專利名稱：檢測(cè)硬幣，代幣或扁平體的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測(cè)硬幣、代幣或其他扁平體真實(shí)性的裝置，具有一個(gè)硬幣通道，電子裝置和兩個(gè)光柵，被檢測(cè)硬幣在與水平面傾斜一個(gè)角度的通道上通過(guò)該裝置，兩個(gè)光柵以相同的高度安置在通道上方，且相互間隔L。
例如，這類硬幣檢測(cè)器適用于在電話裝置、自動(dòng)售貨機(jī)、能量測(cè)量?jī)x器中鑒別硬幣。
法國(guó)專利FR1605182公開(kāi)了上述類型的硬幣檢測(cè)器。沿一個(gè)硬幣通道裝有兩個(gè)光柵，硬幣從第一光柵到第二光柵所經(jīng)歷的時(shí)間間隔以及硬幣掩蓋第二光柵所經(jīng)歷的時(shí)間間隔與預(yù)定的基準(zhǔn)值比較。無(wú)疑，這樣一種測(cè)量表明確定硬幣的一個(gè)弦長(zhǎng)。為避免不同的起始速度，必須有一個(gè)由繼電器驅(qū)動(dòng)的，能擋住插入的硬幣然后又為該硬幣打開(kāi)其通道的掣爪。
聯(lián)邦德國(guó)專利DE2015058C2公開(kāi)了一種硬幣檢測(cè)器，它有一個(gè)能松開(kāi)硬幣通道的掣爪，一個(gè)能按硬幣的專門特性制動(dòng)硬幣的磁體和用于測(cè)定通過(guò)該磁體后硬幣速度的兩個(gè)光柵。沒(méi)有考慮從第一光柵到第二光柵通路上硬幣中加速度的措施。為進(jìn)一步提高硬幣檢測(cè)的可靠性，在制動(dòng)磁體前再裝備兩個(gè)光柵，借助于它們?cè)谶M(jìn)入磁體磁場(chǎng)之前就可確定硬幣的速度。
從英國(guó)專利EP119936A1知道一種借助于兩個(gè)光柵確定一個(gè)硬幣直徑的硬幣檢測(cè)器。硬幣沿一個(gè)硬幣通道滾動(dòng)，同時(shí)經(jīng)歷一個(gè)恒定的加速度。從硬幣掩蓋兩個(gè)光柵的時(shí)間間隔計(jì)算一個(gè)平均速度，并用于校正加速度對(duì)確定直徑的影響。
從英國(guó)專利EP483451A1可知，一個(gè)沿硬幣通道滾動(dòng)的硬幣掩蓋兩個(gè)光柵經(jīng)歷時(shí)間的算術(shù)平均值用于確定該硬幣的弦長(zhǎng)。
但是上述現(xiàn)有技術(shù)的裝置比較復(fù)雜，或者檢測(cè)與起始狀態(tài)有關(guān)。
本發(fā)明的基本目的是提供一種可以簡(jiǎn)單而精確地且與起始狀態(tài)無(wú)關(guān)地確定被檢測(cè)硬幣弦長(zhǎng)的硬幣檢測(cè)器。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述目的，本發(fā)明提供了一種檢測(cè)硬幣，代幣或其他扁平體真實(shí)性的裝置，具有一個(gè)硬幣通道，電子裝置和兩個(gè)光柵，被檢測(cè)硬幣在與水平面傾斜一個(gè)角度的通道上通過(guò)該裝置，兩個(gè)光柵以相同的高度安置在通道上方，且相互間隔，按照本發(fā)明，硬幣通過(guò)時(shí)，電子裝置按照本發(fā)明記錄開(kāi)始掩蓋第一光柵的時(shí)間t0，終止掩蓋第一光柵的時(shí)間t1，開(kāi)始掩蓋第二光柵的時(shí)間t2，終止掩蓋第二光柵的時(shí)間t3，并由這四個(gè)時(shí)間t0，t1，t2，t3計(jì)算硬幣的弦長(zhǎng)B，按預(yù)定條件，從開(kāi)始掩蓋第一光柵的時(shí)間t0到終止掩蓋第二光柵的時(shí)間t3，硬幣)有一個(gè)近似的勻加速度a，這個(gè)弦長(zhǎng)B作為硬幣合格或拒收的一個(gè)決定標(biāo)準(zhǔn)。
下面借助于一個(gè)簡(jiǎn)單的附圖，更詳細(xì)地解釋本發(fā)明的一個(gè)典型實(shí)施例。
在唯一的附

圖1中表明一個(gè)檢測(cè)硬幣或代幣或其他扁平體真實(shí)性的裝置。
在一定程度上已經(jīng)知道，這個(gè)裝置本身具有一個(gè)硬幣通道K，兩個(gè)光柵L1和L2以及用于記錄和計(jì)算由光柵L1和L2發(fā)射的電信號(hào)的電子裝置E。在從硬幣入口到第一光柵L1的區(qū)域，硬幣通道K設(shè)計(jì)成具有能量吸收元件，使得硬幣M在兩個(gè)光柵L1和L2之間通常不可能彈起或跳躍。在兩個(gè)光柵L1和L2之間的區(qū)域，硬幣通道K設(shè)計(jì)為一個(gè)相對(duì)于水平面H傾斜θ角的斜面SE。在兩個(gè)光柵L1和L2之間的斜面SE上，硬幣M在重力和摩擦力作用下以勻加速度往下運(yùn)動(dòng)。這個(gè)運(yùn)動(dòng)可能是滾動(dòng)而不滑動(dòng)，滑動(dòng)而不滾動(dòng)或兼有滾動(dòng)和滑動(dòng)。光柵L1和L2以預(yù)定的相同高度h和預(yù)定的相互間隔L安置在斜面SE的上方。硬幣M相對(duì)于時(shí)間t在斜面SE上運(yùn)動(dòng)過(guò)的距離定為座標(biāo)X(t)。當(dāng)硬幣M開(kāi)始掩蓋第一光柵L1時(shí)，選定座標(biāo)X軸和時(shí)間t的零點(diǎn)x0和t0，使x0＝0和t0＝0。
硬幣M有質(zhì)量m，半徑R和慣性矩I。慣性矩I與通過(guò)硬幣M重心的轉(zhuǎn)動(dòng)軸有關(guān)。如所知，對(duì)于一個(gè)均勻的硬幣，I=12mR2]]>。硬幣M在高度h處平行于斜面SE的弦的長(zhǎng)度稱為B。硬幣M的重心以速度V(t)運(yùn)動(dòng)。硬幣M以角速度ω(t)繞其重心轉(zhuǎn)動(dòng)。硬幣M的能量E由重心的位能Epot，動(dòng)能Ekin和繞其重心轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能Erot組成E=Epot+Ekin+Erot=mgSinθ(L+B-x)+12mV2+12Iω2]]>(1)式中g(shù)為重力加速度。
在t0＝0時(shí)，硬幣M的速度V為V0，其角速度ω為ω0，因此，E(x0=0)=mgSinθ(L+B)+12mV02+12Iω2--(2)]]>是正確的。
由能量守恒定律得出方程(3)-xmgSinθ+12mV2+12Iω2=12mV02+12Iω02----(3)]]>如果硬幣滾動(dòng)而不滑動(dòng)，則V＝Rω成立。因此，用時(shí)間t對(duì)方程(3)進(jìn)行微分，得加速度a1a1=dνdt=mgSinθm+R-2I----(4)]]>積分得X(t)=12a1t2-V0t=mgSinθ2(m+R-2I)t2+V0t----(5)]]>當(dāng)硬幣M沿硬幣通道滾動(dòng)時(shí)，它相繼掩蓋兩個(gè)光柵L1和L2。t1為終止掩蓋第一光柵L1的時(shí)間，t2為開(kāi)始掩蓋第二光柵L2的時(shí)間，t3為終止掩蓋第二光柵L2的時(shí)間，由此得出下列方程(6)，(7)，(8)B=12a1t12+V0t1-----(6)]]>L=12a1t22+V0t2----(7)]]>L+B=12a1t32+V0t3----(8)]]>解方程組(6)，(7)，(8)得B=L(t2-t3)t12+(t32-t22)t1(t32-t12)t2-(t3-t1)t22-----(9)]]>和a1=2Lt1+t2+t3(t32-t12)t2-(t3-t1)t22-----(10)]]>確定硬幣M的弦長(zhǎng)B的公式(9)不包括任何取決于它的初始速度V0，它的初始角速度ω0以及任何物理常數(shù)的項(xiàng)。當(dāng)時(shí)間軸被選定，t0＝0成立時(shí)，弦長(zhǎng)B只由兩個(gè)光柵L1和L2之間的預(yù)定間隔L和被測(cè)量的時(shí)刻t1，t2，t3求得。時(shí)刻t1，t2和t3實(shí)際上相當(dāng)于時(shí)間差。硬幣M的半徑R可由弦長(zhǎng)B和高度h計(jì)算給定。R=B2+4h28h-----(11)]]>
硬幣M的加速度也可利用公式(10)由時(shí)間t1，t2，t3計(jì)算。根據(jù)硬幣M滾動(dòng)而不滑動(dòng)的預(yù)定條件，則硬幣M的慣性矩I與質(zhì)量m之比可借助于方程(4)，(10)和(11)確定Im=gR3Sinθa1-R2-----(12)]]>如果硬幣M滑動(dòng)而不滾動(dòng)，它的轉(zhuǎn)動(dòng)能消失，也可求得一個(gè)勻加速度a2a2=dVdt=gSinθ------(13)]]>求解得X(t)=12a2t2+V0t=12gSinθt2+V0t----(14)]]>顯而易見(jiàn)，借助于公式(9)可以從時(shí)間t1，t2，t3確定弦長(zhǎng)B。而且，當(dāng)硬幣M滾動(dòng)和滑動(dòng)時(shí)，確定弦長(zhǎng)的公式(9)都是適用的，按預(yù)定條件，從時(shí)間t0到t3，也就是說(shuō)在兩個(gè)光柵L1和L2之間的距離，硬幣M重心的加速度是近似不變的。
采用實(shí)際上已知的方法可以高精度地進(jìn)行時(shí)間t0，t1，t2和t3的測(cè)量。在檢測(cè)硬幣的裝置第一變型中，光柵L1和L2發(fā)射的信號(hào)通過(guò)分離線饋送到微處理機(jī)的兩個(gè)輸入端，因此，兩個(gè)光柵L1和L2的間距L可以按要求確定。在一種有利的變型中，選定其間距L大于被測(cè)的最大硬幣的弦長(zhǎng)B。在這種情況，兩個(gè)光柵L1和L2絕不會(huì)同時(shí)被掩蓋，因此，兩個(gè)光柵L1和L2的輸出信號(hào)可以饋送到微處理機(jī)的一個(gè)共用輸入端。在一個(gè)硬幣M通過(guò)光柵L1和L2時(shí)，在上述兩種變型裝置中，都有兩個(gè)脈沖相繼加到微處理機(jī)上。第一脈沖的上升邊緣開(kāi)始在微處理機(jī)上進(jìn)行時(shí)間測(cè)量，也就是說(shuō)指定t0＝0。然后，兩個(gè)脈沖的另3個(gè)側(cè)面確定t1，t2和t3三個(gè)時(shí)間。借助于公式(9)，微處理機(jī)接著計(jì)算硬幣M的弦長(zhǎng)B，它至少可以作為該硬幣M合格或拒收的一個(gè)決定標(biāo)準(zhǔn)。
當(dāng)然，指定的這些公式可以轉(zhuǎn)換，甚至在所有情況下可由一個(gè)近似公式替代，因此，如有可能，在用微處理機(jī)進(jìn)行計(jì)算時(shí)可以避免舍入誤差。
可見(jiàn)所述的這種裝置的優(yōu)點(diǎn)是在確定弦長(zhǎng)B時(shí)既不涉及初始速度V0，也不涉及初始角速度ω0，而且也不涉及從第一光柵到第二光柵路程中硬幣M的有效加速度a。例如，在第一光柵L1以前的硬幣通道上不需要借助磁體構(gòu)成一個(gè)實(shí)用的止動(dòng)裝置。硬幣M的弦長(zhǎng)B可由公式(9)確定，其精確度在千分之一的范圍。因此，提出的這種硬幣檢測(cè)器特別適合于在驗(yàn)收不同尺寸及不同貨幣的硬幣的機(jī)器中使用。
硬幣M的慣性矩I決定于構(gòu)成該硬幣的合金性質(zhì)和數(shù)量。如果硬幣M由多種合金組成，慣性矩I也取決于各合金在硬幣M內(nèi)的幾可排列。因此，慣性矩和質(zhì)量比I/m是另一個(gè)表征硬幣M的參數(shù)。如果硬幣M在硬幣通道中滾動(dòng)而不滑動(dòng)，I/m比值可用作硬幣M合格或拒收的一個(gè)決定標(biāo)準(zhǔn)，因此沒(méi)有必要在硬幣檢測(cè)器中裝上一個(gè)感應(yīng)傳感器確定其合金成分。
這個(gè)裝置也可再有一個(gè)傳感器測(cè)量其他性能，例如測(cè)量被測(cè)硬幣的厚度，這個(gè)厚度也可作為該硬幣M合格或拒收的一個(gè)決定標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種檢測(cè)硬幣(M)，代幣或其他扁平體真實(shí)性的裝置，具有一個(gè)硬幣通道(K)，電子裝置(E)和兩個(gè)光柵(L1，L2)，被檢測(cè)硬幣(M)在與水平面(H)傾斜θ角的通道上通過(guò)該裝置，兩個(gè)光柵(L1，L2)以相同的高度h安置在通道上方，且相互間隔L，其特征在于，硬幣(M)通過(guò)時(shí)，電子裝置(E)記錄開(kāi)始掩蓋第一光柵(L1)的時(shí)間t0，終止掩蓋第一光柵(L1)的時(shí)間t1，開(kāi)始掩蓋第二光柵(L2)的時(shí)間t2，終止掩蓋第二光柵(L2)的時(shí)間t3，并由這四個(gè)時(shí)間t0，t1，t2，t3計(jì)算硬幣(M)的弦長(zhǎng)B，按預(yù)定條件，從開(kāi)始掩蓋第一光柵(L1)的時(shí)間t0到終止掩蓋第二光柵(L2)的時(shí)間t3，硬幣(M)有一個(gè)近似的勻加速度a，這個(gè)弦長(zhǎng)B作為硬幣(M)合格或拒收的一個(gè)決定標(biāo)準(zhǔn)。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于借助于公式B=L(t2-t3)t12+(t32-t22)t1(t32-t12)t2-(t3-t1)t22]]>計(jì)算所述的弦長(zhǎng)B，時(shí)間測(cè)量的零點(diǎn)定為t0＝0。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于確定一個(gè)加速度a，并作為硬幣(M)合格或拒收的一個(gè)決定標(biāo)準(zhǔn)。
4.按照權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于硬幣(M)的加速度a按a1=2Lt1+t2+t3(t32-t12)t2-(t3-t1)t22]]>確定。
5.按照權(quán)利要求1—4中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于所述的硬幣(M)的慣性矩I和質(zhì)量m的比率被確定并作為硬幣(M)合格或拒收的一個(gè)決定標(biāo)準(zhǔn)。
6.按照權(quán)利要求5所述的裝置，其持征在于硬幣(M)的慣性矩I和質(zhì)量m的比按關(guān)系式Im=gR3Sinθa1-R2]]>確定，式中R=B2+4h28h]]>，g為重力加速度，加速度a按權(quán)利要求4中的公式計(jì)算。
7.按照權(quán)利要求1—6中任一項(xiàng)所述的硬幣(M)檢測(cè)裝置，其特征在于它能驗(yàn)收不同貨幣的硬幣(M)。
全文摘要
檢測(cè)硬幣或其他扁平體真實(shí)性的裝置，有安置在與水平面傾斜θ角的通道上方相同高度(h)處且相互間隔的兩個(gè)光隔。當(dāng)被檢測(cè)硬幣開(kāi)始掩蓋第一光柵時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行時(shí)間測(cè)量。從進(jìn)一步測(cè)量的終止掩蓋第一光柵的時(shí)間t
文檔編號(hào)G07D5/02GK1120709SQ95109938
公開(kāi)日1996年4月17日 申請(qǐng)日期1995年7月7日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月29日
發(fā)明者曼紐爾·瓦斯康塞洛斯, 伊維斯·韋蘭曼 申請(qǐng)人:蘭蒂斯基爾技術(shù)革新股份公司