DE2526260A1

DE2526260A1 - Erkennungsvorrichtung fuer muenzkategorien

Info

Publication number: DE2526260A1
Application number: DE19752526260
Authority: DE
Inventors: Philippe Baumberger
Original assignee: Compagnie Generale dAutomatisme SA
Current assignee: Compagnie Generale dAutomatisme SA
Priority date: 1974-06-19
Filing date: 1975-06-12
Publication date: 1976-01-08
Also published as: ES213311U; ES213311Y; CA1023238A; IT1038663B; GB1491130A; CH585442A5; FR2275829B1; FR2275829A1; US3977508A

Description

12. Juni 1975

COMPAGNIE GENERALE D¹AUTOMATISME 12, rue de la Baume, 75008 PARIS Frankreich

ERKENNUNGSVORRICHTUNG FÜR MÜNZKATEGORIEN

Die Erfindung betrifft eine Erkennungsvorrichtung für Münzen.

Münzen unterscheiden sich voneinander durch die Legierung aus der sie zusammengesetzt sind, durch ihre geometrischen Eigenschaften wie Durchmesser und Dicke, durch ihr Gewicht, durch ihre Prägung usw.

Es gibt zahlreiche Verkaufsautomaten, die mit Hilfe von eingeworfenen Münzen betätigt werden und eine Vorrichtung aufweisen müssen, mit der die eingeworfenen Münzen erkannt werden, damit die Ware nur dann ausgegeben wird, wenn durch Einwerfen der entsprechenden Münzen der Warenpreis bezahlt ist,

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Will man einen Gegenstand zu einem bestimmten Preis erhalten, so kann man in wirtschaftlich sinnvollen Automaten nicht beliebige Münzen einwerfen, um auf den Betrag des angegebenen Preises zu kommen. Es ist vielmehr notwendig, sich auf eine bestimmte Zahl von ausgewählten Münzarten zu beschränken, die selten über vier hinausgeht. Diese Münzen werden dann vom Warenverkaufsautomaten erkannt, und je nach eingesetztem System können andere Münzen entweder gar nicht erst eingeworfen werden oder sie werden von der Erkennungsvorrichtung nicht akzeptiert, so daß die Warenausgabe nicht ausgelöst wird. In diesem Fall ist die Münze entweder für den Kunden verloren, oder die Vorrichtung ermöglicht die Münzrückgabe.

Die Erkennungsvorrichtungen für Münzen beruhen alle darauf, eine oder mehrere der oben aufgezählten Eigenschaften von Münzen zu erkennen.Häufig sind diese Vorrichtungen mechanisch, manchmal auch elektronisch.

Ein Ziel der Erfindung ist die Herstellung eines einfachen Geräts, in dem die Münzen sehr rasch nacheinander vor einer Münzerkennungsvorrichtung vorbeigeführt werden.

Die Erfindung wird besonders vorteilhaft bei Autobahngebührenposten eingesetzt, da es bei dieser Anwendung notwendig ist, daß die vom Benutzer in einen Korb geworfenen Münzen so schnell wie möglich erkannt werden, damit die Fahrzeuge nach möglichst kurzer Zeit ihre Fahrt fortsetzen können.

Es ist eine Hünzerkennungsvorrichtung bekannt, die zwei elektrische Spulen enthält, von denen die eine dazu dient,

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den Stoff zu bestimmen, aus dem die Münze besteht, während die andere dazu dient, den Münzdurchmesser zu bestimmen. Man muß also zwei Spulen sowie eine komplizierte elektronische Vorrichtung zur Verfügung haben, um festzustellen, ob die von der einen Spule gelieferte Angabe zu einer Münze genau der von der anderen Spule für dieselbe Münze bei deren Durchgang vor der anderen Spule gelieferten Angabe entspricht.

Die Angaben der den Durchmesser feststellenden Spule sind vielfach nicht genau genug, um die das Material der Münze bestimmende Spule fortlassen zu können.

Bei einem Vergleich einer sehr großen Anzahl von verschiedenen Münzen aus mehreren Ländern hat man festgestellt, daß es äußerst selten ist, unter den Münzen aus einem magnetischen Material zwei Münzen zu finden, die genau denselben Durchmesser aufweisen.

Daher erscheint es sinnvoll, eine Vorrichtung zu bauen, mit der Münzen aus einem magnetischen Material erkannt werden, indem der Durchmesser mit großer Genauigkeit festgestellt wird. In der Praxis handelt es sich für Frankreich um die Pünfzig-Centimes, Ein-Franc- und "neuen" Fünf-Franc-Münzen. Jedoch kann das Gerät für beliebige andere magnetische Münzen eingestellt werden, beispielsweise für italienische Fünfzig- und Hundert-Lire-Münzen.

Für diesen Zweck kann man Magnetwiderstandsdetektoren einsetzen. Solche Detektoren sind bekannt; sie bestehen aus zwei Magnetwiderständen, deren Wert in Abhängigkeit vom durch sie laufenden Magnetfluß veränderlich ist; sie sind auf einem

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Polschuh aus Weicheisen auf der einen Pol eines Dauermagneten bildenden Vorderseite befestigt.

Bei bekannten Anwendungsfällen dieser Detektoren, wie beispielsweise Tachometer, Winkelstellungskodierer, Impulsgenerator, usw., wird jedesmal ein ferromagnetisches Teil zunächst vor einem der Magnetwiderstände und dann vor dem anderen vorbeigeführt, beispielsweise durch Linearverschiebung in einer Richtung, die parallel zu der die Mittelpunkte der beiden Magnetwiderstände verbindenden Strecke verläuft; oder es handelt sich um eine Drehbewegung um eine Achse, die in einer Ebene liegt, die parallel zur aus der Vorderseite des Dauermagneten gebildeten Ebene steht, und in dieser Ebene senkrecht zu dieser Richtung, jedoch niemals um eine senkrecht zu dieser Richtung verlaufende Linearbewegung.

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Erkennen einer Kategorie von Münzen aus einem ferromagnetischen Material, die einen gegebenen Durchmesser aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung Mittel umfaßt, mit denen die Münzen entlang einer Linie einer ersten Ebene geführt werden, die vom Münzenrand beschrieben wird, wobei die Münzen parallel zu dieser Ebene bleiben, ferner zwei Magnetwiderstände, von denen eine Vorderseite in einer zweiten parallel und sehr nahe zur ersten Ebene verlaufenden Ebene liegt, wobei die Magnet— widerstände ebenfalls sehr nahe beieinander liegen und in dieser zweiten Ebene auf eine Senkrechte zentriert sind, die in der zweiten Ebene auf der erwähnten Linie in einem ihrer Punkte errichtet ist, und wobei die Magnetwiäerstände im Verhältnis zu dieser Linie sich auf derselben Seite befinden und

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jeweils auf der Senkrechten so angeordnet sind, daß beim Durchgang einer Münze, die zu der zu erkennenden Kategorie gehört, diese Münze einen der Magnetwiderstände bedeckt, außerdem Mittel zur Erzeugung eines konstanten Magnetfeldes, dessen Kraftlinien senkrecht zu den Vorderseiten der Magnetwiderstände verlaufen, wobei die Magnetwiderstände zwei Zweige einer elektrischen Meßbrücke bilden, die bei völliger Abwesenheit von Münzen im Gleichgewicht ist, und schließlich elektronische Mittel zum Messen des Brückenungleichgewichts beim Durchgang einer Münze, die am Ausgang ein Steuersignal liefern, wenn das Ungleichgewicht der Brücke einen vorbestimmten Schwellwert erreicht.

Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung weist die Vorrichtung darüber hinaus elektronische Mittel auf, die während der Durchgangszeit einer Münze vor dem der erwähnten Linie am nächsten liegenden Magnetwiderstand ein Anwesenheitssignal aussendet, sowie Mittel, mit denen ein Ausgangssignal erarbeitet wird, wenn ein einziges Steuersignal während des Anwesenheitssignals ausgesandt wurde.

Unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit zwei Magnetwiderstandsdetektoren, mit denen zwei verschiedene Münzarten erkannt werden können.

Fig. 2 zeigt ein Schaltbild des den Magnetwiderständen zugeordneten elektronischen Schaltkreises.

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Fig. 3 ist eine graphische Darstellung der verschiedenen beim Durchgang einer "richtigen" Münze gelieferten Signals.

Fig. 4 stellt dieselben Signale für den Fall einer zu großen Münze dar.

Die erfindungsgeraäße Vorrichtung, wie sie in Fig. 1 gezeigt wird, enthält Führungsmittel, mit denen die Münzen 1 und 2 entlang einer Linie 3 in einer Ebene 4 abgerollt werden. Diese Führungsmittel bestehen aus einem Block 5, dessen Vorderseite 4 einen Absatz 6 aufweist, auf dem die Münzen 1 und 2 mit ihrem Rand rollen. Die Schnittlinie dieses Vorsprungs 6 mit der Seite 4 des Blocks 5 ist eine gekrümmte Linie 3, die in der Figur von links nach rechts abfällt.

In dem Block 5 sind zwei Magnetwiderstandsdetektoren 7 und 8 eingelassen. Diese Detektoren bestehen beispielsweise aus zwei Magnetwiderständen 9 und 10 für den Detektor 7 und 11 und 12 für den Detektor 8, die auf einer Stirnseite, beispielsweise dem mit dem Buchstaben N in der Figur bezeichneten Nordpol, eines zylindrischen Dauermagneten befestigt sind. Diese Magnetwiderstände liegen in Form von kleinen zylindrischen oder rechteckigen Stäben oder auch in Form von Plättchen vor. Die Detektoren können auch aus zwei Magnetwiderständen gebildet werden, die die Form von zwei kleinen Stäben mit quadratischem, rechteckigem oder zylindrischem Querschnitt aufweisen und im Innern eines rohrförmigen Dauermagneten untergebracht sind, dessen eines Ende den Nordpol und dessen anderes Ende den Südpol bildet, wobei der Raum zwischem dem Dauermagneten und den Magnetwiderständen mit einem Füllmaterial versehen wird.

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Durch die Magnetwiderstände verlaufen also die Kraftlinien eines konstanten Magnetfelds,und zwar senkrecht zu ihren Stabachsen.

Durch die Magnetwiderstände fließt folglich ein Magnetfluß 0 = Ai HS; dabei ist S der Querschnitt der Magnetwiderstände senkrecht zu den Kraftlinien des Feldes; H ist die magnetische Feldstärke und Ai die mittlere Permeabilität des Magnetkreises.

Bringt man in die Bahn der Magnetfeldkraftlinien eines Magnetwiderstands ein ferromagnetisches Material, so nimmt die mittlere Permeabilität M dieses Magnetkreises zu und somit der Magnetfluß 0 durch diesen Magnetwiderstand, so daß dessen Widerstandswert ansteigt.

Die Detektoren 7 und 8 liegen im Innern des Blocks 5, so daß die Vorderseiten der Magnetwiderstände 9, 10, 11 und 12 etwas von der ebenen Fläche 4 des Blocks 5 zurückliegen, und es so zwischen den Münzen 1 und 2 und den Magnetwiderständen beim Durchgang der Münzen vor den Detektoren 7 und 8 ,zu keiner Reibung kommt. Ferner sind die Detektoren 7 und 8 im Innern des Blocks 5 so ausgerichtet, daß die Magnetwiderstände eines Detektors übereinander liegend bezüglich einer Senkrechten auf der Linie 3 angeordnet sind. Die Detektoren 7 und 8 sind in ihrer gemeinsamen Lage auf der Senkrechten Δ mit Hilfe eines hier nicht dargestellten Mittels veränderlich, indem sie beispielsweise in länglichen, in den Block 5 gebohrten Löchern untergebracht werden und in der gewünschten Stellung fixiert werden.

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Die Bestimmung dieser Lage hängt bei jedem Detektor von der Münzart ab, die ausgewählt werden soll. Die Einstellung erfolgt so, daß der Abstand zwischen dem Mittelpunkt B des Abstands zwischen zwei Magnetwiderständen und dem Fußpunkt A der Senkrechten Δ auf der Linie 3 praktisch gleich dem Durchmesser der zu erkennenden Münzart ist. Die Einstellung dieser Lage geschieht im übrigen dadurch, daß die Magnetwiderstände wie beispielsweise 9 und 10 zu Beginn in eine ausgeglichene Meßbrücke geschaltet werden und dann ein Exemplar der zu erkennenden Münzart so auf den Vorsprung 6 gelegt wird, daß sie sich leicht gegen die Ebene 4 des Blocks 5 abstützt und den Vorsprung in Punkt A berührt, und daß dann der Detektor 7 entlang der Senkrechten £j im Innern seines länglichen Lochs verschoben wird und an der Stelle fixiert wird, an der man das höchste Ungleichgewicht der Meßbrücke erhält. Man kann die Ungleichgewichtskurve der Meßbrücke in Abhängigkeit von der Lage des Detektors zur Münze feststellen. Man erhält eine sehr spitze Kurve, was bedeutet, daß bei einem Einwurf einer Münze einer anderen Münzart, deren Durchmesser nur wenig vom Durchmesser der der Einstellung entsprechenden Münze unterschiedlich ist, der für das Ungleichgewicht der Meßbrücke auf dieser Kurve repräsentative Punkt ziemlich weit vom Maximum entfernt ist. Somit kann man auf dieser Kurve einen Schwellwert so wählen,und festlegen, daß eine vor dem Detektor durchlaufende Münze annehmbar ist, wenn das Ungleichgewicht der Meßbrücke den Schwellwert überschreitet» Entsprechend wird im entgegengesetzten Falle die Münze nicht akzeptiert. Im in der Fig. 1 dargestellten Beispiel sind zwei Detektoren vor-

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handen, von denen der eine beispielsweise auf ein französisches 50-Centimes-Stück und der andere auf ein 1-Franc-Stück eingestellt ist.

Fig. 2 zeigt die elektronische Schaltung, die j edem der Detektoren 7 und 8 zugeordnet ist.

Als Beispiel wird nachfolgend die dem Magnetwiderstandsdetektor 8 zugehörige Schaltung beschrieben.

Die Magnetwiderstände 11 und 12 bilden zwei Zweige einer elektrischen Meßbrücke, deren beide andere Zweige aus Widerständen Rl und R2 bestehen. Dabei ist der Widerstand Rl zur Einstellung der Meßbrücke veränderlich. Die Meßbrücke wird in ihr Gleichgewicht gebracht, wenn keine der Münzen sich vor dem Detektor befindet. Die Meßbrücke in einer ersten Diagonalen wird mit einer Spannung von 5 Volt gespeist. In Gleichgewichtsstellung ist die Spannung E in der anderen Diagonalen zwischen Punkten C und D gleich Null. Die Vorrichtung enthält zwei Kanäle : einen Meßkanal und einen Kanal, der das Vorhandensein von Münzen feststellt.

Der Meßkanal enthält einen Vergleicher 13, der in die zweite Diagonale zwischen die Punkte C und D geschaltet ist; er vergleicht die Ungleichgewichtsspannung zwischen den Punkten C und D mit einer Schwellenspannung, die vorbestimmt ist. Der Vergleicher 13 liefert an seinem Ausgang ein Signal, wenn diese Schwellenspannung beim Durchgang einer Münze vor dem Detektor 8 erreicht oder überschritten wird. Wäre man sicher, daß in das Gerät lediglich Münzen eingeworfen werden können, für die die Lage des Detektors 8 auf der Senkrechten

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eingestellt ist, sowie weiterhin Münzen mit geringerem Durchmesser, was dann der Fall wäre, wenn die Münzen durch kalibrierte Schlitze· eingeworfen würden, könnte diese Anordnung genügen. Jedoch reicht sie nicht aus, solange man Münzen mit einem Durchmesser einwerfen kann, der größer ist als der der Münzen, für die der Detektor eingestellt wurde; denn wie weiter unten

noch

bei der Beschreibung der Fig. 3/gezeigt wird, wird der Schwellwert beim Einwurf von zu großen Münzen zweimal erreicht, und der Vergleicher liefert an seinem Ausgang zwei Signale für eine einzige Münze.

Aus diesem Grund enthält die Vorrichtung einen Kanal, der die Anwesenheit einer Münze feststellt. Dieser Kanal umfaßt einen Vergleicher 14, der die Spannung im Punkte C mit einer Schwellspannung vergleicht, deren Wert etwas über der Spannung des Punktes C während des Gleichgewichtszustands der Meßbrücke liegt. Dieser Vergleicher liefert also bei jedem Erreichen und während der gesamten Dauer der Schwellwertüberschreitung ein Signal. Der Ausgang des Vergleichers 14 ist mit einem Differenzierkreis 15 mit zwei Ausgängen verbunden, dessen erster Ausgang 16 die steigenden und dessen zweiter Ausgang 17 die fallenden Flanken der vom Vergleicher 14 erarbeiteten Signale empfängt. Der erste Ausgang 16 des Differenzierkreises 15 ist mit einer Nullrückstellungsklemme 18 einer bistabilen Kippstufe 19 verbunden» deren anderer Eingang mit dem Ausgang des Vergleichers 13 des Meßkanals und dessen Ausgang mit einem ersten Eingang 2O eines UND-Gatters 21 verbunden ist, dessen zweiter Eingang 22 an clen zweiten Ausgang 17 des Differenzier-

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kreises 15 angeschlossen ist. Das UND-Gatter 21 liefert so auf seinem Ausgang 23 ein Signal, wenn der Vergleicher 13 des Kanals während der Dauer des Anwesenheitssignals, das vom Vergleicher 14 des die Anwesenheit einer Münze feststellenden Kanals kommt, ein und nur ein Signal liefert. Passiert den Detektor eine Münze, die kleiner ist als die, für die der Detektor eingestellt wurde, so liefert der Vergleicher 13 kein Signal, so daß die bistabile Kippstufe 19 auf Null bleibt und das UND-Gatter 21 geschlossen bleibt. Erfaßt der Detektor eine Münze, die größer ist als die, für die er eingestellt ist, so liefert der Vergleicher 13 zwei Signale, so daß die bistabile Kippstufe zunächst beim ersten Signal den Zustand "1" und dann beim zweiten Signal wieder den Zustand Null einnimmt und folglich das UND-Gatter 21 wiederum geschlossen bleibt.

Fig. 3 zeigt die von den verschiedenen Organen beim Durchgang einer richtigen Münze vor einem Detektor gelieferten Signale.

Das Diagramm (a) gibt die Veränderung der Spannungswerte an den Klemmen des Magnetwiderstands 11 beim Durchgang einer richtigen Münze vor dem Detektor 8 wieder, al ist die Schwellspannung, auf die der Vergleicher 14 des die Anwesenheit von Münzen feststellenden Kanals eingestellt ist.

Das Diagramm (b) zeigt die Veränderung der Spannung an den Klemmen der Magnetwiederstände 12 beim Durchgang der Münze. Diese Spannungsänderung ist sehr gering, da der Detektor so eingestellt ist, daß die Münze bei ihrem Durchgang nicht den Magnetwiderstand 12 bedeckt.

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Das Diagramm (c) stellt die Veränderung der Spannung E zwischen den Punkten C und D beim Durchgang der Münze dar. Die Spannung E hängt vom Unterschied der Werte der Widerstände der Magnetwiderstände 11 und 12. ab. Die Linie el zeigt die Schwellspannung des Vergleichers 13 des Meßkanals.

Das Diagramm (d) zeigt das vom Vergleicher 13 des Meßkanals gelieferte Signal, wenn der Schwellwert el überschritten wird.

Das Diagramm (e) zeigt das vom Vergleicher 14 des Anwesenheitskanals gelieferte Signal, wenn der Schwellwert al überschritten wird.

Das Diagramm (f) stellt den der steigenden Flanke entsprechenden Impuls dar, der vom Differenzierkreis 15 geliefert wird und für die Nullrückstellung der Kippstufe 19 verwendet wird.

Das Diagramm (g) zeigt den Übergang der Kippstufe 19 vom Zustand "O" auf den Zustand "1", wobei der Ausgang der Kippstufe mit dem Eingang 2O des UND-Gatters 21 verbunden ist.

Das Diagramm (h) zeigt den der abfallenden Flanke entsprechenden Impuls, der vom Differenzierkreis 15 am Ende des Anwesenheitssignals (e) geliefert und axif den Eingang des UND-Gatters geleitet wird.

Das Diagramm (i) zeigt den Münzerkennungsimpuls, der VG» UND-Gatter 21 geliefert wird, das die Signale aus g und h empfängt.

In Fig. 4 werden entsprechend die von denselben Organen

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für den Fall des Durchgangs einer zu großen Münze, die beispielsweise zu einem Teil den Magnetwiderstand 12 bedeckt, gelieferten Signale dargestellt. Es ist ersichtlich, daß das UND-Gatter 21 unter (i) keinerlei Ausgangssignal freigibt.

Wenn eine Münze viel zu groß ist, so erhält man immer noch ein zweihöckriges Signal (c), jedoch überschreiten die beiden maximal nicht einmal die Schwelle el, so daß sich daraus keinerlei Nachteile ergeben. Ist eine Münze zu klein, so wird die Schwelle el nicht erreicht.

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Claims

PATENTANS PRÜCHE

fir Vorrichtung zum Erkennen einer Kategorie von Münzen aus einem ferromagnetischen Material, die einen gegebenen Durchmesser aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung Mittel umfaßt, mit denen die Münzen (1, 2) entlang einer Linie (3) einer ersten Ebene (4) geführt werden, die vom Münzenrand beschrieben wird, wobei die Münzen parallel zu dieser Ebene bleiben, ferner zwei Magnetwiderstände (11, 12) , von denen eine Vorderseite in einer zweiten parallel und sehr nahe zur ersten Ebene verlaufenden Ebene liegt, wobei die Magnetwiderstände ebenfalls sehr nahe beieinander liegen und in dieser zweiten Ebene auf eine Senkrechte ( ü ) zentriert sind, die in der zweiten Ebene auf der erwähnten Linie in einem ihrer Punkte {A} errichtet ist, und wobei die Magnetwiderstände im Verhältnis zu dieser Linie sich auf derselben Seite befinden und jeweils auf der Senkrechten so angeordnet sind, daß beim Durchgang einer Münze, die zu der zu erkennenden Kategorie gehört, diese Münze einen der Magnetwiderstände bedeckt, außerdem Mittel zur Erzeugung eines konstanten Magnetfelds, dessen Kraftlinien senkrecht zu den Vorderseiten der Magnetwiderstände verlaufen, wobei die Magnetwiderstände zwei Zweige einer elektrischen MeSbrucke bilden, die bei völliger Abwesenheit von Münzen im Gleichgewicht ist, und schließlich elektronische Mittel zum Messen des Brückenungleichgewichts beim Durchgang einer Münze, die am Ausgang ein Steuersignal liefern, wenn das Ungleichgewicht der Brücke einen vorbestimmten Schwellenwert erreicht.

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2 - Vorrichtung gemäß Abspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie darüber hinaus elektronische Mittel (14, 15) enthält, die ein Anwesenheitssignal während der Durchgangszeit einer Münze (1, 2) vor einem der Linie (6) am nächsten liegenden Magnetwiderstand (11) liefern, sowie Mittel (19, 21), die ein Ausgangssignal erarbeiten, wenn während des Anwesenheitssignals ein einziges Steuersignal geliefert wurde.

3 - Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ein Anwesenheitssignal liefernden Mittel einen Vergleicher (14) umfassen, der die Spannung an den Klemmen des der Linie am nächsten liegenden Magnetwiderstands (11) mit einer etwas über der Spannung an den Klemmen des genannten Magnetwiderstands liegenden Schwellenspannung vergleicht, wenn die Meßbrücke im Gleichgewicht ist, und daß die Mittel, mit denen ein Ausgangssignal erarbeitet werden kann, wenn ein einziges Steuersignal während der Dauer des Anwesenheitssignals aufgetreten ist, eine bistabile Kippstufe (19) enthalten, die an das Steuersignal angeschlossen ist und eine Nullrückstellungsklemme (18) aufweist, die durch die steigende Flanke des Anwesenheitssignals beaufschlagt wird, sowie eine Ausgangsklemme (20), die an einem der Eingänge eines UND-Gatters (21) angeschlossen ist, dessen anderer Eingang (22) durch die fallende Flanke des Anwesenheitssignals beaufschlagt wird.

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