ES2258847T3 - Osciladores. - Google Patents

Abstract

Circuito oscilador que comprende una serie de circuitos resonantes, que tienen al menos un inductor común, estando determinada la frecuencia de resonancia de cada circuito resonante, por ejemplo, por al menos la inductancia del inductor común y por los respectivos componentes de determinación de la frecuencia de los circuitos resonantes, estando configurado el circuito de forma que el inductor está accionable concurrentemente a una serie de frecuencias correspondientes a las respectivas frecuencias de resonancia de los circuitos resonantes.

Description

Osciladores.

Esta invención se refiere a osciladores y particularmente, aunque no en forma exclusiva, a osciladores a utilizar en validadores de dinero de curso legal, especialmente validadores de monedas.

Es conocida la comprobación de monedas utilizando inductancias en forma de bobinas posicionadas en las proximidades del recorrido de la moneda, y accionadas mediante osciladores. Conforme la moneda pasa por la bobina, se controla la actividad del circuito oscilador, para determinar el efecto de la moneda y proporcionar por tanto una medida de las propiedades de la moneda. Puede controlarse la influencia de la moneda en la frecuencia, amplitud o fase de las oscilaciones. La medida está basada normalmente en el cambio de un parámetro controlado, por ejemplo la diferencia o relación entre el parámetro, cuando la moneda se encuentra ausente, y el valor que corresponda a cuando la moneda esté presente.

La influencia de la moneda en el parámetro medido es una función de la frecuencia. Véase por ejemplo el documento GB-A-1397083. Es conocido el someter la moneda a las oscilaciones presentes para dos frecuencias independientes, y medir el efecto en ambas frecuencias con el fin de deducir información adicional sobre la moneda. Esto es particularmente útil para las monedas con recubrimiento (formadas, por ejemplo, por un material exterior laminado sobre la parte superior de un material interno, o mediante el niquelado de un material interno), ya que las altas frecuencias estarán menos influenciadas por el material interno y más influenciadas por el material exterior. El material interno de una moneda con recubrimiento se denomina a veces como el material "núcleo" o "masa".

El documento GB-A-2069211 da a conocer un validador de moneda, en el cual una moneda en un lado de su recorrido es empujada con una combinación de dos frecuencias, y una bobina receptora en el lado opuesto del recorrido de la moneda es acoplada a los medios de detección de la influencia de la moneda en la amplitud de la señal recibida en dos frecuencias distintas. Los medios de control están conectados a la bobina receptora a través de circuitos de filtro para separar las distintas frecuencias. No obstante, esta configuración no permite ninguna variación en la frecuencia de oscilación como resultado de la presencia de la moneda. Además de ello, el uso de una configuración de transmisión/recepción no es deseable frecuentemente, en particular cuando la intensidad de la señal recibida varía en magnitudes muy grandes, especialmente con las monedas magnéticas. Sería también deseable el evitar el uso de filtros.

Los aspectos de la invención se encuentran expuestos en las reivindicaciones adjuntas.

De acuerdo con un aspecto adicional, dos osciladores auto-accionables operan a frecuencias diferentes y comparten al menos una inductancia común. Dicha configuración puede ser utilizada en un validador de monedas para comprobar una moneda, en la cual el valor de la inductancia es influenciado por la moneda sometida a prueba.

Es conocida la utilización de un par de bobinas para determinar el contenido del material de la moneda. Mediante el uso de un oscilador acoplado a ambas bobinas, esta configuración genera una ganancia más significativa que una única bobina, debido a la inductancia mutua entre las bobinas. No obstante, debido a que ambas bobinas están siendo accionables a la misma frecuencia, sólo se realiza una medición de material.

De acuerdo con un aspecto preferido de la invención, los dos osciladores auto-accionables comparten un par de bobinas, posicionadas cada una en cada lado del recorrido de la moneda. Haciendo que ambas bobinas funcionen concurrentemente a diferentes frecuencias, se consigue un método útil en particular para determinar el contenido del material a diferentes profundidades dentro de la moneda.

La diafonía entre los osciladores podría ser evitada mediante unos circuitos de filtros apropiados. No obstante, en una realización particularmente preferente, los osciladores están configurados de forma que las oscilaciones en cada frecuencia aparecen en un nodo que constituye un valor nulo de la señal para la otra frecuencia. Esto aísla las frecuencias sin precisar circuitos de filtros adicionales.

En la realización preferente, se genera el valor nulo de la señal para una frecuencia porque para dicha frecuencia existe una impedancia en c.c. muy baja respecto a tierra en c.a. Se genera un valor nulo de la señal para la otra frecuencia porque la otra frecuencia se aplica al nodo en magnitudes iguales y opuestas.

Se describirán a continuación las configuraciones que incluyen la invención a modo de ejemplo y con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 muestra el posicionamiento de las bobinas de un validador de monedas de acuerdo con la invención;

la figura 2 es un diagrama de un oscilador de acuerdo con la invención;

la figura 3 muestra esquemáticamente una inductancia en una realización alternativa de la invención; y

la figura 4 es un diagrama de un circuito oscilador en la realización alternativa.

Con referencia a la figura 1, las monedas, tales como la moneda mostrada en (2), entran en el validador (4) a través de un conducto (no mostrado) y caen a continuación en la dirección de la flecha (A) sobre un elemento (6) de absorción de energía. Ruedan entonces a lo largo de una rampa (8) y entran en un recorrido de salida (10).

Conforme ruedan en la rampa (8), las monedas pasan por una zona de prueba (12). En esta zona de prueba existen varios sensores de inducción, tales como los indicados en (14) y (16). El sensor (14) comprende dos bobinas, mostradas esquemáticamente en (L1) y (L2). La bobina (L1) está montada en la pista de recorrido en sí, y la bobina (L2) está montada en la tapa (no mostrada) del validador. Las bobinas (L1) y (L2) son de una configuración y tamaño similares, y están montadas directamente en forma opuesta entre sí. Se encuentran posicionadas a una distancia apropiada por encima de la superficie de la rampa (8), preferiblemente de una forma tal que sea capaz de ocluir totalmente la misma por cualquier moneda para la cual el validador esté diseñado para su validación.

Las bobinas (L1) y (L2) están situadas por detrás de una membrana que separa las superficies frontales de las bobinas con respecto a las superficies de la pista de recorrido y la tapa, respectivamente, pero con fines de claridad estas membranas no se muestran en la figura. La pista de recorrido está orientada de forma tal que las monedas puedan pasar por la bobina (L2) en proximidad cercana, pero separada de la bobina opuesta (L1) en una distancia que dependerá del grosor de la moneda.

Con referencia a la figura 2, el sensor (14) está conectado a un circuito oscilador (200) que comprende un inversor (U1) que tiene un bucle de realimentación que comprende una resistencia (R1) y las bobinas (L1) y (L2). Las bobinas están conectadas en serie, con un nodo (A) en la interconexión. El extremo de la bobina (L1) opuesto al nodo (A) está conectado, en el nodo (B), a un condensador (C1), y el otro extremo de la misma está conectado a tierra, y el extremo de la bobina (L2) opuesto al nodo (A) está conectado, en el nodo (C), a un condensador (C2), cuyo otro extremo del mismo está conectado a tierra. Ésta es una configuración estándar para un oscilador y la frecuencia de este primer oscilador está determinada por el circuito resonante formado por los componentes (L1), (L2), (C1) y (C2). La frecuencia puede ser, por ejemplo, inferior a 200 KHz, por ejemplo 40 KHz.

El circuito oscilador incluye también un segundo oscilador, el cual comprende un transistor (Q1) (cuya base está alimentada con un nivel fijo de polarización en c.c. a partir de una fuente que se ha omitido para claridad de exposición), una resistencia (R2), condensadores (C3) y (C4) y las bobinas (L1) y (L2). Todo ello se configura para funcionar a una frecuencia claramente alta, determinada por el circuito resonante formado por los componentes (L1) y (L2), y la combinación en serie de (C3) y (C4). A esta alta frecuencia (mayor de 200 KHz y preferentemente en torno a 530 KHz) los condensadores (C1) y (C2) actúan realmente como cortocircuitos. De acuerdo con ello, las bobinas (L1) y (L2) están acopladas realmente en paralelo a través de la combinación en serie de los condensadores (C3) y (C4).

La salida de baja frecuencia del primer oscilador se toma desde el nodo (C), el cual está acoplado a la entrada del inversor (U1). Debido a que éste está conectado también a través de (C2) a tierra, y puesto que (C2) es realmente un cortocircuito para las oscilaciones de alta frecuencia, el nodo (C) es realmente una conexión a tierra virtual para estas altas frecuencias (es decir, no aparecen componentes significativas de esta frecuencia en este nodo) y, por tanto, la señal de baja frecuencia se deriva sin recibir ninguna influencia significativa de estas altas frecuencias.

Como resultado del inversor (U1), el voltaje en el nodo (B), el cual está acoplado a la salida del inversor, varía de forma que será proporcionalmente igual y opuesto a la variación en el nodo (C), el cual se encuentra en la entrada del inversor, a baja frecuencia. Debido a que (L1) es igual a (L2) y que (C1) es igual a (C2), estas variaciones opuestas e iguales dan lugar a un nulo de la señal para esta baja frecuencia en el nodo (A). En consecuencia, las oscilaciones de alta frecuencia pueden ser derivadas a partir de este nodo sin substancialmente ninguna influencia de las señales de baja frecuencia. (Efectos similares pueden obtenerse incluso si L1 = L2, y L1.C1 = L2.C2).

Al desplazarse la moneda (2) entre las bobinas (L1) y (L2), las amplitudes de las oscilaciones se desplazarán hasta una magnitud que dependerá del contenido de material de la moneda. La salida de alta frecuencia estará influenciada predominantemente por el material en la superficie exterior de la moneda, y la baja frecuencia por el material exterior y por el material interior. En una moneda recubierta el material interno, es decir su masa, tendrá una influencia significativa.

Las variaciones en las amplitudes en las dos salidas de frecuencia en los nodos (A) y (C) están controladas, y los niveles máximos de la variación se utilizan como medidas. Preferiblemente, las medidas están basadas en la relación entre los niveles máximos y los niveles en ausencia de la moneda (por ejemplo, la diferencia o relación entre el nivel máximo y el nivel en reposo). Las dos medidas se comparan con criterios de aceptación para las denominaciones respectivas. Pueden realizarse también otras medidas, utilizando los mismos sensores y/o sensores diferentes. Por ejemplo, las variaciones de frecuencia o en su lugar las variaciones de amplitud de una o de ambas dos oscilaciones dentro del circuito oscilador de la figura 2 podrán ser controladas. Podrán utilizarse éstos u otros sensores para la obtención de las medidas, que serán dependientes predominantemente del grosor y del diámetro de las monedas.

Debido a que el circuito oscilador de la figura 2 controla el efecto de la moneda a dos frecuencias independientes, este sistema será el más apropiado para distinguir entre las monedas homogéneas y las monedas con recubrimiento, y proporcionará una configuración particularmente sensible y compacta, porque se utilizan las mismas bobinas concurrentemente para ambas frecuencias.

Las figuras 3 y 4 muestran una modificación de la realización descrita anteriormente, y en las que los números de referencia iguales representan los números correspondientes. En esta realización alternativa, en lugar de tener una única bobina en cada lado del recorrido de la moneda, existe un par de bobinas en cada lado. Por ejemplo, según se indica en la figura 3, además de la bobina (L1) en el lado de la pista del validador, existe una bobina adicional (L3). En esta realización, la bobina (L3) está montada dentro de la bobina (L1). Ambas se encuentran montadas en la misma ferrita (300), en la que una parte de la misma se extiende en forma de un anillo entre las dos bobinas, de forma que aísla dichas bobinas, utilizando las técnicas expuestas en el documento EP-A-489041. La configuración de las bobinas en el lado de la tapa del validador es similar, y comprende una bobina exterior (L2) y la bobina interior (L4).

Con referencia a la figura 4, el oscilador que incorpora el inversor (U1) tiene las bobinas conectadas en su bucle de realimentación, como en la figura 2, pero en este caso las bobinas (L1) y (L3) están conectadas en serie, tal como las bobinas (L2) y (L4), con las bobinas (L1) y (L3) conectadas en serie, estando conectadas en paralelo a las bobinas (L1) y (L4) conectadas en serie.

El oscilador comprende el transistor (Q1) y los condensadores (C3) y (C4), en este caso acoplado al nodo (A') entre las bobinas (L1) y (L3), de forma que el circuito resonante está formado por las inductancias (L1) y (L3), que están conectadas en paralelo (porque los nodos (B) y (C) son realmente unas tierras virtuales como, en la figura 2) entre sí y con los condensadores conectados en serie (C3) y (C4). Un oscilador adicional con una configuración similar está formado por el transistor (Q2), los condensadores (C5) y (C6) y la resistencia (R3), conectados al nodo (Z'') entre las inductancias (L2) y (L4). Existe por tanto un circuito resonante adicional formado por los inductores conectados en paralelo (L2) y (L4), que están conectados en paralelo a los condensadores conectados en serie (C5) y (C6).

Los dos osciladores que incorporan los transistores (Q1) y (Q2) operan con frecuencias relativamente altas aunque distintas, de forma que los condensadores (C1) y (C2) son realmente cortocircuitos. Estos cortocircuitos aíslan las altas frecuencias con respecto a la salida de baja frecuencia en el nodo (C). Debido a que L2 = L4, L1 = L3 y que C1 = C2, la baja frecuencia del oscilador que incorpora el inversor (U1) se encuentra ausente en los nodos (A') y (A'').

El circuito de la figura 4 es por tanto capaz de comprobar las monedas utilizando tres frecuencias independientes, y proporcionando tres salidas aisladas. En este caso, al contrario que la configuración de la figura 2, el oscilador de baja frecuencia tiene las bobinas, en lados opuestos del recorrido de la moneda, conectadas en paralelo.

Si se desea, puede omitirse el tercer oscilador que incluye el transistor (Q2) y los condensadores (C5) y (C6) y la resistencia (R3), estando conectado el oscilador compuesto por el transistor (Q1) a ambos nodos (A') y (A'').

Las descripciones en los documentos WO-A-93/22747, EP-A-17370, US-A-5337877 y EP-A-489041 están incluidas en esta memoria como referencia. En particular, se observará que las técnicas utilizadas para el procesamiento de las salidas de las bobinas y la comprobación de si éstas son indicativas de monedas genuinas, pueden ser tal como se describen en dichas memorias o como conocidas por sí mismas en la técnica. Por ejemplo, es bien conocido la toma de medidas de las monedas y pruebas de aceptabilidad que están basadas normalmente en datos de aceptabilidad memorizados. Una técnica común (ver, por ejemplo, el documento GB-A-1452740) incluye unas "ventanas" de almacenamiento, es decir, unos límites superior e inferior para cada prueba. Si cada una de las medidas de la moneda están comprendidas en un conjunto respectivo de límites superior e inferior, entonces se estimará que la moneda será aceptable con una denominación particular. Los datos de aceptabilidad podrían en su lugar representar un valor predeterminado, tal como un promedio, siendo las medidas comprobadas entonces para determinar si se sitúan dentro de unos rangos predeterminados de dicho valor. Alternativamente, los datos de aceptabilidad podrían ser utilizados para modificar cada medida, y la prueba incluiría entonces la comparación del resultado modificado con un valor fijo o una ventana fija. Alternativamente, los datos de aceptabilidad podrían ser una tabla de consulta que estuviera dirigida por las medidas, y cuya salida indicara si las medidas eran las apropiadas para una denominación particular (ver, por ejemplo, los documentos EP-A-0480736 y US-A-4951799). En lugar de tener unos criterios de aceptación independientes para cada prueba, las medidas pueden combinarse y comparar el resultado con los datos de aceptabilidad almacenados (GB-A-2238152 y GB-A-2254949). Alternativamente, algunas de estas técnicas podrían combinarse, por ejemplo, utilizando los datos de aceptabilidad como coeficientes (deducidos utilizando, por ejemplo, una técnica de red neuronal) para combinar las medidas, y posiblemente para la realización de una prueba sobre el resultado. Incluso una posibilidad adicional sería que los datos de aceptabilidad se utilizaran para definir las condiciones bajo las cuales se ejecutara la prueba (por ejemplo, como en el documento US-A-4625852).

Las referencias aquí expuestas para que las monedas "sean validadas" por el validador tienen por objeto relacionar las monedas de una denominación cuyo conjunto muestre unas medidas de propiedades promedio comprendidas dentro de los rangos estimados por el validador, para que representen un tipo de moneda en particular.

La invención se ha descrito en el contexto de los validadores de monedas, pero se observará que el término "moneda" se utiliza para que represente cualquier moneda (ya sea válida o falsa), ficha, arandela, u otro objeto metálico, y especialmente cualquier objeto metálico que pudiera ser utilizado en un intento de hacer funcionar un dispositivo o sistema activado por monedas. El término "moneda válida" indica una moneda, ficha o similar auténticas y especialmente una moneda auténtica de un sistema o sistemas monetarios en los cuales el dispositivo o sistema activado por monedas tiene por objeto su activación, y con una denominación con la cual el dispositivo o sistema accionado por monedas pueda recibir y tratar selectivamente como una unidad de valor.

Aunque la invención se ha descrito principalmente en el contexto de los validadores de monedas, es aplicable también en general a los validadores de moneda de curso legal, y podría utilizarse, por ejemplo, en un validador de billetes de banco, en el que el oscilador puede ser utilizado para detectar las tintas magnéticas y/o los hilos magnéticos.

El oscilador de la invención podría ser utilizado también en otras áreas.

Claims (16)

1. Circuito oscilador que comprende una serie de circuitos resonantes, que tienen al menos un inductor común, estando determinada la frecuencia de resonancia de cada circuito resonante, por ejemplo, por al menos la inductancia del inductor común y por los respectivos componentes de determinación de la frecuencia de los circuitos resonantes, estando configurado el circuito de forma que el inductor está accionable concurrentemente a una serie de frecuencias correspondientes a las respectivas frecuencias de resonancia de los circuitos resonantes.

2. Circuito oscilador, según la reivindicación 1, en el que los circuitos resonantes tienen al menos dos inductores comunes.

3. Circuito oscilador, según la reivindicación 2, en el que los dos inductores comunes se encuentran conectados en serie en un circuito resonante y en paralelo en otro circuito resonante.

4. Circuito oscilador, según cualquier reivindicación anterior, que incluye una serie de nodos de salida para derivar señales de salida a las respectivas frecuencias, en el que al menos un nodo de salida constituye un valor nulo de la señal para la frecuencia de salida derivada en otro nodo.

5. Circuito oscilador, según la reivindicación 4, en el que cada nodo de salida constituye un valor nulo de la señal para las frecuencias de salida derivadas en otros nodos.

6. Oscilador local, según la reivindicación 4 ó 5, en el que un nodo de salida para una frecuencia constituye una conexión virtual a tierra para otra frecuencia.

7. Circuito oscilador, según la reivindicación 4, 5 ó 6, en el que un nodo de salida para una frecuencia recibe señales iguales y opuestas de otra frecuencia.

8. Circuito oscilador, según cualquier reivindicación anterior, que comprende un par de inductancias acopladas en serie en un bucle de realimentación, para formar un oscilador que incorpore un primer circuito resonante de los mencionados circuitos resonantes, siendo substancialmente iguales las oscilaciones en un extremo de la interconexión en serie y opuestas a las del otro extremo de la interconexión en serie, por lo que las oscilaciones están substancialmente ausentes en la interconexión entre las inductancias, comprendiendo el circuito un oscilador adicional que incorpora un segundo circuito de los mencionados circuitos resonantes para generar oscilaciones a una frecuencia diferente en la mencionada interconexión.

9. Circuito oscilador, según la reivindicación 8, que incluye medios para generar realmente un cortocircuito entre los extremos opuestos de las inductancias interconectadas en serie a la mencionada frecuencia distinta.

10. Circuito oscilador, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que los circuitos resonantes tienen un par de inductancias comunes, estando conectadas las inductancias en serie en un circuito resonante, el cual está configurado para oscilar a una primera frecuencia determinada por el valor de las inductancias conectadas en serie, estando formado además el circuito oscilador por medios para proporcionar un cortocircuito real a través de las inductancias conectadas en serie, de forma que, en el otro circuito resonante, se encuentran conectadas en paralelo entre el cortocircuito real y la interconexión en serie, oscilando el segundo circuito resonante a una segunda frecuencia substancialmente diferente, que depende también de los valores de las inductancias.

11. Circuito oscilador según la reivindicación 10, en el que el cortocircuito real es efectivo a la segunda frecuencia pero no en la primera frecuencia.

12. Validador de monedas que comprende un circuito oscilador, según cualquier reivindicación anterior, teniendo el circuito unas salidas al menos a dos frecuencias diferentes, estando las salidas influenciadas por el paso de una moneda que está siendo probada por el validador de monedas.

13. Validador de monedas, según la reivindicación 12, que incluye medios para controlar las dos salidas, con el fin de generar medidas de la moneda en dependencia de los cambios en las salidas, provocados por la proximidad de la moneda.

14. Validador de monedas, según la reivindicación 12 ó 13, en el que el circuito oscilador comprende un par de bobinas posicionadas cada una en cada lado del recorrido de la moneda.

15. Validador de monedas, según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, dispuesto para validar las monedas con recubrimiento, en el que una de las frecuencias está configurada para proporcionar una medida substancialmente dependiente del material del recubrimiento de la moneda, y estando dispuesta la otra frecuencia para proporcionar una medida que esté influenciada significativamente por el material interno de la moneda.

16. Validador de monedas, según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15, que incluye medios para almacenar criterios de aceptación que representan un conjunto predeterminado de monedas, siendo al menos una de la monedas una de tipo recubrimiento.