La presente invención se refiere a un dispositi vo para la obtención de características mecánicas de rao- nedas, de aplicación en los selectores o verificadores de monedas utilizados en máquinas que funcionan mediante la introducción de una o más monedas.

Para la obtención de determinadas característi¬ cas de las monedas son conocidos los selectores electró- nicos, los cuales mediante sensores electroópticos, in¬ ductivos y en menor medida capacitivos, permiten obtener fundamentalmente características electromagnéticas y di¬ mensionales.

Con estos tipos de selectores pueden obtenerse señales eléctricas que guardan reía ón, por ejemplo, con el diámetro de las monedas, espesor, conductividad eléctrica permeabilidad magnética, etc. Las señales eléc_ tricas obtenidas se comparan luego con valores predeter¬ minados para la identificación de las monedas y su consj guíente aceptación o rechazo.

Selectores .electrónicos del tipo comentado han sido descritos, por ejemplo, en la patente británica

2151062, USA 8403015, españolas 540.860, 540.229 y

555.181, etc. También son conocids selectores que detectan ca racterísticas mecánicas de las monedas, tales como la a sa, elasticidad, etc., mediante el análisis del impacto de la moneda contra un yunque o bien mediante la determ nación del peso de las monedas. felectores en los cuales se analiza el impacto de las monedas han sido descritos, por ejemplo, en las patentes suizas números 645.201 y 647.608, española

514.234 y en la británica 2173624. La medición del impa to de las monedas es una medida poco precisa, ya que el impacto produce efectos muy irregulares y poco repetiti-

vos, dependiendo del estado del borde de la moneda, ángu lo de incidencia, tipos de materiales de la moneda y yun que o placa sensora que recibe el impacto, etc.

Selectores que midel el peso de las monedas han sido descritos en las patentes suiza 624.500, patente británica 2010559 y patente francesa 2335005.

La patente suiza 624.500 se refiere a un dispo¬ sitivo verificador de monedas para máquinas automáticas, basado en la medición del peso de las monedas mediante un dispositivo pesador o báscula electrónica.

La patente británica 2.015.559 se refiere a un aparato paa detectar el valor de una moneda, que incluye en combinación con medios detectores de las dimensiones de las monedas, un sensor de peso constituido por una placa móvil, que lleva asociada un fototransistor que de_ tecta la posición de dicha placa. Para la determinación del peso de la moneda es preciso detener dicha moneda.

La patente francesa 2335005 se refiere a un dis positivo controlador de monedas, que incluye un disposi- tivo mecánico de pesada, en forma de balanza romana, que comprueba si la moneda posee un peso mínimo.

El dispositivo objeto de la presente invención corresponde al tipo de sensores últimamente citados, que se basan en la medición del peso de las monedas. El dispositivo de la invención efectúa el peso de las monedas mediante la detección de las deformacio¬ nes sufridas por un elemento elásticamente deformable, sobre el que discurren las monedas.

En la patente suiza 624.500 el peso de las one das se efectúa mediante la detección del desplazamiento de un elemento móvil, sobre el que dicurren las monedas. En el dispositivo de la invención no existe ningún ele¬ mento móvil, sino un elemento elásticamente deformable. El sensor de peso utilizado es diferente.

Frente a la patente británica 2010559, el dete£ tor de la invención no precisa detener la moneda para efectuar la pesada de a misma. Es decir que frente a una medición estática, el dispositivo de la invención efec- túa una medida dinámica. Por otro lado, el elemento me¬ diante el cual se efectúa el pesado de las monedas es de constitución diferente.

Por último, el dispositivo de la invención uti¬ liza un elemento de pesaje diferente al de la patente francesa 2.335.005, la cual, por otro lado, solo comprue ba si la moneda posee un peso mínimo, es decir, que de¬ tecta la posible falta de peso, pero no el peso propio de la moneda. Tampoco facilita señales eléctricas para la comprobación y comparación posterior. La presente invención desarrolla un dispositivo para la obtención de características mecánicas de mone¬ das, aplicable a selectores de monedas, que permite la identificación de monedas en base a la detección de las deformaciones que sufre un elemento elásticamente defor- mable, preferentemente de naturaleza metálica, sobre el cual rueda la moneda, dependiendo las deformaciones del elemento citado del peso de la moneda y de la posición de la moneda en cada momento respecto al elemento defor¬ mable. Para la medición de las deformaciones del ele¬ mento deformable pueden utilizarse cualquiera de los pro cedimientos directos o indirectos aplicables en la medi¬ da de deformaciones en materiales.

Según una forma preferida de ejecución, el ele- mentó elásticamente deformable está compuesto por una v_i ga empotrada por uno de sus extremos al menos. Esta viga define un camino de rodadura a lo largo del cual se des¬ plazará la moneda que provoca la deformación de la viga en una magnitud que dependerá del peso de la moneda y de su posición respecto al punto de empotramiento de la vi-

ga. La viga llevará asociada un medidor de deformacio¬ nes.

Este dispositivo formará parte de un selector de monedas y el elemento elásticamente deformadle definí rá un tramo de la trayectoria que las monedas describi- rAn a través del selector.

La viga citada puede estar constituida por una tira elástica que va empotrada por un extremo y dis¬ curre en voladizo. El medidor de deformaciones puede consistir en una galga extensiométrica adosada a la tira metálica, cerca de su empotramiento. También este -medidor puede consitir en un captador de desplazamientos que mide la flecha del punto de máxima deformación de la viga. La tira que define el elemento elásticamente de¡ formable puede ir apoyada por su extremo libre. Como va¬ riante, la viga o tira elástica puede ir empotrada por ambos extremos.

Además la viga que define el elemento elástica- mente deformable puede incluir un tramo superior, que definirá el camino de rodadura para las monedas, y un tramo inerior, que servirá como zona de anclaje al cuer¬ po o carcasa del selector. Al menos el primer tramo cita do discurrirá con una cierta inclinación, para provocar la rodadura de las monedas.

La invención tiene también por objeto un proce¬ dimiento para la obtención de características mecánicas de monedas, mediante el uso del dispositivo descrito.

La señal obtenida por el impacto y rodadura de una moneda sobre el elemento elásticamente deformable ob jeto de la invención incluye dos campos claramente dife- renciables por la distinta excitación originada en ambos (campos de frecuencia) . Uno de estos campos corresponde al momento del impacto de la moneda sobre el elemento elásticamente deformable, y el otro a la señal variable

que se produce durante la rodadura de la moneda a lo lar_ go de dicho elemento y que depende del peso de la moneda y de su posición a lo largo del elemento elásticamente αeformable. El procedimiento de la invención se basa en el uso del impacto de la moneda sobre el elemento elástica¬ mente deformable para determinar, mediante un análisis frecuencial específico, un parámetro representativo de la elasticidad mecánica de la moneda. Para ello se reali za una medición de los armónicos superiores de la señal del impacto, siendo el contenido de dicha medición repre sentativo de la elasticidad mecánica de la moneda.

El procedimiento de la invención utiliza, por tanto técnicas de análisis frecuencia, con el fin de ana lizar las frecuencias propias de resonancia, en función del tipo de impacto. Si la moneda es de elevada elastici dad, tienden a excitarse en mayor proporción las frecuei cias elevadas que si la moneda es de baja elasticidad, actuando en este caso la moneda como un amortiguador. Por tanto, analizando el contenido armónico de la señal producida por el impacto se puede obtener una medida re- presentantiva de la elasticidad de la moneda.

Realizando una medida de los contenidos frecuen cíales presente en el impacto, se contará con un paráme- tro dependiente de la elasticidad mecánica de las mone¬ das, para su almacenamiento en la memoria del selector de monedas y su posterior ayuda en la identificación de las mismas, junto a otros parámetros, por ejemplo repre¬ sentativos del peso, aleación, dimensiones, etc. El ai.álisis frecuencial del impacto descrito puede llevarse a cabo mediante un circuito que incluye un amplificador, encargado de aumentar el nivel de la se nal entregada por el sensor del impacto, un circuito fil tro paso-banda analógico, cuya sintonía está centrada en la frecuencia característica de la elasticidad buscada.

un convertidor analógico digital y un microprocesador pa. ra su tratamiento. El filtro analógico puede ser de fre¬ cuencia paso-banda fija o variable según se trate de una o varias gamas de frecuencia a discriminar. Además, como alternativa al filtro analógico puede utilizarse un fil¬ traje digital, implementado sobr el microprocesador uti¬ lizado en el selector de monedas.

En el caso de que se desee incorporar una medi¬ ción de las vibraciones características presentes duran- te la rodadura o desplazamiento de la moneda a lo largo de la viga, puede utilizarse un circuito similar al des¬ crito anteriormente.

Como alternativa cabe también la utilización de un único filtro analógico, consiguiéndose la sintoniza- ción de las diferentes frecuencias durante técnicas de sintonía variable o conmutación de circuitos sintonizado^ res (típicamente condensdores de sintonía) controlados por el procesador.

Las características de la invención, tal y como quedan recogidas en las reivindicaciones, se comprende¬ rán más fácilmente con la siguiente descripción, hecha con referencia a los dibujos adjuntos, en los que se muestra una posible forma de ejecución, dada a título de ejemplo no limitativo. En los dibujos:

La figura 1 muestra de forma esquemática un dis_ positivo para la obtención de características mecánicas de monedas, compuesto por una viga empotrada por un ex¬ tremo. La figura 2 representa un diagrama de fuerza de la moneda sobre la viga sometida a flexión.

La figura 3 corresponde a un posible circuito que permite obtener tensiones proporcionales a la defor¬ mación del elemento elásticamente deformable. La figura 4 es un diagrama de la señal eléctri-

ca resultante por las deformaciones del elemento elásti¬ camente deformable durante la rodadura de una moneda.

La figura 5 muestra en perspectiva una posible forma de realización del elemento elástico deformable. La figura 6 una planta inferior del elemento de la figura 5.

La figura 7 muestra en alzado frontal la parte interna de un selector de monedas que incluye el elemen¬ to elásticamente deformable de las figuras 5 y 6. La figura 8 muestra en perspectiva la realiza¬ ción de la figura 7.

Las figuras 9 y 10 muetran, en alzado lateral, otras tantas realizaciones del elemento elásticamente de_ formable. Las figuras 11 y 12 corresponden a otros tantos gráficos, donde se representa el contenido frecuencial del impacto de dos monedas de iguales dimensiones pero de d: trente elasticidad, correspondiendo el gráfico de la f g ra 11 a una moneda de curso legal y el de la fig_ ra 12 a su correspondiente fraude de plomo.

La figura 13 es un diagrama de bloques de un circuito que permite llevar a cabo el procedimiento de la invención.

En la figura 1 las flechas referenciadas con el número 1, indican la trayectoria que sigue la moneda, por ejemplo dnetro de un selector de monedas. Un tramo de esta trayectoria está definido por el dispositivo de la invención, el cual comprende una viga elásticamente deformable 2 que va empotrada por su extremo 3 y discu- rre en voladizo. Esta viga puede estar constituida por una lámina metálica sobre la que rodarán las monedas 4.

Conforme una moneda 4 rueda sobre la lámina em¬ potrada 4 se produce su deformación. Esta deformación al, canzará el valor máximo cuando la moneda 4 llega al ex- tremo libre 5 de la lámina o viga 2, momento en el cual

la citada lámina ocupará la posición representada mediari te líneas d epunto y referenciada con el número 2a. La deformación máxima corresponde a la flecha 6.

La deformación de la línea 5, en cada momento, guardará relación con el peso de la moneda 4 y con su £ sición a lo largo de la viga 2. Para medir estas deforma ciones pueden utilizarse galgas extensiométricas 7 adosa das cerca del empotramiento de la viga, sin que esta te£ nica excluya otros posibles procedimientos o sistemas de medición de deformaciones de la lámina. Así, por ejemplo la medición de las deformaciones puede llevarse a cabo mediante captadores de desplazamiento (sin contacto) en sus múltiples variantes (inductivos, capacitivos, etc) .

Cuando la lámina o viga 2 se encuentra en posi- ción totalmente horizontal, la fuerza ejercida por la mo neda sobre la misma y provocadora de la flexión será su propio peso (F, = m x g) .

Si la lámina forma un cierto ángulo con la. ho¬ rizontal, tal y como se representa en la figura 2, la fuerza provocadora de la flexión estará constituida por la componente del peso de la moneda, en la dirección ñor mal a la lámina (F = m x g x eos alfa) .

Para medir la deformación producida será sufi¬ ciente con aplicar una glaga extensiométrica en la base de la lámina, cerca del empotramiento, que es la zona de máxima sensibilidad. La galga puede configurarse usando resistencias auxiliares o más galgas, en un montaje en puente de heastone (medio o completo) .

Utilizando uno cualquiera de los típicos circuí tos acondicionadores de señal para puentes de Wheastone se obtendrá, a la salida del circuito, una tensión eléc¬ trica función de la deformación experimentada por la lᬠmina empotrada, según se ilustra en la figura 3. Con un análisis metódico de dicha tensión eléctrica podrán de- terminarse varias características mecánicas de las mone¬ das.

Así, por ejemplo, podrá determinarse la masa de las monedas obteniendo la componente principal de la se¬ ñal eléctrica resultante. Dicha señal irá aumentando pau latinamente hasta que la oneda desborde el extremo de la lámina 2, instante en el que regresará al valor anterior al paso de la moneda. La figura 4 representa la tensión eléctrica obtenida al paso de la moneda, correspondiendo los instantes dg y d^ a los de comienzo y final de la r£ dadura de la moneda sobre la lámina 2. Asimismo podrá determinarse también la masa de la moneda realizando un análisis frecuencial de la señal eléctrica obtenida ya que, además de la componente prin- cipao, proporcionada al peso de la moneda, se encontrará presente la frecuencia propia del conjunto lámina-mone- da. Dichas frecuencias será diferente según las monedas introducidas.

Por último, si la moneda es de borde poligonal o el borde circular se encuentra estriado, podrá extraer se de la señal eléctrica obtenida una componente genera- da por los pequeños saltos producidos por el borde de la moneda en su rodar sobre la lámina, obteniéndose informa, ción sobre la forma en que se encuentra comprobado el borde de la moneda.

La lámina 2 puede ir apoyada por su extremo li- bre e incluso empotrada por ambos extremos, consiguiénd£ se la máxima flexión cuando la moneda se encuentra en la mitad de la lámina.

También la lámina 2 admite la adhesión de mate¬ riales amortiguantes al objeto de filtrar, ya desde el sensor, componentes de la señal eléctrica obtenida, de frecuencia superior a la fundamental y cuya utilización no se persiga.

En el caso de que la moneda 4 a lo largo de su trayectoria caiga sobre la lámina 2, puede disponerse por delante de dicha lámina un yunque de amortiguamiento que sirve para desenergizar la moneda.

La viga o tira metálica será preferentemente de naturaleza metálica, aunque podría también estar consti¬ tuida a base de materiales no metálicos, por ejemplo a base de compuestos que tienen efectos amortiguadores. La viga representada en las figuras 5 y 6, com¬ prende un tramo superior, referenciado en general con el número 10, el cual definirá el camino de rodadura para las monedas, y un tramo inferior 11, que servirá como z£ na o parte de anclaje de la viga al cuerpo o carcasa del selector.

El tramo superior 1 adopta una configuración en forma de C plana, siendo las ramas extremos 12 y 13 de diferente longitud. La rama extrema 13 se prolonga, a partir de su borde transversal libre, en una primera por_ ción 14, que queda doblada sobre la rama 13 a 180°, y en una segunda porción doblada hacia afuera, con un ángulo ligeramente mayor de 90°, que define el tramo inferior 11. Esta porción dispone de una serie de orificios 15 pa_ ra el paso de remaches o elementos de anclaje de la viga al cuerpo del selector.

Las ramas extremas 12 y 13 discurren con una cierta inclinación, en sentido descendente hacia la rama central.

La rama central de la viga llevará adosada infe riormente el sensor o medidor de deformaciones 16.

En las figuras 7 y 8, se muestra la parte inter_ na de un selector de monedas en la cual va montada la vi ga 10 representada en las figuras 5 y 6.

En la figura 7 se representa la trayectoria que seguirá una moneda 4 introducida en el selector. Por de¬ lante de la viga 10 se dispone un yunque- 18 sobre el que caerá la moneda y que servirá como elemento de amortigua ción de las vibraciones del impacto. En este caso el sen sor 16 asociado a la viga 10 detectará solo las deforma- ciones originadas en la viga por efecto de la rodadura o desplazamiento de la moneda 17 a lo largo de la misma.

Como mejor se aprecia en la figura 8, el cuerpo del selector dispone de un tope inerior 19 y un tope su¬ perior 20 que limitan las posibles oscilaciones o movi¬ mientos de la viga 10. Por lo demás, los restantes componentes mostra¬ dos en las figuras 7 y 8 corresponden a los de un selec¬ tor tradicional.

En el caso de la figura 9, el tramo superior de la viga se referencia con el número 10a y el tramo infe- rior con el número lia. Estos dos tramos son rectos y convergentes entre sí y quedan unidos por un tramo inter medio 21 que es prolongación y forma parte de los tramos 10a y lia, siendo perpendicular al segundo de ellos. El tramo 10a discurrirá, como en el caso de las figuras 1 a 6, en posición inclinada para facilitar la rodadura de las monedas 17. El sensor 16 va adosado a la superficie externa del tramo intermedio 21.

El conjunto de la viga representada en la figu¬ ra 7 adopta forma general de C. Ninguno de los extremos del tramo 10a, que constituye el camino de rodadura, va empotrado. El empotramiento lo define la base de la C o rama inferior lia.

Por último, en la figura 8, se representa una configuración de viga en forma aproximada de T. El tramo superior 10b y el tramo inferior 11b son rectos y conver gentes como en el caso de la figura 7 y quedan unidos en tre sí por un tramo intermedio 21b, que forma parte del tramo inferior 11b y es independiente del tramo superior 10b que determina el camino de rodadura para las monedas 17. El tramo intermedio 21b incide en un punto interme¬ dio del tramo superior 10b, al cual se une.

En este caso ninguno de los extremos de la ram¬ pa 10b va empotrado. Como en el caso de la figura 7 es el tramo inferior lia el que define el empotramiento o zona de sujeción. El sensor 16 va fijado a la superficie

externa del tramo intermedio 21b. La señal obtenida con esta realización es simétrica, respecto al instante en que la moneda pasa por encima de la rama intermedia 21b. La figura 4 corresponde al diagrma de la señal eléctrica que resulta por las deformaciones del elemento elásticamente deformable, representado en la figura 1, configurado en forma de viga 2 empotrada por un extremo, durante el impacto y rodadura de una moneda 4 sobre la misma. Se representa en este diagrama la tensión eléctri ca obtenida, donde las referencias tg y t^ corresponden a los instantes de comienzo y final de la rodadura de la moneda sobre la viga que constituye el elemento elástica mente deformable.

El análisis detallado de la señal representada en la figura 4 permite distinguir claramente dos campos perfectamente difernciados por la distinta excitación de ambos. Primeramente se detectan las señales producidas por la deformación experimentada en la viga que constitu ye el elemento elásticamente deformable, en el momento del impacto de la moneda sobre la viga, justo hasta el momento en que va a comenzar su rodadura. Estas señales corresponden en el gráfico de la figura 4, a las observa_ das alrededor del instante tg, momento del impacto, jus¬ to inmediatamente antes del comienzo de la rodadura. Una vez que da comienzo la rodadura de la moneda a través de la vita, finalizan las señales correspondientes al impa£ to (instante tg) y comienzan las vibraciones que produce el conjunto moneda-viga al ser excitada ésta por la roda, dura de la moneda. La duración de estas vibraciones se extiende hasta el instante t _] _, en el cual la moneda se desprende de la viga sensorizada.

La invención utiliza las primeras señales comeri tadas, que en el gráfico de la figura 4 corresponden a las observadas alrededor del instante tg. Mediante técni_ cas de análisis frecuencial se analizan las frecuencias

propias de resonancia en función del tipo de impacto, ojo teniéndose un parámetro representativo de la elasticidad mecánica de la moneda. Para ello, tal y como se ha indi¬ cado, se realiza una medición de los armónicos superio- res de la señal del impacto, siendo el contenido de di¬ cha medición representativo de la elasticidad mecánica de la moneda.

Estas características pueden observarse en los gráficos de las figuras 11 y 12, en el primero de los cuales se representa el contenido frecuencial de una mo¬ neda de curso legal y en el gráfico de la figura 12 el contenido frecuencial de una moneda de igual dimensión pero de plomo. La mayor diferencia entre estos gráficos se detecta en el expectro cercano a la frecuencia señala da por el punto f _] _, correspondiente al momento del impa£ to de la moneda sobre el elemento elásticamente deforma- ble.

Como ya se indicó anteriormente, realizando una medida de los contenidos frecuenciales presentes en el impacto, se contará con un nuevo parámetro, dependiente de la elasticidad mecánica de las monedas, para su alma¬ cenamiento en la memoria del selector de monedas y su posterior ayuda en la identificación de las mismas, jun¬ to a otros parámetros representativos del peso, aleacio- nes, dimensiones, etc.

La figura 13 corresponde a un diagrama de blo¬ ques de un circuito aplicable al análisis frecuencial del impacto anteriormente descrito.

En este circuito con la referencia 4 se indica un mon. a que impactaxá sobre el elemento elásticamente deformaole, con el cual va relacionado el sensor de im¬ pactos 7, figura 1. El nivel de la señal entregada por el sensor 7 es amplificada mediante un bloque amplifica¬ dor 27. A continuación va dispuesto un circuito filtro paso-banda analógico 23, cuya sintonía está centrada en

la frecuencia característica fg de la elasticidad busca¬ da.

A continuación del filtro va dispuesto un con¬ vertidor analógico digital 24, que enviará la señal dig_i tal a un microprocesador 26 para su tratamiento. El fil¬ tro 23 puede ser de frecuencia paso-banda fija o varia¬ ble, según se trate de una o varias gamas de frecuencia a discriminar.

Con el microprocesador va relacionada la memo- ria 26, donde se almacenarán los parámetros correspon¬ dientes a las diferentes monedas de curso legal, que ayu darán a la identificación de las mismas.

Como alternativa al filtro analógico 23 puede utilizarse un filtraje digital implementado sobre el mi- croprocesador utilizado en el selector de monedas.

Cuando se pretenda incorporar una medición de las vibraciones características presentes durante la ro¬ dadura de la moneda a lo largo de la viga, es decir en¬ tre los instantes tg y t _] _ de la figura 4, puede utiliza:: se un circuito similar al descrito con referencia a la figura 13, con el enlace referenciado con el número 27.

Con la referencia 28 se indica la admisión/re¬ chazo y control de señales.