[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Münzenprüfung.
[0002] Durch die Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen gekennzeichnet ist, wird die
Aufgabe gelöst, eine Einrichtung dieser Art zu schaffen, die es ermöglicht, mehrere
Münzeigenschaften genau innerhalb enger Toleranzen zu prüfen, einen niedrigen, nur
kurzzeitigen Stromverbrauch hat, wenig Raum beansprucht, so ausführbar ist, dass sie
den Einfluss von Aenderungen der Eigenschaften ihrer Bauteile auf die Prüfergebnisse
selbst korrigiert, und bei ihrer Herstellung und ihrem Unterhalt wenig Abgleicharbeit
erfordert.
[0003] Die durch die Erfindung erzielten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen,
dass alle Oszillatoren mit ein und demselben Verstärker gebildet werden, so dass bei
der Herstellung der Einrichtung und bei deren Unterhalt nur ein einziger Verstärker
abgeglichen werden muss, und bei der Prüfung mehrerer Münzeigenschaften nur der Speisestrom
dieses einzigen Verstärkers fliesst. Dabei kann die Speisestromdauer sehr kurz sein,
indem die Schaltvorrichtung nach einem zur Auswertung ausreichenden Teil eines Prüfsignals
einer Münzeigenschaft, den für die anschliessende Prüfung einer weiteren Münzeigenschaft
vorgesehenen Schwingungskreis mit dem Verstärker verbindet, falls die Auswertung des
Prüfsignals nicht bereits zu einem Münzrückgabesignal führt. Dabei folgt die Schaltvorrichtung
automatisch der zeitlichen Folge, in der die zu prüfende Münze verschiedene Spulen
nacheinander beeinflusst, so dass diese Spulen sehr dicht aufeinander folgend angeordnet
werden können. Dies ermöglicht eine sehr kurze Prüfzeit und eine sehr kurze Prüfstrecke
der Münzführung. Auch können die Spulen von Schwingungskreisen für die Prüfung derselben
oder verschiedener Münzeigenschaften so angeordnet werden, dass die zu prüfende Münze
sie gleichzeitig beeinflusst, wobei die Schwingungskreise mit diesen Spulen periodisch
abwechselnd erregt, d.h durch die Schaltvorrichtung mehrmals kurzzeitig mit dem Verstärker
verbunden werden. Die gleichzeitige Beeinflussung wird ermöglicht, indem jeder Schwingungskreis
nur eine Spule hat, an deren Stirnfläche die Münze vorbeigeht. Durch diese Massnahmen
kann z.B. mit einer Münzgeschwindigkeit von 0,5 m/s eine Prüfdauer von weniger als
100 ms bei einem Energieverbrauch von 200 mWs pro Münze erzielt werden. Indem die
Prüfsignale für die verschiedenen Münzeigenschaften aus den Oszillatorschwingungen
durch ein und denselben Demodulator mit anschliessendem Analog-Digital-Wandler gebildet
werden, haben die auf die Dauer unvermeidbaren, die Prüfsignale unerwünscht beeinflussenden
Aenderungen (Drift) von Eigenschaften der Bauteile des Demodulators und des Analog-Digital-Wandlers
auf alle Prüfsignale dieselbe Wirkung. Dies ermöglicht eine automatische Korrektur
in der Auswertevorrichtung, so dass der Drift bei der Bemessung der Toleranzbereiche
der Prüfkriterien (bei deren Ueber- oder Unter schreitung die Auswertevorrichtung
ein Münzrückgabesignal auslöst), unbeachtet bleiben kann. Dies ermöglicht eine sehr
kritische und trotzdem zuverlässige Prüfung. Vorteilhaft sind auch eine besonders
stabile Verstärkerschaltung für den Oszillator, bei der weder Rückkopplungsspulen
noch Spulenabgriffe nötig sind, zusammen mit einer Ausführung der Schaltvorrichtung,
bei der trotz Verwendung von Halbleiterschaltern die ganze Schwingkreisspannung am
Verstärkereingang liegt, ein schnell ansprechender, schwellenfreier Demodulator,
die Art der Korrektur von Drifterscheinungen, eine besondere Spulenanordnung für
die Prüfung der Prägung der Münze, mit der ausser der Prägungstiefe auch das Prägungsmuster
geprüft werden kann, und eine besondere Spulenanordnung und Signalauswertung für die
Prüfung des Durchmessers der Münze, durch die ein grosses Auflösungsvermögen in einem
grossen Durchmesserbereich erzielt wird. Weitere Vorteile und Lösungen von im Zusammenhang
mit der Erfindung stehenden Einzelaufgaben gehen aus der folgendden, detaillierten
Beschreibung einer erfindungsgemässen Einrichtung zur Münzenprüfung hervor. Insgesamt
zeichnet sich die Einrichtung durch Einfachheit, niedrigen, kurzzeitigen Stromverbrauch,
kleinen Raumbedarf und zuverlässige, genaue Prüfergebnisse innerhalb enger Toleranzen
aus.
[0004] Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen, die lediglich einen Ausführungsweg
darstellen, näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Uebersichtsschaltplan einer Einrichtung zur Münzenprüfung,
Fig. 2 eine Seitenansicht eines Abschnittes der Münzführung der Einrichtung,
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 2,
Fig. 4 den Stromlaufplan des Verstärkers der Einrichtung nach Fig. 1,
Fig. 5 einen Stromlaufplan des Amplitudendemodulators der Einrichtung nach Fig. 1,
Fig. 6 ein Zeitablaufdiagramm der Prüfsignale und deren Teilsignale, die infolge einer
Beeinflussung verschiedener Schwingungskreise der Einrichtung nach Fig. 1 durch die
geprüft werdende Münze teils nacheinander und teils gleichzeitig auftreten.
[0005] In Fig. 1 ist ein Uebersichtsschaltplan einer Einrichtung zur Münzenprüfung dargestellt,
die in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus folgenden Baugruppen besteht:
sechs Schwingungskreise 1-6, deren Schwingkreisspulen 7-12 an einer Münzführung (Fig.
2 und 3) so angeordnet sind, dass sie für die Prüfung mehrerer Münzeigenschaften teils
gleichzeitig und teils einzeln nacheinander von der zu prüfenden Münze beeinflusst
werden;
ein Verstärker 14 (Fig. 4) und eine Schaltvorrichtung z.B. 42, 43, durch die jeder
der Schwingungskreise 1-6 einzeln mit dem Verstärker 14 zur Bildung eines Oszillators
verbindbar ist, der entsprechend der Beeinflussung der jeweiligen Schwingkreisspule,
z.B. 7, durch die zu prüfende Münze amplitudenmodulierte (und auch in ihrer Frequenz
beeinflusste) hochfrequente Prüfsignale liefert.
ein Amplitudendemodulator 19 für die hochfrequenten Prüfsignale, der ein für die
Beeinflussung der jeweiligen Schwingkreisspule durch die zu prüfende Münze und damit
für die betreffende Münzeigenschaft charakteristisches, analoges Prüfsignal liefert,
das in einem Analog-Digital-Wandler 20 in ein digitales Prüfsignal umgewandelt wird;
eine Auswertevorrichtung 22 mit Festwertspeicher 23, in welcher die digitalen Prüfsignale
mit im Festwertspeicher 23 gespeicherten Prüfkriterien verglichen werden, und ein
Münzannahmesignal an einer Leitung 25 ausgelöst wird, wenn alle von einer Münze erhaltenen
Prüfsignale den für eine der anzunehmenden Münzen gespeicherten Kriterien entsprechen,
und ein Münzrückgabesignal an einer Leitung 26 ausgelöst wird, wenn nicht alle Prüfsignale
ein und derselben Münze den für eine der anzunehmenden Münzen gespeicherten Kriterien
entsprechen;
eine Steuervorrichtung 28, welche die Schaltvorrichtung 16, 17 so steuert, dass die
Schwingungskreise 1-6 in der Reihenfolge, in der ihre Spulen 7-12 durch die zu prüfende
Münze beeinflusst werden, einzeln nacheinander, und Schwingungskreise (1, 2 bzw. 4,
5, 6), deren Spulen (7, 8 bzw. 10, 11, 12) gleichzeitig beeinflusst werden, wiederholt
miteinander abwechselnd mit dem Verstärker 14 verbunden werden, bis die Auswertevorrichtung
22 ein Münzannahme- oder -rückgabesignal an der Leitung 25 bzw. 26 auslöst.
[0006] Die Auswertevorrichtung 22 und die Steuervorrichtung 28 sind zu einer Datenverarbeitungseinrichtung
(Mikroprozessor CPU) zusammengefasst, welcher der Festwertspeicher (EPROM) 23 zugeordnet
ist.
[0007] Die Münzführung nach Fig. 2 und 3 hat eine steile Führungsfläche 31, an der die
auf einer Rollbahn 32 mit Gefälle rollenden Münzen mit ihrer ganzen Vorder- bzw. Rückseite
gleiten, so dass ein bestimmter, kleiner Abstand zwischen der Münze und den dicht
hinter der Führungsfläche 31 angeordneten Schwingkreisspulen 7-11 sichergestellt
ist. Die Schwingungskreise 1 bis 6 sind wie folgt für die Prüfung mehrerer Münzeigenschaften
vorgesehen: Die Schwingungs kreise 1 und 2 mit den Spulen 7 und 8 für die Prägung,
die Schwingungskreise 3 und 4 mit den Spulen 9 und 10 für den Durchmesser, der Schwingungskreis
5 mit der Spule 11 für die Legierung und der Schwingungskreis 6 mit der Spule 12
für die Dicke der Münze. Die Schwingkreisspulen 7-12 sind so angeordnet, dass die
zu prüfende Münze zuerst die Spulen 7 und 8 gleichzeitig, dann die Spule 9 einzeln
und anschliessend die Spulen 10, 11 und 12 gleichzeitig beeinflusst. Dazu ist die
Spule 10 an der Führungsfläche 31 oberhalb der Spule 11 und die Spule 12 koaxial zur
Spule 11 dieser gegenüber angeordnet. Entsprechend der teils gleichzeitigen und der
teils aufeinander folgenden Beeinflussung der Spulen 7 bis 12 verbindet die Schaltvorrichtung
16, 17 bei der Prüfung der Münzeigenschaften zuerst die Schwingungskreise 1 und 2
(Spulen 7 und 8) periodisch abwechselnd (z.B. jeweils 0,5 bis 1 ms), dann den Schwingungskreis
3 (Spule 9) und anschliessend in dauernder Wiederholung nacheinander die Schwingungskreise
4, 5 und 6 (Spulen 10, 11 und 12) mit dem Verstärker 14 zur Bildung eines Oszillators.
Die konstruktive Ausführung und Einzelheiten der Anordnung der Schwingkreisspulen
7 bis 12, die bei ihrer Beeinflussung durch die zu prüfende Münze auftretenden Prüfsignale,
deren Auswertung und die Auslösung der Steuersignale für die Schaltvorrichtung 16,
17 werden weiter unten näher beschrieben.
[0008] Bei Abwesenheit einer Münze haben die Schwingungskreise 1, 2 und 6 eine Eigenfrequenz
von 247 kHz, die Schwingungskreise 3 und 4 eine Eigenfrequenz von 230 kHz und der
Schwingungskreis 5 eine niedrigere Eigenfrequenz von 120 kHz, bei der das Feld der
Spule 11 tiefer in den Münzkörper eindringt, wobei der Einfluss der elektrischen und
magnetischen Eigenschaften der Münzlegierung auf das Prüfsignal grösser und der Einfluss
der Prägungstiefe kleiner ist. Die Dämpfungen der Schwingungskreise 1-6 sind an Wider
ständen, z.B. 36, so abgeglichen, dass die Hochfrequenzspannung des Oszillators mit
jedem der Schwingungskreise 1-6 in Abwesenheit einer Münze dieselbe Amplitude hat,
z.B. Spitze-Spitze-Wert 2,5 V.
[0009] Um Rückkopplungsspulen oder Spulenabgriffe und eine entsprechend aufwendige Schaltvorrichtung
zu vermeiden, ist der Verstärker 14 ein nicht invertierender Verstärker mit dem Verstärkungsgrad
Eins. Die Schaltvorrichtung 16, 17 hat für jeden der Schwingungskreise 1-6 zwei gemeinsam
ansteuerbare Halbleiterschalter, durch deren einen der Eingang 39 und durch deren
anderen der Ausgang 40 des Verstärkers 14 mit jedem der Schwingungskreise 1-6 einzeln
verbindbar ist. Beispielsweise ist der Schwingungskreis 1 durch den Halbleiterschalter
42 mit dem Verstärkereingang 39 und durch den Halbleiterschalter 43 mit dem Verstärkerausgang
40 verbindbar. Zwecks Verwendung integrierter Bauelementeinheiten sind sowohl diese,
je einem der Schwingungskreise 1-6 zugeordneten Halbleiterschalter, z.B. 42 und 43,
als auch die weiter unten erwähnten Halbleiterschalter 45 und 46 Teile zweier Analogschalter
16 und 17 der für das Zeitmultiplexverfahren der Uebertragungstechnik üblichen Art,
deren Ansteuerlogik mit 48 bzw. 49 bezeichnet ist. Die Verwendung zweier, getrennter
Schalter, z.B. 42 und 43, hat folgenden Grund: Bei Verwendung eines einzigen Halbleiterschalters
wäre die Verstärkereingangsspannung nicht gleich der Schwingkreisspannung, sondern
von dem temperaturabhängigen und wegen Drift-Erscheinungen veränderlichen Durchlassspannungsabfall
an diesem Schalter beeinflusst. Dadurch würde die Stabilität (insbesondere Amplitudenstabilität)
des Oszillators beeinträchtigt. Bei Verwendung der beiden Halbleiterschalter ist die
Verstärkereingangsspannung jedoch praktisch genau gleich der Schwingkreisspannung;
denn der Durchlassspannungsabfall an demjenigen, z.B. 42, dieser beiden Halbleiterschalter,
der den Schwingungskreis, z.B. 1, mit dem Verstärkereingang 39 verbindet, ist wegen
des sehr schwachen Verstärkereingangsstromes vernachlässigbar. Dabei wird trotz des
nicht konstanten Durchlasswiderstands der Halbleiterschalter eine hohe Stabilität
des Oszillators erzielt.
[0010] Fig. 4 zeigt den Verstärker 14 in dem Zustand der Analogschalter 16, 17 in dem er
mit dem Schwingungskreis 1 einen Oszillator bildet. Der Verstärker 14 ist ein stabilisierter
Differenzverstärker mit einem ersten und einem zweiten Transistor 51 und 52 in Emitterschaltung.
An den Eingängen 54 und 55 dieser Verstärkerschaltung liegen gleiche Teilspannungen
zweier Gleichspannungsteiler 57, 58 und 59, 60. Bezogen auf den Ausgang 62 (Kollektor
des zweiten Transistors 52) ist 54 (Basis des ersten Transistors 51) der nicht invertierende
Eingang. Diesem Eingang ist die Schwingkreisspannung überlagert, indem der Schwingungskreis
1 durch den Halbleiterschalter 43 und einen den Widerstand 57 überbrückenden Kondensator
63 mit diesem Eingang 54 verbunden ist. Der Ausgang 62 ist durch den Halbleiterschalter
42 ebenfalls mit dem Schwingungskreis 1 verbunden. Ein Impulsformer 64, der Impulse
mit der Frequenz der Oszillatorschwingungen an die Auswertevorrichtung 22 liefert,
welche diese Impulse als zusätzliches Prüfsignal, inbesondere z.B. bei der Prüfung
der Münzlegierung verwendet, ist, um den Oszillator möglichst wenig zu beeinflussen,
an den anderen Ausgang 66 (Kollektor des ersten Transistors 51) angeschlossen. Zur
Stabilisierung des Verstärkers dienen eine Konstantstromquelle 67 in Verbindung mit
einem Stromspiegel 68, der zwischen die miteinander verbundenen Emitter der Transistoren
51 und 52 und ein festes negatives Bezugspotential (z.B. -5V) geschaltet ist. Ein
in Reihe mit der Konstantstromquelle 67 liegender Widerstand 69 liefert eine konstante
(negative) Referenzspannung, die durch einen Verstärker 71 verstärkt und invertiert
wird, wobei die Spannung U
ref am Ausgang 72 dieses Verstärkers 71 praktisch belastungsunabhängig ist.
[0011] Der Amplitudendemodulator 19 hat nach Fig. 5 eine erste Konstantstromquelle 75, die
einen durch einen Pfeil 76 dargestellten Ladestrom von z.B. 0,33 mA in Durchlassrichtung
einer Diode 77 an einen Kondensator 78 liefert. Die Konstantstromquelle 75 ist von
einem Komparator 79 so gesteuert, dass der Ladestrom 76 fliesst, wenn der Augenblickswert
der Hochfrequenzspannung grösser als die Kondensatorspannung ist. Eine zweite Konstantstromquelle
82 liefert einen durch einen Pfeil 83 dargestellten Entladestrom von z.B. 0,004 mA
unmittelbar an den Kondensator 78. Die zweite Konstantstromquelle 82 ist von einem
zweiten Komparator 84 so gesteuert, dass der Entladestrom 83 fliesst, wenn die Kondensatorspannung
die dem Ladestrom 76 entsprechende Polarität hat. Da der Entladestrom 83 sehr viel
schwächer als der Ladestrom 76 ist, kann der Komparator 84 auch weggelassen werden,
so dass der Entladestrom 83 dauernd fliesst. Wenn der Augenblickswert der Hochfrequenzspannung
kleiner als die Spannung am Kondensator 78 ist, fliesst der dann zur Pfeilrichtung
76 entgegengesetzte Strom der Konstantstromquelle 75 durch die Diode 85. Die Ströme
76 und 83 der Konstantstromquellen 75 und 82 sind mittels zweier Transistoren 87 und
88 von evtl. Aenderungen der Referenzspannung an der Ausgangsleitung 72 des Verstärkers
71 (Fig. 4) derart beeinflusst, dass bei einer durch eine Aenderung des Speisestromes
des Verstärkers 14 bewirkten Aenderung der Hochfrequenzspannung des mit diesem und
jeweils einem der Schwingungskreise 1-6 gebildeten Oszillators der Ladestrom 76 (und
mit dem Komparator 84 auch der Entladestrom 83) des Kondensators 78 im Demodulator
19 ebenso ändert, so dass diese Aenderung der Hochfrequenzspannung keinen Einfluss
auf das analoge Signal hat. Dies ermöglicht es, eng tolerierte Prüfkriterien zu verwenden.
Das Ausgangssignal (Spannung des Kondensators 78) des Demodulators 19 wird in einem
Verstärker 89 verstärkt und im Analog-Digital-Wandler 20 in ein entsprechendes digitales
Signal umgewandelt.
[0012] Zur Korrektur der Wirkungen allmählicher Aenderungen (Drift) derjenigen Eigenschaften
von Bauelementen der Einrichtung, welche die Prüfsignale beeinflussen, werden vor
der Münzprüfung (unmittelbar nach dem Ansprechen eines Münzdetektors) die Halbleiterschalter
45 und 46 (Fig. 1) nacheinander vorübergehend geschlossen. Dadurch wird eine erste
Spannung U
ref 1 und danach eine zweite Spannung U
ref 2 an den Eingang des Amplitudendemodulators 19 gelegt. Diese Spannungen sind durch
einen oder zwei nicht dargestellte Spannungsteiler aus der Spannung U
ref an der Ausgangsleitung des Verstärkers 71 (Fig. 4) erhalten und so bemessen, dass
U
ref 1 zu einem ersten Digitalsignal in einem untersten Teil des Signalbereichs des Analog-Digital-Wandlers
20 und U
ref 2 zu einem zweiten Digitalsignal in einem obersten Teil des Signalbereichs des Analog-Digital-Wandlers
20 führt. Dazu ist U
ref 2 etwas kleiner als die Oszillatoramplitude bei nicht durch eine Münze beeinflusstem
Schwingungskreis und U
ref 1 grössenordnungsmässig kleiner als U
ref 2. Die im einzelnen nicht dargestellte Auswertevorrichtung 22 (Datenverarbeitungseinrichtung,
Mikroprozessor CPU) hat ein Subtrahierwerk, ein Dividierwerk sowie ein Addierwerk
und ein Multiplizierwerk, und im Speicher 23 (EPROM) sind ein erster Sollwert für
das erste und ein zweiter Sollwert für das zweite dieser beiden digitalen Signale
gespeichert. Das Subtrahierwerk bildet die Differenz zwischen dem Wert des ersten
Signals und dem ersten Sollwert. Das Dividierwerk bildet den Quotienten aus dem Wert
des zweiten Signals und dem zweiten Sollwert. Bevor bei der anschliessenden Münzprüfung
die Prüfsignale mit den gespeicherten Prüfsignal-Kriterien verglichen werden, wird
jedes Prüfsignal vom Addierwerk durch Addition der Differenz und vom Multiplizierwerk
durch Multiplikation mit dem Quotienten korrigiert. Dadurch werden Aenderungen (Drift)
der Eigenschaften von Bauelementen des Demodulators 19 und insbesondere des Analog-Digital-Wandlers
20 so kompensiert, dass mit sehr eng tolerierten Prüfkriterien gearbeitet werden kann.
Durch die erste dieser Korrekturen wird eine Verschiebung der Digitalwerte, durch
die zweite wird eine Aenderung des Analog-Digital-Bereichs des Analog-Digital-Wandlers
20 berichtigt.
[0013] Die Spulen 7 und 8 zur Prüfung der Prägung der Münze sind Topfkernspulen, deren Topfkernstirnfläche
wesentlich kleiner als die Fläche der kleinsten, anzunehmenden Münze ist. Sie sind
in einem solchen Abstand von der Rollbahn 32 der Münzführung und in einem solchen
gegenseitigen Abstand in Münzlaufrichtung 34 (Fig. 7) aufeinander folgend angeordnet,
dass sie von allen anzunehmenden Münzen während einer zur Erzeugung eines auswertbaren
Prüfsignals ausreichenden Zeit gleichzeitig beeinflusst werden. Da die Schwingungskreise
1 und 2 mit den Spulen 7 und 8 periodisch abwechselnd mit dem Verstärker 14 zur jeweiligen
Bildung eines Oszillators verbunden sind, besteht das Prüfsignal für die Prägung der
Münze aus zwei, wie beim Zeitmultiplexverfahren miteinander verschachtelten Teilsignalen
P₁ und P₂ (Fig. 6), von denen P₁ auf einer Beeinflussung der Spule 7 und P₂ auf einer
Beeinflussung der Spule 8 beruht. Weil die Spulen 7 und 8 dabei von verschiedenen,
kleinen Flächenteilen (verschiedener Kreisringsektoren) der Münzoberfläche beeinflusst
sind, enthält das Prüfsignal P₁, P₂ wesentlich mehr Information über die Prägung als
ein in üblicherweise durch Beeinflussung einer einzigen Spule entstandenes Prüfsignal.
Als Prüfkriterien für die Tiefe der Prägung der Münze sind im Speicher 23 für jede
anzunehmende Münze die Grenzen des Bereichs gespeichert, zwischen denen die Signalmaxima
und -minima liegen. Die Auswertevorrichtung 22 prüft, ob der Bereich, in dem die Minima
und Maxima der Prüfsignalteile P₁ und P₂ liegen, einem der als Kriterien je für eine
der anzunehmenden Münzen gespeicherten Bereiche entspricht. Trifft dies zu, so hat
die geprüft werdende Münze die Prägungstiefe dieser anzunehmenden Münze.
[0014] Der grössere Informationsinhalt des mit den beiden Spulen 7 und 8 erhaltenen, für
die Prägung charakteristischen Prüfsignals P₁, P₂ ermöglicht es auch, für das Prägungsmuster
(Schrift- bzw. Zahlen- und Bildprägung) typische Kriterien der anzunehmenden Münzen
zu speichern und zur Prüfung, z.B. zusätzlich zur Tiefe der Prägung heranzuziehen.
Diese Kriterien sind für beide Seiten jeder Münze zu speichern, weil sie für die beiden
Seiten der Münze verschieden sind und nicht voraussehbar ist, welche Seite der Münze
bei ihrer Prüfung den Spulen 7 und 8 zugewandt ist. Dabei kann es zweckmässig sein,
die Spulen 7 und 8 in verschiedenen Abständen von der Rollbahn 32 der Münzführung
anzuordnen.
[0015] Die Spulen 9 und 10 für Prüfung des Durchmessers der Münze haben Topfkerne, deren
Durchmesser wesentlich grösser als der Durchmesser der Spulen 7 und 8 ist. An den
Topfkernen der Spulen 9 und 10 sind zwei einander gegenüberliegende Segmente abgeschnitten,
um ihre Abmessung in Münzlaufrichtung 34 und damit die Dauer ihrer Beeinflussung
und die Länge der Messstrecke an der Münzführung herabzusetzen. Diese Spulen 9 und
10 sind in Münzlaufrichtung 34 aufeinander folgend so angeordnet, dass die höchste
Stelle des Polkerns der Spule 9 und die tiefste Stelle des Polkerns der Spule 10 denselben
Abstand von der Rollbahn 32 der Münzführung haben. Damit wird die Prüfung des Münzendurchmessers
in zwei einander teilweise überlappenden Durchmesserbereichen durchgeführt, was im
Vergleich mit der Beeinflussung nur einer Spule wesentlich differenziertere Prüfsignale
in einem grösseren Durchmesserbereich ergibt, die enger tolerierte Prüfkriterien
für die Durchmesserprüfung ermöglichen. Dabei besteht das Prüfsignal aus zwei aufeinander
folgenden Teilsignalen d₁ und d₂ für Münzen in einem unteren Teil des Durchmesserbereichs
bzw. D₁ und D₂ für Münzen in einem oberen Teil des Durchmesserbereichs, wobei d₁ bzw.
D₁ auf einer Beeinflussung der Spule 9, d₂ bzw. D₂ auf einer Beeinflussung der Spule
10 beruhen. Bei einer Münze im unteren Durchmesserteilbereich hat d₁ ein ausgeprägtes
Minimum, das in einer eindeutigen Beziehung zum Münzdurchmesser steht (grosse Steilheit
des Signalwertes in Funktion des Durchmessers der Münze), während d₂ ein viel weniger
ausgeprägtes, wenig aussagekräftiges Minimum (kleine Steilheit des Signalwertes in
Funktion des Durchmessers der Münze) hat. Das Minimum von d₁ wird für die Prüfung
ausgewertet. Bei einer Münze im oberen Durchmesserteilbereich hat D₁ einen breiten
Bereich eines Minimums, das nur unwesentlich vom Münzdurchmesser beeinflusst ist,
während D₂ ein ausgeprägtes, viel stärker vom Münzdurchmesser beeinflusstes Minimum
hat. Das Minimum von D₂ wird für die Prüfung ausgewertet. Im Speicher 25 sind für
jede der anzunehmenden Münzen, deren Durchmesser im unteren Durchmesserteilbereich
liegt, die Kriterien für das Minimum des ersten Teilsignals d₁ und für jede der anzunehmenden
Münzen, deren Durchmesser im oberen Durchmesserteilbereich liegt, die Kriterien für
das Minimum des zweiten Teilsignals D₂ gespeichert.
[0016] Die Auswertevorirchtung 22 ermittelt die Minima dieser Prüfsignale, indem sie diese
differenziert. Kriterien für den Münzdurchmesser sind für jede der anzunehmenden Münzen
eine obere und eine untere Grenze des Minimums des ersten bzw. zweiten Teilsignals.
Liegt das erste bzw. zweite Teilsignal d₁ bzw. D₂ der zu prüfenden Münze zwischen
den für eine der anzunehmenden Münzen gespeicherten Grenzen, so hat die Münze den
Durchmesser dieser anzunehmenden Münze.
[0017] Die für die Prüfung der Münzlegierung vorgesehene Spule 11 und die für die Prüfung
der Münzdicke vorgesehene Spule 12 sind Topfkernspulen, deren Topfkerndurchmesser
so bemesen und die in einem solchen Abstand von der Rollbahn 32 angeordnet sind, dass
sie auch von derjenigen der anzunehmenden Münzen, die den kleinsten Durchmesser hat,
während einer zur Erzeugung eines auswertbaren Prüfsignals ausreichenden Zeit in
ihrem ganzen Polbereich beeinflusst werden. Der Abstand der Spule 12 von der Führungsfläche
31 der Münzlaufbahn ist nur wenig grösser als die Dicke der dicksten der anzunehmenden
Münzen. Dadurch wird ein möglichst grosser Einfluss der Münzdicke auf die Amplitude
(und Frequenz) der Schwingungen des Schwingungskreises 6 mit der Spule 12 erzielt,
wenn dieser zusammen mit dem Verstärker 14 einen Oszillator bildet.
[0018] Das bei Beeinflussung der Spule 11 durch die zu prüfende Münze erhaltene Prüfsignal
L für die Legierung des Münzmetalls hat zwischen zwei Minima einen konstanten Signalteil.
Zu diesem Signalteil sind im Speicher 23 für jede der anzunehmenden Münzen die Kriterien
gespeichert. Eines dieser beiden Minima entsteht, wenn der Münzrand in das Feld der
Spule 11 eintritt, und das andere entsteht, wenn der Münzrand wieder aus dem Feld
der Spule 11 austritt, wobei eine Münzrandzone als im Hochfrequenzfeld der Spule 11
bewegter (im Feld begrenzter) Leiter wirkt. Hat die Münze eine Randzone aus einer
und einen mittleren Teil aus einer anderen Legierung, so beeinflusst dies die beiden
Minima und den konstanten, mittleren Signalteil. Deshalb können diese Minima und
dieser mittlere Signalteil als Unterscheidungsmerkmale von verschiedenen Münzen dieser
Art und von Münzen aus nur einer Legierung sowie von Münzen mit einem zentralen Loch
benutzt werden, indem entsprechende Kriterien im Speicher 23 gespeichert und mit
diesen Teilen des Signals L verglichen werden. Dazu muss der Schwingungskreis 5 nicht
nur während der Beeinflussung des ganzen Polbereiches seiner Spule 11 durch die zu
prüfende Münze sondern auch dann erregt, d.h. mit dem Verstärker 14 verbunden sein,
wenn der Münzrand den Polbereich erreicht oder verlässt. Im Gegensatz dazu genügt
es, dass der Schwingungskreis 3 nur in einem Bereich maximaler Beeinflussung seiner
Spule 9 erregt ist. Auch würde es genügen, den Schwingungskreis 4 nur in einem Bereich
maximaler Beeinflussung seiner Spule 10 und gleichzeitig den Schwingungskreis 6 zu
erregen.
[0019] Das bei Beeinflussung der Spule 12 durch die zu prüfende Münze erhaltene Prüfsignal
S für die Dicke der Münze hat ebenfalls zwischen zwei Minima einen konstanten Signalteil,
zu dem im Speicher 23 für jede der anzunehmenden Münzen die Kriterien gespeichert
sind, mit denen dieser Signalteil bei der Auswertung des Signals S verglichen wird.
Dabei haben die beiden Minima keine Bedeutung.
[0020] Die erwähnten Minima treten aus dem erwähnten Grunde auch bei den Signalen P₁ und
P₂ auf, kommen aber wegen des kleinen Verhältnisses des Durchmessers der Spulen 7
und 8 zum Münzdurchmesser (z.B. 4 mm) und zur Münzgeschwindigkeit (z.B. 0,5 m/s) nur
sehr kurzzeitig zur Geltung, könnten jedoch bei der Prägungsprüfung zusätzlich herangezogen
werden. Die Schwingungskreise 3 und 4 sind, wenn der Münzrand in das Feld der Spule
9 bzw. 10 eintritt und aus diesem austritt, noch nicht bzw. nicht mehr erregt, wie
weiter unten im Zusammenhang mit dem Weiterschalten der Analogschalter 16 und 17 von
den Schwingungskreisen 1 und 2 zum Schwingungskreis 3 vom Schwingungskreis 3 zu den
Schwingungskreisen 4, 5 und 6 beschrieben. Das für die Signalauswertung massgebende
Minimum von d₁ bzw. D₂ und gegebenenfalls die Minima von z.B. L ermittelt die Auswertevorrichtung
22 durch Differentiation dieser Signale. Der mittlere, konstante Teil der Signale
L und S verläuft in einem Bereich, in dessen Mitte das Minimum von D₂ (Zeitpunkt
t₃) liegt. Demgemäss wird der Betrag, den diese Signale in diesem Zeitpunkt (oder
kurz danach) haben, in der Auswertevorrichtung 22 ausgewertet.
[0021] Kriterien für die Legierung und für die Dicke der Münze sind eine obere und eine
untere Grenze des konstanten, mittleren Signalteils von L bzw. S (und gegebenenfalls
die Minima des Signals L). Liegt der betreffende Signalteil zwischen den für die
Legierung bzw. Dicke einer der anzunehmenden Münzen gespeicherten Grenzen, so hat
die zu prüfende Münze die Legierung bzw. Dicke dieser anzunehmenden Münze.
[0022] Da zur gleichzeitigen Erzeugung der Teilsignale P₁ und P₂ für die Prägung, des Teilsignals
D₂ für den Durchmesser, des Signals L für die Legierung und des Signals S für die
Dicke der Münze die Schwingungskreise 1 und 2 bzw. 4, 5 und 6 mit den Spulen 7 und
8 bzw. 10, 11 und 12 in dauernd aufeinander folgender Wiederholung jeweils kurzzeitig
durch Verbindung mit dem Verstärker 14 erregt werden, bestehen P₁, P₂, D₂, L und S
aus kurzen, wie beim Zeitmultiplex miteinander verschachtelten Signalteilen. Die Zuordnung
dieser miteinander verschachtelten Signalteile zu den Signalen bereitet in der Auswertevorrichtung
22 keine besonderen Schwierigkeiten, weil dieselbe Auswertevorrichtung 22 (des Mikroprozessors
CPU) auch die Steuervorrichtung 28 für die Analogschalter 16 und 17 steuert, durch
welche die Schwingungskreise 1 und 2 bzw. 4, 5 und 6 jeweils mit dem Verstärker 14
verbunden und dabei erregt sind.
[0023] Die Weiterschaltung der Einrichtung von einem Prüfvorgang zum folgenden Prüfvorgang
bzw. zu den folgenden gleichzeitigen Prüfvorgängen wird jeweils von der zu prüfenden
Münze selbst ausgelöst. Sobald ein zur Auswertung ausreichender Teil des Prüfsignals
(Teilsignals) P₁ des Schwingungskreises 1 (Spule 7) vorliegt (das ist im Zeitpunkt
t₁ der Fall, in dem die ansteigende Flanke des Teilsignals P₁ erkennen lässt, dass
keine weitere Information zu erwarten ist), veranlasst die Auswertevorrichtung 22
(mittels der Steuervorrichtung 28) ein Signal an die Ansteuerlogik 48 und 49 der
Analogschalter 16 und 17, durch das deren dem Schwingungskreis 3 mit der Spule 9 zugeordnete
Halbleiterschalter geschlossen werden, so dass der Verstärker 14 mit dem Schwingungskreis
3 einen Oszillator bildet. Dessen Schwingkreisspule 9 wird nun von der zu prüfenden
Münze beeinflusst. Dadurch entsteht dann das erste Teilsignal d₁ bzw. D₂ des Prüfsignals
für den Münzdurchmesser. Sobald dieses Teilsignal nach einem Minimum ansteigt, das
ist im Zeitpunkt t₂, enthält es alle erforderliche Information, und nun veranlasst
die Auswertevorrichtung 22, dass die Schwingungskreise 4, 5 und 6 dauernd wiederholt
je einzeln mit dem Verstärker 14 zur Bildung eines Oszillators verbunden werden. Die
Münze beeinflusst die Spulen 10, 11 und 12 dieser Schwingungskreise 4, 5 und 6 gleichzeitig.
Dabei entstehen durch Beeinflussung der Spule 10 das zweite Teilsignal d₂ bzw. D₂
für die Prüfung des Durchmessers, durch Beeinflussung der Spule 11 das Signal L für
die Prüfung der Legierung und durch Beeinflussung der Spule 12 das Signal S für die
Prüfung der Dicke der Münze.
[0024] Die Einrichtung könnte auch so ausgeführt werden, dass die Analogschalter 16 und
17 die Schwingungskreise 1 bis 6 in einem während der Münzprüfung dauernd wiederholten
Zyklus mit dem Verstärker 14 zur Bildung eines Oszillators verbinden. Dies führt
jedoch - ebenso wie eine ebenfalls mögliche Aufeinanderfolge der Prüfvorgänge nach
einem festen Zeitprogramm, die eine bestimmte Münzgeschwindigkeit voraussetzt - zu
einer längeren Prüfungsdauer.
[0025] Sobald die Auswertevorrichtung 22 feststellt, dass ein Prüfsignal oder Teilsignal
eines Prüfsignals keinen der für die betreffende Münzeigenschaft der anzunehmenden
Münzen gespeicherten Kriterien entspricht, oder mehrere, solche (von ein und derselben
Münze erhaltene) Signale nicht den für die betreffenden Eigenschaften ein und derselben,
anzunehmenden Münze gespeicherten Kriterien entsprechen, löst sie das Münzrückgabesignal
an der Leitung 26 aus. Entsprechen alle für die verschiedenen Münzeigenschaften erhaltenen
Prüfsignale den für diese Eigenschaften ein und derselben, annehmbaren Münze gespeicherten
Kriterien, so löst die Auswertevorrichtung 22 das Münzannahmesignal an der Leitung
25 aus. Nach einem Münzannahme- oder Münzrückgabesignal nimmt die Einrichtung wieder
ihren Ruhezustand an. Im Falle eines Münzrückgabesignals im Zeitpunkt t₁ oder t₂
unterbleibt dabei ein Steuersignal für das Weiterschalten zum nächsten bzw. zu den
nächsten Prüfvorgängen.
[0026] Da jede zu prüfende Münze sowohl die Amplitude als auch die Frequenz der Oszillatorschwingungen
beeinflusst, kann die Einrichtung auch so ausgeführt werden, dass der Frequenzverlauf
die Prüfsignale bestimmt. Auch kann das Ausführungsbeispiel so erweitert werden,
dass bei Prüfung wenigstens einer der Münzeigenschaften, z.B. der Legierung, geprüft
wird, ob die durch die Münze beeinflusste Frequenz der Oszillatorschwingungen dafür
gespeicherten Kriterien entspricht.
[0027] Die Ausführung der Spulen 8 bis 12, die Anordnung der Spulen 8 und 9 sowie die Anordnung
der Spulen 9 und 10 in bezug aufeinander, die Prüfsignale, deren Auswertung und die
dabei benutzten Kriterien sind sinngemäss auch ohne das Zeitmultiplex-Prinzip anwendbar.
1. Einrichtung zur Münzenprüfung, gekennzeichnet durch nacheinander und/oder gleichzeitig
durch die zu prüfende Münze beeinflussbare Schwingungskreise (1-6); eine Schaltvorrichtung
(16, 17), durch welche jeder der Schwingungskreise (1-6) einzeln mit ein und demselben
Verstärker (14) zur Bildung eines Oszillators verbindbar ist; einen Amplitudendemodulator
(19) und/oder Frequenzdemodulator oder Frequenzmesser für die Oszillatorschwingungen,
welcher (19) der Beeinflussung des jeweiligen Oszillator-Schwingungskreises (1-6)
durch die zu prüfende Münze entsprechende Prüfsignale (P₁, P₂, d₁, D₂, L, S ) für
verschiedene Münzeigenschaften liefert; und eine Auswertevorrichtung (22) zum Vergleich
dieser Prüfsignale mit für jede dieser Eigenschaften der anzunehmenden Münzsorten
in einem Speicher (23) gespeicherten Kriterien.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungskreise
(1-6) während der Münzenprüfung in der zeitlichen Aufeinanderfolge ihrer Beeinflussung
durch die zu prüfende Münze, bei gleichzeitiger Beeinflussung zyklisch wiederholt
mit dem Verstärker (14) verbunden sind, oder alle Schwingungskreise (1-6) unabhängig
von der Aufeinanderfolge bzw. Gleichzeitigkeit ihrer Beeinflussung dauernd zyklisch
wiederholt mit dem Verstärker (14) verbunden sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung
(16, 17) von einer von der Auswertevorrichtung (22) gesteuerten, vorzugsweise mit
dieser zu einer Datenverabeitungseinrichtung (CPU) vereinigten Steuervorrichtung (28)
so gesteuert ist, dass nach wenigstens einem auswertbaren Teil des Prüfsignals (P₁;
d₁ oder D₁) eines von der geprüft werdenden Münze beeinflussten Schwingungskreises
(1; 3) der nachfolgend einzeln beeinflussbare Schwingungskreis (3) mit dem Verstärker
(14) verbunden wird, bzw. mehrere nachfolgend gleichzeitig beeinflussbare Schwingungskreise
(3; 4, 5, 6) zyklisch wiederholt mit dem Verstärker verbunden werden, und zwar vorzugsweise
nur dann, wenn die Auswertung des Prüfsignals (P₁; d₁ oder D₁), gegebenenfalls zusammen
mit wenigstens einem vorangegangenen Prüfsignal (P₁) nicht bereits für ein Münzrückgabesignal
ausreicht.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die
Dämpfungen der Schwingungskreise (1-6) so abgeglichen sind, dass die Schwingkreisspannung
im einzeln mit dem Verstärker (14) verbundenen und nicht durch eine Münze beeinflussten
Zustand für alle Schwingungskreise (1-6) dieselbe ist.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine
erste und eine zweite, stabilisierte Gleichspannung (Uref 1 und Uref 2) durch von einem Münzanwesenheitssignal vor der Prüfung einer Münze beaufschlagbare
Schaltmittel (45, 46) einzeln nacheinander an den Eingang des Demodulators (19) anlegbar
sind, und dass diese Spannungen so bemessen sind, dass am Eingang der Auswertevorrichtung
(22) die erste dieser Spannungen ein erstes Signal bewirkt, dessen Wert an der unteren
Grenze des Wertebereiches der an diesem Eingang auftretenden Prüfsignale anzunehmender
Münzen liegt, und die zweite dieser Spannungen ein zweites Signal bewirkt, das dicht
unter der oberen Grenze dieses Bereiches liegt; und dass die Auswertevorrichtung (22)
die Differenz aus dem Wert des ersten Signals und eines diesem zugeordneten, ersten
Sollwertsignals und den Quotienten aus dem Wert des zweiten Signals und eines diesem
zugeordneten, zweiten Soll wertsignals bildet und jedes Prüfsignal vor seiner Auswertung
durch Addition der Differenz und Multiplikation mit dem Quotienten korrigiert.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die
Schaltvorrichtung (16, 17) für jeden (z.B. 1) der Schwingungskreise (1-6) zwei, durch
die Auswertevorrichtung (22) gemeinsam ansteuerbare Halbleiterschalter (z.B. 42,
43) aufweist, durch deren einen (42) der Eingang (39) und durch deren anderen (43)
der Ausgang des Verstärkers (14) mit dem Schwingungskreis (z.B. 1) verbindbar ist,
und dass der Verstärker (14) ein nicht invertierender Verstärker mit dem Verstärkungsgrad
Eins ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärker ein Differenzverstärker
mit Transistoren (51, 52) ist, an dessen Eingängen (54, 55) übereinstimmende Gleichspannungen
liegen, dass der Gleichspannung am in bezug auf den Ausgang (62) nicht invertierenden
Eingang (54) die Schwingkreisspannung überlagert ist, und dass der durch die Transistoren
(51, 52) fliessende Gleichstrom stabilisiert ist, vorzugsweise mittels einer Konstantstromquelle
(67) und eines Stromspiegels (68).
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einem Amplitudendemodulator (19)
für die Oszillatorschwingungen, dadurch gekennzeichnet, dass ein konstanter Ladestrom
(76) eines das demodulierte Signal liefernden Kondensators (78) fliesst, wenn der
Momentanwert der Oszillatorspannung grösser als die Kondensatorspannung ist, und dass
gleichzeitig oder solange die Polarität der Kondensatorspannung der Ladestromrichtung
(76) entspricht, ein wesentlich schwächerer, konstanter Entladestrom (83) fliesst,
wobei der Ladestrom (76) oder der Lade- und der Entladestrom (76 und 83) zweckmässig
vom Spannungsabfall (Uref) eines konstanten Speisestromes des Verstärkers (Fig. 4) an einem Widerstand (69)
beeinflusst sind.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur
Prüfung der Münzprägung die Spulen (7, 8) mindestens zweier, periodisch abwechselnd
mit dem Verstärker (14) verbundener Schwingungskreise (1, 2) in einem solchen Abstand
angeordnet sind, dass ihre Felder durch jede der anzunehmenden Münzen gleichzeitig
beeinflussbar sind, und dass die Polfläche jeder dieser Spulen (7, 8) wesentlich
kleiner als die Fläche der kleinsten der anzunehmenden Münzen ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertevorrichtung
(22) das infolge der Beeinflussung der für die Prüfung der Münzprägung vorgesehenen
Spulen (7, 8) erhaltene Prüfsignal (P₁, P₂) mit für die Bild- bzw. Zahlenprägung charakteristischen
Kriterien vergleicht, die im Speicher (23) für mit ihrer Vorderseite und für mit
ihrer Rückseite diesen Spulen (7, 8) zugewandte Münzen anzunehmender Art gespeichert
sind.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur
Prüfung des Münzdurchmessers die Spulen (9, 10) wenigstens zweier Schwingungskreise
(3, 4) in Münzlaufrichtung (34) aufeinander folgend in solchen Abständen von einer
Bahn (32), auf der die Münzen rollen, angeordnet sind, dass jede der anzunehmenden
Münzen eine der Spulen nur in einem für die Prüfsignalbildung wesentlichen Teil ihres
Polbereichs und die andere bzw. anderen Spulen entweder nur geringfügig oder im gesamten
Polbereich beeinflusst.
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die
Auswertevorrichtung wenigstens ein Differenzierwerk zur Feststellung des Minimums
von Prüfsignalen hat, und dass als Kriterien für diese Minima die Grenzen von Bereichen
gespeichert sind, zwischen denen diese Minima bei einer anzunehmenden Münze liegen.
13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein
für die Prüfung der Münzlegierung vorgesehener Schwingungskreis (5) am Anfang und/oder
Ende sowie während der Beeinflussung seiner Spule (11) durch die zu prüfende Münze
mit dem Verstärker (14) verbunden ist, wobei das Prüfsignal (L) von diesem Schwingungskreis
(5) am Anfang bzw. Ende ein Minimum und während der Beeinflussung des ganzen Polbereichs
der Spule (11) einen konstanten Wert hat, und dass zur Unterscheidung von Münzen einheitlicher
Legierung von Münzen mit einer Randzone aus einer und einer mittleren Zone aus einer
anderen Legierung und von Münzen mit einem zentralen Loch als Kriterien Grenzen,
zwischen denen die Minima liegen, und Grenzen, zwischen denen der konstante Wert liegt,
für jede anzunehmende Münze im Speicher (23) gespeichert sind.
14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass an
einer Münzführung (Fig. 2, 3) mit einer steilen Führungsfläche (31), an der die auf
einer Rollbahn (32) rollenden Münzen mit ihrer ganzen Vorder- oder Rückseite gleiten,
Spulen (7 bis 9) nacheinander zu beeinflussender Schwingungskreise (1 bis 3) in Münzlaufrichtung
(34) aufeinander folgend dicht hinter der Führungsfläche (31) angeordnet sind, wobei
Spulen (10, 11, 12) gleichzeitig zu beeinflussender Schwingungskreise (4, 5, 6) übereinander
(10, 11) oder einander gegenüber, eine (11) dicht hinter der Führungsfläche (31) und
die andere (12), vorzugsweise eine Spule (12) eines für die Prüfung der Dicke der
Münze vorgesehenen Schwingungskreises (6), in einem Abstand von der Führungsfläche
(31) angeordnet ist, der wenig grösser als die Dicke der dicksten der anzunehmenden
Münzen ist.