DE2012376A1

DE2012376A1 - Circuit arrangement for distinguishing between different metallic objects, in particular coins

Info

Publication number: DE2012376A1
Application number: DE19702012376
Authority: DE
Inventors: Benno Dipl Ing Reinewald Klaus 8000 München Kaufmann
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1970-03-16
Filing date: 1970-03-16
Publication date: 1971-10-14
Also published as: LU62780A1; JPS5214496U; DE2012376B2; GB1285305A; AT309543B; DE2012376C3; BE764333A; NL7102988A; FR2084554A5; CH573152A5; SE359951B

Description

SIEMEKS AKTIEiTGESEIiLSuIlArT Münciien 2, den 16. MRZ 197SIEMEKS AKTIEiTGESEILSUIlArT Münciien 2, March 16, 197

Berlin und München ' WittePsbacherplatz 2Berlin and Munich '' WittePsbacherplatz 2

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Schaltungsanordnung zum Unterscheiden zwischen unterschiedlichen 5etallischen_Gegenständen_x_insbesondere Münzen^_ Circuit arrangement for differentiating between different metallic_objects _x _in particular coins ^ _

An die Anordnungen zur Prüfung von Münzen in Selbstverkäufern, insbesondere Münzfernsprechern, werden bezüglich Sicherheit und Wirtschaftlichkeit hohe Anforderungen gestellt. Außer den zahlreichen mechanischen Prüfmethoden ist es auch bekannt, ■zum Ausscheiden von Münzen, die durch ein Magnetfeld in einer Münze erzeugten Wirbelströme zu verwenden.. Bei der Prüfung mit. dem Induktiven- oder Wirbeistromverfahren wird das Prüf-. stück,. z.B. eine Münze, in den Wirkungsbereich eines magnetischen Prüfspulenwechselfeldes gebracht. Dabei werden im Prüfkörper Wirbelströme erzeugt. Die Rückwirkung des magnetischen Feldes dieser Wirbels tr Öme auf die Prüfs'rmle oder auf eine -Sekundärspule gelangt zur Anzeige. Während bei der Prüfung nicht ferromagn^e tischer Werkstoffe nur Wirbais tr omeff ekte wirksam 3ind, treten bei der Prüfung ferrotnagnetischer Werkstoffe zusätzliche Magnetisierungseffekte durch ien Einfluß der Hysteresisschleife auf. Diese induktiven Verfahren sind in dem Buch von Prof. E. Hanke: Prüfung metallischer Werkstoffe, Band II beschrieben.The arrangements for checking coins in self-sellers, in particular coin-operated telephones, are subject to high requirements in terms of security and economy. In addition to the numerous mechanical test methods, it is also known to use the eddy currents generated in a coin by a magnetic field to eject coins. When testing with. the inductive or eddy current method is the test. piece,. Eg a coin, brought into the range of a magnetic test coil alternating field. Eddy currents are generated in the test body. The reaction of the magnetic field of this eddy flows on the test arm or on a secondary coil is displayed. While in the testing of non-ferromagnetic materials only electrical effects are effective, in the testing of ferrotnagnetic materials additional magnetization effects occur due to the influence of the hysteresis loop. These inductive methods are described in the book by Prof. E. Hanke: Examination of Metallic Materials, Volume II.

In der Zeitschrift für Metallkunde, 43 Jg., 1952 ist auf den Seiten 163 bis 171- ein Aufsatz von F. Förster abgedruckt, in dem die Grund lagen zerstörungsfreier Werkstoffprüfung mit. Wirbelstromverfahren behandelt sind. Dieser Aufsatz dient der theoretischen und experimentellen Klärung des Tastspulenverfahrens und erläutert, wie man den physikalische:! Wert der elektrischen Leitfähigkeit einer Probe absolut.massen kann, ohne diese Probe galvanisch zu berühren.In the magazine for Metallkunde, 43 Jg., 1952 is on the Pages 163 to 171 - an essay by F. Förster reprinted, in which the basics of non-destructive material testing were included. Eddy current processes are treated. This essay serves the theoretical and experimental clarification of the probe coil method and explained how to do the physical :! The absolute value of the electrical conductivity of a sample can be without galvanically touching this sample.

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Bei der in der amerik. Patentschrift 3 152 677 beschriebenen Anordnung zur Prüfung von Münzen liegt die von der Münze zu beeinflussende Spule in einer Brückenanordnung. Zur .Festlegung des Ausgangszustandes für die Prüfung wird di-j von einem Oszillator gespeiste Brückenscnaltung nach dem Einoringen eines entsprechenden Münznorridls vollständig abgeglichen. Wenn die nach der Entfernung des Münznormals vorhandene Verstimmung durch di'~ Einwirkung eines Prüflings wieder kompensiert wird, dann sinkt durch den erneuten Abgleichszustand die Spannungsdifferenz an den Diagonalpunkten auf Null und dient damit als Kriterium für eine vorschriftsmäßige Münze. Da bei einer derartigen Prüfung über eine Brückenschaltung die Abmessungen des Prüflings die Aussage etark beeinflussen können, wird bei dieser bekannten Schaltungsanordnung noch ein zweies Kriterium, das in Koinzidenz tnit, den ersten auftreten nuß, aufgewertet. Dieses leitet man aus einer zweiten BrücKenscnaltuag ab, die zwei Prüf spulen enVnäl ·. , - die in der laufschiene symmetrisch zu der in der ersten 3rü;jkenschaltung enthaltenen Jpule angeordnet aind. Abgesehen davon, laß es sich hierbei .im eine sehr aufwendige Anordnung hanaelt, könn· η bei dieser Methode die Toleranzgrenzen in der Katerialeigen3chaft des erwarteten Prüfkörpers nicht berücksichtigt werden. Bei der bekannten Anordnung des Brückenabgleichs können nämlich nicht die Grenzpunkte eines derartigen Toleranzbereiches, sondern lediglich ein definierter Punkt innerhalb eines solchen Bereiches, zugrunde gelegt werden.When in the americ. U.S. Patent 3,152,677 Arrangement for checking coins, the coil to be influenced by the coin lies in a bridge arrangement. For .setting the initial state for the test is di-j bridge circuit fed by an oscillator after a corresponding coin norms have been completely matched. If the Detuning present after removal of the standard coin is compensated again by the action of a test object, then the voltage difference at the diagonal points drops to zero as a result of the renewed balance state and thus serves as a Criterion for a correct coin. Since with such a Check the dimensions of the Test object can strongly influence the statement, a second criterion is also used in this known circuit arrangement, that in coincidence with the first occurrence must be upgraded. This is derived from a second bridge tag, the two test coils enVnäl ·. - The symmetrical ones in the track arranged in relation to the coil contained in the first rear circuit aind. Apart from that, it can be done here .in a very complex arrangement, can η with this method the Tolerance limits in the material properties of the expected test specimen not be taken into account. With the known arrangement of the bridge adjustment, the limit points of a such tolerance range, but only a defined one Point within such a range.

Bei anderen bekannten Prüf- und Sort leitvorrichtungen für Münzen, die mit Meßbrücken arbeiten (z.B. OS 1 474 756), iut entweder eine abgeglichene Bezugsimpedanz oder eine Meßwiclclung mit einer Bezugsmünze erforderlich. Der Abgleich und die Temperaturkompensation erfordern aber bei diesen bekannten Anordnungen in der Regel ziemlich aufwendige S::haltungsanordnungen.In other known testing and sorting devices for coins, which work with measuring bridges (e.g. OS 1 474 756) either have a balanced reference impedance or a measuring coil with a Reference coin required. However, the adjustment and the temperature compensation require in these known arrangements in the Usually quite elaborate S :: posture arrangements.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum Unterscheiden zwischen unterschiedlichen laetullisciienThe invention is based on the object of a circuit arrangement to distinguish between different laetullisciien

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Gc'i;r_vii;;t.,anden zn schaffen, durcn die die Nachteile der bekannten ,Anordnungen, beseitigt werden. Auf Münzen bezogen soll eine Werks loftprüfung mit einer Genauigkeit erreicht werden, die für die Ausscheidung von allen gängigen Kursiiünzen ausreicht und die in ihrem Aufwand in eineai lohnenden Verhältnis zu den zur Zeit vorkommenden Fehleinnahmen durch Frcci;:_f:eid steht. Bei der Verwendung einer Brückenschaltung, die auf eine Impedanzänderung anspricht, wird die der Erfinuung zugrunde liegende Aufgabe dadurch gelöst, daß ein ßrüekensweig aus zwei sich gegenüber stehenden lastspulen, zwischen denen die zu unterscheidenden Gegenstände hindurchlauf cn, besteht, die so geschaltet sind, daß sich ihr PeId addiert, und daß sich.der gegenüberliegende Brückenzweig aus einer Parallelschaltung von zwei Kondensatoren und von einem regelbaren Widerstand zusammensetzt, während die beiden anderen Erücicenzv/eige von einen festen und einem regelbaren Widerstand gebildet werden und daß die Speisespannung der Brücke variabel ist. Kit einer derartigen Anordnung wird eine sehr grc;3e Genauigkeit Lei der Bestimmung des Werkstoffes in einer laufenden Sortierung bei geringen Aufwand erreicht. Von besonderer Bedeutung ist fernex* die leichte Einstellung des Abgleiohes von Realteil, Iaiaginärteil und Bereichsgröße, die nur durch, oimsche Widerstände erzielt wird. Durch die zwei Kondensatoren in' dem einen Brückenzweig wird es ermöglicht, den Spulentenperatuigang in einen, hohen Maße zu kompensieren.. Durch die zwei gegenüberstehenden Spulen wird ferner die Abstandsempfindlichkeit wesentlich herabgesetzt. Gc'i; r _v ii ;; t., Anden zn , by which the disadvantages of the known arrangements are eliminated. With regard to coins, a works loft test should be achieved with an accuracy that is sufficient for the elimination of all common currencies and that is in a worthwhile ratio in its effort to the currently occurring erroneous income by Frcci ;: _f : eid. When using a bridge circuit which responds to a change in impedance, the object on which the invention is based is achieved in that a bridge branch consists of two opposing load coils, between which the objects to be distinguished run, which are connected in such a way that Their PeId is added, and that the opposite bridge branch is composed of a parallel connection of two capacitors and an adjustable resistor, while the other two Erücicenzv / eige are formed by a fixed and an adjustable resistor and that the supply voltage of the bridge is variable. With such an arrangement, a very high level of accuracy in determining the material in a continuous sorting is achieved with little effort. Of particular importance is fernex * the easy adjustment of the comparison of real part, Iaiaginary part and area size, which can only be achieved by means of oimian resistances. The two capacitors in one branch of the bridge make it possible to compensate for the coil performance to a high degree. The two opposing coils also significantly reduce the sensitivity to distance.

Die zeitliche Punktion der Brückenverstimsung bei konstanter Durchlaufgeschwiiidigkeit eines Prüflings ist abhängig vom Verhältnis des Durchmessers der Tastspule zu-dem des Prüflings und erreicht einen optimalen V,^Tert bei einem Durchmesserverhältnis von 1 bzw. einem davon abweichenden Verhältnis bei einei* Höhenversetzung der Spule, !lach einer Weiterbildung der Erfindung werden daher die 2astspulen so ausgebildet, daß sieThe temporal puncture of the bridge disruption with a constant throughput speed of a test object depends on the ratio of the diameter of the probe coil to that of the test object and reaches an optimal V, ^T ert with a diameter ratio of 1 or a different ratio with a height offset of the coil,! According to a further development of the invention, the 2astspulen are therefore designed so that they

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die Größe der zu prüfenden metallischen Gegenstände, z.B. Münzen, haben. Der Vorteil dieser Maßnahme liegt in einer leichteren Auswertung, wenn die Prüflinge mit hoher Geschwindigkeit die Tastspulen passieren.the size of the metallic objects to be tested, e.g. coins. The advantage of this measure is one easier evaluation when the test items are running at high speed the sensing coils pass.

Die Temperaturkompensation kann nach einer Weiterbildung der Erfindung aber auch dadurch gelöst werden, daß in dem Brückenzweig mit den zwei sich gegenüberstehenden Tastspulen noch ein Widerstand mit geeignetem Temperaturkoeffizienten in Reihe angeordnet ist und sich der dazu gegenüberliegende Brückenzweig aus einer Parallelschaltung von einem Kondensator und einem abgleichbaren V/iderstand zusammensetzt, während die übrigen Brückenzweige unverändert beibehalten werden.According to a further development of the invention, the temperature compensation can also be achieved in that in the bridge branch a resistor with a suitable temperature coefficient is arranged in series with the two opposing probe coils is and the opposite bridge arm consists of a parallel connection of a capacitor and a adjustable V / resistance, while the other bridge branches are retained unchanged.

Metallische Gegenstände aus verschiedenen Werkstoffen lassen sich mit einer derartigen Prüfungsanordnung leicht unterscheiden. Liegt hingegen die Leitfähigkeit der zu prüfenden Materialien ziemlich dicht beieinander, wie es in der Regel bei Münzen der Fall ist, dann vird es mit der Prüfung bzw. dem Aufwand für eine entsprechende Anordnung, die für ein Massenprodukt wirtschaftlich sein soll*, schwierig. Bei den folgender. Ausführungen wird daher nicht mehr allgemein auf metallische Gegenstände, sondern auf den speziellen Anwendungsfall, d.h. Münzen, Bezug genommen.Leave metallic objects made of different materials differ slightly with such a test arrangement. If, on the other hand, the conductivity of the materials to be tested is fairly close together, as is usually the case with coins If this is the case, then the test or the effort for a corresponding arrangement, which is economical for a mass product, will be should be * difficult. With the following. Explanations are therefore no longer generally applicable to metallic objects, Instead, reference is made to the specific application, i.e. coins.

Normalerweise wird jede Meßbrücke für derartige Schältungsanordnungen auf Null abgeglichen. Eine daran angeschlossene Auswerteschaltung gibt dann bei einer gewissen Überschreitung der Verstimmung der Brücke ein Kriterium, das im vorliegenden Fall als Rückweisungssignai ausgewertet werden kar.n. Diese Verstimmung wird aus technischen Gründen, z.B. der Verstärkung usw., in der Regel größer sein, als es durch den Annahme bereich der Münzen vorgegeben ist, so daß in der Hähe liegende fremde Münzen kein Rückweisungssignai ergeben würden, da sie innerhalb des Amiahmebereiches liegen. Eine Einengung des Prüfbereiches läßtNormally, each measuring bridge is used for such circuit arrangements calibrated to zero. An evaluation circuit connected to it then gives when it is exceeded to a certain extent the detuning of the bridge is a criterion that is evaluated as a rejection signal in the present case kar.n. This upset For technical reasons, e.g. the gain, etc., it will usually be larger than it is due to the acceptance range of the Coins is given, so that foreign coins lying in the heights would not result in a rejection signal as they were within the Amiahmbereiches lie. A narrowing of the test area allows

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sich beispielsweise mit der der Erfindung zugrunde liegenden * Anordnung dadurch erzielen, daß die Speisespannung der Brückenschaltung oder der Verstärlcungsgrad erhöht wird, so daß jeweils die Auflösung vergrößert wird. Unter Vergrößerung der Auflösung soll verstanden werden, daß bereits Münzen mit geringfügig abweichender Leitfähigkeit ausgeschieden werden können. Diese beiden genannten Möglichkeiten haben natürlich unter Berücksichtigung der technischen und wirtschaftlichen Verwertbarkeit ihre Grenzen.deal, for example, with the * Achieve arrangement in that the supply voltage of the bridge circuit or the gain is increased so that the resolution is increased in each case. Increasing the resolution it should be understood that coins with slightly different conductivity can be rejected. These Both of the above options have of course been taken into account the technical and economic usability its limits.

Eine Anordnung zum Unterscheiden von Münzen aufgrund ihres Scheinwiderstandes basiert vorwiegend auf der Trennung von Münzen fremder Währung, die in Größe und Form mit der eigenen,» als richtig zu erkennenden Kursmünze übereinstimmen und daher aufgrund der bekannten 'mechanischen Sortiereinrichtungen nicht getrennt werden können. Ein derartiger Pail ist z.B. bei Prüfeinrichtungen für 1-DM-Stücke gegeben, die beispielsweise von Automaten z.Zt. gegenüber österreichischen Schillingen und englischen Shillingen mit den bekannten Prüfmethoden -kaum zu unterscheiden sind. Nachdem die genannten Münzen alle aus derselben Legierung, nämlich CuNi 25 "bestehen, muß die Ünterscheidungsbzw. Trennmöglichkeit auf eine nicht 1OO#ige Einhaltung der Legierungsbestandteile und auf bestimmte Verunreinigungen zurückgeführt werden.An arrangement for distinguishing between coins on the basis of their impedance is based primarily on the separation of Coins in foreign currencies which, in size and shape, correspond to their own "correct currency coin" and therefore not because of the known 'mechanical sorting devices can be separated. Such a pail is e.g. in test facilities for 1 DM pieces, for example from Machines currently compared to Austrian shillings and English shillings with the known test methods - hardly to are different. After the said coins all out of the same Alloy, namely CuNi 25 "exist, the Ünterscheidungsbzw. Possibility of separating not 100 # compliance the alloy components and certain impurities to be led back.

Wenn man nun. eine Reihe der voneinander zu trennenden Münzen, und zwar beispielsweise 1-DM-Stücke, österreichische und englische Schillinge, in einer Meßbrücke mit den Spulen durchmißt, die später in einer Brückenschaltung zur Trennung Verwendung > finden sollen und die ohmsehen und induktiven Widarstandswerte in einer komplexen Ebene aufträgt,, dann ist leicht zu erkennen, daß die Werte der einzelnen Kursmünzen nicht auf einen Punkt zusammenfallen, sondern streuen. Der Bereich, in dem die Streupunkte liegen, wird für die als gut. zu erkennenden 1-DM-Stücke im folgenden als Annahmebereich bezeichnet. Eine Lösung zur'If you now. a row of the coins to be separated, For example, 1 DM pieces, Austrian and English Schillinge, measured in a measuring bridge with the coils, which will later be used in a bridge circuit for separation> should find and the ohmic and inductive resistance values in a complex plane, then it is easy to see that the values of the individual course coins are not on one point coincide, but scatter. The area in which the scatter points lie will be good for that. 1 DM pieces to be recognized hereinafter referred to as the acceptance area. A solution to '

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Einengung des Prüfbereichs mit, einfaeLen Ax'zxela ϊ»es^ent nun. gemäß einer Weiterbildung der Erfindung darin, iai; man die Brückenschaltung nicht auf die als ricati^ ;:-: erbarmende Μύη,ίο, d.h. auf die Mitte der Streupunkte, abgleicht-, ..-icn.lem auf •3inen anderen Punkt in der komplexen Ebene. D+e äraiuxlung dieses Punktes geschieht vorzugsweise gr^f iac:., w: ~ anscalies- £end an Hand des Beispiele mit den angü:ioa.Lcuq.ca hunzen erläutert wird.Narrowing the test area with, simplify Ax'zxela ϊ »es ^ ent now. according to a development of the invention therein, iai; one does not adjust the bridge circuit to the as ricati ^;: -: pitying Μύη, ίο, ie to the center of the scattering points, ..- icn.lem to • 3 another point in the complex plane. The extension of this point is preferably done in a large scale:., W: ~ anscalies- is explained on the basis of the example with the angü: ioa.Lcuq.ca hunzen.

Auf der Abszisse der komplexen' Ebene wir ei beispielsweise der ohmsche Widerstand und auf der Ordinate der iaiagiiuire Widerstand der durch die einzelnen Münzen beeinflußten Tastspulen aufgetragen. Wenn in einer derartigen komplexen Ebene eine Reiliä von Meßwerten der als gut zu erkennenden Koi'jmünze und der auszuscheidenden Münzen eingetragen worden sind und um elIo Meßpunkte der als richtig -zn erkennenden Münzen e;.n Kreis enS-sprecnend dem durch die Empfindlichkeit ajr i.uawöi'teschaltuxig vorgegebenen Annahmeber eich eingezeichnet wire, w;.e es bei einem Nullabgleich der Brücke der Fall v/tiru, λ ο wilrde dieser Annahmebereich auch einen großen Teil von öa v^rrei.ohischen Schillingen und englischen ohillingen überdecken. Damit ist aber eine einwandfreie Trennung der Münzen nicht ndglich. Eine wesentliche Einengung des Prüfbereichs läßt sich euren die Erfindung nun dadurch erzielen, daß durch Verbinden der Mittelpunkte der jeweiligen Streubereiche A¹B¹ und 3¹C und Halbieren dieser Strecken die Grenzwerte des Annahuebereichos ermittelx werden. Aus diesen Punkten und dem bekannten Durchmesser des AnnahmebereicheB können in der komplexen Ebene zwei Kreise mit den Mittelpunkten P,P' außerhalb des Zentrums des Streubereicnes konstruiert werden. Je nach Lage der tatsächlichen Streubereicae der auszuscheidenden Münzen wird der Mittelpunkt ues Abgleichkreises nach der einen oder anderen Seite der Tre:inungslmie verlegt. Die Verbindung der Grenzwerte hat dann in dem durch den neuen Kreis begrenzten Annahmebereich die i'uniction einer Sehne. Aus den Widerstandsangaben auf den Koordinaten der kom-For example, the ohmic resistance is plotted on the abscissa of the complex plane and the normal resistance of the sensing coils influenced by the individual coins is plotted on the ordinate. If in such a complex plane Reiliä of measured values are registered as well be recognized Koi'jmünze and be excreted coins and to Elio measurement points of the -zn as correctly recognized coins e; .n circuit ENS the sprecnend by the sensitivity ajr i .uawöi'teschaltuxig predetermined acceptance range is drawn in, w; .e the case v / tiru when the bridge is zeroed, λ ο this acceptance range would also cover a large part of Öa v ^ rrei.ohischen Schillingen and English ohillingen. However, this does not allow a perfect separation of the coins. The invention can now achieve a substantial narrowing of the test range by connecting the midpoints of the respective ^{scatter ranges A 1} B ¹ and 3 ¹ C and halving these distances to determine the limit values of the approximate range. From these points and the known diameter of the acceptance area B, two circles can be constructed in the complex plane with the centers P, P 'outside the center of the scattering nucleus. Depending on the position of the actual scattering areas of the coins to be separated, the center of the adjustment circle is moved to one or the other side of the line of intersection. The connection of the limit values then has the i'uniction of a chord in the acceptance range delimited by the new circle. From the resistance information on the coordinates of the com-

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plexen Ebene ist abzulesen, "auf welchen Wert dig SrüG&e. für diesen Mittelpunkt zu verstimmen ist,plex level can be read off "at what value dig SrüG & e. for to detune this midpoint,

Bei laufender Sortierung wird die durch die Münze Verstimmung der Brücke giemlioh schnell erfqlgen, §o da,ß die Modulation in die Größenordnung der speisefrequeng der Brücke kommt und mit einer normalen Gleichrichtergehaltung mit zwangsläufig angeschlossener Siebung nicht wieder zu ge winnen ist. Das ist insbesondere ein Nachteil, wenn, eine Münze den Annahme b ere ich zweimal durchläuft ■, so d.aß'z.wei Impulse entstehen müssen, Diese Impulse treten dann durch die Trägheit der Grleiehriehtereinheit nicht mehr in Eisehei" nung.With ongoing sorting, the detuning of the bridge by the coin will be done quickly, §o because the modulation is in the order of magnitude of the bridge's feed frequency and cannot be recovered with a normal rectifier with inevitably connected screening. This is particularly a disadvantage if a coin is accepted twice , so that two impulses have to be generated. These impulses then no longer coincide due to the inertia of the teaching staff unit.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist ein stärker, vorzugsweise ein Operationsverstärker, vorgesehen, der Vom Wechselspannungssignal der Brücke angesteuert · wird und dessen GleichstrotDarbeitspunkt außerhalb des·aktiven Bereichs des Verstärkers liegt. Dadurch wird erreicht, daß die Funktion eineg Verstärkers, G3,eichrichters und &renzwer1;'-anzeigers erzielt werden, 3ie Schaltungsanordnung dieses Operationsverstärkers besteht darin, daß zwischen, dem Differenzeingang die Brücke liegt, der nicht invertierende Eingang über einen Widerstandrauf den Ausgang zurückgekgppelt ist und ein Widerstand nach einem positiven bzw, negativen ^Potential führt. Bei einer relativ großen Verstimmung der Brücke, wird dae WeehseXspannungssigna! der Brücke den Verstärker in den aktiven Bereich steuern, so daß am Ausgang des Verstärkers Impulse erscheinen, die durch einfache Integration einen bestimmten Gleichspannungsmittelwer-c ergeben. Innerhalb des Annahmebereiehs der als richtig zu erkennenden Münze wird der Verstärker ^icht mehr in den aktiven Bereich gebracht,,so daß sich am Ausgang ein nur von den Daten des Verstärkers und 4er übrigen gehaltung abhängiger Spannungswert ergibt» Dadurch wird erreicht, daß am Ausgang des Verstärkers eine digitale Aussage in. 3fprm zweier ' ;In a further development of the invention, a more powerful, preferably an operational amplifier, is provided, which is controlled by the AC voltage signal of the bridge and its DC operating point outside the active Range of the amplifier. It is thereby achieved that the function of an amplifier, G3, calibration rectifier and &renzwer1; 'indicator The circuit arrangement of this operational amplifier consists in that between, the differential input the bridge is in place, the non-inverting input is looped back to the output via a resistor and a resistance to a positive or negative ^ potential leads. In the event of a relatively large detuning of the bridge, dae WeehseXspannungssigna! the bridge turns the amplifier into the active one Control the range so that pulses appear at the output of the amplifier which, through simple integration, produce a certain DC voltage mean value result. Within the acceptance area of the the amplifier is no longer a correctly recognized coin brought into the active area, so that there is one at the exit Voltage value dependent only on the data of the amplifier and the rest of the behavior results in »This means that on Output of the amplifier a digital statement in. 3fprm two ';

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verschiedener Spannungen existiert. Die Ausgangsspannung folgt durch die Einfügung einer geeigneten Rückführung vom Ausgang auf den Eingang (Mitkopplung) in dem Arbeitsbereich, des Verstärkers praktisch trägheitslon den schnellen Modulationen der Eingangsspannung. Je nachdem bei welcher Brückenspannung der aktive Bereich, des Verstärkers verlassen bzw. betreten wird, erhält man am Ausgang eine digitale Information, d.h., ein bestimmter Grenzwert wird angezeigt. Die Lage des Grenzwertes wird durch die 'wahl der Widerstände bestimmt. Als Verstärker wurde ein integrierter Operationsverstärker verwendet. Da es bei der Schaltungsanordnung nach der Erfindung vor allem darauf ankommt, eine wirtschaftliche Schaltung zu finden, ist es mit dieser Ausführung gelungen, einen Verstärker, einon Gleichrichter und einen Grenzwertanzeiger praktisch in einem Bauteil zu verwirklichen.different tensions exists. The output voltage follows by inserting a suitable feedback from the output to the input (positive feedback) in the working area, the amplifier practically inertia to the rapid modulations of the input voltage. Depending on which bridge voltage the active area that the amplifier is left or entered, digital information is obtained at the output, i.e. a specific one The limit value is displayed. The position of the limit value is determined by the choice of resistors. As an amplifier an integrated operational amplifier was used. Because it in the circuit arrangement according to the invention especially on it what matters is to find an economical circuit, it is with this execution succeeded in an amplifier, a rectifier and to implement a limit indicator practically in one component.

Die Erfindung wird anhand der Figuren erläutert. lis zeigen:The invention is explained with reference to the figures. lis show:

Fig.1 Ein Schema für eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung, 1 shows a diagram for a circuit arrangement according to the invention,

Pig.2 den Aufbau einer Brückenschaltung, Pig.3 eine Brückenschaltung mit anschließendem Verstärker,Pig.2 the structure of a bridge circuit, Pig.3 a bridge circuit with a connected amplifier,

Fig.4 die Ortskurve des Scheinwiderstandes einer Münze als Funktion vom Weg,4 shows the locus of the impedance of a coin as Function of the way,

Fig.5 die Streubereiche auszuscheidender Münzen mit dem Annahmebereich der als richtig zu erkennenden Münze in einer komplexen Ebene und5 shows the scattering areas of the coins to be rejected with the acceptance area of the coin to be recognized as correct in a complex plane and

Fig.6 die Differenzspannung am Verstärker in Abhängigkeit vom Weg der Münze für die als richtig zu erkennende Münze und die auszuscheidenden Münzen.Fig. 6 the differential voltage at the amplifier as a function of of the path of the coin for the coin to be recognized as correct and the coins to be rejected.

Wie aus der Fig.1 zu ersehen ist, besteht die Schaltungsanordnung nach der Lrfindung aus vier Hauptbestandteilen und zwar einem Oszillator 0, einer Brücke Br, einem Operationsverstärker V und Auswerteschaltmitteln W, deren Ausgangssignale einen Auswurfmagneten Ma betätigen. Unter Auswerteschaltmitteln sind beispielsweise ein Schmitt-Trigger und eine Kippstufe zu verstehen. As can be seen from FIG. 1, the circuit arrangement according to the invention consists of four main components an oscillator 0, a bridge Br, an operational amplifier V and evaluation switching means W, the output signals of which are an ejection magnet Press Ma. Evaluation switching means are to be understood as meaning, for example, a Schmitt trigger and a multivibrator.

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Als Oszillator kann ein Oszillator üblicher Bauart Verwendung finden. Eine Brückensclialtung nach der Erfindung ist in der Fig.2 dargestellt. Der eine Brückenzweig besteht aus zwei sich gegenüberstehenden Tastspulen 11, L2,. die so geschaltet sind, daß sich ihr Feld im luftspalt addiert. Auf diese Weise erhält man ein nahezu konstantes Feld zwischen den beiden Spulen, das die zu prüfenden Münzen M passieren. Der gegenüberliegende Brückenzweig setzt sich aus einer Parallelschaltung von·zwei Kondensatoren C1,C2 und von einem regelbaren Widerstand R4 zusammen. Die beiden anderen Brückenzweige bestehen aus einem festen Widerstand R2 und einem veränderbaren Widerstand R3. Zur Veränderung der Speisespannung ist in der Zuleitung zur Brücke ein veränderbarer Widerstand R5 Vorgesehen.Vom Wechsel- · Spannungssignal'der Brücke wird der Differenzverstärker, vorzugsweise ein Operationsverstärker V, angesteuert. In den anschließenden Betrachtungen wird der ohmsche Widerstandswert der Spulen 11, 12 mit R1 bezeichnet. · ■ ■An oscillator of conventional design can be used as the oscillator Find. A Brückensclialtung according to the invention is in Fig. 2 shown. One branch of the bridge consists of two opposing probe coils 11, L2 ,. which are switched so that their field adds up in the air gap. In this way you get an almost constant field between the two coils, the the coins M to be checked pass. The opposite Bridge branch consists of a parallel connection of two Capacitors C1, C2 and a variable resistor R4 together. The other two branches of the bridge consist of a fixed resistor R2 and a variable resistor R3. A variable resistor R5 is provided in the supply line to the bridge to change the supply voltage. The differential amplifier is preferably the voltage signal of the bridge an operational amplifier V, driven. In the subsequent Considerations is the ohmic resistance of the Coils 11, 12 denoted by R1. · ■ ■

Die Brücke ist unabhängig von der Frequenz abgeglichen, wenn gilt: -The bridge is balanced regardless of the frequency, though is applicable: -

jw (01 +02)jw (01 +02)

und R2 . R3 _ 1 sind (Imaginärteil).and R2. R3 _ 1 are (imaginary part).

Mit der Brückenschalt ung nach" der Erfindung ist ein leichter Abgleich mit ohmschen Widerständen möglich· Mit dem regelbaren Widerstand R5 wird die Amplitude der Brückenspeisespannung eingestellt, wodurch der Annahmebereich verkleinert oder vergrößert werden kann. Durch die besondere Anordnung der Meßspulen wird die Abstandsunempfindlichkeit verbessert. Vorzugsweise werden Tastspulen verwendet, die die Größe der zu prüfenden Münzen · haben.With the bridge circuit according to the invention, an easy adjustment with ohmic resistances is possible. With the controllable Resistor R5 adjusts the amplitude of the bridge supply voltage, whereby the acceptance area can be reduced or enlarged. Due to the special arrangement of the measuring coils the insensitivity to distance improves. Sensing coils are preferably used which measure the size of the coins to be checked to have.

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0 9 §1* 2 I 0 6 3 S0 9 §1 * 2 I 0 6 3 p

R1R1 + ,jwl+, jwl ■' = R3■ '= R3 1 +
[ R4 1 +
[R4 R2R2 (Realteil)(Real part) R1
R2R1
R2 = i= i

Der Temperatürgang einer solchen Spule wird durch die zwei parallel geschalteten Kondensatoren C1 , C2 kompensiert. Diese besitzen verschiedene "emperaturbeiwerte, so daß je nach Wahl der Größe ein bestimmter Temperaturgang nachgebildet werden, kurm.The temperature range of such a coil is determined by the two capacitors C1, C2 connected in parallel are compensated. These have different "temperature coefficients, so that depending on the choice the size of a certain temperature curve can be simulated, curm.

Eine andere Ausführungsform einer Brückenschaltung oesteht nacm der Fig. 5 darin, daß sich, der eine Brückenzweig aus den einander gegenüberstehenden 'lastspulen L1 , 12 und einem Widerstand R6 aiii negativem Temperaturbeiwert zusammensetzt. Diese- r-iduziert den Tenperaturbeiwert dieses Zweiges so weit, bis er dei Wert des Widerstandes HZ erreicht hat. Der den spulen ^eger.u^erliegende Brückenzv/eig setzt si;-h aus der Parallelschaltung von einem regelbaren '«Widerstand ;17 und einem Kondensator Zy ζ lsammen. Die übrigen Bauteile können in derselben Anordnung wie Ln der Fig.2 übern- minen werden.Another embodiment of a bridge circuit, according to FIG. 5, consists in that one branch of the bridge is composed of the opposing load coils L1, 12 and a resistor R6 with a negative temperature coefficient. This reduces the temperature coefficient of this branch until it has reached the value of the resistance HZ. Of the coil-^ ^ eger.u erliegende Brückenzv / eig sets Si-H of the parallel connection of a variable '"resistor, 17 and a capacitor Zy ζ lsammen. The remaining components can be taken over in the same arrangement as in FIG.

Die Diagonalspannung der in der Fig. 3 dargestellteil Brücke v/ird dem Verstärker V zugeführt. An dessen Ausgang steht eine digitale Information zur Verfügung. Die Mitkopplung wird durch die Parallelschaltung von einen Widerstand Rd und einem Kondensator G4 erzielt. An den Ausgang des Verstärkers achließt sich ein RC-G-lied an, das die beim Durchfahren des aktiven Bereichs des Verstärkers auftretenden Spannungen glättet. Anschließend folgen die zur Steuerung eines Ausscheideorgans, z.3. eines Auswurfmagneten Ma, erforderlichen Schaitmittel J, wie z.3. ein Schmitt-Trigger und eine Kippstufe, die in der Fig.i nicht mehr dargestt?llt sind.The diagonal tension of the bridge v / ird shown in FIG. 3 the amplifier V supplied. Digital information is available at its output. The positive feedback is due to the parallel connection obtained by a resistor Rd and a capacitor G4. An RC-G song is connected to the output of the amplifier that smooths the voltages that occur when passing through the active area of the amplifier. This is followed by the for Control of an elimination organ, e.g. 3. an ejector magnet Ma, required switching means J, such as 3. a Schmitt trigger and a tilting stage, which are no longer shown in Fig.i.

Für die Besonderheit der Auswertung, die bei anzunehmenden Münzen nacii den vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Impuls'und bei gewissen auszuscheidenden Münzen zv/ei Impulse ergiDt, ist die nachfolgende Kippstufe so ausgelegt, d^l sie bei einem Impuls nach einer durch die Laufzeit der Künzen in die .,po.../herstellung bestimmten Zeit selbsttätig zurückkippt, während si ti beim Auftreten eines zweiten Impulses, der bei gewiesen auszuscheidenden Münzen auftritt, sofort in die Ausgangsstellung zurückgestelltFor the peculiarity of the evaluation, which in the case of coins to be accepted nacii in the present embodiment, an impulse and with Certain coins to be rejected are given impulses subsequent flip-flop designed so that d ^ l it with a pulse after one through the term of the coins in the., po ... / manufacture automatically tilts back for a certain time, while si ti when it occurs of a second impulse, which is to be eliminated when indicated Coins occurs, immediately returned to the starting position

VPA 9/610/0048 - 11 -VPA 9/610/0048 - 11 -

109842/0638109842/0638

t*t *

2Q123762Q12376

wird und damit mit Hilfe eines Auswurfmagneten Ma den Weg für die Rückgabe öffnet. . 'becomes and thus with the help of an ejector magnet Ma the way opens for return. . '

Die Fig.4- zeigt eine Ortskurve des Soheinwiderstandes als Funktion vom '»eg. Mit P ist der leerlaufpunkt bezeichnet, d.h.. der Seheinviderstandswert der Spulen, wenn sich keine Münze i'Z Bereich der Spulen befindet. Kit E ist der Einlauf und mit G- der Auslauf der K uns en markiert. Mit B int der Annahme bereich gekennzeichnet, den die als richtig zu erkennende Kursaiünze erreicht. C ist die auszuscheidende Münze, die den Annahmebereieh nicht erreicht und A die auszuscheidende Münze, die den Annamnebereieh sweioial passiert. ■ The Fig.4- shows a locus curve of the lower resistance as a function of the '»eg. The idle point is denoted by P, ie. The visual resistance value of the coils when there is no coin in the area of the coils. Kit E is the inlet and G- is the outlet of the K us en. The acceptance range which the correct currency coin reaches, is marked with B int. C is the coin to be discarded that does not reach the acceptance area and A is the coin to be discarded, which sweeps through the acceptance area. ■

In .der Fig.5 sind in einer komplexen Ebene die Streubereiche der Scheinwiderstandswerte für 1-DM-Stücke B, österreichischer Schilling C, engliscner Shilling und 5 Pence A dargestellt. In Vergleich hierzu-ist auca die Position der tschechischen > Kronen-Stücke K eingetragen, die' aber infolge-eines anderen Werkstoffs weiter abseits liegen. Dex¹ Annahme bereich ist geatrlchelt gezeichnet. Die. beiden G-renzpunkte gegenüber den österreichischen Schillingen und den englischen Eu:?sniünzen sine, -mit Y und Z bezeichnet. Die Verbindungslinie zwischen den beiden Grenzpunkten !und Z ist eine Sehne des den Annahmebereich für die 1-DM-St-ücke umschließenden Kreises. Der Abgleichpunkt P, der den Mittelpunkt des Annahmebereichkrelses darstellt, liegt auf einer Normalen N, "die auf der Verbindungslinie zwischen Y und Z in der Mitte errichtet ist. 'In .der Fig.5, the scatter ranges of the impedance values for 1 DM pieces B, Austrian shillings C, English shillings and 5 pence A are shown in a complex plane. In comparison to this, the position of the Czech> crown pieces K is entered, which, however, are further apart due to a different material. Dex ¹ acceptance area is shown with a smile. The. two border points opposite the Austrian Schillingen and the English Eu:? sniünzen sine, -marked with Y and Z. The connecting line between the two border points! And Z is a chord of the circle surrounding the acceptance area for the 1-DM pieces. The adjustment point P, which represents the center of the acceptance area circle, lies on a normal N, "which is set up on the connecting line between Y and Z in the middle."

In der Pig. 6 sind die Kurven der Differenzspann'ung U am Verstärker V für die Münzen A, 3 und C in Abhängigkei'; des Weges N der Münze aufgetragen. Mit D Ist der Abgleichbereich und mit S der Schaltpunkt bezeichnet. Durchläuft: eine falsche Münze das Spulenfeld, so kann entweder der Abgleichbereich nicht erreicht werden, wie es bei der Kunze C der Pail ist, oder ar wird zweimal erreicht, wie bei der Münze A. Aus diesem G-rund ist .für die Aus-In the pig. 6 are the curves of the differential voltage U at the amplifier V for coins A, 3 and C depending on; of the way N applied to the coin. With D is the adjustment range and with S denotes the switching point. Goes through: a fake coin that Coil field, either the adjustment range cannot be reached, as is the case with the Kunze C of the Pail, or ar becomes twice as in the case of the coin A. For this reason, G-round is.

,VPA 9/610/0048 ' -12 -, VPA 9/610/0048 '-12 -

1098 4 2/061098 4 2/06

wertung eine Kippstufe erforderlich, die die Münzer·. A und C zurückweisen. Damit der Zeitraum bei einem solchen zweimalig erreichten Abgleich nicht zu kurz wird, muß die Spi.lengröße entsprechend der Münzgröße gewählt werden. Es kann nämlich
auch möglich sein, daß sich die Spulen in einem serJcrechten Kanal befinden, d.h. daß die Münzen im freien Pail auf eine hohe Geschwindigkeit kommen.evaluation, a tipping stage is required, which the Münzer ·. Reject A and C. So that the period of time is not too short with such a double adjustment, the size of the bowl must be selected according to the size of the coin. Because it can
it is also possible that the coils are in a vertical channel, ie that the coins in the free pail come at a high speed.

6 Patentansprüche
6 Figuren6 claims
6 figures

VPA 9/610/0048 - 13 -VPA 9/610/0048 - 13 -

109842/0638109842/0638

Claims

Pat e nt a η s ρ r ü c he

1 ..) Circuit arrangement to distinguish between different metallic objects, especially coins in self-sellers, e.g. Coin operated telephones, with a bridge holder, which responds to a change in impedance, characterized in that a bridge branch from two opposing sensing coils (L1, L2), between which the objects to be distinguished (M) pass, exists, which are connected so that their field is added and that the opposite bridge branch from a parallel connection of two capacitors (01, 02.) and composed of an adjustable resistor (R4) while the other two bridge branches from a fixed (R2) and an adjustable resistor (£ 3) and that the Supply voltage is variable.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the East coils (LI, L2) have the size of the metallic objects to be tested, for example coins (M) ₇ .

3. Circuit arrangement according to claim!, Characterized g e, that in the branch of the bridge with the two opposing probe coils a resistor is suitable Temperature coefficient is arranged in series and that the opposite bridge branch consists of a parallel connection composed of a capacitor and an adjustable resistor. '·

VPA 9/610/0048 -14-

9842/0638

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4. Circuit arrangement for distinguishing between different ones metallic objects, especially coins in self-sellers, e.g. payphones, with a bridge circuit, which responds to a change in impedance, characterized in that the bridge circuit is aligned to a point in the complex plane that lies on a normal that is in the middle of a Connecting straight line between the irenz values to be eliminated is established.

5. Circuit arrangement according to Claims 1 to 4, thereby characterized in that one of the AC voltage signal the bridge controlled differential amplifier (V) is provided, the DC operating point of which is outside the active range of the amplifier.

6. Circuit arrangement according to claim 5, characterized dadurca, that an operational amplifier is provided, which punctures an amplifier, rectifier and limit indicator.

VPA 9/610/0048

BAD 109842/0638BATH 109842/0638