DE60222013T2

DE60222013T2 - Münzunterscheidungsvorrichtung, in der frequenzen von wirbelströmen gemessen werden

Info

Publication number: DE60222013T2
Application number: DE60222013T
Authority: DE
Inventors: Geoff Howells
Original assignee: Scan Coin Industries AB
Current assignee: Scan Coin Industries AB
Priority date: 2001-11-05
Filing date: 2002-11-05
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2022-11-06
Also published as: WO2003041021A1; SE0103690D0; US20050051409A1; CN1585963A; AU2002347730A2; EP1451781A1; DE60222013D1; ATE371236T1; CN1275208C; CA2465767C; SE0103690L; CA2465767A1; SE522752C2; EP1451781B1; US7537099B2; PL369683A1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Identifizieren einer metallischen Münze. Das Verfahren wird in einem Münzdiskriminator eingesetzt, der misst, wie eine metallische Münze, welche einen mit einer Schicht eines anderen Metalls überzogenen Metallkern aufweist, Spulenmittel beeinflusst, wenn die Münze in von dem Spulenmittel außerhalb der Münze erzeugte Magnetfelder kommt. Weiterhin werden die in der metallischen Münze induzierten Wirbelströme durch Erfassungsmittel außerhalb der Münze erfasst.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Münzverarbeitungsmaschine mit einem Münzdiskriminator der obigen Gattung.
Beschreibung des Stands der Technik
Münzdiskriminatoren werden zum Messen unterschiedlicher physikalischer Eigenschaften einer Münze eingesetzt, um ihre Art, z.B. ihren Nennwert, ihre Währung oder Echtheit, zu bestimmen. Diverse maßliche, elektrische und magnetische Eigenschaften werden zu diesem Zweck gemessen, wie beispielsweise der Durchmesser und die Dicke der Münze, ihre elektrische Leitfähigkeit, ihre magnetische Permeabilität und ihre Oberflächen- und/oder Kantenstruktur, z.B. ihre Kantenrändelung. Münzdiskriminatoren werden üblicherweise in Münzhandhabungsmaschinen, wie beispielweise Münzzählmaschinen, Münzsortiermaschinen, Verkaufsautomaten, Spielgeräten etc eingesetzt. Beispiele bisher bekannter Münzhandhabungsmaschinen sind in WO97/07485 und WO87/07742 offenbart.
Weiterhin sind Verfahren und Vorrichtungen, die den Widerstand oder die Leitfähigkeit einer Münze messen, indem sie einem Magnetimpuls ausgesetzt werden und das Abklingen der in der Münze induzierten Wirbelströme erfasst wird, in der Technik allgemein bekannt.
Die Art, in der derartige Münzdiskriminatoren arbeiten, ist z.B. in der GB-A-2 135 095 beschrieben, wobei eine Münztestanordnung eine Sendespule aufweist, welche mit einem Rechteck-Spannungsimpuls gepulst wird, um so einen Magnetimpuls zu erzeugen, welcher in einer vorbeilaufenden Münze induziert wird. Die so in der Münze erzeugten Wirbelströme lassen ein Magnetfeld entstehen, welches durch eine Empfangsspule überwacht oder erfasst wird. Die Empfangsspule kann eine separate Spule sein oder alternativ von der Sendespule gebildet werden, welche zwei Betriebsarten aufweist. Durch Überwachen des Abklingens der in der Münze induzierten Wirbelströme kann ein für die Münzleitfähigkeit repräsentativer Wert erhalten werden, da die Abklingrate eine Funktion davon ist.
Bekannte Münzdiskriminatoren verwenden oft eine kleine Spule mit einem Durchmesser, der kleiner ist als der Durchmesser der Münze. Die Spule induziert und erfasst Wirbelströme an einem beliebigen Punkt der Münze, d.h. im tatsächlichen Teil der Münze, welcher der obigen Leitfähig keitsmessung unterworfen wird, dabei variieren die Wirbelströme je nach Orientierung, Geschwindigkeit, Winkel etc. der Münze relativ zur Spule. Dieses Verfahren ist ausreichend für eine normale, homogene Münze aus einem einzigen Metall oder einer einzigen Metalllegierung.
Jedoch sind in den letzten Jahren neue, nicht-homogene Münzen in unterschiedlichen Ländern ausgegeben worden. Beispielsweise können diese Bimetallmünzen und mit Kupfer überzogene in Eisenmünzen sein.
Diese neuen Münzen sind einigen existierenden Münzen sehr ähnlich, d.h. sie haben fast die gleiche physikalische Größe und bestehen aus den gleichen oder ähnlichen Materialien.
Ein eine Eisenmünze bildender Eisenkern oder eine Eisenscheibe können mit einer oder mehreren Schichten von Kupfer oder Messing auf entweder der gesamten Oberfläche oder nur an beiden Seiten, wobei der Rand als Eisenrand freigelassen wird, überzogen oder bedeckt sein.
Alle der oben genannten Merkmale machen es schwer, zwischen Münzen zu unterscheiden, besonders zwischen zwei Eisenmünzen mit dem gleichen Durchmesser, von denen eine Eisenmünze einen frei gelassenen Eisenrand und die andere Eisenmünze einen Eisenrand aufweist, der nur teilweise oder völlig mit nur einer dünnen Schicht aus Kupfer, Messing oder Bronze überzogen ist.
Ein Problem tritt auf, wenn neue Münzen in unterschiedlichen Ländern eingeführt werden. Diese Einführung bedeutet, dass Münzenannahme- und -zählmaschinen zwischen den neuen Münzen und den existierenden nationalen Währungen unterscheiden müssen. In den meisten Fällen ist dies kein Problem. Jedoch können unterschiedliche Münzen mit im wesentlichen gleichen Abmessungen wegen der unterschiedlichen Herstellverfahren der Münzen bei der Messung das gleiche "Erscheinungsbild" haben. Beispielsweise ist eine Münze Typ A sehr ähnlich einer anderen Münze, einer Münze Typ B. Die Münzen Typ B und Typ A sind beide Eisenmünzen. Der Unterschied zwischen diesen Eisenmünzen ist wie folgt. Die Eisenmünzen Typ B sind mit Messing überzogen, während die Eisenmünzen Typ A mit Kupfer überzogen oder bedeckt sind. Ein weiterer Unterschied ist, dass die Eisenmünzen Typ B das Eisen am Rand frei lassen, und die Eisenmünzen Typ A weisen eine dünne Schicht aus Kupfer auf dem Rand auf. Theoretisch besteht eine durchschnittliche Durchmesserdifferenz zwischen diesen beiden Eisenmünzen Typ A und B. Jedoch hatte ein kleiner Anteil der Eisenmünzen Typ A bei Messung des Durchmessers mit digitalen Lehren Durchmesser außerhalb der angegebenen Toleranzen. Die seit langer Zeit in Umlauf befindlichen Eisenmünzen tendieren dazu, kleiner zu werden, insbesondere im Durchmesser. Wir erwarten, Eisenmünzen Typ B and Typ A mit der gleichen Größe zu finden.
Ähnlich sind auch Münzen Typ C und Typ D schwer zu unterscheiden. Beide Münzen sind mit Kupfer überzogene Eisenmünzen. Die Eisenmünze Typ C hat einen mit Kupfer überzogenen Rand. Die Eisenmünze Typ D kann einen dünnen Schleier von Kupfer auf einer Seite des Rands aufweisen. Dies beruht auf dem Herstellverfahren dieser Eisenmünze Typ D. Dieser Kupferschleier wird gebil det, wenn das Werkzeug die Münze ausstanzt, wodurch eine dünne Schicht aus Kupfer über einen Teil der Kante ausgebreitet wird, d.h. den Rand der Eisenmünze in Stanzrichtung.
Die bekannten, oben beschriebenen Münzdiskriminatoren versagen bei einer ausreichend genauen Bestimmung der Art der oben erwähnten Eisenmünzen wegen einer ähnlichen Wirkung auf den Widerstand für die die Leitfähigkeit der Eisenmünzen messenden Spulen, wenn die gemessenen Eisenmünzen an den Spulen vorbeilaufen.
Die für die Münze erhaltenen Messergebnisse hängen stark von dem tatsächlichen Ort der Messung auf der Münze ab. Wenn eine gegebene Münze an einer Position in der Nähe des Rands einer Münze gemessen wird, welche eine dünne Kupferschicht um einen Eisenkern aufweist, kann eine Münze mit einem Eisenkern mit einem frei gelassenen, nicht überzogenen Eisenrand fälschlicherweise als eine Münze mit einem auf allen Seiten mit einer relativ dünnen Kupfer- oder Messingschicht überzogenen Eisenkern, d.h. auf beiden Flächen und dem Rand der Eisenmünze, "angesehen" oder unterschieden werden. Weiterhin haben die bekannten Lösungen Probleme beim Identifizieren, wenn die die Ränder der Eisenmünzen bedeckenden Schichten aus Kupfer, Messing oder Bronze bestehen.
Weiterhin können Eisenmünzen mit nur einem dünnen Schleier von Kupfer, Messing oder Bronze, welcher den Rand teilweise bedeckt, schwer zu unterscheiden sein, weil sie als Eisenmünzen mit sowohl einem nicht überzogenen Rand als auch einem überzogenen Rand "angesehen" werden können.
Es sind die Hauptaufgaben der vorliegenden Erfindung, reproduzierbare und genaue Bestimmungen von Münzarten zu erlauben, d.h. von Münzen mit beispielsweise einem Eisenkern, völlig oder teilweise überzogen mit einer dünnen Schicht aus einem anderen Metall wie beispielsweise Kupfer, Messing oder Bronze und mit fast der gleichen physikalischen Größe und in einigen Fällen exakt der gleichen Größe, indem Widerstands- und Induktivitätsänderungen in der Spule erfasst werden, die die Münze misst, um zu bestimmen, ob die Münze einen überzogenen oder nicht überzogenen Rand aufweist, und um die Oberflächenleitfähigkeit für die Münze zu bestimmen.
Aus der Patentschrift US 4971187 von Furuya et al ist es bekannt, die Wirkung einer vorbeilaufenden Münze auf die Resonanzfrequenzkurve einer Spule durch Beaufschlagen der Spule mit einer Vielzahl von Harmonischen einer Grundfrequenz wie beispielsweise 20 kHz und durch Überwachen der Wirkung der Münze auf die Amplituden der harmonischen Komponenten zu untersuchen. Dies liefert keine genaue Messung der Mittenfrequenz und der Breite der Resonanzfrequenzkurve.
Weiterhin offenbart die US-A-5 806 651 einen Münzdiskriminator, wobei ein Oszillatorkreis an zwei unterschiedlichen Frequenzen durch Verwenden von Transistoren als Schaltmitteln betrieben werden kann, und die Frequenzwirkungen von in einer vorbeilaufenden metallischen Münze induzierten Wirbelströmen überwacht werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines Münzdiskriminators geschaffen, wobei gemessen wird, wie eine metallische Münze ein Spulenmittel beeinflusst, wenn die Münze von dem Spulenmittel außerhalb der Münze erzeugten Magnetfeldern ausgesetzt wird, und wobei die in der Münze induzierten Wirbelströme von Erfassungsmitteln außerhalb der Münze erfasst werden, wobei das Verfahren beinhaltet: Induzieren eines Magnetfelds in dem Spulenmittel, welches Teil eines Schwingkreises des Münzdiskriminators ist, indem das Spulenmittel mit von einem Oszillatorkreis an zwei Frequenzen nahe der Resonanz erzeugten zeitlich variierenden Signalen beaufschlagt wird, und die von dem Magnetfeld in der Münze induzierten Wirbelströme nahe der Resonanz mit dem gleichen Spulenmittel gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Frequenzen dadurch bestimmt werden, dass der Oszillatorkreis an zwei von einem Phasenselektor bestimmten Frequenzen eingerastet wird, wobei der Phasenselektor seinerseits zwei phasenverschobene Ausgänge des Oszillators zuführt, um die Spule zu beaufschlagen, und durch Vergleichen der erfassten Frequenzen mit vorgegebenen Werten für unterschiedliche Typen von Münzen zum Bestimmen der Art der Münze.
Vorzugsweise ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Vergleichens der erfassten Frequenzen den Schritt beinhaltet:
Bestimmen der Breitenverschiebung der Resonanzfrequenzkurve und der Resonanzfrequenz des Spulenmittels aus den gemessenen Frequenzen, und
Vergleichen der festgestellten Breite der Resonanzfrequenzkurve mit vorgegebenen Werten für unterschiedliche Arten von Münzen (40) zur Bestimmung der Art der Münze.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Münzdiskriminator geschaffen, ausgeführt zum Messen, wie eine metallische Münze das Spulenmittel des Diskriminators beeinflusst, wenn die Münze von dem Spulenmittel außerhalb der Münze erzeugten Magnetfeldern ausgesetzt wird, und wobei die in der Münze induzierten Wirbelströme von Erfassungsmitteln des Diskriminators außerhalb der Münze erfasst werden, mit
einem Oszillatorkreis zum Induzieren eines Magnetfelds im Spulenmittel durch Beaufschlagen des Spulenmittels an zwei Frequenzen nahe seiner Eigenresonanz,
einem Wirbelstromdetektor zum Erfassen und Messen der Frequenzen von Wirbelströmen, durch das Magnetfeld in der Münze induziert, gekennzeichnet durch einen Phasenselektor zum Zuführen eines von zwei phasenverschiedenen Ausgängen von dem Oszillator zum Beaufschlagen des Spulenmittels und Einrasten des Oszillators an zwei durch die phasenverschobenen Ausgänge bestimmten Frequenzen, und
Mitteln zum Vergleichen der Frequenzen der gemessenen Wirbelströme durch das Spulenmittel mit vorgegebenen Werten für verschiedene Arten von Münzen zum Bestimmen der Art der Münze.
Durch Schaffen einer Münzverarbeitungsmaschine mit einem durch ein erfindungsgemäßes Verfahren betriebenen Münzdiskriminator werden die folgenden Vorteile erzielt. Das gleiche Spulenmittel wird zur Durchführung zweier Messungen der Eisenmünze zu unterschiedlichen Zeitpunkten verwendet, wodurch die Notwendigkeit und die Kosten eines zusätzlichen Spulenmittels und der zusätzlichen Elektronik vermieden werden, welche an das Zusatz-Spulenmittel angeschlossen werden müsste. Weitere Vorteile sind, dass der Aufbau und die Wartung der Münzverarbeitungsmaschine vereinfacht und die damit verbundenen Kosten für diese Messungen reduziert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische Schnittansicht einer Eisenmünze und eines Münzdiskriminator gemäß der Erfindung,
2 eine schematische Draufsicht der relativen Positionen zwischen einer Eisenmünze in zwei unterschiedlichen Positionen und dem Münzdiskriminator während des Erfassens,
3 ein Blockdiagramm der im Münzdiskriminator in 1 und 2 eingesetzten elektronischen Schaltung,
4 ein Diagramm der Ablesungen von Frequenzänderungen, wenn drei unterschiedliche Eisenmünzen am Münzdiskriminator vorbeilaufen,
5 ein Diagramm der Ablesungen von Widerständen im Münzdiskriminator, wenn die drei Eisenmünzen von 4 daran vorbeilaufen,
6 ein Diagramm der drei Eisenmünzen von 4 und 5, wobei ihre Eisenrandablesungen hervorgehoben sind, und
7 ein Blockdiagramm einer Münzverarbeitungsmaschine mit dem Münzdiskriminator von 1 und 2.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
1 zeigt einen Münzdiskriminator 10 mit einer in einem Gehäuse 30 montierten Spule 20. Die Spule 20 ist an eine elektrische Vorrichtung (nicht gezeigt) angeschlossen, um Stromimpulse zuzuführen. Spannungsimpulse können an Stelle von Stromimpulsen verwendet werden, dies ist Allgemeinwissen für den Fachmann. Eine Münze 40 ist gezeigt, als sie gerade das erzeugte Magnetfeld oder die Impulse des Münzdiskriminators erreicht. Weiterhin weist der Münzdiskriminator Erfassungsmittel auf (nicht gezeigt) zum Erfassen von Widerstands- und Induktivitätsänderungen der Spule 20, bewirkt durch die die von dem Spulenmittel erzeugten magnetischen Impulse beeinflussende Eisenmünze in Reaktion auf die von der elektrischen Vorrichtung gelieferten Stromimpulse.
In dieser Ausführungsform ist die Münze eine Eisenmünze 40 mit einem großen, elektrisch leitenden Kern 50 aus einem ersten Metall oder einer ersten Legierung, z.B. Eisen oder Stahl, in Form einer Scheibe. Der Münzkern 50 ist mit gestrichelten Linien innerhalb der Münze 40 rechts in 2 gezeigt. Der Eisenkern 50 ist etwas kleiner als in der Realität, so dass der Größenunterschied zwischen dem äußeren Umfang des Eisenkerns und der Außenkontur der Münze 40 deutlicher zu sehen ist, d.h. übertrieben. Dieser Bereich zwischen dem äußeren Umfang des Eisenkerns 50 und der Außenkontur der Münze 40 ist eine dünne Schicht aus Kupfer, Messing oder Bronze oder einem anderen Metall, das als äußere Oberfläche auf Münzen eingesetzt wird, wie es sich der Fachmann leicht vorstellen kann.
Der Münzdiskriminator 10 gemäß der Erfindung führt zwei Messungen durch, jede Messung erfolgt an unterschiedlichen Teilen jeder Münze, d.h. am Münzkern 50 bzw. an einem Münzrand 60. Dies wird im folgenden näher erläutert. Das Erfassungsmittel (nicht gezeigt) des Munzdiskriminators 10 bestimmt die Oberflächenleitfähigkeit der Münze 40 in einer einzigen Messung durch Induzieren von Wirbelströmen mittels der Spule 20 in der Oberfläche des Münzkerns 50. Die andere Messung bestimmt, ob die Münze einen frei gelassenen Eisenkern 50 am Rand 60 hat, oder ob der Eisenkern, d.h. der Rand, mit einer dünnen Schicht 70 aus einem anderen Metall, z.B. Kupfer, Messing oder Bronze überzogen ist. Eine Verbindung zwischen dem scheibenförmigen Kern und der Schicht ist mit 80 bezeichnet. Diese Verbindung 80 existiert nicht, falls der Eisenkern am Rand 60 nicht überzogen ist, wie es dem Fachmann bekannt ist.
Die Spule 20 in 1 und 2 wirkt als Sendespule zum Aussetzen der Eisenmünze 40 einem Mag netfeld. Dieses Aussetzen der Eisenmünze geschieht, wenn sie sich entlang einer Münzschiene 90 (in 2 gezeigt) an dem Münzdiskriminator 10 vorbeibewegt. Die Bewegungsrichtung der Eisenmünze ist durch einen horizontalen Pfeil nach links in 1 dargestellt. Alternativ kann sich die Eisenmünze in der anderen Richtung bewegen, d.h. nach rechts in 1, wie sich ein Fachmann leicht vorstellen kann.
Weiterhin wirkt die Spule 20 des in 1 und 2 gezeigten Münzdiskriminators 10 auch als Empfangsspule, welche betriebsmäßig an eine geeignete Elektronik angeschlossen ist, dies wird in dieser Beschreibung weiter unten näher erläutert, zum Erfassen sowohl der Magnetfeldänderungen und insbesondere der Induktivitäts- und Widerstandänderungen in der Spule 20, wenn eine gemessene Eisenmünze 40 daran vorbeiläuft, als auch der Oberflächenleitfähigkeit der gemessenen Eisenmünze und deren Umwandlung in entsprechende Signale. Die Signale werden einem Detektor (nicht gezeigt) zugeführt, der zum Messen des Abklingens und der Änderung der Signale und entsprechend zum Bestimmen eines jeweiligen Werts der Induktivitäts- und Widerstandsänderungen in der Spule 20 und der Oberflächenleitfähigkeit der Münze 40 ausgebildet ist. Die bestimmten Oberflächenleitfähigkeitswerte für jede gemessene Eisenmünze 40 und die Wirkung der Eisenmünze auf die Induktivität und den Widerstand in der Spule 20 werden dann zum Identifizieren der Art der Eisenmünze verwendet.
2 zeigt die relativen Positionen zwischen einem der wesentlichen Teile des Münzdiskriminators 10, d.h. der Spule 20 in ihrem Gehäuse 30, und der Eisenmünze 40 während des Erfassens. In dieser Ausführungsform ist die Spule etwa 3 mm oberhalb der Münzschiene 90 montiert, d.h. das untere Ende der Spule ist 3 mm oberhalb der Schiene. Diese Position für die Spule 20 hängt davon ab, welche Arten von Eisenmünzen zu vermessen sind, und von den Abmessungen der Eisenmünzen. Kleinere oder größere Eisenmünzen 40 können andere Spulenpositionen erforderlich machen, um genaue Ablesungen zu erhalten.
Jede Eisenmünze 40 bewegt sich während der Messungen auf der Münzschiene 90 am Münzdiskriminator 10 vorbei. Die Erfassung gemäß der Erfindung geschieht zu unterschiedlichen Zeitpunkten, weil die gleiche Spule 20 für zwei Messungen eingesetzt wird. Eine Messung bestimmt, ob der Eisenkern, d.h. der Rand 60 der Eisenmünze 40, frei liegt oder mit einer dünnen Schicht aus Kupfer, Messing oder Bronze überzogen ist. Die andere Messung bestimmt, ob der Eisenmünzenkern 50 mit einer Kupfer-, Messing- oder Bronze-Schicht 70 überzogen ist. Die Kupfer-, Messing- oder Bronze-Schicht auf dem Eisenmünzenkern wird durch Messen der Leitfähigkeit der Oberfläche der Eisenmünze 40 erfasst. Der blanke oder überzogene Eisenmünzen/Kern-Rand 60 wird durch seine magnetischen Eigenschaften bestimmt, d.h. seine Wirkung auf den Widerstand und die Induktivität der Spule 20, wenn der Eisenmünzenrand die Spule erreicht oder an ihr vorbeiläuft. Je nach den magnetischen Eigenschaften des Rands 60 wird der Widerstand und die Induktivität der Spule 20 in unterschiedlichem Maß beeinflusst.
Wenn die Eisenmünze 40 sich von links nach rechts in 2 bewegt, erreicht der Münzrand 60 zuerst die Spule 20, daher wird in dieser Ausführungsform zuerst die Randmessung durchgeführt. Die Bewegungsrichtung der Eisenmünze ist durch einen horizontalen Pfeil links in 2 nach rechts dargestellt. Die Eisenmünze könnte sich natürlich, falls gewünscht, auch in der anderen Richtung bewegen. Wenn der Münzrand 60 gemessen wird, sollte die Eisenmünze etwa 75 % der Spule 20 frei lassen, d.h. der Münzrand bedeckt etwa 25 % der Spule. Dann kurz danach erreicht/bedeckt die Mitte der Eisenmünze, genauer gesagt der Eisenmünzenkern 50, die Spule, und die zweite Messung findet statt. Die Randmessung könnte natürlich auch erfolgen, nachdem die Oberflächenleitfähigkeitsmessung durchgeführt wurde. Dies deshalb, weil der Münzrand 60 an der Spule 20 noch einmal vorbeiläuft, bevor die Eisenmünze 40 schließlich an der Spule vorbei transportiert wird, wie dem Fachmann leicht verständlich ist.
In 2 sollte die Eisenmünze 40 vorzugsweise über der Mitte der Spule 20 positioniert sein, wenn die Oberflächenleitfähigkeitsmessung stattfindet, d.h. die Position rechts für die Eisenmünze. Wenn der Münzrand 60 gemessen wird, sollte die Position für die Eisenmünze wie in 1 gezeigt sein, wobei das Magnetfeld auf den Rand der Eisenmünze trifft. Zusätzlich muss die Position für die Spule 20 in Relation auf die Abmessungen der Münzen bestimmt werden, welche zu vermessen sind. Die Position für die Spule wird so gewählt, dass der Rand 60 der Eisenmünze 40 diese zweite Messung der Oberflächenleitfähigkeit nicht beeinflusst. Der Abstand zwischen dem Münzrand 60 und der Spule 20 sollte größer als etwa 1 mm sein, um eine genaue Able sung der Oberflächenleitfähigkeit sicherzustellen.
Die Spule 20 des Münzdiskriminators 10 ist klein im Vergleich zum Durchmesser der zu vermessenden Eisenmünzen 40. Die Spule kann einen Durchmesser zwischen 5 und 10 mm haben. Vorzugsweise sollte der Ferritkern einen Durchmesser zwischen 5 und 10 mm haben, aber vorzugsweise einen Durchmesser von 7,3 mm. Das Ferrit kann zwischen 2 und 6 mm, vorzugsweise 3,7 mm hoch oder dick sein und mit einem Draht mit einem Durchmesser zwischen 0,08 und 1 mm, vorzugsweise 0,2 mm gefüllt sein. Der Draht sollte vorzugsweise aus Kupfer sein. Im Prinzip könnte jede kleine Spule im Münzdetektor oder -diskriminator 10 eingesetzt werden, wie es dem Fachmann klar ist. Die Verwendung eines Ferrittopfkerns zum Richten des Magnetfelds gestaltet den Detektor/Diskriminator effektiver.
In einer typischen Münzzählmaschine (nicht gezeigt) ist die Position der Eisenmünze 40 von anderen Sensoren (nicht gezeigt) bekannt, wie es dem Fachmann klar ist. Diese Information wird verwendet, um die beiden Messungen der Münze zu unterschiedlichen Zeiten mit der gleichen Spule 20 durchzuführen.
Die Oberflächenleitfähigkeit wird gemessen, wenn die Spule 20 vom Eisenkern 50 der Eisenmünze 40 abgedeckt ist, wie in 2 gezeigt. Dies bedeutet, dass die Eisenmünze ihre Mitte im wesentlichen mit der Mitte der Spule 20 ausgerichtet hat, oder der Münzkern 50 zumindest die gesamte Spule abdeckt. Die Dauer der von der elektrischen Vorrichtung der Spule zugeführten Stromimpulse kann gemäß der tatsächlichen Anwendung gewählt werden.
Damit die Spule 20 als Teil des Münzdetektors/-diskriminators 10 arbeiten kann, lässt ein in 3 gezeigter elektronischer Schaltkreis 100 einen zeitlich variierenden Strom durch die Spule fließen. Änderungen im Strom erzeugen Änderungen im von der Spule 20 erzeugten Magnetfeld, wodurch das wechselnde Magnetfeld einen elektrischen Strom in der Eisenmünze 40 erzeugt. Dieser Strom in der Eisenmünze wird Wirbelstrom genannt. Der wechselnde Wirbelstrom wiederum erzeugt ein wechselndes Magnetfeld, welche von der Spule 20 gemessen wird.
Falls die gleiche Spule 20 zum Erzeugen wie auch zum Erfassen der Wirbelströme verwendet wird, ist die Wirkung der Eisenmünze 40 eine deutliche Änderung in der Induktivität und dem Widerstand der Spule. Der elektronische Schaltkreis 100 misst diese Änderungen und verwendet sie, um die Art der Eisenmünze zu identifizieren.
Der zum Vermessen der Eisenmünzen 40 mit einer einzigen Spule 20 verwendete elektronische Schaltkreis kann in zwei Arten aufgeteilt werden:

1. Continuous-Wave (CW)-Techniken, die die Spule 20 mit einer ungedämpften Sinus- oder Rechteck-Welle beaufschlagen.
2. Puls-Induktions (PI)-Techniken, die eine Stufenänderung im Strom verwenden, um einen exponentiell abklingenden Wirbelstrom innerhalb der Eisenmünze 40 zu erzeugen.

Der elektronische Schaltkreis 100 in 3 beaufschlagt den Münzdiskriminator 10 durch Verwenden der Continuous-Wave (CW)-Technik, welche die Spule 20 einer ungedämpften Sinus- oder Rechteck-Welle beaufschlagt. Die CW-Elektronik kann in zwei Arten aufgeteilt werden:

1. Frequenzverschiebung
2. Phasenverschiebung

Das erste Verfahren, die Frequenzverschiebung, ist das einfachste und preiswerteste. Bei dieser Technik bildet die Spule 20 einen Teil der Frequenz-Bestimmungselemente eines Oszillators 110. Eine Änderung in der Induktivität der Spule bewirkt eine Änderung in der Oszillatorfrequenz. Diese Frequenzverschiebung wird benutzt, um die Eisenmünze 40 zu identifizieren. Die Begrenzung dieses einfachen Verfahrens ist, dass es die Änderung im Widerstand der Spule 20 nicht misst und somit nur die Hälfte der verfügbaren Informationen nutzt.
Das zweite Verfahren, das Phasenverschiebungsverfahren, beaufschlagt die Spule 20, üblicherweise mit einer festen Frequenz, und misst dann die Amplitude und Phase der Spulenspannung oder des Spulenstroms. Durch Messen sowohl von Amplitude und Phase kann die Änderung in der Induktivität und dem Widerstand für die Spule berechnet werden.
Um eine mit Kupfer überzogene Eisenmünze 40 von einer mit Messing oder Bronze überzogenen Eisenmünze gemäß der Erfindung zu trennen, verwendet der erfindungsgemäße Münzdiskriminator 10 Hochfrequenz-Wirbelströme. Der Skineffekt sorgt da für, dass diese Ströme hauptsächlich in der Kupfer-, Messing- oder Bronzeschicht fließen. Der Skineffekt beim Verwenden von Wechselstrom an Stelle von Gleichstrom ist ein physikalischer Effekt, was Allgemeinwissen für den Fachmann darstellt.
In dieser Ausführungsform werden Eisenmünzen Typ A, Typ B und Typ D verwendet, um die Funktion des erfindungsgemäßen Münzdiskriminator 10 zu erläutern. Diese Münzen sind sich ziemlich ähnlich und gute Beispiele für Referenz-Eisenmünzen 40. Alternativ kann natürlich jede andere Art existierender oder zukünftiger Eisenmünzen mit einem großen Eisenkern 50 verwendet werden, welcher vollständig oder teilweise mit einer dünnen Schicht aus Kupfer, Messing oder Bronze überzogen ist, wie der Fachmann sich vorstellen kann.
Die Münzen Typ A und Typ B bestehen aus mit Messing bedecktem Eisen. Die Münzen Typ E und Typ D sind mit Kupfer bedeckte Eisenmünzen. Die Münzen Typ F, Typ C und Typ A sind mit Kupfer überzogene oder bedeckte Eisenmünzen. Die Münzen Typ E und D haben oft einen Kupferschleier auf dem Rand 60, d.h. der Kupferschleier bedeckt nur teilweise den Rand. Der Messingüberzug hat eine angegebene Dicke von 0,068 mm. Die Skindicke bei 25 % Messing nach IACS ist diese Entfernung bei 3,7 MHz. Das bedeutet, dass eine Frequenz über 3,7 MHz verwendet werden muss, um den Eisenkern 50 zu "verstecken", d.h. bei einer niedrigeren Frequenz würde der Wirbelstrom tiefer in die Münze eindringen, wodurch der Eisenkern "offengelegt" oder erreicht wird.
25 % Messing nach IACS ist definiert gemäß der Skala nach dem International Annealed Copper Standard (IACS). Diese Skala bezieht sich auf die Leitfähigkeit von Metallen. In dieser Skala wird die Leitfähigkeit von reinem gehärtetem Kupfer als 100 % angenommen, die in "Kupfer"-Münzen eingesetzte Bronze ist etwa 50 %, und Messing ist typisch 25 %. Die Goldlegierung in einigen Münzen ist etwa 16 % und die in "Silber"-Münzen eingesetzte Kupfer-Nickel-Legierung ist etwas mehr als 5 %. Dies ist dem Fachmann wohlbekannt.
Die im Münzdiskriminator 10 verwendete maximale Frequenz wird auch durch den Skineffekt bestimmt, in dieser Ausführungsform ist das die Skindicke im Kupferdraht der Spule 20. Weil der Strom nur auf der Oberfläche des Drahts fließt, ist der Widerstand größer als der Widerstand bei Gleichstrom. Von diesem Standpunkt aus wird eine so niedrige Frequenz wie möglich bevorzugt.
Wegen dieser Skindickenargumente liegen die bevorzugten Frequenzen im Bereich von 4 bis 10 MHz, jedoch vorzugsweise zwischen 5 und 8 MHz bei Verwendung in dem erfindungsgemäßen Münzdiskriminator 10.
Es ist möglich, die Elektronik so zu konzipieren, dass die Änderung in der Induktivität und dem Widerstand einer Spule 20 bei diesen Frequenzen unter Verwendung des Phasenverschiebungsverfahrens genau gemessen wird. Jedoch ist der elektronische Schaltkreis 100 in 3 wegen der verwendeten hohen Frequenzen weder einfach noch preiswert. Das einzigartige Merkmal des elektronischen Schaltkreises 100 im erfin dungsgemäßen Münzdiskriminator 10 ist die Verwendung eines Frequenzverschiebungsverfahrens, das Änderungen sowohl in der Induktivität als auch dem Widerstand schnell, zuverlässig und genau messen kann.
In 3 ist ein elektronischer Schaltkreis 100 zum Betreiben des Münzdiskriminators 10 als Blockdiagramm gezeigt. Ein spannungsgesteuerter Oszillator 110 läuft bei einer Frequenz von acht Mal der Eigenresonanzfrequenz für die Spule 20. Ein durch 8 teilender Schaltkreis 120 erzeugt Frequenzen an der Spulenresonanz mit Phasen von plus und minus 45°. Eine Steuerung 130 wählt eine dieser zwei Phasen über eine Wahleinrichtung 200 aus und beaufschlagt die Spule 20 über eine bidirektionale Stromquelle 170. Die Spannung an der Spule 20 ist eine Sinuswelle. Der Ausgang eines Vergleichers 140 ist eine logische Rechteckwelle mit den gleichen Nulldurchgängen wie die der Sinuswelle in der Spule 20. Diese Rechteckwelle wird mit einer Bezugsphase von 90° von dem durch 8 teilenden Schaltkreis 120 verglichen. Der Vergleich geschieht über ein exklusives ODER-Glied 150, gefolgt von einem Tiefpassfilter 160 links in 3. Der Tiefpassfilter enthält zwei Hauptkomponenten, von denen keine genauer erläutert ist, da ein derartiger Tiefpassfilter Allgemeinwissen für den Fachmann ist. Die Ausgangsspannung des Tiefpassfilters 160 wird verwendet, um die Frequenz des Oszillators 110 zu steuern. Die Konstantstromquelle 170 wird zum Beaufschlagen der Spule 20 benutzt. Ein 16-Bit-Zähler 180 misst die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 110. Eine Detektorschnittstelle 190 wird zum Anschließen der Steuerung 130, d.h. der den Münzdiskriminator 10 be aufschlagenden Elektronik, an die weitere Elektronik (nicht gezeigt) benutzt. Die weitere Elektronik kann irgendeine geeignete Hardware und Software sein, z.B. ein PC, eingesetzt für die weitere Verarbeitung der Messergebnisse, z.B. Präsentation des Ergebnisses für den Bediener der Münzzähl- und -sortiermaschine, oder ein Prozessor in einer Münzzähl- und -sortiermaschine.
Falls die Stromquelle 170 mit einer Null-Grad-Phase beaufschlagt würde, würde der elektronische Schaltkreis 100 auf die Resonanzfrequenz der Spule 20 einrasten. Der elektronische Schaltkreis würde dann als Beispiel einer bekannten Art erkannt werden, welches eingerastete Phasenschleife (PLL) genannt wird und Allgemeinwissen für den Fachmann darstellt.
Durch Beaufschlagen der Stromquelle 170 mit einer Phase von 45° rastet der elektronische Schaltkreis 100 immer noch ein. Jedoch erzeugt die Frequenz eine Phasenverschiebung von 45° zwischen der Spannung und dem Strom durch die Spule 20. Aus der Physik ist bekannt, dass diese 45°-Phasenverschiebung nur an den "3 dB-Punkten" auf der Resonanzkurve auftritt. Durch Verwenden von Phasen mit sowohl plus als auch minus 45° können die Frequenzen der oberen und unteren "3 dB-Punkte" gemessen werden. Der Durchschnitt dieser beiden Frequenzen ist die Resonanzfrequenz für die Spule 20. Die Differenz zwischen den Frequenzen ist die Breite der Resonanzfrequenz.
Der 16 Bit-Zähler 180 misst die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 110. Die Steue rung 130 führt dies aus, indem gezählt wird, wie viele Zyklen in einer festen Periode auftreten. In dieser Ausführungsform kann eine Periode im Bereich von 50 bis 200 μs liegen, aber eine Periode von 125 μs ist bevorzugt, so dass die Zählung die Frequenzänderung in kHz ergibt. Die Steuerung ist auch mit dem Rest der Elektronik verbunden, d.h. der mit anderen Komponenten (nicht gezeigt) einer als Blockdiagramm in 7 gezeigten Münzzähl- und -sortiermaschine 700 verbundenen Detektorschnittstelle 190.
In 4 sind die Ablesungen des bevorzugten erfindungsgemäßen Münzdiskriminators 10 gezeigt. Die y-Achse der Darstellung zeigt die durch die drei an der Spule 20 vorbeilaufenden Eisenmünzen 40 bewirkten Frequenzänderungen in kHz. Von links nach rechts sind die Münzen Typ B, Typ D und Typ A gezeigt.
In 4 ist die x-Achse einfach die Entfernung in mm entlang der Münzschiene 90. Die durchgehende Linie ist die Änderung in der Mitten- oder Resonanzfrequenz des Oszillators 110. Die in 4 benutzte Spule 20 ist die in allen der vorigen Zeichnungen gezeigte Spule. Mit dieser Spule ist ohne Münze die Mitten- oder Resonanzfrequenz zwischen 4 und 10 MHz, vorzugsweise 5 MHz. Die erste Eisenmünze 40, mit Messing überzogen Typ B, erhöht diese Frequenz um 600 kHz. Diese Frequenzänderung ist abstandsabhängig. Die obige Darstellung wurde mit einem Abstand von Spule zu Münze von 0,9 mm durchgeführt.
Die Wirkung der Eisenmünze 40 auf den Widerstand der Spule 20 hängt vom Abstand oder der Entfernung zwischen der Eisenmünze und der Spule ab.
Die Wirkung der Eisenmünze auf den Widerstand für die Spule nimmt ab, wenn der Abstand zwischen der Eisenmünze und der Spule zunimmt. Die Abnahme des Spulenwiderstands geschieht proportional zum Durchmesser des kreisförmig fließenden Wirbelstroms in der Münze. Die Wirkung der Münze 40 auf die Induktivität der Spule 20 hängt ebenfalls vom Abstand oder der Entfernung zwischen der Eisenmünze und der Spule ab. Die Wirkung auf die Induktivität für die Spule nimmt ab, wenn der Abstand zwischen der Eisenmünze und der Spule zunimmt. Die Abnahme der Spuleninduktivität geschieht proportional zum Quadrat des Durchmessers des kreisförmig fließenden Wirbelstroms in der Münze, d.h. proportional zur vom kreisförmig fließenden Wirbelstrom überdeckten Fläche.
Die gestrichelte Linie ist die Breite der Resonanzfrequenz, dies ist die Frequenzdifferenz zwischen den oberen und unteren "3 dB-Punkten". Die Breite der Resonanzfrequenz ist eine direkte Messung des Widerstands in der Spule 20. Je breiter die Resonanzfrequenz ist, desto höher ist der Widerstand. Die gestrichelte Linie demonstriert diesen Effekt. Die Eisenmünze Typ B 40 hat eine Resonanzfrequenzbreite von 570 kHz im vergleich zu 530 kHz für die anderen beiden Eisenmünzen. Dies deshalb, weil Messing einen höheren Widerstand als Kupfer hat, d.h. Kupfer ist ein besserer Leiter als Messing. Die gestrichelte Linie zeigt, dass ohne eine Münze 40 die Resonanzfrequenzbreite 430 kHz ist. Dies ist der Fall wegen des Widerstands des Drahts in der Spule 20.
Das Lehrbuchverfahren zum Bestimmen des Widerstands einer Spule 20 beruht auf ihrem 'Q'- oder Qualitätsfaktor. Ein hoher Wert von Q bedeutet einen niedrigen Spulenwiderstand. Q und die Eigenresonanzfrequenz einer Spule werden durch die Gleichungen geliefert:
Die Eigenresonanzfrequenz ist fo = 1/(2Π√(LC)) Q einer Spule 20 ist Q = 2ΠfL/R = f/Δf
Wobei:

L: die Induktivität der Spule 20 ist,
C: die Gesamtkapazität parallel zur Spule ist,
R: der Widerstand der Spule an der Resonanzfrequenz ist,
f_o: die Eigenresonanzfrequenz ist,
Δf: die Frequenzdifferenz zwischen den 3 dB-Punkten ist.

Die Ablesungen der drei Eisenmünzen 40 in 4 wurden zum Bilden der Darstellung in 5 verwendet.
In 5 zeigt die Kurve das Q der Spule 20, das jedes Mal abnimmt, wenn die gemessene Eisenmünze 40 über sie läuft. Die Darstellung zeigt den größeren Abfall für die mit Messing überzogene Eisenmünze Typ B mit hohem Widerstand auf der linken Seite im Vergleich zu den beiden mit Kupfer überzogenen Eisenmünzen, d.h. Typ D in der Mitte und Typ A auf der rechten Seite.
Die Darstellung in 6 zeigt die gleichen Eisenmünze-Ablesungen wie in 4 und 5, jedoch sind die Ablesungen hier verarbeitet, um die Ablesungen des Eisenrands auf jeder Eisenmünze 40 hervorzuheben. Wie vorher laufen die Münzen Typ B gefolgt von Typ D gefolgt von Typ A am Münzdiskriminator 10 vorbei, und zwei Messungen werden für jede Eisenmünze durchgeführt.
6 stellt einfach die Resonanzfrequenzbreite minus einem Viertel der Mittenfrequenzverschiebung dar. Die Verarbeitung muss wegen der hohen Geschwindigkeit der durch den Münzdiskriminator 10 und die in 7 gezeigten Münzzähl- und/oder -sortiermaschine 700 laufenden Eisenmünzen 40 einfach sein.
Die Eisenränder auf der mit Messing überzogenen Eisenmünze 40 Typ B zeigen sich deutlicher als die auf der mit Kupfer überzogenen Eisenmünze Typ D. Dies ist der Fall wegen zweier Wirkungen, die in entgegengesetzten Richtungen aktiv sind. Die magnetischen Eigenschaften des Eisens versuchen, die Induktivität der Spule 20 zu erhöhen, während die Wirbelströme in der Oberfläche der Eisenmünze versuchen, die Spuleninduktivität zu erniedrigen. Die mit Kupfer überzogene Eisenmünze Typ D mit niedrigem Widerstand erlaubt einen höheren Wirbelstrom und versteckt somit mehr von dem Eisen am Rand 60 der Eisenmünze 40.
Die mit Kupfer überzogenen Ränder 60 der Eisenmünze 40 Typ A verstecken das Eisen an diesen hohen Frequenzen völlig. Dies bedeutet, dass die Induktivität der Spule 20 nur abnimmt, wenn diese Eisenmünze Typ A über sie läuft.
In 7 ist die Münzverarbeitungsmaschine 700 gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt. In beispielhaftem, aber nicht einschränkendem Sinn ist die Münzverarbeitungsmaschine 700 von 7 als Münzsortierer gewählt. Die Masse/n von Münzen 40, welche von der Maschine 700 zu sortieren sind, wird/werden in einen Münzeinlass 710 abgelegt. Hierbei können die Münzen jegliche Arten von Münzen sein, nicht nur mit einer dünnen Schicht aus Kupfer, Messing oder Bronze überzogene Eisenmünzen, wie dem Fachmann leicht verständlich ist. Die Münzen werden durch einen Münzzuführer 720, wie beispielsweise ein Trichter und/oder ein Endlosband, einem Münzdiskriminator 10 zugeführt, der oben unter Bezug auf 1, 2 und 3 beschrieben wurde. Der Münzdiskriminator 10 ist betriebsmäßig mit einer Logikeinrichtung 732 in Form einer CPU verbunden, welche betriebsmäßig mit einem Speicher 734 verbunden ist, wie beispielsweise einem RAM, ROM, EEPROM oder einem Flash Memory. Der Speicher 734 speichert einen Satz von Münzreferenzdaten, welcher von der Logikeinrichtung 732 benutzt wird, um die durch Münzeinlass 710 empfangenen Münzen 40 zu unterscheiden. Genauer gesagt beziehen sich die Münzreferenzdaten auf typische Werte der Leitfähigkeit und Permeabilität für alle unterschiedlichen Arten von Münzen und auf typische Werte der Wirkung aller unterschiedlichen Arten von Münzen auf den Widerstand und die Induktivität der Spule 20, die die Münzverarbeitungsmaschine 700 verarbeiten kann.
Die Logikeinrichtung 732 ist zum Empfangen von durch die Spule 20 und die betriebsmäßig mit der Detektorschnittstelle 190 verbundene Steuerung 130 erhaltenen Messdaten, zum Speichern der Daten bezüglich der Oberflächenleitfähigkeit der Münze 40 und der Widerstands- und Induktivitätsänderungen der Spule 20 beim Vorbeilaufen der Münze programmiert. Wenn diese Messdaten für eine Münze empfangen sind, liest die Logikeinrichtung 732 die im betriebsmäßig mit der Detektorschnittstelle 190 verbundenen Speicher 734 gespeicherten Münzreferenzdaten und sucht nach Übereinstimmungen. Falls die physikalischen und magnetischen Eigenschaften für die vom Münzdiskriminator 10 gemessene Eisenmünze einer bestimmten, durch die Eisenmünzreferenzdaten definierten Eisenmünzenart entsprechen, ist die Art der Eisenmünze positiv identifiziert worden. Ansonsten ist die Eisenmünze 40 von einer unbekannten Art und wird von einer Münzzurückweiseinrichtung 740 verarbeitet, welche vorzugsweise die Eisenmünze durch eine externe Öffnung in der Maschine 700 abgibt, so dass die Eisenmünze von einem Benutzer entfernt werden kann. Die zurückgewiesene Eisenmünze 40 kann auch für einen weiteren Versuch der Erkennung in den Münzdiskriminator 10 zurückgeführt werden.
Die durch die Münzreferenzdaten im Speicher 734 definierten Münzarten können sich vorzugsweise auf den Nennwert und die Währung jeder unterschiedlichen Art der Münze 40 beziehen, welche von der Münzverarbeitungsmaschine 700 zu verarbeiten ist.
Sobald die Art oder Identität der Münze 40 vom Münzdiskriminator 10 und von der Logikeinrich tung 732 bestimmt worden ist, wird die Münze an einen Münzsortierer 750 weitergegeben, welcher die identifizierte Münzart verwendet, um die Münze 40 in eine bestimmte Münzbox etc. in einem Münzspeicher 760 zu sortieren. Die Münzboxen etc. im Münzspeicher sind vorzugsweise von außen für den Benutzer der Maschine 700 zugänglich. Eine weitere zukünftige Entwicklung des erfindungsgemäßen Münzdiskriminators 10 wäre, mehr als eine Spule 20 zu verwenden, wenn die zu vermessenden Münzen 40 einen größeren Durchmesser oder eine größere Dicke als die in dieser Ausführungsform gemessenen Münzen aufweisen. In diesem Fall müssten die Spulen an unterschiedlichen Positionen in Relation zueinander angebracht werden, um Münzen mit unterschiedlichem Durchmesser, z.B. höher oder niedriger als in Relation auf die Münzschiene 90 und die andere Spule, abzudecken, um genaue Messungen jeder Münze 40 durchzuführen.

3:

Clear: Löschen
Select: Wahl
Out: Ausgang
In: Eingang

4:

Distance: Abstand
change: Frequenzänderung

5:

Distance: Abstand
Q of coil: Q der Spule

6:

Distance: Abstand
Difference: Differenz

7:

Coin processing machine: Münzhandhabungsmaschine
Coin Inlet: Münzeinlass
Coin feeder: Münzzuführer
Coin discriminator: Münzdiskriminator
Coin sorter: Münzsortierer
Coin storage: Münzspeicher
Memory: Speicher
Coin reject: Münzzurückweiseinrichtung

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Münzdiskriminators (10), wobei gemessen wird, wie eine metallische Münze (40) ein Spulenmittel (20) beeinflusst, wenn die Münze von dem Spulenmittel außerhalb der Münze erzeugten Magnetfeldern ausgesetzt wird, und wobei die in der Münze induzierten Wirbelströme von Erfassungsmitteln (100) außerhalb der Münze erfasst werden, wobei das Verfahren beinhaltet: Induzieren eines Magnetfelds in dem Spulenmittel (20), welches Teil eines Schwingkreises des Münzdiskriminators (10) ist, indem das Spulenmittel mit von einem Oszillatorkreis an zwei Frequenzen nahe der Resonanz erzeugten zeitlich variierenden Signalen beaufschlagt wird, und die von dem Magnetfeld in der Münze (40) induzierten Wirbelströme nahe der Resonanz mit dem gleichen Spulenmittel (20) gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Frequenzen dadurch bestimmt werden, dass der Oszillatorkreis an zwei von einem Phasenselektor bestimmten Frequenzen eingerastet wird, wobei der Phasenselektor seinerseits zwei phasenverschobene Ausgänge des Oszillators zuführt, um die Spule zu beaufschlagen, und durch Vergleichen der erfassten Frequenzen mit vorgegebenen Werten für unterschiedliche Typen von Münzen (40) zum Bestimmen der Art der Münze.
Verfahren zum Betreiben eines Münzdiskriminators (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenzen an den 3 dB-Punkten gemessen werden.
Verfahren zum Betreiben eines Münzdiskriminators (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Vergleichens der erfassten Frequenzen den Schritt beinhaltet: Bestimmen der Breitenverschiebung der Resonanzfrequenzkurve und der Resonanzfrequenz des Spulenmittels (20) aus den gemessenen Frequenzen, und Vergleichen der festgestellten Breite der Resonanzfrequenzkurve mit vorgegebenen Werten für unterschiedliche Arten von Münzen (40) zur Bestimmung der Art der Münze.
Verfahren zum Betreiben eines Münzdiskriminators (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Vergleichens der festgestellten Breite der Resonanzfrequenzkurve mit vorgegebenen Werten die Schritte beinhaltet: Umwandeln der Frequenzen in Induktivitäts- und Widerstandsänderungen für das Spulenmittel, Vergleichen der Induktivitäts- und Widerstandsänderungen für das Spulenmittel (20) mit vorgegebenen Werten für unterschiedliche Arten von Münzen (40).
Verfahren zum Betreiben eines Münzdiskriminators (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass: die Wirbelströme durch das Spulenmittel (20) an einem Kantenteil (60) der im von dem Spulenmittel (20) erzeugten Magnetfeld positionierten Münze (40) gemessen werden, wobei festgestellt wird, ob der gemessene Kantenteil (60) der Münze (40) mit einer Schicht aus anderem Metall überzogen ist.
Verfahren zum Betreiben eines Münzdiskriminators (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass: die Wirbelströme in der Oberfläche des mittleren Teils (50) der Münze (40) induziert und durch Messen der Wirbelströme durch das Spulenmittel (20) gemessen werden.
Verfahren zum Betreiben eines Münzdiskriminators (10) nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch die Schritte: Umwandeln der gemessenen Wirbelströme durch das Spulenmittel (20) in Leitfähigkeitswerte für die Münze (40), Vergleichen der Leitfähigkeitswerte für die Münze (40) mit vorgegebenen Werten für unterschiedliche Arten von Münzen, und Bestimmen der Art der gemessenen Münze (40) durch Verwenden der vorgegebenen Werte.
Verfahren zum Betreiben eines Münzdiskriminators (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren das Spulenmittel (20) mit zeitlich variierenden Signalen mit einer Frequenz zwischen 4 und 10 MHz für die Oberflächenleitfähigkeitsmessung oder niedrigeren Frequenzen zum Messen der Volumenleitfähigkeit der Münze beaufschlagt.
Verfahren zum Betreiben eines Münzdiskriminators (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die metallische Münze (40) eine Eisenmünze ist.
Verfahren zum Betreiben eines Münzdiskriminators (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die metallische Münze einen metallischen Kern (50), überzogen mit einer Schicht aus anderem Metall, vorzugsweise Kupfer, Messing oder Bronze, aufweist.
Münzdiskriminator (10) ausgeführt zum Messen, wie eine metallische Münze (40) das Spulenmittel (20) des Diskriminators (10) beeinflusst, wenn die Münze von dem Spulenmittel außerhalb der Münze erzeugten Magnetfeldern ausgesetzt wird, und wobei die in der Münze induzierten Wirbelströme von Erfassungsmitteln (100) des Diskriminators außerhalb der Münze erfasst werden, mit einem Oszillatorkreis zum Induzieren eines Magnetfelds im Spulenmittel (20) durch Beaufschlagen des Spulenmittels an zwei Frequenzen nahe seiner Eigenresonanz, einem Wirbelstromdetektor (20) zum Erfassen und Messen der Frequenzen von Wirbelströmen, in der Münze (40) durch das Magnetfeld induziert, gekennzeichnet durch einen Phasenselektor zum Zuführen eines von zwei phasenverschiedenen Aus gängen von dem Oszillator zum Beaufschlagen des Spulenmittels und Einrasten des Oszillators an zwei durch die phasenverschobenen Ausgänge bestimmten Frequenzen, und Mitteln zum Vergleichen der Frequenzen der gemessenen Wirbelströme durch das Spulenmittel (20) mit vorgegebenen Werten für verschiedene Arten von Münzen (40) zum Bestimmen der Art der Münze.
Münzdiskriminator (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenzen an den 3 dB-Punkten gemessen werden.
Münzdiskriminator (10) nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch: einen Wandler zum Umwandeln der Frequenzen in Induktivitäts- und Widerstandsänderungen für das Spulenmittel, wobei das Mittel zum Vergleichen zum Vergleich der Induktivitäts- und Widerstandsänderungen für das Spulenmittel (20) mit vorgegebenen Werten für verschiedene Arten von Münzen (40) ausgeführt ist.
Münzdiskriminator (10) nach einem der Ansprüche 11–13, dadurch gekennzeichnet, dass der Diskriminator und sein Wirbelstromdetektor (20) zum Erfassen von Wirbelströmen an einem Kantenteil (60) der Münze (40) ausgeführt sind.
Münzdiskriminator (10) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Diskriminator (10) zum Feststellen ausgeführt ist, ob der gemessene Kantenteil (60) der Münze (40) mit einer Schicht aus einem anderen Metall überzogen ist.
Münzdiskriminator (10) nach einem der Ansprüche 11–15, wobei der Diskriminator (10) und sein Wirbelstromdetektor (20) zum Erfassen von Wirbelströmen in einem mittleren Teil (50) der Münze (40) ausgeführt sind.
Münzdiskriminator (10) nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch: einen Wandler zum Umwandeln der Parameter der gemessenen Wirbelströme durch das Spulenmittel (20) in Werte für die Oberflächenleitfähigkeit für die Münze (40), und Mittel zum Vergleichen der Werte für die Oberflächenleitfähigkeit für die Münze (40) mit vorgegebenen Werten für verschiedene Arten von Münzen.
Münzdiskriminator (10) nach einem der Ansprüche 11–17, wobei der Diskriminator (10) zum Beaufschlagen des Spulenmittels (20) mit zeitlich variierenden Treibersignalen mit einer Frequenz zwischen 4 und 10 MHz ausgeführt ist.
Münzdiskriminator (10) nach einem der Ansprüche 11–18, wobei der Wirbelstromdetektor (20) zum Messen von zwei oder mehr Frequenzen nahe der Resonanz, vorzugsweise an den 3 dB- Punkten, zum Bestimmen der Breitenverschiebung der Resonanzfrequenzkurve und der Verschiebung der Resonanzfrequenz des Spulenmittels (20) ausgeführt ist.
Münzdiskriminator (10) nach Anspruch 19, wobei das Mittel zum Vergleichen zum Vergleich der festgestellten Breite der Resonanzfrequenzkurve des Spulenmittels (20) mit vorgegebenen Werten für verschiedene Arten von Münzen (40) ausgeführt ist.
Münzdiskriminator (10) nach einem der Ansprüche 11–20, wobei die metallische Münze (40) eine Eisenmünze ist.
Münzdiskriminator (10) nach einem der Ansprüche 11–21, wobei die metallische Münze (40) einen metallischen Kern (50), überzogen mit einer Schicht aus anderem Metall, aufweist, wobei das andere Metall Kupfer, Messing oder Bronze ist.
Münzverarbeitungsmaschine (700) mit einem Münzeintritt (710), einer Münzzufuhr (720) und einem Münzverarbeiter (750), dadurch gekennzeichnet, dass die Münzverarbeitungsmaschine (700) einen Münzdiskriminator (10) nach einem der Ansprüche 11–22 aufweist.
Münzverarbeitungsmaschine (700) nach Anspruch 23, wobei der Münzdiskriminator (10) mit dem Münzprozessor (750) gekoppelt ist und zum Bestimmen der Art, der Identität oder des Nennwerts von jeweiligen Münzen (40), erhalten von der Münzzufuhr (720), und zum Signalisieren der festgestellten Art, der festgestellten Identität oder des festgestellten Nennwerts an den Münzprozessor ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Münzverarbeitungsmaschine (700) beinhaltet: den Münzdiskriminator (10), der so positioniert ist, dass Wirbelströme in einem mittleren Teil (50) bzw. einem Kantenteil (60) der Münze (40) induziert und erfasst werden, eine betriebsmäßig mit dem Münzdiskriminator (10) verknüpfte Speichereinrichtung (734), welche zum Speichern von Referenzdaten für die Münze ausgeführt ist; und eine betriebsmäßig mit dem Münzdiskriminator (10) verknüpfte Logikeinrichtung (732), welche zum Bestimmen der Identität der Münze durch Vergleich der Referenzdaten für die Münze mit aus den erfassten Wirbelströmen erhaltenen Daten, welche sich auf die Wirkung der Münze (40) auf die magnetischen Eigenschaften des Münzdiskriminators und die Oberflächenleitfähigkeit der Münze beziehen, ausgeführt ist.