DE1474895A1 - Vorrichtung zum Unterscheiden zwischen verschiedenen metallischen Gegenstaenden - Google Patents

Description

TATEISI ELECTRONICS CO., Ukyo-ku, Kyoto (Japan)

Vorrichtung zum Unterscheiden zwischen verschiedenen metallischen Gegenständen

Die Erfindung "bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Unterscheiden zwischen verschiedenen Metallen und insbesondere auf eine Vorrichtung zum elektrischen Unterscheiden zwischen verschiedenen metallischen Gegenständen, wie beispielsweise Münzen verschiedener Art oder verschiedenen Wertes.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann vorzugswiese als Teil eines Verkaufsautomaten verwendet werden, um zwischen richtigen und falschen Münzen und/ oder verschiedenen Arten von Münzen, die eingeworfen werden, zu unterscheiden.

Derartige Vorrichtungen sind in verschiedener Form bekannt. Eine Vorrichtung besitzt beispielsweise einen Eisenkern mit* einem geschlossenen Flußpfad mit einem oder mehreren Luftspalten darin, eine um den Kern gewickelte und durch eine Wechselspannung erregte Spule sowie eine zweite ebenfalls um den Kern derart gewickelte Spule, daß sie mit dem durch den Kern und den oder die Luftspalte fließenden Wechselfluß verkettet ist. Wenn bei einer solchen Anordnung ein Metallstück in den Luftspalt eingeführt wird, ist die in der zweiten Spule erzeugte Spannung

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größer als wenn sich kein metallischer Gegenstand in dem Luftspalt befindet. Dies hat seinen Grund darin, daß der magnetische Widerstand des Luftspaltes abnimmt, wenn ein metallischer Gegenstand in ihn eingeführt wird. Derartige Änderungen der in der zweiten Spule induzierten Spannung können benutzt werden, um Münzen eines bestimmten Wertes von denjenigen anderen Wertes zu trennen oder zwischen echten und falschen Münzen zu unterscheiden. Das Vorhandensein des Luftspaltes im Eisenkern ist jedoch notwendigerweise mit verschiedenen Nachteilen verbunden. Beispielsweise ist es schwierig, den Eisenkern mit einer geeigneten Luftspaltlänge herzustellen, wenn der Kern aus einer Stahlblechschichtung oder aus gerolltem Stahlblech bestehen soll. Der magnetische Widerstand des Luftspaltes ändert sich mit seiner Länge; deshalb sollte der Luftspalt mit genau der erforderlichen Länge hergestellt werden. Aber selbst wenn man diese Länge genau eingestellt hat, führen Änderungen der Umgebungstemperatur währendder Benutzung der Vorrichtung zu einer Expansion oder Kontraktion des Eisenkernes und damit zu einer Änderung der Luftspaltlänge. Dies führt zu Fehlern bei der Trennarbeit der Vorrichtung.

Daher ist es ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum elektrischen Unterscheiden zwischen verschiedenen metallischen Gegenständen zu schaffen, wobei kein Eisenkern und demzufolge kein Luftspalt benötigt wird.

Des weiteren zielt die Erfindung auf die Schaffung einer solchen Vorrichtung, die in der Konstruktion einfach, leicht herzustellen und im Betrieb genau und zuverlässig ist.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungszwecke der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung. Es zeigen:

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Pig. 1 ein schematisches Schaltbild eines Ausführungsbeispieles der Erfindung,

Pig. 2 eine räumliche Darstellung eines Beispiels für eine elektromagnetische Vorrichtung , wie sie erfindungsgemäß verwendet wird,

Fig. 3 ein Schaltbild eines Teils einer abgewandelten Ausführungsform der Figur 1 und

Fig. 4 Ein Schaltbild für ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Eine erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung zum Unterscheiden zwischen unterschiedlichen metallischen Gegenständen, insbesondere Münzen, ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Spulenpaar durch das gemeinsame Aufwickeln zweier getrennter Leiter hergestellt ist, von denen die erste Spule von einer Wechselspannung gespeist ist, die ein magnetisches Wechselfeld erzeugt und mit der anderen Spule eine Spannung induziert, daß eine Vorrichtung zum Anordnen des zu untersuchenden metallischen Gegenstandes im magnetischen Feld vorgesehen ist und daß an die zweite Spule eine Vorrichtung angeschlossen ist, um die so induzierte Spannung mit der beim Einbringen eines Bezugsgegenstandes in das magnetische Feld induzierten Spannung zu vergleichen.

Besonders vorteilhaft ist es hierbei, daß zwei Spulenpaare je durch das gemeinsame Aufwickeln zweier getrennter Leiter hergestellt sind, von denen die ersten Spulen der beiden Paare parallel zueinander geschaltet und gemeinsam von der Wechselspannung gespeist sind, daß eine Vorrichtung zum Anordnen eines Bezugsgegenstandes im magnetischen Feld des ersten Spulenpaares und eine Vorrichtung zum Anordnen eines zu untersuchenden metallischen Gegenstandes im magnetischen Feld des zweiten Spulenpaares vorgesehen sind und daß die zweiten Spulen der

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beiden Paare derart in Reihe liegen, daß sich die in ihnen induzierten Spannungen aufheben können, und an die Reihenschaltung eine Vergleichsvorrichtung angeschlossen ist, die auf den Unterschied zwischen den beiden induzierten Spannungen anspricht.

Es wird nunmehr auf die Zeichnungen Bezug genommen. Eine elektromagnetische Vorrichtung 1 in Figur 1 besteht aus einem Paar von Spulen 2 und 3» die durch das Aufwickeln eines Paares getrennter Leiter A und B auf einen Spulenkörper C aus nicht magnetischem isolierendem Material hergestellt sind. Vorzugsweise sind die beiden Spulen 2 und 3 vom Honigwabentyp , da solche Spulentypen bei sehr hohen Frequenzen wirksam zusammenwirken. Die Spule 2 ist an eine Hochfrequenz-Spannungsquelle 4 angeschlossen und wirkt als Primärspule, wobei die andere Spule 3 als Sekundärspule dient.

Daneben ist eine andere elektromagnetische Vorrichtung 5 mit dem gleichen Aufbau wie die Vorrichtung 1 vorgesehen. Diese Vorrichtung 5 besteht ebenfalls aus einem Paar von Spulen 6 und 7, die durch Aufwickeln eines Paares getrennter Halter auf einem ähnlichen Spulenkörper aus nichtmagnetischem, isolierendem Material hergestellt sind. Die Spulen 6 und 7 haben genau so viel Windungen wie die zuvor erwähnten Spulen 2 bzw. 3. Hier wirkt ebenfalls die Spule 6 als Primärwicklung und die Spule 7 als Sekundärwicklung. Die Spule 6 ist an die Spannungsquelle 4 parallel zur Spule 2 angeschlossen. Die Spulen 3 und 7 sind mit ihrem Ende gleicher Polarität miteinander verbunden, während die anderen Enden als Ausgangsklemmen 8 und 9 benutzt werden. Eine zwischen den Klemmen 8 und 9 auftretenden Spannung ist gleich der Differenz zwischen den Spannungen, die in den Spulen 3 und 7 induziert werden. Gemäß der Erfindung dient das Vorlmdensein oder das Fehlen einer Spannung zwischen den Ausgangsklemmen oder die Größe dieser Spannung als Prüfungsergebnis, um einen zu untersuchenden metallischen Gegenstand zu erkennen. Zu diesem

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Zweck können beliebige geeignete Mittel verwendet werden. In dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 sind an die Ausgangsklemmen 8 und 9 in der angegebenen Reihenfolge ein Verstärker 10, ein Gleichrichter 11, ein Äioht-Kreis 12 und ein von dem Ausgang des Kreises 12 betätigtes Relais 13 angeschlossen.

Wenn die Spulen 2 und 6 durch die Spannungsquelle 4 erregt werden, wird ein Hochfrequenz-Magnetfeld durch jede der beiden Spulen 2 und 6 erzeugt. Aus Gründen der Einfachheit sei angenommen, daß zwischen diesen beiden feldern keine Indifferenz besteht. Diese Felder erzeugen in den Sekundärspulen 3 bzw. 7 Spannungen. Wenn die beiden Spulen die gleiche Windungszahl haben, sin-d auch die in ihnen erzeugten Spannungen vom gleichen Wert. Da jedoch diese Spulen so in Reihe geschalten sind, daß die induzierten Spannungen mit entgegengesetzter Polarität addiert werden, löschen sie sich gegenseitig aus und zwischen den Klemmen 8 und 9 liegt keine Spannung.

Wenn ein metallieoher Gegenstand oder eine echte Münze 14 eines bestimmten Wertes lediglioh in eines der von den Spulen 2 und 6, beispielsweise in das Feld der Spule 6, gebraoht wird, hat die in der Spule 7 induzierte Spannung einen anderen Wert als die Spannung in der Spule 3. Dies liegt daran, weil das von der Spule 6 erzeugte Hochfrequenz-Magnetfeld in der im Feld angeordneten Münze 14 einen Wirbelstrom erzeugt und die Hochfrequenzverluste durch diesen Wirbelstrom die in der Spule Induzierte Spannung niedriger machen als die Spannung, die in der Spule 3 induziert wird. Demzufolge tritt zwischen den Ausgangsklemmen 8 und 9 eine Spannung auf, die gleich der Differenz zwischen den beiden induzierten Spannungen ist.

Es sei angenommen, daß gleichzeitig mit der Münze 14, die in das PeId der Spule 6 gebracht wurde, eine andere Münze 14 in das Feld der Spule 2 eingeführt wird.Wegen der Hochfrequenzverluste wird auch die in der Sekundärspule 3 induzierte Spannung

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niedriger als wenn sich kein metallischer Gegenstand in dem Feld der Spule 2 befindet. In diesem Pall, wenn die beiden Münzen 14 und 15 von der gleichen Sorte sind, nehmen die in den Spulen 3 und 4 induzierten Spannungen in gleicher Weise ab ,so daß im wesentlichen Iceine Spannung zwischen den beiden Ausgangsklemmen 8 und 9 auftritt.

Wenn dagegen die Münzen 14 und 15 vom elektrischen Standpunkt nicht equivalent sind, beispielsweise, wenn sie verschiedenen Wert haben oder eine von ihnen falsch ist, haben die in den Spulen 3 und 7 induzierten Spannungen unterschiedliche Werte, so daß eine Spannung, die gleich der Differenz zwischen den beiden Spannungen ist, an den Klemmen 8 und 9 auftritt. Diese Spannung wird durch den Verstärker 10 verstärkt und dann durch den Gleichrichter 11 gleichgerichtet, wonach sie an den Nicht-Kreis 12 angelegt ist, der keinen Auegang erzeugt, so daß das Relais 13 nicht anspricht. Wenn andererseits die Münze 15 von der gleichen Scsfce wie die Münze 14 ist, tritt keine Spannung zwischen den Klemmen 8 und 9 auf. Demzufolge erzeugt der Ficht-Kreis einen Ausgang, ao sL&ü das Relais anspricht.

Es sei angenommen, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Verkaufsautomaten eingebaut ist und daß die Münze 15 eingeworfen wurde/ Wenn die Münze 14 als Bezugsgegenstand vorgesehen ist, gibt die Tätigkeit des Relais Antwort darauf, ob die Münze von der gleichen Sorte oder vom gleichen Wert wie die Bezugsmünze 14 ist, d. h. ob die Münze angenommen werden kann.oder zurückgewiesen werden muß.

Um die Münzen 14 und 15 in den Feldern der Spulen 2 und 6 anordnen zu können, sind beliebige geeignete Vorrichtungen brauchbar.

Der Bezugsgegenstand muß nicht notwendigerweise eine Münze oder ein metallischer Gegenstand sein. Er kann vielmehr durch

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ein "beliebiges elektrisches Equivalent ersetzt werden. Beispielsweise ist in Figur 3 ein geschlossener Kreis gezeigt, der aus der Reihenschaltung einer Spule 16, die mit dem Fluß der Spule 6 verkehrtet ist, und aus dem Widerstand 17 "besteht. Dieser Kreis kann anstelle der Münze 14 verwendet werden, vorausgesetzt, daß dieser Kreis der Münze elektrisch equivalent ist und einen Hochfrequenzverlust der gleichen Größe verursacht wie die Münze 14.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 4 ist eine einzige elektromagnetische Vorrichtung 21 anstelle von zwei solchen Vorrichtungen verwendet. Die Vorrichtung 21 besteht ebenfalls aus einem Paar von Spulen 22 und 23, die in der gleichen Weise wie oben erwähnt hergestellt sind. Die Primärspule 22 liegt a^einer Wechselspannungsquelle 24. Es ist leicht einzusehen, daß die in der Sekundärspule 23 induzierte Spannung sich mit dem Material einer Münze 15 ändert, die in das von der Spule 21 erzeugte Feld gebracht wird, und daß die Größe der induzierten Spannung benutzt werden kann, um den zu prüfenden Gegenstand zu erkennen. Zu diesem Zweck ist beispielsweise an die Sekundärspule 23 ein Verstärker 25 angeschlossen, dessen Ausgang über einen Gleichrichter 26 an ein Unterspannungsrelais 27 gelegt ist. Die Tätigkeit des Relais kann verwendet werden, um bei einem Verkaufsautomaten den Abgabemechanismus in Tätigkeit zu setzen«

Es sei hinzugefügt, daß ein geeigneter Frequenzbereich für Münzen zwischen 1 und 10 kHz liegt.Für den Zweck der Erfindung sind jedoch hohe Frequenzen nicht unbedingt erforderlich} vielmehr kann auch die technisch übliche Frequenz benutzt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat verschiedene Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. Das Fehlen eines Eisenkerns

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einschließlich der Luftspalte führt zu einer einfachen und kompakten Konstruktion. Ferner werden keine Fehler bei dem Betrieb der Vorrichtung durch Änderungen der Umgebungstemperatur hervorgerufen.

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Claims (4)

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Unterscheiden sswischen unterschiedlichen metallischen Segenständen, insbesondere Münzen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spulenpaar durch das gemeinsame Aufwickeln zweier getrennter leiter hergestellt ist, von denen die erste Spule von einer Wechselspannung gespeist ist, die ein magnetisches Wechselfeld erzeugt und mit der anderen Spule eine Spannung induziert, daß eine Vorrichtung zum Anordnen des zu untersuchenden metallischen Gegenstandes im magnetischen leid vorgesehen ist und daß an die zweite Spule eine Vorrichtung angeschlossen ist, um die so induzierte Spannung mit der beim Einbringen eines Bezugsgegenstandes in das magnetische Feld induzierten Spannung zu vergleichen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Spulenpaare ^e durch das gemeinsame Aufwickeln zweier getrennter leiter hergestellt" sind, von denen die ersten Spulen der beiden Paare parallel zueinander geschaltet und gemeinsam von der Wechselspannung gespeist sind, daß eine Vorrichtung zum Anordnen eines Bezugsgegenstandes im magnetischen Feld des ersten Spulenpaares und eine Vorrichtung zum Anordnen eines zu untersuchenden metallischen Gegenstandes im magnetischen feld des zweiten Spulenpaares vorgesehen sinj. und laß, 4ie swiitfn Spulen der beiden Paare derart in leihe, liegen, dag sich die in ihnen induzierten Spannungen aufheben können, und an die Reihenschaltung eint ■fe.rgleiqhgYQrricht^ing angeschlossen ±₉%_% die auf den TIiitersehied zipLgehen djn beiden induzierten Spannungen anspricht. ■

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Bezugsgegenstand durch einen elektrischen Kreis ersetzt ist, der den Gegenstand elektrisch equivalent ist und im wesentlichen den gleichen Einfluß auf das magnetische Feld ausübt wie der Bezugsgegenstand.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Kreis aus der Reihenschaltung einer Spule, die in einem der magnetischen F_elder angeordnet ist, und einem Widerstand besteht.

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