DE3802121C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Höhe eines Münzstapels in einem Münzrohr - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vor­ richtung zur Bestimmung der Höhe eines eine Münzsorte enthal­ tenden Münzstapels in einem Münzrohr aus unmagnetischem Mate­ rial, insbesondere in Spielgeräten, bei dem eine Spule mit einem den Münzstapel durchdringenden Magnetfeld verwendet wird, (DE-OS 35 43 186).

In Spielgeräten, Verkaufsmaschinen, Fahrkartenautomaten, Wechselautomaten und dergleichen werden gewöhnlich die einge­ gebenen Münzen in Münzrohren gestapelt und die auszugebenden Münzen diesen Münzrohren entnommen. Es ist daher wichtig, daß die Münzrohre nicht leer werden, ohne daß dieses bemerkt wird. Außerdem sollte der Füllstand des Münzrohrs bzw. der Münzrohre bekannt sein.

Es ist bekannt, die Anzahl der in ein Münzrohr eingegebenen Münzen mittels eines Durchgangssensors zu erfassen. In der DE-OS 29 28 644 wird vorgeschlagen, hierzu eine Lichtschranke zu verwenden, die von den eingegebenen Münzen durchquert wird, wodurch Zählimpulse ausgelöst werden. Zu Abweichungen des Füllstandes eines Münzrohres bzw. der Höhe eine in diesem enthaltenen Münzstapels vom Sollwert kann es kommen, wenn der Füllstand des Münzrohres während des stromlosen Zustandes des Gerätes, z. B. durch unzulässige Entnahme, geändert wird. Dies kann erkannt werden, wenn die im Münzrohr enthaltenen Münzen gezählt werden.

Es sind bereits Vorrichtungen bekannt, um den Ist-Füllstand von Münzrohren zu erfassen. In der DE-OS 35 43 186 wird vor­ geschlagen, daß eine Spule das Münzrohr umgibt, die Teil ei­ nes Schwingkreises ist, wobei sich die Induktivität der Spule bzw. der entsprechende Blindwiderstand und damit die Frequenz des Schwingkreises entsprechend dem Füllstand des Münzrohres ändern. Der Schwingkreis ist dabei so dimensioniert, daß bei der verwendeten Frequenz die induktive Verdrängung von den Münzen stärker ausgeprägt ist als deren ferromagnetische Ei­ genschaft, die Induktivität erhöhend wirkt. Alternativ kann statt einer abhängig von der münzzahlvariablen Induktivität eine feste Induktivität im Schwingkreis vorgesehen werden, wobei die Kapazität des Kondensators im Schwingkreis sich mit der Münzzahl ändert. Nachteilig bei dieser vorgeschlagenen Anordnung ist, daß der Blindwiderstand im Schwingkreis bei­ spielsweise temperaturabhängig ist und außerdem von benach­ barten metallischen Teilen, den Münzen und der Spule selbst beeinflußt wird, so daß gewöhnlich die gesamte Anordnung mit Münzrohr in einem Abschirmbecher angeordnet ist. Dies führt zu erhöhten Kosten und Raumbedarf.

Es ist ferner bekannt, die Höhe eines Münzstapels in einem Münzrohr mittels Ultraschallsignalen zu bestimmen, indem ein Ultraschallsignal zur Oberseite des Stapels ausgesandt und das reflektierte Signal erfaßt wird und aus der Laufzeit des Sig­ nals die Stapelhöhe bestimmt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die es ermöglichen, die Ist-Höhe eines in einem Münzrohr enthal­ tenen Münzstapels zu bestimmen, selbst wenn die Anzahl der im Münzrohr enthaltenen Münzen während des stromlosen Zustandes des das Münzrohr enthaltenden Gerätes verändert worden ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren und einer Vorrichtung mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 2 bzw. 7 gelöst. Vorteilhafte Varianten des erfindungsgemäßen Verfah­ rens und Weitergestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäßen Lösungen basieren auf dem Indukti­ onsprinzip, und es wird ausgenutzt, daß die Münzen bzw. der Münzstapel die Funktion eines magnetverstärkenden Eigenkerns bzw. Magneten ausübt, durch den die in der Spule induzierte Spannung erhöht wird. Bei Änderung des Stromflusses in der Spule wird in den Münzen ein Wirbelstrom bewirkt, dessen Ab­ nahme wiederum in der Spule oder der der einen Spule benach­ barten anderen Spule eine Spannung induziert.

Die Erfindung macht dabei von dem Prinzip der Selbstinduktion oder dem Transformatorprinzip Gebrauch. Bei ersterem wird le­ diglich eine Spule vorgesehen, die das Münzrohr umgibt. Bei Änderung des Stromflusses in der Spule ändert sich in deren Umgebung das Magnetfeld und hierdurch wird wiederum in der Spule eine Spannung induziert. Diese Spannung hängt von der Höhe des Münzstapels ab und zu dessen Höhenbestimmung wird der Verlauf des Spannungssignals bzw. die Spannungsgröße be­ stimmt.

Werden zwei Spulen verwendet, so wird an die eine Spule eine Spannung angelegt, und die durch die zeitliche Änderung des Magnetfeldes dieser Spule induzierte Spannung wird an der zweiten Spule abgegriffen und zur Bestimmung der Stapelhöhe verwendet.

Im Fall von zwei Spulen können diese axial zueinander ausge­ richtet angeordnet sein, wobei eine der Spulen das Münzrohr umgibt. Eine andere mögliche Spulenanordnung ist, daß das Münzrohr sich zwischen den beiden Spulen befindet.

Sämtlichen oben beschriebenen Varianten ist das Prinzip ge­ meinsam, daß der Münzstapel eine Verstärkung des Magnetflus­ ses und damit eine Vergrößerung der induzierten Spannung be­ wirkt. Ein kleinerer Münzstapel verstärkt somit den Magnet­ fluß weniger als ein großer Münzstapel, so daß in ersterem Fall die induzierte Spannung kleiner als im letzteren Fall ist.

Die Bestimmung der Münzstapelhöhe wird folgenermaßen durchge­ führt: An die bzw. an die erste Spule wird kurz eine geglät­ tete Gleichspannung angelegt. Danach wird das innerhalb der Spule liegende Magnetfeld durch die in der Spule bzw. die in der anderen Spule durch das Magnetfeld der einen Spule indu­ zierte Spannung erfaßt, verstärkt und bestimmt, und aus dem bestimmten Spannungswert wird die Höhe des Münzstapels ermit­ telt. Vorzugsweise wird die Zeitdauer des Abfalls eines Im­ pulses der in der Spule induzierten Spannung bestimmt und aus der Zeitdauer die Höhe des Münzstapels bestimmt. Hierbei kann die Abfallflanke dieses Impulses differenziert werden und aus der Breite des induzierten Impulses die Höhe des Münzstapels bestimmt werden. Mittels einfacher Zähler und eines Taktgene­ rators kann die Impulsbreite unaufwendig in einen digitalen Wert umgesetzt und weiterverarbeitet werden.

Die Erfindung wird im folgenden weiter anhand der Zeichnung und bevorzugter Ausführungsbeispiele erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1a und b zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungs­ gemäßen Vorrichtung mit zwei Spulen,

Fig. 2 einen Teil eines Schaltbildes für eine erfin­ dungsgemäße Vorrichtung mit einer Spule,

Fig. 3 ein Diagramm, das die Zeitbeziehungen der ver­ schiedenen Impulse in der erfindungsgemäßen Vor­ richtung veranschaulicht, und

Fig. 4 ein detailliertes Schaltbild ähnlich Fig. 2.

In Fig. 1 sind zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungs­ gemäßen Vorrichtung mit zwei Spulen dargestellt. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1a sind beidseits eines Münzrohrs 10 je eine Spule 20 und 22 derart an­ geordnet, daß sich das Münzrohr 10 zwischen den beiden Spulen befindet, wobei die beiden Spulen 20, 22 von oben bis unten neben dem Münzrohr 10 gewickelt sind und eine geringe Breite und große Länge haben. An die eine Spule 20 ist ein Signalgeber 30 angeschlossen, durch den Spannungs­ impulse an die Spule 20 angelegt werden können. An die an­ dere Spule 22 ist ein Empfänger 32 angeschlossen, der mit einer Anzeige 34 verbunden ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1b ist eine Spule 20′ um das Münzrohr 10 in dem Bereich gewickelt, in dem sich der Münzstapel befindet. Die Spule 20′ ist wie beim ersten Ausführungsbeispiel an einen Signalgeber 30 angeschlossen. Eine andere ggf. kleinere Spule 22′ ist um das Münzrohr 10 axial zu der ersten Spule 20′ in dem Bereich gewickelt, in dem sich keine Münzen befinden. An die andere Spule 22′ ist wie beim ersten Ausführungsbeispiel ein Empfänger 32 ange­ schlossen, der wiederum mit einer Anzeige verbunden sein kann.

In Fig. 2 ist schematisch die Schaltung für ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung veranschaulicht, die lediglich eine Spule 24 umfaßt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Spule 24 um ein Münzrohr 10 gewickelt und mit ihren Anschlüssen 26, 28 an die An­ schlüsse 36, 38 einer Spannungsquelle (bzw. eines Sig­ nalgebers) angeschlossen. Zwischen dem Anschluß 28 der Spule 24 und dem Anschluß 38 der Spannungsquelle ist ein Schalter 40 angeordnet. An einem Anschlußpunkt 42 zwischen dem Anschluß 28 der Spule 24 und dem Schalter 40 ist der Eingang eines Verstärkers 44 angeschlossen, dessen Ausgang mit einem ersten Eingang 46 eines Komparators 50 verbunden ist. Ein zweiter Eingang 48 des Komparators ist mit einer Referenzspannungsquelle verbunden. Der Ausgang des Kom­ parators ist mit einer Auswertungseinrichtung verbunden.

In Fig. 3 sind die zeitlichen Verhaltnisse der verschie­ denen Impulse dargestellt. Fig. 3 (a) zeigt das Signal des Signalgebers 30, d. h. den Impuls der auf die Spule 20 bzw. 24 gegeben wird. Wenn der Schalter 40 offen ist, liegt keine Spannung an der Spule und der Impuls weist den niedrigen Impulspegel auf. Mit Schließen des Schalters 40 wird ein kurzer Rechteckimpuls auf die Spule gegeben und für eine festgelegte Zeitdauer t₁ liegt eine Spannung an der Spule 20 bzw. 24. Es kann ein Strom von beispielsweise bis zu 3 Ampere fließen. Der Verlauf des Stromflusses in der Spule 20 bzw. 24 bei angelegter Spannung ist in Fig. 3 (b) veranschaulicht. Fig. 3(c) stellt den zeitlichen Verlauf der an der Spule 22 bzw. 24 anliegenden Spannung dar. Mit Abfall des angelegten Spannungsimpulses (vgl. Fig. 3(a)) nimmt der Stromfluß in der Spule 22 bzw. 24 ab, wodurch sich der Wirbelstrom in den Münzen ebenso wie das die Spule umgebende Magnetfeld ändert und wiederum eine Spannung in der Spule 22 bzw. 24 induziert wird. Der beim Abfall des eingegebenen Spannungsimpulses induzierte In­ duktionsspannungsimpuls ist in Fig. 3(c) deutlich er­ kennbar und der Abfall erfolgt ausreichend langsam, so daß er gut erfaßt werden kann. Der in Fig. 3(c) angedeutete Spannungspegel etwas oberhalb des Pegels bei nicht vor­ handenem Geberimpuls stellt die Referenzspannung U_ref dar, die der Versorgungsspannung entspricht. Die Zeit des Ab­ falls der durch die Induktion bewirkten Impulsspitze ist ein Maß für die Höhe des Münzstapels, der das Magnetfeld je nach Münzmenge unterschiedlich stark verstärkt.

In Fig. 3(d) ist das von dem in Fig. 3(c) dargestellte Signal differenzierte Signal dargestellt und veranschau­ licht die unterschiedliche Dauer des Impulsabfalls. Links in Fig. 3 ist der Impuls für einen Münzstapel mit wenig Münzen veranschaulicht, und rechts in Fig. 3 sind die Verhältnisse für einen Stapel mit vielen Münzen darge­ stellt, d. h. die Impulsdauer des rechten Impulses von Fig. 3(d) t₃ ist größer als die Impulsbreite t₂ des linken Impulses. Mittels einfacher Zähler und eines Taktgenerators kann die so bestimmte Impulsbreite auf einfache Weise in einen digitalen Wert umgesetzt und weiterverarbeitet werden.

Die oben beschriebenen Anordnungen sind außerordentlich einfach. Einzige Voraussetzung für das Funktionieren ist, daß das Münzmaterial ausreichend magnetisch ist. Lediglich im Fall derzeitiger 1 DM-Münzen konnte kein Ergebnis er­ halten werden. Die Zuordnung der Impulsbreite zur Münzzahl muß selbstverständlich entsprechend dem jeweiligen Münz­ material kalibriert werden, d. h. dieselbe Impulsbreite kann durchaus für die unterschiedlichen Münzwerte unterschied­ liche Münzhöhen oder Anzahl von Münzen bedeuten.

In Fig. 4 ist ein Schaltbild für eine erfindungsgemäße Vorrichtung ähnlich Fig. 2, jedoch mehr im einzelnen ver­ anschaulicht. Die Schaltung ist für eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Münzstapels eines Münzrohrs dargestellt und für die weiteren Münzrohre zu ergänzen. Soweit die Elemente diejenigen von Fig. 2 entsprechen, sind sie mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.

An dem als Feldeffekttransistor ausgebildeten Schalter 40 ist eine Strombegrenzungseinheit 60 für den Spulenstrom angeschlossen, die im wesentlichen ein Kippglied 62, das mit der Gate-Elektrode des Schalters 40 verbunden ist, und einen Operationsverstärker 64 umfaßt, dessen einer Ein­ gangsanschluß mit dem erdseitigen Anschluß des Schalters 40 verbunden ist und dessen anderer Eingangsanschluß auf va­ riablem Potential liegt, wobei der Ausgang des Operations­ verstärkers 64 mit dem Rücksetzanschluß R des Kippgliedes 62 verbunden ist. Der Takteingang des Kippgliedes 62 ist mit einem Taktausgang eines Zählers 90 verbunden. Der D- Eingang des Kippgliedes 62 ist mit einem O-Anschluß eines Bausteins 80 zur Auswahl des jeweils überprüften Münzrohres verbunden. An den Anschluß 38 der Spannungsquelle ist das eine Ende einer Parallelschaltung zweier Kondensatoren mit z. B. Kapazitäten von 470 µF und 0,1 µF parallel zur Spule 24 und zum Schalter 40 angeschlossen. Mittels eines variablen Widerstandes 68 kann die variable Spannung am anderen Ein­ gangsanschluß des Operationsverstärkers 64 eingestellt werden. Selbstverständlich könnte auch eine andere An­ ordnung zur Spulenstrombegrenzung gewählt werden.

Der operationsverstärkerseitige Anschluß des Schalters 40 ist ferner mit dem einen Eingang eines weiteren Opera­ tionsverstärkers 70 verbunden, dessen anderer Eingang auf veränderlichem Potential liegt. Der Ausgang des Operations­ verstärkers 70 ist mit einem Zählerbaustein 92 verbunden, der mit dem Eingang eines nicht dargestellten Rechners wie z. B. eines Mikroprozessors verbunden ist. Mittels des Operationsverstärkers 70 wird der über den Schalter 40 fließende Strom erfaßt, d. h. es wird festgestellt, ob Strom fließt oder nicht. Auf diese Weise wird eine Kontroll­ schaltungsfunktion ausgeübt.

Der Ausgang des Komparators 50 ist mit einem NAND-Glied 96 verbunden, dessen anderer Eingang mit einem Taktgenerator 98 verbunden ist. Der Ausgang des NAND-Gliedes ist mit dem Zähler 90 verbunden. Zwei Ausgangsleitungen eines mit dem Rechner verbundenen Zählers 100 sind mit den beiden Ein­ gängen des IC-Bausteins verbunden, die ebenfalls mit dem Zähler 92 verbunden sind. Die Taktausgänge der Zähler 92 und 94 sind mit dem Takteingang des Rechners verbunden. Die Zähler-Datenausgangsleitungen sind ebenfalls mit dem Rechner zur Weiterverarbeitung der Zähldaten verbunden.

Während obenstehend ein konkreteres Schaltungsbeispiel beschrieben worden ist, kann dieses selbstverständlich modifiziert werden. Es können z. B. andere Bausteine oder Schaltungsteile eingesetzt werden.

Claims (11)

1. Verfahren zur Bestimmung der Höhe eines eine Münzsorte enthaltenden Münzstapels in einem Münzrohr (10) aus unma­ gnetischem Material, insbesondere in Spielgeräten, bei dem eine Spule (24) mit einem den Münzstapel durchdrin­ genden Magnetfeld verwendet wird,
dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Spule, wie an sich bekannt, mit das Münzrohr um­ gebender Wicklung angeordnet wird,
• - an die Spule (24) kurz eine geglättete Gleichspannung angelegt wird, danach das innerhalb der Spule liegen­ de Magnetfeld durch die in der Spule induzierte Span­ nung erfaßt wird,
• - die induzierte Spannung verstärkt und bestimmt wird und
• - aus dem bestimmten Spannungswert die Höhe des Münz­ stapels bestimmt wird.

2. Verfahren zur Bestimmung der Höhe eines eine Münzsorte enthaltenden Münzstapels in einem Münzrohr (10) aus unma­ gnetischem Material, insbesondere in Spielgeräten, bei dem eine Spule (20, 20′) mit einem den Münzstapel durch­ dringenden Magnetfeld verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Spule nahe dem Münzrohr mit zu diesem paralleler Achse angeordnet wird,
• - benachbart der Spule (20, 20′) eine andere Spule (22, 22′) angeordnet wird,
• - an die eine Spule (20, 20′) kurz eine geglättete Gleichspannung angelegt wird,
• - danach die in der anderen Spule (22, 22′) durch das Magnetfeld der einen Spule induzierte Spannung erfaßt wird,
• - wobei der Münzstapel den Magnetfluß verstärkt,
• - die induzierte Spannung verstärkt und bestimmt wird und
• - aus dem bestimmten Spannungswert die Höhe des Münz­ stapels bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Spule (20′) mit das Münzrohr umgebender Wicklung und die andere Spule (22′) axial zu dieser ausgerichtet angeordnet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spulen (20, 22) jeweils benachbart und paral­ lel zum Münzrohr angeordnet werden, so daß sich dieses zwischen den Spulen befindet.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zeitdauer des Abfalls eines Impul­ ses der in der betreffenden Spule induzierten Spannung bestimmt wird und aus der Zeitdauer die Höhe des Münzsta­ pels bestimmt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abfallflanke eines Impulses der in der betreffenden Spule (24, 22, 22′) induzierten Spannung differenziert wird und aus der Breite des differenzierten Impulses die Höhe des Münzstapels bestimmt wird.

7. Vorrichtung zur Bestimmung der Höhe eines eine Münzsorte enthaltenden Münzstapels, insbesondere in Spielgeräten, mit einem Münzrohr (10) aus unmagnetischem Material und einer diesem benachbart angeordneten Spule (24, 20, 20′), deren Magnetfeld den Münzstapel durchdringt, dadurch ge­ kennzeichnet, daß

• - die Spule (24, 20, 20′) an eine Spannungsquelle für eine Gleichspannung oder geglättete Gleichspannung angeschlossen ist,
• - zwischen einem Anschluß der Spule und dem entspre­ chenden Anschluß der Spannungsquelle ein Schalter (40) angeordnet ist,
• - der Eingang eines Spannungsverstärkers (44) mit einem Spulenanschluß verbunden ist und
• - mit dem Ausgang des Verstärkers (44) eine Einrichtung verbunden ist, die das Ausgangssignal des Verstärkers (40) auswertet und daraus die Höhe des Münzstapels bestimmt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung der Spule (24) das Münzrohr (10) umgibt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeich­ net, daß benachbart der Spule (20, 20′) eine andere Spule (22, 22′) angeordnet ist und der Eingang dem Verstärkers (44) nur mit einem Anschluß der anderen Spule (22, 22′) verbunden ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die andere Spule (22′) axial ausgerichtet zu der einen Spule (20′) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die Spulen (20, 22) parallel zueinander ausge­ richtet sind, wobei sich das Münzrohr (10) zwischen den Spulen befindet.