EP0607624A1 - Elektrischer Einschaltsensor für batteriebetriebene Münzprüfer - Google Patents
Elektrischer Einschaltsensor für batteriebetriebene Münzprüfer Download PDFInfo
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Definitions
- the invention relates to an inductive switch-on sensor for battery-operated coin validators according to the preamble of patent claim 1.
- Battery operated electronic coin validators are to be designed in such a way that they have a low power requirement, both during the operating phase and during the idle phase. It is therefore also known to design such coin validators in such a way that they are "woken up" only when required. In the idle state, the parts and components of the electronic coin validator are inactive. On in this way, the power requirement during the rest phase can be minimized.
- Such an electronic coin validator is awakened with the aid of a switch-on sensor, which is also known and can work inductively. It determines when a coin has been inserted into the coin validator. This results in damping from which a switch-on signal can be derived. It is essential for such switch-on sensors that they can work in a wide temperature range. It extends between -30 and + 80 ° C. Now it would be conceivable to use a so-called IC for this purpose, with which temperature compensation would be easily achievable. However, an IC cannot be used due to power consumption. The current requirement should be less than 10 ⁇ A.
- the invention is therefore based on the object of providing an inductive switch-on sensor for battery-operated coin validators which has low power consumption and which effectively generates a switch-on signal over a large temperature range.
- a transistor in an emitter follower circuit is connected to the oscillator. It charges a capacitor to the lower peak value of the output voltage of the oscillator, which is present at the base-emitter path.
- a resistor connected in parallel with the capacitor discharges the capacitor just enough that the capacitor is recharged at each lower peak of the oscillator output voltage.
- the oscillator voltage collapses by a few millivolts, and the capacitor is no longer charged over a number of periods (e.g. 10 to 50 ms). During this time, the transistor is de-energized and a wake-up signal in the form of a so-called LOW signal can be generated via a further capacitor.
- a so-called Collpitt oscillator is provided.
- a mosfet is also provided according to the invention.
- one embodiment of the invention provides that the collector of the transistor is connected to the base of a further transistor acting as an amplifier, which is connected in series with the capacitor is.
- the transistor generating the wake-up signal is preferably also a field effect transistor, the gate of which is connected to the collector of the transistor, a point between a resistor and a further capacitor being connected to the latter, which series connection to the battery voltage is laid. If the transistor is de-energized, the potential at the gate changes and the desired wake-up signal can be generated.
- the single figure shows a circuit diagram of the switch-on sensor according to the invention.
- a transistor T1 which is formed by a MOSFET, together with capacitors C1 and C2 and a sensor coil L, forms a capacitively coupled Collpitts oscillator.
- the oscillator is connected via a parallel connection of a capacitor C3 and a resistor R1 and via a resistor R2 to the terminals 10, 12 of a battery which belongs to an electronic coin validator (not shown).
- a transistor T2, which is also connected to the terminals 10, 12 with resistors R3, R5 and R6 connected in series, is arranged in an emitter follower circuit, so that its base lies at the output of the oscillator.
- a capacitor C4 is connected in parallel with the resistor R3.
- the collector of transistor T2 lies at the base of a further transistor T3, the collector of which is above a resistor R8 is connected to a junction of resistor R3 and capacitor C4.
- the emitter of the transistor T3 is on the one hand at a connection point between the resistors R5 and R6 and on the other hand at the base of a further transistor T4, the collector of which is connected to a connection point between a resistor R7 and a capacitor C5, which are connected in series at the terminals 10, 12 of the battery.
- This connection point is also located at the gate of a field effect transistor T5, a switch-on or wake-up signal appearing between the drain and source of the transistor T5.
- the circuit arrangement shown works as follows.
- the capacitor C4 is discharged via the resistor R3 just enough that the capacitor C4 is recharged at each lower peak of the oscillator output voltage. If the sensor coil L is damped by a coin, the oscillator voltage collapses by a few mV and the capacitor C4 is no longer recharged over many periods, for example 10 to 50 ms.
- transistors T2, T3 and T4 become currentless and the voltage on capacitor C5 increases. As a result, transistor T5 becomes conductive and generates the wake-up signal.
- the absolute is in the circuit shown Oscillator output voltage level not significant. All that matters is the change in level when a coin approaches.
- the described mode of operation of the circuit makes it possible to process oscillator levels of 0.7 to 2 volts without the sensitivity of the circuit changing significantly. Another advantage is that if the oscillator fails, for example in the event of extreme condensation, no continuous wake-up signal is generated. Clamping a coin in the area of the switch-on sensor also does not lead to a continuous wake-up signal.
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Abstract
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf einen induktiven Einschaltsensor für batteriebetriebene Münzprüfer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
- Batteriebetriebene elektronische Münzprüfer sind so auszulegen, daß sie einen geringen Strombedarf aufweisen, und zwar sowohl während der Betriebs- als auch während der Ruhephase. Es ist daher auch bereits bekannt, derartige Münzprüfer so auszulegen, daß sie erst im Anforderungsfall "geweckt" werden. Im Ruhezustand sind die Bauteile und Komponenten des elektronischen Münzprüfers inaktiv. Auf diese Weise kann der Strombedarf während der Ruhephase minimiert werden.
- Das Wecken eines derartigen elektronischen Münzprüfers geschieht mit Hilfe eines ebenfalls bekannten Einschaltsensors, der induktiv arbeiten kann. Er ermittelt, wenn eine Münze in den Münzprüfer eingeworfen ist. Hierdurch wird eine Bedämpfung bewirkt, von der ein Einschaltsignal abgeleitet werden kann. Wesentlich für derartige Einschaltsensoren ist, daß sie in einem großen Temperaturbereich arbeiten können. Er erstreckt sich zwischen -30 und +80°C. Nun wäre es zwar denkbar, hierfür ein sogenanntes IC einzusetzen, mit welchem eine Temperaturkompensation ohne weiteres erreichbar wäre. Ein IC kann indessen aus Gründen des Stromverbrauchs nicht verwendet werden. Der Strombedarf soll kleiner sein als 10 µA.
- Durch die Verwendung von Feldeffekttransistoren oder Bipolartransistoren in entsprechenden elektronischen Schaltungen ergeben sich jedoch verhältnismäßig große Toleranzen über den geforderten Temperaturbereich, so daß das sichere Ansprechen des Einschaltsensors nicht immer gewährleistet ist. Auch besteht bei den bekannten Schaltungen die Gefahr, daß bei Ausfall des Oszillators, zum Beispiel bei extremer Betauung, ein andauerndes Wecksignal erzeugt wird, das naturgemäß die Batterie belastet.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen induktiven Einschaltsensor für batteriebetriebene Münzprüfer zu schaffen, der einen geringen Stromverbrauch aufweist und über einen großen Temperaturbereich wirksam ein Einschaltsignal erzeugt.
- Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.
- Bei dem erfindungsgemäßen Einschaltsensor ist an den Oszillator ein Transistor in Emitterfolgerschaltung angeschlossen. Er lädt einen Kondensator auf den unteren Spitzenwert der Ausgangsspannung des Oszillators, die an der Basisemitterstrecke anliegt, auf. Ein zum Kondensator parallelgeschalteter Widerstand entlädt den Kondensator gerade so viel, daß bei jedem unteren Scheitelpunkt der Oszillatorausgangsspannung ein erneutes Nachladen des Kondensators stattfindet.
- Wird die Sensorspule bedämpft, bricht die Oszillatorspannung um einige Millivolt zusammen, und der Kondensator wird über eine Reihe von Perioden nicht mehr aufgeladen (z.B. 10 bis 50 ms). Während dieser Zeit ist der Transistor stromlos, und über einen weiteren Kondensator kann ein Wecksignal erzeugt werden in Form eines sogenannten LOW-Signals.
- Erfindungsgemäß ist ein sogenannten Collpitt-Oszillator vorgesehen. Um ein möglichst stabiles Temperaturverhalten und eine hohe Kreisgüte zu erhalten, wird erfindungsgemäß ferner ein Mosfet vorgesehen.
- Durch die Emitterfolgerschaltung des Transistors liegt die Verstärkung unter 1. Um die erfindungsgemäße Schaltung empfindlicher zu machen, sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß der Kollektor des Transistors mit der Basis eines weiteren als Verstärker wirkenden Transistors verbunden ist, der mit dem Kondensator in Reihe geschaltet ist.
- Der das Wecksignal erzeugende Transistor ist vorzugsweise ebenfalls ein Feldeffekttransistor, dessen Gate mit dem Kollektor des Transistors verbunden ist, wobei mit diesem ein Punkt zwischen einem Widerstand und einem weiteren Kondensator verbunden ist, welche Reihenschaltung an Batteriespannung gelegt ist. Wird der Transistor stromlos, ändert sich dadurch das Potential am Gate und das gewünschte Wecksignal kann erzeugt werden.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert.
- Die einzige Figur zeigt ein Schaltbild des erfindungsgemäßen Einschaltsensors.
- Ein Transistor T1, der von einem Mosfet gebildet ist, bildet zusammen mit Kondensatoren C1 und C2 und einer Sensorspule L einen kapazitiv gekoppelten Collpitts-Oszillator. Der Oszillator ist über eine Parallelschaltung eines Kondensators C3 und eines Widerstands R1 und über einen Widerstand R2 an die Klemmen 10, 12 einer Batterie geschaltet, die zu einem nicht gezeigten elektronischen Münzprüfer gehört. Ein Transistor T2, der mit in Reihe geschalteten Widerständen R3, R5 und R6 ebenfalls an den Klemmen 10, 12 liegt, ist in Emitterfolgerschaltung angeordnet, so daß seine Basis am Ausgang des Oszillators liegt. Dem Widerstand R3 ist ein Kondensator C4 parallelgeschaltet. Der Kollektor des Transistors T2 liegt an der Basis eines weiteren Transistors T3, dessen Kollektor über einen Widerstand R8 mit einem Verbindungspunkt von Widerstand R3 und Kondensator C4 verbunden ist. Der Emitter des Transistors T3 liegt zum einen an einem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R5 und R6 und zum anderen an der Basis eines weiteren Transistors T4, dessen Kollektor mit einem Verbindungspunkt zwischen einem Widerstand R7 und einem Kondensator C5 verbunden ist, die in Reihe an den Klemmen 10, 12 der Batterie liegen. Dieser Verbindungspunkt liegt außerdem am Gate eines Feldeffekttransistors T5, wobei ein Einschalt- oder Wecksignal zwischen Drain und Source des Transistors T5 erscheint.
- Die gezeigte Schaltungsanordnung arbeitet wie folgt. Der Kondensator C4 wird über den Widerstand R3 gerade so viel entladen, daß bei jedem unteren Scheitelpunkt der Oszillator-Ausgangsspannung eines erneutes Nachladen des Kondensators C4 stattfindet. Wird die Sensorspule L durch eine Münze bedämpft, bricht die Oszillatorspannung um einige mV zusammen, und der Kondensator C4 wird über viele Perioden nicht mehr nachgeladen, zum Beispiel 10 bis 50 ms. Während dieser Zeit werden die Transistoren T2, T3 und T4 stromlos, und die Spannung am Kondensator C5 steigt an. Dadurch wird der Transistor T5 leitend und erzeugt das Wecksignal.
- Wie erkennbar, ist bei der gezeigten Schaltung der absolute Pegel der Oszillator-Ausgangsspannung nicht wesentlich. Es kommt nur auf die Änderung des Pegels beim Annähern einer Münze an. Durch die beschriebene Arbeitsweise der Schaltung ist es möglich, Oszillatorpegel von 0,7 bis 2 Volt zu verarbeiten, ohne daß sich die Empfindlichkeit der Schaltung wesentlich ändert. Ein weiterer Vorteil ist ferner, daß bei Ausfall des Oszillators, zum Beispiel bei einer extremen Betauung, kein andauerndes Wecksignal erzeugt ist. Auch das Festklemmen einer Münze im Bereich des Einschaltsensors führt nicht zu einem andauernden Wecksignal.
Claims (5)
- Induktiver Einschaltsensor für batteriebetriebene Münzprüfer mit einem Oszillator, dessen Ausgangssignal sich ändert, wenn eine Münze den Bereich des Sensors durchläuft, dadurch gekennzeichnet, daß über einen an den Oszillator (T1, C1, C2, L) angeschlossenen Transistor (T2) in Emitterfolgerschaltung ein über einen Widerstand (R3) entladbarer Kondensator (C4) periodisch so aufgeladen wird, daß der Transistor (T2) bei Verringerung der Oszillatorspannung stromlos wird und über den Transistor (T2) ein weiterer an Batteriespannung liegender, ein Einschaltsignal erzeugender Transistor (T5) angesteuert wird.
- Einschaltsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Collpitts-Oszillator vorgesehen ist.
- Einschaltsensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator einen Mosfet aufweist.
- Einschaltsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des Transistors (T2) mit der Basis eines weiteren als Verstärker wirkenden Transistors (T3) verbunden ist, der mit dem Kondensator (C4) in Reihe geschaltet ist.
- Einschaltsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Transistor ein Feldeffekttransistor ist, dessen Gate mit einem Punkt zwischen einem weiteren Kondensator (C5) und einem Widerstand (R7) verbunden ist, die in Reihe an Batteriespannung liegen und auf diesen Punkt das am Kollektor des ersten Transistors (T2) erzeugte oder ein diesem entsprechendes Ausgangssignal gegeben wird.
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