DE3689514T2

DE3689514T2 - Verfahren zum Identifizieren von Münzen.

Info

Publication number: DE3689514T2
Application number: DE3689514T
Authority: DE
Inventors: Kai Boerje Hansen
Original assignee: Alcatel Kirk AS
Current assignee: Alcatel Kirk AS
Priority date: 1985-11-27
Filing date: 1986-10-21
Publication date: 1994-06-23
Anticipated expiration: 2006-10-22
Also published as: FI88968B; AU6519686A; JPH0529959B2; NZ218263A; DK547985D0; AU585092B2; FI864580A0; DK158418C; FI88968C; NO171936B; EP0224946B1; FI864580A; DK158418B; JPS62131397A; ES2047475T3; EP0224946A2; ATE99816T1; NO864581D0; EP0224946A3; NO171936C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Identifizieren von Münzen einschließlich die Führung einer Münze durch einen Durchlaß, in welchem gewisse Eigenschaften der Münze durch eine elektromagnetische Vorrichtung gemessen werden, und wo eine Anzahl von Messungen an unterschiedlichen Positionen der Münze innerhalb des Durchlasses vorgenommen werden, einschließlich zwei elektromagnetische Messungen, welche gewisse Dämpfungen eines von der elektromagnetischen Vorrichtung gelieferten Ruhemodus-Signales darstellen, an Positionen, die durch Münzenkanten- Fühlmittel bestimmt werden.
Ein solches Verfahren ist z. B. bekannt vom Dokument US-A-4,234,071. Weiter sind Münzen-Filter schon bekannt von z. B.: - UK-Pat-Appl. No. 2.107.104, welche einen Münzenidentifikationsapparat beschreibt, welcher eine auf einem Ferritkern gewickelte induktive Spule besitzt, welcher zwei Pole hat, die in der Größe und der Stellung den zu detektierenden Münzen angepaßt sind. Der Effekt der Münzen auf das elektromagnetische Feld wird gemessen, wenn die Münze zwischen den Polen ist und wenn sie jeder Poloberfläche gegenüberliegt. - UK-Pat-Appl. No. 2.086.633, welche eine Münzen-Auswahlvorrichtung beschreibt und eine Kombination von elektromagnetischen und photoelektrischen Sensoren besitzt, um zu urteilen zwischen Münzen von unterschiedlicher Permeabilität. - DE-OS-2.716.740, welche eine Vorrichtung beschreibt, welche ein kompliziertes System von kapazitiven, induktiven und photoelektrischen Sensoren aufweist für die Identifikation von Münzen. - EP-A-0 066 013 beschreibt ein Verfahren zur Identifikation von Münzen mit einer Führung einer Münze durch einen Durchgang, bei welchem gewisse Eigenschaften der Münze durch elektromagnetische Vorrichtungen gemessen werden und wo drei elektromagnetische Messungen an verschiedenen Positionen der Münze innerhalb des Durchgangs vorgenommen werden. Eine erste Messung (N&sub1;) stellt eine maximale Dämpfung eines Ruhemodussignales dar, das von einer elektromagnetischen Vorrichtung (L&sub1;, L&sub2;) für eine erste Frequenz (f&sub1;) geliefert wird. Eine zweite Messung (N&sub2;) stellt eine maximale Dämpfung eines Ruhemodussignales dar, das von einer andern elektromagnetischen Vorrichtung (L&sub3;, L&sub4;) für eine zweite Frequenz (f&sub2;) geliefert wird. Eine dritte Messung (N&sub3;) stellt eine gewisse Dämpfung des genannten Ruhemodussignales, dar, das von der elektromagnetischen Vorrichtung (L&sub3;, L&sub4;) an einer Position geliefert wird, die von der Münzenkantensensormitteln bestimmt wird, die durch eine andere elektromagnetische Vorrichtung (5) gebildet werden, die nahe der elektromagnetischen Vorrichtung (L&sub3;, L&sub4;) angeordnet ist.
Diese bekannten Verfahren werden betrachtet, daß sie ziemlich unzuverlässige Resultate ergeben und der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Nachteile der bekannten Münzenfilter zu überwinden.
Die Hauptmerkmale der vorliegenden Erfindung sind in den Ansprüchen definiert.
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Münzenfilter erhalten, welches unabhängig ist von der Zeit, die für eine Münze notwendig ist, um einen Detektor zu passieren. Es ist einfach, indem es nur einen Satz von elektromagnetischen Spulen verwendet, um eine Mehrzahl von aufeinanderfolgenden elektromagnetischen Messungen für jede Münze vorzunehmen. Die Münzenpositionen, an welchen die Messungen erfolgen, sind durch die Münze selbst bestimmt.
Die oben erwähnten und andere Merkmale und Ziele der vorliegenden Erfindung werden klar erscheinen von der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche zusammen mit der Zeichnung erfolgt, wo - Fig. 1 die allgemeinen Prinzipien der Münzenkanten-Detektionsmittel zeigt, bezogen auf einen Satz von gekoppelten Spulen; - Fig. 2 und 3 die Spulen-Eingangs und -Ausgangssignale zeigen, die beim Ruhemodus und beim aktivierten Modus auftreten; - Fig. 4 die Wirkung der Anordnung eines Münzenkantendetektors nahe der Oberkante der Münze zeigt; - Fig. 5 ein Blockschema einer Münzenidentifikationsschaltung zeigt; - Fig. 6 Spannungen von bedeutsamen Signalen zeigt, die in der Schaltung nach Fig. 5 auftreten; und - Fig. 7 die zwischenzeitlich gespeicherten Resultate des Münzenidentifikators zeigt.
Die allgemeinen Prinzipien sind in Fig. 1 dargestellt. Alle eingeführten Münzen 1 laufen eine Rampe 2 herunter und alle Messungen werden dynamisch innerhalb einer kurzen Zeit und unter Verwendung einer minimalen Leistung durchgeführt.
Die Münze unterbricht eine Anzahl von Lichtkanälen 3, 4, 5, bevor sie die Mitte eines Paares von Spulen 6 passiert.
Die Reduktion der Kopplung zwischen Spulen wird, in mehreren, durch die Lichtkanäle gesteuerten Positionen mehrmals gemessen.
Die Prinzipien von Messungen werden in den Fig. 2-4 dargestellt. Die Kopplung zwischen den Spulen 6 wird zuerst beschrieben. Ein sinusförmiges Signal E wird durch eine Spule CE abgegeben. Wenn keine Münze zwischen den zwei Spulen (CE, CR) ist, wird das Signal unabgeschwächt empfangen. Die Amplitude des empfangenen Signales R ist bestimmt durch den Kopplungsfaktor der zwei Spulen. Wenn eine Münze zwischen die zwei Spulen (CE, CR) kommt, wird das empfangene Signal abgeschwächt.
Die Differenz in der Amplitude (Dämpfung Ai) auf dem empfangenen Signal sind die Resultate (A1, A2, A3, . . . An und Amax), welche für verschiedene Positionen der Münze gemessen werden.
Die Lichtkanäle 3, 4, 5 sind in unterschiedlichen Höhen über der Rampe 2 und in unterschiedlichem Abstand von der Mitte der Münze angeordnet. Die Lichtkanäle sollten so angeordnet sein, daß keine Kanäle gleichzeitig die vorlaufende Kante irgend einer durchlaufender Münze antreffen. Für jeden Durchmesser der verschiedenen Münzen sollte ein Lichtkanal nahe bei der Oberkante der Münze sein, d. h. in einer Stellung, höher als 80% des Münzendurchmessers. Indem eine Koppelmessung gemacht wird, wenn die durchlaufende Münze für den Lichtkanal aufmacht, wird eine große Durchmesserselektivität erhalten, da ein kleiner Unterschied im Durchmesser eine große Differenz 7 in jenem Teil der Münze ergibt, die zwischen empfindlichen Teilen 8 der Spulen in diesem Moment vorhanden ist. Dies ist in Fig. 4 dargestellt.
Durch Ausführen von mehr Messungen in der Folge mit demselben Paar von Spulen wird die "Quote" der Dämpfungsänderung zusätzlich zur maximalen Dämpfung gemessen. Dies gibt eine Angabe über die Art der Münze. Die größten und normalerweise wertvollsten Münzen unterbrechen die meisten der Lichtkanäle und geben dabei relevante Messungen. Die erste Messung sollte vorzugsweise die geringste Dämpfung zeigen. Die Lichtkanäle sollten so angeordnet sein, daß mindestens 1% (vorzugsweise zwischen 1-20%) der Münzenfläche innerhalb des empfindlichen Teiles der Spule ist, wenn die erste Messung gemacht wird.
Das Blockschema einer Münzenidentifikationsschaltung wird durch Fig. 5 angegeben (In der folgenden Beschreibung wird die Anzahl von Lichtkanälen auf drei eingestellt). Der Münzenidentifikator weist einen Mikrocomputer 10 auf, der die folgenden Steuerleitungen besitzt:
LC1, LC2 und LC3: Lichtkanalauswahl
RESET: Leitung für die Rückstellung eines 8-Bit-Zählers 11 nach Vervollständigung von Messungen.
Information wird dem Mikrocomputer 10 über die folgenden Ausgangsleitungen gegeben:
DATA BUS(DB): Alle gemessenen Resultate (A1, A2, . . . ) werden zum Mikrocomputer 10 über 8 Ausgangsleitungen von einem 8-Bit-Tor übertragen.
INTERRUPT (INT): Diese Leitung signalisiert (INT) an den Mikrocomputer 10, daß am Tor 12 ein Resultat vorhanden ist.
Der Zähler 11 zählt die Anzahl der Impulse auf Leitung CP2 von einem Taktimpulsgenerator 13. Dies ist ein direktes binäres Meßresultat der Dämpfung Ai.
Die Auswahl von Lichtkanälen ELC1-3, RLC1-3 wird in einem Selektor/Decoder 14 durch den Mikrocomputer 10 über die Steuerleitungen LC1, LC2 und LC3 gemacht, welche frei gegeben werden, wenn der Zähler 11 von seiner Rückstell-Ruheposition geht.
Der Empfangsteil des Selektor/Decoders 14 sendet das Signal INT an den Mikrocomputer 10 für jede Position der Münze, wo die Resultate vom Tor 12 zu lesen sind. Wenn das Signal INT vorhanden ist, ist der Inhalt von Tor 12 festgehalten.
Der Taktimpulsgenerator 13 speist die Sende- oder Abstrahlspule CE mit einer Wechselspannung CP1, welche durch ein RC-Netzwerk RCE sinusförmig gemacht wird.
Der Generator belastet den Zähler 11 mit Taktimpulsen CP2, wenn er nicht durch eine Vergleichsschaltung 15 gesperrt wird. Der Generator 13 ist mit einer Impulsdehnungsanordnung versehen für das Sperrsignal INH von der Vergleichsschaltung 15.
Der Inhalt des Zählers 11 wird über das Tor 12 zum Mikrocomputer 10 übertragen. Wenn das Signal INT "niedrig" wird, wird der Inhalt festgehalten. Mit einem Signal "hoch" auf der Leitung INT wird der Zählerinhalt direkt zum Datenbus DB übertragen.
Ein Digital/Analog-Wandler (D/A) 16 übersetzt den binären Inhalt des Zählers 11 in ein analoges Signal, welches an die Vergleichsschaltung 15 angelegt wird.
An den Eingängen der Vergleichsschaltung 15 wird der Pegel des empfangenen Signales OUT-COIL der empfangenen Spule CR mit dem Ausgangssignal OUT-DA vom D/A-Wandler 16 verglichen, siehe Fig. 6.
Wenn das OUT-COIL-Signal kleiner wird als das OUT-DA-Signal, wird der Vergleichsschaltungsausgang INH niedrig. Im Ruhezustand wird das für jede negative Halbwelle des OUT-COIL-Signales vorkommen. Der Impulsdehner im Taktimpulsgenerator 13 deckt die Periode zwischen zwei Halbwellen und da lange Impulse mit kurzen Intervallen eintreffen (siehe Fig. 6), wird der Taktimpuls CP2 gesperrt.
Die Ausführung der Messungen wird nun beschrieben mit Bezug auf die Fig. 5 und 6. Im Ruhemodus RM ist der Pegel des Signales OUT-DA vorhanden, so daß wenn der Zählerinhalt O ist, die negative Halbwelle des empfangenen Signales OUT-COIL immer unter das Signal OUT-DA geht Jedes Mal, wenn OUT-COIL unter OUT-DA kommt, wird das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 15 niedrig und der Taktimpuls CP2 für den Zähler 11 wird verhindert. Der Impulsdehner im Taktimpulsgenerator 13 deckt die Periode zwischen negativen Halbwellen. Der Zähler 11 bleibt auf O und das Signal OUT-DA bleibt stabil.
Die Spannungen der folgenden Ausgangssignale sind schematisch dargestellt: OUT-COIL, OUT-DA, INH und CP2. Die Frequenzen sind nicht richtig in Bezug auf die Zeit für den Durchgang der Münze.
Der Durchgang der Münze zwischen den Spulen ist der aktivierte Modus AM, welcher nun beschrieben wird. Die Wirkung einer Münze zwischen der Emitterspule CE und dem Empfänger CR besteht darin, daß das empfangene Signal OUT-COIL gedämpft wird. Dies bedeutet, daß die negative Halbwelle des empfangenen Signales nicht mehr unter OUT-DA geht. Folglich werden keine Impulse mehr detektiert im Signal INH am Ausgang der Vergleichsschaltung 15.
Wenn das INH-Signal auf seinem hohen Pegel stabil ist, wird das Taktimpulssignal CP2 nicht länger gesperrt und der Zähler 11 beginnt mit zählen. Der Inhalt dieses Zählers wird nun über den D/A-Wandler 16 in ein analoges Signal gewandelt. Da das binäre Eingangssignal des D/A- Wandlers 16 zunimmt, wird sein Ausgangssignal OUT-DA ebenfalls zunehmen.
Wie aus Fig. 6 gesehen werden kann, folgt das Signal OUT-DA der gedämpften Amplitude des empfangenen Signales, bis die maximale Dämpfung erreicht ist. Wenn einmal dieser Pegel durch OUT-DA erreicht ist, beginnt die Amplitude des Signales OUT-COIL zuzunehmen und die negative Halbwelle des Signals wird wieder unter OUT-DA gehen. Als Folge davon wird die INH-Leitung wieder Impulse haben, CP2 wird gesperrt und der Zähler hält in der erreichten Position an und bleibt stabil. Der Inhalt des Zählers ist eine Ziffer, die die maximale Dämpfung für die Münze angibt und OUT-DA bleibt stabil auf dem maximalen Dämpfungspegel. Die Information vom Tor 12 zur Leitung DB bleibt ebenfalls stabil auf ihrem höchsten Wert für die bestimmte Münze.
Messungen der Rate der Dämpfungsänderung werden nun beschrieben. Mit dem Identifikator in seiner Ruhelage wird der Zähler 11 auf 0 zurückgestellt und ein Signal mit hohem Pegel wird an die Lichtauswahlleitung LC1 angelegt. Wenn nun eine Münze zwischen die Spulen eintritt und die Dämpfung des Signales OUT-COIL startet, wird der Selektor/Decoder 14 ein Signal auf den Emitter des ersten Lichtkanales ELC1 anlegen. Wenn die Münze öffnet für das Licht zum ersten Lichtempfänger RLC1, hält der Selektor/Decoder 14 den Inhalt des Tores 12 fest und gibt ein Signal INT an den Mikrocomputer 10. Der Mikrocomputer wird das Tor 12 ablesen, dieses Resultat als "Resultat erste Dämpfung" A1 speichern und das Signal mit hohem Pegel von LC1 zu LC2 wechseln.
Das Signal INT verschwindet, so daß das Tor 12 für neue Daten geöffnet wird und ELC2 eingeschaltet ist. Der Zähler wird weitermachen zu laufen, da die Münze die Spule passiert auf ihrem Weg zur Stellung maximaler Dämpfung. Wenn RLC2 Licht empfängt, wird der Inhalt von Tor 12, welches die akkumulierte Zahl in Zähler 11 liest, wiederum festgehalten, ein neues Signal INT bewirkt, daß der Mikrocomputer 10 das Tor 12 liest, speichert das Resultat als "Resultat zweite Dämpfung" A2 und wechselt das Signal hohen Pegels von LC2 zu LC3. Nach Speicherung des "Resultat dritter Dämpfung" A3, wird das Signal hohen Pegels auf LC3 entfernt und das Signal INT verschwindet, so daß das Tor 12 erneut für neue Daten geöffnet ist.
Dann wartet der Mikrocomputer 10 auf den maximalen Dämpfungspegel für die bestimmte Münze, indem der Inhalt des Zählers 11 über das Tor 12 alle 8 msec geprüft wird. Wenn zwei aufeinanderfolgende Messungen zeigen, daß der Zählerinhalt unverändert bleibt (verschieden von 0), wird der Inhalt des Tores gespeichert als "Resultat max. Dämpfung" (Amax). Nachher wird der Zähler 11 zurückgestellt und ein Signal hohen Pegels wird auf LC1 gesetzt, um die nächste Münze abzuwarten. Der Emitter ELC1 wird jedoch nicht beleuchtet, bevor eine neue Münze die Dämpfung der Spulensignale startet.
Für einen Identifikator mit drei Lichtkanälen wird es vier zwischengespeicherte Resultate A1, A2, A3 und Amax geben, wie in Fig. 7 angegeben.
Fig. 7 zeigt die Dämpfung, wie sie durch das Signal OUT-COIL während der Passage AM einer Münze dargestellt wird. Die Taktimpulse CP2 an den Zähler 11 sind ebenfalls angegeben wie auch die Positionen der OUT-COIL- Hüllkurve, wo die Dämpfungsmessungen A1, A2, A3 und Amax vorgenommen sind. Das Signal OUT-DA wird nieder, sobald Zähler 11 zurückgestellt ist.
Da für eine bestimmte Münze die maximale Dämpfung (Resultat Amax) eine Wechselbeziehung hat mit den andern gemessenen Dämpfungen (Resultat A1, A2 und A3) bestimmt durch die Geometrie und die Prägung der Münze, wird die Differenz zwischen den benachbarten Resultaten durch eine viel engere Gauss-Verteilungskurve für ein zufälliges Ausführungsbeispiel dargestellt, als das maximale Resultat Amax alleine geben würde. Die gemessenen Werte können auf manche Art kombiniert werden. Eine hohe Trennschärfe kann erhalten werden bei Verwendung von zwei errechneten Werten Amax-A3 und A3-A2 in Addition zu den ursprünglich gemessenen Resultaten (A1, A2 und Amax).
Für einen Münzenidentifikator mit drei Lichtkanälen müssen daher die folgenden Resultate innerhalb von vorprogrammierten Annahmegrenzen sein:
Resultat max. Dämpfung Amax
Resultat erste Dämpfung A1
Resultat zweite Dämpfung A2
Resultat Wechselbeziehung C1 Amax - A3
Resultat Wechselbeziehung C2 A3 - A2
Das Einstellen der Grenzen kann gemacht werden durch Einführen eines zufälligen Musters eines Münzentyps in den Münzenidentifikator. Das Resultat der verschiedenen Messungen für dieses Muster kann dann mit Hilfe einer Gauss-Verteilung dargestellt werden, die gekennzeichnet ist durch den Mittelwert (u) und die Standard-Abweichung (d).
Die Grenzen für die fünf Resultate werden dann errechnet (z. B. u-2d) und in einem EPROM gespeichert.
Durch Wahl der zu probierenden Münzen kann die Anzahl von Münzen in jedem Muster zum Einstellen der Grenzen klein sein.
Ein "Flußdiagramm" der vorliegenden Erfindung kann wie folgt aufgeführt werden: - Zähler ist zurückgestellt, - Lichter sind ausgeschaltet - Durch die Empfängerspule wird ein ungedämpftes Signal empfangen - Die Münze tritt zwischen die Spulen ein - Das Signal beginnt gedämpft zu werden - Der Zähler beginnt mit Zählen, nicht zeitlich, sondern stufenweise erhöht sich die Dämpfung - Lichtkanal 1 ist eingeschaltet - Die Münze blockiert das Licht - Die Münze öffnet für Licht - Zählerstand wird registriert (A1) - Lichtkanal 1 ist abgeschaltet - Lichtkanal 2 ist eingeschaltet - Münze öffnet für Licht - Zählerstatus ist registriert (A2) - Lichtkanal 2 ist ausgeschaltet - Zählerinhalte werden dauernd geprüft, um die maximale Dämpfung zu finden - Maximale Dämpfung ist gefunden - Zählerstatus ist registriert (Amax) - Zähler wird zurückgestellt - Registrierte Ziffern (A1, A2, . . . Amax) werden beurteilt, individuell und/oder in Kombination - Münze wird akzeptiert oder zurückgewiesen - Bereit für eine neue Münze
Kleinere Münzen blockieren den Lichtkanal 1 (und 2) nicht. Die Resultate A1 (und A2) werden unmittelbar im Zähler registriert.
Es sollte naheliegend sein, daß die obige detaillierte Spezifikation nur als Beispiel eines Weges der Realisation der Prinzipien der vorliegenden Erfindung betrachtet werden soll.

Claims

1. Verfahren zum Identifizieren von Münzen einschließlich die Führung einer Münze (1) durch einen Durchlaß (2), in welchem gewisse Eigenschaften der Münze durch eine elektromagnetische Vorrichtung (6) gemessen werden, und wo eine Anzahl von Messungen an unterschiedlichen Positionen der Münze innerhalb des Durchlasses vorgenommen werden, einschließlich mindestens zwei elektromagnetische Messungen, (A1, A2, A3), welche gewisse Dämpfungen eines von der elektromagnetischen Vorrichtung gelieferten Ruhemodus-Signales darstellen, an Positionen, die durch Münzenkanten-Fühlmittel (3, 4, 5) bestimmt werden, dadurch gekennzeichnet, daß weiter eine Messung, welche eine maximale Dämpfung (Amax) des Ruhemodus-Signales darstellt, durchgeführt wird, und daß eine Kombination der gemessenen Werte basierend auf der Wechselbeziehung zwischen der maximalen Dämpfung und den andern gemessenen Werten errechnet wird, um die genannte Identifikation durchzuführen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei errechnete Werte Amax-A3 und A3-A2 zusätzlich zu den drei ursprünglich gemessenen Resultaten A1, A2, Amax verwendet werden, um die genannte Identifikation durchzuführen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Messungen in einem Zähler (11) aufgezeichnet werden, welcher um stufenweise Zunahme der Dämpfung weitergeschaltet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (11) mit dem Eintritt der Münze (1) in das elektromagnetische Feld der elektromagnetischen Vorrichtung (CE/CR) gestartet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Zähleraufzeichnung gemacht wird in einer Münzenposition, in welcher eine der Münzenkantenfühlvorrichtungen (3, Fig. 1) nahe der oberen Kante der Münze (1) ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Messungen an Positionen (3, 4, 5) vorgenommen werden, wo die vorauslaufende Kante einer durchlaufenden Münze gefühlt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Münzenkantenfühlvorrichtungen (3, 4, 5) optische Sensoren sind.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein optischer Sensor vorhanden ist, der nahe der oberen Kante (näher als 80% des Münzendurchmessers) von mindestens einer der zu messenden Münzen angeordnet ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Sensoren (3, 4, 5) so angeordnet sind, daß mindestens 1% (vorzugsweise 1-20%) der Münzenfläche innerhalb des elektromagnetischen Feldes der elektromagnetischen Vorrichtung ist, wenn der erste der genannten optischen Sensoren die genannte Münze fühlt.