專利名稱：用于檢測(cè)硬幣，輔幣或其它扁平金屬物體真實(shí)性的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到權(quán)利要求1所述類型的用于檢測(cè)硬幣、輔幣或其它扁平金屬物體真實(shí)性的設(shè)備。
這種設(shè)備適合作為如公用電話、自動(dòng)售貨機(jī)、電表等的收費(fèi)器。
從EP304535B1中已知有權(quán)利要求1所述類型的用于檢測(cè)硬幣真實(shí)性的設(shè)備。這種設(shè)備帶有三個(gè)傳此獨(dú)立操作的感應(yīng)式傳感器，以便確定所檢測(cè)的硬幣的厚度、合金成分以及直徑、用復(fù)式線圈來構(gòu)成感應(yīng)式傳感器，這些線圈設(shè)置在硬幣通路的兩側(cè)并以并聯(lián)或串聯(lián)的方式作電連接，因此，可以部分地補(bǔ)償因硬幣在硬幣通路內(nèi)的顫動(dòng)或彈跳所引進(jìn)的離差，所說的顫動(dòng)及彈跳是指離開硬幣通路的底部或者相對(duì)硬幣通路在位置上的變化。但是，使用復(fù)式線圈有這樣的缺點(diǎn)；即無法彼此獨(dú)立地測(cè)定硬幣的合金成分和厚度。每個(gè)感應(yīng)式傳感器均是一并聯(lián)諧振電路的一部分，在這種電路中，測(cè)定硬幣所引起的諧振頻率的變化以及已改變了的參量。測(cè)出的上述參數(shù)的變化可用作接收或退回硬幣的判定標(biāo)準(zhǔn)。也可以將用于測(cè)定硬幣合金成分的感應(yīng)式傳感器制成僅安裝在硬幣通路一側(cè)的簡(jiǎn)單線圈。
從GB1397083中已知有帶感應(yīng)式傳感器的硬幣檢測(cè)器，這種檢測(cè)器能以3KHZ至1MHZ的頻率工作。而所說的感應(yīng)式傳感器則設(shè)置在諧振電路和電橋電路內(nèi)。在硬幣出現(xiàn)的情況下，諧振頻率用于標(biāo)識(shí)硬幣的特征。
從GB2266804和德國(guó)實(shí)用新型G9013836.8中已知使用了減能器以使硬幣在不顫動(dòng)和彈跳的情況下在傳感器附近滾動(dòng)。這種減能器最好是陶瓷制成的薄片，它們按這樣的方式設(shè)置在硬幣通路內(nèi)，即插入硬幣入口的硬幣可以碰到這些薄片。
從DE3007484中已知形成硬幣通路的下側(cè)壁面，該壁面相對(duì)垂直線按預(yù)定的角度傾斜并帶有肋條，這些肋條被設(shè)計(jì)成沿硬幣運(yùn)動(dòng)方向的導(dǎo)軌。
本發(fā)明的目的是提供一種用于檢測(cè)硬幣真實(shí)性的設(shè)備，在這種設(shè)備中，可以彼此獨(dú)立地測(cè)定硬幣合金成分及厚度，并且，在這種備中，首先盡可能地排除掉硬幣的顫動(dòng)或彈跳，其次使余下的顫動(dòng)或彈跳所引起的測(cè)量離差盡可能地小。
依照本發(fā)明，利用權(quán)利要求1、2以及8所述的設(shè)備，可以達(dá)到上述目的。
以下利用附圖參照硬幣M詳細(xì)說明本發(fā)明的示例性實(shí)施例，所說的硬幣以后應(yīng)被理解為也指輔幣或其它扁平金屬物體，在附圖中

圖1顯示了3檢測(cè)設(shè)備的硬幣通路；圖2顯示了上述硬幣通路的斷面；圖3、圖4顯示了所測(cè)出的數(shù)值圖；圖5顯示了傳感器的信號(hào)；以及圖6顯示了一電路。
圖1顯示了用于檢測(cè)硬幣、輔幣或其它金屬物體的設(shè)備，該設(shè)備帶有一硬幣通路1，最好將此硬幣通路制成位于主體2內(nèi)的凹槽，而主體2則由兩個(gè)塑料件構(gòu)成。底部3、下部和上部側(cè)壁4及5以及罩蓋6限定了硬幣通路1。下部側(cè)壁4上設(shè)置有以成整體方式模制出的肋條7，這些肋條平行于底部3沿硬幣M的運(yùn)動(dòng)方向延伸。硬幣通路，沿所要檢測(cè)的硬幣M的運(yùn)動(dòng)方向傾斜，兩側(cè)壁4和5相對(duì)垂直線V按一般為10°的銳角傾斜，因此，所要檢測(cè)的硬幣M會(huì)沿硬幣通路1在底部3上向下滾動(dòng)或滑動(dòng)，同時(shí)，硬幣M的一面會(huì)完全平貼在下部側(cè)壁4的肋條7上。側(cè)壁4和5與硬幣通路1相背的一側(cè)帶有凹槽以便容納按離軸位移設(shè)置的線圈9和10以及有選擇地容納金屬薄片11、12。線圈9和薄片12位于下部側(cè)壁4上，所以用虛線來表示。為清楚起見，只在圖2中顯示了上述凹槽。薄片11和12分別裝在與線圈9和10相反的位置上。它們最好是圓形或是矩形的，但也可以有其它預(yù)定的幾何形狀。在所有情況下，一個(gè)線圈9或10以及設(shè)置在與側(cè)壁5或4相反位置上的適當(dāng)薄片11或12構(gòu)成了一感應(yīng)式傳感器。兩線圈9和10帶有兩個(gè)接頭，一個(gè)與通常的地線接頭m相連，另一個(gè)與開關(guān)13相連，因此，它們能與電路14相連，從而能彼此獨(dú)立地進(jìn)行電學(xué)操作。所說的檢測(cè)設(shè)備還包括諸如為微處理器的控制及鑒別裝置15，該裝置用于鑒別電路14的輸出信號(hào)并控制檢測(cè)設(shè)備。將電路14和微處理器15構(gòu)成能從線圈9和10所測(cè)出的信號(hào)中推導(dǎo)出用于測(cè)度硬幣M的合金及厚度d的離散值。如果這些數(shù)值與預(yù)定范圍內(nèi)的預(yù)定值相一致，檢測(cè)設(shè)備就認(rèn)為硬幣M是真的并且接收該硬幣，否則，就將該硬幣退回。
圖2按線圈10的平面顯示了硬幣通路1。肋條7按最好a＝7.25mm的相互距離設(shè)置。肋條朝向硬幣通路1的表面形狀為圓柱形，其曲率半徑R與間距a相差不多即R≌a。R＝8mm或略多一點(diǎn)是最佳的。深度約為0.5mm的凹進(jìn)部16自然地將肋條7分隔開。凹進(jìn)部16在肋條7之間的最深處附近帶有一扁平的區(qū)域17，因此，側(cè)壁4在凹槽8附近具有最小的壁面厚度，該壁面厚度的選擇僅以主體2的材料的性質(zhì)以及硬幣M所需的機(jī)械強(qiáng)度為基礎(chǔ)，而與曲率半徑R和間距a無關(guān)。最佳的是，最小的壁面厚度為0.6mm，因此，安裝在下部側(cè)壁4上凹槽8內(nèi)的線圈9與以理想方式滾過的硬幣M的固定距離為1.1mm。肋條7也處于該位置處以防不合要求地粘住甚至卡住濕的硬幣。
具有較大圓柱形曲徑半徑R的肋條7的結(jié)構(gòu)會(huì)比先有技術(shù)的肋條使下部側(cè)壁4與硬幣M之間有更大的接觸面積。這就使得未以最佳扁平方式擱置的硬幣M對(duì)下部側(cè)壁4的沖撞具有相對(duì)較高的減振效果，因此，即使硬幣有刮痕或凹陷之類的缺陷，硬幣M也不會(huì)在線圈9和10附近產(chǎn)生顫動(dòng)及彈跳。用曲率半徑R小于間距a例如為a/2的肋條7所能消除硬幣M的顫動(dòng)及彈跳的程度可以很容易地通過試驗(yàn)來加以測(cè)定。而且，肋條7的形狀不一定要完全為圓柱形。
與肋條7通常的結(jié)構(gòu)相比，硬幣M對(duì)下部側(cè)壁4沖撞的高減振性還能顯著地減小噪聲。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例包括一薄板而不是位于下部側(cè)壁4上線圈9和10附近的肋條7，該薄板以大致平行的方式與側(cè)壁4相連。該薄板與所要檢測(cè)的硬幣M相比有較低的質(zhì)量并且是由諸如金屬或陶瓷制成的。在硬幣M沖撞到薄板的情況下，如果必要的話，該薄板可用于吸收使硬幣M彈跳的能量，因此可以阻止硬幣M的彈跳。
依照本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，除了在機(jī)械上采取保護(hù)措施以防止硬幣M顫動(dòng)和/或彈跳以外，還從測(cè)量的角度進(jìn)行改進(jìn)，這就能進(jìn)一步減小任何可能的殘余顫動(dòng)或彈跳對(duì)測(cè)定硬幣M合金成分及厚度等重要特征的影響。
由于以上的內(nèi)容同時(shí)適用于線圈9和線圈10，所以，為簡(jiǎn)化起見，以下用標(biāo)號(hào)S來代替標(biāo)號(hào)9或10。因此，線圈S是指線圈9或10中的一個(gè)。線圈S的電學(xué)特征在于其電感系數(shù)Ls和內(nèi)部歐姆律電阻Rs。它相當(dāng)于一感應(yīng)式傳感器。線圈S與薄片11或12之一的上述組合相當(dāng)于另外一種感應(yīng)式傳感器。在硬幣M通過線圈S時(shí)，由于線圈S與硬幣M之間在物理上的相互感應(yīng)，Ls和Rs的值會(huì)暫時(shí)發(fā)生變化。內(nèi)電阻Rs包括靜態(tài)分量Rs，Dc和動(dòng)態(tài)分量Rs，Ac(ω))，動(dòng)態(tài)分量Rs，Ac(ω)是流經(jīng)線圈S的電流的角頻率ω、硬幣M的物理性質(zhì)，線圈S的幾何尺寸以及特別是線圈S與硬幣M之間間距的函數(shù)。一旦沿硬幣通路1滾動(dòng)的硬幣M進(jìn)入線圈S的測(cè)量區(qū)，內(nèi)電阻Rs就會(huì)增加。圖5顯示了內(nèi)電阻Rs隨時(shí)間的一般變化。為了避免硬幣M的直徑對(duì)測(cè)定硬幣厚度d和合金成分的任何影響，將線圈S的直徑選定為小于所要檢測(cè)的最小硬幣M的直徑，并且按相應(yīng)的高度將線圈S設(shè)置在硬幣通路1的側(cè)壁4或5上，因此，所要檢測(cè)的最小硬幣M在通過時(shí)會(huì)覆蓋住線圈S很短一段時(shí)間。線圈S的直徑諸如為14mm。饋線的阻抗相對(duì)較小。用鐵氧體磁芯的繞線線圈特別適合做線圈9和10。將線圈9和10用作分別設(shè)置在硬幣通路1一側(cè)的獨(dú)立線圈并且使它們作完全的電學(xué)分離，可以避免降低與復(fù)式線圈有關(guān)的敏感度。
電路14控制著串聯(lián)諧振電路內(nèi)的線圈S并在輸出端提供一與線圈S內(nèi)電阻Rs成比例的模擬信號(hào)。當(dāng)硬幣M經(jīng)過線圈S的測(cè)量區(qū)時(shí)，微處理器15通過一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器而以一系列存儲(chǔ)起來的數(shù)值f1的形式獲得上述輸出信號(hào)隨時(shí)間的變化。隨后，微處理器15進(jìn)行如下所述的詳細(xì)分析，分析的結(jié)果是兩個(gè)值，例如是如下所述的值k1和值k2，這兩個(gè)值用于決定是接收硬幣M還是退回硬幣M。
線圈9位于下部側(cè)壁4上，而硬幣M則沿該側(cè)壁以相接觸的方式移動(dòng)，因此，線圈9與硬幣M的最近表面之間的距離是固定的，例如是1.1mm。硬幣M可由一種合金制成，也可以由多種合金的混合體制成。如果流經(jīng)線圈9的電流的頻率ω是選定的參數(shù)，則在有硬幣M出現(xiàn)的情況下所測(cè)出的線圈9的內(nèi)電阻R9僅僅是硬幣M材料的近似函數(shù)。圖3顯示了作為由各種合金L1、L2和L3所制成的硬幣M厚度函數(shù)的內(nèi)電阻R9，在測(cè)試期間，硬幣M位于線圈9前方的對(duì)稱位置。從圖中可以看出，內(nèi)電阻R9實(shí)際上與厚度d無關(guān)。所以，利用線圈9能以簡(jiǎn)單的方式測(cè)出硬幣M的重要的第一特征變量，該變量幾乎僅為硬幣合金或合金成分的函數(shù)。
線圈10與硬幣M之間的距離是硬幣厚度d的函數(shù)。就線圈10而言，內(nèi)電阻R10不僅是硬幣M材料的函數(shù)，而且是硬幣厚度d的函數(shù)。如圖4所示，厚度d的關(guān)系曲線在有意義的范圍內(nèi)對(duì)所示的所有合金L＼-1、L2及L3來說都近似為線性的。如果硬幣M的合金是已知的則可以準(zhǔn)確地測(cè)出硬幣M的厚度d。
與使用設(shè)置在硬幣通路1兩側(cè)并且以并聯(lián)或串聯(lián)方式作電連接的所謂復(fù)式線圈相比，利用僅分別設(shè)置在側(cè)壁4和5上帶有或不帶有薄片11和12的兩個(gè)獨(dú)立線圈9和10，可以相互完全獨(dú)立地測(cè)定硬幣M的上述兩個(gè)參數(shù)，這兩個(gè)參數(shù)以硬幣的合金或合金成分及厚度為基礎(chǔ)而表明了硬幣M的特征。
圖5顯示了對(duì)于同種類型三個(gè)硬幣來說電路14輸出信號(hào)隨時(shí)間的變化情況。硬幣在時(shí)刻t1進(jìn)入第一線圈9的測(cè)量區(qū)，并約在時(shí)刻t2離開該區(qū)域。在時(shí)刻t3硬幣進(jìn)入第二線圈10的測(cè)量區(qū)，并在時(shí)刻t4離開該區(qū)域。線圈9的輸出信號(hào)有兩個(gè)值為U1和U2的最大值M1和M2，線圈10的輸出信號(hào)有兩個(gè)值為V1和V2的最大值m1和m2。連續(xù)的曲線表示在沒顫動(dòng)或彈跳情況下滾下硬幣通路1(圖1)并在此過程中平貼在肋條7上的硬幣M的輸出信號(hào)。在這種情況下，所測(cè)出的值U1和U2是相等的，值V1和V2也是相等的，即U1＝U2，V1＝V2。點(diǎn)劃線表示在第一線圈9的測(cè)量區(qū)內(nèi)顫動(dòng)或彈跳的硬幣M的輸出信號(hào)，值U1和U2是不同的。虛線表示在第二線圈10的測(cè)量區(qū)內(nèi)顫動(dòng)或彈跳的硬幣M的輸出信號(hào)，值V1和V2是不同的。試驗(yàn)表明，值U1或U2和V1或V2中的至少一個(gè)是相對(duì)穩(wěn)定的，也就是說，它有較低的離差，而位于相應(yīng)最大值之間的最小值則有較大的離差。就第一線圈9而言，上述兩最大值中較大的值等于線圈9與硬幣M之間的最小距離，這是因?yàn)?，線圈9的減振效果是最好的。就圖5所示的實(shí)例而言，對(duì)兩種曲線來說，該值是值為U2的最大值M2、它也是兩個(gè)最大值中最為穩(wěn)定的。所以對(duì)微處理器15加以偏程以使得它能測(cè)出第一線圈9中輸出信號(hào)的最大值并將該值存儲(chǔ)為值k1。第二線圈10的減振越差，線圈10與硬幣M之間的距離就越大。所以，對(duì)微處理器15加以編程以使它能測(cè)出第二線圈10中最大值m1和m2的值V1和V2并將值V1和V2中最小的一個(gè)存儲(chǔ)為k2即k2＝min(V1、V2)。在圖5所示的實(shí)例中，最小值m2對(duì)應(yīng)于這種情況。
微處理器15以周知的方式對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行上述分析。為了能消除噪音并減小測(cè)出值k1和k2的離差，最好將序列f1轉(zhuǎn)換為序列f2，序列f2的各個(gè)數(shù)值涵蓋了所測(cè)出的均值，例如涵蓋了序列f1的十個(gè)連續(xù)值。通過數(shù)值比較可以測(cè)出第一線圈9輸出信號(hào)的最大值，通過計(jì)算序列f2的一階和二階導(dǎo)數(shù)可以測(cè)出最大值m1和m2。
為了在最大可能的限度內(nèi)排除諸如溫度、濕度等其它物理因素對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響，對(duì)微處理器15來說，最好形成相對(duì)值P1＝r1/k1和P2＝r2/k2，變量r1和r2表示參考電阻，這些參考電阻在沒有硬幣M存在的情況下等于線圈9的內(nèi)電阻R9和線圈10的內(nèi)電阻R10。在硬幣M通過之前或之后最好立即測(cè)定參考電阻r1和r2。
正如所周知的那樣，每一個(gè)硬幣M均具有以不同方式加以凸飾的兩個(gè)表面，在一般的英國(guó)用法中，這兩個(gè)表面被設(shè)計(jì)成“正面”和“反面”。硬幣M不對(duì)稱的凸飾會(huì)使得所測(cè)出的硬幣M的特征變量k1和k2取決于硬幣M的哪一側(cè)貼在側(cè)壁4上。因此，就特定類型硬幣而言，所出現(xiàn)的變量k1和k2中的離差也會(huì)增加。但是，變量k1離差的范圍會(huì)足夠小，從而能準(zhǔn)確地測(cè)出硬幣M的合金。另一方面，這種情況還會(huì)妨礙對(duì)硬幣厚度d的測(cè)定，結(jié)果使得對(duì)硬幣M的合法性的鑒定和/或?qū)τ矌琶嬷档臏y(cè)定變得更加困難，這是因?yàn)?，用同種合金制成的不同面值的硬幣通常在厚度上沒有區(qū)別。通過使用以下將予以說明的另一種測(cè)定法，可以減小這種情況對(duì)測(cè)定硬幣厚度的影響。就沒有凸飾的硬幣M而言，來自線圈9和10的測(cè)定結(jié)果會(huì)產(chǎn)生諸如值k1和值k2。如果硬幣M帶有非對(duì)稱的凸飾并且正面朝向線圈9，則該測(cè)定結(jié)果會(huì)產(chǎn)生略有變化的值k1＋δr1和k＼-2-δr2。變量k1的增加會(huì)使變量k2減小，這是因?yàn)?，線圈9與硬幣M之間距離的減少會(huì)使得硬幣M與線圈10之間距離產(chǎn)生必然的增加。作為硬幣M與相應(yīng)線圈之間距離函數(shù)的變量k1和k2是線性的，所以，在使用相同線圈9和10并使用相同的頻率ω去激勵(lì)線圈9和10的情況下，δr1＝δr2＝δr成立。就同一種硬幣M而言，如果反面朝向線圈10，則測(cè)定結(jié)果會(huì)相反產(chǎn)生k1-δr和k2＋δ2。所以，和H2＝k1＋k2或和I2＝P1＋P2最好用作硬幣M厚度的測(cè)定值并用作接收或退回硬幣M的判定標(biāo)準(zhǔn)。和H2及I2與硬幣M如何朝向側(cè)壁4無關(guān)，這是因?yàn)椋?δr與+δr可以相互抵消。
圖3顯示出測(cè)定值k1因不同的合金而明顯地不同。因此，可以相對(duì)容易地測(cè)出硬幣M的合金，也就是說，可以把容隙極限設(shè)定得較寬，而所說的容隙極限可以根據(jù)所測(cè)出的合金來確定是接收還是退回硬幣M。將用于變量k2、P2、H2或I2的容隙極限設(shè)置得越小，則越能可靠地根據(jù)硬幣的厚度d來區(qū)分硬幣M。按新方式構(gòu)成的肋條7以及所述的詳盡信號(hào)分析可以防止硬幣在感應(yīng)式傳感器附近的顫動(dòng)或彈跳，這就可以設(shè)定很小的用于變量k2、P2、H2或I2的容隙值。
圖6顯示了一最佳電路14，它帶有一串聯(lián)諧振電路RLC，此電路用于獨(dú)立地獲得線圈S的歐姆律電阻Rs和電感系數(shù)Ls的變化?；镜闹R(shí)是，就諧振而言，由線圈S和電容性器件C構(gòu)成的諧振電路RLC相當(dāng)于一純粹的歐姆律電阻Zs，它等于線圈S的電阻Rs。與這一點(diǎn)相比，就諧振而言，其中線圈S與電容性器件C相并聯(lián)的并聯(lián)諧振電路具有電阻的性質(zhì)，所說的電阻為ZP=j×C×RSLS]]>它是線圈S的電阻Rs與電感系數(shù)Ls之比的函數(shù)(j是虛數(shù)單位)。串聯(lián)諧振電路RLC的諧振頻率ωo(Ls)由下式給出ωo(LS)=1LS×C]]>電路14帶有一微分放大器18，此放大器帶有倒相輸入19和非倒相輸入20；電阻21；兩級(jí)放大器電路22；以及振幅檢測(cè)器23。串聯(lián)諧振電路RLC包括線圈S和電容性器件C，這兩個(gè)器件相串聯(lián)，并且，電路RLC的一端與地線M相連，另一端與微分放大器18的倒相輸入19相連。微分放大器18的輸出通過電阻21反饋給倒相輸入19并通過放大器電路22反饋給非倒相輸入20。
放大器電路22的目的是首先，在開啟電路14時(shí)使串聯(lián)諧振電路RLC振蕩，其次，利用振幅穩(wěn)定的電壓U3(t)去激勵(lì)串聯(lián)諧振電路RLC。利用串聯(lián)的兩個(gè)反演器24和25以及一連在下游的分壓器26可以實(shí)現(xiàn)上述目的。電容27和28分別與反演器24和25輸入的上游相連，反演器24和25的輸出分別通過電阻29和30反饋給反演器的輸入。電容27和28用于使直流電DC去耦。電阻29和30決定著反演器24和25的直流工作點(diǎn)。一旦開啟電路14，放大器電路22就會(huì)象線性交流放大器那樣起作用，因此，由于微分放大器18的輸出電壓U1(t)會(huì)正反饋給輸入20，所以，串聯(lián)諧振電路RLC開始振蕩。將對(duì)輸入信號(hào)U1(t)的放大倍數(shù)定得相當(dāng)高，從而使第二反演器25總是處于飽和狀態(tài)，因此，方波電壓U2(t)會(huì)在反演器25的輸出端出現(xiàn)，上述方波電壓的兩個(gè)電壓對(duì)應(yīng)于正負(fù)電壓，可以按周知的方式相對(duì)地線m以雙極的方式將上述兩種電壓供給整個(gè)的電路14。通過與地線m相連的歐姆律分壓器26，可以減小電壓U2(t)的強(qiáng)度。因此，方波電壓U3(t)會(huì)出現(xiàn)在放大器電路22的輸出端，從而也出現(xiàn)在微分放大器18的輸入端20，上述方波電壓與電壓U1(t)同相，但振幅與電壓U1(t)的振幅無關(guān)。分壓器26帶有兩個(gè)電阻31和32，電阻31約等于線圈S的電阻Rs。電阻32的大小能使電壓U3(t)的強(qiáng)度為幾十至一百毫伏。振幅檢測(cè)器23用于測(cè)定電壓U1(t)的振幅并以適當(dāng)?shù)男问綄⒃撜穹鶄鬟f給微處理器15。
在硬幣M經(jīng)過線圈S時(shí)，諧振頻率ωo(Ls)隨電感系數(shù)Ls的改變而作適當(dāng)?shù)母淖?。電?4按上述方式操作，因此，串聯(lián)諧振電路RLC會(huì)以頻率ω振蕩，而頻率ω則總是等于諧振頻率ωo(Ls)。在硬幣M經(jīng)過線圈S時(shí)，線圈S的電阻Rs也會(huì)改變。由于串聯(lián)諧振電路RLC在諧振時(shí)具有歐姆律電阻Zs＝Rs并且用于激勵(lì)串聯(lián)諧振電路RLC的電壓U3(t)是恒定振幅的周期性電壓，所以，流經(jīng)串聯(lián)諧振電路RLC的電流和微分放大器18輸出端的電壓U1(t)的振幅恰好是用于線圈S之電阻Rs的測(cè)量值。如前所述，可以用微處理器15來測(cè)定信號(hào)U1(t)。
可以用簡(jiǎn)單的方式例如用一未顯示的計(jì)數(shù)器來測(cè)定出現(xiàn)在第二反演器25之輸出端的矩形電壓U2(t)的頻率ω，在硬幣M覆蓋住線圈S時(shí)，微處理器15可根據(jù)電壓U1(t)的振幅隨時(shí)間的變化而啟動(dòng)上述計(jì)數(shù)器以使之進(jìn)行計(jì)數(shù)。在線圈9或線圈10中按這種方式測(cè)出的頻率ω1和ω2等于硬幣M通過時(shí)的諧振頻率并且提供了第三和第四特征變量k3和k4，這兩個(gè)變量可用作接收或退回硬幣M的另一種判定標(biāo)準(zhǔn)。
利用上述設(shè)備可以按足以能區(qū)分多種硬幣M的精確度來測(cè)出變量k1和k2，從而測(cè)出硬幣M的合金成分與厚度d。為了消除用較小厚度d的硬幣M1或用金屬薄片來假冒由特定合金制成的且有較大厚度d的硬幣M2即例如將一非金屬片插在硬幣M1和線圈9之間來故意增加硬幣M1或金屬薄片與線圈9之間距離這樣的欺騙手段的可能性，確認(rèn)線圈9的諧振頻率ωo(Ls)在硬幣M通過時(shí)是比沒有硬幣時(shí)大還是小就夠了。因此，諧振頻率ωo(Ls)變化的符號(hào)可以最佳地用作接收或退回硬幣M的又一個(gè)判定標(biāo)準(zhǔn)。而不必在有硬幣M出現(xiàn)的情況下精確地測(cè)定諧振頻率ωo(Ls)。
串聯(lián)諧振電路RLC中的線圈9或10的結(jié)構(gòu)具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即利用具有簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)并且能在有硬幣M的情況下測(cè)定串聯(lián)諧振電路RLC減振情況的電路，可以測(cè)出標(biāo)識(shí)硬幣合金成分的變量以及標(biāo)識(shí)硬幣厚度d的變量。因此，串聯(lián)諧振電路RLC相當(dāng)于一特別適用于測(cè)量線圈S內(nèi)電阻變化的裝置。所以，如果電感系數(shù)Ls和電阻Rs的變化可以相互補(bǔ)償，則在利用并聯(lián)諧振電路時(shí)也可以檢測(cè)不產(chǎn)生信號(hào)變化或戶生不充分的信號(hào)變化的硬幣。
選定線圈S的電感系數(shù)Ls以及電容性器件C的值以使調(diào)諧電路RLC的諧振頻率ωo(Ls)處于50至200KHZ的范圍內(nèi)，該諧振頻率的一般值為90KHZ。在上述頻率范圍內(nèi)，線圈S所產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)硬幣M的貫穿深度是足夠大的，因此，就硬幣M的材料而言，可以有選擇地充分測(cè)出其成分。
激勵(lì)諧振電路RLC的電壓U3(t)例如因用作電路14電源的工作電壓的波動(dòng)而產(chǎn)生的強(qiáng)度波動(dòng)不會(huì)對(duì)變量P1和P2產(chǎn)生影響，這是因?yàn)?，這兩個(gè)變量是兩個(gè)完全連續(xù)的電阻測(cè)定值的比例。
反變演器24和25可以諸如是周知的4007型反演器。在電路14的一個(gè)特定實(shí)施例中，至有有一個(gè)反演器24或25可用帶有輔助輸入的NAND(與非)或NOR(或非)組件來代替，所說的輔助輸入與微處理器15的輸出相連。利用微處理器15輸出端的邏輯電勢(shì)可以按簡(jiǎn)單的方式開關(guān)電路14。因此，只有在對(duì)硬幣M進(jìn)行檢測(cè)時(shí)可按需暫時(shí)開啟電路14。用NAND或NOR組件來代替反演器24和25具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即電路14在關(guān)閉時(shí)只需非常小的電能。
圖6只顯示了電路14的一個(gè)實(shí)例，該電路適于通過串聯(lián)諧振電路RLC來檢測(cè)線圈S之電阻Rs的變化。在本技術(shù)文件中，可以獲得激勵(lì)串聯(lián)諧振電路RLC的電路的多種其它實(shí)例。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測(cè)硬幣(M)，輔幣或其它扁平金屬物體真實(shí)性的設(shè)備，它帶有一硬幣通路(1)，此通路具有一下部側(cè)壁(4)和一上部側(cè)壁(5)，硬幣通路(1)相對(duì)垂直線(V)按預(yù)定角度傾斜，并且，硬幣(M)在理想情況沿下部側(cè)壁(4)以相接觸的方式運(yùn)動(dòng)；兩個(gè)感應(yīng)式傳感器，這兩個(gè)傳感器沿硬幣通路(1)設(shè)置；一電路(14)以及一控制與鑒別裝置(15)；所述設(shè)備的特征在于第一感應(yīng)式傳感器是一安裝在下部側(cè)壁(4)上的線圈(9)；第二感應(yīng)式傳感器是安裝在上部側(cè)壁(5)上的線圈(10)；設(shè)置有裝置(13、14)以便獨(dú)立地以電學(xué)方式控制線圈(9、10)；配備有電路(14)以便在硬幣(M)通過時(shí)測(cè)定線圈(9、10)的歐姆律電阻R9(t)和R10(t)隨時(shí)間的變化；控制與鑒別裝置(15)將第一線圈(9)的電阻R9(t)的最大值確定為值K1；控制與鑒別裝置(15)測(cè)定第二線圈(10)的電阻R10(t)的局部最大值(m1、m2)并把該局部最大值(m1、m2)的兩個(gè)值(V1、V2)中較大的一個(gè)確定為值K2；值K1和K2或值K1和H2＝K1＋K2用于確定接收或退回硬幣(M)。
2.一種用于檢測(cè)硬幣(M)，輔幣或其它扁平金屬物體真實(shí)性的設(shè)備，它帶有一硬幣通路(1)，此通路具有一下部側(cè)壁(4)和一上部側(cè)壁(5)，硬幣通路(1)相對(duì)垂直線(V)按預(yù)定角度傾斜，并且，硬幣(M)在理想情況下沿下部側(cè)壁(4)以相接觸的方式運(yùn)動(dòng)；兩個(gè)感應(yīng)式傳感器，這兩個(gè)傳感器沿硬幣通路(1)設(shè)置；一電路(14)以及一控制與鑒別裝置(15)，所述設(shè)備的特征在于第一感應(yīng)式傳感器是安裝在下部側(cè)壁(4)上的線圈(9)；第二感應(yīng)式傳感器是安裝在上部側(cè)壁(5)上的線圈(10)；設(shè)置有裝置(13、14)以便獨(dú)立地以電學(xué)方式控制線圈(9、10)；配備有電路(14)以便在硬幣(M)通過時(shí)測(cè)定線圈(9、10)的歐姆律電阻R9(t)和R10(t)隨時(shí)間的變化；控制與鑒別裝置(15)將第一線圈(9)的電阻R9(t)的最大值確定為K1；控制與鑒別裝置(15)測(cè)定第二線圈(10)的電阻R10(t)的局部最大值(m1、m2)并把該局部最大值(m1、m2)的兩個(gè)值(V1、V2)較大的一個(gè)確定為K2；控制與分析元件(15)在硬幣(M)通過之前或之后立即測(cè)定第一線圈(9)的內(nèi)電阻r1和第二線圈(10)的內(nèi)電阻r2；以及值P1＝r1/k1和p2＝r2/k2或值p1和I2＝P1＋p2用于確定接收或退回硬幣(M)。
3.如權(quán)利要求1至2所述的設(shè)備，其特征在于，將線圈(9、10)設(shè)置成能測(cè)定串聯(lián)諧振電路(RLC)內(nèi)的電阻。
4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，電路(14)包括一微分放大器(18)和一放大器電路(22)，微分放大器(18)的輸出通過電阻(21)反饋給倒相輸入(19)并通過放大器電路(22)反饋給非倒相輸入(20)，并且，放大器電路(22)在電路(14)開啟時(shí)先使串聯(lián)諧振電路(RLC)振蕩，然后利用振幅穩(wěn)定的電壓(U3(t))去激勵(lì)串聯(lián)諧振電路(RLC)。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，放大器電路(22)帶有兩個(gè)串聯(lián)的反演器(24、25)或者NAND或NOR組件。
6.如權(quán)利要求3至5所述的設(shè)備，其特征在于，提供有用于在硬幣M通過時(shí)測(cè)定第一線圈(9)之諧振頻率(ω0(Ls))變化符號(hào)的裝置，并且，該符號(hào)可用作接收或退回硬幣(M)的另一種判定標(biāo)準(zhǔn)。
7.如權(quán)利要求1至6中之一所述的設(shè)備，其特征在，金屬薄片(11、12)分別安裝在與線圈(9、10)相對(duì)的側(cè)壁(5、4)上。
8.一種用于檢測(cè)硬幣(M)，輔幣或其它扁平金屬物體真實(shí)性的設(shè)備，它帶有一硬幣通路(1)，此通路具有一下部側(cè)壁(4)和一上部側(cè)壁(5)，下部側(cè)壁(4)上設(shè)置有沿硬幣運(yùn)動(dòng)方向的肋條(7)，硬幣通路(1)相對(duì)垂直線(V)按預(yù)定的角度傾斜，并且，硬幣(M)在理想的情況下沿下部側(cè)壁(4)的肋條(7)以相接觸的方式運(yùn)動(dòng)，所述設(shè)備的特征在于，肋條(7)的曲率半徑(R)至少等于相鄰肋條(7)的間距(a)的一半。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，肋條(7)的曲率半徑(R)近似地等于相鄰肋條(7)的間距(a)。
全文摘要
一種用檢測(cè)硬幣，輔幣或其它扁平金屬物體真實(shí)性的設(shè)備，它包括一帶有下部和上部側(cè)壁的硬幣通路。硬幣可沿硬幣通路在下部側(cè)壁上以接觸的方式運(yùn)動(dòng)從而通過第一和第二感應(yīng)式傳感器。這兩個(gè)傳感器是線圈或者是線圈與金屬薄片，第一線圈安裝在下部側(cè)壁上，第二線圈安裝在上部側(cè)壁上?？梢元?dú)立地以電學(xué)方式控制這兩個(gè)線圈。這兩個(gè)線圈最好以電學(xué)的方式設(shè)置在串聯(lián)諧振電路內(nèi)。當(dāng)硬幣通過時(shí)，可以測(cè)定硬幣的合金成分與厚度。
文檔編號(hào)G07D5/02GK1134000SQ9511655
公開日1996年10月23日 申請(qǐng)日期1995年9月20日 優(yōu)先權(quán)日1994年9月21日
發(fā)明者托馬斯·塞茨, 雅各布·D·弗里斯, 曼紐爾·瓦斯康瑟?jiǎng)谒?申請(qǐng)人:蘭蒂斯基爾技術(shù)革新股份公司