专利名称：硬币识别器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种硬币识别器。
US-A-4 474 281公开了一种硬币识别装置，其中有两束光线大体上在所测硬币的平面上穿过硬币识别器的硬币通道。光线在硬币通道中沿硬币的运动方向被隔开。通过测定每束光线被经过的硬币遮断的时间长度、测定硬币穿过光线时的速度、从时间长度和速度导出两个直径值并将结果值平均来确定硬币直径。所得的平均值与遮断光线的硬币的直径成比例。
如果US-A-4 474 281中的装置要正常工作，所测的硬币在遇到第一束光线之前必须自由下落。由此就出现了一个问题，即难于制造一个有足够的跑合(run-in)使硬币在遮断第一条光线之前保持自由下落的紧凑的识别器。这个问题对某些娱乐场使用的大个辅币的识别器的情况特别突出。
DE-A-2,724,868公开了一种根据硬币前沿到达下参考位置与硬币后沿离开上参考位置之间的时间来检测硬币直径的装置。然而，这个装置有两个缺点。第一，当硬币到达上参考位置时启动一个计数器。因此，上参考位置必须位于距硬币入口至少为最大的可接受硬币的直径的地方。第二，在该例中，对直径小于两个参考位置的间距的硬币不能采用根据硬币前沿到达下参考位置与硬币后沿离开上参考位置之间的时间来检测硬币直径的装置。
GB-A-1,405,936公开一种硬币识别装置，它包括确定沿硬币通道间隔的第一和第二参考位置的装置、用于检测硬币后沿通过第一参考位置和硬币前沿到达第二参考位置的探测装置，和根据探测装置的输出确定所测硬币速度的处理装置。而硬币的直径用另外的探测器来检测。
在下文中，名词“硬币”代表硬币、辅币和任何代表价值的类似东西。
本发明的一个目标在于克服现有技术的上述缺点。
根据本发明的第一个方面，提供有一个硬币识别装置，它包括确定沿硬币通道间隔的第一和第二参考位置的装置、用于检测硬币后沿通过第一参考位置和硬币前沿到达第二参考位置的探测装置，和用于根据上述后沿通过第一参考位置和上述前沿到达第二参考位置来检测所测硬币的直径的处理装置，该识别装置的特征在于处理装置检测所测硬币的直径与上述前沿到达第一参考位置无关。处理装置最好根据上述后沿经过第一参考位置和上述前沿到达第二参考位置之间的时间来检测硬币的直径。
在本发明的某些实施例中，所测直径为所测硬币的物理直径。然而，在其它实施例中，直径是根据代表与直径有关的特性的特征信号来测定，但也取决于象所测硬币材料这样的其他因素。在应用中，参考位置在硬币运动方向上并非尺寸无穷小。
由于与直径相关的特征性测定是根据硬币离开第一参考位置的时间，所以不需要现有技术所需的跑合。实际上，第一参考位置可以设置成使得硬币在完全进入识别器之前就可以穿过它。
由于所测硬币与通道壁间的摩擦和其他因素的结果，硬币穿过光线的速度是不确定的，为此一般就需要某种修正。但是，如果参考位置的间距等于相关硬币的直径，就不需要修正。这是因为，对于一个有效的硬币，不管硬币的速度如何，在前沿进入下参考位置的同时，后沿离开上参考位置。因此，在一种优选实施例中，参考位置要根据识别器要接收的一类硬币的直径大小来隔开。可以增加其它的参考位置，每一个参考位置根据识别器所要接收的一类硬币的直径大小来与第一参考位置隔开。但是，如果要接收多种金额的硬币，那么这种设计的复杂程度就会不受欢迎。
为了避免这种不希望有的复杂性，另一个优选实施例包括测定通过参考位置的硬币的与速度有关的值的装置，其中，处理装置进一步响应于所测硬币的与速度有关的值来产生特征信号。
确定与速度有关的值的该装置可以包括测定后沿通过第一参考位置和后沿通过第二参考位置间的时间的装置。但是，如果硬币接受口仅距第二参考位置以下只有很短的距离，用第一和第二参考位置来确定速度就不理想了。在这种情况下，可能没有足够的时间在做出是否开启接受口之前处理硬币的特征信号。为了克服这种情形，用于确定与速度有关的值的装置可以包括位于第一参考位置之下的第三参考位置和另外的用于检测上述前沿到达第三参考位置的探测装置，其中处理装置响应于该探测装置以根据上述前沿到达第二参考位置和上述前沿到达第三参考位置间的时间导出所述与速度有关的值。因此，所有的硬币特征数据在硬币完全通过最后的参考位置之前得到。
处理装置最好根据下式的结果产生特征信号(t1-t2)(t3-t2)]]>其中t1是后沿通过上第一个参考位置的时刻，而t2和t3是前沿到达第二和第三参考位置的时刻。
采用某些类型的探测器，所测硬币的前沿点和后沿点大体在硬币的周边上。但是，其他探测器的检测结果则意味着前沿点和后沿点将位于硬币周边沿径向向内，并分别位于与硬币运动方向垂直的硬币直径的两侧。
探测装置最好包括一束穿过硬币路径的辐射光线束一个检测该光束的检测器和用于每一个上述参考位置。更为优选的是，硬币路径最好具有能容纳所测硬币厚度的深度、能容纳硬币直径的宽度和能使所测硬币能沿边通过的长度，其中探测器装置包括位于通道一侧的使上述辐射光线束穿过通道宽度的发射装置和与对应的发射装置相对的检测器。如果光束是密排的，最好相邻的光束以相反的方向穿过硬币通道。这就避免了一个光束被另一个光束的光电探测器检测到。
但是，可以使用其他形式的探测器。例如，探测装置可以包括感应探测器。在一个采用感应探测器的优选实施例中，硬币路径具有能容纳所测硬币厚度的深度、能容纳硬币直径的宽度和能使所测硬币能沿边通过的长度，其中的探测装置包含一个大体上与路径的宽度方向平行设置而且缠绕轴大体上与硬币沿路径运动的方向平行的细长的电感器。
在另一个实施例中，探测装置包括一个与每个参考位置相连的压电元件，压电元件被设置用来当硬币通过时受压以产生电信号。至少其中一个压电元件最好包括一个弹簧片用来当通过的硬币移动它时压迫压电膜。
根据本发明的第一个方面，还提供了一个包括以下步骤的识别硬币的方法
a)使一个硬币沿边运动通过第一和第二参考位置，参考位置彼此相对固定；并且b)测定硬币后点通过第一参考位置和硬币的前点到达第二参考位置间的时间差；其特点在于c)根据上述时间差确定硬币直径，而与所述前点到达第一参考位置无关。
最好，根据本发明的一个方法包括产生一个与速度有关的值的步骤，其中，上述与速度有关的值用于导出硬币的特征值。更为优选的是，这样一个方法包括以下步骤d)使一个硬币沿边运动通过第三参考位置；e)测定上述前点到达第二参考位置和上述前点到达第四参考位置之间的时间差；f)根据所述时间差导出一个代表硬币速度的值。
最好使用光学探测装置来检测硬币周边的后点通过第一参考位置和硬币周边的前点到达第二参考位置。但是，感应探测装置或压电探测装置可以用于测定上述一个或多个时间差。
在许多情况下，仅仅测定圆片的直径不足以确定它是否是预定一组硬币类型的有效成员。一般，另外的信息用感应探测器获得。在一类感应探测器中，在硬币通道的旁边装有一个线圈，其轴垂直于沿通道运动的硬币平面。如果探测器绕成圆形或方形，则在紧凑的硬币识别器中不希望使用这些感应探测器，因为这增加了通道所需的长度。但是，减小线圈在所测硬币运动方向上的尺寸，会导致性能不可接受的降低。
这个问题的一个解决方法是采用所谓的“卷绕”线圈。设置卷绕线圈使得所测硬币沿线圈轴通过。但是，这些线圈不能打开维修或取出堵塞的硬币。这往往需要比所测硬币通过所需的间隙更宽的间隙，会导致灵敏度的降低。
克服现有技术识别器的线圈装置的上述缺点也是本发明的一个目标。
根据本发明的第二个方面，提供有一种硬币识别器，它包括确定所测硬币的通道的装置，这个通道具有能容纳所测硬币厚度的深度、能容纳硬币直径的宽度和能使所测硬币能沿边通过的长度，和一个感应式硬币探测装置，它包括一个位于通道边上并被设置成与通道中的硬币的主面感应耦合的线圈部件，其特点在于线圈部件被设置成使由其产生的磁场在通道的宽度上大体为常量。
感应式硬币探测装置最好包括横跨通道的深度彼此相对的并且其轴大体上平行于在通道中通过探测装置的硬币的运动方向的第一和第二线圈。采用这种设置，线圈可以在同相和反相工作模式之间切换。当然，采用卷绕线圈不能完成这一点。
这个或每一个线圈最好在一个至少与通道宽一样长的磁性材料线圈架上绕成细长的椭圆形或长方形。有利的是，这个或每一个线圈包括一个细长的I字型截面的线圈架。但是，也可以使用一个E型或C型截面的线圈架。如果线圈架是E型截面的，线圈可以绕在上臂、下臂或中间臂上。如果线圈架是C截面型的，线圈可以绕在任何部分。
识别器最好包括屏蔽装置以便对这个或每一个线圈的不紧靠通道的部分进行磁性屏蔽。
根据该第二方面的识别器中所采用的线圈的细长形状使得能做出更紧凑的识别器。另一方面，所节省的空间能用于另外的相同或不同类型的探测器。因为这些线圈的绕组包括在整个宽度上平行于硬币通道的部分，所以在通道中产生的磁场大体上不变地穿过通道的宽度。因此，从这些线圈得到的对硬币通过的响应与硬币在通道的宽度上的位置无关。这对硬币自由下落通过感应探测装置的情况特别有利，因为硬币的路径不能固定控制。
这些线圈的形状的另一个好处在于它们比用于现有技术的识别器的线圈更易于屏蔽。
已经发现这种类型的线圈对通过的硬币的响应比现有技术的设计更呈线性。
根据本发明的第三个方面，提供了一种硬币识别装置，它包括一条有足够的深度来容纳所测硬币的厚度的硬币路径，其中在部分上述深度中确定的壁可以改变位置以改变上述深度。最好安装一个凸轮以作用于上述壁以改变其位置。更为优选的是，一个探测线圈安装在上述壁上以探测沿硬币路径运动的硬币。
尽管当单独使用时本发明的不同方面提供了显著的优点，但特别适于识别大个“娱乐场”辅币的紧凑型识别器可以通过同时应用第一和第二个方面来制成。在这种识别器中，感应式硬币探测装置最好位于上硬币探测点和随后的第一个下硬币探测点之间。
现在将通过举例，参照附图对本发明的实施例进行描述，其中
图1表示一个根据本发明的第一个实施例的去掉了前盖的识别器；图2是沿图1中识别器的AA线的截面图；图3是图1中的识别器的电路框图；图4a至图4e表示了一个硬币通过图1中的根据本发明的第一个实施例工作的去掉了前盖的识别器中的光探测点；图5表示一个根据本发明的第二个实施例的识别器；图6a至图6e表示了一个小硬币通过图1中的根据本发明的第二个实施例工作的识别器中的光探测点；图7a至图7d表示了一个大硬币通过图1中的根据本发明的第二个实施例工作的识别器中的光探测点；图8表示一个根据本发明的第三个实施例的去掉了前盖的识别器；图9是沿图8中识别器的AA线的截面图；图10是图8中的识别器的电路框图；图11a至图11d表示了一个小硬币通过图8中的根据本发明的第三个实施例工作的识别器中的光探测点；图12a至图12e表示了一个大硬币通过图8中的根据本发明的第三个实施例工作的识别器中的光探测点；图13是一个探测线圈的部件分解图；图14是图13中所示的探测线圈的截面图；图15表示一个根据本发明的第四个实施例的识别器；图16是图15中的识别器的电路框图；图17表示一个根据本发明的第五个实施例的识别器；图18是图17中的识别器的电路框图19表示了由图18中的接口电路所产生的信号；图20表示一个适于替代用于图1、5和8中的识别器的光学探测器的压电探测器；图21表示了一个硬币通过图20中所示的探测器；图22表示一种适于图1、5和8中的识别器的改进型。
参照图1和图2，硬币识别器壳体1确定了一个矩形横截面的硬币通道2。通道2包括装有各种探测装置3的直的垂直上部2a和较宽的下部2b。接受口4被设置用于将硬币沿路径A或B转向。接受口4一般拦住路径A，但如果探测点3的信号表明一个有效的硬币塞入了识别器，路径A将被打开。通道2的上部2a其宽度w比最大的相关硬币的直径大，深度b比相关硬币的最大厚度大。通道的上部2a的入口呈喇叭状，以便使带有一个硬币塞口(未表示出来)的识别器的对中得到简化。
更详尽地考察探测点3，上光探测点包括一个安装在识别器壳体1上的带有透镜的发光二极管(LED)6，用于通过向通道2开口的狭缝7发出一个横穿通道2的宽度w的光束U。狭缝7横贯通道上部2a的整个深度b。带有透镜的光电探测器8被对中设置以接受发光二极管6发出的光束，从而形成了上光探测点。下光探测点类似地由一个有透镜的发光二极管(LED)9、一条狭缝10和一个带有透镜的光电探测器11构成，以便发出一个横穿通道2的光束D，并安装在距上探测器之以下很近的地方。两个细长的读出线圈12安装在上和下光探测点之间。探测线圈12被纵向压入相应的横贯通道上部2a的宽度w的狭缝中。探测线圈12将在下面得到更详细地描述。
参照图3，发光二极管6、9由发光二极管驱动电路15驱动以发出上和下光束U、D。尽管也可以使用可见光，但发光二极管6、9一般发出红外辐光射。因此，可以理解这里所使用的光线包括可见和非可见的辐射光。
光电探测器8、11与当硬币沿通道2下落通过探测点3时，随上和下光束U、D被遮断而产生数字信号x1、x2的接口电路16相连。硬币信号x1、x2被送到微处理器17。如我们英国专利申请第2 169 429号中所解释，线圈12与通过的硬币5的感应耦合产生取决于所测硬币类别的线圈视在阻抗的变化。这一视在阻抗变化经线圈接口电路18的处理以产生一个随视在阻抗变化的硬币参数信号x3、x4。
微处理器17在存储于电可擦可编程只读存储器19中的程序的控制下，根据信号x1、x2、x3、x4进行识别处理。
作为微处理器17完成的识别过程的结果，如果硬币被判定是有效硬币，一个信号将被送到门驱动电路20，以便开启接受口4(图1)允许硬币进入接受路径A。微处理器17在线路21上也产生一个输出，它包含一个代表硬币面值的信用代码。
根据来自探测线圈的信号进行的硬币有效性的判定在技术上已经众所周知，在这里不再详细描述。
根据第一个实施例，现将参照图4a至图4e描述硬币直径的测定功能的操作。在这一实施例中，上和下光束U、D之间的间距由识别器要识别的硬币或辅币的直径决定。
参照图4a，一个硬币25，进入通道2(图1)，首先遮断上光束U。除非硬币的厚度与通道2的深度b一致，否则光束U将不能被完全遮住。但是，在任何情况下，光电探测器8(图1)检测到的光强都会有明显减弱。因此，将光电探测器8的输出与一个参照值相比较来判定接受到的光强是否已经减弱，以表明硬币是否进入了上光束U。如果检测到了进入，信号x1的状态会变化。这一状态的变化对硬币直径的测定并不重要，但可以方便地用作微处理器17(图3)的唤醒信号。
参照图4b，当硬币25持续沿通道2下落时，它持续遮断上光束，至少部分地遮断，则信号x1的状态被保持。
参照图4c，如果硬币25属于所要的类型，它恰好在离开上光束U的同时遮断下端光束D。这实际上导致信号x1和x2的状态同时变化。换句话说，t1＝t2。在实践中，因为零件的公差或象温度等环境因素，t1可能并不严格等于t2。因此，当微处理器17(图3)检测到x1回复到初始状态或者x2的状态发生变化从而表明存在硬币时，它等待另一个信号是否在预设的时限内发生适当的状态变化。如果另一个信号在预设的时限内发生了相应的状态变化，而且与从线圈12(图1)得到的感应测试数据相符，则微处理器17(图3)向门驱动电路20(图3)发出一个信号以开启接受口4(图1)。
图4d和图4e表示硬币25离开探测点4。
可以理解，可以增加更多的下光束，且根据其他硬币或辅币的直径与上光束间隔，以便能识别更多类型的硬币或辅币。
现在将将参照图3、5、6a至6e和7a至7d描述本发明的第二个实施例，其中，相同的零件与图1及图2中具有相同的参考标号。
参照图5，识别器的结构与图1和图2中的大体相同。但是，现在接受口安装在另一个部件(未表示出来)中。结果，在探测点3和接受口之间有一个更大的落差，为确定硬币的有效性提供了更多的时间。这个识别器的电路如图3所示。但是，电可擦可编程只读存储器19将存储一个反映不同识别方法的不同的程序用于微处理器。
参照图6a，一个硬币25，进入通道2(图1)，首先遮断光束U。如果检测到了进入，信号x1的状态就发生变化。这个状态的变化对测定硬币的直径并不重要，但可以方便地用作微处理器17的唤醒信号。
参照图6b，当硬币25继续沿通道2下落时，它继续遮断上光束U，至少部分的地遮断，则信号x1的状态被保持。
参照图6c，当硬币25离开上端光束U时，信号x1回复到初始值。这个状态的变化被微处理器17知道并存储一个代表这个事件的时刻的值t1。不久以后，硬币遮断下光束D，导致信号x2的状态变化。这个状态的变化也被微处理器17知道并存储一个代表这个事件的时刻的值t2。
参照图6d，当硬币继续沿通道2下落时，它继续遮断下光束D，至少部分地遮断，则信号x2的状态被保持。
参照图6e，当硬币25离开下光束D时，信号x2回复到初始的状态。这一状态的变化被微处理器17记录并存储一个代表这一事件的时刻的值t3。
这样，一个硬币通过光束U、D后，微处理器17就得到三个值t1、t2和t3，从中可以导出一个代表硬币直径的值。如果假设硬币通过探测光束U、D的速度u是恒定的，则硬币在一个给定时间内通过的距离s由下式给出s＝ut(1)因为知道光束之间的距离ss并知道硬币通过那段距离所用的时间，即硬币离开上光束和硬币离开下光束之间的时间，所以硬币的速度可以算出。因此，从(1)式u=st---(2)]]>用s替代ss并用测得的时间替代t，得u=ss(t3-t1)---(3)]]>现在，硬币运动了距离s0时离开了上光束U，硬币运动了距离s0+ss-d时遮断下端光束，其中的d是硬币的直径。因此，从上式(2)和(3)s0=ss(t3-t1)*t1---(4)]]>和s0+ss-d=ss(t3-t1)*t3----(5)]]>从(5)减去(4)，得ss-d=ss(t3-t1)*(t2-t1)---(6)]]>因为ss是常数，为表征一个硬币的直径只有(t2-t1)(t3-t1)---(7)]]>需要计算。
参照图7a至图7d，可以看出，硬币25在离开上光束U之前遮断下光束D。这意味着t2在t1之前。虽然计算(7)时产生了一个负的结果，但不会引起任何问题，因为，从(6)可以看出，负值仅仅表示硬币的直径比光束的间距大。因此，对于一个大硬币，(7)的计算结果仍表征这个硬币的直径。
现在将参照图8、9、10、11a至11e和12a至12h描述本发明的第三个实施例，其中，相同的零件与图1至图7中具有相同的参考标号。
参照图8和图9，提供了另外一个光学探测点，包括一个发光二极管30、一个狭缝31和一个光电探测器31。
参照图10，电路与上述第一个实施例大体相同，最大的差别在于存储在可擦可编程只读存储器19中的程序。但是，发光二极管驱动电路15改为驱动三个发光二极管5、7和30，而光电探测器接口电路16改为处理从三个光电探测器6、8、和31来的信号并输出另外一个信号x5。
现将描述如图8和图9所示的识别器的工作。但是，将省掉依赖于硬币的检测的详细描述，因为合适的技术在技术领域中已经很清楚了。
参照图11a，一个硬币25，进入通道2(图8)，首先遮断上光束U。如果检测到了进入，信号x1的状态就变化。这一状态的变化对硬币直径的测定并不重要，但可以方便地用作微处理器17的唤醒信号。
参照图11b，当硬币25继续沿通道2下落时，它持续遮断上光束U，至少部分遮住，并且信号x1的状态被保持，直到当信号x1回复到初始值时硬币25离开上光束U。这一状态的变化被微处理器17得到并存储一个代表这个事件的时刻的值t1。不久以后，硬币遮断第一个下光束D1，导致信号x2的状态变化。这一状态的变化也被微处理器17得到并存储一个代表这个事件的时刻的值t2。
参照图11c，当硬币继续沿通道2下落时，它持续遮断下光束D1，至少部分遮住，并且信号x2的状态被保持。接着，硬币25遮断第二个下光束D2，导致信号x5的状态变化。这一状态的变化被微处理器17得到并存储一个代表这个事件的时刻的值t3。
最后，参照图11e，当硬币25离开每一个下光束D、D2时，相应的信号x2和x5就回复到它们的初始值。
在上述第二个实施例中，速度的修正根据硬币25离开两个光束U、D的时间来进行。这有一个不足之处，在于限制了在硬币到达接受口4之前用于进行识别计算的时间。本实施例通过第二个下光束D2解决了这个问题，它使硬币的速度更早被测定，因为为此检测了下光束D1和D2被硬币前沿的遮挡。因此，硬币的速度能够在它通过第二个下光束D2之前被测定。
现在，因为速度修正是根据硬币前沿通过下光束D1和D2间的距离ss1所用的时间，所以上面的式(6)变为ss0-d=ss1(t3-t2)*(t2-t1)]]>或者ss0+ss1-d=ss1(t3-t2)*(t3-t1)---(8)]]>其中，ss0是上光束U和第一个下光束D1之间的距离。
因此，因为ss0和ss1是常数，硬币就能通过计算下式根据其直径而被表征(t2-t1)(t3-t2)]]>或者(t3-t1)(t3-t2)---(9)]]>参照图12a至图12h，可以看出，t2发生在t1之前。如果用(9)中第一式，将得到一个负的结果。但是，与在依照第二实施例的识别器中使用大硬币的情况一样，负值不影响用其直径来表征硬币的有效性。
上述实施例的一个好处是光束可以被布置成使得对于相关的硬币，处理装置在比硬币下落通过探测点所需时间短的时间间隔内收到所有的时间信息。
现将详细描述在图1、2、5、8和9中的识别器中使用的线圈12。
参照图13，线圈12包括一个用来缠绕绕组43的细长的I字型截面的线圈架42。线圈架42由象烧结铁氧体或粘在聚合物中的铁之类的高导磁性材料做成，例如粘在聚合物中的91％的氧化铁。因此，如果线圈架42不导电，它可以既作为磁芯又作为在其上直接缠绕绕组43的绕线架。
一个磁性屏蔽罩44包括一个在每一端带有一个垂直伸出的凸缘的细长的元件。磁性屏蔽罩44被设置成与线圈12相连以使绕组43被细长元件沿着线线圈架42的一个长边完全盖住，并且至少部分在线圈架42的端部被盖住。磁性屏蔽罩44的目的在于增大线圈12的Q，也为了降低线圈40和41对电磁干扰(EMI)的敏感度以及由线圈发出的除了进入识别器的硬币通道2(图1)以外的电磁能。
参照图14，当线圈12被激励时，磁场45进入硬币通道2中，主要在I型线圈架42的上面和下面的横档之间。沿通道2通过的硬币25与进入的磁场45相互感应，改变了线圈12的视在阻抗。
在本发明前面的实施例中，硬币的直径由上述的光探测点测定。同时，在我们的欧洲专利申请公开文本No.O 599 844中提出，一个或多个线圈12可被激励。硬币25与磁场45相互感应的效应被线圈接口电路18检测到，并向微处理器17输出信号x3和x4。于是，微处理器17就根据光探测过程所产生的信号x1、x2和x5及由感应探测过程所产生的信号x3和x4来判断所测硬币是否有效。如果硬币有效，微处理器向门驱动器20发出一个信号来开启接受口4。
微处理器17在存储于电可擦写可编程只读存储器19中的程序的控制下根据信号x1、x2、x3和x4执行识别过程。
作为微处理器17进行的识别过程的结果，如果硬币被判定为一个真硬币，一个信号被送往门驱动器电路20以开启接受口4(图1)，从而允许硬币沿接受路径A运动。微处理器17在线路21上也产生一个输出，它包含一个代表硬币面值的信用代码。
参照图1、5和8，反射性窄条100被安装在每个发光二极管6、9和30与相应的光电探测器8、11和32之间的通道2的壁上。反射性窄条100通过减少通道壁吸收的光的量增大了当不存在硬币时在光电探测器8、11和32处的光强。结果，由于硬币的通过而造成的光电探测器8、11和32处的光强的减小比没有反射性窄条100的情况更明显。这使精确检测通过的硬币的边沿更容易。
反射性窄条100也解决了发光二极管6、9和30不能使光直着穿过硬币通道的问题，从而使得装置对发光二极管6、9和30的取向及光实际发出的方向非常不敏感。当不存在反射性窄条100时，没对准的发光二极管导致出现没被照射的通道区域。如果硬币通过这些区域中的一个，它将不影响相关的光电探测器8、11和32处的光强。
例如，反射性窄条100可以用金属涂料涂在通道2的壁上或者用金属薄片粘在通道2的壁上而成。
现将参照图15和图16描述本发明的第四个实施例现，其中相同的零件与图1和图2中具有相同的参考标号。因为参照图13和图14所描述的线圈，在硬币运动的方向上较窄，所以有可能沿通道上部2a安装多个线圈。因此，有可能利用大体如上所述的线圈作为探测器来测定所测硬币的直径。
参照图15，一个识别器大体上与参照图8所描述的一样。但是，线圈12和光探测点被安装在与图8中所示的光探测点的位置相同的位置上的三个线圈对50、51和52(每对的一个线圈没表示出来)所代替。
参照图16，一个线圈接口电路18激励线圈对50、51和52，并处理由通过的硬币引起的视在阻抗变化来产生六个信号y1、y2、y3、y4、y5和y6。信号。y4、y5和y6是常规的硬币特征数据信号，并被送给微处理器17来判定象材料和厚度之类的硬币的特征。线圈接口电路18包括用于将每个线圈对的至少一个线圈50、51和52的输出与一个阀值相比较的比较器。
当硬币通过线圈对50、51和52中的每一个时，各个线圈信号的幅度先降低后升高。当这些信号跨过阀值时，各个比较器的输出改变状态，并产生与图11和图12中所示的信号相似的脉冲信号。于是硬币的直径值可以根据上面的式(9)测定。但是，由于线圈信号依赖于硬币的材料，而且有时依赖于硬币的厚度，所以直径值是视在或“电磁”直径。例如，一个锡币将表现为具有比相似尺寸用铁磁性材料做成的硬币小的“电磁”直径。尽管如此，用上面的式(9)测定的视在直径将根据相同材料的硬币的不同尺寸而变化。
除了监视硬币进入识别器外，从线圈对50、51和52得到的信号同时用于导出所测硬币的包括硬币材质的其他信息。例如，一对线圈可以被同相激励而另一对被反相激励，或者一个线圈对能够在同相和反相设置之间切换。一旦知道了材质，就有可能修正“电磁”直径来得到硬币的物理直径。但是，在实践中这是不需要的，因为，对于每个被接受的硬币，识别器可以存储一组数据以确定表征有效硬币的值的。存储的数据应包括代表硬币材料厚度以及“电磁”宽度的数据。因此，不需要测定所测硬币的实际物理直径，而只需“电磁”直径来与一个实验确定的值相比较。
现将参照图17、18和19描述本发明的第五个实施例，其中相同的零件与图1、2和15中具有相同的参考标号。
参照图17，识别器大体上与图15所示的一样，但去掉了最下面的线圈。这个实施例的电路设置(图18)与图16所示的相似。但是，因为只用两个线圈，所有只用两条常规的硬币特征信号线y4和y5。三个直径测定信号线y1、y2和y3被保留，但信号y3被以不同方式获得，且微处理器17的工作因此发生变化。
现将参照图19描述信号y1、y2和y3的获得。当硬币通过上面的线圈50时，相应的线圈信号的幅值上升到一个峰值接着又下降。线圈接口电路18将上面的线圈50的信号与第一个阀值TH1相比较，并且当线圈信号超过阀值TH1时输出一个脉冲信号y1。微处理器17检测到脉冲信号y1的下降边并存储时刻t1。当硬币通过下面的线圈51时，相应的线圈信号的幅值上升到一个峰值接着又下降。线圈接口电路18将这个信号与第一个阀值TH1和第二个更高的阀值TH2相比较。当线圈信号超过第一个阀值TH1时输出一个脉冲信号y2，当线圈信号超过第二个更高的阀值TH2时输出一个脉冲信号y3。
如上所述，时间差t2-t1取决于所测硬币的直径，但为了得到一个有意义的值，必须进行修正以考虑硬币的速度。在本实施例中，硬币的速度从时间差t3-t2导出。这个时间差取决于代表硬币制造材料的峰值线圈信号。但是，峰值线圈信号可以作为常规感应检测的一部分得到，且能用于选择一个预定修正因子。要记住的是，只有在材料和/或厚度表明硬币是可以接受的情况下才需要修正因子。
现将参照图20和21描述另一个适于替代在前面的实施例中所用的光和感应探测器的探测器。
参照图20，一个探测器包括一个从通道后壁伸出横穿硬币通道的上部2a的深度b的翻板55。簧片55也贯穿硬币通道的上部2a的整个宽度。翻板55通过一对隔开的薄弹簧片56和57被可绕轴转动地安装在硬币通道的后壁上。一个压电膜58在弹簧片56和57之间从翻板55延伸到硬币通道的后壁。压电膜58可以是AMP公司销售的商标为Kynara的聚偏二氟乙烯(PVDF)。
参照图21，当硬币25沿硬币通道下落时，击中翻板55导致它逆着弹簧片向下翻转。翻板55的翻转拉伸压电膜58，这产生了一个电信号。只要翻板55被从其静止位置移位，这个电信号就持续产生。一旦硬币25通过了翻板55，弹簧片使它回到其静止位置，释放压电膜58中的应力，并终止这个电信号。
可以理解的是，压电膜58产生的电信号的持续时间取决于硬币直径、硬币速度和垂直于硬币通道的后壁的翻板55的长度。因此，上面所给的式子需要修改以将这一点考虑进去。但是，因为已经知道了翻板的长度，因此必要的修改对于技术熟练的人来说就很明显了。
现将参照图22描述一种使得硬币通道的深度可以被改变的修改，其中相同的零件与在图1和2中具有相同的参考标号。
参照图22，形成硬币通道2的后壁的元件60设有一对竖直槽61和62。槽61和62分别设置在硬币通道2的上部2a的两侧。因为元件60由塑性材料制成，所以通道2的上部2a的后壁可以绕槽61和62低端的连线往复弯曲。
凸轮63安装在元件60后面并靠在通道的后壁上。凸轮63能够转动而导致通道上部2a往复移动(如图22中的双箭头所示)，由此改变上部2a的深度b(如图2所示)。凸轮63的靠面被成形为多个细长的平面使得施加在通道上部2a的后壁上的力不能转动凸轮63。在使用中，凸轮被转动到一个位置以便设置通道上部2a的深度b以适于据其而设计识别器的硬币。此后，凸轮63直到识别器用于一个不同的硬币组才被转动。在如图19所示的实施例中，线圈12与元件60的可运动部分安装在一起，且其尺寸选定为使其不超过槽61和62。这意味着线圈12无论凸轮63的位置如何都尽可能地靠近沿通道2运动的硬币。
为了更清楚的描述，只描述了本发明所特有的光学、感应和压电探测器。但是，熟练人员知道可以使用除上述探测器以外的探测器和/或防伪装置，其中的多数在技术上已为人所知。
权利要求
1.一种硬币识别装置包括确定沿硬币路径(2)隔开的第一个和第二个参考位置(U、D；D1)的装置(6、9；50、51)，用于检测硬币(5)上的后点通过第一个参考位置和硬币上的前点到达第二个参考位置的探测器装置(8、11；50、51)，和用于根据上述后点通过第一个参考位置和上述前点到达第二个参考位置来检测所测硬币直径的处理装置(17)，该识别装置的特征在于处理装置不参照上述前沿点到达第一个参考位置来检测硬币直径。
2.根据权利要求1的装置，其中参考位置按识别器所接受的硬币类型的直径被隔开。
3.根据权利要求2的装置，包括按识别器所接受的另外的硬币类型的直径确定第一个参考位置下面的第三个参考位置的装置，和用于检测硬币的前沿点到达第三个参考位置的另外的探测器装置，其中处理装置响应于该另外的探测器装置以根据硬币上的后点通过第一个参考位置和上述前沿点到达第三个参考位置之间的时间差来产生一个所测硬币的特征信号。
4.根据权利要求1的装置，包括测定一个通过参考位置的硬币的与速度有关的值的装置(17)，其中处理装置(17)进一步响应于所测硬币的与速度有关的值来检测所测硬币的直径。
5.根据权利要求4的装置，其中用于测定与速度有关的值的装置包括用于测定后沿点通过第一个参考位置和后点通过第二个参考位置之间的时间差的装置。
6.根据权利要求4的装置，其中用于测定与速度有关的值的装置包括用于确定第一个参考位置下面的第三个参考位置(D2)的装置(30；52)和用于检测上述前点到达第三个参考位置的探测器装置(32；52)，其中处理装置响应于上述探测装置(32；52)以根据上述前点到达第二个参考位置和上述前点到达第三个参考位置之间的时间差得到上述与速度有关的值。
7.根据权利要求6的装置，其中处理装置根据下式的结果得到特征信号(t1-t2)(t3-t2)]]>其中t1是后点通过上第一参考位置的时刻，而t2和t3是前点到达第二和第三参考位置的时刻。
8.根据上述任一权利要求的装置，其中上述后点和前点大致位于硬币的周边上。
9.根据上述任一权利要求的装置，其中的探测器装置(8、11、32)对于每一个上述参考位置包括一束穿过硬币路径的光辐射和一个因此而设的检测器(8、11、32)。
10.根据权利要求9的装置，包括与硬币路径的壁相连的反射装置(100)用于保证在上述光束穿过硬币路径处的整个路径的宽度上都有光束。
11.根据权利要求10的装置，其中反射装置是一个平行于上述光束的窄条。
12.根据权利要求9或10的装置，其中反射装置包括一层反射性涂层。
13.根据权利要求9或10的装置，其中的反射装置包括一个金属膜。
14.根据权利要求9到13任何之一的装置，其中的硬币路径具有能容纳所测硬币厚度的深度(b)、可容纳硬币直径的宽度(w)和能使所测硬币沿边通过的长度，其中探测器装置(8、11、32)包括位于通道一侧的用于发出上述穿过通道的宽度的光线束的发射装置(6、9、30)，且检测器与相应的反射装置相对。
15.根据权利要求1到8任何之一的装置，其中探测器装置包括感应探测器(50、51、52)。
16.根据权利要求15的装置，其中硬币路径具有能容纳所测硬币厚度的深度(b)、可容纳硬币直径的宽度(w)和能使所测硬币沿边通过的长度，其中探测器装置包括一个大体与路径的宽度方向平行安装的细长的电感线圈(12)。
17.根据权利要求1到8任何之一的装置，其中探测器装置包括与每一个参考位置相连的压电元件(58)，压电元件被设置成由于硬币的通过而被拉伸从而产生电信号。
18.根据权利要求17的装置，其中至少一个压电元件包括一个翻板(55)，设置成当它被通过的硬币移位时拉伸压电膜。
19.一种硬币识别器包括确定所测硬币的通道(2)的装置，通道具有能容纳所测硬币厚度的深度(b)、可容纳硬币直径的宽度(w)和能使所测硬币沿边通过的长度，和一个包括一个在通道边上并且设置成与那里的硬币的主面感应耦合的线圈部件(12)的感应式硬币探测点，该识别器的特征在于线圈部件被设置成使得由其产生的磁场在通道的宽度上大体为常量。
20.根据权利要求19的装置，其中的感应式硬币探测点包括横跨通道深度的互相相对的第一和第二线圈(12)。
21.根据权利要求19或20的装置，其中这个或每个线圈绕在一个细长的椭圆形或长方形线圈架上。
22.根据权利要求21的装置，其中这个或每个线圈包括一个细长的I型截面的线圈架(42)。
23.根据权利要求19至22任何之一的装置，包括用于磁屏蔽部分这个或每个线圈的不紧靠通道的部分的屏蔽装置(44)。
24.根据权利要求1至18任何之一和权利要求19至23任何之一的硬币识别装置。
25.根据权利要求24的硬币识别装置，其中感应式硬币探测点位于第一个和第二个参考位置之间。
26.一种识别硬币的方法包括以下步骤(a)、使硬币(5)沿边运动通过第一个和第二个参考位置(U、D；D1)，参考位置相对固定；以及(b)、测定硬币后点通过第一个参考位置和硬币前点到达第二个参考位置之间的时间差；该方法的特征在于(c)、根据上述时间差检测硬币的直径，与上述前点到达第一个参考位置无关。
27.根据权利要求26的方法，包括产生一个硬币的与速度有关的值的步骤，其中上述与速度有关的值用于检测硬币直径。
28.根据权利要求26的方法，包括以下步骤(d)、使硬币沿边通过第三个参考位置(D2)；(e)、测定上述前点到达第二个参考位置和上述前点到达第四个参考位置之间的时间差；(f)、根据上述时间差导出一个代表硬币速度的值。
29.根据权利要求26至28任何之一的方法，其中光探测装置(9、11)用于检测硬币周边上的后点通过第一个参考位置和硬币周边上的前点到达第二个参考位置。
30.根据权利要求26至29任何之一的方法，其中的感应探测装置(50、51、52)用于测定上述一个或多个时间差。
31.一种硬币识别装置包括一个具有足够能容纳所测硬币厚度(b)的深度的硬币路径(2)，其中壁(62)可以改变位置从而改变上述深度，部分地确定上述深度。
32.根据权利要求31的装置，包括一个设置用来作用于上述壁使其改变位置的凸轮(63)。
33.根据权利要求31或32的装置，其中探测线圈(12)安装在上述壁上以探测沿硬币路径运动的硬币。
全文摘要
一种硬币识别器(1)被提供至少两个用于测定被识别硬币的与直径有关的特征的参考位置(U、D)。为了减少对检测点的操作,将测定硬币的后沿点通过第一个参考位置(U)的时间用于测定与直径有关的特征。公开了采用安装在参考位置的光学(6、89、11、30、32)、感应(50、51、52)和压电(55)探测器的实施例。用于硬币识别器的一个感应探测器(12)包括一个在使用时被设置成使得磁场在通道的宽度上大体为常量的细长线圈。使用这种线圈具有卷绕线圈的优点,还能使硬币通道更浅并可打开。描述了一种硬币识别器(1),其硬币通道(2)的后壁能往复移动以调整硬币通道深度。在一个实施例中,一个凸轮63靠在硬币通道(2)的后壁(63)上以设置通道(2)的深度。
文档编号G07D5/08GK1191030SQ96195528
公开日1998年8月19日 申请日期1996年4月2日 优先权日1995年7月14日
发明者丹尼斯·伍德, 马尔科姆·雷金纳德·哈拉斯·贝尔 申请人:硬币控制有限公司