DE4100283A1 - Verfahren und elektronische schaltung zur auswertung analogischer signale - Google Patents

Description

Erfindungsaufgabe

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswertung analogischer Signale, sowie eine elektronische Schaltung zur praktischen Durchführung des Verfahrens, das für eine Verwendung im Bereich der Münzsortiervorrichtungen, z. B. bei den Spielautomaten, Warenspendierautomaten und im allgemeinen bei sämtlichen mit Münzen betriebenen Maschinentypen besonders geeignet ist, wodurch eine höhere Zuverlässigkeit beim Aussortieren der eingeworfenen Münzen gesichert wird. Das Verfahren und die elektronische Schaltung sind aber auch überall dort verwendbar, wo ähnliche Leistungen in der Praxis verlangt werden.

Vorangegangene Sachkenntnisse

Der Durchgang eines aus einem leitfähigen Material bestehenden Teiles, wie z. B. einer Münze, durch ein Magnetfeld verursacht bestimmte Veränderungen bzw. Wechsel in dem mit den Induktoren dieses Feldes verbundenen Schwingkreis, welche die Amplitude und die Frequenz der Schwingungen beeinflussen.

Die Einwirkung des leitfähigen Teiles auf das elektromagnetische Feld hängt offensichtlich von den Abmessungen, wie z. B. Durchmesser, Dicke und Formgebung dieses Teiles, sowie auch von seinen elektrischen Eigenschaften, wie die elektrische Leitfähigkeit und die magnetische Durchlässigkeit der Legierung ab.

Bei genauerer Betrachtung der vom Oszillator, während der Durchgangszeit der Münze an den Fühlern vorbei, erfahrenen Änderungen, ist eine Identifizierung des geprüften Teiles möglich.

Es sind bereits verschiedene Auswertungssysteme zur Feststellung der vom Oszillator, beim Durchgang des leitfähigen Teiles an den Fühlern bzw. Induktoren vorbei, erfahrenen Änderungen bekannt, die darin bestehen, die max. Abweichung des Amplituden- oder des Frequenzsignals zu bestimmen oder die Mittelwerte verschiedener Ablesungen während einer bestimmten Zeit zu berechnen. In jedem Falle ist die Auswertung des Signals nicht vollständig und die somit erhaltene Information nicht ausreichend, um die Unterschiede zwischen verschiedenen Münz- bzw. Markentypen exakt feststellen zu können.

Beschreibung der Erfindung

Das durch die Erfindung vorgeschlagene Verfahren besteht in der Bestimmung verschiedener Meßbereiche in einem analogischen Signal einer von einem Meßfühler gelieferten Amplitude und zwar auf Grund der Steilheitswechsel eines Digitalsignals von Positiv- zum Negativstand oder umgekehrt, indem bei solchen Steilheitswechseln ein Digitalsignal erzeugt wird, um damit bestimmte von der Form der Welle im Analogsignal abhängige Meßbereiche festzulegen.

Die die Steilheitswechsel einer Welle des Analogsignals erfassende elektronische Schaltung vergleicht, mittels eines Betriebsverstärkers, das Analogsignal mit dem gleichen, um eine gegenüber der Durchgangszeit der Münze an den Meßfühlern vorbei vernachlässigbare Zeit, verzögerten Signal.

In jedem Meßbereich werden Zeit- und Schwingfrequenzmessungen durchgeführt, um dadurch die Verhältnisse der Zeitdauer und der Frequenz zwischen den einzelnen Meßbereichen und den nebenstehenden Bereichen zu bestimmen.

Das elektronische System kann wahlweise mit zwei Photodioden/ Phototransistorpaaren vervollständigt werden, welche vorzugsweise rechts und links bzw. oben und unten des elektromagnetischen Fühlers eingebaut sind und zur Feststellung der Durchgangsgeschwindigkeit der einzelnen Münzen bzw. Metallteilchen dienen.

Beschreibung der Zeichnungen

Als Ergänzung der vorliegenden Beschreibung wird ein Zeichnungssatz beigefügt, der zur besseren Einsicht in die Erfindungsmerkmale beitragen soll. Er ist als Bestandteil der Beschreibung anzusehen und besitzt keinen einschränkenden Charakter, sondern er dient lediglich als Anschauungsmittel und in ihm wird folgendes dargestellt:

Fig. 1 zeigt ein Diagramm eines bestimmten Beispieles der Umwandlung eines Analogsignals in ein Digitalsignal nach dem erfindungsmäßigen Auswertungsverfahren.

Fig. 2 zeigt eine Skizze der wesentlichen, stark vereinfachten, elektronischen Schaltung zur Durchführung des erfindungsmäßigen Verfahrens.

Fig. 3 zeigt die Grundschaltung der Fig. 2, installiert innerhalb der Gesamtschaltung für die Verarbeitung von Signalen, die mit dem dazugehörenden Mikroprozessor ausgerüstet ist.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Schaltung nach der Fig. 3, wobei diese mit zwei Photodioden/Phototransistorpaaren, um eine höhere Meßgenauigkeit zu erzielen, vervollständigt wird.

Bevorzugte Ausführung der Erfindung

Aus den vorstehend genannten Figuren kann man entnehmen, insbesondere aus der Fig. 1, daß das von der Erfindung vorgeschlagene Verfahren zur Auswertung analogischer Signale hauptsächlich darin besteht, verschiedene Meßbereiche TA, TB, TC, . . . auf Grund der Steilheitswechsel bzw. -Änderungen (in die positive/negative Steilheit) im Analogsignal in der einem von einem Meßfühler erzeugten Analogsignal zugeordneten Welle SA festzulegen, um somit, unter Verwendung der Punkte P zur Trennung der verschiedenen Meßbereiche, ein dem erwähnten Analogsignal entsprechendes Digitalsignal SD zu erzeugen. Auf diese Art können die vom Durchgang des zu messenden Teiles verursachten Wechsel bzw. Änderungen genauer und vollständiger geprüft und dadurch eine zuverlässigere Identifizierung des Signals erzielt werden.

Für die erwähnte Aufteilung des Analogsignals SA in verschiedenen Meßbereichen T, wie auf der Fig. 1 dargestellt, kann eine Grundschaltung, wie diejenige der Fig. 2, eingesetzt werden, die aus einem Betriebsverstärker 1 und einem in einem dessen Ausgänge eingebauten Verzögerungsglied 2 besteht. Dadurch können die Steilheitswechselpunkte von (+) nach (-) und umgekehrt des Analogsignals erfaßt werden.

Wie ebenfalls aus der Fig. 1 entnommen werden kann, ist der Betriebsausgang gleich Null, wenn die Steilheit des Analogsignals negativ ist, aber gleich 1 Logik, wenn sie Null bzw. positiv ist.

Ein Analogsignal SA, wie das in der Fig. 1 dargestellte, wird also in drei Meßbereiche unterteilt. Die Anzahl der Meßbereiche hängt selbstverständlich vom Vielgestaltigkeitsgrad des Analogsignals ab. Die Verzögerungszelle 2 soll eine Zeitkonstante haben, die wesentlich kleiner ist als die Durchgangsperiode des Teiles bei seinem Weg durch die Induktoren des Fühlers 4 und sie kann der Type RC sein.

Die gesamte elektronische Schaltung zur Verarbeitung und Auswertung von Signalen ist schematisch in der Fig. 3 dargestellt. Deren Hauptbestandteil ist grundsätzlich ein Mikroprozessor 3, der die Zeitmessungen in den Meßbereichen TA, TB, TC der Fig. 1, sowie die Frequenzmessungen in jedem einzelnen dieser Bereiche, welche von der erfindungsmäßig aufgebauten Schaltung bestimmt werden, durchführt.

Nachdem das zu messende Teil den elektromagnetischen Fühler verlassen hat, können entsprechende Zeitdauer- und Frequenzbeziehungen zwischen den einzelnen Bereichen, bezüglich den nebenstehenden Bereichen, hergestellt werden. Solche Beziehungen stellen Parameter dar, welche zur Identifizierung der Münzen oder Metallplättchen eingesetzt werden können.

Es kann weiterhin aus der Fig. 3 entnommen werden, daß am Ausgang des Fühlers 4 ein Oszillator 5 in herkömmlicher Weise eingebaut ist, der ein Signal direkt in den Mikroprozessor 3 und ein weiteres Signal über die Grundschaltung der Fig. 2 sendet. Der Mikroprozessor 3 soll mit dem entsprechenden Programmspeicher 6 versehen werden.

Um eine höhere Meßgenauigkeit zu erzielen, kann die in der Fig. 3 dargestellte Schaltung wahlweise mit zusätzlichen Mitteln zur Messung des Durchmessers der eingeworfenen Münzen 7 vervollständigt werden, wie es in der Fig. 4 dargestellt ist. Solche Meßmittel bestehen aus zwei Photodioden/ Phototransistorenpaaren 8, 8′, die vorzugsweise rechts und links des elektromagnetischen Fühlers 4 vorgesehen sind und eine präzise Information über die Durchgangsgeschwindigkeit des zu messenden Teiles, d. h. der Münze 7 bzw. des jeweiligen Metallplättchens dem Mikroprozessor übermitteln. Nachdem hierdurch die Geschwindigkeit bekannt wird, können die Zeitwerte der einzelnen Meßbereiche normalisiert bzw. nachgebessert werden. Somit können die Zeitwerte unabhängig von der Durchgangsgeschwindigkeit des zu messenden Teiles beliebig eingestellt werden. Die Durchgangsgeschwindigkeit ist nämlich von einem Fall zum anderen verschieden, je nach der Vorrichtungsneigung, den Charakteristiken der Münzenführungen, usw.

Eine ausführlichere Beschreibung der Erfindung ist sinngemäß nicht erforderlich, da jeder Durchschnittsfachmann den Neuerungsumfang und die Bedeutung der Erfindung, sowie die daraus hervorgehenden Vorteile den vorstehenden Darlegungen entnehmen kann.

Die Stoffe, Form, Größe und Anordnung der Einzelteile dürfen bestimmungsgemäß anders als die hier dargestellten sein, jedoch unter der Voraussetzung, daß solche Abweichungen das Prinzip der Erfindung nicht wesentlich beeinträchtigen.

Sämtliche Angaben dieser Beschreibung sind immer im weiteren Sinne zu betrachten und sie besitzen keinen einschränkenden Charakter bezüglich des Erfindungsgedankens.

Claims (4)

1. Verfahren zur Auswertung analogischer Signale, einsetzbar insbesondere bei elektronischen Sortiervorrichtungen für Münzen bzw. ähnlichen Metallteilen, im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß es darin besteht, verschiedene Meßbereiche in einem vom Meßfühler erzeugten, analogischen Amplitudensignal, auf Grund der Steilheitsänderungen bzw. -Wechsel dieses Signals zu bestimmen und solche Änderungen an ein Digitalsignal anzupassen, um somit Meßbereiche zu schaffen, die von der Wellenform des Analogsignals abhängig sind.

2. Verfahren zur Auswertung analogischer Signale, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem einzelnen Meßbereich Zeit- und Oszillationsfrequenzmessungen, zur Bestimmung Zeitdauer- und Frequenzbeziehungen zwischen den einzelnen Meßbereichen und den anliegenden Bereichen, durchgeführt werden.

3. Elektronische Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach den vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Betriebsverstärker mit einem Verzögerungsglied in einem dessen Ausgängen aufweist, welches das analogische Signal mit dem gleichen verzögerten Signal vergleicht, wobei der Verstärker die erwähnten Signale über einen Oszillator erhält und sie an einem Mikroprozessor weiterleitet.

4. Elektronische Schaltung zur Auswertung analogischer Signale, nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem mit zwei Photodioden/Phototransistorenpaaren ausgerüstet ist, die dem Mikroprozessor Auskunft über die Durchgangsgeschwindigkeit jeder einzelnen Münze an dem Fühler vorbei übermitteln.