FI95418C - Turvapaperin aitouden varmistamiseen käytettävä anturi - Google Patents

Description

- 95418

Turvapaperin aitouden varmistamiseen käytettävä anturi

Esillä oleva keksintö koskee paperisessa setelissä tai asiakirjassa olevan vesileiman tunnistamista ja hy-5 väksymistä tai hylkäämistä. Vesileiman kuvion täytyy sisältää erityinen piirre, nimittäin että se käsittää kaksi luonteenomaisen muodon omaavaa vierekkäin olevaa aluetta, joiden paksuus eroaa vastakkaisissa suunnissa setelin keskimääräisestä paksuudesta vesilema-alueessa samalla kun 10 sanat, pintatiheys (massa pinta-alayksikköä kohti) ja paksuus ovat muuttuvia suureita, kun taas massatiheys on vakio. Tämä on päinvastainen kuin tavallinen väärennetyn vesileiman muoto, joka on tehty kokoonpuristamalla arkkia muuttuvan paksuuden antamiseksi sille. Tässä tapauksessa 15 massatiheys ja paksuus muuttuvat käänteisessä suhteessa, kun taas pintatiheys pysyy vakiona. Aito vesileima muodostetaan "paksuusmoduloinnilla" paperin valmistusprosessissa, joten paperin massatiheys pysyy vakiona.

Jos paperinen seteli on varustettu sisäisellä tur-20 valangalla aitouden varmistamiseksi, tämä lanka voi myös toimia käyttökelpoisena testikohteena esillä olevan keksinnön muunnelmassa. Tällainen turvalanka voi koostua metallista, metalloidusta muovista, samanlaista materiaalia olevasta muovista.

. 25 Jonkin aikaa on ollut olemassa setelien ja asia kirjojen aitouden varmistavan nopean ja luotettavan menetelmän tarve setelien tarkistamisen yhteydessä kansallisissa pankeissa ja pienemmässä mitassa myös esimerkiksi seteleillä toimivissa myyntikoneissa.

30 On tehty yrityksiä tämän ongelman ratkaisemiseksi .·* käyttämällä optisia tekniikoita, mutta nykyaikainen kopi ointitekniikka pystyy puijaamaan useimpia optisia ilmaisumenetelmiä. Vesileimaa pidetään edelleen riittävänä ja varmana tapana merkitä aito seteli, ja paksuuden mekaa-35 nista mittausta on aikaisemmin käytetty vesileimojen tes- 2 95418 taamiseksi. Tämä tekniikka ei kuitenkaan hyvin sovellu nopeaan koneelliseen menetelmään eikä ole kovin hyödyllinen, jos seteliin on tullut pieniä, satunnaisesti jakautuneita vioittumia. Sitä paitsi vesileiman paksuusmodu-5 laatiota voidaan suhteellisen yksinkertaisesti jäljitellä, kuten edellä on selitetty.

SE-hakemusjulkaisu nro 355 428 paljastaa mittaustekniikan, joka perustuu siihen, että ilmaeristeisen le-vykondensaattorin kapasitanssi muuttuu, kun esimerkiksi 10 seteli työnnetään elektrodilevyjen väliseen ilmaväliin.

Paperin paksuus tai oikeammin sanoen paperin pintatiheys on suhteessa havaittuun kapasitanssiin. Käytetään erikoisrakenteista kondensaattoria, jossa toisella elektrodilla on sama muoto kuin esimerkiksi etsityn vesileiman 15 paksunnetulla osalla. Kapasitanssin dynaaminen mittaus suoritetaan ohjattaessa seteli kondensaattorin läpi. Jos oikea vesileima kulkee sovitetun elektrodin ohi, kapasitanssi suurenee jyrkästi ennen maksimia ja pienenee jyrkästi tämän maksimin jälkeen, joka maksimi saavutetaan 20 juuri yhdenmukaisuuden esiintyessä. Käyrällä, joka esittää kapasitanssin muutosta (ajan tai setelin aseman funktiona), tulisi olla tietyn ehdon mukaan hyväksyttävä erityinen muoto tai muutoin se hylätään. SE-julkaisu viittaa myös mahdollisuuteen tehdä tällainen analyysi kahdesti, 25 ensin paksunnetulle kuviolle ja sen jälkeen ohennetulle kuviolle, jotka tavallisesti kuuluvat samaan vesileimaan.

Edellä mainitulla kapasitiivisella anturilaitteel-la on kuitenkin muutamia huonoja puolia tai heikkouksia: Ensiksikään tämä laite ei pysty näkemään ohuiden ja 30 paksujen paperiarkkien välistä eroa. Syynä tähän on se, : että mittaus on luonteeltaan dynaaminen ja että se ilmai see vain kapasitanssin muutoksen vesileiman kulkiessa anturin läpi. Paperin absoluuttisen paksuuden ilmaisevaa signaalia ei tästä syystä esiinny, vaan ainoastaan signaa-35 li, joka ilmaisee paksuuden muutokset. Täten paperin laa-

II

3 95418 tua ei voida tutkia setelin kulkiessa läpi. Tämä laite ei myöskään ilmaise kaksinkertaista tai moninkertaista, usean paperin samanaikaista syöttämistä.

Kapasitanssin molemmat elektrodit on sovitettu säh-5 köisesti "kelluviksi" maahan nähden, joka tuo mukanaan stabiilisuutta ja ulkoisten sähkömagneettisten kenttien vaikutusta koskevia ongelmia.

Tunnetun laitteen tärkein heikkous on kuitenkin, että käytettävä dynaaminen mittausperiaate merkitsee si-10 tä, että anturilaitetta voidaan puijata esimerkiksi vesileima-alueessa olevalla reiällä, joka voidaan tulkita hyväksyttäväksi vesileimaksi. Arvellaan että tämän täytyy olla pääsyynä sille, miksi mainittu anturilaite ei ole saavuttanut laajaa tunnustusta tai miksi suurin osa myyn-15 tikoneiden tai setelien testauskoneiden valmistajista ei ole ottanut sitä käyttöön.

Ennestään tunnetun anturilaitteen rakenne näyttää lisäksi olevan tarpeettoman mutkikas, ja se täytyy konstruoida kahdennettuna laitteena, jotta sillä voidaan tes-20 tata normaali vesileima, jossa on sekä ohennettuja että paksunnettuja osia.

Esillä olevan keksinnön menetelmän ja laitteen käyttämisellä aikaansaadaan se, että aito vesileima tulee tunnistetuksi, kun taas väärennetty, painettu sitä jäl-25 jittelevä merkki tuottaa poikkeavan signaalin. Lisäksi aikaansaadaan se, että vain oikein muodostettu vesileima tuottaa tunnistussignaalin, kun taas paperissa olevat reiät tai muut eri tavoin muodostetut paperin paksuus-modulaatiot ilmaistaan helposti. (Reikä esimerkiksi ai-30 heuttaa kapasitanssin mittausarvon, joka poikkeaa sekä positiivisessa että negatiivisessa suunnassa, kun reiän reunat ovat anturialueessa, päinvastoin kuin ennestään tunnetulla laitteella, joka pystyy antamaan vain positiivisen signaalin, kun kapasitanssiarvo muuttuu.) Sitäpait-35 si voidaan suorittaa paperin paksuuden tai laadun abso- 4 95418 luuttinen mittaus. Tällainen absoluuttinen paksuuden mittaus antaa tämän keksinnön mukaiselle laitteelle sen edun, että kaksoissyötön tai mahdollisesti usean päällekkäin olevan setelin esiintyminen mitataan aivan kuin vastaavas-5 ti paksumpi paperi, ja tällaisen tapauksen esiintyminen voidaan näin ollen osoittaa yksinkertaisella tavalla. Tämä on piirre, joka voi olla hyödyllinen monissa tapauksissa. Lisäksi suoritetaan nopeasti ja yksinkertaisesti mittaus, joka käsittää vesileiman sekä paksut että ohuet osat. Si-10 säinen turvalanka voidaan myös tunnistaa.

Nämä ja muut edut saadaan menetelmällä, jolla hyväksytään vesileimalla varustettu seteli tai asiakirja, jonka vesileiman kuvio käsittää kaksi luonteenomaisen muodon omaavaa vierekkäistä aluetta, joiden paikallinen pin-15 tatiheys (massa per pinta-alayksikkö) on selvästi suurempi tai vastaavasti pienempi kuin setelin pääosan keskimääräinen pintatiheys vesileima-alueessa, jolle menetelmälle on tunnusomaista, että setelin tai asiakirjan vesileima tai sen luonteenomaiset osat saatetaan asemaan, joka vas-20 taa kaksiosaista, kaksoisaktiivista kapasitiivista anturi-laitetta, joka käsittää yhteisen kondensaattorin toisena puolena tasaisen metallilevyn, joka voidaan kytkeä maahan, ja joka anturilaite kondensaattorin toisella puolella on jaettu kahdeksi metallilevyksi, jotka molemmat sijaitsevat 25 samassa tasossa ja joiden muoto on sovitettu kummankin < mainitun luonteenomaisen muodon omaavan vierekkäisen alueen tai niiden luonteenomaisten osien muodon mukaan ja jotka on sähköisesti erotettu toisistaan, kuitenkin siten että niitä erottava etäisyys on merkityksettömän pieni 30 mainittujen kahden levyn pinnan muihin mittoihin verrattuna, jolloin anturista saatavan kaksoisulostulosignaalin * asetettu symmetriaominaisuus häiriintyy ennalta määrätyllä tavalla, kun oikea vesileima on yhdenmukainen mainittujen kahden anturilevyn kanssa, jota symmetriaominaisuutta an-35 turilaitteeseen kytketty signaalinkäsittelylaitteisto jät- 5 95418 kuvasti valvoo, joka menetelmä myöskin ilmenee jäljempänä olevasta patenttivaatimuksesta 1.

Muita etuja saavutetaan käyttäen muissa patenttivaatimuksissa esitettyä menetelmää ja laitetta.

5 Joissakin tapauksissa paperin paksuudessa voi esiintyä suhteellisen voimakkaita vaihteluita, jotka ovat jakautuneet satunnaisesti setelin alueelle. Silloin voi olla edullista käyttää vain osaa vesileimasta koko vesi-leiman sijasta suuremman turvallisuuden saamiseksi näiden 10 paksuuden satunnaisvaihteluiden mittausten vaikutusta vastaan. On mahdollista valita vesileiman "luonteenomainen osa", ottamalla huomioon että tämä osa sisältää vesileiman sekä paksunnettuja että ohennettuja alueita. Tätä vesileiman osaa ei ilmeisestikään saisi tehdä liian pieneksi, 15 koska vesileiman luonteenomaiset piirteet silloin häviävät ja lisäksi mittaussignaali (kapasitanssi) on liian pieni.

"Kaksiosainen kaksoisaktiivinen kapasitiivinen anturi" on pääasiallisesti tarkoitettu merkitsemään levy-tyyppistä kondensaattoria, jossa eristeenä on ilma ja jon-20 ka kondensaattorin toisella puolella on metallinen elekt-rodilevy, joka on leikattu kahteen osaan ja jossa näitä kahta osaa käytetään aivan samalla tavalla mitattaessa niiden ja kondensaattorin toisella puolella sijaitsevan yksiosaisen yhteisen elektrodilevyn välistä kapasitans-25 siä. Tämä eroaa varsin selvästi esimerkiksi edellä maini tussa SE-hakemusjulkaisussa nro 355 428 paljastetusta tapauksesta, jossa esiintyy kaksiosainen kondensaattorilevy, mutta vain yksi keskiosa on aktiivinen "kapasitanssin mittauksen" merkityksessä, kun taas toisen, ulomman osan teh-30 tävänä on ohjata sähköisiä kenttäviivoja, ts. se on niin ·[ sanottu "suojarengas".

Keksintö selitetään nyt lähemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää setelin osaa, joka sisältää olete- 35 tun aidon vesileiman, 6 95418 kuvio 2 esittää ylempää kaksoiskondensaattorin levyä, joka on konstruoitu tämän keksinnön mukaan siten, että se ilmaisee oletetun vesileiman, kuvio 3 esittää sivukuvannossa kokonaista, keksin-5 nön mukaista kaksiosaista kondensaattoria, jossa on ylempi ja alempi levy, kuvio 4 esittää esimerkkiä keksinnön mukaisesta sähköisen signaalin käsittelypiiristä, joka sisältää mainitun kaksiosaisen kondensaattorin, 10 kuvio 5 esittää kuvion 4 signaalinkäsittelypiirin eräästä osasta saatavan ulostulosignaalin yhtä tiettyä muotoa, kuvio 6 esittää toista esimerkkiä keksinnön mukaisesta sähköisen signaalin käsittelypiiristä, ja 15 kuvio 7 esittää kuvion 6 signaalinkäsittelypiirin osista saatavien ulostulosignaalien yhtä muotoa.

Kuvio 1 esittää osaa setelistä 1, joka käsittää aidon vesileiman 2a, 2b, jolla on erityinen kuvallinen muoto, tässä tapauksessa kaksi samankeskistä pyöreätä 20 aluetta 2a ja 2b. Yleisesti vesileimalla voi tietenkin olla mutkikkaampi muoto, mutta tässä on valittu pyöreä muoto yksinkertaisuuden vuoksi.

Vesileima on muodostettu paperin valmistusprosessissa, ja se käsittää yhden paksun alueen 2a, jonka pak-25 suus on T + ΔΤ, ja toisen ohennetun alueen 2b, jonka paksuus on T + ΔΤ, paperin keskimääräisen paksuuden vesileiman ympärillä ollessa T. Paikallinen massatiheys on pääasiallisesti vakio kaikkialla paperissa, joka on valmistettu siten, että se on homogeenista. Täten paikallinen 30 pintatiheys, so. massa per pinta-alayksikkö, suurenee pak-' sussa alueessa 2a, kun taas paikallinen pintatiheys on pieni alueessa 2b.

Huomattakoon että, päinvastoin kuin tässä, saman muodon omaavan painetun kuvion sisältävällä paperilla on 35 vaihteleva massatiheys ja vakio pintatiheys.

li 7 95418

Kokemusperäisesti tiedetään, että painettu (so. väärennetty) leima, huolimatta oikean luonteen omaavasta paksuuden vaihtelusta, antaa käytännöllisesti katsoen va-kiokapasitanssin, kun se johdetaan kahden kondensaatto-5 rilevyn väliin, johtuen siitä että pintatiheys on vakio. Päinvastaisessa tapauksessa vaihtelevan pintatiheyden omaava aito vesileima antaa vaihtelevan kapasitanssiar-von, joka on verrannollinen pintatiheyteen ja joka on helposti mitattavissa.

10 Kuvio 2 esittää kondensaattorin kaksiosaista elek- trodilevyä. Levy voi käsittää esimerkiksi lasikuidusta tehdyn painetun piirilevyn 3, jossa on metalliin, mieluimmin kupariin, syövytetty kuvio, jonka muoto on sovitettu kuviossa 1 esitetyn kuvion mukaan. Kuparia olevan 15 sisemmän pyöreän alueen 6 halkaisija on olennaisesti sama kuin alueen 2a. Kuparia olevalla ulommalla renkaalla 4 on pääasiallisesti samat mitat kuin alueella 2b. Pyöreää aluetta 6 ja rengasmaista aluetta 4 erottaa pieni väli 5.

Välin 5 leveys voi olla esimerkiksi 0,1 mm sisemmän pyö-20 reän alueen 6 ja ulomman ympäröivän alueen 4 halkaisijoiden ollessa vastaavasti 10,0 mm ja 14,3 mm. (Nämä halkaisijat antavat mainituille kahdelle osalle saman pinta-alan, joka voi olla käytännöllistä, mutta ei kuitenkaan välttämätöntä.) 25 Kuviossa 3 painettu piirilevy 3 esiintyy jälleen, » * « ja siinä kupariset alueet 4 ja 6 muodostavat toisen puolen kaksiosaisesta kondensaattorista, joka nähdään sivu-kuvannossa. Kondensaattorin vastakkaisella puolella on yksi, lasikuitulevyllä 8 sijaitseva yhteinen kuparielekt-30 rodi 7. Johtimet on esitetty kaaviollisesti viitenume-\ roilla 9, 10 ja 11, mutta nämä tulisi kuitenkin tehdä mah dollisimman lyhyiksi. Kondensaattorilevyjen välinen etäisyys d valitaan sopivasti suhteessa suurimpaan sallittuun paperin paksuuteen, esimerkiksi etäisyys d on noin 0,2 mm.

8 95418

Esimerkki hyvin sopivasta signaalinkäsittelypiiris-tä, joka tunnistaa oikean vesileiman, on esitetty kuviossa 4. Kaksiosaisia kondensaattoreita, jotka alue 4 ja yhteinen elektrodi 7 sekä vastaavasti alue 6 ja yhteinen 5 elektrodi 7 muodostavat, edustavat kuviossa 4 vastaavasti kondensaattorit C4 ja C6. Sopivat vastukset R4 ja R6 ovat, yhdessä mainittujen kondensaattorien kanssa, komponentit, jotka määräävät kummankin vastaavan niin sanotun monosta-biilin multivibraattorin 12 ja 13 epästabiilien tilojen 10 kestoajat T4 ja T6 määrittelevät aikavakiot, jotka multi-vibraattorit on lisäksi kytketty toisiinsa. Ulostulosignaali Uut, joka on voitu saada toisesta multivibraattoris-ta, vaihtelee kuviossa 5 esitetyllä tavalla. Tämä signaali on tyypillinen sakara-aaltosignaali, jossa muutokset kah-15 den vakiojännitetason välillä ovat nopeat. Ne ajat, joiden aikana signaali pysyy kummallakin tasolla muutosten välillä, ovat vastaavasti T4 ja T6.

Parametrien arvojen, so. elektrodien alueiden 4 ja 6 sekä vastusten R4 ja R6, sopivalla valinnalla T4:lle ja 20 T6:lle voidaan antaa esimerkiksi yhtäsuuri kestoaika, kun kondensaattoreihin pannaan ilman vesileimaa oleva paperi, jonka paksuus on tasainen. Tässä tapauksessa ulostulosignaali Uut tulee olemaan symmetrinen sakara-aaltosignaali, ja T4 on yhtäsuuri kuin T6. Niin pian kuin näiden kahden 25 kondensaattorin C4 ja C6 kapasitanssiarvo muuttuu, kummal- • · lakin eri suuntaan, saadaan sakara-aaltosignaalin symmetrian selvä poikkeama, esimerkiksi sellaiseen muotoon kuin kuviossa 5 on esitetty, jossa T4 ja T5 ovat eri suuret.

Niin kauan kuin Uut on symmetrinen, sen keskiarvo 30 sijaitsee mainittujen kahden jännitetason puolivälissä, esimerkiksi 0 voltissa. Epäsymmetrisellä signaalilla, johtuen kapasitanssiarvojen C4 ja C6 välisestä epäbalanssista, saadaan poikkeava keskiarvo, joka oikeaan ja vastaavaan anturin asemaan tuodun oikean vesileiman tapauksessa on 35 erityinen maksimiarvo.

Il 9 95418

Eräs yksinkertainen elin tällaisen keskiarvon saamiseksi on alipäästösuodin, jonka kuviossa 4 muodostavat vastus Ri ja kondensaattori Cx. Jännite U,*. on siten tasa-jännite, joka edustaa jännitteen Uut keskiarvoa. Aito ve-5 sileima voidaan tunnistaa mittaamalla UDC, jos kondensaat- torilevyjen alueet 4 ja 6 on konstruoitu sopivasti vesi-leiman muodon mukaan tai vesileiman luonteenomaisen piirteen mukaan.

On hyvin vaikeata aikaansaada oikea tasajännite UDC 10 millään muulla tavalla kuin siten, että oikea vesileiman on yhdenmukainen elektrodilevyjen 4 ja 6 muodostaman kuvion kanssa. Varmuus perustuu tarkasti siihen, että hyväksymisen välttämättömänä edellytyksenä oleva maksimi epäba-lanssi kapasitanssien välillä saavutetaan vain tällaisen 15 yhdenmukaisuuden tapauksessa.

Jotta saavutetaan korkea turvallisuusaste ulkoisten sähkökenttien (kohinan) epätoivottavaa vaikutusta vastaan ja kahden perättäisen kapansitanssimittauksen (levyt 4 ja 6 vuorotellen) välisen ylikuulumisen välttämiseksi, 20 on edullista, että kummankin monostabiilin multivibraat-torin kondensaattorisisäänmeno on kytketty sisäiseen transistoriin, joka oikosuljetaan maahan kunkin epästabiilin jakson osan välillä olevaksi koko stabiilin jakson osan ajaksi. Tällä saavutetaan: 25 a) että se osakondensaattori, jota kullakin het kellä ei olla mittaamassa, on maadoitettu, joten vain kulloinkin aktiivisesta levystä lähtevät kenttäviivat kulkevat paperin läpi ja tulevat yhteiselle levylle 7. Tämä antaa mahdollisimman pienen ylikuulumisen kahden mittauk-30 sen välillä, koska toinen osakondensaattori pidetään va-·' ' kiopotentiaalissa samalla kun toista varataan ja kääntäen; b) että paperissa oleva staattinen sähkö johdetaan maahan, koska seteli koko ajan on kosketuksessa maan potentiaalissa oleviin alueisiin paperin molemmin puolin.

10 95418

Toinen esimerkki hyvin sopivasta signaalinkäsitte-lypiiristä on esitetty kuviossa 6. Tässä monostabiilit multivibraattorit 16 ja 17 on kytketty rinnan sakarapuls-sioskillaattorin 14 jälkeen, joka Hipaisee molemmat mul-5 tivibraattorit samanaikaisesti. Kummankin multivibraatto-rin 16 ja 17 epästabiilin jännitetason kestoajan määräävät tässäkin kondensaattori C4 ja C6, jotka on kytketty multivibraattoreihin. Multivibraattorien ulostuloihin, jotka kumpikin on kytketty kello/logiikkapiiriin 15, ke-10 hittyy kaksi sakarapulssijonoa, jotka ovat samanlaiset, so. ajallisesti symmetriset, kun kondensaattoreilla C4 ja C6 on eristeenä tasaisen paksuuden omaava paperi, mutta poikkeavat toisistaan ajallisen symmetrian osalta, kun pintatiheyksillä on eri arvot. Esimerkkejä signaalien Uut4 15 ja Uut6 käyrämuodoista esitetään kuviossa 7. Tässä on esitetty tietty määrä epäbalanssia pulssien kestoaikojen ollessa erisuuret. Aikaeron 2 T mittaa kello/logiikkapiiri 15, joka sen jälkeen vertaa tätä arvoa haluttuun arvoon, joka vastaa yhdenmukaisuutta oikean vesileiman kanssa.

20 (Oskillaattori 14 voidaan haluttaessa tahdistaa ulkoiseen prosessiin esimerkiksi siinä yhteydessä, kun seteli syötetään kondensaattorilevyillä varustettuun tes-tialueeseen. Tätä on kuviossa 6 esitetty viitenumerolla 18. ) . 25 Viimeksi mainittu mittausmenetelmä on nopea (vä lillä 10-100 ps) aikaerojen digitaalisen mittauksen ansiosta. Tässä tapauksessa täytyy kuitenkin hyväksyä tietty määrä ylikuulumista, koska kumpikin kapasitanssi mitataan samanaikaisesti ja koska kondensaattorit 4 ja 6 si-30 jaitsevat lähellä toisiaan ja koska niillä on yhteinen vastaelektrodi 7.

Kummankin mainitun mittauspiirin, jotka toimivat vain multivibraattorien ollessa "samanvaiheiset tai vas-takkaisvaiheiset", yhteisenä piirteenä on, että mainittu-35 jen kahden kondensaattorin välinen ylikuuluminen ei si- 11 95418 säilä kovin paljon muita taajuuksia kuin itse muutostaa-juuden. Täten kapasitanssin ohjaamien multivibraattorien pysäytysliipaisukohtien stabiilisuus on varmistettu. (Päinvastaisessa tapauksessa, jos mainitut kaksi multi-5 vibraattoria värähtelevät vapaasti suhteessa toisiinsa, tosin sanoen eri taajuuksilla, on olemassa vaara, että toisen kondensaattorin varauskäyrään superponoituu esimerkiksi jonkin verran suurempi taajuus, joka aiheuttaa epävarmuutta/epästabiilisuutta pysäytysliipaisukohtaan.) 10 Käytettäessä keksinnön mukaista laitetta tapahtuu seuraavaa:

Tarkastettava seteli siirretään automaattisesti kaksiosaisen kondensaattorin elektrodilevyjen väliseen ilmarakoon. Mahdollisesti oikean vesileiman ja konden-15 saattorikuvion välisen mahdollisimman hyvän vastaavuuden saamiseksi voidaan käyttää jotakin tunnetuista tekniikoista. Esimerkiksi useita samanlaisia kondensaattoreita voidaan asettaa peräkkäin sivusuunnassa erilleen, jolloin yksi näistä kondensaattoreista saavuttaa tarpeellisen mah-20 dollisimman hyvän vastaavuuden vesileiman aseman vaihtelu-alueen ollessa tunnettu kysymyksessä olevalla setelillä. Toisaalta seteliä voidaan siirtää sivusuunnassa suhteessa kondensaattorilevyihin ennalta määrätyn siirtymiskuvion mukaan, joka takaa yhdenmukaisuuden, jos vesileima on läs-. 25 nä. Tällaiset tekniikat ovat tunnettuja, kuten edellä mai nittiin, eivätkä ole osana esillä olevassa keksinnössä.

Sillä ajanhetkellä, jolloin setelin reuna saavuttaa kondensaattorin varsinaisen alueen, syntyy kapasi-tanssibalanssin pieni häiriö, oikean vesileiman tuotta-30 malle häiriölle vastakkaisessa suunnassa, edellyttäen että anturin elektrodilevyillä on edullinen geometrinen muoto. Kun tasaisen paksuuden omaava paperi on kokonaan saapunut muodoltaan sovitettujen elektrodilevyjen alueeseen, kapasitanssit C4 ja C6 ovat huomattavasti muuttuneet 35 paperin dielektrisyysvakiosta johtuen, mutta symmetria 12 95418 säilyy. Kuviossa 4 esitetyssä piirimuunnelmassa sakara-aaltosignaalin Uut taajuus pienenee, mutta tasajännitesig-naali UDC ei muutu, koska keskiarvo Uut on sama.

Kuviossa 6 esitetyssä muunnelmassa epästabiilin 5 tason pulssinleveys muuttuu, mutta kummallakin signaalilla yhtäläisesti. Kello/logiikkapiiri 15 ei siten havaitse mitään aikaeroa.

Jos nyt painettua tyyppiä oleva väärennetty leima saapuu kondensaattorialueeseen, muoto on oikea, mutta ku-10 ten edellä mainittiin, dielektrisyysvakio on lähes sama sekä paksulla että ohuella alueella, joten kapasitanssi-arvojen tarvittavaa epäsymmetrisyysastetta ei saavuteta, so. leimaa ei hyväksytä.

Kun oikea vesileima osuu kondensaattorialueeseen, 15 syntyy sakara-aaltosignaalin Uut oikea epäbalanssi, ja sen myötä oikea tasajännite UDC. Tämä oikea tasajännite lii-paisee sitten muun koneiston setelin päästämiseksi kulkemaan läpi, kun taas hylätty seteli työnnetään ulos toisesta ulostuloaukosta sinänsä tunnetulla tavalla. Tämä 20 viittaa kuvion 4 muunnelmaan. Vastaavasti kuvion 6 mul-tivibraattorien ulostuloista saatavien kahden epästabiilin tason välillä esiintyy oikea aikaero 2 T, jonka kello/logiikkapiiri tulkitsee oikean vesileiman esiintymisenä.

25 Huomattakoon että setelit, joissa on muutamia ryp- * · pyjä tai pieniä repeämiä, eivät aiheuta ongelmia laitteen toiminnalle, koska tällaiset viat vaikuttavat kapasitanssiin vain merkityksettömässä määrin.

Edellä mainittiin, että voisi olla edullista käyt-30 tää mittauksiin vain yhtä vesileiman luonteenomaista osaa.

Käytännössä mieluimmin käytetään sellaista vesileiman osaa, joka käsittää ohennetun ja paksunnetun kentän liki-määrin samansuuruiset alueet, vaikkakaan tämä ei ole välttämätöntä.

13 95418 Tähdennettäköön että esillä olevassa keksinnössä käytettävä mittausmenetelmä, jolla periaatteessa on luonteeltaan staattinen, tuo mukanaan useita etuja. "Staattisella luonteella" ymmärretään sitä, että pääasiallisesti 5 seteli on liikkumatta, ja mitataan todellinen kapasitanssi eikä vain kapasitanssin muutos setelin kulkiessa läpi. Kokonaiskapasitanssi riippuu esimerkiksi setelin paksuudesta. Täten on mahdollista johtaa setelin paksuus suoraan summasta T4 + T6, katso kuvio 5. Ilmeinen seuraus on, 10 että tämä summa ilmaisee myös kahden tai useamman paperisen setelin esiintymisen päällekkäin, joten myös kaksinkertaisen tai moninkertaisen syötön ilmaisu aikaansaadaan helposti.

Vaikka mittaus on luonteeltaan staattinen, se voi-15 daan suorittaa hyvin nopeasti ja sovitettuna setelin tavallisen automaattisen käsittelyn nopeuteen. Tavallinen seteli voidaan testata esimerkiksi lyhyemmän kuin 0,1 s ajan kuluessa, johon sisältyy setelin saapuminen, asettuminen testausasemaan ja kapasitanssin määritys sekä hy-20 väksymisen tai hylkäämisen osoitus.

Kysymyksessä olevaa tyyppiä olevaa kapasitiivista anturia voidaan käyttää myös paperissa olevan sisäisen turvalahgan tunnistamiseen langan ollessa tietyn muotoinen, mahdollisesti suoran viivan muotoinen. Turvalangan . 25 dielektrisyysvakio on huomattavasti suurempi kun paperin, mikä tekee mahdolliseksi ilmaista lanka pidennetyn ja sovitetun muodon omaavan elektrodin avulla. Paperin kokonaispaksuus tässä alueessa on myös suurempi kuin muualla. Kapasitiivinen anturi voidaan siten konstruoida ilmaise-30 maan sekä vesileima että turvalanka samanaikaisesti.

*, Kahden samanlaisen anturin sovittaminen peräkkäin, toisen ollessa peilikuvamaisesti käännetty suhteessa toiseen, tekee mahdolliseksi ilmaista tietyn tyyppinen väärennös, nimittäin massan lisääminen toiselle puolelle, 35 esimerkiksi kiinni liimattu teipin pala.

14 95418

Koska sähköiset kenttäviivat muodoltaan sovitetuista elektrodeista 4 ja 6 maadoitettuun yhteiseen levyyn 7 eivät ole kohtisuorassa levyjä vastaan, ts. kenttä ei ole homogeeninen, kapasitanssin muutokset ovat huomat-5 tavasti erilaiset, kun seteliä katsotaan pätevästi kummaltakin puolelta vastaavissa kahdessa mittauksessa. Paperin paksuus täyttää todellisuudessa olennaisen osan ilmaraosta, ja lisätyn massan läpi kulkevien kenttäviivojen kuva on olennaisesti erilainen riippuen siitä, onko tämä 10 massa lähempänä maadoitettua yhteistä levyä 7 vai muodoltaan sovitettuja elektrodilevyjä 4 ja 6.

Käytännön laitteen konstruktion osalta huomattakoon seuraavaa:

Kohinaongelmien minimoimiseksi maadoitettu yhtei-15 nen levy 7 tai kondensaattori voidaan kytkeä laitetta ympäröivään Faradayn häkkiin. Häkkiin täytyy tietenkin sovittaa tarpeelliset aukot setelin syöttämistä ja poistamista varten. Lämpötilanvaihteluiden ja ulkoisten kenttien vaikutuksen molempiin multivibraattoreihin saamisek-20 si yhtäläiseksi sekä hajakapasitanssien välttämiseksi pidetään parhaana käyttää integroitua piiriä, jossa kaksi monostabiilia multivibraattoria on rakennettu yhdessä, ja mahdollisesti multivibraattorit voidaan muodostaa neljä vahvistintoimintoa käsittävänä palana. On hyvin tärkeätä, 25 että huolehditaan siitä, että epäsymmetria mittauksissa • · aiheutuu vain mitattavista kapasitansseista eikä erilaisista ulkoisista vaikutuksista. Integroitu piiri asennetaan mieluimmin samalle painetulle piirikortille 3 kuin osalevyt 4 ja 6 langoituskapasitanssien minimoimiseksi.

30 Kuten edellä on mainittu, paperin laatu voidaan tarkistaa. Setelin tullessa anturiin, so. ennenkuin vesi-leima on oikeassa asemassa, jännitettä Uut kuvion 4 piirissä voidaan käyttää ilmaisemiseen. Hyväksyttävä paperin laatu vastaa erityistä summaa T4 + T6, joka voidaan mää-35 rittää ja tarkistaa jollakin sopivalla sinänsä tunnetulla laitteella.

Claims (16)

95418

1. Menetelmä asiakirjan, kuten vesileimalla (2a, 2b) varustetun setelin (1) hyväksymiseksi, jonka vesilei-5 man kuvio käsittää kaksi luonteenomaisen muodon omaavaa vierekkäistä aluetta (2a, 2b), joiden paikallinen pinta-tiheys (massa per pinta-alayksikkö) on huomattavasti suurempi ja vastaavasti pienempi kuin setelin (1) pääosan keskimääräinen pintatiheys vesileiman alueessa, jossa me-10 netelmässä vesileima tai ainakin sen luonteenomainen osa viedään asemaan, joka vastaa kaksiosaista kapasitiivista anturilaitetta (4, 6, 7), joka käsittää yhteisen tasaisen metallilevyn (7) kondensaattorin toisena puolena ja jossa kondensaattorin toinen puoli on jaettu kahdeksi metallile-15 vyksi (4, 6), jotka kumpikin sijaitsevat samassa tasossa ja jotka on sähköisesti erotettu toisistaaan, kuitenkin siten, että niitä erottava etäisyys (5) on merkityksettömän pieni verrattuna näiden kahden levyn (4, 6) pinnan muihin mittoihin, ja vesileiman aiheuttama kapasitanssin 20 muutos havaitaan ja sitä verrataan oikean vesileiman aiheuttamaan muutokseen, tunnettu siitä, että vesi-leima tai sen luonteenomainen osa saatetaan oikeaan asemaan kaksoisaktiivisen kapasitiivisen anturilaitteen (4, 6, 7) suhteen, jossa anturilaitteessa kaksi levyä (4, 6) 25 sijaitsevat samassa tasossa ja joiden muoto on sovitettu kumpaankin luonteenomaisen muodon omaavan vierekkäisen alueen (2a, 2b) muodon tai niiden luonteenomaisten osien muodon mukaan, että anturilaitteesta tulevan kaksoisulos-tulosignaalin asetettu symmetriaominaisuus häiriintyy en-. 30 naita määrätyllä tavalla, kun oikea vesileima on yhden mukainen näiden kahden anturilevyn (4, 6) kanssa, ja että anturilaitteeseen kytketty signaalinkäsittelylaitteisto jatkuvasti valvoo tätä symmetriaominaisuutta. 95418

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että anturilaite on sovitettu sillä tavoin, että metallilevyjä (4, 6) vastaavat kapa sitanssit muuttuvat vastakkaisiin suuntiin ennalta määrä- 5 tyn määrän hyväksyttävän vesileiman läsnäollessa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että anturin kapasitanssit vaikuttavat signaalinkäsittelylaitteen sisältämiin piirielimiin (12, 13) siten, että ne tuottavat sellaisen sym- 10 metrian omaavan sakarapulssijonon, joka on suorassa suhteessa kapasitanssiarvoihin, jonka pulssien symmetrian tai epäsymmetrian keskiarvon määrittävä piiri (R^ Ci) ilmaisee.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että kaksi monostabiilia multi-vibraattoria (12, 13), jotka sisältyvät mainittuun pii rielimeen ja joiden epästabiilien tilojen kestoaikojen vastaavat aikavakiot määräytyvät kummastakin vastaavasta . anturin kapasitanssista (C4, C6), oikosulkevat kondensaat- 20 torisisääntulonsa maahan sisäisen aktiivisen piirielemen-tin avulla jokaisen stabiilin jakson osan ajaksi, jolloin kondensaattorin mainitun toisen puolen hetkellisesti epä-aktiiviset metallilevyt (4, 6) on maatettu ja staattinen sähkö johtuu pois setelistä. " 25

5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että paperin paksuus, johon myös sisältyy mahdollinen kahden tai useamman paperisen setelin syöttämisen esiintyminen, määritetään sakarapulssijo-non yhden täydellisen aikajakson perusteella. ,30

6. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että anturin kapasitanssit (C4, C6) vaikuttavat signaalinkäsittelylaitteiston sisältämiin piirielimiin (16, 17) siten, että ne tuottavat kaksi sakarapulssi jonoa erillisiin ulostuloihin ja siten että kes- 95418 kinäinen ajallinen symmetria riippuu suoraan kapasitans-siarvoista, jonka ajallisen symmetrian tai epäsymmetrian kello/logiikkapiiri (15) ilmaisee.

7. Asiakirjan, kuten vesileimalla (2a, 2b) varus-5 tetun setelin (1), hyväksymiseen käytettävä laite, jonka vesileiman kuvio käsittää kaksi luonteenomaisen muodon omaavaa vierekkäistä aluetta (2a, 2b), joiden paikallinen pintatiheys (massa per pinta-alayksikkö) on merkittävästi suurempi ja vastaavasti pienempi kuin setelin (1) pääosan 10 keskimääräinen pintatiheys vesileima-alueessa, joka laite käsittää muodoltaan sovitetun, kaksiosaisen kapasitiivisen anturilaitteen (4, 6, 7) ja anturilaitteeseen kytketyn signaalinkäsittelylaitteiston, joka anturilaite (4, 6, 7) käsittää yhden yhteisen tasaisen metallilevyn (7) konden-15 saattorin toisella puolella ja kondensaattorin toisella puolella kaksi metallilevyä (4, 6), jotka kumpikin sijaitsevat samassa tasossa ja sähköisesti toisistaan erotettuina kuitenkin siten, että niiden välinen erottava etäisyys (5) on merkityksettömän pieni verrattuna näiden kahden 20 levyn (4, 6) pinnan muihin mittoihin, tunnettu siitä, että anturilaite (4, 6, 7) on kaksoisaktiivinen kapasitiivinen anturilaite, että mainitut kaksi levyä (4, 6) sijaitsevat samassa tasossa ja että niiden muoto on sovitettu luonteenomaisen muodon omaavien 25 vierekkäisten alueiden (2a, 2b) muodon tai niiden luon teenomaisten osien muodon mukaan ja että signaalinkäsit-telylaitteisto käsittää piirielimet (12, 13, R4, R6, Rx, Cj) anturilaitteesta (4, 6, 7) tulevan kaksoisulostulosignaa-lin symmetriaominaisuuden jatkuvaa valvontaa varten. . , 30

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, t u n - " . n e t t u siitä, että yhteinen metallilevy (7) on sovi tettu kytkettäväksi maadoitettuun Faradayn häkkiin, joka ympäröi koko laitteen jättäen vain tarpeelliset aukot setelin (1) sisään panoa ja poistamista varten. 95418

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että piirielin käsittää kaksi toisiinsa kytkettyä monostabiilia multivibraattoria (12, 13), joiden kummankin aikavakion määräävät sopivat kyt-5 kennät kaksiosaisen anturilaitteen vastaaviin kahteen osaan (4, 7 ja vastaavasti 6, 7; C4 ja vastaavasti C6), siten että anturilaitteesta saatava kaksoisulostulosig-naali on määritelty toisesta (13) multivibraattorista saatavana ulostulosignaalina (Uut), jolla voi, kun mainitun 10 piirielimen fysikaaliset parametrit on aseteltu, olla symmetrisen sakara-aaltosignaalin muoto, kun anturilaite ilmaisee vesileimaa vailla olevan alueen, mutta jonka ajallinen kulku häiriintyy ennalta määrätyllä tavalla oikean vesileiman läsnä ollessa.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että multivibraattorien (12, 13) kondensaattorisisäänmenot on sovitettu siten, että ne oi-kosuljetaan maahan sisäisen aktiivisen piirielementin . avulla jokaisen stabiilin jakson osan ajaksi.

11. Patenttivaatimuksen 9 tai 10 mukainen laite, tunnettu siitä, että piirielin käsittää piirin (Rlt ^), joka määrittää ulostulosignaalin (Uut) keskiarvon (UDC).

12. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen laite, 25 tunnettu siitä, että piirielin käsittää rinnankytketyt monostabiilit multivibraattorit (16, 17), joiden kummankin aikavakion määräävät sopivat kytkennät kaksiosaisen kapasitiivisen anturilaitteen vastaaviin kahteen osaan (4, 7 ja vastaavasti 6, 7; C4 ja vastaavasti C6), . 30 jotka multivibraattorit on sovitettu siten, että sakara- > · « pulssioskillaattori (14) Hipaisee ne synkronisesti ja että ne kumpikin antavat ulostulosignaalin (Uut4, Uut6) kel-lo/logiikkapiirille (15), joka on sovitettu mittaamaan 95418 näiden kahden ulostulosignaalin välinen ajallinen symmetria tai epäsymmetria.

13. Jonkin patettivaatimuksen 9-12 mukainen laite, tunnettu siitä, että monostabiilit multi- 5 vibraattorit (12, 13 tai 16, 17) on koteloitu samaan integroituun piiriin ja asennettu anturilaitteen lähelle, mieluimmin yhteiselle piirilevylle (3), joka käsittää mainitut kaksi metallilevyä (4, 6).

14. Jonkin patettivaatimuksen 7-13 mukainen lai-10 te, tunnettu siitä, että anturilaitteen mainitut kaksi metallilevyä (4, 6) on lisäksi konstruoitu siten, että niiden muoto on sovitettu sisäisen turvalangan ka-pasitiivista ilmaisemista varten, joka turvalanka koostuu metallista, metalloidusta muovista, muovista tai samankal-15 täisestä materiaalista.

15. Jonkin patettivaatimuksen 7-13 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainitut kaksi metallilevyä (4, 6) on konstruoitu siten, että anturilaite sil- . lä ajanhetkellä, jolloin setelin (1) etureuna tulee an- 20 turin alueeseen, tuottaa balanssihäiriön vastakkaisessa suunnassa siihen häiriöön nähden, jonka yhdenmukaiseen asemaan mainittujen kahden metallilevyn (4, 6) suhteen tuotu oikea vesileima tuottaa.

16. Jonkin patettivaatimuksen 7-15 mukainen lai- 25 te, tunnettu toisesta muodoltaan sovitetusta ka- pasitiivisesta anturilaitteesta, joka on sovitettu sarjaan ensin mainitun anturilaitteen jälkeen, kuitenkin siten, että kondensaattorilevyt (4, 6 ja 7) ovat käännetyt suhteessa ensin mainitun anturilaitteeen levyjen suhteen, 30 siten, että ensin mainitun anturilaitteen muodoltaan sovitetut kondensaattorilevyt (4, 6) sijaitsevat setelin toisella puolella ja että toisen anturilaitteen kondesaatto-rilevyt sijaitsevat setelin toisella puolella. 95418