DE2130057C3 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur Prüfung metallischer Gegenstände, wie Münzen oder dergleichen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft zwei Verfahren zur Prüfung von Münzen und anderer scheibenförmiger metallischer Gegenstände, bei dem sich der Gegenstand durch ein von einem Generator erzeugtes periodisch wechselndes Magnetfeld hindurchbewegt und wobei die durch die Anwesenheit des Gegenstandes an einer Meßstelle bewirkte Änderung des Magnetfeldes von Detektoren festgestellt und als Meßspannung einer Bewertungs^inrichtung zugeführt wird, die über miteinander verknüpfte logische Schaltungen nur bei Vorhandensein eines vorgegebenen Signals in einem Zeitintervall eine »Gut-Kennung« oder »Falsch-Kennung« abgibt.

Die Erfindung betrifft ferner eine Schaltungsanordnung zur Durchführung eines der beiden Verfahren.

Die Prüfung metallischer Gegenstände auf eine Vielzahl von Eigenschaften kann beispielsweise bei deren Herstellung als Qualitätskontrolle wesentlich sein, sie ist jedoch immer dann zwingend notwendig, wenn der Gegenstand, etwa eine Münze, einen Wert vorgibt, für den in einem Verkaufsautomaten eine Ware oder eine andere Dienstleistung erworben werden kann.

Die bekannten, rein mechanischen Münzprüfer ermitteln den Münzwert, indem sie beispielsweise eine Gewichtskontrolle vornehmen. Weiter werden die Abmessungen des Einwurfschlitzes für die Münze so gewählt, daß sie dem Durchmesser und der Dicke einer definierten Münzgröße entsprechen. Derart einfach aufgebaute, rein mechanisch arbeitende Münzprüfer haben den Nachteil, daß sie jeweils nur einen Münzwert bzw. eine Münzgröße verarbeiten können. Mechanische Münzprüfer, bei denen der Einwurf unterschiedlicher Münzwerte möglich ist, sind in ihrem Aufbau kompliziert und damit störanfällig.

Die große Mannigfaltigkeit der in den einzelnen Ländern verwendeten Münzarten, ihre einfache Zugänglichkeit durch die frei konvertierbaren Währungen, den modernen Massentourismus sowie die immer

«jeder versuchte Fälschung von Münzen machen ihre jfejuerte und genauere Prüfung, als das mit rein mechanischen Münzprüfera möglich ist, zwingend erforderlich. So gibt es beispielsweise Münzen unterschiedtjjjer Währung mit sehr unterschiedlicSien Nennwerleu aber nahezu gleicher Größe und gleichem Gewicht.

In der Vergangenheit wurden daher Münzprüfer entwickelt, die die elektromagnetischen Eigen^chaf-

eingeworfenen Münze beeinflußbare Selbstinduktion einer Spule auswertende Vorrichtung, die nach dem eingangs genannten Verfahren arbeitet, bedient sich einer Auswertelektronik, die so beschaffen ist, daß nur Münzen, deren Einfluß auf den Oszillator zwischen zwei vorbestimmten Grenzen liegt, eine »Gut-Kennung« erhalten. Wie bei den anderen genannten Münzprüfern werden die Schwingungen des oder der Oszillatorkreise gleichgerichtet und die sich aus einer

ten von metallischen Gegenständen innerhalb vorge- ¹⁰ Vielzahl von Einzelschwingungen ergebende Gleichebener Toieranzbereiche kapazitiv oder induktiv spannung bzw. gleichgerichtete Wechselspannung einem Bewertungskreis zugeführt. Die dem bekannten Münzprüfer zugeordnete logische Schaltung gibt nur

p g g g

dann einen Münzannahmeimpuls ab, wenn innerhalb

lih d

auswerten.

Bei der Münzprüfung mittels kapazitiver Meßanordnung sind in ^inem senkrechten Durchlaß beidseitig dielektrische Platten angeordnet, die außen »5 einer vorbestimmten Zeit, die mindestens gleich der Elektroden tragen, wobei durch den so gebildeten Zeit, welche ein durch die Münzlaufbahn fallender ... _=__ j_i^_ T^i-. j ... . Körper zum Durchlaufen aller vorhandener Selbstinduktionsspulenpaare benötigt und kleiner als der zeit-

Kondensator die eine dritte Elektrode bildende Münze hindurchgegeben wird. In diesem Zusammenhane ist ein Kapazitätsmeßkreis bekanntgeworden,

pp g

liche Abstand nacheinander eingeworfener Münzen

wendeten logischen Schaltung kommen bekannte elektronische Bauelemente, wie Verzögerungsglieder, Flipflopschaltungen, Differenzierschaltungen, Inver-

bei dem das Dielektrikum durch nur eine Platte an ²° ist. nur einer der den Oszillatoren zugeordneten der Unterseite eines schräg verlaufenden, die Münzen Gleichrichter einen Impuls liefert. Innerhalb der verlegend transportierenden Durchlasses vorgegeben ist, wendeten logischen wobei an der Oberseite ein bewegliches Kontaktglied
angebracht ist, das die Münze elektrisch mit dem

Meßkreis verbindet und gleichzeitig gegen die Platte ^a5 ter u. dgl. zur Anwendung (deutsche Offenlegungs drückt (deutsche Offenlegungsschrift 1449298). schrift 1902 806).

Auch ist eine als Kompensationsschaltung aufge- Schließlich ist noch ein Vei fahren zur Erkennung

baute Vorrichtung zum Unterscheiden zwischen un- bzw. zur Ermittlung von Abmessungen und Material terschiedlichen Münzen bekannt, die sich der indukti- von Münzen und Werkstücken bekanntgeworden, ven Meßmethode bedient. Hierfür wird ein Spulen- 3o welches sich kapazitiver und/oder induktiver Tastsonpaar durch das gemeinsame Aufwickeln zweier den bedient, wobei von dem elektrischen Ausgangssitretrennter Leiter gebildet, von dem die erste Spule gnal der Tastsonden das Spannungs-Zeit-Integral von einer Wechselspannung gespeist ist, die ein ma- oder das Strom-Zeit-Integral der bei der Vorbeifühgnetisches Wechselleid erzeugt und in der anderen rung von Münzen oder Werkstücken an den Tastson-Spule eine Spannung induziert (deutsche Offenle- 35 den entstehenden Spannungs- oder Stromimpulse ge-. .,. ,,,-,„ one, bildet wird (deutsche Offenlegungsschrift 1925 042).

Ein wesentlicher Nachteil aller bekannten elektrischen bzw. elektronischen Prüfverfahren und Vorrichtungen für metallische Gegenstände, wie Münzen od. dgl., besteht darin, daß für die Prüfung der einzelnen Münze verhältnismäßig große Zeitintervalle erforderlich sind, die etwa in der Größenordnung derjenigen Zeit liegen, welche für die Vorbeibewegung einer Münze an einem Detektor erforderlich ist. Diese

Münzen einer bestimmten, einen spezifischen Durch- 45 für elektronische Verhältnisse langen Meßzeiten ermesser aufweisende Münzsorte sowie auf Münzen an- geben sich bei der Anwendung selbstschwingender

Oszillatorkreise zwangläufig durch die Ein-und Ausschwingzeiten des Oszillators, während bei der Aus-

gungsschrift 1474895).

Eine weitere bekannte, nach dem induktiven Meßprinzip arbeitende Prüfvorrichtung ist in der Lage, mehrere Sorten von einen gemeinsamen Münzkanal passierenden unterschiedlichen Münzen aufzunehmen und zu prüfen, wobei diese an einer Mehrzahl von Detektoren vorbeigleiten. Die Detektoren sind derart gegeneinander versetzt in einer Seitenwand des Münzkanals angeordnet, daß jeder Detektor nur auf

Wertung über die Gleichrichtung der Meßspannnng

spricht, welche einen größeren als diesen spezifischen Durchmesser haben. Bei der bekannten Münzzählvorrichtung sind die Detektoren über die Ausgangs- . _a

klemmen ihrer Oszillatorkreise an die Eingangsklem- 5o sich die An- und Abklingzeiten des Gleichrichters men einer logischen Schaltung angechlossen, die über nachteilig bemerkbar machen. Darüber hinaus hat

- sich bei bekannten Verfahren zum Prüfen von Münzen

als unvorteilhaft erwiesen, daß die Meßfrequenz über längere Zeiträume nicht stabil genug gehalten werden

m g

geeignete Torstufen eine Selektion der einzelnen

Münzwerte ermöglicht (deutsche Auslegeschrift 1449277).

Auch ist ein elektronisches Münzprüfverfahren be- 55 kann, will man hierfür nicht umfangreiche und damit kannt, welches sich dadurch kennzeichnet, daß die kostspielige Maßnahmen vorsehen. Der ohnehin verhältnismäßig große Toleranzbereich, bedingt durch die nicht unerheblichen natürlichen Schwankungen in

den Abmessungen ein und derselben Münzsorte, wer-

eingeworfene Münze durch eine von einer einsteilbaren Meßfrequenz durchflossenen Koppelschleife geführt wird, wobei die Münze zu elektromagnetischen

Schwingungen angeregt wird, durch die im Resonanz- ⁶° Jen bei den oben beschriebenen bekannten Vorrichfall bei Übereinstimmung der Meßfrequenz mit der tungen und Verfahren noch dadurch vergrößert, daß

Änderungen der Amplitudenschwankungen und vor allem die verschiedenen Durchlaufgeschwindigkeiten der Münzen durch das Meßfeld mit in das Meßergeberzeugt wird, das zur Münzerkennung bzw. Ausson- ⁶5 nis eingehen, derung der Münze dient (deutsche Auslegeschrift Das gilt auch für ein weiteres bekanntes Verfahren

elektromagnetischen Eigenfrequenz oder einer Harmonischen der anzunehmenden Münze durch Rückkoppelung ein deutliches Signal in der Koppelschleife

1474740).
Eine weitere, die durch Wirbelstromverluste der

zur Prüfung von Münzen, nach dem eine schwellwertabhängige Münzüberprüfung unter Vorgabe zweier

Schwellwerte erfolgt (deutsche Offenlegungsschrift wird.

1936898). Auch bei diesem Verfahren erfolgt näm- Bei dem erstgenannten Verfahren werden die ein-

lich eine Mittelwertbildung über eine Vielzahl von Pe- zelnen in die Sekundärspule eingekoppelten Span-

rioden der Meßspannung, wobei der beim Vorbeilauf nungsamplituden der Meßspannung mit zwei unter-

der Münze an der Meßstelle sich ergebende Amplitu- 5 schiedlichen Schwellenwertspannungen verglichen

denwert für die Messung des Scheitelwertes, der sich und mittels einer logischen Schaltung ausgewertet,

durch den Vorbeilauf ergibt, in der Weise herangezo- Hierbei ist es besonders wichtig, daß es sich bei den

gen wird, daß jeweils oberhalb und unterhalb des ge- Schwellenwertspannungen um Gleichspannungen

wünschten Scheitelwertes eine Ansprechschwelle ge- handelt, die von der Wechselspannung des Generators

legt ist und beide Ansprechschwellen derart logisch ¹⁰ abgeleitet werdet«, mit dem auch die Primärwicklung

verknüpft sind, daß nur das Ansprechen einer verbunden ist.

Schwelle ein für eine Gut-Kennung verarbeitbares Si- Zufolge der vorliegenden Verfahren zur Prüfung

gnal erzeugt. metallischer Gegenstände ist es möglich, deren Ken-

Wie bei diesem bekannten Verfahren wird schließ- nung bereits innerhalb einer einzelnen Periode der

lichauch noch bei einem weiteren bekannten elektro- ¹S Meßspannung vorzunehmen, wobei die Auswertung

nischen Mehrsorten-Münzprüfer (deutsche Offenle- einer Schwingungshalbwelle während der Anwesen-

gungsschrift 1947238) letztlich nur die Hüllkurve, die heit der Münze od. dgl. an der Meßstelle vollständig

sich aus der Durchlaufcharakteristik der Münze aus ausreicht. Das erstgenannte Verfahren ist unabhängig

den Einzelamplitudenwerten ergibt, gemessen und von der Änderung der Meßspann ungsfrequenz oder

beurteilt. Bei jeder Mittelwertbildung bzw. Gleich- ^ao von Amplitudenschwankungen wie auch anderen

richtung ergeben sich elektronisch gesehen Schwierig- Schwankungen innerhalb der Versorgungsspannung,

keiten zufolge unterschiedlicher Laufzeiten, Phasen- Die DurchLaufzeit und die Geschwindigkeit des zu

änderungen u. dgl. prüfenden metallischen Gegenstandes durch das pe-

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, riodisch wechselnde Magnetfeld ist für die Messung

zwei Verfahren zur Prüfung metallischer Gegen- *⁵ ohne Belang. Eine Gleichrichtung oder Aufsummie-

stände, wie Münzen od. dgl., anzugeben, welche, sich rung der Meßspannung erfolgt nicht. Die Prüfung des

eines geeigneten von einem Generator erzeugten pe- Gegenstandes und die Bewertung der Meßspannung

riodisch wechselnden Magnetfeldes bedienend, be- kann nach jeder Periode der Meßspannung erneut

reits innerhalb einer Periode der Generatorfrequenz durchgeführt werden.

in der Lage ist, die elektromagnetischen Eigenschaf- 3< > Zur Durchführung des erstgenannten Verfahrens

ten des zu prüfenden Gegenstandes, unabhängig von sieht die Erfindung eine Schaltungsanordnung vor, die

der Durchlaufgeschwindigkeit des Gegenstandes, dadurch gekennzeichnet ist, daß der Detektor als Se-

schnell und zuverlässig zu messen und zu bewerten. kundärspule des Magnetfeldes ausgebildet ist, daß die

Soweit sich die Erfindung auf das erste der beiden die obere und untere Grenze des Toleranzbereiches Verfahren richtet, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, 35 angebenden Schwellenwertspannungen sowie das in daß die Bewertungseinrichtung schwellenwertabhän- die Sekundärspule durch Kopplung übertragene Magig mittels zwei unterchiedlichen, einen Toleranzbe- gnetfeld als Meßspannung einem aus zwei Komparareich vorgebende Schwellenwertspannungen die posi- toren bestehenden Kenngeber mit zwei Ausgängen tive oder negative Schwingung einer oder jeder zugeführt werden, wobei die »Gut-Kennung« durch einzelnen Periode der Meßspannung bewertet, daß die 4» das ausgangsseitige Auftreten von Impulsen an nur »Gut-Kennung« erfolgt, wenn der Scheitelwert der einem, und zwar dem der kleineren Schwellenwert-Schwingung in dem Toleranzbereich zwischen den spannung zugeordneten Komparator erfolgt. Dabei ist zwei unterschiedlichen Schwellenwertspannungen es vorteilhaft, wenn die an den beiden Ausgängen des liegt und daß die beiden Schwellenwertspannungen Kenngebers auftretenden Impulse über zwei ihrerseits dem Generator als Gleichspannung entnommen wer- 45 ausgangsseitig durch ein NAND-Glied verknüpfte, den. eine Zwischenspeicherung ermöglichende, bistabile

Soweit sich die Erfindung auf das zweite der beiden Kippstufe geleitet werden. Verfahren richtet, wird die angegebene Aufgabe da- Die logische Verknüpfung der beiden Ausgänge des

durch gelöst, daß die Bewertungseinrichtung schwel- Kenngebers erfolgt über ein NAND-Glied, dessen

lenwertabhängig die positive oder negative Schwin- ⁵° Ausgangsimpuls zum Zeitpunkt des Scheitelwertes

gung einer oder jeder einzelnen Periode der der Meßspannung mittels einer bistabilen Kippstufe

Meßspannung innerhalb eines zwischen zwei gleichen mit einem Triggerimpuls abgefragt wird. Die der bi- Schwingungsamplituden der Meßspannung liegenden stabilen Kippstufe zugeführten Triggerimpulse wer- Zeitintervalls bewertet, indem bei Überschreitung der den dadurch erhalten, daß man die Meßspannung zu- Schwellenwertspannung ein Impulstor geöffnet und 55 nächst differenziert. Aus den Nulldurchgängen der

beim Unterschreiten wieder geschlossen wird und die differenzierten Spannung werden die Triggerimpulse

Impulse aufgezahlt und das Zählergebnis für eine abgeleitet.

»Gut-Kennung« der Münze ausgewertet wird, wobei Die Zeichnungen erläutern in Verbindung mit der

sich das Zeitintervall als die Zeit darstellt, während nachstehenden Beschreibung Ausführungsbeispiele

der die Schwingung die Schwellenwertspannung über- 6° der Erfindung. Es zeigt

steigt. Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild für eine

Beide Verfahren beruhen auf der induktiven Meß- Schaltordnung zur Durchführung des erfindungsge-

methode, bei der der zu prüfende Gegenstand durch mäßen Verfahrens,

das Koppelfeld zwischen zwei Spulen hindurchgeführt Fig. 2 ein Teilschaltbild nach Fig. 1 mit verdeutli-

wird und durch die entstehenden Wirbelstromverluste ⁶S chender Wiedergabe des Kenngebers,

in dem Gegenstand, die in die Sekundärspule einge- Fig. 3 eine Bewertungseinrichtung für die Bewer-

koppeltc Meßspannung, entsprechend den Eigen- tung des mit dem erfindungsgemäßen Verfahren er-

schaften des metallischen Gegenstandes, beeinflußt ziehen Meßergebnisses,

Fi {;. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine logische. Schaltanordnung als Bewertungseinrichtung,

Fhj». 5 eine schematisierte Darstellung des Verfahrensprinzips nach der Erfindung,

Fi g. 6 eine skizzierte Darstellung eines Detektors in seiner Lage zu Münzen unterschiedlichen Durchmessers,

Fig. 7 eine Bewertungseinrichtung für die gleichzeitige Erkennung mehrerer Parameter der zu prüfenden metallischen Gegenstände,

Fig. 8 Impulszeitdiagramme der einzelnen logischen Schaltungen von Fig. 3 und

Fig. 9 Impulszeitdiagramme entsprechend Fig. 8, jedoch für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 sowie

Fig. 10 ein weiteres mögliches Ausführungsbeispiel.

Gemäß Fig. 1 wird der metallische Gegenstand 3 in das induktive Koppelfeld der beiden Spulen 1, 2 eingebracht und die durch die Wirbelstromverluste in dem Gegenstand gegebene Änderung der in die Sekundärspule eingekoppelten Meßspannung U₂ ausgewertet. Die Primärspule 1 wird von dem Wechselstrom des Generators 7 durchflossen. Die in der Sekundärspule 2induzierte Meßspannung U₂ wird einem Kenngeber 4 zugeführt, der ausgangsseitig an eine Bewertungsschaltung S angeschlossen ist. Der Kenngeber 4 vergleicht die Amplitude der in die Sekundärspule 2 eingekoppelten Meßspannung U₂ mit zwei Gleichspannungen, den Schwellenwertspannungen α und b, wobei diese Gleichspannungen der Schaltung 6 entnommen werden. In der Schaltung 6 werden die Schwellenwertspannungen a, b aus der Wechselspannung des Generators 7 abgeleitet, um die Meßanordnung von Änderungen der Wechselspannung des Generators 7 unabhängig zu machen.

Der in Fig. 2 schematisch dargestellte Kenngeber 4 besteht aus zwei Komparatoren AK, BK, von denen jeweils ein Eingang mit der Schwellenwertspannung a bzw. der Schwellenwertspannung b gespeist wird, während die beiden anderen Eingänge galvanisch zusammengeschaltet mit der Sekundärspule 2 verbunden sind.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich, wird durch die beiden Schwellenwertspannungen α und b ein Toleranzbereich vorgegeben, wobei die »Gut-Kennung« eines zu prüfenden metallischen Gegenstandes abgegeben wird, wenn der bei Anwesenheit desselben an der Meßstelle in die Sekundärspule 2 eingekoppelte Spannungsscheitelwert einer Schwingung der Meßspannung U₂ eine Amplitude besitzt, die zwischen den Schwellenwertspannungen a, b liegt. Der Komparator AK vergleicht jeden einzelnen Scheitelwert der eingekoppelten Meßspannung U₁ mit der Gleichspannung der Schwellenwertspannung a, während der Komparator BK jeden einzelnen Scheitelwert der eingekoppelten Meßspannung U₂ mit der Gleichspannung der Schwellenwertspannung b vergleicht. Wenn die Meßspannung U₂ sowohl größer als die Schwellenwertspannung a, als auch die Schwellenwertspannung b ist, werden an den Ausgangsklemmen AB beider Komparatoren Ausgangsimpulse mit der Frequenz des Generators 7 auftreten. Ist dagegen die eingekoppelte Meßspannung U₂ kleiner als jede der Schwellenwertspannungen a, b, dann treten an keinem der Ausgänge A, B Impulse auf. Dann, und nur dann, wenn die in die Sekundärspule 2 eingekoppelte Meßspannung LZ₂, d. h., der Spannungsscheitel wert einer Halbperioden-Schwingung zwischen den beiden Schwellenwertspannungen a, b liegt, treten an einem der Komparatoren ausgangsseitig Impulse auf, während der zweite Komparator gesperrt ist. Da im letztgenannten Fall die eingekoppelte Meßspannung U₂ größer als die Schwellenwertspannung a, aber kleiner als die Schwellenwertspannung b ist, liegen Ausgangsimpulse nur an der Klemme A an. Der Kenngeber 4 kann außer aus zwei Komparatoren bzw. Nullverstärkern selbstverständlich auch noch aus zwei beliebigen anderen bekannten Schwellenwertgebern, wie Torschaltungen u. dgl., bestehen. Es handelt sich hierbei ganz allgemein um Netzwerke, die in Abhängigkeit von einer Steuerspannung (Schwellenwertspannung) vorgegebener Amplitude für ein Eingangs-

'5 signal durchlässig oder gesperrt sind, je nachdem, ob das Eingangssignal die Amplitude überschreitet oder unterschreitet.

Der Toleranzbereich zwischen den Schwellenwertspannungen a, b ist so vorgewählt, daß dann, wenn

^ao sich im Koppel.eld zwischen den beiden Spulen 1 und 2 keine Münze und kein anderer zu prüfender metallischer Gegenstand befindet oder auch wenn in diesem Koppelfeld ein Gegenstand 3 anwesend ist, dessen Wirbelstromverluste kleiner als die eines zu prüfenden

^a5 Gegenstandes sind, die in die Sekundärspule eingekoppelte Meßspannung U₂ sowohl die Schwellenwertspannung α als auch die Schwellenwertspannung b überschreitet. Eine »Gut-Kennung« ist auch dann nicht gegeben, wenn in das Koppelfeld ein metallischer Gegenstand 3 gelangt, dessen Wirbelstromverluste so groß sind, daß der Spannungsscheitelwert einer Schwingung der eingekoppelten Meßspannung LZ₂ unterhalb der kleinsten Schwellenwertspannung a bleibt. Die dem Kenngeber 4 nachgeschaltete Bewertungsschaltung ist so ausgelegt, daß eine »Gut-Kennung« des in das Koppelfeld eingebrachten metallischen Gegenstandes nur dann erfolgt, wenn nur an einem der Komparatoren ausgangsseitig Impulse auftreten, d. h. wenn die Amplitude der induzierten Meßspannung U₂ innerhalb des durch die Schwellenwertspannung α und b gegebenen Toleranzbereiches liegt.

Als Bewertungsschaltung 5 für die Kennung des zu prüfenden Gegenstandes 3 innerhalb einer, oder bei längerer Anwesenheit der Münze in dem Koppelfeld, innerhalb jeder einzelnen Periode der eingekoppelten Meßspannung U₂ kommt eine einfache Oder-Schaltung nicht in Frage, da die Überschreitung der durch die beiden Schwellenwertspannungen α und b gegebenen Toleranzgrenzen durch ein und dieselbe Halbwelle innerhalb einer Periode der eingekoppelter Meßspannung nicht gleichzeitig, sondern vielmehi zeitlich verschoben erfolgt (siehe hierzu Fig. 5). Be dem Überschreiten beider Schwellenwertspannun gen a, b durch die in die Sekundärspule 2 eingekop pelte Meßspannung UO₁ ist das Zeitintervall f, fü: die Überschreitung der unteren Toleranzgrenze grö ßer, während das Zeitintervall /,, für die obere ToIe ranzgrenze kleiner ist.

Zufolge dieses Sachverhaltes, der an den Aus gangsklemmen A, B des Kenngebers 4 zwar Impuls folgen gleicher Frequenz, andererseits aber Impulsi unterschiedlicher Länge auftreten läßt, muß die nach geschaltete Bewertungseinrichtung 5 so ausgeleg

sein, daß sie etwa durch eine kurze Zwischenspeichc rung diese Tatsache zu berücksichtigen in der Lag ist. Ein mögliches vorteilhaftes Ausführungsbeispie einer Bewertungseinrichtung 5 ist in Fig. 3 dargc

stellt.

Die dargestellte logische Verknüpfung geht von der bekannten Sheffer-Funktion, dem sogenannten NAND-Gatter aus, die durch eine Negation nach einer Konjunktionsschaltung entsteht. Die Irnpulsabfrage der Ausgangsklemme A, B der beiden Komparatoren AK, BK erfolgt über zwei binäre Kip>pstufen, und zwar über ein Flipflop FFA für den Ausgang A und ein zweites Flipflop FFB für den Ausgang B des Kenngebers 4. Unter der Voraussetzung, daß die Amplitude der in die Sekundärspule 2 eingekoppelten Meßspannung an der Sekundärspule 2 sowohl die Schwellenwertspannung α als auch die Schwellenwertspannung b überschreitet, liegen an den Ausgangsklemmen A, B des Kenngebers 4 die in Fig. 8 zu dem Bezugszeichen A, B gehörigen Impulsfolgen an. Die Länge der dargestellten Rechteckimpulse entspricht hierbei der Überschreitungszeit bzw. den Zeitintervallen /„ und t_h gemäß Fig. 5 der Amplitude der in die Sekundärspule 2 eingekuppelten Meßspannung U₂. Ausgangsseitig sind die beiden Flipflops FFA, FFB über das genannte NAND-Glied, wie dargestellt, miteinander verknüpft. Ein Ausgang Q_A des Flipflops FFA ist mit einem Eingang des NAND-Gliedes verbunden, während der zu dem genannten Ausgang des Flipflops FFA negierte Ausgang Q_A des Flipflops FFB dynamisch an einen zweiten Eingang des NAND-Gliedes angeschlossen ist. Die an der Ausgangsklemme A des Kenngebers 4 vorliegende Impulsfolge wird außer zu dem Flipflop FFA auch noch über ein Negationsglied N und eine Integrationsstufe C₁ R_] ebenfalls auf den zweiten Eingang des NAND-Gliedes gegeben. Die Impulsfolge am Ausgang des Negationsgliedes Nentspricht somit dem in Fig. 8 mit dem Bezugszeichen A bezeichneten Rechteckimpulsverlauf, während diese Impulse am genannten zweiten Eingang des NAND-Gliedes den in Fig. 8 mit dem Bezugszeichen D bezeichneten Venauf zeigen. Durch den Widerstand R₁ wird der zugehörige Eingang des NAND-Gliedes auf »0« gehalten, wenn an der Klemme A keine Impulse anliegen, so daß für diesen Fall das NAND-Glied ständig gesperrt ist

Da die Auswertung der in die Sekundärspule 2 eingekoppelten Meßspannung wahlweise innerhalb jeder Periode der Meßfrequenz und damit für jede einzelne Periode gesondert möglich sein soll, ist es erforderlich. die beiden Flipflops FFA und FFB vor jeder Auswertung neu und definiert zu setzen, was. wie mit dem Impulsdiagramm bei dem Bezugszeichen λ' angegeben, mit der negativen Flanke der an der Klemme A anliegenden Impulse erfolgt. Hierfür ist das Integrationsglied R₂C₂ vorgesehen, welches in der in Fig. 3 dargestellten Weise mit den Setzeingängen jedes der Flipflops FFA und FFB verbunden ist. Die Setzimpuise werden durch entsprechende Wahl der Widerstandswerte für den Widerstand R₁ möglichst kurz gehalten.

Der Impulsverlauf an den Ausgängen Q_B des Flipflops FFB und Q_A des FHpflops FFA ist in den letzten beiden Impulszeitdiagrammen von Fig. 8 wiedergegeben.

Nach den obigen Ausführungen kann somit eine »Gut-Kennung«, d. h. die Abgabe eines Impulses innerhalb einer Periode der Meßfrequenz am Ausgang des NAND-Gliedes nur dann erfolgen, wenn der Amplitudenwert der induzierten Meßspannung innerhalb der Toleranzgrenzen zwischen den Schwellenwertspannungen a, b liegt. Liegen nämlich sowohl an der Klemme A als auch an der Klemme B zufolge der Überschreitung beider Schwellenwerte Impulse an, so kennzeichnen sich die binären Ausgangswerte zur Zeit der Abfrage am Ausgang Q_B durch »0« am Ausgang Q_A durch »1«, während der Informationswert an dem dritten Eingang des NAND-Gliedes, welcher nicht den beiden genannten Ausgängen der Flipflops FFA, FFB zugeordnet ist, als negierter und differenzierter Impuls A des an der Klemme A anliegenden Impulses gleichfalls »1« ist. Da sich das NAND-Glied durch eine Negation nach einer Konjunktionsschaltung kennzeichnet, ändert sich dessen Ausgang nicht; Q bleibt auf 1. Damit ergibt sich eine »Falsch-Kennung«.

Wie ohne weiteres erkennbar, kennzeichnen sich die binären Schaltzustände für den Fall, daß von der Amplitude der in die Sekundärspule 2 eingekoppelten Meßspannung U₂ nur der Wert der unteren Schwellenwertspannung a, jedoch nicht die Schwellenwertspannung b überschritten wird, an allen drei Eingängen dei NAND-Gliedes durch den Wert »1«. Die ausgangsseitige Information an dem NAND-Glied kippt gleichzeitig von dem binären Zustand »1« in den Zustand »0« um.

Dieses Verhalten am Ausgang Q_c des NAND-Gliedes entspricht einer »Gut-Kennung«. Wenn schließlich weder an der Klemme A noch an der Klemme B des Kenngebers 4 Impulse anliegen, dann ist die Information zur Zeit der Abfrage am Ausgang Q_B 1 oder 0, am Ausgang Q_A gleich 0 oder 1 und an dem mit C₁K₁ verbundenen Eingang des NAND-Gliedes gleich 0, wodurch sich wiederum eine »Falsch-Kennung« ergibt.

In dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Bewertungseinrichtung sind die beiden Klemmen A, B des Kenngebers 4 unmittelbar mit den Eingängen eines NAND-Gliedes verbunden, welches ausgangsseitig mit einem Eingangeines FHpflops FFD verknüpft ist. Dem zweiten Eingang des Flipflops FFD werden Triggerimpulse zugeführt. Diese werden durch Differenzierung der in die Sekundärspule 2 eingekoppelten Meßspannung U₂ erhalten. Aus den Nulldurchgängen der differenzierten Wechselspannung L\ werden Triggerimpulse abgeleitet, die nunmehr gegenüber der Spannung U₂ 90° phasenverschoben ist. Bei dieser Anordnung erfolgt die Abfrage der von dem Ausgang C des NAND-Gliedes abgegebenen Impulse zum Zeilpunkt der negativen Ffanke des Triggerimpulses. da nur in diesem Moment die logische Verknüpfung der Informationswerte an den Klemmen A, B bzw. an den beiden Eingängen des NAND-Gliedes sinnvoll auswertbar ist. Der Informationswert am Ausgang C des NAND-Gliedes geht wie die Impulsdiagrammdarstellung in Fig. 9 zeigt von »1« auf »0«, sobald die Halbwelle der in die Se kundärwicklung eingekoppelten Meßspannung den Wert der unteren Schwellenwertspannung α über schreitet, während (*er Schaltzustand des NAND Gliedes auf den Ausgangswert 1 zurückkippt, fall: dieser Spannungsimpuls auch noch die obere Schwel lenwertspannung b überschreitet. Der bei dem Be zugszeichen Cin Fig. 9 dargestellte Impulsverlauf er gibt sich somit für den Fall, daß di? Amplitude dei Meßspannung U₂ innerhalb einer Periode der Meß frequenz den in der oberen Zeile von Fig. 9 darge stellten Verlauf besitzt. Wie oben ausgeführt, erfolg die Abfrage bei der Bewertungseinrichtung nacl Fig. 4 zum Zeitpunkt der negativen Flanke des Trig

gerimpulses und damit genau zu dem Zeitpunkt, an dem die dargestellte Halbwelle der in die Seuundärspule 2 eingekoppelten Meßspannung U₁ ihren Maximalwert besitzt. Die ausgangsseitig an dem Flipflop FFD erhaltene Information bleibt bis zur nächsten Abfrage durch die negative Flanke des nachfolgende η Triggerimpulses gespeichert. Eine Informationsänderung erfolgt an der Klemme Q immer nur dann, wenn der Amplitudenwert der Meßspannung U₁ innerhalb der vorgegebenen Toleranzgrenzen zwischen den Schwellenwertspannungen a, b Hegt bzw. wenn die Amplitude die Schwellenwertspannung α mindestens gerade noch erreicht.

Auch diese Schaltanordnung ist frequenzunabhängig, da der aus der in die Sekundärspule eingekoppelten Meßspannung U₂ gewonnene Triggerimpuls immer mit der Meßfrequenz synchron ist, da vor. dieser abgeleitet. Das in Fi g. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel einer bevorzugten Bewertungseinrichtung eignet sich besonders für die Auswertung einer Mehrzahl unterschiedlicher Metallgegenstände bzw. von Münzen unterschiedlicher Nennwerte, da zwar für jede Münzgröße ein zugehöriger Kenngeber mit entsprechenden Schwellenwertspannungen sowie ein zugehöriges NAND-Glied erforderlich ist, andererseits für die Gesamtanordnung jedoch nur ein Trigger benötigt wird.

In Fig. 6 ist als ein mögliches Anwendungsbeispiel der vorbeschriebenen Meßverfahren angedeutet, daß auch verschiedene Münzarten mit unterschiedlichen elektromagnetischen Eigenschaften mittels zusätzlich in die Eintauchtiefe messender Detektoren geprüft werden können. Durch eine entsprechende Anordnung der Positions-Detektoren werden die verschiedenen Eintauchtiefen bestimmt. Hierbei wird davon ausgegangen, daß bei den unterschiedlichen zu prüfenden metallischen Gegenständen bzw. Münzen mit unterschiedlichen elektromagnetischen Eigenschaften die jeweils in die Sekundärspule eingekoppelte Spannung konstant gehalten wird. In Fig. 6 sind drei Münzen Ml, Ai2, M3 unterschiedlichen Durchmessers im Bereich der Sekundärspule, von der die eingekoppelte Meßspannung U₁ abgenommen wird, angedeutet.

Schließlich zeigt Fig. 7 noch eine kombinierte Anordnung von Positions-Detektoren und zugehörigen Bewertungseinrichtungen, mit denen beispielsweise der Durchmesser von unterschiedlichen Münzwerten Mi bis MX und eieren unterschiedliche elektromagnetische Eigenschaften erfaßt werden können. Die Position der Münze wird durch die Auswertung über den Positions-Detektor ρ bestimmt, während die verschiedenen Durchmesser durch unterschiedliche Tauchtiefen im Koppelfeld des Detektors d ermittelt werden können. Die Auswertung über den Detektor 1 erfaßt die elektromagnetischen Eigenschaften des Münzmaterials und damit beispielsweise die Legierungszusammensetzung. Sobald eine Münze die durch den Positions-Detektor ρ vorgegebene Stellung erreicht hat, erfolgt über die anderen beiden Detektoren /, d die Bewertung des Durchmessers und des Münzmaterials, wobei nur dann, wenn alle drei Aussagen übereinstimmen, der entsprechende Münzausgang (M^-Mt) auf 0 schaltet.

Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde jeweils von zwei Schwellenwertspannungen ausgegangen, wobei sich die »Gut-Kennung« dadurch kennzeichnete, daß der Scheitelwert der Meßspannung zwischen den beiden unterschiedlich hohen

ίο Schwellenwerten liegt.

In Fig. 10 ist ein weiteres mögliches Ausführungsbeispiel zum Prüfen metallischer Gegenstände in einem schematischen Schaltdiagramm wiedergegeben. Der Generator 7 wird hier vor einem Clockgenerator 15 gesteuert, wobei die Frequenz /, des Clockgenerators 15 größer als die Ausgangsfrequenz f₂ des Generators ist. Die Amplitude der Meßspannung in der Primärwicklung 1 wird durch den metallischen Gegenstand 3 ir. der Sekundärspule 2 verändert, wobei die

Sekundärspule 2 mit einem Komparator K verbunden ist, dessen zweitem Eingang eine Schwellenweitspannung α zugeführt wird. Ausgangsseitig ist der Komparator K bei dem Bezugszeichen A mit einem Eingang eines NAND-Gliedes gekoppelt an dessin

»5 zweitem Eingang die Impulse des Clockgenerators 15 anliegen, deren Frequenz/, ganz allgemein η X/₂.der Meßfrequenz ist. Demnach werden so lange und nur dann, wenn die Amplitude der Meßspannung U₂ gleich oder größer als die Schwellenwertspannung a ist. am Ausgang des NAND-Gliedes Impulse - etwa Rechteckimpulse - von der Frequenz des Clockgenerators 15 abgegeben. Die Impulse werden dem Zähleingang eines an sich bekannten elektronischen Zählers 18 zugeführt und hier aufgezählt. Über das am Ausgang A des Komparators K parallel zu dem NAND-Glied N liegende Negationsglied 20 und eine Integrationsstufe CR wird mit der invertierten negativen Flanke jedes am Ausgang des Komparators K anliegenden Spannungsimpulses der Speicher 19 in ei-

ncn Schaltzustand überführt, der es ermöglicht, die im Zähler 18 aufgezählten und von dem NAND-Glied N innerhalb einer Periode zugeführten Impulse zu übernehmen.

Die Rücksetzung des Zählers 18 erfolgt innerhalb jeder Periode über das NAND-Glied 21, dessen Eingänge mit den Negationsgliedern 20 und 22 in Verbindung stehen. Das in dem Speicher 19 vorliegende Zählergebnis wird in dem Dekodierer 16 mit der vorgegebenen Toleranzzeit verglichen, wobei für den Fall

der »Gut-Kennung«, das über den Scheitelweri dei Meßspannung U₁ verteilte Zeitintervall f„, währenc dessen die Amplitude der Meßspannung an der Se kundärspule 2 die Schwellenwertspannung α über steigt, und welches, zufolge des Clockgenerators 15 einer bestimmten Anzahl von Clockimpulsen ent spricht, innerhalb der Toleranzzeit liegen muß. De Dekodierer kann der Anzahl der zu prüfenden Mün zen entsprechend eine Mehrzahl von Ausgängen M bis M_x besitzen, die den verschiedenen Münzwerte zugeordnet sind.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Prüfung von Münzen und anderer scheibenförmiger metallischer Gegenstände, bei dem sich der Gegenstand durch ein von einem Generator erzeugtes, periodisch wechselndes Magnetfeld hindurchbewegt und wobei die durch die Anwesenheit des Gegenstandes an einer Meßstelle bewirkte Änderung des Magnetfeldes von Detektoren festgestellt und als Meßspwnung einer Bewertungseinrichtung zugeführt wird, die über miteinander verknüpfte logische Schaltungen nur bei Vorhandensein eines vorgegebenen Signals in einem Zeitintervall eine »Gut-Kennung« »5 oder »Falsch-Kennung abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewertungseinrichtung (5) schweUenwertabhängig mittels zwei unterschiedlichen, einen Toleranzbereich vorgebende Schwellenwertspannungen (a, b) die positive oder ^ao negative Schwingung einer oder jeder einzelnen Periode der Meßspannung (U₂) bewertet, daß die »Gut-Kennung« erfolgt, wenn der Scheitelwert der Schwingung in dem Toleranzbereich zwischen den zwei unterschiedlichen Schwellenwertspan- ^ai nungen (a, b) liegt und daß die beiden Schwellenwertspannungen (a, b) dem Generator (7) als Gleichspannungen entnommen werden.

2. Verfahren zur Prüfung von Münzen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Bewertungseinrichtung (5) schwellenwertabhängig die positive oder negative Schwingung einer oder jeder einzelner Periode der Meßspannung (U₂) innerhalb eines zwischen zwei gleichen Schwingungsamplituden der Meßspannung (U₂) liegenden Zeitintervalls (f„) bewertet, indem bei Überschreitung der Schwellenwertspannung (a) ein Impulstor geöffnet und beim Unterschreiten wieder geschlossen wird und die Impulse aufgezählt und das Zählergebnis für eine »Gut-Kennung« der Münze ausgewertet wird, wobei sich das Zeitintervall (t_a) als die Zeit darstellt, während der die Schwingung die Schwellenwertspannung (a) übersteigt.

3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des 4ü Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor als Sekundärspule (2) des Magnetfeldes ausgebildet ist, daß die die obere und untere Grenze des Toleranzbereiches angebenden Schwellenwertspannungen (a, b) sowie 5«' das in die Sekundärspule (2) durch Kopplung übertragene Magnetfeld als Meßspannung (U₂) einem aus zwei Komparatoren (AK, BK) bestehenden Kenngeber (4) mit zwei Ausgängen (A, B) zugeführt werden, wobei die »Gut-Kennung« durch das ausgangseitige Auftreten von Impulsen an nur einem, und zwar dem der kleineren Schwellenwertspannung (a) zugeordneten Komparator (AK) erfolgt.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an den beiden Ausgängen (A, B) des Kenngebers (4) auftretenden Impulse über zwei ihrerseits ausgangseitig durch ;in NAND-Glied verknüpfte, eine Zwischenspei- :herung ermöglichende, bistabile Kippstufen

FFA, FFB) geleitet werden.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, daiurch gekennzeichnet, daß die bistabilen Kippstufen (FFA, FFB) für jede auszuwertende Periode der Meßspannung (U₂) erneut in den Grundzustand zurückgesetzt werden.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für das Zurücksetzen beider Kippstufen (FFA, FFB) über ein gemeinsames RC-Glied (A₂C₂) jede positive Flanke der Impulse dient, welche von dem der kleineren Schwellenwertspannung (a) zugeordneten Komparator (AK) abgegeben werden.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an den beiden Ausgängen (A, B) des Kenngebers (4) auftretenden Impulse unmittelbar über ein NAND-Glied logisch verknüpft werden, dessen Ausgangsimpuls zum Zeitpunkt des Scheitelwertes der Meßspannung mittels einer bistabilen Kippstufe (FFD) mit einem Triggerimpuls abgefragt wird.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der bistabilen Kippstufe (FFD) Triggerimpulse zugeführt werden, die aus den Nulldurchgängen der differenzierten Meßspannung (U₂) abgeleitet werden.