硬幣區分裝置和方法

2023-06-23 13:15:06 2

專利名稱：硬幣區分裝置和方法
技術領域：
本發明涉及一種用來對硬幣和其它小的離散物體進行檢測的裝置和方法，特別涉及一種可用於硬幣計數或處理的裝置。
背景信息有多種設備可用來對硬幣或其它小的離散物體進行識別和/或區分。一個例子是硬幣計數或處理設備，(諸如在現已成為美國專利5564546的美國專利申請08/255,539，以及其於1997年4月7日(代理案號3730-901-3)申請、繼續申請號為＿＿＿＿、現已成為美國專利5620079的其繼續申請S.N.08/689 826,08/237,486以及08/431,070中所描述的那些設備，這些專利申請本文援引作為參考)。其它的例子包括自動售貨機、諸如吃角子老虎機之類的賭博機、公共汽車或地鐵的硬幣或專用輔幣「售票箱」和其它類似物。較佳的是，對於這些目的而言，所述傳感器能提供信息，這些信息可被用來將硬幣與非硬幣物體區分開來，並可以區分不同面值的硬幣和/或將一個國家的硬幣與其它國家的硬幣區分開來。
但是，已有技術的硬幣處理設備和其內的傳感器存在很多缺陷。許多現有技術的傳感器都會出現很多不為人們所希望的誤區分現象。至少在一些情況中，可認為這是由於傳感器輸出內的信噪比大小造成的。因此，提供具有改善的信噪比的硬幣區分傳感器是大有用途的。
很多現有技術的硬幣處理設備及相關的傳感器都是構造成一次只承接一枚硬幣，諸如一種可通過一硬幣狹槽一次承接一枚硬幣的常用型自動售貨機。由於對硬幣通過量、避免異物的沉積、避免硬幣和硬幣之間的間距較小(或硬幣搭疊)的期望值不高，並且由於所述狹槽自然地限定了最大的硬幣直徑和厚度，因此，這些設備通常都是用在一種較方便的硬幣處理和檢測場合中。可用於一次一枚硬幣場合的處理器和傳感器可能不適用於同時將大量或很多硬幣承接在一個地點的場合(諸如用來承接從一硬幣儲罐倒出的大量硬幣的託盤)。因此，希望能提供這樣一種硬幣處理器和/或設備，即，它既可以成功地用在一種一次一枚硬幣的場合中，也可以在一種可承接大量硬幣的設備內有效工作。
用於硬幣區分的很多現有技術的傳感器和相關電路都是被構造成對硬幣(或其它物體)的各特徵或各參數進行檢測，從而提供與作為一個整體的硬幣平均值有關的數據。這種傳感器和電路不能提供硬幣的某些區域或層次(諸如內芯材料和包覆層材料)所特有的信息。在某些貨幣中，兩種或多種面值的貨幣的平均特徵相近得簡直難以將它們區別開來。例如，僅僅根據平均差異、敷層(或沒有敷層)有差異的主要實際差異，難以將美國一角硬幣與1982年之前的美國一分硬幣區分開來，因為其主要物理差異是包覆層不同(或沒有)。在一些現有設備中，是用硬幣感應試驗來檢測一硬幣對由一線圈產生的交變電磁場的影響，尤其是檢測硬幣對例如與一個或多個硬幣的直徑、厚度、導電性和導磁性中的一個或多個有關的線圈阻抗的影響。一般來說，當一交變電磁場被提供給這樣一個硬幣時，電磁場穿透硬幣的程度隨著頻率的增高而降低。靠近硬幣表面的特性對較高頻率的磁場有較大的影響，而內部材料的影響較小。由於某些硬幣，諸如美國的十分硬幣和二十五分硬幣是層壓的，所以，這種與頻率的關係可以用在硬幣區分中，但是，應該相信，在已有技術中還未以此方式進行使用。所以，提供一種能提供有關硬幣或其它物體的不同區域的信息的設備將是更加有用的。
雖然有很多在對硬幣和小的物體進行區分時至少從理論上說有用的參數，諸如(包括直徑和厚度在內的)尺寸、質量、密度、導電性、磁導率、均勻性或其不具有(諸如有包覆層或有鍍層)等等，但是，許多現有技術的傳感器都是構造成只能檢測這些參數中的一單個參數。在那些僅使用了一單個參數的實施例中，對硬幣和其它小物體的區分常常是不準確的，對硬幣面值的識別會出現錯誤(假肯定)，以及不能識別硬幣面值(假否定)。在某些情況中，由於傳感器不能檢測到一個可用來區分硬幣的參數(諸如存在不存在硬幣鍍層、磁性或非磁性特徵等)，而可能會將不同的兩枚硬幣識別成同一種硬幣。因此，使用這種傳感器，當需要用幾個參數來區分硬幣和其它物體時，必需設置多個傳感器(如果可以獲得這些傳感器)，並且典型的是每一參數用一傳感器進行檢測。一設備內傳感器個數的增加會增加其製造、設計、維護和修理成本。而且，現有技術的裝置通常都要求將多個傳感器彼此隔開，通常是沿著硬幣行進的直線軌道彼此隔開，並且為了能將來自兩個傳感器的連續數據與某一特定硬幣適當關聯起來(並且為了能在所述數據事實上與兩個不同硬幣相關時，避免將來自兩個傳感器的數據認為是屬於一個硬幣)，所述間距常常必須相對較大，這種間距增大了這種設備所要求的實際物理尺寸，並且可能導致一種由於各硬幣通過的路徑較長而處理速度較慢的裝置。
此外，當兩個或多個傳感器中的每一個輸出一單個參數時，通常難以或不可能根據某一給定硬幣的一個參數與一第二參數的關係或波形來進行硬幣區分，這是由於難以知道第一參數波形內的哪一個點對應於第二參數波形內的哪一個點。如果沿硬幣路徑布置有多個彼此隔開的傳感器，用於硬幣區分的軟體就會變得較複雜，因為必須保持跟蹤一硬幣何時通過各傳感器。硬幣沿硬幣路徑移動(例如滾下一導軌)時的速度變化會影響定時。
即使在將一單個鐵芯用於兩個不同頻率或參數的情況下，很多已有技術的裝置通常也是隨著硬幣通過不同的位置而在兩個不同的時間點上測量若干個不同的參數。例如，在某些裝置中，布置了一個具有兩個相互間隔的磁極的鐵芯，當硬幣靠近第一磁極時，在一第一時間和一第一位置上進行第一次測量，當硬幣已基本上移向第二磁極時，在較後的一第二時間進行第二次測量。可以相信，一般來說設置兩個或多個不同的測量位置或時間來測量兩個或多個參數或者是用兩個或多個頻率會導致硬幣通過量非所願地下降，並佔據過大的空隙，需要相對較複雜的電路和/或算法(例如，為了配合隨著某一特定硬幣移動至不同的測量位置而產生的傳感器輸出信號)。
某些傳感器涉及硬幣或其它物體的電或磁特性，並且可以產生一個可施加於硬幣的電磁場。藉助許多已有技術的傳感器，其產生的磁通與硬幣的相互作用非常弱，以致於不能獲得所需的硬幣區分效率和精度，並使信噪比不夠。
許多已有技術的硬幣處理裝置有一些不希望有的特性，特別是當未經訓練的使用者對其進行使用時。這些已有技術裝置的精度不夠，使用壽命短，有導致使用者受傷的潛在危險，令使用者難以使用，需要經過訓練或廣泛的指導，經常會有使用故障，將未處理的硬幣返還使用者，處理硬幣的時間過長，通過量較低，易於卡阻，如果沒有人工幹預很難清除卡阻，並且只能處理範圍相當窄的硬幣類型或面值，對溼的或粘的硬幣或異物或非硬幣物過分敏感，可能失靈或將異物放入硬幣箱，可能拒收相當一部分好硬幣，需要頻繁和/或複雜的安裝、校準或維護，需要很大的空隙或佔地面積，對溫度變化過於敏感，工作噪聲太大，難以進行升級或改裝而運用新技術或構思，和/或設計和製造困難且成本昂貴。
因此，有必要提供一種這樣的硬幣處理機和/或檢測裝置，它具有改進的硬幣區分能力和精度，並且成本和所佔空隙都較小，與已有技術的裝置相比，它運行得更快，設計、製造、使用和維修更為方便和低廉，和/或能產生改進的信噪比。
本發明的概述本發明提供了一種用來對硬幣或其它物體進行處理和/或區分的設備，諸如對收自使用者的大量或一大堆硬幣或其它物體進行區分的設備，其中各硬幣或物體具有多種不同尺寸、類型或面值。所述設備具有很高的自動化程度並對於異物和偏離原始狀態的物體(諸如溼的、粘性的、有塗物的、彎曲的或畸形的硬幣)有較高的容許度，因此，公眾幾乎不需要任何培訓或指導即可很方便地使用所述設備，並且除了輸入大量的硬幣之外，不需要進行任何人為處理或介入。
根據本發明的一實施例，在輸入最好是經清洗的硬幣之後，並且該設備將硬幣單個化，並使硬幣移動經過一用來區分、計數和/或分揀的傳感器。一般來說，通過避免在那些與硬幣接觸的表面內設置延伸的平整區域(諸如將這些表面製造成弧形的、凹凸不平的(quilted)或有波紋的)，來減少硬幣行進速度減慢或粘滯現象。硬幣路徑構造成朝著硬幣行進方向擴張或加寬，以避免卡阻現象。
一具有單個化作用的硬幣拾取組件最好設置有兩個或多個同心安裝的盤件，其中一個盤件包括一整體式出口突起邊緣。多個可活動的槳狀物可彎曲，以避免產生或加劇卡阻現象，並能撓曲越過硬幣出口突起邊緣。垂直堆疊的硬幣向後傾斜而翻倒在一凹槽內，並從各起支承作用的硬幣上滑過而易於單個化。在一處理作業結束時，藉助一錢耙迫使硬幣沿著硬幣路徑移動，並通過一活板門將汙物除去。使離開所述硬幣拾取組件的各硬幣傾斜離開所述面接觸導軌，以減小摩擦力。
根據本發明的一實施例，設置有一傳感器，其中，由所述線圈產生的所有磁場與所述硬幣相互作用，從而在被一硬幣或其它物體所橫過的區域內產生一相對較強的電磁場。較佳的是，利用所述傳感器來獲得有關一硬幣或其它物體的兩個不同參數的信息。在一實施例中，一單個的傳感器可提供尺寸(直徑)和導電性的信息指示。在一實施例中，所述傳感器包括一鐵心，諸如一呈弧形(例如環形或半環形)且能形成一空隙的鐵氧體或其它可磁導材料的鐵心。被檢測的所述硬幣從所述空隙附近通過，在一實施例中，是移動通過所述空隙。在一實施例中，將所述鐵心製成的一定形狀能降低所述傳感器對硬幣在所述空隙內的位置稍許偏移(跳動或抖動)的靈敏度。當一硬幣或物體移動通過所述空隙附近的磁場時，可檢測到有關硬幣參數的數據，諸如電感的變化(可從其推導出所述物體或硬幣、或其某些部分的直徑)、和與耗散能量有關的品質因數(Q因數)(可從其獲得所述物體或硬幣或其某些部分的導電性)。
在一實施例中，為了對經檢測的硬幣進行區分，對隨硬幣直徑而變的與硬幣(或其某些部分)的導電性有關的數據進行分析(例如藉助與已知的硬幣的導電性-直徑數據相比較)。較佳的是，所述檢測程序使用幾個閾值或窗口參數以提供較高的識別準確率。
根據本發明的一個方面，提供了一種可在一單個的檢測用鐵心上產生一振蕩電磁場的硬幣區分裝置和方法。振蕩電磁場包括一個或多個頻率成分。所述電磁場與一硬幣相互作用，對這些相互作用進行監測並將其用於根據硬幣的物理行性對硬幣進行分類。將所述電磁場的所有頻率成分鎖相於一共用的基準頻率。為了避免各頻率之間的相互幹擾以及與任一鄰近鐵心或傳感器的相互幹擾，以及為了易於精確地確定每一頻率成分和硬幣之間的相互作用，將各頻率之間的相位關係鎖定。
在一實施例中，所述鐵心上的低頻和高頻線圈形成振蕩器電路的一部分。各電路構造成即使所述線圈的有效電感發生變化(例如響應一硬幣的通過)也能將通過各線圈的信號振蕩保持在一基本恆定的頻率。補償電感變化(並因此能將頻率保持在一基本恆定的值)所需的電路其它元件的變化量是因硬幣通過所引起的電感變化量的一個度量，也是硬幣直徑的一個指示。
除了能提供與硬幣直徑有關的信息之外，所述傳感器還可以用來提供與硬幣的導電性有關的信息，較佳的是能同時提供直徑信息。當一硬幣移動經過所述線圈時，將有一定量的能量損失，並且所述線圈內的信號的振幅將以一種與所述硬幣(或其某些部分)的導電性有關的方式發生變化。對於所述硬幣的一給定有效直徑來說，渦流電流形式的能量損失將反比於被磁場穿過的硬幣材料的導電性。
較佳的是，通過諸如提供一可滑動離開所述硬幣路徑並可重新定位而不需要重新校準的傳感器塊體，將所述硬幣拾取組件和傳感器區域構造成可方便地進行清洗和維護。在一實施例中，所述轉向組件是裝有鉸鏈的，因而可使它向外翻轉以進行檢修。較佳的是，偏離硬幣路徑的那些硬幣可藉助例如一斜坡式傳感器殼體和/或旁路滑槽而轉向到一用戶返還區域。
那些被識別並適當定位或間隔開的各硬幣被轉向離開默認(重力加速下落的)硬幣路徑而進入一接納儲櫃或臺車。那些沒有被主動地接納的硬幣或其它物體將沿著一默認路徑前進到所述用戶返還區域。較佳的是，對信息進行檢測，從而可估計硬幣速度和/或加速度，這樣就可以對轉向機構進行定時而使硬幣轉向，即使不同硬幣可能以不同的速度行進(例如由於粘滯或附著)亦能如此。在一實施例中，對每一物體均進行單獨的分析，以確定它是否是一應接納的硬幣(即被識別為一可接納的硬幣面值)，如果是，就將所述硬幣正確轉向(即，使它與相鄰的那些硬幣充分隔開)。通過需要採取主動步驟來接納一硬幣(即把默認路徑製成為「拒收」路徑)，更可以做到，使所有被接納的物體事實上都是一可接納類別的成員，並且可被精確計數。
附圖簡要說明

圖1A示出了一可以與本發明之一實施例一起使用的硬幣處理裝置；圖1B示出了根據本發明之一實施例的硬幣處理裝置；圖2A是根據本發明之一實施例的一傳感器和相鄰硬幣的前視圖；圖2B和圖2C是根據本發明之各實施例的傳感器和硬幣傳送軌道的立體圖；圖2D示出了根據本發明之一實施例的雙鐵心結構；圖3是根據本發明之另一實施例的一傳感器和相鄰硬幣的前視圖；圖4是圖3所示之傳感器的俯視圖；圖5是根據本發明之一實施例的區分裝置的方框圖；圖6是根據本發明之一實施例的區分裝置的方框圖；圖7示出了發生在圖8A-C所示電路中的各種信號；圖8A-圖8D是一可以與本發明之一實施例一起使用的一電路的方框圖和示意圖；圖9示出了當一硬幣經過所述傳感器時由圖8A-圖8D所示電路輸出的一典型的各輸出信號的一例子；圖10A和圖10B示出了一典型的標準數據和允差區域，所述典型可以用來根據本發明的各傳感器所輸出的數據區分硬幣；
圖11是根據本發明之一實施例的區分裝置的方框圖；圖11A是根據本發明之一實施例的一雙鐵心式區分裝置的方框圖；圖12是根據本發明之一實施例的一區分裝置的示意和方框圖；圖13示出了用來根據一實施例區分硬幣的同相和延遲的振幅數據的使用情況；圖14示出了用來根據另一實施例識別硬幣的同相和延遲的振幅數據的使用情況；圖15A和圖15B是根據本發明之一實施例的傳感器、硬幣路徑和硬幣的前視圖和俯視圖；圖16A和圖16B分別是來自高、低頻率傳感器的D輸出的曲線圖，這些傳感器分別用於根據本發明之一實施例的八個具有各種直徑的銅鋁圓盤；圖17是根據本發明之一實施例的一個由硬幣拾取組件、軌道、傳感器和滑槽組成的系統的立體圖；圖18是圖17所示系統的立體分解圖；圖19示出了前部樞轉開來的圖17所示的系統；圖20是沿圖17中的線20-20截取的剖視圖；圖21是圖17所示的硬幣軌道部分的正視圖；圖22是圖17所示系統的立體圖，它示出了硬幣位置的一例子；圖23A至圖23G分別是沿圖21中的線23A-23A至23G-23G截取的剖視圖；圖24是沿圖22中的線24-24截取的剖視圖；圖25是圖17所示系統的後視圖；圖25A是與圖25相應的局部剖視圖，但它示出了位於下遊位置的硬幣耙；圖26和圖26A示出了沿圖25和圖26A中的線26-26和26A-26A截取的剖視圖；圖27A和圖27B是根據本發明之一實施例的傳感器和傳感器板的前視立體圖和後視立體圖；圖28A和圖28B是根據本發明之一實施例的一傳感器鐵心的前視圖和側視圖；圖29是根據本發明之一實施例的一傳感器板的各功能元件的方框圖；圖30是根據本發明之一實施例的傳感器信號的一例子的曲線圖；圖31是根據本發明之一實施例的傳感器板的示意圖；圖32是根據本發明之一實施例的、用於硬幣區分裝置的硬體的方框圖；圖33是根據本發明之一實施例的傳感器信號的一假想例子的曲線圖；圖34是根據本發明之一實施例的硬幣特徵計算過程的流程圖；圖35是根據本發明之一實施例的硬幣區分過程的狀態圖；圖36是根據本發明之一實施例的一種分類過程的狀態圖；圖37是根據本發明之一實施例的一種分類過程的方框圖38是根據本發明之一實施例的直接存儲器訪問過程的狀態圖；圖39是根據本發明之一實施例的直接存儲器訪問過程的定時圖；圖40是根據本發明之一實施例的一種硬幣區分過程的流程圖；圖41是一方框圖，它示出了根據本發明之一實施例的一硬幣區分系統的各構成元件；圖42是一流程圖，它示出了一前導和後隨空隙檢驗程序的流程圖；以及圖43是一局部剖視圖，它示出了根據本發明之一實施例的硬幣返迴路徑。
較佳實施例的具體描述本文所描述的傳感器和有關裝置可以與各種裝置和目的一起使用。圖1A示出了一種裝置。在這種裝置中，硬幣被放置入一託盤120內，並藉助第一坡道230和硬幣拾取組件280被送入一傳感器區域123。在傳感器區域123中，對數據進行收集，藉助所述數據可將硬幣與非硬幣物體區分開來，並可對不同面值或不同國家的硬幣進行區分。藉助設置在290處的計算機可對在傳感器區域123內收集的數據用於控制各硬幣沿著第二坡道125的運動，而將各硬幣引入多個儲箱210中的一個儲箱中。計算機可以藉助一印表機270、屏幕130或其它類似物輸出信息，諸如放入託盤內的各硬幣的總值。在所示的實施例中，位於傳感器區域123上遊的運輸裝置230、280可一次一個地將各硬幣連續地送到傳感器區域123。
圖1B所示的實施例大體上包括一硬幣計數/分揀部分12和一附單/憑單分發部分14a、14b。在所示的實施例中，硬幣計數部分12包括一輸入託盤16；一憑單分發區域18；一硬幣返回區域22；以及包括鍵盤24、附加鍵盤26、揚聲器28和顯示屏幕32在內的用戶輸入/輸出裝置。所述裝置可以包括各種標記、信號、顯示、廣告和在其外表面上的其它類似物。一電源線34可以將電源提供至所述機構，對此下文將予以描述。
較佳的是，當門36a、36b處於如圖所示的開啟位置時，可以接觸到大部分或所有的構成元件，以進行清潔和/或維修。在所示的實施例中，一憑單印表機23(圖41)安裝在門36a的內部。為此目的可以使用多個印表機。在一實施例中，使用的是可以從Axioh買到的一型號為KLDS0503的印表機。所述機櫃的右部包括附單給送器42，用來將例如預先列印好的製造商附單通過一滑槽44分送到門36b外側部分上的附單鬥。在所示的實施例中，一計算機46位於所述機櫃的右部頂端，以便為計算機提供一較為清潔的位置。一輸入/輸出板48設置成鄰近附單給送器42。
用於圖1B所示實施例的硬幣基本路徑是從輸入託盤16開始、至第一和第二滑槽向下再至一轉篩152、至一硬幣拾取組件54、沿著一硬幣軌道56並經過一傳感器58。如果根據傳感器數據來確定了所述硬幣可以並且應該被接受，則驅動一可控轉向門62，以將各硬幣從它們的重力路徑轉向到用來將硬幣傳送到硬幣臺車66a、66b的硬幣管64a、64b。如果未確定一硬幣可以且應該被接受，則不驅動轉向門62，各硬幣(或其它物體)繼續沿它們的重力路徑或默認路徑向下，送至一剔除滑槽68，以交付客戶可獲取的剔除，或送至返回箱22。
在前文所述的現已成為美國專利5564546的U.S.S.N.08/255,539和現已成為美國專利5620079的U.S.S.N.08/237,486中描述的一些裝置可以與所述輸入託盤一起使用。
在與本發明同一天申請的題為「具有鎖定蓋的硬幣儲箱」的S.N.＿＿＿＿(代理案號3730-905)中描述的一些裝置可以與硬幣臺車66a、66b一起使用，本文援引該申請作為參考。
1997年2月28日的PCT/US97/03136及其原先的臨時申請U.S.S.N60/012964描述的一些裝置可與硬幣滑槽和轉篩52一起使用，該兩文件本文作為參考。
簡言之，並且正如下文和以上提到的申請中予以更具體描述的那樣，諸如在計算機屏幕32上為使用者提供有一些指導。使用者可以把一大堆硬幣，典型的是多種不同面值的硬幣(甚至還伴有某些髒汙的或其他不是硬幣的物品放入託盤16內。使用者被提示按下一按鈕以告知該機器使用者希望對一些硬幣加以區分。於是，計算機使一輸入門17(圖41)打開並亮出一信號，提示使用者開始送給硬幣。可以根據不同目的控制輸入門的開關，諸如根據所述轉篩或硬幣拾取組件內的卡塞感測情況、載荷感測情況和其它類似情況來打開或關閉。在一實施例中，諸如LED之類的信號裝置可以為使用者提供輸入門是否打開或關閉著(或提示使用者送給或不要再送給硬幣或其它物體)的指示。雖然有關送入或停止送給的指令可以顯示在計算機屏幕32上，但由於在送給硬幣或其它物體的過程中，使用者往往是注視著滑槽的喉部，而不是計算機屏幕，因此，可以認為用指示燈是比較有用的。當輸入門打開時，一電動機19(圖41)被驅動而開始使轉篩組件52旋轉。使用者通常可通過利用手柄將輸入託盤16抬起或使它樞轉，以及/或者用手越過峰頂72送入硬幣，而使得各硬幣移動越過輸入託盤16的峰尖狀輸出緣72。硬幣經過所述輸入門(通常門的開度設定為諸如等於普通硬幣厚度的3.5倍，以防止超過預定數量的、疊在一起的硬幣通過)。屏幕32上的指令可以告訴使用者繼續或停止送給硬幣，可以報告機器的狀態、至此所計數的數量，可以提供鼓勵或廣告消息等等。
第一和第二滑槽(未示)設置在輸入託盤16的輸出邊緣72和轉篩52的輸入邊緣之間。較佳的是，第二滑槽的上遊邊緣處的寬度大於其下遊邊緣處的寬度，這可以提供一種漏鬥效應。較佳的是，使硬幣像急流或瀑布般地從第一滑槽移動到第二滑槽，以便例如增大硬幣的動量和翻滾程度。
較佳的是，沿著硬幣路徑與硬幣接觸的一些或所有表面，包括各滑槽在內，都沒有足夠大的平面區域可使硬幣的表面與之全面或基本上全面接觸。為達到這一效果，一些表面作成弧形的，從而使得硬幣最多只接觸這些表面上的兩個點。另一些表面可以作成具有凹部或凸起，諸如設置一些凹凸波浪、綴附凸起物或採用其它構造。較佳的是，第二滑槽的表面是構造成這樣的，即，其沿著任何一個垂直於其縱軸的平面具有一有限的曲率半徑，並且這些曲率半徑最好是沿著硬幣流動方向逐漸增大。
在一實施例中，滑槽是由注射模製塑料製成的，諸如用可從E.I.DuPont deNemours Co.買到的Delrin，或由聚醯胺聚合物製成，諸如尼龍和其它類似物。可以用於滑槽的其它材料包括金屬、陶瓷、玻璃纖維、增強材料、環氧樹脂、陶瓷-塗覆的或-增強的材料和其它類似物。滑槽內可以裝設用來實現輔助作用的裝置，諸如用來對付各種各樣細長物體的擋塊或捕集器。
在所示實施例中，轉篩52是一壁面穿孔、方形橫截面、可旋轉安裝的容器。較佳的是，各凹凸波紋稍稍伸入轉篩的內部區域，以避免硬幣對轉篩內表面的粘結和/或降低其間的摩擦。轉篩繞其縱軸旋轉。較佳的是，可藉助諸如電流傳感器21對轉篩電動機的電流進行監控來對所述裝置的工作情況進行監控。電流的突增或尖鋒可以看作是轉篩出現不良裝載或卡阻現象的表示。所述系統可以用各種方式構造成對感測到的卡阻現象作出響應，諸如藉助切斷轉篩電動機的電源使轉篩停止旋轉和/或使電動機反轉，或周期性地改變電動機的轉向，以消除卡阻現象。在一實施例中，當檢測到卡阻或不良裝載現象時，可以例如藉助關閉輸入門和/或使一「停止送入」指示器發亮來停止或勸阻硬幣的送入。當轉篩電動機19使所述轉篩旋轉時，伸入轉篩內部的一個或多個葉片有助於將硬幣抬高/自由落下並使硬幣朝著輸出區域的方向移動。隨著各硬幣的滾落，比可接受的最小硬幣(在一實施例中大約為17.5毫米)小的物體通過穿孔的壁面漏出。在一實施例中，各孔的直徑大約為0.61英寸(約1.55毫米)，以防止美國的一角硬幣漏出去。一輸出滑槽將離開轉篩的(至少部分)清潔硬幣朝著硬幣拾取組件54的方向導引。將轉篩按圖示那樣水平設置，依靠各葉片而不是使轉篩傾斜來使硬幣縱向運動，可以使轉篩只需要相對較小的垂向空間。較佳的是，以這樣一種方式來安裝所述轉篩，可以很方便地將它取下和/或打開或拆卸，以進行清洗和維修，例如如前文中的PCT申請US97/03136所描述的那樣。
如圖17所示，硬幣拾取組件54包括一用來承接從轉篩52輸出的硬幣的漏鬥1702。漏鬥1702可以藉助諸如真空成形而以較低的成本製造。在一實施例中，漏鬥1702是由一種塑料製成的，諸如襯具有吸音泡沫的聚乙烯，以降低噪聲。不受任何理論的約束，可以認為，聚乙烯能有效地降低硬幣粘附現象。可以為所述漏鬥提供的其它特徵包括將其形狀製成為具有足以避免硬幣和漏鬥表面之間發生面對面接觸的曲率，以及/或在漏鬥內表面上設置表面紋理(諸如壓出花紋、制出凹凸波紋、刻面、綴附凸起物、加凸脊或加凸肋)。漏鬥1702最好具有一定的柔性，而不是剛硬的，這樣可以減少卡阻現象，並且由於硬幣不是被迫抵靠在一堅硬的、不能彎曲的表面上而有助於消除卡阻現象。
正如下文所描述的那樣，硬幣運動進入一環形的硬幣路徑，其外側由一圓形凹槽1802(圖18)的邊緣形成，其內側由一成形在導軌盤1806上的突起邊緣1804形成。硬幣藉助用來將它們傳送至硬幣軌道56的槳狀物1704a、1704b、1704c、1704d沿著所述環形路徑移動。
如下文所描述的那樣，一用來提供特定控制功能的電路板1744最好安裝在底盤1864的大體上可接觸到的前表面上。一防電磁幹擾(EM)安全護罩1746通常罩住所述電路板1744，並可藉助鉸鏈1748a、1748b翻開以便於維修。
在圖17和圖18所示的實施例中，用於各導軌盤的硬幣導軌56和凹槽1808成形為一單件或一整體，諸如所示的基板1810。在一實施例中，基板1810由高密度聚乙烯(HDPE)製成，凹槽1808和硬幣導軌56、以及所示的各開口都是通過對一片或一塊HDPE進行機加工而形成的。之所以要用HDPE除了其它原因之外，還因為各構件可以利用自攻螺釘來安裝，由此可降低製造成本。而且，為了避免與傳感器發生幹擾，最好採用一種非金屬背板。在一實施例中，可以採用導電的HDPE，以消散靜電。
基板1810安裝在一設置在機櫃內部的底盤1864上(圖1B)，而且基板1810是設置成相對於垂直方向1868成一角度1866，該角度在大約0°和大約45°之間，較佳的是在大約0°和大約15°之間，最佳的是大約20°。較佳的是，轉向器蓋板1811例如藉助鉸鏈1872a、1872b與基板1810可樞轉地相連，這樣，就可以很方便地將轉向器蓋板1811向前樞轉，以便例如進行清潔和維修。
一旋轉主盤1812設置成與凹槽1808的邊緣1802緊密配合(小空隙)。相對較松(大空隙)的配合設置在指孔1814a、1814b、1814c、18184d和轂銷1816a、1816b、1816c、1816d之間，以及中心孔1818和電動機輪轂1820之間。各孔的松配合和旋轉主盤1812的邊緣的緊配合有助於降低汙物截留現象和電動機卡堵現象。由於主盤容納在凹槽1802內，因此，它將能自由地撓屈和/或傾斜至一定程度，以便對硬幣卡堵現象作出反應。
一固定導軌盤1806設置於鄰近旋轉主盤1812，並具有一相對於電動機輪轂1820松配合的中心孔。在一實施例中，所述導軌盤由充填有石墨的酚醛塑料製成。
由導軌盤1806形成的突起邊緣1804最好構造成使環形的硬幣路徑朝著硬幣行進的方向擴張或變寬，從而使所述突起邊緣和位於硬幣路徑底部或起始部(位於8點鐘位置1876)附近的凹槽邊緣之間的空隙比十二點鐘位置1828處的對應距離1827來得小(諸如大約小了0.25英寸，或者大約6毫米)。在一實施例中，導軌盤1806(和電動機2032)被安裝成與由漏鬥1702的聯接邊緣2042形成的平面成一小角度，因此，沿著硬幣路徑，硬幣槽道大體上在深度方向上(即在垂直於導軌盤的表面的方向上)是漸增的。
硬幣是從導軌盤的大約12:00位置1828開始逆時針前進的，其後突起邊緣沿著一延伸至導軌盤1806的周緣並在硬幣後板56和導軌梢頭1836附近終止的部分1834(圖19)基本上是直線的。一凸耳形的凸起1838被導軌梢部1836嚙合住，從而將導軌盤1806保持在位。可以認為，本發明的這一導軌盤比已有技術的那些諸如使用一硬幣刮刀的設計更易於製造和構造，而且，本發明可以避免產生在使用硬幣刮刀的情況中經常出現問題，即，硬幣刮刀的刀尖容易被集聚在硬幣刮刀刀尖背後的汙物向外撬起。
一張緊盤1838設置在導軌盤近旁。張緊盤1838藉助中心開口1842和螺紋盤狀旋鈕1844安裝在電動機輪轂1820上。當旋緊旋鈕1844時，彈簧夾1846a、1846b、1846c、1846d就施加作用力而將各盤1838、1806、1812緊緊地保持在一起，從而減小空隙或縫隙，否則會將汙物截留在裡面。較佳的是，可用手很方便地將旋鈕1844拆卸下來，從而可以將所有的盤1812、1806、1838拆卸下來(例如進行維修或清潔)，而不需要使用任何工具。
在一實施例中，張緊盤1838和主盤1812由不鏽鋼製成，而導軌盤1806由另一種材料製成，諸如填有石墨的酚醛，據說這種材料有助於降低表面擦傷現象。與已有技術的裝置相比，使用所述材料的所示硬幣盤結構製造起來相對較方便且成本較低。槳狀物1704a、1704b、1704c、1704d可樞轉地安裝在張緊盤銷子1848a、1848b、1848c、1848d上，以使槳狀物能朝著平行於張緊盤平面1838的方向1852a、1852b樞轉。由於沿著硬幣路徑方向停止不前的硬幣或其它物體將使得槳狀物撓屈或繞銷子1848a、1848b、1848c、1848d樞轉，而不是要求槳狀物繼續將全部的電動機產生的作用力施加在停止不前的硬幣或其它物體上，因此，這種樞轉能有效地降低硬幣卡塞現象的形成或惡化。在沒有例如來自一停止不前的硬幣或其它物體的阻力的情況下，彈簧1854a、1854b、1854c、1854d抵抗朝1852a、1852b方向的樞轉運動，將各槳狀物推到一徑向向外的位置。
較佳的是，避免了可能會使硬幣停止不前或俘獲硬幣的尖銳或不規則表面。因此，用罩蓋1856a、1856b、1856c、1856d設置在彈簧1854a、1854b、1854c、1854d上，並用圓錐形的墊圈1858a、1858b、1858c、1858d保護樞轉銷子1848a、1848b、1848c、1848d。同理，將張緊盤1862的邊緣製成斜角或倒角，以避免硬幣懸吊在一圓盤的邊緣上而由此可能產生卡阻現象。
如圖25所示，若干元件安裝在底盤1864的後表面上。一諸如2032型號的電動機藉助電動機驅動輪轂1820而驅動各盤1812、1838旋轉。一諸如螺線管2014之類的驅動器可控制活板門1872(將在下文中描述)的運動。一包括傳感器印刷電路板(PCB)2512在內的傳感器組件可滑動地安裝在一護罩2514內。
凹槽1808的下邊緣由一用作活板門的獨立件1872形成。活板門1872構造成能由驅動器2014向後2012(圖20)推動到一位置2016，從而能使汙物落入汙物杯2018中。螺線管2014如下文所述的那樣在一微控制器的控制下而驅動。較佳的是，活板門1872不會退回得比硬幣導軌盤的前緣更深，以避免出現卡住現象，而使得活板門不能關閉。較佳的是，一傳感器開關將一信號提供給所述微控制器，其可指明活板門是否已經完全關閉。較佳的是，所述活板門以這樣一種方式彈性地保持在其關閉位置，即，如果需要，可以手動地將它打開。
從轉篩52落入漏鬥1702的硬幣由漏鬥的弧度朝著環形硬幣路徑的6:00位置1877(圖19)導引。總地來說，越過漏鬥1702的向下轉的邊緣2024的硬幣被傾斜地倒出，並部分地由於所述裝置的向後傾斜1866，將落入環形空隙1801內。隨著槳狀物1704旋轉而攪動各硬幣，未位於空間1801內但它們的面是緊鄰導軌盤表面的那些硬幣(諸如向外傾斜的2026a或垂直於導軌盤的2026b那些硬幣)將被槳狀物1704撞擊，並最終被正確地定位在環形空間1801內，並且各硬幣的兩面與導軌盤1806所形成的所述環形空間的面1801相鄰。應該相信，槳狀物頭部2028a、2028c的形狀，尤其是頭部的徑向最外部分2206的圓形形狀，有助於以一種可使硬幣定位於理想位置的方式來攪動或擊打硬幣。
一旦各硬幣沿著環形路徑定了位，槳狀物頭部2028的前緣就與各硬幣的後緣接觸，迫使它們沿著硬幣路徑走，例如，如圖17所示的那樣。較佳的是，每一槳狀物可使多個硬幣，諸如多達約10個硬幣移動。因此，各硬幣最終被迫移動到導軌盤突起邊緣1804的直線部分1834上並沿該直線部分移動，並被推到硬幣導軌梢頭1836上。一些已有技術的裝置設置有一用來將硬幣退離硬幣拾取組件的出口門，在一些情況中，這種硬幣拾取組件容易發生卡阻現象。根據本發明的一實施例，由於未設置任何硬幣拾取組件出口門，因此消除了這種卡阻現象。
隨著槳狀物頭部2028繼續沿著環形路徑移動，它們與突起邊緣1804的直線部分1834(圖19)相接觸，並軸向向外2032彎曲，這受到槳狀物墊塊2028的徑向向內部分的錐形形狀所促進，而騎在導軌盤的一部分1884上。在一實施例中，在該部分內設置有開口或孔1708，以減小摩擦阻力，並能容納例如所積留的汙物，這樣，可將汙物從環形硬幣路徑中清除掉。
如圖21所示，由導軌盤1806形成的突起邊緣1804相對於硬幣導軌梢部1836的突起邊緣2104向上移位了一距離2102，距離2102可以例如約為0.1英寸(大約2.5毫米)。高度差2102有助於各硬幣從導軌盤突起邊緣1804借重力移動越過「V」形空隙部分(將在下文中描述)的上部，而移動到硬幣導軌梢部1836的突起邊緣上。
導軌盤突起邊緣的終點2105與硬幣導軌突起邊緣2104的初始邊緣橫向地隔開一間距2107，從而在其間形成一「V」空隙。如圖21所示，周向地延伸一段距離2109的該空隙可以容納由硬幣槳狀物一路掃來的汙物。空隙2107的存在，以及通過為由槳狀物掃來的汙物設置一空間而將其延伸到導軌突起邊緣之下，可以避免在某些已有技術的裝置中存在的一個問題，即，其中汙物容易集聚在圓盤區域與直線區域相遇的地方，有時候會集聚得形成一結塊或阻礙物，而這會導致硬幣跳離或飛出突起邊緣或導軌。
硬幣導軌56可接納由硬幣拾取組件54輸出的硬幣，並以一種單個(一次一個)方式將各硬幣傳送經過傳感器58到達轉向門62。雖然其它類型的傳感器也可以得益於硬幣的單個化和間隔，但是，硬幣的單個化和分離是所述傳感器的特定應用。總地來說，各硬幣是被傳送到硬幣導軌56，以其沿著導軌突起邊緣2104滾動或滑動。各硬幣在沿硬幣導軌向下滑落的一部分進過程中，各硬幣的表面由導軌或縱向肋條2106a、2106b、2106c所支承。各縱向肋條分別位於(圖23A)高度2108a、2108b、2108c處(相對於突起邊緣2104的高度)，從而可以為待處理的各種尺寸的硬幣提供適當的支承作用，同時可以便硬幣表面和肋條之間只有一相對較小的接觸面積或區域。雖然一些現有技術的裝置有平頂或圓形外廓的導軌或凸脊，但是，本發明提供的凸脊或肋條至少在其第二部分2121b內具有一三角形或尖峰形的外廓。應該認為，這樣製造起來就比較方便(諸如在基板1810上邊工出來)，並且儘管肋條磨損也能和硬幣表面保持相對較小的接觸面積。
縱肋條的位置和形狀以及導軌2104的寬度是根據待由所述裝置處理的硬幣的尺寸範圍選定的。在一可對美國一角硬幣和美國五角硬幣之間尺寸範圍的硬幣進行處理的一實施例中，突起邊緣2104具有一約為0.09英寸(大約2.3毫米)的深度2111(自背板2114算起)。上肋條2106a設置在約為0.825英寸(大約20毫米)的高度2108a處，(突起邊緣2104上方)，中間那根肋條2106b設置在一約為0.49英寸(大約12.4毫米)的高度2108b處，下肋條2106c設置在一約為0.175英寸(大約4.4毫米)的高度處。在一實施例中，各肋條的寬度2109均約為0.8英寸(大約2毫米)，並自硬幣導軌的背板2114起突出大約0.05英寸(大約1.3毫米)。
如圖22所示，當各硬幣進入硬幣導軌56時，雖然各硬幣可能會彼此緊鄰或彼此接觸，但是，在水平方向各硬幣通常是成單個的，即，各硬幣呈單數列。可以將各硬幣的成單列結構與圖22A所示的這樣一種情況相比，即，水平方向上有一部分搭疊的硬幣2202a、2202b。圖22A還示出了這樣一種情況，其中，一些硬幣2202c、2202d垂向地堆疊在另一硬幣上。硬幣導軌56的許多特點有助於隨著各硬幣移動經過傳感器58，將疊成塊的硬幣改變成單個的硬幣，並逐漸改變成單個的、一連串硬幣。這樣的一個特點是設置在導軌頂部或其附近、沿著其延伸部分的第一部分的切口或凹槽2116。如圖24所示，當諸如圖22所示的那些垂向堆疊的硬幣2202c、2202d到達切口部分2116時，在導軌的傾斜角度1866的幫助下，頂部硬幣就向後2402充分傾斜，這將使硬幣趨於向前滑動到其下方的硬幣2202的前面，從而落入設置在切口區域2116下方的漏鬥延伸部分2204內，並向後滑入到漏鬥1702的主體部分內，而被向後傳送到硬幣導軌上，有助於硬幣單個化的另一特點是改變硬幣導軌自一第一部分2121a至一第二部分2121b的傾斜角度，所述第一部分2121a相對於水平面2124以一約0°至約30°、較佳的是約0°至約15°、更佳的是約10°的角度2126傾斜，所述第二部分2121b相對於水平面2124以一約30°至約60°、較佳的是約40°至約50°、更佳的是約45°的角度2128傾斜。較佳的是，如圖所示，第一部分2121a和第二部分2121b之間的過度區域2121c內的硬幣路徑是平滑彎曲的，在一實施例中，過度區域2121c內的突起邊緣2104的曲率半徑約為1.5英寸(大約3.8釐米)。
根據所示的實施例，將各硬幣單個化的一特徵主要將重力用於這一目的。總地來說，應該認為利用重力可以降低系統的成本和複雜性。這是通過將導軌構造成以下這樣來實現的當一給定硬幣接近並隨後進入第二部分2121b時，該給定硬幣將在重力作用下加速，同時傾斜度更小的下一個(隨後的)硬幣以一小得多的程度加速，從而可以使第一個硬幣離開後一個硬幣，而在其間形成一空間，並能有效地在單個化的硬幣之間產生一空隙。隨後，後一個硬幣進入所述區域，在該區域，該後一硬幣又被加速，而離開其後的硬幣。隨著硬幣從第一區域2121a向第二區域2121b移動並進入第二區域2121b，導軌傾斜度2126、2128(圖21)的改變使硬幣加速，而仍位於第一區域2121a內的後續硬幣具有一相對較低的速度。
在一實施例中，當硬幣進入第二導軌區域2121b時，硬幣的加速也是由一般設置在過度區域2121c內、較短、相對較高的一輔助縱向肋條2132的來加強。輔助縱向肋條2132從硬幣導軌的背部表面2114起向外凸伸一距離2134(圖23B)，該距離2134大於普通縱向肋條2106a、2106b、2106c的凸伸距離2112。因此，當硬幣移入過度區域2121c時，輔助縱向肋條2132將硬幣頂部向外2392傾斜而與普通縱向肋條2106a、2106b、2106c脫離接觸，從而使它趨於「飛起來」(在其邊緣或邊沿沿著硬幣導軌突起邊緣2104滾動或滑動，而不與普通縱向肋條2106a、2106b、2106c接觸)，並且在至少隨後運動經過輔助縱向肋條2132的一段時間，繼續僅沿著突起邊緣2104與硬幣導軌接觸，這就可以進一步最大程度地減小或降低摩擦，並使硬幣沿著硬幣導軌的第二區域2121b加速。在一實施例中，第一部分2121a內的縱向肋條的硬幣接觸部分是略微整平的(圖23A)，以增大摩擦，並擴大第一部分2121a和第二部分2121b之間的硬幣加速度差值，在所述第一和第二部分處，縱向肋條外廓更尖一些，諸如基本上是尖峰形狀(圖23C)。
硬幣導軌的有助於硬幣加速的另一特點是設置了一個或多個自由下落區域，在這些區域，硬幣通常會與縱向肋條脫離接觸而由此將最多僅接觸導軌的突起邊緣2104。在所示的實施例中，一第一自由下落區域設置在輔助縱向肋條2132終止在其內的區域2136a處。正如以上所指出的，該區域內的硬幣將趨於僅沿著突起邊緣2104與硬幣導軌接觸。另一自由下落區域剛好位於轉向門62的上遊邊緣2342的下遊。從圖23E中可見，轉向門62最好設置成離開導軌區域表面2114有一距離2344。連同各縱向肋條2106的終止區域，這一縮進2344可以提供一鄰近轉向門62的自由下落區域。如果需要，可將另一自由下落區域設置在轉向門62的下遊，例如，設置在拒收硬幣路徑1921與拒收滑槽的(最好是加有浮飾的)表面相遇的地方，或者設置在可向後縮進諸如約1/8英寸(大約3毫米)的服廢滑槽入口處。
另一自由下落區域可以形成在位置2103附近，在該位置，例如通過對盤1812進行定位而使它的前表面位於一由導軌縱向肋條2106形成的平面稍向前(例如大約0.3英寸，或者大約7.5毫米)的平面內，各硬幣將離開各盤1812、1806並進入導軌56。該自由下落區域是有用的，它不僅有助於將硬幣從盤轉移到導軌上，而且還能使以下情況變得更為可能，即，把那些在一次硬幣處理業務即將結束時速度減慢或停止在導軌上的硬幣定位在錢耙2152的回縮位置(圖21)的下遊處，這樣當錢耙工作(這將在下文中描述)時，更可能將那些速度減慢或停止不前的硬幣向下推到導軌上而不是把它們打離導軌。讓硬幣飛起來一段時間可以降低摩擦，有助於使硬幣加速，而且由於粘的或潮溼的硬幣和無髒汙的硬幣都處於飛行狀態時其表現是相同的，因而還可以減小硬幣速度的差異。應該認為，造成一定的飛行時間對於保持可能是潮溼或粘的硬幣的理想加速度和速度是特別有用的。
傳感器58設置成離開縱向肋條2106a、2106b、2106c的表面有一段距離2304(圖23D)，該距離足以供待處理的最厚的硬幣通過。雖然某些較佳的傳感器，以及它們的使用將在下文中予以具體描述，但是，也可以將本發明的特徵與其它類型的傳感器一起使用，這些傳感器可以另一種方式設置，諸如嵌埋在硬幣導軌56內。
傳感器殼體的前表面最好是製成斜坡狀2306，這樣，不能進入空間2304的硬幣或其它物體(諸如太大或已經部分離開硬幣路徑的那些硬幣或其它物體)將在該斜坡2306的作用下斜著移動到一旁路滑槽1722(圖17)上，該滑槽具有一斜導平面1724和一輸送槽1726，用來將硬幣傳送到返回滑槽或拒收滑槽68，在返回或拒收滑槽68處，可將所返回的或拒收的硬幣歸還給用戶。傳感器殼體還起到一隔離件的作用，它可以將任何卡阻現象保持在離開傳感器鐵心至少一最小距離的地方，最好是儘可能遠，從而不會影響傳感器的閱讀(它可能引起錯誤檢測)。如果需要，可以將傳感器殼體構造成使卡阻現象被允許在傳感器的檢測範圍內(例如，以有助於檢測卡阻現象的發生)。
在所示的結構中，傳感器58構造成可將它移至一遠離硬幣導軌56的位置2142，以便於通過諸如沿著斜槽2144滑動來進行清洗或維修。較佳的是，所述裝置構造成具有幹涉配合，這樣只有當轉向器蓋板1811已經向前1902(圖19)樞轉了時傳感器58才可以移離所述位置，並且使得轉向器蓋板1811不能朝1904方向重新定位到其工作位置，在傳感器2142已正確地定位在其工作位置(圖21)之前。較佳的是將傳感器裝置構造成可諸如藉助與一固位夾2704(圖21)相嚙合使它可靠且準確地相對於硬幣導軌定位於一理想位置。傳感器的這樣一種安置連同硬幣相對於傳感器的位置變化的相對較大允差(將在下文中描述)的意味著所述傳感器可以重複地移動到維修位置2142並可以返回到工作位置，而不需要重新校準所述裝置。
正如以上所指出的那樣，在所示的實施例中，採用一轉向門62來有選擇地轉送各硬幣或其它物體，這樣，將各硬幣最終送到一可接受物體或硬幣儲櫃或臺車，或一拒收滑槽68。
在圖43所示的實施例中，一硬幣返回斜坡4312從硬幣返回區域1921延伸出來，通過轉向器蓋板1811的開口1813並向外延伸一距離4314，且位於硬幣返回滑槽68的初始位置上方。因此，沒有被轉向門62轉向的硬幣沿斜坡向下行進，並且在著陸於硬幣返回滑槽表面68之前，能以一種「滑雪跳躍」的方式飛離斜坡的端部4316。即使諸如斜坡4312和硬幣返回滑槽68之類的硬幣接觸面最好是加有浮飾的或者能降低與硬幣表面接觸，但是，在硬幣朝著通往用戶的返回箱的返回滑槽行進時，所述「滑雪跳躍」飛行區域的設置可以進一步降低減慢硬幣(或其它物體)速度或發生粘結的可能性。
較佳的是，所述裝置是構造成這樣的門的動作可以將各硬幣轉向到一可接受的硬幣儲櫃，而門不動作可以使一硬幣沿著一默認的路徑移動到拒收滑槽68。這種「動作-接受」方法不僅可避免汙物蓄集在出口儲櫃內，而且還可以通過僅接受那些被識別的硬幣而提高準確性，並能在斷電情況下提供一種被認為是最佳的結構。動作-接受方法還具有以下優點所述驅動機構可對一具有已知特性(例如，在例如確定速度和/或加速度時所使用的已知直徑，或者在例如調整諸如轉向力之類的作用力時所使用的已知質量)的物體產生作用。這樣就有機會針對硬幣的速度和/或質量調整例如定時、持續時間和/或轉向強度。而在其中待拒收的各物體被主動轉向的那樣一種系統中，它必須相對於一可能未被認出或具有未知特性的物體驅動轉向機構。
雖然在一實施例中，對於每一可接受的硬幣來說，轉向門62被單獨地驅動(由此可降低螺線管2306的工作循環和發熱)，但是，有可能構造這樣一種裝置，其中，當有一個或兩個或更多個連續的可接受的硬幣時，轉向門62可被持續地保持在其轉到的位置，一直到下一個不可接受的硬幣(或其它物體)接近轉向門62為止。
下面，將更具體地描述一用來對轉向門62的轉向進行控制和定時的實施例。在所示的實施例中，轉向門62是由一螺線管2306的驅動而轉向。在一實施例中，轉向門62由一種堅硬的彈性材料製成，諸如可製成如圖所示槽鋼狀形的具有充分剛性的301不鏽鋼製成。在一實施例中，門2308a的硬幣接觸區域的背面基本上覆蓋一層諸如泡沫帶(可以從3M公司買到)之類的消聲材料2334。所述泡沫帶最好具有一與螺線管2306擊打所述門的所述區域相鄰的孔2335。
在一實施例中，轉向門62沒有裝鉸鏈，而是藉助彎曲或撓曲從其靜止位置(圖23E)向外擺動到其轉向位置(圖23F)。一旦螺線管2306不再被驅動，由彈性材料製成的轉向門62則向後2312轉到其靜止位置。對於一依靠彈性復位的非鉸鏈門，沒有必要設置一門復位彈簧。而且，一般來說，門的彈性所提供的作用力要大於通常由一螺線管所提供的螺線管彈簧復位，因此，轉向門62將迫使螺線管回動到其靜止位置(圖23E)(在驅動脈衝停止之後)，比僅依靠螺線管復位彈簧的作用力可以復位得更快。於是，可降低螺線管/門系統的有效循環時間。在一實施例中，使用的是這樣一種螺線管，它具有約24毫秒的正常循環時間，但是當將所述彈性門的關閉特點用於螺線管復位時，如所描述的那樣，能達到大約10毫秒的循環時間。在一實施例中，使用的是一種額定電壓為12伏特但利用24伏特脈衝驅動的螺線管。
在一些情況中，尤其是在硬幣區分周期或處理作業結束時，一個或多個特別是潮溼或有粘性的硬幣可能會駐留在導軌的第一部分2121a上而不能朝著傳感器58自發地(或只能緩慢地)移動。因此，人們希望能根據檢測到的卡阻現象、速度減慢現象或其它反常現象，來設置一用來提供能量的機械或其它換能器。在本文援引作為參考的、於1995年4月27日申請的美國專利申請08/431,070中描述了一種用來提供能量的結構。根據一用來提供能量的實施例，一在常態回縮入一錢耙狹槽2154(圖23A)內的錢耙2152可以被驅動而從狹槽2154向外2156延伸出來並朝著縱長方向2156、朝著狹槽2154下方移動，以將速度減慢或停止不前的那些硬幣向下推到硬幣路徑上，諸如推到硬幣導軌的第二部分2121b上，或推離所述導軌而由漏鬥延伸部2204所捕獲。下面將更具體地描述一對錢耙進行定時和控制的實施例。在一實施例中，錢耙的運動是藉助驅動一與連杆2504(圖25)相聯接的錢耙電動機2502(圖19)來實現。該連杆2504由銷子和狹槽系統2506a、2506b、2507a、2507b可運動地安裝於底盤1864的後部。連杆2504的一板部2509藉助狹槽2511與電動機2502的一偏心銷相聯接。連杆2504的一狹槽2513與錢耙2152的後部相嚙合。電動機2502的驅動使偏心銷2515旋轉，並使連杆2504縱向地運動。連杆2504的狹槽2513迫使錢耙2152以方向2519沿著傾斜狹槽2154、朝著一下遊位置2510(圖26A)。使錢耙從狹槽2154向外凸伸或延伸出來的作用可以以各種方式實現。在一實施例中，連杆2504製成這樣的形狀，當錢耙位於狹槽2154靠下位置時，錢耙2514由彈性連杆2504的形狀而被向外推。隨著錢耙朝著正常的工作位置向上遊移動，一成形在連杆自由端上的凸輪隨動件被一攜帶著錢耙2152的凸輪2529向後推，向後推到回縮位置(圖23A、圖26)。
較佳的是，可諸如藉助檢測錢耙電動機2502的位置來檢測或監控所述錢耙的位置，以保證錢耙能正確工作。較佳的是，所述系統可藉助硬幣傳感器58來檢測硬幣錢耙是否已將各硬幣擊離所述導軌，所述硬幣錢耙是否已將各硬幣朝著硬幣導軌下方推動而經過傳感器58。在一實施例中，如果硬幣錢耙的驅動使硬幣被擊離所述導軌或嚮導軌下方移動，所述硬幣錢耙至少將被第二次驅動，所述系統可以被構造成能輸出一信息，該信息能指示所述系統應該進行清洗或要求維修。
硬幣經過傳感器58下方的時刻和硬幣到達轉向門62的時刻之間的時間(該段時間通常約為30毫秒)，控制裝置和軟體(將在下文中描述)將決定所述硬幣是否應由所述轉向門62所轉向。一般來說，較佳的是應使檢測一物體和轉向所述物體之間(即傳感器和轉向門之間的間距)的時延儘可能短，同時仍能有足夠長的時間進行識別和歸類處理。所述時間要求至少部分地取決於所使用的處理機的速度。一般來說，雖然可能會增加費用，但可以藉助採用一高速處理機來縮短所述時延。縮短傳感器和轉向器之間的路程不僅可以降低所述裝置的實際尺寸，而且還可以降低硬幣或其它物體在檢測之後和在配位之前發生卡阻或偏離硬幣路徑(可能會導致例如一種一硬幣被「列入帳目」但又未被導引到一硬幣儲櫃的類型的差錯)的可能性。而且，縮短間距可以降低在傳感器和轉向門之間一個較快的後續硬幣「追趕上」前一個較慢的粘滯的硬幣的可能性。縮短間距還可以降低硬幣加速度或速度在傳感器58和轉向門62之間發生顯著變化的機會。由於在一實施例中轉向門是根據在傳感器處測量(或利用所測量到的數據計算的)速度或加速度來控制的，因此，傳感器58和轉向門62之間的較大的間距(相應地，較長的導軌的摩擦力也會有變化)會增大使所測量或計算的硬幣速度或加速度出現差錯(或誤讀)的可能性。
由於硬幣轉向器要求一定的最小循環時間(即，從驅動螺線管一直到門已回到靜止狀態並能再次被驅動為止的時間)，所以，不可能成功地使兩個靠得太近的硬幣轉向。因此，當系統確定兩個硬幣靠得太近時(例如，藉助對諸個相距小於最小周期的連續「尾隨」時間進行檢測)，一旦有一個或兩個這樣硬幣通過，所述系統可以制止對轉向門進行驅動，從而使得一個或兩個這樣的硬幣順著默認路逕行進到拒收滑槽，儘管各硬幣可能已被成功地識別為可接受的硬幣。
如果需要使一硬幣轉向，當它到達門62時，螺線管2306即被驅動。通常，由於步驟2136b和/或其它飛行產生特徵，當一硬幣到達門62時，它將位於門平面62和所述門上方與它們隔開一較短間距2307(諸如0.08英寸，或者大約2毫米)，當門被轉向到其驅動位置(圖23F)時，其將與飛行的硬幣相遇並將朝著一向外的方向2323將該硬幣擊打至可接受硬幣管道64a、64b的共用入口1728。較佳的是，所有的硬幣與返回滑槽的表面接觸，並且硬幣管道都設置有一表面紋理，諸如一加有浮飾的表面，它可以減小摩擦和/或粘滯。此外，這些表面還可以設置有一種消聲材料和/或一種動能吸收材料(以有助於將各硬幣準確地導引到各接納儲櫃內)。
在一實施例中，對門62的轉向定時加以控制，以增大這樣的可能性所述門能如所希望的那樣以這樣一種方式來擊打硬幣，即，能將硬幣轉向到各硬幣管道1728的入口。如果需要，可以根據經驗，並且可以至少部分地根據各硬幣和所述機器內所預期的硬幣混合物的直徑和質量，以及門62的尺寸和各特性，來選擇較佳的擊打位置。在一實施例中，所述機器是構造成平均地說，能在硬幣的前緣位於門62的下遊邊緣2334的上遊近似3毫米處(「上遊」指的是與硬幣流動方向2332相反的方向)時擊打所述硬幣。在一實施例中，這種擊打位置是與硬幣直徑無關的較佳位置。
較佳的是，當各硬幣經過門62時，各硬幣之間有一空隙。具有不同目的地的相鄰兩硬幣(即當相鄰的兩硬幣包括一可被接受的硬幣和一不可接受的硬幣時)之間的較佳空隙取決於可被接受的硬幣是在不可接受的硬幣之前還是之後(其中，「可被接受的硬幣」是一將被所述門轉向的硬幣，而不可接受的硬幣將不經轉向地經過所述門)。在一可被接受的硬幣之前達到所述門62的一不可接受硬幣(或其它物體)的後面的空隙在本文中稱為「前空隙」。在一可被接受的硬幣後面的空隙在本文中稱為「後空隙」。在一實施例中，較佳的前空隙由下述等式給出GAPlead.min=ΔdStoh.lead+Errorplus+a (1)式中ΔdStoh.lead表示從各硬幣經過傳感器58的時刻到各硬幣到達門62的時刻的一段時間內實際硬幣間空隙的變化(近似3毫米)；Errorplus表示由於補償不確定性引起的距離誤差，假定前空隙的最惡劣狀況是最大初始速度和一無摩擦導軌(近似6毫米)；以及a表示從驅動器門2334的下遊邊緣到處於較佳擊打位置的硬幣的前緣的尺寸(近似3毫米)。
當一不可被接受硬幣(或其它物體)在一可被接受硬幣之前時，可採用近似12毫米的較佳最小前空隙。在一連串可接受硬幣的一般情況中，在硬幣流中的第一硬幣之後，不必堅持該約束。
在一實施例中，較佳的後空隙是由下述等式來給出的GAPtr.min=ΔdStoh.trail+Δdontime+Errorminus+b-a-Dcoin.mi(1)式中ΔdStoh.trail表示傳感器58和門62之間的實際的硬幣間空隙的變化(近似2毫米)；Δdontime表示在驅動器門外伸過程中，各硬幣走的距離(近似5毫米)；Errorminus表示由於補償不確定性引起的誤差，假定後空隙的最惡劣狀況是0初始速度和一粘性的或摩擦大的導軌(近似6毫米)；b表示門62的長度2336；以及Dcoin.mi表示可接受的硬幣的直徑(對於普通美國硬幣混合物來說，最糟的情況是17.5毫米)。
這樣可導致5.2毫米的較佳最小後空隙。
下面，對在一些適當情況中、用來對較佳前、後空隙的存在加以驗證和/或對門62的驅動加以選擇或控制以便在較佳位置擊打各硬幣的方法進行描述。
在所示的實施例中，共用入口1728(圖17)區域設置有一可以從一第一位置1732a運動到一第二位置1732b的舌門，所述第一位置可將各硬幣導引入第一硬幣管道64a以便將各硬幣最終傳送到一第一硬幣臺車66a，所述第二位置可將各硬幣轉向第二硬幣管道64b以便將各硬幣傳送到第二硬幣臺車66b。在一實施例中，舌門1732由塑料製成，以降低工作過程中的噪聲和易發生粘合的傾向。一螺線管驅動器1734藉助連杆1736可用來例如根據來自一微控制器(將在下文中描述)的諸控制信號使所述舌門在位置1732a和1732b之間運動。舌門1732還可以在其兩極端位置之間快速地來回運動，以自清潔所述結構的材料。在一實施例中，這種自清潔作業是在每一次處理之後進行。在一實施例中，每當檢測到有一枚硬幣通過時，諸如成對的LED和光檢測器1738a、1738b之類的硬幣檢測器就輸出信號至所述微控制器。這些信號可以用於各種目的，諸如驗證一被門62轉向的硬幣是否已經被傳送到一硬幣管道；驗證舌門1732是否處於正確位置，以及檢測硬幣管道是否有卡阻現象，諸如可能因硬幣儲櫃的裝得過滿而使管道卡阻。因此，位於每一管道端部的傳感器1738a、1738b均能提供用來起兩個或更多個作用的數據，諸如驗證可接受的硬幣是否被傳送，驗證舌門的位置，以及驗證和檢測硬幣儲櫃的滿載現象。
從圖27A和圖27B中可以最清楚地看到，傳感器58最好是直接安裝在傳感器PCB 2512上，並藉助一其引線2704焊接到電路板2512上的頭座(header)2704與之電氣連通。通過將所述傳感器和所述傳感器電路板設置成一整體式結構，可以降低製造成本，並可以消除敷設電纜和伴生信號噪聲。傳感器58由一其上具有一低頻2804和一高頻2806繞組的鐵心2802(圖28A、圖28B)製成。應看準各繞組的極性，以使它們正確同步。若繞阻反向了，可能使信號消除。
在所示的實施例中，鐵心2802大體上呈U形，並且具有一其橫截面為環形、半圓形、矩形的下部2808和一能形成兩個彼此分開的腿2812a、2812b的上部。在所示的實施例中，鐵心2802的厚度2814小於約0.5英寸，最好約0.2英寸(大約5毫米)，其高度約2816為2.09英寸(大約53毫米)，其寬度2818約為1.44英寸(大約3.65釐米)。
由於傳感器58最好是相對較薄，因此，磁場就相對較緊密地集中在縱向(流動方向)。結果，在硬幣對傳感器輸出產生顯著影響之前，硬幣或其它物體必需相對靠近所述傳感器。為此，可以提供間隔相對較緊密的各硬幣，而不會有前一或後一硬幣對傳感器輸出產生不良影響的危險。
在所示的實施例中，腿部2182a、2182b的面對表面2822a、2822b基本上是彼此相互平行的，並且彼此隔開一約為0.3英寸(大約8毫米)的距離2824。內部面對的表面2822a、2822b的高度至少等於硬幣導軌2826的寬度，諸如大約1.3英寸(大約33毫米)。如果將所述傳感器定位在如圖21所示的工作結構內，所述鐵心的上腿部2812a與所述鐵心的下腿部2812b(參見圖23D)由界面空隙2824相互隔開，從而形成一空間2304，以便硬幣穿過所述界面空隙而通過。可以將鐵心2802看成具有一種有隙環形線圈的形狀，其延伸腿部2812a、2812b具有平行面2827a、2827b。在一實施例中，腿部2812a、2812b基本上是平行的。在另一實施例中，腿部2812、2812b彼此相對稍稍傾斜，形成一錐形空隙。不必受到任何理論的約束，可以認為，當一硬幣經過空隙2824時，被傾斜而形成一略微垂直向下變窄的空隙的兩延伸的面在所述導軌附近(大部分硬幣或其它物體將位於該處)呈現出略微更大的靈敏性，但對其內的各硬幣的垂直位置2828或水平位置2832相對來說卻不太敏感(是為了提供與硬幣的適度跳動和/或抖擺無關的有用數據)。在所示的實施例中，面2822a、2822b延伸橫穿整個路徑寬度，以便對所有那些沿著傳感器區域內的路徑移動的金屬物體進行感測。
可以認為，提供一具有較大空隙(即具有更大的空氣容積)的鐵心部分地對以下情況有作用降低了對硬幣不對準的靈敏度，但卻趨於使磁靈敏度略微更低並增加串電現象。在一實施例中，雖然垂直位移(「跳動」)約為0.1英寸(大約2.5毫米)或更多，且側向(離開各縱肋)位移或「抖擺」可達0.015英寸(大約0.4毫米)，但是，所述傳感器仍可以提供可靠的傳感器輸出。
在所示的實施例中，低頻繞組2804設置在半圓形部分2808的底部，而高頻繞組設置在所述半圓形部分的每一腿部2806a、2806b上。在一實施例中，低頻繞組構造成具有一約為4.0毫亨的電感(在下文將要描述的激勵和檢測電路中)，而高頻繞組2806a、2806b構造成具有一約為40毫亨的電感。這些電感值是在高頻繞組斷開時的低頻繞組內測量的，以及在低頻繞組短路時的高頻繞組內測量的。諸繞組內的諸信號藉助引線2704而提供至印刷電路板。
圖29示出了傳感器PCB 2512的主要功能元件。一般來說，傳感器或傳送器58可以提供部分鎖相迴路，所述鎖相迴路被保持在一基本恆定的頻率。因此，將低頻線圈引線提供給一低頻PLL 2902a，並將高頻引線提供給高頻傳感器PLL 2902b。
圖40給出了一常用處理作業的流程圖。所述處理作業是當一使用者按壓一「啟動」或開始按鈕4012時開始。作為響應，所述系統將打開所述門，並啟動轉篩和硬幣拾取組件盤電動機，步驟4014。當各硬幣開始經過所述系統時，由一傳感器(未示)來確定所述漏鬥是否處於過滿狀態，若過滿則將所述門關閉，步驟4018。例如利用電流傳感器21、4121(圖41)，連續地對所述系統進行監測，判斷各電動機內是否出現電流峰值，步驟4022，從而可以進行校正，諸如使其中任一電動機或兩個電動機反轉，以消除卡阻現象，步驟4024。
在正常的計數作業中，所述系統將檢測各硬幣流過所述傳感器的情況，步驟4026。所述系統可以確定各硬幣是否被傳送到拒收滑槽或硬幣臺車，步驟4028。在後一種情況中，所述系統通常是繼續確定硬幣管道內的傳感器是輸出一間斷信號還是一閃爍信號。但是，如果所述硬幣管道傳感器被吸持(stuck on)或吸斷(stuck off)，指示上遊或下遊出現卡阻現象(諸如儲櫃過滿)，則暫停運行，步驟4036。
在一實施例中，硬幣通過所述系統的流動是經過管理和/或平衡的。如圖41所示，硬幣流動可以是這樣來進行管理的例如控制門17的任一或所有狀態、轉篩電動機19的狀態或速度和/或硬幣拾取組件電動機2032的狀態或速度以便例如優化或控制駐留在所述轉篩和/或硬幣拾取組件內的硬幣的數量。例如，如果一傳感器1754指示硬幣拾取組件54已經變得很滿，微控制器3202可以使轉篩斷電，以停止供送硬幣拾取組件。在一實施例中，在某一特定處理過程或期間中，與轉篩52相聯接或位於其附近的傳感器4112對散落在轉篩之外的汙物的數量(和/或類型)進行檢測，作為響應，微控制器3202將使得硬幣拾取組件電動機2032以儘可能低的成本、以另一種速度和/或運動方式進行旋轉(例如以適應於一批特別髒的硬幣)。
當硬幣傳感器58(和相關的電路和軟體)被用來測量或計算硬幣速度時，該信息不僅可以用來如本文所描述的那樣對轉向門62進行控制，而且還可用於輸出一需要維修指令。例如，當硬幣速度減小時，可以將一帶有該意思的信息(或一系列信息)傳給主機46，從而使它能請求預防性維修，由此可以避免一可能會停止所述處理作業的卡阻現象。
一旦所述系統檢測到硬幣不再流過所述傳感器，如果需要，可以利用一傳感器來確定例如漏鬥4042的底部附近是否存在硬幣。如果仍有硬幣存在，各電動機繼續工作，執行步驟4044，一直到不再檢測到所述漏鬥底部附近有硬幣。一旦檢測到漏鬥底部附近不再有硬幣，步驟4046，則所述系統確定該處理作業已完成。然後，所述系統驅動硬幣錢耙，並且如果檢測到硬幣經過硬幣傳感器58或進入所述漏鬥，則最好重複所述計數循環。否則，將認為所述處理作業已結束，步驟4028，並且所述系統將使所述活板門(trap door)作循環運動，並輸出例如可以兌換物體、服務或現金的一種憑單。
包括傳感器或傳送器58在內的硬幣傳感器鎖相迴路(PLL)可以保持恆定頻率，並能藉助振蕩器信號振幅的變化和PLL誤差電壓的變化來對空隙2824內的硬幣存在作出響應。所示實施例中示出的所述鎖相迴路不要求作任何調整，並且通常設定成大約200毫秒。所述系統是自啟動的，並能自動地開始振蕩和鎖相。各繞組信號(每一高頻和低頻通道均有2個繞組信號)均需要按下文所描述的那樣加以調節，並傳送到一模擬-數字(A/D)轉換器2906。所述A/D轉換器對各模擬信號進行採樣和數位化，並將所述信息傳至控制印刷電路板組件(PCBA)(將在下文中描述)上的微控制器3202(圖32)，以進行進一步處理而對各硬幣進行識別。
當一硬幣經過傳感器58時，PLL誤差電壓(在本文中有時候稱之為「D」信號)的幅值2909a、2909b和PLL正弦波振蕩器信號(在本文中有時候稱之為「Q」信號)的振幅減小。對所述PLL誤差電壓進行過濾和整理，以便於轉換成數字數據。對振蕩器信號進行過濾、解調，然後進行整理，以便轉換成數字數據。由於這些信號是由兩個PLL電路(高頻和低頻)產生的，因此，四個信號就一起成為用來識別硬幣的「特徵」。圖30示出了當一硬幣經過所述傳感器時四個信號(LF-D 3002、LF-Q 3004、HF-D 3006和HF-Q 3008)變化情況的四信道示波曲線圖。有關該硬幣的信息可表現在四個信號的信號變化的形狀、時間和振幅上。接納這些信號的數位化數據表示的所述控制印刷電路板組件可進行一種區分運算，判定一硬幣的類別，並對該硬幣通過所述傳感器的速度進行確定，如下文所描述的那樣。
根據一實施例，所述硬幣傳感器鎖相迴路包括一電壓控制振蕩器、一相位比較器、用於所述相位比較器輸出的放大器/濾波器，以及一基準時鐘脈衝。所述的兩個PLL的工作頻率為200千赫和2.0兆赫，並且與它們的基準時鐘脈衝同步。藉助使用一母子鍾而不是兩個獨立的時鐘脈衝源，可以保持住兩個時鐘信號3101a、3101b之間的相位關係，步驟3102.2兆赫的時鐘脈衝輸出3101a還可以用作A/D轉換器2906的母鍾。
當一硬幣經過所述傳感器狹槽時，磁路磁阻會發生變化。這可以藉助電路而看到，由於電感值減小，導致PLL誤差電壓的幅值相應減小，由此可提供一第一硬幣識別因素。正在通過傳感器狹槽的硬幣還可以根據其組成成分，例如，由於渦流損耗，使正弦波振蕩器波形振幅減小，這可被測量，以便提供一第二硬幣識別因素。
振蕩器2902a、2902b的布局取決於，用於反饋到其激勵電路的一180度的相移，並被劃歸為Colpitts(科耳皮茲)振蕩器類。所述Colpitts振蕩器是一對稱的布局，並能使振蕩器隔離於地。所述振蕩器的激勵是藉助一高速比較器3014a、3104b來提供的。所述比較器具有快速傳播特性，以最大程度地減小因相位延遲產生的失真；較低的輸入電流，以最大程度地減小損耗，並能在比較器在其線性區域內運行時保持穩定。在所示的實施例中，所述感應器的正、負端子直接接至一高速比較器，它自動偏壓所述高速比較器，從而信號可以迅速轉換並不易受振蕩幹擾，因此沒有必要將所述比較器偏壓至一中心電壓值。藉助將所述感應器的正、負端子連接至所述比較器的正、負端子，在所述電壓頻譜內的任一任意點處的端子電壓的交叉將使所述比較器輸出電壓內產生一開關作用(switch)，從而使它自動偏壓。這樣就可以獲得一更為平均(50％)的工作周期(佔空係數)。
所述比較器的輸出通過電阻器3106a、3106b激勵所述振蕩器。振蕩信號的振幅發生變化並與調諧電路的「Q」的變化有關。不必受任何理論的約束，可以認為，該變化是由於當一硬幣通過所述傳感器空隙時渦流電流發生變化而造成的。電阻器3108a、3108b、3108c、3108d與比較器3104a、3104b的輸入電容一起工作，以濾除不需要的高頻信號成分。
振蕩器頻率的電壓控制作用是藉助那些用作電壓控制電容器(或調諧二極體)的可變電抗器3112a、3112b、3112c、3112d來提供的。這些可變電抗器可改變所述振蕩器的電容性分量。採用兩個可變電抗器可以保持繞組2804、2806每一腿部上的電容平衡。當反向二極體電壓增大時，電容降低。因此，藉助根據因存在一硬幣而發生的電感變化來改變電壓控制振蕩器(VCO)輸入電壓，可以維持振蕩頻率。該VCO輸入電壓就是用來指示該電路內電感變化的信號。
相位/頻率檢測器3114a、3114b在該電路中具有某些控制作用。它可以將比較器3106a、3106b的輸出頻率與一同步的基準時鐘脈衝信號相比較，並具有一隨所述兩信號發散而改變的輸出。所述裝置的輸出級可對該相位比較器輸出信號進行放大和過濾。這個經放大和過濾的輸出可提供VCO控制信號用以指示該電路內電感的變化情況。
此外，所示裝置還具有一輸出3116a、3116b，當進行適當調節時，可利用所述輸出來確定PLL是否處於「鎖定」狀態。在一實施例中，一鎖定失敗信號傳送至控制印刷電路板組件上的微控制器，作為一誤差指示，此外還設置一LED，以便當高頻PLL和低頻PLL都處於鎖定狀態時起指示作用。
由於傳感器58是以兩種頻率、通過纏繞在同一鐵氧體磁心上的兩個線圈來接受激勵的，因此，就存在各信號耦合起來的可能性，這會導致對那些正受監控的各單獨信號進行不希望有的振幅調製。過濾器2912a、2912b可以在測量振幅之前除去不需要的頻譜成分，同時可以保持所需信號。以此方式，每一信號的測量振幅不會受到其它振蕩器電路信號的振幅的獨立變化的影響。
為了能由下遊電路來控制信號振幅測量，將那些經過濾的輸出信號進行電平移動，以使它們的中心線處於3.0VDC。
在所示的實施例中，有源高通和低通濾波器採用的是Sallen-Key Butterwoth兩極濾波器電路2916a、2916b。輸出信號的直流偏置調整是利用一作為基準的緩衝式分壓器來實現。設置輸入緩衝器2914a、2914b是為了藉助保持對所述濾波級的高輸入阻抗將振蕩器電路的損耗減至最小。
低通濾波器2916a設計成能在2兆赫下提供大於20分貝的衰減，同時還可以保持200千赫信號的完整性，並且在該頻率下具有不到0.1分貝的衰減。截止頻率是530千赫。設置了對來自低通濾波器的輸出的高通濾波2918a，其具有20千赫的截止頻率。與一直流基準2922a相聯接，可提供一中心線在200千赫信號、3.0VDC的經調整的輸出。這種輸出偏置調整對於其後的振幅測量是所希望的。
高通濾波器2916b設計成能在200千赫下提供20分貝以上的衰減，同時保持200兆赫信號的完整性，並且在該頻率下具有不到0.1分貝的衰減。截止頻率是750千赫。
正弦波振蕩器波形的振幅測量是這樣來完成的通過用一負峰值檢測電路對信號進行解調，並測量該值和所述直流基準電壓之間的差值，其中所述正弦波信號的中心線處於所述直流基準電壓處。然後，對這種比較測量比例換算，以便能利用所述A/D轉換器輸入範圍的一大部分。至所述電路的輸入是一其中心線在所述高通或低通濾波器的一已知直流基準電壓輸出處的經濾波的正弦波信號。
所述輸入信號是由一閉環迴路二極體峰值檢測器電路來解調的。與正弦波輸入的周期相比，所述網絡的時間常數，例如3.3毫秒是顯得較長，但是，當與一硬幣通過所述傳感器所經過的時間相比，就還是短的。這種相互關係使得峰值檢測器能對由硬幣活動所引起的振幅變化迅速作出反應。由於所述比較器將信號激勵至接地的能力要強於將信號激勵得較高的能力，因此，所述電路是用作一負峰值檢測器，而不是一正峰值檢測器。比較器3126a、3126b，諸如可以從Linear Technology買到的LT1016CS8型號的比較器，可以提供一較高的轉換速率(slew rate)，並可以保持線性區域內的穩定性。所述模擬閉環迴路峰值檢測器可以避免潛在的相位誤差問題，即，對於一取樣保持過程來說可能會造成濾波級相位滯後的動態PLL相移，並可以不再需要一取樣時鐘脈衝。
將負峰值檢測器輸出與所述直流基準電壓相比較，然後利用一用作差分放大器的運算放大器3124a、3124b進行比例換算和濾波。所述差分放大器構造成能從所述直流基準中減去所述負峰值，並將所得差值乘以一比例係數。在一實施例中，對於低頻信道來說，所述比例係數是4.02，而所述高頻信道是將所述輸出乘以5.11來進行換算的。所述差分放大器的輸出在所述反饋上具有一其半功率點頻率近似為600赫茲的低通濾波器。在所示的實施例中，在所述輸出處有一阻尼器，用以濾除因A/D轉換器內的轉換所產生的高頻瞬變量。
所述誤差電壓測量、比例換算和濾波迴路3128a、3128b設計成能從PLL誤差電壓中減去2.5VDC，並能將得出的差值放大一倍。所述PLL誤差電壓輸出信號將在2.5-4.5VDC範圍內，並且為了能最大程度地利用所述A/D轉換器的輸入範圍，對所述偏置電壓進行減法運算，並將所述信號放大。
所述輸入信號是利用477赫茲的低通半功率點頻率來預濾波的，而所述輸出是利用2.3千赫的截止頻率在反饋迴路內進行濾波的。一位於所述輸出處的阻尼器可濾除因A/D轉換器內的轉換所產生的高頻瞬變量。
在一界面電路(interface circuit)中，2922數據和控制信號被上牽(pull up)，並通過一系列終端電阻器。此外，藉助雙向寄存器對數據信號DATA-DATA15進行緩衝。這些雙向緩衝器可使所述A/D轉換器隔離於對數據總線和相聯的中繼電纜的直接連接。
所述A/D轉換器2906是一單獨供電的、8信道、12位取樣轉換器(諸如可以從Analog Devices買到的AD7859AP型號轉換器)。所述A/D處理作業由控制印刷電路板組件上的微處理器來直接控制。
在圖32中示出了用於各種硬體元件的控制總圖。在圖32中，所述控制硬體大體上分為硬幣傳感器硬體3204和硬體傳送硬體3206。硬體3204、3206的很多方面都藉助一微控制器3202加以控制，所述微控制器也可以是若干微控制器中的任一個。在一實施例中，採用的是可從Advanced Micro Devices買到的型號為AM186ES的微控制器。
微控制器3202與主機46相連，並在一定程度上由所述主機控制。主機46可以是若干計算機中的任一臺。在一實施例中，計算機46是一臺採用Intel 486或Pentium處理器或等效物計算機。主機46和微控制器3202藉助各自的串行口3212、3214以串行線進行通信。在所示的實施例中，微控制器3202具有一第二串行口3216，它可以用於各種目的，諸如調試、現場服務3218和其它類似作業。
在正常運行過程中，用於微控制器的程序和數據儲存在存儲器內，所述存儲器可以包括常用的隨機存取存儲器(RAM)3222；諸如按塊擦除存儲器、靜態存儲器之類的非易失隨機存取存儲器和其它類似物3224；以及只讀存儲器3226，所述只讀存儲器可以包括可編程只讀存儲器和/或電子可擦除可編程只讀存儲器(ERPROM)。在一實施例中，微處理器的固件可以藉助所述主機從一遠程地址上卸載。
用來控制主機46的運行的應用軟體3228可以儲存在例如硬磁碟、非易失RAM存儲器和其它類似物內。
雖然很多項目都被說成是以軟體來實現的，但是通常還可以提供一種諸如利用硬體連成的控制邏輯和/或特定應用集成電路(ASIC)的硬體實現法。
微控制器3232上的一輸入/輸出(I/O)接口可使諸如總線通信、直接輸入/輸出、中斷請求和/或直接存儲器存取(DMA)請求之類的通信變得容易進行。正如將在下文中更具體描述的那樣，由於DMA是用於大部分的傳感器通信，因此，所述硬幣傳感器電路包括DMA邏輯電路3234以及用於狀態和控制信號的電路3236。雖然在所示實施例中僅設置了一個用於硬幣檢測的傳感器，但是，也可以構造一具有諸個附加傳感器3238的可工作裝置。
除了那些在上文中結合硬幣傳送所描述的電動機2502、2032、螺線管2014、1734、2306和傳感器1738、1754之外，還有一些對於本技術領域的熟練人員來說在理解了本發明之後可理解的控制閂鎖、門和驅動器3242。
下面，結合圖33，對一種用來從四個傳感器信號(圖30)中得到的能指示一硬幣已經過所述傳感器的一組數值或「標記」進行推導的方法進行描述，圖33示出了在一硬幣經過所述傳感器的各臂期間四個信號LED 3302、LFQ 3304、HFD 3306和HFQ3308的假想例子。由於圖33是用來說明本實施例的原理的，因此圖33的單位是任意的。基線值3312、3314、3316和3318與每一傳感器信號有關，表示這樣一個值，即，它等於當所述傳感器附近沒有硬幣時的那一信號的平均值或均值。雖然，在所示的實施例中，LFD信號是用來限定時間窗口3322，在所述時間窗口過程由四個信號3302、3304、3306、3308中的每一信號的最小值將被確定，以及用來限定其它閾值-交叉事件，(至少一部分是由於該信號通常具有最尖的峰值)，但是，還可以利用其它信號來限定任一或所有的各交叉事件，或者可以單獨地限定每一信號的窗口。
在所示的實施例中，與LFD信號3302有關的基線值3312是用來限定一下降閾值3324(等於LFD基線3312減去一預定的下降偏移3326，而一預定空隙閾值3328等於所述LFD基線3312減去一空隙偏移3332)。
在所示的實施例中，所述系統將保持在一空閒迴路3402(圖34)狀態，一直到所述系統被置於一準備狀態(如下文中所描述的那樣)3404。一旦所述系統被置於準備狀態，它就準備好對有一硬幣經過所述傳感器作出響應。
在所示的實施例中，一硬幣剛開始通過所述傳感器是由變得小於下降閾值3324(3406)的LFD信號3302來發出信號，在圖33所示的實施例中，所述LFD信號3302變得小於所述下降閾值的情況是發生在時間t13336處。當該事件發生在3338處時，許多數值被初始化或儲存起來，步驟3408。將該狀態設定為一能表明窗口3322是打開的(步驟4214)的值，即，將「峰值」時間值和「超前」時間值設定為等於所述時鐘脈衝值，亦即等於t13336。四個變量LFDMIN 3342、LFQMIN 3344、HFDMIN 3346和HFQMIN 3348是用來保持一值，該值能表示出在窗口3322過程中到此時為止所獲得並由此在每一變量3302、3304、3306和3308的T1值處被初始化的、每一信號3302、3304、3306、3308的最小信號值。在圖33中，正在運行的最小值3342、3344、3346、3348是以一虛線來示出的，為了清晰起見，稍稍垂向向下偏移了一點兒。
在窗口打開期間3322，最小保持變量LFDMIN、LFQMIN、HFDMIN和HFQMIN將根據需要被更新，以反映到當時為止所獲得的最小值。在所示的實施例中，所述的四個值是被連續且周期地更新，每一時鐘脈衝信號更新一次。如果需要，各值的更新可以以另一種方式來分配，以使提供給一些變量的時間解析度大於提供給其它變量的解析度。可以認為，藉助對某些特定信號進行過量取樣，可以提高識別能力和準確度。當對LFD值進行測試並如果需要進行更新時，可對一用於上升閾值3336的值(其將用於限定窗口3332的結束，這將在下文中描述)進行計算或更新，3414，用於上升閾值3336的值可被計算或更新為一個等於LFDMIN 3342的現行值加一個預定上升滯後3352的數值。
每當LFDMIN的值3342必須被更新時(即，當LFD的值下降得小於預先儲存的最小值3412時)，還必須對「峰值」時間值進行更新，使它等於現行時鐘脈衝值。以此方式，在窗口3322的末端4226處，所述「峰值」變量將保持在一值，該值表示LFD 3302在窗口3322範圍內到達其最小值的那一時刻。
當一硬幣通過一傳感器的兩臂時，一般來說，四個信號值3302、3304、3306、3308將到達一最小值，並隨後又重新開始朝著基線值3312、3314、3316、3318上升。在所示的實施例中，當LFD值3302上升到等於上升值閾值3336的現行值時，窗口3322宣布「關閉」。在圖33的圖解說明中，該事件3354是發生在時間T33356處。一旦檢測到該事件，步驟3418，所述時鐘脈衝的現行值(即，表示時間T3的值)就被儲存在「尾(trail)」變量內。因此，此時有三個時間已被儲存在三個變量內「前(lead)」保持一指示時間T1的值，即，窗口打開的那一時刻；「峰」保持一指示時間T2的值，即，變量LFD 3302的最小值；變量「尾(trail)」保持一指示時間T3的值，即，窗口3322關閉的那一時刻。
用於剛經過檢測的那枚硬幣的特徵的其它部分(除了所述的三個時間變量之外)是這樣一些值，它們能指示在窗口3332內部所得到的每一變量3302、3304、3306和3308的最小值。在步驟3422，對這些值進行計算，算法是從各基線值3312、3314、3316、3318中減去在T33342、3344、3346、3348時刻的最小值，從而得到四個差值或Δ值，即，ΔLFD 3362、ΔLFQ 3364、ΔHFD 3366、ΔHFQ 3368。提供與每一信號的基線值有關的輸出對於避免對溫度變化的敏感性是有用的。
雖然在所示的實施例中，在t33356時刻已獲得了硬幣特徵所需的所有值，但是，所述系統還未置於「準備好」狀態。這是由於希望能確保在剛經檢測的那一硬幣和任一後隨硬幣之間至少有一最小空隙。還希望的是與任一前一硬幣保持至少一最小間距或空隙。一般來說，可以認為，若有接觸的硬幣就會導致渦流電流流過各硬幣之間，因此，使各硬幣之間至少具有一些間距，對於保持準確的傳感器閱讀來說是有用的。當硬幣朝著門62的方向移動時，保持一最小間距能有效地確保門62在理想時刻和理想位置擊打所述硬幣。過早或過晚的擊打可能會使一已接受的硬幣向為不是送入收納儲櫃內，從而降低了系統的準確率。
由傳感器58收集的信息還可以保證各硬幣之間具有一較佳的最小空隙。以此方式，如果各硬幣間隔得太緊，可能是可接受硬幣的一個或多個硬幣將不能被轉向(並且不能被作為一可接受硬幣來「計數」)。同樣，在一實施例中，一其加速度小於一閾值(諸如小於1/2的最大加速度)的硬幣也不能被接受。
因此，為了保證具有一適當的前空隙，在LFD信號3302已經達到一等於空隙閾值3328的值之前，所述系統將不能被置於「準備好」狀態。當所述系統驗證該事件3372已發生之後，步驟3424，所述狀態被設置成等於「準備好」狀態3326，所述系統返回到空閒狀態3401而等待下一硬幣通過。
為了能提供一最小的較佳後空隙，在一實施例中，在滿足了上升滯後準則之後，步驟4236，所述軟體對LFD信號3302監控一段較短時間。如果在預定時間之後所述信號已朝著基線3312充分向後移動(相對於基線或相對於峰值測量)，則存在一適當的後空隙，並且如果所述硬幣是一枚可接納的硬幣，所述門將被驅動，步驟4244。如果不能獲得所述後空隙，則在步驟4244取消驅動脈衝，並且通常情況是將所述硬幣返還給使用者。在所有的情況中，軟體閾值最好是用最小的硬幣(例如在分揀美國硬幣混合物的情況中，最好是利用一枚美國一角硬幣)來校準。
由於諸如閾值3338、3354、3372交叉之類的事件的發生僅僅是在離散的時間間隔3411a、3411b、3411c、3411d來試驗的，因此，在大多數情況中，一直到該事件已發生了一段時間之後才能檢測到該事件。例如，可能會發生這種情況，即，就上升交叉事件3354而言，在T43374時刻進行的前一事件試驗是發生在交叉事件3354之前，而下一個事件試驗是發生在T5時刻，交叉事件3354之後的一段時間3378。因此，在一實施例中，一旦試驗確一交叉事件已經發生了，即可利用諸如線性插值法、樣條擬合插值法或其它類似方法之類的插值法來對事件3354的實際時間作更精確的估計。
如上所述，到時間t33356，已經獲得了所有硬幣特徵所需的全部值。還有，到時間t3，可以獲得用於計算門62的開啟時刻(假設該硬幣被識別為一可接收的硬幣)的信息。由於從傳感器至門的距離是恆定和且已知的，因此，如果硬幣沿著導軌的加速度是已知的(並且是恆定的)，並且其例如在傳感器處的速度是已知的，就可以計算出硬幣行進至相對於門而言的所需位置最佳的時間。根據一種方法，將硬幣通過傳感器58時的速度與硬幣通過過渡區域2121C內的「膝部」時的速度作比較，就可以計算出加速度。在一實施例中，假設所有硬幣的初始「膝部」速度是一個單一的值，在一種情況中，例如0.5米/秒。知道了兩個位置(膝部2121C和傳感器位置58)處的速度以及從膝部2121C至傳感器位置58的距離，就可以計算出硬幣的加速度。根據這個算出的加速度，可以計算出在硬幣位於驅動器上的最佳位置之前，其持續這一加速度的時間有多長。這個系統主要是基於假設一初始速度並採用傳感器的測量值來工作而最終計算出摩擦(或例如表面張力之類的其它因素)對每一硬幣加速度的影響。還可以採用另一方案，其中，將一有效的摩擦假定為一恆定值，藉助傳感器收集的數據來計算初始(「膝部」)速度。
在任何情況下，對硬幣到達最佳位置的時間的計算都可能是有一定誤差的(即，在門啟動之時，計算位置和實際位置之間存在誤差)。該誤差可能由多種因素造成，例如，偏離假設的膝部速度、沿導軌的摩擦值非恆定，等等。在一實施例中，業已發現，對於描述和說明的設計而言，採用所述方法，當硬幣最小(例如直徑17.5mm)時誤差最大，其在任一方向上的誤差為大約6mm。可以相信，至少在某些情況下，6mm的誤差範圍是可容許的(即，可使硬幣或其它物體的錯導率相對較低)。
為了實施該步驟，利用傳感器58處獲得的數據來計算速度。按照一種方案，把時間t13336取作硬幣最初進入傳感器的時間，把時間t2(「峰值」時間)取作硬幣中心在傳感器上的時間，因而它已經行進了大約等於一個硬幣半徑的距離。因為硬幣一旦被識別(例如下文中結合圖36和37所描述的那樣)，其半徑就是已知的(例如通過對照表)，所以通過將半徑除以時間差(t2-t1)就可以算出速度。
圖33和34所示的步驟是檢測過程3502的一個實施例。如圖35所示，在傳感器58所獲得的時間數據和硬幣到達門62的時刻之間，除了檢測以外，還應該進行多個過程。一般來說，可以把這些過程看作是與判別和定位通過傳感器的物體的有關的識別過程3504，以及與把各硬幣傳送至所需目的地有關的配位過程3506。一旦檢測過程已經檢驗了傳感器讀數流，並且已經產生了相應於通過傳感器的硬幣(或其它物體)的特徵，這些特徵波形經過步驟4228到達歸類過程3508。在這一過程中，檢驗查接收自檢測過程3502的特徵，如果可能，還可以確定是什麼硬幣或物體通過了傳感器。參見圖32，識別和配位過程3504,3506最好是由微控制器3202來執行。
圖36示出了歸類過程的一個實施例。如圖36所示，在一實施例中，可提供一種校準模式，其中，將多種已知類型的硬幣放入機器內，這些硬幣是用來限定硬幣類別或面值的最大及最小LFD、LFQ、HFD和HFQ值。在一實施例中，還在校準過程中建立和儲存了若干個定時參數。按照圖36所示的實施例，如果系統經歷校準過程3602，則系統不會對硬幣加以識別或歸類，按照慣例，用於校準的硬幣將列入「未識別的」3604這一類別。
如圖37所示，在一實施例中，一硬幣特徵3702可用於物體的歸類，即，與多個可能類別中的每一個進行比較，也就是從第一類別3606開始至每個下一類別3608，直到發現匹配3612，或者所有類別都比較過了而沒有發現匹配3616，這時就可以將該硬幣作為一未識別硬幣3604歸入4220。在每次對一種匹配3618進行試驗中，是將四個信號峰值3362、3364、3366和3368中的每一個與限定每一特徵分量3712a、3712b、3714a,b、3716a,b、3718a,b的「窗口」的最小和最大(「地板」和「天花板」)值作比較。只有當特徵波形3362、3364、3366和3368的所有四個分量都落入某一類別3704a、b、c、n的相應窗口內時，才會在3612處宣告出一匹配。
在圖36所示的實施例中，可以將系統構造成這樣的，即無論何時發現形成匹配的第一類別3624，或者是持續進行至3626直到所有類別n都被試驗過，都可以終止歸類過程3622。在普通作業過程中，通常採用第一種模式3624。可以相信，對研究或開發的目的而言，後一模式是有用的。
歸類處理3508的結果被儲存在類別緩衝寄存器3512中，並被提供給分類過程3514。歸類和分類之間的差別部分地是與硬幣類別和硬幣面值之間的差別有關。不是所有某一面值的硬幣都具有同樣的結構，兩個相同面值的硬幣可能具有差別很大的特徵。例如，1982年以前鑄造的便士的結構(銅質內芯)與此後鑄造的便士(鋅質內芯)大不相同。已有技術的某些裝置試圖按照硬幣面值來區分硬幣，這就需要一種能把具有不同物理性質的兩類便士歸入一個類別的裝置。
按照一實施例，不必根據面值，但一定要根據硬幣的類別(一種面值可以具有兩種或更多類別)來區分硬幣或其他物體。因此，按照一實施例，1982年以前鑄造的便士和1982年以後鑄造的便士屬於兩個不同的硬幣類別3704。根據硬幣(或其它物體)的物理性質而不是根據面值，即利用硬幣的類別是有利的，因為這樣的方法可獲得較佳的區分精度。特別是，通過定義各獨立的類別，例如將便士分成1982年以前的和1982年以後的，就可以較方便地將所有便士與其它物體區分開來，而如果定義一個包含這兩類便士的單個類別，則必須將識別窗或閾值限定得很大，這樣就會有錯誤區分的危險。通過設置一個識別硬幣類別而不是面值的系統，可以很容易地構造和改變硬幣的目的地。
而且，除了能提高區分準確度以外，本發明還提供了這樣一種機會，即，不是根據面值來對硬幣進行計數和分揀。例如，如果需要，可以將裝置構造成能將「真銀」硬幣放入一單獨的硬幣箱內，使機器操作者可得益於它們潛在的更大價值。
一旦分類過程接收到來自於類別緩衝寄存器的關於一硬幣(或其它物體)的類別的信息，分類器就輸出一個對應於該硬幣的一目的地指示給一目的地緩衝寄存器3516。來自目的地緩衝寄存器的數據被提供給一指導步驟3518，該指導過程能在適當的時間提供適當的控制信號，以便將該硬幣傳送至一所需的目的地，例如，如果硬幣的目的地是一接納箱，則可以在適當的時刻提供能使轉向門開啟的信號。在圖25所示的實施例中，指導步驟輸出的信息是關於進行動作以及何時對一控制計劃過程3522進行動作，這一過程可產生一提供給微處理器輸出口3526的控制位圖象3524，以便傳輸給硬幣輸送硬體3206。
在一實施例中，是以這樣一種方式來控制螺線管，即不但控制門啟動的時間4234、4244，而且控制所用的力的大小(例如螺線管驅動電壓的強度和/或持續時間)。在一實施例中，所施力的大小可根據硬幣的質量而變化，它可以根據對硬幣類別的識別結果從一對照表來確定。
可取的是，來自目的地緩衝寄存器3516的信息也提供給一計數器3528，該計數器至少可保存傳送至硬幣箱的每一種面值的硬幣的總計數量。如果需要，可以設置多個計數器，這樣就使系統不但能對每一硬幣面值進行跟蹤，而且能對每一硬幣類別和/或該硬幣所要去的那一個硬幣箱進行跟蹤。
一般來說，圖35所示的數據流程表現出一狹窄的帶寬，其中，檢測器3502採用的A/D轉換器提供相對較大數量的數據，而輸出相對較小量的數據(例如硬幣特徵)，最終產生一單個的計數器增量3528。根據本發明的一實施例，該系統是構造成對具有最大容積或帶寬要求的那些信息或信號路徑採用最快速和有效的信息傳輸手段。因此，在一實施例中，對將傳感器數據從轉換器2906傳送至微控制器讀數緩衝寄存器3500採用了一直接存儲器存取(DMA)程序。
如圖38所示，在3802處採用了一個兩路徑DMA控制器(設有路徑DMA0和DMA1)。在所示的實施例中，將兩個DMA路徑之一用於從一串行口對存儲器上載程序。在此運行完成之後，兩個DMA路徑都用來進行DMA傳輸。DMA0是用來通過一控制寄存圖象緩衝寄存器3806將控制器數據3804寫到A/D轉換器2906上。這一運行為隨後的讀取選擇模擬路徑，開始轉換，並建立起用於A/D轉換器輸出數據寄存器的下一個讀數。隨後，DMA1讀取輸出數據寄存器3808內的數據。接著，DMA0將對控制器寄存器3806寫入數據，而DMA1將讀取下一個模擬路徑，等等。
在該較佳實施例中，DMA接口並不會將軟體的能力限制於獨立地對A/D轉換器進行讀取或寫入，然而，在DMA傳輸當中對A/D轉換器的控制寄存器進行寫入可能會導致路徑讀取錯誤。
可取的是，DMA過程可利用DMA路徑用所需的A/D控制器寄存器數據在存儲器內配置多重字表。可取的是，字表的長度(字表內字的數量)是可配置的，從而在削減微控制器開銷(利用一較長的字表)和降低存儲器要求(利用一較短的字表)之間達到一種平衡。DMA過程為將這些字寫入一固定的I/O地址建立起DMAO，接著，建立起DMAI以從同一I/O地址讀取同樣數量的字送入存儲器內的一數據緩衝寄存器。DMAI最好建立成在全部字已讀取完了時，3812，中斷處理器。最好是，由硬體DMA解碼器邏輯控制DMAO和DMAI之間的定時。
圖39示出了按照本發明之一實施例的DMA傳送的定時。在該實施例中，一PIO插腳將用於允許或禁止時器的輸出信號3902。如果計時器的允許信號3904很低，則硬體將阻止計時器輸出信號3902，並且只有在A/D轉換器3906的控制寄存器內設定起始轉換位，轉換才可以開始。如果計時器的允許號3904較高，則A/D轉換將在計時器輸出3902的上升邊沿開始，只有在計時器輸出3902的後邊沿之後寫入周期才被允許，同時在忙信號3912走低而計時器輸出信號3902較高時讀取周期才被允許。所述的設計能以相對較少的管理費用提供較大的靈活性。一旦緩衝寄存器被來自A/D轉換器的數據充滿，會有一單次中斷(DMA中斷)事件被讀取並存入存儲器。可取的是，可以將軟體配置成能改變DMA配置，以讀取任何一個或所有的模擬路徑，在某些路徑內進行多重讀取，以任意順序讀取各通道，等等。可取的是，通過一16位的數據總線將A/D轉換器直接聯接於微處理器。微處理器能對A/D轉換器的總線接口進行讀或寫，以將單個的輸入或輸出指令讀或寫到一固定的I/O地址。A/D轉換器和微處理器之間的數據流可由忙信號3912、晶片選擇、讀信號3914和寫信號3908來控制。一轉換時鐘3902和時鐘允許信號3904可在整個A/D轉換速率的範圍內提供控制和靈活性。
圖2A至圖16B示出了空隙式環形線圈傳感器的另一實施例及其應用。如圖2A所示，一傳感器212包括一鐵芯214，該鐵芯大致呈彎曲形狀，並限定了一具有第一寬度218的空隙216。在所示實施例中，彎曲的鐵芯是一環形部分。雖然「環形」這一術語包括由圍繞一非相交的共平面線旋轉一圈而獲得的軌跡，但在本文中該術語「環形」一般意味著彎曲的或非直線的形狀，例如包括環形、U形、V形或多邊形。在所述實施例中，(整個形狀的)主截面和(生成形狀的)次截面都是圓形的。然而，也可以採用其它的主、次截面，包括橢圓或長圓形、部分橢圓形、長圓或圓形(例如半圓形)、多角形(例如規則的或不規則的六邊形/八邊形等)，等等。
鐵芯214可以由多種材料製成，只要這種材料能在空隙216內提供一足夠強的磁場。在一實施例中，鐵芯214包括一鐵磁材料，例如通過將氧化鐵與諸如碳酸鹽、氫氧化物或鹼金屬氯化物、陶瓷鐵之類的材料一同熔化並成形而形成。如果鐵芯由交流電激勵，則用於感應器鐵芯的材料應該是在振蕩頻率下具有普通損耗或低損耗的，以使LC電路的「無硬幣」Q大大高於有一硬幣靠近傳感器的情況下LC電路的Q。這一比值部分地決定著硬幣電導率測量的信噪比。當把硬幣放入或使其通過空隙時，鐵芯和繞組內的損耗越小，渦流電流損耗的變化越大，這樣裝置的靈敏度就越高。在所述實施例中，一導線220繞在鐵芯214的一部分上而形成一電感裝置。雖然圖2A只示出了一單個線圈，但如下文所述，在某些實施例中可以採用兩個或多個線圈。在所示實施例中，需區分的硬幣或其它物體是被置於空隙附近(在圖中所示的實施例中，是在空隙216內)。因此，在所示實施例中，空隙寬度218應該比需由傳感器212檢測的最厚硬幣的厚度222略大一些，以便允許硬幣不完全對準、有輕微運動、有一定變形或帶有髒物。可取的是，空隙216儘可能地小到與硬幣的實際通路相一致的程度。在一實施例中，空隙是大約4mm。
圖2B示出了相對於一硬幣傳送導軌232定位的傳感器212』，其設置成，當硬幣224沿導軌234運動時，導軌引導硬幣214通過傳感器212』的空隙。雖然圖2B示出的是硬幣214以垂直取向(邊緣接觸導軌)移動，但也可以將裝置構造成能使硬幣224以其它取向移動，例如以橫向(水平方向)或有一定角度的取向。本發明的優點之一是能提高硬幣移動的速度(進而提高硬幣通過量)，這是因為硬幣的區分可以快速進行。由於沿硬幣導軌快速移動的硬幣有「飛行」的趨勢或者是部分地或暫時地脫離導軌，所以上述特徵對本發明是非常重要的。本發明可以構造成使傳感器對硬幣偏離期望的或標定的位置相對不太敏感。因此，本發明有助於實現硬幣的快速移動，這不僅通過提供快速的硬幣區分而且也通過對硬幣的「飛行」不太敏感來實現。雖然圖2B示出了硬幣靠重力沿導軌232運動的構造，但硬幣的運動也可以通過其它非動力的或動力的手段來實現，例如用傳送帶。雖然圖中示出了穿過空隙216的硬幣路徑，但在另一實施例中，硬幣是橫越過而不是穿過空隙(例如結合圖4所述的實施例)。
圖3示出了傳感器的第二種構造，其中，空隙316不是像鐵芯214那樣由相對的端面242a、242b構成，而是形成在都聯接於鐵芯314的並且間隔布置的兩板件(或「磁板」)344a、344b的相對邊緣中間。在該結構中，鐵芯314是半環形的。板件344a、344b可用多種方式聯接於環形鐵芯，例如通過粘合劑、粘接劑或膠合劑、壓配、點焊、或釺焊、鉚接、螺紋連接，等等。雖然圖3示出了板件344a、344b附連於環形鐵芯314的情況，但板件也可以與環形鐵芯一體成形。如圖4所示，板件344a、344b可以具有半橢圓形狀，但也可以具有其它多種形狀，包括半圓形、方形、矩形、多邊形，等等。在圖3和圖4所示的實施例中，可以藉助磁鐵的磁場集中效應來產生一個非常集中的磁場而與硬幣相互作用，這樣可以減弱或消除接觸相鄰硬幣的影響。還可以將圖3和圖4的實施例構造成對硬幣的「飛行」作用相對不敏感，從而有助於使硬幣快速移動並增加硬幣的通過量。與圖2所示的結構相比，在圖3和圖4所示的結構中，受一硬幣的存在的影響的磁場百分數通常較低，但如果磁場的變化大得足以產生一個恆定地高的硬幣參數的信噪比指示，則可以獲得令人滿意的結果。可取的是，間隙316小得足以在硬幣內或鄰近產生所需的磁場強度，以便使硬幣在通過和/或穿過空隙316時暴露於一強磁場。在圖4的實施例中，空隙402的長度足夠大，藉以使具有不同直徑的硬幣以不同的比例覆蓋該空隙。
可以相信，在很難或不可能同時接近硬幣的兩個面的場合，圖3和圖4的實施例特別有用，例如，在硬幣是以其一個面而不是以其邊緣來傳送(例如在一傳送帶或真空帶上傳送)的場合。此外，在圖3和圖4的實施例中，空隙316無需太寬來適應硬幣的厚度，它可以作得相當窄，因而也可使硬幣把用以作用於的磁場作得相當窄。這種結構對於避免有一靠近的或「接觸」的硬幣的情況有好處，這是因為即使硬幣相互接觸，硬幣所暴露的磁場也會由於太狹窄而不會同時對一個以上的硬幣有很大影響(在一硬幣比大部分通路經過傳感器的過程中)。
當對線圈220施加一電勢或電壓時，在空隙216、316附近(即在空隙216、316內或附近)產生一磁場。硬幣或其它物體與該磁場的相互作用(或沒有這樣的相互作用)可給出關於硬幣或物體參數信息的數據，這些數據可用於區分，例如像下文中更詳細描述的那樣。
在一實施例中，對線圈220施加一可變或交流(AC)形式的電流。雖然電流可以大體是正弦波形式，但這裡所用的「AC」意味著任何可變(非恆定)的波形的電流，包括斜波、鋸齒波、矩形波、以及例如兩個或多個正弦波之和形式的複合波。由於傳感器的這種構造以及硬幣和物體對空隙的所述位置關係，硬幣可以暴露於一個足夠強的磁場，該磁場可因為硬幣的出現而受到明顯影響。傳感器可用來檢測當硬幣越過或穿過空隙時電磁場內所發生的變化，最好是以例如提供表示硬幣或物體的至少兩個不同參數的方式來進行檢測。在一實施例中，硬幣的尺寸或直徑之類的一參數可以用由於硬幣的通過引起的電感的變化來表示，而且硬幣或物體的電導率(反比地)與能量損耗(這可以由品質因數或「Q」值來表示)有關。
圖15A和15B示出了一個能夠用電容性傳感檢測或補償硬幣的釋放和/或飛起的實施例。在圖15A和15B的實施例中，一硬幣224被限制為沿著一由諸如聚苯乙烯導軌1504之類的導軌裝置限定的大體上直線的硬幣路徑1502移動。該硬幣路徑的至少一部分靠近一雙層結構，該雙層結構具有一諸如玻璃纖維之類的基本上非導電的上層1506和一諸如銅之類的基本上導電的第二層1508。該雙層結構1506、1508可以很方便地用諸如1/23英寸厚的普通電路板材料1509來製成，以其玻璃纖維層與所述硬幣接觸。在所述實施例中，在電路板的銅覆層1508上成形有一矩形窗口以接納矩形鐵氧體板件1512a、1512b，該兩板件聯接於鐵氧體環形鐵芯1516的端面1514a、1514b。諸如銅板或磁屏蔽層1518之類的導電結構設置在形成在鐵氧體板件1512a、1512b之間的空隙1520內。該磁蔽屏層是用來增加與硬幣相互作用的磁通量。不必受任何理論的約束，可以相信，這樣一個磁屏蔽層1518具有加強繞過它的磁通的作用，因而迫使磁通更加向空隙1520附近的硬幣路徑凸出。可以相信，與沒有磁屏蔽層相比，能提供更多的磁通與硬幣相互作用(以獲得更佳的信噪比)。磁屏蔽層1518還可以用作一電容性傳感器的一個側面，所述傳感器的另一側是電路板結構1509的銅襯/接地平面1508。
在圖5的實施例中，信號的輸出512是與電感的變化有關，因而與被稱作「D」的硬幣直徑有關。圖6的結構可產生一信號輸出612，它與「Q」有關，因而與電導率有關，在圖6中以術語為「Q」示之。雖然D信號並不是純正地與直徑成正比(至少有一些受Q值的影響)並且Q並不是嚴格地和線性地與電感成正比(有一些受硬幣直徑的影響)，但在加以正確分析的前提下在信號D512與硬幣直徑之間以及在信號Q612與電感之間有一個足夠充分的關係，其使得可以將這些信號作為區分硬幣的基礎。不必受任何理論的約束，可以認為，Q和D之間的相互作用大體上是可預測的，並且在硬幣計數裝置所相關的整個範圍內基本上是線性的。
可以採用多種方法和/或裝置來分析信號512、612，包括目視檢查示波器軌跡或圖形(例如圖9所示)、利用一數字或模擬電路和/或基於微處理器的計算機和/或利用一數位訊號處理器(DSP)進行自動分析。當希望採用一計算機時，有用的是，應提供有一電壓範圍的信號512和612(或修正這些信號)和/或可與計算機的輸入兼容的其它參數。在一實施例中，信號512和612是通常在0至5伏範圍內的電壓信號。
在某些情況下，希望能分別地獲得關於硬幣內部或芯部以及關於其外部或表皮的硬幣參數的信息，特別是在需要區分的硬幣中有一些或全部具有包覆層、鍍層或塗層的情況下尤其如此。例如，在某些情況下，最為有效和可靠地區分兩類硬幣的方法是，確定是否有覆層或鍍層存在，或者將硬幣表皮或芯部的參數與一已知硬幣的對應表皮或芯部的參數作比較。在一實施例中，採用不同的頻率來探入硬幣厚度方向的不同深度。這個方法是有效的，因為利用一硬幣和一磁場之間的相互作用，一可變磁場的頻率可限定一「表皮深度」，即與該可變磁場相互作用的硬幣或其它物體的該部分的有效深度。因此，在該實施例中，提供了一第一頻率和一第二頻率，前者相對較低，用以探入較大的表皮深度，進而與硬幣或其它物體的芯部相互作用，後者相對較高，用以探測大大小於硬幣厚度的表皮深度。在這種方式下，該傳感器不是一單個只提供兩個參數的傳感器，而是能提供四個參數芯部電導率、包覆層或塗層電導率、芯部直徑、包覆層或塗層直徑(雖然可以料到在很多情況下芯部直徑和包覆層直徑是幾乎相同的)。可取的是，低頻表皮深度大於鍍層或疊層的厚度，而高頻表皮深度小於或大約等於鍍層或疊層的厚度(或對預計的硬幣數目而言，是疊層深度的範圍)。因此，所選的頻率取決於預計輸入的硬幣或其它物體的特性。在一實施例中，所述低頻是在大約50KHz至大約500KHz之間，可取的是大約200KHz，而高頻是在大約0.5MHz至大約10MHz之間，可取的是大約2MHz。
在某些場合，可能需要提供一第一驅動信號頻率分量，以實現一不同頻率的第二傳感器信號分量。特別是，已發現，如果傳感器212(圖2)先由高頻線圈242以高頻驅動，隨後再疊加低頻信號220，則疊加低頻信號會影響高頻信號242的頻率。因此，可能需要對高頻驅動信號進行調整，以不同於傳感器的所需高頻的標稱頻率來驅動，這樣，當疊加低頻時，高頻就被低頻的疊加擾動成所需的數值。
可以用多種方式來提供多重頻率。在一實施例中，是為傳感器提供一個乃是具有不同頻率704、706的兩個(或多個)正弦或周期波形之和的單個連續波形704(圖7)、或如圖2C所示，一傳感器214最好是構造成有以兩個不同頻率驅動的兩個不同線圈。可以相信，一第二線圈的存在通常可能非所願地在第一線圈的工作頻率下影響第一線圈的電感。但是，一般可以對第一線圈的匝數作相應的調整，使其具有所需的電感。在圖2C所示的實施例中，傳感器鐵芯214的下部繞有一用低頻信號706驅動的第一線圈220，而鐵芯的一第二區域內繞有一以高頻信號704驅動的第二線圈242。在所示的實施例中，與第一線圈220相比，高頻線圈242的匝數較少且採用較大規格的導線。在所示的實施例中，高頻線圈242被第一線圈220間隔成242a、242b兩部分，並且靠近空隙216。設置分開的線圈242a、242b有助於減小一個線圈對另一個線圈電感的影響，並且可以在某種程度上減小低頻和高頻信號之間的直接耦合。
由圖7可清楚地看出，高頻信號704與低頻信號706之間的相位關係會影響合成波形702的特定形狀。信號702和704在高和低頻線圈220、242的端接處表現為電壓。如果不對相位關係加以控制或者其至少是已知的，則例如表示當硬幣通過傳感器時振蕩電路內的振幅和或Q值的輸出信號可能是這樣的，即，很難確定因硬幣的通過而引起的信號振幅或Q值變化有多大，以及這種變化在多大程度上是由於在被分析的特定周期內的兩個信號704和706的相位關係。因此，在一實施例中，低頻和高頻信號704、706的相位是這樣控制的，即把沿合成信號702的採樣點取在低頻和高頻信號704、706的相位相同之處。可以採用多種能確保所需相位關係的方式，包括由一共同的基準源(諸如一晶體振蕩器)來產生信號704、706和/或利用一鎖相迴路(PLL)來控制信號704、706的相位關係。藉助一鎖相迴路，可以使合成信號702的波形在任一周期內(即在任何低頻周期內)都相同，或者至少是變化得非常緩慢，因而可以根據例如在該(低頻)周期內的一預定位置或相位而不是根據波形702的檢測特性來確定採樣點。
圖8A-8D示出了可用於驅動圖2C的傳感器並可獲得用來區分硬幣之信號的電路。低頻和高頻線圈220、242分別構成低頻和高頻鎖相迴路801a、802b的一部分。時鐘電路808的細節示於圖8D。高頻鎖相迴路的細節示於圖8B，而低頻鎖相迴路可以與圖8B所示相同，只是某些元器件具有不同的值，例如下文所述。來自鎖相迴路的輸出信號被提供給如圖8C詳細示出的濾波器804。圖8A中的其餘元器件總地是用於提供基準和/或採用脈衝或各種用途的信號，這將在下文中詳細描述。
晶體振蕩電路806(圖8D)可提供一基準頻率808輸給諸如Johnson「10等分」計數器之類的計數器810的時鐘插腳。該計數器輸出一高頻基準信號812，各輸出信號Q0-Q9限定10個相對於基準信號812的不同相位。在所示的實施例中，這些相位脈衝中的兩個816a、816b是提供給高頻鎖相迴路802b，其目的將在下文中描述。一第二計數器810』可接收來自基準信號812的時鐘輸入信號並可輸出一低頻基準信號812』以及第一和第二低頻採樣脈衝816a、816b，如下文所述，對第一和第二低頻採樣脈衝是以與高頻脈衝816a和816b的應用相似的方式加以利用。
圖8B所示的高頻鎖相迴路包含五個主要部分。磁芯振蕩器822提供用於高頻線圈242的驅動信號。正負峰值採樣器824可採集供給一輸出電路826的線圈242的波峰和波谷電壓值，所述輸出電路826用於輸出高頻Q輸出信號612。高頻基準信號812由一個三角波發生器828轉換成三角波。三角波以下文將討論的一種方式由一採樣相位檢測器832利用來為可輸出一誤差信號512的差動放大器834提供輸入，該誤差信號被供給振蕩器822(以維持振蕩器的頻率和相位基本恆定)以及提供高頻D輸出信號512。
低頻鎖相迴路802a與圖8B所示的電路相似，只是某些元器件被賦予了不同的值，以便提供適當的低頻響應。在圖8B的高頻電路中，設置了一電感器836和一電容器838以濾掉低頻，從而避免工作頻率令比較器842(其具有低頻分量)循環。這對於避免在同一振蕩器822內驅動低頻和高頻是有用的。從圖8B可見，電感器和電容器的數值分別是82微亨和82皮法。低頻電路802A內的相應元件的值分別為1微亨和0.1微法(不管以什麼方式設置一濾波器)。在高頻三角波發生器中，電容器844的值為82皮法，而低頻電路802a內的相應元件的值為0.001微法。
再來更詳細一些地來考慮圖8B所示的電路，希望能以這樣一種方式設置振蕩器822，即，儘管線圈242的電感有變化(例如因一硬幣通過傳感器而增大)，但振蕩器的頻率保持基本恆定。為了實現這一目的，可為振蕩器822設置一電壓可控電容器(或變容二極體)844，這樣，隨著線圈242的電感變化，可藉助誤差信號512補償來調整變容二極體844的電容，以便維持LC共振頻率基本恆定。在圖8B所示的結構中，決定著共振頻率的電容是變容二極體的電容和固定電容846的電容的函數。可取的是，電容器846和變容二極體844都是選擇為使控制電壓512能利用變容二極體之動態範圍的較大一部分，而控制電壓512仍保持在一個例如為0-5伏的較佳範圍內(這對於直接輸出給計算機是有利的)。運算放大器852是一個零增益緩衝放大器(阻抗隔離器)，其輸出信號供輸入比較器842，該比較器起一個硬性限幅器的作用並具有相對較高的增益。比較器842的硬性受限(方波)的輸出信號被供給至一高值電阻844的兩端以驅動線圈242。高值電阻844是選擇為能使方波的幾乎所有電壓都在經過這一電阻之後下降，因而使線圈242上的最終電壓是其Q值的函數。一般來說，LC迴路內的正弦波振蕩被轉換成一驅動LC電路的恆幅方波信號，使得LC迴路內的振幅直接成為這一迴路的Q值的一個度量。
為了獲得電壓幅度的一個度量，必須抽取信號波峰和波谷的電壓樣值。在圖8B的實施例中，第一和第二開關854a、854b可在由高頻脈衝816a、816b決定的各時間點上提供電壓樣值。如圖8A所示，用於高頻電路的(憑經驗選擇)輸出可不同於用於低頻電路的輸出，這是由於例如在這兩個電路內有不同的延遲等原因。開關854和電容器855可形成一個採樣值並使電路保持抽取波峰和波谷電壓值，並將這些電壓值提供給差動放大器856，該放大器的輸出612與LC迴路內的信號大小成正比，因而與Q成反比(這樣就與硬幣的電導率有關了)。
由於低頻和高頻信號的鎖相迴路被鎖定於一共同的基準，故該兩頻率分量之間的相位關係是固定的，這兩個頻率之間的任何幹擾都將是共模式(或接近這樣)進行的，因為波形從一周期至另一周期幾乎保持不變，並且共模分量將會差動放大器856減去。
除了提供一與硬幣的電導率有關的輸出信號612，同一電路802b還能提供與硬幣直徑有關的輸出信號512。在圖8B所示的實施例中，高頻直徑信號HFD512是一個指示當硬幣通過傳感器時必須施加於變容二極體844以修正線圈242內電感變化的修正量的信號。圖7示出的各信號可以確定是否需要對變容二極體844進行修正。如果線圈242的電感一直沒有變化，振蕩器822的共振頻率將保持基本恆定，並相對於高頻基準信號812具有大致恆定的相位關係。因此，如果沒有硬幣通過傳感器(或線圈242的電感沒有受到任何幹擾)，方波輸出信號843將具有一對應於基準信號812之相位的相位，因而使得在振蕩器方波信號843的每個時間邊沿712a、712b、712c處，基準信號812處于波峰與波谷之間的一個中點相位。對這種狀態的任何一種偏離都表示振蕩器822的共振頻率有變化(因而有相位移)，需要加以修正。在圖8B的實施例中，為了檢測和修正這樣的偏移，通過三角波發生器828將基準信號812轉換成與基準信號812具有相同相位的三角波862。將該三角波862提供給模擬開關864，開關864可以在由響應于振蕩器方波信號843的時間邊沿而產生的脈衝所確定的各時間點對三角波862進行採樣，並借線路866輸出。採樣信號由電容器868保存。由圖7清楚可見，如果在方波邊沿712a、712b、712c的各時間點振蕩器信號843的頻率或相位關係一直沒有變化，方波信號的值將處于波峰值和波谷值之間的中間值。在所示實施例中，三角波862是構造成其幅度等於VCC(通常5伏)和大地電位之差。這樣，差動放大器834是構造成可將取自三角波862的採樣值與VCC 872的半值作比較。如果取自三角波862的採樣值是大地電位和VCC的中間值，則比較器834的輸出信號512將為零，因而變容二極體844的電容將不會發生因誤差信號引發的變化。然而，如果取自三角波的採樣值不是大地電位和VCC的中間值，差動放大器834將輸出一電壓信號512，它足以將變容二極體844的電容值調整一個為修正振蕩器822之共振頻率所的大小和方向，從而將共振頻率維持在所需的大致恆定的值。因此，信號512是線圈242的有效電感的變化幅度(例如由硬幣通過傳感器而引起)的一個度量。如圖8A所示，高頻PLL迴路的輸出信號612、512和低頻PLL的相應輸出信號612』、512』被提供給濾波器804。所述濾波器是可抑制噪聲的低通濾波器。可取的是，濾波器804的通頻帶選擇為能給輸出信號882a、882b、882a』、882b』提供所需的信噪比特性。例如，濾波器804的頻帶寬度可根據硬幣通過傳感器的速度以及類似的因素來選擇。
在一實施例中，將輸出信號882a、882b、882a』、882b』提供給用於硬幣區分或其它分析的計算機。在描述進行這些分析的例子之前，先來描述一下輸出信號882a、882b、882a』、882b』的典型波形是有益的。圖9示出了這些信號，如果將這些輸出信號顯示在一個適當構造的示波器上，它們就會呈現出來。在圖9中，高頻和低頻Q信號882a、882a』以及高頻和低頻D信號882b、882b』的值(圖9的左面)是硬幣通過傳感器之前的值，這些值將隨著硬幣朝傳感器移動、靠近傳感器以及在時間T1處居中於傳感器的間隙內而發生變化，隨著硬幣離開傳感器，在時間T2處信號值又基本上返回初始值。
如下文所述，能以多種方式利用信號882a、882b、882a』、882b』來判別硬幣或其它物體的特徵。當硬幣通過傳感器時低頻和高頻D值的變化幅度902a、902a』以及分別在時間t1處即當硬幣或其它物體最接近對準傳感器時(例如用D信號882b、882b』達到就地最大值的時間來確定)低頻和高頻Q信號882a』、882a的絕對值904、904』在判別硬幣特徵中是很有用的。低頻和高頻Q值可用於區分硬幣。層疊的硬幣對低頻和高頻Q值讀數表現出明顯差別。低頻和高頻的「D」值也可用於區分硬幣。業已發現，至少對某些硬幣而言，所有這些值中的某一些足以表示出各種硬幣面值的特徵，可以高精度地將這些硬幣區分開來。
在一實施例中，對大量硬幣可獲得很多個數值902a、902a』、902b、902b』，從而可定義能表徵每一種硬幣面值的各標準值。圖10A和10B示出了用於各種美國硬幣的高頻和低頻Q值和D值數據。圖10A和10B中的數據點的數值是任意單位的。圖10A和10B顯示了這些數據的很多特點。第一，可以注意到，各種硬幣面值的Q、D數據點是這樣集中的，即，某一硬幣的給定Q、D數據點趨向於比不同面值的硬幣更靠近同一面值硬幣的數據點。第二，可以注意到，低頻數據曲線圖(圖10B)的硬幣面值的相對位置不同於圖10A的高頻曲線圖內對應面值的相對位置。
利用圖10A和10B所示的那種標準參考數據來確定一未知硬幣的面值的方法是，在每一高頻和低頻曲線圖的數據點附近定義Q、D區域。例如，在圖10A和10B中，示出了包含各數據點的矩形區域1002a-1002e、1002a』-1002e』。根據一實施例，當響應硬幣通過傳感器而將低頻和高頻Q和D數據輸入計算機時，可將未知硬幣的高頻Q、D值與高頻曲線圖的區域1002a-1002e的每一區域作比較，以及將低頻的Q、D值數據與圖18B的低頻曲線圖的區域1002a』-1002e』的每一區域作比較。如果未知硬幣位於圖10A和10B這兩個曲線圖中相應於同一面值的預定區域內，則表示那一硬幣具有該面值。如果Q、D數據落在兩個曲線圖的區域1002a-1002e和1002a』-1002e』之外，或者如果未知硬幣或物體的數據點在高頻曲線圖中落在一對應於第一面值的區域內而在低頻曲線圖中落在另一不同面值的區域內，則表示該硬幣或其它物體不與圖10A和圖10B所定義的任何一個面值相對應。
從以上討論中清楚可見，這樣一種分析的出錯率部分地取決於所定義的區域1002a-1002e和1002a』-1002e』的尺寸。所述區域太大會導致不可能接受的大量誤肯定(即將不是某一面值的硬幣識別為這一面值)，而太小會導致不可能接受的大量誤否定(即，不能識別一真正的硬幣面值)。因此，可以例如經驗地定義或調整各區域的尺寸和形狀，以使出錯率小於期望值。在一實施例中，窗口2002a-2002e、2002a』-2002』e的尺寸和形狀是通過對標準的或採樣的硬幣群的Q、D值進行統計分析而確定的，(例如等於已知硬幣的Q、D值的2或3個標準均值偏差)區域1002a-1002e、1002a』-1002e』可以是互相不同的，即針對不同面值而不同和/或針對低頻和高頻曲線而不同。此外，區域的尺寸和形狀還可以根據預期的硬幣群來調整(例如，在靠近國界的地區，即使以增大誤否定率為代價，也需要將所述區域定義為能區分外國硬幣，而在一個國家內部的外國硬幣相對罕見的地方則無需對所述區域作上述尺寸或形狀的調整)。
如果需要，可以將計算機構造成能獲取關於可由這種裝置就地區分之硬幣的Q、D值的統計數據。可將這些數據用於檢測某些變化，例如硬幣群隨時間的變化、或諸如由於傳感器或其它元件的老化或磨損而產生的Q、D平均值的變化。這些信息可以用於調整軟體或硬體和對裝置進行維修等。在一實施例中，在採用這種硬幣區分裝置的設備中可以設置一個諸如數據機25(圖41)之類的通信裝置，並且可以將設備構造成允許對區域1002a-1002e、1002a』-1002e』的定義或其它數據或軟體進行遠程修正(即，從一中央站下載到本地站)。在另一實施例中，是將裝置構造成這樣的，即，它可以響應對用它區分的各硬幣Q、D數據的現時統計分析來自動地調整區域1002a-1002e、1002a』-1002e』的定義，以便為這種硬幣區分機提供一種自校準。
從以上描述中可以看到本發明的很多優點。根據本發明的各實施例可提供這樣一種裝置，它具有高精度和較長的使用壽命，使用方便和安全，只需很少甚至無需培訓和指導，能可靠地將未處理的硬幣返回使用者，能快速處理硬幣，具有高通過量，很低的卡阻機率，無需人工幹預就能可靠地清除某些或全部卡阻，降低了對培訓有術的人工幹預的需要，可以處理種類或面值廣泛的硬幣，可以處理溼的或粘性的硬幣或異物或其它物體，出現失靈或將異物放入硬幣箱的機率很低，拒收好硬幣的機率很降低，簡化和/或降低了安裝、校準或維修等方面的要求，具有相對較小的體積或佔地要求，能承受溫度變化，工作相對較為安靜，和/或便於升級或改裝。
在一實施例中，設備能以較少的卡阻和高通過量實現大量隨機取向硬幣的單個化。在一實施例中，各硬幣可在被傳感和/或檢測之前被有效地彼此分開。在一實施例中，考慮到硬幣或其它物體的諸如質量、速度和/或加速度等特性，可以對諸如轉向力和/或定時之類的轉向參數進行調整，以有助於提高硬幣處理的精度。在一實施例中，慢或粘滯的硬幣可自動移動(例如藉助一銷或耙)，或被賦予動能。在一實施例中，允許那些包括沒被認為有價值、可接收或所希望的硬幣或其它物體在內的物體走向一非轉向的默認路徑(可取的是在重力作用下)，同時，使至少一些被識可和/或接受的硬幣從默認路徑轉向而移動至一接納箱或其它位置。
在一實施例中，該裝置可提供便捷的應用(例如同時和/或在同一地點進行多種沿量)、提高的性能諸如提高通過量和降低卡阻(這可能過早地終止硬幣處理事務，並有損失硬幣的危險)、更精確地區分硬幣、以及降低了的成本和/或尺寸。可以用一個或多個環形鐵芯來檢測通過一形成在環形鐵芯的一空隙內的磁場的硬幣或其它物體的特性，這樣就可以測量硬幣、圓盤、球體、圓形體或其它物體的物理性質、尺寸、或金屬性質(可取的是能在一次通過或穿過傳感器的過程中，測量兩個或多個特性)。該裝置便於硬幣快速地移動和獲得高通過量。與已有技術的裝置相比，特別是對美國角幣和分幣而言，該裝置可以對硬幣和其它物體更好地加以區分，同時只需要較少的傳感器和/或較小的傳感器區域就可以實現這一結果。可取的是，可以基本同時並且在一硬幣處於同一位置時測量其多個參數，例如用多個傳感器裝在硬幣路徑例如一導軌上的某一位置。在很多情況下，提供的各元器件均具有有一種以上功能，從而可減少部件的數量和維護。例如，如下所述的某些特定傳感器可用於檢測兩個或更多的物體和/或提供可用於兩個或更多個功能的數據。可以實現一種設計、製造、運輸、維護或修理成本都比較低的硬幣處理裝置。在一實施例中，一單個傳感器使一硬幣基本同時暴露於兩個不同的電磁頻率，並且基本上無需移動硬幣就能實現所需的雙頻測量。在本文中，「基本上」一詞意味著儘管在硬幣暴露於兩個不同頻率的過程中可能有一點兒對同時性的微小偏差或硬幣有微小的移動，但與已有技術的裝置相比，這些同時性和運動偏差並沒有達到足以影響本發明目的(例如減小所需空隙，增加硬幣通過量等)的程度。例如，可取的是，在對硬幣暴露於雙頻的結果進行檢測的過程中，一硬幣的移動距離小於待測的最大直徑硬幣的一個直徑，更佳的是，小於最大硬幣直徑的3/4直徑，甚至是小於一硬幣直徑的大約1/2。
利用本發明可使一實際系統提高區分能力、降低成本、簡化電路設置、減小尺寸以及便於使用。可取的是，識別一硬幣所需的所有參數都可以在一硬幣處於同一物理位置上時同時獲得，因而能簡化軟體和其它區分用的算法。
除了上文描述的以外，還可以採用其它的門結構。門62可以具有一種雙層結構，例如用藉助粘接泡沫膠帶粘接的兩層鋼板或其它板材製成。
本發明可以有多種變化和改型。可以採用本發明的某些方面，而不利用其它方面。例如，可以有利地採用所述的能在一單個傳感器位置上提供多個頻率的技術和裝置，而不一定非要採用圖示形狀的傳感器。可以採用所述的環形鐵芯傳感器，同時利用與本文所述不同的分析、裝置或技術，反之亦可。可以採用本文所述的傳感器和或硬幣導軌結構，而不同時採用所述的硬幣拾取組件。例如，可以將本文所述的傳感器與同一天申請並援引在此作為參考的題為「正驅動硬幣區分設備和方法」的S.N.(代理人檔案號3730-906)申請中的硬幣拾取組件相結合。可以在不採用篩選轉筒的情況下，採用本設備的硬幣單個化和/或區分部分。雖然本發明是針對能一次接納大量硬幣的機器來描述的，但本發明的若干特徵也可以用於通過一硬幣投入槽口一次接收一枚硬幣的裝置。
雖然這些傳感器是結合硬幣計數和處理裝置描述的，但這些傳感器也可用於由硬幣啟動的裝置，例如自動售貨機、電話機、遊戲機等。除了可利用已區分出來的硬幣的信息來輸出一列印的憑據以外，還可以利用這些信息來進行電子帳目傳送，例如傳送至使用者的銀行帳戶(例如根據從一銀行卡、信用卡或類似物讀取的信息)和/或傳送至第三方帳戶，諸如從安放該設備的零售地點傳送至公用事業公司、政府機構(例如美國郵政局)、或送至非營利或政治的慈善組織(例如援引在此以作參考的1997年5月7日申請的題為「捐贈物處理方法和設備」的美國專利申請＿＿＿＿＿(代理人檔案號3739-901-4)中所述的那樣)。除了用於區分硬幣，還可以將該裝置用於其它金屬零件的區分和/或質量控制，例如球軸承、螺栓等單個零件。雖然所述實施例示出了一單個傳感器，但也可以設置相鄰或間隔的多個傳感器(例如，用於檢測不同表層深度處的一個或多個特性或參數)。本發明的傳感器可以與本技術領域的諸如光學傳感器、質量傳感器之類的其它傳感器組合應用。在所述實施例中，硬幣242被置於空隙的第一側244a和空隙的第二側244b。可以相信，隨著硬幣224沿軌道向下移動，其位置將會非常靠近線圈242的第二部分244b。如果發現這種靠近線圈的定位會導致傳感器電感對硬幣位置的靈敏度過高(例如，當硬幣「飛起」或某種程度地離開導軌232的後壁時，電感可能會發生不希望有的大變化)，則最好是將高頻線圈242隻放到第二部分244a(圖2C)上，通常認為這樣可以離線圈遠一些，因而對硬幣位置變化的敏感度低一些。間隙可以形成在環形鐵芯開口的兩個相對面之間，或形成在聯接於(例如通過粘合)一段環形鐵芯之兩表面的兩塊板件的相對和間隔的邊緣之間。在這兩種結構中，一單個連續的非直線鐵芯具有一第一和一第二端，其間帶有一間隙。
雖然可以設置一個鐵芯由直流電激勵的傳感器，但鐵芯最好是由交流或變流電來激勵。
在一實施例中採用了兩個或多個頻率。可取的是，為了減少裝置內傳感器的數量，用兩種頻率來激勵一單個鐵芯。在這種方式下，可選擇一第一頻率來獲得關於硬幣內芯的參數，選擇一第二頻率來獲得關於硬幣表皮區域的參數，藉以判別有鍍層的或層疊的硬幣的特徵。對一單個鐵芯採用兩個或多個頻率的一個難點是有產生幹擾的可能性。在一實施例中，為了避免這種幹擾，是將兩種頻率鎖相於一單個基準頻率。在一種方案中，傳感器形成了一LC振蕩器的感應器，其頻率由一鎖相迴路(PLL)維持以定義一誤差信號(與Q有關)，其大小隨硬幣通過傳感器而變化。
如圖2A、2B、3和4所示，圖示的傳感器包括一可對與其連接的一個電路提供一個一定量的電感或感抗的線圈。線圈的有效電感將隨著硬幣移近或穿過間隙而發生變化，電感的這一變化至少可部分地用於硬幣的特徵。不必受任何理論的限制，可以相信，硬幣或其它物體是以下述方式影響電感。隨著硬幣通過或橫越空隙，AC磁場的磁力線發生交變。如果變化磁場的頻率高得足以限定一個小於硬幣厚度的「表皮深度」，當硬幣穿過空隙時，沒有磁力線穿過硬幣。隨著硬幣橫越或進入空隙，卷繞在鐵芯上的線圈的電感減小，因為直接的短路徑的磁場被消除了(例如由在硬幣內流的渦電流給消除了)。由於在這些情況下沒有磁通穿過具有很大電導率的硬幣，故因硬幣出現而降低的電感主要是硬幣表面積(直徑)的函數。
可以採用一種相對較為直接的方法將線圈用作諸如LC振蕩迴路的共振迴路內的感應線圈，並隨著硬幣橫越或穿過間隙，檢測迴路的共振頻率的變化。雖然已發現該方法是可工作的並且可提供能用於檢測硬幣的某些特徵(例如其直徑)的信息，但圖5中總地示出了一更佳的實施例，其細節將在下文描述。
在圖5的實施例中，一相位檢測器506將表示振蕩器508內頻率的信號與一基準頻率510作比較，並輸出一可控制振蕩器514的變頻元件(例如一可變電容器)的誤差信號512。誤差信號512的幅度表示線圈502的有效電感的變化幅度。因此，圖5的檢測結構能檢測電感的變化(與硬幣直徑有關)，同時可維持振蕩器的頻率保持基本恆定。提供一個基本恆定的頻率是很有用的，原因之一是，與可允許頻率變化的傳感器相比，該傳感器受幹擾電磁場的影響較小。這樣還更易於防止傳感器發出不希望有的電磁輻射，因為濾波或屏蔽只能針對一個頻率而不能針對一個頻率範圍進行。
不必受任何理論的限制，可以相信，硬幣的出現會影響能量損耗，如下文中以Q因數表示的那樣。如上所述，隨著硬幣橫越或穿過空隙，渦電流會導致能量損耗，其與電流的大小和硬幣的電阻有關。電流的大小基本上與硬幣電導率無關(因為電流的大小總是足以消除因硬幣出現而受到妨礙的磁場)。因此，對某一硬幣的有效直徑而言，渦電流內的能量損耗將是倒過來相關於硬幣的電導率。這一關係可能被諸如表皮深度之類的因素複雜化，因為與電導率有關的表皮深度影響著電流流過的面積。
因此，對以例如一第一正弦頻率激勵的線圈502而言，電流大小可利用定時信號602來確定(圖6)，以便利用一第一採樣器606在一已知對應於周期內的波峰電壓的時間點上對電壓採樣，並利用一第二採樣器608在已知對應於周期內的波谷電壓的第二點上進行採樣。將採樣(並保存)的波峰和波谷電壓提供給一差動放大器610，放大器的輸出信號612與電導率有關。更精確地說，輸出信號612代表迴路的Q值。總地來說，Q值是振蕩器內能量損耗大小的一個量度。在一完美的振蕩迴路中，應該沒有能量損耗(一旦啟動，迴路將永久振蕩不停)，Q值應是無限大的。然而，在一實際迴路內，振幅會逐漸衰減，Q值是振幅衰減速率的一個量度。在另一實施例中，是對與作為Q值變化之函數的頻率變化有關的數據作了分析(或與表示各種類型硬幣或其它物體的這一函數關係的數據相關聯起來)。
在一實施例中，本發明是通過將所有的頻率鎖定為同一基準，而將兩個或多個頻率組合在一個鐵芯上。由於各頻率的相位相互鎖定，一個頻率對其它頻率的幹涉作用變成一可藉助例如差動放大器去除的共模信號。
在一實施例所提供的硬幣區分設備和方法中，是在一單個傳感器鐵芯上產生一振蕩的電磁場。該振蕩的電磁場由一個或多個頻率分量構成。該電磁場與一硬幣相互作用，這些相互作用受到監測並用於根據硬幣的物理特性對硬幣加以分類。這一電磁場的全部頻率成分都鎖相於一個公共基準頻率。各頻率之間的相位關係是固定的，每一頻率分量與硬幣的相互作用都可以精確地測定，無需複雜的濾波器或傳感器鐵芯的特殊幾何形狀。在一實施例中，可取的是，一傳感器具有由鐵氧體製成的鐵芯，其形狀是諸如U形或環形截面的彎曲形狀(或者說是非直線形的)，並限定了一空隙，在該鐵芯上設置了用於激勵和/或檢測的導線繞組。採用該傳感器可以同時獲得關於一硬幣或其它物體的兩個或更多個參數的信息，例如物體的尺寸和電導率。可利用兩個或更多個頻率來檢測內芯和/或包覆層的特性。
在圖8A-8C所示的實施例中，所述設備可用市場上都能買到的並且相對便宜的部件構造而成。熟悉本技術領域的人員很清楚，利用圖2-4的傳感器可以構造出能執行區分硬幣功能的其它電路。利用某些實施例可以對元件加以選擇，以使溫度、漂移等因素的影響減至最小。在某些情況下，特別是在大體積的場合，全部或一些電路可以採用集成化的方式來設置，例如設置在特別應用集成電路(ASIC)上。在一些實施例中，可能需要轉換方波843和三角波862的相關作用。例如，可以不是根據方波信號843來獲得一採樣脈衝，而採用一電路，該電路可提供一個直接傳送至模擬開關的基準脈衝(無需邊沿檢測)。可由方波信號產生一個三角波。
上述的鎖相迴路在反饋中徑上用非常高的(理論上是無窮大)DC增益，例如100dB或更大，以維持一非常小的相位誤差。在某些情況下，這可能導致在啟動電路時難以實現相位鎖定，因而需要某種程度地放鬆相位誤差必須小的要求，以便更容易實現初始相位鎖定。
雖然圖8A-8C中提供了兩種頻率，但也可以設計一種採用三個或更多個頻率的檢測器，以便更好地區分硬幣。
另外，可以不是提供兩個或多個離散頻率，而是將設備構造成掃過或「線性調過」一個頻率範圍。在一實施例中，為了實現掃頻數據，可以提供一個極其快速的頻率掃描(因而使硬幣在頻率掃描所需的時間過程中不移動很大距離)，或者可以使硬幣在頻率掃描過程中保持靜止不動。
在某些實施例中，除了可對在一單個時間點(圖9中的t1)獲得的數值進行分析以硬幣或其它物體的特徵以外，還可以利用取自不同時間點的數據來產生用於檢測物體的Q-t波形或D-t波形(t表示時間)。例如，可以相信，與較小硬幣的波形相比，諸如兩角五分之類的較大硬幣趨向於產生與D-t波形相比較為扁平坦的波形。可以相信，某些(大多數是對稱的)波形由於「環狀」類型硬幣的緣故而在其中部有下凹，這是因為環形硬幣的內徑部分的Q值不同於外徑部分的Q值。可以相信，在某些情況下，Q波形前、後邊沿上的拐點可能與硬幣輪緣或硬幣輪緣附近的鍍層或疊層的厚度相關。
在某些實施例中，輸出數據會受到諸如鍍層厚度或表面花紋之類相對較小的硬幣特性的影響。在某些情況下，可以相信，表面花紋可以例如用來辨別硬幣的面(辨別硬幣的「正面」和「反面」)，從而可將面值等相同的新、老硬幣區分開來。為了防止硬幣的可轉動取向妨礙對表面花紋進行正確的分析，最好是將傳感器構造成能提供作為環形區域上的平均值的數據，將傳感器構造成能提供作為以硬幣表面中心為中心的各環形區域上的平均值的數據的徑向對稱的傳感器或傳感器陣列。
雖然圖5示出了一種獲取一關於Q值的信號的方式，但也可以採用其它電路。在圖5所示的實施例中，例如採用一振蕩器1102將一正弦電壓施加於傳感器線圈220。如上所述，線圈220內的電流波形會由於一硬幣或其它物體接近空隙216、316而受到影響。合成電流波形的不同相的分量可用於獲得分別與電感和Q值有關的數據。在所述實施例中，線圈220內的電流被分解成至少兩個分量，第一分量與振蕩器1102的輸出信號同相，第二分量則相對于振蕩器1102的輸出信號延遲90度，這些分量可藉助相敏放大器1104、1106(例如一鎖相裝置以及如果需要和一個眾所周知類型的相移或相位滯後裝置)來獲得。同相分量與Q值有關，而滯後90度的分量與電感有關。在一實施例中，將鑑相器1104、1106的輸出信號通過一模擬/數字轉換器1108進行數位化，並由一微處理機1110來處理。在該技術的一實施中，是測取多個頻率下的測量值。每一頻率激勵一連接於線圈的電阻。線圈的另一端接地，對每一頻率而言，有一個可檢測I和Q信號的專用的「接收器」。或者，可以利用例如微處理器內的一個快速傅立葉變換(FFT)同時對所有頻率進行分析。在另一實施例中，可以藉助一阻抗分析器來讀取線圈的Q值(或「損耗因數」)和電感。
在圖12所示的另一實施例中，藉助作為一LC振蕩器1202內的一感應線圈的傳感器1212來獲得有關硬幣參數的信息。熟悉本技術領域的人員在理解本發明的內容之後，可以採用多種類型的LC振蕩器。雖然圖中示出的是一電晶體1204，但在一些不同的構造中可以採用諸如運算放大器之類的其它放大器。在所述實施例中，傳感器1212已被表示為一電感線圈，因為一硬幣出現在傳感器的間隙附近就會影響該線圈的電感。由于振蕩器1202的共振頻率與有效電感有關(頻率隨(I/LC)1/2)變化隨著硬幣直徑的增大，振蕩器的頻率也增大。共振LC迴路內的AC的大小受傳感器空隙附近的物體的電導率的影響。可以採用眾所周知的電子技術並藉助頻率檢測器1205和幅檢測器1206來檢測頻率，其結果最好是被數位化，並由微處理器1210進行處理。在一實施例中，通過用一可驅動一電阻的硬性限幅放大器(方波輸出信號)放大電壓來完成振蕩迴路。電感大小的變化可導致振蕩器頻率發生變化。隨著試驗硬幣的直徑的增大，振蕩器的頻率也增大。隨著試驗硬幣的電導率降低，調諧電路的AC電壓的大小也降低。由於有一硬性限幅器並有一比調諧電路的共振阻抗大得多的限流電阻，共振電路內的信號幅度能以相反的關係精確地表示電感線圈的Q值。
雖然以上描述了利用微處理器來分析D和Q信號的一種方式，但微處理器能以多種方式利用這些數據。雖然可以採用公式或統計回歸方式來計算或獲得直徑(例如英寸)和/或電導率(例如姆歐)的數值，但本發明者的意圖是，本發明應多半用作一硬幣計數器或處理機，它旨在1)區分硬幣與非硬幣物體；2)區分本國和外國硬幣；3)區分硬幣面值。因此，在一實施例中，微處理器將表示直徑的數據、表示電導率的數據與表示各種已知硬幣的電導率和直徑的標準數據作比較。雖然可利用微處理器將檢測到的數據轉換成標準的直徑和電導率值或各類單位(例如英寸或姆歐)，並將這些數據與儲存在存儲器內的標準數值或單位作比較，但通過將各種硬幣的特性數據以與微處理器接收到的數據相同的數值和單位儲存在存儲器內，就可以避免轉換步驟。例如，當圖5和/或6的檢測器的輸出值是在例如0-5伏的範圍內，就可以在儲存之前將各種已知硬幣的標準特徵數據轉換到0-5伏的範圍內，並以此形式儲存，以便無需附加轉換步驟即可直接進行比較。
雖然在一實施例中可利用來自諸如硬幣居中在間隙216上時那一單個時間點的數據(例如由一信號的相對最大或最小值來表示)，但在另一實施例中採用了當硬幣通過或穿過空隙216時所獲得的多個數值或若干個值的連續信號。
圖13示出了同相和滯後檢測器的單個比較點的例子。在該圖中，標準數據(儲存在計算機內)表示同相振幅(表示電導率)的平均和/或可接受或允差的範圍，業已發現，它們分別與美國的1分、5分、1角和二角五分的硬幣1302相關。表示由與同樣一些硬幣1304有關的滯後90度的振幅檢測器406所輸出的數值的平均和/或可接受或允差範圍(表示直徑)的數據也儲存起來。可取的是，包絡或允差範圍應足夠寬，以減少誤否定結果出現(例如可能由於硬幣的磨損、畸形、或髒汙、電噪聲等造成)，但也足夠窄以避免出現誤肯定結果以及避免或減小兩個或多個曲線的包絡有很大的重疊(以便在各種面值之間進行鑑別)。雖然在附圖中以圖解地方式示出了儲存在計算機內的各數據，但為清楚起見，通常是以計算機技術中眾所周知的方式將這些數據以數字形式儲存在存儲器內。在所示的只利用一單個數值來進行硬幣區分的實施例中，將檢測到的某一硬幣的數位化的單個同相幅值(在這一例子中其值為3.5)(在0-5的範圍內，並且是數位化的)與標準的同相數據作比較，發現(利用該技術領域已知的編程技術)數值3.5是與二角五分的或1角的硬幣1308相吻合。類似地，將對同一硬幣1310檢測到的滯後90度的幅度值(在這一例子中例其值為1.0)與標準的同相數據作比較，發現數值1.0與1分或1角的硬幣1312相吻合。因此，雖然由於單個檢測器提供兩個參數信息(一個與電導率有關，另一個與直徑有關)因而每一測試本身會給出模稜兩可的結果，但因為只有一種面值(1角)1314與電導率數據和直徑數據都相吻合，所以還是能明確地區分硬幣。
如上所述，不採用單個數據點的比較法，而是可以採用隨著硬幣通過或穿過空隙216、316而產生的多個數據點(或一連續曲線)。這些類型的數據波形能以多種方式加以採用。在圖14所示的例子中，將多種硬幣面值傳送通過區分裝置，以便積累每種面值1402a、b、c、d、1404a、b、c、d的標準數據波形。這些波形表示隨著硬幣在某段時間內通過檢測器同相幅度檢測器1104和90度滯後檢測器的輸出信號的平均變化(表示在垂直軸線上)1403以及可接受範圍或允差範圍1405(表示在水平軸線上)。為了區分一未知的硬幣或其它物體，可使各物體通過或橫越檢測器，同相幅度檢測器1104和90度滯後幅度檢測器1106分別給出一曲線或波形1406、1410。在圖8所示的實施例中，將隨著一硬幣通過檢測器212產生的同相波形1406與不同硬幣1402a、1402b、1402c、1402d的各種標準波形作比較。比較可以用多種方式進行。在一實施例中，對數據進行了按比例定標，使介於初始和最終閾值1406a之間的水平軸線長度等於一標準時間，以便能更好地與標準值1402a至1402d相匹配。隨後，將1406所示的波形與存儲器1402a至1402d內儲存的標準波形作比較，以確定檢測到的波形是否在由曲線1402a至1402d所定義的可接受範圍內。另一種方法是利用已知的曲線擬合技術來計算擬合參數的一逼近範圍，並選擇一個或若干個與檢測到的波形1406最逼近的面值。還有另一種方法是沿著時間軸線1406a(1408a、b、c、d)以預定的(成比例的)間隔選擇多個點，並將這些值與每種面值的對應時間點的值作比較。在這種情況下，只有那些在預定時間點上的標準數值和允差或包絡值需要被存入計算機存儲器。利用這些方法中的一些或所有的方法，在該例子中，檢測到的數據與儲存的標準數據1402a至1402d的比較結果表示出同相的檢測數據最符合二角五分或1角1409的標準數據。90度滯後數據1410對儲存的標準的90度滯後數據(1404a至1404d)的類似比較結果表示出檢測到的硬幣是1分或1角的。如前所述，利用這兩個結果，可以確定該硬幣是1角的1404。
在一實施例中，將同相和異相的數據關聯起來，從而獲得一個受檢硬幣的同相幅度與90度滯後幅度的比較表或曲線圖(與圖10A和10B中所示的Q-D數據類似)，隨後以類似於上述結合圖10A和10B所討論的方式將上述比較表或曲線圖與所獲的各種硬幣面值的標準同相波形和滯後波形作比較。
雖然圖示(圖10A、10B)的硬幣可接受區域是矩形的，但它們也可以是任何形狀的。
在圖2的結構以及圖3和圖4所示的結構中，硬幣的出現會影響磁場。可以相信，在某些情況下，隨著硬幣直徑的增大，在硬幣內流的渦電流會產生一較小的電感，而且隨著硬幣電導率的降低，還會導致感應線圈的Q值降低。於是，可以利用圖5和圖6所示的設備對從圖2A和2B的傳感器或圖3和圖4的傳感器獲得的數據進行收集和分析，即使圖3和圖4結構內檢測到的變化通常小於圖2A和圖2B結構內檢測到的變化也可以如此。
雖然已經描述了某些傳感器的形狀，但所揭示的用於對一單個鐵芯施加多種頻率的技術也可應用於多種傳感器形狀，或者用於形成一感應線圈以使硬幣經受一交變磁場的作用的其它裝置。
雖然上述實施例可同時為一單個傳感器提供兩個AC頻率，但其它方案也是可能的。一種方案是時間分隔法，也就是隨著硬幣通過傳感器，在不同的、小的時間分段內產生不同的頻率。為實現所需的分析，這一方案在以「時間切片」方式控制振蕩器以及把時間分段與各頻率關聯起來上有一定困難。時間多重化方法的另一個潛在問題是精確地衡量著一共振迴路Q值的固有時間。Q值越高，振蕩器的振幅達到一穩定值所需的時間就越長。這將限制切換的速率並最終限制硬幣的通過量。在另一個實施例中，可以設置兩個分開的傳感器鐵芯(1142a,b，圖11A)，每個鐵芯都有其自身的繞組1144a,b，並且每個鐵芯都是以不同的頻率1146a,b來驅動。該方案不但可以減小和避免諧波幹涉，而且可以提供能使鐵芯材料或形狀最優化的機會以便在鐵芯的設計頻率下獲得最佳的結果。當採用兩個或多個頻率時，數據分析可類似於上述地進行，為每一頻率提供不同的標準或基準數據組。在一實施例中，沿硬幣路徑1148布置的多個鐵芯(例如圖11A中的兩個鐵芯1142a,b)是由用鎖相迴路1152a,b鎖定於例如一晶本管或其它基準振蕩器的同一基準的1154的不同頻率1146a,b來驅動的。在一實施例中，提供鐵芯驅動頻率1146a,b的振蕩器1154a,b是由對振蕩器1154a,b起調諧作用例如上文所述的變容二極體來鎖定相位，而振蕩器1154a,b用傳感電感線圈1154a,b作為頻率確定部分。
在一實施例中，一傳感器包括第一和第二鐵氧體鐵芯，每個鐵芯都是圓環狀鐵芯282a,b(圖2D)，所述第一鐵芯限定了一第一空隙284a，所述第二鐵芯限定了一第二空隙284b，所述兩鐵芯定位成使所述空隙對準286，藉以使由所述計數裝置傳送的硬幣可通過所述第一和第二空隙；由導電材料分別卷繞在所述第一和第二鐵芯的第一部分上而形成的至少第一和第二線圈288a,b；聯接於所述第一線圈288a的振蕩器292a，它是構造成能提供至少形成一第一頻率的電流，所述第一頻率可限定小於所述包覆層厚度的第一表皮深度，當一硬幣通過所述第一空隙282a時，所述線圈內的信號至少經歷電感的第一變化和所述感應線圈的質量因數的變化；聯接於所述第二線圈288b的一振蕩器292b，是構造成能提供至少形成一第二頻率的電流，所述第二頻率可限定一大於所述第一表皮深度的第二表皮深度，當所述硬幣通過所述第二空隙284b時，所述線圈內的信號至少經歷電感的第二變化和所述感應線圈的質量因數的第二變化；以及一處理器294，它是構造成能接收表示所述電感的第一和第二變化以及質量因數變化的數據，以允許分開地表徵所述包覆層和所述內芯。
在另一個實施例中，提供給線圈的電流基本上是恆定的或DC電流。該構造可用於檢測磁性(鐵磁性)與非磁性的硬幣。隨著硬幣穿過或通過空隙，將會有渦電流效應和磁導效應。如上所述，這些效應可以用來獲得例如關於硬幣內芯電導率之類電導率的信息。因此，在這種構造下，這樣的一種傳感器不但可以提供關於一硬幣的鐵磁或非磁性的特徵，而且可提供關於電導率的信息。這樣的一種構造可以與鐵芯的高頻(趨膚效應)激勵相結合，而且，由於沒有低頻(因而沒有低頻諧波)，故可避免幹涉問題。還可以採用兩個(或多個)鐵芯，一個由DC激勵，另一個由AC激勵。DC激勵的傳感器可以提供另一個用於區分(導磁率)的參數。對導磁率進行測量可用來區分美國硬幣與特定的外國硬幣或金屬片。可取的是，可進行計算機處理以去除「速度效應」。
雖然上面通過一較佳實施例極其變型和改動對本發明進行了描述，但也可以採用其它的變型和改動，因而本發明由所附權利要求限定。
權利要求
1．一種可以用在硬幣處理設備內、用來拾取硬幣的裝置，它包括一用來承接大量隨機取向的硬幣的漏鬥一個盤狀組件，它位於所述漏鬥的一部分附近，它使一位於一基本上呈環形區域內的硬幣拾取路徑的至少一部分形成為與垂直方向成一第一角度；至少一第一槳狀物，它可以沿著所述硬幣拾取路徑移動以形成一正常槳狀物路徑，其特徵在於，已經從所述漏鬥移動進入所述硬幣拾取路徑的那些硬幣在所述至少第一槳狀物的作用下沿著所述硬幣拾取路徑從硬幣拾取路徑上的一拾取區域行進至硬幣拾取路徑的一出口區域，從而形成一硬幣行進方向；所述硬幣拾取路徑具有一寬度，所述硬幣拾取路徑構造成沿著所述硬幣拾取路徑在所述硬幣行進方向上所述寬度不減小，並且所述寬度在所述硬幣行進方向上在所述硬幣拾取路徑的至少一部分上是增大的。
2．如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述硬幣路徑具有一深度，並且所述深度在所述硬幣行進方向上在所述硬幣拾取路徑的至少一部分上是增大的。
3．如權利要求2所述的裝置，其特徵在於，所述第一角度在大約0°和大約15°之間。
4．如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述第一槳狀物可相對於所述正常槳狀物路徑、沿著一個有一沿著所述路徑寬度的分支的槳狀物轉向路徑移動。
5．如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述第一槳狀物安裝在相對於盤狀組件的一構件的安裝位置上，所述盤組件的構件圍繞一與所述環形區域基本上同心的軸線旋轉，這樣所述正常槳狀物路徑形成一個與所述環形區域基本上同心的圓。
6．如權利要求5所述的裝置，其特徵在於，所述第一槳狀物聯接於一可樞轉地安裝在所述安裝位置的臂杆，所述臂杆被彈性地迫使成沿著所述正常槳狀物路徑攜帶所述槳狀物的一種姿態，其中所述槳狀物可因受到所述硬幣拾取路徑上的一障礙物的作用沿著所述槳狀物轉向路徑抵抗所述彈性迫使而運動。
7．如權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述第一臂杆受到至少一第一彈簧的彈性迫使。
8．如權利要求7所述的裝置，其特徵在於，它還包括一用於蓋住所述第一彈簧的護罩，以避免硬幣與所述彈簧接觸。
9．如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，它還包括一塊體，所述塊體具有一用來容納所述盤組件的至少一部分的凹槽，所述凹槽具有一邊緣，所述邊緣形成所述硬幣路徑的至少第一部分的外周緣。
10．如權利要求9所述的裝置，其特徵在於，它還包括一門，所述門可以相對於所述塊體從一形成所述硬幣路徑的至少一第二部分的外周緣的第一位置運動到一使汙物離開所述硬幣路徑的所述第二部分的第二位置。
11．如權利要求10所述的裝置，其特徵在於，它還包括用來當所述漏鬥內的所有硬幣都已運動經過所述出口區域時使所述門運動到所述第二位置的裝置。
12．如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述盤組件包括一盤形構件，它具有一前表面、一後表面和一形成所述硬幣路徑的至少一部分的內周緣的外邊緣。
13．如權利要求12所述的裝置，其特徵在於，所述外邊緣包括一鄰接所述硬幣路徑的第一部分的第一弧形部分和一鄰接所述出口區域的第二部分，其中所述出口區域內的硬幣路徑相對於所述環形區域具有一徑向向外的分支，藉以使硬幣側向地離開所述硬幣拾取路徑，而不需要一硬幣刮板。
14．如權利要求13所述的裝置，其特徵在於，當所述第一槳狀物沿著所述槳狀物正常路徑運動時，至少所述第一槳狀物在所述盤形件的所述第二部分上並向所述前表面之外行進。
15．如權利要求14所述的裝置，其特徵在於，所述第二部分包括至少一個用來承接由所述槳狀物所掃除的汙物的凹槽。
16．如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述盤組件的至少一些表面是錐形的，以避免硬幣與尖銳邊緣相接觸。
17．如權利要求5所述的裝置，其特徵在於，所述安裝位置設置有一錐形墊圈。
18．如權利要求12所述的裝置，其特徵在於，所述盤組件還包括一朝著所述盤形件的外側設置的張緊盤。
19．如權利要求18所述的裝置，其特徵在於，它還包括一藉助旋緊一第一旋鈕緊壓在所述張緊盤上的彈性件，用來將所述張緊盤和所述盤形構件保持在位，一旦旋鬆所述旋鈕，所述盤形組件的各構件即可拆下。
20．如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述漏鬥的結構和所述槳狀物的結構共同作用，迫使各硬幣成為一種與所述盤組件基本平行的姿態。
21．如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述漏鬥基本上是柔性的。
22．如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述漏鬥包括用來俘獲那些不遵循拾取硬幣路徑的雜散硬幣的延伸裝置。
23．如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，它還包括一活動範圍傳感器，用來檢測硬幣是否存在於沿著所述硬幣路徑的至少一個位置上。
24．如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，它還包括一接近傳感器，用來檢測硬幣是否存在於所述漏鬥內的至少一個位置上。
25．如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，它還包括一用來使所述槳狀物沿著所述正常槳狀物路徑運動的電動機。
26．如權利要求25所述的裝置，其特徵在於，它還包括用來檢測異常情況的裝置。
27．如權利要求26所述的裝置，其特徵在於，它還包括一用來響應所述檢測異常情況的裝置的信號而使所述電動機逆轉的裝置。
28．如權利要求25所述的裝置，其特徵在於，它還包括用來當所述漏鬥內的所有硬幣都已運動通過所述出口區域時使所述電動機逆轉的裝置。
29．一種用來沿著一硬幣傳送路徑將各硬幣從一入口區域傳送到至少一第二下遊區域的裝置，所述硬幣具有邊緣和第一、第二面，所述裝置包括一突起邊緣，用來當所述各硬幣以其所述面對垂直方向傾斜一個不超過20°的角度的姿態運動時滾動或滑動支承硬幣的所述邊緣；所述傳送路徑具有一第一淺的部分，在所述第一淺部範圍內，所述突起邊緣對水平方向的傾斜角度在大約0°和大約15°之間；所述傳送路徑具有一第二陡的部分，它比所述第一淺部更靠近所述下遊區域，在第二陡的部分範圍內所述突起邊緣對所述水平方向的傾斜角度在大約40°度和大約50°之間，這樣使得進入所述第一區域的第一和第二兩個連續硬幣之間的中心對中心距離隨著所述第一和第二兩硬幣連續進入所述第二區域而增大。
30．如權利要求29所述的裝置，其特徵在於，它還包括一用來沿著所述傳送路徑的至少一部分與硬幣的所述兩面的至少一部分接觸的導向件。
31．如權利要求30所述的裝置，其特徵在於，所述導向件包括至少第一和第二肋條，它們具有與硬幣面接觸的區域，所述硬幣面接觸區域形成一基本上以所述姿態角傾斜的導向平面。
32．如權利要求31所述的裝置，其特徵在於，所述諸肋條，在所述傳送路徑的所述第二部分範圍內，包括一基本上呈峰狀的輪廓。
33．如權利要求31所述的裝置，其特徵在於，所述諸肋條，在所述傳送路徑的所述第一部分範圍內，包括一基本上較平整的輪廓。
34．如權利要求30所述的裝置，其特徵在於，它還包括一用來在所述傳送路徑的至少一部分路程上定位一硬幣使它與所述導向件脫開接觸的裝置。
35．如權利要求34所述的裝置，其特徵在於，用來定位的所述裝置設置成鄰近位於所述淺的部分和所述陡的部分之間的一過渡區域。
36．如權利要求34所述的裝置，其特徵在於，它還包括一可驅動的轉向器，一旦驅動所述轉向器，它可使各硬幣轉向而偏離所述傳送路徑，用來定位的所述設置成鄰近所述可驅動的轉向器。
37．如權利要求34所述的裝置，其特徵在於，它還包括一可驅動的轉向器，一旦驅動所述轉向器，它可使各硬幣轉向而偏離所述傳送路徑，用來定位的所述裝置設置在所述可驅動的轉向器的下遊。
38．如權利要求34所述的裝置，其特徵在於，用來定位的所述裝置設置成鄰近所述入口區域。
39．如權利要求31所述的裝置，其特徵在於，它還包括一肋條，該肋條具有一凸起於所述導向平面之上的與硬幣的面接觸的區域，以在所述傳送路徑的至少一部分路程上使一硬幣與所述第一、第二肋條中的至少一肋條脫開接觸。
40．如權利要求31所述的裝置，其特徵在於，對於所述傳送路徑的一部分來說，所述第一和第二肋條中的至少一肋條不延伸至所述導向平面，這樣，當一硬幣最初到達所述傳送路徑的所述部分時，所述硬幣將與所述第一、第二肋條中的至少一肋條脫開接觸。
41．如權利要求31所述的裝置，其特徵在於，所述入口區域承接來自一硬幣拾取設備的一出口區域的硬幣。
42．如權利要求41所述的裝置，其特徵在於，所述硬幣拾取設備形成一與所述導向平面隔開的硬幣面平面，這樣，一旦硬幣從所述硬幣拾取設備移動到所述入口區域，各硬幣將在至少所述入口區域的至少某一部分內與所述第一、第二肋條中的至少一肋條脫開接觸。
43．如權利要求41所述的裝置，其特徵在於，它還包括一位於所述硬幣抬取設備的所述出口區域和所述傳送路徑的所述入口區域之間的橫向空隙，所述空隙自所述突起邊緣向下遊延伸。
44．如權利要求43所述的裝置，其特徵在於，所述橫向空隙具有一V形輪廓。
45．如權利要求41所述的裝置，其特徵在於，所述硬幣拾取設備的所述出口區域形成一用於支承所述各硬幣的所述邊緣的導軌，所述導軌自所述突起邊緣垂直向上地設置，以提供一從所述硬幣拾取設備的所述出口區域至所述傳送路徑的所述入口區域的階梯狀過渡。
46．如權利要求29所述的裝置，其特徵在於，它還包括一用於將那些垂直地疊在其它硬幣上的各硬幣從所述傳送路徑上移出去的裝置。
47．如權利要求30所述的裝置，其特徵在於，它還包括一鄰近所述導向件的一部分的一凹槽，這樣會使垂直地位於一第一硬幣上方的一第二硬幣的上邊緣向前傾倒，從而可使所述第二硬幣落到所述第一硬幣的前面。
48．如權利要求47所述的裝置，其特徵在於，所述第一硬幣具有一鄰近所述導向件的第一面和一相反的第二面，其中，當所述第二硬幣垂直地位於所述第一硬幣之上時，其中，所述第二硬幣具有一與所述第一硬幣的所述第一面基本平行的一第一面，當所述第二硬幣落到所述第一硬幣的前面時，所述第二硬幣的所述第一面鄰近所述第一硬幣的所述第二面。
49．如權利要求29所述的裝置，其特徵在於，它還包括一具有一凹槽的塊體，所述凹槽具有一形成所述突起邊緣的至少一部分的邊緣。
50．如權利要求49所述的裝置，其特徵在於，所述入口區域承接來自一形成一硬幣拾取路徑的硬幣拾取設備的硬幣，並且一成形在所述塊體內的一第二凹槽形成所述硬幣拾取路徑的至少一部分。
51．一種用在一硬幣處理設備內的裝置，所述硬幣處理設備包括一在正常硬幣處理過程中、利用重力、朝著硬幣傳送方向、沿著一硬幣路徑傳送各硬幣的導軌，所述裝置包括一可從一回縮到所述硬幣路徑之外的第一位置運動到一位於所述硬幣路徑之內的第二位置的銷子；以及一與所述銷子相聯接以使所述銷子從所述第二位置朝著所述硬幣傳送方向運動的動力部件。
52．如權利要求51所述的裝置，其特徵在於，在正常的硬幣處理過程中，所述銷子保持在所述第一回縮位置。
53．如權利要求51所述的裝置，其特徵在於，它還包括至少一第一傳感器，它可檢測各硬幣沿著所述硬幣路徑的移動情況，所述銷子只能在所述傳感器檢測到沒有硬幣沿著所述硬幣路徑動之後才可以運動到所述第二位置。
54．如權利要求51所述的裝置，其特徵在於，所述銷子響應檢測到硬幣卡阻現象而運動到所述第二位置。
55．如權利要求51所述的裝置，其特徵在於，它還包括至少一個用來檢測各硬幣是否響應所述銷子朝著所述硬幣傳送方向的運動而相對於所述導軌進行移動的傳感器。
56．如權利要求55所述的裝置，其特徵在於，它還包括用來響應由所述至少一個傳感器檢測到的硬幣移動來使硬幣計數過程繼續進行的裝置。
57．如權利要求55所述的裝置，其特徵在於，它還包括用來響應由所述至少一個傳感器檢測到的硬幣移動使所述硬幣朝著所述硬幣傳送方向重複運動的裝置。
58．一種用在將可接收的硬幣與其它物體分開的設備中的裝置，它包括一用來檢測硬幣的至少一第一特徵並當將一硬幣識別為一可接收硬幣時輸出至少一第一信號的傳感器系統；一用來將各硬幣從所述傳感器傳送到一可控制的轉向器的導軌；其特徵在於，所述轉向器構造成響應所述第一信號從一鬆弛的第一構形運動成一第二構形，該第二構形能使一硬幣轉向離開所述導軌而走上一通向一可接收硬幣位置的路徑。
59．如權利要求58所述的裝置，其特徵在於，所述轉向器包括一板和一用來使所述板運動成所述第二構形的驅動器。
60．如權利要求59所述的裝置，其特徵在於，它還包括一與所述轉向器的至少一部分相鄰的消聲材料。
61．如權利要求59所述的裝置，其特徵在於，所述驅動器包括一設置成能擊打所述板的一後表面的螺線管。
62．如權利要求59所述的裝置，其特徵在於，所述板處於所述第二構形時是被彈性彎曲成一曲線形狀。
63．如權利要求62所述的裝置，其特徵在於，所述板基本上是彈性的，並且所述板在處於所述第二構形時朝著其鬆弛的構形施加一彈性力。
64．如權利要求63所述的裝置，其特徵在於，所述驅動器包括一螺線管，所述螺線管在其處於未被激勵狀態時可從一回縮位置運動到一當所述螺線管處於被激勵狀態時與所述板的背面相接觸的伸出位置，當所述螺線管回到所述未被激勵狀態時，所述彈性力有助於使所述螺線管運動到所述回縮位置。
65．如權利要求58所述的裝置，其特徵在於，所述轉向器在處於所述鬆弛構形時與所述導軌的一硬幣面支承件相隔開，這樣，當一硬幣移動到與所述轉向器對準時，所述硬幣的硬幣面基本上是不受支承的。
66．一種硬幣處理裝置，它包括一用來承接多種面值的隨機取向的多個硬幣的輸入託盤；至少一第一滑槽，它具有至少一第一硬幣支承面，它構造成能將各硬幣從所述輸入託盤傳送到一硬幣拾取裝置；所述硬幣拾取設備具有一用來承接隨機取向的各硬幣的漏鬥和至少一個用來將處在所述第一導軌的一出口區域處的硬幣傳送出去的第一導軌，傳送中各硬幣基本上處於共面姿態且都是單個的；至少一第一傳感器，它與所述出口區域隔開，用於提供至少一個表示硬幣的一第一特徵的第一信號；聯接於所述第一傳感器的電路，用於接收至少所述第一信號並輸出一用來指示所檢測的物體是否是一可接收硬幣的第二信號；一轉向器，它構造成能一從第一構形運成一第二構形，用於將一硬幣轉向離開所述導軌而走上一形成一第一路徑且具有至少一個第二硬幣接觸表面的表面，而沒有被所述轉向器轉向的物體則走上一形成一第二路徑且具有至少一個第三硬幣接觸表面的表面；以及一第二導軌，用來利用重力將各硬幣從所述出口區域經過所述傳感器傳送到所述轉向器。
67．如權利要求66所述的裝置，其特徵在於，所述第一硬幣路徑是一接受路徑，用來將各可接受的物體放置在一可接受硬幣的位置，所述第二硬幣路徑是一拒收路徑，用來將各拒收的物體放置在一拒收位置。
68．如權利要求66所述的裝置，其特徵在於，所述第一、第二和第三硬幣接觸區域中的至少一個的至少一部分是製成有凸飾物的。
69．如權利要求66所述的裝置，其特徵在於，基本上所有的所述第一、第二和第三硬幣接觸區域都是製成有凸飾物的。
70．如權利要求66所述的裝置，其特徵在於，至少形成所述第一路徑的所述表面和形成所述第二路徑的所述表面是聯接於一蓋板，該蓋板可相對於所述第二導軌樞轉，以便於進行清洗或維修。
71．如權利要求66所述的裝置，其特徵在於，所述傳感器可相對於所述第二導軌移動，以便於進行清洗或維護。
72．如權利要求66所述的裝置，其特徵在於，所述傳感器可相對於所述第二導軌從一第一傳感位置移動到一第二清洗位置；形成所述第一路徑的所述表面和形成所述第二路徑的所述表面都聯接於一蓋板，該蓋板可相對於所述第二導軌從一第一工作位置動動到一第二清洗位置；以及其中，只有在所述傳感器已經移動到所述第一傳感位置時，所述蓋板才可運動到所述第一工作位置。
73．如權利要求67所述的裝置，其特徵在於，它還包括一用來將那些在到達所述轉向器之前散離所述第二導軌的硬幣傳送到所述拒收路徑的旁路滑槽。
74．如權利要求67所述的裝置，其特徵在於，所述拒收滑槽包括一第一滑槽表面，它具有一與所述第二滑槽表面隔開的邊緣，離開所述邊緣的各硬幣在隔開的距離內自由下落而後到達所述第二滑槽表面。
75．如權利要求67所述的裝置，其特徵在於，所述接受路徑包括鄰接於一共用入口的第一和第二硬幣管道，其中一可控活板門確定著可接納硬幣進入所述第一和第二硬幣管道中的哪一個硬幣管道。
76．如權利要求67所述的裝置，其特徵在於，它還包括至少一第一傳感器，用來檢測硬幣沿所述接受路徑的至少一第一區域通過的情況。
77．如權利要求66所述的裝置，其特徵在於，所述電路包括一微處理器。
78．如權利要求77所述的裝置，其特徵在於，所述微處理器包括至少一個第一串行口。
79．如權利要求77所述的裝置，其特徵在於，所述微處理器包括至少第一和第二串行口。
80．如權利要求77所述的裝置，其特徵在於，來自所述傳感器的數據藉助一直接存儲器存取程序提供給所述微處理器。
81．如權利要求66所述的裝置，其特徵在於，所述電路的至少一部分是設置在一印刷電路板上，所述傳感器與所述印刷電路板是製成為一體。
82．如權利要求66所述的裝置，其特徵在於，所述傳感器包括一U形磁心，它形成彼此相互隔開的第一和第二腿部，所述腿部的長度至少等於所述第二導軌的寬度。
83．如權利要求82所述的裝置，其特徵在於，所述第一和第二腿部基本上是相互平行的。
84．如權利要求66所述的裝置，其特徵在於，所述傳感器具有一厚度，該厚度在平行於硬幣流動方向上具有一小於0.5英寸的尺寸。
85．一種用來將可接受的硬幣從不可接受的物體中分揀出來的方法，它包括使各物體移動經過一用來對所述物體的至少一第一特徵進行檢測的傳感器；以及控制一轉向器，該轉向器擊打一被確定為是一可接受硬幣的物體，使該可接受的硬幣偏離通往一拒收位置的默認路徑而走上通往一可接受硬幣位置的可接受硬幣路徑。
86．如權利要求85所述的方法，其特徵在於，它還包括響應所述傳感器所檢測到的一特徵對施加於所述轉向器的作用力的大小加以控制。
87．如權利要求85所述的方法，其特徵在於，它還包括根據所述傳感器所檢測到的一特徵對所述轉向器擊打所述物體的時間進行調整。
88．如權利要求85所述的方法，其特徵在於，它還包括根據利用來自所述傳感器的信息計算出來的所述物體的加速度來對所述轉向器擊打所述物體的時間進行選擇。
89．如權利要求85所述的方法，其特徵在於，所述傳感器聯接於用來儲存一第一時間指示和一第二時間指示的電路，所述第一時間是所述物體最初到達所述傳感器的時間，所述第二時間是所述物體對中於所述傳感器的時間，並且所述電路可提供所述物體的一直徑指示，它還包括利用所述第一指示、第二指示和所述直徑指示計算一加速度。
90．如權利要求85所述的方法，其特徵在於，它還包括確定一時間窗口，用來檢測至少一第一傳感器參數的最小值。
91．如權利要求90所述的方法，其特徵在於，所述時間窗口是在一第一傳感器信號達到一預定閾值時開始。
92．如權利要求91所述的方法，其特徵在於，所述時間窗口是在所述第一傳感器信號達到一第二預定閾值時結束。
93．如權利要求85所述的方法，其特徵在於，它還包括如果所述物體和一相鄰物體之間的空隙不是至少等於第一空隙閾值，則制止使用所述轉向器使一物體轉向。
94．如權利要求85所述的方法，其特徵在於，它還包括從所述傳感器獲得至少四個信號，並將所述四個信號與儲存的、與可接受硬幣的類別相對應的多組四個上、下閾值進行比較。
95．一種用來將可接受的硬幣從不可接受的物體中分揀出來的裝置，它包括用來對所述各物體的至少一第一特徵進行檢測的裝置；用來使所述物體移動經過所述檢測用裝置的裝置，以及轉向器裝置，它用來擊打各物體，以有選擇地移動所述各物體，以使一選擇了的物體轉向偏離通往一拒收位置的默認路徑而走上通往一可接受硬幣位置的可接受硬幣路徑；以及用來控制所述轉向器裝置擊打一被確定為可接受硬幣的物體的裝置。
96．如權利要求82所述的裝置，其特徵在於，所述第一和第二腿部形成一位於其間的錐形空隙。
97．一種用來對沿著一硬幣路徑移動的硬幣進行檢測的裝置，其特徵在於，它包括一鄰近所述硬幣路徑的第一磁心；一耦合於所述第一磁心的第一繞組；一鄰近於所述硬幣路徑、與所述第一磁心隔開的第二磁心；一耦合於所述第二磁心的第二繞組；一用來提供一基準頻率的基準頻率發生器；與所述基準頻率發生器相聯接的裝置，用來將一具有第一頻率的信號提供給所述第一繞組，並將一具有不同於所述第一頻率的第二頻率的信號提供給所述第二繞組。
98．如權利要求97所述的裝置，其特徵在於，所述用於提供信號的裝置包括被鎖相於所述基準頻率的第一和第二振蕩器。
99．一種用來對沿著一硬幣路徑移動的各硬幣進行檢測的裝置，其特徵在於，它包括鄰近所述硬幣路徑附近的磁心裝置；耦合於所述磁心裝置的繞組裝置；用來將至少一具有一第一頻率的第一信號提供給所述繞組裝置的裝置；以及用來利用所述繞組裝置對所述提供信號的裝置進行調諧以確定頻率的可變電抗器裝置。
100．如權利要求25所述的裝置，其特徵在於，它還包括用來對所述電動機內的電流峰值進行檢測的裝置。
全文摘要
提供了一種硬幣區分裝置和方法。在利用轉篩對硬幣進行清洗之後,藉助一能減少卡阻現象的硬幣拾取組件將各硬幣單個化。當硬幣經過一傳感器時,一硬幣導軌有助於各硬幣之間形成空隙。所述傳感器提供一產生在一單個檢測用鐵心上的振蕩電磁場。該磁場包括一個或多個頻率成分。對磁場與硬幣的相互作用進行監測並將其用於根據物理特性對硬幣進行分類。磁場的所有頻率成分都鎖相於一公共基準頻率。各頻率之間的相位關係是固定的,可精確地確定每一頻率成分與硬幣的相互作用,而不需要複雜的電濾波器。在一實施例中,一傳感器設有一用來激勵和/或檢測的繞組,所述傳感器的鐵心是一U形或環形的鐵氧體鐵心,並形成有一空隙。所述傳感器可用來同時獲得與一硬幣或其它物體的兩個或多個參數有關的數據,諸如尺寸和導電性。兩個或多個頻率用來檢測硬幣心部和/或包覆層的特性。藉助一可控制的轉向門將利用傳感器的數據識別為可接受硬幣的物體轉向進入各管道內,以便傳送到可接受硬幣儲櫃。
文檔編號G07F5/24GK1228858SQ97197440
公開日1999年9月15日 申請日期1997年6月27日 優先權日1996年6月28日
發明者D·馬丁, L·坎農, M·韋希特爾, R·貝羅, D·埃弗哈特, R·布隆伯格, P·倫納德, C·傑門內, D·格裡蒂, A·C·菲利普斯, S·K·紐巴斯 申請人:孔斯達股份有限公司