RU2174712C1

RU2174712C1 - Device for detecting protection metal inclusions in securities

Info

Publication number: RU2174712C1
Application number: RU2000104643A
Authority: RU
Inventors: М.Г. Ардашов; Д.А. Беренов; Д.Н. Гайнанов; А.Г. Дегтярев; В.Л. Збрицкий; А.В. Мороз; Ф.Т. Нигматуллин; Д.В. Попов; В.О. Соболев; О.В. Терентьев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Фирма "Дата-Центр"
Priority date: 2000-02-23
Filing date: 2000-02-23
Publication date: 2001-10-10

Abstract

FIELD: automation engineering. SUBSTANCE: device has metal casing and sensitive member coupled with it, high frequency oscillator, unit for building signal and signal treatment processor which input is connected to output of the unit for building signal, the second frequency source conversion oscillator and mixer which inputs are coupled with oscillators outputs and the output is connected to input of the unit for building signal. The sensitive member is connected to the first oscillator circuit. The second oscillator has features for tuning frequency and its tuning input is connected to the signal processor output. EFFECT: improved sensitivity and noise immunity. 1 dwg

Description

Изобретение относится к способам и устройствам контроля подлинности банкнот при их тестировании и сортировке на специализированных машинах. The invention relates to methods and devices for controlling the authenticity of banknotes during their testing and sorting on specialized machines.

Одним из способов защиты ценных бумаг (банкнот) от подделок является встройка в бумагу металлических включений, например, в виде полоски, нити или фольги с голограммой. Затем при автоматическом контроле подлинности банкноты определяют наличие этих включений в определенном месте банкноты. One way to protect securities (banknotes) from counterfeiting is to embed metallic inclusions in paper, for example, in the form of a strip, thread or foil with a hologram. Then, with automatic verification of the authenticity of the banknote, the presence of these inclusions in a certain place of the banknote is determined.

Известно множество устройств детектирования наличия металлических включений. Одно из таких устройств для определения наличия защитной проводящей полоски, встроенной в ценную бумагу (банкноту), описано в [1]. Известное устройство состоит из металлического корпуса и сопряженного с ним чувствительного элемента (ЧЭ), связанного с высокочастотным генератором через цепи формирования стабильного тока, блока формирования сигнала (БФС) и сигнального процессора, причем вход БФС связан с чувствительным элементом, а его выход связан со входом сигнального процессора. Принцип действия такого устройства основан на определении изменения общей емкости ЧЭ при внесении в его поле проводящей полоски. There are many devices for detecting the presence of metal inclusions. One of such devices for determining the presence of a protective conductive strip embedded in a security paper (banknote) is described in [1]. The known device consists of a metal casing and a sensing element (SE) associated with it, connected to a high-frequency generator through a stable current generating circuit, a signal conditioning unit (BFS) and a signal processor, the BFS input being connected to the sensitive element and its output connected to the input signal processor. The principle of operation of such a device is based on determining changes in the total capacitance of the SE when a conductive strip is introduced into its field.

К недостаткам указанного устройства следует отнести то, что в современных машинах контроля и сортировки банкнот предпочтителен бесконтактный контроль, когда банкнота проходит мимо датчика на расстоянии нескольких миллиметров. В этом случае относительное изменение емкости имеет порядок 10³, что приводит к требованиям высокой стабилизации частоты генератора и тока, проходящего через емкость чувствительного элемента, а также достаточно сложной схемы выделения малого приращения амплитуды сигнала, что, в свою очередь, приводит к необходимости устранения помех, которые присутствуют в машине. Кроме того, очень сложно устранить импульсные помехи, сравнимые по величине с сигналом от полоски. Все перечисленные выше недостатки данного устройства делают нецелесообразным выполнение бесконтактного детектора металлических включений по приведенной в [1] схеме.The disadvantages of this device include the fact that in modern machines for controlling and sorting banknotes, contactless control is preferable when a banknote passes by a sensor at a distance of several millimeters. In this case, the relative change in capacitance is of the order of 10 ³ , which leads to the requirements of high stabilization of the frequency of the generator and the current passing through the capacitance of the sensing element, as well as a rather complicated scheme for isolating a small increment in the signal amplitude, which, in turn, leads to the need to eliminate interference that are present in the car. In addition, it is very difficult to eliminate impulse noise, comparable in magnitude with the signal from the strip. All the above disadvantages of this device make it impractical to perform a non-contact detector of metal inclusions according to the scheme given in [1].

Задачей изобретения является повышение чувствительности и помехоустойчивости детектора. The objective of the invention is to increase the sensitivity and noise immunity of the detector.

Для решения указанной задачи разработан детектор защитных металлических включений в ценных бумагах, содержащий металлический корпус и сопряженный с ним чувствительный элемент, высокочастотный генератор частоты f1, блок формирования сигналов (БФС) и сигнальный процессор, выход которого связан со входом сигнального процессора. В отличие от известного устройства в заявляемое устройство дополнительно введены: гетеродин частоты f2 и смеситель, предназначенный для получения промежуточной частоты Δf = f2-f1 как разности частот высокочастотного генератора и гетеродина, входы смесителя связаны с выходами последних, выход подключен к блоку формирования сигналов, чувствительный элемент подключен к контуру высокочастотного генератора, гетеродин выполнен с возможностью подстройки его частоты, при этом его вход подстройки частоты связан с одним из выходов сигнального процессора, предназначенного для формирования сигнала подстройки частоты при отклонении промежуточной частоты Δf от заданной. To solve this problem, a detector of protective metallic inclusions in securities has been developed, containing a metal case and a sensitive element coupled to it, a high-frequency frequency generator f1, a signal generation unit (BFS) and a signal processor, the output of which is connected to the input of the signal processor. In contrast to the known device, the inventive device is additionally introduced: a local oscillator of frequency f2 and a mixer designed to obtain an intermediate frequency Δf = f2-f1 as the frequency difference of a high-frequency generator and a local oscillator, the inputs of the mixer are connected to the outputs of the latter, the output is connected to the signal generating unit, sensitive the element is connected to the circuit of a high-frequency generator, the local oscillator is configured to adjust its frequency, while its frequency adjustment input is connected to one of the outputs of the signal a processor intended for generating a frequency adjustment signal when the intermediate frequency Δf deviates from the set one.

Блок-схема детектора приведена на чертеже, где: 1 - корпус, 2 - чувствительный элемент, 3 - проводящая полоска, встроенная в банкноту, Г1, Г2 - первый и второй генераторы, БФС - блок формирования сигнала, СП - сигнальный процессор. The block diagram of the detector is shown in the drawing, where: 1 - the case, 2 - the sensing element, 3 - the conductive strip embedded in the banknote, G1, G2 - the first and second generators, BFS - signal generation unit, SP - signal processor.

Блок-схема детектора содержит в себе корпус 1 и сопряженный с ним чувствительный элемент 2, подключенный к контуру генератора Г1, генератор Г2, имеющий вход для подстройки частоты, смеситель, блок формирования сигнала БФС и сигнальный процессор СП, причем ко входам смесителя подключены выходы генераторов, а его выход соединен с входом БФС, выход БФС соединен с входом СП, один из выходов СП соединен с входом подстройки частоты второго генератора. The detector block diagram contains a housing 1 and a sensitive element 2 connected to it, connected to the G1 generator circuit, a G2 generator having an input for frequency adjustment, a mixer, a BFS signal conditioning unit, and a SP signal processor, and the outputs of the generators are connected to the inputs of the mixer and its output is connected to the input of the BFS, the output of the BFS is connected to the input of the SP, one of the outputs of the SP is connected to the frequency adjustment input of the second generator.

Устройство работает следующим образом. При отсутствии банкноты 3 в зоне чувствительного элемента 2 детектора частота первого генератора f1 определяется параметрами контура и емкостью Cg. На смеситель поступают сигналы с частотой f1 и с частотой f2 от второго генератора и на его выходе получается разностная частота Δf₀= f2 - f1. Сигнал с этой частотой формируется в БФС и подается в процессор СП, где преобразуется в цифровую форму и запоминается. Кроме того, в СП формируется аналоговый сигнал подстройки частоты U_ос при отклонении промежуточной частоты Δf заданной Δf₀. Этим сигналом подстраивается частота второго генератора f2 так, чтобы удерживать промежуточную частоту Δf₀ в требуемых пределах. Подстройка частоты выполняется во время отсутствия банкноты перед детектором. Появление металлической полоски перед чувствительным элементом детектора эквивалентно подключению дополнительных емкостей Ca, Cb, что приведет к понижению частот f1 и Δf, то есть получится новая промежуточная частота Δf₁. Тогда вычисляется величин δ₁= Δf₀-Δf₁, и если она превышает заданный порог, то считается, что полоска идентифицирована и сигнал об этом СП выдает в центральный процессор машины.The device operates as follows. In the absence of banknote 3 in the area of the detector 2, the frequency of the first generator f1 is determined by the loop parameters and the capacitance Cg. The mixer receives signals with a frequency f1 and a frequency f2 from the second generator, and the difference frequency Δf ₀ = f2 - f1 is obtained at its output. A signal with this frequency is generated in the BFS and fed to the SP processor, where it is converted to digital form and stored. In addition, in the SP forms an analog signal of the frequency adjustment U _OS with a deviation of the intermediate frequency Δf given Δf ₀ . This signal adjusts the frequency of the second oscillator f2 so as to keep the intermediate frequency Δf ₀ within the required limits. Frequency adjustment is performed when there is no banknote in front of the detector. The appearance of a metal strip in front of the detector’s sensitive element is equivalent to connecting additional capacitances Ca, Cb, which will lead to a decrease in the frequencies f1 and Δf, that is, a new intermediate frequency Δf ₁ will be obtained. Then the values δ ₁ = Δf ₀ -Δf _{1 are} calculated, and if it exceeds a predetermined threshold, then it is considered that the strip is identified and the signal about this the joint venture gives to the central processor of the machine.

Детектор, выполненный по данной схеме, практически нечувствителен к помехам, неизбежно присутствующим в машине, так как выделение полезного сигнала происходит в частотной области. О чувствительности детектора можно судить по следующему примеру. The detector made according to this scheme is practically insensitive to interference inevitably present in the machine, since the selection of the useful signal occurs in the frequency domain. The sensitivity of the detector can be judged by the following example.

Например:
f₂ = 10⁸ Hz, f1 = 99,5•10⁶ Hz, Δf₀ = 500 kHz. Если Δ C/C = 10^-3, то

= 49,7 kHz. Стабилизация промежуточной частоты легко достигается с точностью ± 1 kHz, а девиация частоты при прохождении бумаги без полоски составляет δ = 5...10 kHz, тогда очевидно, что девиация от полоски δ₁ в несколько раз превышает "шумовую" девиацию, что позволяет уверенно выделить сигнал наличия металлической полоски или нити на ценной бумаге (банкноте).For instance:
f ₂ = 10 ⁸ Hz, f1 = 99.5 • 10 ⁶ Hz, Δf ₀ = 500 kHz. If Δ C / C = 10 ^-3 , then

= 49.7 kHz. The stabilization of the intermediate frequency is easily achieved with an accuracy of ± 1 kHz, and the frequency deviation when passing paper without a strip is δ = 5 ... 10 kHz, then it is obvious that the deviation from the strip δ ₁ is several times greater than the "noise" deviation, which allows you to confidently highlight the signal of the presence of a metal strip or thread on a security paper (banknote).

Опытные образцы описанного детектора изготовлены и проверены в работе на фирме "ДАТА-ЦЕНТР" (г. Екатеринбург) на машинах для тестирования и сортировки банкнот типа "БАРС ". Prototypes of the described detector were made and tested in work at the DATA-CENTER company (Yekaterinburg) on machines for testing and sorting banknotes of the BARS type.

Литература
1. Патент США N 5650729, G 01 R 27/26.Literature
1. US patent N 5650729, G 01 R 27/26.

Claims

A detector of protective metal inclusions in securities, comprising a metal housing and a sensing element coupled to it, a high-frequency frequency generator f1, a signal generating unit, the output of which is connected to the input of the signal processor, characterized in that a frequency oscillator f2 and a mixer are used for it receiving the intermediate frequency Δf = f2 - f1 as the frequency difference of the high-frequency generator and the local oscillator, the inputs of the mixer are connected to the outputs of the latter, the output is connected to the signal generation unit s, the sensor element connected to the contour of the high-frequency generator, a local oscillator configured to adjust its frequency, with its input tuning frequency associated with one of the outputs of the signal processor for generating frequency control signal when the intermediate frequency deviation Δf of the set.