DE69206809T2

DE69206809T2 - Verfahren und vorrichtung zum prüfen von münzen

Info

Publication number: DE69206809T2
Application number: DE69206809T
Authority: DE
Inventors: John William Bailey; Michael Chittleborough; David Michael Furneaux; Alan Ralph; Cary Sagady; Timothy Peter Waite
Original assignee: Mars Inc
Current assignee: Crane Payment Innovations Inc
Priority date: 1992-04-14
Filing date: 1992-10-15
Publication date: 1996-07-25
Anticipated expiration: 2012-10-16
Also published as: JP2966933B2; ES2080521T3; EP0603340A4; WO1993021608A1; AU661243B2; EP0603340A1; EP0603340B1; JPH06509673A; AU2871792A; DE69206809D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Prüfen von Münzen.
In dieser Beschreibung wird der Begriff "Münze" so verwendet, daß er eigentliche Münzen, Automatenmünzen, gefälschte Münzen und beliebige andere Gegenstände umfassen soll, die beim Versuch, eine münzbetätigte Einrichtung zu betätigen, verwendet werden können.
Es ist eine Münzprüfvorrichtung wohlbekannt, bei der eine Münze dadurch einer Prüfung unterzogen wird daß sie durch einen Kanal geführt wird, in dem sie auf ein von einer Drossel erzeugtes schwingendes Magnetfeld trifft, und das Ausmaß der Wechselwirkung zwischen der Münze und dem Feld gemessen wird, wobei der sich ergebende Meßwert von einer Eigenschaft der Münze oder mehreren abhängt, und dieser mit einem Bezugswert oder jeder mit einem Satz von Bezugswerten verglichen wird, entsprechend der Messung, wie sie von einem Wert annehmbarer Münzen oder mehreren erhalten wird. Am üblichsten ist es, mehr als eine derartige Prüfung auszuführen, wobei die jeweiligen Prüfungen für jeweils verschiedene Münzeigenschaften zuständig sind, und eine geprüfte Münze nur dann als annehmbar zu beurteilen, wenn alle Prüfergebnisse zu einem einzelnen, annehmbaren Wert einer Münze passen. Ein Beispiel für eine derartige Vorrichtung ist in GB-A-2 093 620 beschrieben.
Es ist üblich, daß mindestens eine der Prüfungen hauptsächlich auf das Material empfindlich ist, aus dem die Münze besteht, und insbesondere kann eine derartige Prüfung durch die elektrische Leitfähigkeit und bei magnetischen Materialien durch die magnetische Permeabilität des Münzmaterials beeinflußt sein. Derartige Prüfungen wurden dadurch ausgeführt, daß dafür gesorgt wurde, daß die Münze an der Stirnseite einer Drossel vorbeiläuft und demgemäß durch deren Schwingungsfeld läuft und die Auswirkung gemessen wird, die die Münze bei ihrer Annäherung an die Drossel auf die Frequenz oder Amplitude eines Oszillators hat, von dem die Drossel einen Teil bildet. Am häufigsten wurde der Spitzenwert der Auswirkung gemessen, wie er erzielt wird, wenn sich die Münze zentral in bezug auf die Drossel befindet.
US-A-4,946,019 gibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Prüfen einer Münze an, bei denen eine Münze einem von einer Drossel erzeugten schwingenden Magnetfeld unterworfen wird und Reaktanz- und Verlustmessungen ausgeführt werden, die dazu verwendet werden, eine Münze als gültig zu bewerten.
Jedoch sind Messungen dieser Art auf den Abstand zwischen einer Münze und der Drossel in der Richtung rechtwinklig zur Stirnseite der Drossel zum Zeitpunkt, zu dem eine Messung erfolgt, empfindlich. Dieser unerwünschten Wirkung kann teilweise dadurch entgegengewirkt werden, daß die mechanische Konstruktion des Mechanismus so ausgebildet wird, daß Münzen immer dahingehend unterstützt werden, daß sie mit einem festgelegten Abstand an der Drossel vorbeilaufen, jedoch kann dies nie vollständig erzielt werden, und es erfordert Konstruktionsmerkmale, die in anderer Hinsicht uner wünscht sein können. Die Meßwertstreuung, wie sie durch die variable Münzquerposition hervorgerufen werden kann, kann dadurch aufgefangen werden, daß die Münzannahmegrenzen weiter eingestellt werden, so daß annehmbare Münzen die Prüfung immer bestehen, selbst wenn sie mit verschiedenen Abständen an der Drossel vorbeilaufen, jedoch beeinflußt dies in nachteiliger Weise die Zuverlässigkeit des Mechanismus hinsichtlich des Zurückweisens nicht annehmbarer Münzen. Es ist auch bekannt, den kombinierten Effekt zweier Drosseln zu verwenden, jeweils eine auf jeder Seite des Pfads der Münze, so daß zumindest mit gewissem Ausmaß die Schwankungswirkungen der Münzposition zwischen den zwei Drosseln einander aufheben können, jedoch erfordert dies das Anordnen einer zweiten Drossel.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Prüfen einer Münze zu schaffen, das auf das Material der Münze anspricht und relativ unempfindlich hinsichtlich des Abstands einer Münze von einer Prüfdrossel ist.
Angesichts der früheren Anmeldung GB-A-2 254 948 im Vereinigten Königreich hat die Anmelderin den Schutzumfang der vorliegenden Anmeldung freiwillig eingeschränkt und gesonderte Ansprüche für das Vereinigte Königreich (GB) vorgelegt. Im Vereinigten Königreich wird daher für keinen Schutz des Gegenstands der Fig. 11 und 12 als solchem nachgesucht.
Gemäß einer Erscheinungsform schafft die Erfindung ein Verfahren zum Prüfen einer Münze in einem Münzprüfmechanismus, bei dem eine in den Mechanismus eingeführte Münze einem von einer Drossel erzeugten schwingenden Feld unterworfen wird und die Reaktanz und die Verluste der Drossel gemessen werden, wenn sich die Münze im Feld befindet, und ermittelt wird, ob die Richtung einer sich in der Impedanzebene befindenden Verschiebungslinie, die die Verschiebung eines Münzevorhanden-Punkts, wie er durch die Meßwerte definiert wird, relativ zu einem Münze-fehlt-Punkt repräsentiert, der die Reaktanz und Verluste der Drossel beim Fehlen einer Münze repräsentiert, einer Bezugsrichtung in der Impedanzebene entspricht.
Die "Impedanzebene", auf die vorstehend Bezug genommen ist, ist eine Ebene, in der die Reaktanz (induktionsbezogene Impedanz) und die Verluste (widerstandsbezogene Impedanz) eines Schaltkreises oder einer Drossel als Meßwerte oder Vektoren entlang zweier zueinander rechtwinkliger Achsen repräsentiert sind, die in dieser Ebene liegen. Der Begriff "Verschiebungslinie" wird später in bezug auf Fig. 1 erläutert.
Es wird ein Ausführungsbeispiel beschrieben, das Induktanzund Verlustmessungen unter Verwendung eines frei laufenden Oszillators ausführt. Jedoch verwendet ein anderes, ebenfalls bevorzugtes Ausführungsbeispiel ein Phasenerkennungsverfahren, was das Erfordernis vermeidet, große Kondensatoren zu verwenden, und es ermöglicht, daß alle zeitbezogenen Funktionen der Meßschaltung durch den Takt eines Mikroprozessors bestimmt werden, was den Betrieb vereinfacht.
Die Erfindung kann dadurch ausgeführt werden, daß nur eine einzelne Drossel verwendet wird, da die Richtung der Verschiebungslinie im wesentlichen unabhängig von der Querposition einer Münze ist. Dies vereinfacht die erforderliche elektrische Verdrahtung und vermeidet bei einem typischen Münzmechanismus, bei dem der Münzkanal zwischen einem Gehäuse und einem öffenbaren Deckel liegt, das Erfordernis, flexible Leitungen anzubringen, die zu einer am Deckel angebrachten Drossel führen.
Es wird erkennbar werden, daß bei einigen der Ausführungsbeispiele, die noch beschrieben werden, die Bezugsrichtung in der Impedanzebene als Winkel relativ zur Reaktanz- oder Verlustachse errichtet ist.
Die Position des Münze-fehlt-Punkts in der Impedanzebene muß nicht konstant sein, da die Reaktanz der Spule selbst sowie die Verluste der Spule selbst abhängig von der Temperatur und demgemäß abhängig von der Zeit schwanken können und auch kleine Änderungen der Geometrie des Münzmechanismus auftreten können.
In diesen Umständen werden sowohl die Reaktanz als auch die Verluste der Drossel qemessen, wenn sich eine Münze im Feld befindet, und dann, wenn dies nicht der Fall ist. Die Richtung der Verschiebungslinie wird durch die zwei Punkte bestimmt, für die die Messungen vorgenommen wurden. Insbesondere werden die zwei Reaktanzmessungen voneinander abgezogen, die zwei Verlustmessungen werden voneinander abgezogen, und das Verhältnis der zwei Differenzen wird gebildet, das der Tangens eines Winkels bildet, den die Verschiebungslinie zu einer der Achsen bildet.
Der Tangens kann dann mit der Bezugsrichtung verglichen werden, die ebenfalls als Tangens des entsprechenden Winkels für eine annehmbare Münze errichtet oder abgespeichert werden kann und der selbstverständlich als Zahl in digitaler Form angegeben ist, wenn eine digitale Verarbeitung und Speicherung zur Realisierung verwendet werden.
Es ist möglich, daß eine Verstellung des Münze-fehlt-Punkts in der Impedanzebene nicht mit wesentlichem Ausmaß auftritt, oder es können durch Kompensationstechniken mögliche Schritte ergriffen werden, um das Auftreten einer solchen Bewegung zu verhindern. In diesen Fällen muß die Bezugsinformation nicht nur ein Winkel sein, sondern sie kann z. B. durch einen Satz abgespeicherter Koordinaten in der Impedanzebene gebildet sein, die zusammen eine Bezugsverschiebungslinie festlegen, deren Richtung die Bezugsrichtung ist und deren Position dergestalt ist, daß sie sich durch den im wesentlichen festliegenden Münze-fehlt-Punkt erstreckt. Dann muß die Ermittlung, ob die Richtung der Verschiebungslinie mit der Bezugsrichtung übereinstimmt, nicht notwendigerweise eine Messung des Münze-fehlt-Punkts umfassen. Es kann angenommen werden, daß sich dieser Punkt nicht verstellt hat, so daß die Entsprechung der zwei Richtungen oder entsprechendes einfach dadurch bestimmt werden kann, daß überprüft wird, ob der Münze-vorhanden-Punkt auf der Bezugsverschiebungslinie liegt. Wenn dies der Fall ist, hat die Münze eine Verschiebung des Münze-vorhanden-Punkts in der Richtung der Bezugsverschiebungslinie hervorgerufen.
Bei einer weiteren Form der Erfindung ist die Bezugsrichtung als Winkel relativ zum Münze-fehlt-Gesamtimpedanzvektor der Drossel festgelegt, anstatt relativ zur Verlust- oder Reaktanzachse. Es ist von speziellem Wert, wie es unten erläutert wird, wenn die Reaktanz- und Verlustmessungen durch ein Phasenerkennungsverfahren ausgeführt werden. Die Verwendung eines Phasenerkennungsverfahren hat Vorteile, die oben angegeben sind, jedoch kann es auch zu Fehlern führen, wenn die verwendeten Bezugssignale nicht in genauer Phasenlage gehalten sind. Eine Messung der Verschiebungsrichtung des Impedanzebenepunkts, wie durch eine Münze in bezug auf den Gesamtimpedanzvektor der Drossel hervorgerufen, und das Errichten der Bezugsrichtung auch als Winkel relativ zu diesem Gesamtimpedanzvektor verringert derartige Fehler oder beseitigt sie.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt und unabhängig davon, ob ein Phasenerkennungsverfahren beim Festellen der Richtung der Verschiebungslinie verwendet wird, erfolgt eine Bestimmung, ob die Richtung der Verschiebungslinie mit einer Be zugsrichtung in der Impedanzebene, wie für einen speziellen Münztyp geeignet, übereinstimmt, und ferner wird bestimmt, ob die Differenz zwischen dem Münze-fehlt- und dem Münzevorhanden-Wert der Reaktanz der Drossel einem Bezugswert entspricht, wie er für denselben speziellen Münztyp geeignet ist.
Diese zusätzliche Prüfung ermöglicht eine Unterscheidung zwischen verschiedenen Münztypen abhängig von ihren Durchmessern, wobei der Münzdurchmesser eine Eigenschaft ist, hinsichtlich der die Richtung der Verschiebungslinie in der Impedanzebene nicht sehr empfindlich ist.
Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel, wie es beschrieben wird, wird die Richtung der Verschiebungslinie aus Signalverhältnissen berechnet. Da Verhältnisse gebildet sind, ist das Ergebnis unabhängig von der Verstärkung des Kanals, der die relevanten Signale handhabt. Wenn es jedoch erwünscht ist, als Annehmbarkeitskriterium auch die Differenz zwischen der Münze-vorhanden- und der Münze-fehlt-Reaktanz zu verwenden, wird die Verstärkung des Kanals wichtig.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung, das unabhängig davon verwendbar ist, ob Meßwerte unter Verwendung einer Phasenerkennungstechnik aufgenommen werden oder nicht, ist die Kompensation der Auswirkung einer variierenden Systemverstärkung auf die Differenz zwischen Reaktanzwerten dadurch, daß von Zeit zu Zeit eine vorgegebene Änderung der Reaktanz in der Drossel simuliert wird, wenn sich keine Münze in deren Feld befindet, die sich ergebende Änderung an einem Signal erfaßt wird, das von der Reaktanz abhängt und der Systemverstärkung unterzogen wurde, die festgestelle Änderung mit einem Bezugswert verglichen wird, auf das reaktanzabhängige Signal ein Kompensationsfaktor angewandt wird, der aus dem Vergleichsergebnis hergeleitet wurde, um dieses Signal so einzustellen, daß es im wesentlichen dem Bezugswert entspricht, und die Anwendung dieses Kompensationsfaktors beibehalten wird, bis die Änderung das nächste Mal simuliert wird.
Gemäß noch einer anderen Erscheinungsform schafft die Erfin dung ein Verfahren zum Prüfen einer Münze in einem Münzprüfmechanismus, bei dem eine in den Mechanismus eingeführte Münze einem von einer Drossel erzeugten schwingenden Feld unterworfen wird, die Reaktanz und die Verluste der Drossel gemessen werden, wenn sich die Münze im Feld befindet, und bestimmt wird, ob die Richtung einer in der Impedanzebene liegenden Verschiebungsebene, die die Verschiebung eines durch die Messungen definierten Münze-vorhanden-Punkts bezogen auf einen die Reaktanz und die Verluste der Drossel beim Fehlen einer Münze repräsentierenden Münze-fehlt-Punkts repräsentiert, einer Bezugsrichtung in der Impedanzebene entspricht, und bei dem die Frequenz des von der Drossel erzeugten schwingenden Felds ausreichend niedrig dafür ist, daß die Skineffekttiefe des Münzmaterials größer als die Dicke der Münze ist, wodurch die Richtung der Verschiebungslinie durch die Dicke der geprüften Münze beeinflußt wird.
Erneut kann ein solches Verfahren unabhängig davon verwendet werden, ob Reaktanz- und Verlustmessungen mittels eines Phasenerkennungsverfahrens ausgeführt werden oder nicht.
Eine weitere Erscheinungsform der Erfindung ist ein Münzprüfmechanismus zum Ausführen erfindungsgemäßer Verfahren, wie sie oben genannt wurden.
Um die Erfindung deutlicher verständlich zu machen, werden nun Ausführungsformen derselben beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen beschrieben, in denen:
Figur 1 die Impedanzebene für die Drossel der in Figur 2 dargestellten Münzprüfvorrichtung zeigt;
Figur 2 schematisch eine Schaltung zum Erzeugen von Signalen X und R unter Verwendung eines Phasenerkennungsverfahrens zeigt;
Figur 3 ein weiteres Impedanzebenendiagramm ist, das beim Erläutern der Funktion der Schaltung von Figur 2 von Nutzen ist;
Figur 4 zeigt, wie sich X und R zeitabhängig ändern, wenn eine Münze an der Drossel vorbeiläuft;
Figur 5 zeigt, wie sich ein Winkel Θ zeitabhängig ändert, wenn eine Münze an der Drossel vorbeiläuft,
Figur 6 ein weiteres Impedanzebenendiagramm ist, das beim Erläutern eines weiter entwickelten Verfahrens zum Prüfen von Münzen gemäß der Erfindung von Nutzen ist;
Figur 7 einen wesentlichen Teil einer Schaltung ähnlich der von Figur 2 veranschaulicht, jedoch mit zusätzlichen Merkmalen;
Figur 8 ein weiteres Impedanzebenendiagramm ist, das beim Verstehen der Funktion der Schaltung von Figur 7 von Nutzen ist;
Figur 9 ein weiteres Impedanzebenendiagramm ist, das beim Verstehen der Auswirkung von Offsetwerten von Nutzen ist, wie sie innerhalb der Schaltung von Figur 7 verwendet werden;
Figur 10 ein Kurvendiagra,mm ist, das zeigt, wie sich ein in der Impedanzebene gemessener Winkel e abhängig von der Dicke und der Frequenz ändert, wenn Meßwerte an Prüfscheiben desselben Materials, jedoch verschiedenen Dicken aufgenommen werden;
Figur 11 schematisch eine weitere, die Erfindung nutzende Münzprüfvorrichtung zeigt, in der Signale X und R unter Verwendung eines frei laufenden Oszillators anstelle einer angesteuerten Spule erzeugt werden; und
Figur 12 die Beziehung zwischen der Frequenz, der Phase und dem Effektivwiderstand im abgestimmten Schaltkreis von Figur 11 veranschaulicht.
In Figur 1 repräsentiert die vertikale Achse die Imaginärkompenente, d. h. die Reaktanz X der Impedanz einer Drossel wie einer Spule 104 in der in Figur 2 dargestellten Vorrichtung, die durch eine beliebige Münze beeinflußt wird, die sich in ihrer Nähe befinden kann. Die Horizontalachse repräsentiert die reelle Komponente der Impedanz, d. h. ihren Widerstand oder ihre Verluste R, erneut durch eine beliebige Münze beeinflußt, die sich in der Nähe der Spule befinden kann.
Wenn X und R gemessen werden, solange sich keine Münze nahe der Spule befindet, sind die sich ergebenden Werte durch die Spule alleine charakterisiert, und sie legen in der Impedanzebene (die die Ebene ist, die Figur 1 repräsentiert) einen Punkt a fest.
Wenn dann eine Münze in die Nähe der Spule gebracht wird, ändern sich sowohl die Effektivreaktanz als auch die Effektivverluste der Spule, d. h., daß X und R nun für die Spule zusätzlich der Münze gemessen werden, wobei die sich ergebenden Werte einen anderen Punkt b in der Impedanzebene festlegen.
Wenn sich die Münze in ihrer zentralen Position in bezug auf die Spule befindet und sie dann rechtwinklig zur Stirnseite der Spule hin und von ihr weg bewegt wird, stellt sich heraus, daß sich der Punkt b entlang einer im wesentlichen geraden Linie a-b verschiebt.
Wenn dieselbe Münze mehrfach durch dieselbe Vorrichtung geführt wird und jedesmal die Werte X und R gemessen werden, wenn sie sich zentral in bezug auf die Münze befindet, sie jedoch jedesmal anders von der Spule beabstandet ist, definieren die sich ergebenden Meßwerte X und R demgemäß drei Punkte b, c und d in der Impedanzebene, und obwohl die Werte X für diese Punkte alle verschieden sind, was auch für die Werte R gilt, definiert jedes Wertepaar einen Punkt, die alle auf derselben Linie a-b liegen.
Im Verlauf der Zeit können sich wegen einer Alterung der Schaltungskomponenten, Auswirkungen sich ändernder Temperaturen oder einer Änderung des körperlichen Aufbaus der Vorrichtung die Position der Linie a-b in der Impedanzebene verschieben, z. B. zu einer parallelen Position a'-b', jedoch bleibt ihre Steigung, d. h. der Winkel e, für denselben Münztyp dieselbe. D. h., daß die Richtung der Linie, auf der sich der die Münze/Spule-Kombination in der Impedanzebene repräsentierende Punkt relativ zum Nur-Münze-Punkt (nachfolgend als "Verschiebungslinie" bezeichnet) bewegt, den Münztyp anzeigt und im wesentlichen unabhängig von der Querposition der Münze ist.
Demgemäß kann, wenn ein Bezugswert für Θ erstellt werden kann, der ein Charakteristik einer speziellen annehmbaren Münzart in einem speziellen Münzprüfmechanismus ist, und wenn der Wert von Θ für unbekannte Münzen in derselben Vorrichtung gemessen wird, ein Vergleich der Meßwerte von Θ mit dem Bezugswert einen Hinweis auf die Annehmbarkeit unbekannter Münzen geben, insoweit die Münzmaterialeigenschaften betroffen sind, die Θ beeinflussen, wobei der Wert unabhängig von Abständen ist, mit denen jeweilige Münzen an der Spule vorbeilaufen, und unabhängig von zeitlich veränderlichen Faktoren, die keine Änderung des Winkels Θ für einen annehmbaren Münztyp hervorrufen.
Wenn die Münze ein magnetisches Material mit hoher Permeabilität beinhaltet, werden die Verluste durch Hystereseverluste als zusätzlichen Faktor erhöht, und die Reaktanz kann ansteigen statt abnehmen, da die Münze in gewissem Ausmaß als Kern der Spule wirkt. In solchen Fällen hat der Winkel Θ entgegensetzte Richtung im Vergleich zu der in Fig. 1 dargestellten. Dies kann dazu verwendet werden, eine Unterscheidung zwischen magnetischen und unmagnetischen Münzen zu treffen.
Die vorstehend genannte Technik hat einen weiteren Vorteil gegenüber bekannten Techniken, bei denen die gemessenen Werte X und R einzeln mit Bezugswerten verglichen werden. Die Bezugswerte sind im allgemeinen keine speziellen Werte, sondern Ober- und Untergrenzen, die einen Bereich festlegen. Wenn verschiedene Meßwerte mit jeweiligen Bezugsbereichen verglichen werden, wird eine Münze angenommen, wenn jeder Meßwert irgendwo innerhalb des entsprechenden Bezugsbereichs liegt. Wenn z. B. die Meßwerte solche für X und R sind, wie vorstehend erörtert, würde eine Münze angenommen werden, wenn sowohl ihre Meßwerte für X als auch die für R innerhalb der Grenzen der jeweiligen Bereiche liegen würden, selbst wenn diese Kombination von Meßwerten wahrscheinlich das Ergebnis einer Münze wäre, die tatsächlich eine solche ist, die nicht angenommen werden sollte. Bei der vorliegenden Technik würde eine Münze, deren Meßwert X innerhalb der Grenze eines individuellen Bezugsbereichs für X liegen würde, nur angenommen werden, wenn ihr Meßwert R in einer Richtung gegen die Mitte des Bezugsbereichs für R verschoben wäre, jedoch nicht dann, wenn er in der anderen Richtung verschoben wäre, wobei der letztere Fall anzeigt, daß diese spezielle Kombination von Meßwerten X und R es nahelegt, daß die Münze zurückgewiesen werden sollte, obwohl sie unter Verwendung der bekannten Technik angenommen worden wäre.
In der Vorrichtung, wie sie noch beschrieben wird, werden Werte für X und R gemessen, wenn keine Münze vorhanden und wenn eine Münze in der Nähe der Spule vorhanden ist, die X- Werte werden voneinander abgezogen, und die R-Werte werden voneinander abgezogen, um ΔX und ΔR zu erhalten, wie in Figur 1 angegeben, wobei diese Werte zeigen, wie stark die Münze die Effektivreaktanz und die Effektivverluste der Spule geändert hat, und es wird ΔX/ΔR gebildet: dies ist der Wert tanΘ für die unbekannte Münze. Die Annehmbarkeit wird dadurch geprüft, daß dieser Wert mit einem Bezugswert für tanΘ verglichen wird, der dem Verhältnis der Meßwerte für ΔX und ΔR für eine annehmbare Münze entspricht.
Es wird nun die Vorrichtung von Figur 2 im einzelnen beschrieben. Es ist eine Einrichtung vorhanden, um eine mit gestrichelten Linien bei 10 dargestellten Münze in der Nähe einer Spule 104 zu positionieren, wobei die Einrichtung schematisch als Münzkanal 12 dargestellt ist, entlang dem sich die Münze entlang ihrem Rand an der Spule vorbeibewegt. Eine praxisgerechte Anordnung zum Vorbeiführen einer sich bewegenden Münze in der Nähe einer induktiven Prüfspule ist z. B. in GB-A-2 093 620 dargestellt. Wenn sich die Münze 10 an der Spule 104 vorbeibewegt, nehmen die Gesamteffektivverluste der Spule zu, erreichen einen Spitzenwert, wenn die Münze relativ zur Spule zentriert ist, und nehmen dann auf einen Freilaufwert ab. Die Gesamteffektivreaktanz nimmt auf einen negativen Spitzenwert ab und kehrt dann zu ihrem Freilaufwert zurück. Beim vorliegenden Beispiel verwendet die Vorrichtung die Spitzenwerte.
Die Schaltung von Figur 2 verwendet eine Phasenerkennungs technik zum Trennen der reellen (R) und der imaginären (X) Komponente der Spulenimpedanz. Sie umfaßt eine Signalquelle aus einem digitalen Frequenzgenerator 100, dessen Ausgangssignal durch ein Filter 102 gefiltert wird, dessen Ausgangssignal eine Konstantstromquelle 103 steuert, deren Ausgangssignal die Münzprüfspule 104 ansteuert. So erscheinen die Komponenten 100, 102, 103 für die Spule als Konstantstromquelle. Das Ausgangssignal des Generators 100 ist näherungsweise eine Sinuswelle, jedoch enthält es höhere Harmonische, da es digital erzeugt wird, und die Funktion des Filter 102 ist die, diese auszufiltern.
Das Signal an der Spule 104 wird auf einen phasenempfindlichen Detektor 106 gegeben, der vom Generator 100 auch zwei Bezugssignale empfängt. Ein Bezugssignal befindet sich auf einer Leitung 108 und paßt phasenmäßig ideal zur Spannung an der Spule 104, um es zu ermöglichen, daß der phasenempfindliche Detektor an einem seiner Ausgänge ein Signal erzeugt, das X repräsentiert. Auf einer anderen Leitung 110 wird ein Bezugssignal angelegt, das um 90º gegen das erste Bezugssignal versetzt ist und in Phase mit dem Spulenstrom ist, damit der phasenempfindliche Detektor an seinem anderen Ausgang ein Signal erzeugen kann, das den Wert R der Spule anzeigt. Es ist zu beachten, daß die an den phasenempfindlichen Detektor angelegten und von ihm ausgegebenen Spannungssignale nur dann verläßliche Meßwerte für X und R sind, solange der Spitzenspulenstrom zeitlich konstant ist.
Die Signale R und X werden durch jeweilige Filter 112 und 114 gefiltert, und die sich ergebenden Signale werden an einen Mikroprozessor 116 gegeben, der so programmiert ist, daß er eine erforderliche weitere Verarbeitung der Signale ausführt und er auch weitere Funktionen ausführt, die zur Münz-Gültigkeitsprüfung erforderlich sind. Zusätzlich steuert der Mikroprozessor 116 den Signalgenerator 100 so, daß dieser abwechselnd die Bezugssignale auf den Leitungen 108 und 110 erzeugt, und er schaltet auch das Ausgangssignal des phasenempfindlichen Detektors 106 zwischen den Ausgangskanälen für R und X synchron mit dem Umschalten der Bezugssignale um.
In Figur 3 repräsentiert ein Vektor 118 die Gesamtimpedanz der Spule 104, wenn keine Münze vorhanden ist, und demgemäß entspricht dessen Ende dem Punkt a in Figur 1. Wenn eine durchlaufende Münze zentrisch zur Spule liegt, ist der Vektor 118 entlang der Verschiebungslinie 120 so verschoben, daß er zu einem Vektor 118' geworden ist. Das Ende des Vek-. tors 118' entspricht dem Punkt b, c oder d in Figur 1. Der Mikroprozessor 116 empfängt vom phasenempfindlichen Detektor 106 Signale, die die X- und R-Komponente beider Vektoren repräsentieren, und demgemäß kann er ΔX und ΔR und deren Verhältnis ΔX/ΔR berechnen, das der obengenannte Wert tanΘ ist.
Es ist zu beachten, daß, weil der Winkel Θ aus Differenzen zwischen X-Werten und zwischen R-Werten berechnet wird, jeder Offset, der unbeabsichtigt innerhalb der Schaltung auf die X und R repräsentierenden Signale gegeben wird, zu keinen Fehlern führt, da diese die Differenzwerte unbeeinflußt lassen.
Obwohl die Drossel als Einzelspule dargestellt ist, kann sie andere Konfiguration aufweisen wie die eines Paars Spulen, die einander über den Münzkanal hinweg gegenüberstehen und parallel oder in Reihe, hintereinander oder gegeneinander geschaltet sind.
Figur 4 zeigt, wie sich die Werte X und R (beide in Ohm gemessen) für eine einzelne Münze zeitabhängig ändern, wenn diese an der Spule vorbeiläuft. Es ist auch ΔX und ΔR dargestellt. Es ist erkennbar, daß X im mittleren Teil des Durchlaufs der Münze einen relativ glatten und flachen negativen Spitzenwert erreicht, er jedoch ein relatives glattes Plateau im mittleren Teil des Spitzenwerts aufweist, mit einem kleinen weiteren, überlagerten Spitzenwert an jedem Ende des Plateaus, wobei diese kleinen Spitzenwerte durch Kanteneffekte hervorgerufen werden, wenn der Rand der Münze am Zentrum der Spule durchläuft.
Der Ort des Punkts, der durch die Werte X und R in der Impedanzebene festgelegt wird, wenn die Münze an der Spule vorbeiläuft, ist durch die hakenförmige Kurve in Figur 5 repräsentiert, was dem Punkt a in Figur 1 entspricht. Wenn die Münze an der Spule angekommen ist und relativ zu dieser zu einem Zeitpunkt t&sub3; zentriert ist, hat sich der durch die X-R-Messungen bestimmte Punkt zur Spitze des Hakens verschoben, was dem Punkt b in Figur 1 entspricht. Das Vorhandensein des kleinen zusätzlichen Spitzenwerts am Beginn des Hauptspitzenwerts des Meßwerts R bewirkt, daß der Punkt den ausgebeulten Teil des Hakens in Figur 5 beschreibt, wenn sich die Münze zur zentralen Position bewegt. Wenn sich die Münze von der zentralen Position aus weiterbewegt und sich von der Spule entfernt, kehrt der Punkt um den Haken herum von t&sub3; zu t&sub4; zu t&sub5; zurück.
Es ist ersichtlich, daß der Vektor 120 vom Münze-fehlt-Punkt zum Punkt, wie er durch die aktuelle X-R-Messung der sich bewegenden Münze definiert wird, länger wird und sich in Uhrzeigerrichtung verdreht, bis er die Spitze des Hakens erreicht, woraufhin er die umgekehrte Bewegung ausführt. Daraus ist erkennbar, daß Berechnungen dadurch ausgeführt werden können, daß die variablen Werte von ΔX und ΔR, wie sie während des Durchlaufens einer Münze auftreten, abgespeichert werden, die zugehörigen zeitabhängigen Werte von ΔX/ΔR (d. h. tanΘ) berechnet werden und dann der Maximalwert der berechneten Werte für tanΘ ermittelt wird, wobei dieser Ma ximalwert mit dem Bezugswert für tano für eine annehmbare Münze verglichen wird.
Obwohl es bevorzugt ist, Meßwerte an einer sich bewegenden Münze vorzunehmen, wie beschrieben, damit Münzen in schneller Folge geprüft werden können, ist es auch möglich, die Verluste und die Reaktanz an einer stillstehenden Münze zu messen.
Vorteile des Ansteuerns einer Spule gemäß Figur 2 im Vergleich mit Techniken unter Verwendung eines frei laufenden Oszillators liegen darin, daß keine großen Kondensatoren erforderlich sind und daß alle Signale ein der Meßschaltung mit der Taktfrequenz des Mikroprozessors synchronisiert werden können, was eine deutliche Vereinfachung ist. Jedoch besteht die Möglichkeit, daß das Phasenerkennungsverfahren von Figur 2 weniger genau wird, als es in idealer Weise erwünscht ist, wenn die Phasen der Bezugssignale auf den Leitungen 108 und 110 (die die Phasenerkennungsachsen festlegen) falsch auf die Phase des Stroms auf die Spule 104 (die die wahren R-und X-Achsen definiert) sind oder werden.
Dies ist möglich, da die Relativgenauigkeit dieser Phasen durch die Auflösung des Digitalgenerators 100 beschränkt ist und da das analoge Filter 102 selbst eine unbekannte Phasenverzögerung im an die Spule 104 angelegten Signal hervorruft, die sich mit der Temperatur ändern kann. Die Auswirkung des Phasenfehlers ist die, daß die Komponenten der Gesamtimpedanzvektoren 118 und 118' in Figur 3 relativ zu den Erkennungsachsen Xd und Rd gemessen werden, die relativ zur wahren Reaktanz- bzw. Verlustachse gedreht sind. So wird der berechnete ΔXd größer als der gewünschte, wahre Wert ΔX, während der berechnete Wert ΔRd kleiner als der gewünschte, wahre Wert ΔR wird. Deren Verhältnis ΔXd/ΔRd ist der Tangens des Winkels Θd, der, wie es erkennbar ist, größer ist als der Winkel Θ, der gemessen werden sollte. Anders gesagt, wird zwar der Winkel Θ gemessen, jedoch wird er mit einem Fehler gemessen, dessen Größe vom Winkelfehler der Phasenerkennungsachsen abhängt.
Eine Technik, um dies auszuschließen,. wird unter Bezugnahme auf das in Figur 6 dargestellte Impedanzebenendiagramm beschrieben. Dies entspricht Figur 3, mit der Ausnahme, daß die winkelmäßig verschobenen Unterscheidungsachsen Xd und Rd zum Erleichtern des Verständnisses mit durchgezogenen Linien dargestellt sind, während die wahre X- und R-Achse mit gestrichelten Linien dargestellt sind. Ein wichtiger Punkt, auf den hinzuweisen ist, ist der, daß ein Fehler hinsichtlich der Unterscheidungsachsen die Form des Dreiecks nicht ändert, wie es durch den Gesamtimpedanzvektor 118, wenn eine Münze fehlt, den Gesamtimpedanzvektor 118', wenn eine Münze vorhanden ist, und die Verschiebungslinie 120 gebildet wird, die die Verschiebung des Endpunkts des Vektors 118' relativ zum Endpunkt des Vektors 118 repräsentiert. Diese Form, und demgemäß der mit C bezeichnete Innenwinkel, wird ausschließlich durch die Längen und Richtungen der zwei Gesamtimpedanzvektoren 118 und 118' bestimmt, und diese sind von jedem Phasenfehler unabhängig.
Auf die Erkennungsachsen Xd und Rd bezogene Meßwerte können wie folgt dazu verwendet werden, den Winkel C herzuleiten. Es ist zu beachten, daß der Winkel C der Summe der Winkel A und B entspricht, wie sie in Figur 6 angegeben sind. Figur 6 zeigt, daß Rd/Xd der Tangens des Winkels B ist, so daß der Winkel B aus diesen Meßwerten berechnet werden kann. Auch hat der Tangens des Winkels A den Wert ΔRd/ΔXd so daß der Winkel A aus diesen Differenzwerten berechnet werden kann.
Zum Winkel C gelangt man durch Aufsummieren der berechneten Winkel A und B. Wenn so der Vektor 118 als Achse verwendet wird, in bezug auf die die Richtung der Verschiebungslinie 120 gemessen wird, anstatt zu versuchen, deren Richtung relativ zur wahren R- und X-Achse zu messen, die, wie erläutert, Fehler wegen eines unbekannten Phasenfehlers im Phasenerkennungsprozeß enthalten können, wird ein Münzprüfkritenum erreicht, das sowohl von der Querposition einer Münze relativ zur Prüfspule wie auch von einem Phasenfehler unabhängig ist, der in der zur Phasenerkennungstechnik verwendeten Schaltung vorliegen kann.
Es kann gezeigt werden, daß, wenn die Winkel A und B dergestalt sind, daß das Produkt der Tangenswerte viel kleiner als 1 ist (was in der Praxis sehr häufig der Fall sein wird), der Tangens des Winkels C einfach ΔRd/ΔXd zuzüglich Rd/Xd ist. So ist in diesen Fällen die Verarbeitung dadurch vereinfacht, daß die Richtung der Verschiebungslinie 120 als Summe der Tangenswerte der Winkel A und B gemessen wird.
Im allgemeinen ist zu beachten, daß die Winkel, auf die hier Bezug genommen wird, ausreichend klein dafür sind, daß sie mit einem annehmbaren Ausmaß an Genauigkeit durch ihre Tangenswerte wiedergegeben werden können, und in diesen Fällen sollen die Begriffe "Tangens" und "Winkel" einander entsprechen.
Figur 7 zeigt verschiedene Zusätze zur Grundschaltung vom Typ zur Phasenerkennungsmessung, wie in Figur 2 dargestellt. In Figur 7 sind Komponenten, die solchen entsprechen, wie sie bereits unter Bezugnahme auf Figur 2 beschrieben wurden, mit denselben Bezugszahlen wie in Figur 2 versehen, und sie werden nicht erneut beschrieben.
In Figur 7 liegt die Konstantstromquelle in Form eines Transistors 103 und zugehöriger Komponenten vor. Die zusätzlichen Komponenten im Vergleich mit denen in Figur 2 sind eine Kalibrier- und Qffsetschaltung, die allgemein mit 130 bezeichnet ist, ein Vorverstärker 132 zum Verstärken der Signale X und R, die vom unteren Ende der Spule 104 abgegriffen werden, bevor sie an den phasenempfindlichen Detektor 106 angelegt werden, eine zweite Offsetschaltung 134 und ein Digital-Analog-Umsetzer 136 zum Umsetzen der Ausgangssignale der Filter 112 und 114 in digitale Form zur Handhabung durch den Mikroprozessor 116. In Figur 7 ist ein einzelnes Filter oder ein Integrierer 112/114 dargestellt, wobei dies äquivalent zu den zwei gesondert dargestellten Schaltungen 112 und 114 in Figur 2 ist. In der Praxis ist es bevorzugt, einen Mikroprozessor zu verwenden, der tatsächlich den Analog- Digital-Umsetzer 136 beinhaltet.
Es ist zu beachten, daß das Ausgangssignal der Spule 104 vom Vorverstärker 112 mit konstanter Verstärkung verstärkt wird, da die Signale X und R in diesem Zustand einfach diejenigen Komponenten des Spulenspannungssignals sind, die mit diesem in Phase liegen bzw. um 90º dagegen versetzt sind. So dient der Vorverstärker 132 als gemeinsamer Kanal sowohl für das Signal X als auch das Signal R. Der phasenempfindliche Detektor 106 trennt das Signal x dadurch vom Signal R ab, daß er an seinem Ausgang das Signal X ausgibt, wenn das phasenrichtige (in bezug auf die Spulenspannung) Bezugssignal an die Leitung 108 angelegt wird, und er das Signal R ausgibt, wenn das um 90º versetzte Phasenbezugssignal auf die Leitung 110 gegeben wird. Demgemäß dienen die Schaltungskomponenten vom Ausgang des phasenempfindlichen Detektors 106 bis zum Mikroprozessor 116 als gemeinsamer Kanal für die Signale X und R, wobei sie jedoch in jedem Moment nur das eine oder andere dieser Signale handhaben.
Eine erste wesentliche Funktion der Schaltung von Figur 7 ist es, eine alternative Weise für die Behandlung des Problems zu schaffen, das durch eine Winkelverschiebung der Phasenerkennungsachsen bezogen auf die wahren Achsen X und R hervorgerufen wird, d. h. eine Alternative zum zuvor unter Bezugnahme auf die Figuren 3 und 6 beschriebenen Verfahren, bei dem der Winkel C zwischen der Verschiebungslinie 120 und dem Gesamtimpedanzvektor 118 anstelle des fehlerbeeinflußten Winkels Θd berechnet wird.
Der erste Schritt besteht darin, den Phasenfehlerwinkel Θe (siehe Figur 3) auf eine Weise zu messen, wie sie nachfolgend beschrieben wird. Aus Figur 3 ist erkennbar, daß Θe die Differenz zwischen dem gewünschten Winkel Θ und dem fehlerbehafteten Winkel Θd ist. Wenn Θe einmal bekannt ist, kann einer von zwei Schritten unternommen werden oder beide. Zunächst kann der Mikroprozessor 116 den Digitalgenerator 100 so einstellen, daß die Phasen der Bezugssignale auf den beiden Leitungen 108 und 110 in einer Richtung verschoben sind, bei der die Tendenz besteht, Θe auf 0 zu verringern. Dies wird im allgemeinen nicht möglich sein, da der Generator 100 digital ist und die Phasen seiner Ausgangssignale nur in Schritten eingestellt werden können, weswegen normalerweise ein Restwert von Θe verbleibt, der durch Einstellung nicht beseitigt werden kann. Da Θe gemessen wird, ist jedoch der Restwert bekannt und kann vom fehlerhaft gemessenen Winkel Θd abgezogen werden, um den wahren Wert Θ zu erhalten. Es ist selbstverständlich bevorzugt, daß der Wert des Winkels Θe durch Einstellung so weit wie möglich verringert wird, da dies die vereinfachende Annahme genauer macht, daß ein Winkel und sein Tangens gleich sind, wie oben erläutert. Die Weise, auf die Θe gemessen wird, wird nun unter Bezugnahme auf Figur 7 beschrieben.
Des Prinzip besteht darin, durch Betreiben der Kalibrierund Offsetschaltung 130 eine Änderung der Reaktanz der Spule 104 zu simulieren, wenn sich keine Münze in deren Feld befindet. Aus einer eingehenden Betrachtung von Figur 3 ist erkennbar, daß dann, wenn der Phasenfehlerwinkel Θe 0 wäre und die X-Komponente des Spulenimpedanzvektors 118 verändert würde, ohne die zugehörige R-Komponente zu ändern, auch keinerlei Änderung in der R-Komponente auftreten würde, wie sie am Ausgang des phasenempfindlichen Detektors 106 erkannt oder gemessen wird. Wenn jedoch der Phasenfehlerwinkel Θe nicht 0 ist, so daß in Figur 3 die Achse Rd nicht mit der Achse R zusammenfällt, existiert eine Änderung des Werts von R, wie entlang der Achse Rd gemessen.
Dies ist unter Bezugnahme auf Figur 8 besser verständlich. Diese zeigt, weswegen dann, wenn eine simulierte Änderung δXd der X-Komponente des Gesamtimpedanzvektors 118 überlagert wird, um ihn in den Vektor 118" umzusetzen, keine Änderung der R-Komponente gemessen entlang der wahren R-Achse besteht. Wenn jedoch die Phasenerkennungsachsen Xd und Rd mit einem Winkel Θe fehlerhaft sind, wie zuvor genannt, ist ersichtlich, daß bei der Messung auf der Achse Rd eine Änderung δRd des gemessenen Werts R vorliegt. Aus Figur 8 ist auch leicht erkennbar, daß δRd/δXd der Tangens des Winkels Θe ist.
Die Kalibrier- und Offsetschaltung 130 in Figur 7 simuliert die Änderung der Spulenimpedanzkomponente X und stellt sicher, daß die Simulation die Spulenkomponente R nicht beeinflußt, und dann wird die Beziehung zwischen der Änderung von R, wie durch das Ausgangssignal des phasenempfindlichen Detektors 106 gemessen, und der Änderung des Meßwerts X als Grundlage zum Berechnen des Fehlerwinkels Θe verwendet.
Die normale Betriebskonfiguration der Kalibrier- und Offsetschaltung 130 ist die, daß ein Transistor T2 ausgeschaltet und ein Transistor T1 durchgeschaltet ist. Der Strom in der Spule 104 wird dann einerseits zwischen den in Reihe geschalteten Widerständen Rb und Rc und andererseits dem Parallelwiderstand Ra aufgeteilt. Dies sind alles Präzisions widerstände. Es ist daran zu erinnern, daß es in der Schaltung von Figur 7 die Spannungskomponente an der Spule 104 ist, die in Phase mit dem Strom durch die Spule 104 ist, die als Maß für die Spulenverluste R verwendet wird. Dies ist nur dann eine wahre Wiedergabe, solange die Stärke des Spulenstroms konstant bleibt. Der Wert der Spannungskomponente an der Spule 104, der um 90º gegenüber der Phase des Spulenstroms verschoben ist, wird als Maß für die Spulenreaktanz X verwendet. Tatsächlich hat diese letztere Spannung einen Versatz, der ihr aus einem Grund verliehen wird, der später beschrieben wird, was dadurch erfolgt, daß ein Abgriff zwlschen den Widerständen Rb und Rc erfolgt, um eine Spannung zu erhalten, die in Phase mit dem Spulenstrom ist, wobei die Phase dieser abgegriffenen Spannung mittels eines Kondensators Ci um 90º geändert wird und die sich ergebende, phasenverschobene Spannung an den Eingang des Vorverstärkers 132 gegeben wird. Diese Offsetspannung ist um 180º gegenüber der imaginären oder reaktanzbezogenen Komponente der Spannung an der Spule 104 phasenverschoben, und so ist die Wirkung die, daß einfach ein festgelegter Versatz für die Spannungskomponente angelegt wird, die am Eingang des Vorverstärkers 132 die Spulenreaktanz X repräsentiert. Diese Versatzspannung ist eine Wechselspannung, und sie hat solche Phase, daß sie nicht selbst die verlustbezogene Komponente der Eingangsspannung für den Vorverstärker 132 beeinflußt.
Um den Phasenfehler zu messen, wird der Transistor T2 eingeschaltet, der den Präzisionswiderstand Rd parallel zum Widerstand Rc legt, wodurch die über den Konensator Ci zugeführte Abgriffsspannung erniedrigt wird. Diese Spannungsverringerung simuliert am Eingang des Vorverstärkers 132 eine Verringerung der Reaktanz X der Spule 104, d. h. von δXd in Figur 8. Wenn jedoch nur dies vorgenommen würde, würde der Spulenstrom zunehmen, da der Gesamtwiderstand in der Reihenschaltung mit der Spule 104 abgenommen hat. Um dies zu kompensieren und um zu gewährleisten, daß der Spulenstrom unverändert bleibt, wird der Widerstand Ra durch Abschalten des Transistors T1 herausgeschaltet. Der Wert des Widerstands Ra ist so gewählt, daß dann der Spulenstrom konstant gehalten wird, und so ist die Simulation der Änderung von X so ausgebildet, daß sie nicht, von sich aus, auch eine Änderung des Spulenverlusts R simuliert, was heißt, daß die Bedingungen aufrechterhalten sind, die dazu erforderlich sind, daß die um 90º phasenverschobene Spannung an der Spule 104 den Wert R repräsentiert. Wenn nun eine Änderung von R, wie vom Mikroprozessor 116 gemessen, hinsichtlich des vom Vorverstärker 132 ausgegebenen Signals vorliegt, ist diese Änderung eine Konsequenz einer Verschiebung der Phasenerkennungsachsen bezogen auf die Achsen R und X, wobei es sich um δRd von Figur 8 handelt.
Nachdem ee oder zumindest tanoe als ΔRd/ΔXd berechnet wurde und der sich ergebende Winkel größer als die Minimaleinstellung ist, die dem digitalen Generator 100 angewiesen werden kann, weist der Mikroprozessor 116 den digitalen Generator 100 dazu an, diese Einstellung in derjenigen Richtung vorzunehmen, die den Phasenerkennungsfehler verringert. Wenn der gemessene Fehlerwinkel dabei kleiner als der minimale Einstellschritt wird, addiert der Mikroprozessor 116 denselben zum Meßwert ed, um den gewünschten Winkel Θ für die Münzprüfung zu erhalten. Es ist zu beachten, daß Θe positiv oder negativ sein kann, so daß die Summierung den Meßwert Θd entweder vergrößern oder verkleinern kann.
Die vorstehend genannte Berechnung und, falls erforderlich, die Einstellung von Θe wird unter Steuerung des Mikroprozessors 116 automatisch mit Intervallen ausgeführt, z. B. alle drei Sekunden, jedoch nur dann, wenn sich keine Münze an der Spule befindet. Nach jedem Vorgang werden die Transistoren T1 und T2 in ihren Normalbetriebszustand zurückgeführt, in dem T2 sperrt und T1 durchläßt.
Die Schaltung kann statt dessen so ausgebildet sein, daß sie eine Änderung von R ohne jede Änderung von X simuliert und dann Θe oder tanΘe aus dem Meßwert für ΔRd und einem beliebigen sich ergebenden Meßwert für ΔXd berechnet wird.
Eine zweite Funktion der Kalibrier- und Offsetschaltung 130 wurde bereits kurz erwähnt, wird nun aber erläutert. Es handelt sich um die Anlegung einer Offsetspannung über den Kondensator Ci mit der Gegenphase von 180º in bezug auf die Komponente X der Spannung an der Spule 104 am Eingang des Vorverstärkers 132. Der Grund hierfür ist der, daß in der Praxis X viel größer als R ist, typischerweise ungefähr 30mal so groß. Zusätzlich liegen die von einer Münze hervorgerufenen Änderungen ΔX und ΔR typischerweise im Bereich von 20 % der Münze-fehlt-Werte von X und R. Die Signale X und R müssen beide im gemeinsamen Kanal des Vorverstärkers 132 und des phasenempfindlichen Detektors 106 verarbeitet werden, und wenn ein Signal ungefähr 30mal größer als das andere ist, würde ein extrem schlechtes Signal/Rausch-Verhältnis erzielt werden, was möglicherweise jede gültige Entnahme eines Meßwerts ΔR unmöglich machen würde. Der an das Signal X über den Kondensator Ci angelegte Versatz ist wesentlich, so daß er das Signal X am Eingang des Vorverstärkers 132 größenmäßig mit dem Signal R vergleichbar macht. So erfolgt eine stark verbesserte Verwendung des Dynamikbereichs des Operationsverstärkers 132, und das Signal/Rausch-Verhältnis kann annehmbar gemacht werden.
Es wird darauf hingewiesen, daß der genaue Wert der Offsetspannung nicht wesentlich ist, solange er konstant bleibt, da er sowohl für X-Werte bei vorhandener als auch fehlender Münze verwendet wird, weswegen er keine Änderung der Differenz ΔX hervorruft, die beim Berechnen des Winkels Θ oder dessen Tangens verwendet wird. Beim Signal R wird am Eingang des Vorverstärkers 132 kein Versatz vewrendet.
Die Kalibrier- und Offsetschaltung 130 hat eine dritte Funktion, jedoch ist es vor deren Erläutern erforderlich, auf eine weitere Technik Bezug zu nehmen, wie sie beim Prüfen von Münzen verwendet wird, wozu die Schaltung von Figur 7 benutzt wird.
Vorstehend wurde erläutert, daß eine Messung der Richtung der Verschiebungslinie in der Impedanzebene ein guter Hinweis auf das Münzmaterial ist und daß dieser Wert im wesentlichen unabhängig vom Abstand der Münze von einer Spule ist.
Obwohl dies einen nützlichen Münztest bildet, reicht es alleine im allgemeinen nicht aus, zwischen verschiedenen Arten von Münzen zu unterscheiden, da verschiedene Arten von Münzen häufig aus demselben Material bestehen.
Es ist daher erwünscht, mindestens eine weitere Münzeigenschaft zu messen, wobei der Münzdurchmesser eine nützliche ist. Jedoch ist die Richtung der Verschiebungslinie (z. B. der Winkel Θ) nicht ausreichend empfindlich hinsichtlich des Münzdurchmessers, um für eine nützliche Durchmesserprüfung zu sorgen, und zwar selbst dann, wenn die Münze ungefähr so groß ist wie eine zu prüfende Münze mit dem größten Durchmesser oder größer. Wenn die Schaltung von Figur 7 verwendet wird und der Durchmesser der Drossel 104 ungefähr so groß ist wie der Durchmesser der größten zu prüfenden Münze oder größer, zeigt es sich, daß der Wert ΔX ausreichend empfindlich auf den Münzdurchmesser reagiert, und er kann für eine zweite Münzprüfung verwendet werden, wobei eine Münze nur dann angenommen wird, wenn ihr Wert ΔX demjenigen derselben Art annehmbarer Münzen entspricht, was auch für die Richtung der Verschiebungslinie derselben gilt.
Jedoch hängt der Wert des Signals ΔX alleine, abweichend vom Verhältnis zwischen ΔX und ΔR, von der Systemverstärkung ab, wobei zu erwarten ist, daß sich diese abhängig von der Zeit und der Temperatur ändert.
Um die Auswirkung derartiger Verstärkungsänderungen auf Messungen von ΔX zu kompensieren, wird die Kalibrier- und Offsetschaltung 130 periodisch (z. B. beim Einschalten und alle wenigen Minuten) wie folgt betrieben. Wie angegeben, ist der Transistor T2 bei Normalbetrieb der Schaltung abgeschaltet. Um Verstärkungsschwankungen zu kalibrieren, wird auch der Transistor T1 abgeschaltet, um dadurch den Widerstand Ra aus der Schaltung herauszunehmen. Da dieser parallel zu Rb und Rc liegt, steigt der Gesamtwiderstand an, und der Strom durch die Spule 104 nimmt ab. Da die drei Widerstände Ra, Rb und Rc Präzisionswiderstände sind, können sie so ausgewählt werden, daß das Abschalten von Ra wiederholt eine ziemlich genaue konstante prozentuale Änderung des Spulenstroms von z. B. 2 % erzeugt. Insoweit es die Komponente X der Spulenspannung betrifft, erscheint dies als 2 %-ige Verringerung der Spulenreaktanz. Selbstverständlich ist das System so konzipiert, daß es mit irgendeinem erwünschten Wert der Gesamtverstärkung von der Spule 104 bis zum Ausgang des Digital-Analog-Umsetzer 136 arbeitet. Es sei z. B. angenommen, daß die gewünschte Gesamtverstärkung dergestalt ist, daß eine 2 %-ige Änderung der Komponente X der Spulenspannung eine Zählwertänderung von 200 am Ausgang des Analog-Digital- Umsetzers hervorruft. Wenn T1 abgeschaltet wird, um die 2 %-ige Änderung hervorzurufen, wird die sich ergebende Änderung des Zählwerts am Ausgang des Analog-Digital-Umsetzers durch den Mikroprozessor 116 überprüft. Wenn der Wert 200 ist, wird keine Maßnahme ergriffen, jedoch wird dann, wenn er sich von 200 unterscheidet, z. B. n ist, der Kompensationsfaktor 200/n berechnet. Darauffolgend wird der Transi stor T1 erneut eingeschaltet, um die Schaltung in ihre Normalbetriebskonfiguration zurückzuführen, und anschließend wird jedesmal dann, wenn ΔX vom Mikroprozessor 116 berechnet wird (selbstverständlich auf Grundlage der Zählausgangswerte des Analog-Digital-Umsetzers 136 für X-Werte bei vorhandener und fehlender Münze), das Ergebnis mit dem Kompensationsfaktor 200/n multipliziert, um so einen Wert ΔX zu erzeugen, der hinsichtlich Schwankungen der Systemverstärkung kompensiert ist. Tatsächlich werden Verstärkungsschwankungen der analogen Komponenten gemessen, und dann erfolgt eine Kompensation hierfür durch Multiplikation im digitalen Stadium, so daß konstante Verstärkung zwischen dem Ausgang der Spule und dem endgültig ausgegebenen Wert ΔX aufrechterhalten wird.
Der Analog-Digital-Umsetzer 136 bildet einen weiteren gemeinsamen Kanal, in dem sowohl die Signale X als auch R zu verarbeiten sind. Wenn eine Münze an der Spule 104 vorbeiläuft, fällt das Signal X, und das Signal R nimmt zu. Um die Verwendung des Dynamikbereichs oder der Auflösung des Analog-Digital-Umsetzers zu optimieren und/oder die Verwendung eines Umsetzers mit geringerer Auflösung und demgemäß geringeren Kosten zu ermöglichen, werden weitere Versätze an beide Signale X und R in solcher Weise gegeben, daß der Münzefehlt-Wert jedes Signals nahe am zweckentsprechenden Ende des Dynamikbereichs des Analog-Digital-Umsetzers 136 liegt. Es handelt sich um Gleichspannungsversätze, die von der zweiten Offsetschaltung 134 gesteuert durch den Mikroprozessor 116 angelegt werden, und sie verfügen über jeweils verschiedene Werte, nämlich einen Wert dafür, wenn das Signal X verarbeitet oder hergeleitet wird, und einen anderen dafür, wenn das Signal R verarbeitet oder hergeleitet wird, wobei der Ausgang der Schaltung 134 entsprechend synchron mit dem Umschalten zwischen den zwei Phasenerkennungs-Bezugssignalen mit verschiedener Phase umgeschaltet wird.
Die kumulative Auswirkung all dieser Versätze ist unter Bezugnahme auf Figur 9 erkennbar, die dieselben Impedanzvektoren 118 und 118' für den Fall einer vorhandenen und einer fehlenden Münze zeigt, wie Figur 3, jedoch mit realistischerem Maßstab, wobei die X-Komponente viel größer als die R- Komponente ist. Die Werte von X bei vorhandener und fehlender Münze sind X&sub1; bzw. X&sub2;. Die Werte von R bei vorhandener und fehlender Münze sind R&sub1; bzw. R&sub2;, und die zwei Differenzwerte, die oben rechts in Figur 9 dargestellt sind, sind ΔX und ΔR. Diese legen die Verschiebungslinie 120 fest. Die beträchtliche erste X-Offsetspannung, die über den Kondensator Ci angelegt wird, wie es oben beschrieben ist, ist mit Xo repräsentiert und verringert X&sub1; und X&sub2; auf X1o und X2o, wodurch sie vergleichbare Größe mit R&sub1; und R&sub2; haben, so daß die Linie 120 nach 120' verschoben ist. Die zweite X-Offsetspannung, die durch die zweite Offsetschaltung 134 angelegt wird, ist mit Xo' bezeichnet, und sie verschiebt die Spannungen X1o und X2o auf X1o' bzw. X2o', um dadurch die Linie 120' auf 120'' zu verschieben. Die R-Offsetspannung von der Schaltung 134 ist mit Ro' gekennzeichnet, und sie verschiebt die Spannungen R&sub1; und R&sub2; auf R1o' bzw. R2o', so daß sich die Linie 120'' auf 120''' verschiebt. Aus Figur 9 ist erkennbar, daß der Freilauf- oder Münze-fehlt-X-Komponentenwert X1o' nahe bei 0 liegt. Dies bringt ihn in die Nähe der Untergrenze des Dynamikbereichs des Analog-Digital-Umsetzers 136. Der Münze-fehlt-Wert des R-Komponentensignals R1o' liegt nahe der Obergrenze des Dynamikbereichs des Analog- Digital-Umsetzers 136. Die Differenzwerte ΔX und ΔR, und demgemäß der Winkel Θ, bleiben durch das Anlegen der Ver satzspannungen unverändert, wie nahe der Ecke unten links in Figur 9 angegeben, und obwohl die Differenzwerte entgegengesetzte Richtungen haben, nehmen sie verschiedene, jedoch einander im wesentlichen überlappende Bereiche des Dynamikbereichs des Analog-Digital-Umsetzers ein, so daß die Verwendung des Dynamikbereichs desselben optimiert ist.
Der vorstehend erörterte Winkel Θ, wie er in den Zeichnungen dargestellt ist und der in Figur 4 dargestellte Winkel C sind für ein vorgegebenes Münzenmaterial konstant, solange eine Münze ausreichend groß dafür ist, daß sie das gesamte Feld der Spule 104 beeinflußt, und zwar bei Frequenzen, wie sie am üblichsten beim Prüfen von Münzen verwendet werden. Wenn jedoch die Frequenz unter die am üblichsten verwendeten Bereiche verringert wird, z. 8. auf unter 20 kHz, beginnt sich der Winkel Θ zu ändern, wobei die Änderung von der Dicke der Münze abhängt. Figur 10 zeigt einen Satz dreier Kurven, die die Werte des Winkels Θ für drei Prüfscheiben repräsentieren, die aus demselben Material bestehen, sich jedoch hinsichtlich der Dicke unterscheiden, und die Werte von 0 sind über einen Bereich von Frequenzen (auf logarithmischer Skala) dargestellt, in dem die Spule 104 betrieben werden kann. Je dünner die Scheibe ist, desto höher ist die Frequenz, bei der die Dicke den Winkel Θ zu beeinflussen beginnt, und umgekehrt. Im allgemeinen wird die Dickenabhängigkeit des Winkels Θ deutlich, wenn die Frequenz auf einen Punkt verringert wird, an dem die Skineffekttiefe des Felds im Material ungefähr ein Drittel der Dicke des Materials ausmacht. Aus Figur 10 ist erkennbar, daß dann, wenn die Frequenz ausreichend hoch dafür ist, daß die Skineffekttiefe viel kleiner als die Dicke aller Prüfscheiben ist, die Dikkenabhängigkeit des Winkels Θ verschwindet. Je höher die Leitfähigkeit des Materials ist, desto geringer ist die Skineffekttiefe bei einer vorgegebenen Frequenz. Demgemäß ist es erforderlich, auf niedrigere Frequenzen zu gehen, um vollständige Dickenabhängigkeit bei Münzmaterialien mit höherer Leitfähigkeit zu erzielen. Der US-Münzensatz besteht hauptsächlich aus Materialien mit relativ hoher Leitfähigkeit, und um Dickenempfindlichkeiten bei diesem Münzensatz und bei magnetischen Münzen zu erzielen, ist es bevorzugt, eine Frequenz von 10 kHz oder weniger, z. B. unter 6 kHz, zu verwenden. Für Kupfernickel, das beim UK-Münzensatz üblich ist, ist die Leitfähigkeit geringer, und die Skineffekttiefe ist bei einer vorgegebenen Frequenz größer, so daß eine deutliche Dickenabhängigkeit bei Frequenzen unter 100 kHz, bevorzugt unter 50 kHz und noch bevorzugter unter 35 kHz, wo die Wirkung größer ist, erhalten werden kann. Obwohl der Winkel Θ in diesen unteren Frequenzbereichen sowohl von der Münzdicke als auch vom Material abhängt, bleibt er in starkem Ausmaß unabhängig vom Abstand der Münze von der Spule, weswegen eine zuverlässige Dickenabhängigkeitsmessung unter Verwendung einer einzelnen Spule vorgenommen werden kann, die auf einer Seite des Münzwegs liegt.
Es wurde eine praxisgerechte Münzprüfvorrichtung aufgebaut, die die hier in Verbindung mit Figur 7 beschriebenen Techniken verwendet und die zwei Prüfdrosseln verwendet, die der Drossel 104 vergleichbar sind. Beide Drosseln wurden auf derselben Seite des Münzwegs angeordnet. Die erste Drossel, die aus einem ringförmigen Spulensatz in einem Ferrittopfkern bestand, hatte einen Durchmesser von 14 mm und wurde mit 8 kHz betrieben. Die zweite, gesehen in Richtung des Münzlaufwegs, hatte ähnlichen Aufbau, jedoch mit einem Durchmesser von 37,5 mm, und sie wurde mit 115 kHz betrieben. Die erste hatte kleineren Durchmesser als die kleinste anzunehmende Münze, und sie wurde über der Münzbahn angeordnet, um immer vollständig von der Münze abgedeckt zu sein, wenn die Münze zentral in bezug auf die Spule lag. Da diese Drossel mit der relativ niedrigen Frequenz von 8 kHz betrieben wurde, hing der unter Verwendung dieser Spule hergeleitete Wert des Winkels e sowohl vom Material als auch von der Dicke der Münze ab. Die zweite Drossel hatte einen Durchmesser größer als derjenige der größten anzunehmenden Münze, und sie war so angeordnet, daß ihre Unterkante auf einem Niveau mit der Münzbahn lag. Die höhere Frequenz von 150 kHz gewährleistete, daß der unter Verwendung dieser Drossel abgeleitet Winkel Θ im wesentlichen unabhängig von der Münz dicke war, jedoch machte der größere Durchmesser der Spule den Winkel Θ für den Durchmesser oder die Fläche der Münze wie auch ihr Material empfindlich. Diese Drossel wurde stromabwärts am Münzweg angeordnet, um es zu ermöglichen, daß jedes Springen der Münze aufgehört hatte, was andernfalls die durchmesserempfindliche Messung der Münze beeinflußt hätte. Ein derartiges Springen hätte weniger Einfluß auf das Ausgangssignal der viel kleineren, dickenempfindlichen Drossel.
Beide Spulen wurden vom selben digitalen Signalgenerator 100 betrieben, und die Ausgangssignale der beiden Spulen wurden gemäß Figur 7 durch denselben Vorverstärker 132 und die weiteren Komponenten gerade bis zum Mikroprozessor 116 hindurch verarbeitet. Jede der Drosseln war mit ihrem eigegen Filter 102, Treibertransistor 103 und Kalibrier- und Offsetschaltung 130 versehen, und die zwei Gruppen dieser Komponenten wurden abwechselnd an den mit P in Figur 7 markierten Punkten, gesteuert durch den Mikroprozessor 116, in die Schaltung von Figur 7 hinein und aus ihr heraus geschaltet, wobei der Mikroprozessor gleichzeitig den Generator 100 zwischen der höheren und niedrigeren Frequenz, wie sie für die zwei Drosseln geeignet waren, umschaltete.
Wie beschrieben, erfolgen Messungen dann, wenn die Verschiebungslinienrichtung, und ΔX selbst, Extremwerte aufweisen, jedoch ist es auch möglich, Meßwerte zu verwenden, die zu anderen Zeitpunkten des Durchlaufs einer Münze an einem Sensor vorbei aufgenommen werden, wie es bekannt ist, und die beschriebene Technik kann auch auf diese Weise verwendet werden.
Obwohl bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ein Phasenerkennungsverfahren verwendet wird, um X, R, ΔX und ΔR herzuleiten, ist zu beachten, daß verschiedene neuartige und erfindungsgemäße Gesichtspunkte dieser Ausführungsbeispiele selbst dann verwendet werden können, wenn alternative Verfahren (wie sie unter Bezugnahme auf die Figuren 11 und 12 beschrieben werden) für derartige Herleitungen verwendet werden, wie eine Verwendung von ΔX als Annehmbarkeitskriterium zusätzlich zur Verschiebungslinienrichtung und die Verschiebungslinienrichtung bei niedrigeren Frequenzen als auf die Dicke ansprechende Messung verwendet wird.
Die beschriebene Technik zum Kompensieren von Verstärkungsschwankungen ist bei Münzmechanismen unabhängig vom Ursprung oder der Bedeutung der verarbeiteten Signale verwendbar.
Die Vorrichtung von Figur 11 wird nun im einzelnen beschrieben. Ein abgestimmter Schaltkreis 2 mit pi-Konfiguration beinhaltet eine Drossel in Form einer einzelnen Spule 4, zwei Kondensatoren 6 und 7 und einen Widerstand 8. Der Widerstand 8 ist normalerweise keine gesonderte Komponente, sondern er kann so angesehen werden, daß er die Effektivverluste im abgestimmten Schaltkreis repräsentiert, wobei diese hauptsächlich aus den der Spule 4 eigenen Verlusten bestehen.
Es ist eine Einrichtung vorhanden, um eine mit gestrichelten Linien bei 10 dargestellte Münze in der Nähe der Spule 4 zu positionieren, wobei die Einrichtung schematisch als Münzkanal 12 dargestellt ist, entlang dem sich die Münze auf ihrer Kante an der Spule vorbeibewegt. Wenn sich die Münze 10 an der Spule 4 vorbeibewegt, steigen die Gesamteffektivverluste im abgestimmten Schaltkreis an, erreichen einen Spitzenwert, wenn die Münze relativ zur Spule zentrisch steht, und nehmen dann auf einen Freilaufwert ab. Beim vorliegenden Beispiel spricht die Vorrichtung auf den Spitzenwert dieser Effektivverluste an.
Der abgestimmte Schaltkreis 2 ist mit einem Rückkopplungspfad versehen, um einen frei laufenden Oszillator zu bilden. Der Rückkopplungspfad ist allgemein mit 14 gekennzeichnet, und er beinhaltet eine Leitung 16, die die an einem Punkt im abgestimmten Schaltkreis auftretende Spannung führt, eine Umschaltstufe 18 und einen invertierenden Verstärker 20, der für Verstärkung im Rückkopplungspfad sorgt. Eine schematisch mit 24 dargestellte Phasenverzögerungsschaltung wird abwechselnd in den Rückkopplungspfad geschaltet oder umgangen, abhängig von der Stellung der Umschaltstufe 18. Die Phasenverschiebung über den Rückkopplungspfad beträgt 180º, wenn die Phasenverzögerungsschaltung 24 nicht in ihn eingeschaltet ist, und die Phasenverschiebung über den abgestimmten Schaltkreis mit pi-Konfiguration beträgt dann ebenfalls 180º. In diesem Zustand läuft der Oszillator mit seiner Resonanzfrequenz.
Es ist nun geschickt, auf Figur 12 Bezug zu nehmen. Figur 12 zeigt die Beziehung zwischen der Schwingungsfrequenz und dem Ausmaß der Phasenverschiebung (Φ) im Rückkopplungspfad für fünf verschiedene Werte der Gesamteffektivverluste im abgestimmten Schaltkreis, von einem relativ niedrigen Wert R1 auf einen relativ hohen Wert R5. Allgemein gesagt, kann bei einem abgestimmten Schaltkreis mit pi-Konfiguration, in dem die Effektivverluste variabel sind, das Ausmaß der Effektivverluste im Schaltkreis zu jedem speziellen Zeitpunkt dadurch bestimmt werden, daß das Ausmaß der Phasenverschiebung im Rückkopplungspfad von einem bekannten Wert auf einen anderen (oder um ein bekanntes Ausmaß) verändert wird und die sich ergebende Frequenzänderung gemessen wird. Die Beziehung zwischen der Phasenverschiebungsänderung und der Frequenzänderung repräsentiert effektiv die Steigung einer der in Figur 12 dargestellten Kurven und zeigt demgemäß an, auf welcher Kurve der Schaltkreis arbeitet, und demgemäß was die aktuellen Effektivverluste im Schaltkreis sind. Wenn z. B. die Phasenverschiebung von 180º aus um ein Ausmaß Φ1 (das ungefähr 30º betragen kann) geändert wird, wie dargestellt, und sich die Frequenz um ΔfNC ändert&sub1; entsprechen die Effektivverluste dem niedrigen Wert R1; jedoch haben die Effektivverluste den höheren Wert Re, wenn sich die Frequenz um das größere Ausmaß ΔfC ändert.
Dies wird durch die schematisch in Figur 11 dargestellte Schaltungsanordnung realisiert, deren Beschreibung nun vervollständigt wird.
Die Frequenz des Oszillators wird auf einer Leitung 26 zu einer Frequenzmeßschaltung 28 geführt. Eine Steuerschaltung 30 betätigt wiederholt die Umschaltstufe 18 über eine Leitung 32, um die Phasenverzögerungsschaltung 24 in den Oszillator-Rückkopplungspfad und aus diesem heraus zu schalten. Über dieselbe Leitung 32 betätigt sie auch einen Schalter 34 synchron mit der Umschaltstufe 18, damit die von der Meßschaltung 28 gemessenen Frequenzwerte in einen Speicher 36 (dies ist der Frequenzwert, wenn keine Phasenverzögerung im Schwingkreis vorliegt) und einen Speicher 38 (dies ist der Frequenzwert, wenn eine Phasenverzögerung in den Schwingkreis eingeführt ist) eingespeichert werden. Figur 11 und die folgende Beschreibung können unter Bezugnahme auf die folgende Tabelle von Schreibweisen, wie sie für verschiedene Frequenzen und Frequenzdifferenzen verwendet werden, besser verstanden werden:
f0 = Frequenz ohne Phasenverschiebung
fΦ = Frequenz mit Phasenverschiebung
Δf = fΦ - f0
ΔfNC = Δf, wenn keine Münze vorhanden ist
ΔfC = Spitzenwert von Δf, wenn eine Münze vorhanden ist
f0C = Spitzenwert von f0, wenn eine Münze vorhanden ist
f0NC = Wert von f0, wenn keine Münze vorhanden ist
Ein Subtrahierer 40 subtrahiert f0 von fΦ, um Δf zu erzeu gen, und dieser Wert Δf wird in Normalstellung eines Schalters 42 an einen Speicher 44 weitergegeben. Diese Normalstellung besteht, während sich keine Münzen in der Nähe der Spule 4 befinden, in welchem Fall die Effektivverluste im abgestimmten Schaltkreis niedrig sind (d. h., daß der niedrige Wert R1 von Figur 12 vorliegt), und der in 44 eingespeicherte Frequenzdifferenzwert ist dann ΔfNC (in Figur 12 angegeben), wobei dieser Wert die dem abgestimmten Schaltkreis selbst innewohnenden Effektivverluste zum Zeitpunkt der Ausführung der Messung anzeigt.
Wenn eine Münze 10 in der Nähe der Spule 4 ankommt, beginnt sich f0 am Ausgang der Frequenzmeßschaltung 28 zu ändern. Ein Abschnitt 46 der Steuerschaltung 30 erkennt den Beginn dieser Änderung auf der Leitung 48 und ändert daraufhin die Stellung des Schalters 42 über eine Leitung 50, wodurch bewirkt wird, daß der letzte Freilaufwert ΔfNC im Speicher 44 aufbewahrt bleibt.
Wenn sich die Münze 10 der zentralen Position der Spule 4 nähert und diese erreicht, fällt die Frequenz f0, bis sie einen unteren Spitzenwert erreicht. Der Schaltungsabschnitt 46 ist so ausgebildet, daß er das Auftreten dieses Spitzenwerts erkennt und daraufhin den Schalter 42 veranlaßt, den Wert von Δf, wie er auftritt, wenn die Münze zentriert ist, an einen Speicher 52 zu geben. Dies ist z. B. der in Figur 12 dargestellte Wert ΔfC, und es ist der Maximalwert der Frequenzverschiebung, wie sie sich aus der auferlegten Phasenänderung Φ1 ergibt, wie sie während des Durchlaufens der Münze an der Drossel vorbei auftritt. Diese Frequenzverschiebung zeigt an, daß die Gesamteffektivverluste im abgestimmten Schaltkreis nun den relativ hohen Wert R4 haben, der aus den dem Schaltkreis innewohnenden Effektivverlusten zusätzlich den Effektivverlusten besteht, die in diesen durch die spezielle Münze eingeführt werden, die nun zen trisch zur Spule 4 liegt. Die Effektivverluste R der Spule betragen k&sub1;Δf, wobei k&sub1; eine Konstante ist. Dann wird durch die Schaltung 54, die ΔfNC von ΔfC subtrahiert und mit der Konstanten k&sub1; multipliziert, ein Wert hergeleitet, der die Effektivverluste anzeigt, wie sie durch die Münze alleine herbeiführt werden. Dies entspreicht dem oben genannten Wert ΔR.
Die Schaltung von Figur 11 mißt auch ΔX, d. h. den Wert der Reaktanz, wie sie durch die Münze in den abgestimmten Schaltkreis 2 eingeführt wird, und zwar wie folgt. Der Wert f0 (d. h. die Schwingungsfrequenz ohne jede auferlegte Phasenverschiebung) wird über eine Leitung 64 an einen Schalter 62 gegeben. Der Schalter 62 wird durch den Ankunftserfassungs- und Spitzewertmeß-Abschnitt 46 der Steuerschaltung 30 auf dieselbe Weise wie der Schalter 42 betätigt. Demgemäß wird die Frequenz bei fehlender Münze oder die Freilauffrequenz ohne Phasenverzögerung in den Speicher 66 eingespeichert, und die niedrige Spitzenwertfrequenz bei vorhandener Münze, wie sie ohne Phasenverzögerung erreicht wird, wenn die Münze an der Drossel 4 vorbeiläuft, wird in den Speicher 68 eingespeichert. Diese Frequenzen kennzeichnen die Gesamtreaktanz im abgestimmten Schaltkreis selbst, beziehungsweise mit dem zusätzlichen Einfluß einer Münze. Die Effektivreaktanz der Spule ist k&sub2;/f0, wobei k&sub2; eine Konstante ist. ΔX wird durch eine Schaltung 70 hergeleitet, die die Kehrwerte beider Frequenzen bildet, sie subtrahiert und mit der Konstanten k&sub2; multipliziert.
Die Ausgangssignale der Schaltungen 54 und 70 werden einem Dividierer 72 zugeführt, der ΔX/ΔR (d. h. tanΘ für die geprüfte Münze) bildet und den Wert an einen Komparator 74 weitergibt, wo er mit einem Bezugswert für tane von einer Bezugsschaltung 78 verglichen wird. Wenn die Werte übereinstimmen, gibt der Komparator 74 ein Ausgangssignal an ein UND-Gatter 76 aus.
In der Praxis wird eine andere Prüfung oder mehrere für die Münze ausgeführt, und für jeden Prüfwert, der mit einem Bezugswert für dieselbe Münzart übereinstimmt, wird ein weiteres Eingangssignal an die UND-Schaltung 76 gegeben. Wenn alle Eingangssignale, eines für jede Prüfung, vorliegen, was anzeigt, daß die geprüfte Münze einen kompletten Satz von Werten erzeugt hat, die für einen vorgegebenen Münzwert zu den jeweiligen Bezugswerten passen, erzeugt die UND-Schaltung 76 an ihrem Ausgang ein Annahmesignal, das veranlaßt, daß die Münze angenommen wird, z. B. dadurch, daß auf wohlbekannte Weise ein Annahme-/Zurückweisungstor betrieben wird. Zusätzliche Prüfungen können selbstverständlich ebenfalls verwendet werden, in Verbindung mit denen, die zuvor unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 10 beschrieben wurden.
Vorstehend wurde das Ausführungsbeispiel von Figur 11 beschrieben und hinsichtlich Schaltern und Funktionsblöcken veranschaulicht, jedoch sind in der Praxis alle innerhalb des gestrichelten Kastens 80 dargestellten Komponenten vorzugsweise durch einen geeignet programmierten Mikroprozessor realisiert. Die Programmierung fällt in den Kenntnisbereich eines mit dem Stand der Technik vertrauten Programmierers, wenn die zu erzielenden Funktionen, wie sie vorstehend erläutert wurden, vorgegeben sind.
Obwohl die Drossel als einzelne Spule dargestellt ist, kann sie andere Konfigurationen aufweisen, wie die eines Paars Spulen, die einander über den Münzkanal hinweg gegenüberstehen und parallel und in Reihe, unterstützend oder entgegenwirkend geschaltet sind.
Wie vorstehend beschrieben, erfolgen Messungen dann, wenn sich die Oszillatorfrequenz auf ihrem Spitzenwert befindet, jedoch ist es auch möglich, nützliche Messungen zu anderen Zeitpunkten während des Durchlaufs einer Münze an einem Sensor vorbei vorzunehmen, wie es bekannt ist, und die Technik der Figuren 11 und 12 kann auch auf diese Weise verwendet werden.
Es ist zu beachten, daß, wenn die Tatsache berücksichtigt wird, daß sogar annehmbare Münzen eines vorgegebenen Werts hinsichtlich ihrer Eigenschaften mit gewissem Ausmaß variieren, alle Vergleiche, die zum Überprüfen der Annehmbarkeit bei einem beliebigen der Ausführungsbeispiele ausgeführt werden, dies berücksichtigen, z. B. dadurch, daß Bezugswerte in Form eines Bereichs vorliegen, wie er durch eine obere und eine untere Grenze definiert wird, oder der Meßwert mit einer Toleranz versehen wird, bevor er mit einem genauen Bezugswert verglichen wird. Alle Bezugswerte können z. B. im Speicher eines Mikroprozessors oder in einem gesonderten digitalen Speicher abgespeichert sein, oder sie können aus abgespeicherter, münzbezogener Information immer dann, wenn es erforderlich ist, berechnet werden.

Claims

1. Verfahren zum Prüfen einer Münze (10) in einem Münzprüfmechanismus, bei dem eine in den Mechanismus eingeführte Münze (10) einem von einer Drossel (104) erzeugten schwingenden Feld unterworfen wird und die Reaktanz (X) und die Verluste (R) der Drossel (104) gemessen werden, wenn sich die Münze (10) im Feld befindet, dadurch gekennzeichnet, daß ermittelt wird, ob die Richtung (Θ) einer sich in der Impedanzebene befindenden Verschiebungslinie (a-b), die die Verschiebung eines Münze-vorhanden-Punkts (b), wie er durch die Meßwerte definiert wird, relativ zu einem Münze-fehlt-Punkt (a) repräsentiert, der die Reaktanz und Verluste der Drossel (104) beim Fehlen einer Münze (10) repräsentiert, einer Bezugsrichtung in der Impedanzebene entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Messungen zur Reaktanz (X) und den Verlusten (R) durch ein Phasenerkennungsverfahren erfolgen.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem die Drossel (104) durch eine Signalguelle (100) betrieben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Signalquelle (100) als Konstantstromquelle (104) arbeitet.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem die Spannung an der Drossel (104) zu Zeitpunkten erfaßt wird, die phasenmäßig im wesentlichen um 90º auseinanderliegen, um jeweilige Signale herzuleiten, die die Drosselreaktanz (X) und die Verluste (R) repräsentieren.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem die Winkelverschiebung (Θ-e) in der Impedanzebene der Phasenerkennungsachsen (Xd, Rd) relativ zu den wahren Achsen für die Reaktanz und die Verluste (X, R) gemessen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Winkelverschiebung (Θe) dadurch gemessen wird, daß eine Änderung nur hinsichtlich der Reaktanz (δX) oder der Verluste (δR) der Drossel simuliert wird, wenn sich keine Münze in deren Feld befindet, die sich ergebende Änderung der Verlust- oder Reaktanzmessungen erfaßt wird, wie durch das genannte Phasenerkennungsverfahren ausgeführt, und die Winkelverschiebung (Θe) aus der Beziehung zwischen der simulierten Änderung und der erfaßten, sich ergebenden Änderung berechnet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die simulierte Änderung nur hinsichtlich der Reaktanz (δX) der Drossel (104) ausgeführt wird und die sich ergebende Änderung bei der Verlustmessung (R) erfaßt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem die Phasenerkennungsachsen (Xd, Rd) winkelmäßig verschoben werden, um die Winkelverschiebung (Θe) zu verringern.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei dem in einem Bestimmungsschritt ein Korrekturfaktor angewandt wird, der aus der Messung zur Winkelverschiebung hergeleitet wird.

11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Bezugsrichtung als Winkel (Θ) in bezug auf die Reaktanz- oder Verlustachse (X, R) errichtet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Messungen zur Reaktanz und zu den Verlusten durch ein Phasenerkennungsverfahren ausgeführt werden und der Bestimmungsschritt das Auswerten des Winkels (Θ) der Verschiebungslinie relativ zu einer der Phasenerkennungsachsen (X, R) beinhaltet.

13. Verfahren nach Anspruch 12 in direkter Abhängigkeit von Anspruch 10, bei dem die Anwendung eines Korrekturfaktors das Kombinieren der gemessenen Winkelverschiebung (Θe) der Phasenerkennungsachsen und des hergeleiteten Winkels (Θ) für die Verschiebungslinie umfaßt.

14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der die Drosselreaktanz (X) und -verluste (R) beim Fehlen einer Münze repräsentierende Punkt dadurch definiert wird, daß die Reaktanz und die Verluste der Drossel (104) beim Fehlen einer Münze gemessen wird, und die Richtung (Θ) der Verschiebungslinie aus den Messungen bei vorhandener Münze (b) und fehlender Münze (a) bestimmt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem die Messungen mit fehlender Münze jedesmal dann ausgeführt werden, wenn eine Münze (10) geprüft wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem eine Bezugsverschiebungslinie erstellt wird, deren Richtung in der Impedanzebene die Bezugsrichtung ist und deren Position in der Impedanzebene dergestalt ist, daß sie sich durch den Münze-fehlt-Punkt (a) erstreckt, und wobei der Bestimmungsschritt die Bestimmung umfaßt, ob die Münze-vorhanden- Meßwerte zur Reaktanz (X) und den Verlusten (R) einen Punkt (b) festlegen, der im wesentlichen auf der Bezugsverschiebungslinie liegt.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Bestimmungsschritt das Herleiten des Winkels (C) der Verschiebungslinie relativ zum Münze-fehlt-Gesamtimpedanzvektor (118) der Drossel (104) beinhaltet.

18. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem die Messungen zur Reaktanz und den Verlusten durch ein Phasenerkennungsverfahren ausgeführt werden und die Herleitung das Messen des Winkels (B) des Münze-fehlt-Gesamtimpedanzvektors (118) relativ zu einer Phasenerkennungsachse (Xd), das Messen des Winkels (A) der Verschiebungslinie (120) relativ zu einer Phasenerkennungsachse (Xd) und das Kombinieren dieser zwei gemessenen Winkel (A, B) umfaßt.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 oder 18, bei dem die Bezugsrichtung als Winkel relativ zum Münze-fehlt-Gesamtimpedanzvektor (118) der Drossel (104) in der Impedanzebene errichtet wird.

20. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem von der Reaktanz (X) bzw. den Verlusten (R) der Drossel (104) abhängige Signale in einem gemeinsamen Kanal (132) verarbeitet werden, die Differenz (ΔX) zwischen dem Münzevorhanden- und dem Münze-fehlt-Wert des reaktanzabhängigen Signals beim Bestimmungsschritt verwendet wird und vor dieser Verarbeitung ein Versatz (Xo) auf das reaktanzabhängige Signal (X) gegeben wird, um dessen Wert zu dem des widerstandsabhängigen Signals (R) hin wesentlich zu verringern.

21. Verfahren nach Anspruch 20, bei dem die Signale vom gemeinsamen Kanal (132) zu einem weiteren gemeinsamen Kanal (136) laufen, die Differenzen (ΔX, ΔR) zwischen den Münzevorhanden- und Münze-fehlt-Werten sowohl des reaktanzabhängigen als auch des verlustabhängigen Signals im Bestimmungsschritt verwendet werden und vor dem weiteren gemeinsamen Kanal (136) ein Versatz (Xo', Ro') auf eines der Signale oder beide in solcher Weise gegeben wird, daß der Münze- fehlt-Wert jedes Signals nahe einem Ende des Dynamikbereichs einer Komponente (136) des weiteren gemeinsamen Kanals liegt, um dadurch die Verwendung des Dynamikbereichs dieser Komponente (136) zu optimieren.

22. Verfahren nach Anspruch 21, bei dem die Komponente ein A-D-Umsetzer (136) ist.

23. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Bezugsrichtung für eine spezielle Münzart geeignet ist und bei dem ferner bestimmt wird, ob die Differenz (ΔX) zwischen dem Münze-fehlt- und dem Münze-vorhanden-Wert der Reaktanz der Drossel (104) einem Bezugswert entspricht, wie er für dieselbe spezielle Münzart passend ist.

24. Verfahren nach Anspruch 23, bei dem die Auswirkung einer variablen Systemverstärkung auf die Differenz (ΔX) zwischen den Reaktanzwerten dadurch kompensiert wird, daß von Zeit zu Zeit eine vorgegebene Änderung (δX) der Reaktanz der Drossel (104) simuliert wird, solange sich keine Münze in deren Feld befindet, die sich ergebende Änderung in einem von der Reaktanz abhängigen Signal erfaßt wird, das der Systemverstärkung unterzogen wurde, die erfaßte Änderung mit einem Bezugswert verglichen wird, auf das reaktanzabhängige Signal ein aus dem Vergleichsergebnis hergeleiteter Kompensationsfaktor so angewandt wird, daß das Signal so eingestellt wird, daß es im wesentlichen dem Bezugswert entspricht und die Anwendung dieses Kompensationsfaktors aufrechterhalten wird, bis die Änderung das nächste Mal simuliert wird.

25. Verfahren nach Anspruch 24, bei dem das von der Reaktanz abhängige Signal ein analoges Signal ist, wobei dieses analoge Signal vor dem Erfassen der sich ergebenden Änderung in digitale Form umgesetzt wird, die Änderung des Kanalausgangssignals in digitaler Form mit einem digitalen Bezugswert verglichen wird, aus dem Vergleich ein digitaler Kompensationsfaktor hergeleitet wird und der digitale Kompensationsfaktor auf die digitale Form des reaktanzabhängigen Signals angewandt wird, bis die Änderung das nächste Mal simuliert wird.

26. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Frequenz (fo) des von der Drossel (104) erzeugten schwingenden Felds ausreichend niedrig dafür ist, daß die Richtung (Θ) der Verschiebungslinie (a-b) durch die Dicke der geprüften Münze (10) beeinflußt wird.

27. Verfahren nach Anspruch 26, bei dem die Frequenz (fo) ausreichend niedrig dafür ist, daß die Skineffekttiefe bei ihr für das Münzmaterial größer ist als ein Drittel der Dicke der Münze (10).

28. Verfahren nach Anspruch 26, bei dem die Frequenz (fo) 100 kHz oder weniger beträgt.

29. Verfahren nach Anspruch 26, bei dem die Frequenz (fo) kHz oder weniger beträgt.

30. Verfahren nach Anspruch 26, bei dem die Frequenz (fo) 10 kHz oder weniger beträgt.

31. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das schwingende Feld auf nur einer Seite der Münze erzeugt wird.

32. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Bestimmungsschritt in bezug auf mehrere Bezugsrichtungen ausgeführt wird, die jeweils mehreren annehmbaren Münzarten entsprechen.

33. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Bestimmungsschritt mindestens dann ausgeführt wird, wenn die Richtung der Verschiebungslinie (120) während des Durchlaufs einer Münze an der Drossel vorbei einen Extremwert erreicht.

34. Verfahren nach Anspruch 33, bei dem wiederholt die Richtung der Verschiebungslinie (120) ausgewertet wird, wenn sich die Münze (10) der Kante entlang an der Drossel (104) vorbeibewegt, und aus den Auswertungsergebnissen erfaßt wird, wann die Richtung der Verschiebungslinie (120) einen Extremwert aufweist.

35. Münzprüfmechanismus mit einem Münzkanal (12), einer Schaltung mit einer Drossel (104) , die so ausgebildet ist, daß sie bewirkt, daß die Drossel ein schwingendes Feld im Münzkanal (12) erzeugt, und einer Einrichtung (106 - 116), die so ausgebildet ist, daß sie die Reaktanz (X) und die Verluste (R) der Drossel (104) mißt, wenn sich eine Münze (10) im Feld befindet, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (116) zum Bestimmen, ob die Richtung (Θ) einer sich in der Impedanzebene befindenden Verschiebungslinie (a-b), die die Verschiebung eines Münze-vorhanden-Punkts (b), wie er durch die Meßwerte definiert wird, relativ zu einem Münze-fehlt- Punkt (a) repräsentiert, der die Reaktanz und Verluste der Drossel beim Fehlen einer Münze repräsentiert, einer Bezugsrichtung in der Impedanzebene entspricht.

36. Mechanismus nach Anspruch 35, bei dem die Einrichtung, die so ausgebildet ist, daß sie die Reaktanz und die Verluste der Drossel (104) mißt, wenn sich eine Münze in deren Feld befindet, eine Phasenerkennungsschaltung (106 - 114) beinhaltet.

37. Mechanismus nach einem der Ansprüche 35 oder 36, mit einer Signalquelle (100) die so angeordnet ist, daß sie die Drossel (104) betreibt.

38. Mechanismus nach Anspruch 37, bei dein die Signalquelle ein Konstantstromquelle (132; Fig. 7) ist.

39. Mechanismus nach einem der Ansprüche 36 bis 38, bei dem die Phasenerkennungsschaltung (106 - 114) so ausgebildet ist, daß sie die Spannung an der Drossel zu Zeitpunkten erfaßt, die phasenmäßig im wesentlichen um 90º auseinanderhegen, um jeweilige Signale herzuleiten, die die Drosselreaktanz (X) und die Verluste (R) repräsentieren.

40. Mechanismus nach einem der Ansprüche 36 bis 39, mit einer Richtung (80) zum Messen der in der Impedanzebene liegenden Winkelverschiebung der Phasenerkennungsachsen (Xd, Rd) relativ zu den wahren Achsen für die Reaktanz und die Verluste (X, R).

41. Mechanismus nach Anspruch 40, mit einer Einrichtung (130) zum Simulieren einer Änderung (δX) nur der Reaktanz oder der Verluste der Drossel (104), wenn sich keine Münze (10) in deren Feld befindet, einer Einrichtung (116) zum Erfassen der sich ergebenden Änderung der Meßwerte der Verluste oder der Reaktanz und einer Einrichtung (116) zum Berechnen der Winkelverschiebung aus der Beziehung zwischen der simulierten Änderung und der erfaßten, sich ergebenden Änderung.

42. Mechanismus nach Anspruch 41, bei dem die Simulationseinrichtung (130) so ausgebildet ist, daß sie eine Änderung mit der Reaktanz (δX) der Drossel (104) simuliert, und die Erfassungseinrichtung (116) so ausgebildet ist, daß sie die sich ergebende Veränderung der Verlustmessung erfaßt.

43. Mechanismus nach einem der Ansprüche 41 oder 42, bei dem die Simulationseinrichtung (130) so ausgebildet ist, daß sie zum Spulensignal zeitweilig ein Signal summiert, das dieselbe Frequenz wie das Spulensignal hat und mit derjenigen Komponente des Spulensignals, die die Impedanzkomponente repräsentiert, für die die Änderung zu simulieren ist, in Phase ist oder um 180º phasenverschoben ist.

44. Mechanismus nach Anspruch 42, mit einem Widerstandsnetzwerk (Ra-Rd), das in einem Schaltkreis mit der Drossel (104) verbunden ist, einer Einrichtung, die die Drossel (104) mit einem Eingang der Phasenerkennungsschaltung (106) verbindet, um die Spannung an der Drossel (104) an die Schaltung anzulegen, und einem Kondensator (Ci), der ausgehend von einem Punkt im Widerstandsnetzwerk (Ra-Rd) mit diesem Eingang verbunden ist, um dadurch diesem Eingang eine Spannung zuzuführen, die um 180º gegen die Phasen der Drosselspannung verschoben ist.

45. Mechanismus nach Anspruch 44, mit einer ersten Einrichtung (T2, Rd) zum Modifizieren des Widerstandsnetzwerks (Ra-Rd) zum zeitweiligen Ändern der über den Kondensator (Ci) zugeführten Spannung, um so die Reaktanzänderung zu simulieren.

46. Mechanismus nach Anspruch 45, mit einer zweiten Einrichtung (T1, Ra) zum Modifizieren des Widerstandsnetzwerks (Ra-Rd), um jede Änderung des Drosselstroms aufzuheben, wie sie durch den Betrieb der ersten Einrichtung (T2, Rd) hervorgerufen werden würde.

47. Mechanismus nach einem der Ansprüche 40 bis 46, mit einer Einrichtung (130) zum winkelmäßigen Verschieben der Phasenerkennungsachsen, gemäß denen die Phasenerkennungs-Schaltung (106) arbeitet, um die Winkelverschiebung zu verringern.

48. Mechanismus nach einem der Ansprüche 40 bis 47, bei dem die Bestimmungseinrichtung (116) eine Einrichtung zum Anwenden eines Korrekturfaktors beinhaltet, der aus der Messung zur Winkelverschiebung hergeleitet wurde.

49. Mechanismus nach einem der Ansprüche 35 bis 48, bei dem die Drossel (104) mit einer Frequenz betrieben wird, die von einem digitalen Signalgenerator (100) bestimmt wird.

50. Mechanismus nach Anspruch 49, mit einem Analogfilter (102), das so ausgebildet ist, daß es das Ausgangssignal des digitalen Signalgenerators (100) filtert, bevor es an die Drossel (104) gegeben wird.

51. Mechanismus nach einem der Ansprüche 35 bis 50, mit einer Einrichtung (116) zum Errichten der Bezugsrichtung als Winkel (Θ) bezogen auf die Reaktanzachse (X) oder die Verlustachse (R)

52. Mechanismus nach Anspruch 51, mit einer Phasenerkennungsschaltung (106 - 114), die so ausgebildet ist, daß sie die Reaktanz (X) und die Verluste (R) der Drossel (104) mißt, und bei dem die Bestimmungseinrichtung (116) so ausgebildet ist, daß sie den Winkel (Θd) der Verschiebungslinie (120) relativ zu einer der Phasenerkennungsachsen (Xd, Rd) auswertet.

53. Mechanismus nach Anspruch 52 in direkter Abhängigkeit von Anspruch 48, bei dem die Einrichtung (116) zum Anwenden eines Korrekturfaktors so ausgebildet ist, daß sie die gemessene Winkelverschiebung (Θe) der Phasenerkennungsachsen (Xd, Rd) und den hergeleiteten Wert (Θd) für die Verschiebungslinie kombiniert.

54. Mechanismus nach einem der Ansprüche 35 bis 53, bei dem die Meßeinrichtung (116) weiter so ausgebildet ist, daß sie die Reaktanz und die Verluste der Drossel (104) beim Fehlen einer Münze (10) mißt, um denjenigen Punkt (6) zu errichten, der die Reaktanz und die Verluste der Drossel beim Fehlen einer Münze repräsentiert, und mit einer Einrichtung (116) zum Bestimmen der Richtung der Verschiebungslinie aus den Messungen bei vorhandener Münze (a) und fehlender Münze (b)

55. Mechanismus nach Anspruch 54, mit einer Einrichtung, die bewirkt, daß die Meßeinrichtung die Münze-fehlt-Messungen jedesmal dann ausführt, wenn eine Münze (10) geprüft wird.

56. Mechanismus nach einem der Ansprüche 35 bis 50, mit einer Einrichtung, um für eine Repräsentation einer Bezugsverschiebungslinie zu sorgen, deren Richtung in der Impedanzebene die Bezugsrichtung ist und deren Position in der Impedanzebene dergestalt ist, daß sie sich durch den Münze- fehlt-Punkt (b) erstreckt, und bei dem die Bestimmungseinrichtung 8116) so ausgebildet ist, daß sie bestimmt, ob die Messungen zur Reaktanz und den Verlusten (X, R) bei vorhandener Münze einen Punkt festlegen, der im wesentlichen auf der Bezugsverschiebungslinie liegt.

57. Mechanismus nach einem der Ansprüche 35 bis 39, bei dem die Bestimmungseinrichtung (116) so ausgebildet ist, daß sie den Winkel (C) der Verschiebungslinie (120) bezogen auf den Münze-fehlt-Gesamtimpedanzvektor (118) der Drossel (104) auswertet.

58. Mechanismus nach Anspruch 57, mit einer Phasenerkennungsschaltung, die so ausgebildet ist, daß sie die Reaktanz (X) und die Verluste (R) der Drossel (104) mißt, und bei dem die Bestimmungseinrichtung (116) so betrieben werden kann, daß sie den Winkel (B) des Münze-fehlt-Gesamtimpedanzvektors (118) bezogen auf eine Phasenerkennungsachse (Xd) mißt, den Winkel (A) der Verschiebungslinie (120) bezogen auf eine Phasenerkennungsachse (Xd) mißt und diese zwei gemessenen Winkel (A, B) kombiniert.

59. Mechanismus nach einem der Ansprüche 57 oder 58, mit einer Einrichtung zum Errichten der Bezugsrichtung als Winkel relativ zum Münze-fehlt-Gesamtimpedanzvektor (118) der Drossel (104) in der Impedanzebene.

60. Mechanismus nach einem der Ansprüche 35 bis 59, mit einem gemeinsamen Kanal (132) , in dem von der Reaktanz (X) bzw. den Verlusten (R) abhängige Signale der Drossel (104) verarbeitet werden, wobei die Bestimmungseinrichtung (116) so ausgebildet ist, daß sie die Differenz (ΔX) zwischen dem Münze-vorhanden- und dem Münze-fehlt-Wert des reaktanzabhängigen Signals verwendet, und mit einer Einrichtung (Ci) zum Anwenden eines Versatzes (Xo auf das reaktanzabhängige Signal, um dessen Wert wesentlich auf denjenigen des widerstandsabhängigen Signals hin zu verringern.

61. Mechanismus nach Anspruch 60, bei dem die Signale vom gemeinsamen Kanal (132) zu einem weiteren gemeinsamen Kanal (136) laufen, wobei die Bestimmungseinrichtung so ausgebildet ist, daß sie die Differenz (ΔX, ΔR) zwischen den Münzevorhanden- und Münze-fehlt-Werten sowohl des reaktanzabhängigen als auch des verlustabhängigen Signals im Bestimmungsschritt verwendet, und mit einer Einrichtung (134) vor dem weiteren gemeinsamen Kanal (136), die vorhanden ist, um einen Versatz an eines der Signale oder beide so anzulegen, daß der Münze-fehlt-Wert jedes Signals nahe am Ende des Dynamikbereichs einer Komponente (136) des weiteren gemeinsamen Kanals liegt, wodurch die Verwendung des Dynamikbereichs dieser Komponente (136) optimiert wird.

62. Mechanismus nach Anspruch 61, bei dem diese Komponente ein A-D-Umsetzer (136) ist.

63. Mechanismus nach einem deransprüche 35 bis 62, bei dem die Bezugsrichtung für eine spezielle Münzart geeignet ist und die Bestimmungseinrichtung (116) ferner so ausgebildet ist, daß sie bestimmt, ob die Differenz (ΔX) zwischen dem Münze-fehlt- und dem Münze-vorhanden-Wert für die Reaktanz (X) der Drossel (104) einem Bezugswert entspricht, wie er für dieselbe, spezielle Münzart geeignet ist.

64. Mechanismus nach Anspruch 63, bei dem von der Drosselreaktanz abhängige Signale (ΔX) durch eine Schaltung verarbeitet werden, die variierende Systemverstärkung aufweist, die die Differenz zwischen den Reaktanzwerten beeinflußt, mit einer Einrichtung (130) zum zeitweiligen Simulieren einer vorgegebenen Änderung der Reaktanz der Drossel (104) wenn sich keine Münze (10) in deren Feld befindet, einer Einrichtung (116) zum Erfassen der sich ergebenden Änderung eines von der Reaktanz abhängigen Signals, das der Systemverstärkung unterzogen wurde, einer Einrichtung zum Vergleichen der erfaßten Änderung mit einem Bezugswert, einer Einrichtung zum Anwenden eines aus dem Vergleichsergebnis hergeleiteten Kompensationsfaktors auf solche Weise auf das reaktanzabhängige Signal (ΔX), daß dieses Signal so eingestellt wird, daß es im wesentlichen dem Bezugswert entspricht, und einer Einrichtung (116) zum Beibehalten der Anwendung des Kompensationsfaktors, bis die Änderung das nächste Mal simuliert wird.

65. Mechanismus nach Anspruch 64, bei dem das von der Reaktanz abhängige Signal ein Analogsignal ist, mit einer Einrichtung (136) zum Umsetzen des Analogsignals in digitale Form, bevor die sich ergebende Änderung erfaßt wird, einer Einrichtung (116) zum Vergleichen der Änderung des Signals in digitaler Form mit einem digitalen Bezugswert, einer Einrichtung (116) zum Herleiten eines digitalen Kompensationsfaktors aus dem Vergleich und einer Einrichtung (116) zum Anwenden des digitalen Kompensationsfaktors auf die digitale Form des reaktanzabhängigen Signals, bis die Änderung das nächste Mal simuliert wird.

66. Mechanismus nach einem der Ansprüche 35 bis 65, bei dem die Frequenz (fo) des von der Drossel (104) erzeugten schwingenden Felds ausreichend niedrig dafür ist, daß die Richtung (Θ) der Verschiebungslinie (a-b) durch die Dicke der geprüften Münze (10) beeinflußt wird.

67. Mechanismus nach Anspruch 66, bei dem die Frequenz (fo) ausreichend niedrig dafür ist, daß die durch sie hervorgerufene Skineffekttiefe für das Münzmaterial größer als ein Drittel der Dicke der Münze (10) ist.

68. Mechanismus nach Anspruch 66, bei dem die Frequenz (fo) 100 kHz oder weniger beträgt.

69. Mechanismus nach Anspruch 66, bei dem die Frequenz (fo) 35 kHz oder weniger beträgt.

70. Mechanismus nach Anspruch 66, bei dem die Frequenz (fo) 10 kHz oder weniger beträgt.

71. Mechanismus nach einem der Ansprüche 35 bis 70, bei dem die Drossel (104) nur auf einer Seite des Münzkanals (12) vorhanden ist.

72. Mechanismus nach einem der Ansprüche 35 bis 55, mit einer Einrichtung (78) zum Erstellen mehrerer Bezugsrichtungen, die jeweils von mehreren annehmbaren Münztypen abhängen, und bei dem die Bestimmungseinrichtung (116) so ausgebildet ist, daß sie den Bestimmungsschritt in bezug auf die mehreren Bezugsrichtungen ausführt.

73. Mechanismus nach Anspruch 72, bei dem die Bereitstellungseinrichtung (78) so ausgebildet ist, daß sie Repräsentationen mehrerer Bezugsverschiebungslinien bereitstellt, deren Richtungen jeweils mehreren annehmbaren Münzarten entsprechen, und bei dem die Bestimmungseinrichtung (116) so ausgebildet ist, daß sie den Bestimmungsschritt in bezug auf diese mehreren Bezugsverschiebungslinien ausführt.

74. Mechanismus nach einem der Ansprüche 35 bis 73, mit einer Einrichtung (116) zum Ermitteln der Richtung der Verschiebungslinie (120), die während des Durchlaufens einer Münze (10) an der Drossel vorbei einen Extremwert erreicht, und bei dem die Bestimmungseinrichtung (116) so ausgebildet ist, daß sie diese extreme Richtung verwendet.

75. Mechanismus nach Anspruch 74, bei dem die Erfassungseinrichtung (116) so betreibbar ist, daß sie die Richtung der Verschiebungslinie (120) wiederholt auswertet, wenn sich die Münze (10) auf einer Kante an der Drossel entlang vorbeibewegt, und sie aus den Auswertungsergebnissen erfaßt, wann die Richtung der Verschiebungslinie (120) einen Extremwert hat.