DE69425758T2 - Münzprüfer mit offset-null-spulen - Google Patents
Münzprüfer mit offset-null-spulenInfo
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Description
- [01] Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Verfahren und der Einrichtungen zur Bestimmung der Gültigkeit, der Werteinheit und/oder ähnlicher Eigenschaften oder Attribute von leitfähigen Wertstücken, wie Münzen, zum Betrieb von münz- oder markengesteuerten Geräten. Die elektromagnetische Antwort einer Eingangs- Wertmarke wird verglichen mit der Antwort einer Referenz-Wertmarke, unter Verwendung von Spulen, die von einem Mittenpunkt der Wertmarke verlagert sind, bzw. seitlich versetzt oder verschoben sind, im Sinne eines Offsets. Ein optisches Mittel liest optionell einen Code, der auf der Wertmarke angebracht ist, wobei die Erfassung des optischen Codes in Bezug zum Timing von zwei Zeitpunkten steht, wenn die elektromagnetische Antwort der Referenz-Wertmarke und der geprüften Wertmarke korrespondieren, wenn die geprüfte Wertmarke dieselbe wie die Referenz-Wertmarke ist.
- [02] Münzen und Wertmarken (im folgenden "Token") werden im allgemeinen in diskreten oder vorgegebenen Größen für unterschiedliche Werteinheiten gemacht; sie können durch Größe und/oder Gewicht sortiert oder gestaffelt sein. Münzen/Wertmarken können auch in unterschiedlichen Materialien oder Kombinationen von Materialien angefertigt werden. Es ist bekannt, unter Münzen, Tokens oder ähnlichem, die in eine münzbetätigte Gerätschaft eingegeben werden, aufgrund der elektromagnetischen Eigenschaften dieser Stücke zu unterscheiden. Unterschiede in der Leitfähigkeit und der magnetischen Permeabilität von unterschiedlichen Materialien werden erfaßt, z. B. zur Bestimmung dessen, ob eine Münze gültig ist, oder um eine Ablenkeinrichtung zu triggern, um bei der Sortierung der Münzen von unterschiedlichen Werteinheiten oder Werten Hilfestellung zu leisten. Für diverse Münzen aus demselben Material (z. B. Silber oder Kupfer), beeinträchtigt auch die Größe der Münze ihre elektromagnetischen Eigenschaften, wodurch eine Unterscheidung zwischen Wertstücken oder Münzen möglich wird, um die Werte und Fälschungen etc. zu erkennen bzw. diesbezüglich eine Unterscheidung herbeizuführen.
- [03] Die Anordnung kann ansprechen auf das Ausmaß, das von einer Münze positiv oder negativ im Sinne einer Veränderung oder Anpassung der Energie eines einfallenden Wechsel-Elektromagnetfeldes ausgeht, welche eine Funktion des Materials und der Abmessungen der Münze sind. Entsprechend einer Form der Münzdiskriminierung (Münzerkennung oder Münzprüfung) wird ein wechselndes elektromagnetisches Feld erzeugt durch Anlegen eines Signals an eine Spule, die nahe des Pfades der Münze angebracht ist, wobei die Spule ein Teil eines Rückkopplungs- Oszillators bildet. Der Effekt der Münze auf die Induktivität der Spulenschaltung kann gemessen werden, um zu bestimmen, ob die Eigenschaften der Münze innerhalb der erwarteten Grenzwerte einer gültigen Münze liegen, z. B. durch Überwachen der erzeugten Frequenz oder Phasenschiebung. Die Münze kann überprüft werden über das Ausmaß, das ein in die Münze über eine Spule induzierter Strom in eine benachbarte Spule koppelt, wenn die Münze die beiden Spulen überlappt. Entsprechend einer ähnlichen Ausbildung eines Gerätes kann ein Ausmaß verwendet werden, welches Ausmaß einer Kopplung entspricht, die eine zugeführte Münze von einem einfallenden Wechselfeld einer Anregungsspule (Exciter Coil) auf eine zweite, die Erfassung bildende Spule koppelt, wodurch unterschieden wird zwischen Münzen und Materialien. Die Münze kann hinsichtlich des Ausmaßes überprüft werden, in dem die Münze die Stärke eines Feldes zwischen der Erregerspule und der Erfassungsspule verändert, beeinflußt oder absenkt. Beispiele solcher Geräte werden z. B. in US-A 4,664,244 (Wright) und in US-A 4,460,080 (Howard) beschrieben. Marken (Slugs), die aus eisenhaltigen Materialien erstellt sind, erzeugen eine starke Antwort in solchen Geräten, allerdings können auch nicht-eisenhaltige Materialien unterschieden werden, wobei im wesentlichen die Leitfähigkeit und die Größen des Münzmaterials erfaßt wird.
- [04] Beides, die Materialien und die Dimensionen der Münze beeinflussen die elektromagnetischen Eigenschaften einer solchen Münze. Die Geschwindigkeit der Münze beim Vorbeibewegen am Prüfoder Unterscheidungsgerät kann ebenfalls einschlägig sein. Skrupellose Personen können manchmal solche Münzprüfer überlisten, z. B. durch Verändern der Dimensionen und der Materialien einer Wertmarke, bis die Antwort ähnlich zu derjenigen ist, die von einer gültigen Münze erhalten wird. Eine fremde Münze, die nahe einer gültigen Münze in Größe und Material ist, kann auch substituiert werden. Das Vorbeibewegen der Münze durch den Apparat kann verändert werden durch z. B. langsames Herablassen der Münze an einem Faden, bis das gewünschte Ausmaß der Kopplung zwischen den Spulen (unabhängig von einem bestimmten Material) erhalten wird usw. Es kann nicht ratsam sein, eine Münzprüfung oder -unterscheidung allein auf der Antwort einer Münze auf ein bestimmtes Wechselfeld aufzubauen. Der Stand der Technik hat mehrere Kombinations-Tests und andere Konzepte zur Reduzierung des Einflusses von Betrug versucht. Solche Kombinationstests können Wechselfelder mit mehreren Frequenzen beinhalten (Patent US 3,870,137 - Fougere), Tests auf elektromagnetische Eigenschaften mit Münzgewicht (US 5,085,309 - Adamson), etc., zusätzlich zu der traditionellen Prüfung durch Münzgröße.
- [05] Eine Aufgabe eines Münzprüfers ist es, geringe Unterschiede zwischen Münzen zu erfassen, woraus sich eine Notwendigkeit für geringe Toleranzen und enge Grenzen des Bereiches einer annehmbaren Münzantwort ergibt. Es ist allerdings auch wichtig, eine geringe Rate von fälschlichen Zurückweisungen zu haben, z. B. Ablehnung von Münzen, die tatsächlich gültige Münzen sind. Variationen der Komponenten-Werte, speziell bei Temperaturänderungen, können Probleme erzeugen und können regelmäßige Kallibrierungen erfordern oder aber das Einbeziehen zusätzlicher Schaltungskomplexität, um solchen Variationen Rechnung zu tragen. Jedwede zusätzliche Ausgabe oder potentielle Erfordernisse für einen Techniker als Folge dieser Probleme sind höchst unerwünscht. Ein Münzprüfer muß sehr wenig kostenintensiv sein, dauerhaft und in seiner Betriebsweise über einen langen Zeitraum ohne Wartung oder Nachstellungsarbeit effektiv sein.
- [06] In US 4,469,213 (Nicholson et al.) wird ein Münzprüfer vorgeschlagen, der kostengünstig und effektiv ist, wobei er im wesentlichen insensitiv auf Komponentenänderungen oder -variationen ist, weil der Mechanismus die Antwort der eingeworfenen Münze mit der Antwort einer Beispielsmünze in einer Gleichtakt- Unterdrückungstechnik vergleicht. Ein "Stapel" (Stack) von drei Spulen wird bereitgestellt, wobei die beiden äußeren Spulen von einem Wechselstrom angeregt werden, der einen Bereich von Frequenzkomponenten besitzt. Eine Beispielsmünze des gewünschten Wertes wird stationär zwischen der Mittenspule und einer der angeregten Spulen gehalten, wobei die eingeworfene Münze zwischen die Mittenspule und die andere Erregerspule fallen gelassen wird. Während die eingeworfene Münze fällt, passiert sie einen Punkt, an dem die eingeworfene Münze und die Beispielsmünze die gleiche Antwort erzeugen, bezogen auf das Ausmaß, mit dem die äußeren Spulen (durch die jeweiligen Münzen) mit der Mittelspule gekoppelt sind. Die jeweiligen Spulen sind so verdrahtet, daß die Energie von den beiden äußeren Spulen durch die Münzen zur Mittenspule mit unterschiedlicher Polarität gekoppelt wird. Als Ergebnis wird die Summe der beiden Signale, die an die Mittenspule angelegt werden, theoretisch auf Null reduziert, wenn eine eingeworfene Münze, die identisch mit der Beispielsmünze ist, durch den Punkt, bzw. den Punkt passiert, an den die beiden Münzen zwischen den Spulen genau ausgerichtet sind.
- [07] Das Signal von der Mittenspule wird verstärkt und gefiltert. Ein Null-Detektor mit einer einstellbaren Empfindlichkeit (d. h. einer einstellbaren Schwelle zum Nullwert) erfaßt das Auftreten des Minimums oder des Null-Wertes oder der Nullstelle. Zugehörige Zeitgeber-Schaltungen (Timing Circuits) erfordern, daß der Nullwert eine bestimmte Maximal- und Minimal-Dauer besitzt, um das Ausgangssignal zu triggern (auszulösen), wodurch den meisten Versuchen begegnet wird, das Gerät durch Verwenden einer Münze an einem Faden zu überwinden oder zu betrügen. Ein Vorteil der Verwendung eines Vergleiches zwischen einer eingeworfenen Münze und einer Muster- oder Referenzmünze (Sample Coin) ist derjenige, daß dasselbe Gerät für den Test einer anderen Werteinheit einer Münze angepaßt werden kann, durch Ändern auf eine neue Referenzmünze. Jedoch verändert die Größe der Münze die Rate, mit der die Münze durch das Gerät hindurchläuft oder einfällt; die Durchgangsrate beeinflußt ihrerseits die Dauer des Nullwertes. Um Münzen unterschiedlicher Größen zu berücksichtigen oder ein Gerät darauf einzustellen, beschreibt Nicholson eine mit einer Feder belastete schwenkbare Münzrampe, die in die Erfassungszone zwischen den Spulen führt. Eine schwerere Münze bewegt die Münzrampe zu einem steileren Winkel, als eine leichtere Münze. Deshalb bewegen sich kleinere Münzen langsamer als größere, und die Dauer des Nullwertes bleibt näherungsweise gleich. Eine Schlittenanordnung wird vorgesehen, um den Spulenstapel und die Referenzmünze zu positionieren, wo es erforderlich ist mit einer eingeworfenen Münze der zu prüfenden Werteinheit eine Ausrichtung zu erreichen. Eine von einem Relais angestoßene Münz-Ablenkung ist abwärts des Spulenstapels vorgesehen und von dem Nulldetektor getriggert, um die eingeworfene Münze entweder passieren zu lassen, oder sie abzulenken.
- [08] Nicholson entsprechend ist die Achse des Spulenstapels am Mittenpunkt der Referenzmünze in Richtung des Münzweges angeordnet. Nur ein Nullwert des Signales von der Mittenspule tritt während des Durchgangs der eingeworfenen Münze auf, namentlich dann, wenn die eingeworfene Münze und die Beispielsmünze zueinander ausgerichtet oder lagegenau sind (are in registry with one another) zwischen der mittleren Erfassungsspule und der jeweiligen äußeren Anregungsspule.
- [09] Die Nicholson-Einrichtung ist vorteilhaft dadurch, daß sie haltbar und relativ einfach aufgebaut ist. Ihre Funktion beruht jedoch maßgeblich auf der Dauer des Nullwertes, der an dem Punkt auftritt, wenn das Muster (die Referenzmünze) und die eingeworfene Münze ausgerichtet sind (are aligned), was nicht vollständig wirksam ist. Die Person oder der Mechanismus, der die Münze einwirft, hat einige Steuermacht über die Rate, mit der die eingeworfene Münze die Erfassungszone passiert. Die von einer Feder vorgespannte Münzrampe tendiert dazu, langsam zu arbeiten. Die Rampe ist ein bewegliches Teil, dessen Funktion über die Zeit variieren kann und kann Wartungsarbeiten erfordern.
- [010] Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist erkannt worden, daß es durch Anbringung des Spulenstapels an einem Punkt, der von dem Mittenpunkt der Münzen voreilend oder nacheilend (lead or trail) versetzt oder "offset" ist, entlang des Zuführpfades, möglich ist, zwei Nullwerte oder Nullstellen zu erzeugen und zu untersuchen, die auftreten, wenn die eingeworfene Münze die Referenzmünze passiert oder an ihr vorbei läuft. Ein Nullwert kann auftreten, wenn die als Referenz dienende Münze und die eingeworfene Münze lagegenau liegen (are in registry), wie bei Nicholson beschrieben. Ein zweiter Nullwert tritt auf, wenn die beiden Münzen symmetrisch angeordnet sind, relativ zu der versetzten Spulenachse. Die Eigenschaft der beiden Nullwerte ist eindeutig oder ausgeprägt in bestimmten Testsituationen, z. B. dann, wenn die Referenzmünze und die eingeworfene Münze aus unterschiedlichen Materialien und/oder Größen bestehen bzw. haben. Der zeitliche Abstand der beiden Nullwerte ist ein Maß der Fallgeschwindigkeit oder Passiergeschwindigkeit der Münze, wodurch eine Einrichtung zur Einstellung der Münzgeschwindigkeit unnötig ist. Das Signal wird nicht nur auf die in Richtung Null durchlaufene Schwelle bei den Nullwerten oder Nullstellen untersucht, sondern kann auch hinsichtlich eines Maximalwertes untersucht werden, der zwischen den Nullwerten auftritt. Bevorzugt ist das Wechselsignal von der Erfassungsspule gleichgerichtet, gefiltert und digitalisiert zur Bearbeitung über einen Mikroprozessor. Ein optischer Encoder kann dem Gerät zugeordnet sein, zum Lesen von eingeprägten oder zumindest vorhandenen Identifikationscodes, die auf der Münze an einem vorgegebenen Punkt angeordnet sind, der vom Mikroprozessor in einem Zeitfenster erfaßt werden kann, mit Referenz zum Signalpegel von der Erfassungsspule. Das Gerät ist genauer und weniger abhängig von beweglichen Teilen als das bekannte, nur mit einem Nullwert arbeitende Gerät von Nicholson; es ist außerdem sehr günstig in der Herstellung und beim Betrieb.
- [011] Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Münz- und Wertmarken- Erfassung oder Prüfung (Token-discriminator) zur Verfügung zu stellen, um (eine) eingeworfene Münze(n) mit einer Referenzmünze, die im Gerät vorgehalten wird, zu vergleichen.
- [012] Eine andere Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine abgeglichene Spulen- und Münz/Wertmarken-Vergleichseinrichtung bereitzustellen, die eine Mehrzahl von Nullwerten oder Maximalwerten (nulls and peaks) erzeugt, wenn eine eingeworfene Münze und eine Referenzmünze Zustände oder Lagen der Ausrichtung erzeugen oder durchlaufen.
- [013] Speziell ist es eine Aufgabe, eine Münzerfassung zu montieren, die ansprechend auf eine Ausrichtung zwischen einer Referenz- oder Beispielsmünze und einer eingeworfenen Münze ist, so daß die Erfassungseinrichtung dem Mittenpunkt der Münze und der Referenz voreilt (lead) oder nacheilt (trail), wodurch zwei Nulldurchgänge zur Prüfung erzeugt werden; einer tritt auf bei exakter Ausrichtung (registration) der Münze und der Referenz- oder Beispielsmünze, und der andere tritt auf, wenn die Referenz und das Muster (oder Beispiel) symmetrisch um eine Achse der Erfassungseinrichtung angeordnet sind.
- [014] Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Münzerfassungseinrichtung bereitzustellen, die ein Signalmuster mit Referenzpunkten erzeugt, die kennzeichnend für eine Münzgeschwindigkeit oder Zuführgeschwindigkeit sind, wobei zusätzliche Signalaspekte bereitgestellt werden sollen, die mit nominellen Parametern zur Münzprüfung von Münzen oder zum Vergleich von Münzen verglichen werden können.
- [015] Eine noch weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Münzerfassungseinrichtung bereitzustellen, die ein Signal erzeugt, das Zeitaspekte oder Timing-Eigenschaften besitzt, aus denen ein Fenster bestimmt werden kann, zum gültigen Auslesen eines Codes, der auf der Münze angeordnet ist, wie z. B. ein Barcode, definiert durch Stirnseiten oder Vorderseiten von kreisförmigen Stegen, die in einem bestimmten Winkel relativ zu der Stirn- oder Frontseite der Münze geneigt sind, und/oder ein Fenster zum gültigen Lesen eines zweiten Nullwertes. Für den. Fall der Definition eines Fensters für den zweiten Nuliwert, kann die Steigung des Signals verwendet werden, um die Münzgeschwindigkeit zu schätzen; die Zuführgeschwindigkeit wird dann verwendet, um ein zeitliches Fenster vorherzusagen, während dem der zweite Nullwert für den Fall einer gültigen Münze auftreten sollte.
- [016] Diese und andere Aufgaben werden gelöst durch eine Unterscheidungseinrichtung (Discriminator) für Münzen und Wertstücke (Tokens), welches Gerät das Ausmaß überwacht, mit dem ein Wechsel-Elektromagnetfeld durch eine eingeworfene Münze und eine Referenzmünze gekoppelt wird, wenn die eingeworfene Münze längs eines Zuführpfades passiert. Ein erstes elektromagnetisches Feld wirkt auf eine Referenzmünze längs einer Achse ein, die normal (senkrecht) zu einer Ebene der Referenzmünze ist, und von dem Mittenpunkt der Referenzmünze versetzt ist. Wenn oder während die eingeworfene Münze durch ein zweites elektromagnetisches Feld läuft, das den Zuführpfad quert, passiert die eingeworfene Münze zwei Positionen, zu denen das zweite elektromagnetische Feld auf die eingeworfene Münze ausgerichtet ist, und zwar in dem Ausmaß oder Grad, wie das erste elektromagnetische Feld auf die Referenzmünze ausgerichtet oder eingestellt ist. Die elektromagnetischen Felder sind bevorzugt bereitgestellt von zwei in Serie geschalteten Spulen in einem Stapel (Stack) und die Felder passieren oder gehen durch die Münzen und werden mit unterschiedlicher Polarität von einer Empfangsspule addiert empfangen, die zwischen der Serienschaltung der Spulen (und auch zwischen der Referenzmünze und der eingeworfenen Münze) angeordnet ist. Das empfangene Signal wird gleichgerichtet, gefiltert und bevorzugt digitalisiert, worauf zumindest eine der empfangenen Signalformen oder Signalverläufe, ein maximaler und ein minimaler Spitzenwert oder Minimalwert (Peak Levels) eine Timing-Charakteristik, das Erfassen eines optischen Codes auf der eingeworfenen Münze und/oder die auf dem optischen Code gefundenen Daten mit gespeicherten Kriterien verglichen werden können, zum Durchlassen, Aussortieren oder Zählen von Münzen oder ähnlichem.
- [017] Ein Oszillator kann einen Wechselstrom in zwei identischen, in Serie geschalteten Spulen bereitstellen, um die Felder bereitzustellen. Ein Steuergerät oder Prozessor, gekoppelt an einen Digitalisierer, unterscheidet oder prüft die Attribute des empfangenen Signals, wie den Pegel der Nullwerte oder Spitzenwerte, einen Signalverlauf, das Timing zwischen den Nullwerten, die Gleichheit der Nullwerte als Spiegelbilder, oder ähnliches. Der optische Code wird bevorzugt definiert von ringförmigen Stegen oder Ringen auf der eingeworfenen Münze, die Stirn- oder Frontseiten besitzen, die mit vorbestimmtem Winkel geneigt sind, was zur vorbestimmten Zeit mit Bezug auf die Nullwerte erfaßt wird, durch eine Quelle und einen Sensor eines optischen Paares, die zu den Winkeln der Stirn- oder Vorderseiten ausgerichtet sind.
- [018] Die Signalformen können im Detail analysiert werden im Bereich der Nullwerte, wodurch eine gute Genauigkeit der Münzprüfung bereitgestellt wird. Während zwei Nullpunkte von der außermittigen (off centre) Positionierung des Feldes erhalten werden, das an die Referenzmünze angelegt wird - statt eines Feldes -, werden zusätzliche Erfassungsinformationen erhalten. Z. B. wird der Signalpegel an der Spitze, die zwischen den Nullwerten auftreten, auch überwacht, um, die Münzen zu prüfen. Die Erfindung reduziert die Wahrscheinlichkeit von fehlerhafter Münzprüfung oder von Täuschung oder Betrug des Gerätes durch Variieren der Münz-Zufuhrgeschwindigkeit; gefälschte oder nachgemachte Münzen werden sogar dann erfaßt, wenn ihre Charakteristika ähnlich, jedoch nicht identisch mit den realen oder Originalmünzen sind, wie z. B. bei Größe oder Materialien.
- [019] Zusätzliche Aufgaben, Vorteile und Lösungen werden erkennbar aus der folgenden Besprechung von speziellen Beispielen und Ausführungen.
- [020] In den Zeichnungen werden bestimmte beispielhafte Realisierungen der Erfindung beschrieben, die derzeit bevorzugt sind. Es sollte allerdings angemerkt werden, daß die Erfindung nicht auf die Realisierungen, die in den Beispielen offenbart sind, beschränkt ist und die Erfindung auch Variationen erfaßt, die innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche liegen. In den Zeichnungen sind gezeigt:
- Fig. 1 ist eine teilweise schematische perspektivische Ansicht mit grundlegenden betrieblichen Elementen der Erfindung.
- Fig. 2 ist eine Aufsicht auf die Offset-Montage der Spulenachse relativ zur Referenzmünze.
- Fig. 3 ist eine Aufsicht mit einer alternativen Konfiguration der Spulenachse relativ zur Referenzmünze.
- Fig. 4 ist ein Zeitdiagramm des Ausgangssignals der Empfangsspule während der Passage einer eingeworfenen Münze, wobei eine gültige Münze mit einer relativ langsamen Geschwindigkeit zugeführt wurde.
- Fig. 5 ist eine korrespondierende zeitliche Darstellung von einer gültigen Münze mit einer höheren Geschwindigkeit.
- Fig. 6 ist ein Zeitdiagramm mit einer ungültigen Münze bei einer geringen Geschwindigkeit.
- Fig. 7 ist ein Zeitdiagramm mit einer ungültigen Münze bei einer höheren Geschwindigkeit.
- Fig. 8 ist ein Zeitdiagramm, mit dem das Empfangssignal mit dem Ausgangssignal eines optischen Lesegerätes verglichen wird, das einen ringförmigen Band- oder Strichcode auf der Münze liest.
- Fig. 9 ist eine perspektivische Darstellung eines bevorzugten modularen Beispiels der Erfindung in einer Münzprüf-Einheit.
- Fig. 10 ist eine Aufsicht auf die Rückseite der Münzprüf-Einheit, im Vergleich mit Fig. 9.
- Fig. 11 ist eine Explosionsdarstellung der Münzprüf-Teile und Einrichtungen, beinhaltend eine veranschaulichte Darstellung der zugeordneten Schaltungen oder Schaltkreise.
- Fig. 12 ist eine detaillierte schematische Darstellung als praktisches Ausführungsbeispiel der Schaltkreise oder Schaltungen, die erfindungsgemäß eingesetzt werden.
- [021] Fig. 1 veranschaulicht die betrieblichen Anordnungen und Elemente entsprechend der Erfindung. Die Erfindung stellt eine Prüfeinrichtung 20 für Münzen, Wertmarken und ähnliche Gegenstände bereit, die typischerweise Werte repräsentieren und verwendet werden, die Betriebsweise von gesteuerten Geräten zu triggern oder zu veranlassen. Beispiele solcher Geräte beinhalten Spielautomaten, Verkaufsmaschinen, Zugangs-Drehkreuze oder ähnliches. Die Erfindung ist anwendbar auf speziell herausgegebene oder gestaltete Münzen, wie auch auf Währungsmünzen oder Währungen. Zum Zwecke der Veranschaulichung sollen jedoch all diese Gegenstände als "Münzen" (coins) benannt werden.
- [022] Die Erfindung vergleicht eine eingeworfene Münze 22 mit einer Referenzmünze 24, die in dem Gerät 20 angeordnet ist. Die Referenzmünze 24 kann eine reale Münze des zu prüfenden Typs sein, oder ein Körper eines Materials mit den Eigenschaften, die der gültigen Münze ähnlich sein oder ihr nachgebildet sind. Der Discriminator als Prüfeinrichtung 20 kann optionell mit anderen Einrichtungen zum Sortieren oder Prüfen zwischen oder von Münzen zusammengeordnet werden, wie mechanische Sortiereinrichtungen nach Größe oder Gewicht, Permanentmagneten oder ähnlichem (nicht dargestellt).
- [023] Die Erfindung ist im allgemeinen ähnlich zu der Münzprüfung gemäß US 4,469,213 - Nicholson et al., welche Offenbarung hierdurch einbezogen werden soll. Die Erfindung hat jedoch bestimmte wichtige Unterschiede. Im allgemeinen ist eine Referenzspule 24 in einer stationären Position zwischen einer Sende- oder Anregungs-Spule 34 - gespeist von einem Wechselstrom mit unterschiedlichen Frequenzkomponenten - und einer Erfassungs- oder Empfangs-Spule 38 gehalten. Eine eingeworfene Münze 22 bewegt sich entlang eines Pfades 40, wobei sie zwischen einer zweiten Anregungs-Spule 32 und der Empfangs-Spule 38 verläuft. Jede der Münzen 22,24 hat einen Effekt in dem Ausmaß, in dem das elektromagnetische Feld der jeweiligen Anregungs-Spule 32,34 zu der Empfangs-Spule 38 gekoppelt wird, aufgrund der Leitfähigkeit und der magnetischen Permeabilität des Materials der Münzen, und ihrer Dimensionen (Dicke und Durchmesser). Die Münze 22 oder 24 dämpft typischerweise das Feld aufgrund von Energieverlusten in Wirbelströmen in dem leitfähigen Material der Münze. Die Münze kann aber auch die Kopplung der jeweiligen Sende- und Empfangs-Spule (oder mehrerer solcher) verbessern, z. B. für den Fall einer Eisenmaterial enthaltenden Münze, die den Luftspalt der magnetischen Schaltung mit den Spulen 32,34,38 herabsetzt. Die Spulen werden jedoch so angeordnet, daß der Effekt der Referenzmünze 24 und der Effekt der eingeworfenen (oder zu prüfenden) Münze 22 die selben sind, wenn die zwei Münzen an den selben Positionen zwischen ihren Spulen 32,38 oder 34,38 stehen oder liegen. So können Änderungen der Dimension, der Leitfähigkeit, der Permeabilität oder ähnliches zwischen den Münzen Unterschiede in der Kopplung der Felder bewirken, wodurch die Münzen automatisch auf solche eingeworfenen Münzen 22 geprüft werden können, die nicht mit der Referenzmünze 24 übereinstimmen oder zu ihr passen.
- [024] die Münze 34 stellt ein erste elektromagnetisches Mittel dar, das ein Wechselfeld erzeugt, das auf die Referenzmünze 24 einwirkt, entlang einer Achse 42, die im wesentlichen senkrecht zu der Ebene der Referenzmünze 24 ist. Das Feld wird durch die Referenzmünze 24 zu der Empfangsspule 38 gekoppelt. Die Spule 32 stellt ähnlich ein zweites elektromagnetisches Mittel dar, das ein Wechselfeld erzeugt, das über den Zuführpfad 40 der eingeworfenen Münze 22 von Spule 32 zu der Empfangsspule 38 gekoppelt wird. Die Achse oder Mittenlinie 46 des durch die Referenzmünze 24 zugeführten oder angelegten Feldes wird oder ist versetzt von dem Mittenpunkt 44 der Referenzmünze 24, welcher die Oberfläche der Referenzmünze 24 an dem mit einem Kreuz in Fig. 1 gekennzeichneten Punkt durchstößt. Ein Zuführschacht, Schlitz oder eine Bahn 52, schematisch in Fig. 1 dargestellt, führt die Bewegung der eingeworfenen Münze 22 längs des Zuführpfades 40, so daß die eingeworfene Münze zwischen der Sendespule 32 und der Empfangsspule 38 passiert oder hindurchläuft.
- [025] Wie in Fig. 1 dargestellt, können die beiden Anregungsspulen 32,34 in Serie geschaltet sein, wodurch sie ein Synchron-Wechselfeld der selben Polarität erzeugen. Der in der Empfangsspule 38 induzierte Strom repräsentiert die Summe der Effekte der beiden Sendespulen 32,34 (auch Anregungsspulen genannt). Jedoch koppeln die Anregungsspulen 32,34 in die Empfangsspule 38 von unterschiedlichen Seiten, d. h. mit unterschiedlichen (gegensätzlichen) Polaritäten. Daher ist der induzierte Strom in der Empfangsspule 38 Repräsentant für die Differenz zwischen den induzierten Strömen der zwei Anregungsspulen 32,34. Wenn die eingeworfene Münze 22 das Feld von der Sendespule 32 zu der Empfangsspule 38 in dem selben Ausmaß koppelt, in dem die Münze 24 das Feld von der Anregungsspule 34 zu der Empfangsspule 38 koppelt, sind die summierten induzierten Ströme in der Empfangsspule zusammen Null, sie löschen sich also gegenseitig aus und der Ausgang der Empfangsspule ist nicht vorhanden oder Null.
- [026] Das Feld der Spule 32, repräsentierend das elektromagnetische Feld, das auf die eingeworfene Münze 22 einfällt, wird auch längs einer Achse oder Mittenlinie angelegt, die im wesentlichen senkrecht oder normal zu der Ebene der eingeworfenen Münze 22 ist, und bevorzugt sind die zwei Anregungsspulen 32,34 und die Empfangsspule 38 auf einer gemeinsamen Achse 42 ausgerichtet. Während die eingeworfene Münze 22 längs des Zuführpfades 40 vorrückt, erreicht sie einen Punkt, zu dem die eingeworfene Münze 22 sich zu der Referenzmünze 24 ausrichtet, bzw. dazu ausgerichtet ist. Vorausgesetzt, die eingeworfene Münze 22 paßt zu der Referenzmünze 24, sind die durch die Münzen 22,24 zu der Empfangsspule 38 gekoppelten Felder dann gleich und gegensinnig, wodurch ein Nullwert in dem Stromsignal der Empfangsspule 38 auftritt.
- [027] Abweichend von der Situation in US 4,469,213 (Nicholson) ist die Tatsache, daß die Mittenlinie des Feldes für oder auf die Referenzmünze 24 außermittig (off center), d. h. radial versetzt von der Mitte 44 der Referenzmünze 24 ist, wodurch die eingeworfene Münze 22 und die Referenzmünze 24 die selbe Beziehung zu ihrer jeweiligen Anregungsspule 32 oder 34 und der Empfangsspule 38 an zwei Positionen oder Lagen der eingeworfenen Münze 22 längs ihres Zuführpfades 40 haben, statt nur eine solche Position. Daher werden zwei Nullwerte 62,64 erzeugt, wie in dem Signalfluß oder Signaldiagramm von Fig. 4 gezeigt, und die Nullwerte treten aufgrund von unterschiedlichen oder bestimmten Relationen der beiden Münzen 22,24 auf. Die beiden Nullwerte könne unterschiedliche Minima von induzierten Strompegeln in der Empfangsspule 38 erzeugen und stellen eine genauere Einrichtung zur Prüfung oder Unterscheidung zwischen eingeworfenen Münzen 22 dar, ob sie oder ob sie nicht mit der Referenzmünze 24 zusammenpassen.
- [028] In jedem Fall treten die Nullwerte auf, wenn das Feld, das durch die bewegte eingeworfene Münze 22 angelegt wird, von dem Mittenpunkt der eingeworfenen Münze um den selben Abstand beabstandet oder entfernt ist, wie das durch die stationäre Referenzmünze 24 einfallende Feld von ihrer Mitte 44 beabstandet oder entfernt ist. Fig. 2 veranschaulicht ein erstes Beispiel, in dem die Münz-Zuführeinrichtung als Pfad 40 die eingeworfene Münze 22 in eine Ausrichtung (registry) oder eine ausgerichtete Position (alignment) mit der Referenzmünze 24 trägt oder befördert. So tritt eine der beiden Nullpositionen, zu dem die beiden Münzen 22,24 gleich oder gleichmäßig beabstandet relativ zu ihren Spulen 32 oder 34 und 38 sind, dann auf, wenn die zwei Münzen 22,24 in Lagegenauigkeit oder in Registry (Registrierung) sind. Die andere der Nullpositionen tritt auf, wenn die Münzen 22,24 nicht in dieser Lageausrichtung sind, aber die bewegte eingeworfene Münze 22 dorthin vorgerückt ist, wo ihre Spulenachse von der Münzmitte um den selben Abstand d1 entfernt ist, wie der Abstand d2, um den die Mitte 44 der stationären Referenzmünze 24 von der Münzmitte 46 entfernt oder beabstandet ist. Dieser Punkt des Offset-Nullwertes kann dem Punkt voreilen oder nacheilen, zu dem die eingeworfene Münze 22 und die Referenzmünze 24 in Ausrichtung (registry) sind.
- [029] Wie in Fig. 3 dargestellt, können die zwei Nullwerte auch auftreten, wo die eingeworfene Münze 22 und die Referenzmünze 24 nie in eine Ausrichtung kommen, z. B. dort, wo die Referenzmünze 24 in ihrer Lage von einer parallelen Position zu dem Zuführpfad 40 versetzt oder beabstandet ist (Offset). Die zwei bei diesem Ausführungsbeispiel auftretenden Nullwerte sind im wesentlichen identisch, wohingegen das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 die Nullwerte durch elektromagnetische Kopplung beeinflussen kann, zwischen den Münzen 22,24, welche Beeinflussung ungleich ist, wenn die Münzen in Übereinstimmung gegenüber der fehlenden Übereinstimmung sind, zumindest für einige mögliche Testsituationen (z. B. mit einer eisenhaltigen Münze oder Wertmarke).
- [030] In jedem Fall ist eine Empfangsspule 70 gebildet, die betriebsfähig zu Vergleichszwecken von Antworten der eingeworfenen Münze 22 und der Referenzmünze 24 ist, während die eingeworfene Münze 22 durch die zwei Positionen passiert, zum Vergleich der eingeworfenen Münze und der Referenzmünze. Entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, ist der Empfänger 70 mit einer Empfangsspule 38 versehen; es sind Mittel zum Erfassen, Dekodieren oder Encoden des Strompegels in der Empfangsspule 38 für eine numerische Analyse über den Mikroprozessor 72 außerdem vorgesehen. Es würde auch möglich sein, andere Mittel zum Prüfern der zwei Nullwerte zu verwenden, so eine mit Zeitgeber versehene analoge Schaltung (nicht dargestellt), die geeignet ist, einen Ausgang zu triggern, wenn der Sensorstrom einen Minimalstrom oder eine untere Stromgrenze nahe bei Null unterschreitet oder durchschreitet.
- [031] Die Empfangsspule 38 ist mit dem Mikroprozessor 72 gekoppelt über einen Verstärker 74, einen Halbwellengleichrichter 76 (als Diode) und einen Tiefpaßfilter 78, umfassend einen Widerstand 82 und einen Kondensator 84, zur Erzeugung einer Signalform 90, einschließlich der Nullwerte oder Spitzenwerte, die aus der Summierung der Felder der Spulen 32,34 resultieren, die durch die Münzen 22,24 zu der Empfangsspule 38 gekoppelt werden. Ein AD-Umsetzer 92 konvertiert das Signal zu einem numerischen Code, und der Ausgang von dem AD-Umsetzer 92 kann optionell skaliert und/oder mit einem Offset in bekannter Weise versehen sein. Der Mikroprozessor 72 vergleicht aufeinanderfolgende Samples zu einem gespeicherten Kriterium in seinem Speicher, um eine programmierte Entscheidung zu erreichen oder sie vorzubereiten, ob oder ob nicht eine Ausgangseinrichtung betrieben oder geschaltet werden soll, die allgemein als Treiberstufe 94 und Solenoid-Spule 96 in Fig. 1 bezeichnet ist, wobei das Solenoid ein Ablenk- oder Blockiermittel 98 in den Zuführpfad 40 der eingeworfenen Münze 22 einhebt, einführt oder einbringt, an einem Punkt unterhalb (oder "stromabwärts") der Spulen 32,34,38.
- [032] Die zwei Anregungsspulen 34, 34 sind bevorzugt angetrieben von dem gleichen Oszillator 102. In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist der Oszillator 102 ein Rückkopplungs-Oszillator, der ein Rechtecksignal 104 mit einer festen Frequenz erzeugt, definiert von den Zeitgeber-Elementen 106. Der Rechteck-Ausgang des Oszillators 102 ist zu den Spulen 32,34 gekoppelt, die in Serie geschaltet sind, über einen Serienkondensator 108 und einen Parallelwiderstand 112, die im allgemeinen ein Differentialglied oder Hochpaß bilden. Die Anregungsspulen 32,34 formen jedoch einen abgestimmten Kreis mit dem Kondensator 108, wodurch eine durch Schwingung erzeugte Anregungsspannung über den Spulen 32,34 entsteht und wodurch eine Anzahl von unterschiedlichen Frequenzkomponenten gebildet wird. Dies ist eine einfache Methode für einen Test mit mehreren Frequenzen und es würde auch möglich sein, mehrere Frequenzen durch andere Maßnahmen, Mittel oder Einrichtungen zu erhalten, wie ein wiederholtes Schalten zwischen Zeitgeber-Komponenten, die mit dem Oszillator 102 gekoppelt sind, wodurch ein Sägezahn-Eingang an einen gesteuerten Oszillator gegeben wird, um die Frequenz des Ausgangssignals zu modulieren (im Sinne einer zeitproportionalen Frequenzmodulation), und ähnliches.
- [033] Bevorzugt werden die zwei Anregungsspulen 32,34 im wesentlichen gleich ausgebildet, sie werden in Serie geschaltet und überspannen die beiden Münzen 22,24, um die Empfangsspule 38 (herum). Es ist auch möglich, andere spezifische Maßnahmen vorzusehen, wodurch Felder durch oder auf eine Referenzmünze 24 und eine eingeworfene Münze 22 gekoppelt und verglichen werden, z. B. durch Einsatz von mehr als einer Empfangsspule 38 und einer Spulenanordnung, wodurch die Spulen für die Referenzmünze und die eingeworfene Münze physisch voneinander beabstandet oder versetzt sind. Die Mittenspule eines aus drei Spulen bestehenden Stapels kann also als Sendespule statt als Sensor dienen, mit den äußeren Spulen als Empfänger. Das dargestellte Beispiel ist aber bevorzugt, weil es einfach, kostengünstig und kompakt ist.
- [034] Der Mikroprozessor 72 oder andere Signal-Analysemittel können den Pegel des Spulenstroms der Empfangsspule auf mehrere Attribute oder Eigenschaften testen; ein einfacher Test ist die Prüfung der beiden Nullwerte 62,64 und ihres Auftretens und derjenige, daß beide Nullwerte einen vorbestimmten Schwellenwert kreuzen (ein minimaler Schwellenwert im dargestellten Beispiel). Der Prozessor 72 kann auch andere Aspekte der Signalform 90 prüfen. Die aufeinanderfolgenden Samples können verglichen werden mit einer nominalen Signalform, die in einem Speicher gespeichert ist, um die Anstiegs- und Abfall-Zeiten nahe einem Nullwert 62 oder 64 zu prüfen. Die Dauer des Nullwerts kann mit den Nominalpegeln verglichen werden. Das Timing zwischen den Nullwerten und/oder dem zentralen Spitzen- oder Maximalwert 115 können bewertet werden und die Nullwerte 62,64 können verglichen werden, ob sie zeitliche Spiegelbilder sind. Der Pegel 115, auf den das Signal zwischen den Nullwerten 62,64 steigt, kann auch verglichen werden mit einer nominalen Standardgröße, die in dem Speicher des Mikroprozessors 72 gespeichert ist. Die Flanke des Signals, die in das anfängliche Nullsignal oder den Nullwert einleitet, kann gemessen werden, um die Münzgeschwindigkeit zu bestimmen, und die Geschwindigkeit kann verwendet werden, ein Fenster zu definieren, zu dem der zweite Nullwert bei einer gültigen Münze erwartet wird. Die Münzgeschwindigkeit kann ähnlich dazu verwendet werden, ein Fenster zu definieren, während dem ein Code einer gültigen Münze ein Erfassungsmittel passieren sollte.
- [035] Mit einer Serie von Tests, die so verfügbar sind, ist es möglich, nicht nur gültige Münzen einer bestimmten Werteinheit von Wertstücken, fremden Münzen oder ähnlichen zu unterscheiden, sondern auch mit vernünftiger Genauigkeit zu bestimmen, welcher Typ der jeweiligen ungültigen Münze vorliegt (z. B. ihre Werte oder Werteinheiten). Zum Beispiel kann ein Münzprüfer eingerichtet sein, Quarters zu prüfen, kann aber dennoch ermitteln oder bestimmen, daß eine Dollarmünze eingeführt worden ist, aus dem Charakter der erfaßten Signalform, und entsprechend reagieren (z. B. die Dollarmünze als vier eingeworfene Quarter-Münzen bewerten). So kann die Erfindung zum Sortieren von Münzen ebenso verwendet werden, wie für Gut/Schlecht-Tests.
- [036] Typische Ausgangssignale oder Signalformen 90, wie von der Empfangsspule 38 gebildet, und gleichgerichtet sowie gefiltert, werden in Fig. 4 bis 7 gezeigt. In Fig. 4 und 5 repräsentieren die Signale eine eingeworfene Münze 22, die mit der Referenzmünze 24 übereinstimmt, wobei beide z. B. eine Silberlegierung enthalten. In Fig. 4 wurde die Münze 22 langsamer als in Fig. 5 zugeführt. In jedem Fall ist das gleichgerichtete/gefilterte Signal 90 auf einem höheren Wert vor der Ankunft der eingeworfenen Münze 22, aufgrund der ungleichen Kopplung der beiden Anregungsspulen 32,34 zu der Empfangsspule 38 durch nur eine Münze (die Referenzmünze 24). Das Signal fällt auf einen ersten Nullwert 62, wenn die eingeworfene Münze ankommt, mit einer Abfallzeit oder Signalform-Kontur, die teilweise die Münzgeschwindigkeit repräsentiert und teilweise die Eigenschaft der eingeworfenen Münze 22 repräsentiert. Bei dem Passieren des Nullwertes 62, zu dem der Signalpegel im wesentlichen Null ist, steigt das Signal auf einen Spitzenwert 115, der geringer als der Leer-Wert ist, dann fällt das Signal wieder auf einen zweiten Nullpegel 64, der im wesentlichen gleich dem ersten ist. Der Mikroprozessor oder das Steuergerät 72 überwacht aufeinanderfolgen Samples der Signalpegel und erreicht oder wegbereitet eine Annahme/Ablehnungs-Entscheidung, oder betreibt eine Ablenkeinrichtung oder eine andere Ausgangseinrichtung, gestützt auf die Signalform 90, speziell durch die Betrachtung der beiden Nullwerte 62,64, die Flanke des voreilenden Signals in das oder aus dem oder den Nullwerten und/oder das Lesen eines Codes oder einer anderen erfaßbaren Eigenschaft bei einer bekannten Position einer gültigen Münze.
- [037] Die zwei Nullwerte treten unabhängig von der Münzgeschwindigkeit auf, wie durch einen Vergleich der Fig. 4 und 5 gesehen werden kann. Die Variation oder Änderung der Münz-Zufuhrgeschwindigkeit kann bei dem Prüfprozeß dadurch berücksichtigt werden, daß ein Bezug hergestellt wird zwischen dem zeitlichen Abstand, der Signalform und/oder der Dauer der Nullwerte. Zum Beispiel kann die erwartete Dauer der Nullwerte oder der erwartete Zeitabstand zwischen den Nullwerten bestimmt werden, teilweise aus gespeicherter Information mit Bezug auf den Charakter der Münzen, und teilweise aus der Geschwindigkeit der Münze, bestimmt aus der Steigung von einer oder mehrerer Flanken, die in oder aus den Nullwerten hinein bzw. herausführen. Eine große Bandbreite von Geschwindigkeiten kann berücksichtigt werden, wie sie bei einer Hochgeschwindigkeits-Sortiermaschine oder einer Zählmaschine anzutreffen ist, dadurch, daß der Abstand oder die Trennung der Nullwerte aus Information berechnet wird, die aus der Steigung oder Flanke des eingehenden Signals abgeleitet oder ermittelt wird.
- [038] die Fig. 6 und 7 zeigen korrespondierende Signalformen, in denen die eingeworfene Münze 22 nicht mit der Referenzmünze 24 zusammenpaßt. In dem dargestellten Beispiel ist die eingeworfene Münze 22 ein Stück aus Messing und die Referenzmünze 24 eine Münze aus einer Silberlegierung. Das Messingstück hat eine höhere Leitfähigkeit als die Referenzmünze aus Silberlegierung. Ein Problem bei der Erkennung oder Prüfung auf gefälschte Münzen durch Vergleich von Feldern, die durch die Mitte der Münzen gekoppelt werden, liegt darin, daß Versuche gemacht werden könnten, die Prüfung oder das Prüfgerät durch Variieren der Geschwindigkeit der eingeworfenen Münze zu täuschen. Zum Beispiel kann angenommen werden, daß das Material oder die Abmessungen der Fälschungsmünze so sind, daß die gefälschte (oder ungültige) Münze das elektromagnetische Feld weniger schwächt, als die Referenzmünze, wobei eine ausreichend geringe Zufuhrgeschwindigkeit bewirken kann, daß die Prüfeinrichtung auf ein Nullsignal reagiert, das vor dem Punkt auftritt, zu dem die eingeworfene Münze vollständig mit ihrem elektromagnetischen Feld ausgerichtet ist, und deshalb das Feld weniger dämpft. Umgekehrt kann eine Fälschungsmünze das Feld stärker als eine Referenzmünze schwächen, wobei eine ausreichend schnelle Zufuhrgeschwindigkeit die Münze passieren lassen könnte, bevor die Schaltung (z. B. eine solche wie ein Tiefpaß 78) vollständig reagiert. Zum Beispiel hat die Signalform einer eingeworfenen Messingmünze in Fig. 6 ein anfängliches Minimum 62, das nahezu Null ist. Fig. 7 zeigt die Signalform, in der die Messingmünze mit einer höheren Geschwindigkeit zugeführt wurde und beide Nullwerte 62,64 nicht an Null heranreichen.
- [039] Entsprechend der Erfindung werden die zwei Nullwerte 62,64 benötigt. Einer kann auftreten bei einer Ausrichtung der Münzen in einer Lagegenauigkeit (Registry), und der andere Nullwert tritt auf bei einer symmetrischen Positionierung der Münzen zu den Achsen ihrer jeweiligen Felder bzw. ihres jeweiligen Feldes. Als Ergebnis können eine oder mehrere der jeweiligen Pegel der beiden Nullwerte, ihr Zeitverlauf (Timing) und die Signalform verglichen werden mit nominellen Parametern zur Unterscheidung guter Münzen von Fälschungen oder ungültigen Münzen. Die nominellen Parameter für · bestimmte Münzen können empirisch bestimmt werden und in den Mikroprozessor programmiert werden, berechnet aus der bekannten Geometrie der Spulen und der Referenzmünzen sowie der maximalen und minimalen Zufuhrgeschwindigkeit der eingeworfenen Münzen.
- [040] Sogar dann, wenn ein Nullwert 62 näherungsweise Null erreicht, wie in Fig. 6, kann der zweite Nullwert 64 nicht so tief herunterreichen oder kann zu einem anderen Zeitpunkt (z. B. später) als nominell erwartet mit Bezug auf die Geometrie und die Zufuhrgeschwindigkeiten auftreten. Die Pegel, das Timing und/oder die Ungleicheit der beiden Nullwerte 62,64 kann dazu verwendet werden, eine Abweisungsentscheidung zu triggern.
- [041] Entsprechend einem Aspekt der Erfindung kann eine weiteres Mittel zum Beziehen der Position der Nullwerte 62,64 (in zeitlicher Hinsicht) auf die physikalischen Positionen der eingeworfenen Münze 22 zwischen den Spulen 32,38 weiter sicherstellen oder besser sicherstellen, daß die Münzprüfung oder Münzunterscheidung 20 nicht durch Fälschungsmünzen getäuscht werden kann. Für diesen Zweck kann die Position der eingeworfenen Münze 22 optisch erfaßt werden. Wie in Fig. 1 gezeigt, wird eine Lichtquelle und ein optisches Empfangselement 122 auf den Zufuhrpfad 40 der eingeworfenen Münze gerichtet. Die optische Empfangseinrichtung 122 ist mit dem Mikroprozessor 72 gekoppelt zum Erfassen und Signalisieren der Zeit, zu der die eingeworfene Münze 22 eine bekannte Position erreicht, die zeitlich mit dem nominellen oder erwarteten Auftreten einer oder beider Nullwerte 62,64 in Bezug gesetzt werden kann. Bevorzugt kann die Einrichtung 122 als Empfänger/Sender in einem vorbestimmten Winkel gegenüber der Ebene der Vorderseite oder Ebene der eingeworfenen Münze 22 geneigt sein. Die eingeworfene Münze 22 hat eine oder mehrere entsprechend geneigte ringförmige Stege 124. Wenn ein Steg 124 die benötigte Position erreicht, hinsichtlich ihres Winkels, um das Licht aus der Quelle zu dem optischen Empfänger 122 zu reflektieren, erhält der Mikroprozessor 72 ein Signal vom Ausgang des optischen Empfängers. Der Mikroprozessor 72 kann dann die zeitliche Position der Nullwerte 62 und/oder 64 den erfaßten Positionen der eingeworfenen Münze 22 zuordnen.
- [042] Der Mikroprozessor kann auch auf erfaßbare Eigenschaften oder Merkmale hin überwachen, zu einer bekannten Position an oder auf einer gültigen Münze. Eine Mehrzahl von ringförmigen Stegen, die einen Code repräsentieren, können auf gültigen Münzen vorgesehen sein, z. B. nach US 5,216,234 (BeIl), die hier einbezogen ist. Durch Lesen des Codes von einer Oberfläche der eingeworfenen Münze 22 und durch Unterscheidung oder Prüfung auf die auftretende Lesung zu einem vorbestimmten Punkt zwischen den Null-Spitzen 62,64 kann die Gültigkeit der eingeworfenen Münze 22 in einer Vielzahl von Wegen geprüft werden, um die Möglichkeit einer verpaßten Prüfung, einer Fälschung oder ähnlichem zu senken.
- [043] die Fig. 9 bis 11 zeigen ein physikalisches Ausführungsbeispiel des Münzprüfers 20 entsprechend der Erfindung; es ist modular in seiner Natur und kann nachträglich in verschiedenartige Münzapparate oder Münzzufuhreinrichtungen eingebaut werden. Der Münzpfad 40 ist allgemein vertikal, wie dargestellt. Er ist definiert zwischen Abschnitten eines Chassis 132 und einem Aufbau aus geformten Kunststoffelementen 134, die einen Schlitz 52 mit dem Chassis 132 bilden. Die Referenzmünze 24 ist in einem Träger 136 (siehe Fig. 9) aufgenommen, der von einem federbelasteten Schlitten 138 (vgl. Fig. 10) in Richtung einer Halteposition 142 gedrängt wird, so daß die Position der Referenzmünze 24 positiv bestimmt ist. Die drei Spulen 32,34, und 38 können auf einem Aufbau 144 montiert sein, der drei beabstandete Fußbereiche für die jeweilige Spule besitzt, wobei die Halteposition oder der Stop 142 von dem Boden oder dem Grund des Aufbaus 144 definiert wird, zwischen dem inneren Fuß oder Arm und einem der äußeren Füße/Arme, und wobei die Münzführung 40 so angeordnet ist, daß die eingeworfene Münze 22 entlang einer Oberfläche entsprechend der Halteposition 142 fällt, zwischen dem mittleren Fuß und dem anderen der äußeren Füße. Wie Fig. 10 zeigt, ist das optische Paar 122 aus Sender/Empfänger bevorzugt so angeordnet, die eingeworfene Münze 22 zu beleuchten und zu betrachten, durch eine Öffnung im Chassis 132, wobei es auf derselben Struktur montiert sein kann, die die Referenzmünze 24 in Richtung der von dem Stop 142 definierten Position drängt. So ist die Referenzmünze 24, die eingeworfene Münze 22 und der optische Empfänger/Sender 122 insgesamt in der benötigten relativen Position, wobei dis Achsen der elektromagnetischen Felder von der Mitte der Referenzmünze 24 beabstandet sind und von der eingeworfenen Münze 22 passiert werden, um zwei Nullwerte oder Nullpositionen - wie oben beschrieben - zu erzeugen. Unter den Anbringungen für die Spulen, entlang dem Pfad der eingeworfenen Münze ist ein steuerbarer Ablenker oder Ableiter 96 angeordnet, um ein Ablenkarm oder Ablenkblech 98 von dem Münzpfad 40 anzuheben oder hereinragen zu lassen. Der steuerbare Ablenker umfaßt ein Solenoid (Magnet), der auf das Mittel zum Erfassen und Prüfen auf gültige Münzen anspricht, d. h. den Mikroprozessor 72 oder eine andere Einrichtung, welche die Passage (das Vorbeilaufen) der Nullpeaks 62,64 durch einen vorbestimmten Schwellenpegel überwacht oder erfaßt.
- [044] Fig. 11 zeigt die individuellen Teile eines Aufbaus in einer Explosionsdarstellung, zusammen mit den Anbringungen zum Befestigen der Teile am Chassis 132. Die Schaltung oder der Schaltkreis 150 kann in einer Einkapselung 152 an dem Chassis 132 angebracht oder nahe diesem montiert sein.
- [045] Die Erfindung ist demgemäß in der Lage, automatisch zwischen Münzen und Wertstücken (Tokens) zu unterscheiden, die dem Münzprüfer 20 zugeführt werden, speziell zu erfassen und zu reagieren, ob eine eingeworfene Münze 22 denselben Charakter wie eine Referenzmünze 24 hat oder ihn nicht besitzt. Dies wird dadurch erreicht, daß ein erstes elektromagnetisches Wechselfeld an die Referenzmünze 24 angelegt oder sie ihm ausgesetzt wird, in einer Achse, die normal zu der Ebene der Referenzmünze 24 ist und um einen vorbestimmten Abstand von einem Mittenpunkt der Referenzmünze 24 beabstandet oder versetzt wird, so daß das erste elektromagnetische Feld durch die Referenzmünze 24 in einem solchen Ausmaß gekoppelt wird, der durch Material und Abmessung der Referenzmünze 24 bestimmt ist;
- daß ein zweites elektromagnetisches Wechselfeld dem Zuführpfad 40 für die eingeworfene Münze 22 angelegt wird, und es der eingeworfenen Münze erlaubt wird, entlang des Zuführpfades zu laufen oder sich zu bewegen, so daß das zweite elektromagnetische Feld zu der eingeworfenen Münze 22 in einem solchen Ausmaß gekoppelt wird, das durch ein Material und eine Abmessung der eingeworfenen Münze, und durch eine relative Position der eingeworfenen Münze 22 zu dem zweiten elektromagnetische Feld bestimmt wird. Die eingeworfene Münze passiert durch die zwei Punkte, zu denen das zweite elektromagnetische Feld von einem Mittenpunkt der eingeworfenen Münze um einen Abstand oder eine Distanz verlagert ist, die gleich dem vorbestimmten Abstand ist, um den das erste elektromagnetische Feld von dem Mittenpunkt der Referenzmünze beabstandet oder verlagert ist. Zu diesen Punkten haben die Referenzmünze 24 und die eingeworfene Münze 22 vergleichbare Wirkungen auf das erste und das zweite elektromagnetische Feld, wenn das Material und die Dimensionen der eingeworfenen Münze und der Referenzmünze die selben sind. Durch Vergleich der Effekte des ersten und zweiten elektromagnetischen Feldes, während oder wenn die eingeworfene Münze die zwei Punkte passiert, kann die Erfindung gültige Münzen als eine Funktion des Ergebnisses eines solchen Vergleichs ermitteln.
- [046] Die Stärken von erstem und zweitem elektromagnetischen Feld, wie durch die Referenzmünze bzw. die eingeworfene Münze gekoppelt, werden erfaßt und voneinander subtrahiert. An einem Minimum wird die Summe auf die zwei Nullpunkte 62,64 geprüft, und bevorzugt wird die Summe auf verschiedenen Signalform-Eigenschaften, die charakteristisch für die eingeworfene Münze, die identisch mit der Referenzmünze in Dimension und Material ist, getestet oder geprüft. Für eine zusätzliche Sicherheit wird die physische Position der eingeworfenen Münze 22 geprüft, z. B. durch Verwendung eines optischen Detektors 122, und das Timing des Auftretens von einem oder beiden Nullwerten wird verglichen mit der erfaßten physischen Position, um zu bestimmten, ob die zumindest eine Nullstelle früher oder später als nominell erwartet aufgetreten ist oder auftritt. Bevorzugt beinhaltet die optische Erfassung das Lesen eines Codes von der eingeworfenen Münze und das Vergleichen einer Zeit des Ablesens mit einem Fenster, das zwischen den zwei Punkten definiert ist, zum Prüfen oder Unterscheiden der eingeworfenen Münze 22 mit dem Code 124 an einer vorbestimmten Position. Dieser Code kann also eine Kennzeichnung der Identität der eingeworfenen Münze, wie z. B. ihren Wert, repräsentieren. Die Identitätscodierung kann ein Mittel für den Mikroprozessor 72 bilden, um die geeigneten nominellen Charakteristika vorzugeben oder zu bestimmen, über welche die Nullstellen geprüft werden, oder andere Kriterien für Akzeptanz, Zurückweisung oder Sortierung der eingeworfenen Münze vorzugeben.
- [047] Fig. 12 zeigt ein praktisches Ausführungsbeispiel der Schaltung, die in einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wurde; sie beinhaltet Komponententypen und Anschluß- Numerierungen. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Verstärker U2A als ein abgestimmter Rückkopplungs-Verstärker über den Widerstand R4 und den Kondensator C6 verwendet. Der Verstärker U2A erzeugt ein Spulen-Anregungssignal, das wechselspannungsmäßig über einen Verbinder EP2 mit den (in Fig. 12 nicht gezeigten) Sendespulen über den Kondensator C7 gekoppelt ist. Das Empfangssignal von der Sensorspule wird von dem Verstärker U2B verstärkt und wechselspannungsmäßig über den Kondensator C10 und die Gleichrichterdiode D5 an einen Analogeingang des Steuergerätes U1 gekoppelt. Das Signal wird ebenfalls tiefpaßgefiltert über den Kondensator C11 und den Widerstand R7. Die Steuereinrichtung U1 kann ein 87C752 sein, mit A/D-Wandlern auf dem Chip und ein anderer Analogeingang wird zu dem Photodetektor-Signal einer LED/Photodetektor-Einrichtung (nicht in Fig. 12 gezeigt) über den Anschluß EP6 gekoppelt.
- [048] Das Annahme-Abweisungs-Signal, das der Controller U1 ermittelt, wird der Spule eines Solenoid-Ablenkers über den Verbinder EP4 und einen Darlington-Transistor Q1 zugeführt. Der Controller U1 kann auch extern über einen optischen Isolator U3 kommunizieren, und in dem Ausführungsbeispiel von Fig. 12 ist er so angeordnet, ein Sperr/Aktivierungs-Signal zu erhalten und ein Erfasssungs-Signal zu senden. Die Regler VR1 bis VR3 stellen die jeweilige Spannungsversorgung zur Verfügung, erhalten über einen Verbinder EP1-2, eine Gleichrichterdiode D1 und einen Filterkondensator C21. Eine Sensitivitäts-Einstellung R18 kann zu einem anderen der Eingänge des Controllers U1 gekoppelt sein, und Eingänge für einen Taktoszillator OSC-1, ein Rücksetzschalter SW1 und eine Spannungsreferenz sind vorgesehen. Eine Anzahl von Widerständen oder ähnlichem sind in Fig. 12 zum Vorspannen, Serienkoppeln oder ähnlichem vorgesehen und sollen nicht im Detail beschrieben werden.
- [049] Die Erfindung wurde in Verbindung mit den vorgehenden Varianten und Beispielen beschrieben, zusätzliche Variationen werden nun auch dem Fachmann offenbar sein. Die Erfindung soll nicht durch die Variationen, die spezifisch beschrieben worden sind, beschränkt sein. Insofern sind die beigefügten Ansprüche gegenüber den vorgehenden Beschreibungen der bevorzugten Beispiele maßgebend, um den Schutzbereich der Erfindung, in dem exklusive Rechte beansprucht sind, zu bewerten.
Claims (21)
1. Prüfeinrichtung (20) zum Vergleichen einer eingeworfenen Münze (22) mit einer
Referenzmünze (24), enthaltend:
- eine erste elektromagenetische Einrichtung (34) zum Bereitstellen eines auf
die Referenzmünze (24) einfallenden Feldes längs einer Achse (42), die im
wesentlichen senkrecht zur Referenzmünze verläuft, welche Achse aus
einem Mittenpunkt (44) der Referenzmünze verlagert oder ihm gegenüber
versetzt ist;
- ein Mittel zum Festlegen eines Zuführpfades (40,52) zum Führen der
Bewegung der eingeworfenen Münze (22);
- eine zweite elektromagnetische Einrichtung (32) zum Bereitstellen eines auf
die eingeworfene Münze (22) einfallenden Feldes längs einer Achse (42), die
im wesentlichen senkrecht zur eingeworfenen Münze verläuft, an einem
Punkt längs des Zuführpfades (40), den die eingeworfene Münze durchläuft,
wobei die eingeworfene Münze sich durch zwei Positionen längs des
Zuführpfads bewegt, an denen die zweite elektromagnetische
Einrichtung (32) zur eingeworfenen Münze im selben Maß ausgerichtet ist,
wie die erste elektromagnetische Einrichtung (34) zur Referenzmünze (24)
ausgerichtet ist;
- einen Empfänger (70) zum Vergleichen von Antworten der eingeworfenen
Münze und der Referenzmünze (22, 24), während oder wenn sich die
eingeworfene Münze durch die zwei Positionen bewegt.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die erste und die zweite elektromagnetische
Einrichtung zumindest eine Erregerspule (32, 34) und zumindest eine
Empfängerspule (38) umfaßt, wobei zumindest ein Oszillator (102) einen
Wechselstrom in der zumindest einen Erregerspule (32, 34) hervorruft und die
Referenzmünze (24) benachbart der zumindest einen Erregerspule fixiert wird und
die eingeworfene Münze (22) den Zuführpfad (40) entlangwandert, angrenzend an
der zumindest einen Erregerspule, so daß die einfallenden Felder (104) gekoppelt
sind durch die Referenzmünze und die eingeworfene Münze (24, 22) und wobei der
Empfänger (70) gekoppelt ist mit der zumindest einen Empfängerspule (38), zum
Vergleichen elektromagnetischer Signale aus den einfallenden Feldern zur
eingeworfenen Münze (22) respektive der Referenzmünze (24).
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei
(a) zwei im wesentlichen identische Erregerspulen (32, 34) bereitgestellt und in
Serie geschaltet werden und die Empfängerspule (38) zwischen den zwei
Erregerspulen (32, 34) angeordnet wird, die Referenzmünze (24) bzw. der
Zuführpfad (40) zwischen der Empfängerspule (38) und einer der
Erregerspulen (32, 34) angeordnet wird, wobei die zwischen der
Empfängerspule und den zwei Erregerspulen gekoppelten
elektromagnetischen Signale entgegengesetzte Polarität haben und von der
Empfängerspule (38) summiert (zusammengefaßt) werden, was zwei Null-
Kerben oder Spitzen (62, 64) in einem von der Empfängerspule (38)
abgegebenen elektrischen Signal erzeugt, wenn die eingeworfene
Münze (22) und die Referenzmünze (24) gleichermaßen die
elektromagnetischen Signale zur Empfängerspule (38) koppeln; oder
(b) zwei, im wesentlichen identische Empfängerrspulen (32, 34)
hintereinandergeschaltet sind und eine Erregerspule zwischen den zwei
Empfängerspulen (32, 34) angeordnet wird, die Referenzmünze (24) bzw. der
Zuführpfad (40) zwischen der Erregerspule und einer der in Serie
geschalteten Empfängerspulen (32, 34) angeordnet wird, wobei die zwischen
der Erregerspule und den zwei Empfängerspulen gekoppelten
elektromagnetischen Signale von den Empfängerspulen summiert
(zusammengefaßt) werden, was zwei Null-Kerben oder Spitzen (62, 64) in
einem von den Empfängerspulen abgegebenen elektrischen Signal erzeugt,
wenn die eingeworfene Münze (22) und die Referenzmünze (24)
gleichermaßen die elektromagnetischen Signale zu den Empfängerspulen
koppeln.
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei der Empfänger zusätzlich einen Filter (78)
sowie einen Digitalisierer (92) für das Wandeln oder Codieren eines Pegels des
Stromsignals, welches von der Empfängerspule (38) erzeugt wird, und einen mit
dem Digitalisierer (92) gekoppelten Prozessor (72) enthält, zum Vergleichen von
einem Pegel der Null-Peaks (62, 64), einer Wellenform der Null-Peaks, des Timings
zwischen den Null-Peaks oder die Gleichheit der Null-Peaks als Spiegelbilder.
5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, die zusätzlich eine Leseeinrichtung (122) enthält,
die dem Empfänger für das Lesen eines Codes (124) von einer Oberfläche der
eingeworfenen Münze (22) zugeordnet ist und das Auftreten des Codes an einem
vorherbestimmten Punkt zwischen den Null-Peaks (62, 64) prüft oder überwacht.
6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei der Code (124) eine Vielzahl von Ringen
auf der eingeworfenen Münze (22) umfaßt, welche geneigte Seitenflächen oder
Stirnflächen in einem vorbestimmten Winkel haben, und wobei die dem Empfänger
für das Lesen des Codes zugeordnete Einrichtung ein Quellen- und Sensor-
Paar (122) aufweist, das auf den vorbestimmten Winkel ausgerichtet oder
abgestimmt ist.
7. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei der Prozessor (72) einen Speicher enthält
und einsetzbar ist zum Vergleichen von Zeit-Mustern oder Abtastwerten des
Stromsignals mit Nominalpegeln, die von dem Speicher gewandelt oder codiert
wurden, zum Zwecke des Vergleichs der Wellenform der Null-PEaks (62, 64).
8. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei der Empfänger (70) zusätzlich einen
Gleichrichter (76) und einen Tiefpaßfilter (78) umfaßt und eine Einrichtung, mit der
der Durchlauf des Null-Peaks durch einen vorbestimmten Schwellenpegel erfaßt
werden kann.
9. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, die zusätzlich einen steuerbaren Ablenker (96, 98)
enthält, der auf besagte Einrichtung reagiert und eingesetzt werden kann, um den
Durchlauf der Null-Peaks durch die vorbestimmte Schwelle zu erfassen.
10. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, die weiterhin eine dem Empfänger (70)
zugeordnete Einrichtung (122) enthält, zum Lesen eines Codes von einer
Oberfläche der eingeworfenen Münze (22) und zum Prüfen, ob das Gelesene an
einem vorbestimmten Punkt oder Zeitpunkt zwischen den Null-Peaks (62, 64)
auftritt, wobei der steuerbare Ablenker (96, 98) ebenfalls auf die Einrichtung zum
Lesen des Codes anspricht.
11. Verfahren zum automatischen Prüfen oder Unterscheiden zwischen Münzen, die
in einen Münz-Prüfer (20) eingeworfen werden, ob eine eingeworfene Münze (22)
denselben Charakter oder die gleiche Eigenschaft wie eine Referenzmünze (24)
besitzt, mit folgenden Schritten:
- Anwenden oder Anlegen eines ersten elektromagnetischen
Wechselfeldes (104) auf die Referenzmünze (24), welches Feld eine
Achse (42) hat, die senkrecht zu einer Ebene der Referenzmünze ist und
versetzt oder verlagert ist durch einen vorbestimmten Abstand von einem
Mittenpunkt (44) der Referenzmünze, um das erste elektromagnetische Feld
durch die Referenzmünze zu koppeln, und zwar in einem Ausmaß, das durch
den Charakter bzw. die Eigenschaft der Referenzmünze bestimmt wird;
- Anwenden oder Anlegen eines zweiten elektromagnetischen
Wechselfeldes (104) an einen Zuführpfad (40) für die eingeworfene
Münze (22), wobei der eingeworfenen Münze erlaubt wird, sich entlang des
Zuführpfads (40) zu bewegen, so daß das zweite elektromagnetische
Feld (104) zu der eingeworfenen Münze in einem Ausmaß gekoppelt wird,
das durch ihre Eigenschaft und durch eine relative Position der
eingeworfenen Münze zum zweiten elektromagnetischen Feld bestimmt wird;
dabei wandert die eingeworfene Münze durch zwei Punkte, an denen das
zweite elektromagnetische Feld aus einem Mittenpunkt der eingeworfenen
Münze (22) versetzt ist, um einen Abstand, der gleich lang ist wie der
vorbestimmte Abstand, um den das erste elektromagnetische Feld vom
Mittenpunkt (44) der Referenzmünze (24) versetzt oder verlagert ist; wobei
die Referenzmünze und die eingeworfene Münze (22, 24) vergleichbare
Effekte auf das erste und das zweite elektromagnetische Feld an besagten
zwei Punkten haben, vorausgesetzt die eingeworfene Münze und die
Referenzmünze haben dieselben Eigenschaften;
- Vergleichen der Effekte (62, 64) auf das erste und das zweite
elektromagnetische Feld (104), wenn oder während die eingeworfene
Münze (22) die zwei Punkte passiert und Prüfen auf eine gültige Münze als
Ergebnis besagten Vergleichs.
12. Verfahren gemäß Anspruch 11, mit Erfassen der Stärken des ersten und des
zweiten elektromagnetischen Feldes so wie sie gekoppelt sind durch die
Referenzmünze (24) bzw. die eingeworfene Münze (22), und Sulbtrahieren der
Stärken voneinander, um eine Signal-Summe bereitzustellen, und worin der
Vergleichsschritt das Testen der Signal-Summe auf zwei Null-Werte, -Kerben,
- Peaks oder -Spitzen (62, 64) beinhaltet, auftretend während oder wenn die
eingeworfene Münze (22) die zwei Punkte passiert.
13. Verfahren gemäß Anspruch 12, weiterhin mit Testen der Signal-Summe auf eine
vorbestimmte Signal- oder Wellenform-Charakteristik einer eingeworfenen
Münze (22), welche hinsichtlich Dimension(en) und Material identisch ist mit der
Referenzmünze (24).
14. Verfahren gemäß Anspruch 12, mit Testen der Summe auf einen Minimalpegel an
den beiden "Nullstellen" bzw. Nullwerten (62, 64).
15. Verfahren gemäß Anspruch 12, mit Testen der Summe auf einen
Maximalpegel (115) zwischen den beiden Nullwerten (62, 64).
16. Verfahren gemäß Anspruch 11, weiterhin mit Lesen eines Codes (124) von der
eingeworfenen Münze (22) und Vergleichen einer Zeit des Lesens mit einem
Fenster, das zwischen zwei - den zwei Punkten entsprechenden -
Nullwerten (62, 64) definiert ist, um eingeworfene Münzen zu überprüfen, ob sie
den Code (124) an einer vorbestimmten Position oder Stelle haben.
17. Verfahren gemäß Anspruch 12, mit Testen der Summe auf zumindest eine
Zeitdauer, die durch eine Variation der Summe definiert ist.
18. Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei die Dauer aus der Gruppe ausgewählt wird:
Pulsbreite angrenzend an eine der Nullstellen (62, 64), Zeitdauer zwischen den
Nullstellen und Anstiegs- und Abfallzeit.
19. Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei eine Zuführgeschwindigkeit der
eingeworfenen Münze (22) variabel ist und weiterhin die Zeitdauer angepaßt wird,
um die Zuführgeschwindigkeit zu berücksichtigen.
20. Verfahren gemäß Anspruch 19, mit Messen zumindest einer Steigung oder Flanke
der Änderung der Summe, um die Zuführgeschwindigkeit zu bestimmen und
Verwenden der Zuführgeschwindigkeit dafür, ein gültiges Timing-Fenster
vorherzusagen für ein Auftreten der zweiten der zwei Nullstellen (62, 64) oder das
Lesen eines Codes (124) auf der eingeworfenen Münze.
21. Verfahren gemäß Anspruch 11 oder Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die
Münzen Marken oder Wertsymbole (Tokens) sind.
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