NO143596B - Proeveapparat for metalliske gjenstander f.eks. mynter eller lignende. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et prøveapparat for metalliske gjenstander, f.eks. mynter eller lignende, hvilket inneholder en signalgenerator samt en LC-svingningskrets, inneholdende en primærspole og en kondensator, en med primærspolen induktivt koblet sekundærspole og middel for ved hjelp av de frembragte, utgående signalene, når den metalliske gjenstanden passerer mellom de to spolene, å godkjenne eller utsortere den metalliske gjenstanden.

Det er allerede kjent en fremgangsmåte for prøving av metalliske gjenstander slik som mynter og lignende, ved hvilken man lar gjenstanden bevege seg gjennom ét periodisk varierende felt. Varia-sjonen har derved hatt vekselkarakter og den positive resp. den negative amplituden hos vekselfeltet er blitt sammenlignet med en referansestørrelse, idet godkjennelse av den prøvede gjenstanden kun har funnet sted hvis amplituden har ligget innenfor visse tole-ransegrenser. Likeledes kjenner man allerede anvendelsen av to spenningsfølsomme anordninger for dannelse av terskelverdier for anvendelse av utgangssignaler, hvilke er forbundet med et logikk-nett og hvilke ikke frembringer noen pulser hvis måleresultatet skulle ligge utenfor området mellom terskelverdiene. Disse anordninger bevirker dog en puls hvis måleresultatet skulle bare til-feldig ligge innenfor terskelverdiområdet, men igjen forlate dette området. Ved full gjennomløping av måleområdet foranlediger den logiske kretsen to signaler, hvilke nyttiggjøres i en vippe og en etterfølgende styrekobling.

Som generator for sinussvingninger har man i de enkleste tilfeller hittil anvendt LC-oscillatorer, i hvilke primærspolen danner en del av oscillatoren. Amplitudestabiliteten hos en slik oscil-lator er imidlertid ikke særlig god.

Til grunn for foreliggende oppfinnelse ligger problemet med å

skape et prøveapparat for metalliske gjenstander, ved hvilket svingningskretsen automatisk holdes ved resonans og hvilket gir utgangsspenninger som er proporsjonale med frekvensen og med faseforskyvningen for enten godkjennelse eller utsortering av den metalliske gjenstanden.

Ifølge oppfinnelsen utgjøres signalgeneratoren av en digital generator, hvilken inneholder en spenningsstyrt taktgiver med et-terfølgende Johnson-teller og et motstandsnett^ og som ved hjelp av LC-kretsen frembringer en sinusformet spenning. LC-kretsen og utgangskretsen for Johnson-telleren er over en strømbryter forbundet med et filter som er anordnet for å avgi en første, med spenningen over LC-kretsen proporsjonal spenning. Inngangskret-

sen til Johnson-telleren såvel som LC-kretsen er forbundet med en utstyringskrets, hvis utgangskrets vil inneholde en andre spenning, som er proporsjonal med resonansfrekvensen for spenningen over LC-kretsen, og hvilken tilføres taktgiveren. Sekundærspolen er forbundet dels over en pulsformingskrets med en i forbindelse med Johnson-telleren stående fasekomparator med etter-følgende lavpassfilter, hvis utgangskrets inneholder en tredje spenning, som er proporsjonal med faseforskyvningen mellom spenningen over sekundærspolen og utgangsspenningen fra Johnson-telleren, dels også over en andre med fasekomparatoren forbundet strømbryter med et filter, hvis utgangskrets vil inneholde en fjerde spenning, som er proporsjonal med spenningen over sekundærspolen. De fire utgangsspenningene er anordnet for i hensiktsmessig utvalg og hensiktsmessig forening å angi om den metalliske gjenstanden kan godkjennes.

Oppfinnelsen vil bli nærmere forklart i det etterfølgende i til-knytning til et på vedlagte tegning vist utforelseseksempel, men det er underforstått at oppfinnelsen ikke er innskrenket til dette særskilte utforelseseksempel, men at alle slags ulike modifika-sjoner kan forekomme innenfor oppfinnelsens ramme.

På tegningen viser fig. 1 et koblingsskjema, hovedsaklig i blokk-diagram,

fig. 2 viser en kurve som et uttrykk for utgangsspenningen, og

fig. 3 viser koblingen av et i anordningen ifolge fig. 1 inngåen-de lavpassfilter.

Anordningen ifolge fig. 1 inneholder således en digital sinusgene-rator 1, hvilken består av en taktgiver 2, en Johnson-teller 3 og et motstandsnett 4, som er koblet etter Johnson-telleren 3 og over en LC-svingningskrets 5, er koblet til proveanordning ens fundament, hvilket representerer jord. Taktgiveren 2 utgjores av en spennings-regulert pulsgenerator, hvilken avgir rektangelpulser av spenningen til Johnson-telleren 3, og hvis utgangspulsfrekvens kan varieres ved hjelp av en styrelikespenning. Den i dette tilfellet anvendte sinusgeneratoren 1 arbeider i fire steg, slik at dens utgangsspenninger foretar en faseforskyvning i forhold til hverandre på 45°. Johnson-telleren 3 er på den ene siden over mot-standsnettet 4 forbundet med dels LC-svingningskretsen 5, dels også utstyringskretsen 6, hvilken består av en fasekomparator og en integrator, og på den andre siden med taktgiveren 2. Utgangsspenningen Ust fra Johnson-telleren 3 tilfores til en ana>log-strombryter 7, hvis styrte kontakt er tilsluttet til LC-svingningskretsen 5. Analogstrombryteren 7 avgir over et lavpassfilter 8

en utgangsspenning U<1>^, hvilken er proporsjonal med den over LC-svingningskretsen eksisterende vekselspenning U^. Johnson-telleren 3 er videre forbundet med fasekomparatoren 9, hvilken over en spenningskompårator 10 er forbundet dels med en sekundærspole 11 som er induktivt koblet med spolen L i LC-svingningskretsen, dels med en analogstrombryter 12, slik at dennes styrte kontakt er tilsluttet til sekundærspolen 11. Analogstrombryteren 12 etterfolges av et lavpassfilter 13.

Utgangsspenningen Ui fra utstyringskretsen 6 utgjores av en like-stromsspenning, hvilken anvendes for styring av taktgiveren 2, og hvilken er proporsjonal med resonansfrekvensen f___ for LC-svingningskretsen 5. Herved gjelder altså forholdet Ui . = U = f res Denne spenning kan anvendes som kriterium for godkjennelse eller utsortering av den metalliske gjenstanden M.

Fasekomparatoren 9, hvilken mates med en rektangelformet puls-spenning fra spenningskompåratoren 10, kan ved en utforelsesform av oppfinnelsen bestå av en negativ ELLER-port,, hvis utgangsspenning underkastes utjevning i lavpassfilteret 14, og dette kan i sin tur være utfort slik som det fremgår av fig. 3. Herved kan man lett tilveiebringe et utslag for enten godkjennelse eller utsortering av de metalliske gjenstander. Fasekomparatoren 9 kan imidlertid også ifolge en annen utforelsesform av oppfinnelsen bestå av en vippe, etter hvilken det likeledes er koblet et lavpassfilter 14. Den spenning som uttas fra fasekomparatoren 9 og utjevnes i lavpassfilteret 14 er proporsjonal med.faseforskyvningen 5P mellom sekundærspolens 11 spenning U2 og spenningen u^ over LC-svingningskretsen 5. Dette kan også uttrykkes slik at den nevnte spenningen Ug = cp.

Lavpassfilteret 14 ifolge fig. 3 består av en operasjonsforsterker 15 med fritt tilgjengelig summeringspunkt S, til hvilken et fordoblet T-filter som består av motstandene R, og R2 paral-lelt med seriekondensatoren C2 samt en jordningskondensator C,

er parallellkoblet. Foran operasjonsforsterkeren 15 er et T-filter tilsluttet,, bestående av motstandene R3 og R4 samt den jor-dede kondensatoren C^. Det fritt tilgjengelige summeringspunktet S er tilsluttet til jord eller en hensiktsmessig spenning over

et potensiometer P.

Hvis nå en metallisk gjenstand M, f.eks. en mynt, blir innfort

i feltet fra spolen L i LC-svingningskretsen 5, så endrer ikke bare resonansfrekvensen fres hos svingningskretsen 5 seg på

grunn av forandringen i induktans hos spolen L, men også faseforskyvningen mellom primærspenningen U, og utgangsspenningen U £ fra Johnson-telleren 4. Denne forandring forer til at middelverdien for utgangsspenningen fra fasekompensatoren i utstyringskretsen 6 ikke lengre er lik null.

Integratoren i utstyringskretsen 6 summerer de eksisterende av-vikelsene og styrer taktfrekvensen over taktgiveren 2 slik at middelverdien for utgangsspenningen fra fasekomparatoren i utstyringskretsen 6 igjen antar verdien null. På denne måten vil LC-svingningskretsen 5 igjen holdes i resonans. Utgangsspenningen U^ fra integratoren i utstyringskretsen 6 er samtidig proporsjonal med resonansfrekvensen, hvilket kan uttrykkes som folger: = U = fres» Den kan derfor anvendes som inngangsspenning til to triggeranordninger ifolge Schmitt-Taggert i en på tegningen ikke vist anordning for avgjorelse av godkjenning eller utsortering av den provde metalliske gjenstanden.

Mens den metalliske gjenstanden M gjennomloper spalten mellom sekundærspolen 11 og spolen L, oppstår altså en faseforskyvning mellom primærspenningen U-^ og sekundærspenningen U2. Man har kunnet fastslå at denne faseforskyvning er i særdeleshet hensiktsmessig for adskillelse av ulike slag av metalliske gjenstander og kan anvendes like bra som sekundærspenningen U,>. Denne se-kundær spenning U2 omformes ved hjelp av spenningskompåratoren 10 til en rektangelpulsspenning, hvilken med hensyn til fase-stilling sammenlignes med utgangsspenningen U t fra Johnson-telleren 3. Hvis det som fasekomparator anvendes en negativ ELLER-port med etterfølgende lavpassfilter 14, så oppnår man utgangsspenningen U = U S f/180°/, i hvilken formel U be-tegner matningsspenningen til ELLER-porten og,/1 fasevinkelen mellom U ^ og U2. Derved utgjor detekteringsområdet 180°.

Om man i steden gjennomforer fasesammenligningen med en vippe

så blir detekteringsområdet 360° og man oppnår formelen:

U = U • 9?/360°/. Man ser således at utgangsspenningen, U i as a begge tilfeller er proporsjonal med f a se vinke len .

Den ovenfor beskrevne proveanordningen for metalliske gjenstander gir som man kan forstå av det ovenstående, ikke mindre enn fire storrelser i form av spenninger nemlig U<1>^ U^, videre U'2 U2, videre U. = f og til slutt U = 9, hvilke med fordel kan an-

1 jT S S 9.

vendes for fastsettelse av godkjennelse eller utsortering av de metalliske gjenstander, fortrinnsvis av mynt i myntbetjenende automater, telefonautomater, salgsautomater og lignende. De ovenfor nevnte storrelser som står til disposisjon for provingen, kan selvfølgelig kombineres på alle slags ulike måter, slik at man vinner den onskelige sikkerhet ved godkjennelse respektivt ut sorteringen.

I og for en forenklet måling av ledningsevne kan den ovenfor beskrevne anordning anvendes på en slik måte at LC-svingningskretsen 5 drives med en fast frekvens, eller med andre ord at den avstemmes på sin resonansfrekvens uten noen innfort metallisk gjenstand, idet faseforskyvningen mellom spenningen fra sinusgeneratoren 1 og spenningen U, vil utgjore et mål for ledningsevnen hos den metalliske gjenstand M som deretter innfo-res i spalten og får gli langsetter spolen L. Sekundærspenningen u<*>2 U2 s^vel som ^en På grunn av faseforskyvningen mellom primærspenningen og sekundærspenningen U"2 opptredende spenningen U adanner to ytterligere storrelser som kan anvendes i dette forenklede tilfellet for å fastslå muligheten til godkjennelse eller nødvendigheten av utsortering. Spenningene U'2 = u2 og U"a er derved avhengig av middellednings-evnen og tykkelsen på den metalliske gjenstanden M. Derimot vil feltet fra spolen L i forste rekke påvirkes av ledningsevnen has et metallisk skikt, som kan tenkes å ligge på flaten av den metalliske gjenstanden M.

De spenninger som anvendes for å skille fra hverandre godkjennbare og utsorterbare metalliske gjenstander under prøving ifølge det ovenfor nevnte har et forløp som fremgår av fig. 2. De stiplede linjene I og II danner to terskelverdier med hvis hjelp man kan fastslå om minimumsverdien tilfredsstiller de oppsatte krav. Dersom man som detektorer for disse terskelverdier anvender

to triggeranordninger ifølge Schmitt-Taggert, så må begge gren-severdiene stilles inn, noe som innebærer en ulempe. Ved hjelp av lavpassfilteret 14 ifølge fig. 3 med det fritt tilgjenge-

lige summeringspunktet S kan man imidlertid lett tilveiebringe en høydestillingsforskyvning ved at man tilfører en strøm i addi-tiv eller i subtraktiv retning til inngangskretsen for operasjonsforsterkeren 15, hvilken strøm fører til at referansespenningen for triggeranordningen kan innstilles fast. Den minimale terskel-spenningen trimmes derved inn ved hjelp av potensiometeret P, slik at den ligger ved den ønskede grenseverdien.' Ved større faseforskyvninger kan det inntreffe at andelen likestrømsspen-ning i den rektangelformede pulsspenningen fra spenningskompa-ratoren 10 varierer mellom null volt og den positive matningsspenningen, hvilket innebærer at under gitte omstendigheter kan minimumsverdien ikke lenger detekteres med triggeren ifølge Schmitt-Taggert. Forskyvningen av høydeverdiene på tersklene frembyr også i dette tilfellet et hjelpemiddel.

Det ovenfor beskrevne prøveapparatet gir, som nevnt ovenfor,

fire ulike spenningstilstander som kan anvendes slik at man oppnår en meget pålitelig diskriminering av de metallgjenstander som underkastes prøver, spesielt av mynter. Anvendelsen av en Johnson-teller 3 i sinusgeneratoren 1, hvis frekvens kan varieres med meget enkle midler, gjør det mulig å drive sinusgeneratoren med meget lav effekt. Dette gjør at apparatet med fordel kan anvendes ved telefonautomater med myntinnkassering under tilfør-sel av nødvendig effekt fra selve telefonledningen.

Claims (7)

1. Prøveapparat for metalliske gjenstander (M), f.eks. mynter eller lignende, hvilket inneholder en signalgenerator (1) samt en LC-svingningskrets (5), inneholdende en primærspole (L) og en kondensator (C), en med primærspolen (L) induktivt koblet sekundærspole (11) og middel for ved hjelp av de frembragte, utgående signalene, når den metalliske gjenstand (M) passerer mellom de to spolene (L, 11), å godkjenne eller utsortere den metalliske gjenstanden (M), karakterisert ved at signalgeneratoren (1) utgjøres av en digital generator, hvilken inneholder en spenningsstyrt taktgiver (2) med etterfølgende Johnson-teller (3) og et motstandsnett (4), og som ved hjelp av LC-kretsen (5) frembringer en sinusformet svingning (U^<1>)/ at LC-kretsen (5) og utgangskretsen for Johnson-telleren (3) over en strømbryter (7) er forbundet med et filter (8), som er anordnet for å avgi en første, med spenningen (U^) over LC-kretsen (5) proporsjonal spenning (U^'), at inngangskretsen til Johnson-telleren (3) såvel som LC-kretsen (5) er forbundet med en utstyringskrets (6), hvis utgangskrets vil inneholde en andre spenning (U^), som er proporsjonal med resonansfrekvensen for spenningen (U-^) over LC-kretsen (5), og hvilken tilføres taktgiveren (2), at sekundærspolen (11) er forbundet dels over en pulsformingskrets (10) med en i forbindelse med Johnson-telleren (3) stående fasekomparator (9) med etterfølgende lavpassfilter (14), hvis utgangskrets inneholder en tredje spenning (U cl), som er proporsjonal med faseforskyvningen mellom'spenningen (U2) over sekundærspolen (11) og utgangsspenningen (U ^) fra Johnson-telleren (3), dels også over en andre med fasekomparatoren (9) forbundet strømbry-ter (12) med et filter (13), hvis utgangskrets vil inneholde en fjerde spenning (U,,1), som er proporsjonal med spenningen (U2) over sekundærspolen (11), og at de fire utgangsspenningene (U^<1>, U., U og U-') er anordnet for i hensiktsmessig utvalg og hensiktsmessig forening å angi om den metalliske gjenstand (M) kan godkjennes.

2. Prøveapparat som angitt i krav 1, karakterisert ved at utstyringskretsen (6) inneholder en fasekomparator og en integrator, hvilken sistnevnte med sin utgående likestrøms-spenning (U\) styrer taktgiveren (2), og at den utgående like-strømsspenningen (U\) derved er proporsjonal med resonansfrekvensen (fres) f°r LC-svingningskretsen (5) .

3. Prøveapparat som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at fasekomparatoren (9) utgjøres av en ELLER-port.

4. Prøveapparat som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at fasekomparatoren (9) utgjøres av en vippe.

5. Proveapparat som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at det etter fasekomparatoren (9) folgende lavpassfilter (14) er utfort som aktivt filter, ved at det inneholder en operasjonsforsterker (15) med fritt tilgjengelig summeringspunkt (S), til hvilket et potensiometer (P) er koblet.

6. Proveapparat som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at strombryterne (7 og 12) består av analogstrombrytere med styrte kontakter, hver etter-fulgt av et lavpassfilter (8, 13), hvis utgangssider er koblet til avfolingsklemmer for spenninger (U^, U'2).

7. Proveapparat som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at LC-svingningskretsen (5) er anordnet til å holdes i tvangsmessig drift ved sin resonansfrekvens (<f>res).