DE4224204A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Echtheit von Münzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Echtheit von Münzen, bei dem eine mit einem Eisenkern versehene Spule zu einem Zeitpunkt, in dem sich eine Münze im Bereich eines Poles der Spule befindet, mit einem Stromimpuls beaufschlagt und aus Vergleich der selbstinduzierten Abklingspannung mit für die zu prüfenden Münzen typischen Werten der Abklingspannung die Echt­ heit dieser Münzen bestimmt wird.

In dem Magnetfeld der der Münzprüfung dienenden Spulen befind­ liche Münzen beeinflussen auf Grund ihrer Materialzusammen­ setzung und insbesondere ihres Eisengehaltes die Induktivität der Spule, so daß sich durch die Messung der Induktivität der Spule, in deren Magnetfeld sich die zu prüfende Münze befindet, eine Aussage über die Echtheit der Münze machen läßt. Eine opti­ male Prüfung wäre möglich, wenn die Abklingspannung über ihre gesamte zeitliche Dauer mit der für die zu prüfende Münze typi­ schen Abklingspannung verglichen würde. Ein derartiger Vergleich ist aber meßtechnisch nur schwer durchführbar und in jedem Falle zu aufwendig.

Aus GB 20 41 532 ist ein Verfahren der eingangs angegebenen Art bekannt, bei dem die abklingende, selbstinduzierte Spannung in einer Magnetspule während des Durchlaufs einer Münze zu vorbe­ stimmten Zeiten gemessen und mit gespeicherten Referenzwerten für diese vorbestimmten Zeiten verglichen wird, um so den Münzen­ typ zu bestimmen.

Aus EP-A-300 781 ist ein Verfahren der eingangs angegebenen Art bekannt, bei der die Zeit gemessen wird, während der die abklin­ gende, selbstinduzierte Spannung der Meßspule von einer ersten Vergleichsspannung auf eine zweite Vergleichsspannung abgeklun­ gen ist.

Die bekannten Verfahren erfordern immer noch aufwendige Schaltun­ gen, so daß es Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren der ein­ gangs angegebenen Art zu schaffen, das eine einfache und zuver­ lässige Echtheitsbestimmung von Münzen gestattet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der gattungsgemäßen Art dadurch gelöst, daß die Spule mit einem Stromimpuls typischer Länge beaufschlagt wird und für jede der zu bestimmenden Münzen die Zeit bestimmt wird, zu der die Abklingspannung den Wert einer vorgegebenen Referenzspannung erreicht hat, und daß geprüft wird, ob zu den bestimmten Zeiten die Abklingspannung mit dem Wert der Referenzspannung überein­ stimmt.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß der zeitliche Ver­ lauf der Abklingkurve der selbstinduzierten Spannung entspre­ chend der Länge des die Spule erregenden Stromimpulses unter­ schiedliche Formen annimmt, so daß sich für unterschiedliche Mün­ zen oder Materialien Zeitpunkte der Übereinstimmung mit einer Referenzspannung ergeben, die einen so großen Abstand vonein­ ander aufweisen, daß eindeutige Bestimmungen möglich sind. Erfin­ dungsgemäß wird also die Meßspule mit einem Stromimpuls solcher Länge beaufschlagt, die bei Vorgabe einer bestimmten Referenz­ spannung Zeitpunkte der Übereinstimmung von Referenzspannung und Abklingspannung ergibt, die eindeutige Aussagen über den Münz­ wert bzw. die Echtheit der Münze zulassen. Die Länge der im Mikrosekundenbereich liegenden Erregungsstromimpulse und die Größe der Referenzspannung werden zweckmäßigerweise empirisch für die zu bestimmenden Münzwerte ermittelt.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet eine zuverlässige und einfache Münzwertbestimmung, da nur Zeiten gemessen werden, die dann mit für die zu bestimmenden Münzen typischen Zeiten vergli­ chen werden, die beispielsweise in Tabellenform in einem Speicher gespeichert sein können.

Die Genauigkeit der Messung kann wesentlich noch dadurch erhöht werden, daß die Spule mit mindestens zwei Stromimpulsen unter­ schiedlicher, vorbestimmter Länge zeitlich aufeinanderfolgend beaufschlagt wird und für jede der zu bestimmenden Münzen die Zeiten bestimmt werden, zu denen die Abklingspannungen die Werte einer vorgegebenen Referenzspannung erreicht haben, und daß dann geprüft wird, ob zu den bestimmten Zeiten die Abklingspannungen mit den Werten der Referenzspannung übereinstimmen. Werden näm­ lich zwei übereinstimmende Punkte der Abklingspannung gemessen, ergibt sich daraus eine zuverlässige Aussage über die Echtheit der zu bestimmenden Münze.

Zweckmäßigerweise erfolgt die Messung dadurch, daß die Meßspule mit einem kurzen und mit einem langen Stromimpuls beaufschlagt wird.

Zweckmäßigerweise erzeugt die zu bestimmende Münze bei ihrem Durchlauf durch einen Münzkanal, in dessen mindestens einer Seitenwand die Spule angeordnet ist, ein den Stromimpuls auslö­ sendes Signal.

Eine Vorrichtung, insbesondere zur Durchführung des erfindungsge­ mäßen Verfahrens, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß die Spule einen U-förmigen Eisenkern aufweist, dessen Pole in Richtung des Münzkanals weisen. Bei dieser Ausgestaltung gelangt die zu prüfende Münze vollständiger in das Magnetfeld der Spule, so daß sich günstigere und eindeutigere Signale ergeben. Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß beidseits des Münzkanals Spulen mit U-förmigen Kernen angeordnet sind, deren Pole gegeneinander gerichtet sind. Diese Ausgestal­ tung ermöglicht die Erzeugung gut gebündelter Magnetfelder, die die zu prüfenden Münzen durchsetzen.

Weiterhin gestattet diese erfindungsgemäße Anordnung der Spulen auch die Messung von Münzdicken, weil sich entsprechend der Ver­ lagerung der Münze zu den Polen der beiden Magnete unsymmetri­ sche Verhältnisse und damit unterschiedliche Induktivitäten in den beiden Spulen einstellen, deren Vergleich eine Aussage über die Münzdicke zuläßt. Dabei ist zu beachten, daß die Münzdurchlaufkanäle auch seitlich geneigt ausgebildet sind, so daß die zu messenden Münzen immer voll an einer Seitenwandung des Münz­ kanals anliegen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Spulen mit Wicklungen versehen sind, die an einander gegenüber­ liegenden Polen gleichsinnige Pole und damit gleichsinnige Mag­ netfelder erzeugen.

Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Spulen mit Wicklungen versehen sind, die an einander gegenüberliegend Polen gegensinnige Pole und damit gegen­ sinnige Magnetfelder erzeugen.

Eine der beiden Spulen kann auch mit zwei Wicklungen versehen sein, von denen jede Magnetfelder entgegengesetzter Polung erzeugt, so daß entsprechend der Wahl der Spule gleichsinnige oder einander entgegengerichtete Magnetfelder erzeugt werden können.

Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, daß mindestens ein Pol mindestens einer Spule mit U-förmigem Kern derart im Münzkanal angeordnet ist, daß dieser den Umfangsrand der Münze abtastet.

Eine Meßschaltung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah­ rens ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Differenzverstärker mit seinen Eingängen das Signal der Spule abnimmt und daß der Plus- Eingang des Differentialverstärkers über einen Integrator mit hoher Zeitkonstante zum Ausgang des Differentialverstärkers gegengekoppelt ist. Diese Schaltung ermöglicht eine Messung im Milli-Volt-Bereich, der zur Erfassung typischer Spannungen zur Echtheitsbestimmung von Münzen besonders aussagekräftig ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild zur Durchführung der Messung der selbst induzierten Abklingspannung,

Fig. 2 ein Diagramm, in dem für unterschiedliche zeitliche Län­ gen der Erregungsstromimpulse für unterschiedliche Mün­ zen bzw. Legierungen Kurven angegeben sind, denen auf der Abszisse die Zeiten zugeordnet sind, zu denen die Abklingspannung den Wert einer vorgegebenen Referenz­ spannung erreicht hat,

Fig. 3 eine Spule mit U-förmigem Magnetkern,

Fig. 4 die Anordnung der Spule nach Fig. 3 in einem Münzkanal zur Erfassung des Randbereichs der Münze,

Fig. 5 die Anordnung zweier Spulen mit U-förmigen Kernen, deren Pole gegeneinander gerichtet sind und deren Wick­ lungen einander entgegengesetzte Magnetfelder erzeugen,

Fig. 6 eine der Fig. 5 entsprechende Darstellung der Spulen mit Wicklungen, die gleichsinnige Magnetfelder erzeu­ gen,

Fig. 7 eine den Fig. 5 und 6 entsprechende Anordnung der Spulen, von denen eine Spule mit einer doppelten Wick­ lung versehen ist, und

Fig. 8 die Schaltung der Spulen nach Fig. 7.

Die zur Messung verwendete Spule 10 ist durch einen Ohmschen Widerstand R und eine Induktivität L dargestellt. Die Spule 10 wird über einen Spannungsregler 5 mit Strom versorgt, wobei in dem Stromkreis ein Schalter 11 angeordnet ist, der beispiels­ weise aus einem Feldeffekt-Transistor bestehen kann und dessen Einschaltdauer von einem Mikrocomputer gesteuert wird. Der Schal­ ter 11 (FET) legt während seiner Einschaltdauer die der Messung dienende Spule 10 an eine von dem Spannungsregler 5 konstant ge­ haltene Spannung an. Die Spannung wird als Spannungsabfall am Widerstand R3 gemessen, so daß auch der Strom überwacht werden kann.

Die Einschaltdauer des Schalters 11 wird durch die Länge der von einem Mikrocomputer gesteuerten Impulse 4 bestimmt und kann bei­ spielsweise 1-8 Mikrosekunden betragen.

Die in der Spule 10 selbstinduzierte Spannung wird über die Widerstände R1 den Eingängen des Differentialverstärkers 1 zuge­ führt. Der Pluseingang des Differentialverstärkers 1 ist über einen Integrator mit langer Zeitkonstante RC (R2, C) mit dem Aus­ gang des Differentialverstärkers 1 gegengekoppelt. Der Verstär­ ker 1 stellt sich daher so ein, daß seine Ausgangsspannung gleich ist mit der Spannung Vref 1 am Integrator 2. Die abklingen­ den Impulse der selbstinduzierten Spannung der Spule 10 sind wesentlich kürzer als die Zeitkonstante des Integrators 2, so daß die abklingenden Impulse der Spule 10 von dem Verstärker 1 verstärkt und ohne Offset dem Komparator 3 zugeführt werden, in dem die Spannung mit der Referenzspannung Vref2 verglichen wird. Die zeitliche Dauer t der Ausgangssignale des Komparators 3 wird bestimmt und mit gespeicherten Tabellenwerten verglichen, die typisch sind zur Bestimmung der Münzen.

Aus dem Diagramm gemäß Fig. 2 sind die Abklingzeiten für unter­ schiedliche Münzen bzw. Legierungen in Abhängigkeit von unter­ schiedlich langen Erregungsimpulsen der Spule ersichtlich, zu denen diese den Wert einer vorgegebenen Referenzspannung errei­ chen. In dem Diagramm sind Kurven 85 bis 91 eingezeichnet, die typisch sind für bestimmte Münzen bzw. Legierungen, sowie eine Kurve für ein 5-DM-Stück. Auf der Ordinate sind die Erregungszei­ ten für die Meßspule in Mikrosekunden aufgetragen. Aus der Abs­ zisse sind die Zeiten ersichtlich, zu denen jeweils die selbstin­ duzierten Abklingspannungen den Wert einer vorgegebenen Referenz­ spannung erreicht haben. Die einzelnen Kurven sind punktweise empirisch bestimmt und in einem elektronischen Speicher gespei­ chert worden, aus denen sie als Vergleichswerte ausgelesen werden können.

Aus dem Diagramm ist ersichtlich, daß bei einer Erregung der Meß­ spule über eine Zeit von 2 Mikrosekunden der Punkt 23 sowohl für die 5-DM-Kurve als auch für die Kurve 89 zusammenfallen, so daß keine Aussage getroffen werden kann.

Hingegen fallen bei einer Erregungsimpulsdauer von 7 Mikrosekun­ den die Punkte 24 und 25 auf der 5-DM-Kurve und der Kurve 89 weit auseinander, so daß eindeutige Aussagen getroffen werden können.

Anhand der Fig. 3 bis 8 werden nun die unterschiedlichen, der Erregung dienenden Spulen erläutert.

Fig. 3 zeigt eine Meßspule mit einem U-förmigen Eisenkern, wobei die Spule klein gegenüber dem Durchmesser der zu messenden Münze ist.

Die Spulen können derart im Münzkanal angeordnet sein, daß sie die durchlaufenden Münzen in ihrem mittleren Bereich erfassen.

Darüber hinaus kann es zweckmäßig sein, auch den Münzenrand zu erfassen, da auch hierdurch aussagekräftige Werte erreicht werden können. Aus Fig. 4 ist eine Anordnung ersichtlich, bei der der untere Pol der Spule gemäß Fig. 3 auf den Rand der durch einen Kreis symbolisierten Münze gerichtet ist. Auf diese Weise lassen sich besondere Randeigenschaften der Münze messen.

Aus den Fig. 5 bis 7 sind jeweils zwei Spulenanordnungen ersichtlich, deren Pole gegeneinander gerichtet sind, wobei die Magnete jeweils beidseits des Münzkanals angeordnet sind.

Aus Fig. 5 sind Spulen ersichtlich, bei denen die U-förmigen Kerne derart gewickelt sind, daß gegensinnig gerichtete Magnet­ felder erzeugt werden. Bei dieser Anordnung erhält der Differen­ tialverstärker 1 die Differenz der in beiden Spulen induzierten Spannungen.

Bei dem Beispiel nach Fig. 6 sind die Kerne derart gerichtet, daß die Magnetfelder gleichgerichtet sind.

Fig. 8 zeigt die Art der Wicklung der Kerne nach Fig. 7, wobei es möglich ist, jeweils eine der beiden Spulen des rechten Kerns einzuschalten, so daß entweder gleichsinnige oder gegensinnige Magnetfelder erzeugt werden können.

Die Münzlaufbahnen sind immer etwas seitlich geneigt, so daß die durchlaufenden Münzen immer an einer Wandung anliegen. Auf diese Weise lassen sich mit den Magnetspulen nach den Fig. 5 bis 8 auch Münzdicken auf Grund des unsymmetrischen Durchlaufs der Münzen durch die Magnetfelder bestimmen. Falschmünzen, die bei­ spielsweise einseitig mit Teilen von Rasierklingen beklebt sind, lassen sich dabei durch erzeugte unsymmetrische Signale erken­ nen.

Claims (11)

1. Verfahren zur Bestimmung der Echtheit von Münzen, bei dem eine mit einem Eisenkern versehene Spule zu einem Zeitpunkt, zu dem sich eine Münze im Bereich eines Poles der Spule befindet, mit einem Stromimpuls beaufschlagt und aus einem Vergleich der selbstinduzierten Abklingspannung mit für die zu prüfende Münze typischen Werten der Abklingspannung die Echtheit dieser Münze bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule mit einem Stromimpuls typischer Länge beauf­ schlagt wird und für jede der zu bestimmenden Münzen die Zeit bestimmt wird, zu der die Abklingspannung den Wert einer vorgegebenen Referenzspannung erreicht hat, und daß geprüft wird, ob zu den bestimmten Zeiten die Abklingspan­ nung mit dem Wert der Referenzspannung übereinstimmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule mit mindestens zwei Stromimpulsen unterschiedlicher, vorbestimmter Länge beaufschlagt wird und für jede der zu bestimmenden Münzen die Zeiten bestimmt werden, zu denen die Abklingspannungen die Werte einer vorgegebenen Referenzspan­ nung erreicht haben, und daß geprüft wird, ob zu den bestimm­ ten Zeiten die Abklingspannungen mit dem Wert der Referenz­ spannung übereinstimmen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung mit einem kurzen und einem langen, auf die Spule gegebenen Stromimpuls erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei Durchlauf der zu bestimmenden Münze durch einen Münzkanal, in dessen mindestens einer Seitenwand die Spule angeordnet ist, die Münze ein den Stromimpuls auslösen­ des Signal erzeugt.

5. Vorrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule einen U-förmigen Eisenkern aufweist, dessen Pole in Richtung des Münzkanals weisen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß beidseits des Münzkanals Spulen mit U-förmigen Kernen ange­ ordnet sind, deren Pole gegeneinander gerichtet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen mit Wicklungen versehen sind, die an einander gegen­ überliegenden Polen gegensinnig gerichtete Magnetfelder erzeugen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen mit Wicklungen versehen sind, die an einander gegen­ überliegenden Polen gleichsinnig gerichtete Magnetfelder erzeugen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Spulen mit zwei Wicklungen versehen ist, die wahlweise zu der anderen Spule gleichsinnige oder gegen­ sinnige Magnetfelder erzeugen.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Spule mit ihrem einen Pol so tief in dem Münzkanal angeordnet ist, daß dieser auf den Randbereich einer durchlaufenden Münze gerichtet ist.

11. Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Differen­ tialverstärker (1) mit seinen beiden Eingängen das Signal der Meßspule (10) abnimmt und daß der Plus-Eingang des Diffe­ rentialverstärkers (1) über einen Integrator (2, R2, C) mit hoher Zeitkonstante zum Ausgang des Differentialverstärkers (1) gegengekoppelt ist.