CN1275208C - 测量涡流频率的硬币鉴别器 - Google Patents

Abstract

一种硬币处理机(700)具有由根据本发明的方法操作的硬币鉴别器(10)。硬币鉴别器测量当铁硬币(40)暴露在由硬币外部的线圈装置产生的磁场中时该铁硬币(40)如何影响线圈装置(20)，该铁硬币(40)具有被铜、黄铜或青铜层覆盖的铁芯(50)。在硬币中感生的涡流由硬币外部的检测装置(100)检测。鉴别器(10)通过以具有高频的时变驱动信号驱动线圈装置来在线圈装置中感生磁场。硬币鉴别器以精确位置在磁场中接收铁硬币，并通过经由线圈装置测量涡流检测在铁硬币中感生的涡流。然后，硬币鉴别器将测量出的涡流与不同类型的铁硬币的预定值进行比较，并确定铁硬币的结构、材料和类型。

Description

测量涡流频率的硬币鉴别器

技术领域

本发明涉及识别金属硬币的方法。本方法用于硬币鉴别器中，该硬币鉴别器测量当金属硬币到达由该硬币外部的线圈装置产生的磁场时金属硬币如何影响线圈装置，该金属硬币有金属芯，金属芯被另一金属层所覆盖。此外，在金属硬币中感生的涡流由该硬币外部的检测装置来检测。

本发明还涉及包括如上所述类型的硬币鉴别器的硬币处理机。

背景技术

硬币鉴别器用于测量硬币的不同物理特性以确定其类型，如其面额、流通时间或真实性。为此要测量各种空间的、电的和磁的特性，例如硬币的直径和厚度，其电导率，其磁导率，及其表面和/或边缘图案，如其边缘压花。在硬币处理机中通常使用硬币鉴别器，该硬币处理机如硬币计数机、硬币分类机、自动贩卖机、游戏机等。先前已知的硬币处理机的实例例如在WO97/07485和WO87/07742中公开。

此外，通过将硬币暴露在磁脉冲中并检测在该硬币中感生的涡流的衰减来测量硬币的电阻或电导率的方法和设备通常在本技术领域中是已知的。

该硬币鉴别器工作的方式在例如GB-A-2 135 095中进行了说明，在GB-A-2 135 095中，硬币测试装置包括发射器线圈，该线圈通以矩形电压脉冲以产生磁脉冲，该磁脉冲是在通过的硬币中感生的。在线圈中由此产生的涡流产生磁场，该磁场由接收器线圈监视或检测。该接收器线圈可以是单独的线圈，或者也可以是由具有两种工作模式的发射器线圈构成。通过监视在硬币中感生的涡流的衰减，可获得代表硬币电导率的值，因为衰减速率是该值的函数。

在现有技术中的硬币鉴别器经常采用小线圈，其直径小于硬币的直径。该线圈在硬币的任意点，即硬币的实际部分感生并检测涡流，该涡流受上述电导率测量值的影响，涡流将根据硬币相对于线圈的方向、速度、角度等改变。该方法对于由单一金属或金属合金制成的正常的同构的硬币来说是足够的。

但是，近年来在不同的国家发行了新的非同构的硬币。例如，这些硬币可包含两种金属的硬币和覆盖着铜的铁的硬币。

这些新硬币与一些现有的硬币非常类似，即它们具有几乎相同的物理尺寸并由同一种或类似的材料制成。

形成铁硬币的铁芯或盘可在它的整个表面周围镀上或覆盖上一层或多层铜或黄铜，或仅在两侧周围镀上或覆盖上一层或多层铜或黄铜，留下它的边沿作为铁边沿自由地露出。

所有上述特征都使得很难在硬币之间，尤其是很难在这样两个铁硬币之间作出鉴别，这两个铁硬币直径相同，一个铁硬币具有自由露出的铁边沿，而另一个铁硬币具有只部分地或整个地镀上仅仅一薄层铜、黄铜或青铜的铁边沿。

当在不同国家中引入新的硬币时产生了一个问题。这种引入意味着硬币接收和计数机必须在新硬币和现有的国内的货币之间进行区分。在大多数情形下，这不是问题。但是，由于硬币的不同制造方法，基本上具有同一尺寸的不同硬币也可能在测量时具有相同的“外观”。例如，A型硬币与另一种硬币，即B型硬币非常相似。B型和A型硬币都是铁硬币。这些铁硬币之间的区别如下。B型铁硬币覆盖了黄铜，而相比之下，A型铁硬币镀上了或覆盖上了铜。另一个区别是B型铁硬币在边沿露出铁，而A型铁硬币在边沿上有一薄层铜。理论上，在A和B两型的铁硬币之间有平均直径的差别。但是，A型铁硬币的小样品，其直径是以数字测径器测量的，其直径超出了其规定的容限。B型铁硬币已经用了很长时间了，其倾向于变小，尤其是在直径上。我们期望找到一样尺寸的B型铁硬币和A型铁硬币。

同样，C型和D型硬币也很难区别。这两个硬币都是覆盖着铜的铁硬币。C型铁硬币具有覆盖着铜的边沿。D型铁硬币可在边沿的一侧有薄的铜斑。这是由于该D型铁硬币的制造方法造成的。该铜斑是当模压铣具模冲硬币，由此可在模冲方向上将薄铜层涂在铁硬币的边缘，即边沿的一部分上时形成的。

上述的现有技术的硬币鉴别器由于在电阻上的相同的影响，无法为当被测铁硬币通过线圈时测量铁硬币电导率的线圈提供上述铁硬币类型的足够正确的判断。

所获得的硬币测量结果非常大地取决于在硬币上的实际测量点。如果在铁芯周围具有薄的铜层的给定的硬币是在位于硬币的边沿附近的位置测量的，其铁芯具有露出的、未覆盖的铁边沿的硬币可被错误地“看成”或鉴别为其铁芯在所有的侧，即在铁硬币的表面和边沿上都被比较薄的铜或黄铜层围绕的硬币。此外，现有技术的解决方案在识别覆盖铁硬币的边沿的层是由铜、黄铜还是青铜制成时也有问题。

此外，只具有部分覆盖边沿的薄的铜、黄铜或青铜斑的铁硬币可能会难以鉴别，因为它们可能会被“看成”具有未覆盖的边沿或覆盖的边沿的铁硬币。

发明内容

本发明的主要目的是通过检测线圈中的电阻和电感变化来实现硬币类型的可重复和精确的确定，硬币类型也就是说，硬币包括例如由另一金属，如铜、黄铜或青铜制成的薄层完全地或部分地覆盖的铁芯并具有几乎相同的物理尺寸，并在某些情况下是相同的尺寸，该线圈测量硬币以确定该硬币具有覆盖的边沿还是未覆盖的边沿，并确定硬币的表面电导率。

这些目的是通过提供具有通过根据本发明的方法操作的硬币鉴别器的硬币处理机来实现的。该方法测量当硬币暴露在由硬币外部的线圈装置产生的磁场中时硬币如何影响线圈装置，该硬币具有例如被如铜、黄铜或青铜的另一金属层覆盖的铁芯。硬币中感生的涡流由硬币外部的检测装置检测。硬币鉴别器通过以具有高频的时变驱动信号驱动线圈装置来在线圈装置中感生磁场。硬币鉴别器以精确的位置在磁场中接收铁硬币。然后，硬币鉴别器通过经由线圈装置测量涡流检测在铁硬币中由磁场感生的涡流，并将通过线圈装置测量出的涡流与不同类型的铁硬币的预定值进行比较。最后，硬币鉴别器利用预定值确定被测铁硬币的结构、材料和类型。

通过提供具有通过根据本发明的方法操作的硬币鉴别器的硬币处理机，可获得以下优点。用同一线圈装置来使铁硬币的两个测量在不同的时间点进行，由此消除了额外的线圈装置和额外的电子装置的需要和成本，该额外的电子装置得在操作上连接到额外的线圈装置。其它优点是硬币处理机的结构和维护简化了，用于这些措施的相关成本减小了。

附图说明

现在将参照附图更详细地描述本发明，其中：

图1是根据本发明的铁硬币和硬币鉴别器的截面示意图，

图2是在鉴别期间处于两个不同位置的铁硬币和硬币鉴别器之间的相对位置的平面示意图，

图3是图1和2的硬币鉴别器中所用的电子电路的框图，

图4是当三个不同的铁硬币经过硬币鉴别器时频率变化的读出图，

图5是当图4的三个铁硬币经过硬币鉴别器时硬币鉴别器中的电阻读出图，

图6是图4和5中的三个铁硬币突出了其铁边沿读出的图，及

图7是包括图1和2中的硬币鉴别器的硬币处理机的框图。

具体实施方式

图1示出硬币鉴别器10，其包括安装在外壳30中的线圈20。线圈20连接到用于向其提供电流脉冲的电气设备(未示)。可用电压脉冲来代替电流脉冲，这是本领域技术人员的公知常识。硬币40被显示成它刚刚到达硬币鉴别器的所产生的磁场或脉冲的情形。此外，硬币鉴别器包括用于检测由影响磁脉冲的铁硬币引起的线圈20的电阻和电感变化的检测装置(未示)，该磁脉冲是线圈装置响应从电气设备提供的电流脉冲而产生的。

在该实施例中，硬币是铁硬币40，其包括第一金属或合金的，例如铁或钢的盘形的大导电芯50。硬币芯50被以虚线显示在图2的右边的硬币40内。铁芯50比实际中的小一点，以使铁芯的外围与硬币40的外轮廓之间的尺寸差别显示得更清楚，即被夸大了。在铁芯50的外围和硬币40的外轮廓之间的该区域是薄的铜、黄铜或青铜或用作硬币的外表面的任何其它金属的层，这是本领域技术人员很容易想到的。

根据本发明的硬币鉴别器10进行两个测量，每个测量分别在每个硬币的不同部分，即在硬币芯50和硬币边沿60完成。这将在下面更详细地说明。硬币鉴别器10的检测装置(未示)在一个测量中通过借助于线圈20在硬币芯50的表面感生涡流来确定硬币40的表面电导率。另一个测量确定硬币在边沿60具有自由地露出的铁芯50，还是铁芯，即边沿覆盖上薄的其它金属，如铜、黄铜或青铜的层70。在盘形芯和该层之间的边界标为80。如果铁芯在边沿60未被覆盖，该边界80不存在，正如本领域技术人员知道的那样。

图1和2中的线圈20用作用于将铁硬币40暴露在磁场中的发射器线圈。铁硬币的暴露是在它沿着硬币轨道90(如图2所示)运动经过硬币鉴别器10时完成的。铁硬币的运动方向由指向图1中的左边的水平箭头示出。或者，铁硬币可以沿另一方向运动，即向图1中的右边运动，这是本领域技术人员能想到的。

此外，图1和2中所示的硬币鉴别器10的线圈20还用作接收器线圈，该接收器线圈在操作上连接到合适的电子装置，这将在本说明书的后面更详细说明，该电子装置用于检测磁场变化和被测铁硬币的表面电导率并把它们转换为相应信号，检测磁场变化更具体地说是检测当被测铁硬币40通过线圈20时线圈20中的电感和电阻变化。将信号提供给检测器(未示)，该检测器被安排来测量信号的衰减和变化，并作为响应确定线圈20中的电感和电阻变化的各自的值以及硬币40的表面电导率。确定出的每个被测铁硬币40的表面电导率值以及铁硬币对线圈20中的电感和电阻的影响接下来用于识别铁硬币的类型。

图2示出在鉴别期间硬币鉴别器10的主要部分之一，即其外壳30中的线圈20，与铁硬币40之间的相对位置。在该实施例中，线圈安装在高于硬币轨道90大约3mm处，即线圈的较低端高于轨道3mm。该线圈20的位置取决于将要测量的铁硬币的类型以及铁硬币的尺寸。更小或更大的铁硬币40为了获得正确的读出可能需要其它的线圈位置。

在测量期间每个铁硬币40在硬币轨道90上运动经过硬币鉴别器10。根据本发明的鉴别是在不同的时间点完成的，因为同一线圈20用于两个测量。一个测量确定铁芯，也就是说铁硬币40的边沿60是露出的还是被薄的铜、黄铜或青铜层所覆盖。另一个测量确定铁硬币芯50是被铜、黄铜还是青铜层70所覆盖。铁硬币芯上的铜、黄铜或青铜层通过测量铁硬币40表面的电导率来检测。露出的还是覆盖的铁硬币/芯边沿60是由其磁属性，即当铁硬币边沿到达或经过线圈时其对线圈20的电阻和电感的影响来确定的。根据边沿60的磁属性，线圈20的电阻和电感将受到不同程度的影响。

当铁硬币40在图2中从左向右运动时，硬币边沿60首先到达线圈20，因此在本实施例中边沿的测量是首先完成的。铁硬币的运动方向由位于图2的左边并指向右边的水平箭头示出。如果需要，铁硬币当然也可以沿另一方向运动。当测量硬币边沿60时，铁硬币应当让线圈20的大约75％露出，即硬币边沿覆盖线圈的大约25％。然后，接下来很短的时间里，铁硬币的中心，更具体地说，铁硬币芯50，到达/覆盖线圈，第二个测量发生。边沿测量当然可以在表面电导率测量完成后完成。这是因为在铁硬币40最终被传送经过线圈之前硬币边沿60还经过线圈20一次，本领域技术人员很容易理解这一点。

在图2中，当进行表面电导率测量时，铁硬币40应优选放在线圈20的中心处，如在右边的铁硬币位置处所示。当测量硬币边沿60时，铁硬币的位置应如图1所示，让磁场碰上铁硬币的边沿。另外，线圈20的位置必须相对于将要测量的硬币的尺寸来决定。选定线圈的位置以使铁硬币40的边沿60不影响该第二个表面电导率的测量。硬币边沿60和线圈20之间的距离应大于约1mm以确保正确读出表面电导率。

硬币鉴别器10的线圈20相对于将要测量的铁硬币40的直径较小。线圈的直径可在5到10mm之间。优选地，铁氧体芯的直径在5到10mm之间，但优选地为7.3mm。铁氧体的高度或厚度可在2到6mm之间，优选地为3.7mm，并充填上直径在0.08到1mm、优选为0.2mm的线。该线应优选由铜制成。原则上，任何小线圈都能用在硬币检测器或鉴别器10中，这是本领域技术人员能想到的。利用铁氧体罐形芯来引导磁场使得检测器/鉴别器更加有效。

在典型的硬币计数机(未示)中，铁硬币40的位置从其它的传感器(未示)得知，这是本领域技术人员知道的。该信息用于使在不同时间的两个硬币测量利用同一个线圈20。

如图2所示，当线圈20被铁硬币40的铁芯50所覆盖时测量表面电导率。这意味着铁芯的中心基本上与线圈20的中心对准，或者铁芯50至少覆盖了整个线圈。由电气设备提供给线圈的电流脉冲的持续时间可按照实际应用选定。

为了使线圈20作为硬币检测器/鉴别器10的一部分工作，图3所示的电子电路100提供通过线圈的时变电流。电流中的变化产生由线圈20产生的磁场中的变化，由此变化的磁场在铁硬币40中产生电流。该铁硬币中的电流叫做涡流。变化的涡流又产生变化的磁场，该变化的磁场由线圈20测量。

如果同一线圈20同时用于产生和检测该涡流，铁硬币40的作用是产生线圈的电感和电阻中的明显变化。电子电路100测量这些变化并利用它们来识别铁硬币的类型。

用来以单线圈20测量铁硬币40的电子电路可分为以下两类：

1、连续波形(CW)技术，其利用连续的正弦波或方波驱动线圈20。

2、脉冲感应(PI)技术，其利用电流中的阶梯变化来在铁硬币40中产生成指数衰减的涡流。

图3中的电子电路100通过利用连续波形(CW)技术驱动硬币鉴别器10，该连续波形技术以连续正弦波或方波驱动线圈20。CW电子装置可分为以下两类：

1、频移

2、相移

第一方法，即频移是最简单和最便宜的。利用该技术线圈20形成振荡器110的频率确定元件部分。线圈中的电感变化引起振荡器频率的变化。该频移用来识别铁硬币40。这个简单方法的局限性是其不测量线圈20的电阻的变化，因而，其只利用了可得到的信息的一半。

第二方法，即相移方法通常以固定频率驱动线圈20，然后测量线圈电压或电流的幅度和相位。通过测量幅度和相位，线圈的电感和电阻的变化可以计算出来。

为了根据本发明将覆盖着铜的铁硬币40从覆盖着黄铜或青铜的铁硬币中分离出来，根据本发明的硬币鉴别器10利用高频涡流。集肤深度效应将使这些电流主要在铜、黄铜或青铜层中流动。当利用AC电源代替DC电源时的集肤深度效应是本领域技术人员公知的物理效应。

在本实施例中，用A型、B型和D型铁硬币来说明根据本发明的硬币鉴别器10的功能。这些硬币非常相似，是参考铁硬币40的良好实例。或者，当然也可以采用其大铁芯50整个地或部分地被薄的铜、黄铜或青铜层所覆盖的任何其它类型的现有的或未来的铁硬币，这是本领域技术人员能想到的。

A型和B型硬币由黄铜包覆的铁制成。E型和D型硬币是铜包覆的铁硬币。F型、C型和A型硬币是镀上铜或铜包覆的铁硬币。E型和D型硬币通常在边沿60上有铜斑，即铜斑仅仅部分地覆盖了边沿。黄铜电镀的规定厚度为0.068mm。在25％IACS黄铜中的集肤深度在本例中是在3.7MHz。这意味着我们必须用高于3.7MHz的频率来“隐藏”铁芯50，即更低的频率将使涡流进一步穿透硬币，由此“显示”或到达铁芯。

25％IACS黄铜是根据国际软铜标准(IACS)的标度定义的。该标度涉及到金属的电导率。按这一标度，将纯软铜的电导率取为100％，在“铜”硬币中所用的青铜大约是50％，黄铜通常为25％。在一些硬币中的金合金大约为16％，而“银”币中所用的铜镍合金只有多于5％，这是本领域技术人员很容易理解的。

在硬币鉴别器10中所用的最大频率也由集肤深度效应确定，该集肤深度效应在本实施例中是线圈20的铜线的集肤深度。因为电流只在线的表面上流，电阻要大于当用DC电源时的它的电阻。从这一角度考虑，尽可能低的频率是优选的。

根据这些集肤深度的讨论，优选的频率当用于根据本发明的硬币鉴别器10时是在4到10MHz的范围内，但优选是在5到8MHz的范围内。

有可能设计电子装置以在这些频率下利用相移方法正确地测量线圈20的电感和电阻的变化。但是，图3中的电子电路100既不简单也不便宜，这是因为使用高频。在根据本发明的硬币鉴别器10中的电子电路100的特有特征是使用频移方法，该频移方法能正确地测量电感和电阻的变化，且是快速和稳定的。

在图3中，用于操作硬币鉴别器10的电子电路100以框图示出。压控振荡器110以八倍于线圈20的自谐振频率的频率运行。除8电路120以正负45°相位产生在线圈谐振处的频率。控制器130通过选择器设备200选出这两个相位中的一个，并通过双向电流源170驱动线圈20。跨线圈20的电压为正弦波。来自比较器140的输出是逻辑电平方波，该方波具有与线圈20中的正弦波相同的过零点。该方波与来自除8电路120的参考相位90°相比较。该比较是通过异或门150完成的，接下来是图3左边的低通滤波器160。低通滤波器包括两个主要部件，其每一个都不再更详细地说明，该低通滤波器是本领域技术人员公知常识。来自低通滤波器160的输出电压用来控制振荡器110的频率。恒定电流源170用于驱动线圈20。16位计数器180测量压控振荡器110的频率。检测器接口190用于将控制器130，即驱动硬币鉴别器10的电子装置，连接到其它电子装置(未示)。其它电子装置可以是任何种类的合适的硬件和软件，如PC，该合适的硬件和软件用于进一步处理测量结果，如向硬币计数和分类机的操作者或硬币计数和分类机中的处理器呈现结果。

如果电流源170由零度相位驱动，则电子电路100就会锁定到线圈20的谐振频率。该电子电路则会被识别为已知类型的实例，其称为锁相环，这是本领域技术人员的公知常识。

通过以45°相位驱动电流源170，电子电路100仍然会锁定。但是，该频率将在通过线圈20的电压和电流之间产生45°相移。从物理学知道该45°相移仅在谐振曲线的“3dB点”处产生。通过利用正负45°相位，可测量上下“3dB点”的频率。这两个频率的平均值就是线圈20的谐振频率。这两个频率之间的差是谐振频率宽度。

16位计数器180测量压控振荡器110的频率。控制器130通过计数在固定期间发生了多少个周期来实现这一点。在本实施例中，期间可以是在50到200μs范围，但125μs的期间是优选的，这样计数可以给出以kHz为单位的频率变化。控制器还与余下的电子装置接口，该电子装置即连接到如图7的框图所示的硬币计数和分类机700的其它部件(未示)的检测器接口190。

在图4中，示出了来自根据本发明的优选硬币鉴别器10的读出。图中的y轴示出了以kHz为单位的频率变化，该频率变化是由经过线圈20的3个铁硬币40所引起的。从左到右是B型、D型和A型硬币。

在图4中，x轴简单地是沿硬币轨道90的以mm为单位的距离。实线是振荡器110的中心或谐振频率的变化。图4中所用的线圈20是在所有较前的附图中所示出的线圈。利用该线圈，没有硬币的中心或谐振频率在4到10MHz之间，优选地是5MHz。第一铁硬币40，即镀黄铜的B型，增加该频率600kHz。该频率变化是与作用距离有关的。上图是按从线圈到硬币的作用距离为0.9mm作出的。

铁硬币40对线圈20的电阻的影响取决于铁硬币与线圈间的作用距离或距离。铁硬币对线圈电阻的影响随着铁硬币与线圈之间的距离增加而减小。线圈电阻的减小与在硬币中环形流动的涡流的直径成比例发生。硬币40对线圈20的电感的影响还取决于铁硬币和线圈之间的作用距离或距离。对线圈电感的影响随在铁硬币和线圈之间的距离增加而减小。线圈电感的减小与在硬币中的环形流动的涡流的直径的二次方，即与由该环形流动的涡流所覆盖的面积成比例发生的。

虚线是谐振频率的宽度，这就是上下“3dB点”之间的频率差。谐振频率的宽度是线圈20的电阻的直接测量值。谐振频率越宽，电阻越高。虚线说明了这一效应。B型铁硬币40的谐振频率宽度为570kHz，而相比之下对于其它两种铁硬币是530kHz。这是因为黄铜的电阻高于铜，即铜是相对于黄铜的良导体。虚线示出了在没有硬币40的情况下，谐振频率带宽是430kHz。这是由于线圈20中的线电阻引起的。

教科书上用于找到线圈20的电阻的方法是从它的‘Q’或品质因数。Q值高意味着线圈电阻低。线圈的Q和自谐振频率由以下公式给出：

自谐振频率是 $f_0=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{\mathrm{LC}}}$

线圈20的Q是 $Q=\frac{2\mathrm{\πfL}}{R}=\frac{f}{\mathrm{\Δf}}$

其中：L是线圈20的电感

C是与线圈并联的总电容

R是处于谐振频率的线圈电阻

f₀是自谐振频率

Δf是3dB点之间的频率差

已经用图4中来自3个铁硬币40的读出来产生图5的图。

图5中，该曲线示出每当被测铁硬币40经过线圈20时线圈20的Q下降。该图示出左边的高电阻镀黄铜的B型铁硬币比两个镀铜的铁硬币，即中间的D型铁硬币和右边的A型铁硬币下降得更厉害。

图6的图示出了与图4和5中同样的铁硬币读出，但这里读出被处理以突出在每个铁硬币40的铁边沿的读出。与前面一样B型然后是D型然后是A型硬币经过硬币鉴别器10，并为每个铁硬币进行两个测量。

图6简单地示出了谐振频率带宽减去中心频移的四分之一。该处理必须是简单的，因为铁硬币40经过硬币鉴别器10和图7所示的硬币计数和/或分类机700速度很高。

镀黄铜的B型铁硬币40的铁边沿比镀铜的D型铁硬币的铁边沿显示得更清楚。这是因为在相反方向上牵引的两个作用。铁的磁属性试图增加线圈20的电感，而铁硬币表面的涡流试图减小线圈电感。低电阻镀铜D型铁硬币使涡流更大，这样就在铁硬币40的边沿60处隐藏了更多的铁。

A型铁硬币40的覆盖着铜的边沿60在这些高频下完全隐藏了铁。这意味着线圈20的电感仅当该A型铁硬币经过其时减小。

现在参照图7，根据本发明的一个方面的硬币处理机700被示意性示出。从示例性但非限制性的意义上，图7的硬币处理机700选定为硬币分类机。将要被机器700分类的硬币40的堆被放进硬币入口710。这里，硬币可以是任何类型的硬币，而不仅仅是覆盖了薄的铜、黄铜或青铜层的铁硬币，这是本领域技术人员很容易理解的。硬币由硬币馈送器720馈送到硬币鉴别器10，该硬币馈送器720如漏斗和/或环带，该硬币鉴别器10在上面参照图1、2和3已经描述。硬币鉴别器10在操作上连接到CPU形式的逻辑设备732，该逻辑设备732在操作上连接到存储器734，如RAM、ROM、EEPROM或闪存。存储器734存储硬币参考数据组，该硬币参考数据组被逻辑设备732用来在通过硬币入口710接收到的硬币40中作出鉴别。更具体地说，硬币参考数据涉及所有不同类型的硬币的电导率和磁导率的典型值，以及所有不同类型的硬币对线圈20的电阻和电感的影响的典型值，这两种典型值是硬币处理机700能够处理的。

逻辑设备732被编程以接收由线圈20和控制器130获得的测量数据，该控制器130在操作上连接到检测器接口190，用于存储有关硬币40的表面电导率和当硬币经过线圈20时线圈20的电阻及电感变化的数据。一旦接收到对于硬币的这些测量数据，逻辑设备732将读取存储在存储器734中的硬币参考数据，并搜索任何匹配，该存储器734也在操作上连接到检测器接口190。如果由硬币鉴别器10测出的铁硬币的物理和磁属性对应于由铁硬币参考数据定义的一种特定铁硬币类型，则该铁硬币的类型被正面识别出。否则，铁硬币40是属于不确定的类型，并由硬币拒绝设备740处理，该硬币拒绝设备740优选地通过机器700中的外部开口输送铁硬币，以使铁硬币可被用户清除。被拒铁硬币40还可重新循环回硬币鉴别器10以再一次尝试鉴别它。

由存储器734中的硬币参考数据定义的硬币类型优选地可涉及每种不同类型硬币40的面额和流通时间，其将要被硬币处理机700处理。

一旦硬币40的类型或身份被硬币鉴别器10和逻辑设备732确定出，硬币被传送到硬币分类器750，该硬币分类器750利用识别出的硬币类型来将硬币40分类到硬币存储器760中的一个特定的硬币箱等。硬币存储器中的硬币箱等优选地可由机器700的用户外部访问。

根据本发明的硬币鉴别器10的进一步发展可以是如果将要测量的硬币40的直径或厚度大于本实施例中测量的硬币，使用多于一个线圈20。在这种情况下，线圈可能就得放在相对于彼此的不同位置，以能够覆盖不同直径的硬币，如相对于硬币轨道90和其它线圈更高或更低的硬币，以使每个硬币40能精确测量。

Claims (28)

1、一种操作硬币鉴别器(10)的方法，该硬币鉴别器测量当金属硬币(40)暴露在由硬币外部的线圈装置产生的磁场中时该金属硬币(40)如何影响线圈装置(20)，其中在该硬币中感生的涡流由该硬币外部的检测装置(100)检测，

其特征在于：

通过以线圈装置(20)本身的谐振附近的频率的时变信号驱动线圈装置，在线圈装置(20)中感生磁场，线圈装置(20)形成硬币鉴别器(10)的谐振电路的一部分，

通过同一线圈装置(20)在硬币(40)的第一和第二位置测量在谐振附近在硬币(40)中的、由磁场感生的涡流的频率，以及

将检测到的频率与不同类型的硬币(40)的预定值进行比较，以确定硬币的类型。

2、如权利要求1所述的操作硬币鉴别器(10)的方法，其特征在于，所述频率在3dB点测量。

3、如权利要求1或2所述的操作硬币鉴别器(10)的方法，其特征在于，比较检测到的频率的步骤包括步骤：

从所测量出的频率中确定线圈装置(20)的谐振频率宽度的偏移，以及

将确定出的谐振频率宽度与不同类型的硬币(40)的预定值进行比较，以确定硬币的类型。

4、如权利要求3所述的操作硬币鉴别器(10)的方法，其特征在于，将确定出的谐振频率宽度与预定值进行比较的步骤包括步骤：

将该频率转换为线圈装置的电感和电阻的变化，

将线圈装置(20)的电感和电阻变化与不同类型的硬币(40)的预定值进行比较。

5、如权利要求1所述的操作硬币鉴别器(10)的方法，其特征在于：

通过线圈装置(20)检测的涡流是在硬币(40)的边缘部分(60)处测量的，该硬币(40)放在由线圈装置(20)产生的磁场中，其中确定出被测量的硬币(40)的边缘部分(60)是否被另一金属层覆盖。

6、如权利要求1所述的操作硬币鉴别器(10)的方法，其特征在于：

涡流是在硬币(40)的中心部分(50)的表面感生的，并通过经由线圈装置(20)测量涡流来检测出。

7、如权利要求6所述的操作硬币鉴别器(10)的方法，其特征在于步骤：

将通过线圈装置(20)测量出的涡流转换为硬币(40)的电导率值，

将硬币(40)的电导率值与不同类型的硬币的预定值进行比较，及

通过利用预定值确定被测硬币(40)的类型。

8、如权利要求1所述的操作硬币鉴别器(10)的方法，其中该方法以频率在4到10MHz之间的时变驱动信号驱动线圈装置(20)用于表面电导率测量，或以更低的频率的时变驱动信号驱动线圈装置(20)以测量硬币的体积电导率。

9、如权利要求8所述的操作硬币鉴别器(10)的方法，其中所述时变驱动信号的频率在5到8MHz之间。

10、如权利要求的1所述的操作硬币鉴别器(10)的方法，其中所述金属硬币(40)是铁硬币。

11、如权利要求的1所述的操作硬币鉴别器(10)的方法，其中所述金属硬币具有金属芯(50)，该金属芯(50)被另一金属的层所覆盖。

12、如权利要求11所述的操作硬币鉴别器(10)的方法，其中所述金属硬币具有金属芯(50)，该金属芯(50)被一层铜、黄铜或青铜所覆盖。

13、一种硬币鉴别器，该硬币鉴别器被配置来测量当金属硬币(40)暴露在由硬币外部的线圈装置产生的磁场中时该金属硬币(40)如何影响鉴别器(10)的线圈装置(20)，其中在该硬币中感生的涡流由该硬币外部的鉴别器的检测装置(100)检测，其特征在于：

振荡器电路，适于通过在线圈装置(20)本身的谐振附近的频率下驱动线圈装置来在线圈装置(20)中感生磁场，

涡流检测器(20)，适于通过同一线圈装置(20)在硬币(40)的第一和第二位置检测和测量在硬币(40)中的、由磁场感生的涡流的频率，

用于将通过线圈装置(20)测量到的涡流的频率与不同类型的硬币(40)的预定值进行比较，以确定硬币的类型的装置。

14、如权利要求13所述的硬币鉴别器(10)，其特征在于，所述频率在3dB点测量。

15、如权利要求13或14所述的硬币鉴别器(10)，其特征在于：

转换器，适于将该频率转换为线圈装置的电感和电阻的变化，其中所述用于比较的装置适于将线圈装置(20)的电感和电阻变化与不同类型的硬币(40)的预定值进行比较。

16、如权利要求13所述的硬币鉴别器(10)，其特征在于：所述鉴别器及其涡流检测器(20)适于在硬币(40)的边缘部分(60)处检测涡流。

17、如权利要求16所述的硬币鉴别器(10)，其特征在于：所述鉴别器(10)适于确定被测的硬币(40)的边缘部分(60)是否被另一金属层所覆盖。

18、如权利要求13所述的硬币鉴别器(10)，其中所述鉴别器(10)及其涡流检测器(20)适于在硬币(40)的中心部分(50)处检测涡流。

19、如权利要求18所述的硬币鉴别器(10)，其特征在于：

转换器，适于将通过线圈装置(20)测量出的涡流的参数转换为硬币(40)的表面电导率值，及

用于将硬币(40)的表面电导率值与不同类型的硬币的预定值进行比较的装置。

20、如权利要求13所述的硬币鉴别器(10)，其中该鉴别器(10)适于以频率在4到10MHz之间的时变驱动信号驱动线圈装置(20)。

21、如权利要求20所述的操作硬币鉴别器(10)的方法，其中所述时变驱动信号的频率在5到8MHz之间。

22、如权利要求13所述的硬币鉴别器(10)，其中涡流检测器(20)适于测量在谐振附近的两个或多个频率，以确定线圈装置(20)的谐振频率宽度的偏移。

23、如权利要求22所述的硬币鉴别器(10)，其中涡流检测器(20)适于测量在3dB点附近的两个或多个频率。

24、如权利要求22所述的硬币鉴别器(10)，其中所述用于比较的装置适于将确定出的线圈装置(20)的谐振频率宽度与不同类型的硬币(40)的预定值进行比较。

25、如权利要求13所述的硬币鉴别器(10)，其中所述金属硬币(40)是铁硬币。

26、如权利要求13所述的硬币鉴别器(10)，其中所述硬币(40)具有金属芯(50)，该金属芯(50)被另一金属层所覆盖，所述另一金属是铜、黄铜或青铜。

27、一种硬币处理机(700)，包括硬币入口(710)、硬币馈送器(720)和硬币处理器(750)，

其特征在于该硬币处理机(700)包括如权利要求13-26中的任一项所述的硬币鉴别器(10)。

28、如权利要求27所述的硬币处理机(700)，其中硬币鉴别器(10)连接到硬币处理器(750)，并适于确定从硬币馈送器(720)接收到的各个硬币(40)的类型、身份或面额，并适于将确定出的类型、身份或面额提供给硬币处理器，其特征在于该硬币处理机(700)包括：

硬币鉴别器(10)，被放置以感生并检测分别在硬币(40)的中心部分(50)和边缘部分(60)中的涡流；

存储设备(734)，在操作上连接到硬币鉴别器(10)，并适于存储硬币参考数据；及

逻辑设备(732)，在操作上连接到硬币鉴别器(10)，并适于通过将所述硬币参考数据与从检测到的涡流中获得的、并与硬币(40)对硬币鉴别器的磁属性和硬币的表面电导率的影响相关的数据进行比较来确定硬币的身份。

Images