EP1589493A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen von Münzen - Google Patents
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- EP1589493A1 EP1589493A1 EP05006475A EP05006475A EP1589493A1 EP 1589493 A1 EP1589493 A1 EP 1589493A1 EP 05006475 A EP05006475 A EP 05006475A EP 05006475 A EP05006475 A EP 05006475A EP 1589493 A1 EP1589493 A1 EP 1589493A1
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- G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
- G07D5/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of coins, e.g. for segregating coins which are unacceptable or alien to a currency
- G07D5/08—Testing the magnetic or electric properties
Definitions
- the invention relates to a method for testing coins with a inductively operating sensor arrangement according to claim 1.
- Inductive measuring arrangements for coin validators usually use one Transmitter coil and on the opposite side of the coin track a receiver coil. As the coin passes through the magnetic field, it becomes the receiving coil attenuates, and it is possible by measuring e.g. Amplitude, phase, frequency or real or imaginary part of current or voltage of the output signal the receiving coil to discriminate counterfeit coins. Because the magnetic field is the Whole coin must penetrate, it is not possible inhomogeneities in the Determine material depth of the coin. For example, for a given Coin the magnetic moment are determined, but not whether the magnetic layer located on the surface or in the middle in the coin. One the same problem arises with plated coins. It can not be determined whether they are homogenous material or plated coins.
- the received signal settles a variety of individual frequencies together. Correspond to each switching step certain frequency components.
- the muted signal generated by the transmit signal Curve of the output signal of the receiving coil usually has a steep Rise to and approach a saturation value (approximate e-function). The higher frequencies are therefore attributable to the steeper part of the flank. In which known methods, a maximum number of disturbing parameters is switched off, otherwise would have to be met with increased effort.
- the known method requires only one transmit and receive coil and one independently programmable Signal generator, which is part of a microprocessor anyway, commonly used for electronic coin validators.
- the periodic recurring section has a microsecond period, while the coin passage is in the millisecond range. During the measurement period the coin can be considered as standing. If a coin measurement occurs Inductive way only from one side, depends on the amplitude of the - frequency-dependent - Cushioning curves from the distance that the coins from the receiving coil to have.
- the invention is based on the object, a method for checking coins indicate, with the sufficiently high resolution, a measurement across the thickness allows the coin away, without that distance fluctuations of the Coin adversely affect.
- the method according to the invention is based on a measuring technique, as described in DE 197 26 449 C2.
- the envelopes to the individual switching steps or measurement times evaluated but rather during a predetermined measurement interval during the passage of a coin at at least three different measuring times in each case the amplitude value of the output signal of the receiver coil is measured.
- Amplitude here does not necessarily mean the maximum of a periodic damping curve, but the quantitative measured value at each measurement time.
- the Measuring interval, within the at least three amplitude values to different Time points is extremely short, for example, 50 microseconds. In this timeframe, a passing coin can be considered quasi stationary to be viewed as.
- Material a curve or a mathematical function formed by approximation.
- This can, for. B. be an e-function.
- This or the e-function is characteristic for the tested coin, i. for their material.
- Homogeneous material results e.g. a characteristic time constant for the e-function. This time constant is regardless of the distance of the coin to the probe. Obtained with layer material depending on the frequency components used for measuring different waveforms.
- the back times e.g. T6 ... T8 over the coin material from the surface to the bottom of the coin.
- the quality of a Kurvenfit's depends on the Number of measuring points used.
- the curve (s) or function (s) resulting from the measurements of a Measuring interval is obtained with a predetermined setpoint curve or Target function compared. Is it true in one or more parameters with the Target curve or setpoint function match, an acceptance signal can be generated. With this method, it is therefore possible, not just a reliable one Discriminate against counterfeit coins, but also the coin material to identify. It is understood that for each type of coin one or more desired curves or functions is / are stored.
- the method according to the invention can thus be a distance independent Measuring coins. It is therefore especially for probe arrangements suitable, in which transmitting and receiving coil on one side of the Münzlaufbahn are arranged. In an opposite arrangement of Transmitter and receiver coil plays the distance of the coin from the coils none Role.
- the method according to the invention is not limited thereto but can also be applied to conventional sensor arrangements.
- the temporal position of the measuring interval can depend on various criteria. Preferably, it is in the maximum of the amplitude values at which the coins completely in front of the measuring probe is arranged (complete cover).
- the amplitude values grow in the individual recurring Sections of the received signal with increasing attenuation of the field through the coin.
- the attenuation reaches a maximum at maximum "Shading" of the receiver coil. This can be relatively easy by measurement Detect by during the coin run during the recurring Sections of the received signal at the predetermined measurement times the amplitude values be determined by at least three measurement times. Climb the Amplitude values continuously, the maximum is still removed. Change the Amplitude values no longer, is the attenuation of the field in the maximum.
- the thickness of the coin is not in the measurement result one. Only when frequencies are chosen where the magnetic field is a Coin penetrates, there is also a dependence of the measurement result of the Thickness of a coin.
- the invention sees the arrangement of the receiver coil on the same side as the transmitting coil, wherein the cross section of the preferably smaller receiving coil from a homogeneous magnetic field portion of the coin traversed by the coin Flood coil is flooded.
- the method according to the invention therefore Receiving and transmitting coil arranged on the same side.
- a relatively good one Insensitivity to rough running of the coins is achieved in that the Reception coil substantially flooded by a homogeneous field of the transmitting coil becomes. It is therefore necessary to choose a coil arrangement with which this requirement is fulfilled.
- the magnetic field occurs in the coil center approximately perpendicular to the core off or on and the magnetic field lines curve only at a relatively large distance from the surface of the core.
- the measuring plane is located from the coil arrangement. Since both poles of the receiver coil are flooded by the same transmission field, the coupling between Transmitting and receiving coil relatively weak, whereby the influence of the coin on the Measuring signal is increased.
- the output signal of the receiver coil is proportional to the field strength differences between the outer and inner pole of the receiver coil. These differences are in turn proportional to the total field strength and obtained thus the required field information.
- the case achieved insensitivity against uneven running of the coins (distance fluctuations of the coin) corresponds such as a large probe.
- the diameter of the coil is small, a obtained high spatial resolution because of the small diameter of the receiving coil. This can be significantly smaller than that of the coins to be tested. This e.g. important in the examination so-called bicolor coins. With a larger diameter can be also allow a diameter check of the coins.
- An arrangement according to the invention for testing coins sees the arrangement a transmitting coil on a ferrite core whose length is greater than the length of the Kitchen sink.
- the receiver coil has a smaller diameter and is at one Side of the ferrite core arranged coaxially so that they are of a homogeneous field the transmission coil is flooded.
- the receiver coil sits in one end-side annular recess of the core, in particular of the ferrite core.
- a further receiving coil on the arranged opposite side of the coin track, which from the magnetic field the transmitting coil, which penetrates the coin, is flooded.
- the method of testing coins may be e.g. with a coil arrangement be carried out at the transmitting coil and receiving coil on a common Ferrite core are arranged, wherein the receiving coil of the homogeneous Field of the transmitting coil is penetrated (one-sided arrangement).
- the transmitting coil is, as described in DE 197 26 449, with periodic recurrent pulses, e.g. in rectangular or triangular form, applied.
- the Duration of a pulse is e.g. 50 microseconds and is at equal intervals (Millisecond range) is repeated periodically.
- the output signal of Reception coil is shown approximately in Fig. 1.
- the individual times T1 to T8 of the output signal 10 can be determined Frequency spectra are assigned.
- T1 gives a high T8 harmonic one with low frequency.
- the signal 10 with steps T1 to T8 is set Measuring interval, which is repeated periodically.
- the measuring interval has, as already mentioned, for example, a length of 50 microseconds.
- Fig. 3 shows the determined attenuation curves for the Einwerfe same Coin. If only the maxima were taken as a basis, a precise statement can be made The coin measurement can not be won, because a real coin can because of different distance large differences in the amplitudes of the damping curves exhibit.
- the measured values are added for one measuring cycle interpolated at least three measuring times and by a Kurvenfitmaschine the corresponding function or curve determined.
- Fig. 4 are at the measuring times T1 to T3 respectively the measured amplitudes for z. B. a brass coin applied. It results from a Kurvenfitmaschine one Curve ml for a first draft and a curve m2 for the second draft. After a normalization of the curve or function obtained in this way they are compared to the ideal curve that is determined and stored beforehand. Such ideal curves are plotted in FIG. 2 for six coin materials (see FIG to Fig. 2 associated legend).
- the curve 1 of Fig. 2 indicates the state of measurement, in which no coin within the magnetic field of the sensor array is located.
- FIG. 6 three examples of the cross section of coins are indicated. Under 1. a plated or galvanized coin is shown, i. H. on both sides with one Layer is provided. In the middle example, a homogeneous coin is indicated, the z. B. brass, iron or a Kupfernickellegtechnik. In the example below is a so-called layer coin represented with a nickel core and outer Layers of copper / nickel alloy. With the help of the invention such Coins are discriminated against.
- a ferrite core 10a is shown in section, on the outside of a transmitting coil 12 is applied.
- the length of the ferrite core 10a is significantly larger than that the transmitting coil 12, d. H. is nearly four times the coil length.
- the transmitting coil 12 is spaced from the ends of the ferrite core 10a.
- a receiving coil 16 is arranged in an annular recess 14 at one end of the ferrite core 10a. It is coaxial with the transmitting coil 12, but has a much lower interior and Outer diameter than the transmitting coil 12.
- With 18 a plane is indicated, in which normally moves a coin along in a coin validator. The ring recess is thus at level 18.
- the direction of the coins is approximately in the direction of arrow 20.
- the magnetic field lines generated by the transmitting coil 12 are shown in dashed lines. In the region of the receiving coil 16, the magnetic field is largely homogeneous. Thus, the receiving coil 16 is flooding and the coin in the measurement plane 18 acting magnetic field largely homogeneous. A divergence of the Magnetic lines, as indicated at 22, takes place at a greater distance from the coil arrangement instead of.
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Abstract
Verfahren zum Prüfen von Münzen mit einer induktiven Sensoranordnung, die eine Sende- und eine Empfangsspule aufweist, deren Feld von einer Münze durchquert wird, mit den folgenden Schritten: die Sendespule wird mit einem Harmonische enthaltenden periodischen Sendesignal gespeist, während eines vorgegebenen Abschnitts (Meßintervalls) der periodisch wiederkehrenden Abschnitte des Sende- bzw. Empfangssignals werden an mindestens drei unterschiedlichen, vorgegebenen Meßzeitpunkten die Amplituden des Empfangssignals gemessen, aus den Amplitudenwerten wird durch ein Kurvenfitverfahren eine Kurve bzw. eine mathematische Funktion der Kurve gebildet bzw. ermittelt, die Kurve bzw. die Funktion wird im Hinblick auf mindestens einen charakteristischen Wert mit einer gespeicherten Sollkurve bzw. Sollfunktion verglichen zwecks Erzeugung eines Annahme- oder Rückgabesignals für die jeweils geprüfte Münze. <IMAGE>
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Prüfen von Münzen mit einer
induktiv arbeitenden Sensoranordnung nach dem Patentanspruch 1.
Induktiv arbeitende Meßanordnungen für Münzprüfer nutzen üblicherweise eine
Sendespule und auf der gegenüberliegenden Seite der Münzlaufbahn eine Empfängerspule.
Beim Durchlauf der Münze durch das Magnetfeld wird die Empfangsspule
bedämpft, und es ist möglich, durch das Messen von z.B. Amplitude, Phase, Frequenz
oder Real- oder Imaginärteil von Strom oder Spannung des Ausgangssignals
der Empfangsspule Falschmünzen zu diskriminieren. Da das Magnetfeld die
gesamte Münze durchdringen muß, ist es nicht möglich, Inhomogenitäten in der
Materialtiefe der Münze festzustellen. So kann beispielsweise bei einer bestimmten
Münze das magnetische Moment bestimmt werden, nicht jedoch, ob sich die
magnetische Schicht an der Oberfläche oder in der Mitte in der Münze befindet. Ein
gleiches Problem ergibt sich bei plattierten Münzen. Es kann nicht festgestellt
werden, ob es sich um homogenes Material oder um plattierte Münzen handelt.
Es könnte daran gedacht werden, das beschriebene Problem dadurch zu lösen, daß
Sende- und Empfangsspule, die z.B. von einem Oszillator betrieben werden, auf
einer Seite der Münzen angeordnet werden. Eine präzise Messung ist jedoch nicht
ohne weiteres möglich, da es bei unruhigem Münzlauf zu Abstandsschwankungen
zwischen Münze und Sende- und Empfangsanordnung kommt. Besonders bei
kleinen Meßsonden, die erforderlich sind, um eine hohe örtliche Auflösung der
Messung zu erzielen, wirken sich derartige Abstandsschwankungen verstärkt aus.
Aus DE 197 26 449 C2 ist ein Verfahren (Multifrequenztechnik) zur Prüfung von
Münzen mit einer induktiv arbeitenden Sensoranordnung bekannt geworden, bei
dem die Sendespule mit einem periodischen Sendesignal gespeist wird, das Harmonische
enthält. Einem periodisch wiederkehrenden Abschnitt des Sendesignals bzw.
Empfangssignals wird eine Anzahl von Schaltschritten zugeordnet. Aus den Werten
des Empfangssignals der Empfangsspule werden bei den jeweiligen sich mit der
Frequenz des Sendesignals wiederholenden Schaltschritten Hüllkurven gebildet.
Eine Auswertevorrichtung bildet aus der Anzahl zeitgleich erzeugter Hüllkurven
mindestens ein Kriterium zwecks Erzeugung des Annahme- oder Rückgabesignals.
Im Extremfall kann nur ein Schaltschritt zur Unterteilung des Sendesignals verwendet
werden. Auf diese Weise wird eine einzige Kurve mit einem Maximum
erhalten, daß das Dämpfungsverhalten für eine bestimmtes Frequenzspektrum bzw.
eine bestimmte Frequenz wiedergibt. Bekanntlich setzt sich das Empfangssignal aus
einer Vielzahl von einzelnen Frequenzen zusammen. Jedem Schaltschritt entsprechen
bestimmte Frequenzanteile. Die durch das Sendesignal erzeugte, gedämpfte
Kurve des Ausgangssignals der Empfangsspule weist in der Regel einen steilen
Anstieg auf und nähert sich einem Sättigungswert (annähernd e-Funktion). Die
höheren Frequenzen sind daher dem steileren Teil der Flanke zuzuordnen. Bei dem
bekannten Verfahren wird eine Höchstzahl von störenden Parametern ausgeschaltet,
denen sonst mit erhöhtem Aufwand begegnet werden müßte. Das bekannte Verfahren
benötigt nur eine Sende- und Empfangsspule und einen unabhängig programmierbaren
Signalgenerator, der ohnehin Bestandteil eines Mikroprozessors ist,
der üblicherweise für elektronische Münzprüfer verwendet wird. Der periodisch
wiederkehrende Abschnitt hat eine im Mikrosekundenbereich liegende Zeitdauer,
während der Münzdurchlauf im Millisekundenbereich liegt. Während der Meßdauer
kann die Münze als stehend betrachtet werden. Erfolgt eine Münzmessung auf
induktivem Wege nur von einer Seite, hängt die Amplitude der - frequenzabhängigen
- Dämpfungskurven von dem Abstand ab, den die Münzen von der Empfangsspule
haben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Prüfen von Münzen
anzugeben, mit dem bei ausreichend hoher Auflösung eine Messung über die Dicke
der Münze hinweg ermöglicht wird, ohne daß sich Abstandsschwankungen der
Münze nachteilig auswirken.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird von einer Meßtechnik ausgegangen,
wie sie in DE 197 26 449 C2 beschrieben ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
werden jedoch nicht die Hüllkurven zu den einzelnen Schaltschritten bzw. Meßzeitpunkten
ausgewertet, vielmehr wird während eines vorgegebenen Meßintervalls
beim Durchlauf einer Münze an mindestens drei unterschiedlichen Meßzeitpunkten
jeweils der Amplitudenwert des Ausgangssignals der Empfangsspule gemessen.
"Amplitude" meint hier nicht unbedingt das Maximum einer periodischen Dämpfungskurve,
sondern den quantitativen Meßwert zum jeweiligen Meßzeitpunkt. Das
Meßintervall, innerhalb dem mindestens drei Amplitudenwerte zu unterschiedlichen
Zeitpunkten gemessen werden, ist außerordentlich kurz, zum Beispiel 50 Mikrosekunden.
In diesem Zeitrahmen kann eine hindurchlaufende Münze als quasi stationär
betrachtet werden.
Aus den Amplitudenwerten wird nach einem Kurvenfitverfahren bei homogenem
Material eine Kurve bzw. eine mathematische Funktion durch Annäherung gebildet.
Diese kann z. B. eine e-Funktion sein. Diese bzw. die e-Funktion ist charakteristisch
für die geprüfte Münze, d.h. für deren Material. Bei homogenem Material ergibt sich
z.B. eine charakteristische Zeitkonstante für die e-Funktion. Diese Zeitkonstante ist
unabhängig von dem Abstand der Münze zur Meßsonde. Bei Schichtmaterial erhält
man je nach den zum Messen verwendeten Frequenzanteilen unterschiedliche Kurvenformen.
Die vorderen Zeitpunkte z.B. T1...T3 (höhere Frequenzanteile) enthalten
Informationen über das Material an der Münzoberfläche. Die hinteren Zeitpunkte
z.B. T6...T8 über das Münzmaterial von der Oberfläche bis in die Tiefe der Münze.
Je nach den für den Kurvenfit verwendeten Zeitpunkten ergeben sich also bei
Schichtmetallmünzen unterschiedliche Ergebnisse, die den Schichten des Materials
zugeordnet werden können. Auch hierbei ergibt sich eine lageunabhängige Messung.
Die Qualität eines Kurvenfit's (Störanfälligkeit z.B. durch Rauschen) hängt von der
Anzahl der verwendeten Meßpunkte ab. Man kann bei der erfindungsmäßigen
Meßanordnung zwischen guter örtlicher Auflösung in der Materialtiefe (Münzdicke)
und optimaler Meßqualität mit integrierter Erfassung des Münzmaterials über die
Materialtiefe wählen. Die Kurve(n) oder Funktion(en), die aus den Meßwerten eines
Meßintervalls gewonnen wird, werden mit einer vorgegebenen Soll-Kurve oder
Soll-Funktion verglichen. Stimmt sie in einem oder mehreren Parametern mit der
Soll-Kurve oder Soll-Funktion überein, kann ein Annahmesignal erzeugt werden.
Mit diesem Verfahren ist es daher möglich, nicht nur eine zuverlässige
Diskriminierung von Falschmünzen vorzunehmen, sondern auch das Münzmaterial
zu identifizieren. Es versteht sich, daß für jede Münzsorte eine oder mehrere Soll-Kurven
oder -Funktionen abgespeichert ist/sind.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich mithin eine abstandsunabhängige
Messung von Münzen vornehmen. Sie ist daher insbesondere für Sondenanordnungen
geeignet, bei denen Sende- und Empfangsspule auf einer Seite der
Münzlaufbahn angeordnet sind. Bei einer gegenüberliegenden Anordnung von
Sende- und Empfangsspule spielt der Abstand der Münze von den Spulen keine
Rolle. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern
kann auch auf herkömmliche Sensoranordnungen angewendet werden.
Die zeitliche Lage des Meßintervalls kann sich nach verschiedenen Kriterien richten.
Vorzugsweise liegt es im Maximum der Amplitudenwerte, bei denen die Münzen
komplett vor der Meßsonde angeordnet ist (komplette Abdeckung). Während des
Durchlaufs einer Münze wachsen die Amplitudenwerte in den einzelnen wiederkehrenden
Abschnitten des Empfangssignals mit zunehmender Dämpfung des Feldes
durch die Münze. Die Dämpfung erreicht ein Maximum bei maximaler
"Abschattung" der Empfangsspule. Dies läßt sich meßtechnisch relativ leicht
ermitteln, indem während des Münzdurchlaufs während der wiederkehrenden
Abschnitte des Empfangssignals zu den vorgegebenen Meßzeitpunkten die Amplitudenwerte
von mindestens drei Meßzeitpunkten ermittelt werden. Steigen die
Amplitudenwerte fortlaufend an, liegt das Maximum noch entfernt. Ändern sich die
Amplitudenwerte nicht mehr, ist die Dämpfung des Feldes im Maximum.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren geht die Dicke der Münze nicht in das Meßergebnis
ein. Nur wenn Frequenzen gewählt werden, bei denen das Magnetfeld eine
Münze durchdringt, ergibt sich auch eine Abhängigkeit des Meßergebnisses von der
Dicke einer Münze.
Die Erfindung sieht die Anordnung der Empfängerspule auf der gleichen Seite wie
die Sendespule vor, wobei der Querschnitt der vorzugsweise kleineren Empfangsspule
von einem homogenen von der Münze durchquerten Magnetfeldanteil der
Sendespule durchflutet wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden daher
Empfangs- und Sendespule auf der gleichen Seite angeordnet. Eine relativ gute
Unempfindlichkeit gegen Laufunruhe der Münzen wird dadurch erreicht, daß die
Empfangsspule im wesentlichen von einem homogenen Feld der Sendespule durchflutet
wird. Es ist mithin eine Spulenanordnung zu wählen, mit der diese Forderung
erfüllt wird. Bei dieser Spulenanordnung tritt das Magnetfeld in der Spulenmitte
annähernd senkrecht zum Kern aus bzw. ein und die Magnetfeldlinien krümmen sich
erst in relativ großer Entfernung von der Oberfläche des Kerns. Für den homogenen
Teil des Magnetfelds ist es daher nicht so entscheidend, in welcher Entfernung sich
die Meßebene von der Spulenanordnung befindet. Da beide Pole der Empfängerspule
von dem gleichen Sendefeld durchflutet werden, ist die Kopplung zwischen
Sende- und Empfangsspule relativ schwach, wodurch der Einfluß der Münze auf das
Meßsignal vergrößert wird. Das Ausgangssignal der Empfangsspule ist proportional
zu den Feldstärkeunterschieden zwischen Außen- und Innenpol der Empfangsspule.
Diese Unterschiede sind ihrerseits proportional zur Gesamtfeldstärke und erhalten
somit die erforderlichen Feldinformationen. Die hierbei erzielte Unempfindlichkeit
gegenüber Laufunruhe der Münzen (Abstandsschwankungen der Münze) entspricht
etwa der einer großen Meßsonde. Bei kleinem Durchmesser der Spule wird eine
hohe Ortsauflösung wegen des kleinen Durchmessers der Empfangsspule erhalten.
Dieser kann deutlich kleiner als der der zu prüfenden Münzen sein. Dies z.B.
wichtig bei der Prüfung sog. Bicolor-Münzen. Bei größerem Durchmesser läßt sich
auch eine Durchmesserprüfung der Münzen ermöglichen.
Eine erfindungsgemäße Anordnung zur Prüfung von Münzen sieht die Anordnung
einer Sendespule auf einem Ferritkern vor, dessen Länge größer ist als die Länge der
Spule. Die Empfangsspule weist einen kleineren Durchmesser auf und ist an einer
Seite des Ferritkerns koaxial angeordnet derart, daß sie von einem homogenen Feld
der Sendespule durchflutet wird. Vorzugsweise sitzt die Empfangsspule in einer
endseitigen Ringausnehmung des Kerns, insbesondere des Ferritkerns. Durch eine
derartige Anordnung wird eine minimale Kopplung zwischen Sende- und
Empfangsspule erhalten, so daß das Material des Meßobjekts das Ausgangssignal
der Empfangsspule gut beeinflussen kann. Die Empfangsspule kann einen relativ
kleinen Querschnitt im Verhältnis zum Münzdurchmesser aufweisen, so daß eine
hohe Ortsauflösung erhalten wird. Der Durchmesser der Empfangsspule ist z.B. nur
ein kleiner Bruchteil des Durchmessers der Münze.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist eine weitere Empfangsspule auf der
gegenüberliegenden Seite der Münzlaufbahn angeordnet, welche vom Magnetfeld
der Sendespule, das die Münze durchdringt, durchflutet wird. Bei dieser Anordnung
ergeben sich sowohl die Vorteile einer einseitigen induktiven Messung als auch
einer doppelseitigen Messung (bei niedrigen Frequenzen). Insgesamt wird dabei eine
Spule eingespart, während gleichzeitig zusätzliche Meßergebnisse gewonnen
werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in Zeichnungen dargestellten Einzelheiten
näher erläutert.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert werden.
- Fig. 1
- zeigt ein Diagramm eines Meßsignals, das von einem Rechtecksignal erzeugt wird.
- Fig. 2
- zeigt ein Amplitudendiagramm für verschiedene Münzmaterialien über der Zeit während eines Meßintervalls.
- Fig. 3
- zeigt in einem Diagramm unterschiedliche Dämpfungskurven der gleichen Münze bei zwei Einwürfen.
- Fig. 4
- zeigt ein Diagramm der resultierenden nach Normierung identischen Kurven für die Amplituden während eines Meßintervalls.
- Fig. 5
- zeigt eine schematisch dargestellte Spulenanordnung nach der Erfindung.
- Fig. 6
- zeigt Beispiele von Querschnitten von zu prüfenden Münzmaterialien.
Bei der nachfolgenden Beschreibung wird ausdrücklich Bezug genommen auf das
Verfahren nach DE 197 26 449 C2 (nur die Frequenzmessung).
Das Verfahren zur Prüfung von Münzen kann z.B. mit einer Spulenanordnung
durchgeführt werden, bei der Sendespule und Empfangsspule auf einem gemeinsamen
Ferritkern angeordnet sind, wobei die Empfangsspule von dem homogenen
Feld der Sendespule durchdrungen wird (einseitige Anordnung). Dies wird später
erläutert. Die Sendespule wird, wie in DE 197 26 449 beschrieben, mit periodisch
wiederkehrenden Pulsen, z.B. in Rechteck- oder Dreieckform, beaufschlagt. Die
Dauer eines Pulses beträgt z.B. 50 Mikrosekunden und wird in gleichen Zeitabständen
(Millisekunden-Bereich) periodisch wiederholt. Das Ausgangssignal der
Empfangsspule ist etwa in Fig. 1 dargestellt. Wie in DE 197 26 449 C2 ausgeführt,
können die einzelnen Zeitpunkte T1 bis T8 des Ausgangssignals 10 bestimmten
Frequenzspektren zugeordnet werden. T1 ergibt eine Harmonische mit hoher T8
eine mit niedriger Frequenz. Das Signal 10 mit den Schritten T1 bis T8 stellt ein
Meßintervall dar, das periodisch wiederholt wird. Das Meßintervall hat, wie schon
erwähnt, beispielsweise eine Länge von 50 Mikrosekunden.
Werden für die einzelnen Meßzeitpunkte T1 bis T3 während des Münzdurchlaufs
die Amplitudenwerte aufgetragen, ergeben sich drei Dämpfungskurven, wie sie in
Fig. 3 angedeutet sind. Weicht die Münzposition von der Idealposition (z. B. rechtes
Diagramm von Fig. 3) ab, ergeben sich unterschiedliche Kurvenverläufe, wie ebenfalls
in Fig. 3 zu erkennen (linkes Diagramm), insbesondere abweichende Maxima.
Fig. 3 zeigt mithin die ermittelten Dämpfungskurven für die Einwürfe derselben
Münze. Würden allein die Maxima zugrunde gelegt, kann eine präzise Aussage aus
der Münzmessung nicht gewonnen werden, denn eine echte Münze kann wegen
unterschiedlichen Abstands große Unterschiede in den Amplituden der Dämpfungskurven
aufweisen.
Bei dem beschriebenen Verfahren werden für einen Meßzyklus die Meßwerte zu
mindestens drei Meßzeitpunkten interpoliert und durch ein Kurvenfitverfahren die
dazugehörende Funktion oder Kurve ermittelt. Dies ist in Fig. 4 angedeutet. In Fig. 4
sind zu den Meßzeitpunkten T1 bis T3 jeweils die gemessenen Amplituden für z. B.
eine Messingmünze aufgetragen. Es ergeben sich durch ein Kurvenfitverfahren eine
Kurve ml für einen ersten Entwurf und eine Kurve m2 für den zweiten Entwurf.
Nach einer Normierung der auf diese Weise gewonnenen Kurve oder Funktion kann
sie mit der Idealkurve, die vorher ermittelt und gespeichert wird, verglichen werden.
Derartige Idealkurven sind in Fig. 2 für sechs Münzmaterialien aufgetragen (siehe
zu Fig. 2 gehörige Legende). Man erkennt, daß die unterschiedlichen Kurven, die
den einzelnen Münzmaterialien zugeordnet sind, sich im wesentlichen durch unterschiedliche
Zeitkonstanten auszeichnen. Diese sind aber im wesentlichen unabhängig
davon, in welchem Abstand sich eine Münze von der Empfangsspule befindet.
Mit anderen Worten, echte Münzen können unabhängig von dem Ausmaß der von
ihnen verursachten Dämpfung erkannt werden. Daher können charakteristische
Parameter der gemessenen bzw. ermittelten Funktionen oder Kurven mit den charakteristischen
Sollparametern verglichen werden. Auf diese Weise ist es möglich,
Falschmünzen zu diskriminieren bzw. festzustellen, aus welchem Material die eingeworfene
Münze besteht, um den Münzwert angeben zu können.
Die Kurve 1 von Fig. 2 zeigt den Meßzustand an, bei dem sich keine Münze innerhalb
des magnetischen Feldes der Sensoranordnung befindet.
Wird, wie beschrieben, eine Meßwertmenge zu einer Kurvenform gefittet, findet
automatisch eine Reduzierung des Signalrauschens statt. Tests haben gezeigt, daß
aus einer Schar durch unruhigen Münzlauf gestörter Meßkurven durch den beschriebenen
Kurvenfit ein aussagekräftiger Meßwert erzeugt werden kann. Zur Erstellung
einer Kurve oder einer Funktion aus wenigen Meßwerten mittels Kurvenfit sind verschiedene
an sich bekannte mathematische Verfahren anwendbar.
In Figur 6 sind drei Beispiele für den Querschnitt von Münzen angedeutet. Unter 1.
ist eine plattierte oder galvanisierte Münze gezeigt, d. h. auf beiden Seiten mit einer
Schicht versehen ist. Im mittleren Beispiel ist eine homogene Münze angedeutet, die
z. B. aus Messing, Eisen oder einer Kupfernickellegierung besteht. Im unteren Beispiel
ist eine sogenannte Schichtmünze dargestellt mit einem Nickelkern und äußeren
Schichten aus Kupfer/Nickellegierung. Mit Hilfe der Erfindung sollen derartige
Münzen diskriminiert werden.
In Figur 5 ist ein Ferritkern 10a im Schnitt dargestellt, auf den außen eine Sendespule
12 aufgebracht ist. Die Länge des Ferritkerns 10a ist signifikant größer als die
der Sendespule 12, d. h. ist nahezu das Vierfache der Spulenlänge. Die Sendespule
12 ist im Abstand zu den Enden des Ferritkerns 10a angeordnet. In einer Ringausnehmung
14 an einem Ende des Ferritkerns 10a ist eine Empfangsspule 16 angeordnet.
Sie ist koaxial zur Sendespule 12, hat jedoch einen deutlich geringeren Innen-und
Außendurchmesser als die Sendespule 12. Mit 18 ist eine Ebene angegeben, in
der sich normalerweise eine Münze in einem Münzprüfer entlang bewegt. Die Ringausnehmung
ist somit der Ebene 18 zugekehrt. Die Laufrichtung der Münzen ist
etwa in Richtung des Pfeils 20.
Die von der Sendespule 12 erzeugten Magnetfeldlinien sind gestrichelt eingezeichnet.
Im Bereich der Empfangsspule 16 ist das Magnetfeld weitgehend homogen.
Mithin ist das die Empfangsspule 16 durchflutende und die Münze in der Meßebene
18 beaufschlagende Magnetfeld weitgehend homogen. Ein Auseinanderlaufen der
Magnetlinien, wie bei 22 angedeutet, findet in größerem Abstand zur Spulenanordnung
statt.
Claims (10)
- Verfahren zum Prüfen von Münzen mit einer induktiven Sensoranordnung, die eine Sende- und eine Empfangsspule aufweist, deren Feld von einer Münze durchquert wird, mit den folgenden Schritten:die Sendespule wird mit einem Harmonische enthaltenden periodischen Sendesignal gespeistwährend eines vorgegebenen Abschnitts (Meßintervalls) der periodisch wiederkehrenden Abschnitte des Sende- bzw. Empfangssignals werden an mindestens drei unterschiedlichen, vorgegebenen Meßzeitpunkten (T1, T2, T3) die Amplituden des Empfangssignals gemessenaus den Amplitudenwerten wird durch ein Kurvenfitverfahren eine Kurve bzw. eine mathematische Funktion der Kurve gebildet bzw. ermitteltdie Kurve bzw. die Funktion wird im Hinblick auf mindestens einen charakteristischen Wert mit einer gespeicherten Sollkurve bzw. Sollfunktion verglichen zwecks Erzeugung eines Annahme- oder Rückgabesignals für die jeweils geprüfte Münze.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßintervall gewählt wird, in dem die Amplitudenwerte maximal sind.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur oberflächen- oder oberflächennahen Messung von Münzen zu frühen Zeitpunkten eines Meßintervalls gemessen und aus den Amplitudenwerten durch Kurvenfitverfahren eine Kurve bzw. eine mathematische Funktion der Kurve bildet wird.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung von einzelnen Schichten der Münzen zu späteren Zeitpunkten eines Meßintervalls gemessen und aus den Amplitudenwerten durch ein Kurvenfitverfahren eine Kurve bzw. eine mathematische Funktion der Kurve gebildet wird.
- Vorrichtung zum Prüfen von Münzen mit einer induktiven Sensoranordnung zur Durchfiihrung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, die eine Sende- und eine Empfangsspule aufweist, deren Feld von einer Münze durchquert wird, bei der die Sendespule von einem Sendesignal gespeist wird und ein Ausgangssignal der Empfangsspule in eine Auswertevorrichtung gegeben wird, welche das Ausgangssignal auswertet, zur Erzeugung eines Annahme- oder Rückgabesignals, dadurch gekennzeichnet, daß Sende- und Empfangsspule (12, 16) auf einem Ferritkern (10a) auf einer Seite der Münzlaufbahn (18) angeordnet sind und der Durchmesser der Sendespule (12) so groß ist, daß ihr Feld in der Mitte einen homogenen Verlauf zeigt und die Empfangsspule (16) im homogenen Feldbereich der Sendespule (12) angeordnet ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsspule (16) in einer koaxialen Ringausnehmung (14) des Ferritkerns (10a) angeordnet ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringausnehmung (14) in der der Münzlaufbahn (18) zugekehrten Stirnseite des Ferritkerns (10a) geformt ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsspule (16) versenkt in der Ringausnehmung (14) angeordnet ist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Empfangsspule auf der gegenüberliegenden Seite der Münzlaufbahn (18) angeordnet ist, welche von dem Magnetfeld der Sendespule (12) durchflutet ist, das die Münze durchdringt.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Empfangsspule (16) deutlich kleiner ist als der Durchmesser der zu messenden Münzen.
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