DE4226611C2 - Verfahren der Induktivitätsmessung einer Spule zur Bestimmung des Füllstandes eines Münzstapelrohres - Google Patents
Verfahren der Induktivitätsmessung einer Spule zur Bestimmung des Füllstandes eines MünzstapelrohresInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Füllstan
des eines Münzstapelrohres nach dem Oberbegriff des Patentan
spruchs 1.
Bei einem beispielsweise aus der DE-OS 38 02 121 bekannten Ver
fahren dieser Art wird die Höhe des Münzstapels aus der Zeit des
Abfalls der durch die Induktion bewirkten Spannung oder aus dem
Wert der induzierten Spannung zu einem vorbestimmten Zeitpunkt
bestimmt.
Wird das zeitliche Abklingen der selbst induzierten Spannung aus
gehend von einem vorbestimmten Spannungswert bestimmt, ergeben
sich entsprechend der Induktivität der Spule, die durch die An
zahl der den Münzstapel in dem Münzstapelrohr bildenden Münzen
bestimmt wird, unterschiedliche Zeitwerte, so daß jedem Zeitwert
eine bestimmte Anzahl von Münzen zugeordnet ist. Diese Art der
Induktivitätsmessung zur Bestimmung der Anzahl von Münzen eines
Münzstapels ist aber nur genau, wenn keine Störfrequenzen vor
handen sind. Derartige Störfrequenzen lassen sich grundsätzlich
jedoch nur in abgeschirmten Räumen vermeiden, in denen selbst
keine elektrischen Geräte betrieben werden. Störfrequenzen wer
den von in der Nähe befindlichen elektrischen Geräten abge
strahlt und können die Induktivitätsmessung verfälschen, weil
durch derartige Frequenzen Störspannungen in der Spule induziert
werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs
angegebenen Art zu schaffen, das auch dann eine zuverlässige Mes
sung der Anzahl von Münzen in einem Münzstapelrohr ermöglicht,
wenn durch Störfrequenzen in der Spule Störspannungen induziert
werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der gat
tungsgemäßen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentan
spruchs 1 gelöst.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die selbst indu
zierte Spannung, die zur Vermeidung nicht auswertbarer Spannungs
spitzen, beispielsweise durch eine Zener-Diode auf einen vorbe
stimmten Wert begrenzt wird, mit stetigem Kurvenverlauf ab
klingt. Für sämtliche typischen Abklingkurven lassen sich - bei
spielsweise durch Differenzieren - zu erwartende Spannungsände
rungen bestimmen, die diesen typischen Kurvenverläufen entspre
chen. Werden bei aufeinanderfolgenden Messungen Werte bzw. Zei
ten von einem Wert gemessen, der außerhalb der zu erwartenden
Änderung liegt, wird dieser nicht für die Auswertung herangezo
gen und eliminiert, weil von diesem vermutet werden kann, daß er
durch von Störfrequenzen induzierte Spannungen verfälscht worden
ist.
Sind die durch Störfrequenzen induzierten Spannungen nur von kur
zer Dauer, werden diese nicht von allen Messungen einer Meßreihe
erfaßt, so daß die Meßreihe genügend Meßwerte ergeben kann, die
sich verwerten lassen. Die gemessenen Werte bzw. Zeiten der ver
wertbaren Meßergebnisse werden addiert und durch die Anzahl der
Messungen dividiert, so daß sich ein typischer Wert für den Meß
zeitraum ergibt, der die Bestimmung der Anzahl der Münzen in dem
Münzenstapel zuläßt. Die aufeinanderfolgenden Messungen werden
dabei in einer so kurzen Zeit durchgeführt, daß der errechnete
Mittelwert die Bestimmung der Münzstapelhöhe zuläßt.
Die Messungen werden zweckmäßigerweise im Abstand von wenigen
Millisekunden durchgeführt. Die zeitlichen Abstände der Messun
gen können beispielsweise im Bereich von 1 bis 10 Millisekunden
liegen.
Zweckmäßigerweise werden pro Meßreihe 25 bis 40, vorzugsweise 32
Messungen durchgeführt. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser
zeigt
Fig. 1 in einem Diagramm die der jeweiligen Münzstapel
höhe zugehörige Spuleninduktivität, ausgedrückt
durch analoge Zeiten, während der eine selbst in
duzierte Spannung vorbestimmter Höhe auf eine vor
gegebene Vergleichsspannung abfällt,
Fig. 2 ein die Induktivitätsmessung erläuterndes Prinzip
schaltbild und
Fig. 3 die zu dem Schaltkreis nach Fig. 3 gehörenden
Strom- und Spannungsverläufe über die Zeit.
In dem Spulenersatzbild nach Fig. 3 ist die auf ein nicht darge
stelltes Münzstapelrohr gewickelte Spule 8 als Induktivität L
und Kupferwiderstand R dargestellt. Der Schalter 6 wird durch
einen elektronischen Schalter, beispielsweise einen Feldeffekt
transistor (FET) verwirklicht. An die Spule 8 wird zum Zeitpunkt
0 durch Schließen des Schalters 6 für einige Mikrosekunden ein
Spannungsimpuls vorbestimmter Höhe angelegt. Wie aus der Kurve 4
a ersichtlich, steigt der Spulenstrom Is bis zum Öffnen des
Schalters 6 in erster Näherung etwa linear an. Nach dem öffnen
des Schalters 6 entsteht an der Seite 7 eine selbst induzierte
Spannung, deren Höhe von der Zener-Diode 9 auf den vorbestimmten
Wert Vz begrenzt wird. Entsprechend den unterschiedlichen Stapel
höhen in dem Münzstapelrohr ergeben sich stetig abfallende
selbst induzierte Spannungen Vs1, Vs2 und Vs3. Der Komperator 11
vergleicht die stetig abfallenden Spannungen mit einer Referenz
spannung 10 vorgegebener Höhe. Ein Komperator 11 vergleicht die
stetig abfallenden selbst induzierten Spannungen Vs mit der Refe
renzspannung, wobei am Ausgang des Komperators ein Spannungsim
puls Vu vorhanden ist, der mit dem Schließen des Schalters 6 ent
steht und beendet wird, sobald die selbst induzierte Spannung
die Höhe der Referenzspannung 10 erreicht hat.
Die unterschiedlichen Zeiten, während der die unterschiedlichen
Stapelhöhen entsprechenden induzierten Spannungen die Vergleichs
spannung erreicht haben, sind aus Fig. 4c durch die den Kurven
verläufen nach Fig. 4b zugeordneten Impulsbreiten ersichtlich.
Das erfindungsgemäß verwendete Meßverfahren besteht darin, daß
die Zeit gemessen wird, während der die abklingende selbst indu
zierte Spannung von einem vorgegebenen Wert einen vorbestimmten
Spannungsreferenzwert erreicht hat. Diese Zeit entspricht der
Induktivität der Spule des Münzstapelrohres, so daß sich aus die
ser das Material der gestapelten Münzen oder der Füllstand im
Münzrohr bestimmen läßt.
In Fig. 1 ist in einem Diagramm die der jeweiligen Münzstapel
höhe zugehörige Spuleninduktivität dargestellt, die durch ana
loge Zeiten, während der eine selbst induzierte Spannung vorbe
stimmter Höhe auf eine vorgegebene Vergleichsspannung abfällt,
dargestellt. Die aus Fig. 1 ersichtliche Kurve 5 läßt sich rech
nerisch oder besser empirisch ermitteln.
Das erfindungsgemäße Meßverfahren geht von der Erkenntnis aus,
daß eine selbst induzierte Spannung mit stetigem Kurvenverlauf
abklingt. Die Zeit, welche die abklingende Spannung benötigt, um
einen Referenzwert zu erreichen, ist in der aus Fig. 1 ersicht
lichen Weise in Annäherung proportional zur Induktivität der Spu
le, deren Kern ein Münzstapel bildet. Das Meßergebnis ist somit
die Zeit, welche zum Abklingen der selbst induzierten Spannung
benötigt wird.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, können Störfrequenzen in der Spu
le Spannungen indizieren, die die Zeitmessung verfälschen.
In Fig. 1 sind die Kurven 1, 2, 3 und 4 zackig und/oder wellig, da
diese nicht nur durch die typische abklingende selbst induzierte
Spannung bestimmt worden sind, sondern überlagerte Spannungen
enthalten, die durch Störfrequenzen induziert worden sind. Neben
den gemessenen Kurven ist die Kurve 5 eingezeichnet, die der
nicht durch Störfrequenzen beeinflußten Zeitkurve entspricht.
Nach der Erfindung werden alle Meßwerte eliminiert, die außer
halb zu erwartender Grenzen liegen. Nach der Erfindung wird eine
Vielzahl von Messungen durchgeführt. Die Ergebnisse dieser auf
einanderfolgend vorgenommenen Messungen dürfen nur um einen be
stimmten Wert voneinander abweichen, der innerhalb zu erwarten
der Abweichungen liegt. Meßergebnisse mit einer größeren Abwei
chung werden nicht verwertet. Die verwertbaren Meßergebnisse wer
den summiert und die Summe wird durch die Anzahl der verwertba
ren Messungen dividiert. Zu Beginn der Messung wird die Anzahl
der jeweils aufeinanderfolgend durchzuführenden Messungen und
die maximale Abweichung zweier aufeinanderfolgender Messungen
festgelegt. Weiterhin wird ein Summenspeicher auf Null gestellt.
Sodann wird ein Spannungsimpuls in der beschriebenen Weise auf
die Spule des Münzstapels gegeben und mit der Messung begonnen.
Liegt eine der folgenden Zeitmessungen innerhalb der erwarteten
Abweichung, wird der Zeitwert in dem Summenspeicher addiert und
die Summe der Zeiten sämtlicher verwerteter Messungen wird durch
die Anzahl der verwerteten Messungen dividiert.
Liegen bei aufeinanderfolgenden Messungen die Zeiten nicht inner
halb der erwarteten abklingenden Verringerung, werden diese eli
miniert und nicht verwertet.
Aus den verwerteten Messungen wird sodann der Mittelwert gebil
det und es wird geprüft, ob dieser Mittelwertbildung eine aus
reichende Anzahl von verwerteten Messungen zugrunde liegt. Ist
die Anzahl der zu verwerteten Messungen zu gering, wird der Mit
telwert verworfen und es wird eine neue Meßreihe gestartet.
In gleicher Weise wird verfahren, wenn Fehlmessungen durchge
führt wurden.
Ergibt die Meßreihe eine genügende Anzahl verwertbarer Messun
gen, wird aus dem Mittelwert der gemessenen Zeiten die Indukti
vität der Spule und damit die Anzahl der Münzen in dem gemesse
nen Münzstapel gem. dem Diagramm der Fig. 1 bestimmt.
Claims (3)
1. Verfahren zur Bestimmung des Füllstandes eines Münzstapelroh
res, bei dem eine Spule, die auf das Münzstapelrohr aus
nicht magnetischem Material gewickelt ist, mit einem Span
nungsimpuls vorbestimmter Höhe und Dauer beaufschlagt und
aus dem zeitlichen Abklingen des dadurch selbst induzierten
Spannungsimpulses die der jeweiligen Münzenanzahl entspre
chende Spuleninduktivität bestimmt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abklingzeit mehrmals gemessen wird,
daß zwei aufeinanderfolgende Meßwerte der Abklingzeit verwor fen werden, wenn deren Differenz über einen erwarteten, vor gegebenen Wert hinausgeht, und alle übrigen Meßwerte addiert werden,
daß die Summe der Meßwerte durch die Anzahl der verwerteten Messungen dividiert wird und
daß aus dem so gebildeten Mittelwert der Meßwerte die Anzahl der Münzen des Münzenstapels bestimmt wird.
daß die Abklingzeit mehrmals gemessen wird,
daß zwei aufeinanderfolgende Meßwerte der Abklingzeit verwor fen werden, wenn deren Differenz über einen erwarteten, vor gegebenen Wert hinausgeht, und alle übrigen Meßwerte addiert werden,
daß die Summe der Meßwerte durch die Anzahl der verwerteten Messungen dividiert wird und
daß aus dem so gebildeten Mittelwert der Meßwerte die Anzahl der Münzen des Münzenstapels bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Messungen im Abstand von wenigen Millisekunden durchgeführt
werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß 25 bis 40 und vorzugsweise 32 verwertbare Messungen
durchgeführt werden.
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