SK94895A3 - Device for testing of coins or flat objects - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka zariadenia pre testovanie pravosti minci alebo iných plochých predmetov, typu uvedeného v predvýznakovej časti patentového nároku 1.

Takéto zariadenia pre testovanie mincí sú vhodné napríklad na identifikáciu mincí v telefónnych automatoch, predajných automatoch, počítadlách pre meranie energie, atď.

Doterajší stav techniky

Zariadenie pre testovanie mincí typu uvedeného v predvýznakovej časti patentového nároku 1 je známe z francúzskeho patentu FR 1,605,182. Dve svetelné bariéry sú umiestnené pozdĺž mincového kanáliku a časový interval, ktorý minca potrebuje, aby prešla od prvej svetelnej bariéry k druhej svetelnej bariére, a časový interval, počas ktorého minca zakrýva druhú svetelnú bariéru, sa porovnáva s vopred stanovenými referenčnými hodnotami. Takéto meranie implicitne predstavuje stanovenie dĺžky tetivy mince. Aby sa vylúčili rozdielne počiatočné rýchlosti je nevyhnutné mať zarážku, ktorá môže byť uvedená do činnosti pomocou relé a ktorá zastavuje vloženú mincu a nasledovne uvoíňuje mincový kanálik pre mincu.

V DE 2,015,058 C2 je opísané testovacie zariadenie pre mince, v ktorom je zarážka pre uvoínenie mincového kanálika, magnet brzdiaci mincu podlá jej špecifických vlastností a dve svetelné bariéry pre stanovenie rýchlosti mince po jej prejdení magnetom. Nie je tu žiadne opatrenie pre to, aby sa vzalo do úvahy zrýchlenie mince na ceste od jednej svetelnej bariéry k druhej. Pre ďalšie zvýšenie spolahlivosti detekcie mince sú umiestnené pred brzdiacim magnetom dve ďalšie svetelné bariéry, pomocou ktorých môže byť stanovená rýchlosť mince pred vstupom do magnetického póla magnetu.

Zariadenie pre testovanie mincí s určovaním priemeru mince pomocou dvoch svetelných bariér je známe z EP 119, 936 Al. Minca sa kotúľa po mincovom kanáliku a súčasne podlieha konštantnému zrýchleniu. Priemerná rýchlosť je vypočítaná z dvoch časových intervalov, počas ktorých minca zatieňuje dve svetelné bariéry, a používa sa pre korekciu vplyvu zrýchlenia na stanovenie priemeru.

Z EP 483,451 Al je známe použitie aritmetického priemeru časov, počas ktorých minca kotúľajúca sa po mincovom kanáliku zatieňuje dve svetelné bariéry, pre stanovenie dĺžky tetivy mince.

Podstata vynálezu

Podstata vynálezu spočíva v navrhnutí takého zariadenia pre testovanie mincí, v ktorom dĺžka tetivy testovanej mince môže byť určená, nezávisle od počiatočných podmienok, jednoduchým a presným spôsobom.

Uvedený zámer sa dosiahne podľa vynálezu pomocou význakov patentového nároku 1.

Prehľad obrázkov na výkrese

Príklad uskutočnenia vynálezu je ďalej podrobnejšie vysvetlený pomocou nákresu jediného obrázku. Obrázok znázorňuje zariadenie pre testovanie pravosti (autenticity) mincí alebo peňažných známok alebo iných plochých predmetov.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Zariadenie má spôsobom samo o sebe známym mincový kanálik K, dve svetelné bariéry L1 a L2 a elektronické prostriedky E pre zaznamenanie a vyhodnotenie elektrických signálov vysielaných svetelnými bariérami L1 a L2. V oblasti od vstupu mince po prvú svetelnú bariéru je mincový kanálik navrhnutý a zabezpečený s prvkami absorbujúcimi energiu takým spôsobom, že za normálnych okolností nie je žiadna možnosť, aby sa minca M odrazila alebo vyskočila medzi dve svetelné bariéry L1 a L2. V oblasti medzi dvomi svetelnými bariérami L1 a L2, je mincový kanálik navrhnutý ako naklonená rovina SE, ktorá je naklonená voči horizontále H pod uhlom Θ. Na naklonenej rovine SE medzi dvoma svetelnými bariérami L1 a L2 sa minca M pohybuje nadol s konštantným zrýchlením, ktoré je výsledkom gravitačnej sily a trecích síl. Pohyb môže byť kotúlanie sa bez kĺzania, kĺzanie sa bez kotúíania alebo kombinácia kotúlania sa a kĺzania sa. Svetelné bariéry L1 a L2 sú umiestnené nad naklonenou rovinou SE vo vopred určenej rovnakej výške h a so vzájomnou vopred určenou vzdialenosťou L. Vzdialenosť prejdená mincou M na rovine SE vo vzťahu k času t je určená koordinátou x(t). Nulové body χθ a t_Q koordinačnej osi x a času t sú vybrané tak, že χθ = 0 a t_Q = 0, ked minca M začína tieniť prvú svetelnú bariéru Ll.

Minca M má hmotnosť m, polomer R a moment zotrvačnosti I. Moment zotrvačnosti I súvisí s osou rotácie vedúcou cez ťažisko mince M. Ako je známe, platí pre homogénnu mincu, že

O ,

1=5 mR . Dĺžka tetivy, prebiehajúcej paralelne s naklonenou rovinou SE vo výške h, mince M je označená ako B. Ťažisko mince M sa pohybuje rýchlosťou v(t). Otáčanie mince M okolo jej ťažiska prebieha s uhlovou rýchlosťou CO(t). Energia E mince M je zložená z potenciálnej energie Ep_Ot, kinetickej energie E_k£_n ťažiska a rotačnej energie E_ro1- vo vzťahu k jej ťažisku:

E = Ep_Ot + E_kin + E_rot = mg Sine (L + B - x) + |mv² + Hoj² (1) kde g znamená gravitačné zrýchlenie.

V čase t_Q = 0, rýchlosť v mince M má hodnotu v_Q a jej uhlová rýchlosť ω má hodnotu ω₀, takže platí, že výraz

Ε(χθ = 0) = mgsin0(L + B) + imv_Q ² + 1 I«₀ ² (2) je pravdivý.

Zákon zachovania energie poskytuje rovnicu

-xmg sine + jmv² + |Ιω² = |mv0² + >IW0² (3)

Keby sa minca kotúľala bez kĺzania platí, že v = Ro) je pravdivé. Takto sa deriváciou rovnice (3) podľa času t dostane konštantné zrýchlenie aj dv mg sine ^al = --- = -----—- (4) dt m + R ²I

Integráciou sa dostane _ mg sine x(t) = la_xt² + vQt = ---------— t² + vQt (5)

2(m + R²I)

Keď sa minca M kotúľa po mincovom kanáliku postupne zatieňuje dve svetelné bariéry L1 a L2. Čas t-j označuje koniec tienenia prvej svetelnej bariéry L1, čas t₂ začiatok tienenia druhej svetelnej bariéry L2 a t₃ koniec tienenia druhej svetelnej bariéry L2, čím sa získajú nasledovné rovnice (6), (7), (8):

^{Β = + v}O^tl(6)

L = i_ait₂ ² + v_Qt₂(7)

L + B = la_xt₃ ² + v_ot₃(8)

Riešením tohto systému rovníc (6), (7), (8) sa dostane (t₂ - t₃)t_x ² + (t3² - t2²)t₁

B = L (9) (t₃ ² - tj²)t₂ - (t₃ - t^)t₂ ² a

^ťl ^{+ t}2 “ ^t3 ^al = ^2L ---3<

(t₃ - tj )t₂ - (t₃ - t^)t₂

Vzorec (9) pre stanovenie dĺžky tetivy B mince M neobsahuje žiadne členy, ktoré závisia na jej počiatočnej rýchlosti νθ, na jej počiatočnej uhlovej rýchlosti Cú₀ alebo na ktorejkolvek z fyzikálnych konštánt. Dĺžka tetivy B je získaná výlučne z vopred určenej vzdialenosti L dvoch svetelných bariér L1 a L2 a časov t_x, t₂ a t₃, ktoré sú merané,, zatial čo časová os je vybraná tak, že platí t_Q = 0. časy t_lz t₂ a t₃ tak v skutočnosti zodpovedajú časovým rozdielom. Polomer R mince M môže byť vypočítaný z dĺžky tetivy B a z výšky h podía vzorca

B² + 4h² _R = ----------- (11) 8h

Zrýchlenie mince M môže byť podobne vypočítané z časov tj, t₂ a t₃ pomocou vzorca (10). Za predpokladu, že minca M sa kotúla bez kĺzania, pomer momentu zotrvačnosti I k hmotnosti m mince M môže byť stanovený pomocou vzorcov (4), (10) a (11):

(12)

I gR²sin©

Keby sa minca M kĺzala bez kotúlania sa, jej rotačná energia zmizne a konštantné zrýchlenie a₂ dv a₀ = ---- = gsinO dt sa podobne získa riešením x(t) .= Ia₂t² + vQt = jgsinOt² + vQt (13) (14)

Ako je zrejmé, určenie dĺžky tetivy B môže byť, ako predtým, stanovené pomocou vzorca (9) z časov tj, t₂ a t₃. Vzorec (9) pre stanovenie dĺžky tetivy B je okrem toho tiež aplikovatelný, keď sa minca M kotúla a kĺže, za predpokladu, že zrýchlenie a jej ťažiska je približne konštantné od času t₀ po čas t₃, to znamená počas vzdialenosti medzi dvoma svetelnými bariérami L1 a L2.

Meranie časov t_Q, tj, t₂ a t₃ je možné uskutočniť s vysokou presnosťou známymi metódami. V prvom prevedení zariadenia pre testovanie mincí signály vysielané svetelnými bariérami L1 a L2 sú privádzané oddelenými vedeniami do dvoch vstupov mikroprocesora, takže vzdialenosť dvoch svetelných bariér L1 a L2 môže byť fixovaná tak, ako je žiadúce. Vo výhodnom prevedení je vzdialenosť L vybraná tak, aby bola väčšia, ako je tetiva B najväčšej mince, ktorá má byť meraná. V tomto prípade dve svetelné bariéry L1 a L2 nie sú nikdy zatienené súčasne, takže výstupné signály dvoch svetelných bariér L1 a L2 môžu byť privádzané do spoločného vstupu mikroprocesora. Počas prechodu mince M cez svetelné bariéry L1 a L2 v oboch prevedeniach sú aplikované postupne dva pulzy do mikroprocesora. Stúpajúca hrana prvého pulzu začína meranie času, teda nastavuje t_Q = Ον mikroprocesore. Ďalšie tri hrany dvoch pulzov potom určujú tri časy tj, t₂ a t₃. Použitím vzorca (9) mikroprocesor následne vypočíta dĺžku tetivy B mince M, ktorá slúži ako prinajmenšom jedno rozhodovacie kritérium pre akceptovanie alebo zamietnutie mince M.

Špecifikované vzorce môžu byť samozrejme transformované alebo vo všetkých prípadoch dokonca nahradené aproximačným vzorcom, takže chybám zaokrúhľovania sa možno vyhnúť, ak je to možné, keď sa výpočet uskutočňuje prostredníctvom mikroprocesora .

Výhodnosť opísaného zariadenia spočíva v tom, že ani počiatočná rýchlosť νθ, ani počiatočná uhlová rýchlosť , ani faktické zrýchlenie a mince M na jej dráhe od prvej svetelnej bariéry k druhej, nie sú zahrnuté pri stanovení dĺžky tetivy B. Pri zariadení podľa vynálezu zariadenie na zastavovanie mincí, napr. pomocou magnetu, nie je potrebné v mincovom kanáliku pred prvou svetelnou bariérou L1. Dĺžka tetivy B mince M môže byť stanovená pomocou vzorca (9) s presnosťou rádové na tisícinu. Navrhnuté zariadenie pre testovanie mincí je teda vynikajúco vhodné pre použitie v stroji, ktorý má akceptovať mince rôznych veľkostí a rôznych mien.

Moment zotrvačnosti I mince M závisí od povahy a počtu zliatin, z ktorých je minca M vyhotovená. Ak minca M pozostáva z viacerých zliatin, moment zotrvačnosti I tiež závisí od geometrického usporiadania rôznych zliatin v minci M. Pomer momentu zotrvačnosti a hmotnosti I/m je preto ďalšou veličinou, ktorá charakterizuje mincu M. Kedf sa minca M kotúľa bez kĺzania v mincovom kanáliku, pomer I/m môže byť použitý ako rozhodovacie kritérium pri akceptovaní alebo zamietnutí mince M a tým robí nepotrebným inkorporovanie vodivého senzora pre stanovenie zloženia zliatiny do zariadenia pre testovanie mincí.

- 8 Zariadenie môže mať tiež ďalšie senzory na meranie iných vlastností, ako je napríklad hrúbka mincí, ktoré majú byť testované, a ktoré potom podobne slúžia ako rozhodovacie kritérium pri akceptovaní alebo zamietnutí mince M.

Claims (7)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zariadenie pre testovanie pravosti mincí (M), peňažných známok alebo iných plochých predmetov s mincovým kanálikom (K) a s elektronickými prostriedkami (E), v ktorom minca (M), ktorá má byť testovaná, prechádza na dráhe naklonenej voči horizontále (H) pod uhlom Θ, dve svetelné bariéry (Ll, L2), ktoré sú umiestnené v tej istej výške (h) voči dráhe a ktoré majú vzájomnú vzdialenosť (L), vyznačujúce sa tým, že počas prechodu mince (M) elektronické prostriedky (E) zaznamenávajú čas t_Q začiatku tienenia prvej svetelnej bariéry (Ll), čas konca tienenia prvej svetelnej bariéry (Ll), čas t₂ začiatku tienenia druhej svetelnej bariéry (L2) a čas t₃ konca tienenia druhej svetelnej bariéry (L2) a vypočítavajú dĺžku tetivy (B) mince (M) z týchto štyroch časov t_Q, t-^, t₂, t₃ za predpokladu, že na mincu (M) pôsobí približne konštantné zrýchlenie a od času t_Q začiatku tienenia prvej svetelnej bariéry (Ll) do času t₃ konca tienenia druhej svetelnej bariéry (L2), a dĺžka tetivy (B) slúži ako rozhodovacie kritérium akceptovania alebo zamietnutia mince (M).
2. 2. Zariadenie podlá nároku 1, vyznačujúce sa tým, že dĺžka tetivy (B) je vypočítaná s použitím vzorca (t₂ - t₃)t·^² + (t3² - t2²)tj

   B — L ' χ (t₃ ² - t1²)t2 - (t₃ - t₁)t₂ ² pričom nulový bod merania času je fixovaný pri t_Q = 0.
3. 3. Zariadenie podlá nároku 1 alebo 2, vyznačujúce sa tým, že zrýchlenie a je stanovené a slúži ako rozhodovacie kritérium pre akceptovanie alebo zamietnutie mince (M).
4. 4. Zariadenie podľa nároku 3, vyznačujúce sa tým, že zrýchlenie a mince (M) je stanovené ako ^fcl ⁺ t₂ - ^3

   3. η — 2 L ^—' · (t₃ ² - tx²)t2 - (t₃ - t₁)t₂ ²
5. 5. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 4, vyznačujúce sa tým, že pomer momentu zotrvačnosti I a hmotnosti m mince (M) je stanovený a slúži ako rozhodovacie kritérium pre akceptovanie alebo zamietnutie mince (M).
6. 6. Zariadenie podľa patentového nároku 5, vyznačujúce sa tým, že pomer momentu zotrvačnosti I a hmotnosti m mince (M) je stanovený s použitím vzťahu

   I gR²sin8

   - ---r² m a

   B² + 4h² kde R = --------, g znamená gravitačné zrýchlenie

   8h a zrýchlenie a sa vypočíta podľa nároku 4.
7. 7. Zariadenie pre testovanie mincí (M) podľa ktoréhokoľvek z patentových nárokov 1 až 6, vyznačujúce sa tým, že akceptuje mince (M) rôznych mien.