(43) Zgłoszenie ogłoszono: (72) Twórcy wynalazku: (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: (74) Pełnomocnik: (13)B1 (12) OPIS PATENTOWY (19)PL (11)182765

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19)PL (11) (13)B1 (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/EP97/01342 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego: , WO97/35286, PCT Gazette nr 41/97 (17) IntCl7 G07F 3/02 G07D 5/08 (54) Układ do kontrolowania monet (30) Pierwszeństwo: (73) Uprawniony z patentu: ,CH,718/96 IP-TPG HOLDCO S.a.r.l., Luksemburg, LU (43) Zgłoszenie ogłoszono: (72) Twórcy wynalazku: BUP 05/99 Thomas Seitz, Genewa, CH (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: (74) Pełnomocnik: WUP 02/02 Niewieczerzał Jan, POLSERVICE PL B1 (57) 1. Układ do kontrolowania monet (1), w którym monety (1) przy ich kontrolowaniu, poruszają się do przodu wzdłuż jednej ściany bocznej (6) kanału na monety (2) i przed dwiema cewkami połówkowymi (4a, 4b) cewki (4), które są umieszczone naprzeciwko siebie, na obu ścianach bocznych kanału na monety i są w przeciwfazie połączone elektrycznie, szeregowo, przy czym osie obydwóch cewek połówkowych (4a, 4b) przebiegają prostopadle do ściany bocznej (6), znamienny tym, że ta cewka połówkowa (4b), która znajduje się po tej samej stronie kanału na monety (2), co ściana boczna (6) jest bardziej niskoohmowa niż druga cewka połówkowa (4a). Fig. 1

2 Układ do kontrolowania monet Zastrzeżenia patentowe 1. Układ do kontrolowania monet (1), w którym monety (1) przy ich kontrolowaniu, poruszają się do przodu wzdłuż jednej ściany bocznej (6) kanału na monety (2) i przed dwiema cewkami połówkowymi (4a, 4b) cewki (4), które są umieszczone naprzeciwko siebie, na obu ścianach bocznych kanału na monety i są w przeciwfazie połączone elektrycznie, szeregowo, przy czym osie obydwóch cewek połówkowych (4a, 4b) przebiegają prostopadle do ściany bocznej (6), znamienny tym, że ta cewka połówkowa (4b), która znajduje się po tej samej stronie kanału na monety (2), co ściana boczna (6) jest bardziej niskoohmowa niż druga cewka połówkowa (4a). 2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że bardziej niskoohmowa cewka połówkowa (4b) jest uzwojona przy zastosowaniu przewodu plecionego. * * * Przedmiotem wynalazku jest układ do kontrolowania monet. Układ jest stosowany w segregatorach monet automatów do sprzedaży i dokonywania usług, jak: automaty telefoniczne, automaty do sprzedaży napojów lub papierosów itp. Monety mają często budowę warstwową, a warstwy te składają się z różnych stopów metali zawierających nikiel, na przykład: CuNi i Ni. Układ wspomnianego powyżej typu jest znany z opisu patentowego EP A1, w którym opisano układ do kontrolowania monet, którego pierwsza cewka określa stop metalu, a druga cewka ustala grubość monety, przy czym druga cewka składa się z dwóch połówek cewki, które w przeciwfazie, lub w fazie zgodnej, są połączone elektrycznie szeregowo lub równolegle. Obydwie cewki stanowią odpowiednio część własnego drganiowego obwodu rezonansowego, który ze źródła prądu jest zasilany prądem zmiennym. Zadaniem wynalazku jest takie ulepszenie znanego układu, aby co najmniej kombinatoryczne działanie grubości monety i warstwowej budowy monety można było stwierdzić i aby wewnętrzne warstwy monety o zawartości 4%, 6%, i 8% Ni dały się odróżnić w otoczeniu CuNi, co umożliwia jednoznaczną identyfikację danej monety. Wymienione zadanie zostało, zgodnie z wynalazkiem, rozwiązane w cechach znamiennych zastrzeżenia 1. Korzystne rozwinięcie wynalazku wynika z zastrzeżenia zależnego. Przykład wykonania wynalazku jest przedstawiony na rysunku i zostanie w dalszym ciągu bliżej opisany. Pokazano: figura 1 schematyczny pionowy przekrój wzdłużny kanału na monety; figura 2 schematyczny przekrój poprzeczny kanału na monety; figura 3 schematyczny poziomy przekrój wzdłużny kanału na monety i figura 4 szeregowe połączenie w przeciwfazie, dwóch połówkowych cewek jednej cewki. Układ do kontrolowania monet 1 ma kanał na monety 2, wzdłuż którego, w kierunku ruchu monet 1, jest umieszczone kilka cewek, jedna za drugą. Na figurach 1 do 3 przyjęto założenie, że istnieją dwie cewki 3 i 4. Cewka 4 służy do określenia grubości badanej monety 1 i składa się z pierwszej połówki cewki 4a, i drugiej połówki cewki 4b, w układzie zgodnym z wynalazkiem, obydwie w przeciwfazie, połączone elektrycznie szeregowo (patrz figura 4) i mające po jednym rdzeniu ferromagnetycznym 4c, wzgl. 4d. Cewka 4 stanowi część, nie przedstawionego rezonansowego obwodu drgającego, zasilanego ze źródła prądowego prądem zmiennym, który w rdzeniach ferromagnetycznych 4c i 4d cewek połówkowych 4a i 4b wytwarza zmienne pole magnetyczne. Cewka 3 służy natomiast do określenia składu stopowego

3 badanej monety 1, i jest umieszczona na tej samej stronie kanału monetowego 2, co połówka cewki 4b. Cewka 3 stanowi część, nie przedstawionego własnego rezonansowego obwodu drgającego, zasilanego ze źródła prądowego prądem zmiennym, który w rdzeniu ferromagnetycznym 3a cewki 3 wytwarza zmienne pole magnetyczne. Kanał monetowy 2 ma powierzchnię denną 5 służącą jako skośna płaszczyzna i co najmniej jedną ścianę boczną 6. Na figurach 1 do 3 przyjęto założenie, że istnieją dwie równoległe ściany boczne 6 i 7. W trakcie kontrolowania monet, monety pod wpływem siły ciężkości toczą się lub ślizgają na skośnej płaszczyźnie utworzonej z płaszczyzny dennej 5, od góry ku dołowi, przylegając równocześnie do ściany bocznej 6, wzdłuż której poruszają się w ten sposób. Ściana boczna 6 jest lekko nachylona względem pionu, tak że pod wpływem siły ciężkości, monety 1, podczas swego ruchu do przodu, przylegają do niej. W celu zmniejszenia tarcia, ściana boczna 6, jest w kierunku przesuwania się monet 1 do przodu, przeważnie zaopatrzona we wzdłużne wystające żeberka, czego jednak nie przedstawiono na rysunku. Monety 1 leżą więc w trakcie ich ruchu obrotowego lub ślizgowego po skośnej powierzchni, na żeberkach wzdłużnych ściany bocznej 6, tak że ich odstęp od ściany bocznej pozostaje zawsze jednakowo mały i niezależny od grubości monety. Obydwie połówki cewek 4a i 4b są umieszczone naprzeciw siebie po obu stronach kanału na monety 2, przy czym ich osie przebiegają prostopadle względem ściany bocznej 6. Monety 1, podczas ich kontrolowania w układzie, poruszają się wzdłuż ściany bocznej 6 kanału monetowego 2, a równocześnie przed obydwoma połówkami 4a i 4b cewki 4, czyli tym samym pomiędzy nimi. Cewki połówkowe 4b znajdują się w ścianie 6, to znaczy w tej ścianie bocznej, wzdłuż której monety 1 przesuwają się, podczas gdy cewki połówkowe 4a znajdują się w położonej naprzeciw ścianie 7. Połówka cewki 4b, dokładnie tak samo jak ściana boczna 6, ma niezależnie od grubości monety, stale ten sam mierzony prostopadle względem monety 1, odstęp i dlatego nie przyczynia się do pomiaru tej grubości monety. Grubość ta jest więc określana wyłącznie przez połówkę cewki 4a, której prostopadle względem ściany bocznej 6 zmierzona odległość do monety 1, jest zależna od grubości monety. Oznacza to, że wskutek przesuwania się metalowej monety, wytworzone w niej prądy wirowe powodują przez indukcyjne przeciwdziałanie na cewkę 4, zmianę AR, czyli oporności R połówki cewki 4a, a więc zmiana ta jest miarą grubości monety. Przy nieobecności połówki cewki 4b, czułość pomiaru jest równa względnej zmianie oporności S = ΔR/R, osiągalna rozdzielczość jest równa 0,05 mm, a wytworzone przez połówkową cewkę 4a cewki 4, zmienne pole magnetyczne w kanale monetowym 2 jest skierowane prostopadle do monety 1. Linie polowe zmiennego pola magnetycznego zanikają w obecności przesuwającej się monety, tak że nie następuje głębsze wniknięcie zmiennego pola magnetycznego do wnętrza monety 1. Jest więc to dobry układ do pomiaru odstępu monety 1 od ściany bocznej 7 i tym samym do pomiaru grubości monety, natomiast nie jest to dobry układ do określenia składu stopowego we wnętrzu monety. Przy nieobecności połówki cewki 4b możliwe jest tylko zgrubne rozeznanie istnienia warstw we wnętrzu monety 1, które przykładowo mogą być złożone na zewnątrz z CuNi, a wewnątrz z Ni. Określenie grubości warstw i zawartości niklu w tych warstwach, nie jest jednak, praktycznie biorąc, możliwe przy tym układzie. Przy kontrolowaniu takich monet jest jednak wymagane, aby wewnętrzne warstwy monety o zawartości 4%, 6% i 8% niklu były odróżnialne w otoczeniu złożonym z CuNi, co jest możliwe dopiero przy obecności drugiej połówki cewki 4b. Przy przeciwfazowym, szeregowym połączeniu obydwóch połówek cewek 4a i 4b, linie polowe zmiennego pola magnetycznego cewki 4 w kanale monetowym 2 są obrócone o 90 C, tak że nawet przy braku monety 1, nie przebiegają prostopadle, lecz równolegle do ścian bocznych 6 i 7. W obecności monety 1, większość linii pola zostaje zamknięta przez wykazującą niższą oporność magnetyczną wewnętrzną warstwę niklową monety 1 o budowie warstwowej, co zapewnia dobrą detekcję tej budowy i jej składu stopowego. Prądy wirowe wywołane przez zmienne pole magnetyczne płyną w monecie 1 wokół linii pola, to znaczy płyną one w kierunku wzdłuż jednej powierzchni monety 1 i powracają z powrotem wzdłuż innej powierzchni monety 1. Jeżeli obie połówki cewki 4a i 4b są identyczne, to znaczy mają między innymi,

4 jednakową liczbę zwojów, nawiniętych z takiego samego drutu miedzianego, to obydwie połówki cewki 4a i 4b mają taka samą oporność R. Ponieważ obydwie połówki cewki są elektrycznie połączone szeregowo, to przy obecności obydwu połówek cewki 4a i 4b, całkowita oporność cewki 4 wynosi 2R, a czułość pomiaru wynosi: S = ΔR/2R ponieważ tylko połówka cewki 4a ma znaczący wkład w zmianę oporności cewki 4. Całkowity opór cewki 4 zostaje tym samym, w wyniku obecności połówki cewki 4b, która wskutek jej stałej odległości względem monety 1 nie wywiera żadnego wpływu na AR, podwojony, zaś czułość pomiaru S, zmniejszona o połowę, czyli pogarsza się. Odpowiada to pogorszeniu rozdzielczości z 0,05 na 0,1 mm. W mniejszym stopniu pogarsza się czułość pomiarowa, jeżeli połówka cewki 4b o oporności R', która znajduje się na tej samej stronie kanału monetowego 2, co ściana boczna 6, przy zachowaniu tej samej liczby zwojów i wartości zmiennego pola magnetycznego ma mniejszą oporność ohmową niż druga połówka cewki 4a o oporności R. W tym wypadku czułość pomiaru wynosi S = ΔR/[R + R'], gdzie R' jest mniejsze niż R i w celu uzyskania minimalnego pogorszenia, R' powinno być możliwie małe w porównaniu z R. Czułość pomiaru S jest tym samym wyraźnie lepsza, jeżeli niskoohmowa połówka cewki 4b będzie uzwojona przewodem plecionym, podczas gdy połówka cewki 4a w dalszym ciągu będzie uzwojona w sposób zwykły, na przykład drutem miedzianym. Całkowity opór R' połówki cewki 4b składa się mianowicie z udziału części stałoprądowej RDC i z wytworzonej przez zjawisko naskórkowe części udziału zmiennoprądowej RAC, gdzie R' = RDC + RAC. W cewkach konwencjonalnych z pojedynczego drutu miedzianego, przy częstotliwościach w obszarze kiloherców, RAC jest znacznie większe niż RDC. Jednakże przy zastosowaniu przewodu plecionego na połówkę cewki 4b, nie występuje praktycznie w jej przewodach prądowych wypieranie prądu wskutek zjawiska naskórkowego, tak że RAC 0 i opór R' jest praktycznie zredukowany do udziału części stałoprądowej RDC. Tak więc R' RDC = R/5. Czułość pomiarowa cewki 4 jest wskutek tego zredukowana tylko do S = ΔR/[R + R'] = ΔR/[R + R/5] = [5/6] ΔR/R. Ponieważ obydwie połówki cewki 4a i 4b w dalszym ciągu mają jednakową liczbę zwojów i wskutek ich połączenia szeregowego przepływa przez nie taki sam prąd zmienny, więc różnica ich oporów R i R' nie ma wpływu na symetrię wytworzonego przez cewkę 4 pola magnetycznego i na przebieg linii tego pola. Zmierzona wartość ΔR jest kombinatoryczną funkcją grubości monety i stopowego składu monety 1 o budowie warstwowej. Stanowi ona równanie z dwoma niewiadomymi, mianowicie grubością monety i jej składem stopowym. W wielu wypadkach, do stwierdzenia prawdziwości i wartości monety 1, wystarczy znajomość kombinatorycznego działania monety 1, to znaczy określenie ΔR. Jeśli to nie wystarczy, konieczne jest jeszcze dodatkowe ustalenie za pomocą cewki 3, składu stopowego monety 1. Daje to drugie równanie, tak że ogółem występują tu dwa równania z dwoma niewiadomymi, których rozwiązanie daje odrębne wartości obu niewiadomych, mianowicie grubości i składu stopowego monety 1, które to wartości są charakterystyczne do stwierdzenia prawdziwości i wartości monety 1.

5

6 Fig. 1 Fig. 2 Fig. 3 Fig. 4 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.