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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf ein
Verfahren und eine Vorrichtung zur elektromagnetischen Unterscheidung
von echten und falschen Münzen
oder dergleichen.
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Echte und falsche Münzen werden
seit vielen Jahren durch ein mechanisches Verfahren unterschieden,
z. B. durch Überprüfung der
Außendurchmesser,
und in letzter Zeit durch ein elektrisches Verfahren.
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Bei einem elektrischen Verfahren
wird zwischen echten und falschen Münzen durch Überprüfung der elektromagnetischen
Eigenschaft einer Münze
unterschieden, die längs
eines Münzkanals
in eine Münzenunterscheidungsvorrichtung
fällt,
wobei ein Münzfühler verwendet
wird, der längs
des Münzkanals
angeordnet ist. Bei einer Art eines Münzfühlers zum Unterscheiden zwischen
echten und falschen Münzen
werden Anregungsmittel zum elektromagnetischen Anregen einer Münze und
Mittel zum Detektieren einer elektromagnetischen Antwort der angeregten
Münze verwendet,
wobei die detektierten Antwortdaten analysiert werden. Bei einer
anderen Art von Münzfühler zum
Unterscheiden von echten und falschen Münzen wird eine Spule eines
Schwingkreises benutzt, der an dem einen Ende eines Münzkanals
angebracht ist, um eine Verschiebung der Schwingungsfrequenz festzustellen,
wenn eine Münze
in der Nähe
der Spule vorbeiläuft.
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10 zeigt
ein Beispiel einer herkömmlichen
elektronischen Unterscheidungsschaltung. Diese Schaltung enthält einen
ersten Fühler 11 zum Feststellen
der elektromagnetischen Eigenschaft einer Münze in ihrem mittleren Bereich und
einen zweiten Fühler 12 zum
Feststellen der elektromagnetischen Eigenschaft der Münze in ihrem
Randbereich. Ein vom ersten Fühler 11 festgestelltes
Signal wird über
ein erstes Signalerzeugungsmittel 13 und ein erstes Spitzensignalerzeugungsmittel 15 einem A/D-Umsetzmittel 17 zugeführt, um
in ein digitales Signal umgesetzt zu werden. Ein vom zweiten Fühler 12 festgestelltes
Signal wird über
ein zweites Signalerzeugungsmittel 14 und ein zweites Spitzensignalerzeugungsmittel 16 dem
A/D-Umsetzmittel 17 zugeführt, um in ein digitales Signal
umgesetzt zu werden. Jedes digitale Signal wird mit einem Bezugswert
aus einem Bezugswertspeichermittel 32 oder 34 in
einem Vergleichs- und Unterscheidungsmittel 31 oder 33 in
einer CPU verglichen, um zwischen echt und falsch zu unterscheiden.
Das Unterscheidungsergebnis wird einer UND-Schaltung 35 zugeführt. Die UND-Schaltung
bildet eine logische Verknüpfung
der beiden elektrischen Erfolgsbedingungen, die durch die beiden
Fühlersysteme
eingestellt oder vorgegeben werden, so daß eine Münze, die nur die beiden elektrischen
Erfolgsbedingungen erfüllt,
als echte Münze
betrachtet wird. 11 stellt
ein Flußdiagramm
mit Schritten S1 bis S8 zur Ausführung
dieser Unterscheidungsoperation dar.
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Eine die beiden Erfolgsbedingungen
mit ihrem geringsten Pegel erfüllende
Münze wird
als offensichtlich echte Münze
betrachtet. Es wurde jedoch empirisch herausgefunden, daß eine die
beiden elektrischen Erfolgsbedingungen mit ihren geringsten Pegeln
erfüllende
Münze als
falsche Münze
und nicht als echte Münze
betrachtet werden sollte. Dennoch kann eine Münze, die eine der beiden elektrischen Erfolgsbedingungen
mit hinreichend hohem Pegel erfüllt,
als echte Münze
betrachtet werden.
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Die EP-A-0 367 921 offenbart eine
Vorrichtung zum Unterscheiden echter und falscher Münzen, die
einen Münzkanal,
in dem eine zu unterscheidende Münze
langläuft,
relativ zu dem Münzkanal
angebrachte Erregungsmittel zum Erregen der den Münzkanal
durchlaufenden Münze,
Detektiermittel zum Detektieren des Zustands der durch die Anregungsmittel
angeregten Münze,
um die Materialqualität
und den Außendurchmesser
der Münze
zu prüfen,
und Unterscheidungsmittel zum Unterscheiden, ob die Münze echt
oder falsch ist, in Abhängigkeit
davon, ob die von dem Detektierungsmittel detektierten Daten in
einen vorbestimmten geschlossenen Funktionsbereich in einem vorbestimmten
Koordinatensystem fallen, enthält.
Sie schlägt
auch die Möglichkeit
vor, eine zwei- oder
dreidimensionale Funktion anzuwenden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die Erfindung wurde unter Berücksichtigung obiger
Umstände
gemacht. Es ist ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Unterscheiden echter und falscher Münzen anzugeben, bei denen eine
Münze,
die die beiden elektrischen Erfolgsbedingungen auf ihrem niedrigsten
Pegel erfüllt,
als falsche Münze
betrachtet wird, und eine Münze,
die wenigstens eine der beiden elektrischen Erfolgsbedingungen mit
hohem Pegel erfüllt,
als echte Münze
betrachtet wird.
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Um dieses Ziel zu erreichen, sind
gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Unterscheiden
echter und falscher Münzen nach
Anspruch 1 und ein Verfahren zum Unterscheiden echter und falscher
Münzen
nach Anspruch 3 vorgesehen.
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Wenn eine elektrische (dimensionale)
Erfolgsbedingung einer Münze
als Ordinate eines Koordinatensystems dargestellt wird und die andere
elektrische (Material) Erfolgsbedingung als Abszisse dargestellt
wird, nimmt gemäß dem Aspekt
der Erfindung eine Fläche
auf dem Koordinatensystem, die beide Bedingungen erfüllt, die
Gestalt eines Kreises an, dessen Mittelpunkt sich bei einem bestimmten Punkt
befindet. Die von einer Münze
detektierten Daten liegen innerhalb des Kreises, wenn eine der zwei Bedingungen
erfüllt
ist.
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Wenn die Daten, die von einer Münze detektiert
sind, welche einen Kanal durchläuft,
die zwei elektrischen Bedingungen bei ihren zwei untersten Niveaus
erfüllt,
liegen sie außerhalb
des Kreises.
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Eine Unterscheidung zwischen echten
und falschen Münzen
wird von der Diskriminiereinrichtung abhängig davon durchgeführt, ob
die von einer Münze
detektierten Daten innerhalb der geschlossenen Funktionsfläche liegen
oder nicht. Die geschlossene Funktionsfläche stellt einen Bezugswert
dar. Die geschlossene Funktionsfläche ist ein Kreis.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 stellt
ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels
der Erfindung dar.
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2 stellt
den mechanischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Unterscheiden von
Münzen
schematisch dar.
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3 stellt
das in 1 dargestellte
Blockschaltbild, teilweise als Schaltbild, ausführlicher dar.
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4 zeigt
eine grafische Darstellung, die durch Versuche ermittelt wurde und
die erfindungsgemäße Echt-Falsch-Unterscheidung veranschaulicht.
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5 stellt
ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Betriebs dar, und zwar
entsprechend 11.
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6 stellt
ein ausführlicheres
Ablaufdiagramm der Spitzenspannungsmessung im Schritt S15 der 5 dar.
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7 stellt
ein ausführlicheres
Ablaufdiagramm der im Schritt S16 nach 5 ausgeführten Rechenoperation dar.
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8 stellt
ein ausführlicheres
Ablaufdiagramm der im Schritt S17 nach 5 ausgeführten Vergleichsoperation dar.
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9 stellt
ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Betriebs dar, und zwar
entsprechend 11.
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10 stellt
ein Schaltbild einer herkömmlichen
elektronischen Unterscheidungsschaltung dar; und
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11 stellt
ein Ablaufdiagramm dar, das den Betrieb der herkömmlichen elektronischen Unterscheidungsschaltung
veranschaulicht.
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AUSFUHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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1 stellt
ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung dar. Das Schaltbild der CPU (central processing
unit = zentrale Verarbeitungseinheit) unterscheidet sich von dem
nach 10, während der andere
Schaltungsteil mit dem nach 10 übereinstimmt.
In der CPU werden Ausgangssignale des A/D-Umsetzmittels 17 einem Funktionsberechnungs-Verarbeitungsmittel 41 zugeführt und
von diesem verarbeitet. Der sich durch die Verarbeitung ergebende
Wert wird in einem Vergleichs-Unterscheidungs-Mittel 42 mit
einem Bezugswert aus einem Bezugswert-Ausgabemittel 43 verglichen.
Der Bezugswert stellt eine geschlossene Funktionsfläche dar. Der
Betrieb der CPU wird später
anhand der beiliegenden Ablaufdiagramme ausführlicher beschrieben.
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2 stellt
den mechanischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Unterscheiden von
Münzen
dar. Eine Münze
X wird in den Hauptkörper 101 der
Vorrichtung über
einen Münzeinlaß 102 am
einen Ende der oberen Platte der Vorrichtung eingegeben. Die Münze X bewegt
sich längs
einer Schiene 103 nach unten. Während sich die Münze X längs der
Schiene 103 nach unten bewegt, werden die elektromagnetischen
Eigenschaften der Münze durch
Münzfühler 11 und 12 detektiert
(festgestellt bzw. gemessen). Ein Separatorstück 104, das echte von
falschen Münzen
trennt, ist am rechten Ende der Schiene 103 angebracht.
Das Separatorstück 104 wird
durch einen Separator-Hubmagneten 105 betätigt, um
eine echte oder falsche Münze
in einen Kanal für
echte Münzen
oder einen Kanal für
falsche Münzen
(die Kanäle
sind nicht dargestellt) zu leiten.
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Echte Münzen werden zu Münzkanälen A, B, C
und D geleitet, die durch strichpunktierte Linien dargestellt und
für jede
Münzart
vorgesehen sind. Echte Münzen
werden in entsprechende Arten durch ein Sortierstück 106 einsortiert,
das durch einen Sortierhubmagneten 107 betätigt wird.
Wenn den Kanälen
A und B Münzen
zugeführt
werden, wird das Sortierstück 106 nicht
betätigt,
dagegen wird es betätigt, wenn
den Kanälen
C und D Münzen
zugeführt
werden. Die Münzen
werden ferner jedem der Kanäle
A, B, C und D durch jede Sortiereinrichtung zugeführt, die
auf jedem Kanal angeordnet ist.
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In einen Kanal für falsche Münzen fallende Münzen werden über einen
(nicht dargestellten) Auslaß aus
der Vorrichtung ausgestoßen.
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3 stellt
das Blockschaltbild nach 1 ausführlicher,
teilweise als Schaltbild, dar. Nach 3 führt die
CPU einer Erregungsschaltung 22 über einen Frequenzteiler 21 ein
Signal mit einer vorbestimmten Frequenz zu, so daß ein Erregungsstrom durch
die Anregungsspulen 11a und 12a der Sensoren 11 und 12 fließt. Die
von den Anregungsspulen 11a und 12a erzeugten
elektromagnetischen Felder werden von Meßspulen 11b und 12b gemessen.
Die Größe der gemessenen
elektromagnetischen Felder hängt
davon ab, ob eine Münze
und welche Art von Münze
zwischen den Anregungs- und den Meßspulen hindurchläuft.
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Die von den Meßspulen gemessenen elektromagnetischen
Felder werden über
Verstärkungs- und
Meßschaltungen 13 und 14 Integratorschaltungen 15 und 16 zugeführt, um
Spitzenwertsignale zu ermitteln. Diese Spitzenwertsignale werden
einer A/D-Umsetzschaltung 17 zugeführt, um sie in digitale Signale
umzusetzen, die dann der CPU zugeführt werden.
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Die CPU prüft die empfangenen digitalen
Signale nach einem Verfahren, das durch ein vorbestimmtes Programm
in einem ROM 20 bestimmt wird, um eine falsche Münze, sofern
eine vorhanden ist, durch den Separatorhubmagneten 105 und
das Separatorstück 104 auszusondern
und alle Münzen
ihrer Art nach mittels des Sortierhubmagneten 107 und des
Sortierstücks 106 zu
sortieren.
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Fünf
Anschlüsse
P der CPU sind mit (nicht dargestellten) äußeren Schaltungen verbunden.
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4 stellt
ein Diagramm dar, das durch Versuche ermittelt wurde und die erfindungsgemäße Unterscheidung
von echten und falschen Münzen veranschaulicht.
Auf der Abszisse ist ein Materialqualitätsprüfergebnis und auf der Ordinate
ein Außendurchmesserprüfergebnis
dargestellt. In diesem Diagramm ist mit T eine etwa kreisförmige Fläche bezeichnet.
Eine Münze,
deren Eigenschaften in diese Kreisfläche fallen, wird als echte
Münze betrachtet. Eine
weitere Fläche
K, die die Fläche
T umgibt, dient zur Unterscheidung falscher Münzen.
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Die Verteilung der Prüfergebnisse
wird durch normale Verteilungskurven Ta und Tb jeweils auf der Abszisse
und der Ordinate dargestellt. Die Flankenabschnitte der normalen
Verteilungskurven begrenzen eine etwa rechteckige Fläche, die
die Kreisfläche T
einschließt.
Die vier Eckflächen
in der rechteckigen Fläche,
ausgenommen die Kreisfläche,
dienen zur Unterscheidung einer falschen Münze. Bei diesem Ausführungsbeispiel
wird zur Unterscheidung echter und falscher Münzen anhand der Gleichung eines Kreises
berechnet, ob die Meßdaten
in der Kreisfläche
liegen oder nicht.
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5 stellt
ein Ablaufdiagramm der erfindungsgemäßen Hauptroutine dar, wobei
dieses Ablaufdiagramm dem in 11 dargestellten
Ablaufdiagramm des herkömmlichen
Verfahrens entspricht. Die Unterscheidung echter und falscher Münzen erfolgt
in den Schritten S11 bis S19. So wird zu Beginn des Betriebs die
CPU im Schritt S11 initialisiert. Dann wird im Schritt S11 das Auftreten
irgendeines Fehlers geprüft.
Nachdem der Meßvorgang
freigegeben worden ist, wird im Schritt S13 eine Spannung gemessen.
Im Schritt S14 wird geprüft,
ob eine Münze
eingegeben wurde oder nicht, und zwar anhand des Vorhandenseins
oder Nichtvorhandenseins der gemessenen Spannung. Wenn keine der
Eingabe einer Münze
entsprechende Spannung gemessen wird, wird zum Schritt S12 zurückgekehrt.
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Wenn eine der Eingabe einer Münze entsprechende
Spannung gemessen wird, wird im Schritt S15 eine Spitzenspannung
gemessen. Anhand dieser Spitzenspannung wird im Schritt S16 eine
Rechnung durchgeführt.
Der berechnete Wert wird im Schritt S17 verglichen. Bei einer echten
Münze wird
ein Zeichen für
eine echte Münze
und bei einer falschen Münze
ein Zeichen für
eine falsche Münze
erzeugt. Im Schritt S18 wird geprüft, ob bei dem Vergleich das
Zeichen für
eine echte Münze
erzeugt worden ist oder nicht. Wenn das Zeichen für eine echte
Münze erzeugt
worden ist, wird ein Aufnahmefreigabesignal ausgegeben, und wenn
nicht, wird zum Schritt S12 zurückgekehrt.
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Die 6 bis 8 stellen Ablaufdiagramme
der Unterprogramme des in 5 dargestellten
Ablaufdiagramms dar. Diese Ablaufdiagramme veranschaulichen im einzelnen
die Unterprogramme der Spitzenspannungsmessung im Schritt S15, der
Rechenoperation im Schritt S16 und der Vergleichsoperation im Schritt
S17.
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Bei der in 6 dargestellten Spitzenspannungsmessung
werden die Werte von (nicht dargestellten) Registern in der CPU
im Schritt S21 auf "0" eingestellt. Der
Wert R1 eines ersten Registers wird auf den durch den ersten Fühler ermittelten
Spitzenwert im Schritt S22 eingestellt. Der Wert R2 eines zweiten
Registers wird auf den durch den zweiten Fühler ermittelten Spitzenwert
im Schritt S23 eingestellt.
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Der obige Betrieb wird unter Bezugnahme auf
das Blockschaltbild nach 1 beschrieben.
Die aus den Spitzensignalerzeugungsmitteln 15 und 16 über das
A/D-Umsetzmittel zugeführten
und durch den ersten und zweiten Fühler 11 und 12 ermittelten Spitzenwerte
werden in die beiden in dem Funktionsberechnungs-Verarbeitungsmittel 41 enthaltenen
Register geladen.
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Bei der in 7 dargestellten Rechenoperation werden
die Werte R3, R4, R5 und R6 des dritten bis sechsten Registers des
in 1 dargestellten Funktionsberechnungs-Verarbeitungsmittels 41 im Schritt
S31 auf "0" eingestellt. Im Schritt
S32 werden der X-Koordinatenwert a des Kreismittelpunkts in das dritte
Register und der Y-Koordinatenwert b in das vierte Register geladen.
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Als nächstes wird im Schritt S33
mittels der im ersten bis vierten Register geladenen Werte R1 bis
R4 die Rechnung (R1 – R3)2 + (R2 – R4)2 = R5 ausgeführt. Die Wurzel aus R5, (R5)1/2, ist der Radius des Kreises, der als
Wert R6 in das sechste Register geladen wird.
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Bei der in 8 dargestellten Vergleichsoperation wird
das Zeichen für
eine echte Münze
in dem Vergleichs-Unterscheidungsmittel 42, das in 1 dargestellt ist, im Schritt
S41 gelöscht.
Im Schritt S42 wird der Bezugswert aus dem Bezugswertausgabemittel 43 als
R7 in ein siebtes Register geladen, das in dem Vergleichs-Unterscheidungsmittel 42 enthalten
ist. Der Wert R6 im sechsten Register und der Wert R7 im siebten
Register werden im Schritt S43 miteinander verglichen. Wenn R6 kleiner als
oder gleich R7 ist, wird das Zeichen für eine echte Münze im Schritt
S44 auf "1" eingestellt. Andernfalls wird
das Zeichen für
eine echte Münze
im Schritt S45 nicht eingestellt bzw. gesetzt,
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Auf diese Weise wird zur Unterscheidung echter
und falscher Münzen
bei Eingabe einer Münze geprüft, ob die
Meßdaten
der Münze
in dem Kreis liegen oder nicht. Wenn die Meßdaten nicht in dem Kreis liegen,
wird die Münze
als falsch betrachtet und ausgestoßen.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Kreis
als Funktion einer geschlossenen Fläche benutzt.
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9 stellt
ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Hauptprogramms dar. Dieses
Ablaufdiagramm entspricht dem in 11 dargestellten des
herkömmlichen
Verfahrens. Die Operationen zur Unterscheidung echter und falscher
Münzen
werden in Schritten S111 bis S119 durchgeführt. So wird zu Beginn der
Operation die CPU im Schritt S111 initialisiert. Dann wird im Schritt
S112 geprüft,
ob ein Fehler aufgetreten ist. Nachdem die Durchführung der Messung
gestattet worden ist, wird im Schritt S113 eine Spannung gemessen.
Im Schritt S114 wird geprüft,
ob eine Münze
eingegeben wurde oder nicht, und zwar in Abhängigkeit von dem Vorhandensein oder
Nichtvorhandensein der gemessenen Spannung. Wenn keine der Eingabe
einer Münze
entsprechende Spannung gemessen wurde, wird zum Schritt S112 zurückgekehrt.
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Wenn eine der Eingabe einer Münze entsprechende
Spannung gemessen wurde, wird im Schritt S115 eine Spitzenspannung
gemessen. Anhand dieser Spitzenspannung wird im Schritt S116 eine
Rechnung ausgeführt.
Der errechnete Wert wird im Schritt S117 verglichen. Bei einer echten
Münze wird
ein Zeichen für
eine echte Münze
eingestellt (gesetzt) und bei einer falschen Münze nicht eingestellt. Im Schritt
S118 wird anhand des Vergleichsergebnisses geprüft, ob das Zeichen für eine echte
Münze eingestellt
wurde oder nicht. Wenn das Zeichen für eine echte Münze eingestellt
worden ist, wird ein Empfangsfreigabesignal ausgegeben, und wenn nicht,
wird zum Schritt S112 zurückgekehrt.