DE3231116A1

DE3231116A1 - Verfahren und vorrichtung zur pruefung von muenzen mit der phasenverschiebung niedriger frequenzen

Info

Publication number: DE3231116A1
Application number: DE19823231116
Authority: DE
Inventors: Elwood Eugene 19365 Philadelphia Pa. Barnes
Original assignee: Mars Inc
Current assignee: Mars Inc
Priority date: 1981-08-21
Filing date: 1982-08-20
Publication date: 1983-03-31
Also published as: GB2106683A; JPS5843086A; US4398626A; FR2511792A1; JPH0614383B2

Description

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft die Prüfung von Münzen auf Echtheit und Nennwert, insbesondere die Prüfung der Eigenschaften des Münzenmaterials unter Verwendung eines niederfrequenten elektromagnetischen Feldes.

Im Gebiet der Münzprüfung ist es seit langem bekannt, daß die Wechselwirkung eines Objektes mit einem niederfrequenten elektromagnetischen Feld wenigstens teilweise dazu benutzt werden kann, die Materialzusammensetzung des Objektes und damit anzuzeigen, ob das Objekt eine annehmbare Münze ist, sowie deren Betrag. Ein entsprechender Stand der Technik ist in der ÜS-PS 3 059 749 beschrieben. Es ist ebenfalls bekannt, daß derartige niederfrequente Tests vorteilhaft mit einem oder mehreren anderen Tests bei höherer Frequenz kombiniert werden. Dies ist beispielsweise in der US-PS 3 870 137 beschrieben. Die optimalen Verfahren der Niederfrequenzuntersuchung haben in der Vergangenheit Brückenschaltungen eingesetzt, bei denen sowohl Phasen- wie auch Amplitudeneffekte der Wechselwirkung der Münze mit einem elektromagnetischen Feld untersucht werden.

Eine andere, für die Prüfung von Münzen vielfach verwendete Technik war die Sende-Empfangs-Technik, bei der mit 30

einem einer Fläche der Münze benachbarten Induktor ein elektrisches Feld erzeugt wird und die Kenngrößen des angrenzend zu der anderen Fläche der Münze empfangenen Signals untersucht werden, um die Echtheit und den Nennwert der Münze zu bestimmen.

Die US-Patentschriften 3 599 771 und 3 741 363 beispielsweise beschreiben eine Sendespule, die an beiden Enden ein elektromagnetisches Feld erzeugt. Benachbart zu und im Abstand von einem jeden Ende der Sendespule ist eine Sekundärspule angeordnet. Die beiden Sekundärspulen sind elektrisch in Reihe geschaltet und haben bezüglich des Sendespulenfeldes entgegengesetzte Orientierungen. Die unbekannte Münze wird zwischen einer Sekundärspule und der Sendespule angeordnet, und eine bekannte Münze wird zwischen der anderen Sekundärspule und der Sendespule angeordnet. Die unbekannte Münze wird nur angenommen, wenn das von den Sekundärspulen gelieferte Signal einen Schwellwert nicht übersteigt. Eine derartige Anordnung ist natürlieh nur zur Untersuchung eines Münzenwertes je Teststation geeignet.

Das US-Patent 3 966 034, ein Patent der Anmelderin der vorliegenden Anmeldung, offenbart ein phasenempfindliches Münzenunterscheidungsverfahren und eine entsprechende Vorrichtung, worin mit besonderem Erfolg die Sende-Empfangs-Technik zur Unterscheidung zwischen zwei ähnlichen Münzen, wie z.B. der britischen 5 P-Münze und der Westdeutschen 1 DM-Münze. Anders als die vorliegende Erfindung arbeiten die einzelnen Ausführungsbeispiele jenes Patentes bei relativ hohen Frequenzen (z.B. 320 kHz), und sie beruhen auf Unterschieden in dem Münzenvolumen zum Zweck der Unterscheidung zwischen ansonsten ähnlichen Münzen.

Die US-Patentschrift 4 086 527 beschreibt ein Münzenprüfgerät des Sende-Empfangs-Typs, bei dem die Sendespule von

einem gesteuerten Oszillator mit änderbarer Frequenz gespeist wird, der bei einer oder bei mehreren ausgewählten Frequenzen im Bereich von 5-300 kHz betrieben wird. Die Sekundär- oder Empfangsspule ist an einem nicht offenbarten "Quantifizierungsoperator"-Schaltkreis angeschlossen, der unter Berücksichtigung der Amplitude des sekundären Signals und dessen Phase bezüglich des primären (gesendeten) Signals die quantitative Information erzielt.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Untersuchen der Wechselwirkung von Münzen mit einem relativ niederfrequenten elektromagnetischen Feld, bei dem das Münzenmaterial eine besondere Rolle spielt. Die Sende-Empfangs-Technik wird eingesetzt, und die Phasenverschiebung, die aus der Gegenwart einer Münze oder eines anderen Objektes zwischen dem das Feld erzeugenden Sende-Induktor und dem Empfangs-Induktor resultiert, wird als Anzeige für die Identität der Münze verwendet. Um bei diesem Verfahren und dieser Vorrichtung die Fähigkeit, zwischen Münzen unterscheiden zu können, zu verbessern, wird ein nicht-linearer Verstärker zwischen der Empfangsspule und der Meßeinrichtung für die Phasenverschiebung eingesetzt. Der Verstärker führt eine zusätzliche Phasenverschiebung herbei, die in einer inversen Beziehung zu der Amplitude des Ausgangs der Empfangsspule steht.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der ins Einzelne gehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispieles einer Münzprüfschaltung nach der Erfindung,

323111b

Fig. 2 zeigt schematisch die Anordnung von für das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 geeigneten Induktoren,

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt eines Münzdurchganges entlang der Linie III-III der Fig. 2, der die Lage der für das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 geeigneten Sende- und Empfangsspulen darstellt,

Fig. 4 zeigt eine Sendespule für das Ausführungsbeispiel der Fig. 1,

Fig. 5 zeigt ein detailliertes Schaltbild einer für das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 geeigneten Schaltung.

Obgleich die entsprechend den Prinzipien der vorliegenden Erfindung aufgebaute Münzauswahlvorrichtung so ausgelegt sein kann, daß sie irgendeine Anzahl von Münzen aus Münzsätzen vieler Länder identifizieren und annehmen kann, wird die Erfindung angemessen durch die Erklärung seiner Anwendung auf die Identifizierung der 5-, 10-, und 25-Cent Münzen beschrieben. Die Figuren dienen nur der Darstellung und sind nicht notwendigerweise maßstäblich. In der folgenden Beschreibung wird der Ausdruck "Münze" sowohl für echte Münzen gebraucht wie auch für Spielmarken, unechte Münzen, Automaten- oder Wertmünzen, Unterlegscheiben und irgendwelche anderen Gegenstände, die von Personen für den Versuch verwendet werden, münzenbetriebene Vorrichtungen zu gebrauchen. Weiterhin wird zeitweise in der Beschreibung der Einfachheit halber die Münzenbewegung als Drehbewegung beschrieben; so lange es nicht anders ausgedrückt wird, werden jedoch ebenfalls Translationsbewegungen und andere Bewegungsarten in Betracht gezogen. Desgleichen können, obgleich besondere Arten von logi-

■ ~ sehen Schaltungen in Verbindung mit den nachfolgend im einzelnen beschriebenen Ausführungsbeispielen offenbart

werden, andere logische Schaltungen eingesetzt werden, um äquivalente Ergebnisse zu erzielen, ohne daß man sich von dem Gegenstand der Erfindung entfernt.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Münzprüfschaltung 10 gemäß der Erfindung. Die Münzprüfschaltung 10 umfaßt zwei Hauptteile: den Sender 20 und den Empfänger 50. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die wesentlichen Bestandteile des Senders 20 eine Sendespule 32, eine Oszillator-Schaltung 40, eine Frequenzteilerschaltung 45 und eine Treiberschaltung 46. Die Hauptbestandteile des Empfängers 50 sind die Empfängerspule 32a, der Verstärker 60 und die Torschaltung 70. Der Ausgang des Empfängers 50 wird einer Zähl- und Verarbeitungsschaltung 80 zugeführt, deren Einzelheiten nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind.

Die Fig. 2 und 3 zeigen den mechanischen Teil einer Münzenhandhabungsvorrichtung 11, der für dieses Ausführungsbeispiel geeignet ist und einen Platz für die Sende- und Empfangsspulen 32 und 32a umfaßt. (Für eine vollständigere Prüfung der Eigenschaften von Münzen kann in der gleichen Vorrichtung mit Vorteil eine bei einer relativ höheren Frequenz arbeitende induktive Münzprüfschaltung eingesetzt werden, z.B. die in der anhängigen, am 21.8.1981 .eingereichten Anmeldung "coin examination apparatus employing an AL relaxion oscillator", Serial No. 295 139. Die in einem Ausführungsbeispiel jener Anmeldung offenbarten Standplätze der Spulen sind mit den gestrichelten Linien 37 und 39 in der Fig.2 der vorliegenden Anmeldung angedeutet).

Das Münzenhandhabungsgerät 11 umfaßt einen konventionellen Münzenaufnahmebecher 31, zwei beabstandete Seitenwände 36 und 38, die mit einer Federgelenkvorrichtung 34 ähnlich

der in dem US-Patent 3 907 086 dargestellten Weise miteinander verbunden sind, mit dem Unterschied, daß die in jener Patentschrift beschriebene Verzögerungsvorrichtung nicht notwendigerweise verwendet wird. Die Seitenwände 36, 38 sind leicht gegen die Vertikale gekippt, so daß die Münzen flach an der Seitenwand anliegen, an der die Empfängerspule 32a angeordnet ist, hier also an der vorderen Seitenwand 38. Die in den Fig. 2 und 3 dargestellten Teile der Vorrichtung 11 umfassen ferner eine erste, unter den Münzeneintrittstrichter 31 angeordnete Münzenführungsbahn 33, die eine Schneide oder Kante einer ersten Energiedissipationsvorrichtung aufweist, sowie eine zweite Münzenführungsbahn 35 mit einer Schneide einer zweiten Energiedissipationsvorrichtung 35a, welche den Anfangsteil der Münzenlaufbahn bilden, und einen aus Plastik gegossenen Endteil der Münzenlaufbahn entlang der Seitenwand 36. Die Energievernichtungsvorrichtungen 33, 35a, die Bahn 35 und die Seitenwände 36, 38 bilden einen Münzendurchgang von dem Münzeneintrittstrichter entlang den Münzprüfspulen 32, 32a. In die Vorrichtung 11 eintretende Münzen fallen hochkant auf ein erstes Energievernichtungselement 33, rollen weiter und fallen auf ein zweites Energievernichtungselement 35, das den ersten Teil der Münzenführungsbahn 35 bildet, auf der die Münze entlang der Sendespule und der Empfängerspule 32a läuft.

Die in der Fig. 4 dargestellte Sendespule ist solcher Art, daß sie ein aus ihren Enden vorspringendes magnetisches Feld erzeugt. Der Kern 26 der Sendespule 32 ist in diesem Fall hanteiförmig und umfaßt zwei zylindrische Endstücke von relativ großem Durchmesser, die durch einen zentralen Teil mit kleinerem Durchmesser verbunden sind. Die Spule 27 ist um den zentralen Teil des Kernes 26 gewickelt und die Enden der Spule 27 sind an Leiter 28a

und 28b angeschlossen.

Gemäß den Fig. 2 und 3 ist die Sendespule 32 in einem Rücksprung in der hinteren, aus Plastik bestehenden Seitenwand 36 des Münzgerätes angeordnet, wobei ein Ende 29 an den von den Seitenwänden 36 und 38 gebildeten Münzdurchgang angrenzt. In einem Rücksprung der gegenüberliegenden vorderen Seitenwand 38 befindet sich die Empfangsspule 32a. Sie ist in der üblichen Weise mit einem Topfkern aufgebaut. Die Achsen der beiden Spulen 32 und 32a fallen in diesem Ausführungsbeispiel zusammen, obgleich dies nicht notwendigerweise bei allen Ausführungsformen der Erfindung so sein muß.

Bei diesem Ausführungsbeispiel, das vornehmlich für die Identifikation von Münzgeld der Vereinigten Staaten ausgelegt ist, besitzen die einander nächsten Flächen der Spulen 32 und 32a einen Abstand von etwa 3,8 mm. Die Achsen der Spulen 32 und 32a befinden sich 9,77 mm oberhalb der Führungsbahn 35, auf denen die Münzen beim Durchgang durch den Münzprüfteil der Vorrichtung entlangrollen. Die Sendespule 32 ist 10 mm lang, hat einen Durchmesser von 8 mm und einen zentralen Teil von 3,6 mm Länge, ihre Induktanz beträgt 10 mH. Die Empfängerspule 32a ist etwa 7 mm tief, hat einen Durchmesser von 13,63 mm und eine Induktanz von 52 mH.

Die Fig. 5 zeigt ein ins Einzelne gehendes Schaltbild einer Schaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Oszillator 40 in dem Sender 20 ist ein astabiler RC-Oszillator, der eine Rechteckschwingung mit einer Frequenz von etwa 12 kHz erzeugt. Dieses Signal ist in weitem Umfang unabhängig von der Spannung und der Temperatur. Die Frequenz der Schwingung kann durch Einstellen des Rückkopplungswiderstandes 42 verändert

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werden. Der Verstärker 41 in dem Oszillator 40 ist durch einen Teil eines Komparators mit offenen Kollektor des Typs National Semiconductor LM 339 gegeben. Sein positiver Eingang ist mit entweder ein Drittel oder zwei Drittel der Versorgungsspannung (hier + 5 Volt Gleichspannung) vorgespannt, je nach dessen Ausgangszustand. Das Laden und Entladen des Kondensators 43 an dem invertierenden (-)-Eingangsanschluß des Verstärkers 41 liefert den Schwingungsvorgang zusammen mit dem Hysteresewiderstand 44, der zwischen den Ausgang des Verstärkers 41 und dessen nicht invertierenden Eingang (+) geschaltet ist. Damit liefert der Oszillator 40 der Frequenzteilerschaltung 45 eine stabile Rechteckschwingung von 12 kHz und mit einem Tastverhältnis von etwa 50 %· Die Frequenzteilerschaltung 45 umfaßt ein konventionelles JK-Flip-Flop (z.B. den Typ 74 LS 76 von National Semiconductor), das als Kipp-Flip-Flop geschaltet ist. Demzufolge liefert es an_jedem seiner Ausgänge Q und Q ein Ausgangssignal mit einem Tastverhältnis von 50 % und der halben Oszillatorfrequenz/ im vorliegenden Beispiel also von 6 kHz.

Der Q-Ausgang des Teiler-Flip-Flops 45 ist an die Treiberschaltung 46 angeschlossen. Der Ausgang des Flip-Flops 45 steuert die Basis des Sende-Treibertransistors 47 aus. Der Strom durch die Sendespule 32 wird durch den Widerstand 48 (hier 300 0hm) begrenzt, der in Reihe mit der Spule 32 geschaltet ist. Der Strom durch die Sendespule 32 gehorcht bei einem Einschalten des Treibertransistors 47 der folgenden Gleichung:

-B₁₁VL ¹L - ^VCC ^<1 - ^e '

wobei R^ der Reihenwiderstand aus dem Widerstand 48 und dem Widerstand der Induktionsspule ist. Mit den in der Schaltung verwendeten Werten R = 300 und L= 10 mH wird

diese Gleichung zu

i_ = 16,7 (1 - e"^{3 x 10} ^t)

Xj

Wenn der Transistor Q1 gerade abgeschaltet ist, d.h. wenn t = Zykluszeit χ Zyklusbruchteil, während dem der Transistor 47 durchgesc
ist, so ist

47 durchgeschaltet ist, gleich (1/6 kHz) χ 1/2 = 84 χ 10

i_T = 16,7 (1 - 0,08) oder

i = 16,7 (0,92) = 15,6 mA. Ju

Damit ist der Strom auf seinen beinahe maximal möglichen Wert angestiegen, wenn die Ansteuerung von dem Transistor 47 weggenommen wird, d.h. wenn die Rechteckschwingung am Ausgang des Flip-Flops 45 auf tiefem Pegel ist. Wenn der Transistor 47 ausschaltet, so wird die über die Spule 32 gelegte Diode 49 in Vorwärtsrichtung vorgespannt und der Strom durch die Spule 32 geht auf Null zurück. Damit liefert die Treiberschaltung 46 eine nahezu dreieckige Wellenform für den Strom durch die Sendespule 32, was zu einem elektromagnetischen Feld in dem Münzdurchgang führt.

Der Eingang des Empfängers 50 ist durch die Kopplung der Induktionsspule 32 an die Empfangsspule 32a gegeben. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Empfänger 50 durch den über die Empfangsspule 32a gelegten Kondensator 51 von 0,01 uF + 5 % auf etwa 7 kHz abgestimmt. Die Amplitude des an der Empfangsspule 32a abfallenden Wechselspannungssignals liegt normalerweise in dem Bereich zwischen 50 bis 100 mV (Spitze zu Spitze), wenn sich eine Münze zwischen den Spulen 32 und 32a befindet. Die Mittelfrequenz des Durchlaßbereiches des Abstimmkreises, der durch die Empfangsspule 32a und den darübergelegten Kondensator

51 gegeben ist, liegt absichtlich nahe bei aber getrennt von der Sollfrequenz des Flip-Flops 45. In diesem Fall ist der Empfänger 50 auf eine höhere Frequenz abgestimmt. Als Folge dieses Versatzes und der Frequenz-Amplitude-Ansprech-Charakteristik (des Frequenzganges) dieses Abstimmkreises erzeugt eine Veränderung der Oszillationsfrequenz mittels des einstellbaren Widerstandes 42 eine Änderung in der Amplitude des Signals am Ausgang der Empfangsspule 32a.

Bei diesem Ausführungsbeispiel beruht der Empfangsteil 50 auf einem dreistufigen, wechselspannungsmäßig gekoppelten Verstärker 60. Die Verstärker 61, 62 und 63 sind Stromverstärker des Typs National Semiconductor LM 3900, die in der nicht—invertierenden Betriebsweise eingesetzt werden.

Die erste Verstärkerstufe des Verstärkers 60 besitzt einen Verstärkungsfaktor von etwa 13,3, der sich durch Division des Wertes des negativen Rückkopplungswiderstandes 616 (200 K), der zwischen den Ausgang des Verstärkers 61 und dessen invertierenden (-) Eingang geschaltet ist, durch den Wert des seriellen Eingangwiderstandes 612 (15 K) ergibt. Ein aus den Widerständen 614 und 615 (jeder 1 K) bestehendes Vorspannungsnetzwerk liefert eine Spannung von + 2,5 Volt Gleichspannung zum Betrieb der Verstärker. Um die Grundlinie des Ausgangssignals des Verstärkers 61 auf den Mittelpunkt zwischen 0 Volt und 5,0 Volt Gleichspannung der Spannungsversorgungsleitungen zu legen, ist . der Wert des Widerstandes 613, der zwischen dem Mittelpunkt des Vorspannungsnetzwerkes 614, 615 und dem nicht invertierenden Eingang des Verstärkers 61 geschaltet ist, gleich dem Wert des Rückkopplungswiderstandes 616. Zusätzlich ist ein Hysteresewiderstand 617 zwischen dem Ausgang des Verstärkers 61 und dem nicht invertierenden (+) Eingang vorgesehen. Der Hysteresewiderstand 615 lie-

fert eine ausreichende positive Rückkopplung,um ein Triggern durch Rauschen und Schaltstöße zu verhindern und um nachteilige Kopplungseffekte zwischen den Stufen aufgrund von deren gemeinsamer Stromquelle bei tiefem Signalpegel zu reduzieren, z.B. wenn aufgrund der Gegenwart einer Münze, die einen hohen Prozentsatz des Feldes von der Sendespule 32 absorbiert oder blockiert.

Der Ausgang der ersten Stufe ist wechselspannungsmäßig an die zweite Stufe mit einem Kondensator 619 gekoppelt.

Die den Verstärker 62 umfassende zweite Stufe ist der ersten Stufe sehr ähnlich mit der Ausnahme, daß der von dem Eingangswiderstand 622 und dem Rückkopplungswiderstand 626 bestimmte Verstärkungsfaktor etwa 39,1 beträgt.

Die dritte und letzte Verstärkerstufe ist den anderen Stufen ähnlich mit der Ausnahme, daß der Hysteresewiderstand fehlt. Ihr durch den Eingangswiderstand und den Rückkopplungswiderstand 632 bzw. 636 bestimmter Verstärkungsfaktor beträgt etwa 19,6. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Rückkopplungswiderstand 636 kleiner als jener der anderen Stufen, er beträgt 100 K anstelle von 200 K, und der Wert des Vorspannungswiderstandes 633 ist entsprechend herabgesetzt. Da die Gesamtverstärkung der drei Stufen etwa 10.000 beträgt, hat die letzte Stufe beinahe 'die Charakteristik eines Komparators, weil ihr Ausgang sehr schnell zwischen dem Potential der Versorgungsspannungsleitungen hin und herwechselt.

Der Ausgang des Verstärkers 60 ist eine Rechteckschwingung, deren Impulsbreite und Phase (bezüglich des Ausganges der Teilerschaltung 45) sich mit der Gegenwart und dem Typ der die Spulen 32 und 32a beeinflussenden Münze ändern. ■ - Die Phasenverschiebung am Ausgang des Verstärkers 60 ist hauptsächlich durch die Veränderung des durch die unter-

- 1 V-

suchte Münze durchtretenden und sie umgebenden elektromagnetischen Feldes bedingt. Gemäß der vorliegenden Erfindung führt der Verstärker 60 eine zusätzliche Phasenverschiebung herbei, die in inverser Beziehung zu der Amplitude des Ausganges der Empfangsspule 32a steht. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird dieses nicht-lineare Ansprechen mit Stromverstärkern 61 , 62 und 63 vom Norton-Typ erzielt. Der Grund dafür, daß eine zusätzliche Phasenverschiebung eingeführt wird, ist zweifacher Art. Zunächst haben die Erfinder herausgefunden, daß es wünschenswert ist, zwischen zwei unterschiedlichen Münzen zu unterscheiden, die unterschiedliche Beträge an Energie des elektromagnetischen Feldes absorbieren und die dadurch an dem Ausgang der Empfangsspule 32a unterschiedliche Signalamplituden hervorrufen, die im übrigen jedoch im wesentlichen die gleiche Phasenverschiebung hervorrufen. Zwei derartige Münzen sind das US 25- Centstück und die britische 2 P-Münze Durch Einführen einer amplitudenabhängigen zusätzlichen Phasenverschiebung am Ausgang des Verstärkers 60 können damit diese Münzen leicht unterschieden werden. Zweitens bewirkt die zusätzliche Phasenverschiebung wegen des Versatzes dieser Frequenz gegen das Zentrum des Durchlaßbereiches des Empfängers 50 und wegen des Frequenzganges des Empfängers 50, daß die Breite des Ausgangsimpulses des Verstärkers 60 von der Oszillationsfrequenz der Oszillatorschaltung 20 abhängt.

Der Ausgang des Verstärkers 60 wird von einer analogen Rechteckschwingung, die eine schlecht abgegrenzte Gestalt bei tiefen Pegeln haben kann, durch die Torschaltung 70 in eine gut definierte Rechteckschwingung für Digitalschaltungen umgewandelt. Die Diode 71 führt dazu, daß der Tiefpegelanteil des Ausgangssignals des Verstärkers 60 von der Torschaltung 70 ignoriert wird. Der Transistor 72, in diesem Fall ein Transistor des Typs 2N3563, liefert ein gut ab-

ν ■ · * * ν-

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gegrenztes Rechtecksignal. Das NAND-Gatter 73, ein Teil des NAND-Gatters vom Typ National Semiconductor 74LS1O, dient dazu, das Ausgangssignal des Transistors 72 zu invertieren, um die gleiche Anschlußrichtung wie beim Ausgang des Verstärkers 60 aufrechtzuerhalten.

Das Signal des NAND-Gatters 73 wird an einen Eingang des NAND-Gatters 78 ebenso wie das Signal des Q-Ausganges des Flip-Flops 45 des Sendeteiles angelegt, und ebenso Impulse mit einer Wiederholungsfrequenz von 2 MHz eines Taktgebers 55, der ein Bestandteil eines das System steuernden Mikroprozessors sein kann. Demzufolge ist der Ausgang des NAND-Gatters 78 eine Folge von Impulsen, deren Zahl repräsentativ ist sowohl für die Phasenverschiebung zwischen dem gesendeten und den empfangenen Signalen wie für die Amplitude des empfangenen Signals. Bei der voran beschriebenen Schaltung ergibt sich bei verschiedenen Bedingungen für das numerische Zählergebnis der Impulsspitzen am Ausgang des NAND-Gatters 78 folgendes:
20

Bedingung Zählergebnis

keine Münze 0

US 5 cents 16-20

US 10 cents 83

US 25 cents 85

US I 1 (Anthony) 85

U.K. 2 P (repräsentativ)
für Kupferscheiben) 90-92

Die Zähl- und Konvertierungsschaltung 80, die eine festverdrahtete Schaltung oder ein Mikroprozessor sein kann, zählt die Impulse des NAND-Gatters 78 und liefert auf der Basis der Zählung der Impulsspitzen und der zuvor gespeicherten Information eine Anzeige für die Identität der Münze. Durch Veränderung der Frequenz der Oszillator-

schaltung in der oben beschriebenen Weise kann das von einem einzelnen Gerät erzielte Zählergebnis (das von einer Norm aufgrund von Abweichungen der einzelnen Komponenten abweichen kann) so angepaßt werden, daß es einem gespeicherten, akzeptierbaren Zählergebnis entspricht. Beispielsweise kann die Frequenz für eine US 25-Cent-Münze so eingestellt werden, daß das Zählergebnis 85 ist. Diese Justierung ändert in ausrexchendem Umfang die Zählergebnisse für andere Münzen, so daß durch diese einzelne, einfache Justierung alle in den richtigen Bereich gebracht werden.

Claims

PATENTANW/Wrh STREHL SCHÜIiEL-IIOPF SCHULZ WIDENMAYEKSTRASSE 17. I) 8000 MÜNCHEN 22 Mars, Inc. DEA-25813 20, August 1982 VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR PRÜFUNG VON MÜNZEN MIT DER PHASENVERSCHIEBUNG NIEDRIGER FREQUENZEN Patentansprüche

1./ Verfahren zum Prüfen von Münzen, bei dem ein niederfrequentes elektrisches Feld erzeugt wird, eine Münze einem von einer von dem niederfrequenten Signal angesteuerten ersten Spule (32) erzeugten elektromagnetischem Feld ausgesetzt wird, ein Teil des Feldes mit einer zweiten Spule (32a) empfangen wird, wenn sich die Münze zwischen der ersten und der zweiten Spule befindet,
der von dem Feld erzeugte elektrische Ausgang der zweiten Spule verstärkt wird, und bei dem die Phasenverschiebung zwischen dem die erste Spule ansteuernden niederfrequenten Signal und dem verstärkten Ausgang der zweiten Spule gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Phasenverschiebung, die in inverser Beziehung zu der Amplitude des Ausganges der zweiten Spule steht, in das verstärkte Ausgangssignal der zweiten Spule eingeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die zusätzliche Phasenverschiebung bei dem Verfahrensschritt der Verstärkung eingeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Frequenz des niederfrequenten Signals in dem Bereich zwischen 1 und 50 kHz liegt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Frequenz des niederfrequenten Signals etwa 6 kHz beträgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Spule Teil einer abgestimmten Schaltung ist, bei der das Zentrum des Durchlaßbereiches gegen die Frequenz des niederfrequenten Signals versetzt ist.

6. Gerät zum Prüfen von Münzen mit einer Einrichtung (36, 38),die einen Münzdurchgang abgrenzt, gekennzeichnet durch
eine Vorrichtung (40, 45, 46) zum Erzeugen eines niederfrequenten elektrischen Signals,

eine erste Spule (32), die an den Ausgang der Signalerzeugungsvorrichtung angeschlossen ist, wobei die erste Spule an einer Seite des Münzdurchganges derart angeordnet ist, daß sie in dem Münzdurchgang ein elektromagnetisches Feld erzeugt,

eine zweite Spule (32a), die an der anderen Seite des Münzdurchganges bei der ersten Spule an einem Ort angeordnet ist, wo die zu untersuchenden Münzen zwischen der ersten und der zweiten Spule durchtreten, wobei die zweite Spule so eingerichtet ist, daß sie einen Teil des in dem

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_M -j

Durchgang herrschenden Feldes empfängt, einen Verstärker (60), der so geschaltet ist, daß er den Ausgang der zweiten Spule empfängt, eine Vorrichtung (55, 78) zum Messen der Phasenverschiebung zwischen dem niederfrequenten Signal und dem Ausgang des Verstärkers,

und durch eine Vorrichtung (60) zum Einführen einer zusätzlichen Phasenverschiebung in den Ausgang des Verstärkers, die in inverser Beziehung zu der Amplitude des Ausganges der zweiten Spule steht.

7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker selbst die zusätzliche Phasenverschiebung einführen kann.

8. Gerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Frequenz des niederfrequenten Signals im Bereich zwischen 1 und 200 kHz liegt.

9. Gerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Frequenz des niederfrequenten Signals etwa 6 kHz beträgt.

10. Gerät nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Erzeugung eines niederfrequenten Signals einen astabilen Oszillator (40) umfaßt.

11. Gerät nach Anspruch 10, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Vorrichtung zum Erzeugen eines niederfrequenten Signals einen Frequenzteiler (45) aufweist, der ein Ausgangstastverhältnis von etwa 50 % besitzt.

12. Gerät nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Spule (32) einen hanteiförmigen Kern (26) besitzt, wobei ein Ende (29) der Hantel der zweiten Spule (32a) gegenüberliegt.

13. Gerät nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Spule (32a) einen Topfkern besitzt.

14. Gerät nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Spule (32a) Teil eines Abstimmkreises (32a, 51) ist, bei dem das Zentrum des Durchlaßbereiches gegenüber der Frequenz des niederfrequenten Signales versetzt ist.

15. Gerät nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet , daß der Verstärker zwei oder mehr wechselspannungsmäßig gekoppelte Verstärkerstufen (61, 62, 63) umfaßt, wobei wenigstens eine der Stufen (61, 62, 63) vom Norton-Typ ist.

16. Gerät nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen dem Ausgang des Verstärkers und der Vorrichtung zur Messung der Phasenverschiebung ein Signal-Rechteckumformer (70) geschaltet ist.

17. Gerät nach einem der Ansprüche 6 bis 16, dadurch gekennzeichnet , daß eine Quelle (55) für Taktimpulse hoher Frequenz vorgesehen ist, wobei die Vorrichtung zur Messung der Phasenverschiebung einen Zähler (80) und eine Gatterschaltung (78) umfaßt, deren Eingänge so geschaltet sind, daß sie die Signale von der Vorrichtung (40, 45, 46) zur Erzeugung eines niederfrequenten Signals, das Ausgangssignal des Verstärkers und das der

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Quelle für hochfrequente Taktimpulse empfängt, und wobei der Ausgang der Gatterschaltung an die Zählvorrichtung angeschlossen ist.

18. Gerät nach einem der Ansprüche 6 bis 17, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorrichtung (40, 45, 46) zum Erzeugen eines niederfrequenten elektrischen Signals einen einstellbaren Widerstand (42) zum Ändern der Frequenz des niederfrequenten elektrischen Signals umfaßt.

19. Verfahren zum Prüfen von Münzen, bei dem eine Münze einem oszillierenden elektromagnetischen Feld eines induktiven Münzprüfsystems ausgesetzt wird und die in dem Ausgangssignal dieses Systems verursachte Phasenverschiebung gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Phasenverschiebung in das Ausgangssignal eingeführt wird, die in Beziehung zu der Amplitude des Ausgangssignales steht, wobei voneinander verschiedene Münzen, die ansonsten ähnliche Phasenverschiebungen, jedoch unterschiedliche Amplituden in dem Ausgangssignal hervorrufen, darin tatsächlich unterschiedliche Phasenverschiebungen erzeugen.