Mannhart, Jevgenij (St.Jakobstrasse 40, Cham, CH-6330, CH)
Schletti, Reto (Haferweg 6, Burgdorf, CH-3400, CH)
Mannhart, Jevgenij (St.Jakobstrasse 40, Cham, CH-6330, CH)
| 1. | Einrichtung zum Feststellen einer Dicke oder Dickenvariation eines flachen Gegenstandes (3), insbesondere eines Wertscheins, aufweisend mindestens ein erstes und mehrere zweite Führungselemente (1,2), zwischen welchen der flache Gegenstand führbar ist, wobei die zweiten Führungselemente (2) dem ersten Führungselement (1) gegenüber liegen und wobei die zweiten Führungselemente (2) nebeneinander in einer Reihe angeordnet sind, so dass eine Dickenvariation des zwischen den Führungselementen (1, 2) durchlaufenden flachen Gegenstandes eine Auslenkung eines oder mehrerer der zweiten Führungselemente (2) gegenüber dem ersten Führungselement (1) bewirkt, mehrere Flachspulen (6, 6a, 6b) wobei je eine Flachspule einem zweiten Führungselement (2) zugeordnet ist, und Mittel zum Anregen der Flachspulen (6, 6a, 6b) zum Erzeugen eines magnetischen Wechselfelds, mehrere elektrisch leitfähige Elemente (7), wobei je ein zweites Führungselement (2) mit einem elektrisch leitfähigen Element (7) mittelbar oder unmittelbar starr verbunden ist und eine Auslenkung eines zweiten Führungselements (2) eine Auslenkung des zugehörigen elektrisch leitfähigen Elements (7) bewirkt, eine Auswerteelektronik (8) zum Erfassen des Einflusses der elektrisch leitfähigen Elemente (7) auf das magnetische Wechselfeld der Flachspulen (6), wobei die Flachspulen (6) als Luftspulen ausgebildet ist. |
| 2. | Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die elektrisch leitfähigen Elemente (7) im Bereich des Wechselfelds frei von ferromagnetischen Materialien sind. |
| 3. | Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Flachspulen (6, 6a, 6b) und Ansteuer und Auswertemittel (8) der Flachspulen (6, 6a, 6b) auf einer gemeinsamen Leiterplatte (9) ausgebildet sind. |
| 4. | Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei mehrere erste Führungselemente (1) nebeneinander angeordnet sind, und jedes erste Führungselement (1) mit einem zweiten Führungselement (2) ein Paar bildet. |
| 5. | Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Ansteuer und Auswertemittel (8) eine Multiplexeinheit (MUX) beinhalten, welche derart mit mehreren der Flachspulen (6, 6a, 6b) verbunden ist, dass Signale von mehreren der Flachspulen durch eine einzige Detektionseinheit detektierbar sind. |
| 6. | Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei Ansteuer und Auswertemittel (8) einen Synchrondetektor (SD) beinhalten. |
| 7. | Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei Ansteuer und Auswertemittel (8) der Flachspulen (6, 6a, 6b) Mittel zum Erzeugen eines periodischen Anregungssignals (11) aufweisen, wobei je eine Flachspule und ein kapazitives Element (13) Teile eines LCSchwingkreises sind, und die Mittel zum Erzeugen des periodischen Anregungssignals so ausgebildet oder programmiert sind, dass die Frequenz des Anregungssignals kleiner ist als die Resonanzfrequenz der LCSchwingkreise. |
| 8. | Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die zweiten Führungselemente (2) an Übertragungsmitteln (5,35,55) angeordnet sind, und wobei die elektrisch leitfähigen Elemente an den Übertragungsmitteln (5, 35, 55) angeordnet sind, derart, dass eine Auslenkung eines zweiten Führungselementes (2) via dem Übertragungsmittel in eine Bewegung des zugehörigen leitfähigen Elementes (7) relativ zur zugeordneten Flachspule (6, 6a, 6b) übertragbar ist, wobei die Übertragungsmittel (5, 35, 55) derart ausgestaltet sind, dass damit eine Auslenkung eines zweiten Führungselements (2) in eine proportional vergrösserte und/oder in der Richtung veränderte Bewegung des zugehörigen elektrisch leitfähigen Elementes übertragbar ist. |
| 9. | Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die elektrisch leitfähigen Elemente (7) eine flache Oberfläche aufweisen und bei einer Auslenkung eines oder mehrerer der zweiten Führungselemente das oder die zugehörigen elektrisch leitfähigen Elemente parallel zur Ebene beweglich sind, in welcher die Flachspulen (6,6a, 6b) ausgebildet sind, wobei sich die Flachspulen über eine bestimmte Fläche erstrecken und wobei die durch die flache Oberfläche abgedeckte Teilfläche dieser Fläche sich in Abhängigkeit von der Auslenkung eines zweiten Führungselements verändert. |
| 10. | Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei: zwei in derselben Ebene angeordnete Flachspulen (6a, 6b) einem elektrisch leitfähigen Element zugeordnet sind, die Ansteuer und Auswertemittel zum Bilden eines Differenzsignals (AB) von Einzelsignalen der beiden Flachspulen ausgebildet sind, in der durch die Flachspulen definierten Ebene eine erste Richtung (z) im wesentlichen parallel zur Auslenkung eines zweiten Führungselements, und eine zur ersten Richtung senkrechte zweite Richtung (x) definiert sind, und die Ausdehnung der einen Flachspule (6a) in der ersten Richtung (z) in Funktion der Position entlang der zweiten Richtung (x) monoton grösser oder monoton kleiner wird und die Ausdehnung der anderen Flachspule (6b) in der ersten Richtung (z) als Funktion der Position entlang der zweiten Richtung (x) einen zur ersten Flachspule qualitativ umgekehrten Verlauf aufweist. |
| 11. | Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der minimale Abstand zwischen einer Ebene, in welcher eine der Flachspulen (6, 6a, 6b) ausgebildet ist, und dem zugeordneten elektrisch leitfahigen Element (7) höchstens 7 mm beträgt. |
| 12. | Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei durch eine Auslenkung eines zweiten Führungselements (2) relativ zum ersten Führungselement (1) der Abstand zwischen dem zugehörigen elektrisch leitfähigen Element (7) und der zugehörigen Flachspule (6, 6a, 6b) verändert wird. |
| 13. | Vorrichtung zur Verarbeitung wertpapierähnlicher Gegenstände mit einem als Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgestalteten Tape Sensor und/oder MehrfacheinzugsDetektor. |
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Verarbeitung flacher Gegenstände, insbesondere Wertscheine oder Dokumente wie beispielsweise Banknoten, Schecks, Aktien, Papieren mit Sicherheitsaufdruck, Urkunden, Eintrittskarten oder Fahrkarten, Gutscheinen, aber auch von Kredit- oder Bankomatkarten und/oder von Identifikations- oder Zugangskarten. Sie betrifft insbesondere eine Einrichtung zum Messen einer Dicke oder zum Feststellen einer Dickenvariation eines Gegenstandes und eine Vorrichtung, die mit einer solchen Einrichtung versehen ist. In Vorrichtungen zum Verarbeiten von Banknoten und Schecks dienen solche Einrichtungen oft als Tape-Sensoren, also als Einrichtungen zum Feststellen, ob eine Banknote/ein Scheck mit einem Klebstreifen versehen wurde und daher bspw. nicht mehr in Umlauf gebracht werden soll. Eine weitere mögliche Verwendung ist das Erkennen von Mehrfacheinzügen.
Mit „Verarbeitung" sind jegliche Verfahren gemeint, denen wertpapierähnliche Gegenstände unterworfen werden können, also beispielsweise Lesen, Erkennen, Kontrollieren, Verifizieren, Prüfen, Zählen, (Aus-)sortieren, Transportieren und/oder Stapeln, etc.
Eine Einrichtung zum Feststellen einer durch einen Klebstreifen verursachten Dickenvariation muss einerseits aufgrund der geringen Dicke von typischen erhältlichen Klebstreifen relativ hochauflösend Dickenvariationen feststellen. Andererseits ist auch eine laterale Auflösung wünschenswert, um eine von einem Klebestreifen verursachte Dickenvariation beispielsweise von mehreren gleichzeitig eingezogenen Banknoten zu unterscheiden.
Es ist bekannt, wertpapierähnliche Gegenstände zwischen Walzen zu transportieren, von denen die eine relativ zur andern bewegbar ist und die durch Federn gegeneinander gedrückt werden. Dabei ist die Auslenkung der Walzen relativ zueinander ein Mass für die Dicke des dazwischen transportierten Gegenstandes.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zum Feststellen von Dicken und Dickenvariationen von flachen Gegenständen, insbesondere von Wertscheinen zu schaffen, welche eine genügend grosse Empfindlichkeit auch für durch Klebstreifen verursachte Dickenvariationen aufweist. Die Einrichtung soll vom Prinzip her einfach und in der Herstellung möglichst kostengünstig sein. Zudem soll sie vorzugsweise das Feststellen von Variationen der Dicke eines flachen Gegenstandes mindestens teilweise mit einer lateralen Auflösung auf einer gesamten Breite des Gegenstandes ermöglichen.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Einrichtung, wie sie in den Patentansprüchen definiert ist. Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung, die mit einem als solche Einrichtung ausgebildeten Tape- oder Mehrfacheinzugssensor versehen ist.
Die erfindungsgemässe Einrichtung zeichnet sich im wesentlichen dadurch aus, dass bei Anwesenheit eines flachen Gegenstands die Auslenkung eines oder mehrerer zweiter Führungselemente relativ zu einem gegenüberliegenden ersten
Führungselement über ein elektrisch leitfähiges Element durch mindestens eine flache Luftspule erfasst wird, die ein von einem elektrisch leitfähigen Element beeinflussbares magnetisches Wechselfeld erzeugt. Die Auslenkung der zweiten Führungselemente wird durch die Anwesenheit des flachen Gegenstandes zwischen den Führungselementen hervorgerufen. Sie wird verstärkt, wenn statt eines
Gegenstands mehrere Gegenstände zwischen den Führungselementen anwesend sind oder wenn der Gegenstand hinsichtlich seiner Dicke variiert. Diese Dickenvariation wird beispielsweise durch einen zusätzlichen Klebestreifen auf dem Gegenstand hervorgerufen. Das Wechselfeld bewirkt im elektrisch leitfähigen, also meist
metallischen jedoch nicht ferromagnetischen Material des leitfähigen Elements Wirbelströme. Diese beeinflussen ihrerseits das Wechselfeld. Wenn die Flachspulen gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung Teil eines LC- Schwingkreises sind, werden Resonanzfrequenz und Dämpfung dieses Schwingkreises beeinflusst. Bei konstanter Anregungsfrequenz ändert sich die Schwingungsamplitude.
In bevorzugter Weise sind die zweiten Führungselemente auf einer Linie angeordnet, welche senkrecht zur Transportrichtung der Gegenstände verläuft.
In bevorzugter Weise handelt es sich bei den Führungselementen um Transportwalzen.
Die Einrichtung kann so ausgebildet sein, dass eine Auslenkung der Führungselemente gegeneinander eine Verschiebung des oder der elektrisch leitfähigen Elemente entlang einer durch die Flachspule definierten Ebene bewirkt.
Dann ändert sich durch die Auslenkung beispielsweise die Abdeckung einer oder mehrerer Flachspule durch das elektrisch leitfähige Element. Geometrie und
Anordnung der Spule und des elektrisch leitfähigen Elements sind beispielsweise derart, dass die Abdeckung einer Spule sich um so mehr vergrössert, je weiter ein
Führungselement ausgelenkt wird. Als Alternative oder zusätzlich kann auch eine
Bewegung des leitfahigen Elements entlang einer Richtung senkrecht zu der Ebene der Flachspule bewirkt werden. Die Dämpfungseigenschaften des LC-
Schwingkreises hängen sehr empfindlich vom Abstand von einem elektrisch leitfähigem Element zur zugehörigen Flachspule ab.
Ein elektrisch leitfähiges Element, welches aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht, kann durch die Auslenkung eines Führungselements, zum Beispiel über ein entsprechend gestaltetes Übertragungsmittel, das als Hebel wirken kann, derart relativ zur Flachspule bewegt werden, dass sich
- A -
(a) der Abstand,
(b) die Abdeckung, oder
(c) der Abstand und die Abdeckung der Spule ändert. In letzterem Fall sind Spule und leitfähiges Element dabei bevorzugt so angeordnet, dass eine erhöhte Abdeckung einer Spule mit einer Abstandsverkleinerung einhergeht.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein als Hebel wirkendes Übertragungsmittel so ausgebildet und angeordnet, dass eine Auslenkung des Führungselements vervielfacht wird, was die Messempfmdlichkeit erhöht.
Der Abstand zwischen einem elektrisch leitfähigen Element und einer Flachspule wird derart vorgegeben, dass eine genügend grosse Empfindlichkeit des Wechselfeldes vorhanden ist. Er beträgt beispielsweise nicht mehr als 7 mm, vorzugsweise nicht mehr als 5 mm, besonders bevorzugt höchstens 3 mm.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Flachspule durch Leiterbahnen einer gedruckten Schaltung ausgebildet, was sehr kostengünstig ist. Diese befindet sich bevorzugt auf einer Leiterplatte. Die Anregungs- und Auswertungselektronik für die Flachspule kann auf derselben Leiterplatte vorhanden sein, was auch fertigungstechnisch sehr vorteilhaft ist. Das Zur- Verfugungstellen eines elektrisch leitfahigen, insbesondere metallischen, Materials in oder an den zweiten Führungselementen oder - oft praktischer - an einem mit den zweiten Führungselementen verbundenen Übertragungsmittel, ist sehr einfach zu bewerkstelligen. Beispielsweise können die zweiten Führungselemente oder die Übertragungsmittel als Ganzes metallisch sein, es kann ein Metallelement, bspw. als Metallplättchen, am Übertragungsmittel befestigt sein, oder dieses kann in einem peripheren Bereich einen Abschnitt aus einem elektrisch leitfähigem Material aufweisen. Das Material kann auf beliebige Weise befestigt oder auch aufgedampft etc. sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind mehrere erste Führungselemente nebeneinander angeordnet und bilden zusammen mit je einem zweiten Führungselement ein Paar. Die Reihe der Paare verläuft bevorzugt quer zur Förderrichtung der flachen Gegenstände. Darüber hinaus können mehrere erste Führungselemente vorgesehen sein, wobei jeweils zwei oder mehr zweite Führungselemente einem ersten Führungselement zugeordnet sind.
Um ein Ansteuern und Auswerten mehrerer Luftspulen und damit auch den Aufbau der Einrichtung mit mehreren Spulen möglichst einfach und günstig gestalten zu können, wird bevorzugt nur ein einziger Detektor, unter Umständen ein Synchrondetektor verwendet. Die Signale der Luftspulen werden dazu über eine Multiplexeinheit geführt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Einrichtung sind einem Element aus einem elektrisch leitfähigen Material mindestens zwei Flachspulen zugeordnet. Diese zwei Flachspulen liegen nebeneinander und haben eine qualitativ gegenläufige Abhängigkeit ihrer Breite, also der lateralen Ausdehnung von der Position entlang der Bewegungsrichtung des leitfähigen Materials. Ein Differenzsignal der beiden Flachspulen wird zur Messung verwendet. Es können beispielsweise zwei nebeneinander angeordnete Dreieckspulen vorhanden sein, die gleich gross sind und sich zu einem Rechteck ergänzen.
Eine einzelne Flachspule kann auch aus mehreren Teilspulen bestehen, die nicht in derselben Ebene angeordnet, sondern bspw. auf der Vor- und Rückseite einer Leiterplatte ausgebildet sind.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Flachspulen so verschaltet, dass je eine Flachspule und ein kapazitives Element sowie eventuell weitere Elemente zusammen einen LC-Schwingkreis bilden. Vorzugsweise wird der
Schwingkreis nicht in Resonanz angeregt, sondern an einer Flanke, beispielsweise der niederfrequenten Flanke, zum Beispiel bei einer Frequenz von höchstens 98% oder höchstens 95% der Resonanzfrequenz. Die ideale Anregungsfrequenz ist abhängig von der Güte Q.
Gemäss einer bevorzugten Ausfuhrungsform ist die Anregungsfrequenz der Flachspule so hoch, dass das Produkt der Frequenz und der Spuleninduktivität viel grösser ist als der ohmsche Widerstand. Der Imaginärteil der komplexen Impedanz der Spule ist dabei viel grösser als der Realteil, beispielsweise mindestens 100 mal grösser. Ln Gegensatz zum ohmschen Widerstand ist die Induktivität nur von der Geometrie abhängig und daher temperaturunabhängig. Damit ist auch die ganze Messmethode temperaturunabhängig. Wenn zusätzlich noch frequenzselektiv gemessen wird, erreicht man eine weitgehende Unabhängigkeit von jeglichen äusseren Einflüssen. Gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsform beträgt die Anregungsfrequenz zwischen 1 MHz und 10 MHz.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von schematischen Figuren genauer beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Einrichtung, Figur 2 ein vereinfachtes Schaltschema für eine Flachspule,
Figur 3 eine schematisch dargestellte Resonanzkurve des LC-Schwingkreises, Figur 4 ein ebenfalls stark vereinfachtes Schaltschema mit Verwendung eines
Synchron-Detektors, Figur 5 ein Schaltschema zum Betreiben der Einrichtung in einem Multiplexverfahren,
Figur 6 das Funktionsprinzip einer Anordnung mit einer einzigen Flachspule pro zweitem Führungselement,
Figur 7 das Funktionsprinzip einer Anordnung mit zwei Dreieckspulen, Figur 8 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, und Figur 9 ein drittes Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung.
In der in Figur 1 gezeigten Einrichtung wird zwischen einem ersten Führungselement 1 und einem zweiten Führungselement 2 ein flacher Gegenstand 3, z. B. eine Banknote, transportiert. Bei dem ersten Führungselement 1 handelt es sich um eine Transportwalze, welche sich über die gesamte Breite der Einrichtung erstreckt. Neben dem zweiten Führungselement 2 sind weitere, in der Zeichnung nicht erkennbare zweite Führungselemente über die Breite der Einrichtung angeordnet. Die zweiten Führungselemente 2 sind derart beweglich angeordnet, dass sie relativ zum ersten Führungselement 1, hier in z-Richtung, ausgelenkt werden, sobald sich der flache Gegenstand 3 in y-Richtung zwischen die Führungselemente schiebt. Die zweiten Führungselemente 2 werden weiter ausgelenkt, wenn sich die Dicke der Banknote ändert. Eine solche Dickenvariation kann, wie in Figur 1 gezeigt, durch ein auf der Banknote angebrachtes Stück Klebestreifen 4 verursacht werden. Da sich der Klebestreifen 4 nicht über die gesamte Breite der Banknote erstreckt, werden nicht alle sondern nur ein Teil der zweiten Führungselemente 2 durch den Klebestreifen 4 ausgelenkt. Die Auslenkungen der zweiten Führungselemente 2 werden über je ein mit den zweiten Führungselementen 2 gekoppeltes, gleichzeitig als Halterung der zweiten Führungselemente 2 dienendes Übertragungsmittel 5 in eine Bewegung relativ zu einer Oberfläche einer Leiterplatte 9 und damit relativ zu mehreren auf der Leiterplattenoberfläche durch Leiterbahnen gebildeten Flachspulen 6 übertragen. Dabei ist jedem zweiten Führungselement 2 eine Flachspule zugeordnet. Bei einer Auslenkung eines zweiten Führungselements 2 dreht sich das zugehörige Übertragungsmittel 5 um einen, einen Fixpunkt definierenden, Drehzapfen 10. Das Übertragungsmittel 5 weist ein elektrisch leitfähiges Element 7, z. B. ein am Übertragungsmittel angebrachtes Metallplättchen, auf, welches der Flachspule 6 gegenüberliegend angeordnet ist. Das elektrisch leitfähige Element muss nicht als separates Bauteil vorhanden sein. Alternativ kann das Übertragungsmittel als Ganzes oder abschnittweise metallisch sein.
Die Flachspule 6 ist frei von einem ferromagnetischen Kern und wirkt daher als Luftspule.
hi Figur 1 sind nur ein einziges zweites Führungselement 2, ein zugehöriges Übertragungsmittel 5 und eine zugeordnete Flachspule erkennbar. In der durch Figur 1 vorgegebenen Blickrichtung sind mehrere Einheiten mit jeweils einem zweiten Führungselement, einem Übertragungsmittel mit einem elektrisch leitfähigen Element und einer Flachspule hintereinander angeordnet. Das erste Führungselement 1 ist senkrecht zur Transportrichtung des Gegenstands 3 ausgerichtet. Die zweiten Führungselemente 2 sind einer Reihe nebeneinander senkrecht zur Transportrichtung angeordnet. Diese Anordnung ermöglicht eine gewisse - entsprechend des Abstandes zwischen je zwei zweiten Führungselementen 2 - laterale Auflösung, also eine Auflösung in x-Richtung. Eine solche ist von Bedeutung um eine Banknote mit einem entlang der y-Richtung auf der ganzen Länge vorhandenen Klebeband oder Klebestreifen von zwei aufeinander liegenden Banknoten zu unterscheiden. Eine Auflösung in der anderen Richtung (y) wird erwirkt, indem während des Transports des Gegenstandes zwischen den als Führungselementen 1, 2 dienenden Transportwalzen zeitaufgelöst gemessen wird.
Durch eine Bewegung des Übertragungsmittels 5 wird das elektrisch leitfähige Element 7 in der gezeichneten Ausfuhrungsform im wesentlichen parallel zur Flachspule bewegt. Die Flachspule ist so angeordnet, dass sich deren Überdeckung - diejenige Teilfläche der Flachspulen-Fläche, welcher die metallische Komponente gegenüberliegt - durch das Element durch eine solche Bewegung ändert.
Im Betriebszustand wird jede Flachspule mit einer Wechselspannung zum Aussenden eines magnetischen Wechselfeldes angeregt. Die Frequenz beträgt zwischen I MHz und 10 MHz. Da die elektrisch leitfähige Komponente 7 im Einflussbereich des Wechselfeldes ist, werden in diesem Wirbelströme angeregt, welche ihrerseits das Wechselfeld und damit auch die Impedanz der Flachspule 6
beeinflussen. Der Einfluss ist um so grösser, je kleiner der Abstand zwischen Flachspule und elektrisch leitfähigem Element ist, und je grösser die Abdeckung ist, d.h. diejenige Teilfläche der Flachspulen-Fläche, welche der Komponente gegenüberliegt.
Das Funktionsprinzip der Flachspule im Zusammenspiel mit der leitfähigen Komponente entspricht demjenigen eines Transformators, wobei die Flachspule der Primärwicklung entspricht, und die Wirbelströme in der Komponente die Wirkung der Sekundärwicklung haben.
Die Flachspulen 5 können spiralartig ausgebildet oder aus konzentrischen Elementen aufgebaut sein, wobei bei konzentrischen Elementen die Stromversorgung via Durchführungen vom Leiterplatteninnern oder von der Rückseite her erfolgt. Ebenfalls auf der Leiterplatte befindet sich eine nur schematisch gezeichnete Versorgungs- und Auswerteelektronik 8. Der Abstand zwischen der Oberfläche der elektrisch leitfähigen Komponente 7 und der Leiterplatte 9 beträgt bspw. maximal 7 mm, bevorzugt weniger als 5 mm, oft weniger als 3 mm und im Optimalfall im Maximum ca. 2 mm.
Das metallische Element hat vorzugsweise eine grosse elektrische Leitfähigkeit. Es besteht bspw. im Wesentlichen aus Aluminium. Das elektrisch leitfähige Material ist nicht ferromagnetisch, sondern paramagnetisch oder diamagnetisch um Hystereseeffekte weitgehend zu vermeiden.
In Figur 2 ist sehr schematisch dargestellt, wie eine Flachspule 6 in die elektronische Schaltung eingebunden ist. Ein Wechselspannungs-Generator 11 - im gezeichneten Beispiel erzeugt er ein Rechteck-Signal - regt über einen Widerstand 12 einen die Flachspule 6 und mindestens ein kapazitives Element 13 aufweisenden LC- Schwingkreis an. Das von einem integrierenden Verstärker 14 abgegriffene Antwort- Signal ist proportional zur Amplitude der Schwingung, welche ihrerseits abhängig ist
von der Impedanz der Flachspule 6. Im Falle von digitaler Signalverarbeitung folgt wie in den folgenden Ausführungsformen auch auf den Verstärker 14 ein Analog- Digital- Wandler A/D.
Vorzugsweise wird, wie in Figur 3 anhand eines Signals einer einzelnen Flachspule dargestellt, der Schwingkreis nicht wie bei Distanzmessgeräten üblich in Resonanz betrieben, sondern in der bspw. niederfrequenten Flanke. In Fig. 3 sind ein bevorzugter Arbeitspunkt 21 und der Resonanzpunkt 22 hervorgehoben. Die Abhängigkeit der Amplitude A von einer Verschiebung der Resonanzkurve, ausgelöst durch eine Impedanzänderung, ist im Arbeitspunkt 21 deutlich prägnanter als am Resonanzpunkt 22. In der Figur ist der Arbeitspunkt an einer besonders steilen Stelle der Flanke in der Nähe des Resonanzpunktes 22 gezeichnet, aber im Prinzip kann der Arbeitspunkt irgendwo auf der Flanke liegen. Die Messempfindlichkeit der Anordnung und die Unempfindlichkeit gegenüber störenden Einflüssen kann erhöht werden, wenn die Signalauswertung frequenzselektiv erfolgt. In Figur 4 ist schematisch ein Synchrondetektor 31 dargestellt, als dessen Steuersignal das Anregungssignal verwendet wird. Die Funktionsweise von Synchrondetektoren ist an sich bekannt und soll nicht weiter erläutert werden.
Li Figur 5 ist ein schematisches Schaltungsschema für mehrere voneinander unabhängige, nebeneinander angeordnete Flachspulen 6.1....6.n gezeigt. Die Spulen werden über den Wechselspannungsgenerator 11 angeregt. Die Antwort- Signale der Spulen gelangen in eine Multiplexeinheit MUX und von dort in einen Synchrondetektor 31. Anschliessend werden die analogen Signale zur weiteren Verwendung in einem Analog-Digitalwandler A/D in digitale Signale umgewandelt. Es ist auch möglich, die Multiplexeinheit wegzulassen, dann wird pro Spule ein Detektor benötigt.
Die Multiplexeinheit funktioniert als Zeitmultiplexer, wobei alle Flachspulen gleichzeitig angeregt werden und ungefähr die gleiche Resonanzfrequenz haben. Die Multiplex-Frequenz f m wird so gewählt, dass sie viel kleiner ist als die Anregungsfrequenz selbst, dass aber die Periode l/f m deutlich kleiner ist als die Durchlaufzeit eines wertpapierähnlichen Gegenstandes zwischen den Führungselementen. Typischerweise liegt f m zwischen I kHz und 100 kHz. Die Multiplexeinheit MUX wird über eine Steuerungseinheit MD angesteuert. Falls nötig kann man auch die Spulen mit Zeitmultiplexing aktivieren, was in der Figur durch die Pfeile von der Steuerungseinheit zu den Spulen angedeutet wird. Dies ist bspw. dann vorteilhaft, wenn sich die Spulen bei gleichzeitigem Betrieb gegenseitig stören würden.
Alternativ ist auch ein Betrieb mit nur einem Synchrondetektor ohne Zeitmultiplexer denkbar, wenn die einzelnen Spulen eine relativ scharfe Resonanzkurve haben. Dann wird die Anregungsfrequenz des Wechselspannungsgenerators periodisch geändert und in jeder Periode jede der Spulen 6.1...6.n angeregt. Die Frequenz f mod dieser Anregungsfrequenzmodulation wird ebenfalls so gewählt, dass sie viel kleiner ist als die Anregungsfrequenz selbst, dass aber die Periode l/f mO d deutlich kleiner ist als die Durchlaufzeit eines wertpapierähnlichen Gegenstandes zwischen den Führungselementen. Typischerweise liegt f mOd zwischen I kHz und 100 kHz. Die Multiplex -Anordnung gemäss Figur 5 ist auch ohne Synchrondetektor denkbar.
Figur 6 zeigt noch eine mögliche Ausgestaltung der Flachspule 6, welche hier eine rechteckige Form hat und spiralartig verläuft. Im Unterschied zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist gemäss dem Schema von Figur 6 ein nicht notwendigerweise frequenzselektiver Amplitudendetektor D vorgesehen, auf welchen ein Verstärker und ein Analog-Digital- Wandler folgt.
In Figur 7 ist eine Version realisiert, in welcher anstelle einer einzelnen Flachspule zwei Flachspulen vorhanden sind, welche in einer Flachspulenanordnung mit
gegenläufiger Abhängigkeit der Breite, der Ausdehnung in x-Richtung, von der Auslenkungsrichtung des elektrisch leitfähigen Elementes vorliegen. In Figur 7 sieht man zwei gleich grosse, zusammen ein Viereck bildende Dreieck-Flachspulen 6a, 6b, die in die elektronische Schaltung eingebunden sind. Von den Signalen SDl, SD2 der beiden LC-Schwingkreise mit Spulen 6a, 6b wird ein Differenzsignal A-B gebildet. In der Figur ist ein Verstärker 14 nach der Differenzbildung gezeichnet; oft wird aber alternativ dazu oder ergänzend zur Verstärkung des Differenzsignals eine Signalverstärkung der Signale SDl, SD2 schon vor der Differenzbildung stattfinden. Auch die A/D-Wandlung kann vor der Differenzbildung stattfinden, wobei dann zwei A/D Wandler benötigt werden.
Durch die Differenzbildung erhöht sich die Sensitivität der Anordnung bei sich ändernder Abdeckung oder Überdeckung. Jedem zweiten Führungselement wird ein Paar von Flachspulen zugeordnet.
Ergänzend oder alternativ zur Anordnung gemäss Figur 1 , in welcher sich durch eine Auslenkung eines Übertragungsmittels 5 die von der metallischen Komponente abgedeckte Teilfläche der Fläche der Flachspule ändert, sind weitere Anordnungen denkbar, die anhand der Figuren 8 und 9 kurz erläutert werden.
Figur 8 zeigt ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung, in der ein entlang einer Achse länglich gestaltetes Übertragungsmittel 35 derart mit einem der Führungselemente 2 verbunden ist, dass eine Auslenkung dieses Führungselements 2 hebelartig verstärkt wird. Das Übertragungsmittel 35 ist dabei um eine Drehachse an seinem der metallischen Komponente gegenüberliegenden Ende drehbar. Das Führungselement 2 ist in Bezug auf die Längsausdehnung des Übertragungsmittels 35 möglichst nahe an der Drehachse des Übertragungsmittels positioniert. Durch eine Auslenkung des Führungselements 2 wird das Übertragungsmittel in eine Drehbewegung von der Flachspule 6 weg bewegt. Je grösser die Auslenkung, desto grösser der Abstand zwischen metallischer Komponente 7 und Flachspule 6. Die Position der Flachspule
6 relativ zur leitfähigen Komponente 7 kann nun so gewählt werden, das bei einer Abstandsvergrösserung, d.h. Signalabnahme, gleichzeitig auch eine Abdeckung der Spule(n) verkleinert wird. Damit kann auch eine sehr kleine Auslenkung eines Führungselements 2 in ein sehr deutliches Signal übersetzt werden, welches beispielsweise auch mit einer etwas einfacheren und daher günstigeren Elektronik - möglicherweise ohne Synchrondetektor - messbar ist.
Bei dem in Figur 9 gezeigten dritten Ausfuhrungsbeispiel wirken die Flachspulen 6 ausschliesslich als Distanzsensor. Das elektrisch leitfähige Element 7 eines Übertragungsmittels 55 und die zugehörige Flachspule 6 sind jeweils in zueinander parallelen Ebenen angeordnet. Je nachdem ob und wie stark eines der zweiten Führungselemente 2 ausgelenkt wird, ändert sich der Abstand dieser zwei Ebenen. Durch die Änderung des Abstandes ändert sich der Einfluss der metallischen Komponente 7 auf das Wechselfeld der Flachspule 6. Diese Anordnungen sind blosse Beispiele. Das Prinzip, dass eine Dickenvariation des flachen Gegenstandes eine Bewegung eines metallischen Elementes relativ zu einer Flachspule bewirkt, kann noch in vielen anderen Geometrien realisiert werden. Eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Verarbeiten von wertpapierähnlichen Gegenständen weist mindestens eine Einrichtung für die Ausführung von Verarbeitungsschritten an den wertpapierähnlichen Gegenständen auf, also beispielsweise zum Lesen, Erkennen, Kontrollieren, Verifizieren, Prüfen, Zählen, (Aus-)sortieren, Transportieren und/oder Stapeln, etc. Diese bzw. mindestens eine dieser Einrichtungen ist ein Tape-Sensor, welcher als Einrichtung der vorstehend beschriebenen Art ausgebildet ist.
Next Patent: DEVICE FOR SEPARATING A PLASTIC CLAY COLUMN, COMPRISING A UNIVERSAL NOTCHING DEVICE