EP0886247B1 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur Prüfung von Münzen - Google Patents

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EP0886247B1
EP0886247B1 EP98100090A EP98100090A EP0886247B1 EP 0886247 B1 EP0886247 B1 EP 0886247B1 EP 98100090 A EP98100090 A EP 98100090A EP 98100090 A EP98100090 A EP 98100090A EP 0886247 B1 EP0886247 B1 EP 0886247B1
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EP
European Patent Office
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signal
coin
secondary coil
switching steps
envelopes
Prior art date
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EP98100090A
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EP0886247A2 (de
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Hans-Ulrich Cohrs
Wilfried Meyer
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Crane Payment Innovations GmbH
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National Rejectors Inc GmbH
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D5/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of coins, e.g. for segregating coins which are unacceptable or alien to a currency
    • G07D5/08—Testing the magnetic or electric properties
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D5/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of coins, e.g. for segregating coins which are unacceptable or alien to a currency
    • G07D5/02—Testing the dimensions, e.g. thickness, diameter; Testing the deformation

Definitions

  • the invention relates to a method for testing of coins according to the preamble of claim 1.
  • a typical inductive sensor consists of a primary coil and a secondary coil, by their Magnetic field the coins pass through.
  • the coin finds an attenuation of the primary signal instead of.
  • the damping also depends on the chosen one Frequency of the primary signal.
  • a so-called skin effect takes place, and the attenuation caused by such a signal leaves a statement about the surface condition of a Coin too.
  • the field penetrates further at low frequencies into the coin so that a statement can be made can about the type of material inside the coin, however also about their thickness.
  • a plurality of coils or Probe arrangements require a corresponding one Space in the coin validator, which is often not available.
  • the primary coil is also known from EP 0 336 018 to feed a probe arrangement with a transmission signal, that contains even or odd harmonics.
  • the secondary coil arrangement consists of a plurality of secondary coils to which frequency filters are assigned are. As a result, output signals appearing simultaneously received different frequency. So that's it possible to make a more precise statement about the nature of the to receive coins to be checked. However, the disadvantage is that a plurality of secondary coils are required which in turn require space and also one cause corresponding effort. Finally results by splitting the transmission signal into the different ones Frequency components a deterioration of the measurement result in terms of its level.
  • the invention has for its object a method to test coins to indicate the satisfactory measurement results has the consequence without the mechanical and Space requirements are important.
  • the frequency of the transmission signal is used to carry out the method to be chosen so that in the time it takes a coin to run between the primary and secondary coils, generates a large number of periods as a transmission signal becomes.
  • the evaluable time is 60 ms or more. Therefore can also be used for this relatively short period of time Frequency of the primary signal a variety of measured values determine per time step.
  • the envelopes obtained in this way are characteristic for the nature of a coin and can be in be evaluated accordingly. For example the ratio of the amplitudes of the envelopes characteristic measure. Furthermore, surface integrals of the envelopes are formed, which then with corresponding Setpoints are compared. Furthermore, the Quotients can be determined from two or more envelopes. This type of evaluation is possible because all measuring or Envelopes occur at the same time.
  • a good one is also used Preserve independence from the smooth running of the coin.
  • a coin during the Pass on the track through the coil assembly does not roll absolutely vibration-free, but in vibrations is offset, which adversely affects the measurement signal can impact.
  • harmful effects of such phenomena are largely switched off.
  • the number and / or the position of the switching steps can be changed are, and that according to the respective continuous Coin, whereby the first pass phase serves to make a rough determination (e.g. ferromagnetic - not magnetic), if necessary after a corresponding change in to carry out a fine determination in the second phase.
  • alternative can upstream measuring systems with their signal specify with which type of switching steps a measurement should be done. In both cases the changeover takes place or Change takes place without delay because neither the transmit signal still the received signal is changed.
  • Diameter of the probe can be chosen to be relatively small, which is particularly favorable for the testing of bicolor coins is.
  • the measurement statement is not dependent on the invention on the size of the inductor.
  • a circuit arrangement for performing the invention Procedural provides for a clock that one Controls curve generator.
  • the curve generator creates that Primary or transmit signal given to the primary coil becomes.
  • a frequency divider is used to subdivide the Clock signal in a number of switching steps.
  • the frequency divider is therefore with a signal processing unit connected, which is the output signal of the secondary coil repeatedly assigned to the switching steps Envelope formation as described above. The way in which the envelopes are evaluated is ultimately depends on which method is the best Results.
  • the signal processing unit can be, for example Sample & hold circuit be from a multiplexer is controlled, which acts as a switch for the purpose of assignment of the measured values of the secondary or measurement signal to the individual switching steps.
  • a so-called Processor used in the described Digital signal processing. It controls both the primary and secondary coils, i.e. generates the input signal from the desired one Waveform and processes the received signal from the secondary coil.
  • the Square wave voltage is generated in the waveform generator 18 which is controlled by a clock 20.
  • the clock 20 determines the frequency and the encoder 18 the shape of the voltage signal given to the primary coil 12 becomes.
  • a frequency divider stage 22 divides the clock signal into a series of steps, for example eight, as shown in Fig. 1 shown.
  • the frequency divider stage 22 is one Multiplexer 24 connected.
  • the multiplexer 24 therefore switches the output or secondary or measurement signal in time the timer steps t1 to t8 through to a sample & Hold circuit 26.
  • This is with an analog-to-digital converter 28 connected.
  • the measured values each are assigned to a time switch step, to a curve shaped, which in turn is converted into digital using the A / D converter Signals can be converted.
  • Figures 3 and 4 two examples of such curve shapes are shown.
  • Fig. 3 shows the envelopes for a 2 DM coin, which is known to consist of 75% copper and 25% nickel, the core is made of nickel.
  • the timing steps 1 eight envelopes are generated, that occur at the same time and differ from each other Mark history.
  • the envelopes show that there is a different damping depending on which section of a period or half a period of the transmission signal is considered.
  • the envelopes enable a variety of evaluation options, like evaluation of the absolute amplitudes, Comparison of individual amplitudes of the envelopes with each other, surface integrals of the individual envelopes or combination of individual surface integrals, quotients from two or more measurement curves and the like.
  • the the respective underlying criteria are accompanied by corresponding reference values stored in the coin validator are compared to form an acceptance or return signal in known way.
  • Fig. 4 shows a number of measurement or envelope curves for one so-called bicolor coin, the core of which is made of a different material exists as the ring arranged around the core.
  • an evaluation can be carried out like that was indicated above.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Prüfung von Münzen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Es ist bekannt, induktive Anordnungen zur Münzprüfung zu verwenden. Ein typischer induktiver Sensor besteht aus einer Primärspule und einer Sekundärspule, durch deren Magnetfeld die Münzen hindurchlaufen. Je nach Beschaffenheit der Münze findet eine Dämpfung des Primärsignals statt. Die Dämpfung ist auch abhängig von der gewählten Frequenz des Primärsignals. Bei einer hohen Frequenz und einem weitgehend unmagnetischen Material findet bei einer relativ hohen Frequenz ein sogenannter Skineffekt statt, und die bei einem derartigen Signal verursachte Dämpfung läßt eine Aussage über die Oberflächenbeschaffenheit einer Münze zu. Bei niedrigen Frequenzen dringt das Feld weiter in die Münze ein, so daß eine Aussage getroffen werden kann über die Art des Materials im Inneren der Münze, aber auch über ihre Dicke. Für jedes Sendesignal ist eine eigene Spulenanordnung erforderlich. Eine Mehrzahl von Spulenoder Sondenanordnungen erfordert einen entsprechenden Platz im Münzprüfer, der häufig nicht zur Verfügung steht. Außerdem ist eine aus vielen Sensoren bestehende Münzprüfanordnung naturgemäß aufwendig. Deshalb werden bei bekannten Münzprüfern üblicherweise nur zwei Sonden verwendet, von denen eine mit hoher und die andere mit niedriger Frequenz betrieben wird.
Es ist bekannt, eine Sondenanordnung mit Signalen unterschiedlicher Frequenz zu speisen, die zeitlich versetzt sind. Aus der EP 0 336 018 ist auch bekannt, die Primärspule einer Sondenanordnung mit einem Sendesignal zu speisen, das geradzahlige oder ungeradzahlige Harmonische enthält. Die Sekundärspulenanordnung besteht aus einer Mehrzahl von Sekundärspulen, denen Frequenzfilter zugeordnet sind. Dadurch werden gleichzeitig auftretende Ausgangssignale unterschiedlicher Frequenz erhalten. Damit ist es möglich, eine genauere Aussage über die Beschaffenheit der zu prüfenden Münzen zu erhalten. Nachteilig ist jedoch, daß eine Mehrzahl von Sekundärspulen erforderlich ist, welche wiederum einen Platzbedarf haben und auch einen entsprechenden Aufwand verursachen. Schließlich ergibt sich durch die Aufspaltung des Sendesignals in die verschiedenen Frequenzanteile eine Verschlechterung des Meßergebnisses im Hinblick auf seinen Pegel.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Prüfen von Münzen anzugeben, das befriedigende Meßergebnisse zur Folge hat, ohne daß der mechanische und Platzaufwand ins Gewicht fällt.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Wie bei dem weiter oben beschriebenen bekannten Verfahren wird die Primärspule einer Spulenanordnung mit einem Sendesignal gespeist, das eine Mehrzahl von geradzahligen oder ungeradzahligen Harmonischen enthalten kann Dies ist zum Beispiel der Fall bei einer Rechteck- oder einer Dreieckspannung. Ein derartiges Sendesignal wird von einer Münze in charakteristischer Weise gedämpft. Die Dämpfung ist jedoch frequenzabhängig, wie oben erläutert. Die Frequenzen der Oberschwingungen sind abhängig davon, in welchem Bereich des Primärsignals man sich befindet. Diese Tatsache wird bei der Erfindung ausgenutzt, indem ein Abschnitt, vorzugsweise eine halbe oder ganze Periode des Sendesignals in einzelne, zeitlich vorzugsweise gleich beabstandete Schaltschritte unterteilt wird. Die Meßwerte des Sekundärsignals zu einem bestimmten Schaltschritt werden mit Hilfe geeigneter schaltungstechnischer Maßnahmen zu einer Kurve verbunden, die auch als Hüllkurve bezeichnet werden kann. Ist eine Unterteilung in zehn Schaltschritte vorgenommen, ergeben sich entsprechend zehn Hüllkurven. Für die Durchführung des Verfahrens ist die Frequenz des Sendesignals so zu wählen, daß in der Zeit, welche eine Münze benötigt, zwischen Primär- und Sekundärspule hindurchzulaufen, eine Vielzahl von Perioden als Sendesignal erzeugt wird. Die auswertbare Zeit beträgt 60 ms oder mehr. Daher läßt sich auch für diese relativ kurze Zeit bei entsprechender Frequenz des Primärsignals eine Vielzahl von Meßwerten pro Zeitschaltschritt ermitteln.
Die auf diese Weise erhaltenen Hüllkurven sind charakteristisch für die Beschaffenheit einer Münze und können in entsprechender Weise ausgewertet werden. So ist zum Beispiel das Verhältnis der Amplituden der Hüllkurven ein charakteristisches Maß. Ferner können Flächenintegrale von den Hüllkurven gebildet werden, welche dann mit entsprechenden Sollwerten verglichen werden. Ferner können die Quotienten aus zwei oder mehr Hüllkurven ermittelt werden. Diese Art der Auswertung ist möglich, weil alle Meß- oder Hüllkurven absolut zeitgleich auftreten.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird auch eine gute Unabhängigkeit von der Laufruhe der Münze erhalten. Bekanntlich besteht die Gefahr, daß eine Münze während des Durchlaufs auf der Laufbahn durch die Spulenanordnung nicht absolut erschütterungsfrei rollt, sondern in Vibrationen versetzt wird, was sich nachteilig auf das Meßsignal auswirken kann. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden schädliche Folgen derartiger Phänomene weitgehend ausgeschaltet.
Die Zahl und/oder die Lage der Schaltschritte kann verändert werden, und zwar nach Maßgabe der jeweils durchlaufenden Münze, wobei die erste Durchlaufphase dazu dient, eine Grobbestimmung vorzunehmen (z.B. ferromagnetisch - nicht magnetisch), um ggf. nach entsprechender Änderung in der zweiten Phase eine Feinbestimmung durchzuführen. Alternativ können vorgeschaltete Meßsysteme mit ihrem Signal vorgeben, mit welcher Art von Schaltschritten eine Messung erfolgen soll. In beiden Fällen findet die Umstellung oder Veränderung verzögerungsfrei statt, weil weder das Sendesignal noch das Empfangssignal geändert wird.
Bei der Erfindung wird nur eine Sondenanordnung und eine Grundfrequenz benötigt. Eine gegenseitige Beeinflussung von Systemen mit mehreren Sonden und Frequenzen findet nicht statt, obwohl eine Vielzahl von Frequenzen des Empfangssignals physikalisch ausgewertet wird.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß der Durchmesser der Sonde relativ klein gewählt werden kann, was besonders günstig für die Prüfung von Bicolor-Münzen ist. Die Meßaussage ist bei der Erfindung nicht abhängig von der Größe der Induktivität.
Eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht einen Taktgeber vor, der einen Kurvengenerator ansteuert. Der Kurvengenerator erzeugt das Primär- oder Sendesignal, das auf die Primärspule gegeben wird. Eine Frequenzteilerstufe dient zur Unterteilung des Taktsignals in einer Anzahl von Schaltschritten. Die Frequenzteilerstufe wird daher mit einer Signalverarbeitungseinheit verbunden, welche das Ausgangssignal der Sekundärspule den Schaltschritten wiederkehrend zuordnet zwecks Bildung von Hüllkurven, wie dies oben beschrieben wurde. In welcher Weise die Hüllkurven ausgewertet werden, ist letztlich davon abhängig, welche Methode zu den besten Ergebnissen führt.
Die Signalverarbeitungseinheit kann zum Beispiel eine Sample & Hold-Schaltung sein, die von einem Multiplexer angesteuert wird, der als Schalter fungiert zwecks Zuordnung der Meßwerte des Sekundär- oder Meßsignals zu den einzelnen Schaltschritten. Alternativ kann auch ein sogenannter Prozessor verwendet werden, der in der beschriebenen Art und Weise eine digitale Signalverarbeitung vornimmt. Er steuert sowohl die Primär- als auch die Sekundärspule, d.h. erzeugt das Eingangssignal von gewünschter Kurvenform und verarbeitet das Empfangssignal der Sekundärspule.
Bei der Erfindung ist eine Höchstzahl von störenden Parametern ausgeschaltet, denen sonst mit erhöhtem Aufwand begegnet werden mußte. Sie benötigt keinen Schwingkreis, der naturgemäß außer der Spule mindestens einen Kondensator und einen Widerstand enthält. Diese Bauteile beeinflussen bekanntlich die Meßwerte. Außerdem vergrößern sie die Einschwingzeit für das Sensorsystem. Die Erfindung benötigt nur eine Spule und einen unabhängig programmierbaren Signalgenerator, der ohnehin Bestandteil eines eingesetzten Mikroprozessors ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1
zeigt ein Diagramm für ein Meßsignal, das von einer Rechteckspannung erzeugt wird.
Fig. 2
zeigt ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 3
zeigt eine Anzahl von Meßkurven, die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens für eine 2-DM-Münze erzeugt worden sind.
Fig. 4
zeigt eine Anzahl von Meßkurven, die mit einer Bicolormünze erzeugt worden sind.
Wird auf eine Spulenanordnung, die aus einer Primärspule und einer Sekundärspule besteht, ein relativ periodisches Signal gegeben, das Rechteckform hat und wird dieses Signal durch eine Münze im Feld der Spulenanordnung gedämpft, ergibt sich zum Beispiel eine Kurve 10 in Fig. 1. Man erkennt, daß eine starke Dämpfung des Signals an den Flanken des Rechtecks auftritt, während zwischen den Flanken die Dämpfung relativ klein ist. Eine derartige Dämpfung ist zum Beispiel typisch für eine unmagnetische Münze, die einem Feld bestimmter Frequenz ausgesetzt ist.
Bei einer Schaltungsanordnung nach Fig. 2 ist die Primärspule mit 12 und die Sekundärspule mit 14 bezeichnet. Zwischen den Spulen 12, 14 ist eine Münze 16 angedeutet. Die Rechteckspannung wird im Kurvenformgenerator 18 erzeugt, der von einem Taktgeber 20 angesteuert wird. Der Taktgeber 20 bestimmt die Frequenz und der Kurvengeber 18 die Form des Spannungssignals, das auf die Primärspule 12 gegeben wird.
Eine Frequenzteilerstufe 22 unterteilt das Taktsignal in eine Reihe von Schritten, beispielsweise acht, wie in Fig. 1 dargestellt. Die Frequenzteilerstufe 22 ist mit einem Multiplexer 24 verbunden. Der Multiplexer 24 schaltet mithin das Ausgangs- bzw. Sekundär- bzw. Meßsignal im Takt der Zeitschaltschritte t1 bis t8 durch auf eine Sample & Hold-Schaltung 26. Diese ist mit einem Analog-Digitalwandler 28 verbunden. Somit werden die Meßwerte, die jeweils einem Zeitschaltschritt zugeordnet sind, zu einer Kurve geformt, die mit Hilfe des A/D-Wandlers wiederum in digitale Signale umgewandelt werden kann. In den Figuren 3 und 4 sind zwei Beispiele für derartige Kurvenformen dargestellt.
Fig. 3 zeigt die Hüllkurven für eine 2-DM-Münze, welche bekanntlich zu 75% aus Kupfer und 25% aus Nickel besteht, wobei der Kern aus Nickel ist. Entsprechend den Zeitschaltschritten t1 bis t8 nach Fig. 1 sind acht Hüllkurven erzeugt, die zeitgleich auftreten und sich durch einen unterschiedlichen Verlauf auszeichnen. Die Hüllkurven zeigen, daß eine unterschiedliche Dämpfung besteht je nachdem, welcher Abschnitt einer Periode oder einer halben Periode des Sendesignals betrachtet wird. Wie ohne weiteres ersichtlich, ermöglichen die Hüllkurven vielfältige Auswertungsmöglichkeiten, wie Auswertung der absoluten Amplituden, Vergleich von einzelnen Amplituden der Hüllkurven miteinander, Flächenintegrale der einzelnen Hüllkurven bzw. Kombination einzelner Flächenintegrale, Quotienten aus zwei oder mehr Meßkurven und dergleichen mehr. Die jeweils zugrunde gelegten Kriterien werden mit entsprechenden im Münzprüfer gespeicherten Referenzwerten verglichen zur Bildung eines Annahme- oder Rückgabesignals in bekannter Weise.
Fig. 4 zeigt eine Anzahl von Meß- oder Hüllkurven für eine sogenannte Bicolormünze, deren Kern aus einem anderen Material besteht als der um den Kern herum angeordnete Ring. Auch hierbei läßt sich eine Auswertung vornehmen, wie sie oben angedeutet wurde.
Statt einer Rechteckspannung als Primärsignal läßt sich auch eine Dreieckspannung verwenden. Bekanntlich führen Rechteckspannungen zu ungeradzahligen Harmonischen und Dreieckspannungen zu geradzahligen Harmonischen. Die Auswahl der Kurvenform hängt naturgemäß von dem gewählten Auswerteverfahren, der Art der Münze und möglicherweise auch von der Signalverarbeitung ab.

Claims (7)

  1. Verfahren zur Prüfung von Münzen mit einer induktiv arbeitenden Sensoranordnung, die eine Primärspule (12) und eine Sekundärspule (14) aufweist, deren Feld von einer Münze (16) durchquert wird, bei dem die Primärspule mit einem periodischen Sendesignal (10) gespeist wird, das vorzugsweise Harmonische enthält und bei dem eine Auswertevorrichtung die Signale der Sekundärspule auswertet zwecks Erzeugung eines Annahme- oder Rückgabesignals, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
    Einen periodisch wiederkehrenden Abschnitt des Sendesignals wird in eine Anzahl von Schaltschritten zugeordnet
    Aus den Werten des Empfangssignals der einzigen Sekundärspule werden bei den jeweiligen sich mit der Frequenz des Sendesignals wiederholenden Schaltschritten Hüllkurven gebildet und
    Die Auswertevorrichtung bildet aus der Anzahl der zeitgleich erzeugten Hüllkurven mindestens ein Kriterium zwecks Erzeugung des Annahme- oder Rückgabesignals.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl und/oder die Lage der Schaltschritte veränderbar ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine ganze oder eine halbe Periode des Sendesignals oder ein Abschnitt davon jeweils in einer Anzahl von zeitlich gleich beabstandeten Schaltschritten unterteilt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung während des Durchlaufs der Münze erfolgt und abhängig ist von dem durch die Auswertevorrichtung gebildeten Kriterium in der ersten Durchlaufphase der Münze, vorzugsweise bis zur Hälfte des Durchlaufs.
  5. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem von einem Taktgeber (20) angesteuerten Kurvengenerator (18), der mit einer Primärspule (12) verbunden ist, einer Frequenzteilerstufe (22), die einen Abschnitt der Periode des Taktgebersignals in eine Anzahl von Schaltschritten (t1 bis tn) unterteilt, einer mit einer einzigen Sekundärspule (14) verbundenen Signalverareitungseinheit (26), die Werte des Ausgangssignals der Sekundärspule (14) den Schaltschritten wiederkehrend zuordnet und daraus pro wiederkehrendem Schaltschritt (t1 is tn) eine Hüllkurve bildet und eine Auswerteeinheit die Werte der Hüllkurve mit Referenzwerten vergleicht zur Erzeugung eines Annahme- oder Rückgabesignals.
  6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungseinheit von einem von der Frequenzteilerstufe (22) gesteuerten Multiplexer (24) aufweist, an den eine Sample & Hold-Schaltung (26) angeschlossen ist.
  7. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Primärspule und der Sekundärspule ein Mikroprozessor verbunden ist zur Bildung des Sendesignals mit vorgegebener Kurvenform und des gewünschten Zeitrasters für die Schaltschritte sowie zur Digitalisierung der Hüllkurven.
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EP0886247A3 EP0886247A3 (de) 1999-12-01
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