WO2008068031A1 - Device for the verification of a security element in documents - Google Patents

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WO2008068031A1
WO2008068031A1 PCT/EP2007/010654 EP2007010654W WO2008068031A1 WO 2008068031 A1 WO2008068031 A1 WO 2008068031A1 EP 2007010654 W EP2007010654 W EP 2007010654W WO 2008068031 A1 WO2008068031 A1 WO 2008068031A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrodes
row
document
capacitors
security element
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/010654
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jevgenij Mannhart
Original Assignee
Beb Industrie-Elektronik Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102006058265A external-priority patent/DE102006058265A1/en
Application filed by Beb Industrie-Elektronik Ag filed Critical Beb Industrie-Elektronik Ag
Publication of WO2008068031A1 publication Critical patent/WO2008068031A1/en

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/02—Testing electrical properties of the materials thereof
    • G07D7/026—Testing electrical properties of the materials thereof using capacitive sensors

Definitions

  • the invention is based on a device for detecting a security element in documents such as banknotes, banknotes or checks, in which the dielectric constant of the security element is different from that of the rest of the document.
  • the invention is intended to detect a security strip in documents.
  • the prior art discloses methods and devices for testing metal filaments, metal strips and metal particles, which are contained as security elements in documents.
  • documents may be, for example, banknotes, securities, documents, identity cards or
  • the security elements can be embedded in the document.
  • the security elements on one side are covered by the material of the document.
  • individual sections are provided which cover the security elements at least partially to the outside. It may be to deal with contiguous or non-contiguous sections.
  • the sections covering the security elements can consist of a metal or a metal connection, for example.
  • the material of the sections may agree with the material of the security elements.
  • the security elements may be covered by the material of the document. For example, a forged document will miss the embedded security elements.
  • the document in question is given a predetermined
  • Coil can be arranged. This ensures a high technical complexity and correspondingly high costs of the associated device.
  • Devices have the disadvantage that they can not distinguish whether in documents with embedded security elements only the corresponding to the covers of the security elements sections or additionally also the security elements are present. If both the security elements and the sections consist of a material that triggers a comparable signal in the associated sensor, then it can not be determined during the evaluation whether the signal is only provided by the sections arranged on the surface of the document or by the combination of security elements and covering sections was created.
  • the invention is based on the object to provide an apparatus for detecting a security element such as in particular a security strip in documents such as bank notes and banknotes, which is characterized by a very high detection sensitivity even with small deviations of the dielectric constant of the security element compared to the rest of the material of the document and which is able to distinguish between a document with embedded security elements and covering sections on the one hand and a document without security elements but with sections arranged on the surface.
  • the device should be simple and inexpensive to manufacture.
  • the device according to the invention has the advantage that not only security elements made of metal can be detected in documents with high accuracy, but also any other security elements which have a different dielectric constant than the rest of the document.
  • a capacitive sensor is provided, which essentially consists of a support and at least five electrodes arranged side by side on the support. The electrodes form at least four capacitors.
  • the carrier is preferably a printed circuit board.
  • the electrodes are elongated and strip-shaped. They are arranged on the circuit board in three rows. All electrodes are parallel to each other and perpendicular to the transport direction of the document under test on the
  • Capacitors in two rows wherein in each row at least two capacitors are positioned side by side.
  • arranged successively means here that a relative to the device transported document with its front edge first one component and a short time later he reached the other component.
  • Arranged next to one another in the transport direction means that a document transported relative to the device reaches both components simultaneously with its leading edge.
  • the arrangement of the electrodes results in that one capacitor of the first row and one capacitor of the second row are arranged one behind the other in the transport direction.
  • the electrodes are arranged in at least three rows. Since two electrodes form a capacitor and an electrode in the middle can be part of two capacitors, this results at least two rows of capacitors.
  • the two successive or successively arranged in the transport direction of capacitors form a measuring cell.
  • at least two measuring cells are arranged side by side on the carrier.
  • Each of the capacitors is connected to at least one ohmic resistance and forms a low-pass RC element.
  • An AC voltage source is used to power the RC elements.
  • the time increase and decrease of the voltage at the two RC elements is evaluated, while a document, the two capacitors a
  • Measuring cell happens.
  • the document is transported by means of a transport device or manually.
  • the document is preferably transported in such a way that the security element is aligned parallel to the transport direction. Since at least two measuring cells with two capacitors each are arranged side by side, and the strip-shaped security element has a small width, the security element only passes through one measuring cell during the transport of the document.
  • the documents are transported in such a way or the capacitors arranged such that the security element is always passed by a particular measuring cell. This measuring cell is called
  • Main measuring cell called.
  • the remaining measuring cell or measuring cells are referred to as reference measuring cells.
  • the document is passed directly past the electrodes of the capacitors. It is located, for example, above or below the electrodes in the electric field generated by the electrodes.
  • Range of 0.1 to 5 picofarads are demonstrated, with the capacities the capacitors used are preferably in the range of 10 to 50 picofarads.
  • the electric field generated by the electrodes not only acts in the space between the electrodes, but also in the area adjacent to the electrodes through which the document is passed. Because the
  • the evaluation circuit is preferably located in the region of the carrier, so that the evaluation circuit is exposed to the same influences as the measuring circuit itself.
  • the capacitors of a measuring cell are constantly charged and discharged by the AC voltage source. Each cell works in the same way.
  • the time constants ⁇ i and X 2 of the two RC elements of a measuring cell determine the rate of transhipment of the two
  • a signal detector of the evaluation circuit serves to derive a signal from the voltage curves at the two capacitors, which provides information as to whether the document passed by the capacitors is equipped with a security element and optionally with additional sections, and whether this
  • the two RC elements advantageously have different time constants X 1 and ⁇ 2 .
  • the time constant ⁇ corresponds to the product of the resistance and the capacitance of an RC element. Therefore, to achieve different time constants, either the resistances of the two RC elements or the capacitances of the two RC elements must be different.
  • a logic element for example, a PLL module can be used.
  • a PLL module contains an oscillator and, as a rule, several phase detectors, one of which is designed as an OR gate (exclusive OR).
  • OR gate exclusive OR
  • the function of the logic element, the comparator or the differential amplifier is similar.
  • the relevant block has two inputs. One input, the voltage waveform on the first capacitor of the measuring cell is supplied, the other input of the voltage waveform at the second capacitor of the measuring cell.
  • a "0" signal is generated at the output of the device if both inputs have a voltage above a threshold value and a signal other than "0" is generated at the output if one input has a voltage above a threshold and at the other input a voltage below the threshold is applied.
  • the threshold value is exceeded or fallen below, depends on the two time constants ⁇ i and ⁇ 2 .
  • the capacitance of the two capacitors is influenced by the dielectric constant of the document passing by the two capacitors and the security element contained in the document. Is therefore on one of the two
  • Differential amplifier as a correct safety feature. In this way, parts of the document can be detected. A change in the thickness of the document can also be detected so that the device can also be used as a thickness sensor.
  • the signals of the main measuring cell and the one or more reference measuring cells are evaluated in the same way.
  • a comparison of the signals from the main measuring cell and the reference measuring cell provides information about the thickness of the section guided by the main measuring cell with the security element and the thickness of the portion of the document guided through the reference measuring cell without a security element. This allows a comparison between the thickness of the document on the one hand and the thickness of the security element on the other. If the thickness of the security element deviates from the specified thickness of the security element of a genuine document, it is possible to infer an impermissible change in the document or a forged document.
  • the timing of the signals, in particular the signal of the main measuring cell provides information about the shape and the presence of a security element and several sections that cover the security element.
  • the signal will be different from the signal given above even if the areas in FIG their area coincide with the sections.
  • the signal of the forged document has no maximum, which corresponds to a continuous strip-shaped security element, but a
  • the device is equipped with at least seven electrodes, which together form at least six capacitors. There are at least three in the first row
  • Electrodes arranged in the second row at least one electrode and in the third row at least three electrodes.
  • the six capacitors form a total of three measuring cells.
  • Each measuring cell consists of two capacitors arranged one behind the other in the transport direction.
  • the capacitors of the middle measuring cell are substantially wider than the
  • Capacitors of the two outer measuring cells so that the security element of the documents to be checked in each case passes through the middle measuring cell.
  • the middle measuring cell is therefore called the main measuring cell.
  • the two outer measuring cells are reference measuring cells.
  • one of the electrodes is at ground potential.
  • it forms part of all capacitors. It can extend over the entire width of all capacitors, for example. Their length may be equal to or greater than the sum of the lengths of the remaining electrodes arranged in a row. In this way, four capacitors and two measuring cells can be realized, for example, with five electrodes. With seven electrodes, six capacitors and three measuring cells can be formed.
  • the electrodes are elongated and strip-shaped. They have a straight course.
  • the two longitudinal sides of the electrodes aligned perpendicular to the transport direction consist of two parallel sections.
  • the narrow sides can either also have a rectilinear or a curved course.
  • the electrodes form a rectangular area on the carrier. Thickness, width and spacing of the electrodes are chosen as a function of the security element to be detected.
  • one of the electrodes in the first row and one of the electrodes in the third row is longer than each further electrode in the first and the third row.
  • These are preferably the electrodes of the capacitors of the main measuring cell. This ensures that the security element of each document passes the main measuring cell.
  • the shape of a maximum indicates the security element.
  • Capacitor with the smaller time constant is usually sufficient.
  • the amplitude of the voltage curve on the capacitor with the larger time constant is often too small.
  • the amplitude of the voltage of the capacitor is amplified with the larger time constant in order to trigger switching operations in the block of the evaluation circuit can.
  • a coupling capacitor can be provided, via which the voltage at the capacitor with the larger time constant is supplied to the component. In this case, a separate amplifier is not required.
  • a feedback of the output of the integrator with the AC voltage source is provided for frequency control of the AC voltage source.
  • the output signal of the integrator is amplified by an amplifier by a predetermined factor and shifted in level by a fixed DC component.
  • the thus modified output signal is supplied as a frequency-controlling voltage of the AC voltage source.
  • FIG. 1 Capacitive sensor with evaluation circuit and bank note in FIG.
  • FIG. 2 is a circuit diagram of the evaluation circuit
  • FIG. 3 arrangement of the electrodes of the capacitive sensor according to FIG. 1 in a view from below, FIG.
  • FIG. 5a genuine banknote in a view from above
  • FIG. 5b genuine banknote according to FIG. 5a in a sectional illustration, section along the plane marked A - A in FIG. 5a
  • FIG. 5c shows a genuine banknote according to FIG. 5a in a sectional view
  • FIG. 6 shows the time course of the signal of the main measuring cell of the capacitive sensor according to FIGS. 1 and 3 taken for the banknote according to FIG. 5 a, along the plane marked B - B in FIG.
  • FIG. 7a a counterfeit note in a top view
  • FIG. 7b shows a fake banknote according to FIG. 7a in a sectional representation
  • FIG. 7a shows a cross-section along the plane marked A - A in FIG. 7a
  • FIG. 7c shows a counterfeit banknote according to FIG. 7a, section along the plane marked B-B in FIG. 7a
  • FIG. 7a shows a cross-section along the plane marked A - A in FIG. 7a
  • FIG. 7c shows a counterfeit banknote according to FIG. 7a, section along the plane marked B-B in FIG. 7a
  • FIG. 8 shows the time course of the signal of the main measuring cell of the capacitive sensor according to FIGS. 1 and 3 taken up to the banknote according to FIG. 7a. Description of the embodiments
  • Figure 1 shows a bill 1, a capacitive sensor 3, an evaluation circuit 4 and a guide 5 for the bill in cross section.
  • the elongated banknote 1 is preferably guided past the sensor 3 in such a way that it is oriented with its long side perpendicular to the transport direction.
  • a security strip 2 embedded in the bill and shown in FIGS. 4 and 5c is aligned parallel to the transport direction.
  • the bill 1 is moved through the gap formed between the sensor 3 and the guide 5.
  • the capacitive sensor 3 consists of a carrier 7 and a plurality of electrodes arranged side by side parallel on the carrier 7, of which only the three electrodes 8, 9 and 10 can be seen in FIG.
  • the carrier 7 is a printed circuit board.
  • the electrodes 8, 9 and 10 are expediently made of copper. They are separated by an insulating layer 11 of the carrier of a further copper layer 12. About contacts not visible in the drawing, the electrodes 8, 9 and 10 are advantageously electrically connected via the copper layer 12 to the evaluation circuit 4. As a result, the influence of scattered radiation can be avoided.
  • the other electrodes 30, 31, 32 and 33 which are shown in FIG.
  • Figure 2 shows a circuit for the operation of the capacitive sensor 3 with a
  • AC voltage source 13 the two capacitors 14 and 15, which are formed by the electrodes 8, 9 and 10, two resistors 16 and 17, an XOR gate 18 and with an integrator 22 formed from resistors 19, 20 and a capacitor 21.
  • Ein Coupling capacitor 23 serves to separate the DC voltage component of the voltage applied to the capacitor 15.
  • An amplifier 24 at the output of the integrator amplifies the output signal and passes it through a feedback loop 25 of the AC voltage source 13 to. This serves to control the frequency of the AC voltage source to increase the sensitivity of the evaluation circuit.
  • the amplified output signal is finally supplied to a microprocessor 26 with integrated analog-to-digital converter 27 and an output 28. Is it just a matter of determining if the
  • Banknote contains a security strip or not, the output 28 logic "0" if the bill contains a security strip, and logical "1" if the bill does not contain a security strip.
  • the occupancy can also be reversed.
  • Sections are in the right place and / or have the correct size and / or consist of the right material, so the evaluation must be differentiated.
  • the output 28 carries logic "0" if the security strip is included and correct with respect to all features, and logical "1" if the security strip deviates from the defaults with respect to at least one feature. Again, the occupancy can be reversed.
  • the AC voltage source generates an AC voltage having a frequency which is typically in the range of 200 kHz to 400 kHz.
  • FIG. 3 shows the capacitive sensor 3 according to FIG. 1 in a view from below.
  • four further electrodes 30, 31, 32 and 33 are arranged. They form together with the grounded electrode 9 four more capacitors.
  • the two capacitors 14 and 15 of the electrodes 8, 9 and 10 represent the main measuring cell. It is located in the middle.
  • the two capacitors 34 and 35 of the electrodes 30, 9 and 31 form a first reference measuring cell.
  • the two capacitors 36 and 37 of the electrodes 32, 9 and 33 form a second reference measuring cell.
  • the capacitors 14, 15, 34, 35, 36 and 37 are additionally represented in FIG. 3 by the corresponding electrical symbols.
  • the evaluation circuit of the two reference measuring cells corresponds to the evaluation circuit of the main measuring cell according to FIG. 2.
  • FIG. 4 shows the capacitive sensor 3 according to FIG. 3 in a greatly simplified form.
  • the main measuring cell 38 and the two reference measuring cells 39 and 40 are indicated.
  • the bill is 1 with the security strip
  • the arrow 6 indicates the direction of transport of the bill 1. From the illustration it follows that due to the dimensions of the main measuring cell 38 and the two reference measuring cells 39 and 40, which result from the dimensions of the electrodes 8, 9, 10, 30, 31, 32 and 33, the security strip 2 of a bill 1 always on of the
  • FIGS 5a, 5b and 5c show the bill 1 with the security strip 2 in different views. It is a genuine banknote, in which the metallic material
  • Security strip 2 is embedded in the paper of the bill. At the bottom 41 of the bill 1, the security strip 2 is completely covered by paper. At the top 42, the security strip is covered by individual sections 43 of paper and by individual sections 44 of a metallic material.
  • the thickness of the paper of the bill 1 in this embodiment is 100 microns.
  • the thickness of the security strip 2 is 50 ⁇ m.
  • FIG. 6 shows the time profile 45 of the signal of the main measuring cell 38, which was recorded for the banknote 1.
  • FIGS. 7a, 7b and 7c show a counterfeit bill 46 without security strips in different views. From the sectional views in FIGS. 7b and 7c, it appears that, unlike the banknote 1 shown in FIGS. 5a, 5b and 5c, no security strip is inserted into the paper of the banknote
  • the counterfeit banknote 46 is similar to the genuine banknote 1, since at the positions where the genuine banknote 1 comprises individual sections 44 made of a metallic material, sections 47 printed on the counterfeit banknote 46 are located. Sections 47 are consistent with sections 44 of the genuine bill in terms of position on the bill and size of its face. From the comparison of the two sectional views according to FIGS. 5b and 7b as well as FIGS. 5c and 7c, it can be seen that the bills 1 and 46 differ in their thickness. The thickness of the paper of the counterfeit bill 46 is also 100 microns and thus corresponds to the thickness of the paper of the real bill. However, the portions 47 are printed on the surface of the counterfeit bill 46 and are thus beyond the surface. In the area of the sections 47, therefore, the counterfeit banknote 46 is thicker than the genuine banknote 1. This can be determined by means of the capacitive sensor 3 by comparing the signals of the main measuring cell and the two reference measuring cells.
  • FIG. 8 shows the time profile 48 of the signal of the main measuring cell 38, which was recorded for the banknote 46.
  • the voltage is at an initial level.
  • the time course 48 of the signal shows a number of individual maxima 49 whose voltage is about 220 mV.
  • the maxima are generated by the individual sections 47 on the bill 46, which consist of a material that complies with metal particles.
  • the number of maxima 49 therefore corresponds to the number of sections 47 on the banknote 46.
  • the signal drops back to the initial level.
  • the signal generated by the counterfeit bill 46 on the main measuring cell differs not only in the shape of its time course but also in terms of the maximum voltage of that of a genuine bill 1.

Abstract

The invention relates to a device for the verification of a security element (2) in documents transported in relation to the device, such as valuable documents, bank notes and/or cheques, the security element being especially embodied as a security strip and the relative permittivity of the security element (2) being different from that of a remaining document (1). Said device comprises at least five long, strip-like electrodes (8, 9, 10, 30, 31, 32, 33) which are arranged in at least three rows on a carrier, are all parallel to each other, have a longitudinal side which extends perpendicularly to the transport direction of the document, and form at least four capacitors (14, 15, 34, 35, 36, 37). At least two of the electrodes (10, 31, 33) are adjacently arranged in a first row. At least one electrode (9) is arranged in a second row. At least two electrodes (10, 31, 33) are adjacently arranged in a third row. An ohmic resistance is associated with each capacitor (14, 15, 34, 35, 36, 37). A capacitor and a resistance together respectively form an RC module. An alternating voltage source (13) is used as a voltage supply for the RC modules. An evaluation circuit (4) is used to evaluate the voltage curves on the RC modules as the document (1) goes past the capacitors (14, 15, 34, 35, 36, 37).

Description

B E S C H R E I B U N G DESCRIPTION
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Nachweis eines Sicherheitselements in Dokumenten wie Wertscheine, Banknoten oder Schecks, bei denen die Dielektrizitätskonstante des Sicherheitselements von derjenigen des übrigen Dokuments unterschiedlich ist. Insbesondere soll mit der Erfindung ein Sicherheitsstreifen in Dokumenten nachgewiesen werden.The invention is based on a device for detecting a security element in documents such as banknotes, banknotes or checks, in which the dielectric constant of the security element is different from that of the rest of the document. In particular, the invention is intended to detect a security strip in documents.
Aus dem Stand der Technik sind Verfahren und Vorrichtungen zur Prüfung von Metallfäden, Metallbändern und Metallpartikeln, welche als Sicherheitselemente in Dokumenten enthalten sind, bekannt. Bei derartigen Dokumenten kann es sich beispielsweise um Banknoten, Wertpapiere, Urkunden, Ausweise oderThe prior art discloses methods and devices for testing metal filaments, metal strips and metal particles, which are contained as security elements in documents. Such documents may be, for example, banknotes, securities, documents, identity cards or
Eintrittskarten handeln. Die Sicherheitselemente können in das Dokument eingebettet sein. In diesem Fall sind die Sicherheitselemente auf einer Seite durch das Material des Dokumentes abgedeckt. Auf der gegenüberliegenden Seite der Sicherheitselemente sind einzelne Abschnitte vorgesehen, die die Sicherheitselemente zumindest teilweise nach außen abdecken. Es kann sich um zusammenhängende oder nicht zusammenhängende Abschnitte handeln. Die die Sicherheitselemente abdeckenden Abschnitte können beispielsweise aus einem Metall oder einer Metallverbindung bestehen. Das Material der Abschnitte kann mit dem Material der Sicherheitselemente übereinstimmen. Zwischen den Abschnitten können die Sicherheitselemente durch das Material des Dokuments abgedeckt sein. Bei einem gefälschten Dokument fehlen beispielsweise die eingebetteten Sicherheitselemente. Es sind lediglich die einzelnen Abschnitte, welche bei einem echten Dokument die Sicherheitselemente abdecken, auf der Oberfläche des Dokuments angeordnet. Bei der Überprüfung der Echtheit des Dokuments kommt es darauf an, zwischen einemAct tickets. The security elements can be embedded in the document. In this case, the security elements on one side are covered by the material of the document. On the opposite side of the security elements individual sections are provided which cover the security elements at least partially to the outside. It may be to deal with contiguous or non-contiguous sections. The sections covering the security elements can consist of a metal or a metal connection, for example. The material of the sections may agree with the material of the security elements. Between the sections, the security elements may be covered by the material of the document. For example, a forged document will miss the embedded security elements. There are only the individual sections, which cover the security elements in a real document, arranged on the surface of the document. When checking the authenticity of the document, it is important to distinguish between one
Dokument mit Sicherheitselementen und abdeckenden Abschnitten einerseits und einem Dokument ohne Sicherheitselemente aber mit den abdeckenden Abschnitten entsprechenden Bereichen zu unterscheiden.To distinguish document with security elements and covering sections on the one hand and a document without security elements but with areas corresponding to the covering sections.
Zum Prüfen wird das betreffende Dokument mit einer vorgegebenenFor checking, the document in question is given a predetermined
Geschwindigkeit durch ein magnetisches oder elektrisches Feld bewegt. Durch die in den Sicherheitselementen aus Metall enthaltenen freien Ladungsträger wird bei einem magnetischen Sensor in einer Spule eine Spannung induziert oder in einem Kondensator eines kapazitiven Sensors eine Änderung der Spannung ausgelöst. Die Spannung wird ausgewertet und dient als Nachweis für das Vorhandensein des metallischen Sicherheitselements im betreffenden Dokument. Als nachteilig erweist sich bei den bekannten induktiven Verfahren und der zugehörigen Vorrichtung, dass nur Sicherheitselemente nachgewiesen werden können, welche aus Metall bestehen. Darüber hinaus muss ein Magnetfeld erzeugt und im Bereich der Transportstrecke des Dokuments eineSpeed moved by a magnetic or electric field. As a result of the free charge carriers contained in the metal safety elements, a voltage is induced in a coil in a magnetic sensor or a change in the voltage is triggered in a capacitor of a capacitive sensor. The voltage is evaluated and serves as proof of the presence of the metallic security element in the relevant document. A disadvantage proves in the known inductive method and the associated device that only security elements can be detected, which consist of metal. In addition, a magnetic field must be generated and in the area of the transport path of the document a
Spule angeordnet werden. Dies sorgt für einen hohen technischen Aufwand und entsprechend hohe Kosten der zugehörigen Vorrichtung.Coil can be arranged. This ensures a high technical complexity and correspondingly high costs of the associated device.
Bei kapazitiven Verfahren und Vorrichtungen mit einem Kondensator zum Nachweis von Sicherheitselementen in Dokumenten wird ausgenutzt, dass sich die Dielektrizitätskonstante des Sicherheitselements von derjenigen des übrigenIn capacitive methods and devices with a capacitor for detecting security elements in documents, use is made of the fact that the dielectric constant of the security element differs from that of the rest
Dokuments unterscheidet. Allerdings ist die Kapazität einer Kondensators nicht sehr stabil, sondern von Faktoren wie der Temperatur und der Luftfeuchtigkeit abhängig. Daher können die Messergebnisse in Abhängigkeit von den klimatischen Verhältnissen verfälscht werden.Document differs. However, the capacity of a capacitor is not very stable, but dependent on factors such as temperature and humidity. Therefore, the measurement results can be falsified depending on the climatic conditions.
Ferner haben bekannte magnetische oder kapazitive Verfahren undFurthermore, known magnetic or capacitive methods and
Vorrichtungen den Nachteil, dass sie nicht unterscheiden können, ob bei Dokumenten mit eingebetteten Sicherheitselementen lediglich die den Abdeckungen der Sicherheitselemente entsprechenden Abschnitte oder zusätzlich auch die Sicherheitselemente vorhanden sind. Bestehen sowohl die Sicherheitselemente als auch die Abschnitte aus einem Material, das im zugehörigen Sensor ein vergleichbares Signal auslöst, so kann bei der Auswertung nicht festgestellt werden, ob das Signal lediglich durch die auf der Oberfläche des Dokuments angeordneten Abschnitte oder durch die Kombination aus Sicherheitselementen und abdeckenden Abschnitten erzeugt wurde.Devices have the disadvantage that they can not distinguish whether in documents with embedded security elements only the corresponding to the covers of the security elements sections or additionally also the security elements are present. If both the security elements and the sections consist of a material that triggers a comparable signal in the associated sensor, then it can not be determined during the evaluation whether the signal is only provided by the sections arranged on the surface of the document or by the combination of security elements and covering sections was created.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zum Nachweis eines Sicherheitselements wie insbesondere eines Sicherheitsstreifens in Dokumenten wie Wertscheinen, Banknoten und Schecks zur Verfügung zu stellen, die sich durch eine sehr hohe Nachweisempfindlichkeit auch bei geringen Abweichungen der Dielektrizitätskonstanten des Sicherheitselements gegenüber dem übrigen Material des Dokuments auszeichnet, und die in der Lage ist, zwischen einem Dokument mit eingebetteten Sicherheitselementen und abdeckenden Abschnitten einerseits und einem Dokument ohne Sicherheitselemente aber mit auf der Oberfläche angeordneten Abschnitten zu unterscheiden. Zudem sollte die Vorrichtung einfach und kostengünstig herzustellen sein. Die Erfindung und ihre VorteileThe invention is based on the object to provide an apparatus for detecting a security element such as in particular a security strip in documents such as bank notes and banknotes, which is characterized by a very high detection sensitivity even with small deviations of the dielectric constant of the security element compared to the rest of the material of the document and which is able to distinguish between a document with embedded security elements and covering sections on the one hand and a document without security elements but with sections arranged on the surface. In addition, the device should be simple and inexpensive to manufacture. The invention and its advantages
Gegenüber dem Stand der Technik hat die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 den Vorteil, dass nicht nur Sicherheitselemente aus Metall in Dokumenten mit hoher Genauigkeit nachgewiesen werden können, sondern auch beliebige andere Sicherheitselemente, welche eine andere Dielektrizitätskonstante als das übrige Dokument aufweisen. Zum Nachweis ist ein kapazitiver Sensor vorgesehen, der im wesentlichen aus einem Träger und mindestens fünf nebeneinander auf dem Träger angeordneten Elektroden besteht. Die Elektroden bilden mindestens vier Kondensatoren. Bei dem Träger handelt es sich vorzugsweise um eine Leiterplatte. Die Elektroden sind länglich und streifenförmig. Sie sind auf der Leiterplatte in drei Reihen angeordnet. Alle Elektroden sind parallel zueinander und senkrecht zur Transportrichtung des zu prüfenden Dokuments auf derCompared with the prior art, the device according to the invention has the advantage that not only security elements made of metal can be detected in documents with high accuracy, but also any other security elements which have a different dielectric constant than the rest of the document. For the detection, a capacitive sensor is provided, which essentially consists of a support and at least five electrodes arranged side by side on the support. The electrodes form at least four capacitors. The carrier is preferably a printed circuit board. The electrodes are elongated and strip-shaped. They are arranged on the circuit board in three rows. All electrodes are parallel to each other and perpendicular to the transport direction of the document under test on the
Leiterplatte ausgerichtet. In der ersten Reihe sind mindestens zwei Elektroden nebeneinander angeordnet. In der zweiten Reihe ist mindestens eine Elektrode angeordnet. In der dritten Reihe sind mindestens zwei Elektroden nebeneinander angeordnet. Je zwei in Transportrichtung nacheinander angeordnete Elektroden bilden einen Kondensator. Dadurch ergibt sich eine Anordnung derPCB aligned. In the first row at least two electrodes are arranged side by side. At least one electrode is arranged in the second row. In the third row at least two electrodes are arranged side by side. Each two successively arranged in the transport direction electrodes form a capacitor. This results in an arrangement of
Kondensatoren in zwei Reihen, wobei in jeder Reihe zumindest zwei Kondensatoren nebeneinander positioniert sind. In Transportrichtung nacheinander angeordnet bedeutet hierbei, dass ein relativ zu der Vorrichtung transportiertes Dokument mit seiner Vorderkante zunächst das eine Bauteil und ein kurze Zeit später er das andere Bauteil erreicht. In Transportrichtung nebeneinander angeordnet bedeutet, dass ein relativ zu der Vorrichtung transportiertes Dokument mit seiner Vorderkante beide Bauteile gleichzeitig erreicht. Die Anordnung der Elektroden führt dazu, dass in Transportrichtung je ein Kondensator der ersten Reihe und ein Kondensator der zweiten Reihe hintereinander angeordnet sind. Die Elektroden sind in mindestens drei Reihen angeordnet. Da zwei Elektroden einen Kondensator bilden und eine Elektrode in der Mitte Teil zweier Kondensatoren sein kann, ergeben sich daraus mindestens zwei Reihen an Kondensatoren. Die beiden in Transportrichtung nacheinander oder hintereinander angeordneten Kondensatoren bilden eine Messzelle. Damit sind mindestens zwei Messzellen nebeneinander auf dem Träger angeordnet.Capacitors in two rows, wherein in each row at least two capacitors are positioned side by side. In the transport direction arranged successively means here that a relative to the device transported document with its front edge first one component and a short time later he reached the other component. Arranged next to one another in the transport direction means that a document transported relative to the device reaches both components simultaneously with its leading edge. The arrangement of the electrodes results in that one capacitor of the first row and one capacitor of the second row are arranged one behind the other in the transport direction. The electrodes are arranged in at least three rows. Since two electrodes form a capacitor and an electrode in the middle can be part of two capacitors, this results at least two rows of capacitors. The two successive or successively arranged in the transport direction of capacitors form a measuring cell. Thus, at least two measuring cells are arranged side by side on the carrier.
Jeder der Kondensatoren ist mit zumindest einem ohmschen Widerstand verbunden und bildet ein Tiefpass-RC-Glied. Eine Wechselspannungsquelle dient zur Spannungsversorgung der RC-Glieder. Mit einer Auswerteschaltung wird der zeitliche Anstieg und Abfall der Spannung an den beiden RC-Gliedem ausgewertet, während ein Dokument die beiden Kondensatoren einerEach of the capacitors is connected to at least one ohmic resistance and forms a low-pass RC element. An AC voltage source is used to power the RC elements. With an evaluation circuit, the time increase and decrease of the voltage at the two RC elements is evaluated, while a document, the two capacitors a
Messzelle passiert. Hierzu wird das Dokument mit Hilfe einer Transporteinrichtung oder manuell transportiert. Bei streifenförmigen Sicherheitselementen wird das Dokument in bevorzugter Weise derart transportiert, dass das Sicherheitselement parallel zur Transportrichtung ausgerichtet ist. Da mindestens zwei Messzellen mit je zwei Kondensatoren nebeneinander angeordnet sind, und das streifenförmige Sicherheitselement eine geringe Breite aufweist, passiert das Sicherheitselement bei dem Transport des Dokuments lediglich eine Messzelle. In bevorzugter Weise werden die Dokumente derart transportiert oder die Kondensatoren derart angeordnet, dass das Sicherheitselement stets an einer bestimmten Messzelle vorbeigeführt wird. Diese Messzelle wird alsMeasuring cell happens. For this purpose, the document is transported by means of a transport device or manually. In strip-shaped security elements, the document is preferably transported in such a way that the security element is aligned parallel to the transport direction. Since at least two measuring cells with two capacitors each are arranged side by side, and the strip-shaped security element has a small width, the security element only passes through one measuring cell during the transport of the document. Preferably, the documents are transported in such a way or the capacitors arranged such that the security element is always passed by a particular measuring cell. This measuring cell is called
Hauptmesszelle bezeichnet. Die übrige Messzelle oder Messzellen werden als Referenzmesszellen bezeichnet.Main measuring cell called. The remaining measuring cell or measuring cells are referred to as reference measuring cells.
Das Dokument wird unmittelbar an den Elektroden der Kondensatoren vorbeigeführt. Dabei befindet es sich beispielsweise oberhalb oder unterhalb der Elektroden in dem durch die Elektroden erzeugten elektrischen Feld.The document is passed directly past the electrodes of the capacitors. It is located, for example, above or below the electrodes in the electric field generated by the electrodes.
Da sich die Elektoden auf einem Träger in räumlicher Nähe befinden, ist derSince the electrodes are located on a support in spatial proximity, is the
Einfluss von Faktoren wie Luftfeuchtigkeit und Temperatur für alle Kondensato- ren identisch. Durch die Messschaltung können sehr geringe Kapazitäten imInfluence of factors such as humidity and temperature are identical for all condensers. Due to the measuring circuit can be very low capacity in
Bereich von 0,1 bis 5 Pikofarad nachgewiesen werden, wobei die Kapazitäten der eingesetzten Kondensatoren vorzugsweise im Bereich von 10 bis 50 Pikofarad liegen.Range of 0.1 to 5 picofarads are demonstrated, with the capacities the capacitors used are preferably in the range of 10 to 50 picofarads.
Das durch die Elektroden erzeugte elektrische Feld wirkt nicht nur in dem Zwischenraum zwischen den Elektroden, sondern auch in dem Bereich neben den Elektroden, durch den das Dokument hindurchgeführt wird. Da dieThe electric field generated by the electrodes not only acts in the space between the electrodes, but also in the area adjacent to the electrodes through which the document is passed. Because the
Feldstärke mit dem Abstand zu den Elektroden abnimmt, ist das Dokument möglichst nahe an den Elektroden vorbeizuführen. Die Auswerteschaltung befindet sich vorzugsweise im Bereich des Trägers, damit die Auswerteschal- tung den gleichen Einflüssen ausgesetzt ist wie die Messschaltung selbst.As the field strength decreases with distance to the electrodes, the document should be passed as close as possible to the electrodes. The evaluation circuit is preferably located in the region of the carrier, so that the evaluation circuit is exposed to the same influences as the measuring circuit itself.
Im Betrieb werden die Kondensatoren einer Messzelle durch die Wechselspannungsquelle laufend geladen und entladen. Jede Messzelle funktioniert auf dieselbe Weise. Die Zeitkonstanten τi und X2 der beiden RC-Glieder einer Messzelle bestimmen die Geschwindigkeit der Umladung der beidenDuring operation, the capacitors of a measuring cell are constantly charged and discharged by the AC voltage source. Each cell works in the same way. The time constants τi and X 2 of the two RC elements of a measuring cell determine the rate of transhipment of the two
Kondensatoren und damit deren Spannungsverlauf. Ein Signaldetektor der Auswerteschaltung dient dazu, aus den Spannungsverläufen an den beiden Kondensatoren ein Signal abzuleiten, das Aufschluss darüber gibt, ob das an den Kondensatoren vorbeigeführte Dokument mit einem Sicherheitselement und gegebenenfalls mit zusätzlichen Abschnitten ausgestattet ist, und ob diesesCapacitors and thus their voltage curve. A signal detector of the evaluation circuit serves to derive a signal from the voltage curves at the two capacitors, which provides information as to whether the document passed by the capacitors is equipped with a security element and optionally with additional sections, and whether this
Sicherheitselement hinsichtlich seiner Position auf dem Dokument, seiner Größe und seiner Materialzusammensetzung mit den Vorgaben übereinstimmt. Hierzu wird beispielsweise die Differenz oder der Quotient aus den Spannungsverläufen gebildet. Um den Nachweis beim Passieren des Sicherheitselements mit hoher Empfindlichkeit führen zu können, weisen die beiden RC-Glieder vorteilhafterweise unterschiedliche Zeitkonstanten X1 und τ2 auf. Die Zeitkonstante τ entspricht dem Produkt aus dem Widerstand und der Kapazität eines RC-Gliedes. Um daher unterschiedliche Zeitkonstanten zu erzielen, müssen entweder die Widerstände der beiden RC-Glieder oder die Kapazitäten der beiden RC-Glieder unterschiedlich sein. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, parallel zu einem der beiden Kondensatoren einen zusätzlichen Kondensator vorzusehen. In diesem Fall können die Widerstände und die Kapazitäten der beiden RC-Glieder gleich oder verschieden gewählt werden.Security element in terms of its position on the document, its size and its composition of materials with the specifications. For this purpose, for example, the difference or the quotient of the voltage curves is formed. In order to be able to carry the detection when passing the security element with high sensitivity, the two RC elements advantageously have different time constants X 1 and τ 2 . The time constant τ corresponds to the product of the resistance and the capacitance of an RC element. Therefore, to achieve different time constants, either the resistances of the two RC elements or the capacitances of the two RC elements must be different. In addition, it is possible to provide an additional capacitor in parallel with one of the two capacitors. In this case, the resistors and the capacities of the two RC elements are chosen to be the same or different.
Um aus dem Spannungsverlauf an den beiden Kondensatoren einer Messzelle des Sensors ein Signal abzuleiten, welches Aufschluss über das Sicherheitselement gibt, sind nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ein Logikelement, ein Komparator oder Differenzverstärker vorgesehen. Als Logikelement kann beispielsweise ein PLL-Baustein verwendet werden. Ein PLL-Baustein enthält einen Oszillator sowie in der Regel mehrere Phasendetek- toren, wovon einer als XOR-Glied (exclusive OR) ausgebildet ist. Die Funktion des Logikelements, des Komparators oder des Differenzverstärkers ist ähnlich. Der betreffende Baustein weist zwei Eingänge auf. Dem einen Eingang wird der Spannungsverlauf am ersten Kondensator der Messzelle zugeführt, dem anderen Eingang der Spannungsverlauf am zweiten Kondensator der Messzelle. Am Ausgang des Bausteins wird ein Signal „0" erzeugt, wenn an beiden Eingängen eine Spannung oberhalb eines Schwellenwertes anliegt. An dem Ausgang wird ein von „0" verschiedenes Signal erzeugt, wenn an einem Eingang eine Spannung oberhalb eines Schwellenwertes und an dem anderen Eingang eine Spannung unterhalb des Schwellenwertes anliegt. Der Zeitpunkt innerhalb einer Periode Wechselspannung, zu dem an den Eingängen desIn order to derive a signal from the voltage curve at the two capacitors of a measuring cell of the sensor, which provides information about the security element, according to an advantageous embodiment of the invention, a logic element, a comparator or differential amplifier are provided. As a logic element, for example, a PLL module can be used. A PLL module contains an oscillator and, as a rule, several phase detectors, one of which is designed as an OR gate (exclusive OR). The function of the logic element, the comparator or the differential amplifier is similar. The relevant block has two inputs. One input, the voltage waveform on the first capacitor of the measuring cell is supplied, the other input of the voltage waveform at the second capacitor of the measuring cell. A "0" signal is generated at the output of the device if both inputs have a voltage above a threshold value and a signal other than "0" is generated at the output if one input has a voltage above a threshold and at the other input a voltage below the threshold is applied. The time within a period alternating voltage, to which at the inputs of the
Bausteins der Schwellenwert über- oder unterschritten wird, hängt von den beiden Zeitkonstanten τi und τ2 ab. Die Kapazität der beiden Kondensatoren wird durch die Dielektrizitätskonstante des an den beiden Kondensatoren vorbeigeführten Dokuments und des in dem Dokument enthaltenen Sicherheitselements beeinflusst. Befindet sich daher an einem der beidenIf the threshold value is exceeded or fallen below, depends on the two time constants τi and τ 2 . The capacitance of the two capacitors is influenced by the dielectric constant of the document passing by the two capacitors and the security element contained in the document. Is therefore on one of the two
Kondensatoren das Sicherheitselement oder ein zusätzlicher Abschnitt und am anderen Kondensator das übrige Material des Dokuments, so führt dies zu einer relativen Änderung der Zeitkonstanten τi zur Zeitkonstanten τ2. Dadurch ändert sich das Ausgangssignal des Logikelements, des Komparators oder des Differenzverstärkers. Die Zeitkonstante τi ändert sich auch dann relativ zur Zeitkonstanten τ2, wenn ein Sicherheitsmerkmal oder zusätzliche Abschnitte in unzulässiger Weise auf das Dokument aufgedruckt oder aufgeklebt sind oder sich Klebestreifen oder andere Schichten auf dem Dokument befinden. Die Änderung führt jedoch zu einem anderen Ausgangssignal des Logikelements, des Komparators oder desCapacitors the security element or an additional section and at the other capacitor the remaining material of the document, this leads to a relative change of the time constant τi to the time constant τ 2 . As a result, the output signal of the logic element, the comparator or the differential amplifier changes. The time constant τi also changes relative to the time constant τ 2 when a security feature or additional portions are improperly printed or adhered to the document or there are tape or other layers on the document. However, the change results in a different output signal of the logic element, the comparator or the
Differenzverstärkers als ein korrektes Sicherheitsmerkmal. Auf diese Weise können Teile an dem Dokument nachgewiesen werden. Auch eine Änderung der Dicke des Dokuments kann nachgewiesen werden, so dass die Vorrichtung auch als Dickensensor einsetzbar ist.Differential amplifier as a correct safety feature. In this way, parts of the document can be detected. A change in the thickness of the document can also be detected so that the device can also be used as a thickness sensor.
Die Signale der Hauptmesszelle und der einen oder mehreren Referenzmesszellen werden auf dieselbe Weise ausgewertet. Ein Vergleich der Signale von Hauptmesszelle und Referenzmesszelle gibt Aufschluss über die Dicke des durch die Hauptmesszelle geführten Abschnitts mit Sicherheitselement und die Dicke des durch die Referenzmesszelle geführten Abschnitts des Dokuments ohne Sicherheitselement. Dies ermöglicht einen Vergleich zwischen der Dicke des Dokuments einerseits und der Dicke des Sicherheitselements andererseits. Weicht die Dicke des Sicherheitselements von der vorgegebenen Dicke des Sicherheitselements eines echten Dokuments ab, kann auf eine unzulässige Veränderung des Dokuments oder auf ein gefälschtes Dokument geschlossen werden. Der zeitliche Verlauf der Signale, insbesondere des Signals der Hauptmesszelle gibt Aufschluss über die Form und das Vorhandensein eines Sicherheitselements und mehrerer Abschnitte, die das Sicherheitselement abdecken.The signals of the main measuring cell and the one or more reference measuring cells are evaluated in the same way. A comparison of the signals from the main measuring cell and the reference measuring cell provides information about the thickness of the section guided by the main measuring cell with the security element and the thickness of the portion of the document guided through the reference measuring cell without a security element. This allows a comparison between the thickness of the document on the one hand and the thickness of the security element on the other. If the thickness of the security element deviates from the specified thickness of the security element of a genuine document, it is possible to infer an impermissible change in the document or a forged document. The timing of the signals, in particular the signal of the main measuring cell provides information about the shape and the presence of a security element and several sections that cover the security element.
Im folgenden wird davon ausgegangen, dass Dokumente mit einem streifenförmigem Sicherheitselement und mit einzelnen unzusammenhängenden Abschnitten, welche das Sicherheitselement abdecken, auf Ihre Echtheit überprüft werden. Hierzu werden die Dokumente derart transportiert, dass das Sicherheitselement parallel zur Transportrichtung ausgerichtet ist. Handelt es sich bei dem Dokument um ein echtes Dokument, so wird das Signal der Hauptmesszelle ansteigen, sobald das Sicherheitselement in den Bereich der Hauptmesszelle gelangt, und solange auf einem hohen Niveau bleiben, bis das Sicherheitselement die Hauptmesszelle verlassen hat. Je nach Material und Dicke des Sicherheitselements und der das Sicherheitselement abdeckenden Abschnitte wird das durch das durchgängige Sicherheitselement erzeugte Maximum des Signals durch die einzelnen Maxima der Abschnitte mehr oder weniger stark moduliert.In the following it is assumed that documents with a strip-shaped security element and with individual disjoint sections that cover the security element are checked for authenticity. For this purpose, the documents are transported in such a way that the security element is aligned parallel to the transport direction. If the document is a genuine document, the signal of the main measuring cell will rise as soon as the security element reaches the area of the document Main measuring cell and remain at a high level until the safety element has left the main measuring cell. Depending on the material and thickness of the security element and the sections covering the security element, the maximum of the signal generated by the continuous security element is more or less modulated by the individual maximums of the sections.
Wird dagegen ein gefälschtes Dokument überprüft, das kein Sicherheitselement aufweist und anstelle der ein Sicherheitselement abdeckenden Abschnitte mit einzelnen Bereichen ausgestattet ist, die auf die Oberfläche des Dokuments aufgebracht sind, so unterscheidet sich das Signal von dem oben angegeben Signal selbst dann, wenn die Bereiche in ihrer Fläche mit den Abschnitten übereinstimmen. Im Unterschied zu dem Signal eines echten Dokuments weist das Signal des gefälschten Dokuments kein Maximum auf, das einem durchgängigen streifenförmigen Sicherheitselement entspricht, sondern eineIf, on the other hand, a forged document having no security element and having portions protecting the security element is provided with individual areas applied to the surface of the document, the signal will be different from the signal given above even if the areas in FIG their area coincide with the sections. In contrast to the signal of a genuine document, the signal of the forged document has no maximum, which corresponds to a continuous strip-shaped security element, but a
Anzahl einzelner Maxima, die der Anzahl der Bereiche entsprechen.Number of individual maxima corresponding to the number of areas.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorrichtung mit mindestens sieben Elektroden ausgestattet, die zusammen mindestens sechs Kondensatoren bilden. Dabei sind in der ersten Reihe mindestens dreiAccording to an advantageous embodiment of the invention, the device is equipped with at least seven electrodes, which together form at least six capacitors. There are at least three in the first row
Elektroden, in der zweiten Reihe mindestens eine Elektrode und in der dritten Reihe mindestens drei Elektroden angeordnet. Die sechs Kondensatoren bilden dabei insgesamt drei Messzellen. Jede Messzelle besteht aus zwei in Transportrichtung hintereinander angeordneten Kondensatoren. Vorteilhafter Weise sind die Kondensatoren der mittleren Messzelle wesentlich breiter als dieElectrodes, arranged in the second row at least one electrode and in the third row at least three electrodes. The six capacitors form a total of three measuring cells. Each measuring cell consists of two capacitors arranged one behind the other in the transport direction. Advantageously, the capacitors of the middle measuring cell are substantially wider than the
Kondensatoren der beiden äußeren Messzellen, so dass das Sicherheitselement der zu überprüfenden Dokumente in jedem Fall die mittlere Messzelle passiert. Die mittlere Messzelle wird daher als Hauptmesszelle bezeichnet. Die beiden äußeren Messzellen sind Referenzmesszellen.Capacitors of the two outer measuring cells, so that the security element of the documents to be checked in each case passes through the middle measuring cell. The middle measuring cell is therefore called the main measuring cell. The two outer measuring cells are reference measuring cells.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung liegt eine der Elektroden auf Massepotential. Bei einer besonderes vorteilhaften Ausführungs- form bildet sie einen Teil aller Kondensatoren. Sie kann sich beispielsweise über die gesamte Breite aller Kondensatoren erstrecken. Ihre Länge kann genauso groß oder größer sein wie die Summe der Längen der in einer Reihe angeordneten übrigen Elektroden. Auf diese Weise können beispielsweise mit fünf Elektroden vier Kondensatoren und zwei Messzellen realisiert werden. Mit sieben Elektroden können sechs Kondensatoren und drei Messzellen gebildet werden.According to a further advantageous embodiment of the invention, one of the electrodes is at ground potential. In a particularly advantageous embodiment form it forms part of all capacitors. It can extend over the entire width of all capacitors, for example. Their length may be equal to or greater than the sum of the lengths of the remaining electrodes arranged in a row. In this way, four capacitors and two measuring cells can be realized, for example, with five electrodes. With seven electrodes, six capacitors and three measuring cells can be formed.
Die Elektroden sind länglich und streifenförmig. Sie weisen einen geradlinigen Verlauf auf. Dabei bestehen die beiden senkrecht zur Transportrichtung ausgerichteten Längsseiten der Elektroden aus zwei parallelen Strecken. Die Schmalseiten können entweder ebenfalls einen geradlinigen oder einen gekrümmten Verlauf aufweisen. Im ersten Fall bilden die Elektroden eine rechteckige Fläche auf dem Träger aus. Dicke, Breite und Abstand der Elektroden werden in Abhängigkeit von dem nachzuweisenden Sicherheitselement gewählt.The electrodes are elongated and strip-shaped. They have a straight course. In this case, the two longitudinal sides of the electrodes aligned perpendicular to the transport direction consist of two parallel sections. The narrow sides can either also have a rectilinear or a curved course. In the first case, the electrodes form a rectangular area on the carrier. Thickness, width and spacing of the electrodes are chosen as a function of the security element to be detected.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine der Elektroden in der ersten Reihe und eine der Elektroden in der dritten Reihe länger als jede weitere Elektrode in der ersten und der dritten Reihe. Dabei handelt es sich in bevorzugter Weise um die Elektroden der Kondensatoren der Hauptmesszelle. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass das Sicherheitselement eines jeden Dokuments an der Hauptmesszelle vorbeigeführt wird.According to a further advantageous embodiment of the invention, one of the electrodes in the first row and one of the electrodes in the third row is longer than each further electrode in the first and the third row. These are preferably the electrodes of the capacitors of the main measuring cell. This ensures that the security element of each document passes the main measuring cell.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird dasAccording to a further advantageous embodiment of the invention, the
Ausgangssignal jeder Messzelle durch einen Integrator über die Zeit integriert. In dem integrierten Signal weist die Form eines Maximums auf das Sicherheitselement hin.Output signal of each measuring cell integrated by an integrator over time. In the integrated signal, the shape of a maximum indicates the security element.
Damit eine Änderung der Zeitkonstanten τi und τ2 messbar ist, müssen diese vergleichbar sein mit der Schwingungsdauer der durch die Wechselspannungsquelle erzeugten Wechselspannung. Dies ist dann der Fall, wenn die Frequenz der Wechselspannung der Wechselspannungsquelle größer ist als die Grenzfrequenz der beiden RC-Glieder einer Messzelle. Dies führt jedoch dazu, dass die RC-Glieder als Filter für die Wechselspannung wirken, was wiederum eine relativ kleine Amplitude des Spannungsverlaufs an den beiden Kondensatoren zur Folge hat. Die Amplitude des Spannungsverlaufs an demFor a change in the time constants τi and τ 2 to be measurable, they must be comparable to the oscillation period of the AC voltage generated by the AC voltage source. This is the case when the frequency the AC voltage of the AC voltage source is greater than the cutoff frequency of the two RC elements of a measuring cell. However, this causes the RC elements to act as a filter for the AC voltage, which in turn results in a relatively small amplitude of the voltage waveform across the two capacitors. The amplitude of the voltage curve at the
Kondensator mit der kleineren Zeitkonstanten ist in der Regel ausreichend. Die Amplitude des Spannungsverlaufs an dem Kondensator mit der größeren Zeitkonstanten ist dagegen häufig zu klein. Vorteilhafterweise wird daher die Amplitude der Spannung des Kondensators mit der größeren Zeitkonstanten verstärkt, um in dem Baustein der Auswerteschaltung Schaltvorgänge auslösen zu können. Hierzu kann beispielsweise ein Kopplungskondensator vorgesehen sein, über den die Spannung am Kondensator mit der größeren Zeitkonstanten dem Bauteil zugeführt wird. In diesem Fall ist ein separater Verstärker nicht erforderlich.Capacitor with the smaller time constant is usually sufficient. The amplitude of the voltage curve on the capacitor with the larger time constant, however, is often too small. Advantageously, therefore, the amplitude of the voltage of the capacitor is amplified with the larger time constant in order to trigger switching operations in the block of the evaluation circuit can. For this purpose, for example, a coupling capacitor can be provided, via which the voltage at the capacitor with the larger time constant is supplied to the component. In this case, a separate amplifier is not required.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zur Frequenzsteuerung der Wechselspannungsquelle eine Rückkopplung des Ausgangs des Integrators mit der Wechselspannungsquelle vorgesehen. Hierdurch wird die Empfindlichkeit der Auswerteschaltung gesteigert. Dabei wird das Ausgangssignal des Integrators mittels eines Verstärkers um einen vorbestimmten Faktor verstärkt und im Pegel um eine feste Gleichspannungskomponente verschoben. Das derart modifizierte Ausgangssignal wird als frequenzsteuernde Spannung der Wechselspannungsquelle zugeführt.According to a further advantageous embodiment of the invention, a feedback of the output of the integrator with the AC voltage source is provided for frequency control of the AC voltage source. As a result, the sensitivity of the evaluation circuit is increased. The output signal of the integrator is amplified by an amplifier by a predetermined factor and shifted in level by a fixed DC component. The thus modified output signal is supplied as a frequency-controlling voltage of the AC voltage source.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen zu entnehmen. ZeichnungFurther advantages and advantageous embodiments of the invention will become apparent from the following description, the drawings and the claims. drawing
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Es zeigen:In the drawings, embodiments of a device according to the invention are shown. Show it:
Figur 1 kapazitiver Sensor mit Auswerteschaltung und Geldschein imFIG. 1 Capacitive sensor with evaluation circuit and bank note in FIG
Querschnitt,Cross-section,
Figur 2 Schaltbild der Auswerteschaltung,FIG. 2 is a circuit diagram of the evaluation circuit;
Figur 3 Anordnung der Elektroden des kapazitiven Sensors gemäß Figur 1 in einer Ansicht von unten,3 arrangement of the electrodes of the capacitive sensor according to FIG. 1 in a view from below, FIG.
Figur 4 kapazitiver Sensor gemäß Figuren 1 und 3 zusammen mit einemFigure 4 capacitive sensor according to Figures 1 and 3 together with a
Geldschein in einer Ansicht von unten, Figur 5a echter Geldschein in einer Ansicht von oben, Figur 5b echter Geldschein gemäß Figur 5a in einer Schnittdarstellung, Schnitt entlang der in Figur 5a mit A - A gekennzeichneten Ebene,Banknote in a view from below, FIG. 5a genuine banknote in a view from above, FIG. 5b genuine banknote according to FIG. 5a in a sectional illustration, section along the plane marked A - A in FIG. 5a,
Figur 5c echter Geldschein gemäß Figur 5a in einer Schnittdarstellung,FIG. 5c shows a genuine banknote according to FIG. 5a in a sectional view,
Schnitt entlang der in Figur 5a mit B - B gekennzeichneten Ebene, Figur 6 zeitlicher Verlauf des zu dem Geldschein gemäß Figur 5a aufgenommen Signals der Hauptmesszelle des kapazitiven Sensors gemäß Figuren 1 und 3,FIG. 6 shows the time course of the signal of the main measuring cell of the capacitive sensor according to FIGS. 1 and 3 taken for the banknote according to FIG. 5 a, along the plane marked B - B in FIG.
Figur 7a gefälschter Geldschein in einer Ansicht von oben,FIG. 7a, a counterfeit note in a top view;
Figur 7b gefälschter Geldschein gemäß Figur 7a in einer Schnittdarstellung,FIG. 7b shows a fake banknote according to FIG. 7a in a sectional representation,
Schnitt entlang der in Figur 7a mit A - A gekennzeichneten Ebene, Figur 7c gefälschter Geldschein gemäß Figur 7a in einer Schnittdarstellung, Schnitt entlang der in Figur 7a mit B - B gekennzeichneten Ebene,7a shows a cross-section along the plane marked A - A in FIG. 7a, FIG. 7c shows a counterfeit banknote according to FIG. 7a, section along the plane marked B-B in FIG. 7a, FIG.
Figur 8 zeitlicher Verlauf des zu dem Geldschein gemäß Figur 7a aufgenommen Signals der Hauptmesszelle des kapazitiven Sensors gemäß Figur 1 und 3. Beschreibung der AusführungsbeispieleFIG. 8 shows the time course of the signal of the main measuring cell of the capacitive sensor according to FIGS. 1 and 3 taken up to the banknote according to FIG. 7a. Description of the embodiments
Figur 1 zeigt einen Geldschein 1 , einen kapazitiven Sensor 3, eine Auswerteschaltung 4 und eine Führung 5 für den Geldschein im Querschnitt. Der längliche Geldschein 1 wird vorzugsweise derart an dem Sensor 3 vorbeigeführt, dass er mit seiner langen Seite senkrecht zur Transportrichtung ausgerichtet ist. In diesem Fall ist ein in Figur 4 und 5c dargestellter, in den Geldschein eingebetteter Sicherheitsstreifen 2 parallel zur Transportrichtung ausgerichtet. Der Geldschein 1 wird durch den zwischen dem Sensor 3 und der Führung 5 gebildeten Spalt hindurchbewegt. Die Transportrichtung oderFigure 1 shows a bill 1, a capacitive sensor 3, an evaluation circuit 4 and a guide 5 for the bill in cross section. The elongated banknote 1 is preferably guided past the sensor 3 in such a way that it is oriented with its long side perpendicular to the transport direction. In this case, a security strip 2 embedded in the bill and shown in FIGS. 4 and 5c is aligned parallel to the transport direction. The bill 1 is moved through the gap formed between the sensor 3 and the guide 5. The transport direction or
Bewegungsrichtung ist in der Zeichnung durch den Pfeil 6 angedeutet. Zum Transport des Geldscheins 1 ist eine in der Zeichnung nicht dargestellte Transporteinrichtung vorgesehen. Der kapazitive Sensor 3 besteht aus einem Träger 7 und mehreren nebeneinander parallel auf dem Träger 7 angeordneten Elektroden, von denen in Figur 1 lediglich die drei Elektroden 8, 9 und 10 erkennbar sind. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Träger 7 um eine Leiterplatte. Die Elektroden 8, 9 und 10 bestehen zweckmäßigerweise aus Kupfer. Sie sind durch eine Isolationsschicht 11 des Trägers von einer weiteren Kupferschicht 12 getrennt. Über in der Zeichnung nicht erkennbare Kontakte sind die Elektroden 8, 9 und 10 vorteilhafterweise über die Kupferschicht 12 elektrisch leitend mit der Auswerteschaltung 4 verbunden. Hierdurch kann der Einfluss der Streustrahlung vermieden werden. Entsprechendes gilt für die übrigen Elektroden 30, 31 , 32 und 33, welche in Figur 3 dargestellt sind.Direction of movement is indicated in the drawing by the arrow 6. For transporting the bill 1, a transport device not shown in the drawing is provided. The capacitive sensor 3 consists of a carrier 7 and a plurality of electrodes arranged side by side parallel on the carrier 7, of which only the three electrodes 8, 9 and 10 can be seen in FIG. Preferably, the carrier 7 is a printed circuit board. The electrodes 8, 9 and 10 are expediently made of copper. They are separated by an insulating layer 11 of the carrier of a further copper layer 12. About contacts not visible in the drawing, the electrodes 8, 9 and 10 are advantageously electrically connected via the copper layer 12 to the evaluation circuit 4. As a result, the influence of scattered radiation can be avoided. The same applies to the other electrodes 30, 31, 32 and 33, which are shown in FIG.
Figur 2 zeigt eine Schaltung für den Betrieb des kapazitiven Sensors 3 mit einerFigure 2 shows a circuit for the operation of the capacitive sensor 3 with a
Wechselspannungsquelle 13, den beiden Kondensatoren 14 und 15, welche durch die Elektroden 8, 9 und 10 gebildet werden, zwei Widerständen 16 und 17, einem XOR-Glied 18 und mit einem aus Widerständen 19, 20 und einem Kondensator 21 gebildeten Integrator 22. Ein Kopplungskondensator 23 dient zur Abtrennung des Gleichspannungsanteils der am Kondensator 15 anliegenden Spannung. Ein Verstärker 24 am Ausgang des Integrators verstärkt das Ausgangssignal und führt dieses über eine Rückkopplungsschleife 25 der Wechselspannungsquelle 13 zu. Dieses dient der Frequenzsteuerung der Wechselspannungsquelle zur Steigerung der Empfindlichkeit der Auswerteschaltung. Das verstärkte Ausgangssignal wird schließlich einem Mikroprozessor 26 mit integriertem Analog-Digital-Wandler 27 und einem Ausgang 28 zugeführt. Geht es lediglich darum, festzustellen, ob derAC voltage source 13, the two capacitors 14 and 15, which are formed by the electrodes 8, 9 and 10, two resistors 16 and 17, an XOR gate 18 and with an integrator 22 formed from resistors 19, 20 and a capacitor 21. Ein Coupling capacitor 23 serves to separate the DC voltage component of the voltage applied to the capacitor 15. An amplifier 24 at the output of the integrator amplifies the output signal and passes it through a feedback loop 25 of the AC voltage source 13 to. This serves to control the frequency of the AC voltage source to increase the sensitivity of the evaluation circuit. The amplified output signal is finally supplied to a microprocessor 26 with integrated analog-to-digital converter 27 and an output 28. Is it just a matter of determining if the
Geldschein einen Sicherheitsstreifen enthält oder nicht, so führt der Ausgang 28 logisch „0", wenn der Geldschein einen Sicherheitsstreifen enthält, und logisch „1", wenn der Geldschein keinen Sicherheitsstreifen enthält. Die Belegung kann auch umgekehrt sein. Soll dagegen zusätzlich festgestellt werden, ob sich der Sicherheitsstreifen oder die einen Sicherheitsstreifenden abdeckendenBanknote contains a security strip or not, the output 28 logic "0" if the bill contains a security strip, and logical "1" if the bill does not contain a security strip. The occupancy can also be reversed. On the other hand, it should also be determined whether the security strip or the security strip covering a cover
Abschnitte an der richtigen Stelle befinden und/ oder die richtige Größe aufweisen und/ oder aus dem richtigen Material bestehen, so muss die Auswertung differenzierter erfolgen. In diesem Fall führt der Ausgang 28 logisch „0", wenn der Sicherheitsstreifen enthalten und hinsichtlich aller Merkmale korrekt ist, und logisch „1", wenn der Sicherheitsstreifen hinsichtlich mindestens eines Merkmals von den Vorgaben abweicht. Auch hier kann die Belegung umgekehrt werden.Sections are in the right place and / or have the correct size and / or consist of the right material, so the evaluation must be differentiated. In this case, the output 28 carries logic "0" if the security strip is included and correct with respect to all features, and logical "1" if the security strip deviates from the defaults with respect to at least one feature. Again, the occupancy can be reversed.
Mit Ausnahme der Wechselspannungsquelle 13 und der beiden durch die Elektroden gebildeten Kondensatoren 14 und 15 gehören alle Teile derWith the exception of the AC voltage source 13 and the two capacitors 14 and 15 formed by the electrodes all parts of the
Schaltung gemäß Figur 2 zur Auswerteschaltung 4. Die gemeinsame ElektrodeCircuit according to FIG. 2 for the evaluation circuit 4. The common electrode
9 der beiden Kondensatoren 14 und 15 liegt auf einem Referenzpotential.9 of the two capacitors 14 and 15 is at a reference potential.
Vorteilhafterweise ist dies das Massepotential. Die Wechselspannungsquelle erzeugt eine Wechselspannung mit einer Frequenz, welche typischerweise im Bereich von 200 kHz bis 400 kHz liegt.Advantageously, this is the ground potential. The AC voltage source generates an AC voltage having a frequency which is typically in the range of 200 kHz to 400 kHz.
In Figur 3 ist der kapazitive Sensor 3 gemäß Figur 1 in einer Ansicht von unten dargestellt. Neben den Elektroden 8, 9 und 10 sind vier weitere Elektroden 30, 31 , 32 und 33 angeordnet. Sie bilden zusammen mit der auf Masse liegenden Elektrode 9 vier weitere Kondensatoren. Die beiden Kondensatoren 14 und 15 der Elektroden 8, 9 und 10 stellen die Hauptmesszelle dar. Sie befindet sich in der Mitte. Die beiden Kondensatoren 34 und 35 der Elektroden 30, 9 und 31 bilden eine erste Referenzmesszelle. Die beiden Kondensatoren 36 und 37 der Elektroden 32, 9 und 33 bilden eine zweite Referenzmesszelle. Die Kondensatoren 14, 15, 34, 35, 36 und 37 sind in Figur 3 zusätzlich durch die entsprechenden elektrischen Symbole dargestellt. Die Auswerteschaltung der beiden Referenzmesszellen entspricht der Auswerteschaltung der Hauptmesszelle gemäß Figur 2.FIG. 3 shows the capacitive sensor 3 according to FIG. 1 in a view from below. In addition to the electrodes 8, 9 and 10, four further electrodes 30, 31, 32 and 33 are arranged. They form together with the grounded electrode 9 four more capacitors. The two capacitors 14 and 15 of the electrodes 8, 9 and 10 represent the main measuring cell. It is located in the middle. The two capacitors 34 and 35 of the electrodes 30, 9 and 31 form a first reference measuring cell. The two capacitors 36 and 37 of the electrodes 32, 9 and 33 form a second reference measuring cell. The capacitors 14, 15, 34, 35, 36 and 37 are additionally represented in FIG. 3 by the corresponding electrical symbols. The evaluation circuit of the two reference measuring cells corresponds to the evaluation circuit of the main measuring cell according to FIG. 2.
In Figur 4 ist der kapazitive Sensor 3 gemäß Figur 3 in stark vereinfachter Form dargestellt. Die Hauptmesszelle 38 und die beiden Referenzmesszellen 39 und 40 sind angedeutet. Außerdem ist der Geldschein 1 mit dem SicherheitsstreifenFIG. 4 shows the capacitive sensor 3 according to FIG. 3 in a greatly simplified form. The main measuring cell 38 and the two reference measuring cells 39 and 40 are indicated. In addition, the bill is 1 with the security strip
2 in einer Ansicht von unten dargestellt. Der Pfeil 6 deutet die Transportrichtung des Geldscheins 1 an. Aus der Darstellung ergibt sich, dass aufgrund der Abmessungen der Hauptmesszelle 38 und der beiden Referenzmesszellen 39 und 40, welche aus den Abmessungen der Elektroden 8, 9 ,10, 30, 31 , 32 und 33 resultieren, der Sicherheitsstreifen 2 eines Geldscheins 1 stets an der2 shown in a view from below. The arrow 6 indicates the direction of transport of the bill 1. From the illustration it follows that due to the dimensions of the main measuring cell 38 and the two reference measuring cells 39 and 40, which result from the dimensions of the electrodes 8, 9, 10, 30, 31, 32 and 33, the security strip 2 of a bill 1 always on of the
Hauptmesszelle vorbeigeführt wird.Main measuring cell is passed.
Die Figuren 5a, 5b und 5c zeigen den Geldschein 1 mit dem Sicherheitsstreifen 2 in verschiedenen Ansichten. Es handelt sich dabei um einen echten Geldschein, bei dem der aus einem metallischen Material bestehendeFigures 5a, 5b and 5c show the bill 1 with the security strip 2 in different views. It is a genuine banknote, in which the metallic material
Sicherheitsstreifen 2 in das Papier des Geldscheins eingebettet ist. An der Unterseite 41 des Geldscheins 1 ist der Sicherheitsstreifen 2 vollständig durch Papier abgedeckt. An der Oberseite 42 ist der Sicherheitsstreifen durch einzelne Abschnitte 43 aus Papier und durch einzelne Abschnitte 44 aus einem metallischen Material abgedeckt. Die Dicke des Papiers des Geldscheins 1 beträgt bei diesem Ausführungsbeispiel 100 μm. Die Dicke des Sicherheitsstreifens 2 beträgt 50 μm.Security strip 2 is embedded in the paper of the bill. At the bottom 41 of the bill 1, the security strip 2 is completely covered by paper. At the top 42, the security strip is covered by individual sections 43 of paper and by individual sections 44 of a metallic material. The thickness of the paper of the bill 1 in this embodiment is 100 microns. The thickness of the security strip 2 is 50 μm.
In Figur 6 ist der zeitliche Verlauf 45 des Signals der Hauptmesszelle 38 dargestellt, welches zu dem Geldschein 1 aufgenommen wurde. Bevor derFIG. 6 shows the time profile 45 of the signal of the main measuring cell 38, which was recorded for the banknote 1. Before the
Geldschein an dem kapazitiven Sensor angelangt ist, befindet sich dieBanknote has arrived at the capacitive sensor, is the
Spannung auf einem Ausgangsniveau. Das Signal steigt auf eine Spannung von ca. 1 Volt an, sobald der Sicherheitsstreifen 2 des Geldscheins 1 in den Bereich des kapazitiven Sensors 3 gelangt. Die Spannung bleibt solange auf diesem Niveau, bis der Sicherheitsstreifen den kapazitiven Sensor vollständig passiert hat und sich nicht mehr in dessen Bereich befindet. Anschließend fällt die Spannung erneut auf das Ausgangsniveau ab.Voltage at an initial level. The signal rises to a voltage of about 1 volt as soon as the security strip 2 of the bill 1 reaches the area of the capacitive sensor 3. The voltage remains at this level until the safety strip has completely passed the capacitive sensor and is no longer within its range. Then the voltage drops again to the initial level.
Die Figuren 7a, 7b und 7c zeigen einen gefälschten Geldschein 46 ohne Sicherheitsstreifen in verschiedenen Ansichten. Aus den Schnittdarstellungen in Figur 7b und 7c ergibt sich, dass im Unterschied zu dem in den Figuren 5a, 5b und 5c gezeigten Geldschein 1 kein Sicherheitsstreifen in das Papier desFigures 7a, 7b and 7c show a counterfeit bill 46 without security strips in different views. From the sectional views in FIGS. 7b and 7c, it appears that, unlike the banknote 1 shown in FIGS. 5a, 5b and 5c, no security strip is inserted into the paper of the banknote
Geldscheins eingebettet ist. In der Ansicht von oben gemäß Figur 7a gleicht der gefälschte Geldschein 46 dem echten Geldschein 1 , da sich an den Positionen, an denen der echte Geldschein 1 einzelne Abschnitte 44 aus einem metallischen Material aufweist, bei dem gefälschten Geldschein 46 aufgedruckte Abschnitte 47 befinden. Die Abschnitte 47 stimmen hinsichtlich der Position auf dem Geldschein und der Größe ihrer Fläche mit den Abschnitten 44 des echten Geldscheins überein. Aus dem Vergleich der beiden Schnittdarstellungen gemäß den Figuren 5b und 7b sowie der Figuren 5c und 7c ergibt sich, dass sich die Geldscheine 1 und 46 in ihrer Dicke unterscheiden. Die Dicke des Papiers des gefälschten Geldscheins 46 beträgt ebenfalls 100 μm und entspricht damit der Dicke des Papiers des echten Geldscheins 1. Die Abschnitte 47 sind jedoch auf die Oberfläche des gefälschten Geldscheins 46 aufgedruckt und stehen damit über die Oberfläche hinaus. Im Bereich der Abschnitte 47 ist daher der gefälschte Geldschein 46 dicker als der echte Geldschein 1. Dies kann mit Hilfe des kapazitiven Sensors 3 durch Vergleich der Signale der Hauptmesszelle und der beiden Referenzmesszellen festgestellt werden.Banknote is embedded. In the view from above according to FIG. 7a, the counterfeit banknote 46 is similar to the genuine banknote 1, since at the positions where the genuine banknote 1 comprises individual sections 44 made of a metallic material, sections 47 printed on the counterfeit banknote 46 are located. Sections 47 are consistent with sections 44 of the genuine bill in terms of position on the bill and size of its face. From the comparison of the two sectional views according to FIGS. 5b and 7b as well as FIGS. 5c and 7c, it can be seen that the bills 1 and 46 differ in their thickness. The thickness of the paper of the counterfeit bill 46 is also 100 microns and thus corresponds to the thickness of the paper of the real bill. However, the portions 47 are printed on the surface of the counterfeit bill 46 and are thus beyond the surface. In the area of the sections 47, therefore, the counterfeit banknote 46 is thicker than the genuine banknote 1. This can be determined by means of the capacitive sensor 3 by comparing the signals of the main measuring cell and the two reference measuring cells.
Ein weiterer Unterschied zwischen den Geldscheinen 1 und 46 ergibt sich bei der Auswertung des zeitlichen Verlaufs des Signals der Hauptmesszelle. InAnother difference between the bills 1 and 46 results in the evaluation of the time course of the signal of the main measuring cell. In
Figur 8 ist der zeitliche Verlauf 48 des Signals der Hauptmesszelle 38 dargestellt, welches zu dem Geldschein 46 aufgenommen wurde. Bevor der Geldschein an dem kapazitiven Sensor angelangt ist, befindet sich die Spannung auf einem Ausgangsniveau. Sobald der Geldschein 46 mit den Abschnitten 47 in den Bereich des kapazitiven Sensors 3 gelangt, steigt das Signal an. Der zeitliche Verlauf 48 des Signals zeigt eine Anzahl einzelner Maxima 49, deren Spannung ca. 220 mV beträgt. Die Maxima werden durch die einzelnen Abschnitte 47 auf dem Geldschein 46 erzeugt, welche aus einem Material bestehen, das Metallpartikel einhält. Die Anzahl der Maxima 49 entspricht daher der Anzahl der Abschnitte 47 auf dem Geldschein 46. Sobald der Geldschein 46 den kapazitiven Sensor 3 vollständig passiert hat und sich nicht mehr in dessen Bereich befindet, fällt das Signal auf das Ausgangsniveau zurück. Damit unterscheidet sich das durch den gefälschten Geldschein 46 an der Hauptmesszelle erzeugte Signal nicht nur hinsichtlich der Form seines zeitlichen Verlaufs sondern auch hinsichtlich der maximalen Spannung vom denjenigen eines echten Geldscheins 1.FIG. 8 shows the time profile 48 of the signal of the main measuring cell 38, which was recorded for the banknote 46. Before the Banknote has arrived at the capacitive sensor, the voltage is at an initial level. As soon as the bill 46 with the sections 47 reaches the area of the capacitive sensor 3, the signal rises. The time course 48 of the signal shows a number of individual maxima 49 whose voltage is about 220 mV. The maxima are generated by the individual sections 47 on the bill 46, which consist of a material that complies with metal particles. The number of maxima 49 therefore corresponds to the number of sections 47 on the banknote 46. As soon as the banknote 46 has completely passed the capacitive sensor 3 and is no longer in its area, the signal drops back to the initial level. Thus, the signal generated by the counterfeit bill 46 on the main measuring cell differs not only in the shape of its time course but also in terms of the maximum voltage of that of a genuine bill 1.
Sämtliche Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein. All features of the invention may be essential to the invention both individually and in any combination with each other.
Bezugszahlenreference numerals
1 Geldschein1 bill
2 Sicherheitsstreifen2 security strips
3 Kapazitiver Sensor3 capacitive sensor
4 Auswerteschaltung4 evaluation circuit
5 Führung5 leadership
6 Transportrichtung des Geldscheins6 Transport direction of the bill
7 Träger7 carriers
8 Elektrode8 electrode
9 Elektrode9 electrode
10 Elektrode10 electrode
11 Isolationsschicht11 insulation layer
12 Kupferschicht12 copper layer
13 Wechselspannungsquelle13 alternating voltage source
14 Kondensator14 capacitor
15 Kondensator15 capacitor
16 Widerstand16 resistance
17 Widerstand17 resistance
18 XOR-Glied18 XOR member
19 Widerstand19 resistance
20 Widerstand20 resistance
21 Kondensator21 capacitor
22 Integrator22 integrator
23 Kopplungskondensator23 coupling capacitor
24 Verstärker24 amplifiers
25 Rückkopplungsschleife25 feedback loop
26 Mikroprozessor26 microprocessor
27 Analog-Digital-Wandler27 analog-to-digital converter
28 Ausgang28 output
2929
30 Elektrode 31 Elektrode30 electrode 31 electrode
32 Elektrode32 electrode
33 Elektrode33 electrode
34 Kondensator 35 Kondensator34 capacitor 35 capacitor
36 Kondensator36 capacitor
37 Kondensator37 capacitor
38 Hauptmesszelle38 main measuring cell
39 Referenzmesszelle 40 Referenzmesszelle39 Reference measuring cell 40 Reference measuring cell
41 Unterseite des echten Geldscheins41 bottom of the genuine bill
42 Oberseite des echten Geldscheins42 top of the real bill
43 Abschnitte aus Papier43 sections of paper
44 Abschnitte aus einem metallischen Material 45 zeitlicher Verlauf des Signals der Hauptmesszelle zu dem echten44 sections of a metallic material 45 temporal course of the signal of the main measuring cell to the real
Geldscheinbill
46 gefälschter Geldschein46 fake banknote
47 Abschnitte aus einem metallischen Material47 sections of a metallic material
48 zeitlicher Verlauf des Signals der Hauptmesszelle zu dem gefälschten Geldschein48 Time course of the signal of the main measuring cell to the counterfeit bill
49 Maximum des Signals der Hauptmesszelle zu dem gefälschten Geldschein 49 Maximum of the signal of the main measuring cell to the forged banknote

Claims

A N S P R Ü C H E
1. Vorrichtung zum Nachweis eines Sicherheitselements (2) in relativ zur Vorrichtung transportierten Dokumenten (1 ) wie Wertscheine, Banknoten und/ oder Schecks, wobei das Sicherheitselement insbesondere als Sicherheitsstreifen ausgebildet ist und die Dielektrizitätskonstante des Sicherheitselements (2) von derjenigen des übrigen Dokuments (1 ) unterschiedlich ist, mit mindestens fünf auf einem Träger (7) in mindestens drei Reihen angeordneten, länglichen, streifenförmigen Elektroden (8, 9, 10, 30, 31 , 32, 33), die alle parallel zueinander und mit ihrer Längsseite senkrecht zu der Transportrichtung des Dokuments ausgerichtet sind, und die mindestens vier Kondensatoren (14, 15, 34, 35, 36, 37) bilden, wobei mindestens zwei der Elektroden (8, 30, 32) in einer ersten Reihe nebeneinander angeordnet sind, wobei mindestens eine Elektrode (9) in einer zweiten Reihe angeordnet ist, und wobei mindestens zwei Elektroden (10, 31, 33) in einer dritten Reihe nebeneinander angeordnet sind, mit zumindest einem ohmschen Widerstand zu jedem der Kondensatoren1. Device for detecting a security element (2) in documents transported relative to the device (1) such as bank notes and / or checks, wherein the security element is in particular designed as a security strip and the dielectric constant of the security element (2) of that of the remainder of the document ( 1) is different, with at least five arranged on a support (7) in at least three rows, elongated strip-shaped electrodes (8, 9, 10, 30, 31, 32, 33), all parallel to each other and with its longitudinal side perpendicular to the transport direction of the document are aligned, and the at least four capacitors (14, 15, 34, 35, 36, 37) form, wherein at least two of the electrodes (8, 30, 32) are arranged side by side in a first row, wherein at least one Electrode (9) is arranged in a second row, and wherein at least two electrodes (10, 31, 33) are arranged next to one another in a third row, with at least one ohmic resistance to each of the capacitors
(14, 15, 34, 35, 36, 37), welche zusammen je ein RC-Glied bilden, mit einer Wechselspannungsquelle (13) als Spannungsversorgung für die(14, 15, 34, 35, 36, 37), which together each form an RC element, with an AC voltage source (13) as a power supply for the
RC-Glieder, mit einer Auswerteschaltung (4) zur Auswertung der Spannungsverläufe an den RC-Gliedem beim Vorbeiführen des Dokuments (1 ) an den Kondensatoren (14, 15, 34, 35, 36, 37).RC elements, with an evaluation circuit (4) for evaluating the voltage waveforms at the RC elements in passing the document (1) to the capacitors (14, 15, 34, 35, 36, 37).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sie mit mindestens sieben Elektroden (8, 9, 10, 30, 31 , 32, 33) ausgestattet ist, die zusammen mindestens sechs Kondensatoren (14, 15, 34, 35, 36, 37) bilden, dass mindestens drei Elektroden (8, 30, 32) in der ersten Reihe nebeneinander angeordnet sind, dass mindestens eine Elektrode (9) in der zweiten Reihe angeordnet ist, und dass mindestens drei Elektroden (10, 31 , 33) in der dritten Reihe nebeneinander angeordnet sind.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that it is equipped with at least seven electrodes (8, 9, 10, 30, 31, 32, 33), which together at least six capacitors (14, 15, 34, 35, 36, 37) form that at least three electrodes (8, 30, 32) in the first row are arranged side by side, that at least one electrode (9) is arranged in the second row, and that at least three electrodes (10, 31, 33) in the third row are arranged side by side.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Elektroden (9) auf Massepotential liegt und Teil aller Kondensatoren (14, 15, 34, 35, 36, 37) 151.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that one of the electrodes (9) is at ground potential and part of all capacitors (14, 15, 34, 35, 36, 37) 151.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (9) auf Massepotential in der zweiten Reihe zwischen der ersten und der dritten Reihe der Elektroden (8, 10, 30, 31 , 32, 33) angeordnet ist, und dass die Länge der Elektrode (9) auf Massepotential mindestens so groß ist, wie die Summe der Längen der in der ersten Reihe angeordneten Elektroden (8, 30, 32) und der in der dritten Reihe angeordneten Elektro- den (10, 31 , 33).4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the electrode (9) is arranged at ground potential in the second row between the first and the third row of electrodes (8, 10, 30, 31, 32, 33), and that the Length of the electrode (9) to ground potential is at least as large as the sum of the lengths of the electrodes arranged in the first row (8, 30, 32) and arranged in the third row electrodes (10, 31, 33).
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite aller Elektroden (8, 9, 10, 30, 31 , 32, 33) gleich ist.5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the width of all electrodes (8, 9, 10, 30, 31, 32, 33) is the same.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Elektroden (8) in der ersten Reihe und eine der Elektroden (10) in der dritten Reihe länger ist als die mindestens eine weitere Elektrode (30, 31 , 32, 33) in der ersten und der dritten Reihe.6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that one of the electrodes (8) in the first row and one of the electrodes (10) in the third row is longer than the at least one further electrode (30, 31, 32, 33 ) in the first and third rows.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Träger (7) eine Leiterplatte und als Elektroden (8, 9, 10, 30, 31 , 32, 33) elektrisch leitende Schichten auf der Leiterplatte vorgesehen sind. 7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that as a carrier (7) a printed circuit board and as electrodes (8, 9, 10, 30, 31, 32, 33) electrically conductive layers are provided on the circuit board.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitkonstanten mindestens zweier RC-Glieder unterschiedlich sind.8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the time constants of at least two RC elements are different.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung (4) ein Logikelement (18) aufweist, welches ein erstes Signal erzeugt, wenn die Spannungen an zwei in Transportrichtung des Dokuments aufeinanderfolgenden RC- Gliedern unterschiedlich sind, und ein zweites Signal, wenn die Spannun- gen an den RC-Gliedern gleich sind.9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation circuit (4) has a logic element (18) which generates a first signal when the voltages are different at two successive in the transport direction of the document RC elements, and a second Signal if the voltages on the RC elements are the same.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Integrator (22) vorgesehen ist, der das Signal des Logikelements (18) über die Zeit integriert.10. The device according to claim 9, characterized in that an integrator (22) is provided which integrates the signal of the logic element (18) over time.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung (4) einen Komparator oder einen Differenzverstärker aufweist.11. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the evaluation circuit (4) comprises a comparator or a differential amplifier.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass ein12. The device according to claim 11, characterized in that a
Integrator vorgesehen ist, der das Signal des Komparators oder des Differenzverstärkers über die Zeit integriert.Integrator is provided, which integrates the signal of the comparator or the differential amplifier over time.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Frequenzsteuerung der Wechselspannungsquelle (13) eine Rückkopplung (25) des Ausgangs des Integrators (22) mit der Wechselspannungsquelle (13) vorgesehen ist.13. Device according to one of the preceding claims, characterized in that for frequency control of the AC voltage source (13) is provided a feedback (25) of the output of the integrator (22) with the AC voltage source (13).
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung (4) einen Analog-Digital-14. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation circuit (4) an analog-digital
Wandler (27) und einen Mikroprozessor (26) aufweist, der ein Signal beim Erkennen eines Dokuments (1) erzeugt, welches kein Sicherheitselement enthält (2) oder ein von einem vorgegebenen Sicherheitselement in Form und/ oder Position abweichendes Sicherheitselement. Converter (27) and a microprocessor (26) which generates a signal upon detection of a document (1), which is not a security element contains (2) or one of a given security element in shape and / or position deviating security element.
PCT/EP2007/010654 2006-12-08 2007-12-07 Device for the verification of a security element in documents WO2008068031A1 (en)

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DE102006058265.9 2006-12-08

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