FR 2628240 A1 19890908 FR 8902804 A 19890303 (d RÉPUBLIQUE FRAN AISE N de publication 2 628 240 (Aà n'utiliser que pour les INSTITUT NATIONAL commandes de reproduction) - *DE LA PROPRIÉ=TÉ INDUSTRIELLE DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE N d'enregistrement national 89 02804 PARIS Q Int C4I' G 07 D 5/08. @ DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1 ) Date de dépôt: 3 mars 1989. Q Demandeur(s): MITSUBISHI JUKOGYO KABUSHIKI KAISHA.- JP. ) Priorité: JP, 7 mars 1988, n 52967/1988. Inventeur(s): Riichiro Yamashita, Takasago Research & Development Center Mitsubishi Jukogyo KK Date de la mise à disposition du public de la demande: BOPI " Brevets " n 36 du 8 septembre 1989. _ Références à d'autres documents nationaux appa- rentés: i@) Titulaire(s): ( Mandataire(s): Cabinet Claude Rodhain, Conseils en Brevets d'invention. Discriminateur de pièces. L'invention concerne un discriminateur de pièces. L'objec- tif de l'invention est de fournir un discriminateur de pièces capable de discriminer des pièces qui ont la même impédance et qui ne pourraient pas être discriminées par un discrimina- teur conventionnel., Cet objectif est atteint à l'aide d'un discriminateur de pièces 3 2,5 incluant un circuit de discrimination de niveau d'impédance constitué d'un montage en pont 5 incluant une bobine de. détection 2, une bobine de référence 3 et un circuit de rl'-, d. compensation 4, un oscillateur 6, un amplificateur réglable 7, - LIZ ç -, j un filtre passe-bas 8 pour détecter une composante basse À t1 I fréquerice d'une variation d'une tension proportionnelle à une ' 1 2b 15- valeur absolue d'une variation d'une impédance quand une ' t O pièce passe à travers la bobine de détection 2, et un compara- dt teur 9 pour discriminer un niveau de tension de la variation N d'impédance, discriminateur caractérisé en ce qu'il comprend 00 un dispositif de décalage de phase 10, des détecteurs de phases 11 a, 11 b. des filtres passe-bas 12a, 12b, un calculateur de différence de phase 13, et un circuit logique 15. IN O Vente des fascicules à 'IMPRIMERIE NATIONALE, 27. rue de la Convention75732 PARIS CEDEX 15 LI D Vente des fascicules à I'IMPRIMERIE NATIONALE, 27, rue de la Convention-- 75732 PARIS CEDEX 15 1. ,Vv2628240 Discriminateur de Dièces La présente invention est relative & un discriminateur de pièces qui s'applique à un collecteur de charges automatique et similaire et plus particulièrement pour l'amélioration de la capacité de discrimination de pièces. Jusqu'ici, diverses propositions ont été faites concernant une méthode et un appareil de sélection de pièces. Dans un discriminateur de pièces décrit dans, par exemple, la demande de brevet japonais publiée SHO 49-11 9696, on fait tomber une pièce de manière oblique dans un champ magnétique intense à une vitesse initiale constante de sorte que des courants de foucault soient engendrés dans la pièce par le champ magnétique intense. Une interaction entre les courants de foucault et le champ magnétique intense créée une puissance de freinage qui modifie un trajet de la pièce. Ce discriminateur de pièces utilise le fait que la modification du trajet est dépendante de la conductivité.de la pièce. - Un appareil de sélection de pièces décrit dans le document de brevet japonais JP 58-56154 utilise deux bobines conportant chacune un entrefer différent entre une pièce et la bobine pour détecter des variations de phase à la même fréquence dans les deux bobines à cause de la pièce de sorte que la pièce est identifiée sur la base des variations de phase obtenues à partir des bobines de détection pour sélectionner la pièce par un ET logique des deux signaux d'identification. Un appareil de sélection de pièces décrit dans le document de brevet japonais JP 60-58 514 sélectionne une pièce sur la base d'un rapport d'une inductance d'une bobine de détection à haute gamme de fréquence dans le cas ou il n'y a pas de pièce et d'une inductance de la bobine dans le cas ou il y a la pièce. Jusqu'ici, un appareil de sélection de pièces conventionnel emploi un montage en pont incluant une bobine de détection et une bobine de référence pour sélectionner une pièce sur la base d'une variation de l'impédance de celle-ci. Un tel appareil de sélection de pièces est représenté dans une portion entourée par une ligne en trait interrompu de la figure 1. L'appareil de sélection de pièces comprend un montage en pont 5 incluant une bobine de détection 2, une bobine de référence 3 et un circuit de compensation 4, un oscillateur 6 qui fournit un courant haute fréquence au circuit de compensation 4, un amplificateur réglable 7 qui amplifie un courant en sortie du montage en pont , un filtre passe bas 8 qui détecte un composant basse fréquence de la variation de courant en sortie du montage en pont 5 qui est proportionnel à une variation d'une impédance de la bobine de détection 2 quand une pièce passe à l'intérieur d'un champ magnétique et un comparateur 9 qui discrimine un niveau de courant en sortie du montage en pont 5. Le discriminateur de pièces discrimine un type de pièce seulement sur la base d'une grandeur du courant en sortie du montage en pont et en conséquence il y a un problème du fait que le discriminateur à une tendance à discriminer par erreur une pièce différente possédant une forme différente et constituée d'une matière différente. La figure 2 est un diagramme représentant une caractéristique d'impédance des pièces. En ce référant à la figure 2, le problème dans l'appareil de l'art antérieur est décrit en détail. Une impédance Z d'une bobine peut être décomposée en une partie réelle X (résistance) et une partie imaginaire Y (réactance) et un rapport des deux 3 2628240 parties X et Y qui est 1/tangente (X/Y) = ou est une phase. L'impédance peut être exprimée par une grandeur d'une valeur absolue et la phase. Za, Zb, Zc et Zd représentent des variations d'impédance des pièces a, b, c et d, respectivement. Les variations de l'impédance Za, Zb et Zc des pièces a, b et c constituées de la même matière et possédant des diamètres différents, respectivement, sont tracées sur le plan complexe avec une phase sensiblement identique e 1, tandis que la variation d'impédance Zd de la pièce D constituée d'une matière différente de celle des pièces a, b et c est tracée sur le plan complexe avec une phase e 2 différente de la phase e 1. Les variations d'impédance Za, Zb, Zc et Zd sont en tension de sortie du montage en pont 5. En conséquence, comme visible en figure 2, il n'y a pas de problème dans le cas ou les valeurs absolues des variations d'impédance telles que, Za, Zb, Zc sont différentes l'une de l'autre. Cependant, quand les valeurs absolues des variations d'impédance telles que Za et Zd sont sensiblement identiques les pièces b et d ne sont pas discriminées ce qui a pour effet une discrimination fausse même si les pièces sont discriminées seulement sur la base des valeurs absolues de l'impédance, c'est-à-dire, des niveaux de tension. Un objet de la présente invention est de fournir un discriminateur de pièces possédant une capacité de discrimination excellente et qui peut discriminer exactement des pièces qui ont la même impédance et qui ne pourraient pas être discriminées par un discriminateur conventionnel. Afin d'atteindre l'objectif ci-dessus, le discriminateur de pièces selon la présente invention comprend, en plus du circuit de discrimination d'impédance conventionnel, un dispositif de décalage de phases pour engendrer une tension en phase et une tension déphasée de pi/2 en phase tandis qu'une tension de l'oscillateur du montage en pont est supposé à une tension de référence, un détecteur de phases pour détecter une composante en phase et une composante déphasée de pi/2 à partir d'une tension en sortie de l'amplificateur réglable fournie avec la sortie du montage en pont, un filtre passe bas pour couper une composante haute fréquence dans la tension en phase et la tension déphasée de pi/2 et détecter seulement un composant basse fréquence de variation d'une tension qui varie quand la pièce passe à travers la bobine de détection, un calculateur de phases pour calculer une phase d'une tension de variation d'impédance du fait de la pièce sur la base de la tension de la composante en phase et la tension de la composante déphasée de pi/2 fournies par le filtre passe bas, et un circuit logique pour effectuer l'opération logique ET sur une sortie du circuit de discrimination de niveau d'impédance et sur une sortie du calculateur de phases. En plus de la discrimination en sortie sur la base de la variation d'impédance de l'art antérieur, la sortie de discrimination sur la base de la variation de phase est obtenue pour discriminer un type de pièce par le produit logique des deux sorties. En conséquence, une discrimination exacte du type de pièce peut être obtenue pour une pièce d'un type qui ne peut être discriminé dans l'art antérieur puisque l'impédance est identique bien que la phase soit différente. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'un mode de réalisation préférentielle de l'invention et des dessins annexés dans lesquels: - La figure 1 est un schéma bloc représentant une configuration de circuits d'un discriminateur de pièces selon un mode de réalisation de la présente invention; ; V2628240 - La figure 2 est un diagramme représentant une caractéristique d'impédance des pièces; - La figure 3 est un diagramme explicitant les composantes de phase d'une tension en sortie du montage en pont. La figure 1 est un schéma bloc représentant une configuration d'un discriminateur de pièces selon un mode de réalisation de la présente invention. Comme décrit ci-dessus, le circuit délimité par une ligne en trait interrompu 1 est le circuit de discrimination d'impédance possédant la même configuration que celui de l'art antérieur. C'est-à-dire, la référence numérique 2 représente la bobine de détection, 3 la bobine de référence, 4 le circuit de compensation, qui constituent le montage en pont 5. Une référence numérique 6 représente l'oscillateur qui fourni une tension haute fréquence au montage en pont 5. Le montage en pont 5 régle le circuit de compensation 4 pour positionner une sortie (une sortie intermédiaire entre la bobine de détection 2 et la bobine de référence 3) du montage en pont 5a zéro quant il n'y a pas de pièce à l'intérieur du champ magnétique engendré par la bobine de détection 2. Dans l'état réglé, quand une pièce arrive dans la bobine de détection 2, la bobine de détection 2 produit une variation de l'impédance de celle-ci selon la forme et la matière de la pièce et on modifie une tension en sortie du montage en pont 5 proportionnellement à la variation d'impédance. L'amplificateur réglable 7 sélectionne une composante de fréquence d'une tension en sortie du montage en pont 5 pour éliminer une autre composante de bruit et amplifie la sortie du montage en pont. Le filtre passe bas 8 coupe une composante haute fréquence qui est fournie au montage en pont 5 et détecte une variation d'une tension basse fréquence engendrée due à la pièce opposée à la bobine de détection 2. Puisque la grandeur de la tension produite par le filtre passe bas 8 est différente, en fonction du type de pièce (forme et matière), le comparateur 9 discrimine le type de pièce par un niveau de discrimination réglé à cet effet. D'autre part, un dispositif de décalage de phase 10 est alimenté avec une tension de l'oscillateur 6 constituant la source de courant du montage en pont et engendre une tension en phase et une tension déphasée de pi/2 qui sont fournies au détecteur de phase lla et llb, respectivement. Les détecteurs de phase l1a et llb sont aussi alimentés avec une sortie en tension EZ produite par l'amplificateur réglable 7 et la décompose en une composante en phase (partie réelle d'une impédance) et une composante déphasée de pi/2 (une partie imaginaire d'une impédance). La figure 3 représente la tension en sortie EZ décomposée selon la composante en phase et la composante déphasée de pi/2. En supposant que la tension de sortie EZ est produite par l'amplificateur réglable 7 quand une pièce est opposée à la bobine dé détection 2, le détecteur en phase lla produit une composante en phase EX de la tension EZ et le détecteur de phases pi/2 produit une composante EY déphasée de pi/2. Les composantes EZ et EY correspondent à la partie réelle et à la partie imaginaire de l'impédance représentée en figure 2, respectivement. Puisque les composantes EX et EY contiennent une composante haute fréquence, les composantes EX et EY sont fournies aux filtres passe bas 12a et 12b, respectivement, pour détecter des composantes basse fréquence de celles-ci (variation quand la pièce passe à travers la bobine de détection 1) et sont décomposées en une tension de partie réelle X et une tension de partie imaginaire Y pour être mesurées, respectivement. Les tensions de parties 7. -2628240 réelles et imaginaires X et Y sont fournies à un calculateur de différence de phases 13 qui calcule une phase @ = 1/tangente (Y/X) à partir d'un ratio de celle-ci. La phase calculée t est modifiée par rapport à une variation de la forme et de la matière de la pièce. La phase e est classifiée par un comparateur 14 et est fournie à un circuit. Iogique 15 qui calcule un produit logique de la sortie du comparateur 14 et du niveau d'impédance, c'est-à-dire, la sortie produite par le comparateur 9 pour discriminer un type de pièce. Comme exemple, les équations logiques pour les pièces a, b, c et d représentées en figure 2 sont données par: A = Za xel B = Zb x 1 C = Zc xei D = Zd x62 En conséquence, les pièces b et d possédant la même variation d'impédance, c'est-à-dire, Zb équivalent à Zd peuvent être discriminées de façon extrêmement exacte à partir du résultat du produit logique de phase e et de la sortie du comparateur 9 bien que les pièces b et d ne pouvaient être discriminées dans l'art antérieur. Il est évident, que les niveaux d'impédance Za, Zb, Zc et Zd et les phases &1 et G2 -sont discriminés par les comparateurs 9 et 14 respectivement, dans lesquels on a fourni les zones de positionnement respectives. Ainsi, le discriminateur de pièces selon la présente invention discrimine une pièce sur la base d'une position sur le plan d'impédance complexe du signal en sortie du circuit. La présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation et différentes modifications 8 2628240 pourront être ajoutées sans pour cela sortir du cadre de la présente. invention. Selon la présente invention, puisque la discrimination de pièces est réalisée sur la base du produit logique du niveau d'impédance et de l'information de phase de l'impédance, la discrimination peut être obtenue exactement pour une pièce d'un type différent qui ne pouvait être discriminée par des moyens de discrimination conventionnels utilisant seulement le niveau d'impédance. 9 2628240 REVENDICATIONS. 1) Discriminateur de pièces incluant un circuit de discrimination de niveau d'impédance constitué d'un montage en pont (5) incluant une bobine de détection (2), une bobine de référence (3) et un circuit de compensation (4), un oscillateur (6) pour fournir une tension haute fréquence au montage en pont (5), un amplificateur réglable (7) pour amplifier une tension en sortie du montage en pont (5), un filtre passe bas (8) pour détecter une composante basse fréquence d'une variation d'une tension proportionnelle à une valeur absolue d'une variation d'une impédance quand une pièce passe à travers la bobine de détection (2), et un comparateur (9) pour discriminer un niveau de tension de la variation d'impédance, discriminateur caractérisé en qu'il comprend un dispositif de décalage de phase (10) pour produire une tension en phase et une tension déphasée de pi/2 en fonction d'une tension d'oscillation de l'oscillateur (6), des détecteurs de phases (11a, 1lb) pour détecter une composante en phase et une composante déphasée de pi/2 provenant d'une tension en sortie de l'amplificateur réglable (7) sur la base de la tension en phase et de la tension déphasée de pi/2 produite par ledit dispositif de décalage de phase (10), respectivement, des filtres passe bas (12a, 12b) pour couper les composantes haute fréquence provenant de la tension de la composante en phase et de la tension de la composante déphasée de pi/2, respectivement, pour détecter une composante basse fréquence d'une variation d'une tension quand la pièce passe à travers la bobine de détection (2), un calculateur de différence de phase (13) pour calculer une différence de phase d'une variation d'impédance par la pièce sur la base de la tension de la composante en phase et de la tension de la composante déphasée de pi/2 produite à partir desdits filtres passe bas (12a, 12b), respectivement, et un circuit logique (15) pour calculer un produit logique d'une sortie du circuit de discrimination de niveau d'impédance et d'une sortie dudit calculateur de différence de phase. * 1t2 * 2628240 c') -I (9 i b-! O té CM ( C\. _ FIG. 2 H H c,. H Z: o PARTIE REELLE (X) FIG. 3 rFZ OS ":Ey _ Ez N I /A I_ O0 Ex COMPOSANTE EN PHASE (X)