硬币或专用辅币“售票箱”和其它类似物。较佳的是，对于这些目的而言，所述传感器能提供信息，这些信息可被用来将硬币与非硬币物体区分开来，并可以区分不同面值的硬币和/或将一个国家的硬币与其它国家的硬币区分开来。

但是，已有技术的硬币处理设备和其内的传感器存在很多缺陷。许多现有技术的传感器都会出现很多不为人们所希望的误区分现象。至少在一些情况中，可认为这是由于传感器输出内的信噪比大小造成的。因此，提供具有改善的信噪比的硬币区分传感器是大有用途的。

很多现有技术的硬币处理设备及相关的传感器都是构造成一次只承接一枚硬币，诸如一种可通过一硬币狭槽一次承接一枚硬币的常用型自动售货机。由于对硬币通过量、避免异物的沉积、避免硬币和硬币之间的间距较小(或硬币搭叠)的期望值不高，并且由于所述狭槽自然地限定了最大的硬币直径和厚度，因此，这些设备通常都是用在一种较方便的硬币处理和检测场合中。可用于一次一枚硬币场合的处理器和传感器可能不适用于同时将大量或很多硬币承接在一个地点的场合(诸如用来承接从一硬币储罐倒出的大量硬币的托盘)。因此，希望能提供这样一种硬币处理器和/或设备，即，它既可以成功地用在一种一次一枚硬币的场合中，也可以在一种可承接大量硬币的设备内有效工作。

用于硬币区分的很多现有技术的传感器和相关电路都是被构造成对硬币(或其它物体)的各特征或各参数进行检测，从而提供与作为一个整体的硬币平均值有关的数据。这种传感器和电路不能提供硬币的某些区域或层次(诸如内芯材料和包覆层材料)所特有的信息。在某些货币中，两种或多种面值的货币的平均特征相近得简直难以将它们区别开来。例如，仅仅根据平均差异、敷层(或没有敷层)有差异的主要实际差异，难以将美国一角硬币与1982年之前的美国一分硬币区分开来，因为其主要物理差异是包覆层不同(或没有)。在一些现有设备中，是用硬币感应试验来检测一硬币对由一线圈产生的交变电磁场的影响，尤其是检测硬币对例如与一个或多个硬币的直径、厚度、导电性和导磁性中的一个或多个有关的线圈阻抗的影响。一般来说，当一交变电磁场被提供给这样一个硬币时，电磁场穿透硬币的程度随着频率的增高而降低。靠近硬币表面的特性对较高频率的磁场有较大的影响，而内部材料的影响较小。由于某些硬币，诸如美国的十分硬币和二十五分硬币是层压的，所以，这种与频率的关系可以用在硬币区分中，但是，应该相信，在已有技术中还未以此方式进行使用。所以，提供一种能提供有关硬币或其它物体的不同区域的信息的设备将是更加有用的。

虽然有很多在对硬币和小的物体进行区分时至少从理论上说有用的参数，诸如(包括直径和厚度在内的)尺寸、质量、密度、导电性、磁导率、均匀性或其不具有(诸如有包覆层或有镀层)等等，但是，许多现有技术的传感器都是构造成只能检测这些参数中的一单个参数。在那些仅使用了一单个参数的实施例中，对硬币和其它小物体的区分常常是不准确的，对硬币面值的识别会出现错误(假肯定)，以及不能识别硬币面值(假否定)。在某些情况中，由于传感器不能检测到一个可用来区分硬币的参数(诸如存在不存在硬币镀层、磁性或非磁性特征等)，而可能会将不同的两枚硬币识别成同一种硬币。因此，使用这种传感器，当需要用几个参数来区分硬币和其它物体时，必需设置多个传感器(如果可以获得这些传感器)，并且典型的是每一参数用一传感器进行检测。一设备内传感器个数的增加会增加其制造、设计、维护和修理成本。而且，现有技术的装置通常都要求将多个传感器彼此隔开，通常是沿着硬币行进的直线轨道彼此隔开，并且为了能将来自两个传感器的连续数据与某一特定硬币适当关联起来(并且为了能在所述数据事实上与两个不同硬币相关时，避免将来自两个传感器的数据认为是属于一个硬币)，所述间距常常必须相对较大，这种间距增大了这种设备所要求的实际物理尺寸，并且可能导致一种由于各硬币通过的路径较长而处理速度较慢的装置。

此外，当两个或多个传感器中的每一个输出一单个参数时，通常难以或不可能根据某一给定硬币的一个参数与一第二参数的关系或波形来进行硬币区分，这是由于难以知道第一参数波形内的哪一个点对应于第二参数波形内的哪一个点。如果沿硬币路径布置有多个彼此隔开的传感器，用于硬币区分的软件就会变得较复杂，因为必须保持跟踪一硬币何时通过各传感器。硬币沿硬币路径移动(例如滚下一导轨)时的速度变化会影响定时。

即使在将一单个铁芯用于两个不同频率或参数的情况下，很多已有技术的装置通常也是随着硬币通过不同的位置而在两个不同的时间点上测量若干个不同的参数。例如，在某些装置中，布置了一个具有两个相互间隔的磁极的铁芯，当硬币靠近第一磁极时，在一第一时间和一第一位置上进行第一次测量，当硬币已基本上移向第二磁极时，在较后的一第二时间进行第二次测量。可以相信，一般来说设置两个或多个不同的测量位置或时间来测量两个或多个参数或者是用两个或多个频率会导致硬币通过量非所愿地下降，并占据过大的空隙，需要相对较复杂的电路和/或算法(例如，为了配合随着某一特定硬币移动至不同的测量位置而产生的传感器输出信号)。

某些传感器涉及硬币或其它物体的电或磁特性，并且可以产生一个可施加于硬币的电磁场。借助许多已有技术的传感器，其产生的磁通与硬币的相互作用非常弱，以致于不能获得所需的硬币区分效率和精度，并使信噪比不够。

许多已有技术的硬币处理装置有一些不希望有的特性，特别是当未经训练的使用者对其进行使用时。这些已有技术装置的精度不够，使用寿命短，有导致使用者受伤的潜在危险，令使用者难以使用，需要经过训练或广泛的指导，经常会有使用故障，将未处理的硬币返还使用者，处理硬币的时间过长，通过量较低，易于卡阻，如果没有人工干预很难清除卡阻，并且只能处理范围相当窄的硬币类型或面值，对湿的或粘的硬币或异物或非硬币物过分敏感，可能失灵或将异物放入硬币箱，可能拒收相当一部分好硬币，需要频繁和/或复杂的安装、校准或维护，需要很大的空隙或占地面积，对温度变化过于敏感，工作噪声太大，难以进行升级或改装而运用新技术或构思，和/或设计和制造困难且成本昂贵。

因此，有必要提供一种这样的硬币处理机和/或检测装置，它具有改进的硬币区分能力和精度，并且成本和所占空隙都较小，与已有技术的装置相比，它运行得更快，设计、制造、使用和维修更为方便和低廉，和/或能产生改进的信噪比。

本发明的概述

本发明提供了一种用来对硬币或其它物体进行处理和/或区分的设备，诸如对收自使用者的大量或一大堆硬币或其它物体进行区分的设备，其中各硬币或物体具有多种不同尺寸、类型或面值。所述设备具有很高的自动化程度并对于异物和偏离原始状态的物体(诸如湿的、粘性的、有涂物的、弯曲的或畸形的硬币)有较高的容许度，因此，公众几乎不需要任何培训或指导即可很方便地使用所述设备，并且除了输入大量的硬币之外，不需要进行任何人为处理或介入。

根据本发明的一实施例，在输入最好是经清洗的硬币之后，并且该设备将硬币单个化，并使硬币移动经过一用来区分、计数和/或分拣的传感器。一般来说，通过避免在那些与硬币接触的表面内设置延伸的平整区域(诸如将这些表面制造成弧形的、凹凸不平的(quilted)或有波纹的)，来减少硬币行进速度减慢或粘滞现象。硬币路径构造成朝着硬币行进方向扩张或加宽，以避免卡阻现象。

一具有单个化作用的硬币拾取组件最好设置有两个或多个同心安装的盘件，其中一个盘件包括一整体式出口突起边缘。多个可活动的桨状物可弯曲，以避免产生或加剧卡阻现象，并能挠曲越过硬币出口突起边缘。垂直堆叠的硬币向后倾斜而翻倒在一凹槽内，并从各起支承作用的硬币上滑过而易于单个化。在一处理作业结束时，藉助一钱耙迫使硬币沿着硬币路径移动，并通过一活板门将污物除去。使离开所述硬币拾取组件的各硬币倾斜离开所述面接触导轨，以减小摩擦力。

根据本发明的一实施例，设置有一传感器，其中，由所述线圈产生的所有磁场与所述硬币相互作用，从而在被一硬币或其它物体所横过的区域内产生一相对较强的电磁场。较佳的是，利用所述传感器来获得有关一硬币或其它物体的两个不同参数的信息。在一实施例中，一单个的传感器可提供尺寸(直径)和导电性的信息指示。在一实施例中，所述传感器包括一铁心，诸如一呈弧形(例如环形或半环形)且能形成一空隙的铁氧体或其它可磁导材料的铁心。被检测的所述硬币从所述空隙附近通过，在一实施例中，是移动通过所述空隙。在一实施例中，将所述铁心制成的一定形状能降低所述传感器对硬币在所述空隙内的位置稍许偏移(跳动或抖动)的灵敏度。当一硬币或物体移动通过所述空隙附近的磁场时，可检测到有关硬币参数的数据，诸如电感的变化(可从其推导出所述物体或硬币、或其某些部分的直径)、和与耗散能量有关的品质因数(Q因数)(可从其获得所述物体或硬币或其某些部分的导电性)。

在一实施例中，为了对经检测的硬币进行区分，对随硬币直径而变的与硬币(或其某些部分)的导电性有关的数据进行分析(例如藉助与已知的硬币的导电性-直径数据相比较)。较佳的是，所述检测程序使用几个阈值或窗口参数以提供较高的识别准确率。

根据本发明的一个方面，提供了一种可在一单个的检测用铁心上产生一振荡电磁场的硬币区分装置和方法。振荡电磁场包括一个或多个频率成分。所述电磁场与一硬币相互作用，对这些相互作用进行监测并将其用于根据硬币的物理行性对硬币进行分类。将所述电磁场的所有频率成分锁相于一共用的基准频率。为了避免各频率之间的相互干扰以及与任一邻近铁心或传感器的相互干扰，以及为了易于精确地确定每一频率成分和硬币之间的相互作用，将各频率之间的相位关系锁定。

在一实施例中，所述铁心上的低频和高频线圈形成振荡器电路的一部分。各电路构造成即使所述线圈的有效电感发生变化(例如响应一硬币的通过)也能将通过各线圈的信号振荡保持在一基本恒定的频率。补偿电感变化(并因此能将频率保持在一基本恒定的值)所需的电路其它元件的变化量是因硬币通过所引起的电感变化量的一个度量，也是硬币直径的一个指示。

除了能提供与硬币直径有关的信息之外，所述传感器还可以用来提供与硬币的导电性有关的信息，较佳的是能同时提供直径信息。当一硬币移动经过所述线圈时，将有一定量的能量损失，并且所述线圈内的信号的振幅将以一种与所述硬币(或其某些部分)的导电性有关的方式发生变化。对于所述硬币的一给定有效直径来说，涡流电流形式的能量损失将反比于被磁场穿过的硬币材料的导电性。

较佳的是，通过诸如提供一可滑动离开所述硬币路径并可重新定位而不需要重新校准的传感器块体，将所述硬币拾取组件和传感器区域构造成可方便地进行清洗和维护。在一实施例中，所述转向组件是装有铰链的，因而可使它向外翻转以进行检修。较佳的是，偏离硬币路径的那些硬币可借助例如一斜坡式传感器壳体和/或旁路滑槽而转向到一用户返还区域。

那些被识别并适当定位或间隔开的各硬币被转向离开默认(重力加速下落的)硬币路径而进入一接纳储柜或台车。那些没有被主动地接纳的硬币或其它物体将沿着一默认路径前进到所述用户返还区域。较佳的是，对信息进行检测，从而可估计硬币速度和/或加速度，这样就可以对转向机构进行定时而使硬币转向，即使不同硬币可能以不同的速度行进(例如由于粘滞或附着)亦能如此。在一实施例中，对每一物体均进行单独的分析，以确定它是否是一应接纳的硬币(即被识别为一可接纳的硬币面值)，如果是，就将所述硬币正确转向(即，使它与相邻的那些硬币充分隔开)。通过需要采取主动步骤来接纳一硬币(即把默认路径制成为“拒收”路径)，更可以做到，使所有被接纳的物体事实上都是一可接纳类别的成员，并且可被精确计数。

附图简要说明

图1A示出了一可以与本发明之一实施例一起使用的硬币处理装置；

图1B示出了根据本发明之一实施例的硬币处理装置；

图2A是根据本发明之一实施例的一传感器和相邻硬币的前视图；

图2B和图2C是根据本发明之各实施例的传感器和硬币传送轨道的立体图；

图2D示出了根据本发明之一实施例的双铁心结构；

图3是根据本发明之另一实施例的一传感器和相邻硬币的前视图；

图4是图3所示之传感器的俯视图；

图5是根据本发明之一实施例的区分装置的方框图；

图6是根据本发明之一实施例的区分装置的方框图；

图7示出了发生在图8A-C所示电路中的各种信号；

图8A-图8D是一可以与本发明之一实施例一起使用的一电路的方框图和示意图；

图9示出了当一硬币经过所述传感器时由图8A-图8D所示电路输出的一典型的各输出信号的一例子；

图10A和图10B示出了一典型的标准数据和允差区域，所述典型可以用来根据本发明的各传感器所输出的数据区分硬币；

图11是根据本发明之一实施例的区分装置的方框图；

图11A是根据本发明之一实施例的一双铁心式区分装置的方框图；

图12是根据本发明之一实施例的一区分装置的示意和方框图；

图13示出了用来根据一实施例区分硬币的同相和延迟的振幅数据的使用情况；

图14示出了用来根据另一实施例识别硬币的同相和延迟的振幅数据的使用情况；

图15A和图15B是根据本发明之一实施例的传感器、硬币路径和硬币的前视图和俯视图；

图16A和图16B分别是来自高、低频率传感器的D输出的曲线图，这些传感器分别用于根据本发明之一实施例的八个具有各种直径的铜铝圆盘；

图17是根据本发明之一实施例的一个由硬币拾取组件、轨道、传感器和滑槽组成的系统的立体图；

图18是图17所示系统的立体分解图；

图19示出了前部枢转开来的图17所示的系统；

图20是沿图17中的线20-20截取的剖视图；

图21是图17所示的硬币轨道部分的正视图；

图22是图17所示系统的立体图，它示出了硬币位置的一例子；

图23A至图23G分别是沿图21中的线23A-23A至23G-23G截取的剖视图；

图24是沿图22中的线24-24截取的剖视图；

图25是图17所示系统的后视图；

图25A是与图25相应的局部剖视图，但它示出了位于下游位置的硬币耙；

图26和图26A示出了沿图25和图26A中的线26-26和26A-26A截取的剖视图；

图27A和图27B是根据本发明之一实施例的传感器和传感器板的前视立体图和后视立体图；

图28A和图28B是根据本发明之一实施例的一传感器铁心的前视图和侧视图；

图29是根据本发明之一实施例的一传感器板的各功能元件的方框图；

图30是根据本发明之一实施例的传感器信号的一例子的曲线图；

图31是根据本发明之一实施例的传感器板的示意图；

图32是根据本发明之一实施例的、用于硬币区分装置的硬件的方框图；

图33是根据本发明之一实施例的传感器信号的一假想例子的曲线图；

图34是根据本发明之一实施例的硬币特征计算过程的流程图；

图35是根据本发明之一实施例的硬币区分过程的状态图；

图36是根据本发明之一实施例的一种分类过程的状态图；

图37是根据本发明之一实施例的一种分类过程的方框图；

图38是根据本发明之一实施例的直接存储器访问过程的状态图；

图39是根据本发明之一实施例的直接存储器访问过程的定时图；

图40是根据本发明之一实施例的一种硬币区分过程的流程图；

图41是一方框图，它示出了根据本发明之一实施例的一硬币区分系统的各构成元件；

图42是一流程图，它示出了一前导和后随空隙检验程序的流程图；以及

图43是一局部剖视图，它示出了根据本发明之一实施例的硬币返回路径。

较佳实施例的具体描述

本文所描述的传感器和有关装置可以与各种装置和目的一起使用。图1A示出了一种装置。在这种装置中，硬币被放置入一托盘120内，并借助第一坡道230和硬币拾取组件280被送入一传感器区域123。在传感器区域123中，对数据进行收集，藉助所述数据可将硬币与非硬币物体区分开来，并可对不同面值或不同国家的硬币进行区分。藉助设置在290处的计算机可对在传感器区域123内收集的数据用于控制各硬币沿着第二坡道125的运动，而将各硬币引入多个储箱210中的一个储箱中。计算机可以借助一打印机270、屏幕130或其它类似物输出信息，诸如放入托盘内的各硬币的总值。在所示的实施例中，位于传感器区域123上游的运输装置230、280可一次一个地将各硬币连续地送到传感器区域123。

图1B所示的实施例大体上包括一硬币计数/分拣部分12和一附单/凭单分发部分14a、14b。在所示的实施例中，硬币计数部分12包括：一输入托盘16；一凭单分发区域18；一硬币返回区域22；以及包括键盘24、附加键盘26、扬声器28和显示屏幕32在内的用户输入/输出装置。所述装置可以包括各种标记、信号、显示、广告和在其外表面上的其它类似物。一电源线34可以将电源提供至所述机构，对此下文将予以描述。

较佳的是，当门36a、36b处于如图所示的开启位置时，可以接触到大部分或所有的构成元件，以进行清洁和/或维修。在所示的实施例中，一凭单打印机23(图41)安装在门36a的内部。为此目的可以使用多个打印机。在一实施例中，使用的是可以从Axioh买到的一型号为KLDS0503的打印机。所述机柜的右部包括附单给送器42，用来将例如预先打印好的制造商附单通过一滑槽44分送到门36b外侧部分上的附单斗。在所示的实施例中，一计算机46位于所述机柜的右部顶端，以便为计算机提供一较为清洁的位置。一输入/输出板48设置成邻近附单给送器42。

用于图1B所示实施例的硬币基本路径是从输入托盘16开始、至第一和第二滑槽向下再至一转筛152、至一硬币拾取组件54、沿着一硬币轨道56并经过一传感器58。如果根据传感器数据来确定了所述硬币可以并且应该被接受，则驱动一可控转向门62，以将各硬币从它们的重力路径转向到用来将硬币传送到硬币台车66a、66b的硬币管64a、64b。如果未确定一硬币可以且应该被接受，则不驱动转向门62，各硬币(或其它物体)继续沿它们的重力路径或默认路径向下，送至一剔除滑槽68，以交付客户可获取的剔除，或送至返回箱22。

在前文所述的现已成为美国专利5564546的U.S.S.N.08/255,539和现已成为美国专利5620079的U.S.S.N.08/237,486中描述的一些装置可以与所述输入托盘一起使用。

在与本发明同一天申请的题为“具有锁定盖的硬币储箱”的S.N.＿＿＿＿(代理案号3730-905)中描述的一些装置可以与硬币台车66a、66b一起使用，本文援引该申请作为参考。

1997年2月28日的PCT/US97/03136及其原先的临时申请U.S.S.N60/012964描述的一些装置可与硬币滑槽和转筛52一起使用，该两文件本文作为参考。

简言之，并且正如下文和以上提到的申请中予以更具体描述的那样，诸如在计算机屏幕32上为使用者提供有一些指导。使用者可以把一大堆硬币，典型的是多种不同面值的硬币(甚至还伴有某些脏污的或其他不是硬币的物品放入托盘16内。使用者被提示按下一按钮以告知该机器使用者希望对一些硬币加以区分。于是，计算机使一输入门17(图41)打开并亮出一信号，提示使用者开始送给硬币。可以根据不同目的控制输入门的开关，诸如根据所述转筛或硬币拾取组件内的卡塞感测情况、载荷感测情况和其它类似情况来打开或关闭。在一实施例中，诸如LED之类的信号装置可以为使用者提供输入门是否打开或关闭着(或提示使用者送给或不要再送给硬币或其它物体)的指示。虽然有关送入或停止送给的指令可以显示在计算机屏幕32上，但由于在送给硬币或其它物体的过程中，使用者往往是注视着滑槽的喉部，而不是计算机屏幕，因此，可以认为用指示灯是比较有用的。当输入门打开时，一电动机19(图41)被驱动而开始使转筛组件52旋转。使用者通常可通过利用手柄将输入托盘16抬起或使它枢转，以及/或者用手越过峰顶72送入硬币，而使得各硬币移动越过输入托盘16的峰尖状输出缘72。硬币经过所述输入门(通常门的开度设定为诸如等于普通硬币厚度的3.5倍，以防止超过预定数量的、叠在一起的硬币通过)。屏幕32上的指令可以告诉使用者继续或停止送给硬币，可以报告机器的状态、至此所计数的数量，可以提供鼓励或广告消息等等。

第一和第二滑槽(未示)设置在输入托盘16的输出边缘72和转筛52的输入边缘之间。较佳的是，第二滑槽的上游边缘处的宽度大于其下游边缘处的宽度，这可以提供一种漏斗效应。较佳的是，使硬币像急流或瀑布般地从第一滑槽移动到第二滑槽，以便例如增大硬币的动量和翻滚程度。

较佳的是，沿着硬币路径与硬币接触的一些或所有表面，包括各滑槽在内，都没有足够大的平面区域可使硬币的表面与之全面或基本上全面接触。为达到这一效果，一些表面作成弧形的，从而使得硬币最多只接触这些表面上的两个点。另一些表面可以作成具有凹部或凸起，诸如设置一些凹凸波浪、缀附凸起物或采用其它构造。较佳的是，第二滑槽的表面是构造成这样的，即，其沿着任何一个垂直于其纵轴的平面具有一有限的曲率半径，并且这些曲率半径最好是沿着硬币流动方向逐渐增大。

在一实施例中，滑槽是由注射模制塑料制成的，诸如用可从E.I.DuPont deNemours & Co.买到的Delrin，或由聚酰胺聚合物制成，诸如尼龙和其它类似物。可以用于滑槽的其它材料包括金属、陶瓷、玻璃纤维、增强材料、环氧树脂、陶瓷-涂覆的或-增强的材料和其它类似物。滑槽内可以装设用来实现辅助作用的装置，诸如用来对付各种各样细长物体的挡块或捕集器。

在所示实施例中，转筛52是一壁面穿孔、方形横截面、可旋转安装的容器。较佳的是，各凹凸波纹稍稍伸入转筛的内部区域，以避免硬币对转筛内表面的粘结和/或降低其间的摩擦。转筛绕其纵轴旋转。较佳的是，可藉助诸如电流传感器21对转筛电动机的电流进行监控来对所述装置的工作情况进行监控。电流的突增或尖锋可以看作是转筛出现不良装载或卡阻现象的表示。所述系统可以用各种方式构造成对感测到的卡阻现象作出响应，诸如藉助切断转筛电动机的电源使转筛停止旋转和/或使电动机反转，或周期性地改变电动机的转向，以消除卡阻现象。在一实施例中，当检测到卡阻或不良装载现象时，可以例如藉助关闭输入门和/或使一“停止送入”指示器发亮来停止或劝阻硬币的送入。当转筛电动机19使所述转筛旋转时，伸入转筛内部的一个或多个叶片有助于将硬币抬高/自由落下并使硬币朝着输出区域的方向移动。随着各硬币的滚落，比可接受的最小硬币(在一实施例中大约为17.5毫米)小的物体通过穿孔的壁面漏出。在一实施例中，各孔的直径大约为0.61英寸(约1.55毫米)，以防止美国的一角硬币漏出去。一输出滑槽将离开转筛的(至少部分)清洁硬币朝着硬币拾取组件54的方向导引。将转筛按图示那样水平设置，依靠各叶片而不是使转筛倾斜来使硬币纵向运动，可以使转筛只需要相对较小的垂向空间。较佳的是，以这样一种方式来安装所述转筛，可以很方便地将它取下和/或打开或拆卸，以进行清洗和维修，例如如前文中的PCT申请US97/03136所描述的那样。

如图17所示，硬币拾取组件54包括一用来承接从转筛52输出的硬币的漏斗1702。漏斗1702可以藉助诸如真空成形而以较低的成本制造。在一实施例中，漏斗1702是由一种塑料制成的，诸如衬具有吸音泡沫的聚乙烯，以降低噪声。不受任何理论的约束，可以认为，聚乙烯能有效地降低硬币粘附现象。可以为所述漏斗提供的其它特征包括：将其形状制成为具有足以避免硬币和漏斗表面之间发生面对面接触的曲率，以及/或在漏斗内表面上设置表面纹理(诸如压出花纹、制出凹凸波纹、刻面、缀附凸起物、加凸脊或加凸肋)。漏斗1702最好具有一定的柔性，而不是刚硬的，这样可以减少卡阻现象，并且由于硬币不是被迫抵靠在一坚硬的、不能弯曲的表面上而有助于消除卡阻现象。

正如下文所描述的那样，硬币运动进入一环形的硬币路径，其外侧由一圆形凹槽1802(图18)的边缘形成，其内侧由一成形在导轨盘1806上的突起边缘1804形成。硬币藉助用来将它们传送至硬币轨道56的桨状物1704a、1704b、1704c、1704d沿着所述环形路径移动。

如下文所描述的那样，一用来提供特定控制功能的电路板1744最好安装在底盘1864的大体上可接触到的前表面上。一防电磁干扰(EM)安全护罩1746通常罩住所述电路板1744，并可借助铰链1748a、1748b翻开以便于维修。

在图17和图18所示的实施例中，用于各导轨盘的硬币导轨56和凹槽1808成形为一单件或一整体，诸如所示的基板1810。在一实施例中，基板1810由高密度聚乙烯(HDPE)制成，凹槽1808和硬币导轨56、以及所示的各开口都是通过对一片或一块HDPE进行机加工而形成的。之所以要用HDPE除了其它原因之外，还因为各构件可以利用自攻螺钉来安装，由此可降低制造成本。而且，为了避免与传感器发生干扰，最好采用一种非金属背板。在一实施例中，可以采用导电的HDPE，以消散静电。

基板1810安装在一设置在机柜内部的底盘1864上(图1B)，而且基板1810是设置成相对于垂直方向1868成一角度1866，该角度在大约0°和大约45°之间，较佳的是在大约0°和大约15°之间，最佳的是大约20°。较佳的是，转向器盖板1811例如藉助铰链1872a、1872b与基板1810可枢转地相连，这样，就可以很方便地将转向器盖板1811向前枢转，以便例如进行清洁和维修。

一旋转主盘1812设置成与凹槽1808的边缘1802紧密配合(小空隙)。相对较松(大空隙)的配合设置在指孔1814a、1814b、1814c、18184d和毂销1816a、1816b、1816c、1816d之间，以及中心孔1818和电动机轮毂1820之间。各孔的松配合和旋转主盘1812的边缘的紧配合有助于降低污物截留现象和电动机卡堵现象。由于主盘容纳在凹槽1802内，因此，它将能自由地挠屈和/或倾斜至一定程度，以便对硬币卡堵现象作出反应。

一固定导轨盘1806设置于邻近旋转主盘1812，并具有一相对于电动机轮毂1820松配合的中心孔。在一实施例中，所述导轨盘由充填有石墨的酚醛塑料制成。

由导轨盘1806形成的突起边缘1804最好构造成使环形的硬币路径朝着硬币行进的方向扩张或变宽，从而使所述突起边缘和位于硬币路径底部或起始部(位于8点钟位置1876)附近的凹槽边缘之间的空隙比十二点钟位置1828处的对应距离1827来得小(诸如大约小了0.25英寸，或者大约6毫米)。在一实施例中，导轨盘1806(和电动机2032)被安装成与由漏斗1702的联接边缘2042形成的平面成一小角度，因此，沿着硬币路径，硬币槽道大体上在深度方向上(即在垂直于导轨盘的表面的方向上)是渐增的。

硬币是从导轨盘的大约12:00位置1828开始逆时针前进的，其后突起边缘沿着一延伸至导轨盘1806的周缘并在硬币后板56和导轨梢头1836附近终止的部分1834(图19)基本上是直线的。一凸耳形的凸起1838被导轨梢部1836啮合住，从而将导轨盘1806保持在位。可以认为，本发明的这一导轨盘比已有技术的那些诸如使用一硬币刮刀的设计更易于制造和构造，而且，本发明可以避免产生在使用硬币刮刀的情况中经常出现问题，即，硬币刮刀的刀尖容易被集聚在硬币刮刀刀尖背后的污物向外撬起。

一张紧盘1838设置在导轨盘近旁。张紧盘1838借助中心开口1842和螺纹盘状旋钮1844安装在电动机轮毂1820上。当旋紧旋钮1844时，弹簧夹1846a、1846b、1846c、1846d就施加作用力而将各盘1838、1806、1812紧紧地保持在一起，从而减小空隙或缝隙，否则会将污物截留在里面。较佳的是，可用手很方便地将旋钮1844拆卸下来，从而可以将所有的盘1812、1806、1838拆卸下来(例如进行维修或清洁)，而不需要使用任何工具。

在一实施例中，张紧盘1838和主盘1812由不锈钢制成，而导轨盘1806由另一种材料制成，诸如填有石墨的酚醛，据说这种材料有助于降低表面擦伤现象。与已有技术的装置相比，使用所述材料的所示硬币盘结构制造起来相对较方便且成本较低。桨状物1704a、1704b、1704c、1704d可枢转地安装在张紧盘销子1848a、1848b、1848c、1848d上，以使桨状物能朝着平行于张紧盘平面1838的方向1852a、1852b枢转。由于沿着硬币路径方向停止不前的硬币或其它物体将使得桨状物挠屈或绕销子1848a、1848b、1848c、1848d枢转，而不是要求桨状物继续将全部的电动机产生的作用力施加在停止不前的硬币或其它物体上，因此，这种枢转能有效地降低硬币卡塞现象的形成或恶化。在没有例如来自一停止不前的硬币或其它物体的阻力的情况下，弹簧1854a、1854b、1854c、1854d抵抗朝1852a、1852b方向的枢转运动，将各桨状物推到一径向向外的位置。

较佳的是，避免了可能会使硬币停止不前或俘获硬币的尖锐或不规则表面。因此，用罩盖1856a、1856b、1856c、1856d设置在弹簧1854a、1854b、1854c、1854d上，并用圆锥形的垫圈1858a、1858b、1858c、1858d保护枢转销子1848a、1848b、1848c、1848d。同理，将张紧盘1862的边缘制成斜角或倒角，以避免硬币悬吊在一圆盘的边缘上而由此可能产生卡阻现象。

如图25所示，若干元件安装在底盘1864的后表面上。一诸如2032型号的电动机借助电动机驱动轮毂1820而驱动各盘1812、1838旋转。一诸如螺线管2014之类的驱动器可控制活板门1872(将在下文中描述)的运动。一包括传感器印刷电路板(PCB)2512在内的传感器组件可滑动地安装在一护罩2514内。

凹槽1808的下边缘由一用作活板门的独立件1872形成。活板门1872构造成能由驱动器2014向后2012(图20)推动到一位置2016，从而能使污物落入污物杯2018中。螺线管2014如下文所述的那样在一微控制器的控制下而驱动。较佳的是，活板门1872不会退回得比硬币导轨盘的前缘更深，以避免出现卡住现象，而使得活板门不能关闭。较佳的是，一传感器开关将一信号提供给所述微控制器，其可指明活板门是否已经完全关闭。较佳的是，所述活板门以这样一种方式弹性地保持在其关闭位置，即，如果需要，可以手动地将它打开。

从转筛52落入漏斗1702的硬币由漏斗的弧度朝着环形硬币路径的6:00位置1877(图19)导引。总地来说，越过漏斗1702的向下转的边缘2024的硬币被倾斜地倒出，并部分地由于所述装置的向后倾斜1866，将落入环形空隙1801内。随着桨状物1704旋转而搅动各硬币，未位于空间1801内但它们的面是紧邻导轨盘表面的那些硬币(诸如向外倾斜的2026a或垂直于导轨盘的2026b那些硬币)将被桨状物1704撞击，并最终被正确地定位在环形空间1801内，并且各硬币的两面与导轨盘1806所形成的所述环形空间的面1801相邻。应该相信，桨状物头部2028a、2028c的形状，尤其是头部的径向最外部分2206的圆形形状，有助于以一种可使硬币定位于理想位置的方式来搅动或击打硬币。

一旦各硬币沿着环形路径定了位，桨状物头部2028的前缘就与各硬币的后缘接触，迫使它们沿着硬币路径走，例如，如图17所示的那样。较佳的是，每一桨状物可使多个硬币，诸如多达约10个硬币移动。因此，各硬币最终被迫移动到导轨盘突起边缘1804的直线部分1834上并沿该直线部分移动，并被推到硬币导轨梢头1836上。一些已有技术的装置设置有一用来将硬币退离硬币拾取组件的出口门，在一些情况中，这种硬币拾取组件容易发生卡阻现象。根据本发明的一实施例，由于未设置任何硬币拾取组件出口门，因此消除了这种卡阻现象。

随着桨状物头部2028继续沿着环形路径移动，它们与突起边缘1804的直线部分1834(图19)相接触，并轴向向外2032弯曲，这受到桨状物垫块2028的径向向内部分的锥形形状所促进，而骑在导轨盘的一部分1884上。在一实施例中，在该部分内设置有开口或孔1708，以减小摩擦阻力，并能容纳例如所积留的污物，这样，可将污物从环形硬币路径中清除掉。

如图21所示，由导轨盘1806形成的突起边缘1804相对于硬币导轨梢部1836的突起边缘2104向上移位了一距离2102，距离2102可以例如约为0.1英寸(大约2.5毫米)。高度差2102有助于各硬币从导轨盘突起边缘1804借重力移动越过“V”形空隙部分(将在下文中描述)的上部，而移动到硬币导轨梢部1836的突起边缘上。

导轨盘突起边缘的终点2105与硬币导轨突起边缘2104的初始边缘横向地隔开一间距2107，从而在其间形成一“V”空隙。如图21所示，周向地延伸一段距离2109的该空隙可以容纳由硬币桨状物一路扫来的污物。空隙2107的存在，以及通过为由桨状物扫来的污物设置一空间而将其延伸到导轨突起边缘之下，可以避免在某些已有技术的装置中存在的一个问题，即，其中污物容易集聚在圆盘区域与直线区域相遇的地方，有时候会集聚得形成一结块或阻碍物，而这会导致硬币跳离或飞出突起边缘或导轨。

硬币导轨56可接纳由硬币拾取组件54输出的硬币，并以一种单个(一次一个)方式将各硬币传送经过传感器58到达转向门62。虽然其它类型的传感器也可以得益于硬币的单个化和间隔，但是，硬币的单个化和分离是所述传感器的特定应用。总地来说，各硬币是被传送到硬币导轨56，以其沿着导轨突起边缘2104滚动或滑动。各硬币在沿硬币导轨向下滑落的一部分进过程中，各硬币的表面由导轨或纵向肋条2106a、2106b、2106c所支承。各纵向肋条分别位于(图23A)高度2108a、2108b、2108c处(相对于突起边缘2104的高度)，从而可以为待处理的各种尺寸的硬币提供适当的支承作用，同时可以便硬币表面和肋条之间只有一相对较小的接触面积或区域。虽然一些现有技术的装置有平顶或圆形外廓的导轨或凸脊，但是，本发明提供的凸脊或肋条至少在其第二部分2121b内具有一三角形或尖峰形的外廓。应该认为，这样制造起来就比较方便(诸如在基板1810上边工出来)，并且尽管肋条磨损也能和硬币表面保持相对较小的接触面积。

纵肋条的位置和形状以及导轨2104的宽度是根据待由所述装置处理的硬币的尺寸范围选定的。在一可对美国一角硬币和美国五角硬币之间尺寸范围的硬币进行处理的一实施例中，突起边缘2104具有一约为0.09英寸(大约2.3毫米)的深度2111(自背板2114算起)。上肋条2106a设置在约为0.825英寸(大约20毫米)的高度2108a处，(突起边缘2104上方)，中间那根肋条2106b设置在一约为0.49英寸(大约12.4毫米)的高度2108b处，下肋条2106c设置在一约为0.175英寸(大约4.4毫米)的高度处。在一实施例中，各肋条的宽度2109均约为0.8英寸(大约2毫米)，并自硬币导轨的背板2114起突出大约0.05英寸(大约1.3毫米)。

如图22所示，当各硬币进入硬币导轨56时，虽然各硬币可能会彼此紧邻或彼此接触，但是，在水平方向各硬币通常是成单个的，即，各硬币呈单数列。可以将各硬币的成单列结构与图22A所示的这样一种情况相比，即，水平方向上有一部分搭叠的硬币2202a、2202b。图22A还示出了这样一种情况，其中，一些硬币2202c、2202d垂向地堆叠在另一硬币上。硬币导轨56的许多特点有助于随着各硬币移动经过传感器58，将叠成块的硬币改变成单个的硬币，并逐渐改变成单个的、一连串硬币。这样的一个特点是设置在导轨顶部或其附近、沿着其延伸部分的第一部分的切口或凹槽2116。如图24所示，当诸如图22所示的那些垂向堆叠的硬币2202c、2202d到达切口部分2116时，在导轨的倾斜角度1866的帮助下，顶部硬币就向后2402充分倾斜，这将使硬币趋于向前滑动到其下方的硬币2202的前面，从而落入设置在切口区域2116下方的漏斗延伸部分2204内，并向后滑入到漏斗1702的主体部分内，而被向后传送到硬币导轨上，

有助于硬币单个化的另一特点是改变硬币导轨自一第一部分2121a至一第二部分2121b的倾斜角度，所述第一部分2121a相对于水平面2124以一约0°至约30°、较佳的是约0°至约15°、更佳的是约10°的角度2126倾斜，所述第二部分2121b相对于水平面2124以一约30°至约60°、较佳的是约40°至约50°、更佳的是约45°的角度2128倾斜。较佳的是，如图所示，第一部分2121a和第二部分2121b之间的过度区域2121c内的硬币路径是平滑弯曲的，在一实施例中，过度区域2121c内的突起边缘2104的曲率半径约为1.5英寸(大约3.8厘米)。

根据所示的实施例，将各硬币单个化的一特征主要将重力用于这一目的。总地来说，应该认为利用重力可以降低系统的成本和复杂性。这是通过将导轨构造成以下这样来实现的：当一给定硬币接近并随后进入第二部分2121b时，该给定硬币将在重力作用下加速，同时倾斜度更小的下一个(随后的)硬币以一小得多的程度加速，从而可以使第一个硬币离开后一个硬币，而在其间形成一空间，并能有效地在单个化的硬币之间产生一空隙。随后，后一个硬币进入所述区域，在该区域，该后一硬币又被加速，而离开其后的硬币。随着硬币从第一区域2121a向第二区域2121b移动并进入第二区域2121b，导轨倾斜度2126、2128(图21)的改变使硬币加速，而仍位于第一区域2121a内的后续硬币具有一相对较低的速度。

在一实施例中，当硬币进入第二导轨区域2121b时，硬币的加速也是由一般设置在过度区域2121c内、较短、相对较高的一辅助纵向肋条2132的来加强。辅助纵向肋条2132从硬币导轨的背部表面2114起向外凸伸一距离2134(图23B)，该距离2134大于普通纵向肋条2106a、2106b、2106c的凸伸距离2112。因此，当硬币移入过度区域2121c时，辅助纵向肋条2132将硬币顶部向外2392倾斜而与普通纵向肋条2106a、2106b、2106c脱离接触，从而使它趋于“飞起来”(在其边缘或边沿沿着硬币导轨突起边缘2104滚动或滑动，而不与普通纵向肋条2106a、2106b、2106c接触)，并且在至少随后运动经过辅助纵向肋条2132的一段时间，继续仅沿着突起边缘2104与硬币导轨接触，这就可以进一步最大程度地减小或降低摩擦，并使硬币沿着硬币导轨的第二区域2121b加速。在一实施例中，第一部分2121a内的纵向肋条的硬币接触部分是略微整平的(图23A)，以增大摩擦，并扩大第一部分2121a和第二部分2121b之间的硬币加速度差值，在所述第一和第二部分处，纵向肋条外廓更尖一些，诸如基本上是尖峰形状(图23C)。

硬币导轨的有助于硬币加速的另一特点是设置了一个或多个自由下落区域，在这些区域，硬币通常会与纵向肋条脱离接触而由此将最多仅接触导轨的突起边缘2104。在所示的实施例中，一第一自由下落区域设置在辅助纵向肋条2132终止在其内的区域2136a处。正如以上所指出的，该区域内的硬币将趋于仅沿着突起边缘2104与硬币导轨接触。另一自由下落区域刚好位于转向门62的上游边缘2342的下游。从图23E中可见，转向门62最好设置成离开导轨区域表面2114有一距离2344。连同各纵向肋条2106的终止区域，这一缩进2344可以提供一邻近转向门62的自由下落区域。如果需要，可将另一自由下落区域设置在转向门62的下游，例如，设置在拒收硬币路径1921与拒收滑槽的(最好是加有浮饰的)表面相遇的地方，或者设置在可向后缩进诸如约1/8英寸(大约3毫米)的服废滑槽入口处。

另一自由下落区域可以形成在位置2103附近，在该位置，例如通过对盘1812进行定位而使它的前表面位于一由导轨纵向肋条2106形成的平面稍向前(例如大约0.3英寸，或者大约7.5毫米)的平面内，各硬币将离开各盘1812、1806并进入导轨56。该自由下落区域是有用的，它不仅有助于将硬币从盘转移到导轨上，而且还能使以下情况变得更为可能，即，把那些在一次硬币处理业务即将结束时速度减慢或停止在导轨上的硬币定位在钱耙2152的回缩位置(图21)的下游处，这样当钱耙工作(这将在下文中描述)时，更可能将那些速度减慢或停止不前的硬币向下推到导轨上而不是把它们打离导轨。让硬币飞起来一段时间可以降低摩擦，有助于使硬币加速，而且由于粘的或潮湿的硬币和无脏污的硬币都处于飞行状态时其表现是相同的，因而还可以减小硬币速度的差异。应该认为，造成一定的飞行时间对于保持可能是潮湿或粘的硬币的理想加速度和速度是特别有用的。

传感器58设置成离开纵向肋条2106a、2106b、2106c的表面有一段距离2304(图23D)，该距离足以供待处理的最厚的硬币通过。虽然某些较佳的传感器，以及它们的使用将在下文中予以具体描述，但是，也可以将本发明的特征与其它类型的传感器一起使用，这些传感器可以另一种方式设置，诸如嵌埋在硬币导轨56内。

传感器壳体的前表面最好是制成斜坡状2306，这样，不能进入空间2304的硬币或其它物体(诸如太大或已经部分离开硬币路径的那些硬币或其它物体)将在该斜坡2306的作用下斜着移动到一旁路滑槽1722(图17)上，该滑槽具有一斜导平面1724和一输送槽1726，用来将硬币传送到返回滑槽或拒收滑槽68，在返回或拒收滑槽68处，可将所返回的或拒收的硬币归还给用户。传感器壳体还起到一隔离件的作用，它可以将任何卡阻现象保持在离开传感器铁心至少一最小距离的地方，最好是尽可能远，从而不会影响传感器的阅读(它可能引起错误检测)。如果需要，可以将传感器壳体构造成使卡阻现象被允许在传感器的检测范围内(例如，以有助于检测卡阻现象的发生)。

在所示的结构中，传感器58构造成可将它移至一远离硬币导轨56的位置2142，以便于通过诸如沿着斜槽2144滑动来进行清洗或维修。较佳的是，所述装置构造成具有干涉配合，这样只有当转向器盖板1811已经向前1902(图19)枢转了时传感器58才可以移离所述位置，并且使得转向器盖板1811不能朝1904方向重新定位到其工作位置，在传感器2142已正确地定位在其工作位置(图21)之前。较佳的是将传感器装置构造成：可诸如藉助与一固位夹2704(图21)相啮合使它可靠且准确地相对于硬币导轨定位于一理想位置。传感器的这样一种安置连同硬币相对于传感器的位置变化的相对较大允差(将在下文中描述)的意味着：所述传感器可以重复地移动到维修位置2142并可以返回到工作位置，而不需要重新校准所述装置。

正如以上所指出的那样，在所示的实施例中，采用一转向门62来有选择地转送各硬币或其它物体，这样，将各硬币最终送到一可接受物体或硬币储柜或台车，或一拒收滑槽68。

在图43所示的实施例中，一硬币返回斜坡4312从硬币返回区域1921延伸出来，通过转向器盖板1811的开口1813并向外延伸一距离4314，且位于硬币返回滑槽68的初始位置上方。因此，没有被转向门62转向的硬币沿斜坡向下行进，并且在着陆于硬币返回滑槽表面68之前，能以一种“滑雪跳跃”的方式飞离斜坡的端部4316。即使诸如斜坡4312和硬币返回滑槽68之类的硬币接触面最好是加有浮饰的或者能降低与硬币表面接触，但是，在硬币朝着通往用户的返回箱的返回滑槽行进时，所述“滑雪跳跃”飞行区域的设置可以进一步降低减慢硬币(或其它物体)速度或发生粘结的可能性。

较佳的是，所述装置是构造成这样的：门的动作可以将各硬币转向到一可接受的硬币储柜，而门不动作可以使一硬币沿着一默认的路径移动到拒收滑槽68。这种“动作-接受”方法不仅可避免污物蓄集在出口储柜内，而且还可以通过仅接受那些被识别的硬币而提高准确性，并能在断电情况下提供一种被认为是最佳的结构。动作-接受方法还具有以下优点：所述驱动机构可对一具有已知特性(例如，在例如确定速度和/或加速度时所使用的已知直径，或者在例如调整诸如转向力之类的作用力时所使用的已知质量)的物体产生作用。这样就有机会针对硬币的速度和/或质量调整例如定时、持续时间和/或转向强度。而在其中待拒收的各物体被主动转向的那样一种系统中，它必须相对于一可能未被认出或具有未知特性的物体驱动转向机构。

虽然在一实施例中，对于每一可接受的硬币来说，转向门62被单独地驱动(由此可降低螺线管2306的工作循环和发热)，但是，有可能构造这样一种装置，其中，当有一个或两个或更多个连续的可接受的硬币时，转向门62可被持续地保持在其转到的位置，一直到下一个不可接受的硬币(或其它物体)接近转向门62为止。

下面，将更具体地描述一用来对转向门62的转向进行控制和定时的实施例。在所示的实施例中，转向门62是由一螺线管2306的驱动而转向。在一实施例中，转向门62由一种坚硬的弹性材料制成，诸如可制成如图所示槽钢状形的具有充分刚性的301不锈钢制成。在一实施例中，门2308a的硬币接触区域的背面基本上覆盖一层诸如泡沫带(可以从3M公司买到)之类的消声材料2334。所述泡沫带最好具有一与螺线管2306击打所述门的所述区域相邻的孔2335。

在一实施例中，转向门62没有装铰链，而是藉助弯曲或挠曲从其静止位置(图23E)向外摆动到其转向位置(图23F)。一旦螺线管2306不再被驱动，由弹性材料制成的转向门62则向后2312转到其静止位置。对于一依靠弹性复位的非铰链门，没有必要设置一门复位弹簧。而且，一般来说，门的弹性所提供的作用力要大于通常由一螺线管所提供的螺线管弹簧复位，因此，转向门62将迫使螺线管回动到其静止位置(图23E)(在驱动脉冲停止之后)，比仅依靠螺线管复位弹簧的作用力可以复位得更快。于是，可降低螺线管/门系统的有效循环时间。在一实施例中，使用的是这样一种螺线管，它具有约24毫秒的正常循环时间，但是当将所述弹性门的关闭特点用于螺线管复位时，如所描述的那样，能达到大约10毫秒的循环时间。在一实施例中，使用的是一种额定电压为12伏特但利用24伏特脉冲驱动的螺线管。

在一些情况中，尤其是在硬币区分周期或处理作业结束时，一个或多个特别是潮湿或有粘性的硬币可能会驻留在导轨的第一部分2121a上而不能朝着传感器58自发地(或只能缓慢地)移动。因此，人们希望能根据检测到的卡阻现象、速度减慢现象或其它反常现象，来设置一用来提供能量的机械或其它换能器。在本文援引作为参考的、于1995年4月27日申请的美国专利申请08/431,070中描述了一种用来提供能量的结构。根据一用来提供能量的实施例，一在常态回缩入一钱耙狭槽2154(图23A)内的钱耙2152可以被驱动而从狭槽2154向外2156延伸出来并朝着纵长方向2156、朝着狭槽2154下方移动，以将速度减慢或停止不前的那些硬币向下推到硬币路径上，诸如推到硬币导轨的第二部分2121b上，或推离所述导轨而由漏斗延伸部2204所捕获。下面将更具体地描述一对钱耙进行定时和控制的实施例。在一实施例中，钱耙的运动是藉助驱动一与连杆2504(图25)相联接的钱耙电动机2502(图19)来实现。该连杆2504由销子和狭槽系统2506a、2506b、2507a、2507b可运动地安装于底盘1864的后部。连杆2504的一板部2509借助狭槽2511与电动机2502的一偏心销相联接。连杆2504的一狭槽2513与钱耙2152的后部相啮合。电动机2502的驱动使偏心销2515旋转，并使连杆2504纵向地运动。连杆2504的狭槽2513迫使钱耙2152以方向2519沿着倾斜狭槽2154、朝着一下游位置2510(图26A)。使钱耙从狭槽2154向外凸伸或延伸出来的作用可以以各种方式实现。在一实施例中，连杆2504制成这样的形状，当钱耙位于狭槽2154靠下位置时，钱耙2514由弹性连杆2504的形状而被向外推。随着钱耙朝着正常的工作位置向上游移动，一成形在连杆自由端上的凸轮随动件被一携带着钱耙2152的凸轮2529向后推，向后推到回缩位置(图23A、图26)。

较佳的是，可诸如藉助检测钱耙电动机2502的位置来检测或监控所述钱耙的位置，以保证钱耙能正确工作。较佳的是，所述系统可借助硬币传感器58来检测硬币钱耙是否已将各硬币击离所述导轨，所述硬币钱耙是否已将各硬币朝着硬币导轨下方推动而经过传感器58。在一实施例中，如果硬币钱耙的驱动使硬币被击离所述导轨或向导轨下方移动，所述硬币钱耙至少将被第二次驱动，所述系统可以被构造成能输出一信息，该信息能指示所述系统应该进行清洗或要求维修。

硬币经过传感器58下方的时刻和硬币到达转向门62的时刻之间的时间(该段时间通常约为30毫秒)，控制装置和软件(将在下文中描述)将决定所述硬币是否应由所述转向门62所转向。一般来说，较佳的是应使检测一物体和转向所述物体之间(即传感器和转向门之间的间距)的时延尽可能短，同时仍能有足够长的时间进行识别和归类处理。所述时间要求至少部分地取决于所使用的处理机的速度。一般来说，虽然可能会增加费用，但可以藉助采用一高速处理机来缩短所述时延。缩短传感器和转向器之间的路程不仅可以降低所述装置的实际尺寸，而且还可以降低硬币或其它物体在检测之后和在配位之前发生卡阻或偏离硬币路径(可能会导致例如一种一硬币被“列入帐目”但又未被导引到一硬币储柜的类型的差错)的可能性。而且，缩短间距可以降低在传感器和转向门之间一个较快的后续硬币“追赶上”前一个较慢的粘滞的硬币的可能性。缩短间距还可以降低硬币加速度或速度在传感器58和转向门62之间发生显著变化的机会。由于在一实施例中转向门是根据在传感器处测量(或利用所测量到的数据计算的)速度或加速度来控制的，因此，传感器58和转向门62之间的较大的间距(相应地，较长的导轨的摩擦力也会有变化)会增大使所测量或计算的硬币速度或加速度出现差错(或误读)的可能性。

由于硬币转向器要求一定的最小循环时间(即，从驱动螺线管一直到门已回到静止状态并能再次被驱动为止的时间)，所以，不可能成功地使两个靠得太近的硬币转向。因此，当系统确定两个硬币靠得太近时(例如，藉助对诸个相距小于最小周期的连续“尾随”时间进行检测)，一旦有一个或两个这样硬币通过，所述系统可以制止对转向门进行驱动，从而使得一个或两个这样的硬币顺着默认路径行进到拒收滑槽，尽管各硬币可能已被成功地识别为可接受的硬币。

如果需要使一硬币转向，当它到达门62时，螺线管2306即被驱动。通常，由于步骤2136b和/或其它飞行产生特征，当一硬币到达门62时，它将位于门平面62和所述门上方与它们隔开一较短间距2307(诸如0.08英寸，或者大约2毫米)，当门被转向到其驱动位置(图23F)时，其将与飞行的硬币相遇并将朝着一向外的方向2323将该硬币击打至可接受硬币管道64a、64b的共用入口1728。较佳的是，所有的硬币与返回滑槽的表面接触，并且硬币管道都设置有一表面纹理，诸如一加有浮饰的表面，它可以减小摩擦和/或粘滞。此外，这些表面还可以设置有一种消声材料和/或一种动能吸收材料(以有助于将各硬币准确地导引到各接纳储柜内)。

在一实施例中，对门62的转向定时加以控制，以增大这样的可能性：所述门能如所希望的那样以这样一种方式来击打硬币，即，能将硬币转向到各硬币管道1728的入口。如果需要，可以根据经验，并且可以至少部分地根据各硬币和所述机器内所预期的硬币混合物的直径和质量，以及门62的尺寸和各特性，来选择较佳的击打位置。在一实施例中，所述机器是构造成：平均地说，能在硬币的前缘位于门62的下游边缘2334的上游近似3毫米处(“上游”指的是与硬币流动方向2332相反的方向)时击打所述硬币。在一实施例中，这种击打位置是与硬币直径无关的较佳位置。

较佳的是，当各硬币经过门62时，各硬币之间有一空隙。具有不同目的地的相邻两硬币(即当相邻的两硬币包括一可被接受的硬币和一不可接受的硬币时)之间的较佳空隙取决于可被接受的硬币是在不可接受的硬币之前还是之后(其中，“可被接受的硬币”是一将被所述门转向的硬币，而不可接受的硬币将不经转向地经过所述门)。在一可被接受的硬币之前达到所述门62的一不可接受硬币(或其它物体)的后面的空隙在本文中称为“前空隙”。在一可被接受的硬币后面的空隙在本文中称为“后空隙”。在一实施例中，较佳的前空隙由下述等式给出：

GAP_lead.min=Δd_Stoh.lead+Error_plus+a                           (1)

式中：

Δd_Stoh.lead表示从各硬币经过传感器58的时刻到各硬币到达门62的时刻的一段时间内实际硬币间空隙的变化(近似3毫米)；

Error_plus表示由于补偿不确定性引起的距离误差，假定前空隙的最恶劣状况是最大初始速度和一无摩擦导轨(近似6毫米)；以及

a表示从驱动器门2334的下游边缘到处于较佳击打位置的硬币的前缘的尺寸(近似3毫米)。

当一不可被接受硬币(或其它物体)在一可被接受硬币之前时，可采用近似12毫米的较佳最小前空隙。在一连串可接受硬币的一般情况中，在硬币流中的第一硬币之后，不必坚持该约束。

在一实施例中，较佳的后空隙是由下述等式来给出的：

GAP_tr.min=Δd_Stoh.trail+Δd_ontime+Error_minus+b-a-D_coin.mi    (1)

式中：

Δd_Stoh.trail表示传感器58和门62之间的实际的硬币间空隙的变化(近似2毫米)；

Δd_ontime表示在驱动器门外伸过程中，各硬币走的距离(近似5毫米)；

Error_minus表示由于补偿不确定性引起的误差，假定后空隙的最恶劣状况是0初始速度和一粘性的或摩擦大的导轨(近似6毫米)；

b表示门62的长度2336；以及

D_coin.mi表示可接受的硬币的直径(对于普通美国硬币混合物来说，最糟的情况是17.5毫米)。

这样可导致5.2毫米的较佳最小后空隙。

下面，对在一些适当情况中、用来对较佳前、后空隙的存在加以验证和/或对门62的驱动加以选择或控制以便在较佳位置击打各硬币的方法进行描述。

在所示的实施例中，共用入口1728(图17)区域设置有一可以从一第一位置1732a运动到一第二位置1732b的舌门，所述第一位置可将各硬币导引入第一硬币管道64a以便将各硬币最终传送到一第一硬币台车66a，所述第二位置可将各硬币转向第二硬币管道64b以便将各硬币传送到第二硬币台车66b。在一实施例中，舌门1732由塑料制成，以降低工作过程中的噪声和易发生粘合的倾向。一螺线管驱动器1734借助连杆1736可用来例如根据来自一微控制器(将在下文中描述)的诸控制信号使所述舌门在位置1732a和1732b之间运动。舌门1732还可以在其两极端位置之间快速地来回运动，以自清洁所述结构的材料。在一实施例中，这种自清洁作业是在每一次处理之后进行。在一实施例中，每当检测到有一枚硬币通过时，诸如成对的LED和光检测器1738a、1738b之类的硬币检测器就输出信号至所述微控制器。这些信号可以用于各种目的，诸如：验证一被门62转向的硬币是否已经被传送到一硬币管道；验证舌门1732是否处于正确位置，以及检测硬币管道是否有卡阻现象，诸如可能因硬币储柜的装得过满而使管道卡阻。因此，位于每一管道端部的传感器1738a、1738b均能提供用来起两个或更多个作用的数据，诸如验证可接受的硬币是否被传送，验证舌门的位置，以及验证和检测硬币储柜的满载现象。

从图27A和图27B中可以最清楚地看到，传感器58最好是直接安装在传感器PCB 2512上，并借助一其引线2704焊接到电路板2512上的头座(header)2704与之电气连通。通过将所述传感器和所述传感器电路板设置成一整体式结构，可以降低制造成本，并可以消除敷设电缆和伴生信号噪声。传感器58由一其上具有一低频2804和一高频2806绕组的铁心2802(图28A、图28B)制成。应看准各绕组的极性，以使它们正确同步。若绕阻反向了，可能使信号消除。

在所示的实施例中，铁心2802大体上呈U形，并且具有一其横截面为环形、半圆形、矩形的下部2808和一能形成两个彼此分开的腿2812a、2812b的上部。在所示的实施例中，铁心2802的厚度2814小于约0.5英寸，最好约0.2英寸(大约5毫米)，其高度约2816为2.09英寸(大约53毫米)，其宽度2818约为1.44英寸(大约3.65厘米)。

由于传感器58最好是相对较薄，因此，磁场就相对较紧密地集中在纵向(流动方向)。结果，在硬币对传感器输出产生显著影响之前，硬币或其它物体必需相对靠近所述传感器。为此，可以提供间隔相对较紧密的各硬币，而不会有前一或后一硬币对传感器输出产生不良影响的危险。

在所示的实施例中，腿部2182a、2182b的面对表面2822a、2822b基本上是彼此相互平行的，并且彼此隔开一约为0.3英寸(大约8毫米)的距离2824。内部面对的表面2822a、2822b的高度至少等于硬币导轨2826的宽度，诸如大约1.3英寸(大约33毫米)。如果将所述传感器定位在如图21所示的工作结构内，所述铁心的上腿部2812a与所述铁心的下腿部2812b(参见图23D)由界面空隙2824相互隔开，从而形成一空间2304，以便硬币穿过所述界面空隙而通过。可以将铁心2802看成具有一种有隙环形线圈的形状，其延伸腿部2812a、2812b具有平行面2827a、2827b。在一实施例中，腿部2812a、2812b基本上是平行的。在另一实施例中，腿部2812、2812b彼此相对稍稍倾斜，形成一锥形空隙。不必受到任何理论的约束，可以认为，当一硬币经过空隙2824时，被倾斜而形成一略微垂直向下变窄的空隙的两延伸的面在所述导轨附近(大部分硬币或其它物体将位于该处)呈现出略微更大的灵敏性，但对其内的各硬币的垂直位置2828或水平位置2832相对来说却不太敏感(是为了提供与硬币的适度跳动和/或抖摆无关的有用数据)。在所示的实施例中，面2822a、2822b延伸横穿整个路径宽度，以便对所有那些沿着传感器区域内的路径移动的金属物体进行感测。

可以认为，提供一具有较大空隙(即具有更大的空气容积)的铁心部分地对以下情况有作用：降低了对硬币不对准的灵敏度，但却趋于使磁灵敏度略微更低并增加串电现象。在一实施例中，虽然垂直位移(“跳动”)约为0.1英寸(大约2.5毫米)或更多，且侧向(离开各纵肋)位移或“抖摆”可达0.015英寸(大约0.4毫米)，但是，所述传感器仍可以提供可靠的传感器输出。

在所示的实施例中，低频绕组2804设置在半圆形部分2808的底部，而高频绕组设置在所述半圆形部分的每一腿部2806a、2806b上。在一实施例中，低频绕组构造成具有一约为4.0毫亨的电感(在下文将要描述的激励和检测电路中)，而高频绕组2806a、2806b构造成具有一约为40毫亨的电感。这些电感值是在高频绕组断开时的低频绕组内测量的，以及在低频绕组短路时的高频绕组内测量的。诸绕组内的诸信号借助引线2704而提供至印刷电路板。

图29示出了传感器PCB 2512的主要功能元件。一般来说，传感器或传送器58可以提供部分锁相回路，所述锁相回路被保持在一基本恒定的频率。因此，将低频线圈引线提供给一低频PLL 2902a，并将高频引线提供给高频传感器PLL 2902b。

图40给出了一常用处理作业的流程图。所述处理作业是当一使用者按压一“启动”或开始按钮4012时开始。作为响应，所述系统将打开所述门，并启动转筛和硬币拾取组件盘电动机，步骤4014。当各硬币开始经过所述系统时，由一传感器(未示)来确定所述漏斗是否处于过满状态，若过满则将所述门关闭，步骤4018。例如利用电流传感器21、4121(图41)，连续地对所述系统进行监测，判断各电动机内是否出现电流峰值，步骤4022，从而可以进行校正，诸如使其中任一电动机或两个电动机反转，以消除卡阻现象，步骤4024。

在正常的计数作业中，所述系统将检测各硬币流过所述传感器的情况，步骤4026。所述系统可以确定各硬币是否被传送到拒收滑槽或硬币台车，步骤4028。在后一种情况中，所述系统通常是继续确定硬币管道内的传感器是输出一间断信号还是一闪烁信号。但是，如果所述硬币管道传感器被吸持(stuck on)或吸断(stuck off)，指示上游或下游出现卡阻现象(诸如储柜过满)，则暂停运行，步骤4036。

在一实施例中，硬币通过所述系统的流动是经过管理和/或平衡的。如图41所示，硬币流动可以是这样来进行管理的：例如控制门17的任一或所有状态、转筛电动机19的状态或速度和/或硬币拾取组件电动机2032的状态或速度以便例如优化或控制驻留在所述转筛和/或硬币拾取组件内的硬币的数量。例如，如果一传感器1754指示硬币拾取组件54已经变得很满，微控制器3202可以使转筛断电，以停止供送硬币拾取组件。在一实施例中，在某一特定处理过程或期间中，与转筛52相联接或位于其附近的传感器4112对散落在转筛之外的污物的数量(和/或类型)进行检测，作为响应，微控制器3202将使得硬币拾取组件电动机2032以尽可能低的成本、以另一种速度和/或运动方式进行旋转(例如以适应于一批特别脏的硬币)。

当硬币传感器58(和相关的电路和软件)被用来测量或计算硬币速度时，该信息不仅可以用来如本文所描述的那样对转向门62进行控制，而且还可用于输出一需要维修指令。例如，当硬币速度减小时，可以将一带有该意思的信息(或一系列信息)传给主机46，从而使它能请求预防性维修，由此可以避免一可能会停止所述处理作业的卡阻现象。

一旦所述系统检测到硬币不再流过所述传感器，如果需要，可以利用一传感器来确定例如漏斗4042的底部附近是否存在硬币。如果仍有硬币存在，各电动机继续工作，执行步骤4044，一直到不再检测到所述漏斗底部附近有硬币。一旦检测到漏斗底部附近不再有硬币，步骤4046，则所述系统确定该处理作业已完成。然后，所述系统驱动硬币钱耙，并且如果检测到硬币经过硬币传感器58或进入所述漏斗，则最好重复所述计数循环。否则，将认为所述处理作业已结束，步骤4028，并且所述系统将使所述活板门(trap door)作循环运动，并输出例如可以兑换物体、服务或现金的一种凭单。

包括传感器或传送器58在内的硬币传感器锁相回路(PLL)可以保持恒定频率，并能藉助振荡器信号振幅的变化和PLL误差电压的变化来对空隙2824内的硬币存在作出响应。所示实施例中示出的所述锁相回路不要求作任何调整，并且通常设定成大约200毫秒。所述系统是自启动的，并能自动地开始振荡和锁相。各绕组信号(每一高频和低频通道均有2个绕组信号)均需要按下文所描述的那样加以调节，并传送到一模拟-数字(A/D)转换器2906。所述A/D转换器对各模拟信号进行采样和数字化，并将所述信息传至控制印刷电路板组件(PCBA)(将在下文中描述)上的微控制器3202(图32)，以进行进一步处理而对各硬币进行识别。

当一硬币经过传感器58时，PLL误差电压(在本文中有时候称之为“D”信号)的幅值2909a、2909b和PLL正弦波振荡器信号(在本文中有时候称之为“Q”信号)的振幅减小。对所述PLL误差电压进行过滤和整理，以便于转换成数字数据。对振荡器信号进行过滤、解调，然后进行整理，以便转换成数字数据。由于这些信号是由两个PLL电路(高频和低频)产生的，因此，四个信号就一起成为用来识别硬币的“特征”。图30示出了当一硬币经过所述传感器时四个信号(LF-D 3002、LF-Q 3004、HF-D 3006和HF-Q 3008)变化情况的四信道示波曲线图。有关该硬币的信息可表现在四个信号的信号变化的形状、时间和振幅上。接纳这些信号的数字化数据表示的所述控制印刷电路板组件可进行一种区分运算，判定一硬币的类别，并对该硬币通过所述传感器的速度进行确定，如下文所描述的那样。

根据一实施例，所述硬币传感器锁相回路包括一电压控制振荡器、一相位比较器、用于所述相位比较器输出的放大器/滤波器，以及一基准时钟脉冲。所述的两个PLL的工作频率为200千赫和2.0兆赫，并且与它们的基准时钟脉冲同步。藉助使用一母子钟而不是两个独立的时钟脉冲源，可以保持住两个时钟信号3101a、3101b之间的相位关系，步骤3102.2兆赫的时钟脉冲输出3101a还可以用作A/D转换器2906的母钟。

当一硬币经过所述传感器狭槽时，磁路磁阻会发生变化。这可以藉助电路而看到，由于电感值减小，导致PLL误差电压的幅值相应减小，由此可提供一第一硬币识别因素。正在通过传感器狭槽的硬币还可以根据其组成成分，例如，由于涡流损耗，使正弦波振荡器波形振幅减小，这可被测量，以便提供一第二硬币识别因素。

振荡器2902a、2902b的布局取决于，用于反馈到其激励电路的一180度的相移，并被划归为Colpitts(科耳皮兹)振荡器类。所述Colpitts振荡器是一对称的布局，并能使振荡器隔离于地。所述振荡器的激励是藉助一高速比较器3014a、3104b来提供的。所述比较器具有：快速传播特性，以最大程度地减小因相位延迟产生的失真；较低的输入电流，以最大程度地减小损耗，并能在比较器在其线性区域内运行时保持稳定。在所示的实施例中，所述感应器的正、负端子直接接至一高速比较器，它自动偏压所述高速比较器，从而信号可以迅速转换并不易受振荡干扰，因此没有必要将所述比较器偏压至一中心电压值。藉助将所述感应器的正、负端子连接至所述比较器的正、负端子，在所述电压频谱内的任一任意点处的端子电压的交叉将使所述比较器输出电压内产生一开关作用(switch)，从而使它自动偏压。这样就可以获得一更为平均(50％)的工作周期(占空系数)。

所述比较器的输出通过电阻器3106a、3106b激励所述振荡器。振荡信号的振幅发生变化并与调谐电路的“Q”的变化有关。不必受任何理论的约束，可以认为，该变化是由于当一硬币通过所述传感器空隙时涡流电流发生变化而造成的。电阻器3108a、3108b、3108c、3108d与比较器3104a、3104b的输入电容一起工作，以滤除不需要的高频信号成分。

振荡器频率的电压控制作用是藉助那些用作电压控制电容器(或调谐二极管)的可变电抗器3112a、3112b、3112c、3112d来提供的。这些可变电抗器可改变所述振荡器的电容性分量。采用两个可变电抗器可以保持绕组2804、2806每一腿部上的电容平衡。当反向二极管电压增大时，电容降低。因此，藉助根据因存在一硬币而发生的电感变化来改变电压控制振荡器(VCO)输入电压，可以维持振荡频率。该VCO输入电压就是用来指示该电路内电感变化的信号。

相位/频率检测器3114a、3114b在该电路中具有某些控制作用。它可以将比较器3106a、3106b的输出频率与一同步的基准时钟脉冲信号相比较，并具有一随所述两信号发散而改变的输出。所述装置的输出级可对该相位比较器输出信号进行放大和过滤。这个经放大和过滤的输出可提供VCO控制信号用以指示该电路内电感的变化情况。

此外，所示装置还具有一输出3116a、3116b，当进行适当调节时，可利用所述输出来确定PLL是否处于“锁定”状态。在一实施例中，一锁定失败信号传送至控制印刷电路板组件上的微控制器，作为一误差指示，此外还设置一LED，以便当高频PLL和低频PLL都处于锁定状态时起指示作用。

由于传感器58是以两种频率、通过缠绕在同一铁氧体磁心上的两个线圈来接受激励的，因此，就存在各信号耦合起来的可能性，这会导致对那些正受监控的各单独信号进行不希望有的振幅调制。过滤器2912a、2912b可以在测量振幅之前除去不需要的频谱成分，同时可以保持所需信号。以此方式，每一信号的测量振幅不会受到其它振荡器电路信号的振幅的独立变化的影响。

为了能由下游电路来控制信号振幅测量，将那些经过滤的输出信号进行电平移动，以使它们的中心线处于3.0VDC。

在所示的实施例中，有源高通和低通滤波器采用的是Sallen-Key Butterwoth两极滤波器电路2916a、2916b。输出信号的直流偏置调整是利用一作为基准的缓冲式分压器来实现。设置输入缓冲器2914a、2914b是为了藉助保持对所述滤波级的高输入阻抗将振荡器电路的损耗减至最小。

低通滤波器2916a设计成能在2兆赫下提供大于20分贝的衰减，同时还可以保持200千赫信号的完整性，并且在该频率下具有不到0.1分贝的衰减。截止频率是530千赫。设置了对来自低通滤波器的输出的高通滤波2918a，其具有20千赫的截止频率。与一直流基准2922a相联接，可提供一中心线在200千赫信号、3.0VDC的经调整的输出。这种输出偏置调整对于其后的振幅测量是所希望的。

高通滤波器2916b设计成能在200千赫下提供20分贝以上的衰减，同时保持200兆赫信号的完整性，并且在该频率下具有不到0.1分贝的衰减。截止频率是750千赫。

正弦波振荡器波形的振幅测量是这样来完成的：通过用一负峰值检测电路对信号进行解调，并测量该值和所述直流基准电压之间的差值，其中所述正弦波信号的中心线处于所述直流基准电压处。然后，对这种比较测量比例换算，以便能利用所述A/D转换器输入范围的一大部分。至所述电路的输入是一其中心线在所述高通或低通滤波器的一已知直流基准电压输出处的经滤波的正弦波信号。

所述输入信号是由一闭环回路二极管峰值检测器电路来解调的。与正弦波输入的周期相比，所述网络的时间常数，例如3.3毫秒是显得较长，但是，当与一硬币通过所述传感器所经过的时间相比，就还是短的。这种相互关系使得峰值检测器能对由硬币活动所引起的振幅变化迅速作出反应。由于所述比较器将信号激励至接地的能力要强于将信号激励得较高的能力，因此，所述电路是用作一负峰值检测器，而不是一正峰值检测器。比较器3126a、3126b，诸如可以从Linear Technology买到的LT1016CS8型号的比较器，可以提供一较高的转换速率(slew rate)，并可以保持线性区域内的稳定性。所述模拟闭环回路峰值检测器可以避免潜在的相位误差问题，即，对于一取样保持过程来说可能会造成滤波级相位滞后的动态PLL相移，并可以不再需要一取样时钟脉冲。

将负峰值检测器输出与所述直流基准电压相比较，然后利用一用作差分放大器的运算放大器3124a、3124b进行比例换算和滤波。所述差分放大器构造成能从所述直流基准中减去所述负峰值，并将所得差值乘以一比例系数。在一实施例中，对于低频信道来说，所述比例系数是4.02，而所述高频信道是将所述输出乘以5.11来进行换算的。所述差分放大器的输出在所述反馈上具有一其半功率点频率近似为600赫兹的低通滤波器。在所示的实施例中，在所述输出处有一阻尼器，用以滤除因A/D转换器内的转换所产生的高频瞬变量。

所述误差电压测量、比例换算和滤波回路3128a、3128b设计成能从PLL误差电压中减去2.5VDC，并能将得出的差值放大一倍。所述PLL误差电压输出信号将在2.5-4.5VDC范围内，并且为了能最大程度地利用所述A/D转换器的输入范围，对所述偏置电压进行减法运算，并将所述信号放大。

所述输入信号是利用477赫兹的低通半功率点频率来预滤波的，而所述输出是利用2.3千赫的截止频率在反馈回路内进行滤波的。一位于所述输出处的阻尼器可滤除因A/D转换器内的转换所产生的高频瞬变量。

在一界面电路(interface circuit)中，2922数据和控制信号被上牵(pull up)，并通过一系列终端电阻器。此外，藉助双向寄存器对数据信号DATA-DATA15进行缓冲。这些双向缓冲器可使所述A/D转换器隔离于对数据总线和相联的中继电缆的直接连接。

所述A/D转换器2906是一单独供电的、8信道、12位取样转换器(诸如可以从Analog Devices买到的AD7859AP型号转换器)。所述A/D处理作业由控制印刷电路板组件上的微处理器来直接控制。

在图32中示出了用于各种硬件元件的控制总图。在图32中，所述控制硬件大体上分为硬币传感器硬件3204和硬件传送硬件3206。硬件3204、3206的很多方面都借助一微控制器3202加以控制，所述微控制器也可以是若干微控制器中的任一个。在一实施例中，采用的是可从Advanced Micro Devices买到的型号为AM186ES的微控制器。

微控制器3202与主机46相连，并在一定程度上由所述主机控制。主机46可以是若干计算机中的任一台。在一实施例中，计算机46是一台采用Intel 486或Pentium处理器或等效物计算机。主机46和微控制器3202借助各自的串行口3212、3214以串行线进行通信。在所示的实施例中，微控制器3202具有一第二串行口3216，它可以用于各种目的，诸如调试、现场服务3218和其它类似作业。

在正常运行过程中，用于微控制器的程序和数据储存在存储器内，所述存储器可以包括：常用的随机存取存储器(RAM)3222；诸如按块擦除存储器、静态存储器之类的非易失随机存取存储器和其它类似物3224；以及只读存储器3226，所述只读存储器可以包括可编程只读存储器和/或电子可擦除可编程只读存储器(ERPROM)。在一实施例中，微处理器的固件可以借助所述主机从一远程地址上卸载。

用来控制主机46的运行的应用软件3228可以储存在例如硬磁盘、非易失RAM存储器和其它类似物内。

虽然很多项目都被说成是以软件来实现的，但是通常还可以提供一种诸如利用硬件连成的控制逻辑和/或特定应用集成电路(ASIC)的硬件实现法。

微控制器3232上的一输入/输出(I/O)接口可使诸如总线通信、直接输入/输出、中断请求和/或直接存储器存取(DMA)请求之类的通信变得容易进行。正如将在下文中更具体描述的那样，由于DMA是用于大部分的传感器通信，因此，所述硬币传感器电路包括DMA逻辑电路3234以及用于状态和控制信号的电路3236。虽然在所示实施例中仅设置了一个用于硬币检测的传感器，但是，也可以构造一具有诸个附加传感器3238的可工作装置。

除了那些在上文中结合硬币传送所描述的电动机2502、2032、螺线管2014、1734、2306和传感器1738、1754之外，还有一些对于本技术领域的熟练人员来说在理解了本发明之后可理解的控制闩锁、门和驱动器3242。

下面，结合图33，对一种用来从四个传感器信号(图30)中得到的能指示一硬币已经过所述传感器的一组数值或“标记”进行推导的方法进行描述，图33示出了在一硬币经过所述传感器的各臂期间四个信号LED 3302、LFQ 3304、HFD 3306和HFQ3308的假想例子。由于图33是用来说明本实施例的原理的，因此图33的单位是任意的。基线值3312、3314、3316和3318与每一传感器信号有关，表示这样一个值，即，它等于当所述传感器附近没有硬币时的那一信号的平均值或均值。虽然，在所示的实施例中，LFD信号是用来限定时间窗口3322，在所述时间窗口过程由四个信号3302、3304、3306、3308中的每一信号的最小值将被确定，以及用来限定其它阈值-交叉事件，(至少一部分是由于该信号通常具有最尖的峰值)，但是，还可以利用其它信号来限定任一或所有的各交叉事件，或者可以单独地限定每一信号的窗口。

在所示的实施例中，与LFD信号3302有关的基线值3312是用来限定一下降阈值3324(等于LFD基线3312减去一预定的下降偏移3326，而一预定空隙阈值3328等于所述LFD基线3312减去一空隙偏移3332)。

在所示的实施例中，所述系统将保持在一空闲回路3402(图34)状态，一直到所述系统被置于一准备状态(如下文中所描述的那样)3404。一旦所述系统被置于准备状态，它就准备好对有一硬币经过所述传感器作出响应。

在所示的实施例中，一硬币刚开始通过所述传感器是由变得小于下降阈值3324(3406)的LFD信号3302来发出信号，在图33所示的实施例中，所述LFD信号3302变得小于所述下降阈值的情况是发生在时间t₁3336处。当该事件发生在3338处时，许多数值被初始化或储存起来，步骤3408。将该状态设定为一能表明窗口3322是打开的(步骤4214)的值，即，将“峰值”时间值和“超前”时间值设定为等于所述时钟脉冲值，亦即等于t₁3336。四个变量LFDMIN 3342、LFQMIN 3344、HFDMIN 3346和HFQMIN 3348是用来保持一值，该值能表示出在窗口3322过程中到此时为止所获得并由此在每一变量3302、3304、3306和3308的T1值处被初始化的、每一信号3302、3304、3306、3308的最小信号值。在图33中，正在运行的最小值3342、3344、3346、3348是以一虚线来示出的，为了清晰起见，稍稍垂向向下偏移了一点儿。

在窗口打开期间3322，最小保持变量LFDMIN、LFQMIN、HFDMIN和HFQMIN将根据需要被更新，以反映到当时为止所获得的最小值。在所示的实施例中，所述的四个值是被连续且周期地更新，每一时钟脉冲信号更新一次。如果需要，各值的更新可以以另一种方式来分配，以使提供给一些变量的时间分辨率大于提供给其它变量的分辨率。可以认为，藉助对某些特定信号进行过量取样，可以提高识别能力和准确度。当对LFD值进行测试并如果需要进行更新时，可对一用于上升阈值3336的值(其将用于限定窗口3332的结束，这将在下文中描述)进行计算或更新，3414，用于上升阈值3336的值可被计算或更新为一个等于LFDMIN 3342的现行值加一个预定上升滞后3352的数值。

每当LFDMIN的值3342必须被更新时(即，当LFD的值下降得小于预先储存的最小值3412时)，还必须对“峰值”时间值进行更新，使它等于现行时钟脉冲值。以此方式，在窗口3322的末端4226处，所述“峰值”变量将保持在一值，该值表示LFD 3302在窗口3322范围内到达其最小值的那一时刻。

当一硬币通过一传感器的两臂时，一般来说，四个信号值3302、3304、3306、3308将到达一最小值，并随后又重新开始朝着基线值3312、3314、3316、3318上升。在所示的实施例中，当LFD值3302上升到等于上升值阈值3336的现行值时，窗口3322宣布“关闭”。在图33的图解说明中，该事件3354是发生在时间T₃3356处。一旦检测到该事件，步骤3418，所述时钟脉冲的现行值(即，表示时间T₃的值)就被储存在“尾(trail)”变量内。因此，此时有三个时间已被储存在三个变量内：“前(lead)”保持一指示时间T₁的值，即，窗口打开的那一时刻；“峰”保持一指示时间T₂的值，即，变量LFD 3302的最小值；变量“尾(trail)”保持一指示时间T3的值，即，窗口3322关闭的那一时刻。

用于刚经过检测的那枚硬币的特征的其它部分(除了所述的三个时间变量之外)是这样一些值，它们能指示在窗口3332内部所得到的每一变量3302、3304、3306和3308的最小值。在步骤3422，对这些值进行计算，算法是从各基线值3312、3314、3316、3318中减去在T33342、3344、3346、3348时刻的最小值，从而得到四个差值或Δ值，即，ΔLFD 3362、ΔLFQ 3364、ΔHFD 3366、ΔHFQ 3368。提供与每一信号的基线值有关的输出对于避免对温度变化的敏感性是有用的。

虽然在所示的实施例中，在t₃ 3356时刻已获得了硬币特征所需的所有值，但是，所述系统还未置于“准备好”状态。这是由于希望能确保在刚经检测的那一硬币和任一后随硬币之间至少有一最小空隙。还希望的是与任一前一硬币保持至少一最小间距或空隙。一般来说，可以认为，若有接触的硬币就会导致涡流电流流过各硬币之间，因此，使各硬币之间至少具有一些间距，对于保持准确的传感器阅读来说是有用的。当硬币朝着门62的方向移动时，保持一最小间距能有效地确保门62在理想时刻和理想位置击打所述硬币。过早或过晚的击打可能会使一已接受的硬币向为不是送入收纳储柜内，从而降低了系统的准确率。

由传感器58收集的信息还可以保证各硬币之间具有一较佳的最小空隙。以此方式，如果各硬币间隔得太紧，可能是可接受硬币的一个或多个硬币将不能被转向(并且不能被作为一可接受硬币来“计数”)。同样，在一实施例中，一其加速度小于一阈值(诸如小于1/2的最大加速度)的硬币也不能被接受。

因此，为了保证具有一适当的前空隙，在LFD信号3302已经达到一等于空隙阈值3328的值之前，所述系统将不能被置于“准备好”状态。当所述系统验证该事件3372已发生之后，步骤3424，所述状态被设置成等于“准备好”状态3326，所述系统返回到空闲状态3401而等待下一硬币通过。

为了能提供一最小的较佳后空隙，在一实施例中，在满足了上升滞后准则之后，步骤4236，所述软件对LFD信号3302监控一段较短时间。如果在预定时间之后所述信号已朝着基线3312充分向后移动(相对于基线或相对于峰值测量)，则存在一适当的后空隙，并且如果所述硬币是一枚可接纳的硬币，所述门将被驱动，步骤4244。如果不能获得所述后空隙，则在步骤4244取消驱动脉冲，并且通常情况是将所述硬币返还给使用者。在所有的情况中，软件阈值最好是用最小的硬币(例如在分拣美国硬币混合物的情况中，最好是利用一枚美国一角硬币)来校准。

由于诸如阈值3338、3354、3372交叉之类的事件的发生仅仅是在离散的时间间隔3411a、3411b、3411c、3411d来试验的，因此，在大多数情况中，一直到该事件已发生了一段时间之后才能检测到该事件。例如，可能会发生这种情况，即，就上升交叉事件3354而言，在T43374时刻进行的前一事件试验是发生在交叉事件3354之前，而下一个事件试验是发生在T5时刻，交叉事件3354之后的一段时间3378。因此，在一实施例中，一旦试验确一交叉事件已经发生了，即可利用诸如线性插值法、样条拟合插值法或其它类似方法之类的插值法来对事件3354的实际时间作更精确的估计。

如上所述，到时间t₃3356，已经获得了所有硬币特征所需的全部值。还有，到时间t₃，可以获得用于计算门62的开启时刻(假设该硬币被识别为一可接收的硬币)的信息。由于从传感器至门的距离是恒定和且已知的，因此，如果硬币沿着导轨的加速度是已知的(并且是恒定的)，并且其例如在传感器处的速度是已知的，就可以计算出硬币行进至相对于门而言的所需位置最佳的时间。根据一种方法，将硬币通过传感器58时的速度与硬币通过过渡区域2121C内的“膝部”时的速度作比较，就可以计算出加速度。在一实施例中，假设所有硬币的初始“膝部”速度是一个单一的值，在一种情况中，例如0.5米/秒。知道了两个位置(膝部2121C和传感器位置58)处的速度以及从膝部2121C至传感器位置58的距离，就可以计算出硬币的加速度。根据这个算出的加速度，可以计算出在硬币位于驱动器上的最佳位置之前，其持续这一加速度的时间有多长。这个系统主要是基于假设一初始速度并采用传感器的测量值来工作而最终计算出摩擦(或例如表面张力之类的其它因素)对每一硬币加速度的影响。还可以采用另一方案，其中，将一有效的摩擦假定为一恒定值，借助传感器收集的数据来计算初始(“膝部”)速度。

在任何情况下，对硬币到达最佳位置的时间的计算都可能是有一定误差的(即，在门启动之时，计算位置和实际位置之间存在误差)。该误差可能由多种因素造成，例如，偏离假设的膝部速度、沿导轨的摩擦值非恒定，等等。在一实施例中，业已发现，对于描述和说明的设计而言，采用所述方法，当硬币最小(例如直径17.5mm)时误差最大，其在任一方向上的误差为大约6mm。可以相信，至少在某些情况下，6mm的误差范围是可容许的(即，可使硬币或其它物体的错导率相对较低)。

为了实施该步骤，利用传感器58处获得的数据来计算速度。按照一种方案，把时间t₁3336取作硬币最初进入传感器的时间，把时间t₂(“峰值”时间)取作硬币中心在传感器上的时间，因而它已经行进了大约等于一个硬币半径的距离。因为硬币一旦被识别(例如下文中结合图36和37所描述的那样)，其半径就是已知的(例如通过对照表)，所以通过将半径除以时间差(t₂-t₁)就可以算出速度。

图33和34所示的步骤是检测过程3502的一个实施例。如图35所示，在传感器58所获得的时间数据和硬币到达门62的时刻之间，除了检测以外，还应该进行多个过程。一般来说，可以把这些过程看作是与判别和定位通过传感器的物体的有关的识别过程3504，以及与把各硬币传送至所需目的地有关的配位过程3506。一旦检测过程已经检验了传感器读数流，并且已经产生了相应于通过传感器的硬币(或其它物体)的特征，这些特征波形经过步骤4228到达归类过程3508。在这一过程中，检验查接收自检测过程3502的特征，如果可能，还可以确定是什么硬币或物体通过了传感器。参见图32，识别和配位过程3504,3506最好是由微控制器3202来执行。

图36示出了归类过程的一个实施例。如图36所示，在一实施例中，可提供一种校准模式，其中，将多种已知类型的硬币放入机器内，这些硬币是用来限定硬币类别或面值的最大及最小LFD、LFQ、HFD和HFQ值。在一实施例中，还在校准过程中建立和储存了若干个定时参数。按照图36所示的实施例，如果系统经历校准过程3602，则系统不会对硬币加以识别或归类，按照惯例，用于校准的硬币将列入“未识别的”3604这一类别。

如图37所示，在一实施例中，一硬币特征3702可用于物体的归类，即，与多个可能类别中的每一个进行比较，也就是从第一类别3606开始至每个下一类别3608，直到发现匹配3612，或者所有类别都比较过了而没有发现匹配3616，这时就可以将该硬币作为一未识别硬币3604归入4220。在每次对一种匹配3618进行试验中，是将四个信号峰值3362、3364、3366和3368中的每一个与限定每一特征分量3712a、3712b、3714a,b、3716a,b、3718a,b的“窗口”的最小和最大(“地板”和“天花板”)值作比较。只有当特征波形3362、3364、3366和3368的所有四个分量都落入某一类别3704a、b、c、n的相应窗口内时，才会在3612处宣告出一匹配。

在图36所示的实施例中，可以将系统构造成这样的，即无论何时发现形成匹配的第一类别3624，或者是持续进行至3626直到所有类别n都被试验过，都可以终止归类过程3622。在普通作业过程中，通常采用第一种模式3624。可以相信，对研究或开发的目的而言，后一模式是有用的。

归类处理3508的结果被储存在类别缓冲寄存器3512中，并被提供给分类过程3514。归类和分类之间的差别部分地是与硬币类别和硬币面值之间的差别有关。不是所有某一面值的硬币都具有同样的结构，两个相同面值的硬币可能具有差别很大的特征。例如，1982年以前铸造的便士的结构(铜质内芯)与此后铸造的便士(锌质内芯)大不相同。已有技术的某些装置试图按照硬币面值来区分硬币，这就需要一种能把具有不同物理性质的两类便士归入一个类别的装置。

按照一实施例，不必根据面值，但一定要根据硬币的类别(一种面值可以具有两种或更多类别)来区分硬币或其他物体。因此，按照一实施例，1982年以前铸造的便士和1982年以后铸造的便士属于两个不同的硬币类别3704。根据硬币(或其它物体)的物理性质而不是根据面值，即利用硬币的类别是有利的，因为这样的方法可获得较佳的区分精度。特别是，通过定义各独立的类别，例如将便士分成1982年以前的和1982年以后的，就可以较方便地将所有便士与其它物体区分开来，而如果定义一个包含这两类便士的单个类别，则必须将识别窗或阈值限定得很大，这样就会有错误区分的危险。通过设置一个识别硬币类别而不是面值的系统，可以很容易地构造和改变硬币的目的地。

而且，除了能提高区分准确度以外，本发明还提供了这样一种机会，即，不是根据面值来对硬币进行计数和分拣。例如，如果需要，可以将装置构造成能将“真银”硬币放入一单独的硬币箱内，使机器操作者可得益于它们潜在的更大价值。

一旦分类过程接收到来自于类别缓冲寄存器的关于一硬币(或其它物体)的类别的信息，分类器就输出一个对应于该硬币的一目的地指示给一目的地缓冲寄存器3516。来自目的地缓冲寄存器的数据被提供给一指导步骤3518，该指导过程能在适当的时间提供适当的控制信号，以便将该硬币传送至一所需的目的地，例如，如果硬币的目的地是一接纳箱，则可以在适当的时刻提供能使转向门开启的信号。在图25所示的实施例中，指导步骤输出的信息是关于进行动作以及何时对一控制计划过程3522进行动作，这一过程可产生一提供给微处理器输出口3526的控制位图象3524，以便传输给硬币输送硬件3206。

在一实施例中，是以这样一种方式来控制螺线管，即不但控制门启动的时间4234、4244，而且控制所用的力的大小(例如螺线管驱动电压的强度和/或持续时间)。在一实施例中，所施力的大小可根据硬币的质量而变化，它可以根据对硬币类别的识别结果从一对照表来确定。

可取的是，来自目的地缓冲寄存器3516的信息也提供给一计数器3528，该计数器至少可保存传送至硬币箱的每一种面值的硬币的总计数量。如果需要，可以设置多个计数器，这样就使系统不但能对每一硬币面值进行跟踪，而且能对每一硬币类别和/或该硬币所要去的那一个硬币箱进行跟踪。

一般来说，图35所示的数据流程表现出一狭窄的带宽，其中，检测器3502采用的A/D转换器提供相对较大数量的数据，而输出相对较小量的数据(例如硬币特征)，最终产生一单个的计数器增量3528。根据本发明的一实施例，该系统是构造成对具有最大容积或带宽要求的那些信息或信号路径采用最快速和有效的信息传输手段。因此，在一实施例中，对将传感器数据从转换器2906传送至微控制器读数缓冲寄存器3500采用了一直接存储器存取(DMA)程序。

如图38所示，在3802处采用了一个两路径DMA控制器(设有路径DMA0和DMA1)。在所示的实施例中，将两个DMA路径之一用于从一串行口对存储器上载程序。在此运行完成之后，两个DMA路径都用来进行DMA传输。DMA0是用来通过一控制寄存图象缓冲寄存器3806将控制器数据3804写到A/D转换器2906上。这一运行为随后的读取选择模拟路径，开始转换，并建立起用于A/D转换器输出数据寄存器的下一个读数。随后，DMA1读取输出数据寄存器3808内的数据。接着，DMA0将对控制器寄存器3806写入数据，而DMA1将读取下一个模拟路径，等等。

在该较佳实施例中，DMA接口并不会将软件的能力限制于独立地对A/D转换器进行读取或写入，然而，在DMA传输当中对A/D转换器的控制寄存器进行写入可能会导致路径读取错误。

可取的是，DMA过程可利用DMA路径用所需的A/D控制器寄存器数据在存储器内配置多重字表。可取的是，字表的长度(字表内字的数量)是可配置的，从而在削减微控制器开销(利用一较长的字表)和降低存储器要求(利用一较短的字表)之间达到一种平衡。DMA过程为将这些字写入一固定的I/O地址建立起DMAO，接着，建立起DMAI以从同一I/O地址读取同样数量的字送入存储器内的一数据缓冲寄存器。DMAI最好建立成在全部字已读取完了时，3812，中断处理器。最好是，由硬件DMA解码器逻辑控制DMAO和DMAI之间的定时。

图39示出了按照本发明之一实施例的DMA传送的定时。在该实施例中，一PIO插脚将用于允许或禁止时器的输出信号3902。如果计时器的允许信号3904很低，则硬件将阻止计时器输出信号3902，并且只有在A/D转换器3906的控制寄存器内设定起始转换位，转换才可以开始。如果计时器的允许号3904较高，则A/D转换将在计时器输出3902的上升边沿开始，只有在计时器输出3902的后边沿之后写入周期才被允许，同时在忙信号3912走低而计时器输出信号3902较高时读取周期才被允许。所述的设计能以相对较少的管理费用提供较大的灵活性。一旦缓冲寄存器被来自A/D转换器的数据充满，会有一单次中断(DMA中断)事件被读取并存入存储器。可取的是，可以将软件配置成能改变DMA配置，以读取任何一个或所有的模拟路径，在某些路径内进行多重读取，以任意顺序读取各通道，等等。可取的是，通过一16位的数据总线将A/D转换器直接联接于微处理器。微处理器能对A/D转换器的总线接口进行读或写，以将单个的输入或输出指令读或写到一固定的I/O地址。A/D转换器和微处理器之间的数据流可由忙信号3912、芯片选择、读信号3914和写信号3908来控制。一转换时钟3902和时钟允许信号3904可在整个A/D转换速率的范围内提供控制和灵活性。

图2A至图16B示出了空隙式环形线圈传感器的另一实施例及其应用。如图2A所示，一传感器212包括一铁芯214，该铁芯大致呈弯曲形状，并限定了一具有第一宽度218的空隙216。在所示实施例中，弯曲的铁芯是一环形部分。虽然“环形”这一术语包括由围绕一非相交的共平面线旋转一圈而获得的轨迹，但在本文中该术语“环形”一般意味着弯曲的或非直线的形状，例如包括环形、U形、V形或多边形。在所述实施例中，(整个形状的)主截面和(生成形状的)次截面都是圆形的。然而，也可以采用其它的主、次截面，包括椭圆或长圆形、部分椭圆形、长圆或圆形(例如半圆形)、多角形(例如规则的或不规则的六边形/八边形等)，等等。

铁芯214可以由多种材料制成，只要这种材料能在空隙216内提供一足够强的磁场。在一实施例中，铁芯214包括一铁磁材料，例如通过将氧化铁与诸如碳酸盐、氢氧化物或碱金属氯化物、陶瓷铁之类的材料一同熔化并成形而形成。如果铁芯由交流电激励，则用于感应器铁芯的材料应该是在振荡频率下具有普通损耗或低损耗的，以使LC电路的“无硬币”Q大大高于有一硬币靠近传感器的情况下LC电路的Q。这一比值部分地决定着硬币电导率测量的信噪比。当把硬币放入或使其通过空隙时，铁芯和绕组内的损耗越小，涡流电流损耗的变化越大，这样装置的灵敏度就越高。在所述实施例中，一导线220绕在铁芯214的一部分上而形成一电感装置。虽然图2A只示出了一单个线圈，但如下文所述，在某些实施例中可以采用两个或多个线圈。在所示实施例中，需区分的硬币或其它物体是被置于空隙附近(在图中所示的实施例中，是在空隙216内)。因此，在所示实施例中，空隙宽度218应该比需由传感器212检测的最厚硬币的厚度222略大一些，以便允许硬币不完全对准、有轻微运动、有一定变形或带有脏物。可取的是，空隙216尽可能地小到与硬币的实际通路相一致的程度。在一实施例中，空隙是大约4mm。

图2B示出了相对于一硬币传送导轨232定位的传感器212’，其设置成，当硬币224沿导轨234运动时，导轨引导硬币214通过传感器212’的空隙。虽然图2B示出的是硬币214以垂直取向(边缘接触导轨)移动，但也可以将装置构造成能使硬币224以其它取向移动，例如以横向(水平方向)或有一定角度的取向。本发明的优点之一是能提高硬币移动的速度(进而提高硬币通过量)，这是因为硬币的区分可以快速进行。由于沿硬币导轨快速移动的硬币有“飞行”的趋势或者是部分地或暂时地脱离导轨，所以上述特征对本发明是非常重要的。本发明可以构造成使传感器对硬币偏离期望的或标定的位置相对不太敏感。因此，本发明有助于实现硬币的快速移动，这不仅通过提供快速的硬币区分而且也通过对硬币的“飞行”不太敏感来实现。虽然图2B示出了硬币靠重力沿导轨232运动的构造，但硬币的运动也可以通过其它非动力的或动力的手段来实现，例如用传送带。虽然图中示出了穿过空隙216的硬币路径，但在另一实施例中，硬币是横越过而不是穿过空隙(例如结合图4所述的实施例)。

图3示出了传感器的第二种构造，其中，空隙316不是像铁芯214那样由相对的端面242a、242b构成，而是形成在都联接于铁芯314的并且间隔布置的两板件(或“磁板”)344a、344b的相对边缘中间。在该结构中，铁芯314是半环形的。板件344a、344b可用多种方式联接于环形铁芯，例如通过粘合剂、粘接剂或胶合剂、压配、点焊、或钎焊、铆接、螺纹连接，等等。虽然图3示出了板件344a、344b附连于环形铁芯314的情况，但板件也可以与环形铁芯一体成形。如图4所示，板件344a、344b可以具有半椭圆形状，但也可以具有其它多种形状，包括半圆形、方形、矩形、多边形，等等。在图3和图4所示的实施例中，可以借助磁铁的磁场集中效应来产生一个非常集中的磁场而与硬币相互作用，这样可以减弱或消除接触相邻硬币的影响。还可以将图3和图4的实施例构造成对硬币的“飞行”作用相对不敏感，从而有助于使硬币快速移动并增加硬币的通过量。与图2所示的结构相比，在图3和图4所示的结构中，受一硬币的存在的影响的磁场百分数通常较低，但如果磁场的变化大得足以产生一个恒定地高的硬币参数的信噪比指示，则可以获得令人满意的结果。可取的是，间隙316小得足以在硬币内或邻近产生所需的磁场强度，以便使硬币在通过和/或穿过空隙316时暴露于一强磁场。在图4的实施例中，空隙402的长度足够大，借以使具有不同直径的硬币以不同的比例覆盖该空隙。

可以相信，在很难或不可能同时接近硬币的两个面的场合，图3和图4的实施例特别有用，例如，在硬币是以其一个面而不是以其边缘来传送(例如在一传送带或真空带上传送)的场合。此外，在图3和图4的实施例中，空隙316无需太宽来适应硬币的厚度，它可以作得相当窄，因而也可使硬币把用以作用于的磁场作得相当窄。这种结构对于避免有一靠近的或“接触”的硬币的情况有好处，这是因为即使硬币相互接触，硬币所暴露的磁场也会由于太狭窄而不会同时对一个以上的硬币有很大影响(在一硬币比大部分通路经过传感器的过程中)。

当对线圈220施加一电势或电压时，在空隙216、316附近(即在空隙216、316内或附近)产生一磁场。硬币或其它物体与该磁场的相互作用(或没有这样的相互作用)可给出关于硬币或物体参数信息的数据，这些数据可用于区分，例如像下文中更详细描述的那样。

在一实施例中，对线圈220施加一可变或交流(AC)形式的电流。虽然电流可以大体是正弦波形式，但这里所用的“AC”意味着任何可变(非恒定)的波形的电流，包括斜波、锯齿波、矩形波、以及例如两个或多个正弦波之和形式的复合波。由于传感器的这种构造以及硬币和物体对空隙的所述位置关系，硬币可以暴露于一个足够强的磁场，该磁场可因为硬币的出现而受到明显影响。传感器可用来检测当硬币越过或穿过空隙时电磁场内所发生的变化，最好是以例如提供表示硬币或物体的至少两个不同参数的方式来进行检测。在一实施例中，硬币的尺寸或直径之类的一参数可以用由于硬币的通过引起的电感的变化来表示，而且硬币或物体的电导率(反比地)与能量损耗(这可以由品质因数或“Q”值来表示)有关。

图15A和15B示出了一个能够用电容性传感检测或补偿硬币的释放和/或飞起的实施例。在图15A和15B的实施例中，一硬币224被限制为沿着一由诸如聚苯乙烯导轨1504之类的导轨装置限定的大体上直线的硬币路径1502移动。该硬币路径的至少一部分靠近一双层结构，该双层结构具有一诸如玻璃纤维之类的基本上非导电的上层1506和一诸如铜之类的基本上导电的第二层1508。该双层结构1506、1508可以很方便地用诸如1/23英寸厚的普通电路板材料1509来制成，以其玻璃纤维层与所述硬币接触。在所述实施例中，在电路板的铜覆层1508上成形有一矩形窗口以接纳矩形铁氧体板件1512a、1512b，该两板件联接于铁氧体环形铁芯1516的端面1514a、1514b。诸如铜板或磁屏蔽层1518之类的导电结构设置在形成在铁氧体板件1512a、1512b之间的空隙1520内。该磁蔽屏层是用来增加与硬币相互作用的磁通量。不必受任何理论的约束，可以相信，这样一个磁屏蔽层1518具有加强绕过它的磁通的作用，因而迫使磁通更加向空隙1520附近的硬币路径凸出。可以相信，与没有磁屏蔽层相比，能提供更多的磁通与硬币相互作用(以获得更佳的信噪比)。磁屏蔽层1518还可以用作一电容性传感器的一个侧面，所述传感器的另一侧是电路板结构1509的铜衬/接地平面1508。

在图5的实施例中，信号的输出512是与电感的变化有关，因而与被称作“D”的硬币直径有关。图6的结构可产生一信号输出612，它与“Q”有关，因而与电导率有关，在图6中以术语为“Q”示之。虽然D信号并不是纯正地与直径成正比(至少有一些受Q值的影响)并且Q并不是严格地和线性地与电感成正比(有一些受硬币直径的影响)，但在加以正确分析的前提下在信号D512与硬币直径之间以及在信号Q612与电感之间有一个足够充分的关系，其使得可以将这些信号作为区分硬币的基础。不必受任何理论的约束，可以认为，Q和D之间的相互作用大体上是可预测的，并且在硬币计数装置所相关的整个范围内基本上是线性的。

可以采用多种方法和/或装置来分析信号512、612，包括目视检查示波器轨迹或图形(例如图9所示)、利用一数字或模拟电路和/或基于微处理器的计算机和/或利用一数字信号处理器(DSP)进行自动分析。当希望采用一计算机时，有用的是，应提供有一电压范围的信号512和612(或修正这些信号)和/或可与计算机的输入兼容的其它参数。在一实施例中，信号512和612是通常在0至5伏范围内的电压信号。

在某些情况下，希望能分别地获得关于硬币内部或芯部以及关于其外部或表皮的硬币参数的信息，特别是在需要区分的硬币中有一些或全部具有包覆层、镀层或涂层的情况下尤其如此。例如，在某些情况下，最为有效和可靠地区分两类硬币的方法是，确定是否有覆层或镀层存在，或者将硬币表皮或芯部的参数与一已知硬币的对应表皮或芯部的参数作比较。在一实施例中，采用不同的频率来探入硬币厚度方向的不同深度。这个方法是有效的，因为利用一硬币和一磁场之间的相互作用，一可变磁场的频率可限定一“表皮深度”，即与该可变磁场相互作用的硬币或其它物体的该部分的有效深度。因此，在该实施例中，提供了一第一频率和一第二频率，前者相对较低，用以探入较大的表皮深度，进而与硬币或其它物体的芯部相互作用，后者相对较高，用以探测大大小于硬币厚度的表皮深度。在这种方式下，该传感器不是一单个只提供两个参数的传感器，而是能提供四个参数：芯部电导率、包覆层或涂层电导率、芯部直径、包覆层或涂层直径(虽然可以料到在很多情况下芯部直径和包覆层直径是几乎相同的)。可取的是，低频表皮深度大于镀层或叠层的厚度，而高频表皮深度小于或大约等于镀层或叠层的厚度(或对预计的硬币数目而言，是叠层深度的范围)。因此，所选的频率取决于预计输入的硬币或其它物体的特性。在一实施例中，所述低频是在大约50KHz至大约500KHz之间，可取的是大约200KHz，而高频是在大约0.5MHz至大约10MHz之间，可取的是大约2MHz。

在某些场合，可能需要提供一第一驱动信号频率分量，以实现一不同频率的第二传感器信号分量。特别是，已发现，如果传感器212(图2)先由高频线圈242以高频驱动，随后再叠加低频信号220，则叠加低频信号会影响高频信号242的频率。因此，可能需要对高频驱动信号进行调整，以不同于传感器的所需高频的标称频率来驱动，这样，当叠加低频时，高频就被低频的叠加扰动成所需的数值。

可以用多种方式来提供多重频率。在一实施例中，是为传感器提供一个乃是具有不同频率704、706的两个(或多个)正弦或周期波形之和的单个连续波形704(图7)、或如图2C所示，一传感器214最好是构造成有以两个不同频率驱动的两个不同线圈。可以相信，一第二线圈的存在通常可能非所愿地在第一线圈的工作频率下影响第一线圈的电感。但是，一般可以对第一线圈的匝数作相应的调整，使其具有所需的电感。在图2C所示的实施例中，传感器铁芯214的下部绕有一用低频信号706驱动的第一线圈220，而铁芯的一第二区域内绕有一以高频信号704驱动的第二线圈242。在所示的实施例中，与第一线圈220相比，高频线圈242的匝数较少且采用较大规格的导线。在所示的实施例中，高频线圈242被第一线圈220间隔成242a、242b两部分，并且靠近空隙216。设置分开的线圈242a、242b有助于减小一个线圈对另一个线圈电感的影响，并且可以在某种程度上减小低频和高频信号之间的直接耦合。

由图7可清楚地看出，高频信号704与低频信号706之间的相位关系会影响合成波形702的特定形状。信号702和704在高和低频线圈220、242的端接处表现为电压。如果不对相位关系加以控制或者其至少是已知的，则例如表示当硬币通过传感器时振荡电路内的振幅和或Q值的输出信号可能是这样的，即，很难确定因硬币的通过而引起的信号振幅或Q值变化有多大，以及这种变化在多大程度上是由于在被分析的特定周期内的两个信号704和706的相位关系。因此，在一实施例中，低频和高频信号704、706的相位是这样控制的，即把沿合成信号702的采样点取在低频和高频信号704、706的相位相同之处。可以采用多种能确保所需相位关系的方式，包括由一共同的基准源(诸如一晶体振荡器)来产生信号704、706和/或利用一锁相回路(PLL)来控制信号704、706的相位关系。借助一锁相回路，可以使合成信号702的波形在任一周期内(即在任何低频周期内)都相同，或者至少是变化得非常缓慢，因而可以根据例如在该(低频)周期内的一预定位置或相位而不是根据波形702的检测特性来确定采样点。

图8A-8D示出了可用于驱动图2C的传感器并可获得用来区分硬币之信号的电路。低频和高频线圈220、242分别构成低频和高频锁相回路801a、802b的一部分。时钟电路808的细节示于图8D。高频锁相回路的细节示于图8B，而低频锁相回路可以与图8B所示相同，只是某些元器件具有不同的值，例如下文所述。来自锁相回路的输出信号被提供给如图8C详细示出的滤波器804。图8A中的其余元器件总地是用于提供基准和/或采用脉冲或各种用途的信号，这将在下文中详细描述。

晶体振荡电路806(图8D)可提供一基准频率808输给诸如Johnson“10等分”计数器之类的计数器810的时钟插脚。该计数器输出一高频基准信号812，各输出信号Q0-Q9限定10个相对于基准信号812的不同相位。在所示的实施例中，这些相位脉冲中的两个816a、816b是提供给高频锁相回路802b，其目的将在下文中描述。一第二计数器810’可接收来自基准信号812的时钟输入信号并可输出一低频基准信号812’以及第一和第二低频采样脉冲816a、816b，如下文所述，对第一和第二低频采样脉冲是以与高频脉冲816a和816b的应用相似的方式加以利用。

图8B所示的高频锁相回路包含五个主要部分。磁芯振荡器822提供用于高频线圈242的驱动信号。正负峰值采样器824可采集供给一输出电路826的线圈242的波峰和波谷电压值，所述输出电路826用于输出高频Q输出信号612。高频基准信号812由一个三角波发生器828转换成三角波。三角波以下文将讨论的一种方式由一采样相位检测器832利用来为可输出一误差信号512的差动放大器834提供输入，该误差信号被供给振荡器822(以维持振荡器的频率和相位基本恒定)以及提供高频D输出信号512。

低频锁相回路802a与图8B所示的电路相似，只是某些元器件被赋予了不同的值，以便提供适当的低频响应。在图8B的高频电路中，设置了一电感器836和一电容器838以滤掉低频，从而避免工作频率令比较器842(其具有低频分量)循环。这对于避免在同一振荡器822内驱动低频和高频是有用的。从图8B可见，电感器和电容器的数值分别是82微亨和82皮法。低频电路802A内的相应元件的值分别为1微亨和0.1微法(不管以什么方式设置一滤波器)。在高频三角波发生器中，电容器844的值为82皮法，而低频电路802a内的相应元件的值为0.001微法。

再来更详细一些地来考虑图8B所示的电路，希望能以这样一种方式设置振荡器822，即，尽管线圈242的电感有变化(例如因一硬币通过传感器而增大)，但振荡器的频率保持基本恒定。为了实现这一目的，可为振荡器822设置一电压可控电容器(或变容二极管)844，这样，随着线圈242的电感变化，可借助误差信号512补偿来调整变容二极管844的电容，以便维持LC共振频率基本恒定。在图8B所示的结构中，决定着共振频率的电容是变容二极管的电容和固定电容846的电容的函数。可取的是，电容器846和变容二极管844都是选择为使控制电压512能利用变容二极管之动态范围的较大一部分，而控制电压512仍保持在一个例如为0-5伏的较佳范围内(这对于直接输出给计算机是有利的)。运算放大器852是一个零增益缓冲放大器(阻抗隔离器)，其输出信号供输入比较器842，该比较器起一个硬性限幅器的作用并具有相对较高的增益。比较器842的硬性受限(方波)的输出信号被供给至一高值电阻844的两端以驱动线圈242。高值电阻844是选择为能使方波的几乎所有电压都在经过这一电阻之后下降，因而使线圈242上的最终电压是其Q值的函数。一般来说，LC回路内的正弦波振荡被转换成一驱动LC电路的恒幅方波信号，使得LC回路内的振幅直接成为这一回路的Q值的一个度量。

为了获得电压幅度的一个度量，必须抽取信号波峰和波谷的电压样值。在图8B的实施例中，第一和第二开关854a、854b可在由高频脉冲816a、816b决定的各时间点上提供电压样值。如图8A所示，用于高频电路的(凭经验选择)输出可不同于用于低频电路的输出，这是由于例如在这两个电路内有不同的延迟等原因。开关854和电容器855可形成一个采样值并使电路保持抽取波峰和波谷电压值，并将这些电压值提供给差动放大器856，该放大器的输出612与LC回路内的信号大小成正比，因而与Q成反比(这样就与硬币的电导率有关了)。

由于低频和高频信号的锁相回路被锁定于一共同的基准，故该两频率分量之间的相位关系是固定的，这两个频率之间的任何干扰都将是共模式(或接近这样)进行的，因为波形从一周期至另一周期几乎保持不变，并且共模分量将会差动放大器856减去。

除了提供一与硬币的电导率有关的输出信号612，同一电路802b还能提供与硬币直径有关的输出信号512。在图8B所示的实施例中，高频直径信号HFD512是一个指示当硬币通过传感器时必须施加于变容二极管844以修正线圈242内电感变化的修正量的信号。图7示出的各信号可以确定是否需要对变容二极管844进行修正。如果线圈242的电感一直没有变化，振荡器822的共振频率将保持基本恒定，并相对于高频基准信号812具有大致恒定的相位关系。因此，如果没有硬币通过传感器(或线圈242的电感没有受到任何干扰)，方波输出信号843将具有一对应于基准信号812之相位的相位，因而使得在振荡器方波信号843的每个时间边沿712a、712b、712c处，基准信号812处于波峰与波谷之间的一个中点相位。对这种状态的任何一种偏离都表示振荡器822的共振频率有变化(因而有相位移)，需要加以修正。在图8B的实施例中，为了检测和修正这样的偏移，通过三角波发生器828将基准信号812转换成与基准信号812具有相同相位的三角波862。将该三角波862提供给模拟开关864，开关864可以在由响应于振荡器方波信号843的时间边沿而产生的脉冲所确定的各时间点对三角波862进行采样，并借线路866输出。采样信号由电容器868保存。由图7清楚可见，如果在方波边沿712a、712b、712c的各时间点振荡器信号843的频率或相位关系一直没有变化，方波信号的值将处于波峰值和波谷值之间的中间值。在所示实施例中，三角波862是构造成其幅度等于VCC(通常5伏)和大地电位之差。这样，差动放大器834是构造成可将取自三角波862的采样值与VCC 872的半值作比较。如果取自三角波862的采样值是大地电位和VCC的中间值，则比较器834的输出信号512将为零，因而变容二极管844的电容将不会发生因误差信号引发的变化。然而，如果取自三角波的采样值不是大地电位和VCC的中间值，差动放大器834将输出一电压信号512，它足以将变容二极管844的电容值调整一个为修正振荡器822之共振频率所的大小和方向，从而将共振频率维持在所需的大致恒定的值。因此，信号512是线圈242的有效电感的变化幅度(例如由硬币通过传感器而引起)的一个度量。如图8A所示，高频PLL回路的输出信号612、512和低频PLL的相应输出信号612’、512’被提供给滤波器804。所述滤波器是可抑制噪声的低通滤波器。可取的是，滤波器804的通频带选择为能给输出信号882a、882b、882a’、882b’提供所需的信噪比特性。例如，滤波器804的频带宽度可根据硬币通过传感器的速度以及类似的因素来选择。

在一实施例中，将输出信号882a、882b、882a’、882b’提供给用于硬币区分或其它分析的计算机。在描述进行这些分析的例子之前，先来描述一下输出信号882a、882b、882a’、882b’的典型波形是有益的。图9示出了这些信号，如果将这些输出信号显示在一个适当构造的示波器上，它们就会呈现出来。在图9中，高频和低频Q信号882a、882a’以及高频和低频D信号882b、882b’的值(图9的左面)是硬币通过传感器之前的值，这些值将随着硬币朝传感器移动、靠近传感器以及在时间T₁处居中于传感器的间隙内而发生变化，随着硬币离开传感器，在时间T₂处信号值又基本上返回初始值。

如下文所述，能以多种方式利用信号882a、882b、882a’、882b’来判别硬币或其它物体的特征。当硬币通过传感器时低频和高频D值的变化幅度902a、902a’以及分别在时间t1处即当硬币或其它物体最接近对准传感器时(例如用D信号882b、882b’达到就地最大值的时间来确定)低频和高频Q信号882a’、882a的绝对值904、904’在判别硬币特征中是很有用的。低频和高频Q值可用于区分硬币。层叠的硬币对低频和高频Q值读数表现出明显差别。低频和高频的“D”值也可用于区分硬币。业已发现，至少对某些硬币而言，所有这些值中的某一些足以表示出各种硬币面值的特征，可以高精度地将这些硬币区分开来。

在一实施例中，对大量硬币可获得很多个数值902a、902a’、902b、902b’，从而可定义能表征每一种硬币面值的各标准值。图10A和10B示出了用于各种美国硬币的高频和低频Q值和D值数据。图10A和10B中的数据点的数值是任意单位的。图10A和10B显示了这些数据的很多特点。第一，可以注意到，各种硬币面值的Q、D数据点是这样集中的，即，某一硬币的给定Q、D数据点趋向于比不同面值的硬币更靠近同一面值硬币的数据点。第二，可以注意到，低频数据曲线图(图10B)的硬币面值的相对位置不同于图10A的高频曲线图内对应面值的相对位置。

利用图10A和10B所示的那种标准参考数据来确定一未知硬币的面值的方法是，在每一高频和低频曲线图的数据点附近定义Q、D区域。例如，在图10A和10B中，示出了包含各数据点的矩形区域1002a-1002e、1002a’-1002e’。根据一实施例，当响应硬币通过传感器而将低频和高频Q和D数据输入计算机时，可将未知硬币的高频Q、D值与高频曲线图的区域1002a-1002e的每一区域作比较，以及将低频的Q、D值数据与图18B的低频曲线图的区域1002a’-1002e’的每一区域作比较。如果未知硬币位于图10A和10B这两个曲线图中相应于同一面值的预定区域内，则表示那一硬币具有该面值。如果Q、D数据落在两个曲线图的区域1002a-1002e和1002a’-1002e’之外，或者如果未知硬币或物体的数据点在高频曲线图中落在一对应于第一面值的区域内而在低频曲线图中落在另一不同面值的区域内，则表示该硬币或其它物体不与图10A和图10B所定义的任何一个面值相对应。

从以上讨论中清楚可见，这样一种分析的出错率部分地取决于所定义的区域1002a-1002e和1002a’-1002e’的尺寸。所述区域太大会导致不可能接受的大量误肯定(即将不是某一面值的硬币识别为这一面值)，而太小会导致不可能接受的大量误否定(即，不能识别一真正的硬币面值)。因此，可以例如经验地定义或调整各区域的尺寸和形状，以使出错率小于期望值。在一实施例中，窗口2002a-2002e、2002a’-2002’e的尺寸和形状是通过对标准的或采样的硬币群的Q、D值进行统计分析而确定的，(例如等于已知硬币的Q、D值的2或3个标准均值偏差)区域1002a-1002e、1002a’-1002e’可以是互相不同的，即针对不同面值而不同和/或针对低频和高频曲线而不同。此外，区域的尺寸和形状还可以根据预期的硬币群来调整(例如，在靠近国界的地区，即使以增大误否定率为代价，也需要将所述区域定义为能区分外国硬币，而在一个国家内部的外国硬币相对罕见的地方则无需对所述区域作上述尺寸或形状的调整)。

如果需要，可以将计算机构造成能获取关于可由这种装置就地区分之硬币的Q、D值的统计数据。可将这些数据用于检测某些变化，例如硬币群随时间的变化、或诸如由于传感器或其它元件的老化或磨损而产生的Q、D平均值的变化。这些信息可以用于调整软件或硬件和对装置进行维修等。在一实施例中，在采用这种硬币区分装置的设备中可以设置一个诸如调制解调器25(图41)之类的通信装置，并且可以将设备构造成允许对区域1002a-1002e、1002a’-1002e’的定义或其它数据或软件进行远程修正(即，从一中央站下载到本地站)。在另一实施例中，是将装置构造成这样的，即，它可以响应对用它区分的各硬币Q、D数据的现时统计分析来自动地调整区域1002a-1002e、1002a’-1002e’的定义，以便为这种硬币区分机提供一种自校准。

从以上描述中可以看到本发明的很多优点。根据本发明的各实施例可提供这样一种装置，它具有高精度和较长的使用寿命，使用方便和安全，只需很少甚至无需培训和指导，能可靠地将未处理的硬币返回使用者，能快速处理硬币，具有高通过量，很低的卡阻机率，无需人工干预就能可靠地清除某些或全部卡阻，降低了对培训有术的人工干预的需要，可以处理种类或面值广泛的硬币，可以处理湿的或粘性的硬币或异物或其它物体，出现失灵或将异物放入硬币箱的机率很低，拒收好硬币的机率很降低，简化和/或降低了安装、校准或维修等方面的要求，具有相对较小的体积或占地要求，能承受温度变化，工作相对较为安静，和/或便于升级或改装。

在一实施例中，设备能以较少的卡阻和高通过量实现大量随机取向硬币的单个化。在一实施例中，各硬币可在被传感和/或检测之前被有效地彼此分开。在一实施例中，考虑到硬币或其它物体的诸如质量、速度和/或加速度等特性，可以对诸如转向力和/或定时之类的转向参数进行调整，以有助于提高硬币处理的精度。在一实施例中，慢或粘滞的硬币可自动移动(例如借助一销或耙)，或被赋予动能。在一实施例中，允许那些包括没被认为有价值、可接收或所希望的硬币或其它物体在内的物体走向一非转向的默认路径(可取的是在重力作用下)，同时，使至少一些被识可和/或接受的硬币从默认路径转向而移动至一接纳箱或其它位置。

在一实施例中，该装置可提供便捷的应用(例如同时和/或在同一地点进行多种沿量)、提高的性能诸如提高通过量和降低卡阻(这可能过早地终止硬币处理事务，并有损失硬币的危险)、更精确地区分硬币、以及降低了的成本和/或尺寸。可以用一个或多个环形铁芯来检测通过一形成在环形铁芯的一空隙内的磁场的硬币或其它物体的特性，这样就可以测量硬币、圆盘、球体、圆形体或其它物体的物理性质、尺寸、或金属性质(可取的是能在一次通过或穿过传感器的过程中，测量两个或多个特性)。该装置便于硬币快速地移动和获得高通过量。与已有技术的装置相比，特别是对美国角币和分币而言，该装置可以对硬币和其它物体更好地加以区分，同时只需要较少的传感器和/或较小的传感器区域就可以实现这一结果。可取的是，可以基本同时并且在一硬币处于同一位置时测量其多个参数，例如用多个传感器装在硬币路径例如一导轨上的某一位置。在很多情况下，提供的各元器件均具有有一种以上功能，从而可减少部件的数量和维护。例如，如下所述的某些特定传感器可用于检测两个或更多的物体和/或提供可用于两个或更多个功能的数据。可以实现一种设计、制造、运输、维护或修理成本都比较低的硬币处理装置。在一实施例中，一单个传感器使一硬币基本同时暴露于两个不同的电磁频率，并且基本上无需移动硬币就能实现所需的双频测量。在本文中，“基本上”一词意味着：尽管在硬币暴露于两个不同频率的过程中可能有一点儿对同时性的微小偏差或硬币有微小的移动，但与已有技术的装置相比，这些同时性和运动偏差并没有达到足以影响本发明目的(例如减小所需空隙，增加硬币通过量等)的程度。例如，可取的是，在对硬币暴露于双频的结果进行检测的过程中，一硬币的移动距离小于待测的最大直径硬币的一个直径，更佳的是，小于最大硬币直径的3/4直径，甚至是小于一硬币直径的大约1/2。

利用本发明可使一实际系统提高区分能力、降低成本、简化电路设置、减小尺寸以及便于使用。可取的是，识别一硬币所需的所有参数都可以在一硬币处于同一物理位置上时同时获得，因而能简化软件和其它区分用的算法。

除了上文描述的以外，还可以采用其它的门结构。门62可以具有一种双层结构，例如用借助粘接泡沫胶带粘接的两层钢板或其它板材制成。

本发明可以有多种变化和改型。可以采用本发明的某些方面，而不利用其它方面。例如，可以有利地采用所述的能在一单个传感器位置上提供多个频率的技术和装置，而不一定非要采用图示形状的传感器。可以采用所述的环形铁芯传感器，同时利用与本文所述不同的分析、装置或技术，反之亦可。可以采用本文所述的传感器和或硬币导轨结构，而不同时采用所述的硬币拾取组件。例如，可以将本文所述的传感器与同一天申请并援引在此作为参考的题为“正驱动硬币区分设备和方法”的S.N.(代理人档案号3730-906)申请中的硬币拾取组件相结合。可以在不采用筛选转筒的情况下，采用本设备的硬币单个化和/或区分部分。虽然本发明是针对能一次接纳大量硬币的机器来描述的，但本发明的若干特征也可以用于通过一硬币投入槽口一次接收一枚硬币的装置。

虽然这些传感器是结合硬币计数和处理装置描述的，但这些传感器也可用于由硬币启动的装置，例如自动售货机、电话机、游戏机等。除了可利用已区分出来的硬币的信息来输出一打印的凭据以外，还可以利用这些信息来进行电子帐目传送，例如传送至使用者的银行帐户(例如根据从一银行卡、信用卡或类似物读取的信息)和/或传送至第三方帐户，诸如从安放该设备的零售地点传送至公用事业公司、政府机构(例如美国邮政局)、或送至非营利或政治的慈善组织(例如援引在此以作参考的1997年5月7日申请的题为“捐赠物处理方法和设备”的美国专利申请＿＿＿＿＿(代理人档案号3739-901-4)中所述的那样)。除了用于区分硬币，还可以将该装置用于其它金属零件的区分和/或质量控制，例如球轴承、螺栓等单个零件。虽然所述实施例示出了一单个传感器，但也可以设置相邻或间隔的多个传感器(例如，用于检测不同表层深度处的一个或多个特性或参数)。本发明的传感器可以与本技术领域的诸如光学传感器、质量传感器之类的其它传感器组合应用。在所述实施例中，硬币242被置于空隙的第一侧244a和空隙的第二侧244b。可以相信，随着硬币224沿轨道向下移动，其位置将会非常靠近线圈242的第二部分244b。如果发现这种靠近线圈的定位会导致传感器电感对硬币位置的灵敏度过高(例如，当硬币“飞起”或某种程度地离开导轨232的后壁时，电感可能会发生不希望有的大变化)，则最好是将高频线圈242只放到第二部分244a(图2C)上，通常认为这样可以离线圈远一些，因而对硬币位置变化的敏感度低一些。间隙可以形成在环形铁芯开口的两个相对面之间，或形成在联接于(例如通过粘合)一段环形铁芯之两表面的两块板件的相对和间隔的边缘之间。在这两种结构中，一单个连续的非直线铁芯具有一第一和一第二端，其间带有一间隙。

虽然可以设置一个铁芯由直流电激励的传感器，但铁芯最好是由交流或变流电来激励。

在一实施例中采用了两个或多个频率。可取的是，为了减少装置内传感器的数量，用两种频率来激励一单个铁芯。在这种方式下，可选择一第一频率来获得关于硬币内芯的参数，选择一第二频率来获得关于硬币表皮区域的参数，借以判别有镀层的或层叠的硬币的特征。对一单个铁芯采用两个或多个频率的一个难点是有产生干扰的可能性。在一实施例中，为了避免这种干扰，是将两种频率锁相于一单个基准频率。在一种方案中，传感器形成了一LC振荡器的感应器，其频率由一锁相回路(PLL)维持以定义一误差信号(与Q有关)，其大小随硬币通过传感器而变化。

如图2A、2B、3和4所示，图示的传感器包括一可对与其连接的一个电路提供一个一定量的电感或感抗的线圈。线圈的有效电感将随着硬币移近或穿过间隙而发生变化，电感的这一变化至少可部分地用于硬币的特征。不必受任何理论的限制，可以相信，硬币或其它物体是以下述方式影响电感。随着硬币通过或横越空隙，AC磁场的磁力线发生交变。如果变化磁场的频率高得足以限定一个小于硬币厚度的“表皮深度”，当硬币穿过空隙时，没有磁力线穿过硬币。随着硬币横越或进入空隙，卷绕在铁芯上的线圈的电感减小，因为直接的短路径的磁场被消除了(例如由在硬币内流的涡电流给消除了)。由于在这些情况下没有磁通穿过具有很大电导率的硬币，故因硬币出现而降低的电感主要是硬币表面积(直径)的函数。

可以采用一种相对较为直接的方法将线圈用作诸如LC振荡回路的共振回路内的感应线圈，并随着硬币横越或穿过间隙，检测回路的共振频率的变化。虽然已发现该方法是可工作的并且可提供能用于检测硬币的某些特征(例如其直径)的信息，但图5中总地示出了一更佳的实施例，其细节将在下文描述。

在图5的实施例中，一相位检测器506将表示振荡器508内频率的信号与一基准频率510作比较，并输出一可控制振荡器514的变频元件(例如一可变电容器)的误差信号512。误差信号512的幅度表示线圈502的有效电感的变化幅度。因此，图5的检测结构能检测电感的变化(与硬币直径有关)，同时可维持振荡器的频率保持基本恒定。提供一个基本恒定的频率是很有用的，原因之一是，与可允许频率变化的传感器相比，该传感器受干扰电磁场的影响较小。这样还更易于防止传感器发出不希望有的电磁辐射，因为滤波或屏蔽只能针对一个频率而不能针对一个频率范围进行。

不必受任何理论的限制，可以相信，硬币的出现会影响能量损耗，如下文中以Q因数表示的那样。如上所述，随着硬币横越或穿过空隙，涡电流会导致能量损耗，其与电流的大小和硬币的电阻有关。电流的大小基本上与硬币电导率无关(因为电流的大小总是足以消除因硬币出现而受到妨碍的磁场)。因此，对某一硬币的有效直径而言，涡电流内的能量损耗将是倒过来相关于硬币的电导率。这一关系可能被诸如表皮深度之类的因素复杂化，因为与电导率有关的表皮深度影响着电流流过的面积。

因此，对以例如一第一正弦频率激励的线圈502而言，电流大小可利用定时信号602来确定(图6)，以便利用一第一采样器606在一已知对应于周期内的波峰电压的时间点上对电压采样，并利用一第二采样器608在已知对应于周期内的波谷电压的第二点上进行采样。将采样(并保存)的波峰和波谷电压提供给一差动放大器610，放大器的输出信号612与电导率有关。更精确地说，输出信号612代表回路的Q值。总地来说，Q值是振荡器内能量损耗大小的一个量度。在一完美的振荡回路中，应该没有能量损耗(一旦启动，回路将永久振荡不停)，Q值应是无限大的。然而，在一实际回路内，振幅会逐渐衰减，Q值是振幅衰减速率的一个量度。在另一实施例中，是对与作为Q值变化之函数的频率变化有关的数据作了分析(或与表示各种类型硬币或其它物体的这一函数关系的数据相关联起来)。

在一实施例中，本发明是通过将所有的频率锁定为同一基准，而将两个或多个频率组合在一个铁芯上。由于各频率的相位相互锁定，一个频率对其它频率的干涉作用变成一可借助例如差动放大器去除的共模信号。

在一实施例所提供的硬币区分设备和方法中，是在一单个传感器铁芯上产生一振荡的电磁场。该振荡的电磁场由一个或多个频率分量构成。该电磁场与一硬币相互作用，这些相互作用受到监测并用于根据硬币的物理特性对硬币加以分类。这一电磁场的全部频率成分都锁相于一个公共基准频率。各频率之间的相位关系是固定的，每一频率分量与硬币的相互作用都可以精确地测定，无需复杂的滤波器或传感器铁芯的特殊几何形状。在一实施例中，可取的是，一传感器具有由铁氧体制成的铁芯，其形状是诸如U形或环形截面的弯曲形状(或者说是非直线形的)，并限定了一空隙，在该铁芯上设置了用于激励和/或检测的导线绕组。采用该传感器可以同时获得关于一硬币或其它物体的两个或更多个参数的信息，例如物体的尺寸和电导率。可利用两个或更多个频率来检测内芯和/或包覆层的特性。

在图8A-8C所示的实施例中，所述设备可用市场上都能买到的并且相对便宜的部件构造而成。熟悉本技术领域的人员很清楚，利用图2-4的传感器可以构造出能执行区分硬币功能的其它电路。利用某些实施例可以对元件加以选择，以使温度、漂移等因素的影响减至最小。在某些情况下，特别是在大体积的场合，全部或一些电路可以采用集成化的方式来设置，例如设置在特别应用集成电路(ASIC)上。在一些实施例中，可能需要转换方波843和三角波862的相关作用。例如，可以不是根据方波信号843来获得一采样脉冲，而采用一电路，该电路可提供一个直接传送至模拟开关的基准脉冲(无需边沿检测)。可由方波信号产生一个三角波。

上述的锁相回路在反馈中径上用非常高的(理论上是无穷大)DC增益，例如100dB或更大，以维持一非常小的相位误差。在某些情况下，这可能导致在启动电路时难以实现相位锁定，因而需要某种程度地放松相位误差必须小的要求，以便更容易实现初始相位锁定。

虽然图8A-8C中提供了两种频率，但也可以设计一种采用三个或更多个频率的检测器，以便更好地区分硬币。

另外，可以不是提供两个或多个离散频率，而是将设备构造成扫过或“线性调过”一个频率范围。在一实施例中，为了实现扫频数据，可以提供一个极其快速的频率扫描(因而使硬币在频率扫描所需的时间过程中不移动很大距离)，或者可以使硬币在频率扫描过程中保持静止不动。

在某些实施例中，除了可对在一单个时间点(图9中的t₁)获得的数值进行分析以硬币或其它物体的特征以外，还可以利用取自不同时间点的数据来产生用于检测物体的Q-t波形或D-t波形(t表示时间)。例如，可以相信，与较小硬币的波形相比，诸如两角五分之类的较大硬币趋向于产生与D-t波形相比较为扁平坦的波形。可以相信，某些(大多数是对称的)波形由于“环状”类型硬币的缘故而在其中部有下凹，这是因为环形硬币的内径部分的Q值不同于外径部分的Q值。可以相信，在某些情况下，Q波形前、后边沿上的拐点可能与硬币轮缘或硬币轮缘附近的镀层或叠层的厚度相关。

在某些实施例中，输出数据会受到诸如镀层厚度或表面花纹之类相对较小的硬币特性的影响。在某些情况下，可以相信，表面花纹可以例如用来辨别硬币的面(辨别硬币的“正面”和“反面”)，从而可将面值等相同的新、老硬币区分开来。为了防止硬币的可转动取向妨碍对表面花纹进行正确的分析，最好是将传感器构造成能提供作为环形区域上的平均值的数据，将传感器构造成能提供作为以硬币表面中心为中心的各环形区域上的平均值的数据的径向对称的传感器或传感器阵列。

虽然图5示出了一种获取一关于Q值的信号的方式，但也可以采用其它电路。在图5所示的实施例中，例如采用一振荡器1102将一正弦电压施加于传感器线圈220。如上所述，线圈220内的电流波形会由于一硬币或其它物体接近空隙216、316而受到影响。合成电流波形的不同相的分量可用于获得分别与电感和Q值有关的数据。在所述实施例中，线圈220内的电流被分解成至少两个分量，第一分量与振荡器1102的输出信号同相，第二分量则相对于振荡器1102的输出信号延迟90度，这些分量可借助相敏放大器1104、1106(例如一锁相装置以及如果需要和一个众所周知类型的相移或相位滞后装置)来获得。同相分量与Q值有关，而滞后90度的分量与电感有关。在一实施例中，将鉴相器1104、1106的输出信号通过一模拟/数字转换器1108进行数字化，并由一微处理机1110来处理。在该技术的一实施中，是测取多个频率下的测量值。每一频率激励一连接于线圈的电阻。线圈的另一端接地，对每一频率而言，有一个可检测I和Q信号的专用的“接收器”。或者，可以利用例如微处理器内的一个快速傅立叶变换(FFT)同时对所有频率进行分析。在另一实施例中，可以借助一阻抗分析器来读取线圈的Q值(或“损耗因数”)和电感。

在图12所示的另一实施例中，借助作为一LC振荡器1202内的一感应线圈的传感器1212来获得有关硬币参数的信息。熟悉本技术领域的人员在理解本发明的内容之后，可以采用多种类型的LC振荡器。虽然图中示出的是一晶体管1204，但在一些不同的构造中可以采用诸如运算放大器之类的其它放大器。在所述实施例中，传感器1212已被表示为一电感线圈，因为一硬币出现在传感器的间隙附近就会影响该线圈的电感。由于振荡器1202的共振频率与有效电感有关(频率随(I/LC)^1/2)变化：随着硬币直径的增大，振荡器的频率也增大。共振LC回路内的AC的大小受传感器空隙附近的物体的电导率的影响。可以采用众所周知的电子技术并借助频率检测器1205和幅检测器1206来检测频率，其结果最好是被数字化，并由微处理器1210进行处理。在一实施例中，通过用一可驱动一电阻的硬性限幅放大器(方波输出信号)放大电压来完成振荡回路。电感大小的变化可导致振荡器频率发生变化。随着试验硬币的直径的增大，振荡器的频率也增大。随着试验硬币的电导率降低，调谐电路的AC电压的大小也降低。由于有一硬性限幅器并有一比调谐电路的共振阻抗大得多的限流电阻，共振电路内的信号幅度能以相反的关系精确地表示电感线圈的Q值。

虽然以上描述了利用微处理器来分析D和Q信号的一种方式，但微处理器能以多种方式利用这些数据。虽然可以采用公式或统计回归方式来计算或获得直径(例如英寸)和/或电导率(例如姆欧)的数值，但本发明者的意图是，本发明应多半用作一硬币计数器或处理机，它旨在1)区分硬币与非硬币物体；2)区分本国和外国硬币；3)区分硬币面值。因此，在一实施例中，微处理器将表示直径的数据、表示电导率的数据与表示各种已知硬币的电导率和直径的标准数据作比较。虽然可利用微处理器将检测到的数据转换成标准的直径和电导率值或各类单位(例如英寸或姆欧)，并将这些数据与储存在存储器内的标准数值或单位作比较，但通过将各种硬币的特性数据以与微处理器接收到的数据相同的数值和单位储存在存储器内，就可以避免转换步骤。例如，当图5和/或6的检测器的输出值是在例如0-5伏的范围内，就可以在储存之前将各种已知硬币的标准特征数据转换到0-5伏的范围内，并以此形式储存，以便无需附加转换步骤即可直接进行比较。

虽然在一实施例中可利用来自诸如硬币居中在间隙216上时那一单个时间点的数据(例如由一信号的相对最大或最小值来表示)，但在另一实施例中采用了当硬币通过或穿过空隙216时所获得的多个数值或若干个值的连续信号。

图13示出了同相和滞后检测器的单个比较点的例子。在该图中，标准数据(储存在计算机内)表示同相振幅(表示电导率)的平均和/或可接受或允差的范围，业已发现，它们分别与美国的1分、5分、1角和二角五分的硬币1302相关。表示由与同样一些硬币1304有关的滞后90度的振幅检测器406所输出的数值的平均和/或可接受或允差范围(表示直径)的数据也储存起来。可取的是，包络或允差范围应足够宽，以减少误否定结果出现(例如可能由于硬币的磨损、畸形、或脏污、电噪声等造成)，但也足够窄以避免出现误肯定结果以及避免或减小两个或多个曲线的包络有很大的重叠(以便在各种面值之间进行鉴别)。虽然在附图中以图解地方式示出了储存在计算机内的各数据，但为清楚起见，通常是以计算机技术中众所周知的方式将这些数据以数字形式储存在存储器内。在所示的只利用一单个数值来进行硬币区分的实施例中，将检测到的某一硬币的数字化的单个同相幅值(在这一例子中其值为3.5)(在0-5的范围内，并且是数字化的)与标准的同相数据作比较，发现(利用该技术领域已知的编程技术)数值3.5是与二角五分的或1角的硬币1308相吻合。类似地，将对同一硬币1310检测到的滞后90度的幅度值(在这一例子中例其值为1.0)与标准的同相数据作比较，发现数值1.0与1分或1角的硬币1312相吻合。因此，虽然由于单个检测器提供两个参数信息(一个与电导率有关，另一个与直径有关)因而每一测试本身会给出模棱两可的结果，但因为只有一种面值(1角)1314与电导率数据和直径数据都相吻合，所以还是能明确地区分硬币。

如上所述，不采用单个数据点的比较法，而是可以采用随着硬币通过或穿过空隙216、316而产生的多个数据点(或一连续曲线)。这些类型的数据波形能以多种方式加以采用。在图14所示的例子中，将多种硬币面值传送通过区分装置，以便积累每种面值1402a、b、c、d、1404a、b、c、d的标准数据波形。这些波形表示随着硬币在某段时间内通过检测器同相幅度检测器1104和90度滞后检测器的输出信号的平均变化(表示在垂直轴线上)1403以及可接受范围或允差范围1405(表示在水平轴线上)。为了区分一未知的硬币或其它物体，可使各物体通过或横越检测器，同相幅度检测器1104和90度滞后幅度检测器1106分别给出一曲线或波形1406、1410。在图8所示的实施例中，将随着一硬币通过检测器212产生的同相波形1406与不同硬币1402a、1402b、1402c、1402d的各种标准波形作比较。比较可以用多种方式进行。在一实施例中，对数据进行了按比例定标，使介于初始和最终阈值1406a之间的水平轴线长度等于一标准时间，以便能更好地与标准值1402a至1402d相匹配。随后，将1406所示的波形与存储器1402a至1402d内储存的标准波形作比较，以确定检测到的波形是否在由曲线1402a至1402d所定义的可接受范围内。另一种方法是利用已知的曲线拟合技术来计算拟合参数的一逼近范围，并选择一个或若干个与检测到的波形1406最逼近的面值。还有另一种方法是沿着时间轴线1406a(1408a、b、c、d)以预定的(成比例的)间隔选择多个点，并将这些值与每种面值的对应时间点的值作比较。在这种情况下，只有那些在预定时间点上的标准数值和允差或包络值需要被存入计算机存储器。利用这些方法中的一些或所有的方法，在该例子中，检测到的数据与储存的标准数据1402a至1402d的比较结果表示出同相的检测数据最符合二角五分或1角1409的标准数据。90度滞后数据1410对储存的标准的90度滞后数据(1404a至1404d)的类似比较结果表示出检测到的硬币是1分或1角的。如前所述，利用这两个结果，可以确定该硬币是1角的1404。

在一实施例中，将同相和异相的数据关联起来，从而获得一个受检硬币的同相幅度与90度滞后幅度的比较表或曲线图(与图10A和10B中所示的Q-D数据类似)，随后以类似于上述结合图10A和10B所讨论的方式将上述比较表或曲线图与所获的各种硬币面值的标准同相波形和滞后波形作比较。

虽然图示(图10A、10B)的硬币可接受区域是矩形的，但它们也可以是任何形状的。

在图2的结构以及图3和图4所示的结构中，硬币的出现会影响磁场。可以相信，在某些情况下，随着硬币直径的增大，在硬币内流的涡电流会产生一较小的电感，而且随着硬币电导率的降低，还会导致感应线圈的Q值降低。于是，可以利用图5和图6所示的设备对从图2A和2B的传感器或图3和图4的传感器获得的数据进行收集和分析，即使图3和图4结构内检测到的变化通常小于图2A和图2B结构内检测到的变化也可以如此。

虽然已经描述了某些传感器的形状，但所揭示的用于对一单个铁芯施加多种频率的技术也可应用于多种传感器形状，或者用于形成一感应线圈以使硬币经受一交变磁场的作用的其它装置。

虽然上述实施例可同时为一单个传感器提供两个AC频率，但其它方案也是可能的。一种方案是时间分隔法，也就是随着硬币通过传感器，在不同的、小的时间分段内产生不同的频率。为实现所需的分析，这一方案在以“时间切片”方式控制振荡器以及把时间分段与各频率关联起来上有一定困难。时间多重化方法的另一个潜在问题是精确地衡量着一共振回路Q值的固有时间。Q值越高，振荡器的振幅达到一稳定值所需的时间就越长。这将限制切换的速率并最终限制硬币的通过量。在另一个实施例中，可以设置两个分开的传感器铁芯(1142a,b，图11A)，每个铁芯都有其自身的绕组1144a,b，并且每个铁芯都是以不同的频率1146a,b来驱动。该方案不但可以减小和避免谐波干涉，而且可以提供能使铁芯材料或形状最优化的机会以便在铁芯的设计频率下获得最佳的结果。当采用两个或多个频率时，数据分析可类似于上述地进行，为每一频率提供不同的标准或基准数据组。在一实施例中，沿硬币路径1148布置的多个铁芯(例如图11A中的两个铁芯1142a,b)是由用锁相回路1152a,b锁定于例如一晶本管或其它基准振荡器的同一基准的1154的不同频率1146a,b来驱动的。在一实施例中，提供铁芯驱动频率1146a,b的振荡器1154a,b是由对振荡器1154a,b起调谐作用例如上文所述的变容二极管来锁定相位，而振荡器1154a,b用传感电感线圈1154a,b作为频率确定部分。

在一实施例中，一传感器包括：第一和第二铁氧体铁芯，每个铁芯都是圆环状铁芯282a,b(图2D)，所述第一铁芯限定了一第一空隙284a，所述第二铁芯限定了一第二空隙284b，所述两铁芯定位成使所述空隙对准286，借以使由所述计数装置传送的硬币可通过所述第一和第二空隙；由导电材料分别卷绕在所述第一和第二铁芯的第一部分上而形成的至少第一和第二线圈288a,b；联接于所述第一线圈288a的振荡器292a，它是构造成能提供至少形成一第一频率的电流，所述第一频率可限定小于所述包覆层厚度的第一表皮深度，当一硬币通过所述第一空隙282a时，所述线圈内的信号至少经历电感的第一变化和所述感应线圈的质量因数的变化；联接于所述第二线圈288b的一振荡器292b，是构造成能提供至少形成一第二频率的电流，所述第二频率可限定一大于所述第一表皮深度的第二表皮深度，当所述硬币通过所述第二空隙284b时，所述线圈内的信号至少经历电感的第二变化和所述感应线圈的质量因数的第二变化；以及一处理器294，它是构造成能接收表示所述电感的第一和第二变化以及质量因数变化的数据，以允许分开地表征所述包覆层和所述内芯。

在另一个实施例中，提供给线圈的电流基本上是恒定的或DC电流。该构造可用于检测磁性(铁磁性)与非磁性的硬币。随着硬币穿过或通过空隙，将会有涡电流效应和磁导效应。如上所述，这些效应可以用来获得例如关于硬币内芯电导率之类电导率的信息。因此，在这种构造下，这样的一种传感器不但可以提供关于一硬币的铁磁或非磁性的特征，而且可提供关于电导率的信息。这样的一种构造可以与铁芯的高频(趋肤效应)激励相结合，而且，由于没有低频(因而没有低频谐波)，故可避免干涉问题。还可以采用两个(或多个)铁芯，一个由DC激励，另一个由AC激励。DC激励的传感器可以提供另一个用于区分(导磁率)的参数。对导磁率进行测量可用来区分美国硬币与特定的外国硬币或金属片。可取的是，可进行计算机处理以去除“速度效应”。

虽然上面通过一较佳实施例极其变型和改动对本发明进行了描述，但也可以采用其它的变型和改动，因而本发明由所附权利要求限定。

Claims (100)

1．一种可以用在硬币处理设备内、用来拾取硬币的装置，它包括：

一用来承接大量随机取向的硬币的漏斗：

一个盘状组件，它位于所述漏斗的一部分附近，它使一位于一基本上呈环形区域内的硬币拾取路径的至少一部分形成为与垂直方向成一第一角度；

至少一第一桨状物，它可以沿着所述硬币拾取路径移动以形成一正常桨状物路径，其特征在于，已经从所述漏斗移动进入所述硬币拾取路径的那些硬币在所述至少第一桨状物的作用下沿着所述硬币拾取路径从硬币拾取路径上的一拾取区域行进至硬币拾取路径的一出口区域，从而形成一硬币行进方向；

所述硬币拾取路径具有一宽度，所述硬币拾取路径构造成沿着所述硬币拾取路径在所述硬币行进方向上所述宽度不减小，并且所述宽度在所述硬币行进方向上在所述硬币拾取路径的至少一部分上是增大的。

2．如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述硬币路径具有一深度，并且所述深度在所述硬币行进方向上在所述硬币拾取路径的至少一部分上是增大的。

3．如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一角度在大约0°和大约15°之间。

4．如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一桨状物可相对于所述正常桨状物路径、沿着一个有一沿着所述路径宽度的分支的桨状物转向路径移动。

5．如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一桨状物安装在相对于盘状组件的一构件的安装位置上，所述盘组件的构件围绕一与所述环形区域基本上同心的轴线旋转，这样所述正常桨状物路径形成一个与所述环形区域基本上同心的圆。

6．如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一桨状物联接于一可枢转地安装在所述安装位置的臂杆，所述臂杆被弹性地迫使成沿着所述正常桨状物路径携带所述桨状物的一种姿态，其中所述桨状物可因受到所述硬币拾取路径上的一障碍物的作用沿着所述桨状物转向路径抵抗所述弹性迫使而运动。

7．如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一臂杆受到至少一第一弹簧的弹性迫使。

8．如权利要求7所述的装置，其特征在于，它还包括一用于盖住所述第一弹簧的护罩，以避免硬币与所述弹簧接触。

9．如权利要求1所述的装置，其特征在于，它还包括一块体，所述块体具有一用来容纳所述盘组件的至少一部分的凹槽，所述凹槽具有一边缘，所述边缘形成所述硬币路径的至少第一部分的外周缘。

10．如权利要求9所述的装置，其特征在于，它还包括一门，所述门可以相对于所述块体从一形成所述硬币路径的至少一第二部分的外周缘的第一位置运动到一使污物离开所述硬币路径的所述第二部分的第二位置。

11．如权利要求10所述的装置，其特征在于，它还包括用来当所述漏斗内的所有硬币都已运动经过所述出口区域时使所述门运动到所述第二位置的装置。

12．如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述盘组件包括一盘形构件，它具有一前表面、一后表面和一形成所述硬币路径的至少一部分的内周缘的外边缘。

13．如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述外边缘包括一邻接所述硬币路径的第一部分的第一弧形部分和一邻接所述出口区域的第二部分，其中所述出口区域内的硬币路径相对于所述环形区域具有一径向向外的分支，借以使硬币侧向地离开所述硬币拾取路径，而不需要一硬币刮板。

14．如权利要求13所述的装置，其特征在于，当所述第一桨状物沿着所述桨状物正常路径运动时，至少所述第一桨状物在所述盘形件的所述第二部分上并向所述前表面之外行进。

15．如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述第二部分包括至少一个用来承接由所述桨状物所扫除的污物的凹槽。

16．如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述盘组件的至少一些表面是锥形的，以避免硬币与尖锐边缘相接触。

17．如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述安装位置设置有一锥形垫圈。

18．如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述盘组件还包括一朝着所述盘形件的外侧设置的张紧盘。

19．如权利要求18所述的装置，其特征在于，它还包括一藉助旋紧一第一旋钮紧压在所述张紧盘上的弹性件，用来将所述张紧盘和所述盘形构件保持在位，一旦旋松所述旋钮，所述盘形组件的各构件即可拆下。

20．如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述漏斗的结构和所述桨状物的结构共同作用，迫使各硬币成为一种与所述盘组件基本平行的姿态。

21．如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述漏斗基本上是柔性的。

22．如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述漏斗包括用来俘获那些不遵循拾取硬币路径的杂散硬币的延伸装置。

23．如权利要求1所述的装置，其特征在于，它还包括一活动范围传感器，用来检测硬币是否存在于沿着所述硬币路径的至少一个位置上。

24．如权利要求1所述的装置，其特征在于，它还包括一接近传感器，用来检测硬币是否存在于所述漏斗内的至少一个位置上。

25．如权利要求1所述的装置，其特征在于，它还包括一用来使所述桨状物沿着所述正常桨状物路径运动的电动机。

26．如权利要求25所述的装置，其特征在于，它还包括用来检测异常情况的装置。

27．如权利要求26所述的装置，其特征在于，它还包括一用来响应所述检测异常情况的装置的信号而使所述电动机逆转的装置。

28．如权利要求25所述的装置，其特征在于，它还包括用来当所述漏斗内的所有硬币都已运动通过所述出口区域时使所述电动机逆转的装置。

29．一种用来沿着一硬币传送路径将各硬币从一入口区域传送到至少一第二下游区域的装置，所述硬币具有边缘和第一、第二面，所述装置包括：

一突起边缘，用来当所述各硬币以其所述面对垂直方向倾斜一个不超过20°的角度的姿态运动时滚动或滑动支承硬币的所述边缘；

所述传送路径具有一第一浅的部分，在所述第一浅部范围内，所述突起边缘对水平方向的倾斜角度在大约0°和大约15°之间；

所述传送路径具有一第二陡的部分，它比所述第一浅部更靠近所述下游区域，在第二陡的部分范围内所述突起边缘对所述水平方向的倾斜角度在大约40°度和大约50°之间，这样使得进入所述第一区域的第一和第二两个连续硬币之间的中心对中心距离随着所述第一和第二两硬币连续进入所述第二区域而增大。

30．如权利要求29所述的装置，其特征在于，它还包括一用来沿着所述传送路径的至少一部分与硬币的所述两面的至少一部分接触的导向件。

31．如权利要求30所述的装置，其特征在于，所述导向件包括至少第一和第二肋条，它们具有与硬币面接触的区域，所述硬币面接触区域形成一基本上以所述姿态角倾斜的导向平面。

32．如权利要求31所述的装置，其特征在于，所述诸肋条，在所述传送路径的所述第二部分范围内，包括一基本上呈峰状的轮廓。

33．如权利要求31所述的装置，其特征在于，所述诸肋条，在所述传送路径的所述第一部分范围内，包括一基本上较平整的轮廓。

34．如权利要求30所述的装置，其特征在于，它还包括一用来在所述传送路径的至少一部分路程上定位一硬币使它与所述导向件脱开接触的装置。

35．如权利要求34所述的装置，其特征在于，用来定位的所述装置设置成邻近位于所述浅的部分和所述陡的部分之间的一过渡区域。

36．如权利要求34所述的装置，其特征在于，它还包括一可驱动的转向器，一旦驱动所述转向器，它可使各硬币转向而偏离所述传送路径，用来定位的所述设置成邻近所述可驱动的转向器。

37．如权利要求34所述的装置，其特征在于，它还包括一可驱动的转向器，一旦驱动所述转向器，它可使各硬币转向而偏离所述传送路径，用来定位的所述装置设置在所述可驱动的转向器的下游。

38．如权利要求34所述的装置，其特征在于，用来定位的所述装置设置成邻近所述入口区域。

39．如权利要求31所述的装置，其特征在于，它还包括一肋条，该肋条具有一凸起于所述导向平面之上的与硬币的面接触的区域，以在所述传送路径的至少一部分路程上使一硬币与所述第一、第二肋条中的至少一肋条脱开接触。

40．如权利要求31所述的装置，其特征在于，对于所述传送路径的一部分来说，所述第一和第二肋条中的至少一肋条不延伸至所述导向平面，这样，当一硬币最初到达所述传送路径的所述部分时，所述硬币将与所述第一、第二肋条中的至少一肋条脱开接触。

41．如权利要求31所述的装置，其特征在于，所述入口区域承接来自一硬币拾取设备的一出口区域的硬币。

42．如权利要求41所述的装置，其特征在于，所述硬币拾取设备形成一与所述导向平面隔开的硬币面平面，这样，一旦硬币从所述硬币拾取设备移动到所述入口区域，各硬币将在至少所述入口区域的至少某一部分内与所述第一、第二肋条中的至少一肋条脱开接触。

43．如权利要求41所述的装置，其特征在于，它还包括一位于所述硬币抬取设备的所述出口区域和所述传送路径的所述入口区域之间的横向空隙，所述空隙自所述突起边缘向下游延伸。

44．如权利要求43所述的装置，其特征在于，所述横向空隙具有一V形轮廓。

45．如权利要求41所述的装置，其特征在于，所述硬币拾取设备的所述出口区域形成一用于支承所述各硬币的所述边缘的导轨，所述导轨自所述突起边缘垂直向上地设置，以提供一从所述硬币拾取设备的所述出口区域至所述传送路径的所述入口区域的阶梯状过渡。

46．如权利要求29所述的装置，其特征在于，它还包括一用于将那些垂直地叠在其它硬币上的各硬币从所述传送路径上移出去的装置。

47．如权利要求30所述的装置，其特征在于，它还包括一邻近所述导向件的一部分的一凹槽，这样会使垂直地位于一第一硬币上方的一第二硬币的上边缘向前倾倒，从而可使所述第二硬币落到所述第一硬币的前面。

48．如权利要求47所述的装置，其特征在于，所述第一硬币具有一邻近所述导向件的第一面和一相反的第二面，其中，当所述第二硬币垂直地位于所述第一硬币之上时，其中，所述第二硬币具有一与所述第一硬币的所述第一面基本平行的一第一面，当所述第二硬币落到所述第一硬币的前面时，所述第二硬币的所述第一面邻近所述第一硬币的所述第二面。

49．如权利要求29所述的装置，其特征在于，它还包括一具有一凹槽的块体，所述凹槽具有一形成所述突起边缘的至少一部分的边缘。

50．如权利要求49所述的装置，其特征在于，所述入口区域承接来自一形成一硬币拾取路径的硬币拾取设备的硬币，并且一成形在所述块体内的一第二凹槽形成所述硬币拾取路径的至少一部分。

51．一种用在一硬币处理设备内的装置，所述硬币处理设备包括一在正常硬币处理过程中、利用重力、朝着硬币传送方向、沿着一硬币路径传送各硬币的导轨，所述装置包括：

一可从一回缩到所述硬币路径之外的第一位置运动到一位于所述硬币路径之内的第二位置的销子；以及

一与所述销子相联接以使所述销子从所述第二位置朝着所述硬币传送方向运动的动力部件。

52．如权利要求51所述的装置，其特征在于，在正常的硬币处理过程中，所述销子保持在所述第一回缩位置。

53．如权利要求51所述的装置，其特征在于，它还包括至少一第一传感器，它可检测各硬币沿着所述硬币路径的移动情况，所述销子只能在所述传感器检测到没有硬币沿着所述硬币路径动之后才可以运动到所述第二位置。

54．如权利要求51所述的装置，其特征在于，所述销子响应检测到硬币卡阻现象而运动到所述第二位置。

55．如权利要求51所述的装置，其特征在于，它还包括至少一个用来检测各硬币是否响应所述销子朝着所述硬币传送方向的运动而相对于所述导轨进行移动的传感器。

56．如权利要求55所述的装置，其特征在于，它还包括用来响应由所述至少一个传感器检测到的硬币移动来使硬币计数过程继续进行的装置。

57．如权利要求55所述的装置，其特征在于，它还包括用来响应由所述至少一个传感器检测到的硬币移动使所述硬币朝着所述硬币传送方向重复运动的装置。

58．一种用在将可接收的硬币与其它物体分开的设备中的装置，它包括：

一用来检测硬币的至少一第一特征并当将一硬币识别为一可接收硬币时输出至少一第一信号的传感器系统；

一用来将各硬币从所述传感器传送到一可控制的转向器的导轨；

其特征在于，所述转向器构造成响应所述第一信号从一松弛的第一构形运动成一第二构形，该第二构形能使一硬币转向离开所述导轨而走上一通向一可接收硬币位置的路径。

59．如权利要求58所述的装置，其特征在于，所述转向器包括一板和一用来使所述板运动成所述第二构形的驱动器。

60．如权利要求59所述的装置，其特征在于，它还包括一与所述转向器的至少一部分相邻的消声材料。

61．如权利要求59所述的装置，其特征在于，所述驱动器包括一设置成能击打所述板的一后表面的螺线管。

62．如权利要求59所述的装置，其特征在于，所述板处于所述第二构形时是被弹性弯曲成一曲线形状。

63．如权利要求62所述的装置，其特征在于，所述板基本上是弹性的，并且所述板在处于所述第二构形时朝着其松弛的构形施加一弹性力。

64．如权利要求63所述的装置，其特征在于，所述驱动器包括一螺线管，所述螺线管在其处于未被激励状态时可从一回缩位置运动到一当所述螺线管处于被激励状态时与所述板的背面相接触的伸出位置，当所述螺线管回到所述未被激励状态时，所述弹性力有助于使所述螺线管运动到所述回缩位置。

65．如权利要求58所述的装置，其特征在于，所述转向器在处于所述松弛构形时与所述导轨的一硬币面支承件相隔开，这样，当一硬币移动到与所述转向器对准时，所述硬币的硬币面基本上是不受支承的。

66．一种硬币处理装置，它包括：

一用来承接多种面值的随机取向的多个硬币的输入托盘；

至少一第一滑槽，它具有至少一第一硬币支承面，它构造成能将各硬币从所述输入托盘传送到一硬币拾取装置；

所述硬币拾取设备具有一用来承接随机取向的各硬币的漏斗和至少一个用来将处在所述第一导轨的一出口区域处的硬币传送出去的第一导轨，传送中各硬币基本上处于共面姿态且都是单个的；

至少一第一传感器，它与所述出口区域隔开，用于提供至少一个表示硬币的一第一特征的第一信号；

联接于所述第一传感器的电路，用于接收至少所述第一信号并输出一用来指示所检测的物体是否是一可接收硬币的第二信号；

一转向器，它构造成能一从第一构形运成一第二构形，用于将一硬币转向离开所述导轨而走上一形成一第一路径且具有至少一个第二硬币接触表面的表面，而没有被所述转向器转向的物体则走上一形成一第二路径且具有至少一个第三硬币接触表面的表面；

以及

一第二导轨，用来利用重力将各硬币从所述出口区域经过所述传感器传送到所述转向器。

67．如权利要求66所述的装置，其特征在于，所述第一硬币路径是一接受路径，用来将各可接受的物体放置在一可接受硬币的位置，所述第二硬币路径是一拒收路径，用来将各拒收的物体放置在一拒收位置。

68．如权利要求66所述的装置，其特征在于，所述第一、第二和第三硬币接触区域中的至少一个的至少一部分是制成有凸饰物的。

69．如权利要求66所述的装置，其特征在于，基本上所有的所述第一、第二和第三硬币接触区域都是制成有凸饰物的。

70．如权利要求66所述的装置，其特征在于，至少形成所述第一路径的所述表面和形成所述第二路径的所述表面是联接于一盖板，该盖板可相对于所述第二导轨枢转，以便于进行清洗或维修。

71．如权利要求66所述的装置，其特征在于，所述传感器可相对于所述第二导轨移动，以便于进行清洗或维护。

72．如权利要求66所述的装置，其特征在于，

所述传感器可相对于所述第二导轨从一第一传感位置移动到一第二清洗位置；

形成所述第一路径的所述表面和形成所述第二路径的所述表面都联接于一盖板，该盖板可相对于所述第二导轨从一第一工作位置动动到一第二清洗位置；以及

其中，只有在所述传感器已经移动到所述第一传感位置时，所述盖板才可运动到所述第一工作位置。

73．如权利要求67所述的装置，其特征在于，它还包括一用来将那些在到达所述转向器之前散离所述第二导轨的硬币传送到所述拒收路径的旁路滑槽。

74．如权利要求67所述的装置，其特征在于，所述拒收滑槽包括一第一滑槽表面，它具有一与所述第二滑槽表面隔开的边缘，离开所述边缘的各硬币在隔开的距离内自由下落而后到达所述第二滑槽表面。

75．如权利要求67所述的装置，其特征在于，所述接受路径包括邻接于一共用入口的第一和第二硬币管道，其中一可控活板门确定着可接纳硬币进入所述第一和第二硬币管道中的哪一个硬币管道。

76．如权利要求67所述的装置，其特征在于，它还包括至少一第一传感器，用来检测硬币沿所述接受路径的至少一第一区域通过的情况。

77．如权利要求66所述的装置，其特征在于，所述电路包括一微处理器。

78．如权利要求77所述的装置，其特征在于，所述微处理器包括至少一个第一串行口。

79．如权利要求77所述的装置，其特征在于，所述微处理器包括至少第一和第二串行口。

80．如权利要求77所述的装置，其特征在于，来自所述传感器的数据藉助一直接存储器存取程序提供给所述微处理器。

81．如权利要求66所述的装置，其特征在于，所述电路的至少一部分是设置在一印刷电路板上，所述传感器与所述印刷电路板是制成为一体。

82．如权利要求66所述的装置，其特征在于，所述传感器包括一U形磁心，它形成彼此相互隔开的第一和第二腿部，所述腿部的长度至少等于所述第二导轨的宽度。

83．如权利要求82所述的装置，其特征在于，所述第一和第二腿部基本上是相互平行的。

84．如权利要求66所述的装置，其特征在于，所述传感器具有一厚度，该厚度在平行于硬币流动方向上具有一小于0.5英寸的尺寸。

85．一种用来将可接受的硬币从不可接受的物体中分拣出来的方法，它包括：

使各物体移动经过一用来对所述物体的至少一第一特征进行检测的传感器；以及

控制一转向器，该转向器击打一被确定为是一可接受硬币的物体，使该可接受的硬币偏离通往一拒收位置的默认路径而走上通往一可接受硬币位置的可接受硬币路径。

86．如权利要求85所述的方法，其特征在于，它还包括响应所述传感器所检测到的一特征对施加于所述转向器的作用力的大小加以控制。

87．如权利要求85所述的方法，其特征在于，它还包括根据所述传感器所检测到的一特征对所述转向器击打所述物体的时间进行调整。

88．如权利要求85所述的方法，其特征在于，它还包括根据利用来自所述传感器的信息计算出来的所述物体的加速度来对所述转向器击打所述物体的时间进行选择。

89．如权利要求85所述的方法，其特征在于，所述传感器联接于用来储存一第一时间指示和一第二时间指示的电路，所述第一时间是所述物体最初到达所述传感器的时间，所述第二时间是所述物体对中于所述传感器的时间，并且所述电路可提供所述物体的一直径指示，它还包括利用所述第一指示、第二指示和所述直径指示计算一加速度。

90．如权利要求85所述的方法，其特征在于，它还包括确定一时间窗口，用来检测至少一第一传感器参数的最小值。

91．如权利要求90所述的方法，其特征在于，所述时间窗口是在一第一传感器信号达到一预定阈值时开始。

92．如权利要求91所述的方法，其特征在于，所述时间窗口是在所述第一传感器信号达到一第二预定阈值时结束。

93．如权利要求85所述的方法，其特征在于，它还包括：如果所述物体和一相邻物体之间的空隙不是至少等于第一空隙阈值，则制止使用所述转向器使一物体转向。

94．如权利要求85所述的方法，其特征在于，它还包括从所述传感器获得至少四个信号，并将所述四个信号与储存的、与可接受硬币的类别相对应的多组四个上、下阈值进行比较。

95．一种用来将可接受的硬币从不可接受的物体中分拣出来的装置，它包括：

用来对所述各物体的至少一第一特征进行检测的装置；

用来使所述物体移动经过所述检测用装置的装置，以及

转向器装置，它用来击打各物体，以有选择地移动所述各物体，以使一选择了的物体转向偏离通往一拒收位置的默认路径而走上通往一可接受硬币位置的可接受硬币路径；

以及用来控制所述转向器装置击打一被确定为可接受硬币的物体的装置。

96．如权利要求82所述的装置，其特征在于，所述第一和第二腿部形成一位于其间的锥形空隙。

97．一种用来对沿着一硬币路径移动的硬币进行检测的装置，其特征在于，它包括：

一邻近所述硬币路径的第一磁心；

一耦合于所述第一磁心的第一绕组；

一邻近于所述硬币路径、与所述第一磁心隔开的第二磁心；

一耦合于所述第二磁心的第二绕组；

一用来提供一基准频率的基准频率发生器；

与所述基准频率发生器相联接的装置，用来将一具有第一频率的信号提供给所述第一绕组，并将一具有不同于所述第一频率的第二频率的信号提供给所述第二绕组。

98．如权利要求97所述的装置，其特征在于，所述用于提供信号的装置包括被锁相于所述基准频率的第一和第二振荡器。

99．一种用来对沿着一硬币路径移动的各硬币进行检测的装置，其特征在于，它包括：

邻近所述硬币路径附近的磁心装置；

耦合于所述磁心装置的绕组装置；

用来将至少一具有一第一频率的第一信号提供给所述绕组装置的装置；以及

用来利用所述绕组装置对所述提供信号的装置进行调谐以确定频率的可变电抗器装置。

100．如权利要求25所述的装置，其特征在于，它还包括用来对所述电动机内的电流峰值进行检测的装置。

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