DE69112398T2

DE69112398T2 - Verfahren und vorrichtung zum prüfen von münzen.

Info

Publication number: DE69112398T2
Application number: DE69112398T
Authority: DE
Inventors: David Michael Furneaux
Original assignee: Mars Inc
Current assignee: Mars Inc
Priority date: 1990-05-10
Filing date: 1991-04-29
Publication date: 1996-04-18
Anticipated expiration: 2011-04-30
Also published as: GB9109185D0; EP0527874B1; GB9010507D0; HU9203510D0; IE911586A1; ES2076527T3; AU7785591A; US5341908A; GB2244837A; DE69112398D1; KR0171422B1; ATE126912T1; GB2244837B; BR9106457A; JPH05507167A; WO1991017527A1; KR930700924A; EP0527874A1; CA2081322A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Prüfen von Münzen.
In dieser Beschreibung wird der Begriff "Münze" so verwendet, daß er eigentliche Münzen, Automatenmünzen, gefälschte Münzen und andere Gegenstände umfaßt, wie sie beim Versuch, münzbetätigte Einrichtungen zu betätigen, verwendet werden können.
Es ist eine Münzprüfvorrichtung wohlbekannt, beider eine Münze dadurch einer Prüfung unterzogen wird, daß sie durch einen Kanal geleitet wird, in dem sie in ein von einer Induktionsspule erzeugtes schwingendes Magnetfeld eintritt, und bei der das Ausmaß der Wechselwirkung zwischen der Spule und dem Feld gemessen wird, wobei das sich ergebende Meßergebnis von einer oder mehreren Eigenschaften der Spule abhängt, und dieses mit einem Bezugswert oder jedem Wert aus einem Satz von Bezugswerten verglichen wird, entsprechend den Meßwerten, wie sie für eine oder mehrere Werte annehmbarer Münzen erhalten werden. Es ist am üblichsten, mehr als eine solche Prüfung anzuwenden, wobei die jeweiligen Prüfungen auf jeweils verschiedene Münzeigenschaften ansprechen, um eine geprüfte Münze nur dann als annehmbar zu beurteilen, wenn alle Prüfergebnisse für einen einzelnen, annehmbaren Wert einer Münze passen. Ein Beispiel für eine derartige Vorrichtung ist in GB-A-2 093 620 beschrieben.
Eine spezielle Prüfung, die häufig angewandt wird, besteht darin, den Maximaleffekt zu ermitteln, den die Münze auf die Amplitude eines von der Induktionsspule erzeugten Signals hat. Dies kann einfach dadurch erfolgen, daß der Spitzenwert gemessen wird, den die Amplitude erreicht, wenn die Münze durch die Induktionsspule läuft, oder sowohl diese Spitzenamplitude als auch diejenige Amplitude gemessen werden, wenn die Münze sich nicht in der Nähe der Induktionsspule befindet, und eine Funktion (z.B. entweder die Differenz zwischen ihnen oder ihr Verhältnis) der zwei Amplituden verwendet wird, um einen Wert zu erhalten, der durch eine Schaltungsdrift und Änderungen der Bauteileparameter weniger beeinflußt ist. Diese Prüfungen beruhen auf der Amplitude, die ein Hinweis für den Wirkwiderstand (oder die Verluste) ist, wie er durch eine Münze in der Drosselschaltung auftritt, wenn sich die Münze ausreichend nahe dafür an der Induktionsspule befindet, daß Wirbelströme in dieser induziert werden.
In EP-B1-0 062 411 ist ein Verfahren zum Prüfen von Münzen offenbart, bei dem, gemäß einem Merkmal, der Wirkwiderstand oder die Verluste einer Spule, wie durch eine stationär in der Nähe der Spule gehaltene Münze beeinflußt, dadurch gemessen wird, daß wiederholt eine Phasenänderung auf sie geschaltet wird und aus der Rückkopplungsschleife eines abgestimmten Schwingkreises die Schwingungsfrequenz abhängig von der Phasenänderung im Schwingkreis gemessen wird, und ohne Phasenänderung im Schwingkreis, und die Differenz zwischen den zwei gemessenen Frequenzen als Hinweis für den Wirkwiderstand verwendet wird. Bei diesem Verfahren müssen von Natur aus Frequenzmessungen für dieselbe Münze unter Verwendung derselben Schaltung, jedoch zu verschiedenen Zeitpunkten ausgeführt werden. Damit dies erfolgen kann, schlägt das Dokument EP-B1-0 062 411 vor, daß nach dem Erkennen der Ankunft einer Münze in der Prüfvorrichtung eine Verzögerung von 1/3 Sekunde ausgeführt wird, damit die Münze in einer festgelegten, stabilen Position an einem Anschlag in einer Münzbahn zur Ruhe kommen kann, wo die Münze zwischen den zwei Hälften einer Prüfspule liegt. Wenn sich die Spule an dieser festgelegten Position befindet, wird wiederholt eine Phasenänderung auf den Schwingkreis geschaltet und von ihm weggenommen, und zwar für Perioden, die mindestens 3,75 ms lang sind, und dies kann oft erfolgen, während Frequenzmessungen ausgeführt werden, woraufhin die Münze vom Anschlag freigegeben wird, um ihren Lauf durch die Prüfvorrichtung fortzusetzen.
Obwohl dies im Prinzip eine nützliche Weise zum Messen des Widerstands oder der Verluste ist, macht das Erfordernis, die Münze festzuhalten, das Verfahren und die Vorrichtung in der Praxis zum Prüfen einer Folge von Münzen, die schnell aufeinanderfolgen, ungeeignet, wobei es sich aber um ein Erfordernis bei den meisten praxisbezogenen Anwendungen von Münzprüfvorrichtungen handelt.
Zur Erfindung gehört die Erkenntnis, daß es, entgegengesetzt zur Offenbarung im oben genannten Stand der Technik, möglich ist, ein ähnliches Verfahren zum Messen des Wirkwiderstands oder der Verluste auszuführen, während sich eine Münze tatsächlich an der Induktionsspule in einem abgestimmten Kreis vorbeibewegt.
Genauer gesagt, schafft die Erfindung ein Verfahren zum Testen von Münzen mittels eines abgestimmten Schwingkreises, der eine Induktionsspule aufweist, wobei drei Parameter des Schwingkreises voneinander abhängen, nämlich:
a) der Wirkwiderstand im Schaltkreis,
b) die Phase eines Signals im Schaltkreis, und
c) die Schwingungsfrequenz des Schaltkreises,
wobei das Verfahren das Ausführen einer Änderung in der Phase, wenn sich eine Münze in der Nähe der Induktionsspule befindet, das Ableiten eines Wertes, der vom Wirkwiderstand im Schwingkreis abhängt, aus der resultierenden Frequenzänderung als durch die Münze beeinflußt, und Verwenden des abgeleiteten Wertes bei einer Münzenannehmbarkeitsprüfung beinhaltet,
gekennzeichnet durch ein Veranlassen der Münze, sich an der Induktionsspule während der Phasenänderung und der resultierenden Frequenzänderung vorbeizubewegen.
Wenn das Zeitintervall, bezogen auf die Geschwindigkeit der Münze, zwischen dem Messen der Frequenz mit Phasenänderung und dem Messen ohne Phasenänderung ausreichend kurz gemacht wird, führt die Änderung der Münzposition, wie sie zwischen den zwei Messungen auftritt, keinen Fehler in die Messung des Wirkwiderstands ein, der ausreichend groß dafür wäre, die Ergebnisse in nichthinnehmbarer Weise ungenau zu machen.
Jedoch erfolgt vorzugsweise für den hergeleiteten Wert, der vom Wirkwiderstand im abgestimmten Kreis abhängt, eine Kompensation hinsichtlich des Effekts der Positionsänderung einer sich bewegenden Münze, wie sie zwischen den zwei Frequenzmessungen auftritt. Auf diese Weise kann die Meßgenauigkeit verbessert werden oder es kann eine höhere Münzgeschwindigkeit gemeistert werden oder es kann eine geringere Phasenänderungs-Umschaltrate verwendet werden. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die zur Münzgültigkeitsprüfung zu verwendenden Messungen zu einer Zeit erfolgen, zu der sich die Schwingungsfrequenz ändert, insbesondere wenn sie sich schnell ändert, und zwar aufgrund der Bewegung der Münze.
Vorzugsweise umfaßt das Verfahren folgendes: wiederholtes Anwenden und anschließendes Wegnehmen der Phasenänderung, wiederholtes Messen der Frequenz mit und ohne auferlegte Phasenänderung, Interpolieren zwischen allen Frequenzwerten, wie sie mit Phasenänderung gemessen wurden, oder derjenigen, wie sie ohne die Phasenänderung gemessen wurden, zum Erstellen kompensierter Frequenzwerte, und Verwenden der kompensierten Frequenzwerte beim Herleiten des widerstandsabhängigen Werts. Die Erfindung umfaßt ferner eine Münzprüfvorrichtung, wie in den Ansprüchen 8-16 definiert.
Um die Erfindung deutlicher verständlich zu machen, werden nun zwei Ausführungsformen beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 2 die Beziehung zwischen der Frequenz, der Phase und dem Wirkwiderstand in einem abgestimmten Schaltkreis veranschaulicht; und
Fig. 3 veranschaulicht, wie das Ausführungsbeispiel von Fig. 1 modifiziert werden kann, um das Anwenden einer Kompensation hinsichtlich einer Münzbewegung zu ermöglichen.
Gemäß Fig. 1 beinhaltet ein abgestimmter Schaltkreis 2 mit Pi-Beschaltung, eine Induktionsspule in Form einer Einzelspule 4, zwei Kondensatoren 6 und 7 sowie einen Widerstand 8. Der Widerstand 8 ist normalerweise eine gesonderte Komponente, und er soll so angesehen werden, daß er den Wirkwiderstand im abgestimmten Schaltkreis repräsentiert, der hauptsächlich aus dem Eigenwiderstand der Spule 4 besteht.
Es ist eine Einrichtung vorhanden, um eine bei 10 mit gestrichelten Linien dargestellte Münze in der Nähe der Spule 4 an dieser vorbei zu bewegen, wobei diese Einrichtung schematisch als Münzkanal 12 dargestellt ist, entlang dem sich die Münze auf einer Kante an der Spule vorbeibewegt. Eine praxisgerechte Anordnung zum Vorbeiführen einer sich bewegenden Münze in der Nähe einer induktiven Prüfspule ist z.B. im Dokument GB-A-2 093 620 dargestellt, dessen Offenbarung hier durch Bezugnahme miteingeschlossen wird. Wenn die Münze 10 an der Spule 4 vorbeiläuft, nimmt der Gesamtwirkwiderstand im abgestimmten Schaltkreis zu, erreicht einen Spitzenwert, wenn die Münze relativ zur Spule zentriert ist, und nimmt dann auf ein Leerlaufniveau ab. Beim vorliegenden Beispiel spricht die Vorrichtung auf den Spitzenwert dieses Wirkwiderstands an.
Der abgestimmte Schaltkreis 2 ist mit einem Rückkopplungspfad versehen, um einen freilaufenden Oszillator zu bilden. Der Rückkopplungspfad ist allgemein mit 14 bezeichnet, und er umfaßt eine Leitung 16, die die an einem Punkt des abgestimmten Schaltkreises auftretende Spannung führt, eine Umschaltstufe 18 und einen invertierenden Verstärker 20, der für Verstärkung im Rückkopplungspfad sorgt. Eine schematisch mit 24 bezeichnete Phasenverzögerungsschaltung wird abwechselnd in den Rückkopplungspfad geschaltet oder umgangen, abhängig von der Stellung der Umschaltstufe 18. Die Phasenverschiebung um den Rückkopplungspfad beträgt 180º, wenn die Phasenverzögerungsschaltung 24 nicht in ihn eingeschaltet ist, während die Phasenverschiebung über den abgestimmten Schaltkreis mit Pi-Konfiguration dann ebenfalls 180º beträgt. In diesem Zustand läuft der Oszillator mit seiner Resonanzfrequenz.
Es ist nun geschickt, auf Fig. 2 Bezug zu nehmen. Fig. 2 zeigt die Beziehung zwischen der Schwingungsfrequenz und dem Ausmaß der Phasenverschiebung (Φ) im Rückkopplungspfad für fünf verschiedene Werte des Gesamtwirkwiderstands im abgestimmten Schaltkreis, von einem relativ niedrigen Wert R1 bis zu einem relativ hohen Wert R5. Allgemein gesagt, kann in einem abgestimmten Schaltkreis mit Pi-Konfiguration, in dem der Wirkwiderstand variabel ist, das Ausmaß des Wirkwiderstands im Schaltkreis zu jedem speziellen Zeitpunkt dadurch bestimmt werden, daß das Ausmaß der Phasenverschiebung im Rückkopplungspfad von einem bekannten Wert auf einen anderen (oder um ein bekanntes Ausmaß) verändert wird und die sich ergebende Frequenzänderung gemessen wird. Die Beziehung zwischen der Phasenverschiebungsänderung und der Frequenzänderung repräsentiert auf wirksame Weise den Gradienten einer der in Fig. 2 dargestellten Kurven und zeigt demgemäß an, entlang welcher Kurve die Schaltung arbeitet, und demgemäß, was der aktuelle Wirkwiderstand im Schaltkreis ist. Wenn z.B. die Phasenänderung ausgehend von 180º um den Wert Φ1 (der ungefähr 30º betragen kann) geändert wird, wie dargestellt, und sich die Frequenz um ΔfNC ändert, hat der Wirkwiderstand den niedrigen Wert R1; wenn sich jedoch die Frequenz um den größeren Wert ΔfC ändert, hat der Wirkwiderstand den höheren Wert R4.
Diese Technik ist zum Prüfen von Münzen durch die schematisch in Fig. 1 dargestellte Schaltung realisiert, deren Beschreibung nun vervollständigt wird.
Die Frequenz des Oszillators wird auf einer Leitung 26 einer Frequenzmeßschaltung 28 zugeführt. Eine Steuerschaltung 30 betätigt wiederholt die Umschaltstufe 18 über eine Leitung 32, um die Phasenverzögerungsschaltung 24 in den Oszillatorrückkopplungspfad zu schalten bzw. aus ihm herauszunehmen. Über dieselbe Leitung 32 wird auch ein Schalter 34 synchron mit der Umschaltstufe 18 betätigt, damit die von der Meßschaltung 28 gemessenen Frequenzwerte in einen Speicher 36 (dies ist der Frequenzwert, wenn keine Phasenverzögerung im Schwingkreis vorhanden ist) und einen Speicher 38 (dies ist der Frequenzwert, wenn die Phasenverzögerung in den Schwingkreis eingeführt ist) eingespeichert werden. Fig. 1 und die folgende Beschreibung können unter Bezugnahme auf die folgende Begriffstabelle besser verstanden werden, wie sie für verschiedene Frequenzen und Frequenzdifferenzen verwendet wird:
f0 = Frequenz ohne Phasenverschiebung
fΦ = Frequenz mit Phasenverschiebung
Δf =fΦ - f0
ΔfNC = Δf, wenn keine Münze vorhanden ist
ΔfC = Spitzenwert von Δf, wenn eine Münze vorhanden ist
f0C = Spitzenwert von f0, wenn eine Münze vorhanden ist
f0NC = Wert von f0, wenn keine Münze vorhanden ist
Ein Subtrahierer 40 subtrahiert f0 von fΦ, um Δf zu erzeugen, und dieser Wert von Δf wird in der Normalstellung eines Schalters 42 an einen Speicher 44 weitergegeben. Diese Normalstellung dauert an, während sich keine Münze in der Nähe der Spule 4 befindet, in welchem Fall der Wirkwiderstand im abgestimmten Schaltkreis niedrig ist (d.h., der niedrige Wert R1 von Fig. 2), und der Frequenzdifferenzwert, wie er in 44 eingespeichert wird, ist dann ΔfNC (in Fig. 2 angegeben), wobei dieser Wert den Eigenwirkwiderstand des abgestimmten Schaltkreises selbst zu dem Zeitpunkt anzeigt, zu dem Meßwerte erfaßt werden.
Wenn eine Münze 10 in der Nähe der Spule 4 ankommt, beginnt sich f0 am Ausgang der Frequenzmeßschaltung 28 zu ändern. Ein Abschnitt 46 der Steuerschaltung 30 erkennt den Beginn dieser Änderung von einer Leitung 48 her, und er ändert daraufhin die Stellung des Schalters 42 über eine Leitung 50, was bewirkt, daß der aktuelle Leerlaufwert von ΔfNC im Speicher 44 abgespeichert wird.
Wenn sich die Münze 10 nähert und eine zentrale Position bezogen auf die Spule 4 erreicht, fällt die Frequenz f0, bis sie ihren unteren Spitzenwert erreicht. Der Schaltungsabschnitt 46 ist so ausgebildet, daß er das Auftreten dieses Spitzenwerts erkennt und daraufhin den Schalter 42 veranlaßt, den Wert von Δf, wie er bei zentrierter Münze auftritt, in den Speicher 52 zu lenken. Dies ist z.B. der in Fig. 2 dargestellte Wert ΔfC, und es handelt sich um den Maximalwert der Frequenzverschiebung, wie sie von der auferlegten Phasenänderung Φ1 herrührt, die während des Durchlaufens der Münze an der Induktionsspule vorbei auftritt. Diese Frequenzverschiebung zeigt an, daß der Gesamtwirkwiderstand im abgestimmten Schaltkreis nun der relativ hohe Wert R4 ist, der aus dem Eigenwirkwiderstand des Schaltkreises zuzüglich dem Wirkwiderstand besteht, wie er durch die spezielle Münze herbeigeführt wird, die nun zur Spule 4 zentriert ist. Dann wird durch den Subtrahierer 54, der ΔfNC von ΔfC subtrahiert, ein Wert hergeleitet, der den durch die Münze alleine eingeführten Wirkwiderstand anzeigt.
Das sich ergebende Signal wird in einer Vergleichsstufe 56 mit einem Bezugswert von einer Bezugsschaltung 58 verglichen, wobei der Bezugswert denjenigen Wirkwiderstandswert anzeigt, wie er für eine annehmbare Münze zu erwarten ist. Der Bezugswert kann entweder in Form zweier Grenzen, die einen Bereich festlegen, oder als einzelner Wert abgespeichert sein, auf den vor dem Vergleich eine Toleranz angewandt wird. Wenn der Vergleich Annehmbarkeit anzeigt, wird einer UND-Schaltung 60 ein Signal zugeführt.
In der Praxis werden ein oder mehrere andere Prüfungen an der Münze ausgeführt, und hinsichtlich jedes Prüfwerts, der einem Bezugswert für denselben Münztyp genügt, wird ein weiteres Eingangssignal an die UND-Schaltung 60 gegeben. Wenn alle Eingangssignale, jeweils eines für jede der Prüfungen, vorhanden sind, was anzeigt, daß die geprüfte Münze einen vollständigen Satz von Werten erzeugt hat, die den jeweiligen Bezugswerten für einen vorgegebenen Münzwert genügen, erzeugt die UND-Schaltung 60 an ihrem Ausgang ein Annahmesignal, um die Annahme der Münze zu bewirken, z.B. dadurch, daß ein Annahme/Zurückweisungs-Tor auf wohlbekannte Weise betätigt wird.
In Fig. 1 sind auch Einrichtungen enthalten, um eine spezielle weitere Prüfung auszuführen, die den Induktivitätswert anzeigt, wie er durch die Münze in den abgestimmten Schaltkreis 2 eingeführt wird und demgemäß von verschiedenen Eigenschaften oder einer Kombination von Eigenschaften der Münze abhängt, wie dies für die Widerstandsprüfung gilt. Der Wert f0 (d.h. die Schwingungsfrequenz ohne jede auferlegte Phasenverschiebung) wird über eine Leitung 64 an einen Schalter 62 gegeben. Der Schalter 62 wird durch den das Eintreffen erfassenden und den Spitzenwert erfassenden Abschnitt 46 der Steuerschaltung 30 auf dieselbe Weise wie der Schalter 42 betätigt. Demgemäß wird die "Münze abwesend"- oder Leerlauffrequenz ohne Phasenverzögerung in den Speicher 66 eingespeichert, und die "Münze anwesend"-Frequenz des unteren Spitzenwerts, wie ohne Phasenverzögerung erreicht, wenn die Münze an der Induktionsspule 4 vorbeiläuft, wird in den Speicher 68 eingespeichert. Diese Frequenzen zeigen die Gesamtinduktivität im abgestimmten Schaltkreis selbst bzw. diejenige mit dem Zusatzeinfluß durch die Münze an. Sie werden durch einen Subtrahierer 70 subtrahiert, um einen Wert zu ergeben, der die durch die Münze hervorgerufene Induktivitätsänderung anzeigt, der in einem Komparator 72 mit einem Bezugswert für eine annehmbare Münze, wie in der Bezugsschaltung 74 abgespeichert, verglichen wird, auf ähnliche Weise wie bei dem durch die Vergleichsschaltung 56 vorgenommenen, oben beschriebenen Vergleich. Das Ausgangssignal des Komparators 72 bildet ein weiteres Eingangssignal für das UND-Gatter 60, so daß eine Münze nur dann angenommen werden kann, wenn sowohl der Wirkwiderstand als auch die Induktivität, die sie in den abgestimmten Schaltkreis 2 einführt, für denselben Wert einer annehmbaren Münze passend sind.
Vorstehend wurde das Ausführungsbeispiel von Fig. 1 durch Schalter und Funktionsblöcke beschrieben und veranschaulicht, jedoch können alle innerhalb des gestrichelten Kastens 76 dargestellten Komponenten durch einen geeignet programmierten Mikroprozessor realisiert sein. Die Programmierung fällt in das fachliche Können eines Programmierers, der mit entsprechenden Kenntnissen vertraut ist, wenn die zu erzielenden Funktionen, wie oben erläutert, vorgegeben sind.
Fig. 3 betrifft eine Modifizierung der Vorrichtung von Fig. 1, die für eine Kompensation hinsichtlich der Tatsache sorgt, daß sich aufeinanderfolgende Frequenzmessungen, wie sie ausgeführt werden, wenn Phasenverschiebung im Schaltkreis vorliegt, und wenn dies nicht der Fall ist, jeweils eine Münze betreffen, die sich in zwei verschiedenen Positionen befindet, da die zwei Frequenzmessungen im wesentlichen zu verschiedenen Zeitpunkten erfolgen, da sich die Münze bewegt.
Fig. 3 zeigt ein Speicherarray 80, das, in Verbindung mit einer geeigneten (nicht dargestellten) Recheneinrichtung, tatsächlich für diejenigen Komponenten in Fig. 1 eingesetzt ist, die zwischen dem Schalter 34 einerseits und den Subtrahierern 54 und 70 andererseits liegen. In der Veranschaulichung des Arrays 80 bildet die vertikale Achse die Zeit. Aufeinanderfolgende Werte von f0 werden in eine Spalte A des Arrays geladen, wobei diese Werte mit A&sub1;, ..., A&sub3;&sub2; angegeben sind. Die aufeinanderfolgenden Werte von fΦ werden in eine Spalte B geladen, wobei diese mit B&sub1;, ..., B&sub3;&sub2; bezeichnet sind. Die Meßwerte fΦ sind zeitlich mit den Meßwerten f0 verschachtelt, da es selbstverständlich nicht möglich ist, beide gleichzeitig zu messen, was bei einer sich bewegenden Münze wünschenswert wäre, wenn es möglich wäre.
Um eine Kompensation hierfür zu schaffen, werden kompensierte Werte (f'Φ) von fΦ berechnet und in eine Spalte C eingetragen. Der erste kompensierte Wert C&sub1; ist das Mittel der echten Werte B&sub1; und B&sub2;, der kompensierte Wert C&sub2; ist das Mittel der echten Werte B&sub2; und B&sub3; usw. Durch diesen Interpolationsprozeß wird ein Satz von Werten für f'Φ in der Spalte C erzeugt, die, mit vernünftiger Annäherung, das angeben, was die zugehörigen Werte von fΦ angegeben hätten, wenn es möglich gewesen wäre, sie zu dem Zeitpunkt zu messen, zu dem f0 gemessen wurde. Die kompensierten Werte von Δf können aus den Werten f0 in der Spalte A und den Werten f'Φ in der Spalte C berechnet werden, z.B. als A&sub2;-C&sub1; usw. Demgemäß enthalten die Spalten A und D des Arrays jeweils den Werdegang der Schwingungsfrequenz ohne Phasenverschiebung bzw. der kompensierten Frequenzverschiebung, wie durch die Phasenverschiebung verursacht, wenn eine Münze an der Induktionsspule vorbeiläuft.
Der Zeitpunkt, zu dem eine Münze in das Feld der Induktionsspule eintritt, kann auf verschiedene bekannte Arten erfaßt werden, z.B. durch dauerndes Überprüfen von f0 auf eine Änderung um mehr als einen vorgegebenen Wert innerhalb einer vorgegebenen kurzen Zeitspanne. Eine derartige Erfassung kann dazu verwendet werden, eine Position im Array festzulegen, wie durch eine gestrichelte Linie 82 gekennzeichnet, über der die Werte sich auf die Spule alleine beziehen, und unter der sich die Werte auf die Spule beziehen, die zunehmend durch die in sie eintretende Münze beeinflußt wird und sich schließlich aus ihrem Feld herausbewegt.
Der Spitzenwert von R für die Münze alleine kann dadurch berechnet werden, daß vom Spitzenwert von Δf, wie er unter der Linie 82 auftritt, ein Wert von Δf abgezogen wird, wie er über der Linie 82 auftritt. Vorzugsweise, jedoch für zusätzliche Genauigkeit, wird der Mittelwert von mehreren Werten Δf, wie sie um den Maximalwert herum auftreten, dazu hergenommen, den Spitzenwert zu repräsentieren, und der Mittelwert mehrerer Werte Δf, wie sie vor dem Eintreffen einer Münze auftreten, wird dazu verwendet, den Leerlaufwert zu repräsentieren. Der Spitzenwert von L für die Münze alleine kann auf ähnliche Weise berechnet werden, jedoch unter Verwendung der Werte f0 in der Spalte A des Arrays.
Alternativ können Werte von R und L für die Spule, wie 10 (falls überhaupt) durch eine Münze beeinflußt, für jedes Paar von Werten f0 und Δf aus den Spalten A und D berechnet werden, wobei die berechneten Werte R und L in Spalten E und F des Arrays eingetragen werden. Die Spalten E und F enthalten dann den Werdegang von R und L für die Spule zuzüglich jedes Einflusses einer Münze ab dem Zeitpunkt vor der Ankunft der Münze bis zu dem, zu dem sie die Induktionsspule verlassen hat, wobei diese Verlaufswerte die Spule alleine während der Perioden vor dem Eintreffen der Münze und nach ihrem Weglaufen betreffen. Dies ermöglicht nicht nur das Herleiten von Spitzenwerten von R und L für die Münze alleine, sondern auch das Herleiten von Nichtspitzenwerten, falls erwünscht, durch Subtraktion aus den Spalten E bzw. F.
Wenn die Werte hergeleitet sind, können sie jedoch mit Bezugswerten verglichen werden, wie in Beziehung mit Fig. 1 beschrieben.
Obwöhl die Induktionsspule als Einzelspule dargestellt ist, kann sie andere Aufbauformen aufweisen, wie ein Paar von Spulen, die einander über den Münzkanal gegenüberstehen und parallelgeschaltet, in Reihe geschaltet oder entgegengesetzt in Reihe geschaltet sind.
In der vorstehenden Beschreibung wurde darauf Bezug genommen, daß Messungen ausgeführt werden, wenn sich die Oszillatorfrequenz auf ihrem Spitzenwert befindet. Da die Frequenz jedoch in Intervallen gemessen wird, ist es möglich, und tatsächlich wahrscheinlich, daß die Meßwerte in vielen Fällen nicht genau den extremen Frequenzwert beinhalten, wie er tatsächlich erreicht wird oder erreicht worden wäre, wenn die Schwingungsfrequenz nicht durch Einführen oder Wegnehmen der Phasenverschiebung geändert worden wäre, d.h., daß die Messungen, auf die sich die Berechnungen stützen, erfaßt wurden, während sich die Frequenz änderte. Es ist auch bekannt, absichtlich Meßwerte zu verwenden, die aufgenommen wurden, während sich die Frequenz aufgrund der Bewegung der Münze ändert. Unter diesen Umständen ermöglicht die Kompensationstechnik, insbesondere durch Interpolation das Erzielen der größten Genauigkeitsverbesserung.
Es wird als wünschenswert angenommen, damit eine Spitzenwertmessung in angemessener Weise für den tatsächlichen Extremwert repräsentativ ist, oder für einen Extremwert, wie er aufgetreten wäre, mindestens zehn Werte R während des Durchlaufens der kleinsten annehmbaren Münze am Sensor vorbei zu messen, was zehn Messungen mit Phasenverschiebung und zehn ohne eine solche beinhaltet. Derzeit ist die kleinste Münze der Welt, die anzunehmen ist, die holländische 10- Cent-Münze mit einem Durchmesser von 15 mm, in welchem Fall ungefähr zehn Messungen von R auf 15 mm Münzlaufweg erforderlich sind, wobei das Ergebnis dann mehr als zehn derartige Messungen sind, wenn dieselbe Abtastrate für Münzen mit größerem Durchmesser verwendet wird. Es hat sich herausgestellt, daß dies erzielt werden kann, wenn die Bahn, auf der sich die Münze frei bewegt, unter einem Winkel zwischen 10º und 20º zur Horizontalen geneigt ist, vorzugsweise zwischen 13º und 15º, und die Perioden, mit denen die Phasenverschiebung ein- und auch ausgeschaltet wird, jeweils nicht länger als ungefähr 1,6 ms sind, vorzugsweise um 0,8 ms herum.
Es ist bekannt, daß Messungen, wie sie unter Verwendung relativ hoher und relativ niedriger Frequenzen ausgeführt werden, Information zum Münzmaterial in verschiedenen Tiefen innerhalb der Münze geben, und zwar aufgrund des Skineffekts. Die Erfindung ermöglicht es, den Wirkwiderstand im abgestimmten Schaltkreis bei höheren Frequenzen zu messen, als es in der Praxis unter Verwendung von Amplitudenmeßtechniken möglich ist. Demgemäß ermöglicht es die Erfindung, Effektivwiderstandsmessungen selektiver auszuführen.
Obwohl bei den bekannten Techniken auf Grundlage von Amplitudenmessungen die Absicht bestand, den durch die Annäherung einer Münze in einen Schaltkreis eingeführten Wirkwiderstand zu bestimmen, war es bekannt, daß die Amplitude hinsichtlich Schwankungen von anderen Parametern als dem Wirkwiderstand empfindlich ist, was eine Quelle möglicher Fehler darstellt. Demgemäß war es erwünscht, spezielle Konstruktionsschritte zu ergreifen, um Variationen der relevanten Parameter zu minimieren oder zu kompensieren, was die Kosten und die Kompliziertheit erhöhte. Die bei der Erfindung verwendete, durch Phasenänderung hervorgerufene Frequenzverschiebung ist im wesentlichen auf Variationen anderer Parameter als des Wirkwiderstands im abgestimmten Schaltkreis unempfindlich, weswegen durch Abziehen des "Münze abwesend"-Meßwerts vom "Münze anwesend"-Meßwert eine genauere Bestimmung des durch die Münze selbst eingeführten Wirkwiderstands erfolgen kann, ohne zusätzliche teure Schritte, mit den Kosten eines Münzanhalte- und -freigabemechanismus, wie beim eingangs genannten Stand der Technik erforderlich.
Ferner benötigt zwar die Amplitude eine Zeitspanne für die Stabilisierung nach dem Einschalten des Oszillators, jedoch stabilisiert sich die Frequenz praktisch sofort auf einen stabilen Wert, so daß die Erfindung das Ein- und Ausschalten jeweils eines Sensors in einer Vorrichtung mit mehreren Sensoren erleichtert, um Energie zu sparen und/oder Wechselwirkungen zu vermeiden, ohne daß von einer unerwünscht langsamen Schaltrate Gebrauch zu machen wäre.

Claims

1. Verfahren zum Testen von Münzen mittels eines Oszillatorschwingkreises (2), der eine Induktionsspule (4) aufweist, wobei drei Parameter des Schwingkreises voneinander abhängen, nämlich:

a) der Wirkwiderstand im Schaltkreis,

b) die Phase eines Signals im Schaltkreis, und

c) die Schwingungsfrequenz des Schaltkreises,

wobei das Verfahren das Ausführen einer Änderuhg in der Phase, wenn sich eine Münze in der Nähe der Induktionsspule befindet, das Ableiten eines Wertes, der vom Wirkwiderstand im Schwingkreis abhängt, aus der resultierenden Frequenzänderung als durch die Münze beeinflußt, und Verwenden des abgeleiteten Wertes bei einer Münzenannehmbarkeitsprüfung beinhaltet,

gekennzeichnet durch ein Veranlassen der Münze, sich an der Induktionsspule während der Phasenänderung und der resultierenden Frequenzänderung vorbeizubewegen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Oszillator ein freilaufender Oszillator ist, der einen Rückkopplungspfad aufweist und ein in dem Rückkopplungspfad auftretendes Ändern der Phasenverschiebung beinhaltet.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, enthaltend ein Ausführen der Änderung, sowohl, wenn keine Münze in der Nähe der Induktionsspule ist, als auch, wenn eine Münze in der Nähe ist, und Ableiten des Wertes als Funktion sowohl der Frequenzänderungen bei "Münze anwesend" als auch bei "Münze abwesend".

4. Verfahren gemäß Anspruch 3, beinhaltend ein Ableiten des Wertes als Differenz zwischen den Frequenzänderungen bei "Münze anwesend" und "Münze abwesend".

5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, enthaltend ein Ableiten eines induktivitätsabhängigen Wertes, der eine Funktion der Frequenz ist, wenn sowohl keine Münze in der Nähe der Induktionsspule ist, als auch, wenn eine Münze in der Nähe ist, falls die Phase in beiden Fällen gleich ist, und Verwenden des abgeleiteten, induktivitätsabhängigen Wertes bei der Münzenannehmbarkeitsprüfung.

6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, beinhaltend ein Messen der Frequenz mit und ohne ausgeführter Phasenänderung und Kompensieren des abgeleiteten Wertes um die Wirkung der Änderung bei der Position der bewegten Münze, die zwischen den zwei Frequenzmessungen auftritt.

7. Verfahren gemäß Anspruch 6, enthaltend ein wiederholtes Ausführen und anschließendes Entfernen der Phasenänderung, wiederholtes Messen der Frequenz mit und ohne ausgeführter Phasenänderung, Interpolieren zwischen entweder den mit der Phasenänderung gemessenen Frequenzwerten oder den ohne die Phasenänderung gemessenen Frequenzwerten, um kompensierte Frequenzwerte zu bekommen, und Verwenden der kompensierten Frequenzwerte beim Erlangen der Frequenzänderung.

8. Vorrichtung zum Testen von Münzen mit einem Schwingkreis (2), der eine Induktionsspule (4) und eine Einrichtung zum Bewirken des Schwingens im Schwingkreis aufweist, wobei drei Parameter des Schwingkreises voneinander abhängen, nämlich:

a) der Wirkwiderstand im Schaltkreis,

b) die Phase eines Signals im Schaltkreis, und

c) die Schwingfrequenz des Schaltkreises,

einer Einrichtung (12) zum Anordnen einer Münze in der Nähe der Induktionsspule, so daß der Wirkwiderstand im Schwingkreis beeinflußt wird,

einer Einrichtung (24) zum Ausführen einer Änderung in der Phase,

einer Einrichtung (44, 52, 54) zum Ableiten eines Wertes, der von dem Wirkwiderstand im Schwingkreis abhängt, aus der resultierenden Änderung bei der Frequenz als durch die Münze beeinflußt, und

einer Einrichtung (60) zum Verwenden des abgeleiteten Wertes in einer Münzenannehmbarkeitsprüfung,

dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Anordnen der Münze ein Münzkanal ist, der so angeordnet ist, daß die Münze sich frei an der Induktionsspule vorbeibewegt, während die Phasenänderung ausgeführt wird.

9. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei die Einrichtung zum Bewirken des Schwingens im Schwingkreis ein Rückkopplungspfad mit einem Verstärkungsteil ist, um mit dem Schwingkreis einen freilaufenden Oszillator zu bilden.

10. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, mit einer Phasenänderungseinrichtung in dem Rückkopplungspfad.

11. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, mit einer Steuereinrichtung zum Betreiben der Änderungsausführeinrichtung, sowohl, wenn keine Münze in der Nähe der Induktionsspule ist, als auch, wenn eine Münze in der Nähe ist, wobei die Ableiteinrichtung einen Wert ableitet, der eine Funktion der Frequenzänderungen bei "Münze anwesend" und "Münze abwesend" ist.

12. Vorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei die Ableiteinrichtung die Differenz zwischen den Frequenzänderungen von "Münze anwesend" und "Münze abwesend" ermittelt.

13. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12, mit einer Einrichtung zum Abtasten der Frequenz, einer Einrichtung zum Ableiten eines Wertes, abhängig von der Wirkinduktivität im Schwingkreis, aus der abgetasteten Frequenz als durch die Münze beeinflußt, und einer Einrichtung zum Anwenden des abgeleiteten, induktivitätsabhängigen Wertes in einer Münzannehmbarkeitsprüfung

14. Vorrichtung gemäß Anspruch 13, mit einer Einrichtung zum Aufnehmen der abgetasteten Frequenz, wenn sowohl keine Münze in der Nähe der Induktionsspule ist, als auch, wenn eine Münze in der Nähe ist, falls die Phase in beiden Fällen gleich ist, wobei die Einrichtung zum Ableiten des induktivitätsabhängigen Wertes den Wert als Funktion der Frequenzen bei "Münze anwesend" und "Münze abwesend" ableitet.

15. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 14, mit einer Einrichtung zum Messen der Frequenz mit und ohne ausgeführter Phasenänderung und einer Einrichtung zum Kompensieren des abgeleiteten Wertes um die Wirkung der Änderung bei der Position der bewegten Münze, die zwischen den beiden Frequenzmessungen auftritt.

16. Vorrichtung gemäß Anspruch 15, wobei die phasenänderungsausführende Einrichtung wiederholt die Phasenänderung ausführt und anschließend entfernt, die Frequenzmeßeinrichtung die Frequenz wiederholt mit und ohne ausgeführter Phasenänderung mißt und die Kompensiereinrichtung kompensierte Frequenzwerte entweder aus den mit der Phasenänderung gemessenen Frequenzwerten oder den ohne die Frequenzänderung gemessenen Frequenzwerten durch Interpolieren zwischen den gemessenen Werten entwickelt, wobei die Ableiteinrichtung den widerstandsabhängigen Wert aus einer Frequenzänderung, die durch Verwenden der kompensierten Frequenzwerte erlangt wird, ableitet.