TW219973B - - Google Patents

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219973 A6 B6 經濟部中夹嫌準局霣工消♦合作社印* 五、發明説明（1 ) 本發明係關於檢測及分析元件之金屬特性的程序，例 如硬（錢）幣，磁性鍵，紀念品，合金等。 本發明之程序基本上可應用於意欲配合入，舉例而言 自動機器中之硬幣選擇器裝置（此等自動機器係由嵌入一 枚或數枚硬幣予以操作）至一個預調數値。 市面上存在各種型式的硬幣選擇器，幾乎所有之彼等 具有共同事實即：彼等使用用電發揮功能之一個發射極元 件和另外接收器元件。該發射極和接收器等元件逋常係由 線圈所組成其連接係經由電導線而爲之。此等電線的破裂 是選擇器故障的最經常原因之一。 隨著所註釋之該型選擇器之另外問題係自其低可靠性 衍生出，爲了測量硬幣之大小，必須憑藉添加光學系統。 此等光學系統亦係以電而發揮功能且另外，具有缺點即： 彼等相當快速地變污髒，因此增加故障之程度和功能上問 題0 關於其功能係基於使用硬幣之選擇器，可以引述英國 專利案1 4 6 1 4 0 4和2 1 5 1 0 6 2以及西班牙應用 模型272. 205，275. 542和283. 742 。在基於光學系統之選擇器以內，可以弓丨述西班牙專利案 557. 523而關於包括線圈和用以測置之光學設備之 混合型選擇器，舉例而言可以選擇西班牙專利案 555.181。所有此等選擇器具有上述之各種問題， 所使用之系統的缺少精確性係特別顯著。 本發明的目的是檢測及分析元件之金屬特性的程序， (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺Λ適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） 82.6. 40,000 219973 經濟部中夬縹準局貝工消费合作社印製 五、發明説明（2 ) 因爲其精確性，它特別可應用於分析硬幣，紀念品或計數 器，以及可引入選擇器中之任何其他元件。 同樣因爲其高精確性，本發明的程序亦具有簡化組件 或電路之優點（利用此等組件或電路而實施偵測和分析） ，關於其功能只必須一條儲能電路。 因爲其簡單性，經濟和可靠性本發明的程序特別適合 作爲個人識別系統及用以識別磁性鍵。 本發明的程序亦可應用於製造金屬之設備時之品質管 制。 作爲本發明之各種優點可以指出下列：使用單一線圈 用以偵測金屬之元件：儘管其簡單性它卻具有高精確性而 容許使用此程序來偵測硬幣且甚至可區別其製造之年份及 它被引入時之位置；不須使用兩個線圈（一個線圈產生吸 引元件之磁場而另一者偵測它）；不須使用光學元件而示 出其精確性藉以避免裝配和保養费用；經由僅使用一個線 圈不會發生入口中之電線破裂如傳統式選擇器中發生者。 本發明之檢測及分析程序係基於硏究儲能電路的自激 振遒回應之特殊特性之硏究。 依照本發明，創造具有阻尼振盪之磁場且爲T獲得一 個數値Κ〇(它相當於在振盪之峰値中的平均値）而'測量 其衰減。使欲予分析之金靥元件通經所創造之磁場’且爲 了獲得數値Κχ而進行第二次測置該場的衰# ’ &截 Ki相當於經由通過金屬之片件或元件的影響所變更0振 遨峰値間之比率平均値。然後計算比率示出金 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) —裝. 訂. —綠 本紙張尺度適用中國國家律準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） 82.6. 40,000 21997^ A6 B6 經濟部中與標準房ΜΓ工消费合作社印製 五、發明説明（3 ) 牖之片件或元件的材料之獨特和指 示特性數値，將此數 値與經由處理機所產生之預定數値相比較。 本發明亦提供在通過欲予分析之金颶片件以前和期間 發現阻尼振盪期間的平均之數値，它容許獲得P。和！1^ 等數値，其比率P〇/P :將示出金屬元件的材料之第二獏 特和指示特性數値，如先前情況，將它與經由處理機所產 生之預定數値相比較。 阻尼振盪磁場可藉一條儲能電路予以產生。爲了偵測 自激振盪期間之長度，可使來自此電路之信號通經第一放 大器或分離器並通過第二放大器或分離器，使信號通經它 而至一具類比數値變換器。 該類比數値變換器可由電壓/顏率變換器或電壓/脉 衝變換器所組成。 本發明的特性及優點隨著附隨圖式協助下所作成之下 列敘述能予以更佳了解，此等圖式係以示意方式予以顯示 且經由係非限制性之實例而敘述，使本發明具體化之一種 可能方式。 圖1相當於最簡單電路的圖，可使用此電路來創造阻 尼自激振盪場。1 圖2相當於圖1電路之阻尼自激振盪之圖。 圖3顯示經連接至處理機之圇1的電路。 圖4使本發明之程序具體化的最佳方式之方塊電路。 圖5相當於圇4中罨路的發展。 圖6代表使用圚4之電路系統所產生之不同波形。 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) •裝· 訂· .紗· 本紙張尺度適网中a國家播準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） 82.6. 40,000 219973 A6 B6 繈濟部中喪標準局典工消费合作杜印製 五、發明説明（4 ) 在圓1中之電路中，當關閉開關1時鼇流流經線圈2 而具有等於V/R之强度（其中R是線圈2的電阻而V是 供應鼇池組3之電壓）。當開啓開關1時流經線圈2之電 流減少而在其終端間創造一個感應反電動勢，它以相等於 感應反m動勢之電壓充氆電容器4 (此電μ與起始電壓相 反）。由於此型電路中之電流與電Μ間之相差，流經此電 路之電流强度是零時，電容器4中之電壓達最大但是負性 。在此片刻，電容器4通過線圈2而開始放電。此放電產 生一個磁場在線圈2中。當此線圈中之强度是最大時，其 終端間之電壓是零而磁場開始降低，產生一個感應反電動 勢在其終端間，它以相等於此感應反電動勢之電壓充電電 容器4 (此電壓與先前之電壓相反）。理論上，此循環可 變成不定持續時間的理想振盪。然而，實際上，由於電路 的電阻，磁阻，電容器中之耗損以及致使振通衰減之其他 耗損（如圖2中所示）卻並非如此。 另種影響亦可在圖2中見到：起始電壓V小於在第一 循環之峰値時之電壓。原因極簡單：如果代替放置一電池 組在電路終端間，余等只不過充電電容器4，此電容器的 電壓電荷可能大於第一波峰時之電壓。然而，經由直接連 接電池組至電路，初電荷是線圈2的强度，因爲它具有較 電容器4中之電壓較大之力（電動勢）。業經使用此種系 統因爲它是在此實例中產生振盪之方式。 此等循環的頻率總是相同且係由下式予以測定： 本紙張尺度適用中國國家襟準（CNS)甲4规格（210 X 297公簦） 82.6. 40 000 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 2X9973 A6 B6 五、發明説明（5 ) 1 f=f iTl/LC-R2/4L2) 其中 f是以赫計，以週期/秒計之頻率 r是m路的電阻（以歐姆計） L是線圈的阻抗（以享利If ) C是電容器的電容’（以法拉第計） 如果不計及電路之電阻或是霉（它是不可能），則該 式更熟悉而是： 1 2iTC 而余等在圖中所見之周期的期間是： (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 裝. 訂· .縐. 經濟部中喪樣筚场Λ工消费含作社印髮 P =— f P是以秒計之每次周期的持續時間。 關於此敘述，可以迅速予以演繹者：所測量之第—參 數是週期的長度，它示出一個二次函數中線圈2的 本紙張尺度適用中國Η家標準（CNS)甲4规格（210 X 297 X货） 82.6. 40,000 219973 A6 B6 嫌濟郝中與襻準曷β工消费合作社印製 五、發明説明（6 ) 感應係數數値。而電路的相對導磁率可以經由P。/ P 1而 示出，其中1 2 0是眞空中之該周期的數値而1 2 1是當 將材料嵌入磁場中時周期的數値。 第二數値（它與用以分析材料之第一數値相互作用） 是振盪的正峰値或負峰値間之比率。所產生之第一峰値經 常基於在中間相互作用之材料，包括空氣本身；而第二峰 値是將第一峰値乘以總是小於1之因數K的結果；第三峰 値是將第二峰値乘以相同因數K的結果：等等連續地直至 最後可估計之峰値。如果余等考慮：當線圈中有最大强度 時，第一瞬間等於第零次峰値或重像峰値，則此經常可具 有相同數値，且僅基於在切斷S 1前通經線圈之强度，可 能精確地知道第二峰値是何種或方才經由測量第一峰値K 的數値。 關於負峰値，相同情況可能以相似方式而發生。 就更大之精確性而言，可以使用其平均値代替各峰値 (K )間之比率。 此種衰減是由於下列參數之矢量與不相等數的總和： 經由材料關閉了磁路。 材料的磁導。 材料的磁滯現象。 材料中之渦流損失。 材料的形狀。 材料的表面。 (諳先鬩讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝‘ 訂- 綿. 本紙張尺度逋用中國國家橾準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） 82.6. 40,000 219973 A6 B6 經濟部中喪縹準屬貝工消费合作社印製 五、發明説明（『） 材料的質量。 材料的體稹。 關於某些材料，舉例而言例如陶鐵磁鐵，導致衰減係 小於眞空中者。 此等兩參數的相互作用並將彼等與某些預定數値相比 較給予我們正被分析之材料的數値。將此等數値與經由處 理機所產生者相比較，它示出回應：是否元件是在經容許 之範圍以內。 當上文所解釋之電路可能極不有效時，將一個實例示 出如下以便連接至一具處理機。 圖3顯示一種電路它包括由經連接至處理機5上之並 聯的線圈111和電容器112所組成之一條儲能電路。 參照圖4中之電路中之數字110是由儲能電路所組 成之一個拾音器。此設備亦包括一具放大器或分離器 1 2 0用以偵測脈衝長度，一具放大器或分離器1 3 0適 合類比/數値變換器以及發電機用以提供拾音器之能 量。 此拾音器1 1 0係由一具拾音器線圈1 1 1 (圖3 ) 及並聯之電容器112所組成。此形成一個諧振之LC單 元像在許多電的傳感器中所發現者，但是其功能是完全不 同，如先前所見，且該電路甚至可只使用一個線圈發揮功 能而無任何必要配合另外拾音器在與材料通過之處相反之 邊上如在大多數的選擇器中發生者，唯此方式不能防止包 括兩個或多個線圈代替一個線圈之可能性（無論彼等是並 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 本紙張尺度適用中國B家標準(CNS)甲4规格（210 X 297公釐） 82.6. 40,000 私： Μ 8210——Β19β73 82105346 號專利申謓案中文説明霤修正頁 Α6 Β6 民國82年月修訂 經濟部中夹標準雇員工消费合作社印裳 r W，'J. j - 五、發明铣明（) Ο 聯，串聊*里形捿法等，而不超出本發明的界限。 圖4的元件120是一具Schmitt觸發脉衢放大器，且 其任務是轉變來自練臑之信號成爲實有物以致可以測量經 連接至102之邐辑m路系統爲的是獲得自激振盪之周期。 元件1 3 0是一具衰減器元件1 4 0是一具放大器。 圖4的電路1 1 0係由元件1 1 1和1 1 2 (圖3與 5)所組成，元索111是逋合磁阻尼和磁導率之拾音器 嫌圈，而元件112是镰合上述元件之譜振氰容器。 如可自圖5較佳知悉，電路1 2 0係由各元件1 2 1 ，122，123與124所形成。元件121具有限制 输入信號及極化元件1 2 4的功能。元件1 2 2的功能是 唯一極化1 2 4。元件1 2 3是元件1 2 4的ft載髦阻以 便能計算元件1 2 1與1 2 2的極化數値。 元件1 2 4是電路1 2 0的有源元件而其目的是放大 * 經^電路110所產生之信號並將它轉變成邐辑位準以便 因此可以測置所產生之脉衝的長度或其一組的長度。 電路130係由各元件131，132，133和134所組成：元 件131具有限制經由電路110所產生之脉衝的電流的功能。 元件132具有使小寄生雜音短路之任務。元件133可對所產 生之脈衝之供電電壓施加限制以使當一個脈街具有較高之 電壓時，使它自動的短路並限制爲供電電壓。元件134可 對所產生之脈衡之負供應電壓施加限制以使當脈衝具有較 低之《壓時，使它自動的短路並限制爲供應電壓。 電路140係由各元件141，142，143， 張&度通用中國®家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） 82.6. 40,000 —---------------------裝------tr----•線 {請先η讀背*之注意事項再埔寫本頁) 10 219973 A6 B6 經濟部中央標準局典工消#合作杜印製 五、發明説明（9 ) 1 4 4，1 4 5和1 4 6等所造成：設若故障時，元件 141具有防止電壓產生器脉衝大於特定數値的任務：如 果並非爲此，則1 〇 4中之過長之脉衝可能燒毀元件 1 4 4與1 4 5。元件1 4 2是一個極化電阻器以便將元 件1 4 4正常地鈍化。元件1 4 3是一個極化電阻器以便 將元件1 4 5正常地鈍化。元件1 4 4的功能是放大輸入 脉衝成爲1 0 4 ，爲的是將它注入元件1 4 5中。爲了能 將具有充分能量之脉衝注入電路1 1 〇中，此元件1 4 5 具有放大該輸入信號之任務。元件1 4 6的功能包括容許 經由各前述元件所放大之能置脉衝通至電路1 1 0，但它 不容許自信號回跳而通至電路本身。 所有上述各元件是此項應用的一個實例且任何或所有 之元件可予以變更只要本發明之功能不變更及並不超出本 發明之界限和範圍。 在許多實驗室測試之一中，使用下列各元件，示出校 正功能的實例： 111 是具有0. 2mm厚度，300西的大約2 m Η之橢圓線圈。 112 是68nF聚酯電容器。 121 是100K電阻器。 121 是390K電阻器。 123 是2_ 2K電阻器。 124 是BC547電晶體。 131 是33K電阻器。 -------------Γ---·1:------裝------ΤΓ------綿 (請先Μ讀背面之注意事項再塡寫本頁) 本紙張又度適用中國®家樣华（CNS)甲4坑格（21〇 X 297公發） 82.6. 40,000 11 咖973 A6 B6 五、發明説明（10) 132 是100pF陶瓷電容器。 1 3 3和1 3 4串聯之一個BAV9 9雙二極體 1 4 1 是 1 0 0 η F 陶 瓷 電容器。 1 4 2 是 4 7 Κ 電 阻 器 0 1 4 3 是 1 Κ 阻 器 0 1 4 4 是 Β C 5 4 7 電 晶 體。 1 4 5 是 Β C 5 5 7 電 晶 體。 (請先閱讀背面之注意事項再碘寫本頁) 鳗濟部中央棣準局βτ工消费合作杜印< 關於本發明的此實例，V d c供電是5 V而其接地V 0 圖6顯示此實例的功能之時間圇其中： 波F 1的形狀相當於輸至1 0 4之輸入上之脉衝。這 簡單是該瞬時的正指示器脉衝其中電路1 4 0必須給予一 個能量咏衝至線圈。 波F 2 ，F 3和F 4等的形狀係述及電路1 4 0的强 度之放大。 形狀F 5的波是對於能量脉衝之來自線圈之回應。 波F 6的形狀相當於可以在點1 0 3予以讀取之正半 整流。 波F 7的形狀相當於用以產生信號1 0 2之放大器 1 2 0的中間通。 波F 8的形狀是在經由電路1 2 0業已放大後，在電 路系統中之點1 0 2上可以讀取者。 所有此等形狀饜於圖5之電路而爲了較佳了解本發明 的實例而在相同電路中予以指示。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐〉 82.6. 40t000 12 - 219873 A6 鳗濟部中央檫準局R工消费合作杜印« B6 五、發明説明（11) 關於所述之寊例的功能，在第一瞬間內將具有預定之 持續時間之正脉衝注入點1 0 4中。將具有波形F 1之此 咏衝經由電路1 4 0予以放大，示出一個能量咏衝至電路 1 1 0。此電路開始自激振Μ (如F 5中所示）而阻尼振 通易於趨向零。在該瞬間，相同波形出現在點1 0 3，如 在電路1 1 0中，但僅正的部份並經由正娥電予以限制， 如F 6中所示。在低於供電電壓之波峰中的其高點上，此 信號經由一具類比數位變換器予以測置。此等波峰間之比 率以及其中間之分離給予余等欲予測董之元件的數値，如 已上述。將彼等與一些經預定之參數相比較，即可知道欲 予檢驗之元件係由何種材料所組成。 點1 0 2是一個信號因係能測量回應振盪之循環期而 藉以知道在何瞬時來測量峰値。以此方式，獲得元件的磁 導率，其質量，其磁滯現象等間之比率。 在硬幣或紀念品之情況，測量係在硬幣通經拾音器的 磁場之每一瞬間予以進行。以此種方式，可以區別具有兩 種或多種合金之硬幣或紀念品與具有單—合金之僞造品因 爲在硬幣通過之每一片刻，彼等留下立體照像記憶器之波 形在電路系統中。 衰減經常經由因數Κ予以示出。此固數總是小於1而 以如此方式給予余等經由1 1 〇所產生之信號的峰値間之 比率，（除去漏損及其他耗損）以致第二峰値總是第一峰 値乘以Κ如先前所解釋。 該式亦可經由$ _(ΙΧη)予以表示其中（η是波峰的數 (請先«讀背面之注意事項再項寫本頁) i裝· 訂· .绵. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) T 4规格（210 X 297公梦） 82.6. 40,000 _ 13 - 219973 A6 B6 五、發明説明（12)目而'^1'是顯示常數之另種方式。使用所述之設備而無任何其他種類的元件，舉例而言 例如光電耦合器，可以區別化合物的大小，質量和材料。 (請先閲讀背面之注意^項再項寫本頁) 經濟部中夹標準局R工消费合作杜印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公笔） 82.6. 40,000

Claims (1)

1. 黻濟部中央標準房R工消♦合作社印餐 A7 B7 219973 C7 D7 六、申請專利範圍 1. 一種檢測及分析元件之金屬特性的程序其特徵爲 該項事實即：創造一個阻尼振盪磁場，爲了獲得數値Ko (它相當於各振盪的峰値間之比率的量度），而進行測量 其衰減：然後使欲予分析之金屬片件通經該場，爲了獲得 數値Ki (它相當於經由金屬之片件或元件的通過影響所 變更之各振盪的峰値的比率的置度）而進行第二次測量該 磁場的衰減；最後計算Ko/Ki比率（它將示出金屬元件 或片件的材料之獨特而指示特性數値，將它與經由一具處 理機所產生之預定數値相比較。 2. 如申請專利範圍第1項之程序其特徴爲該項事實 即：在欲予分析之金屬片件的通過前及期間亦發現阻尼振 盪的期間之平均數値，獲得數値？〇與Pi ，其比率P〇 / P !，它將示出金屬元件材料之獨特而指示特性之數値 ，將它與經由一具處理機之預定數値相比較。 3. 如申請專利範圍第1^2項之程序其特徵爲該項 事實即：阻尼振遨磁場係由截能電路予以產生。 4. 如申請專利範圍第3項之程序其特徵爲該項事實 即：使來自儲能電路之信號通經第一放大器或分離器爲的 是偵測振盪時期的長度及通過第二放大器或分離器，信號 通經它而至一具類比/數位變換器。 5. 如申請專利範圍第4項之程序其特徵爲該項事實 即：該類比/數位變換器係由一具電壓/頻率變換器所組 成0 6. 如申請專利範圍第4項之程序其特徵爲該項事實 本紙張又度適用中國國家揉準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐〉 ί猜先閲讀背面之注意事項再埃寫本貝) 丨裝· 訂 即成 A 7 219973 ct D7 申該

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