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BESCHREIBUNG
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Die Erfindung betrifft einen sogenannten Münzdiskriminator, d.h. eine
Anordnung, die ein münzbetätigtes Gerät auf Münzen gültigen Weri;s ansprechen läßt
und es für Münzen ungültigen Werts unempfänglich macht.
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Münzbetätigte Geräte gibt es auf vielen verschiedenen Gebieten (z.B.
Verkaufsautomaten, Spielautomaten, automaten für Eintritts- oder Fahrkarten). Solche
Geräte müssen geschützt werden vor Betätigung durch Münzattrappen oder Falsifikate
und vor Betätigung durch Münze falschen Werts, .B. durch niedriger-wertige Münzen
ausländischer Währungen. Z.B. ist ein Gerät, das auf deutsche 1-DM-Münzen ansprechen
soll, zu schützen vor anderen Münzen ähnlicher Größe und Form wie etwa dem englischen
5-Pennystück, der spanischen 5-Peseten-Münze, der österreichisen 5-Schilling-Münze
und anderen.
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Gemäß einem ersten Aspekt wird die Erfindung realisiert durch einen
Münzdiskriminator, der folgendes aufweist: eine Sendespule, die mit einem Signalgenerator
verbunden ist, um wiederholte abrupte Flußänderungen zu bewirken, und die auf einer
Seite eines von Münzen zu durchlaufenden Weges angeordnet ist; eine Empfangsspule,
die auf der gegenüberliegenden Seite des genannten Weges angeordnet ist; eine Einrichtung,
welche die Empfangsspule kurzschließen kann, aber den Kurzschluß nach einer vorbes-timmten
Zeitverzögerung nach jeder Flußänderung aufhebt; eine Einrichtung, welche auf die
Amplitude eines Spannungsimpulses anspricht, der als Antwort auf jede Aufhebung
des Kurzschlusses an der Empfangsspule erzeugt wird.
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Gemäß einem zweiten Aspekt wird die Erfindung realisiert durch einen
Münzdiskriminator, der einen lie, für den Durchgang von Münzen in einer gegebenen
Richtung enthält und
eine erste und eine zweite Münzprüfeinrichtung
aufweist, die im Abstand längs dieses Wege angeordnet sind und deren erste eine
Ausgangsgröße liefert, welche eine von mehreren Kategorien angibt zu denen verschiedene
gültige Münzwerte gehören, während die zweite Münzprüfeinrichtung abhängig von diesem
Ausgangssignal so eingestellt wird, daß sie speziell den von genannten Äusgangssignal
angegebenen gültigen Nünzwert nacTlprüf-t Diese letztgenannte Ausführungsform ist
für münzbetätigte Geräte ausersehen, die auf mehrere verschiedenwertige Münzen ansprechen
sollen und möglicherweise den Gesamtwert der akzeptierten Münzen zusammenrechnen.
Der Münzdiskriminator muß in diesem Fall zwischen gültigen Münzen verschiedenen
Werts unterscheiden und ungültige Nünzen oder andere Gegenstände als nicht akzentierbar
erkennen oder zurückweisen.
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Anstelle einer einzigen zweiten können sich auch mehrere Prüfungen
an die erste Prüfung anschließen. Dabei ist die erste in der Lage, zwischen den
unterschiedlichen gültigen Hünzwerten zu unterscheiden und sie so in die einzelnen
Kategorien einzuteilen. Die erste Prüfung dient nicht speziell dazu, echte Münzen
von Falsifikaten zu unterscheiden, obwohl natürlich eine gewisse Unterscheidungsmöglichkeit
immer vorhanden ist. Die Ergebnisse der ersten Prüfung werden dann dazu verwendet,
die Parameter der nachfolgenden Prüfung bzw.
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Prüfungen einzustellen, so daß diese auf die gültigen Münzen derjenigen
Münzwerte gerichtet ist bzw. sind, die durch die erste Prüfung ermittelt und die
dann diese Münzen gegenüber allen anderen Münzen unterscheiden.
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Bei bisherigen Mehrfach-Prüfverfahren sind die einzelnen Prüfungen
festgelegt und erfolgen unabhängig voneinander.
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Dadurch, daß gemäß der Erfindung die Ergebnisse einer Prüfung zur
Einstellung der Prüungsparameter der anderen Prufunken verwendet werden, erhält
man folgende Vorteile:
1) Es sind im allgemeinen nur zwei Prüfungen
erforderlich, um eine große Anzahl verschiedener Münzen auf Gültigkeit und Wert
zu untersuchen.
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2) Man braucht keine mechanische Lenkung von Münzen für deren Zuführung
zu unabhängigen Prüfungen, alle Miinzen können demselben Weg folgen.
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3) Die zusammenhängende Art der Prüfungen gestattet es, die zweite
Prüfung genau auf diejenige Münze "abzustimmen", die aufgrund der ersten Prüfung
erwartet wird.
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4) Beide Prüfungen können relativ einfach sein; die erste, weil sie
nicht zwischen gültigen Münzen und ähnlich ausgebildeten ungültigen oder falschen
Nünzen unterscheiden muß, und die zweite, weil hier bereits bekannt ist, auf welche
spezielle Münze sie sich bezieht, und nur noch eine Ja/Nein-Entscheidung getroffen
werden muß, um Falsifiite auszusondern.
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5) Bei Systemen wie Geldspielgeräten, bei denen ohnehin ein Mikroprozessor
vorhanden ist, kann dieser für die Münzprüfung mit herangezogen werden; der erforderliche
Programmaufwand und die Programmlaufzeit sind so kurz, daß sie in vorhandene Systeme
integriert werden können.
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In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird daher ein Mikroprozessor
verwendet, um die Parameter der zweiten Prüfung abhängig von den Ergebnissen der
ersten Prüfung einzustellen. Dies ist besonders vorteilhaft, weil der Mikroprozessor
für verschiedene Anwendungsfälle verschieden programmiert werden kann, z.B, wenn
eine andere Serie von Münzen angenommen werden soll (entweder andere Nünzwerte innerhalb
ein- und desselben Landes oder Münzen anderer Länder).
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Die ErSindang wird nachstehend an Ausführungsbeispielen anhand von
Zeichnungen näher erläutert.
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Figur 1 zeigt das Schaltbild eines Münzdiskrlmiaators; Figur 2 zeigt
eine Reihe graphischer Darstellungen von Signalverläufen in der Anordnung nach Figur
1; Figur 3 ist ein Schaltbild, welches das Prinzip einer ersten Prüfeinrichtung
in einer zweiten Ausführungsform eines Nünzdiskriminators veranschaulicht; Figur
4 zeigt zwei graphische Darstellungen von Signalverläufen in der Anordnung nach
Figur 7; Figur 5 zeigt die Vorderansicht der zweiten Ausführungsform des Nünzdiskriminators
in einer schematischen Skizze, um die räumliche Anordnung und Ausbildung von nur
einigen seiner Teile zu veranschaulichen; Figur 6 ist ein ausführliches Schaltbild
der zweiten Ausführungsform des Münzdiskriminators.
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Der Nünzdiskriminator, auf den sich die Figuren 1 und 2 beziehen,
enthält eine Sendespule 1 und eine Empfangsspule 2, die auf gegenüberliegenden Seiten
eines Weges für den Durchgang von Münzen liegen. In der Figur 1 ist eine zu prüfende
Münze 3 zwischen den Spulen dargestellt. Die Sendespule 1 ist mit einem Signalgenerator
verbunden, z.B. einem~Rechteckwellengenerator, um wiederholte bzw. periodische abrupte
Flußänderungen ZL bewirken. Parallel zur Empfangs spule 2 ist ein Transistor 4 einer
anderen Schalteinrichtung angeordnet, der so angesteuert wird, daß er die Empfangsspule
2 während der Zeiten äbrupter Flußänderungen kurzschließt, diesen Kurzschluß jedoch
nach einer kurzen vorbestimmten Zeitverzögerung t nach ~jeder Flußänderung beseitigt.
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Die Figur 2 zeigt bei (a) die an die Sendespule gelegte Rechteckwelle
Vtx und bei (b) ein der Basis des Transistors 4 angelegtes Steuersignal. Die Figur
2 zeigt ferner bei (c) den Verlauf der Spannung Vrx, die an der Empfangsspule 2
erscheint, wenn sich keine Münze oder sonstiger Gegenstand zwischen den beiden Spulen
befindet. Bei (d) ist der Verlauf der Spannung Vrx gezeigt, die an der Empfangsspule
2 erscheint, wenn zwischen den beiden Spulen eine Münze vorhanden ist.
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Das Vorhandensein einer Münze oder eines anderen Gegenstandes zwischen
den beiden Spulen beeinflußt den Spannungsverlauf Vrx in drei Arten. Zunächst wird
die Weise beeinflußt7 in welcher Energie aus der Sendespule in die Empfangsspule
während deren kurzgeschlossenen Zustandes gekoppelt wird.
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Zweitens wird die Art beeinflußt, in der sich die Empfangsspule verhält,
wenn der Kurzschluß anschließend beseitigt wird. Drittens wird die Emptangsspule
durch die Energie beeinflußt, die in die Münze durch die Elußänderungen in der Sendespule
induziert wird. Änderungen der Position der Minze oder unterschiedliche physikalische
Eig schaften der Münze führen daher zu verschiedenen Formen des Spannungsverlaufs
Vrx
an der Empfangsspule.
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Die Figur 2 (d) zeigt einen hadelartigen Spannungsimpuls, der an der
Empfangsspule 2 als Antwort auf die Bortnahme des Kurzschlusses erscheint und durch
induzierten Strom bewirkt wird, der in der Empfangsspule unmittelbar vor Beseitigung
des Kurzschlusses fließt0 Die Amplitude dieses Spannungsimpulses hängt davan ab,
welches Objekt oder welche Münze sich zwischen den Spulen 1 und 2 befindet, Deswegen
ist parallel zur Empfangsspule 2 eine amplitudenempfindliche Einrichtung 5 geschaltet,
die bei der dargestellten Ausführungsform so ausgelegt ist, daß sie ein Ausgangssignal
liefert, wenn der Spannungsimpuls eine vorbestimmte Amplitude V oder, vorzugsweise,
eine Amplitude hat, die zwischen einem vorbestimmten oberen und einem vorbestimmten
unteren Grenzwert liegt, um so das Vorhandensein einer richtigen Münze anzuzeigen.
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In der Anordnung nach Figur 1 wird eine einzige vorbestimmte Position
für die Münze definiert, bei der die Prüfmessung erfolgt. Dies geschieht durch einen
Detektor wie z.B. eine Lichtschranke, die anspricht, wenn die Münze eine vorbestimmte
Position längs ihres Weges erreicht hat, um ein Einschaltsignal an die amplitudenempfindliche
Einrichtung 5 zu senden. Außerdem sind Mittel vorgesehen, um einen Abfrageimpuls
(Wellenform (e) in Figur 2) zu liefern, der eine vorbestimmte Zeitverzögerung nach
jeder Beseitigung des an der Empfangsspule 2 gebildeten Kurzschlusses erscheint
und zeitlich mit dem Auftreten des Spannungsimpulses (d) zusammenfällt. Dieser Abfrageimpuls
bildet ein weiteres Einschaltsignal für die amplitudenempfindliche Einrichtung 5.
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Wie bei der Anordnung, die weiter unten in Verbindung mit den Figuren
5 und Gbeschrieben wird, wird die amplitudenempfindliche Einrichtung nur dann eingeschaltet,
wenn der Abfrageimpuls gleichzeitig mit einem Impuls erscheint, der von dem tichtdetektor
als Antowrt auf das Erreichen der vorbestimmten Position der Münze erzeugt wird.
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Der in den Figuren 5 und 6 dargestellte Nünzdiskriminftor kann eine
Mehrzahl gültiger Miinzwerte hahdhaben, er unterscheidet die verschiedenen gültigen
Werte und sondert alle Münzen oder Gegenstande aus, die ungültig oder wertlos sind.
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Der Diskriminator führt zwei aufeinanderfolgende Prüfungen an jeder
Münze durch, wobei mit der ersten Prüfung -die verschiedenen gültigen Nünzwerte
nach Kategorien unterschieden werden und ein Ausgangssignal erzeugt wird, das eine
von mehreren solchen Kategorien angibt. Die Parameter der zwei ten Prüfung werden
je nach diesem Ausgangssignal eingestellt, um speziell den von diesem Signal angegebenen
Hünzwert nachzuprüfen und so alle anderen Münzen oder Gegenstände zu verachten.
Die zweite Prüfung beruht auf dem Prinzip der in Verbindung mit den Figuren 1 und
2 beschriebenen Anordnung, und dieParametereinstellung ("Abstimmung") dieser Prüfung
besteht darin, die Verzögerungszeit t so einzustellen, daß die zu erwartende Spannungsimpulsamplitude
konstant gleich V ist. Nachstehend wird zunächst die erste Prüfung anhand der Figuren
3 und 4 erläutert.
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Die Figur 3 zeigt eine für die erste Prüfung zuverwendende -Nünzprüfeinrichtung,
die aus einer Sendespule 6 und einer Empfangsspule 7 besteht, welche auf gegenüberliegenden
Seiten des Weges der zu prüfenden Münzen angeordnet sind.
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Eine solche Münze ist bei 8 dargestellt. Hit der Sendespule ist ein
Sinuswellengenerator 9 verbunden, und eine schematisch bei 10 dargestellte Einrichtung
liefert ein Ausgangssignal, welches charakteristisch ist für die Phasenverschiebung,
die das in der Empfangsspule induzierte Signal gegenüber dem an die Sendespule gelegten
Signal hat, wenn eine Münze oder ein anderer- Gegenstand anwesend ist. Der Verlauf
des Sendesignals und des Empfangssignals, der sich unter diesen Bedingungen ergibt,
ist bei a) bzw. b) in Figur 4 dargestellt.
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Diese erste Prüfung ist nicht auf das Erfassen irgendeiner
speziellen
Münze "abgestimat" und erfordert keine große Genauigkeit bei der Messung der Phasenverschiebung,
da sich die Phasenverschiebungen für Münzen verschiedener Werte ausreichend weit
unterscheiden und weil die notwendige Feststellung der Richtigkeit oder Echtheit
der Münze mit der zweiten Prüfung erfolgt.
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Das Ausgangssignal der ersten Münzprüf einrichtung wird dazu verwendet,
die Münze in eine von mehreren breiten Kategorien einzuordnen, was mit Hilfe eines
Mikrocomputers geschieht. Der Computer vergleicht die gemessene Phasenverschiebung
mit den Werten in einer Nachschlagetabelle in seinem Speicher, um die Kategorie
oder Klasse der Münze herauszufinden und die notwendigen Daten zu zu liefern, um
die zweite Münzprüfeinrichtung so einzustellen, daß sie die I'Iünze speziell auf
den erwarteten Wert prüft.
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Die Figur 5 zeigt schematisch den körperlich-raumlichen Aufbau des
mit zwei Prüfungen arbeitenden Münzdiskriminators, während die Figur. 6 das detailierte
Schaltbild zeigt. Gemäß Figur 5 ist eine Rückolatte 15 mit einem Kanal 14 versehen,
um Münzen von einem Einlaß 11 entweder zu einem Annahme-Auslaß 12 (im Falle korrekter
oder gültiger Münzen) oder zu einem Ablehnungs-Auslaß 13 (im Falle ungültiger Münzen)
laufen zu lassen. Die Rückplatte 15 ist wie dargestellt gegenüber der vertikalen
leicht geneigt, so daß eine bei 11 (oben an der Rückplatte) eingegebene Münze durch
ihre Schwerkraft entlang dem Kanal läuft, wobei sich ihre eine Seite stets flach
gegen den ebenen Boden des Kanals legt.
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An Anfang fällt die Münze, bis ihr Rand den oberen Rand 16 eines ersten
schrägen Teils 17 des Kanals trifft, worauf die Münze entlang dem schrägen Teil
weiterrollt bis zum oberen Ende eines abwärtsgehenden Kanalabschnitts 18,durch den
sie wiederum nach unten fällt. Abgelehnte llünzen fallen weiter durch eine Verlängerung
18a des Kanalabschnitts 18 zum Ablehnungs-Auslaß 13. Angenommene Münzen werden abgelenkt
durch
ein Blatt 19, das durch ein Annahme-Solenoid durch einen Schlit-z im Boden des Kanals
in der Richtung A quer in den Kanal hineingetrieben wird, so daß die angenommenen
Münzen längs dem unteren Rand 20 eines zweiten schrägen Abschnitts 21 des Kanals
rollen und dann zum Annahme-Auslaß 12 fallen.
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Die beiden Prüfungen werden an jeder Münze durchgeführt, wenn sich
die Münze in den in Figur 5 dargestellten Positionen I und II befindet, die beide
im schrägen Abschnitt 7 des Kanals liegen. Zwei Lichtwegfühler 22 und 23, die quer
in den Kanal blicken,fühlen den vorderen Rand der Münze, wenn diese ihre Prüfpositionen
I und II erreicht. Die beiden Spulen -6 und 7 der ersten Münzprüfeinrichtung (vgl.
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Figur 3) sind über und unter dem Kanal an der Position I angeordnet,
und die beiden Spulen der zweiten Münzprüfeinrichtung (die den beiden in Figur 1
dargestellten Spulen 1 und 2 entsprechen) sind über und unter dem Kanal an der Position
II angeordnet. Weil die- Münzen Immer in flachem Kontakt mit dem Kanalboden sind,haben
sie in jeder Position I und II stets genau die richtige Relativlage gegenüber dem
jeweiligen Spulenpaar.
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Als Rückbewegungssperre ist eine Federzunge 24 vorgesehen, die durch
das Gewicht einer Münze zum Boden des Kanals niedergedrückt wird, um die Münze vorbeizulassen.
Danach verhindert diese Sperre ein Zurückziehen der Münze, wie es mißbräuchlich
versucht werden könnte, indem man eine Münze am Ende eines Fadens in den Einlaß
steckt. Ein dritter Lichtwegietektor 25 spricht an, wenn eine Münze eine Position
III hinter der Rückholsperre 24 sicher erreicht hat.
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Die Figur 6 ist ein ausführliches Schaltbild der Anordnung nach Figur
5. Die hier dargestellte Anordnung ist speziell darauf zugeschnitten, zwischen den
10pf-, 5 f-, 1DM-, 2DMT und 5DM-Münzen der bundesdeutschen Währung in einem Münze
betätigten Gerät unterscheiden, das alle diese Münzen annimmt
und
den Wert der angenommenen Münzen zusammenrechnet.
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Die Schaltungsanordnung nach Figur 6 wird nachstehend näher erläutert.
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Ein 6 MHz-Signal wird über ein als Puffer wirkendes NAND-Glied G1
auf eine achtstufige Teilerschaltung gegeben, die aus integrierten Schaltungen B1
gebildet ist. Das Ausgangssignal der sechsten Stufe des Teilern (93,75 SHz) wird
an die Sendespule 6 der ersten Prüfeinrichtung gelegt, und zwar über einen verstellbaren
Widerstand VR1, der eine Feinjustierung der Phasenverschiebung zwischen dem Teil
er aus gang und dem Signal der Spule erlaubt. Die ersten fünf Stufen des Teilers
sind mit Eingängen einer insgesamt acht Eingänge auSweisenden Verriegelungsschaltung("Klinkschaltung")A1
verbunden, die eine Messung über einen 180-Grad-Bereich in 32 Teilungen von je 5,6
Grad erlaubt. Die Empfangsspule 7 ist mit den Eingängen einer Vergleichsschaltung
A2 verbunden, welche die Nulldurchgänge des in der Empfangsspule induzierten Signals
fühlt und deren Ausgang mit einem NAND-Glied G2 verbunden ist.
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Der Lichtwegdetektor für die erste Prüfeinrichtung besteht aus einer
Leuchtdiode BED1 und einem Phototransistor PT1, dessen Ausgang mit einem inverter
I1 verbunden ist, der eingangsseitig einen Schmitt-Trigger enthält und dessen Ausgang
über einen Inverter I2 zu dem NAND-Glied G2 führt. Wenn eine Münze ihre richtige
Position zur Unterbrechung des Lichtweges zwischen LED1 und PU1 erreicht hat, dann
wird am Ausgang des Inverters 12 ein hoher Pegel erzeugt, womit das Rückstell-Eingangssignal
für ein D.Flipflpp FF1 fortgenommen wird. Somit wird im Augenblick des Nulldurchgangs
ein hoher Pegel in das D-FlipFlop FF1 eingegeben, dessen Q-Ausgang mit einem weiteren
D-Flipflop FF2 verbunden ist, in welchem die positiv gerichtete Flanke des Signals
vom besagten Q-Ausgang durch das vom Ausgang des NAND-Gliedes G1 kommende 6 MHz-Signal
in die richtige Taktposition gebracht wird. Die so erzeugte negativ gerichtete Flanke
am Q-Ausgang des 1)-Flipflops FF2 führt zur Erzeugung eines hohen
Pegels
am Ausgangs eines NAND-Gliedes G3, der dazu verlfendet wird, die Klinschaltung Al
zu beaufschlagen und dadurch den Zustand des teilenden Zahlers im Aiigenblick des
Nulldurchgangs zu speichern.
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Die Anschlüsse 1, 2, 5, 6, 9, 12, 15, 16 und 19 der Elinkschaltung
sind mit einem-Ilikroprozessor (Modell 8080 von Intel) verbunden, und der Prozessor
prüft den Zustand der Klinkschaltung Al alle 2ms und liest den Zähiwert, der im-Augenblick
des Nulldurchgangs erreicht ist. Dieser Zählwert ist charakterisitisch für die Phasenverschiebung
zwischen der Sendespule 6 und der Empfangsspule 7. Der Prozessor vergleicht diesen
Wert der Phasenverschiebung mit Werten in einer Nachschlagetabelle und trifft eine
entsprechende Entscheidung, falls die Münze identifiziert wird als Exemplar mit
einem der fünf gültigen Nünzwerte.
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In diesem Fall setzt der Prozessor die Klinschaltung Al zurück und
stellt die zweite Prüfeinrichtung entsprechend ein.
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Das Ausgangssignal der letzten Stufe des Teilers B1 wird einem weiteren
Teiler zugeführt, der zwei D-Flipflops 32 enthält, um an seinen Ausgang eine 6KHz-Rechteckwelle
zu erzeugen. Der Rückstelleingang R dieser Teilerschaltung wird durch den Prozessor
so gesteuert, daß ihr 6EHz-Ausgangssignal nur erzeugt wird, wenn die erste Prüfung
zu Ende ist, so daß die in der ersten Prüfung durchgeführte Messung nicht gestört
werden kann. Die 6KHz-Rechteckwelle steuert über einen Transistor TR1 eine mit einem
Transistor TR2 gebildete Stromquelletund der rechteckwellenförmige Ausgangsstrom
dieser Quelle wird auf die Sende spule 1 der zweiten Prüfeinrichtung gegeben.
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Das 6KHz-Ausgangssignal gelangt außerdem an eine RC-Verzögerungsschaltung,
die jeweils gebildet wird durch einen ausgewählten von vier veränderbaren Widerständen
VR3, VR4, VR5, VR6 (jeweils in Reihe mit einem zugehörigen Festwiderstand
R22,
R21, R20, R19) und einen Kondensator C3. Ein Wählschalter S wählt unter Steuerung
durch den Prozessor eine der Widerstands-Reihenschaltungen aus und verbindet sie
mit der oberen Klemme des Kondesnators C3 je nachdem, welchen der gültigen Münzwerte
der Prozessor als Ergebnis der ersten Prüfung herausgefunden hat. Ein Vergleicher
A3 regeneriert das Ausgangssignal der RG-Verzögerungsschaltung und erzeugt eine
Rechteckwelle, die gegenüber der an die Sendespule 1 gelegten Rechteckwelle um die
Zeit t verzögert ist. Der Wert der Verzögerung t wird also abhängig davon eingestellt,
welcher Münzwert als Ergebnis der ersten Priifung erkannt wurde. Wegen der ähnlichen
Eigenschaften der 10pf- und 50pf-Münzen ist die Zeitverzögerung t, die erorderlich
ist, um in der zweiten Prüfeinrichtung einen Spannungsimpuls jeweils der gleichen
Amplitude zu erhalten, für diese beiden Münzen gleich groß. Somit wird für die beiden
genannten Münzen die gleiche Widerstands-Reihenschaltung ausgewählt, und die zweite
Prüfung verifiziert in diesem Fall, daß die Münze entweder eine 10pf- oder eine
50pf-Münze ist. Die Unterscheidung zwischen diesen beiden Münzen trifft der Prozessor
aufgrund der Phasenverschiebungsmessung, die in der ersten Prüfeinrichtung durchgeführt
worden ist.
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Die verzögerte Rechteckwelle vom Vergleicher steuert über einen Transistor
TR4 einen Transistor-TR3,- der die Rolle des in Figur 1 gezeigten Transistors 4
zum Kurzschließen der Empfangsspule 2 spielt. Die verzögerte Rechteckwelle wird
außerdem dazu verwendet, den in Figur 2 dargestellten Abfrageimpuls (e) zu erzeugen,
indem sie über eine RC-Verzögerungsschaltung VR7, C4 auf einen Inverter I3 gegeben
wird, der eingangsseitig einen Schmitt-Trigger enthält und an seinem Ausgang den
negativ gerichteten Abfragimpuls liefert, der einem Eingang eines NAND-Gliedes G4
zugeführt wird
Der zweite Lichtwegdetektor, der eine Leuchtdiode
BED2, einen Phototransistor PT2, und zwei Inverter 14 und 15 enthält und genauso
aufgebaut ist wie der erste Lichtwegdetektor, erzeugt am Ausgang einen verlängerten
hohen Pegel, der beginnt, wenn die Münze ihre richtige Position erreicht, und der
so lange andauert, bis der hintere Rand der Münze vorbeigelaufen- ist, Dieser hohe
Ausgangspegel wird dem NAND-Glied G4 und dem Rücksetzeingang eines D-Flipflops FF3
angelegt. -Die Folge ist, daß der Abfrageimpuls das Ausgangssignal des D-Flipflops
FF3 auf niedrigen Pegel gehen läßt, so daß ein Signal mit hohem Pegel von Ausgang
des NAND-Gliedes G3 durchgelassen wird, welches die Klinkschaltung dazu bringt,
Information an ihren Anschlüssen 17 und 18 aufzunehmen. Der hohe Pegel vom Lichtwegdetektor
wird außerdem über einen Inverter I6 auf den Anshluß 18 der Klinkschaltung gekoppelt,
um die Information zu geben, daß die zweite Prüfung durchgeführt wird.
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Die Spannungsspitze, die bei Fortnahme des vom Transistor TR3 bewirkten
Kurzschlusses an der Empfangsspule 2 erzeugt wird, beaufschlagt den negativen Eingang
eines Vergleichers A4 und den positiven Eingang eines Vergleichers A5. Wenn die
Amplitude dieser Spitze zwischen einer oberen Grenze und einer unteren Grenze liegt,
die von diesen Vergleichern vorgegeben werden, dann gelangt ein Ausgangssignal zum
Anschluß 17 der Klinkschaltung A1.
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Der dritte Lichtwegdetektor enthält eine Beuchtdiode BED5, einen Phottransistor
PT3 und zwei Inverter I7 und I8 und ist genauso aufgebaut wie der erste und der
zweite Detektor. Wenn der Lichtweg unterbrochen wird, weil die Münze die Position
III (Figur 5), erscheint am Ausgang eines weiteren Inverters 19 ein niedriger Pegel,
der dem NAND-Glied G3 angelegt wird, welches daraufhin einen hol . Pegel erzeugt,
der die Klinkschaltung Al in die Lage versetzt, an ihrem AnschluR 3 vom Inverter
I 8 die Information zu empfangen, daß der Lichtweg unterbrochen worden ist.
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Wenn die Riliik-schaltung die Information enthält, daß die zweite
und dritte Prüfung mit positiven Ergebnissen durchgeführt worden sind, dann reagiert
der Prozessor, um den Wert der angenommenen Münze zu registrieren. Falls die Minze
die erste und die zweite Prüfung bestanden hat, wird ein ran-Sistor TR6 leitend
gemacht, um das Annahme-Solenoid SOL zu erregen, das den Ablenker 19 (Figur 5) betätigt.
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Es wurde gefunden, daß die Eigenschaften der deutschen lQpf-, 5opf-
und 2DM-Münzen beträchtlich variieren, mehr als es bei den 1DH- und 5DM-Münzen der
Fall ist. Daher wird, wenn die eine oder andere der erstgenannten drei Münzen bei
der ersten Prüfung erkannt wird, das von den VergleicherS A4 und A5 definierte~
"Fenster" erweitert, indem der Erozessor einen Transistor TR5 leitend macht, der
parallel zu einem veränderbaren Widerstand YR9 in einer Widerstands-Reihenschaltung
VR9, R17, R 16 liegt, an deren Zwischenpunkte der positive Eingang des Vergleichers
A4 und der negative Eingang des Vergleichers A5 angeschlossen sind.
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Der dargestellte Verzögerungswähler S arbeitet in einem Analogbetrieb.
Die Steuerung könnte stattdessen aber auch digital sein. Hierzu könnte man den Wähler,
die auswählbaren Widerstände und den Vergleicher durch einen achtstufigen voreinstellbaren
Zahler ersetzen, der die-vorhandene Takteinrichtung benutzt und dessen Ilberlauf-Ausgang
den kurzschließenden Transistor TR3 steuert. Die vier verstellbaren Widerstände
3 bis VR6 könnten dann fortgelassen und durch Softwave-Steuerung ersetzt werden,
wobei für die 2Opf- und 50pf-Münzen gesonderte Verzögerungszeiten gewählt werden.
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Die Verzögerungszeit, -welche die Schaltung VR7, C4 bringt, kann ebenfalls
in digitaler Weise vom selben Zähler gesteuert werden.
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Die beschriebene Schaltung mißt in der ersten Prüfung die absolute
Phasenverschiebung zwischen der Sendespule und der Empfangsspule. Stattdessen könnte
auch die Phasenverschiebung
relativ zu der sich bei fehlender
Münze einstellenden Phasenverschiebung gemessen werden. Dem Prozessor muß dann die
sich ohne Münze einstellende Phasenverschiebung regelmäßig mitgeteilt werden, um
Temperatur- oder Langseitanderungen zu korrigieren. Beispielsweise kann die sich
ohne Münze ergebende Phasenverschiebung zu demjenigen Zeitpunkt festgestellt werden,
zu dem die Münze die Prüfung 2 erreicht, und die Information über diese Phasenverschiebung
wird dem Prozessor dann gleichzeitig mit dem Ergebnis der zweiten Prüfung mitgeteilt.
Ein zusätzliches D-Flipflop kann das Ergebnis der zweiten Prüfung so lange festhalten,
bis der sich ohne Münze ergebende Nulldurchgang der ersten Prüfeinrichtung erscheint,
und in diesem Augenblick wird dann alle Information in die Elimkschaltung Al eingegeben.
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Die Werte und Kenngrößen der Bauteile der Schaltung sind in Figur
6 angegeben; dieKlemmen oder Stifte der integrierten Schaltungen Al, B1 und S sind
in der gezeigten Weise angeschlossen. Bei der Klinkschaltung Al handelt es sich
um den Baustein 74LS273 des Herstellers Texas Instruments, und die beiden Schaltungen
B1 sind vom Typ 74393 des gleichen Herstellers. Die beiden Schaltungen B2 bestehen
aus dem Baustein MC 14013 und die Schaltung S aus dem Baustein MC 14016, jeweils
vom Hersteller Motorola. Die vier Vergleicher bestehen aus dem Bausteintyp LM 339
des Herstellers National Semiconductors,und die NAND-Glieder sind vom Bausteintyp
7410 der Firma Texas Instruments, mit Ausnahme des Gliedes G1, das vom Typ 7400
des gleichen Herstellers ist.
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Die D-Flipflops FF1, FF2 und FF3 sind vom Baustein 7474, die Inverter
I1, I3, I4 und I7 sind Bausteine 74Ö14;und die anderen Inverter sind Bausteine 7404,
alles vom Hersteller Texas Instruments. Die vier Spulen 1, 2, 6 und 7 sind alle
gleich und bestehen jeweils aus 300 Windungen eines 0,016mm dicken Kupferlackdrahtes,
der auf einer Wickelschablone von 15mm Durchmesser gewickelt ist.
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Bei der vorstehend in Verbindung mit Figur 6 beschriebenen Ausführungsform
der Erfindung werden in beiden Prüfungen die elektromagnetischen Eigenschaften der
Münzen auf völlig unterschiedlichen Wegen überprüft, und der Zusammenhang zwischen
den Prüfungen wird mittels eines Mikrocomputers (Mikroprozessor) hergestellt.
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Die erste Prüfung ist eine sehr einfache Prüfung, in der die Phasenverschiebung
eines Wechselsignals gemessen wird, das zwischen zwei Spulen zu beiden Seiten der
Münze übertragen wird. Die Prüfung ist nicht auf das genaue Erkennen einer speziellen
Münze gerichtet, und bei ihr muß die Phase nicht mit einer großen Genauigkeit gemessen
werden. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Phasenverschiebung digital
gemessen, indem das Wechselsignal als 9n,75 KHz-Signal von einem 62Ez-Signal abgeleitet
wird, das in einer Teilerschaltung (Zähler) durch 64 geteilt wird. Das Wechselsignal
kann auch ein 80 SHz-Signal sein, das von einem 5,12 PEz-Signal abgeleitet wird,
indem es über 6 Stufen eines Blnärzählers durch 64 geteilt wird. Der Nulldurchgang
des übertragenen Signals wird gefühlt, und der Zustand des Zählers im Augenblic-k
des Nulldurchgangs wird festgestellt.
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Dies ergibt eine digitale Anzeige der Phasenverschiebung.
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Das Ergebnis der digitalen Phasenmessung wird in den Mikro computer
gegeben, der den Wert mit gespeicherten Werten vergleicht, um zu bestimmen, in welche
Kategorie die geprüfte Münze gehört. Die in dem Mikrocomputer gespeicherten Werte
enthalten auch die Informationen, die es dem Mikroprozessor erlauben,-die Parameter
für die zweite Prüfung festzulegen.
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Die zweite Prüfung verwendet e-ine ähnliche Anordnung von zwei Spulen,
zwischen denen die Münze hindurchgeht. In diesem Fall werden die Impulse der elektromagnetischen
Energie von der ersten Spule übertragen und in die zweite Spule induziert, die kurzgeschlossen
gehalten wird. Nach einer
vorbestimmten Zeitverzögerung wird der
Kurzschluß der zweiten Spule aufgehoben, und die in der zweiten Spule verbliebene
ges»eicherte Energie erzeugt über die Spule eine Spannmgsspitze. Für jeden Wert
einer zu prüfenden Münze kann eine bestimmte Zeitverzögerung gewählt werden, die
einen Standardwert für die Höhe der Spannungsspitze ergibt.
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Diese Zeitverzögerung -wird durch den Mikrocompuber gemäß den Informationen
aus der ersten Prüfung gesteuert. Liegt der Spannungswert innerhalb eines vorgegebenen
Bereichs, d.h. unterhalb einer oberen Grenze und oberhalb einer unteren Grenze,
dann wird die Münze als gut erkannt und vom Mikrocomputer entsprechend verarbeitet.
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Um auch Münzen, die sich bei gleichem Material und gleichem Durchmesser
nur durch Prägung und Rändelung unterscheiden, sicher zu erkennen, kann eine dritte
Prüfung eingeführt werden. Diese dritte Prüfung kann mit Lichtreflexionsmessung
arbeiten. Hierbei wird von einer Lichtguelle (Infrarot) das von einem bestimmten
Bereich des Münzumfangs reflektierte Licht mit Sollparametern verglichen, die entsprechend
der in der ersten Prüfung gewonnenen Kategorie erkennung eingestellt werden. Aus
dem Integral der Gesamtheligkeit läßt sich Rückschluß auf die Randbeschaffenheit
der Münze ziehen.
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In einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung, die ohne Mitarbeit
eines Mikrocomputers auskommen kann, wird das Ausgangssignal der ersten Prüfeinrichtung,
d.h. das digital ermittelte Ergebnis der Phasenmessung, als Adresse auf einen Festwertspeicher
gegeben, der dann vom Datenausgang her die Parameter für die zweite Prüfung und
gegebenenfalls die dritte Prüfung abgibt. Der Festwertspeicher kann an seinen Ausgängen
auch die Münzwerte liefern, die dann noch mit den Ergebnissen der anderen Prüfungen
verknüpft werden.