УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕРКИ ПОДЛИННОСТИ МОНЕТ, ЖЕТОНОВ И ДРУГИХ ПЛОСКИХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПРЕДМЕТОВ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2000 года по МПК G07D5/08 

Изобретение относится к устройствам для проверки подлинности монет, жетонов или других плоских металлических предметов.

Подобные устройства применяются, например, для сборных устройств в общественных телефонных аппаратах, торговых аппаратах, для электрических счетчиков, и т.д.

Известно из Европейского патента N 304535 B1 устройство для проверки подлинности монет. В этом патенте устройство имеет три индуктивных датчика, работающих независимо друг от друга, для определения толщины, состава сплава и диаметра монеты, которую нужно проверить. Эти индуктивные датчики сконструированы, как двойные катушки, которые расположены на обеих сторонах монетного канала и связаны в параллельной или последовательной электрической схеме так, чтобы разброс измерений в результате биения или скачков монеты в монетном канале мог бы быть частично компенсирован, при этом под биением и отскакиванием понимают отрыв от основания монетного канала или изменение положения относительно стенок монетного канала. Использование двойных катушек, однако, связано с тем неудобством, что состав сплава и толщина монеты не могут быть определены независимо друг друга. Каждый из индуктивных датчиков является частью параллельного резонансного контура, в котором измеряются изменение резонансной частоты, вызванное монетой, и изменение качества. Измеренные изменения в этих параметрах служат, как критерии для принятия или отклонения монеты. Также предусмотрена конструкция индуктивного датчика для определения состава сплава в виде простой катушки, установленной только на одной стороне монетного канала.

Монетный детектор с индуктивными датчиками, которые работают в частотах от 3 кГц до 1 МГц, известен из патента Великобритании N 1397083. В этом патенте индуктивные датчики установлены в резонансных контурах и мостовых схемах. Резонансная частота при наличии монеты служит для получения ее характеристик.

Использование элементов поглощения энергии для достижения вращения монеты без биения или скачков в области датчиков, известно из патента Великобритании N 2266804, а также из патента Германии на полезную модель G 9013836.8. Подобные элементы поглощения энергии выполняются предпочтительно в виде пластин из керамики, которые устанавливаются в монетном канале так, чтобы каждая монета, вставленная в монетное входное отверстие, входила в плотный контакт с этими пластинами.

Из патента Германии N 3007484 известна конструкция нижней стенки монетного канала, наклоненного под определенным углом относительно вертикали, с ребрами, выполненными в виде направляющих, расположенных вдоль движения монеты.

Основной целью данного изобретения является создание устройства для проверки подлинности монет, в котором состав сплава и толщина монеты могут быть определены независимо друг от друга и в котором биения или скачки монеты были бы, во-первых, сведены до минимума насколько это возможно, и, во-вторых, все все еще остающиеся биения или скачки приводили бы к наименьшему разбросу измерений.

Упомянутая цель достигнута согласно изобретению посредством того, что индуктивные датчики выполнены в виде катушек, одна из которых установлена в нижней стенке, а другая установлена в верхней стенке монетного канала, при этом заявляемое устройство содержит блоки обеспечения электрически независимой работы двух катушек. В одном из упомянутых блоков установлена электронная схема измерения изменений по времени активного сопротивления двух катушек в течение прохода монеты. Заявляемое устройство также снабжено контрольно- вычислительным блоком определения самого большего значения сопротивления первой катушки, как значения K₁, местных максимумов сопротивления второй катушки, и большего из двух значений двух максимумов, как значение K₂. Значения K₁ и K₂ или значения K₁ и H₂ = K₁ + K₂ служат для решения относительно принятия или отклонения монеты.

Данное конструктивное исполнение является первым независимым вариантом осуществления вышеназванной цели, поставленной перед изобретением.

Существует второй независимый вариант конструктивного исполнения изобретения. В этом варианте индуктивные датчики также выполнены в виде катушек, одна из которых установлена в нижней стенке, а другая установлена в верхней стенке монетного канала, а заявляемое устройство также содержит блоки обеспечения электрически независимой работы двух катушек. В одном из упомянутых блоков также установлена электронная схема в одном из этих блоков измерения изменений по времени активного сопротивления двух катушек в течение прохода монеты. Однако при этом контрольно-вычислительный блок определяет самое большое значение сопротивления первой катушки, как значение K₁, местные максимумы сопротивления второй катушки, большее из двух значений двух максимумов, как значение K₂, а также, помимо этого, внутреннее сопротивление первой катушки и внутреннее сопротивление второй катушки непосредственно до или после прохода монеты. Значения или значения P₁ и I₁ = P₁ + P₂ служат для решения относительно принятия или отклонения монеты.

Существует третий независимый вариант осуществления изобретения, в котором вышеупомянутые ребра выполнены с радиусом кривизны, по крайней мере, равным половине расстояния между смежными ребрами.

Примеры конструктивных исполнений изобретения разъясняются более подробно ниже с помощью чертежей, под обозначением M монеты далее также подразумеваются и жетоны или другие плоские металлические предметы.

Фиг. 1 показывает монетный канал устройства согласно данному изобретению.

Фиг. 2 показывает монетный канал в поперечном сечении.

Фиг. 3, 4 показывают диаграммы измеренных значений.

Фиг. 5 показывает сигнал датчика.

Фиг. 6 показывает электронную схему.

На фиг. 1 изображено устройство для проверки подлинности монет, жетонов и других металлических предметов, имеющее монетный канал 1, который предпочтительно выполнен в виде полости в корпусе 2, состоящем из двух пластмассовых частей. Канал монеты 1 ограничен основанием 3, нижней и верхней стенками 4 и 5, и крышкой 6. Нижняя стенка 4 снабжена цельнолитыми ребрами 7, которые расположены параллельно основанию 3 в направлении движения монеты M. Монетный канал 1 наклонен в направлении движения монеты M к месту проверки; две стенки 4 и 5 наклонены под острым углом, обычно в 10^o, относительно вертикали V так, чтобы проверяемая монета M катилась или скользила на основание 3 вниз по монетному каналу 1, и, при этом одна сторона монеты M идеально лежала бы плоскостью на ребрах 7 нижней стенки 4. Обе стенки 4 и 5 имеют, на сторонах, внешних от монетного канала 1, пазы для размещения катушек 9 и 10, которые установлены с осевым смещением, и металлических, как правило, пластин 11, 12. Катушка 9 и пластина 12, расположенные на нижней стенке, показаны пунктирными линиями. Пазы показаны только на фиг. 2 для ясности. Пластины 11 и 12 установлены напротив катушек 9 и 10, соответственно. Они предпочтительно выполнены круглыми или прямоугольными, но могут также иметь любую другую желаемую геометрическую форму. В каждом случае одна из катушек 9 или 10 и соответствующие металлические пластины 11 или 12, установленные в противоположной стенке 5 или 4, образуют индуктивный датчик. Две катушки 9 и 10 имеют два присоединения, одно из которых ведет к общему электрическому заземлению m, другое - к выключателю 13, так что они могут быть связаны с электронной схемой 14 для электрического функционирования независимо друг от друга. Устройство далее содержит контрольно-вычислительное устройство 15, например, в виде микропроцессора, для оценки выходного сигнала от электронной схемы 14 и для управления устройством. Схема 14 и микропроцессор 15 устроены так, что воздействие, которое они получают от сигналов, снятых с катушек 9 и 10, является дискретными значениями измерения характеристик сплава и толщины d монеты M. Монета M определяется как подлинная и принимается устройством согласно данному изобретению, только если эти значения согласуются с определенными значениями в рамках заданных пределов, иначе монета M отбрасывается.

Фиг. 2 показывает монетный канал 1 в поперечном сечении на уровне катушки 10. Ребра 7 расположены на взаимном расстоянии, которое предпочтительно равно 7,25 мм. Форма их поверхности со стороны монетного канала 1 - цилиндрическая, их радиус кривизны R сопоставим с размером расстояния a: R ≅ a. Предпочтительнее несколько большее значение R = 8 мм. Ребра 7 обычно отделены впадинами 16, глубина которых - около 0,5 мм. Впадины 16 имеют плоскую область 17 в месте самой большой глубины между ребрами 7 так, что стенка 4 имеет минимальную толщину в районе пазов 8, толщина стенки выбирается только исходя из свойств материала корпуса 2 и механических напряжений, которые ожидаются от монеты M, но независимо от радиуса кривизны R и расстояния a. Предпочтительная минимальная толщина стенки 0,6 мм обеспечивается так, чтобы катушка 9, установленная в паз 8 в нижней стенке 4, имела, в идеале, фиксированное расстояние 1,1 мм от катящейся части монеты M. Ребра 7 служат также для того, чтобы предотвратить нежелательное прилипание или даже заклинивание влажной монеты.

Конструкция ребер 7, имеющих цилиндрическую поверхность с сравнительно большим радиусом кривизны R, приводит к большей области контакта между нижней стенкой 4 и монетой M, чем это наблюдается в случае ребер предшествующего уровня техники. Это ведет к тому, что воздействие, направленное против нижней стенки 4 от монеты M, которая не опирается идеально ровным образом, связано с относительно высоким демпфированием так, что биения и скачки монеты M в области катушек 9 и 10 будут происходить редко, даже если монета имеет повреждения типа царапин или вмятин. Степень, с которой биения и скачки монеты M могут также быть подавлены ребрами 7, чей радиус кривизны R меньше, чем расстояние a, например, только легко определить с помощью испытаний. Форма ребер 7 также не обязательно должна быть точно цилиндрической.

Высокое демпфирование воздействия монеты M против нижней стенки 4 также приводит к значительно меньшим излучениям помех по сравнению с обычной конструкцией ребер 7.

Другое конструктивное исполнение изобретения включает вместо ребер 7 в нижней стенке 4 в области катушек 9 и 10 тонкую пластину, которая свободно закреплена параллельно стенке 4. Пластина имеет сравнительно небольшую массу, сравниваемую с массами проверяемых монет M, и изготовлена, например, из металла или керамики. Она служит для поглощения энергии скачущей монеты M, если необходимо в момент воздействия монеты M на пластину, и в результате глушит скачок монеты M.

Согласно дальнейшему конструктивному исполнению изобретения, кроме механических мер предотвращения биения и/или скачков монеты M, предусмотрены также усовершенствования в элементах измерения, что в дальнейшем сокращает влияние любого возможного остаточного биения или скачка на измерении важных характеристик состава сплава и толщины монеты M.

Поскольку нижеследующее описание будет относиться к обеим катушкам и 9, и 10, ниже используется ссылочное обозначение S для простоты, вместо отсылок к номерам 9 или 10. Таким образом, символ S означает одну из катушек 9 или 10. Катушка S имеет в качестве электрических характеристик индуктивность L_S и активное внутреннее сопротивление R_S. Она представляет собой индуктивный датчик. Вышеупомянутая комбинация катушки S с одной из пластин 11 или 12 представляет другой индуктивный датчик. Во время прохода монеты M через катушку S значения L_S и R_S изменяются в короткий промежуток времени вследствие физических взаимодействий между катушкой S и монетой M. Внутреннее сопротивление R_S включает статический компонент R_S,DC и динамический компонент R_S,Ac(ω), который является функцией угловой частоты ω тока, проходящего через катушку S, физических свойств монеты M, геометрии катушки S и, в частности, расстояния между катушкой S и монетой M. Как только монета M при проходе по монетному каналу 1 проследует в измерительную область катушки S, ее внутреннее сопротивление R_S увеличивается. Типичное изменение во времени внутреннего сопротивления R_S показано на фиг. 5. Чтобы избежать любого влияния диаметра монеты M на измерениях толщины d и состава сплава, диаметр катушки S выбирается так, чтобы быть меньшим, чем диаметр самой маленькой проверяемой монеты M, а катушка S устанавливается на стенке 4 или 5 монетного канала 1 на соответствующем уровне так, чтобы самая маленькая проверяемая монета M полностью закрывала катушку S во время прохода в течение короткого промежутка времени. Диаметр катушки S, например - 14 мм. Сопротивление питательных проводов сравнительно маленькое. Катушки с проволочной намоткой и ферритовым сердечником особенно подходят в качестве катушек 9 и 10. Внедрение катушек 9 и 10 в качестве единственных катушек, установленных в каждом случае только на одной стороне монетного канала 1, и их полное электрическое разделение позволяют избежать потери чувствительности связанной обычно с двойными катушками.

Электронная схема 14 использует катушку S в последовательном резонансном контуре и подводит на ее выход аналоговый сигнал, который пропорционален внутреннему сопротивлению R_S катушки S. Во время прохода монеты M через область измерения катушки S, изменение этого выходного сигнала во времени принимается микропроцессором 15 посредством аналогового/цифрового преобразователя, как ряд f1 цифровых значений, которые запоминаются. Впоследствии, микропроцессор 15 выполняет детальный анализ, который будет разъясняться ниже, и выдает в результате два значения, например значения K₁ и K₂, которые используются для решения относительно принятия или отклонения монеты M.

Катушка 9 расположена на нижней стенке 4, по которой монета M движется в контакте так, что расстояние между катушкой 9 и ближайшей стороной монеты M зафиксировано, например на 1,1 мм. Монета M сделана или из единственного сплава или композиции из нескольких сплавов. Внутреннее сопротивление R₉ катушки 9, измеренное при наличии монеты M, является приблизительной функцией материала монеты M, исключительно, если частота ω тока, проходящего через катушку 9, является выбранной характеристикой. Фиг. 3 показывает внутреннее сопротивление R₉, как функцию толщины d монеты M для монет, сделанных из различных сплавов L1, L2 и L3; монета M расположена во время измерения в симметричной позиции перед катушкой 9. Из графика видно, что внутреннее сопротивление R₉ практически не зависит от толщины d. Следовательно, используя катушку 9, можно определить простым путем важную первую переменную характеристику монеты M, которая является почти исключительно функцией ее сплава или композиции сплавов.

Расстояние между катушкой 10 и монетой M является функцией толщины d. Для катушки 10 внутреннее сопротивление R₁₀ является, таким образом, функцией не только материала монеты M, но также толщины d. Как показывает фиг. 4, зависимость от толщины d в интересуемом диапазоне приблизительно линейна для всех показанных сплавов L1, L2 и L3. Если сплав монеты M известен, толщина d монеты M может быть определена однозначно.

В отличие от использования так называемых двойных катушек, которые устанавливаются с обеих сторон монетного канала 1 в параллельных или последовательных электрических схемах, использование двух отдельных катушек 9 и 10 с или без пластин 11 и 12, установленных только на одной стенке 4 или 5, соответственно, позволяет полностью взаимонезависимое определение двух параметров монеты M, дающих характеристики монеты M по ее сплаву или композиции сплавов и толщины.

Фиг. 5 показывает изменение по времени выходного сигнала электронной схемы 14 для трех монет одного типа. Монеты входят в область измерения первой катушки 9 за время t₁ и покидают ее приблизительно за время t₂. За время t₃ они входят в область измерения второй катушки 10, которую они покидают ее приблизительно за время t₄. Выходной сигнал от катушки 9 имеет два максимума M1 и M2, имеющие значения U1 и U2, выходной сигнал от катушки 10 - два максимума m1 и m2, имеющие значения v1 и v2. Сплошная линия представляет выходной сигнал монеты M, которая катится вниз по монетному каналу 1 (фиг. 1) без биения или скачка, равномерно расположенной на ребрах 7. В этом случае, измеренные значения U1 и U2 и значения v1 и v2 равны: U1 = U2, v1 = v2. Штрихпунктирная линия показывает выходной сигнал монеты M, которая ударилась или подпрыгнула в области измерения первой катушки 9: значения U1 и U2 различны. Пунктирная линия показывает выходной сигнал от монеты M, которая ударилась или подпрыгнула в диапазоне измерения второй катушки 10: значения v1 и v2 различны. Испытания показали, что, по крайней мере, одно из значений U1 или U2 и v1 или v2 относительно стабильно, что говорит о небольшом разбросе, принимая во внимание, что минимум находящийся между соответствующими максимумами появляется в результате большего разброса. Для первой катушки 9 значение большего из двух максимумов соответствует самому маленькому расстоянию между катушкой 9 и монетой M, с этого момента демпфирование катушки 9 - самое сильное. В случае примера, показанного на фиг. 5, - это для обеих линий второй максимум M2, имеющий значение U2, которое более стабильно из двух максимумов. Микропроцессор 15 поэтому запрограммирован так, чтобы определять самое большое значение выходного сигнала в первой катушке 9 и хранит это, как значение K₁. Демпфирование второй катушки 10 меньше, большее расстояние наблюдается между катушкой 10 и монетой M. Микропроцессор 15 поэтому запрограммирован так, чтобы определять значения v1 и v2 двух максимумов m1 и m2 во второй катушке 10 и хранит меньшее из двух значений v1 и v2, как значение K₂: K₂ = min(v1, v2). В примере на фиг. 5, максимум m2 соответствует этому случаю.

Микропроцессор 15 выполняет этот описанный анализ выходных сигналов известным методом. Чтобы убрать действие помех и уменьшить разброс значений K₁ и K₂ до установленного, полезно преобразовать последовательность f1 в последовательность f2, каждое значение последовательности f2 является текущим средним числом, определенным, например, по десяти последовательным значениям последовательности f1. Определение самого большого значения выходного сигнала от первой катушки 9 может быть выполнено посредством числовых сравнений, определение максимумов m1 и m2 может быть выполнено вычислением первый и второй производной последовательности f2.

Чтобы максимально исключить влияния других физических факторов, типа температуры, влажности и т. д. на измеренные результаты, предпочтительно, чтобы микропроцессор 15 формировал относительные значения где переменные r₁ и r₂ представляют собой эталонные сопротивления, которые равны внутреннему сопротивлению R₉ катушки 9 и R₁₀ катушки 10 в отсутствии монеты M. Эталонные сопротивления r₁ и r₂ полезно определять каждый раз непосредственно до или после прохода монеты M.

Как известно, каждая монета M имеет две стороны, которые отчеканены по разному. Подобная асимметричная чеканка монеты M ведет к тому, что переменные параметры K₁ и K₂, определенные в случае монеты M, зависят от стороны, которой монета M опирается на стенку 4. В результате этого разброс в параметрах K₁ и K₂, который получается в случае определенного типа монеты, дополнительно увеличивается. Однако, диапазон разброса параметра K₁ остается достаточно небольшим, чтобы однозначно определить сплав монеты M. С другой стороны, измерение толщины d нарушается в результате этого до такой степени, что оценка подлинности монеты M и/или определение ее номинала становится более трудным так, как монеты различного номинала, изготовленные из тех же самых сплавов, часто очень немного отличаются в своей толщине. Если использовать в дальнейшем метод измерения, который будет сейчас описываться, влияние этого эффекта на определение толщины d может быть уменьшение. В случае монеты M без чеканки, измерения от катушек 9 и 10 выдают, например, значение K₁ и значение K₂. Если монета M имеет асимметричную чеканку, и если лицевая сторона расположена перед катушкой 9, измерения выходят с слегка измененными значениями K₁+δr₁ и K₂-δr₂. Увеличение параметра K₁ ведет к уменьшению параметра K₂, так как уменьшение расстояния между катушкой 9 и монетой M ведет к последовательному увеличению расстояния между монетой M и катушкой 10. Из-за линейности параметров K₁ и K₂, как функции расстояния монеты M от соответствующей катушки, в случае использования идентичных катушек 9 и 10 и использования той же самой частоты ω для возбуждения катушки 9 и 10, верно что: δr₁ = δr₂ = δr. В случае той же самой монеты M, если обратная сторона расположена перед катушкой 10, измерения выдают взамен значения K₁-δr и K₂+δr. Следовательно, сумма H₂ = K₁ + K₂ или сумма I₂ = P₁ + P₂, таким образом преимущественно служит, как мера толщины d монеты M, и таким образом, как критерий решения для принятия или отклонения монеты M. Суммы H₂ и I₂ независимы от того, как монета M расположена перед стенкой 4, так как значения -δr и +δr отменяют друг друга.

Фиг. 3 показывает что измеренные значения K₁ отчетливо различны для разных сплавов. Сплав монеты M может таким образом быть определен сравнительно легко, это говорит о том, что пределы допустимых отклонений, которые определяют принимается ли монета M, или отклоняется на основе измеренного сплава могут быть отрегулированы так, чтобы быть относительно широкими. Для параметров K₂ или P₂, или H₂ или I₂ установлены более строгие пределы допустимых отклонений, большинство монет M могут быть надежно различимы на основе их толщины d. Предотвращение биения или скачков монет в области индуктивных датчиков посредством вновь сконструированных ребер 7 в комбинации с детальным анализом сигнала описанным сейчас, делает возможным установку очень строгих значений допустимых отклонений для переменных K₂ или P₂, или H₂, или I₂.

Фиг. 6 показывает предпочтительную электронную схему 14, имеющую последовательный резонансный контур RLC для отдельного сбора данных изменения активного сопротивления R_S и индуктивности L_S катушки S. Изначальная позиция - это знание, что последовательный резонансный контур RLC, сформированный из катушки S и емкостного элемента C, представляет в случае резонанса чисто активное полное сопротивление Z_S, которое равно сопротивлению R_S катушки S. В противоположность этому, в случае резонанса параллельный резонансный контур, в которой катушка S и емкостный элемент связаны параллельно, ведет себя подобно полному сопротивлению

которое является функцией отношения сопротивления R_S к индуктивности L_S катушки S (где j - мнимая (комплексная) единица). Резонансная частота ω₀(L_s) последовательного резонансного контура RLC берется из формулы

Электронная схема 14 имеет дифференциальный усилитель 18 с инвертирующим входом 19 и не инвертирующим входом 20, резистор 21, двух-каскадную (ступенчатую) схему усилителя 22 и амплитудный детектор 23. Последовательный резонансный контур RLC состоит из катушки S и емкостного элемента C, которые последовательно соединены и связаны с заземлением m одним соединением и с инвертирующим входом 19 дифференциального усилителя 18 другим соединением. Выход дифференциального усилителя 18 обратно связан через резистор 21 с инвертирующим входом 19 и через усилитель 22 с не инвертирующим входом 20.

Усилитель 22 предназначен, во-первых, приводить последовательный резонансный контур RLC в колебание, когда схема 14 включена, и, во-вторых, предоставлять амплитудо-устойчивое напряжение U₃(t) для возбуждения последовательного резонансного контура RLC. Эта цель реализована посредством двух инверторов 24 и 25, соединенных последовательно, и далее соединенных с разделителем напряжения 26. Конденсаторы 27 и 28 подсоединены на каждый вход инверторов 24 и 25 соответственно, а выходы инверторов 24 и 25 обратно связаны со входом в каждом случае через резисторы 29 и 30. Конденсаторы 27 и 28 служат для развязки постоянного тока DC. Резисторы 29 и 30 определяют DC рабочую точку постоянного тока инверторов 24 и 25. При включении схемы 14, усилитель 22 ведет себя подобно линейному усилителю переменного тока так, что из-за положительного выходного напряжения обратной связи U₁(t) дифференциального усилителя 18 к его входу 20, последовательный резонансный контур RLC начинает колебаться. Усиление входного сигнала U₁(t) выбирается так, чтобы быть настолько высоким, что второй инвертор 25 всегда приведен в насыщение так, что напряжение волны в виде меандра U₂(t) представлено на его выходе, а два уровня напряжения упомянутого напряжения соответствуют положительному и отрицательному уровням напряжения, с которым полная электронная схема 14 запитана в биполярном виде с привязкой к заземлению m известным методом. С помощью разделителя активного напряжения 26, связанного с заземлением m, уровень напряжения U₂(t) уменьшен. Напряжение волны типа меандра U₃(t) таким образом представлено на выходе усилителя 22 и, следовательно, на входе 20 дифференциального усилителя 18, при этом упомянутое напряжение находится в фазе с напряжением U₁(t), но его амплитуда является независимой от амплитуды напряжения U₁(t). Разделитель напряжения 26 имеет два резистора 31 и 32. Резистор 31 имеет порядок величины сопротивления R_S катушки S. Резистор 32 должен быть такой величины, что уровень напряжения U₃(t) должен быть от нескольких десятков до одной сотни милливольт. Амплитудный детектор 23 служит для измерения амплитуды напряжения U₁(t) и передачи ее на микропроцессор 15 в подходящей форме.

Во время прохода монеты M через катушку S, резонансная частота ω₀(L_s) изменяется в соответствии с изменением индуктивности L_S. Описанная схема 14 действует так, что последовательный резонансный контур RLC колеблется с частотой ω, которая всегда равна резонансной частоте ω₀(L_s). Во время прохода монеты M через катушку S, сопротивление R_S последней также изменяется. С момента, когда последовательный резонансный контур RLC имеет активное сопротивление Z_S = R_S в резонансе, и момента, когда напряжение U₃(t), которое служит, чтобы возбудить последовательный резонансный контур RLC, является периодическим напряжением постоянной амплитуды, ток i(t), текущий через последовательный резонансный контур RLC и, следовательно, амплитуда напряжения U₁(t) на выходе дифференциального усилителя 18 являются непосредственно мерой для сопротивления R_S катушки S. Оценка сигнала U₁(t) выполняется посредством микропроцессора 15, как описано выше.

Частота ω прямоугольного напряжения U₂(t), представленная на выходе второго инвертора 25, может быть определена простым способом, не показанным, например, используя счетный модуль, который позволяет микропроцессору 15 считать в соответствии с изменением во времени амплитуды напряжения U₁(t), во время закрывания монетой M катушки S. Частоты ω₁ и ω₂, определенные этим способом в катушке 9 или в катушке 10, соответствуют резонансным частотам в течение прохода монеты M и представляют третью и четвертую переменные характеристики K₃ и K₄, которые могут служить, как дальнейшие критерии решения для принятия или отклонения монеты M.

При использовании описанного устройства, параметры K₁ и K₂ и, следовательно, состав сплава и толщина d монеты M могут быть определенны с точностью, которой достаточно, чтобы отличить разнообразие монет M. Чтобы исключить возможность обмана, посредством которого монета M2 определенного сплава и большей толщины d может быть подделана, используя монету M1 меньшей толщины d или используя тонкую металлическую пластину, в которой расстояние монеты M1 или металлической пластины от катушки 9 умышлено увеличено, например, путем вставки не металлического слоя между монетой M1 и катушкой 9, достаточно установить не является ли резонансная частота ω₀(L_s) катушки 9 в течение прохода монеты M большей или меньшей, чем в отсутствии монеты. Признак изменения в резонансной частоте ω₀(L_s) катушки 9, таким образом предпочтительно служит, как дальнейший критерий решения для принятия или отклонения монеты M. Точное определение резонансной частоты ω₀(L_s) в присутствии монеты M не необходимо.

Размещение катушки 9 или 10 в последовательной резонансной схеме RLC предлагает такое преимущество, что параметры, характеризующие состав сплава, или параметры, характеризующие толщину d, могут быть определенны схемой, которая имеет простую конструкцию и которая измеряет затухание колебаний последовательного резонансного контура RLC в присутствии монеты M. Резонансный контур RLC, следовательно, представляет особенно подходящие средства для измерения изменения сопротивления, индуцированного в катушке S. Следовательно, могут также быть обнаружены монеты, которые не выдают никакого изменения сигнала или недостаточное изменение сигнала при использовании параллельного резонансного контура, если изменения в индуктивности L_S и в сопротивлении R_S взаимно компенсируют друг друга.

Индуктивность L_S катушки S и значение емкостного элемента C выбираются такими, что резонансная частота ω₀(L_s) настроенного контура RLC расположена в диапазоне от 50 до 200 кГц, а типичное значение - 90 кГц. В этих частотах, глубина проникновения магнитного поля, произведенного катушкой S в монету M, достаточно большая, так что в итоге композиция составляющих материалов монеты M может быть обнаружена достаточно выборочно.

Колебания в уровне напряжения U₃(t), возбуждающего резонансный контур RLC, которые вызваны, например, колебаниями в рабочем напряжении, которое служит, как электропитание схемы 14, не имеют никакого влияния на параметры P₁ и P₂, так как они представляют отношение двух непосредственно последовательных измерений сопротивления.

Инверторы 24 и 25 могут, например, быть инверторами известного типа 4007. В специальном конструктивном исполнении схемы 14 по крайней мере один из инверторов 24 или 25 заменен И-НЕ или ИЛИ-НЕ логическим компонентом с дополнительным входом, дополнительный вход соединен с выходом микропроцессора 15. Схема 14 может быть включена и выключена простым способом через логический потенциал на этом выходе микропроцессора 15. Схема 14 может, таким образом, быть включена на короткий промежуток времени, как это требуется, только для проверки монеты M. Замена обоих инверторов 24 и 25 И-НЕ или ИЛИ-НЕ логическим компонентом предлагает то преимущество, что схема 14 требует исключительно небольшую мощность в выключенном состоянии.

Фиг. 6 показывает только один пример электронной схемы 14, который подходит, чтобы обнаружить изменение в сопротивлении R_S катушки S с помощью последовательного резонансного контура RLC. Многочисленные дальнейшие примеры электрической схемы последовательного резонансного контура RLC, которая возбуждает последовательный резонансный контур RLC напряжением или током, могут быть найдены в технической литературе.

Изобретение относится к области контроля подлинности монет или других плоских предметов. Техническим результатом является создание устройства, в котором состав сплава и толщина монеты могут быть определены независимо друг от друга, и повышение точности измерения. Технический результат достигается тем, что в устройстве для проверки подлинности монет (М), жетонов и других плоских металлических предметов, содержащем монетный канал (1), монета (М) движется вдоль монетного канала (1) по нижней стенке (4) в контакте, минуя первый и второй индуктивные датчики (9, 10) в виде катушек или катушки и металлической пластины (9, 11; 10, 12). Первая катушка (9) установлена на нижней стенке (4), а вторая катушка (10) - на верхней стенке (5). Две катушки (9, 10) могут работать электрически независимо. Катушки (9; 10) предпочтительно установлены в электрической схеме последовательного резонансного контура (RLС). Во время прохода монеты М параметр изменения сопротивления индуцированного в каждой катушке (9, 10) измеряется и анализируется, и , таким образом, определяется состав сплава и толщина d монеты М. 3 с. и 11 з. п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для проверки подлинности монет (M), жетонов и других плоских металлических предметов, содержащее монетный канал (1), выполненный с нижней (4) и верхней (5) стенками и установленный наклоненным под углом относительно вертикали (V) и монеты (M), два индуктивных датчика, установленных вдоль монетного канала (1), электронную схему (14) и контрольно-вычислительный блок (15), отличающееся тем, что индуктивные датчики выполнены в виде катушек (9, 10), одна из которых установлена в нижней стенке (4), а другая установлена в верхней стенке (5), при этом устройство содержит выключатель (13), причем выключатель (13) и электронная схема (14) предназначены для обеспечения электрически независимой работы двух катушек (9, 10), а электронная схема (14) содержит средства измерения изменений во времени активного сопротивления R₉(t) и R₁₀(t) двух катушек (9, 10) в течение прохода монеты (M), при этом контрольно-вычислительный блок (15) предназначен для определения самого большого значения сопротивления R₉(t) первой катушки (9), как значения K₁, местных максимумов m1, m2 сопротивления R₁₀(t) второй катушки (10), и большего из двух значений v1, v2 двух максимумов m1, m2, как значения K₂, при этом значения K₁ и K₂ или значения K₁ и H₂ = K₁ + K₂ служат для решения относительно принятия или отклонения монеты (M). 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанные катушки (9, 10) установлены в последовательном резонансном контуре (RLC). 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что указанная электронная схема (14) содержит дифференциальный усилитель (18) и усилитель (22), при этом выход дифференциального усилителя (18) связан через резистор (21) со своим инвертирующим входом (19) и через усилитель (22) со своим неинвертирующим входом (20), а усилитель (22) предназначен после включения указанной схемы (14) для ввода последовательного резонансного контура (RLC) в колебание. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что усилитель (22) имеет соединенные последовательно два инвертора (24, 25) или логические схемы И - НЕ, или логические схемы ИЛИ - НЕ. 5. Устройство по любому из пп.2 - 4, отличающееся тем, что электронная схема (14) выполнена с возможностью в течение прохода монеты (M) определить знак изменения резонансной частоты ω_o(L_s) в первой катушке (9), при этом этот знак служит как дальнейший критерий решения для принятия или отклонения монеты (M). 6. Устройство по любому из пп.1 - 5, отличающееся тем, что оно имеет металлическую пластину (11, 12), установленную на стенке (5, 4), расположенной напротив катушки (9, 10). 7. Устройство для проверки подлинности монет (M), жетонов и других плоских металлических предметов, содержащее монетный канал (1), выполненный с нижней (4) и верхней (5) стенками, и установленный наклоненным под углом относительно вертикали (V) и монеты (M), два индуктивных датчика, установленных вдоль монетного канала (1), электронную схему (14) и контрольно-вычислительный блок (15), отличающееся тем, что индуктивные датчики выполнены в виде катушек (9, 10), одна из которых установлена в нижней стенке (4), а другая установлена в верхней стенке (5), при этом устройство содержит выключатель 13, причем выключатель (13) и электронная схема (14) предназначены для обеспечения электрически независимой работы двух катушек (9, 10), а электронная схема (14) содержит средства измерения изменений по времени активного сопротивления R₉(t) и R₁₀(t) двух катушек (9, 10) в течение прохода монеты (M), при этом контрольно-вычислительный блок (15) предназначен для определения самого большого значения сопротивления R₉(t) первой катушки (9) как значения K₁, местных максимумов m1, m2 сопротивления R₁₀(t) второй катушки (10), и большего из двух значений v1, v2 двух максимумов m1, m2 как значения K₂, и внутреннего сопротивления r₁ первой катушки (9) и внутреннего сопротивления r₂ второй катушки (10) непосредственно до или после прохода монеты (M), при этом значения или значения P₁ и I₂ = P₁ + P₂ служат для решения принятия или отклонения монеты (M). 8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что катушки (9, 10) установлены в последовательном резонансном контуре (RLC). 9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что указанная электронная схема (14) содержит дифференциальный усилитель (18) и усилитель (22), при этом выход дифференциального усилителя (18) связан через резистор (21) со своим инвертирующим входом (19) и через усилитель (22) со своим неинвертирующим входом (20), а усилитель (22) предназначен после включения электронной схемы (14) для ввода последовательного резонансного контура (RLC) в колебание. 10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что усилитель (22) имеет соединенные последовательно два инвертора (24, 25) или логические схемы И - НЕ, или логические схемы ИЛИ - НЕ. 11. Устройство по любому из пп.8 - 10, отличающееся тем, что электронная схема (14) выполнена с возможностью в течение прохода монеты (M) определять знак изменения резонансной частоты ω_o(L_s) в первой катушке (9), при этом знак служит как дальнейший критерий решения для принятия или отклонения монеты (M). 12. Устройство по любому из пп.7 - 11, отличающееся тем, что оно имеет металлическую пластину (11, 12), установленную на стенке (5, 4), расположенной напротив катушки (9, 10). 13. Устройство для проверки подлинности монет (M), жетонов и других плоских металлических предметов, содержащее монетный канал (1), выполненный с нижней (4) и верхней (5) стенками, и установленный наклоненным под углом относительно вертикали (V) и монеты (M), при этом нижняя стенка (4) снабжена ребрами (7), расположенными в направлении движения монеты, отличающееся тем, что ребра (7) выполнены с радиусом кривизны (R), по крайней мере, равным половине расстояния (а) между смежными ребрами (7). 14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что радиус кривизны (R) ребер (7) равен расстоянию (а) между смежными ребрами (7).

Приоритет по пунктам:
21.09.94 по пп.1 - 12;
08.02.95 по пп.13 и 14.