JPH01244593A - 硬貨確認装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は硬貨確認装置に係る。特に、料金投入口に投げ
込まれた硬貨の価格検出に応用可能な装置に係り、従っ
て本装置は自動販売機や電話料金箱、硬貨選別器その他
人事な客や利用者が入れた硬貨の価格をチエツクする必
要がある場合にお【プる適宜装置に使用される。

［発明の構成］ 本発明によれば、装置に投入される硬貨が硬い衝突面に
接触されるようこの向きをきめるため配置せる］インシ
ュートと、この面に衝突した後硬貨の音響振動を検出−
リ−るようおかれたマイクに［フォノと、この硬貨から
のデータを標準硬貨−ｊＥを表わす貯蔵ｊ゛−夕に比較
し、どの硬貨価格が装置に投げ入れられているものに相
当するものかこれを指示することのできる１１９８１１
２７９回路とを設り、エレク］〜ロニツク回路の前の装
置部分には硬貨の装置内投入の検出時に上記回路を＠ｊ
かける」：うに構成した硬貨検出器が含まれる硬貨確認
装置が提供される。

−・実施例の場合、この硬貨検出器は上記衝突面に取付
（）だ圧力セン１すで゛構成される３、圧力レンリ−は
Ｈ−電性又はピＴゾ抵抗性４４斜の本体ｊ、すなってい
る。上記の代りに、硬貨検出器は硬貨がに（７パシタン
ス、電磁誘導又は光線伝達の変動を引き起こす事実に基
いて構成づることｂ　ｒ−きる。

別の実施例の場合、ｔａ検出器は上記回路の作動にマイ
ク１コフオンからの電気出力を利用Ｊ−るよう構成もで
きる。

次に、添イ」図面参照の下に本発明の詳細について一ト
記説明する。。

［実施例］ 先ず本発明に係る原理的な面についで述べると、硬貨が
硬い物体に衝突す゛ると、硬貨は、その原料の金属と寸
法（厚みや円形の場合その直径又は膨面、社名しくは異
成分部分の形成などその他寸法上の諸特徴）により決め
られる一組の特有モードで振動を行う。快山がら発する
音響にはこれら共鳴モードに関する情報が含有され、共
鳴モードの相対振幅（よ硬貨の衝突後時間の経過につれ
で変化づ゛る。

第１図には、硬貨の発り−る音響スペクトルを冑るのに
用いられる装置が示されている。硬貨１はシコー１〜２
を落下して弾性プレー１〜３に衝突し音響を発生する。

この発生音はＪｆカマイクロフォン４で検出される。

マイク１］フオンの最良位置は、硬貨の縁部ではなくそ
の入面近くの所が信号が最大となるのでそこが良い。然
しながら、硬貨近くのどんな好適位置の場合でも有用な
信８Ｉ８が得られる。マイクロフォンにより検出された
信号は第２図に示Ｊ回路に送られる。

第２図は入って来る硬貨の価格を認識するためのＪレフ
１−ロニツク回路のブ０ツク絵図である。

図示の如く、マイク［１７オン４が増幅器６に接続され
、そこから帯域フィルタ７に接続している。

フィルタ７からの出力は感相性の実効（ｌｌ′１（ＲＭ
Ｓ）検出器８に加えられ次いでシュミツ１〜（Ｓｃｈｍ
ｉｔｔ　）トリガ装置９に送られる。

第２図の回路において、増幅に稈後フィルタ７は周波数
を認識されるべき硬貨の基本的共鳴モード周波数にセン
１〜′する［ノツチ」フィルタである。

このようなフィルタの構成の一例が第３図に示され、こ
のフィルタは狭帯域幅フィルタとしで働く。

第３図には可聴周波数発振器１１が示され、これは基準
ユニツ１〜１２に接続されユーツ１〜に、」、リド記Δ
Ｆ発振器１１からの信号と同一・周波数かつ同位相関係
の正方形波信号が感位相検出器１３に与えられる。ライ
ン１４上の信号入力も検出器１３に加えられ、これにに
ウライン１６に出ツノが得られる。

第３図におい−Ｃ，基準ユニット１２はプルツクディー
ル（Ｂｒｏｏｋｃｌｅａｌ　）型番９７１２２で、感位
相検出器１３（よブルツクディール型番９４１２八であ
る。これより１ｑられるフィルタの周波数はＡ［発振器
によりセットされ、一方、感位相検出器１３からの出力
はΔＦ発振器１１にＪ：り設定された周波数と信号入力
周波数との間の周波数差に逆比例りる。ライン１６上の
信号出力はライン１４土の入力信号とＡ　Ｆ発振器１１
による設定値との間にＡ３　（プる］Ｎ波数の差に等し
い周波数を有するＡＣ信号である。フィルタの帯域幅を
、特定表示価格の硬貨全部の共鳴が検出されるＪ：う十
分広く設定し他方宜イｌれる表示価格の硬貨に対Ｊる誤
１検出をａｔプるＪ：う十分に狭く設定りることが重要
な事柄である３、この点、５％の帯域幅が好適である。

フィルタ■稈後、ＲＭＳ検出器８が使用され、フィルタ
を通過するＡＣ信号の二乗平均平方根に比例する出力が
与えられる（第２図参照）。この回路の部分の次にはシ
ュミツ１〜１〜リガ９とモノスデーブル１７が設りられ
−Ｃいる。シュミツ１〜１〜リー　６　＝ ガ９により、ＲＭＳＭ２Ｂ５の出力が所定レベル以下の
場合ゼロポル１〜（論理ゼロ）の出力が与えられ、ＲＭ
ＳＭ２Ｂ５の出力が上記レベル以上の場合にはプラスの
電圧供給（論理１）のものに等しい出力が与えられる。

モノスデーブル１７は論理１に１〜リガをかり所定時間
にわたりこれを保持し、硬貨処理のための次の回路及び
機械的装置が硬貨が特定の表示価格のものであるという
情報に働きかｉプることができる。第４図及び第５図に
は本装置に硬貨が使用された際得られた信号が示される
。

第４図は、第１図の装置に特定の硬貨が用いられた時第
３図様式のフィルタからの出力レベルを示している。垂
直軸は、ＲＭＳ検出器８の出ツノ部で測定して信号のボ
ルト表示ピーフタ・［ピークの電位である出力振幅を示
す。ゼロから４．０ボルトのスケールが目盛られている
。９．９８７キロヘルツの周波数に相当する電圧レベル
が水平線Δにより与えられる。グラフの水平＋ｌ５ｌｌ
には、表示価格１０ベニ−１５ベニ−１２ベニ−及び１
ベニ−の硬貨にＪ：り作られた異なれる振幅が示されて
いる。

ただ１０ベニ−硬貨が与えられた識別レベルのラインＡ
を超える振幅を作り出す点がこのグラフから観察される
。

第５図も同様なグラフであり、垂直軸はゼ［１から１．
０ボルトの範囲にわたり、８．４６０キロヘルツの周波
数レベルにおりる識別レベルがラインＢに示されている
。同じ４枚の硬貨をテストし、この場合ただ２ペンス硬
貨がラインＢに示した識別レベルを超える振幅を作り出
すのが観察された。

いずれの場合においても、ある特定の硬貨を実質的にそ
の他の総ての硬貨より識別する信号レベルが設定できる
点理解できる。

本文記載の装置が誤ったトリガ反応を示すような場合が
ある。これは、寸法及び金属タイプの点で所定のものと
異なるも偶然所定の硬貨と同じ共鳴周波数を有するよう
な硬貨の場合発生覆る。このような硬貨は装置に送られ
る硬貨の直径そして厚みの測定装置を段重）ることにＪ
：り選び分けることができる。次に簡単な論理回路によ
り明白な硬貨の選り分けが可能である。直径測定、９た
めの適切な方、法には堅導技術及び光学的技術が含まれ
る。

硬貨の直径の測定のための他の方法としては後述の如き
特定の共振モード構造の利用があげられる。

若干枚数の異なった硬貨を選り分ける装置は、第２１図
に示す任意数の回路を一識さるべき１つ１つの硬貨をカ
バーすべく選定せる異なったフィルタ周波数と平行に配
置することにより構成することができる。それぞれの回
路は直径測定装置にリンク結合され誤でる選択又は、選
り分けに対する保護を与える。

二三ρ修正が上述の簡単な装置に加えられ、選り分は作
業の改、善をもたらすことができる。

第１実施例の場合、金属板に衝突づる硬貨は１種以上の
モードで振動し、基本的弯曲モードが支配的なるも高位
弯曲モードや放射モード、厚さモードの振動などその他
のモードが全部モード構造従って硬貨の発する音の一因
となる点認められる。

更に、それぞれのモニドの時間的形状は各硬貨に対し異
なり、発生するモード間の連結及び８七−ドの減衰度に
依存する。これらの要因は、硬貨の素材や実際の寸法な
らびに（ずべでの硬貨が必ずしも単純な円盤状とは限ら
ない事１実より）形状に依存する。従って、硬貨認知は
硬、岬の発する音響の周波数・時間描込の分析により達
成できる。従って、此は上記の方法の内の１つにより達
成できるものと考えられる。

イ９発生音をデジタル化し記録し、得られた信号に対し
高速フエーリエ変換（、Ｆ　Ｆ　Ｔ　）を行う。

Ｆ、　Ｆ、　Ｔ函数には硬貨認知作業を行うのに要する
全部の周波数情報が含まれており、此は異なれる硬貨に
対づる複数のライブラリ函数に対する硬貨のＦＦＴ函数
のデジタル相関性を用いて達成できる。

このアイデアの利用は、音響信号の検出のためのプルエ
ル（Ｂｒｕｅｌ）及びクジエル（Ｋｊａｅｒ　）　？イ
ンロフオンを使用してウェーブチック（Ｗａｒｅｔｅｋ
　）５８２０Ａ　　、ＦＦＴ分析器の使用により立証さ
れている。第６図には１枚の硬貨に対する記録スペクト
ルの一例が示されている。

第６図は２つのグラフを示し、上方のグラフの垂直軸に
は検出マイクロフォンから記録される−４から＋４の数
値の電圧が示されている。水平軸はＯから５．８ミリ秒
の時間（秒）を示している。下方のグラフにおいては、
垂直軸は１ヘルツの帯域幅当たりデシベル表示の音響の
力を−９０から＋１０の目盛に示している。水平軸は周
波数（ヘルツ表示）をＯから５０．０００の目盛上に示
す。

異なった共鳴モードにＪ：る複数ピークが明らかに観察
される。

音響スペクトルにおけるピークは硬貨表示価格の特徴を
なすものであり、表１には５０キロヘルツまでの周波数
帯域が表示されており、これらのスペク１〜ルの主要共
鳴ピーク及び小共鳴ピークは英国硬貨のセラ１へに対し
て発生りるものである。

表　　１ 呼称単位　５ベニ　　１０ベニ　　２０ベニ　　５０ベ
ニ　　１ボンド周波数帯域 ９、４−９．８　　　　　　　８　　　　　　　　　　
Ａ９．９−１０．５　　　Δ　　　△　　　　　　　　
　Ａ１２．８−１３．２　　　　　　　　　　　　Ａ１
６、８−１７．２　　　　　　　△　　　　　　　　　
Ａ１７．９−１８．８　　　Ａ　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　Ａ１８．８−１９．５　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　Ａ２１．６−２１８
　　　　　　　　　　　　Ａ２１、９−２２．　ＯＡ ２２、１−２２．４　　　　　　　Ａ ２３．９−２４．１　　　Ａ ２９、９−３０．３　　　　　　　　　　　　Ａ３１．
１−３１．３　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｂ
３１．６−３３．ＯＡ ３５、４．−３５．９　　　　　　　　　　　　　　　
　　　Ｂ３６、０−３６．５　　　　　　　　　　　　
　　　　　　Ｂ３７、５−３８．４　　　　　　　Ｂ　
　　　　　　　　　Ａ３９．３−３９．４　　　Ａ ４０．８−４２．１　　　Ａ　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　Ａ４６、３−４６．６　　　　　　　　
　　　　Ｂ４７．１−４７．５　　　　　　　　　　　
　Ａ４８、９−４９．　ＯＡ ４９．１−４９．２　　　　　　　Δ −１１＝ この表において、ｒＡＪは明瞭な共鳴ピークを示し、ｒ
ＢＪは第二次ピーク又は同一呼称単位４Ｔるも異なれる
日付の硬貨間の変化を示す。

スペクトルの精密検査によれば、殆どの硬貨の間にきわ
めて顕著な斧異があることが示され、従って音響記号の
みに基いてこれら硬貨呼称単位の殆どの間で良好な識別
を得ることが可能になる。

口、音響信号をフィルタバンク（それぞれのフィルタは
表１の帯域に相当する）に送り各フィルタを通過する信
号の時間的変動を記録する。次に、これらの時間的変動
はライブラリに貯えられた数値と比較され硬貨認識を得
る。フィルタバンクは低周波音響フィルタによるか若し
くは硬貨により得られる音で無線周波数搬送波の変調に
よるかのいずれかにより実施される。次いで変調された
搬送波は、表面音響波又はヒラミックフィルタとして実
施される別個のＲＦフィルタを用いて変調側帯域を見て
識別される。この変調Ｒ［にＪ：る方法により所要フィ
ルタのサイズ及びコス］・が低減する。

第２実施例の場合、第１図に述べたような装置において
は硬貨の有無を探知し音響認知回路をスイッチオンする
のに用いられる成る装置を設けるのが好適であると認め
られる。此を行う複数の可能な方法が思い付く。

イ、硬貨が衝突する弾性プレー１〜３には、電気信号を
発し音響回路の１−リガを可能ならしめる接触感応部分
が設りられる。かかる接触感応部分は機械的スイッチ若
しくは電気的センサとして設けられる。１つの好適な電
気センサは、弾性プレート３に接着したＰ７Ｔ圧電セラ
ミック、リヂウムニオブ酸塩圧電単結晶又はＰＶＤＦ圧
電プラスチック材の１片の形態をとる。このための好適
な装置が第７図に示されている。この場合、圧電８１８
がプレー１へ３の実部に接着され硬貨１がプレー１〜３
を打撃する時プレートを曲げピエゾ電気効果によりライ
ン１９上に電気出力を発生する。この方法の利点として
は、硬貨１の質量に比例する出ツノが与えられ、これが
他の情報に関連して装置系の電子回路に用いられ更にも
う１つの硬貨識別の方法を与える点である。この立証は
次の如くである。圧電材１８を構成するＰＺＴ−５デイ
スクが０．８Ｘ１２Ｘ５１ミリメートルの寸法の燐・青
銅帯片材により形成せるプレート３にハンダ付（）され
た。硬貨１は傾斜２１で構成したシュートを降下し一定
距離からプレート３に衝突し、ＰＺ下ディスクからライ
ン１９上の出力が増幅器を介して取出されオシロスコー
プに送られる。第８図は若干の異なれる硬貨から得られ
る出力の形態を示し、これら硬貨は上部グラフからそれ
ぞれ５０ベニ−１１０ベニ−１５ベニ−１２ベニ−１及
び１ベニ−である。これらのグラフにおいて、垂直軸は
単位方形目盛当たり５ボルトのスケールを有し一方水平
軸は単位方形当たり０．５ミリ秒を表わしている。

第９図はピーク対ピークの記録電圧がいかに異なった使
用硬貨により変わるかを示している。グラフの垂直軸は
４ボルトから２４ポルＩ〜の電圧を示す。各硬貨は選り
分は工程のための有用な情報を提供できる電圧値を特徴
としている点が判明できる。電圧出力の形態は複雑であ
り、これも又与えられた硬貨タイプに対する特徴を表わ
すものである。この波形の形状も異なった硬貨の既知波
形のライブラリとの相関性の利用により硬貨選り分けに
用いることができる。弾性プレート３の弯曲部に結合さ
れるピエゾ電気ｄ３１係数の代りとして、プレートの正
面におかれｄ３３モードで作動する圧電材の本体により
硬貨の有無についての確実な表示が得られる。接触感応
性部分に用いられるその他電気的センサには電導性カー
ボン装填ゴムなどのような圧電抵抗性ポリマーが含まれ
、硬貨への衝突時抵抗の変化が与えられる。若しキャパ
シタンスの変化を与えるのに硬貨衝突が必要な場合上記
の代りに平行状プレートキャパシタを形成するプラスチ
ック・金ｍｖンドイツヂ体を用いることができる。

口・上記とは別に誘導法を用いて硬貨の有無の信号を与
えることもできる。この方法を用いるための装置は、１
本がＡＣ電流を搬送する２本の同軸状コイルの形態をと
る。これらのコイルは第１０図に示すように第１コイル
２２が第２コイル２３をとり巻くように配置される。硬
貨１の存在により引き起こされるコイルの相互インダク
タンスの変化により第１コイルを流れる電流のため第２
コイル２３に誘導される信号が変化し、これを用いて硬
貨の存在の表示が可能となる。

ハ・単純な光線センサを用いて硬貨の存在の表示を与え
ることができる。若し光源を用い検出器上に対する光線
を形成した場合、光線の遮断により硬貨存在の表示が行
われ、エレクトロニック検出回路をトリガするのに使用
できる。

上述の本発明実施例についての説明は単に例示的になさ
れており、本文記載の特許請求の範凹を離脱甘ずに二三
の修正変更を加えることができる　　。

ものである。例えば、第１図に示せる圧力型マイクロフ
ォンを指向性圧力勾配型マイクロフォンに取り替えるこ
とができる。圧力型マイクロフォンは装防系の作動を妨
げる外部騒音源からの干渉を受は易い。此は、マイクロ
フォンを周囲から音響的に十分絶縁保証することにより
大幅に解決できるも、きわめて騒音の多い環境における
作動などのある特定の情況下では圧力勾配型マイクロフ
ォンの使用が好適である。このようなマイクロフォンは
遠隔の騒音源で引き起こされるような周辺音響圧の変化
には応答せず、マイクロフォン近くの音響源により引き
起こされる圧力勾配に対して感応性を示す。従って、こ
のようなマイクロフォンは振動硬貨が近くにある場合そ
れからの音響に十分応答するが周辺の騒音には無感覚で
ある。このようなマイクロフォンは又高度に指向性であ
り、従って正しく位置ぎめされた場合、振動硬貨からの
信号を苛景騒音に抗し−Ｃ識別するための装置が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は硬貨の発する音響スペクトルを得るための硬貨
確認装置の一例を示し、 第２図は投入硬貨の価格を認知するためのエレクトロニ
ック回路のブロック線図、 第３図はエレクトロニック回路の狭い帯域幅のフィルタ
の第２図同様の図、 第４図及び第５図は第２図の回路である硬貨の検出の際
得られる信号を示すグラフ、 第６図は１枚の硬貨上に１５１られた高速フエーリ工変
換の結果を示−づグラフ、 第７図は変更実施例による硬ｉ＊ｚ装置の側面平面図、 第８図は第７図の装置にｄ３いて種々の価格の硬貨に対
し圧電センサから得られた電圧信号を示し、第９図は異
なる価格の硬貨より得られたピーク対ピークの電圧を承
りグラフ、 第１０図は誘導法を利用した別の実施例による硬貨確認
装置を示す。 １　・・・　・・・（ｉｌｌ！　貨　、　　２　・・・
　・・・　シ　コ−−１・　　、３・・・・・・弾性プ
レー１−１４・・・・・・ンイクロノオン、６・・・・
・・増幅器、７・・・・・・帯域フィルタ、８・・・・
・・ＲＭＳ検出器、９・・・・・・トリガ装置、１１・
・・・・・発振器、１２・・・・・・基準ユニツ１へ、
１３・・・・・・感位相検出器。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）装置内に導入される硬貨が硬い打撃面に接触する
   よう硬貨を向けるため配置した硬貨シュートと、前記打
   撃面を打撃した後の硬貨の音響振動を検出すべく位置ぎ
   めされたマイクロフォンと、前記硬貨からのデータを一
   組の標準硬貨を表わす貯蔵データに比較し、いずれの硬
   貨価格が前記装置に導入されている硬貨の価格に等しい
   かこれを表示することのできるエレクトロニック回路と
   を有し、エレクトロニック回路前の装置構成部分には、
   硬貨が装置内に導入されるものとして検出された時前記
   回路を作動するよう配置された硬貨検出器が含まれる硬
   貨確認装置。
2. （２）硬貨検出器は前記打撃面に取付けた圧力センサを
   有する特許請求の範囲第１項による装置。
3. （３）前記圧力センサは圧電材の本体である特許請求の
   範囲第２項による装置。
4. （４）前記圧力センサは圧電材の本体である特許請求の
   範囲第２項による装置。
5. （５）前記硬貨検出器はキャパシタンスや電磁誘導又は
   光線の伝達の変化を引き起こす硬貨に依存する特許請求
   の範囲第１項による装置。
6. （６）前記硬貨検出器は前記エレクトロニック回路を作
   動するためのマイクロフォンからの電気的出力に依存す
   る特許請求の範囲第１項による装置。