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Elektronischer Münzprüfer Die Ereindung betrifft einen elektronischen
Münzprüfer, welcher aufgrund eines beiliebigen elektronischen Meßverfahrens unterschiedliche
Münzen erkennt und auswertet.
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Solche Münzprüfer sind bekannt und beschrieben worden.
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In allen solchen Münzprüfern werden Spannungsdiskriminatoren, sog.
"lensterschaltungen", verwendet für die Erkennung bestimmter münztypischer Signale,
welche sich in einem bestimmten SolSSpannungswert ausdrücken.
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Die bekanntgewordenen elektronischen Münzprüfer benutzen zu diesem
Zweck zwei spannungsempfindliche Schwellen, welche mittels einer logischen Verknüpfung
verbunden werden. Diese logische Verknüpfung liefert keinen Impuls, wenn das Efeßergebnis
auberhalb der Sehwellenbreitje geblieben ist, und es liefert einen Impuls, wenn
die Meßspannung in den Meßbereich
gekommen und in wieder verlassen
hat. Bei völligem Durchfahren des Meßbereiches und Zurücksinken auf die Ausgangsamplitude
liefert ctiese logisclle Verkiiiipfung zwei Münzsignale. Ein bekanntgewordener Münzprüfer
wertet vliese SignaLfolge (0 oder 2 bzw. 1 Impuls) mittels eines Flip-Flop und einer
nachgeschalteten Steuerschalturlg aus.
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Aufgabe der Erfindung ist es zunächst, einen Spannung diskriminator
vorzuscSllagen, welcher ein ähnliches nchaltverhalten hat, aber hinsichtlich seines
Bauteile-Aufwandes erheblich unter den bekanntgewordenen Spannungsdiskriminatoren
bleibt.
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An Münzprüfern werden vielfach Manipulationen vorgenommen, indem an
Fäden aufgehängte Münzen eingeworfen und mittels des Fadens mehrmals vor- und rückbewegt
werden. Auf diese Weise können mechanische Münzprüfer mit nachgeschalteten elektrischen
Kontakten und auch mit berührungsarbeitenden Meßsonden ausgestattete elektronische
Miinzprüfer überlistet werden. Es können beliebig viele Impulse mittels nur einer
einzigen echten Münze erzeugt und demnach kann eine beliebig hohe Zahl eingeworfener
echter Münzen vorgetäuscht werden.
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Zur Abwehr solcher Manipulationen verwenden einige mechanisclie und
elektronische Münzprüfer sog. "Padenschneider".
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Dies sind z. T. recht aufwendige, teuere und störanfällige Konstruktionen,
welche das Durchschneiden von Fäden zum Ziel haben.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, anstelle solcher Konstruktionen
eine einfache und sichere elektronische Lösung vorzuschlagen.
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Die Erfindung macht es sich weiterhin zur Aufgabe, diese beiden Zielsetzungen
mittels einer-einzigen Schaltung zu verbinden.
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Nach der Erfindung wird als Spannungsdiskriminator zunächst nicht
eine Fensterschaltung aus zwei spannungsempfindlichen Stellen gebildet, beispielsweise
aus zwei Schmitt-Triggern, sondern als Spannungsdiskriminator wird nur ein einziger
Transistor herangezogen. Zu diesem Zwecke nutzt man das in Verhalten eines beillebigen
Transistors aus dew Bereichb Sättigung und Sperrungw. dem sog. A-Betrieb.
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In der Regel wird man aus einet Empfänger
eine gleichgerichtete Ausgangsamplitude erhalten, die gegebenenfalls in einem der
Empfänger
nachgeschalteten Verstärker auf ein auswertbares Niveau gebracht ist. Nach der Erfindung
wird nun dieser gleichgerichteten Ausgangsamplitude eine hochfrequente Spannung
geringer Amplitude überlagert, welche ihrerseits nun von dem Transistor in seinem
Übergang von Sättigung in Sperrbetrieb und umgekehrt verstärkt wird, so daß sich
bei einem Durchfahren
des Pensters\ochfrequenz-Signale ergeben, die man nach Gleichrichtung auf bekannte
Weise als impulsförmige Aussage für eine Auswertung heranziehen kann.
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Der Bereich des A-Betriebes ist durch die spezifischen Eigenschaften
des Transistors vorgegeben. Mit der beschriebenen Schaltung lassen sich
relativ schmale Fenster aufbauen, so daß auch eine sehr kritische Erkennung einzelner
Münzen odgl. leicht möglich ist. In bestimmten Fällen wird es aber wünschenswert
sein, die "Fensterbreite" zu erweitern. Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung
wird deshalb der Bereich eines solchen aus einem einzigen Transistor aufgebauten
Spannungsdiskriminators durch Einfügen einer Gegenkopplungsschaltung erweitert.
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Gerade bei sehr schwierigen Messungen mit sehr engem Fensterbereich
über einen weiten Termperaturgang hin hat diese Schaltung gegenüber anderen Spannungsdiskriminator-Schaltungen
einen wesentlichen Vorteil: Allenfalls wandert das durch den Transistor gebildete
"Fenster" innerhalb einer geringen Drift als Ganzes, aber niemals wird es - wie
bei aus zwei Schwellen gebildeten Fenstern - daz +ommen können, daß infolge unterschiedlicher
Drift sich obere und untere Schwelle Überwandern.
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Die Position eines Fensters nach dem erfindungsgemäßen Gedanken innerhalb
eines bestimmten Spannungsbereiches, d. h. die spannungsbezogene Lage des A-Betriebes
eines Transistors in einem Spannungsdiskriminator, wird dadurch festgelegt, daß
diesem Spannungsdiskriminator (und damit letztlich dem Transistor) eine Hilfsspannung
zugeführt wird.
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Bei der beschriebenen
kann man nun sehr leicht die entstehende Flankensteilheit der gleichgerichteten
Hochfrequenz-Auswerteimpulse für die Bestimmung der Durchlaufgeschwindigkeit von
Münzen heranziehen.
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Man wird in diesem Falle die Durchlaufgeschwindigkeiten unterschiedlicher
oder verschiedenartiger Münzen messen und die von diesen abgeleiteten Flankensteilheiten.
Unter Einbeziehung einer gewissen Sicherheits-Streuung wird man alsdann auf bekannte
Weise sehr leicht erreichen können, daß Münzen, welche die erforderliche Mindst-
ges chwindigkeit in einem Munzkanal nicht erreichen, auch dann nicht ausgewertet
werden, wenn sie ein der Amplitude nach nrichtiges" Signal geliefert haben. Es wird
also eine bestimmte, nicht zu geringe und nicht
hohe, Flankensteilheit für die gleichgerichteten Hochfrequenz-Auswerteimpulse gefordert.
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Die Erfahrung hat gezeigt, daß es praktisch unmöglich ist, mit an
Fäden aufgehängten Münzen diejenigen Laufgeschwindigkeiten zu reproduzieren, welche
sich im freien Durchlauf der Münzen durch einen Meßkanal in einem Münzprüfer ergeben.
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Durch diese einfache Schaltungsanordnung wird also sichergestellt,
daß jegliche Manipulation mit an Fäden aufgehängten Münzen ausgeschlossen ist.
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Der grundsät1liche Aufbau der erfindungsgemäßen Schaltung ist in der
beigefügten Abbildung 1 beschrieben.
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Zwischen dem Sender 1 und aem mpiänger(Ernpiangsspuie)2 ist eIne islünze
3 dargestellt,welche die elektromagnetische Kopplung zwischen Sender und Empfänger
herabsetzt. Ein nachfolgender Verstärker iür Strom oder Spannung verstärkt das verbleibende
Signal auf ein auswertbares Siveau,worauf es über einen Abzweig von zwei identischen
Gleichrichtern a und bo mit nachfolgenden
Siebgliedern 6 und 60 aulgenommen wird.
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Diese beiden Zweige sollten im Interesse der Temperaturstabffität
identisch sein.
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Die Siebglieder 6 und 60 haben unterschiedliche Siebzeitkonstanten:
6 hat eine kurze Zeitkonstante in der Grössenordnung von einigen Millisekunden,
60 hat eine wesentlich längere Zeitkonstante in der Grössenordnung von einigen Sekunden.
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An die Basis 70 des Transistors 7 gelangt eine Gleicbspannung, deren
Amplitude proportional der von der Münze 3 herrührenden Kopplungsänderung zwischen
Sender 1 und Empfänger 2 ist; an den Emitter 71 des Transsistors 7 gelangt eine
stabilisierte Spannung, (über einen Zeitraum stabilisiert,vorzugsweise eine Zeit,die
länger ist als die Meßzeit einer Münze)'die nach dem Siebglied 60 mittels eines
Spannungsteilers 61 derart geteilt ist,dass sie derjenigen münztypischen Spannung
entspricht,die zur Zeit maximaler Kopplungsdämpfung durch eine bestimmte Münze an
die Basis des Transistors 7 gelangt. Die infolge der spezifiscben Transistoreigenschaften
erforderliche Grundvorspannung (UBE) muskberücksichtigt werden.
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(Der Transistor kann prinzipiell auch über seinen Emitter gesteuert
werden,ohne dass dies an dem Erfindungsgedanken etwas ändern würde.) Über Leitung
lo wird vom Sender her der den Transistor 7 steuernden Spannung eine HF-Spannung
in der Grössenordnung von einigen Hundert Millivolt überlagert.(In Sonderfällen
kann auf die Überlagerung verzichtet werden,wenn die Zeitkonstante des Siebgliedes
6 derart klein gewählt wird dar
ihre Restwelligkeit die erforderliche Amplitude aufweist.) Am Kollektor
72 wird verstärkte HF-Spannung abgegriffen,die über ein Differenzierglied 9/1o dem
Gleichrichter 11 zugeführt wird. Das Differenzierglied 9/lo besteht aus einem Kondensator
9 und einem an Masse gelegten Widerstand lo uno dient zur Auskoppelung der verstärkten
Hochfreguenz sowie Sperrung des Gleichstromanteils.
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Mit 8 ist ein Arbeitswiderstand RÁ des <j'ransistors 7 bezeichnet.
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Nach dem Gleichrichter 11 durchläuft das gleichgerichtete impplsförmige
Signal (kein oder zwei Signale bei einer "falschen't Münze; ein Signal bei einer
'fricbtigen" Münze) einen Impulsverstärker 12,welcher aus einem Integrierglied 120,einen
Verstärkeru.Begrenzerschaltung 121 und einem Differenzierglied 122 besteht.
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Das Itegrierglied 12b dämpft die Impulsspamnung für zeitlic u kurze
Impulse derart,dass eine vorgegebene feste Schwelispannung des Begrenzer- und Impulsaufbereitungsverstärkers
121 nicht über wunden wird und es zu keiner positiven Aussage kommt.Dies ist der
Fall bei überhöhten Lautgeschwindigkeiten der Münze.
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Ist die zeitliche Impulsdauer gross genug,so wird der Impuls Cbzw.die
Impulse) in dem Impulsverstärker 121 derart aufbereitet, dass sich sowohl eine genUtend
hohe Spannung wie Flankensteilheit ergeben,wie sie zur Steuerung des Flip-Flop 13
erforderlich sind.
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Die so aufbereiteten Impulse durcblaufen nun noch das Differenzierglied
122,das die Impulse
derart verf ormt, dass sie zur Steuerung des Flip-Flop 13 geeignet sind,jedoch unter
der Voraussetzung,dass ihre Flankensteilheit ein festgelegtes Minimum nicht unterschreitet.
Dies ist die Sicherheit gegen zu langsame Bewegungen der Münzen. In einem solchen
Falle würde die Impulssperrung derart gedämpft werden,dass die zur Steuerung des
Flip-Flop nicht mehr ausreicht.