JP2966933B2 - Coin inspection method and device - Google Patents
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- G07D5/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of coins, e.g. for segregating coins which are unacceptable or alien to a currency
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、コイン検査方法及び装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a coin inspection method and apparatus.
この明細書において、用語“コイン”は、コイン式機
器を動作させようとする際に用いることができる、本物
のコイン、トークン、贋物のコイン、及び他のあらゆる
物を包含するために用いられる。In this specification, the term "coin" is used to encompass genuine coins, tokens, counterfeit coins, and any other things that can be used in attempting to operate a coin-operated device.
コインが、インダクタによって生じた発振磁界に入る
通路の中をコインを通してコインと磁界の相互作用の度
合いを測定することにより検査にかけられ、その結果得
られる測定量がコインの1つ以上の特性に依存し、受納
可能なコインの1つ以上の金種から得られる測定量に対
応する1つの基準値または1組の基準値の各々と比較さ
れるコイン検査装置は周知である。各検査がそれぞれ異
なるコイン特性に応答する1つ以上のこのような検査を
適用し、すべての検査結果がコインの1つの受納可能な
金種に適する場合のみ、検査されたコインを受納可能と
判断することが最も普通である。こういう装置の例は、
GB−A−2 093 620に開示されている。The coin is tested by measuring the degree of interaction between the coin and the magnetic field through the coin in a path into the oscillating magnetic field created by the inductor, and the resulting measurement depends on one or more characteristics of the coin. Coin inspection devices that compare each of a reference value or a set of reference values corresponding to measured quantities obtained from one or more denominations of acceptable coins are well known. Apply one or more such tests, where each test responds to different coin characteristics, and accept a tested coin only if all test results are appropriate for one acceptable denomination of the coin It is most common to judge. An example of such a device is
GB-A-2 093 620.
検査のうちの少なくとも1つは、主にコインが作られ
ている材料に対して感度が良いのが普通であり、特に、
このような検査は、コイン材料の電気的伝導率によっ
て、また磁気材料の場合はコイン材料の導磁率によって
左右され得る。前記検査は、コインがインダクタの前面
を横切ってしたがってその発振磁界の中を進むように手
配し、コインが、インダクタへの接近によって、インダ
クタがその一部を形成する発振器の周波数または振幅に
及ぼす影響を測定することによって行なわれていた。ほ
とんど、コインがインダクタに対して中心にある時に得
られるその影響のピーク値が測定されていた。At least one of the tests is usually sensitive mainly to the material from which the coin is made,
Such testing may depend on the electrical conductivity of the coin material and, in the case of magnetic materials, the magnetic conductivity of the coin material. Said inspection arranges for the coin to cross the front of the inductor and thus in its oscillating magnetic field, and the effect of the coin on the frequency or amplitude of the oscillator, of which the inductor forms part, by approaching the inductor. Was performed by measuring the Mostly, the peak value of the effect obtained when the coin was centered on the inductor was measured.
しかしながら、この形式の測定量は、該測定量が作ら
れる時点の、インダクタの前面に垂直な方向におけるコ
インとインダクタ間の距離に対して感度が良い。この好
ましくない影響には、コインがいつもインダクタから決
まった距離をおいてインダクタを横切るべく助長される
ように装置の機械的デザインを整えることによりある程
度逆らうことができるが、このことは、完全に達成する
ことはできず、しかも他の関係において好ましくなくな
り得るデザイン特徴を要する。コインの横方向位置が変
わることにより生じる測定量散乱は、コイン受納範囲を
より広く設定することにより斟酌することができ、その
結果、受納可能なコインは、たとえインダクタから異な
る距離をおいてそれを横切ったとしても、常に検査に合
格するであろうが、これは、逆に、受納できないコイン
を排除する際の装置の信頼性に影響を与える。また、コ
イン通路の各側面にそれそれ配置した2個のインダクタ
の組み合わせ効果を利用して、少なくともある程度は2
個のインダクタ間のコイン位置の変位の影響を互いに相
殺できることは知られているが、これは第2のインダク
タの用意を含む。However, this type of measurand is sensitive to the distance between the coin and the inductor in a direction perpendicular to the front of the inductor at the time the measurand is made. This undesirable effect can be countered to some extent by designing the mechanical design of the device so that the coin is always encouraged to cross the inductor at a fixed distance from the inductor, but this is completely achieved. Requires design features that cannot be done and can be otherwise objectionable. The measurand scatter caused by changing the lateral position of the coin can be accounted for by setting a wider coin acceptance range so that acceptable coins can be placed at different distances from the inductor. Even if it crosses it, it will always pass the inspection, but this in turn affects the reliability of the device in rejecting unacceptable coins. Also, by utilizing the combination effect of the two inductors arranged on each side of the coin passage, at least to some extent
It is known that the effect of the displacement of the coin position between the two inductors can cancel each other out, but this involves the provision of a second inductor.
本発明の一つの目的は、コインの材料に応答し、検査
インダクタからのコインの距離に対して比較的感度が悪
いコイン検査方法を提供することにある。One object of the present invention is to provide a coin inspection method that is responsive to the coin material and relatively insensitive to the distance of the coin from the inspection inductor.
本発明は、一態様から、コイン検査装置におけるコイ
ン検査方法であって、装置に挿入されたコインをインダ
クタで発生した発振磁界にさらす工程と、コインが前記
磁界内に存在する時のインダクタのリアクタンス及び損
失を測定する工程と、コイン不在時のインダクタのリア
クタンス及び損失を表わすコイン不在点に関する測定量
により限定されるコイン存在点の変位を表わす変位線の
インピーダンス平面における方向が、前記インピーダン
ス平面における基準方向に一致するかどうかを確認する
工程とからなる方法を提供する。The present invention provides, from one aspect, a coin inspection method in a coin inspection device, wherein a step of exposing a coin inserted into the device to an oscillating magnetic field generated by an inductor, and a reactance of the inductor when the coin exists in the magnetic field. And the step of measuring the loss, and the direction in the impedance plane of the displacement line representing the displacement of the coin present point limited by the measured amount related to the coin absence point representing the reactance and loss of the inductor when the coin is absent, Checking whether the directions match each other.
上記に言及された“インピーダンス平面”は、回路ま
たはインダクタのリアクタンス(無効インピーダンス)
及び損失(抵抗インピーダンス)が、その平面にある2
つの互いに垂直な軸に沿った測定量またはベクトルとし
て表わされる平面である。用語“変位線”は図1に関連
して後で説明されるであろう。The "impedance plane" referred to above is the reactance (reactive impedance) of the circuit or inductor
And the loss (resistance impedance) is in the plane 2
A plane represented as a measurand or vector along two mutually perpendicular axes. The term "displacement line" will be explained later in connection with FIG.
自走発振器を使用してインダクタンス及び損失測定を
行なう実施例が説明されるであろう。しかしながら、別
の好適な実施例は、位相識別法を使用し、それは、大き
なコンデンサを用いる必要性を回避すると共に測定回路
網のすべてのタイミング相をマイクロプロセッサのクロ
ックにより決定することができ、そしてこれは動作を簡
単にする。An example will be described in which a free running oscillator is used to make inductance and loss measurements. However, another preferred embodiment uses a phase discrimination method, which avoids the need to use large capacitors and allows all timing phases of the measurement network to be determined by the clock of the microprocessor, and This simplifies operation.
変位線の方向は実質的にコインの横方向位置と無関係
なので、本発明は1個のインダクタのみを用いて実行す
ることができる。これは、必要な電気配線を簡単にし、
コイン通路が本体と解放可能な蓋の間にある典型的なコ
イン装置では、該蓋に取り付けられたインダクタに通す
フレキシブルな配線を用意する必要性を回避する。Since the direction of the displacement line is substantially independent of the lateral position of the coin, the present invention can be implemented using only one inductor. This simplifies the necessary electrical wiring,
A typical coin device where the coin path is between the body and the releasable lid avoids the need to provide flexible wiring through an inductor attached to the lid.
説明される実施例の一部においては、インピーダンス
平面における基準方向がリアクタンス及び損失軸のうち
の1つに対する角度として設定されることが明らかにな
るであろう。In some of the described embodiments, it will be apparent that the reference direction in the impedance plane is set as an angle with respect to one of the reactance and loss axes.
コイル自身のリアクタンス及びコイル自身の損失は、
温度と共に変化することがあり、またその結果時間と共
に変化することがあり、さらにコイン装置の構造のわず
かな変形が起きることもあるので、インピーダンス平面
におけるコイン不在点の位置は一定でないことがであ
る。The reactance of the coil itself and the loss of the coil itself are
The location of the coin-absent point in the impedance plane may not be constant, as it may change with temperature, and as a result may change with time, and may cause slight deformation of the coin device structure. .
こういう訳で、インダクタのリアクタンス及び損失
は、コインが磁界内にある時かつない時の両方とも測定
される。変位線の方向は、測定量がそれに関して取られ
る2つの点により決定される。詳細には、2つのリアク
タンス測定量が引き算され、2つの損失測定量が引き算
され、そして2つの差分の比がとられ、これが、変位線
が軸のうちの1つと共に作る角度のタンジェントを表わ
す。For this reason, the reactance and loss of the inductor are measured both with and without the coin in the magnetic field. The direction of the displacement line is determined by the two points at which the measurand is taken. In particular, two reactance measures are subtracted, two loss measures are subtracted, and the ratio of the two differences is taken, which represents the tangent of the angle that the displacement line makes with one of the axes. .
次に、このタンジェントは、もちろん、デジタル処理
及び記憶を実行のために用いられる場合のデジタル形式
の数として表わされる、受納可能なコインに関する対応
する角度のタンジェントとしても設定かつ記憶すること
ができる。This tangent can then, of course, be set and stored as the corresponding angle tangent for the acceptable coin, expressed as a number in digital form when used for performing digital processing and storage. .
インピーダンス平面におけるコイン不在点の移動は取
るに足らないかもしれないが、または可能な限り、補償
技術によってこのような異動が生じないようにするため
の工程を行なうことができる可能性がある。このような
状況では、角度だけの基準情報の代わりに、それは、例
えば、その方向が基準方向でありかつその位置が実質的
に決まったコイン不在点を介して伸びているような基準
変位線を共に限定する、インピーダンス平面における1
組の記憶された座標を構成し得る。次に、変位線の方向
が基準方向に一致するかどうかの確認は、コイン不在点
を実際に測定することを含む必要がない。その点は変化
しなかったと仮定でき、この結果、コイン存在点が基準
変位線上にあるかどうかをチェックすることにより、2
つの方向の一致またはその逆を簡単に確かめることがで
きる。もしそうなら、コインは基準変位線の方向にコイ
ン不在点の変位を引き起こしたであろう。The movement of the coin absent point in the impedance plane may be inconsequential, or if possible, steps may be taken by compensation techniques to prevent such a shift. In such a situation, instead of the angle-only reference information, it may, for example, draw a reference displacement line whose direction is the reference direction and whose position extends through a substantially absent coin absent point. 1 in the impedance plane, limiting together
A set of stored coordinates may be constructed. Next, checking whether the direction of the displacement line matches the reference direction need not include actually measuring the coin absent point. It can be assumed that the point has not changed, and as a result, by checking whether the coin present point is on the reference displacement line, 2
You can easily see if the two directions match or vice versa. If so, the coin would have caused displacement of the coin absent point in the direction of the reference displacement line.
本発明の他の形態では、基準方向は、損失またはリア
クタンス軸に対する代わりに、インダクタのコイン不在
時の全インピーダンスベクトルに対する角度として設定
される。これは、下記に説明されるように、リアクタン
ス及び損失測定が位相識別法で行なわれる場合の特定の
値からなる。位相識別法の使用は、上述の利点を有する
が、用いられる基準信号が正確に位相を合わせられてい
ないことに起因する誤差も導き得る。インダクタの全イ
ンピーダンスベクトルに対する、コインで生じたインピ
ーダンス平面の変位方向を測定し、基準方向をその全イ
ンピーダンスベクトルに対する角度としても設定するこ
とは、このような誤差を減少されるかまたは消去する。In another aspect of the invention, the reference direction is set as an angle with respect to the total impedance vector in the absence of the coin of the inductor, instead of with respect to the loss or reactance axis. This consists of specific values when the reactance and loss measurements are made in a phase discriminating manner, as explained below. The use of the phase identification method has the advantages described above, but can also introduce errors due to the reference signal used not being correctly phased. Measuring the direction of displacement of the impedance plane created by the coin relative to the total impedance vector of the inductor and setting the reference direction as an angle relative to the total impedance vector also reduces or eliminates such errors.
他の態様から、位相識別法が変位線の方向を確かめる
際に用いられるか否かに関係なく、変位線の方向が、特
定のコインタイプに適するインピーダンス平面における
基準方向に一致するかどうかの確認がなされ、さらに、
インダクタのリアクタンスのコイン不在値とコイン存在
値の差分が、同じ特定のコインタイプに適する基準値に
一致するかどうかが確認される。From another aspect, it is checked whether the direction of the displacement line matches the reference direction in the impedance plane suitable for the particular coin type, whether or not the phase identification method is used to determine the direction of the displacement line. Was made, and
It is determined whether the difference between the coin absence value and the coin presence value of the reactance of the inductor matches a reference value suitable for the same specific coin type.
この追加の検査は、直径による異なるコインタイプの
識別を可能にする。コインの直径は、インピーダンス平
面における変位線の方向が非常に感度が悪くなる性質が
ある。This additional inspection allows the identification of different coin types by diameter. As for the diameter of the coin, the direction of the displacement line on the impedance plane has a property that the sensitivity is very poor.
これから説明される好適な実施例では、変位線の方向
は信号比から計算される。比がとられるので、この結果
は関連した信号を扱う経路のゲインと無関係になる。し
かしながら、コイン存在時のリアクタンスとコイン不在
時のリアクタンスの差分を受納基準として用いることも
望まれる場合は、経路のゲインは重要になる。In the preferred embodiment to be described, the direction of the displacement line is calculated from the signal ratio. Since the ratio is taken, this result is independent of the gain of the path handling the relevant signal. However, if it is also desired to use the difference between the reactance in the presence of the coin and the reactance in the absence of the coin as an acceptance criterion, the gain of the path becomes important.
測定量が位相識別法が用いてとられるか否かに無関係
に用いることができる、本発明の他の特徴は、コインが
その磁界内にない時のインダクタのリアクタンスの予定
変化を時々シミュレートすることによって、前記リアク
タンス間の差分によるシステムゲインの変化の影響を補
償する工程と、前記リアクタンスに依存し、前記システ
ムゲインの影響を受けた信号において結果的に生じる変
化を検出する工程と、検出された変化を基準値と比較す
る工程と、前記比較の結果から得られた補償係数を前記
リアクタンス依存信号に適用して、その信号を基準値と
実質的に一致するように調整する工程と、前記変化がシ
ミュレートされる次回まで前記補償係数の適用を維持す
る工程とからなる。Another feature of the present invention that can be used independently of whether the measurand is taken using a phase identification method is that it sometimes simulates the expected change in reactance of the inductor when the coin is not in its magnetic field. Thereby compensating for the effect of a change in system gain due to the difference between the reactances, and detecting a resulting change in the signal affected by the reactance and affected by the system gain. Comparing the change with a reference value, applying the compensation coefficient obtained from the result of the comparison to the reactance-dependent signal, and adjusting the signal to substantially match the reference value; Maintaining the application of said compensation factor until the next time the change is simulated.
さらに他の態様から、本発明は、コイン検査装置にお
けるコイン検査方法であって、装置に挿入されたコイン
をインダクタにより生じた発振磁界にさらす工程と、コ
インが磁界内にある時のインダクタのリアクタンス及び
損失を測定する工程と、コイン不在時のインダクタのリ
アクタンス及び損失を表わすコイン不在点に対する測定
量で限定されたコイン存在点の変位を表わす、変位線の
インピーダンス平面における方向が、インピーダンス平
面における基準方向が一致するかどうかを確認する工程
とからなり、インダクタで生じた発振磁界の周波数が、
コイン材料に関するその表皮深度がコインの厚より大き
くなるほど十分に低く、それにより前記変位線の方向が
検査されるコインの厚さによって影響を受ける、コイン
検査方法を提供する。From yet another aspect, the present invention is a coin inspection method in a coin inspection device, comprising exposing a coin inserted into the device to an oscillating magnetic field generated by an inductor; and reacting the inductor when the coin is in the magnetic field. And the step of measuring the loss, and the direction of the displacement line in the impedance plane representing the displacement of the coin present point limited by the measured amount with respect to the coin absence point representing the reactance and loss of the inductor when the coin is absent is the reference in the impedance plane. The process of checking whether the directions match, the frequency of the oscillating magnetic field generated by the inductor is
A coin inspection method is provided wherein the skin depth for the coin material is sufficiently low that it is greater than the coin thickness, whereby the direction of the displacement line is affected by the thickness of the coin being inspected.
また、このような方法は、リアクタンス及び損失測定
量が位相識別法によりとられるか否かのいずれにせよ用
いることができる。Such a method can also be used whether or not the reactance and loss measurements are taken by a phase identification method.
本発明の他の態様は、上記に言及したような本発明に
よる方法を実行するためのコイン検査装置である。Another aspect of the invention is a coin inspection device for performing the method according to the invention as mentioned above.
本発明をもっと明確に理解できるようにするために、
次に、それの実施例を例として以下の付随の概略図を参
照して説明する。In order that the invention may be more clearly understood,
Next, an embodiment of the invention will be described as an example with reference to the accompanying schematic diagrams below.
図1は、図2に示されるコイン検査装置のインダクタ
に関するインピーダンス平面を表わす。FIG. 1 represents the impedance plane for the inductor of the coin inspection device shown in FIG.
図2は、位相識別法を用いてX及びR信号を発生する
回路を概略的に示す。FIG. 2 schematically illustrates a circuit for generating X and R signals using a phase identification method.
図3は、図2の回路の動作を説明する際に役立つ他の
インピーダンス平面線図である。FIG. 3 is another impedance plane diagram useful in explaining the operation of the circuit of FIG.
図4は、コインがインダクタを横切るにつれて、X及
びRが時間と共にどのように変化するかを示す。FIG. 4 shows how X and R change over time as the coin traverses the inductor.
図5は、コインがインダクタを横切るにつれて、角度
θが時間と共にどのように変化するかを示す。FIG. 5 shows how the angle θ changes over time as the coin traverses the inductor.
図6は、本発明によってさらに発展したコイン検査方
法を説明する際に役立つ他のインピーダンス平面線図で
ある。FIG. 6 is another impedance plane diagram useful in explaining a coin inspection method further developed by the present invention.
図7は、図2の回路と同じであるが追加の特徴を含む
回路の重要な部分を示す。FIG. 7 illustrates a significant portion of the circuit that is the same as the circuit of FIG. 2, but includes additional features.
図8は、図7の回路の機能を理解する際に役立つ他の
インピーダンス平面線図である。FIG. 8 is another impedance plane diagram useful in understanding the function of the circuit of FIG.
図9は、図7の回路内に印加されるオフセットの影響
を理解する際に役立つ他のインピーダンス平面線図であ
る。FIG. 9 is another impedance plane diagram that is helpful in understanding the effects of the offset applied in the circuit of FIG.
図10は、測定量が同じ材料だが異なる厚さからなる複
数の検査円盤に関してとられる場合に、インピーダンス
平面で測定される角度θが、厚さ及び周波数に対してど
のように変化するかを示すグラフである。FIG. 10 shows how the angle θ measured in the impedance plane varies with thickness and frequency when the measurand is taken for multiple test disks of the same material but of different thicknesses. It is a graph.
図11は、X及びR信号が駆動されるコイルの代わりに
自走発振器を用いて展開される、本発明を用いる他のコ
イン検査装置を概略的に示す。FIG. 11 schematically illustrates another coin inspection device using the present invention, which is deployed using a free-running oscillator instead of a coil in which the X and R signals are driven.
図12は、図11の同調回路における周波数と位相と有効
抵抗の間の関係を示す。FIG. 12 shows the relationship between frequency, phase and effective resistance in the tuning circuit of FIG.
図1において、垂直軸は、コイルの近くにあり得るど
んなコインによっても影響を受けるような、図2に示さ
れる装置のコイル104のようなインダクタのインピーダ
ンスの虚成分すなわちリアクタンスXを表わす。水平軸
は、またコイルの近くにあり得るどんなコインによって
も影響を受けるような、インピーダンスの実成分すなわ
ちその抵抗つまり損失Rを表わす。In FIG. 1, the vertical axis represents the imaginary component or reactance X of the impedance of an inductor, such as the coil 104 of the device shown in FIG. 2, as affected by any coins that may be near the coil. The horizontal axis also represents the real component of impedance, ie its resistance or loss R, as affected by any coin that may be near the coil.
X及びRが、コインがコイルの近くにない時に測定さ
れる場合は、その結果生じる値はコイルのみの特性であ
り、インピーダンス平面(図1が表わす平面)において
点aを限定するであろう。If X and R are measured when the coin is not close to the coil, the resulting value will be characteristic of the coil only and will limit point a in the impedance plane (the plane represented in FIG. 1).
次に、コインがコイルの近くに運ばれた場合は、コイ
ルの有効リアクタンス及び有効損失は両方とも変化する
であろう、すなわち、X及びRがコイルプラスコインに
関して測定された場合は、その結果生じる値はインピー
ダンス平面における異なる点bを限定するであろう。Then, if the coin was carried close to the coil, the effective reactance and loss of the coil would both change, ie, if X and R were measured for the coil plus the coin, the resulting The value will define a different point b in the impedance plane.
コインが、コイルに対するその中心位置において、コ
イルの前面へ垂直に行ったり来たりした場合、点bは実
質的にまっすぐな線a−bに沿って動く。If the coin goes back and forth vertically to the front of the coil at its center position relative to the coil, point b moves along a substantially straight line ab.
その結果、同じコインが同じ装置の中を数回通過し、
その都度、X及びR値が、コインがコイルに対して中心
にあるがその都度コイルから異なる距離にある時に測定
される場合、その結果生じるX及びR測定量はインピー
ダンス平面において3つの点b、c及びdを限定する。
これらの点に関するX値はすべて異なり、その結果R値
も異なっているが、これらの値の各組は同じ線a−b上
にある点を限定するであろう。As a result, the same coin passes several times through the same device,
If in each case the X and R values are measured when the coin is centered with respect to the coil but each time at a different distance from the coil, the resulting X and R measurement amounts to three points b, Limit c and d.
Although the X values for these points are all different, and consequently the R values are different, each set of these values will limit the points on the same line ab.
時間が経過するうちに、回路構成要素の老化、温度変
化の影響、または装置の物理的形状の変形により、線a
−bの位置は、インピーダンス平面において例えば平行
な位置a′−b′に移動することがあるが、この勾配す
なわち角度θは、同じタイプのコインに関して同じまま
となる。換言すれば、インピーダンス平面におけるコイ
ン/コイル組み合わせを表わす点がコイルのみの点に対
して移動した線(ここでは“変位線”と呼ばれる)の方
向は、コインのタイプを示し、実質的にコインの横方向
位置と無関係になる。Over time, due to aging of circuit components, the effects of temperature changes, or deformation of the physical shape of the device, the line a
The position of -b may move in the impedance plane, for example to a parallel position a'-b ', but this gradient or angle θ remains the same for coins of the same type. In other words, the direction of the line in which the point representing the coin / coil combination on the impedance plane has moved relative to the coil-only point (herein referred to as the "displacement line") indicates the type of coin and substantially the coin Be independent of lateral position.
したがって、特定のコイン検査装置における特定の受
納可能なタイプのコインの特性である、θに関する基準
値を設定することができ、次に、未知のコインに関する
θの値が同じ装置において測定される場合は、θの測定
値と基準値の比較は、θに影響を及ぼすコイン材料特性
が関係する限り、未知のコインの受納性の標識を与える
であろう。この標識は、各コインがコイルを横切った距
離と無関係であり、かつ受納可能なコインタイプに関す
る角度θの変化を引き起こさない時間変化要因とも無関
係である。Thus, a reference value for θ, which is a characteristic of a particular acceptable type of coin in a particular coin inspection device, can be set, and then the value of θ for an unknown coin is measured in the same device. In that case, a comparison between the measured value of θ and the reference value will give an indication of the acceptability of an unknown coin, as long as the coin material properties affecting θ are concerned. This indicator is independent of the distance each coin has traversed the coil, and is independent of time-varying factors that do not cause a change in the angle θ for acceptable coin types.
コインが高導磁率の磁気材料を含む場合は、損失は、
ヒステリシス損失という追加的要因によって増加し、リ
アクタンスは減る代わりに増加し得る。なぜなら、コイ
ンはある程度コイルのためのコアとして作用するだろう
からである。このような場合には、角度θは図1に示さ
れる角度と反対向きになるであろう。これは、磁気的な
コインと非磁気的なコインの識別に用いることができ
る。If the coin contains high magnetic permeability magnetic material, the loss is
Increased by the additional factor of hysteresis loss, reactance may increase instead of decrease. Because the coin will act to some extent as a core for the coil. In such a case, the angle θ will be opposite to the angle shown in FIG. This can be used to distinguish between magnetic and non-magnetic coins.
測定されたX及びR値が個々に基準と比較される先行
技術に優る上記方法には、さらに別の利点がある。基準
は、通常、規定値ではないが、ある範囲を限定する上限
及び下限である。異なる測定値が各基準範囲と比較され
る場合、コインは、各測定値がその各基準範囲内のどこ
かにある場合に受納されるであろう。例えば、測定量が
上記に説明したようなX及びR測定量であった場合は、
たとえそのX及びR測定量が両方とも各範囲の限界にあ
るとしても、すなわち、この測定量の組み合わせが、実
際上受納されるべきでないものであるコインの結果であ
りそうでも、コインは受納されるであろう。この方法で
は、X測定量がXに関する個々の基準範囲の限界にある
だろうコインは、そのR測定量がRに関する基準範囲の
中心から一方方向に変位されたが他方の方向には変位さ
れなかった場合にのみ受納されるだろう。後者は、X及
びR測定量のこの特定の組み合わせが、コインがたとえ
先行技術を用いて受納されたとしても排除されるべきで
あることを示唆していることを示す。The above method over the prior art in which the measured X and R values are individually compared to a reference has yet another advantage. The criterion is usually not a specified value, but an upper limit and a lower limit that limit a certain range. If a different measurement is compared to each reference range, the coin will be accepted if each measurement is anywhere within its respective reference range. For example, if the measured quantities were X and R measured quantities as described above,
Even if both the X and R measures are at the limits of each range, i.e., the combination of these measures is likely to be the result of a coin that should not actually be accepted, the coin is accepted. Will be paid. In this way, a coin whose X metric would be at the limit of an individual reference range for X, would have its R metric displaced in one direction from the center of the reference range for R but not in the other direction. Will only be accepted if The latter indicates that this particular combination of X and R measurements suggests that the coin should be rejected even if the coin was accepted using the prior art.
これから説明されるであろう装置では、X及びRの値
は、コイルが存在しない時に、次に、コインがコイルの
近くにある時に測定され、両X値が引き算されかつ両R
値が引き算され、その結果図1に示される△X及び△R
を生じる。これの値は、コインがコイルの有効リアクタ
ンス及び有効損失をどれだけ変化させたかを示し、次
に、△X/△Rがとられる。すなわち、これは未知のコイ
ンに関するタンジェントθである。受納性は、これを、
受納可能なコインに関する△X及び△Rの測定値の比に
相当するタンジェントθの基準値と比較することにより
検査される。In the device that will be described, the values of X and R are measured when the coil is not present, then when the coin is near the coil, both X values are subtracted and both R values are subtracted.
The values are subtracted, resulting in ΔX and ΔR shown in FIG.
Is generated. This value indicates how much the coin has changed the effective reactance and loss of the coil, and then △ X / △ R is taken. That is, this is the tangent θ for the unknown coin. Acceptability, this
Inspection is performed by comparing with a reference value of tangent θ corresponding to the ratio of the measured values of ΔX and ΔR for the acceptable coins.
次に、図2の装置を詳細に説明する。コイル104の近
くの10に点線で示されるコインを位置決めするための手
段が提供される。この手段は、これに沿ってコインが縁
を接してコイルを通過するコイン通路12として概略的に
示される。移動するコインを誘導的検査コイルの近くを
通過させるための実際的な配置は、例えばGA−A−2 09
3 620に示されている。コイン10がコイル104を通過する
につれて、コイルの全有効損失が増加して、コインがコ
イルに対して中心にある時ピークに達し、次に休止レベ
ルまで減少する。全有効リアクタンスは負のピークまで
減少し、次いでその休止レベルまで戻ってくる。本実施
例では、装置は前記ピーク値を利用する。Next, the apparatus of FIG. 2 will be described in detail. Means are provided for positioning a coin, shown in dashed lines, at 10 near the coil 104. This means is schematically shown as a coin path 12 along which the coin passes the coil bordering the edge. A practical arrangement for passing a moving coin near an inductive test coil is described, for example, in GA-A-209.
3 620. As the coin 10 passes through the coil 104, the total effective loss of the coil increases, peaking when the coin is centered relative to the coil, and then decreasing to a rest level. The total effective reactance decreases to a negative peak and then returns to its rest level. In this embodiment, the device uses the peak value.
図2の回路は、コイルインピーダンスの実成分(R)
及び虚成分(X)を分離するために位相識別法を用い
る。回路、デジタル周波数発生器100で構成される信号
源を含み、その出力はフィルタ102でろ波され、フィル
タ102の出力は定電流源103を制御し、定電流源103の出
力はコイン検知コイル104を駆動する。したがって、構
成要素100、102、103はコイルに対して定電流源のよう
に見える。発生器100の出力は、正弦波に近いがデジタ
ル的に発生し、それは高調波を含むが、フィルタ102の
機能はそれらをろ波して取り除くことである。The circuit of FIG. 2 has a real component (R) of the coil impedance.
And the imaginary component (X) is separated using a phase identification method. Circuit, including a signal source composed of a digital frequency generator 100, the output of which is filtered by a filter 102, the output of the filter 102 controls a constant current source 103, and the output of the constant current source 103 controls a coin detection coil 104. Drive. Thus, components 100, 102, 103 appear to the coil as constant current sources. The output of the generator 100 is close to a sine wave but is digitally generated, which includes harmonics, but the function of the filter 102 is to filter them out.
コイル104の両端の信号は、同様に発生器100から2つ
の基準信号が入力される位相感度検出器106に印加され
る。一方の基準信号は信号線108上にあり、理想的に
は、位相感度検出器がその出力の1つにXを表わす信号
を発生することができるようにコイル104の両端電圧と
同相になっている。他の信号線110上には、位相感度検
出器がそれのもう1つの出力にコイルのRを示す信号を
発生することができるように最初の基準信号に対して90
゜になっていると共にコイル電流と同相になっている基
準信号が印加される。位相感度検出器に印加される電圧
信号とそれから出力される電圧信号は、ピークコイル電
流が時間に対して一定になっている間だけX及びRの基
準として信頼することができるにすぎないことに注目す
べきである。The signals at both ends of the coil 104 are applied to a phase sensitivity detector 106 to which two reference signals are similarly input from the generator 100. One reference signal is on signal line 108, ideally in phase with the voltage across coil 104 so that the phase sensitivity detector can generate a signal representing X at one of its outputs. I have. On the other signal line 110, a 90 ° relative to the initial reference signal so that the phase sensitivity detector can generate a signal indicating the R of the coil at its other output.
A reference signal that is ゜ and is in phase with the coil current is applied. The voltage signal applied to the phase sensitivity detector and the voltage signal output therefrom can only be trusted as a reference for X and R while the peak coil current remains constant over time. It should be noted.
R及びX信号は各フィルタ112及び114でろ波され、そ
の結果生じる信号はマイクロプロセッサ116に印加さ
れ、マイクロプロセッサ116は信号のさらに必要な処理
を実行すると共にコイン検査に要する他の機能も実行す
るようにプログラムされている。さらに、マイクロプロ
セッサ116は、信号線108及び110上に基準信号を交互に
発生するように信号発生器100を制御し、また、基準信
号のスイッチングと同期してR及びX出力経路間で位相
感度検出器106の出力も切り換える。The R and X signals are filtered by respective filters 112 and 114, and the resulting signal is applied to a microprocessor 116, which performs further processing of the signals and performs other functions required for coin inspection. Is programmed as Further, the microprocessor 116 controls the signal generator 100 to alternately generate a reference signal on signal lines 108 and 110, and also controls the phase sensitivity between the R and X output paths in synchronization with the switching of the reference signal. The output of the detector 106 is also switched.
図3を参照すると、ベクトル118は、コインが存在し
ない時のコイル104の全インピーダンスを表わし、した
がってその端部は図1の点aに相当する。通過するコイ
ンがコイルの中心にある時、ベクトル118は変位線120に
沿って移動し、ベクトル118′になる。ベクトル118′の
端部は図1の点b、cまたはdに相当する。マイクロプ
ロセッサ116は、位相感度検出器106からそれらの両ベク
トルのX及びR成分を表わす信号が入力され、したがっ
て、△Xと△Rと、前に言及したようなタンジェントθ
であるそれらの比△X/△Rとを計算することができる。Referring to FIG. 3, the vector 118 represents the total impedance of the coil 104 when no coin is present, so that its end corresponds to point a in FIG. When the passing coin is at the center of the coil, vector 118 moves along displacement line 120 to become vector 118 '. The end of the vector 118 'corresponds to the point b, c or d in FIG. Microprocessor 116 receives as input signals representing the X and R components of both of these vectors from phase sensitivity detector 106, and thus obtains △ X and △ R and the tangent θ as previously mentioned.
And their ratio △ X / △ R can be calculated.
角度θはX値間の差分及びR値間の差分から計算され
るので、X及びRを表わす信号に対して回路内に不注意
に印加されるどんなオフセットも誤差を引き起こさな
い。なぜなら、それらは差分値を影響を受けない状態に
するからである。Since the angle θ is calculated from the difference between the X value and the difference between the R values, any inadvertent offsets applied in the circuit to the signals representing X and R will not cause errors. This is because they make the difference value unaffected.
インダクタは1個のコイルとして示されているが、他
の形態、例えばコイル通路を横切って対向し、並列また
は直列の順接続あるいは逆接続状態に接続された1対の
コイルを備えても良い。Although the inductor is shown as a single coil, it may have other forms, for example, a pair of coils opposed across the coil path and connected in a parallel or series forward or reverse connection.
図4は、1個のコインに関して、コインがコイルを横
切るにつれて、X及びR(両方ともオームで測定され
る)が時間と共にどのように変化するかを示す。△Xと
△Rもまた示されている。Xは、コイン通過の中間部分
の間比較的滑らかで平らな負のピークに達するのに対し
て、Rは、そのピークの中心部分において比較的滑らか
な高原部と、該高原部の各端部にさらに重ねられた小さ
なピークとを持っていることを見ることができる。な
お、これらの小さあピークは、コインの縁がコイルの中
心を通過する時のエッジ効果によって引き起こされるも
のである。FIG. 4 shows how, for a single coin, X and R (both measured in ohms) change over time as the coin traverses the coil. ΔX and ΔR are also shown. X reaches a relatively smooth and flat negative peak during the middle portion of the coin passage, while R indicates a relatively smooth plateau at the center of the peak and each end of the plateau. It can be seen that it has a small peak further superimposed on it. Note that these small peaks are caused by the edge effect when the edge of the coin passes through the center of the coil.
コインがコイルを横切るにつれて、インピーダンス平
面におけるX及びR値で限定される点の位置は、図5に
おいてかぎ状曲線で示される。As the coin traverses the coil, the locations of the points defined by the X and R values in the impedance plane are shown by the key curves in FIG.
その平面において、コインがすなわち時間t1において
到着するに先立って、X−R座標点は図5のかぎの最上
部にあり、これは図1の点aに相当する。コインが到達
し、時間t3においてコインに対して中心にある時、X−
R測定量で限定される点はかぎの先端に移動した。これ
は図1の点bに相当する。R測定量の主ピークの始めに
おける小さな付加されたピークの存在は、コインが中心
位置の方へ移動するにつれて、前記点に図5のかぎのふ
くらんだ部分を描かせる。コインが中心位置から移動し
てコイルから離れるにつれて、前記点はt3からt4乃至t5
までかぎを回って戻る。In the plane, prior to arriving coins i.e. at time t 1, X-R coordinate point is at the top of the key of FIG. 5, which corresponds to a point in FIG. When in the center with respect to the coin in the coin reaches the time t 3, X-
The point limited by the R measurement moved to the tip of the key. This corresponds to point b in FIG. The presence of a small added peak at the beginning of the main peak of the R-measurement causes the point to draw the bulge of the key in FIG. 5 as the coin moves toward the center position. As the coin moves away from the coil to move from the central position, t 4 to t 5 the points from t 3
Turn around until you return.
コイン不在点から、移動するコインの現在のX−R測
定量で限定される点までのベクトル120は、かぎの先端
に達するまで伸びて回転し、それから逆移動を行なうこ
とがわかるであろう。It will be seen that the vector 120 from the coin absent point to the point defined by the current XR measurement of the moving coin will extend and rotate until it reaches the tip of the key, and then perform the reverse movement.
このことから、コイン通過の間中間生じる△X及び△
Rの可変値を記憶し、対応する△X/△R(すなわちタン
ジェントθ)の時間変化値を計算し、次にタンジェント
θの計算値の最大値を検出し、この最大値を受納可能な
コインに関するタンジェントθの基準値と比較すること
により、計算を行なうことができることがわかるであろ
う。From this, △ X and △ that occur in the middle during the coin passage
The variable value of R is stored, the corresponding time-varying value of △ X / △ R (that is, tangent θ) is calculated, then the maximum value of the calculated value of tangent θ is detected, and this maximum value can be accepted. It will be appreciated that the calculation can be performed by comparing to a reference value of tangent θ for the coin.
説明したように、コインを早く連続的に検査すること
ができるように、移動中のコインに関する測定量をとる
ことが好ましいが、損失及びリアクタンスを、静止して
いるコインにより測定することも可能である。As described, it is preferable to take a measurand for moving coins so that coins can be inspected quickly and continuously, but it is also possible to measure loss and reactance with stationary coins. is there.
図2のようにコイルを駆動する利点は、自走発振器を
用いる方法と比較した場合、大きなコンデンサが必要な
いことと、検知回路網における全信号をマイクロプロセ
ッサのクロック周波数に同期させることができ、これは
相当な簡単化になることである。しかしながら、(位相
識別軸を限定する)信号線108及び110を介する基準信号
の位相が、(真のR及びX軸を限定する)コイル104の
電流の位相に不正確に関連するかまたは関連するように
なる場合は、図2の位相識別法を、理想的に望まれるも
のよりは少し正確でない程度にすることができる可能性
がある。The advantages of driving the coil as shown in FIG. 2 are that a large capacitor is not required when compared with the method using a free-running oscillator, and that all signals in the detection network can be synchronized with the clock frequency of the microprocessor. This is a considerable simplification. However, the phase of the reference signal via signal lines 108 and 110 (defining the phase identification axis) is incorrectly related or related to the phase of the current in coil 104 (defining the true R and X axes). If so, it may be possible to make the phase identification method of FIG. 2 a little less accurate than ideally desired.
これらの位相の相対的は精密度が、デジタル発生器10
0の分解能で制限され、かつアナログフィルタ102自身
が、コイル104に加えられる信号に温度により変化し得
る未確認の位相遅延を導入するので、これは可能であ
る。位相誤差の影響は、図3の全インピーダンスベクト
ル118及び118′の成分が、真のリアクタンス及び損失軸
に対して回転される識別軸Xd及びRdに対して測定される
だろうということである。したがって、計算値△Xdは望
ましい真の値△Xより大きくなり、また計算値△Rdは望
ましい真の値△Rより小さくなる。それらの比△Xd/△R
dは、見られるように、測定するつもりであった角度θ
より大きい角度θdのタンジェントになる。それを他の
方法に委ねるために、角度θは測定されるものである
が、位相識別軸の角度誤差によって決まる大きさの誤差
を伴って測定されるものとなる。The relative precision of these phases is higher than the digital generator 10
This is possible because it is limited by a resolution of 0 and the analog filter 102 itself introduces an unidentified phase delay into the signal applied to the coil 104 that can vary with temperature. The effect of the phase error is that the components of the total impedance vectors 118 and 118 'of FIG. 3 will be measured with respect to the identification axes X d and R d rotated with respect to the true reactance and loss axes. is there. Thus, the calculated value △ X d is greater than the desired true value △ X, and the calculated value △ R d is less than the desired true value △ R. Their ratio △ X d / △ R
d is the angle θ that was going to be measured, as seen
Become tangent of a larger angle θ d. To leave it to another method, the angle θ is measured, but with an error of a magnitude determined by the angle error of the phase identification axis.
これを消去する一方法を、図6に示されるインピーダ
ンス平面線図を参照して説明する。これは、理解を容易
にするために、角度的に変位した識別軸Xd及びRdが実線
で示され、また真のX及びR軸が点線で示されることを
除き、図3に一致する。注目すべき重要な点は、識別軸
における誤差は、コインがない時の全インピーダンスベ
クトル118と、コインがある時の全インピーダンスベク
トル118′と、ベクトル118の終点に対するベクトル11
8′の終点変位を表わす変位線120とで形成される三角形
の形状を変えないということである。その形状とその結
果Cで示される内角は、2つの全インピーダンスベクト
ル118及び118′の長さと方向によってのみ決定され、こ
れらはどんな位相誤差とも無関係である。One method for eliminating this will be described with reference to the impedance plane diagram shown in FIG. This is consistent with FIG. 3 except that for ease of understanding, the angularly displaced identification axes X d and R d are shown as solid lines and the true X and R axes are shown as dotted lines. . It is important to note that the error in the identification axis is the total impedance vector 118 when there is no coin, the total impedance vector 118 'when there is a coin, and the vector 11 for the end of the vector 118.
That is, the shape of the triangle formed by the displacement line 120 representing the end point displacement of 8 'is not changed. Its shape and, therefore, the interior angle indicated by C, is determined only by the length and direction of the two total impedance vectors 118 and 118 ', which are independent of any phase error.
識別軸Xd及びRdに対してとられる測定量は次のように
角度Cを引き出すために用いることができる。角度Cは
図6に示されるような角度A及びBの和に等しいことに
注目すべきである。図6は、Rd/Xdが角度Bのタンジェ
ントでありその結果角度Bはそれらの測定値から計算す
ることができることを示ている。また、角度Aのタンジ
ェントは△Rd/△Xdであり、その結果角度Aはそれらの
差分値から計算することがてきる。したがって、説明し
たように位相識別法における未知の位相誤差による誤差
を導入し得る真のR及びX軸に対するその方向を測定し
ようとする代わりに、それに対して変位線120の方向が
測定される軸としてベクトル118を用いることによっ
て、検査コイルに対するコインの横方向位置と、位相識
別法に用いられる回路網中に存在するかも知れない位相
誤差の両方に無関係なコイン検査基準が達せられる。The measurands taken for the identification axes X d and R d can be used to derive the angle C as follows. It should be noted that angle C is equal to the sum of angles A and B as shown in FIG. FIG. 6 shows that R d / X d is the tangent of angle B, so that angle B can be calculated from those measurements. Also, the tangent of the angle A is △ R d / △ X d , and as a result, the angle A can be calculated from their difference values. Thus, instead of trying to measure its direction with respect to the true R and X axes, which may introduce errors due to unknown phase errors in the phase identification method as described, the axis against which the direction of the displacement line 120 is measured By using the vector 118 as a reference, a coin test criterion is reached that is independent of both the lateral position of the coin with respect to the test coil and any phase errors that may be present in the circuitry used in the phase identification method.
与えられる角度A及びBは、両タンジェントの積が1
(実際によくあるケースだろう)より非常に小さくなる
程度のものであり、その結果角度Cのタンジェントは単
純に△Rd/△XdプラスRd/Xdになることが示され得る。し
たがって、これらの状況では、処理は、角度A及びBの
タンジェントの和によって変位線120の方向を測定する
ことにより簡単になる。Given angles A and B, the product of both tangents is 1
It can be shown that the tangent of angle C is simply △ R d / △ X d plus R d / X d (which would be the case in practice). Thus, in these situations, the process is simplified by measuring the direction of the displacement line 120 by the sum of the tangents of the angles A and B.
一般に、ここに言及された角度が十分に小さい場合に
は、それらはそれらのタンジェントより容認できる正確
さの度合いに相当し得、これらの状況では用語“タンジ
ェント”と“角度”はそれぞれ他方を含むべく用いられ
るだろうということを理解すべきである。In general, if the angles referred to herein are sufficiently small, they may correspond to an acceptable degree of accuracy over their tangents, and in these situations the terms "tangent" and "angle" each include the other It should be understood that
図7では、定電流源はトランジスタ103及び関連構成
要素の形をとっている。図2と比較した場合の追加の構
成要素は、130で一般的に示される校正兼オフセット回
路と、位相感度検出器106のための増幅に先立って、コ
イル104の下端から取り出されるX及びR信号を増幅す
るための前置増幅器132と、第2のオフセット回路134
と、フィルタ112及び114の出力をマイクロプロセッサ11
6で取り扱うためのデジタル形式に変換するためのデジ
タル−アナログ変換器136である。1個のフィルタすな
わち積分器112/114が図7に示されており、これは図2
において別々に示された2つの回路112及び114と同等の
ものである。実際には、アナログ−デジタル変換器136
を実際に組み込むマイクロプロセッサを用いるのが好ま
しいだろう。In FIG. 7, the constant current source is in the form of a transistor 103 and related components. Additional components when compared to FIG. 2 are a calibration and offset circuit, indicated generally at 130, and the X and R signals taken from the lower end of coil 104 prior to amplification for phase sensitivity detector 106. 132, and a second offset circuit 134
And outputs of the filters 112 and 114 to the microprocessor 11
A digital-analog converter 136 for converting to a digital format for handling in 6. One filter or integrator 112/114 is shown in FIG.
Are equivalent to the two circuits 112 and 114 shown separately. In practice, the analog-to-digital converter 136
It would be preferable to use a microprocessor that actually incorporates
この段階ではX及びR信号は単純にコイル電圧信号の
それぞれ同相成分と90度位相が異なる成分であるので、
コイル104からの出力信号は前置増幅器132で常に増幅さ
れるものであることがわかるだろう。したがって、前置
増幅器132はX及びR信号の両方のための共通経路とし
て役立っている。位相感度検出器106は、その出力か
ら、信号線108に(コイル電圧に対して)同相の基準信
号が印加されている時にX信号を発生し、信号線110に9
0度位相の異なる基準信号が印加されている時にR信号
を発生することにより、X信号とR信号を分離する。そ
の結果、位相感度検出器106からマイクロプロセッサ116
までの回路構成要素は、X及びR信号のための共通経路
として役立っているが、いつ何時もそれらのうちの一方
または他方のみを取り扱っている。At this stage, the X and R signals are simply components that are 90 degrees out of phase with the in-phase component of the coil voltage signal, respectively.
It will be appreciated that the output signal from coil 104 is always amplified by preamplifier 132. Thus, preamplifier 132 serves as a common path for both the X and R signals. The phase sensitivity detector 106 generates an X signal from the output thereof when an in-phase reference signal (with respect to the coil voltage) is applied to a signal line 108 and a 9
The X signal and the R signal are separated by generating an R signal when a reference signal having a phase different from 0 degree is applied. As a result, from the phase sensitivity detector 106 to the microprocessor 116
Circuit components have served as a common path for the X and R signals, but always deal with only one or the other of them.
図7の回路網の第1の重要な機能は、真のX及びR軸
に対する位相識別軸の角度変位で生じる問題を取り扱う
他の方法、すなわち、変位線120と全インピーダンスベ
クトル118の間の角度Cが誤差の影響を受けた角度θd
に代わって計算された図3及び6に関して前に説明した
方法に代わる方法を提供することにある。A first important function of the network of FIG. 7 is another way of dealing with the problems that arise with the angular displacement of the phase discriminating axis with respect to the true X and R axes, namely the angle between the displacement line 120 and the total impedance vector 118. C is affected by the error angle θ d
It is to provide an alternative to the method previously described with respect to FIGS. 3 and 6 calculated instead.
第1の工程は、以下に説明される方法で位相誤差角度
θe(図3参照)を測定することである。θeは望まし
い角度θと誤った角度θdの差であることが図3からわ
かる。θeがわかれば、2つの工程のどちらかまたは両
方を採用することができる。第一に、マイクロプロセッ
サ116は、両信号線108及び110上の基準信号の位相がθ
eをゼロに減少させる方向にシフトするようにデジタル
発生器100を調整することができる。これは普通はでき
ないであろう。なぜなら、発生器100はデジタルなの
で、その出力の位相はステップ的に調整することができ
るだけであり、そのため普通は、調整で消去することが
できないθeの残留値があるからである。しかしなが
ら、θeは測定されるもなので、残留値がわかり、それ
を誤った測定角度θdから引いて真の値θを得ることが
できる。調整により角度θeの値をできる限り減少させ
ることが望ましいのはもちろんである。なぜなら、これ
は、上述のように、角度とそのタンジェントが等しいと
いう、簡単にするための仮定をより正確にするからであ
る。次に、θeを測定する方法を図7を参照して説明す
る。The first step is to measure the phase error angle θ e (see FIG. 3) by the method described below. theta e that is the difference of erroneous angle theta d desirable angle theta can be seen from Figure 3. Once θ e is known, one or both of the two steps can be employed. First, the microprocessor 116 determines that the phase of the reference signal on both signal lines 108 and 110 is θ
Digital generator 100 can be adjusted to shift e in a direction that reduces e to zero. This would not normally be possible. This is because the generator 100 is a digital, the output phase is only can be adjusted stepwise, therefore normally, there is a residual value of theta e that can not be erased by the adjustment. However, theta e is because also measured found to residual value can be subtracted from the measured angle theta d erroneous it get a true value theta. It is of course possible to reduce as much as possible the value of the angle theta e is desirable the adjustment. This makes the simplicity assumption that the angle and its tangent are equal, as described above, more accurate. Next, a method of measuring θe will be described with reference to FIG.
その原理は、校正兼オフセット回路130の動作によ
り、その磁界中にコインがない時のコイル104のリアク
タンスの変位をシミュレートすることである。位相誤差
角度θeが0で、コイルインピーダンスベクトル118の
X成分がそのR成分を変化させることなく変化した場
合、位相感度検出器106の出力から読取られるかまたは
測定されるようなR成分のどんな変化も存在しないだろ
うということが、図3の検討からわかる。しかしなが
ら、位相誤差角度θeが0ではなく、そのため図3にお
いて軸Rdが軸Rと一致しない場合は、軸Rdに沿って測定
されるようなR値の変化が存在するだろう。The principle is that the operation of the calibration and offset circuit 130 simulates the displacement of the reactance of the coil 104 when there is no coin in the magnetic field. If the phase error angle θ e is zero and the X component of the coil impedance vector 118 changes without changing its R component, then any of the R components as read or measured from the output of the phase sensitivity detector 106 It can be seen from the study of FIG. 3 that there will be no change. However, rather than the phase error angle theta e is 0, if the axis R d does not coincide with the axis R in FIG. 3 therefore will change in the R value as measured along the axis R d is present.
このことは図8を参照してもっと良く理解することが
できる。図8は、シミュレートされた変化δXdが全イン
ピーダンスベクトル118のX成分に付加されてそれをベ
クトル118″に代えた場合、真のR軸に沿って測定され
るそのR成分の変化はない様子を示している。しかしな
がら、位相識別軸Xd及びRdが前のように角度θeがけ誤
っている時は、軸Rd上で測定した場合、測定したR値に
変化δRdがあることがわかった。また、δRd/δXdは角
度θeのタンジェントであることも図8から容易にわか
る。This can be better understood with reference to FIG. FIG. 8 shows that if the simulated change .delta.X d is added to the X component of the total impedance vector 118 and replaces it with the vector 118 ", there is no change in that R component measured along the true R axis. shows the state. However, when the phase discrimination axes X d and R d is incorrect angle theta e cliff as before, as measured on the axis R d, there is a change &Dgr; R d in the measured R value it was found. Further, δR d / δX d is that a tangent of the angle theta e also can be readily seen from FIG.
図7の校正兼オフセット回路130は、コイルインピー
ダンスのX成分の変化をシミュレートして、このシミュ
レーションがコイルのR成分に影響を及ぼさないことを
確かめ、次いで、位相感度検出器106の出力から測定さ
れるようなRの変化X測定量の変化の間の関係は、誤差
角度θeを計算する根拠として用いられる。The calibration and offset circuit 130 of FIG. 7 simulates the change in the X component of the coil impedance to make sure that this simulation does not affect the R component of the coil, and then measures from the output of the phase sensitivity detector 106. relationship between the change in X measured amount of change in R as is used as a basis for calculating the error angle theta e.
校正兼オフセット回路130の通常動作形態は、トラン
ジスタT2がオフ、トランジスタT1がオンになっている。
次に、コイル104を流れる電流は、一方で直列抵抗Rb及
びRcと他方で並列抵抗Raに分かれる。これらはすべて精
密抵抗である。図7の回路において、それは、コイル損
失Rの基準として取られるものである、コイル104を流
れる電流と同相の、コイル104の両端のあな電圧成分で
あることを思い出す必要がある。これは、コイル電流の
大きさが一定である間だけの本当の表現にすぎない。そ
れは、コイルリアクタンスXの基準としてとられるもの
である、コイル電流と90゜位相がずれている、コイル10
4の両端電圧成分の値である。実際、この後者の電圧
は、抵抗Rd及びRc間にタップ接続してコイル電流と同相
の電圧を得て、そのタップ接続で分圧された電圧の位相
をコンデンサCiにより90゜だけ変え、その結果生じた位
相シフトされた電圧を前置増幅器132の入力に印加する
ことにより、後で説明する理由のためそれに加えられる
オフセットを持つ。このオフセット電圧は、コイル104
の両端電圧の虚成分すなわちリアクタンス関連成分と位
相が180゜ずれているので、その影響は、前記増幅器132
の入力においてコイルリアクタンスXに相当する電圧成
分に固定オフセットを加えるにすぎない。このオフセッ
ト電圧はA.C.であり、本質的に、前置増幅器132への入
力電圧の損失関連成分に影響を及ぼさないように位相調
整される。In the normal operation mode of the calibration and offset circuit 130, the transistor T2 is off and the transistor T1 is on.
Next, the current flowing through the coil 104 is divided into series resistances Rb and Rc on the one hand and parallel resistance Ra on the other hand. These are all precision resistors. In the circuit of FIG. 7, it must be remembered that it is a voltage component across the coil 104, which is taken as a measure of the coil loss R and is in phase with the current flowing through the coil 104. This is a true expression only while the magnitude of the coil current is constant. It is a measure of the coil reactance X, which is 90 ° out of phase with the coil current.
4 is the value of the voltage component between both ends. In fact, this latter voltage is connected by a tap between the resistors Rd and Rc to obtain a voltage in phase with the coil current, and the phase of the voltage divided by the tap connection is changed by 90 ° by the capacitor Ci. Applying the resulting phase-shifted voltage to the input of preamplifier 132 has an offset added to it for reasons explained below. This offset voltage is
Is 180 ° out of phase with the imaginary component of the voltage between both ends, that is, the reactance-related component.
, Only adds a fixed offset to the voltage component corresponding to the coil reactance X. This offset voltage is AC and is essentially phase adjusted so as not to affect the loss related components of the input voltage to the preamplifier 132.
位相誤差を測定するために、トランジスタT2はオンに
され、抵抗Rcと並列に精密抵抗Rdを挿入し、それにより
コンデンサCiを介して供給されているタップ分圧電圧を
減少させる。この電圧減少は、前記増幅器132の入力に
おいて、コイル104のリアクタンスX、すなわち図8の
δXd、の減少をシミュレートする。しかしながら、それ
が行なわれただけなら、コイル104と直列の全抵抗が減
少したので、コイル電流が増加するだろう。これを補償
してコイル電流を一定に保つために、トランジスタT1を
オフにすることによって抵抗Raが切り離される。抵抗Ra
の値はコイル電流を一定に保つように選択されているの
で、Xの変化のシミュレーションは、本質的に、コイル
損失Rも同様にシミュレートすることがないように整え
られ、すなわち、Rを表わすためにコイル104の両端電
圧を90゜位相をずらすために要する条件が保たれる。次
に、前置増幅器132からの信号出力からマイクロプロセ
ッサ116で測定されるRの変化があった場合は、その変
化は、R及びX軸に対して変位されている位相識別軸と
いう結果になり、図8のδRdになる。To measure the phase error, transistor T2 is turned on and inserts a precision resistor Rd in parallel with resistor Rc, thereby reducing the tap divider voltage provided through capacitor Ci. This voltage decrease simulates a decrease in the reactance X of the coil 104, ie, δX d in FIG. 8, at the input of the amplifier 132. However, if it were only done, the coil current would increase as the total resistance in series with coil 104 was reduced. To compensate for this and keep the coil current constant, turning off transistor T1 disconnects resistor Ra. Resistance Ra
Is chosen to keep the coil current constant, so that the simulation of the change in X is essentially arranged so that coil loss R is not simulated as well, ie, represents R. Therefore, the condition required for shifting the voltage between both ends of the coil 104 by 90 ° is maintained. Next, if there is a change in R measured by microprocessor 116 from the signal output from preamplifier 132, that change will result in a phase discriminating axis being displaced relative to the R and X axes. ΔR d in FIG.
計算されたθeまたは少なくとも△Rd/△Xdとしての
タンジェントθeを持つ、その結果生じた角度が、デジ
タル発生器100に加えることができる最小の調整よい大
きい場合は、マイクロプロセッサ116は、デジタル発生
器100に位相識別誤差を減少させる程度までその調整を
することを命令する。測定された誤差角度が最小調整ス
テップより小さくなるような時には、マイクロプロセッ
サ116は、それを測定値θdと加算してコイン検査に望
ましい角度θを得る。θeを正または負にし、その結果
加算が測定値θdを増加または減少のどちらかにするこ
とができることがわかるであろう。If the resulting angle, having the calculated θ e or at least the tangent θ e as △ R d / △ X d , is large enough for the minimum adjustment that can be applied to the digital generator 100, the microprocessor 116 , Instruct the digital generator 100 to adjust it to the extent that it reduces the phase identification error. When the measured error angle is such that less than the minimum adjustment step, microprocessor 116 obtains a desired angle theta to the coin testing by adding it with the measurement value theta d. theta e was positively or negatively, it will be seen that it is possible to result added to either increase or decrease the measured value theta d.
θeの上記計算ともし必要ならその調整は、例えば3
秒毎の間隔で、しかしコインがコイルの所にない時だ
け、マイクロプロセッサ116の制御の下に自動的に行な
われる。各々の時以後、トランジスタT1及びT2は、T2が
オフ、T1がオンの通常動作状態に戻る。If necessary, the above calculation of θ e may be adjusted, for example, by 3
Automatically under the control of microprocessor 116 at intervals of every second, but only when no coin is at the coil. After each time, the transistors T1 and T2 return to the normal operating state in which T2 is off and T1 is on.
その代わり、回路網は、Xのどんな変化もシミュレー
トすることなく、また、△Rdの測定値及びその結果生じ
るあらゆる△Xdの測定値からθeまたはタンジェントθ
eを計算することなく、Rの変化をシミュレートするよ
うに適応させることができる。Instead, the network does not simulate any change in X, and from the measured △ R d and any resulting △ X d measurements, θ e or tangent θ
It can be adapted to simulate changes in R without calculating e .
校正兼オフセット回路130の第2の機能はすでに簡単
に述べたが、次に説明する。それは、Ciを介した前置増
幅器132の入力における、コイル104の両端電圧のX成分
に対して180゜逆位相のオフセット電圧の増幅である。
このことの理由は、実際には、XはRより非常に大き
い、典型的には約30倍大きいことにある。さらに、コイ
ンで生じた変化△X及び△Rは、典型的にX及びRのコ
イン不在値の20%の範囲内にあり得る。X及びR信号は
共に、前置増幅器132及び位相感度検出器106の共通経路
で処理されなければならず、しかも一方の信号は他方の
信号の大きさの約30倍のため、非常に劣る信号雑音比が
得られ、△R測定量のどんな意味ある抽出も不可能にす
る可能性がある。コンデンサCiを介してX信号に加えら
れるオフセットが実在し、その結果、それは、前置増幅
器132の入力におけるX信号をR信号と大きさを四敵さ
せる。したがって、非常に改善された使用は演算増幅器
132のダイナミックレンジでなされ、信号雑音比を受け
入れ可能にすることができる。The second function of the calibration and offset circuit 130 has already been described briefly, but will now be described. It is the amplification of an offset voltage 180 ° out of phase with respect to the X component of the voltage across coil 104 at the input of preamplifier 132 via Ci.
The reason for this is that, in fact, X is much larger than R, typically about 30 times larger. Further, the changes △ X and △ R caused by the coin can typically be within 20% of the X and R coin absent values. Both the X and R signals must be processed in a common path of the preamplifier 132 and the phase sensitivity detector 106, and one signal is a very poor signal because it is about 30 times as large as the other signal. A noise ratio is obtained, which may make any meaningful extraction of the ΔR measurand impossible. There is an offset added to the X signal via the capacitor Ci, so that it makes the X signal at the input of the preamplifier 132 quadruple in magnitude with the R signal. Therefore, a greatly improved use of operational amplifiers
Made with 132 dynamic range, the signal-to-noise ratio can be acceptable.
オフセット電圧の正確な値はそれが一定である限り重
要ではないことに注目すべきである。なぜならオフセッ
ト電圧は、コイン存在時のX値とコイン不在時のX値の
両方に加えられ、そのため角度θまたはそのタンジェン
トを計算する際に用いられる差分△Xのどんな変化も引
き起こさないからである。オフセットは前置増幅器132
の入力におけるR信号には加えられない。It should be noted that the exact value of the offset voltage is not important as long as it is constant. This is because the offset voltage is added to both the X value when the coin is present and the X value when the coin is absent, and therefore does not cause any change in the angle θ or the difference ΔX used in calculating its tangent. Offset is preamplifier 132
Is not added to the R signal at the input of.
校正兼オフセット回路130は第3の機能を持っている
が、それを説明する前に、図7の回路を利用してコイン
検査に用いられるさらに別の方法について言及する必要
がある。Although the calibration and offset circuit 130 has a third function, it is necessary to refer to yet another method used for coin inspection using the circuit of FIG. 7 before describing it.
インピーダンス平面における変位線の方向の測定は、
コイン材料の良好な標識であり、実質的にコイルからの
コインの距離と無関係であることを上記に説明した。こ
れは有効なコイン検査を形成するが、異なるタイプのコ
インが同じ材料からできていることがあるので、異なる
タイプのコインを識別するためにはそれだけでは通常十
分ではない。The measurement of the direction of the displacement line in the impedance plane is
It has been described above that it is a good indicator of coin material and is substantially independent of the distance of the coin from the coil. This forms a valid coin check, but by itself is usually not enough to distinguish different types of coins, as different types of coins may be made of the same material.
したがって、少なくとも1つの別のコイン特性を検知
することが望ましく、コインの直径は有効な1つであ
る。しかしながら、変位線の方向(例えば角度θ)は、
コイルが検査されるべき最も大きな直径のコインとほぼ
同じかまたはそれより大きく作られていても、コインの
直径に対して、有効な直径検査を提供するほど十分には
感度が良くない。図7の回路を用いた場合、そしてイン
ダクタ104の直径が検査されるべき最も大きなコインと
ほぼ同じかまたはそれより大きければ、△Xの値はコイ
ンの直径に対して有効に感度があり、第2のコイン検査
として用いることができ、コインは、その△X値がその
変位線方向をとるのと同じタイプの受納可能なコインの
△X値と一致する時のみ受納されることがわかる。Therefore, it is desirable to detect at least one other coin characteristic, and the diameter of the coin is a valid one. However, the direction of the displacement line (eg, angle θ) is
Even though the coil is made about the same or larger than the largest diameter coin to be tested, it is not sensitive enough to the diameter of the coin to provide a valid diameter test. Using the circuit of FIG. 7, and if the diameter of inductor 104 is about the same as or larger than the largest coin to be tested, the value of ΔX is effectively sensitive to the diameter of the coin, 2, it can be seen that a coin will only be accepted if its △ X value matches the △ X value of an acceptable coin of the same type as taking its displacement line direction. .
しかしながら、△X及び△Rの比と違って、△X信号
の値だけはシステムゲインによって決まり、それは時間
や温度と共に変化することが予想され得る。However, unlike the ratio of ΔX and ΔR, only the value of the ΔX signal depends on the system gain, which can be expected to change with time and temperature.
△Xの測定量への前記ゲイン変化の影響を補償するた
めに、校正兼オフセット回路130は周期的に(例えばス
イッチングオン時や数秒毎に)次のように動作する。説
明したように、トランジスタT2は回路の通常動作中オフ
になっている。ゲイン変化を校正するために、トランジ
スタT1もオフになっており、したがって抵抗Raを回路か
ら切り離している。これはRb及びRcと並列になっている
ので、全インピーダンスが増加し、コイル104を流れる
電流は低下する。3つの抵抗Ra、Rb及びRcは、精密抵抗
なので、Raを切り離すことがコイル電流の非常に正確な
一定パーセンテージの変化、例えば2%、を繰返し生じ
るように選択することができる。コイル電圧のX成分が
関係している限り、これはコイルリアクタンスの2%の
減少として現われるであろう。当然、システムは、コイ
ル104からデジタル−アナログ変換器136まである望まし
い総合ゲインで動作するように設計されるであろう。例
えば、望ましい総合ゲインは、コイル電圧のX成分の2
%の変化がアナログ−デジタル変換器出力における200
のカウント変化を生じる程度になっていると仮定しよ
う。T1がオフとなって2%の変化を引き起こす時、その
結果生じるアナログ−デジタル変換器の出力におけるカ
ウントの変化は、マイクロプロセッサ116でチェックさ
れる。それが200の場合は動作は行なわれないが、200で
なく例えばnの場合は、補償係数200/nが計算される。
この後、トランジスタT1は再びオンになって、回路を通
常動作形態に戻し、その後、△Xがマイクロプロセッサ
116で(もちろんコイン存在及びコイン不在時のX値に
関するアナログ−デジタル変換器136のカウント出力に
基づいて)計算されるたびに、結果は補償係数200/nで
乗算され、それにより、システムゲインの変化を補償し
た△X値を生じる。要するに、アナログ構成要素のゲイ
ンの変化が測定され、次に、コイルからの出力と最終的
な計算された△X値の間のゲインが一定に維持されるよ
うにデジタル段における乗算によって補償される。In order to compensate for the effect of the gain change on the measured value of ΔX, the calibration and offset circuit 130 operates periodically (for example, at the time of switching on or every few seconds) as follows. As described, transistor T2 is off during normal operation of the circuit. To calibrate the gain change, transistor T1 is also off, thus disconnecting resistor Ra from the circuit. Since this is in parallel with Rb and Rc, the total impedance increases and the current through coil 104 decreases. Since the three resistors Ra, Rb and Rc are precision resistors, disconnection of Ra can be selected to cause a very precise constant percentage change in coil current, eg, 2%, repeatedly. As long as the X component of the coil voltage is concerned, this will appear as a 2% reduction in coil reactance. Of course, the system would be designed to operate at some desired overall gain from the coil 104 to the digital-to-analog converter 136. For example, the desired overall gain is 2 of the X component of the coil voltage.
% Change in the analog-to-digital converter output is 200
Let's assume that the count change is small enough. When T1 turns off causing a 2% change, the resulting change in count at the output of the analog-to-digital converter is checked by microprocessor 116. If it is 200, no operation is performed, but if it is not 200 but, for example, n, a compensation coefficient 200 / n is calculated.
Thereafter, transistor T1 is turned on again, returning the circuit to normal operation mode, after which ΔX is
Each time calculated at 116 (based on the count output of the analog-to-digital converter 136 for the X value in the presence and absence of coins, of course), the result is multiplied by a compensation factor of 200 / n, whereby the system gain This produces a ΔX value that compensates for the change. In short, the change in gain of the analog component is measured and then compensated by multiplication in the digital stage so that the gain between the output from the coil and the final calculated ΔX value is kept constant. .
アナログ−デジタル変換器136は、X及びR信号が処
理されるべきさらに別の共通経路を形成する。コインが
コイル104を横切る、X信号を減少し、R信号は増加す
る。アナログ−デジタル変換器のダイナミックレンジす
なわち分解能を最大限に利用するために、及び/また
は、より低い分解能を有しかつそれにより消費されるコ
ストが少ない変換器を可能にするために、さらに別のオ
フセットが、各信号のコイン不在値がアナログ−デジタ
ル変換器136のダイナミックレンジの適当な限界の近く
になるように、X及びR信号の両方に加えられる。これ
らはD.C.オフセットであり、マイクロプロセッサ116の
制御の下に第2のオフセット回路134により加えられ、
それぞれ異なる値を有し、一つはX信号が処理されるか
または得られる時に関する値であり、もう1つはR信号
が処理されるかまたは得られる時に関する値であり、回
路134の出力は、それに応じて異なる位相にされた2つ
の位相識別基準信号間のスイッチングと同期して切り換
えられる。The analog-to-digital converter 136 forms yet another common path in which the X and R signals are to be processed. As the coin traverses the coil 104, the X signal decreases and the R signal increases. In order to make the best use of the dynamic range or resolution of the analog-to-digital converter and / or to enable a converter with lower resolution and thereby less costly consumption, An offset is added to both the X and R signals so that the coin absent value of each signal is near the appropriate limit of the dynamic range of the analog-to-digital converter 136. These are DC offsets, added by the second offset circuit 134 under the control of the microprocessor 116,
Each has a different value, one for the time when the X signal is processed or obtained, and the other for the value when the R signal is processed or obtained. Are switched in synchronism with the switching between the two phase identification reference signals which are accordingly phased differently.
すべてのオフセットの累積結果は図9を参照して理解
することができる。図9は、R成分より非常に大きいX
成分を用いたより現実的な尺度に基づいて、図3の同じ
コイン存在時及びコイン不在時のインピーダンスベクト
ル118及び118′を示している。コイン存在及びコイン不
在X値はそれぞれX1及びX2である。コイン存在時及びコ
イン不在時のR値はそれぞれR1びR2であり、2つの差分
値は△X及び△Rとして図9の最上部右側に示される。
これらは変位線120を限定する。前に説明したようにコ
ンデンサCiを介して印加される実質的な第1のオフセッ
ト電圧はX0として表わされ、X1及びX2を、R1及びR2と大
きさが匹敵するX10及びX20に縮小し、その結果線120は1
20′にシフトされる。第2のオフセット回路134によっ
て印加される第2のXオフセット電圧はX0′として表わ
され、電圧X10及びX20をそれぞれX10′及びX20′にシフ
トし、したがって線120′を120″にシフトする。回路13
4からのRオフセット電圧はR0′として表わされ、電圧R
1及びR2をそれぞれR10′及びR20′にシフトし、その結
果線120″を120にシフトする。休止すなわちコイン不
在時のX成分値X10′はゼロに近くなることが図9から
わかる。これは、それをアナログ−デジタル変換器136
のダイナミックレンジの最下部に置く。R成分信号のコ
イン不在値R10′はアナログ−デジタル変換器136のダイ
ナミックレンジの最上部の近くに置かれる。差分値△X
及び△Rとその結果であるθは、図9の最下部左角の近
くに示されるように、オフセットの印加により変わらな
いままになり、差分値は反対向きになっているが、アナ
ログ−デジタル変換器のダイナミックレンジの違ってい
るが実質的に重なり合った部分を占め、その結果そのダ
イナミックレンジが最大限に利用されている。The cumulative result of all offsets can be understood with reference to FIG. FIG. 9 shows that X is much larger than the R component.
Based on a more realistic measure using the components, the impedance vectors 118 and 118 'for the same coin and without coin of FIG. 3 are shown. Coin presence and coin absent X values are X 1 and X 2, respectively. The R values when the coin is present and when the coin is absent are R 1 and R 2 , respectively, and the two difference values are shown as △ X and △ R at the top right of FIG.
These define the displacement line 120. Substantial first offset voltage applied through the capacitor Ci as described previously are represented as X 0, X 10 to the X 1 and X 2, the size of R 1 and R 2 are comparable And X 20 so that line 120 is 1
Shifted to 20 '. The second X offset voltage applied by the second offset circuit 134 is represented as X 0 ′ and shifts the voltages X 10 and X 20 to X 10 ′ and X 20 ′, respectively, thus shifting line 120 ′ to 120 ′. Circuit 13
The R offset voltage from 4 is denoted as R 0 ′ and the voltage R
Shift 1 and R 2 to R 10 'and R 20' each, the result line 120 to "shift to 120. Quiescent i.e. X component value X 10 during coin absent" is be close to zero from Figure 9 It can be seen that it can be converted to an analog to digital converter 136.
At the bottom of the dynamic range. The coin absent value R 10 ′ of the R component signal is located near the top of the dynamic range of the analog-to-digital converter 136. Difference value △ X
And ΔR and the resulting θ remain unchanged with the application of the offset, as shown near the bottom left corner of FIG. The different but substantially overlapping portions of the dynamic range of the transducer are occupied, so that the dynamic range is fully utilized.
コインが、コインの検査に最も普通に用いられる周波
数においてコイル104の磁界全体に影響を与えるほど大
きければ、上記に説明しかつ図面に示される角度θと、
図4に示される角度Cは、所定のコイン材料に関して一
定になる。しかしながら、周波数が最も普通に用いられ
る範囲以下に、例えば20kHz以下に、減少するにつれ
て、角度θが変化し始め、その変化はコインの厚さに依
存する。図10は、同じ材料だが厚さが異なる3つの検査
円盤に関する角度θの値を表わす3つの曲線のセットを
示す。θの値は、コイル104を駆動することができる
(対数目盛りによる)周波数範囲にわたって示されてい
る。円盤が薄くなればなるほど、厚さが角度θに影響を
与え始める周波数が高くなり、その逆もしかりである。
一般に、角度θの厚さ依存は、材料における磁界の表皮
深度が材料の厚さの約1/3になる点まで周波数が減少し
た時顕著になる。表皮深度が全ての検査円盤の厚さより
ほとんど少なくなるほど周波数が高い場合は、角度θの
厚さ依存はなくなることが、図10からわかる。材料の伝
導率が高くなればなるほど、所定周波数における表皮深
度が少なくなる。その結果、より高い伝導率のコイン材
料に対して有効な厚さ依存を得るためには、より低い周
波数に進める必要がある。米国のコインセットは主に比
較的高い伝導率からなり、そのコインセット及び磁気的
なコインに対する厚さ感度を得るためには、10kHz以下
例えば6kHz以下の周波数を用いることが好ましい。英国
のコインセットに共通のキュプロニッケルに関しては、
伝導率はもっと低くて、表皮深度は所定周波数において
もっと大きいので、100kHz以下の周波数でかなりの厚さ
依存性を得ることができ、好ましくは50kHz以下、さら
に好ましくは35kHzの周波数でもっと大きな効果が得ら
れる。これらの低い方の周波数範囲において、角度θは
材料と同じようにコイン厚さに依存するが、ほとんどの
部分はコイルからのコインの間隔と無関係になってお
り、そのため、信頼できる厚さ依存測定を、コイン通路
の片側に設けられた1個のコイルを用いて行なうことが
できる。If the coin is large enough to affect the entire magnetic field of the coil 104 at the frequency most commonly used for coin inspection, the angle θ described above and shown in the figures,
The angle C shown in FIG. 4 is constant for a given coin material. However, as the frequency decreases below the most commonly used range, for example below 20 kHz, the angle θ begins to change, which change depends on the thickness of the coin. FIG. 10 shows a set of three curves representing the value of angle θ for three test disks of the same material but of different thicknesses. The values of θ are shown over the frequency range (on a logarithmic scale) in which the coil 104 can be driven. The thinner the disk, the higher the frequency at which the thickness begins to affect the angle θ, and vice versa.
In general, the thickness dependence of the angle θ becomes significant when the frequency is reduced to a point where the skin depth of the magnetic field in the material becomes about 1/3 of the thickness of the material. It can be seen from FIG. 10 that when the frequency is so high that the skin depth is almost smaller than the thickness of all the test disks, the angle θ does not depend on the thickness. The higher the conductivity of the material, the lower the skin depth at a given frequency. As a result, lower frequencies need to be advanced to obtain effective thickness dependence for higher conductivity coin materials. US coin sets mainly consist of relatively high conductivity, and it is preferable to use a frequency of 10 kHz or less, for example, 6 kHz or less, in order to obtain thickness sensitivity for the coin set and magnetic coins. Regarding cupronickel, which is common to UK coin sets,
Since the conductivity is lower and the skin depth is greater at a given frequency, a significant thickness dependence can be obtained at frequencies below 100 kHz, and more effective at frequencies below 50 kHz, more preferably at 35 kHz. can get. In these lower frequency ranges, the angle θ depends on the coin thickness, just like the material, but for the most part is independent of the distance of the coin from the coil, so that reliable thickness-dependent measurements Can be performed using one coil provided on one side of the coin passage.
実際のコイン検査装置は、図7に関して個々に説明さ
れた技術を用い、インダクタ104に匹敵する2つの検査
インダクタを用いるものが構成されていた。両インダク
タはコイン通路の同じ片側に設けられていた。フェライ
トポットコア内に設置された環状コイルからなる第1の
インダクタは直径14mmで、8kHzで駆動された。コイン進
行方向に関して2番目のインダクタは、同じ構成からな
るが、直径37.5mmで115kHzで駆動された。第1のインダ
クタは、受納されるべき最小のコインより直径が小さ
く、コインがコイルに対して中心にある時コインにより
いつも完全にさえぎられるようにコイン通路上に設置さ
れる。このインダクタは8kHzという比較的低い周波数で
駆動されるので、このコイルを用いて引き出される角度
θの値はコインの材料と厚さの両方に依存した。第2の
インダクタは、受納されるべき最大のコインより大きい
直径を有し、コイン通路に対してその最下端の平面に設
置された。115kHzというより高い周波数は、このインダ
クタを用いて引き出される角度θが実質的にコイン厚さ
と無関係になることを確実にもたらしたが、コイルの大
きな直径は、角度θがコイルの材料ばかりでなくその直
径または面積にも感度があるようにした。このインダク
タは、コイン通路の下流に位置決めされてコインのはず
みを止めさせた。さもなければ、このコインのはずみ
は、コインの直径感度測定に影響を及ぼすだろう。この
ようなはずみは、もっと小さな厚さ感度インダクタの出
力への影響は少ないだろう。The actual coin inspection device was configured to use two inspection inductors comparable to the inductor 104, using the techniques described individually with respect to FIG. Both inductors were provided on the same side of the coin path. The first inductor, consisting of an annular coil placed in a ferrite pot core, was 14 mm in diameter and was driven at 8 kHz. The second inductor, with respect to the coin travel direction, had the same configuration, but was driven at 37.5 mm in diameter and 115 kHz. The first inductor is smaller in diameter than the smallest coin to be accepted and is placed on the coin path so that the coin is always completely blocked by the coin when it is centered relative to the coil. Since this inductor is driven at a relatively low frequency of 8 kHz, the value of the angle θ drawn with this coil depends on both the material and the thickness of the coin. The second inductor had a diameter greater than the largest coin to be accepted and was placed in its lowest plane with respect to the coin path. The higher frequency of 115 kHz ensured that the angle θ drawn with this inductor was substantially independent of coin thickness, but the large diameter of the coil meant that the angle θ was not only Sensitivity was also provided for diameter or area. This inductor was positioned downstream of the coin path to stop the coin from moving. Otherwise, the momentum of this coin will affect the diameter sensitivity measurement of the coin. Such a bounce will have little effect on the output of smaller thickness sensitive inductors.
両コイルは同じデジタル信号発生器100で駆動され、
両コイルからの出力は、図7を参照して、同じ前置増幅
器132と、マイクロプロセッサ116まで通る右側の他の構
成要素とにより処理された。各インダクタは、それ自身
のフィルタ102と、駆動トランジスタ103と、構成及びオ
フセット回路130とを備え、2つのこれらの構成要素群
は、マイクロプロセッサ116の制御の下に、図7のP点
で交互に図7の回路網に入れられた、切り離されたりさ
れた。マイクロプロセッサ116は、同時に、2つのイン
ダクタに適する低い方の周波数と高い方の周波数に発生
器100を切り換えた。Both coils are driven by the same digital signal generator 100,
The outputs from both coils were processed by the same preamplifier 132 and other components to the right passing to the microprocessor 116, with reference to FIG. Each inductor has its own filter 102, drive transistor 103, and configuration and offset circuit 130, and these two components alternate under control of microprocessor 116 at point P in FIG. Was put into the network of FIG. 7 and cut off. Microprocessor 116 simultaneously switched generator 100 to a lower and higher frequency suitable for the two inductors.
説明したように、測定量は、変位線方向及び△X自体
が極値にある時に生成されるが、知られているように、
コインがセンサを通過している間の他の時間にとられる
測定量を用いることもでき、説明した技術を同様にその
方法に用いることもできる。As described, the measurand is generated when the displacement line direction and ΔX itself are at an extreme value, but as is known,
Measured quantities taken at other times while the coin is passing through the sensor can be used, and the techniques described can be used in the method as well.
上記に説明した実施例では、X、R、△X及び△Rを
引き出すために位相識別法が用いられるが、それらの実
施例の種々の新規かつ発明的な態様は、たとえそれらの
引き出しのために(図11及び12に関して説明されるだろ
うような)他の方法、例えば、変位線方向に加えて受納
基準として△Xを用いることや、厚さ応答測定として低
い方の周波数における変位線方向を用いること、が用い
られても利用可能である。In the embodiments described above, the phase identification method is used to derive X, R, △ X, and △ R, but various new and inventive aspects of those embodiments are useful even if they are derived. Other methods (such as will be described with respect to FIGS. 11 and 12), such as using ΔX as an acceptance criterion in addition to the displacement line direction, or using a displacement line at a lower frequency as a thickness response measurement Using directions is also available when used.
ゲイン変化を補償する説明済の技術は、処理される信
号の出所または意義と無関係にコイン装置に利用可能で
ある。The described techniques for compensating for gain changes are available to coin devices regardless of the source or significance of the signal being processed.
次に、図11の装置を詳細に説明する。パイ型同調回路
2は、1個のコイル4形式のインダクタと、2つのコン
デンサ6及び7と、抵抗8を含む。抵抗8は普通独立し
た構成要素ではなく、主にコイル4の固有損失からなる
であろう同調回路の有効損失を表わすものと考えるべき
である。Next, the apparatus of FIG. 11 will be described in detail. The pi-type tuning circuit 2 includes an inductor in the form of one coil 4, two capacitors 6 and 7, and a resistor 8. The resistor 8 should not be considered as a separate component, but rather represents the effective loss of the tuning circuit, which will mainly consist of the intrinsic loss of the coil 4.
コイル4の近くの10に点線で示されるコインを位置決
めするための手段が提供され、この手段は、それに沿っ
てコインが縁を接してコイルを通過するコイン通路12と
して概略的に示される。コイン10がコイル4を通過する
につれて、同調回路の全有効損失は増加して、コインが
コイルに対して中心にある時にピークに達し、次いで休
止レベルまで減少する。本実施例では、装置はこの有効
損失のピーク値に応答する。Means are provided for positioning the coin, shown in dashed lines, at 10 near the coil 4, which means is schematically shown as a coin path 12 along which the coin passes the coil bordering the edge. As the coin 10 passes through the coil 4, the total effective loss of the tuning circuit increases, peaks when the coin is centered relative to the coil, and then decreases to the rest level. In this embodiment, the device responds to this peak value of the effective loss.
同調回路2は自走発振器を形成するように帰還路を備
えている。帰還路は一般に14で示され、同調回路のある
点に生じる電圧を運ぶ信号線16と、スイッチング回路18
と、帰還路のゲインを与える反転増幅器20とを含む。24
で概略的に示される位相遅延回路は、スイッチング回路
18の状態により、交互に帰還路内に入れられたり側路さ
れたりする。位相遅延回路24が帰還路に入れられていな
い時は、帰還路を回る位相シフトは180゜になり、次い
でパイ型同調回路の両端の位相シフトも180゜になる。
この状態において、発振器はその共振周波数で動作して
いる。The tuning circuit 2 has a feedback path so as to form a free-running oscillator. The feedback path is indicated generally at 14 and includes a signal line 16 carrying the voltage developed at some point in the tuning circuit, and a switching circuit 18
And an inverting amplifier 20 for providing a feedback path gain. twenty four
The phase delay circuit schematically indicated by
Depending on the condition of 18, the vehicle is alternately put into the return path or bypassed. When the phase delay circuit 24 is not in the feedback path, the phase shift around the feedback path will be 180 ° and then the phase shift across the pi-tuned circuit will also be 180 °.
In this state, the oscillator is operating at its resonance frequency.
次に図12を参照するのが好都合である。図12は、同調
回路の全有効損失の、比較的低い値R1から比較的高い値
R5までの5つの異なる値に関する、発振周波数と帰還路
の位相シフト量(φ)との間の関係を示している。一般
的な言い方では、有効損失が可変のパイ型同調回路に関
して、あらゆる特定の時間における同調回路の有効損失
の大きさは、帰還路の位相シフト量をある既知の値から
他の値に(またはある既知の量だけ)変え、その結果生
じる周波数変化を測定することによって、確かめること
ができる。位相シフト変化と周波数変化間の関係は、図
12に示される曲線のうちの1つの勾配を有効に表わし、
その結果回路がどの曲線に基づいて動作中であるか、し
たがって回路の現在の有効損失がいくらかを示す。例え
ば、位相シフトが図示のように180゜から量φ1(約30
゜)だけ変化し、かつ周波数が△fNCだけ変化すると、
有効損失は低い値R1になる。しかしながら、周波数がも
っと大きい量△fCだけ変化すると、有効損失はもっと高
い値R4になる。Reference is now made to FIG. Figure 12 shows the total effective loss of the tuning circuit from a relatively low value R1 to a relatively high value.
The relation between the oscillation frequency and the phase shift amount (φ) of the feedback path is shown for five different values up to R5. In general terms, for a pi-tuned circuit with a variable effective loss, the magnitude of the effective loss of the tuning circuit at any particular time will change the amount of phase shift in the feedback path from one known value to another (or It can be ascertained by changing (by some known amount) and measuring the resulting frequency change. The relationship between phase shift change and frequency change is illustrated in the figure.
Effectively representing the slope of one of the curves shown in FIG.
The result indicates on which curve the circuit is operating, and thus what the current effective loss of the circuit is. For example, as shown, the phase shift is from 180 ° to the amount φ 1 (about 30
゜) and the frequency changes by △ fNC,
The effective loss amounts to a low value R1. However, if the frequency changes by a larger amount ΔfC, the effective loss will be at a higher value R4.
これは、図11に概略的に示される回路網で実行され
る。図11の説明は次で終わるであろう。This is performed with the circuitry shown schematically in FIG. The description of FIG. 11 will end with the following.
発振器の周波数は、信号線26を介して周波数検知回路
28に供給される。制御回路30は、信号線32により、位相
遅延回路24を発振器帰還路に入れたりはずしたりするよ
うにスイッチング回路18を動作させる。同じ信号線32を
経由して、制御回路30は、スイッチング回路18と同期し
てスイッチング34も動作させ、その結果、検知回路28で
検知された周波数値は記憶器36に記憶される(これは、
発振回路内に位相遅延がない時の周波数値である)と共
に、記憶器38に記憶される(これは、発振回路内に位相
遅延が導入された時の周波数値である)。図11と以下の
説明は、種々の周波数と周波数差のために用いられる表
示法の下記表を参照することによりもっと良く理解する
ことができる。すなわち、 f0=位相シフトのない周波数 fφ=位相シフトを伴う周波数 △f=fφ−f0 △fNC=コインがない時の△f △fC =コインがある時の△fのピーク値 f0C =コインがある時のf0のピーク値 f0NC=コインがない時のf0の値 減算器40をfφからf0を減算して△fを展開し、スイ
ッチ42の通常状態では、この△fの値は記憶器44に送ら
れる。この通常状態は、コインがコイル4の近くにない
間支配しており、この場合、同調回路の有効損失は低く
なっており(すなわち、図12の低い値R1)、記憶器44に
記憶される周波数差分値は△fNC(図12に示される)に
なり、この値は、測定が行なわれている時の同調回路自
身の固有の有効損失を示す。The frequency of the oscillator is detected by the frequency detection circuit via the signal line 26.
Supplied to 28. The control circuit 30 operates the switching circuit 18 via the signal line 32 so as to move the phase delay circuit 24 into and out of the oscillator feedback path. Via the same signal line 32, the control circuit 30 also operates the switching 34 in synchronization with the switching circuit 18, so that the frequency value detected by the detection circuit 28 is stored in the storage 36 (this ,
This is the frequency value when there is no phase delay in the oscillation circuit) and is stored in the memory 38 (this is the frequency value when the phase delay is introduced into the oscillation circuit). FIG. 11 and the following discussion can be better understood by referring to the following table of notations used for various frequencies and frequency differences. That is, f0 = frequency without phase shift fφ = frequency with phase shift Δf = fφ−f0 ΔfNC = Δf without coins ΔfC = peak value of Δf with coins f0C = coins The peak value of f0 at the time f0NC = the value of f0 when there is no coin The subtractor 40 subtracts f0 from fφ to develop Δf, and in the normal state of the switch 42, the value of Δf is stored in the memory 44. Sent. This normal state prevails while the coin is not close to the coil 4, in which case the effective loss of the tuning circuit is low (ie the low value R1 in FIG. 12) and is stored in the memory 44. The frequency difference value becomes ΔfNC (shown in FIG. 12), which indicates the inherent effective loss of the tuning circuit itself when the measurement is being made.
コイン10がコイル4の近くに到達し始めるにつれて、
周波数検知回路28の出力のf0は変化し始める。制御回路
30の一部46は信号線48からのこの変化の開始を検出し、
それに応じて信号線50を介してスイッチ42の状態を変
え、△fNCの最近の休止値を記憶器44に保持せしめる。As coin 10 starts to reach near coil 4,
The output f0 of the frequency detection circuit 28 starts to change. Control circuit
Part 46 of 30 detects the onset of this change from signal line 48,
In response, the state of the switch 42 is changed via the signal line 50, and the latest pause value of ΔfNC is stored in the memory 44.
コイン10が近づき、コイル4に対して中心の位置に達
すると、周波数f0はピークの低い値に達するまで降下す
る。回路部分46はこのピーク発生を検出するように適合
されており、それに応じて、スイッチ42に、コインが中
心にある時に発生した△fの値を記憶器52に向けさせ
る。これは、例えば図12に示されるように値△fCにな
り、コインがインダクタを通過する間に発生する付加位
相変化φ1から生じる周波数シフトの最大値になる。そ
の周波数シフトは、同調回路の全有効損失が現在、回路
に固有の有効損失プラス現在コイル4の中心にある特定
のコインにより回路に導入される有効損失からなる比較
的高い値R4になることを示す。コイルの有効損失Rはk1
△fになる。ここでk1は定数である。コインのみにより
導入される有効損失を示す値は、△fCから△fNCを減算
して定数k1を乗算する回路54から引き出される。これは
前に言及したような△Rに等しい。When the coin 10 approaches and reaches the center position with respect to the coil 4, the frequency f0 drops until it reaches a low peak value. Circuit portion 46 is adapted to detect this peak occurrence, causing switch 42 to direct the value of Δf that occurred when the coin was centered to memory 52 in response. This becomes, for example, the value ΔfC as shown in FIG. 12, and becomes the maximum value of the frequency shift resulting from the additional phase change φ1 generated while the coin passes through the inductor. The frequency shift is such that the total effective loss of the tuning circuit is now a relatively high value R4, which is the effective loss inherent in the circuit plus the effective loss introduced into the circuit by the particular coin currently in the center of the coil 4. Show. The effective loss R of the coil is k 1
Δf. Here, k 1 is a constant. Value indicating the effective loss introduced only by the coin is derived from the circuit 54 for multiplying a constant k 1 by subtracting △ FNC from △ fC. This is equal to ΔR as previously mentioned.
図11の回路は、△Xすなわち次のようにコインにより
同調回路2に導入されるリアクタンス量も測定する。fO
の値(すなわち、どんな付加位相シフトもない発振周波
数)は信号線64を介してスイッチ62に印加される。その
結果、位相シフトがないコスト不在つまり休止周波数は
記憶器66に記憶されるようになり、コインがインダクタ
4を通過する時位相遅延がなく達したコイン存在ピーク
低周波数は記憶器68に記憶されるようになる。これらの
周波数は同調回路自身の全リアクタンスを示し、それぞ
れコインの追加的影響を伴う。コイルの有効リアクタン
スXはk2/f0になる。ここでk2は定数である。△Xは、
両周波数の逆数をとりそれらを減算し定数k2を乗算する
回路70により引き出される。The circuit of FIG. 11 also measures ΔX, that is, the amount of reactance introduced into the tuning circuit 2 by a coin as follows. f O
(Ie, the oscillation frequency without any additional phase shift) is applied to switch 62 via signal line 64. As a result, the absence of cost without phase shift, i.e., the idle frequency, is stored in the memory 66, and the peak low frequency of the coin, which has reached without a phase delay when the coin passes through the inductor 4, is stored in the memory 68. Become so. These frequencies represent the total reactance of the tuning circuit itself, each with the additional effect of a coin. The effective reactance X of the coil becomes k 2 / f0. Here, k 2 is a constant. ΔX is
Taking the inverse of the two frequencies is drawn by the circuit 70 for multiplying the constant k 2 is subtracted them.
回路54及び70の出力は除算器72に供給され、除算器72
は、△X/△R(すなわち、検査されるコインに関するta
nθ)をとってそれを比較器74に送り、ここでそれは基
準回路74からのtanθの基準値と比較される。それらが
一致する場合は、比較器74はアンドゲート76に出力を供
給する。The outputs of circuits 54 and 70 are provided to divider 72, which
Is △ X / △ R (ie, the
n.theta.) and send it to a comparator 74, where it is compared with a reference value of tan .theta. from reference circuit 74. If they match, comparator 74 provides an output to AND gate 76.
実際には、1つ以上の検査がコインに関して行なわれ
るであろう。そして、同じタイプのコインに関して基準
値に匹敵する各検査値に関するさらに別の入力が、アン
フドゲート76に印加される。全ての入力、それぞれ各検
査に関するものだが、が、検査されるコインがコインの
所定の金種に関する各基準値に匹敵する値の完全なセッ
トを生じた時、アンドゲート76はその出力に受納信号を
発生して、例えば受納/排除ゲートを周知の方法で動作
させることによりコインを受納せしめる。もちろん、図
1乃至10に関して以前に説明したものと共に、追加の検
査を用いることもできる。In practice, one or more tests will be performed on the coin. Then, yet another input for each test value comparable to the reference value for coins of the same type is applied to the unhung gate 76. All inputs, each for each test, but when the tested coin yields a complete set of values comparable to each reference value for a given denomination of the coin, AND gate 76 accepts at its output A signal is generated to accept coins, for example, by operating an accept / reject gate in a known manner. Of course, additional tests may be used in conjunction with those previously described with respect to FIGS.
図11の実施例は、スイッチ及び機能ブロックにより上
記に説明しかつ例示したが、実際には、点線の枠80内に
示される全構成要素は、適当にプログラムされたマイク
ロプロセッサにより好適に与えられる。そのプログラミ
ングは、技術に巧けたプログラマーのわざ内に含まれ、
上記の説明したように達せられるべき機能を与えられ
る。Although the embodiment of FIG. 11 has been described and illustrated above with switches and functional blocks, in practice, all components shown within the dashed box 80 are suitably provided by a suitably programmed microprocessor. . The programming is within the skill of a skilled programmer,
Given the functions to be achieved as explained above.
インダクタは、1個のコイルとして示されているが、
他の形態、例えばコイン通路を横切って対向し、並列も
しくは直列の順接続あるいは逆接続状態に接続される1
組のコイル、を備えても良い。Although the inductor is shown as a single coil,
Other forms, such as opposing across the coin path and connected in a parallel or series forward or reverse connection 1
Sets of coils.
説明したように、測定量は、発振周波数がピーク値に
ある時に生成されるが、知られているように、コインが
コイルを通過する間の他の時間に有効な測定量をとるこ
とも可能であり、図11及び12の技術を同様にその方法に
用いることもできる。所定金種の同一の受納可能なコイ
ンはある程度特性が変わるという事実を考慮するため
に、いずれの実施例においても受納性をチェックするた
めに行なわれるどんな比較も、例えば、上下限により限
定された範囲の形式で基準値を備えるか、または正確な
基準との比較の前に測定値に許容誤差を適用することに
よって、このことを考慮に入れるであろうということが
理解されるであろう。全ての基準値を、例えばマイクロ
プロセッサのメモリまたは独立したデジタルメモリ内に
記憶するか、または、必要な時はいつでも、記憶された
コイン関連情報から計算することができる。As described, the measurand is generated when the oscillation frequency is at the peak value, but it is also possible to take a measurable measurand at other times while the coin passes through the coil, as is known And the techniques of FIGS. 11 and 12 can be used in the method as well. In order to take into account the fact that identical acceptable coins of a given denomination vary in character to some extent, any comparison made to check acceptability in any embodiment is limited, for example, by upper and lower limits. It will be understood that this may be taken into account by providing a reference value in the form of a given range, or by applying a tolerance to the measurement before comparison with the exact reference. Would. All the reference values can be stored, for example, in the memory of a microprocessor or in a separate digital memory, or can be calculated from the stored coin-related information whenever necessary.
フロントページの続き (72)発明者 ベイリー,ジョン ウィリアム イギリス.アールジー6 2ユーティ ー,バークシャー,リーディング,エア ーリィ,アダムズ ウェイ 18 (72)発明者 ラルフ,アラン イギリス.エスオー42 7ダブリュデ ー,ハンプシャー,ニアー ブロッケン ハースト,イースト ブルダー ロード (番地なし) (72)発明者 チットルボロー,マイケル イギリス.エッチピー10 ゼロエヌピ ー,バックス,ハイ ウィユム,ウッド バーン ムア,ファルコンズ クロフ ト,シェリー クロウズ 3 (72)発明者 サガディ,カーリィ アメリカ合衆国.19335 ペンシルヴァ ニア,ダウニングトン,コンレィズ ウ ェイ 115 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G07D 5/08 Continuation of front page (72) Inventor Bailey, John William UK. RG 62 Utility, Berkshire, Reading, Airlie, Adams Way 18 (72) Inventor Ralph, Allan United Kingdom. S.O. 427. Doubled, Hampshire, Near Brockenhurst, East Boulder Road (no address) (72) Inventor Chittleborough, Michael United Kingdom. H.P. 10 Zero N.P., Bucks, High Wiyum, Wood Burn Moor, Falcons Croft, Shelly Crows 3 (72) Inventor Sagadi, Curly United States. 19335 Pennsylvania, Downington, Conlays Way 115 (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) G07D 5/08
Claims (23)
あって、投入コインをインダクタにより生じた振動磁界
にさらす工程、 該インダクタのリアクタンスと損失を測定する工程、コ
インが該磁界内にないときのインダクタのリアクタンク
と損失を表わすインピーダンス平面におけるコイン不在
点に対する、コインが該磁界内にあるときに該測定で得
られたインダクタンスのリアクタンスと損失を表わす該
インピーダンス平面におけるコイン存在点の変位を表わ
す変位線の前記インピーダンス平面における方向が、該
インピーダンス平面において検査コインのためにあらか
じめ定められた基準方向と一致するかどうかを決定する
工程とからなるコイン検査方法。1. A method for inspecting a coin in a coin inspection device, comprising: exposing a coin to an oscillating magnetic field generated by an inductor; measuring reactance and loss of the inductor; Of the displacement line representing the displacement of the coin present point in the impedance plane representing the reactance and loss of the inductance obtained in the measurement when the coin is in the magnetic field with respect to the reactant tank and the coin absent point in the impedance plane representing the loss. Determining whether the direction in the impedance plane matches a predetermined reference direction for the test coin in the impedance plane.
クタによってコイン通路に振動磁界を発生するようにし
ている回路と、該インダクタのリアクタンス及び損失を
測定する手段と、コインが該磁界内にないときのインダ
クタンスのリアクタンスと損失を表わすインピーダンス
平面におけるコイン不在点に対する、コインが該磁界内
に在るときに該測定で得られたインダクタンスのリアク
タンスと損失を表わす該インピーダンス平面におけるコ
イン存在点の変位を示す変位線の前記インピーダンス平
面における方向が、該インピーダンス平面において検査
コインのために予め定められた基準方向と一致するかど
うかを決定する手段とからなるコイン検査装置。2. A circuit including a coin path and an inductor, wherein the inductor generates an oscillating magnetic field in the coin path, means for measuring reactance and loss of the inductor, and when the coin is not in the magnetic field. FIG. 6 shows displacement of a coin present point in the impedance plane representing the reactance and loss of inductance obtained in the measurement when a coin is in the magnetic field with respect to a coin absent point in an impedance plane representing reactance and loss of inductance of FIG. Means for determining whether the direction of the displacement line in the impedance plane matches a predetermined reference direction for the test coin in the impedance plane.
ンダクタのリアクタンス及び損失を測定する前記手段は
位相識別回路網を含み、及びインダクタを駆動する信号
源を含む装置。3. Apparatus according to claim 2, wherein said means for measuring inductor reactance and loss includes phase discrimination circuitry and includes a signal source for driving the inductor.
記信号源は定電流源である装置。4. The apparatus according to claim 3, wherein said signal source is a constant current source.
ンダクタのリアクタンス及び損失を測定する前記手段は
位相識別回路網を含み、及び真のリアクタンス及び損失
軸に対する位相識別軸のインピーダンス平面における角
度変位を測定するための手段を含む装置。5. The apparatus of claim 3 wherein said means for measuring inductor reactance and loss comprises a phase discrimination network, and the angle in the impedance plane of the phase discrimination axis with respect to the true reactance and loss axis. An apparatus comprising means for measuring displacement.
記角度変位を減少させるために、前記位相識別回路網が
動作する位相識別軸を角度的にシフトするための手段を
含む装置。6. Apparatus according to claim 5, including means for angularly shifting a phase identification axis on which said phase identification network operates to reduce said angular displacement.
記確認手段は、前記角度変位測定量から引き出される補
償係数を加えるための手段を含む装置。7. The apparatus according to claim 5, wherein said checking means includes means for adding a compensation factor derived from said angular displacement measurement.
アクタンス及び損失軸のうちの1つに対する角度として
前記基準方向を設定するための手段を含む装置。8. Apparatus according to claim 2, including means for setting said reference direction as an angle with respect to one of the reactance and loss axes.
ンダクタのリアクタンス及び損失を測定するように適合
された位相識別回路網を含み、前記確認手段は、位相識
別軸のうちの1つに対して前記変位線の角度を評価する
ように適合される装置。9. Apparatus according to claim 8, including phase identification circuitry adapted to measure reactance and loss of the inductor, wherein said identification means is coupled to one of the phase identification axes. An apparatus adapted to evaluate the angle of the displacement line for the same.
前記確認手段は、前記角度変位測定量から引き出される
補償係数を加えるための手段を含み、前記補償係数印加
手段は、測定された位相識別軸の角度変位と前記評価さ
れた変位線の角度を合体するように適合される装置。10. The apparatus according to claim 9, wherein:
The checking means includes means for adding a compensation coefficient derived from the angular displacement measurement amount, and the compensation coefficient applying means combines the measured angular displacement of the phase identification axis and the angle of the evaluated displacement line. A device that is adapted to:
測定手段は、さらに、コイン不在時のインダクタのリア
クタンス及び損失を測定して、コイン不在時のインダク
タのリアクタンス及び損失を表わす点を設定するように
適合され、コイン存在測定量及びコイン不在測定量から
前記変位線の方向を確認するための手段を含む装置。11. The apparatus according to claim 2, wherein:
The measuring means is further adapted to measure the reactance and loss of the inductor when the coin is absent, and to set a point representing the reactance and loss of the inductor when the coin is absent, from the coin presence measured amount and the coin absence measured amount. An apparatus comprising means for confirming the direction of the displacement line.
測定手段に、コインが検査される度にコイン不在時の測
定量をとらせるための手段を含む装置。12. The apparatus according to claim 11, wherein:
An apparatus including means for causing the measuring means to take a measured amount when the coin is absent every time the coin is inspected.
インピーダンス平面における方向が前記基準方向であり
かつインピーダンス平面における位置がコイン不在点を
介して伸びるようになっている基準変位線の表示を提供
するための手段を含み、前記確認手段は、コイン存在時
のリアクタンス及び損失測定量が実質的に基準変位線上
にある点を限定するかどうかを確認するように適合され
る装置。13. An apparatus according to claim 2, wherein:
A means for providing an indication of a reference displacement line whose direction in the impedance plane is the reference direction and whose position in the impedance plane extends through the point at which the coin is absent; A device adapted to ascertain whether the reactance and loss measurements of the sub-range substantially limit a point lying on the reference displacement line.
前記確認手段は、インダクタのコイン不在時の全インピ
ーダンスベクトルに対する前記変位線の角度を評価する
ように適合される装置。14. An apparatus according to claim 2, wherein:
Apparatus adapted to evaluate the angle of the displacement line with respect to the total impedance vector of the inductor in the absence of a coin.
インピーダンス平面におけるインダクタのコイン不在時
の全インピーダンスベクトルとして前記基準方向を設定
するための手段を含む装置。15. The device according to claim 14, wherein
Apparatus including means for setting said reference direction as the total impedance vector of the inductor in the absence of a coin in the impedance plane.
インダクタのそれぞれリアクタンス及び損失に依存する
信号が処理される共通経路と、リアクタンス依存信号に
オフセットを加えて、その値を抵抗依存信号の値と釣り
合うように実質的に減少させるための手段とを含み、前
記確認手段は、リアクタンス依存信号のコイン存在値及
びコイン不在値の差分を用いるように適合される装置。16. The apparatus according to claim 2, wherein:
A common path in which the reactance and loss dependent signals of the inductor are processed, and means for adding an offset to the reactance dependent signal to substantially reduce its value to match the value of the resistance dependent signal. An apparatus adapted to use the difference between the coin presence value and the coin absence value of the reactance dependent signal.
前記共通経路から、信号はさらに別の共通経路に進み、
前記確認手段は、前記確認工程におけるリアクタンス依
存信号及び損失依存信号の両方のコイン存在値及びコイ
ン不在値の差分を用いるように適合され、前記さらに別
の共通経路の前に、各信号のコイン不在値がさらに別の
共通経路の構成要素のダイナミックレンジの端部に近く
なり、それにより前記構成要素のダイナミックレンジを
最大限に利用するように信号のどちらかまたは両方にオ
フセットを加えるための手段が備えられる装置。17. The apparatus according to claim 16, wherein:
From said common path, the signal goes to yet another common path,
The confirmation means is adapted to use the difference between the coin presence value and the coin absence value of both the reactance dependent signal and the loss dependent signal in the confirmation step, and before the further common path, the coin absence value of each signal. The value approaches the end of the dynamic range of yet another common path component, so that means for adding an offset to one or both of the signals to maximize the dynamic range of said component is provided. Equipment provided.
前記基準方向は特定のコインタイプに適しており、前記
確認手段は、さらに、インダクタのコイン不在値及びコ
イン存在値の差分が同じ特定のコインタイプに適する基
準値に一致するかどうかを確認するように適合される装
置。18. The apparatus according to claim 2, wherein:
The reference direction is suitable for a specific coin type, and the checking means further checks whether a difference between a coin absence value and a coin presence value of the inductor matches a reference value suitable for the same specific coin type. Equipment that is adapted to.
前記インダクタで生じる発信磁界の周波数は、前記変位
線の方向が検査されるコインの厚さによって影響を受け
る ほど十分に低くなっている装置。19. The apparatus according to claim 2, wherein:
A device wherein the frequency of the transmitted magnetic field generated by the inductor is low enough that the direction of the displacement line is affected by the thickness of the coin being inspected.
前記周波数は、コイン材料に関するその表皮深度がコイ
ンの厚さの1/3以上になるほど十分に低くなっている装
置。20. The apparatus according to claim 19, wherein
The device wherein the frequency is low enough such that its skin depth for the coin material is at least 1/3 of the coin thickness.
前記インダクタはコイン通路の片側のみにある装置。21. The apparatus according to claim 2, wherein
A device wherein the inductor is on only one side of the coin path.
コインがインダクタを通過する間に極値に達する前記変
位線の方向を検出するための手段を含み、前記確認手段
は前記極値の方向を用いるように適合される装置。22. The apparatus according to claim 2, wherein
Apparatus comprising means for detecting the direction of the displacement line that reaches an extremum while the coin passes through the inductor, wherein the confirmation means is adapted to use the direction of the extremum.
前記確認手段は、コインが縁に沿ってインダクタを通過
するにつれて、前記変位線の方向を繰り返し評価して、
評価の結果から変位線の方向が極値にある時を検出する
ように動作可能になっている装置。23. The apparatus according to claim 22, wherein
The checking means repeatedly evaluates the direction of the displacement line as the coin passes through the inductor along the edge,
A device operable to detect when the direction of the displacement line is at an extreme value from the results of the evaluation.
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