Brevet FR2212589A1 — publié le 19740726

La présente invention se rapporte au domaine des dispositifs du type a fonctionnement par pièces de monnaie. Dans les dispositifs de ce type, utilisés pour le paiement de prestations ou la délivrance d'objets, il est nécessaire avant l'encaissement de pièces de monnaie, jetons ou analogues, de contrôler la validité des pièces utilisées. A cet effet, il est connu, pour contrôler la validité des pièces de monnaie, de détecter une modification d'amplitude provoquée par le passage d'une pièce de monnaie dans l'entrefer d'un transformateur, ou a l'intérieur d'un bobinage, et de comparer la modification d'amplitude détectée à celle provoquée par le passage, selon le mmme trajet, d'une pièce de référence correspondant à chaque type de pièces utilisables. Dans ce système, les trajets de chaque type de pièces sont indépendants les uns des autres.De plus, les modifications d'amplitude détectées 8 étant très faibles, leur exploitation nécessite l'utilisation d'amplificateurs à grand gain ren4ant l'organe de contrôle de validité des pièces de monnaie sensible aux parasitages industriels. I1 y a lieu de noter encore que la modification d'amplitude provoquée par le passage d'une pièce dans l'entrefer du transformateur dépend de la position de la pièce dans cet entrefer ; ceci conduit à dimens sionner ltentrefer du transformateur de manière à ne permettre, quant aux posi- tions des pièces le traversant, qu'un faible écart possible par rapport à une position bien définie. La présente invention a pour but notamment d'éviter ces inconvénients en réalisant un dispositif de contrôle de validité des pièces de monnaie dont le fonctionnement est rapide et fiable, et est indépendant de la position des pièces par rapport au capteur sensible à leur passage. La présente invention a pour objet un dispositif de contrôle de validité des pièces de monnaie comprenant un capteur sensible, lors du passage des pièces, à leurs caractéristiques, et un détecteur, associé au capteur, émettant un signal différent selon chaque type de pièces, caractérisé par le fait que - ledit capteur comporte deux organes, disposés à la suite l'un de l'autre sur un trajet unique desdites pièces délimité par un couloir, constitués respectivement par un transformateur haute fréquence, dont l'entrefer est délimité par des ferrites en E, et un bobinage , alimentés respectivement par une première et une seconde sources d'énergie de fréquence différente, chacun de ces organes étant disposé symétriquement sur ledit couloir, - ledit détecteur comporte, d'une part, un détecteur de variation d'amplitude du signal transmis aux bornes du secondaire dudit transformateur et un premier ensemble de circuits à seuils reliés audit détecteur de variation d'amplitude, les seuils de chaque circuit de ce premier ensemble étant réglés dt pait et d'au. e d'une valeur nominale définie pour chaque type de pièces en fonction de ses caractéristiques dimensionnelles et, d'autre part, un discriminateur de fréquence relié à ladite seconde source d'énergie d'aIimentation du bobinage et un second ensemble de circuits à seuils reliés audit discriminateur de fréquence, les seuils de chaque circuit de ce second ensemble étant réglés de part et d'autre d'une valeur nominale définie pour chaque type de pièces en fonction de leur nature, - et qu'il comporte,en outre, un circuit logique comprenant des portes ET chacune reliées à deux circuits à seuils, respectivement des premier et second ensembles, correspondant à un même type de pièces, et une porte OU reliée auxdites portes ET et transmettant un signal de reconnaissance desdites pièces. D'autres caractéristiques et avantages de ce dispositif apparaitront au cours de la description donnée ci-après en regard du dessin ci-annexé dans lequel: - la figure 1 représente schématiquement le dispositif selon l'invention. - la figure 2 représente en perspective le moyen de guidage des pièces et les organes associés sensibles au passage des pièces, - la figure 3 représente les signaux délivrés par le dispositif au cours de son fonctionnement, - la figure 4 représente un mode de réalisation d'un organe de la figure i Dans la figure 1, on a représenté schématiquement le dispositif de contrôle de validité de pièces de monnaie selon l'invention. Il comporte un guide 1 recevant les pièces les unes à la suite des autres ; ce guide 1 est de section rectangulaire dimensionnée de manière à permettre le passage des pièces de plus grand diamètre et de plus grande épaisseur utilisables.Le guide ] est mis en communication, soit avec un organe d'encaissement 11, soit avec un organe 12 de restitution des pièces, par un volet 13 commandé venant obturer l'entrée de l'un des organes tout en assurant l'ouverture de l'autre. Un organe de préencaissement non représenté peut relier le guide 1 et les organes de restitution ou d'encaissement il et 12-. Le guide 1 est équipé d > un capteur formé par deux organes appelés premier capteur 2 sensible essentiellement aux dimensions des pièces successives pendant leur passage à son niveau et second capteur 4 sensible essentiellement à la nature du matériau des pièces lors de leur passage à son niveau. Ces premier et second capteurs 2 et 4 sont disposés à la suite l'un de l'autre sur le trajet des pièces. Le premier capteur 2 est constitué par un transformateur haute fréquence ayant un entrefer de la largeur du guide 1 le traversant, le primaire 21 et le secondaire 22 de ce transformateur étant disposés de part et d'autre du guide 1 la structure de ce transfgrmateur sera décrite plus en détail en regard de la figure 2. Le primaire 21 est alimenté en haute fréquence, comprise entre 500 et 1500 kHz, par un oscillateur 20 stabilisé en amplitude accordé par exemple sur 1 MHz.La variation d'énergie transmise aux bornes du secondaire 22 de ce transformateur lors du passage d'une pièce dans l'entrefer du transformateur, est détectée par un détecteur monoalternance constitué par une diode 23 montée en contre-reaction sur un amplificateur opérationnel 24 ayant ses entrées reliées aux bornes du secondaire 22 du transformateur et reliées l'une à l'autre par deux diodes 25 et 26 montées tête-bêche. Ce montage de la diode 23 en contre-réaction sur l'amplificateur opérationnel 24 permet de minimiser l'influence du seuil de la diode 23 devant le signal détecté qui est de faible valeur, le passage d'une pièce provoquant une variation du signal de l'ordre d'une centaine de mV. Un amplificateur 27 relié à la diode 23 amplifie le signal détecté et l'applique à une mémoire analogique 28, non représentée en détail, mais pouvant être constituée par un condensateur chargé à travers une diode à la tension de crête du signal amplifié en 27. En vue du traitement du signal en mémoire, décrit ci-après, la mémoire 28 est reliée à un organe de lecture 29, constitué par un amplificateur opérationnel, à haute résistance d'entrée, dont les entrées sont reliées respectivement à l'entrée et à la sortie de la mémoire analogique 28. Le signal détecté délivré à la sortie de la diode 23 est également destiné à assurer une stabilisation d'amplitude de l'oscillateur d'alimentation 20. Un filtre RC, à résistance 30 relié à la diode 23 et à condensateur 31 relié à la masse, présentant une grande constante de temps, applique le signal détecté sur une entrée d'un amplificateur opérationnel 32 recevant sur surfl'autTe entrée un signal de référence indiqué en 33. Le signal de correction issu de la comparaison par l'amplificateur opérationnel 32 de ses deux signaux d'entrée agit, sur l'oscillateur 20, à travers un organe de contrôle de la contre-réaction qui lui est appliquée en 35.Dans 'la figure 1, la sortie de l'amplificateur opérationnel 32 est reliée à travers la résistance drain-source d'un transistor à effet de champ 34 contrôlant cette contre-réaction appliquée à l'oscillateur 20, bien entendu en pratique, cette résistance drain-source est shuntée par un circuit, résistancecondensateur en parallèle, non représenté dans ce schéma synoptique. Le second capteur 4 est disposé à la suite du capteur 2 sur le guide 1 .des pièces. il est constitué par une bobine 41 dont les enroulements entourent le guide 1, cette bobine est alimentée par un oscillateur 40 stabilisé en fréquence, accordé sur.une fréquence nettement différente et inférieure à celle de l'oscillateur d'alimentation 20 du premier capteur. La fréquence d'alimentation de la bobine 41 sera choisie comprise entre 50 et 150 kllz, l'oscillateur 40 sera par exemple accordé sur 100 kHz. Dans la réalisation pratique, cette bobine 41 fait partie de l'oscillateur 40 et est associée à un condensateur 42 sur lequel elle est montée en parallèle. Un détecteur 43, constitué par un discriminateur de fréquence est associé à ce capteur 4. Ce discriminateur de fréquence est relié à la sortie de l'oscillateur 40 et détecte une variation de sa fréquence d'accord initiale, une modification de sa fréquence d'accord étant provoquée par le passage d'une pièce à l'intérieur de la bobine 41. Cette variation de fréquence d'accord peut être de l'ordre de quelques centaines de Hz à quelques kHz, aussi un discriminateur très stable et très linéaire sera utilisé. La figure 4 représente à titre d'exemple, un mode de réalisation d'un tel discriminateur de fréquence. Le signal détecté par le discriminateur de fréquence 43 est faiblement amplifié dans llampli- ficateur 44 qui l'applique à une mémoire analogique 45 de même type que la mémoire 28 permettant le traitement de ce signal. Le signal détecté et amplifié en 44 est aussi utilisé pour assurer la stabilisation en fréquence de l'oscillateur d'alimentation 40. La sortie de l'amplificateur 44 est reliée à une première entrée d'un amplificateur opérationnel 46 recevant sur sa seconde entrée un signal de référence indiqué en 47. Le signal de correction, issu de la comparaison effectuée par l'amplificateur opérationnel 46 de ses deux signaux d'entrée, est appliqué, en 50 à l'oscillateur 40, à travers un filtre RC à résistance 48 et condensateur 49, ayant une grande constante de temps. Le dispositif sélecteur des pièces comporte en outre des moyens de traitement des signaux détectés par les capteurs 2 et 4 et mis en mémoire respectivement en 28 et 45. Les moyens de traitement des signaux comportent un premier ensemble 5 de circuits à seuils reliés à la mémoire 28 et un second ensemble 6 de circuits à seuils reliés à la mémoire 45. Dans ces ensembles 5 et 6 les circuits à seuils 5l, 52, 53 et 61, 62, 63 représentés sont de même type connu ; ils sont chacun constitués par un détecteur présentant un seuil haut et un seuil bas réglables et présentant une fourchette de tolérance ajustable pour chacun de ces seuils, de manière à rendre ajustable l'écartement de ces deux seuils haut et bas de part et d'autre d'une valeur nominale définie pour chaque type de pièces utilisables.Dans chacun de ces ensembles, chacun des circuits à seuils correspond à un des types de pièces utilisables, ltécartement variable des seuils haut et bas d'un circuit permet d'agrandir ou de rétrécir la plage de reconnaissance d'une pièce dont la valeur nominale est définie. Le dispositif comporte en outre un circuit de validation des signaux délivrés par les circuits des ensembles 5 et 6, constitué par un premier monostable 70 excité par l'amplificateur opérationnel 29. Cet amplificateur opérationnel 29 compare les signaux qu'il reçoit, il bascule lors de la décroissance de son signal de sortie provoquée par l'apparition d'un signal fugitif de détection délivré par l'amplificateur 27 lors du passage d'une pièce dans le capteur 2. Cet amplificateur opérationnel 29 constitue un détecteur de passage de pièces dans le capteur 2. le monos table 70 est choisi de durée légèrement supérieure au temps de passage de chacune des pièces du capteur 2 au capteur 4. Ce monostable 70 est destiné à valider les signaux délivrés par les circuits à seuils des ensembles 5 et 6. Un circuit logique de reconnaissance de pièces est associé aux circuits à seuils des ensembles 5 et 6. Les circuits à seuils affectés à la détection de passage d'un même type de pièce sont reliés à une porte ET. Ainsi une porte ET 71 reçoit les signaux délivrés par les circuits à seuils 51 et 61 par exemple, une porte ET 72 reçoit les signaux délivrés par les circuits à seuils 52 et 62, et une porte ET 73 les signaux délivrés par les circuits à seuils 53 et 63. La sortie du monostable 70 est également reliée à une troisième entrée de chacune des portes ET 71, 72 et 73 en vue de valider les signaux issus de ces circuits à seuils lorsqu'il est déclenché. Une porte OU 74 est reliée aux sorties de ces portes ET 71, 72 et 73, elle délivre sur sa sortie un signal de reconnaissance de chacune des pièces. Le monostable 70- est relié à un second monostable 75 déclenché par le front de retombée du monostable 70. Le monostable 75 est de faible durée ; le signal du monostable 75 assure la commande de remise à zéro des mémoires 28 et 45. les informations de reconnaissance de pièces issues de -la porte OU 74 et les informations de passage d'une pièce au droit du capteur 2 issues de l7ampli- ficateur opérationnel 29 sont exploitées dans un organe 76, par exemple du type à détection de coincidence de comptage de ces informations, en vue de commander le volet 13 pour permettre l'encaissement ou la restitution d'une pièce ou d'une suite de pièces. Dans la figure 2, on a représenté la portion du guide 1 équipée des premier et second capteurs 2 et 4. Le guide 1 est de préférence réalisé en une matière plastique chargée, il permet le passage de tous les types de pièces utilisables, une pièce de 5 francs correspondant par exemple aux pièces de plus grande dimension utilisables a été représentée dans cette figure après avoir traversé les capteurs 2 et 4, tandis qu'une pièce de 1 franc est présente à l'entrée. Le capteur 2 sensible-essentiellement aux dimensions des pièces comporte des ferrites en E 15 et 16 disposés en regard l'un de l'autre, et de part et d'autre du guide 1, sur toute la largeur du guide 1.En pratique, compte tenu des dimensions des ferrites en E actuellement commercialisées et du diamètre maximal des pièces utilisables déterminant la largeur du guide 1, on utilisera, ainsi que représenté dans la figure 2, de chaque côté du guide 1, trois ferrites en E accolées. Les enroulements primaires et secondaires 21 et 22 du transformateur haute fréquence, constituant le capteur 2, sont portés par les branches centrales des deux groupes de trois ferrites. Ces deux groupes de trois ferrites sont maintenues l'un par rapport à l'autre et sur le guide 1 par un blindage non représenté. L'utilisation, sur le capteur 2 sensible aux dimensions des pièces, des ferrites 15 et 16 et leur disposition par rapport au guide 1, rend le signal détecté, lors du passage d'une pièce, indépendant de la position de la pièce dans l'entrefer ainsi constitué du transformateur 21, 22. Dans la figure 2, on a également représenté le capteur 4 sensible essentiel lement à la nature des pièces, constitué par le bobinage 41 traversé par le guide 1 et disposé à la suite du transformateur 21-22. Dans la figure 3, les diagrammes représentés illustrent le fonctionnement du dispositif de contrôle de pièces, Dans cette figure, le diagramme a représenté le signal détecté par le capteur 2 et délivré par llamplificateur 27. Le signal mis en mémoire en 28 est représenté dans le diagramme b. Le diagramme c représente le signal détecté par le capteur 4 et délivré par llamplificateur 44 ; le signal correspondant mis en mémoire en 45 est représenté dans le diagramme d. Le monostable 70 est déclenché au cours de la décroissance du signal de détection délivré par l'amplificateur 27 au cours du passage de la pièce au droit du capteur 2. Le signal qu'il délivre est représenté dans le diagramme e, sa durée est choisie légèrement supérieure au temps nécessaire à l'apparition d'un signal issu du capteur 4, quel que soit le type de pièces utilisables. La durée de ce signal sera par exemple choisi de 100 ms. La fin de ce signal déclenche le second monostable 75 dont le signal de faible période est représenté en f, sa durée est par exemple de l'ordre de 2 ms. Le circuit à seuils de ensemble 5 dont la fourchette comprend le signal en mémoire dans 28 délivre un signal de reconnaissance pendant la durée du signal présent dans la mémoire, le circuit 51 par exemple délivre le signal du diagramme b ; de manière analogue le circuit à seuils de l'ensemble 6 dont la fourchette comprend le signal en mémoire dans 45 délivre un signal de reconnaissance pendant la durée du signal présent dans la mémoire, le circuit 61 par exemple délivre le signal du diagramme d. La présence des deux signaux à la sortie d'une paire de circuits à seuils, tels que 51-61 affectés à la reconnaissance d'un type de pièces, pendant la durée du signal issu du monostable 70, provoque l'apparition d1un signal représenté dans le diagramme g, de validité d'une pièce à la sortie de la porte OU 74. Ce signal apparait avant la remise à zero des mémoires 28 et 45. L'absence de signal sur la sortie de la porte OU pendant la durée du signal issu du monostable 70 signifie que la pièce, introduite dans le guide et dont le passage a été détecté et a commandé le monostable 70, n'appas été "reconnue" par l'un et/ou l'autre des deux circuits à seuils associés par llune des portes ET 71, 72, 73. Une telle pièce sera considérée comme non acceptable. Les variations de fréquence détectées par le capteur 4 sont faibles, par exemple de l'ordre de 1 kHz pour un oscillateur accordé sur 100 kHz, le discriminateur de fréquence 43 sera nécessairement très stable et très linéaire. La figure 4 donne, à titre d'exemple, le schéma d'un discriminateur de fréquence pouvant être utilisé. L'oscillateur 40 accordé sur la fréquence initiale, choisie ici de 100 kHz, est relié à travers un filtre 80, de type LC à deux cellules, à bande passante étroite par exemple comprise entre 95 et 105 k Hz. Ce filtre purifie le signal issu de I'oscillateur, ce signal est amplifie dans un amplificateur 81 relié au filtre 80 et appliqué d'une part sur un premier filtre double T 82, de haute stabilité, et d'autre part sur un second filtre double T 83 de haute stabilité. Ces filtres 82 et 83 sont de type connu, le filtre 82 est calé sur la fréquence d'accord de l'oscillateur 40 en l'absence de pièces au droit du capteur 4, le filtre 83 est légèrement décalé, par exemple de I kHz, sur cette fréquence d'ac cord de l'oscillateur 40. La sortie de chaque filtre 82 ou 83 est reliée à travers un condensateur de découplage 84 ou 85 à un amplificateur 86 ou 87 connecté à un des circuits détecteurs 88 et 89 à diodes. Un amplificateur opérationnel à grand gain 90, monté en comparateur, est relié aux circuits détecteurs 88 et 89. La sortie de l'amplificateur 90 est reliée directement à la mémoire 45. Le montage différentiel des deux circuits à filtres doubles T 82 et 83, de haute stabilité, à accords décalés l'un de l'autres permet un rejet remarquable des parasites et aussi une détection d'une variation de fréquence de quelques Hz sur une fréquence initiale d'accord de 100 kHz. La présente invention a été décrite en regard d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple. il est évident que sans sortir du cadre de cette invention, il est possible d'y ajouter des modifications de détail et/ou remplacer certains moyens par d'autres moyens techniquement équivalents. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de contrôle de validité de pièces de monnaie comprenant un capteur sensible, lors du passage des pièces à leurs caractéristiques, et un détecteur, associé au capteur, émettant un signal différent selon chaque type de pièces, caractérisé par le fait que - ledit capteur comporte deux organes, disposés à la suite l'un de l'autre sur un trajet unique desdites pièces délimité par un couloir, constitués respectivement par un transformateur haute fréquence, dont l'entrefer est délimité par des ferrites en E, et un bobinage alimentés respectivement par une première et une seconde sources d'énergie de fréquence différente, chacun de ces organes étant disposes symétriquement sur ce couloir, - ledit détecteur comporte, d'une part, un détecteur de variation d'amplitude du signal transmis aux bornes du secondaire dudit transformateur et un premier ensemble de circuits à seuils reliés audit détecteur de variation d'amplitude, les seuils de chaque circuit de ce premier ensemble étant réglés de part et d'autre d'une valeur nominale définie pour chaque type de pièces en fonction de ses caractéristiques dimensionnelles, et d'autre part, un discriminateur de fréquence relié à ladite seconde source d'énergie d'alimentation du bobinage et un second ensemble de circuits à seuils reliés audit discriminateur de fréquence, les seuils de chaque circuit de ce second ensemble étant reglés de part et d'autre d'une valeur nominale définie pour chaque type de pièces en fonction de leur nature, - et qu'il comporte, en-outre, un circuit logique comprenant des portes ET dont deux entrées de chacune sont reliées à deux circuits à seuils, respectivement des premier et second ensembles, correspondant à un même type de pièces, et une porte OU reliée auxdites portes ET et transmettant un signal de reconnaissance desdites pièces. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdites ferrites en E sont disposées, en regard l'une de l'autre, de part et d'autre du trajet des pièces et portent respectivement sur leurs branches centrales les enroulements primaires et secondaires du transformateur. 3/ Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que lesdites première et seconde sources d'énergie sont constituées respectivement par un premier et un second oscillateurs, accordés sur des fréquences différentes. 4/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit premier oscillateur est raccordé sur une fréquence comprise entre 500 et 1500 Hz et sta bilisé en amplitude par un signal de correction délivré par un premier comparateur recevant un premier signal de référence et relié, à travers un filtre RC à grande constante de temps, audit détecteur de variation d'amplitude. 5/ Dispositif séton l'une des revendications 3 et 4, caractérisé par le fait que ledit second oscillateur est raccordé sur une fréquence comprise entre 100 et 500 Hz et stabilisé en fréquence par un signal de correction délivré, à travers un filtre RC à grande constante de temps, par un second comparateur recevant un second signal de référence et relié audit discriminateur de fréquence. 6/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il comporte une première et une seconde mémoires analogiques connectées respectivement, à travers des amplificateurs, entre ledit détecteur de variation d'amplitude et ledit premier ensemble de circuits à seuils, et entre ledit discriminateur de fréquence et ledit second ensemble de circuits à seuils. 7/ Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'il comporte un circuit de commande-de validation de reconnaissance de pièces comportant un premier monos table de période légèrement supérieure au temps de passage de chacune des pièces entre les deux organes du capteur, déclenché par un détecteur de présence de pièces au niveau du premier des organes du capteur rencontré par les pièces et dont la sortie est reliée à une entrée 'supplémentaire de chacune des portes ET du circuit logique. 8/ Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'il comporte un second monostable déclenché, par ledit premier monostable et de faible période, commandant la remise à zéro desdites mémoires analogiques. 9/ Dispositif selon l'une des revendications 3 à 8, caractérisé par le fait que ledit discriminateur de fréquence comporte un filtre, à bande passante étroite centrée sur la fréquence d'accord du second oscillateur, connecté à un comparateur de grand gain, d'une part à travers un premier filtre double T, de haute stabilité à fréquence d'accord calée sur la fréquence d'accord dudit oscillateur, relié à un détecteur à travers un premier amplificateur, et d'autre part-, à travers un second filtre double T de haute stabilité, à fréquence d'accord légèrement décalée par rapport à celle dudit premier filtre double T, relié à un deuxième détecteur à travers un second amplificateur.