DK158419B - Apparat til detektion af stivheden af et ark - Google Patents

Description

i

DK 158419B

Opfindelsen angår et apparat til bestemmelse af stivheden af et ark og er især anvendelig i forbindelse med papirark, såsom pengesedler og andre dokumenter.

5 Stivheden af et sådant ark er en pålidelig indikation for arkets tilstand, d.v.s. om arket er slidt og krøllet, og appa-ratet ifølge den foreliggende opfindelse til bestemmelse af stivheden af et ark er karakteristisk ved, at det omfatter organer til at transportere arket langs en behandlingsbane, 10 bøjningsorganer til på et givet sted af banen kontinuert at bøje arket under dens bevægelse forbi dette sted, en mikrofon indrettet til at reagere på støj frembragt af arket, når det bøjes, og organer som kan reagere på et støjsignal fra mikrofonen til at angive arkets stivhedsgrad.

15 I det følgende omtales arket som en pengeseddel eller blot som en seddel.

Sedlen eller dokumentet gives fortrinsvis en krumning i ét 20 plan og påvirkes derefter således, at den bøjer kontinuert i et ortogonalplan. I en foretrukken udførelsesform for appara-tet omfatter bøjningsorganerne og transportørorganerne en roterende tromle og organer til at føre sedlen hen til og bort fra tromlen og til at vikle sedlen omkring en del af tromlens 25 omkreds, således at sedlen bibringes en krumning som kontinuert ændres langs sedlens længde.

For at give sedlen den nævnte krumning i ét plan, har tromlen fortrinsvis en radius, som varierer langs dens akse, idet bøj-30 ningsorganerne tvinger sedlen til at antage den uregelmæssige form af tromlens overflade for at forøge forvridningen af sedlen, når den passerer omkring tromlen.

Tromlen kan have en konkav spolelignende overflade, således at 35 sedlen deformeres ved krumning både i tromlens aksiale og radiale planer, medens den passerer omkring tromlen.

DK 158419 B

2

Organerne til at føre sedlen omkring tromlen omfatter fortrinsvis et indvendigt og et udvendigt bælte indrettet på hver sin side af sedlen til at gribe sedlen, hvilke bælter har en bredde mindre end tromlens længde, og hvor det indvendige 5 bælte er i drivende forbindelse med tromlens overflade.

Opfindelsen skal i det følgende forklares nærmere ud fra en udførelsesform for opfindelsen og under henvisning til de ledsagende tegninger, hvor 10 fig. 1 (a) viser et apparat ifølge opfindelsen set fra enden, fig, 1 (b) samme apparat set fra siden, 15 fig. 2 et blokdiagram over apparatets elektriske kredsløb, fig. 3 en kurve over mikrofonspændingen, som funktion af tiden for tre forskellige former for sedler, der passerer gennem ap-paratet, 20 fig. 4 et kredsløbsdiagram af en forforstærker af den art, som anvendes i udførelsesformen i fig. 2, fig. 5a et kredsløbsdiagram af et højpasfilter, som anvendes i 25 udførelsesformen i fig. 2, fig. 5b en kurve der viser frekvenskarakteristikken for filteret i fig. 5a, 30 fig· 6 et kredsløbsdiagram af en ensretter af den art, der anvendes i udførelsesform fig. 2, fig. 7a et kredsløbsdiagram af en midiende integrator af den art, der anvendes i udførelsesformen i fig. 2, 35 fig. 7b kurver som beskriver, hvorledes kredsløbet i., fig. 7a fungerer, 3

DK 158419 B

fig. 8 kredsløbsdiagram af en bufferforstærker af den art, der anvendes i udførelsesformen i fig. 2, fig. 9a et kredsløbsdiagram af en komparator af den art der 5 anvendes i udførelsesformen i fig. 2, og fig. 9b en kurve der viser, hvorledes kredsløbet i fig. 9a fungerer.

10 Denne opfindelse bygger på det faktum, at arkformet materiale såsom papir frembringer en hørlig støj, når de bøjes eller vrides. Opfindelsen er især anvendelig ved bedømmelse af pengesedler ved at måle og sammenligne det støjniveau, som frembringes ved hver pengeseddel, når den passerer gennem det sam-15 me bøjningsapparat. Det har længe været kendt, at en ny pengeseddel er langt mere "sprød", stiv og glat end en gammel og frembringer en større støj, når den deformeres. Styrken af den støj, der frembringes af sedlen afhænger af (a) papirarten, (b) papirets tilstand, dvs. dets blødhed, (c) fugtighedsind-20 holdet af papiret og (d) den mekaniske metode, som anvendes til at frembringe støjen. Antages det at faktorerne a, c og d er konstante, skulle mængden af støj i apparatet være direkte proportional med (b), dvs. med papirets tilstand. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Den foretrukne udførelsesform for apparatet er vist i fig.

2 1(a) og 1(b). Et papirark 4, som f.eks. en pengeseddel, trans 3 porteres mellem et indvendigt bælte 2 og et udvendigt bælte 3 4 omkring en spoleformet rulle 1, der bæres af en aksel 6. Det 5 indre og det ydre bælte 2, 3 er meget smallere end længden af 6 tromlen 1 og det indvendige bælte 2 er i friktionsindgreb med 7 tromlens centrale del. Pengesedlen 4 er indlagt mellem de to 8 bælter. Når pengesedlens forreste kant når tromlen, vrides den 9 forreste del af sedlen bort fra dens hidtidige flade form. Den 10 gives en krumning i tromlens aksiale plan, som vist i fig.

11 1(b). På grund af den konkave form af overfladen af tromlen.

Den centrale del af tromlen har en smallere radius end tromlens endedele, og bælterne 2,3 tvinger pengesedlen 4 til at

DK 158419 B

4 antage samme form som tromlens overflade. I tilslutning til denne krumning gives pengesedlen naturligvis en krumning i tromlens radiale plan, som vist i fig. 1(a). Når pengesedlen glider frem omkring overfladen af den roterende tromle, bøjes 5 forskellige dele af pengesedlen kontinuerligt, og vridningen forøges af det faktum, at pengesedlen gives en krumning i to orthogonale planer.

Den støj, der frembringes ved vridningen af pengesedlen, de-10 tekteres af en mikrofon 5, som placeres tæt op til tromlen. Amplituden af et udgangssignal 7 fra mikrofonen afhænger af arten af sedlens papir og af hvor ny sedlen er.

Fig. 2 viser et blokdiagram af apparaturet til analyse af 15 signalet 7, som frembringes af mikrofonen 5. Signalet 7 er af den form, der er vist på kurverne i fif. 3, der viser spændinger som funktion af tiden. Den mest støjende seddel giver en bølgeform 30 svarende til en ny pengeseddel. En udgangsspænding med formen 31 ligger på et middelniveau og svarer til en 20 normalt brugt pengeseddel, hvorimod bølgeformen 32, der svarer til udgangsspændingen for en gammel pengeseddel, er langt lavere. De i fig. 3 viste bølgeformer repræsenterer "en-dol-lar" sedler, der passerer gennem detektoren med deres korte kant forrest.

25 I kredsløbet i fig. 2 analyseres signalet 7 inden for visse forudbestemte frekvensgrænser for at begrænse den øvrige støj, som tilvejebringes af apparatet. Signalet 7 forstærkes først i en forforstærker 20 og føres gennem et båndpas- eller højpas-30 filter 21. Vekselspændingen ensrettes i en dobbelt ensretter 22. Det ensrettede udgangssignal integreres i en integrator 23, hvis udgangsspænding forstærkes i en forstærker 24. Den forstærkede udgangsspænding tilføres en komparator 25, hvori den sammenlignes med en justerbar tærskelspænding 27. Tærskel- 35 spændingen 27 bestemmer det spændingsniveau, hvorover en pengeseddel bestemmes som værende tilstrækkelig ny. Spændingsni-vauet 27 kan forudjusteres af en operatør. Udgangsspændingen

DK 158419B

5 26 fra komparatoren er et signal med to niveauer, der angiver om pengesedlen er godkendt eller kasseret.

Specifikke eksempler på elementerne i kredsløbet i fig. 2 vil 5 i det følgende blive beskrevet under henvisning til figurerne 4-9.

Mikrofonen 5 er en bredbånds-subminiature-kondensatormikrofon som udviser en relativ flad karakteristik over størstedelen af 10 det hørlige frekvensområde. En typisk kommerciel mikrofon, som er egnet til dette formål, indeholder et indre forstærkertrin, som giver mikrofonen en høj følsomhed kombineret med en lille størrelse, høj modstand for mekaniske chok og et lavt strømforbrug. Membranen og electretet i den foretrukne mikrofon er 15 i hovedsagen upåvirket ved normale temperaturændringer og har en lav følsomhed over for vibrationer.

Forforstærkeren 20 er vist i fig. 4. Kredsløbet består af en totrins enkeltsporet forforstærker, som er forskudt til en 20 midtpunktsspænding (6 volt) for at give forstærkning over og under 0 volt for at passe til signalet 7 fra mikrofonen 5. Forstærkerne A, B indfører højfrekvenspoler som styrer frekvenskarakteristikken. Den maksimale forstærkning af en funktion af modstandene RI, R2, R3 og R4 og er ca. 44 dB. Højfre-25 kvenspolerne er indlagt ved 7,23 kHz, som bestemmes af værdierne af kondensatorerne Cl, C2 og RI, R3.

Et højpasfilter 21 er vist i fig. 5a, hvori indgangssignalet V-ind tages fra forforstærkeren 20. Frekvenskarakteristikken 30 af filteret er vist i fig. 5b, hvor afskæringen sker ved en frekvens f3 lig med 7,35 kHz. Hældningen af forstærkningskurven i den del der ligger ved siden af f3 er lig med 20 dB per dekade. Ved lave frekvenser er impedansen af kondensatoren C3 en god del større end impedansen af modstanden R5, således at 35 kun et lille spændingsfald forekommer over modstanden, og der er et negligibelt udgangssignal. Ved høje frekvenser er impedansen af modstanden R5 langt større end impedansen af konden- 6

DK 158419 E

satoren C3, således at et stort spændingsfald ligger over modstanden og V-ud er omtrent lig V-ind.

En passende dobbelt ensretter 22 er vist i fig. 6, hvor ind-5 gangssignalet tages fra filteret vist i fig. 5 og udgangssignalet sendes videre til integratoren vist i fig. 7. Hver af blokkene 61 og 62 omfatter en forstærker (C eller D), en diode Dl, D2 og en modstand R og hver af dem fungerer som en præcisionsdiode med en skiftespænding, der gives af diodespændings-10 faldet divideret med den åbne sløjfeforstærkning for forstærkeren, idet skiftespændingen typisk er 6 mikrovolt. Blokkene arbejder uafhængigt af hinanden. I de positive perioder af indgangsspændingen er dioden Dl åben og dioden D2 er afskåret, forstærkeren C virker som en ikke inverterende forstærker, der 15 giver en forstærkning på +1. I de negative perioder er dioden Dl afskåret, og dioden D2 er åben, således at forstærkeren D virker som en inverterende forstærker, der giver en forstærkning på -1.

20 Fig. 7 viser kredsløbet af mi diende integrator 23. Højfrekvenskomponenterne i indgangssignalet VI konverteres til en lavfrekvent spændingsbølgeform V2 af modstandkondensatornet-værket RI, R2, Cl med en opladningstidskonstant på C1R1 og en afladningstidskonstant på R2C1. Som vist i fig. 7b, midies 25 indgangsbølgeformen VI til tilvejebringelse af bølgeformen V2.

Den midiede bølgeform V2 sammenlignes i en komparator E med et variabelt spændingsniveau Vs, som indstilles af en operatør ved et tastatur, idet den variable spænding virker som en tærskel og bestemmer sorteringsbetingelserne for arkene. Udgangs-30 spændingen for integratoren V3, der også er vist i fig. 7b består af firkantimpulser i de tidspunkter, hvor signalet V2 overskrider spændingstærskelen Vs.

Firkantimpulserne i signalet V3 i fig. 7 føres til en buffer-35 forstærker 24, der er vist i fig. 8. Bufferforstærkeren består af en operationsforstærker Av med negativ tilbagekobling.

7

DK 158419 B

Udgangsspændingen for forstærkeren 24 føres til en efterdetek-tionstidstærskelenhed, vist i fig. 9a, som svarer til kompara-toren 25 i fig. 2. Efter-detekti ons-1 i dstærskel kredsløbet integrerer indgangssignalet i en kondensator C, der frembringer 5 den stiplede kurve i fig. 9b. Ved at sammenligne denne integrerede kurve i komparatoren F med en forudbestemt referencespænding Vref, detekterer kredsløbet, hvor længe signalet V2 i fig. 7 var over tærskelspændingen, altså sorteringsniveauet Vs. Denne tid er en direkte indikation af den samlede tilstand 10 af et ark, idet værdien af den forudbestemte referencespænd-ning Vref (2,5 volt) er ækvivalent med den minimale varighed, som kan accepteres som den minimale samlede tilstand. Hvis denne minimale tilstand ikke opfyldes, skal arket frasorteres til en kassationsudgang. Udgangssignalet 26 fra kredsløbet er 15 et digitalsignal, som er enten "et" eller "nul" i overensstemmelse med resultatet af sammenligningen.

Dette trin anvendes for at fjerne alle iboende spidser i signalet, som kunne opstå på grund af tilstedeværelsen af lim el-20 ler tape eller på grund af en høj grad af blødhed forårsaget af kontinuert foldning. Den maksimale tidskonstant, som kan tillades, styres af varigheden mellem passagen af på hinanden følgende ark igennem apparatet, hvilket typisk er 30 millisekunder .

25

Det er klart, at der vil kunne tilvejebringes mange variationer af de former for kredsløbselementer, som vil kunne anvendes til at analysere udgangssignalet fra mikrofonen 5.

30 Det vil f.eks. være muligt at anvende mere end en tærskelværdi til sammenligningen, som udføres i kredsløbet i fig. 7a. Apparatet kan indbefatte sorteringsapparatur til at styre en pengeseddel i afhængighed af dens tilstand. 1

Claims (8)

1. Apparat til bestemmelse af stivheden af et ark, k e n -5 detegnet ved, at det omfatter organer (2,3) til at transportere arket (4) langs en behandlingsbane, bøjningsorganer (1) til på et givet sted af banen kontinuert at bøje sedlen (4) under dens bevægelse forbi dette sted, en mikrofon (5) indrettet til at reagere på støj, som frembringes af arket, 10 når det bøjes, og organer (20,25) som kan reagere på et støjsignal fra mikrofonen til angivelse af arkets stivhedsgrad.

2. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at bøjningsorganerne (1) giver arket (4) en krumning i et første 15 plan og derefter påvirker arket således, at det bøjer kontinu ert i et andet plan ortogonalt med det første plan.

3. Apparat ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at bøjningsorganerne omfatter en roterende tromle (1), at 20 transportørorganerne (2,3) fører arket (4) hen til og bort fra tromlen og vikler arket omkring en del af tromlens omkreds, for således at bibringe arket en krumning, som kontinuerligt ændres i arkets længderetning.

4. Apparat ifølge krav 3, kendetegnet ved, at tromlen har en radius, som varierer langs dens akse, at bøjningsorganerne tvinger arket (4) til at antage tromleoverfladens uregelmæssige form, og således giver det en krumning i det første plan for således at forøge arkets forvridning, når 30 det passerer omkring tromlen.

5. Apparat ifølge krav 4, kendetegnet ved, at tromlen (1) har en konkav, spolelignende form, og at arket (4) forvrides ved krumning både i tromlens aksiale og radiale 35 plan, mens arket passerer omkring tromlen.

6. Apparat ifølge et eller flere af kravene 3-5, kendetegnet ved organer til at føre arket hen til, rundt om DK 158419 og bort fra tromlen, hvilke organer omfatter et indvendigt (2) og et udvendigt (3) bælte indrettet på hver side af arket til at gribe arket, hvilke bælter har en bredde som er mindre end tromlens længde. 5

7. Apparat ifølge krav 6, kendetegnet ved, at det indvendige bælte er i drivende friktionsforbindelse med en central del af tromleoverfladen.

8. Apparat ifølge et eller flere af de foregående krav, kendetegnet ved, at organerne (20-25), som kan reagere på støjsignalet fra mikrofonen, integrerer (23) støjsignalet og sammenligner den integrerede værdi med en forudbestemt tærskelværdi, og at resultatet af sammenligningen anven-15 des til at tilvejebringe et signal (26), som angiver arkets st ivhedsgrad. 20 25 30 1