DE2612613C3

DE2612613C3 - Verfahren und Schaltungsanordnung zum Identifizieren von Gegenständen, insbesondere von Münzen oder Wertpapieren

Info

Publication number: DE2612613C3
Application number: DE2612613A
Authority: DE
Inventors: Robert Saint-Peray Cadot (Frankreich)
Original assignee: Crouzet SA
Current assignee: Thales Avionics SAS
Priority date: 1975-03-25
Filing date: 1976-03-25
Publication date: 1978-05-24
Also published as: US4086527A; DE2612613A1; FR2305809B1; DE2612613B2; CH601867A5; FR2305809A1; GB1536904A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Identifizieren norminierter Gegenstände, insbesondere von Münzen oder Wertpapieren gemäß dem Oberbegriff

g₅ des Anspruches 1.

Die Erfindung betrifft ferner eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens zum Identifizieren norminierter Gegenstände, insbesondere von Münzen oder Wertpapieren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 2.

Es sind elektronische Vorrichtungen bekannt, bei denen verschiedene Einrichtungen zum Kontrollieren oder identifizieren von Geldmünzen oder aber Banknoten vorgesehen sind. Verschiedene dieser Vorrichtungen verwenden die Veränderung eines Magnetfeldes, welches durch einen Wechselstrom, der eine Spule durchfließt, erzeugt wird. Diese Veränderung, die durch das Hindurchleiten des Geldstückes bewirkt wird, erzeugt eine meßbare Änderung der Amplituden- und Phasenparameter des an den Anschlüssen der Spule oder der Wicklung vorliegenden Signals. Andere Vorrichtungen messen die Absorption der Energie eines charakteristischen elektrischen Signals, welche durch das Geldstück oder durch die Banknote hervorgerufen wird.

Bei wiederum anderen Vorrichtungen wird eine Differenr.kontrolle zwischen dem dem zu identifizierenden Geldstück zugeordneten Meßsignal und demjenigen einer Eichprobe durchgeführt.

Bei allen diesen Vorrichtungen, die mehr oder weniger perfekt ausgebildet sind, ist es zur Erzielung einer zufriedenstellenden Funktion erforderlich, eine Einstellung zum Anpassen der Meßeinrichtungen vorzusehen, die sich auf eine oder mehrere meßbare Größen, im allgemeinen von Analoggrößen, beziehen, die für das zu identifizierende Geldstück charakteristisch sind. Diese individuelle Einstellung der Meßeinrichtung ist im allgemeinen arbeitsaufwendig und darüber hinaus auch zeitlich unstabil und ist fest in die Nähe eines optimalen Punktes im Meßbereich der charakteristischen Größen des betrachteten Geldstückes gelegt.

Dieses gemeinsame Merkmal der unterschiedlichen Identifrzierungsvorrichtungen, die bisher bekannt sind, bringt Nachteile mit sich.

Zunächst ist festzuhalten, daß, betrachtet man die große Anzahl von Objekten, die identifiziert werden müssen, und die relativ kleine Anzahl von Identifizierungskriterien, die erfaßbar sind, die Wahrscheinlichkeit, daß ein Objekt, welches geometrisch identisch, aber nicht »authentisch« oder »echt« ist, zugelassen wird, bei weitem nicht vernachlässigbar ist. Es ist zum Beispiel bekannt, daß dieses Risiko gesetzlich bei öffentlich benutzten Münzeinrichtungen unzulässig ist, die aus einem Münzvorrat, der in vorhergehenden Zahlvorgängen aufgefüllt worden ist, überschüssige Zahlungen wieder ausgeben. Außerdem ergibt sich in Anwendungsfällen, in denen dieses Risiko zwar nicht gesetzlich unzulässig, jedoch aus ökonomischen Gründen nicht tolerierbar ist, weil über ein bestimmtes Verhältnis aus nicht-authentische oder nicht-echte Objekte angenommen werden, die Notwendigkeit, eine neue Regelung vorzusehen, die dazu führt, die An'iahmetoleranz guter Stücke einzuschränken. Damit wird das Risiko vergrößert, einige dieser echten Stücke zurückzuweisen. In der Tat bildet die Notwendigkeit, eiiie neue Regelung vorzusehen, ein Mittel, welches das Problem verschiebt, ohne es jedoch zu lösen, weil nämlich die zu hohe Wahrscheinlichkeit, daß ein schlechtes Stück angenommen wird, nicht etwa aufgehoben wird, sondern in derselben Größenordnung bleibt.

An zweiter Stelle ist der Nachteil zu nennen, daß die bekannten Vorrichtungen nur schwer an eine andere Geldart angepaßt werden können als an diejenige, für die sie vorgesehen sind, da es stots notwendig ist, eine beträchtliche Zeit dafür zu opfern, daß meßbare Echtheits- oder Identifikationskriterien für die neue Geldstückart analysiert werden, um den optimalen Regelpunkt der Vorrichtung im neuen Meßbereich festzulegen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Verfahren aufzuzeigen und eine Schaltungsanordnung zu schaffen, welche eine quasi-absolute Identität- oder Echtheitsprüfung des zu kontrollierenden Geldstückes gewährleistet. Es soll schließlich auch das Problem gelöst werden, ohne Zeitverlust eine Anpassung der Schaltungsanordnung an jede Geldsorte durchführen zu können. Soweit die Erfindung auf ein Verfahren gerichtet ist, wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Soweit die Erfindung auf eine Schaltungsanordnung gerichtet ist, wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 2 angegebene Erfindung gelöst. Die Erfindung kann ohne Einschränkung in öffentlichen Geldwechslern oder Selbstverkäufern mit Geldrückgabe bei einer Überschußzahlung eingesetzt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. la, Ib und Ic in schematischer Darstellung drei verschiedene Ausführungsbeispiele eines Meßtransformators T₁ der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,

Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung, bei dem ein Mikrorechner vorgesehen ist, und

Fig. 4 einen bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung verwendbaren Digitalwandler.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles erläutert, welches bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Prüfen norminierter Gegenstände, beispielsweise von Geldstücken, besonders vorteilhaft verwendet werden kann.

Bei diesem Ausführungsbeispiel hat man die Lösung beibehalten, bei verschiedenen Frequenzen die Änderungen eines magnetischen Wechselfeldes zu messen, und zwar unter Zuhilfenahme der quantitativ meßbaren Größen, die in der Phase und der Amplitude der Spannung infolge der Änderungen erzeugt werden, die an den Anschlüssen der Sekundärwicklung eines Transformators auftritt, dessen Magnetkreis so ausgebildet ist, daß ein metallisches Objekt (Münze, Jeton etc.), welches untersucht werden soll, vollständig in das Magnetfeld eingebracht werden kann, um so Positionsfehler zu vermeiden.

In den Fig. la, Ib und Ic sind schematisch drei Ausführungsbeispiele eines Meßtransformators T₁ dargestellt, wobei ein Geldstück M in den gemeinsamen Magnetkreis der Primärwicklung 1 und der Sekundärwicklung 2 eingebracht ist, wobei Eingänge 3 zur Beaufschlagung mit Wechselstrom und Ausgänge 4 zum Abnehmen des Signals vorgesehen sind, dessen Charakteristik durch das Vorhandensein der Münze M modifiziert wird.

Bei diesen Ausführungsbeispieien beruht die Auswahl auf der Kopplung der beiden getrennten Wicklungen, deren wechselseitiger Induktionskoeffizient durch das Einführen eines metallischen Objektes be-

einflußt wird. Man kann natürlich auch andere äquivalente elektromagnetische Einrichtungen vorsehen, wobei im Falle nicht-metalüscher Objekte, wie beispielsweise von Banknoten, auch photoelektrische Kopplungen oder auch kapazitative Detektoren vorgesehen sind, ohne daß dies aus dem Erfindungsgedanken herausführen würde.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten bevorzug ten Ausführungsbeispiel, wie es Gegenstand des Blockdiagrammes von Fig. 2 ist, wird die Primärwicklung 1 des Transformators durch eine Sinusspan nung erregt, deren Frequenz auf verschiedene feste.· Werte einstellbar ist. Diese Spannung wird automatisch durch einen Oszillator 5 mit variabler, gesteuerter Frequenz (OFVC) geliefert, wie er im Stand der

ao Technik wohlbekannt ist. Die Sekundärwicklung 2 ist an einen Wandlerblock 6 angeschlossen, der die Möglichkeit gibt, einerseits quantitative Informationen hinsichtlich der Amplitude des Sekundärsignals und andererseits entsprechende Informationen hinsichtlieh der Phase des Sekundärsignals im Verhältnis zum Primärsignal zu erhalten, wobei eine Referenzverbindung R %'orgesehen ist.

Wird hierbei nun ein Geldstück M in das Feld des Transformators T₁ eingebracht, so ergibt sich, daß je-

dem Wert der Frequenz des Erregungssignals, welches durch den Oszillator 5 geliefert wird, ein spezieller Wert der Phase und der Spannung des Signals entspricht, welches am Ausgang des Meßwandlers 6 aufgenommen wird. Im Meßwandler 6 sind bekannte Einrichtungen vorgesehen, welche die Möglichkeit geben, in analoger oder numerischer Form Werte abzugeben. Um die Möglichkeit einer Speicherung zu geben und insbesondere auch zu ermöglichen, kommerziell erhältliche elektronische Schaltkreise zu verwenden, wird vorzugsweise eine numerische oder Digitaltechnik verwendet. Die am Ausgang des MeB-wandlers 6 abgenommenen Größen können auch leicht in umprogrammierbare Speicher eingegeben werden, welche die Möglichkeit geben, die Prüf- oder Identifiziervorrichtung nach der Erfindung an unterschiedliche Arten von Geldstücken anzupassen.

Die in Fig. 2 gezeigte Prüf- oder Identifiziervorrichtung weist weiterhin einen Selektor 7 auf, der die Aufgabe hat, einerseits innerhalb des Leistungsbereiches des Oszillators 5 eine Frequenz auszuwählen und andererseits unter den gespeicherten Größen diejenigen auszuwählen, die normalerweise der ausgewählten Frequenz entsprechen.

Der Selektor 7, der im übrigen bekannten Aufbau hat, arbeitet in aufeinanderfolgenden Schritten ausgehend von einem Anfangssignal, welches durch eine Leitung 60 vom Meßwandler 6 angeliefert und wie später noch im einzelnen erläutert wird, der simultanen Steuerung durch den Oszillator 5 und ein Speicherregister 8 unterworfen wird, in dem sich die Anordnung der Gruppen numerischer Größen befindet, die jeweils jedmöglicher Frequenz des erlaubten Frequenzumfanges des Oszillators 5 entsprechen.

Hs ist klar, daß das Speicherregister 8 die Aufgabe hat, die charakteristischen numerischen Größen dei unterschiedlichen Arten von Geldstücken, die man prüfen will, zusammenzufassen.

Wie noch gezeigt werden wird, wird das Speicher-

register 8 während der Vorbereitung des Indcntifizicrungsvorganges mit Informationen gefüllt, wobei seine Kapazität zu der Zahl dei Informationszeilen proportional ist:

- zur Anzahl der Schritte oder Stufen des Selektors 7,

- zur Anzahl der Arten der zu identifizierenden Geldstücke,

- zur Anzahl der charakteristischen Größen, die für jede Geldstückart ausgewählt werden sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Chiffrierung etwa wie folgt gewählt sein:

- K) Selektior.sschritte entsprechend den nachfolgenden, im Ausgang des Oszillators 5 verfügbaren Frequenzen: 25. 5, 10, 20, 4«, 60, 90, 135, 200 und 300 kHz,

- sechs Arten von Geldstücken, entsprechend den nachfolgenden, unterschiedlichen Münzwerten: 0,1 - 0,2 - 0,5 - 1 - 5 - 10 FF;

- zwei charakteristische Größen entsprechend den Änderungen der Amplitude und der Phase des Signals, die am Ausgang des Meßwandlers 6 verfügbar sind, jeweils in digitaler Form mit acht Stellen oder Ziffern.

Bei dieser Chiffrierung ergibt sich eine minimale Kapazität des Speicherregisters zu: K) X 6 X 2 = 120 Worte zu je 8 bit. Es hat sich gezeigt, daß eine derartige Speicherkapazität ausreicht und nicht als zu klein bemessen angesehen werden kann.

Die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung weist weiterhin einen Komparator 9 bekannter Art auf, der bei jedem durch den Selektor 7 bestimmten Schritt einen logischen Vergleich der numerischen Größen, die am Ausgang des Meßwandlers 6 verfügbar sind, mit denjenigen vornimmt, die sich im Speicherregister 8 befinden. Das Ergebnis dieses Vergleiches gibt nach dem Durchlaufen des Frequenzbereiches die Möglichkeit, infolge der an den Ausgängen 91 und 92 des Komparators 9 verfügbarer logischer Informationen folgende Dinge zu erkennen:

- die Nicht-Übereinstimmung der charakteristischen Eigenschaften des untersuchten Objektes mit irgendeiner der gespeicherten Charakteristiken, wodurch das Objekt zurückgewiesen wird;

- die Übereinstimmungen der Charakteristiken des untersuchten Objektes oder Geldstückes mit denjenigen, die jeder zugelassenen Münze entsprechen und die im Speicherregister gespeichert sind, wodurch das Geldstück akzeptiert wird; und

- die Art des dargebotenen Geldstückes.
Betrachtet man die Anordnung von Fig. 2, so sieht

man, daß es sehr einfach ist, die Schaltungsanordnung hinsichtlich der charakteristischen Größen unterschiedlicher Arten zu prüfender Geldstücke für den Identifizierungsvorgang vorzubereiten.

Hierzu werden die Ausgänge des Meßwandlers 6 vorübergehend mittels der Leitung 10 an Registriereingänge des Speicherregisters 8 angeschlossen. Dann wird in das Feld des Transformators 7", das Modell M der zuzulassenden Geldstückart eingebracht, woraufhin die Wähleinrichtung des Oszillators 5 durch den Selektor 7 ausgelöst wird.

Bei jedem Wählschritt werden die charakteristischen numerischen Größen jedes neuen Geldstückes durch das Speicherregister 8 registriert.

Wie 'bereits ausgeführt wurde, gehören die verschiedenen Bauteile der eifindungsgemäßen Schaltungsanordnung, soweit bisher dargelegt, bekanntet Technologiebereichen an. Es läßt sich jedoch auch die neuerliche Entwicklung auf dem Gebiet der Mikro elektronik einsetzen, so daß vorzugsweise ein integrierter Mikroprozessor oder -wandler cingesetzi werden kann, der weitgehend integriert ist. Diese Lösung bietet den Vorteil, daß eine so leistungsfähige Logikeinheit zur Verfügung steht, daß außerdem aller

ίο verschiedenen Funktionen des Münzsystems Rechnung getragen werden kann, bei dem die Schaltungsanordnung zum Identifizieren verwendbar ist. Diese verschiedenen Funktionen sind wie folgt:

- die Verwaltung der Münzrücklaufreserven;

. - yJi*> Dararhnnnn τ;ηη Pin^ihlciimmun

IJ UIV- W^. ^WIIIUWg .L..1 W.^.....,_U......^..,

- die Ausgabe der Überweisungsgrößen,

- die Buchführung,

- Ausgabe der Kostenrechnung,

- die Überwachung der Operationsgruppen unc ao die Auslösung von Alarmen etc.

Verwendet man die Schaltungsanordnung zum Identifizieren normierter Gegenstände unter diesem Aspekt, so folgt, daß die Kosten der Schaltungsanordnung relativ niedrig sind, wodurch ein beträchtliche!

as Fortschritt gegeben ist.

Die Funktionen eines kompletten Münzsystems erfordern jedenfalls, abgesehen davon, daß die zuverlässige Identifikation gewährleistet ist, eine sehr komplizierte technologische Struktur. Dadurch, daß aul dieser Stufe ein Mikroprozessor verwendet wird, läßi sich die Prüf- und Identifizierungsfunktion integrieren, deren Einfluß auf die Globalkosten des System« wegen der Einfachheit des Programmierens des Bereiches, der für die Prüfeinrichtung selbst vorgeseher ist, gering ist.

Die nicht-integrierten Teile der Vorrichtung be schränken sich also auf einen Oszillator, einen Meß transformator und einen Analog- oder Digitalwandlei für die charakteristischen Größen, die an der Sekun därwicklung des Transformators abgegeben werden Dadurch, daß die Schaltungsanordnung nach dei Erfindung zur Vorbereitung jedes Identifizierungsvorganges programmierbar ist, ist es nicht erforderlich, die verschiedenen, nicht-integrierten Teile dei Vorrichtung sehr präzise und in ihrer Präzision reproduzierbar auszulegen. Die Absolutwerte der zur Verfügung gestellten und gespeicherten Größen, die alsc zur Vorbereitung des Identifizierungsvorganges eingegeben werden, sind ohne Bedeutung, solange nui die Temperaturstabilität und die Zeitkonstanten dei den Oszillator und den Meßwandler bildenden Schal tungen gewährleistet sind, was jedoch beim Stand dei Technik keine besonderen Schwierigkeiten bereitet.

In F i g. 3 ist der Aufbau einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung gezeigt, mit einem Mikroprozes sor 12. Zwischen dem Mikroprozessor 12 und den Meßwandler 6 liegt die Leitung 60, die dazu dient den Prüf prozeß zu initiieren, nachdem ein Geldstücl

zur Kontrolle in das Magnetfeld des Transformator T₁ eingeführt worden ist.

Im Arbeitszustand liefert der Oszillators ein« Wechselspannung zur Primärspule 1 des Transformators T₁. Diese Spannung findet sich auch, entspre

chend der Transformation, an der Sekundärwick lung 2. Sobald ein Geldstück M in das Feit eingetreten ist, wird die Spannung der Sekundärwick lung 2 in Form eines Signals, welches zum Initiierei

der Verarbeitung verwendbar ist, gestört. Unter diesen Bedingungen verhält sich die Oszillator-Transformator-Wancllcr-Anordniing im Betiiehszustaiid wie ein Nähe/ungsdetektor.

In Fig. 4 ist ein Ausfühmngsbeispicl des Meßwandlers für die Phasen- und Amplitudenänderungen des vom Transformator T₁ infolge einer Kontrolloperation ausgegebenen Signals dargestellt. Wie weiter oben bereits dargestellt wurde, weist der Wandler eine Hinrichtung auf, die es ermöglicht, zum Selektor 7 oder zu einem Organ, welches sich im Mikroprozessor 12 befindet, ein Anfangssignal zu liefern.

Der Transformator T₁, der weiter oben erläutert wurde, ist nü gewickelt und geschaltet, daß dann, wenn in seinem Magnetkreis kein Geldstück liegt, in der Primärwicklung eines anderen Transformators T₂ kein Strom fließt, wobei die Primärwicklung des Transformators T₂ über die Leitung R zur Sekundärwicklung von T₁ eine Spannung gibt, die proportional zu der zwischen der Primär- und der Sekundärwicklung von 7 ι existierenden Phasenabweichung ist. Wird nun ein Geldstück M in das Feld von T₁ eingeführt, so induziert die in der Sekundärwicklung von T₁ hervorgerufene Phasendrehung einen Wechselstrom in der Primärwicklung von T, und demzufolge an den Anschlüssen der Sekundärwicklung von T₂ eine Wechselspannung, die zur Phasenabweichung proportional ist.

Die an den Anschlüssen der Sekundärwicklungen

ίο von T₁ und T₂ vorliegenden Wechselspannungen werden durch Dioden 61 bzw. 62 gleichgerichtet und durch Kondensatoren 63 und 64 gefiltert.

Die drastische Spannungsänderung an den Anschlüssen der Sekundärwicklung von T₁, hervorgerufen durch das Einführen des Geldstückes M in den Magnetkreis von T₁, wird durch den Kondensator 65 und einen Widerstand 66 differenziert. Nach geeigneter Formgebung durch einen Verstärker 67 ist sie am Ausgang des letzteren verfügbar und kann über die Leitung 60 den Prüfvorgang initiieren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Identifizieren normierter Gegenstände, insbesondere von Münzen oder Wertpapieren, bei dem der zu identifizierende Gegenstand in ein periodisch wechselndes Feld eingeführt wird, welches zwischen einem das Feld erzeugenden Sender und einem Empfänger besteht, der eine durch das Vorhandensein des Gegenstandes in dem Feld verursachte Feldänderung empfängt und in einen physikalischen Meßwert umsetzt, dessen Größe mit einer vorher gespeicherteii Referenzgröße verglichen wird, die für den zu identifizierenden Gegenstand charakteristisch ist, woraufhin aus dem Ergebnis des Vergleichs mii enger Toleranz ein Identiiizierungskriterium abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Referenzgrößen für mehrere zu identifizierende Gegenstände getrennt gespei- _ao chert werden und daß die Größe des Meßwerts bei unterschiedlichen Frequenzen aufeinanderfolgend jeweils mit einer der gespeicherten Referenzgrößen verglichen wird.

2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des _a5 Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Oszillator und mit einem mit dem Oszillator verbundenen Sender zur Erzeugungeines Feldes und mit einem, dem Sender zugeordneten Empfänger, welcher eine durch das Vorhandensein eines Gegenstandes in dem Feld verursachte Feldänderung in einem Meßwandler in ein elektrisches Meßsignal umwandelt und einem Komparator zuführt, der das Meßsignal mit einer Referenzspannung aus einem Speicher vergleicht und abhängig von dem Ergebnis des Vergleichs ein Gut- oder Schlecht-Identif izierungssignal abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Speicher (8) mehrere für die identifizierenden Gegenstände charakteristische Referenzspannungen in Serie gespeichert-sind und daß ein Selektor (7) vorgesehen ist, der die Frequenz des Oszillators (5) in aufeinanderfolgenden, vorgegebenen Schritten ändert und der gleichzeitig die in dem Speicher (8) gespeicherten Referenzspannungen nacheinander abruft und dem Korn- ₊₅ parator (9) zuführt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Selektor (7) mit dem Meßwandler (6) verbunden ist und daß die Selektion durch ein Anfangssignal des Meßwandlers (6) ausgelöst wird.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender die Primärwicklung (1) und der Empfänger die Sekundärwicklung (2) eines Transformators (T₁) sind.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Selektor (7), der Speicher (8) und der Komparator (9) integrierte Bestandteile einer Mikroprozessor-Verarbeitungseinrichtung (12) sind.