DE69213019T2

DE69213019T2 - Vorrichtung zum unterscheiden von münzen

Info

Publication number: DE69213019T2
Application number: DE69213019T
Authority: DE
Inventors: Lesley Rochdale Lancashire Ol16 3Ux Hutton; John Oldham Ol4 2Qh Kershaw
Original assignee: Coin Controls Ltd
Current assignee: Crane Payment Innovations Ltd
Priority date: 1991-09-24
Filing date: 1992-04-30
Publication date: 1997-03-20
Anticipated expiration: 2012-05-01
Also published as: DE69213019D1; EP0609218B1; GB9120315D0; CA2117056C; JPH07501902A; CA2117056A1; ES2090633T3; US5469952A; AU1653292A; WO1993006569A1; EP0609218A1; AU663707B2

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Münzunterscheidungsvorrichtung, die insbesondere aber nicht ausschließlich bei Annahmevorrichtungen für unterschiedliche Münzen Anwendung findet.

Hintergrund der Erfindung

In einer herkömmlichen Annahmevorrichtung für unterschiedliche Münzen laufen Münzen entlang einem Weg an einer Reihe von in Abständen angeordneten Sensoren vorbei, die jeweils erregt werden, um eine induktive Kopplung mit der Münze zu erzeugen. Das Ausmaß der Wechselwirkung zwischen der Spule und der Münze ist eine Funktion der relativen Größe von Münze und Spule, dem Material, aus dem die Münze hergestellt ist, sowie ihrer Oberflächeneigenschaften. Durch die Überwachung der durch jede Spule verursachten Impedanzveränderung können Daten zur Verfügung gestellt werden, die Schlüsse auf die im Test befindliche Münze zulassen. Die Daten können mit Informationen verglichen werden, die im Speicher gespeichert sind, um den Münzwert und die Münzauthentizität zu ermitteln. Ein Beispiel für eine solche induktive Annahmevorrichtung ist in der GB-PS 2 169 429 (Coins Control Limited) offenbart.
In der Vergangenheit ist auch vorgeschlagen worden, optische Detektoren zu verwenden, um Münzen auf der Basis ihrer optischen Eigenschaften, beispielsweise dem Durchmesser, zu unterscheiden.
Man hat jedoch herausgefunden, daß herkömmliche Annahmevorrichtungen bestimmte Arten von Falschmünzen, beispielsweise Bleischeiben oder aus einer Bleilegierung hergestellte Scheiben, nicht ohne weiteres von echten Münzen unterscheiden können, da die Eigenschaften der Fälschungen denen akzeptierbarer Münzen zu ähnlich sind, um eine wirksame Unterscheidung treffen zu können.
Münzannahmevorrichtungen, bei denen piezoelektrische Elemente eingebaut sind, um das Auftreffen der Münze zu messen, die auf einen Bereich des Münzweges fällt, sind aus der internationalen Patentanmeldung Nr PCT/DK82/00072 (WO-A-83/00400) (GNT Automatic A/S) sowie den Dokumenten GB-A-2 236 609 (Mars Incorporated), GB-A-2 173 624 und GB-A-2 200 778 bekannt.
Im Dokument PCT/DK82/00072 wird die mechanische Elastizität der Münze ermittelt, indem bewirkt wird, daß die Münze eine Stoßkraft auf ein piezoelektrisches Element ausübt, dessen Ausgangssignal verstärkt und mit einem voreingestellten Schwellenamplitudenwert verglichen wird, um die Akzeptierbarkeit der Münze zu ermitteln. Eine aus Blei oder aus einer Bleilegierung bestehende Münze erzeugt ein einen niedrigeren Pegel aufweisendes Ausgangssignal der piezoelektrischen Vorrichtung als eine entsprechende echte Münze, und daher kann durch eine geeignete Einstellung des Schwellenwertes eine Unerscheidung zwischen echten Münzen und Falschmünzen getroffen werden.
Das Dokument GB-A-2 236 609 offenbart eine ähnliche Anordnung, bei der das Signal vom piezoelektrischen Element vor dem Vergleich mit einem vorgegebenen Schwellenwert differenziert wird, um die Auswirkungen von Veränderungen der Münz-Stoßgeschwindigkeit zu reduzieren.
Gemäß dem Dokument GB-A-2 173 624 wird das Ausgangssignal des piezoelektrischene Elements integriert, um einen numerischen Wert zu erzeugen, der zur Masse einer Münze proportional ist.
Gemäß dem Dokument GB-A-2 200 778 wird die Amplitude des Signals, das vom piezoelektrischen Element erzeugt wird, in Beziehung zur Masse einer Münze gesetzt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Münzunterscheidungsvorrichtung zu schaffen, die einen auf den Aufprall ansprechenden Sensor verwendet.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß der Erfindung wird eine Münzunterscheidungsvorrichtung geschaffen, die folgendes aufweist: eine Einrichtung, die einen Weg für im Test befindliche Münzen definiert; eine Oberfläche, auf die Münzen aufprallen, die entlang diesem Weg laufen; eine Sensoreinrichtung, um in Abhängikeit vom Aufprall einer Münze auf die Oberfläche ein elektrisches Ausgangssignal zur Verfügung zu stellen; eine Einrichtung, um innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer, die auf das Aufprallen folgt, das größte Maximum und das größte Minimum des Ausgangssignals zu ermitteln; und eine Einrichtung, um in Abhängigkeit von dem ermittelten Maximum und Minimum des Ausgangssignals die Akzeptierbarkeit der Münze zu bestimmen.
Gemäß der Erfindung ist berücksichtigt worden, daß, wenn eine Münze auf die Oberfläche aufprallt, die Sensoreinrichtung ein oszillierendes Signal zur Verfügung stellt, wobei die Amplitude zwischen dem größten Maximum und dem Minimum, die im Anschluß an das Auftreffen über eine bestimmte Zeitdauer hin auftritt, eine Funktion der Schwingung bzw. Dämpfung ist, die ihrerseits von den mechanischen Eigenschaften des Materials abhängt, aus dem die im Test befindliche Münze besteht. Wenn die Münze aus Blei oder einer Bleilegierung besteht, wird das Ausgangssignal im Vergleich zu einem von einer echten Münze erzeugten Ausgangssignal gedämpft, mit dem Ergebnis, daß die Differenz zwischen dem größten Maximum und dem Minimum reduziert wird. Die Beziehung zwischen dem Maximum und dem Minimum variiert daher als eine Funktion des Materials, aus dem die Münze besteht, und sie kann verwendet werden, um die Akzeptierbarkeit der Münze festzustellen.
Das oben erwähnte Maximum des Ausgangssignals ist eine Funktion der Kraft, mit der die Münze auftrifft, wobei diese Kraft ihrerseits von der Münzmasse abhängt. Gemäß der Erfindung kann aus einer Kombination des Maximum- und des Minimumwertes ein Münzparametersignal gebildet werden. Vorzugsweise wird der Wert des Maximumsignals durch einen vorgegebenen Faktor relativ zum Minimum skaliert, wodurch das Parametersignal eine Funktion sowohl der mechanischen Elastizität des Münzmaterials als auch der Münzmasse ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Um die Erfindung besser verständlich zu machen, wird im folgenden eine Ausführungsform dieser Erfindung als Beispiel und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben, in der:
Fig. 1 ein schematischer Seitenaufriß einer Münzunterscheidungsvorrichtung gemäß der Erfindung ist;
Fig. 2 ein Blockdiagramm der elektrischen Unterscheidungs- Schaltungsanordnung ist, die zu der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung gehört;
Fig. 3 ein detaillierteres Blockdiagramm der in Fig. 2 gezeigten Abtastschaltungen ist; und
Fig. 4 die Kurvenverlaufsform zeigt, die durch den Aufprall auf das in den Fig. 1 bis 3 gezeigte piezoelektrische Element erzeugt wird.

Beschreibung der Ausführungsform

Es wird nun auf Fig. 1 Bezug genommen. Die Vorrichtung besteht aus einem Körper 1 mit einem Münzeinlaß 2, in den von oben her Münzen eingeführt werden, so daß sie auf einen Amboß 3 auftreffen und anschließend auf ihrem Rand entlang einem Münzrampenweg 4 vorbei an einer induktiven Abtaststation 5 entlanglaufen. Ein Münze 6, die gestrichelt dargestellt ist, wandert den Weg 7 entlang, der ebenfalls gestrichelt dargestellt ist.
Wenn die Münze 6 auf den Amboß 3 fällt, beträgt ihre Geschwindigkeit in Horizontalrichtung (wie in Fig. 1 gezeigt) im wesentlichen Null. Die Münze rollt dann auf ihrem Rand entlang dem Weg 4 durch die Abtaststation 5 und trifft auf einen Stopper 8 auf, führt eine Wende um ungefähr 90º aus und fällt in Richtung eines solenoidbetriebenen Annahmetores 9. Eine im folgenden noch detaillierter beschriebene Schaltungsanordnung öffnet das Tor 9, um es einer akzeptierbaren Münze zu ermöglichen, in einen Annahmeschacht 10 zu gelangen, wohingegen das Tor für nicht akzeptierbare Münzen geschlossen bleibt, so daß sie zu einem Ausgabeschacht 11 gelangen.
Es wird nun detaillierter auf den Stopper 8 Bezug genommen, der aus einer Metallplatte 12 besteht, auf der ein piezoelektrisches Element 13 befestigt ist. Das Element 13 erzeugt in Reaktion auf das Aufprallen einer Münze eine Schwingspannung, wobei die Art der Schwingspannung von der Kraft des Aufpralls und dem Material abhängt, aus dem die Münze besteht.
Die induktive Abtaststation 5 weist eine oder mehrere Induktorspulen auf, die mit einer im Test befindlichen Münze eine wirbelstromartige, induktive Kopplung herstellen. Die Betriebsweise der Induktorspulen kann so aussehen, wie dies detaillierter in der Beschreibung des Dokuments GB-A-2 169 429 beschrieben ist.
Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen. Die Ausgangssignale des induktiven Sensors 5 und der piezoelektrischen Vorrichtung 13 werden einem Mikroprozessor 14 zugeführt und mit vorprogrammierten Werten verglichen, die für akzeptierbare Münzen repräsentativ und in einem EEPROM 15 gespeichert sind. Wenn festgestellt wird, daß die im Test befindliche Münze einen akzeptierbaren Münzwert aufweist, bewirkt der Mikroprozessor die Öffnung des Solenoid- Annahmetores 9, um es der Münze zu ermöglichen, in den Annahmeschacht 10 zu gelangen.
Das Ausgangssignal des piezoelektrischen Elements 13 wird durch Abtastschaltungen 16 hindurchgeführt, die in Fig. 3 detaillierter gezeigt sind.
Um die Grundlagen des Betriebs der in Fig. 3 gezeigten Schaltung zu verstehen, wird zunächst auf Fig. 4 Bezug genommen, die die Kurvenverlaufsform zeigt, die durch das piezoelektrische Element 13 beim Auftreffen einer im Test befindlichen Münze 6 erzeugt wird. Anfänglich steigt die Spannung in Reaktion auf das Auftreffen der Münze an und fällt danach schwingungsartig ab. Die Schaltung von Fig. 3 ist so aufgebaut, daß sie den Abfall der piezoelektrischen Ausgangsspannung analysiert. Nach einer Anfangsanstieg-Zeit T1 wird daher ein Zeitfenster einer vorgegebenen Zeitdauer 12 definiert, während der das Ausgangssignal analysiert wird. Gemäß der Erfindung ist berücksicht worden, daß die Differenz zwischen dem größten Maximum- und dem größten Minimumwert des Signals während der Zeitdauer 12 eine Funktion der "Schwingung" ist, die durch das Auftreffen der Münze erzeugt wird. Wenn die im Test befindliche Münze aus Blei oder einer Bleilegierung besteht, was im Vergleich zur Legierung einer echten Münze ein relativ nachgiebiges Material ist, wird die in Fig. 4 gezeigte Reaktion im Vergleich zur entsprechenden Reaktion, die durch eine echte Münze hervorgerufen wird, gedämpft, weil das Material der echten Münze eine größere mechanische Elastizität und damit einen größeren "Schwingungs"-Effekt aufweist. Darüber hinaus ist die während des Zeitfensters auftretende Spitzenamplitude eine Funktion der Aufprallkraft, die ihrerseits eine Funktion der Münzmasse ist. (Dies setzt voraus, daß alle im Test befindlichen Münzen am Anfang der Münzrampe 4 (Fig. 1) die gleiche Anfangsgeschwindigkeit aufweisen und den selben Beschleunigungsbedingungen unterworfen sind.) Es ist zu beachten, daß die Masse einer Fälschung aus Blei oder einer Bleilegierung von derjenigen einer echten Münze abweichen kann. Das oben genannte läßt sich wie folgt ausdrücken:
mc α Vmax (I)
ec α (Vmax - Vmin) (II)
wobei Vmax = Spannung des größten Maximums während T2
Vmin = Spannung des größten Maximums während T2
ec = Elastizität des Münzmaterials
mc = Münzmasse
ist.
Die Schaltung gemäß Fig. 3 ist so aufgebaut, daß sie ein Parametersignal P erzeugt, das eine Funktion sowohl der Münzelastizität als auch der Münzmasse ist. Das Parametersignal P kann wie folgt ausgedrückt werden:
P = mc + ec (III)
Aus den Gleichungen (I) und (II) kann man erkennen, daß das Parametersignal wie folgt ausgedrückt werden kann:
P α Vmax + (Vmax - Vmin)
P α 2Vmax - Vmin (IV)
Man hat herausgefunden, daß das durch die Gleichung (IV) ausgedrückte Parametersignal die im Test befindliche Münze eindeutig charakterisiert. Die Schaltung gemäß Fig. 3 ist daher so aufgebaut, daß sie das Parametersignal P berechnet, so daß es mittels des Mikroprozessors 14 mit den vorprogrammierten Werten im EEPROM 15 (Fig. 2) verglichen werden kann.
Es wird nun genauer auf Fig. 3 Bezug genommen. Das Ausgangssignal vom piezoelektrischen Element 13 wird über einen Pufferverstärker 17 und einen Hochleistungsverstärker 18 einer Anstiegflanken-Detektorschaltung 19 zugeführt, die in Reaktion auf eine Anstiegflanke im Ausgangssignal, das mit dem Element 13 durch das Auftreffen der Münze erzeugt wurde, einen Triggerimpuls erzeugt. Der Ausgangssignalimpuls von der Detektorschaltung 19 wird zwei nicht erneut triggerbaren monostabilen Schaltungen 20, 21 zugeführt, die die Zeitdauer T1 bzw. T2 definieren. Das Q-Ausgangssignal der monostabilen Schaltung 20 und das Q-Ausgangssignal der monostabilen Schaltung 21 werden dem UND-Gatter 22 als Eingangssignale zugeführt, mit dem Ergebnis, daß das Ausgangssignal des Gatters 22 ein Freigabesignal für das Zeitfenster T2 darstellt, wobei dieses Fenster nach einer anfänglichen, nicht freigegebenen Zeitdauer T1 auftritt.
Das Freigabesignal vom UND-Gatter 22 wird den Positiv- und Negativspitzen-Detektorschaltungen 23, 24 zugeführt, um diese freizugeben, um während des Fensters T2 Werte Vmax und Vmin zu ermitteln. Das Ausgangssignal des Detektors 23 wird einem Spannungsverdoppler-Verstärker 25 zugeführt, der die Spannung V1 erzeugt: daher gilt
V1 = 2Vmax (V)
Der Spitzendetektor 24 erzeugt eine Spannung
V2 = Vmin (VI)
Die Spannungen V1 und V2 werden als Eingangssignale an einen Subtraktionsverstärker 26 angelegt, der ein Ausgangssignal V&sub0; zur Verfügung stellt, wobei
V&sub0; = VI - V2 = PC (VII)
Dieses Signal PC stellt daher ein Parametersignal dar, das, wie vorher erwähnt, die im Test befindliche Münze eindeutig charakterisiert und in erster Linie eine Funktion der Masse und der mechanischen Elastizität der Münze ist. Das Signal PC wird an einen Analog-Digital-Wandler 27 angelegt, um eine digitale Zahl zu erzeugen, die dem Mikroprozessor zum Vergleich mit den jeweiligen gespeicherten Werten zugeführt werden kann, die akzeptierbare Münzen betreffen und im EEPROM 15 gespeichert sind. Eine Ermittlung der Akzeptierbarkeit einer Münze kann vom Mikroprozessor 14 in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des induktiven Sensors und dem piezoelektrischen Element 13 durchgeführt werden. Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen. Man beachte, daß zusätzlich zum induktiven Sensor 5 oder als Alternative zu diesem Sensor ein optischer Sensor verwendet werden könnte, um zusätzliche Annahme-Eingangssignale zu erzeugen, wie schematisch durch das Eingangssignal 28 dargestellt. Darüber hinaus kann das Ausgangssignal der Abtastschaltung 16 in Übereinstimmung mit vorprogrammierten Routinen im Mikroprozessor 14 wahlweise für bestimmte Annahme-Vorgänge ignoriert werden.
Die beschriebene Anordnung ist besonders effektiv bei der Unterscheidung zwischen echten Münzen und aus Blei oder einer Bleilegierung bestehenden Falschmünzen, deren elektrische und größenspezifische Eigenschaften denen echter Münzen sehr ähnlich sind. Für Experten ist offensichtlich, daß viele Modifikationen und Veränderungen vorgenommen werden können. Anstatt ein einziges Parametersignal P zur Verfügung zu stellen, ist es beispielsweise möglich, im EEPROM 15 individuelle Referenzwerte für die Signale V1 und V2 zu speichern und diese individuell mit Werten zu vergleichen, die von einer im Test befindlichen Münze abgeleitet werden. Die beschriebene Anordnung hat jedoch den Vorteil, daß ein einziger Referenzparameter P im EEPROM gespeichert werden kann. Bei der praktischen Anwendung wird für jeden Referenzwert P ein Fensterbereich gespeichert, um einen Bereich akzeptierbarer Werte zu umfassen, der für gewöhnlich einer Verteilung von akzeptierbaren Münzen eines bestimmten Münzwerts zugeordnet ist.
Der hier verwendete Ausdruck Münze kann auch Automatenmünzen bzw. Wertmünzen oder ähnliche Zahlungsmittel beinhalten.

Claims

1. Münzunterscheidungsvorrichtung (1) mit:

einer Einrichtung (2, 3, 4), die einen Weg (7) für im Test befindliche Münzen (6) definiert;

einer Oberfläche (3), auf die Münzen auftreffen, die entlang diesem Weg vorbeilaufen;

eine Sensoreinrichtung (13), um in Abhängikeit vom Auftreffen einer Münze auf die Oberfläche ein elektrisches Ausgangssignal zur Verfügung zu stellen;

gekennzeichnet durch

eine Einrichtung (16, 23, 24), um innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer, die auf das Auftreffen folgt, das größte Maximum (Vmax) und das größte Minimum (Vmin) des Ausgangssignals (V) zu ermitteln; und durch

eine Einrichtung (14, 15), um in Abhängigkeit von dem ermittelten Maximum und Minimum des Ausgangssignals die Akzeptierbarkeit der Münze zu bestimmen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, die eine Einrichtung zur Ableitung eines Münzparametersignals als vorgegebene Funktion des ermittelten Maximums und Minimums des Ausgangssignals sowie eine Einrichtung zur Bestimmung der Akzeptierbarkeit der Münze in Abhängigkeit von dem Münzparametersignal aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der das Münzparametersignal eine Kombination des Maximum- und des Minimumwertes aufweist, wobei der Wert des Maximums bezüglich des Wertes des Minimums um einen vorgegebenen Faktor skaliert wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der das Münzparametersignal eine Funktion der Differenz zwischen dem zweifachen Maximum und dem Minimum ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4, die eine Flankendetektions- Schaltungseinrichtung zur Ermittlung einer vom Auftreffen der Münze auf der Oberfläche herrührenden Veränderung des Ausgangssignals, eine erste und eine zweite Spitzenwert-Detektionseinrichtung zur Detektion des größten Maximums und des größten Minimums des Ausgangssignals sowie eine Freigabeeinrichtung aufweist, die auf die Flankendetektions-Schaltungseinrichtung anspricht, um die Spitzenwertdetektions-Schaltungseinrichtung für die vorgegebene Zeitdauer freizugeben, die auf das Auftreffen der Münze folgt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, die eine Einrichtung zum Definieren einer ersten Zeitdauer, die auf das Auftreffen der Münze folgt, und eine Einrichtung zum Definieren der vorgegebenen Zeitdauer aufweist, die ab dem Ende der ersten Zeitdauer beginnt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, die eine Analog- Digital-Wandlereinrichtung aufweist, um einen Digitalwert des Münzparametersignals zu erzeugen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, die eine Einrichtung zum Speichern von Referenzwerten des Münzparametersignals sowie eine Einrichtung zum Vergleichen des Münzparametersignals einer im Test befindlichen Münze mit den Referenzwerten aufweist, um die Akzeptierbarkeit der Münze zu ermitteln.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, bei der der Münzweg einen Münzeinlaß, eine Münzrampe und eine Münz-Meßeinrichtung aufweist, die neben der Münzrampe angeordnet ist, wobei die Oberfläche am Ende der Münzrampe angeordnet ist, so daß eine im Test befindliche Münze auf sie auftrifft, nachdem sie an der Münz-Meßeinrichtung vorbeigekommen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, bei der die Münzakzeptierbarkeits-Ermittlungsvorrichtung einen induktiven Sensor und eine Einrichtung aufweist, um die Akzeptierbarkeit von Münzen in Abhängigkeit sowohl vom Münzparametersignal als auch vom Ausgangssignal des induktiven Sensors zu ermitteln.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die weiterhin einen optischen Sensor aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Sensoreinrichtung ein piezoelektrisches Element umfaßt.

13. Münzannahmevorrichtung, die eine Münzunterscheidungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfaßt.