La presente invención se refiere a un procedimiento y aparato para la identificación de piezas discoidales metálicas, tales como monedas o fichas, y es de especial aplicación a la identificación de monedas compuestas por dos o mas partes de diferente naturaleza, por ejemplo monedas compuestas por una corona y un núcleo a base de metales o aleaciones diferentes, o bien monedas multicapa. La invención incluye también el aparato para la realización del procedimiento.

Mas concretamente, la invención se refiere a un procedimiento y un aparato que permitan obtener con precisión información relativa a la dimensión de la moneda y a la naturaleza de las diferentes partes que la componen, con el fin de poder lograr su correcta identificación y todo ello mediante el uso de sensores ópticos y electromagnéticos. La invención es aplicable a la discriminación de monedas monometálicas, aportando una gran seguridad en el rechazo de fraudes consistentes en el suplemento de una moneda de valor inferior con un anillo de otro material, por ejemplo a base de cintas plásticas, aluminio, arandelas de diferentes aleaciones, etc., con el fin de simular una moneda de mayor valor.

Ya se conocen numerosos dispositivos para la discriminación o identificación de monedas basadas en el uso individual o combinado de sensores de

diferentes tipos, fundamentalmente sensores electromagnéticos y en menor proporción capacitivos, ópticos, extensométricos, piezoeléctricos y acústicos.

Dentro de estos antecedentes puede citarse por ejemplo la patente española 555.181, de los mismos solicitantes, en la que se describe un dispositivo discriminador de monedas que utiliza en combinación dos sensores ópticos, para la medición dimensional de la moneda, y un sensor electromagnético, que proporciona información de las características eléctricas de la aleación. Este sensor electromagnético está constituido por dos bobinas acopladas alimentadas por un oscilador, por cuyo entrehierro se hacen circular las monedas.

En el mismo sentido puede citarse la patente US. 4705154 que describe un dispositivo que incorpora dos sensores electromágneticos situados uno a continuación de otro en la rampa o camino de rodadura de la moneda, de forma que se somete a dicha moneda a dos mediciones consecutivas. Cada uno de los sensores está constituido por dos bobinas acopladas entre si. En un caso las bobinas se conectan en fase y en el otro la conexión se realiza en contrafase. Como los sensores están suficientemente espaciados, los dos sensores electromagnéticos se alimentan con un oscilador común.

Un sensor del mismo tipo considerado se describe también en al US. 4754862, en la que se propone una aparato discriminador de monedas que incorpora tres sensores electromagnéticos, constituidos cada uno de ellos por una bobina única y dispuestos de forma que la moneda interfiera con ellos de forma secuencial. Los sensores comparten un único oscilador, pero en este caso se utiliza un multiplexor para activar cada uno de los sensores durante el paso de la moneda. E1 tamaño de los sensores, al menos dos de ellos, es comparable o

superior a las monedas a analizar.

Las técnicas descritas en los documentos analizados no son aplicables en la discriminación de monedas con partes de diferente naturaleza, puesto que los sensores electromagnéticos descritos proporcionan una información promediada de toda la moneda, sin distinguir entre las diferentes partes que la componen.

Son también conocidos procedimientos para la realización de una medición mas puntual de la moneda y que, por tanto, son apropiados para el análisis de monedas constituidas por partes de diferente naturaleza.

En este sentido puede citarse el documento W0.93/22747, que describe un validador de monedas que utiliza dos sensores electromagnéticos de reducido tamaño (5 mm frente a los 14 mm comúnmente utilizados) y la medida se basa en la diferencia entre las salidas que proporcionan ambos sensores cuando la moneda está situada de forma que una de las partes, por ejemplo la externa, intercepte uno de los sensores mientras que la otra parte, la interna, intercepte el otro. De esta manera se analizan las diferencias entre las características de los dos materiales. La patente PE. 0076617A2 propone un procedimiento de medida aplicable a monedas bicolores basado en la utilización de sensores de efecto Hall. Por medio de estos sensores, de reducidas dimensiones, pueden medirse con aceptable precisión espacial las variaciones del campo magnético que provoca la moneda sometida a examen.

E1 uso de sensores electromagnéticos de pequeñas dimensiones tiene las desventajas de proporcionar señales eléctricas de bajo nivel, ser muy sensibles a las irregularidades de paso de la moneda por el canal de rodadura y a la vez su construcción y manipulación es muy delicada. Además los sensores de

tipo Hall constituyen componentes electrónicos muy costosos.

E1 objeto de la presente invención es resolver los problemas antes expuestos, mediante un procedimiento y su correspondiente aparato que permiten identificar con precisión las dimensiones de las monedas y las características de las aleaciones de sus diferentes partes, todo ello sin tener que utilizar componentes electrónicos costosos ni sensores electromagnéticos miniatura.

La invención propone un procedimiento para la identificación de piezas discoidales de naturaleza metálica, especialmente monedas compuestas por una corona y un núcleo de diferente naturaleza, que comprende las siguientes etapas : a) obtención y medición del pico de la señal producida por el paso de la corona de la moneda por un primer sensor electromagnético, que representa una primera característica de dicho corona; b) medición del nivel de la señal producida por el paso del núcleo de la moneda por un segundo sensor electromagnético, en el mismo instante en el que se detecta el pico de la señal antes citada y que representa una primera característica del núcleo de la moneda; c) detección y medición de uno de los picos secundarios que presenta la señal obtenida por el paso de la corona de la moneda a través del primer sensor citado, que proporciona una segunda característica de la corona de la moneda.

El procedimiento incluye además la medición del nivel de la señal producida por el paso de la corona de la moneda por un tercer sensor electromagnético en un determinado instante tomado dentro del tiempo transcurrido desde que la corona empieza y finaliza a interceptar a este tercer sensor electromagnético, y que proporciona una tercera

característica de la corona.

Además el procedimiento incluye la medición del pico de la señal producida por el paso del núcleo de la moneda a través del tercer sensor electromagnético, que es representativa de una segunda característica de dicho núcleo.

E1 procedimiento de la invención puede completarse con la obtención de los instantes de paso de la moneda a través de un primer y un segundo sensor ópticos, para el cálculo de la dimensión de dicha moneda. En este caso, el instante en el que se lleva a cabo la medición del nivel de la señal producida por el paso de la corona de la moneda por el tercer sensor puede estar definido por un tiempo, contado a partir de que la moneda finaliza su paso a través del primer sensor óptico, el cual iría situado por delante de dicho tercer sensor electromagnético.

Con el sistema propuesto se obtienen, además de las dimensiones de la moneda, dos o mas características representativas del anillo y núcleo, lo que en conjunto asegura la identificación exacta de la moneda que se analiza.

Además los sensores electromagnéticos segundo y tercero pueden ser de configuración"autooscilante", lo cual permite medir sus frecuencias para la obtención de un parámetro adicional relacionado con cada una de las mediciones de amplitud eléctrica porcionadas por dichos sensores.

E1 aparato para la realización del procedimiento descrito incluye un primer y un segundo sensores electromagnéticos que van alineados en dirección perpendicular a la pista de rodadura de las monedas y un tercer sensor electromagnético distanciado del segundo sensor citado a lo largo de la trayectoria de las monedas y situado a la misma altura que este de

la superficie de rodadura. De los dos primeros sensores electromágneticos citados uno de ellos va dispuesto de modo que intercepte solo la corona de las monedas, mientras que el otro va dispuesto de modo que intercepte secuencialmente el núcleo y corona. El tercer sensor interceptará igualmente de forma secuencial el núcleo y corona de las monedas. El aparato incluye además dos sensores ópticos situados a igual altura de la pista de rodadura, separados entre si una distancia determinada a lo largo de la trayectoria de la moneda y situados preferentemente a uno y otro lado del segundo sensor electromagnético citado.

Los sensores pueden estar formados por parejas de inductores acoplados entre si, dispuestos en las caras opuestas del canal de paso de las monedas, formando parte cada pareja de inductores de un oscilador, de tal manera que los diferentes sensores electromagnéticos sean totalmente independientes entre si, pudiéndose así medir distintas características de las monedas, especialmente de su núcleo, lo cual permitirá discriminar núcleos construidos por capas superpuestas de diferentes metales.

Los sensores ópticos proporcionarán señales temporales del paso de las monedas para el cálculo de la dimensión de las mismas.

E1 primer sensor electromagnético citado va posicionado en la pista de rodadura, de modo que el flujo que cree dicho sensor intercepte de forma parcial a la moneda, pero lo haga fundamentalmente a la corona de la misma. Esto es importante para evitar que la resistencia de contacto entre la corona y el núcleo de las monedas, que es incontrolable, afecte a la calidad de la medición. Este sensor puede construirse también con dos bobinas acopladas, situadas una a cada lado del

canal de paso de las monedas, centradas en la pista de rodadura, de forma que la moneda intercepte aproximadamente el 50% del diámetro del sensor. Según se expondrán mas adelante, eligiendo adecuadamente la frecuencia de trabajo y el modo de funcionamiento (emisor-receptor), puede conseguirse una eficaz discriminación de la corona de la moneda, independientemente del material de su núcleo. En determinados casos es conveniente utilizar para el segundo sensor la configuración de autooscilante en lugar de la de emisor-receptor a frecuencia fija, especialmetne cuando se trate de discriminar monedas que presenten una corona magnética, puesto que en este caso la variación de frecuencia experimentada por el sensor al paso de la moneda es un parámetro claramente identificador de dicha propiedad.

Como es evidente, el primer sensor electromagnético 2, en lugar de estar posicionado en la pista de rodadura por debajo del segundo sensor 3, podría estar montado por encima de dicho segundo sensor 3, de forma que la moneda interceptara parcialmente el flujo magnético que se establece entre los dos inductores del sensor. Esta disposición tendra, como es logico, la limitación de que solo sería de aplicación para la discriminación de monedas dentro de un determinado rango de diámetros y de dimensiones de coronas.

Las características y ventajas de la invención se exponen seguidamente con mayor detalle, con ayuda de los dibujos adjuntos, en los que se muestra un ejemplo de realización no limitativo.

En los dibujos : La figura 1 muestra en sección longitudinal un tramo de la pista de rodadura con la disposición de sensores objeto de la invención y con una moneda al

inicio del tramo.

La figura 2 es una vista similar a la figura 1, mostrando el instante en el que la moneda intercepta simultáneamente los dos primeros sensores electromagnéticos.

La figura 3 es una vista similar a las figuras 1 y 2, mostrando la moneda en una situación intermedia, en el instante en el que comienza a abandonar el primer sensor óptico y comienza a interceptar un tercer sensor electromagnético.

La figura 4 muestra una diagrama de bloques de la circuitería utilizada en el aparato de la invención.

Las figuras 5 a 7 son diagramas en los que se representan las señales obtenidas por el paso de la moneda a través de los diferentes sensores.

En las figuras 1 a 3 se representa un tramo de la pista de rodadura, que se referencia con el número 1, en coincidencia con el cual van dispuestos un primero y un segundo sensores electromagnéticos, referenciados con los números 2 y 3, alineados entre si en dirección perpendicular a la pista de rodadura 1, y un tercer sensor electromagnético 4 distanciado del segundo sensor 3 a lo largo de la trayectoria de las monedas y situado a la misma altura que este respecto de la pista de rodadura 1. E1 sensor electromágnetico 4 se situa, según se aprecia en las figuras 1 a 3, al final de la zona destinada a la medición de las monedas. Esta es una realziación preferente, pero dependiendo del espacio físico y formas de la carcasa del dispositivo, dicho sensor electromagnético 4 podría situarse al principio de la zona de medición, por ejemplo por delante de los sensores electromagnéticos 2 y 3.

El sensor electromagnético 2 está constituido por dos inductores acoplados y posicionados proximos a la pista de rodadura 1 de las monedas. La configuración de este sensor será preferentemente del tipo emisor- receptor y se montarán próximos a la zona de rodadura de las monedas, de forma que el campo electromagnético recibido por el sensor se vea influenciado fundamentalmente por la corona de la moneda. Este puede conseguirse utilizando por ejemplo un sensor de 9 mm de diámetro, situado en la pista de rodadura y desplazado hacia el exterior de tal manera que las monedas lo interfieran aproximadamente en un 50% de su dimensión.

Al estar este sensor situado en la perpendicular trazada desde el centro del sensor 3 hasta la pista de rodadura 1, cuando la moneda este centrada en el sensor 3, también lo estará en el sensor 2, figura 2.

El sensor electromagnético 3 estará también constituido por dos inductores acoplados y posicionados en las caras opuestas del canal de paso de las monedas 5. A uno y otro lado de este sensor electromagnético se dispondrán dos sensores ópticos 6 y 7 encargados de medir la dimensión (cuerda) de la moneda.

En el ejemplo representado en los dibujos, la moneda 5 incluye una corona 8 y un núcleo 9. El sensor 3 será de unas dimensiones inferiores al tamaño del núcleo mas pequeño de la moneda bicolor que pueda ser analizada y se posicionará de tal manera que cuando la moneda este centrada, la interacción con el campo electromagnético que crea el sensor 3 se deba fundamentalmente al núcleo de dicha moneda.

Con las condiciones expuestas, cuando una moneda 5 pasa por el sistema descrito interceptará en primer lugar el sensor óptico 6, que conjuntamente con el sensor óptico 7 medirá la dimensión de la moneda.

Posteriormente interceptará el sensor del núcleo 3. Mas

adelante la moneda interceptará el sensor 2 de la corona, produciéndose una señal abrupta y con un pico bien definido P1, gracias a la configuración utilizada (emisor-receptor) y al posicionamiento del primer sensor electromagnético (2), figuras 5 y 6, que coincide cuando la moneda se encuentra centrada con el sensor 2 y por lo tanto con el sensor 3, tal y como se representa en la figura 2. Cuando se detecta esta situación, se toman los valores P1 que corresponde al pico de la señal antes comentada, y P2 que corresponde al sensor del núcleo, señales todas ellas que son significativas respectivamente del anillo y del núcleo de la moneda.

Por otra parte, según se aprecia en las figuras 5 y 6, que muestran las señales registradas por los sensores 3 y 2 para dos monedas bicolores diferentes, además de diferenciarse en los picos Pi y P2, en una moneda, para el sensor 2 aparecen dos picos secundarios P3 y P4, mientras que no aparecen en la otra. Esto se debe a la diferente conductividad del metal utilizado para el anillo 8 ó parte externa de la moneda, así en la figura 5 el anillo es muy conductor, mientras que en la figura 6 es poco conductor. Como es lógico, en situaciones intermedias los picos P3 y P4 son intermedios entre las dos situaciones extremas descritas. Esta característica del sensor 2, se da solo para determinadas configuraciones del sensor, en nuestro caso emisor-receptor, y para determinadas bandas de frecuencias de trabajo, por lo que es importante diseñar adecuadamente el sensor para poder utilizar este efecto. Por tanto, midiendo además del pico P1, el P3 o el P4 (P3 Y P4 son equivalentes por ser simétricos), se obtiene un parámetro adicional del anillo de la moneda, que es exclusivo de dicho anillo puesto que se produce cuando la moneda comienza a

interferir con el sensor 2.

Hasta el momento se han obtenido dos medidas significativas del anillo 8 de la moneda y una del núcleo 9. Se considera conveniente para mejorar la seguridad del sistema, la incorporación de un tercer sensor electromagnético 4 sensible a otra característica de la aleación. Por ejemplo, si se construye el sensor 3 con las bobinas conectadas en fase, el sensor 4 se conectaría en oposición, o bien emplear otra frecuencia de trabajo o cualquier otra variante que permita obtener una segunda característica independiente de la obtenida por el sensor 3. Por ejemplo, en la figura 7, puede verse la señal del sensor 4 funcionando con los dos inductores conectados en contrafase, cuando una moneda bicolor rueda por la zona de medición. La medida a considerar, sería la <BR> <BR> <BR> variación máxima de la señal P5 de la figura 7, que en este caso particular de sensor aparece en la zona media de la señal y se corresponde con la situación de la moneda centrada con el sensor 4. El valor del pico es fácilmente medible por cualquiera de los procedimientos actualmente conocidos.

Además, el sensor electromagnético 4 permitirá obtener una tercera característica de la corona mediante la medición del nivel de la señal producida por el paso de dicha corona 8 a través del sensor 4 en un determinado instante, instante que estará comprendido dentro del tiempo que transcurre desde que la corona 8 empieza y finalzia a interceptar al citado sensor electromagnético 4.

Con la realización descrita el sensor 4 se puede utilizar combinado con uno de los sensores ópticos, para obtener la tercera característica citada de la corona de la moneda, tomando la medida de la señal de amplitud del sensor 4, en un instante definido

por un tiempo T1, contado desde el instante en el que la moneda se encuentra en la posición representada en la figura 3. La señal eléctrica que produce el sensor puede apreciarse en la figura 7, en la que la porción central de la señal sería representativa de una segunda característica del núcleo de la moneda, mientras que el valor de la señal V5, que se corresponde con el valor de la señal en un tiempo Tl después de producirse el flanco de la subida del sensor óptico 6, sería una tercera característica de la corona de la moneda. El valor que se elija para el tiempo T1 estara relacionado con el tamaño de las monedas a discriminar y con la separación existente entre le sensor electromagnético 4 y el sensor óptico 6. Caso de ser la separación de los sensores ópticos inferior a la cuerda de la moneda sometida a examen, el tiempo T1 puede calcularse para cada una de las monedas introducidas en el dispositivo, siendo una función inversa a la velocidad de paso de las monedas por los sensores. De esta forma la medición del anillo por el sensor 4 se realizará en posiciones fijas para cada una de las denominaciones (diámetros de las monedas). La velocidad media de la moneda puede calcularse facilmente midiendo el tiempo de paso del flanco de entrada de la moneda entre los dos sensores ópticos.

Caso de utilizar para los sensores 3 y 4 la configuración de"autooscilante", es decir que la frecuencia de oscilación depende de los propios inductores utilizados como sensores, dicha frecuencia puede medirse y ser un parámetro adicional relacionado con cada una de las mediciones de amplitud eléctrica proporcionadas por los sensores descritos. La medición de frecuencia de cada uno de los sensores 3 y 4, puede realizarser por cualquiera de los procedimientos conocidos, en nuestro caso se utiliza el contaje de

impulsos durante un tiempo conocido (fijo o variable) con lo que el valor de la frecuencia del oscilador será el cociente entre el número resultante de la cuenta y el tiempo invertido de dicha cuenta. Estas operaciones las puede realizar el bloque 25 de la figura 4 consistente en un microprocesador.

E1 diagrama de bloques que aparece en la figura 4, muestra de forma esquemática los elementos que forman la realización preferente de la invención propuesta. Se han representado los sensores en el orden en que ocurre la secuencia de interceptación por parte de almoneda 5. Siguiendo el orden de entrada de la moneda 5 rodando por la rampa inclinada 1, en primer lugar intercepta el sensor óptico 6 conectado al microprocesador 25 encargado entre otras funciones de medir los tiempos de paso de las monedas por los sensores ópticos 6 y 7 para el cálculo del diámetro.

Seguidamente la moneda intercepta el sensor electromagnético 3, que como se ha adelantado mide características del núcleo de la moneda. El sensor 3 está formado por dos inductores de pequeñas dimensiones preferiblemente serán del tipo"pot core"de 9 mm de diámetro situados a ambos lados del canal de paso de las monedas conectados en fase, es decir que los campos electromagnéticos de ambos se suman (coeficiente de inducción mutua M>0), formando parte de un oscilador 10, seguido de un rectificador 11 y de un amplificador y acondicionador de señal 12, cuya salida se introduce al multiplexador 23, encargado de conmutar las diferentes entradas hacia un convertidor analógico- digital 24 que proporcionará al microprocesador 25 los valores digitales equivalentes de los valores analógicos de las señales provenientes de los sensores electromagnéticos 3,4 y 2. Además se ha previsto una conexión directa desde el oscilador 10 al

microporcesador 25 para analizar la frecuencia de oscilación, que también proporciona información de las características de la moneda.

En su recorrido por la rampa 1, la moneda intercepta el sensor 2 del anillo 8 o parte externa de la moneda, estando constituido por dos inductores montados a ambos lados del canal de paso de las monedas y posicionados en la zona de rodadura de la moneda, de forma que el flujo electromagnético que se establece entre ambos inductores sea interceptado al paso de la moneda fundamentalmente por su zona externa (anillo).

Al igual que el sensor 3, los inductores deben ser de tamaño reducido, siendo conveniente la utilización del tipo"pot core"de 9 mm de diámetro. En este caso la configuración del sensor será preferiblemente del tipo EMISOR-RECEPTOR. El emisor se alimentará mediante un generador de señal cuadrado 13 con una resistencia en serie 14 de un valor significativamente más elevado que el del propio sensor 2, comportándose el conjunto como un generador de intensidad modulado por una señal cuadrada. Para evitar oscilaciones parásitas, es conveniente la incorporación de un filtro R-C 15 en paralelo con el sensor 2. La señal entregada por el receptor del sensor 2, se introduce en un convertidor Intensidad-Tensión, a cuya salida obtenemos una señal cuadrada de amplitud proporcional al campo electromagnético transmitido entre la bobina emisora y la receptora del sensor 2. Para evitar perturbaciones indeseadas, la señal se hace pasar por un filtro paso banda 15. La señal filtrada se amplifica convenientemente en el amplificador 18 y después se rectifica en el paso 19. La salida se aplica al multiplexador 23 para ser analizada por el microprocesador 25, al igual que el sensor electromagnético 3.

Dependiendo del diámetro de la moneda, en su recorrido por la rampa de rodadura 1, puede interceptar el segundo detector óptico 7 simultáneamente con otros sensores, tal como se aprecia en las figuras 2 y 3.

Esto no es un inconveniente, puesto que se han habilitado entradas directas al microprocesador 25 para analizar todas las señales aunque sean simultáneas en el tiempo. Gracias a esta característica, cuando la moneda está entrando en la zona de influencia del tercer sensor electromagnético 4 y se encuentre en la posición indicada en la figura 3, se pueden tomar medidas relacionadas con el diámetro de la moneda (sensor n° 7) y con el anillo de la moneda, midiendo en el instante en que queda abierto el sensor 6, la amplitud del sensor electromagnético 4. Esta medición, según se ha explicado con anterioridad, es representativa de otra característica del anillo de la moneda.

El sensor electromagnético 4 se construirá de una manera similar al descrito anteriormente 3, con la diferencia de que las bobinas se conectarán preferentemente en oposición de fase (coeficiente de inducción mutua M < 0), para obtener así una nueva característica diferenciadora de la moneda. Este sensor también puede construirse con inductores del tipo"pot core"de 9 mm de diámetro, montados a una altura sobre la rodadura idéntica a la del sensor 3, de forma que se analice el núcleo de la moneda en estudio. E1 sensor 4 forma parte de un circuito oscilador 20 que oscila libremente. Esta oscilación, se ve afectada en presencia de la moneda, tanto en su frecuencia de oscilación, como en la amplitud de las oscilaciones. La señal del oscilador, se rectifica en el bloque 21 y se amplifica y filtra adecuadamente en el bloque 22 antes de aplicarla al multiplexador 23 para ser analizada

junto con otras señales por el microporcesador 25.

Además se ha previsto una conexión directa desde el oscilador 20 al microprocesador 25 para analizar la frecuencia de oscilación, que también proporciona información de las características de la moneda.

El microprocesador 25 analiza las señales que recibe de los sensores electromagnéticos y ópticos y los procesa según un programa de funcionamiento que puede residir indistintamente en una memoria interna del propio microprocesador o bien en otra externa 26, que además almacenará los parámetros representativos de monedas aceptables. Una vez que ha sido medida la moneda y calculados los parámetros representativos para cada uno de los sensores, el microprocesador 25 compara dichos parámetros con los representativos de monedas válidas almacenados en la memoria 26. Caso de ser aceptable, se procede a su admisión abriendo una compuerta de aceptación, no representada, por medio del bloque de salidas 28 y controlando por otros sensores, no representados y a través de entradas 27 que es admitida correctamente, evitando posibles fraudes.

Cuando se da la moneda por admitida, se emite un código, a través del bloque de salidas 28, que identifica el tipo de moneda. La admisión puede estar supeditada a condiciones externas (inhibidores, órdenes de la máquina de venta, etc.), recibiéndose estas señales a través del bloque de entradas 27.