JP5534842B2 - Magnetic pattern detector - Google Patents

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Description

本発明は、磁性体が取り付けられた物体や磁気インクで印刷が施された紙幣等といった媒体の磁気パターンを検出する磁気パターン検出装置に関するものである。   The present invention relates to a magnetic pattern detection device that detects a magnetic pattern of a medium such as an object to which a magnetic material is attached or a banknote printed with magnetic ink.

磁性体が取り付けられたカード等の物体や、磁気インクで印刷が施された紙幣等の媒体から磁気パターンを検出する磁気パターン検出装置では、媒体が通過した際の磁束変化を磁気センサ素子で検出し、磁気センサ素子から出力されたセンサ出力信号に対して信号処理部での信号処理を行なっている。ここで、信号処理部には、センサ出力信号と、定電圧からなる基準電圧とが入力されるアンプによって増幅部が構成されており、センサ出力信号を増幅部で増幅した後、各種信号処理を行なっている(特許文献1〜3参照)。   In a magnetic pattern detection device that detects magnetic patterns from objects such as cards with magnetic materials attached, or paper such as banknotes printed with magnetic ink, the magnetic sensor element detects changes in magnetic flux when the medium passes. The signal processing unit performs signal processing on the sensor output signal output from the magnetic sensor element. Here, the signal processing unit includes an amplifying unit configured by an amplifier to which a sensor output signal and a reference voltage composed of a constant voltage are input. After the sensor output signal is amplified by the amplifying unit, various signal processes are performed. (See Patent Documents 1 to 3).

特開2007−241653号公報JP 2007-241653 A 特開2007−241654号公報JP 2007-241654 A 特開2009−163336号公報JP 2009-163336 A

しかしながら、特許文献1〜3に記載の構成では、センサ出力信号を増幅させる際にアンプの基準電圧として定電圧を用いているため、センサ出力信号と基準電圧との差が大きい。このため、アンプから出力される信号が飽和しないようにアンプゲインを低く抑える必要があるため、検出ゲインを高めることができないという問題点がある。一方、ブリッジ回路を用いて磁気センサ素子からの出力信号を差動増幅すると、大幅なコストの増大を招くという問題点がある。   However, in the configurations described in Patent Documents 1 to 3, since a constant voltage is used as the reference voltage of the amplifier when the sensor output signal is amplified, the difference between the sensor output signal and the reference voltage is large. For this reason, since it is necessary to keep the amplifier gain low so that the signal output from the amplifier does not saturate, there is a problem that the detection gain cannot be increased. On the other hand, if the output signal from the magnetic sensor element is differentially amplified using a bridge circuit, there is a problem in that the cost is significantly increased.

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、コストを大幅に増大させることなく、ゲインを向上することのできる磁気パターン検出装置を提供することにある。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a magnetic pattern detection device capable of improving gain without significantly increasing cost.

上記課題を解決するために、本発明は、媒体の磁気特性を検出する磁気センサ素子と、該磁気センサ素子での検出結果に基づいて前記媒体の磁気パターンを検出する信号処理部と、を有する磁気パターン検出装置であって、前記信号処理部は、励磁信号により励磁された前記磁気センサ素子から出力されたセンサ出力信号を増幅する増幅部を備え、当該増幅部は、前記センサ出力信号および基準電圧が入力されるアンプと、前記励磁信号に連動して変化する信号を前記基準電圧として生成する基準電圧生成部と、を備えていることを特徴とする。   In order to solve the above problems, the present invention includes a magnetic sensor element that detects a magnetic characteristic of a medium, and a signal processing unit that detects a magnetic pattern of the medium based on a detection result of the magnetic sensor element. In the magnetic pattern detection apparatus, the signal processing unit includes an amplification unit that amplifies a sensor output signal output from the magnetic sensor element excited by an excitation signal, and the amplification unit includes the sensor output signal and a reference An amplifier to which a voltage is input, and a reference voltage generation unit that generates a signal that changes in conjunction with the excitation signal as the reference voltage are provided.

本発明では、センサ出力信号をアンプで増幅する際、励磁信号に連動して変化する基準電圧を用いているため、磁気センサ素子から出力されるセンサ出力信号と基準電圧との差が小さい。従って、ブリッジ回路等といったコストが増大する回路を追加しなくても、アンプゲインを高めることができ、S/N比を高めることができる。また、基準電圧は、励磁信号に連動して変化し、センサ出力信号と同期しているので、センサ出力信号を適正に増幅することができる。   In the present invention, when the sensor output signal is amplified by the amplifier, the reference voltage that changes in conjunction with the excitation signal is used. Therefore, the difference between the sensor output signal output from the magnetic sensor element and the reference voltage is small. Therefore, the amplifier gain can be increased and the S / N ratio can be increased without adding a cost-increasing circuit such as a bridge circuit. Further, since the reference voltage changes in conjunction with the excitation signal and is synchronized with the sensor output signal, the sensor output signal can be appropriately amplified.

本発明において、前記基準電圧は、前記励磁信号を微分した波形を備えた信号であることが好ましい。センサ出力信号は、励磁信号により発生する磁束の時間微分に相当するため、励磁信号を微分した波形の信号をアンプの基準電圧として用いれば、センサ出力信号と基準電圧との差が小さいので、ゲインを高めることができる。   In the present invention, the reference voltage is preferably a signal having a waveform obtained by differentiating the excitation signal. Since the sensor output signal corresponds to the time differentiation of the magnetic flux generated by the excitation signal, if the waveform signal obtained by differentiating the excitation signal is used as the reference voltage for the amplifier, the difference between the sensor output signal and the reference voltage is small. Can be increased.

本発明において、前記基準電圧生成部は、前記励磁信号を微分して前記基準電圧を生成するCR微分回路を備えていることが好ましい。このように構成すれば、キャパシタや抵抗といった安価な電気素子を用いて、励磁信号を微分して基準電圧を生成する微分回路を構成することができる。   In the present invention, it is preferable that the reference voltage generation unit includes a CR differentiation circuit that differentiates the excitation signal to generate the reference voltage. If comprised in this way, the differentiation circuit which differentiates an excitation signal and produces | generates a reference voltage can be comprised using cheap electrical elements, such as a capacitor and resistance.

本発明において、前記基準電圧生成部は、前記励磁信号により励磁されて当該励磁信号を微分してなる信号を前記基準電圧として出力するダミー用磁気センサ素子を備えている構成を採用してもよい。ダミー用磁気センサ素子からの出力信号は、励磁信号により発生する磁束の時間微分に相当し、励磁信号を微分した波形の信号を基準電圧として生成することができる。また、かかる基準電圧であれば、センサ出力信号との差が極めて小さいので、ゲインを高めることができる。   In the present invention, the reference voltage generation unit may include a dummy magnetic sensor element that is excited by the excitation signal and outputs a signal obtained by differentiating the excitation signal as the reference voltage. . The output signal from the dummy magnetic sensor element corresponds to the time differentiation of the magnetic flux generated by the excitation signal, and a waveform signal obtained by differentiating the excitation signal can be generated as a reference voltage. Further, with such a reference voltage, the difference from the sensor output signal is extremely small, so that the gain can be increased.

本発明において、前記信号処理部は、前記アンプから出力された信号のうち、極性が正の信号成分を積分する第1積分回路と、極性が負の信号成分を積分する第2積分回路とを備えていることが好ましい。このように構成すると、アンプから出力された信号のパルス幅が狭い場合でも、極性が正の信号成分および極性が負の信号成分を各々、積分して振幅変化を面積変化に変換することができるので、簡素な構成で見かけのゲインを高めることができる。   In the present invention, the signal processing unit includes: a first integrating circuit that integrates a signal component having a positive polarity in a signal output from the amplifier; and a second integrating circuit that integrates a signal component having a negative polarity. It is preferable to provide. With this configuration, even when the pulse width of the signal output from the amplifier is narrow, the signal component having a positive polarity and the signal component having a negative polarity can be integrated to convert an amplitude change into an area change. Therefore, the apparent gain can be increased with a simple configuration.

本発明の別の形態は、媒体の磁気特性を検出する磁気センサ素子と、該磁気センサ素子での検出結果に基づいて前記媒体の磁気パターンを検出する信号処理部と、を有する磁気パターン検出装置であって、前記信号処理部は、前記磁気センサ素子から出力されたセンサ出力信号のうち、極性が正の信号成分を積分する第1積分回路と、極性が負の信号成分を積分する第2積分回路とを備えていることを特徴とする。 Another embodiment of the present invention is a magnetic pattern detection device having a magnetic sensor element that detects a magnetic characteristic of a medium, and a signal processing unit that detects a magnetic pattern of the medium based on a detection result of the magnetic sensor element. The signal processing unit includes a first integration circuit that integrates a signal component having a positive polarity in a sensor output signal output from the magnetic sensor element, and a second integration unit that integrates a signal component having a negative polarity. And an integration circuit.

本発明では、センサ出力信号のパルス幅が狭い場合でも、極性が正の信号成分および極性が負の信号成分を各々、積分して振幅変化を面積変化に変換することができるので、簡素な構成で見かけのゲインを高めることができる。   In the present invention, even when the pulse width of the sensor output signal is narrow, a signal component having a positive polarity and a signal component having a negative polarity can be integrated to convert an amplitude change into an area change. Can increase the apparent gain.

本発明において、前記磁気センサ素子は、前記センサ出力信号を差動出力として出力するための複数のコイルを備えていることが好ましい。このように構成すると、外乱の影響を受けにくいという利点がある。   In the present invention, the magnetic sensor element preferably includes a plurality of coils for outputting the sensor output signal as a differential output. This configuration has the advantage that it is less susceptible to disturbances.

本発明に係る磁気パターン検出装置においては、センサ出力信号をアンプで増幅する際、励磁信号に連動して変化する基準電圧を用いているため、磁気センサから出力される信号と基準電圧との差が小さい。従って、ブリッジ回路等といったコストが増大する回路を追加しなくても、アンプゲインを高めることができ、S/N比を高めることができる。また、基準電圧は、励磁信号に連動して変化するため、センサ出力信号と基準電圧とは同期しているので、センサ出力信号を適正に増幅することができる。   In the magnetic pattern detection device according to the present invention, when a sensor output signal is amplified by an amplifier, a reference voltage that changes in conjunction with the excitation signal is used, so the difference between the signal output from the magnetic sensor and the reference voltage is used. Is small. Therefore, the amplifier gain can be increased and the S / N ratio can be increased without adding a cost-increasing circuit such as a bridge circuit. Further, since the reference voltage changes in conjunction with the excitation signal, the sensor output signal and the reference voltage are synchronized, so that the sensor output signal can be appropriately amplified.

また、本発明の別の形態に係る磁気パターン検出装置において、信号処理部は、センサ出力信号のうち、極性が正の信号成分を積分する第1積分回路と、極性が負の信号成分を積分する第2積分回路とを備えているため、センサ出力信号のパルス幅が狭い場合でも、極性が正の信号成分および極性が負の信号成分を各々、積分して振幅変化を面積変化に変換することができる。それ故、簡素な構成で見かけのゲインを高めることができる。 In the magnetic pattern detection apparatus according to another aspect of the present invention, the signal processing unit integrates a first integration circuit that integrates a signal component having a positive polarity in the sensor output signal and a signal component having a negative polarity. A second integrating circuit that integrates the signal component having a positive polarity and the signal component having a negative polarity even when the pulse width of the sensor output signal is narrow, and converts the amplitude change into an area change. be able to. Therefore, the apparent gain can be increased with a simple configuration.

本発明の実施の形態1に係る磁気センサ装置を備えた磁気パターン検出装置の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the magnetic pattern detection apparatus provided with the magnetic sensor apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る磁気センサ装置の説明図である。It is explanatory drawing of the magnetic sensor apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る磁気センサ装置に用いた磁気センサ素子の説明図である。It is explanatory drawing of the magnetic sensor element used for the magnetic sensor apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る磁気パターン検出装置の電気的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electrical constitution of the magnetic pattern detection apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る磁気パターン検出装置の増幅部においてアンプに入力される信号等の説明図である。It is explanatory drawing of the signal etc. which are input into amplifier in the amplification part of the magnetic pattern detection apparatus concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る磁気パターン検出装置において媒体に形成される各種磁気インクの特性等を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the characteristic of the various magnetic inks formed in a medium in the magnetic pattern detection apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る磁気パターン検出装置において種類の異なる磁気パターンが形成された媒体から磁気パターンの有無を検出する原理を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the principle which detects the presence or absence of a magnetic pattern from the medium in which the magnetic pattern from which a kind differs was formed in the magnetic pattern detection apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る磁気パターン検出装置の回路部のうち、増幅部周辺の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of an amplifier part periphery among the circuit parts of the magnetic pattern detection apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3に係る磁気パターン検出装置の増幅部の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the amplification part of the magnetic pattern detection apparatus concerning Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4に係る磁気パターン検出装置の増幅部周辺の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the amplification part periphery of the magnetic pattern detection apparatus which concerns on Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態5に係る磁気パターン検出装置のオフセット調整部周辺の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the offset adjustment part periphery of the magnetic pattern detection apparatus which concerns on Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態6に係る磁気パターン検出装置に用いた磁気センサ素子の説明図である。It is explanatory drawing of the magnetic sensor element used for the magnetic pattern detection apparatus concerning Embodiment 6 of this invention.

図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[実施の形態1]
(全体構成)
図1は、本発明の実施の形態1に係る磁気センサ装置を備えた磁気パターン検出装置の構成を示す説明図であり、図1(a)、(b)は、磁気パターン検出装置の要部構成を模式的に示す説明図、および断面構成を模式的に示す説明図である。
[Embodiment 1]
(overall structure)
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a magnetic pattern detection device including a magnetic sensor device according to Embodiment 1 of the present invention. FIGS. 1 (a) and 1 (b) are main parts of the magnetic pattern detection device. It is explanatory drawing which shows a structure typically, and explanatory drawing which shows a cross-sectional structure typically.

図1に示す磁気パターン検出装置100は、銀行券、有価証券等の媒体1から磁気を検知して真偽判別や種類の判別を行なう装置であり、ローラやガイド(図示せず)等によってシート状の媒体1を媒体移動路11に沿って移動させる搬送装置10と、この搬送装置10による媒体移動路11の途中位置で媒体1から磁気を検出する磁気センサ装置20とを有している。本形態において、ローラやガイドは、アルミニウム等といった非磁性材料から構成されている。本形態において、磁気センサ装置20は、媒体移動路11の下方に配置されているが、媒体移動路11の上方に配置されることもある。いずれの場合も、磁気センサ装置20は、センサ面21を媒体移動路11に向けるように配置される。   A magnetic pattern detection device 100 shown in FIG. 1 is a device that detects magnetism from a medium 1 such as a banknote or a securities, and performs authenticity determination or type determination. A sheet is detected by a roller or a guide (not shown). And a magnetic sensor device 20 that detects magnetism from the medium 1 at an intermediate position of the medium moving path 11 by the conveying device 10. In this embodiment, the roller and the guide are made of a nonmagnetic material such as aluminum. In this embodiment, the magnetic sensor device 20 is disposed below the medium movement path 11, but may be disposed above the medium movement path 11. In any case, the magnetic sensor device 20 is arranged so that the sensor surface 21 faces the medium moving path 11.

本形態において、媒体1には、媒体1の移動方向Xに延在する細幅の磁性領域1aに磁気インクによって磁気パターンが付されており、かかる磁気パターンは、残留磁束密度Brおよび透磁率μが異なる複数種類の磁気インクによ形成されている。例えば、媒体1には、ハード材を含む磁気インキにより印刷された第1の磁気パターンと、ソフト材を含む磁気インキにより印刷された第2の磁気パターンとが形成されている。そこで、本形態の磁気パターン検出装置100は、媒体1における磁気パターン毎の有無を残留磁束密度レベルおよび透磁率レベルの双方に基づいて検出する。また、本形態において、かかる2種類の磁気パターンの検出を行なうための磁気センサ装置20は共通である。従って、本形態の磁気パターン検出装置100は、以下の構成を有している。 In this embodiment, the medium 1 is provided with a magnetic pattern with magnetic ink on a narrow magnetic region 1a extending in the moving direction X of the medium 1. The magnetic pattern has a residual magnetic flux density Br and a permeability μ. It is formed Ri by the different types of magnetic ink. For example, the medium 1 is formed with a first magnetic pattern printed with magnetic ink containing hard material and a second magnetic pattern printed with magnetic ink containing soft material. Therefore, the magnetic pattern detection apparatus 100 of the present embodiment detects the presence / absence of each magnetic pattern in the medium 1 based on both the residual magnetic flux density level and the magnetic permeability level. In this embodiment, the magnetic sensor device 20 for detecting such two types of magnetic patterns is common. Therefore, the magnetic pattern detection apparatus 100 of this embodiment has the following configuration.

(磁気センサ装置20の構成)
図2は、本発明の実施の形態1に係る磁気センサ装置20の説明図であり、図2(a)、(b)は、磁気センサ装置20における磁気センサ素子等のレイアウトを示す説明図、および磁気センサ素子の向きを示す説明図である。
(Configuration of Magnetic Sensor Device 20)
Figure 2 is an explanatory view of the magnetic sensor device 20 according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 (a), (b) is an explanatory view showing the layout such as a magnetic sensor element child of the magnetic sensor device 20 It is explanatory drawing which shows direction of a magnetic sensor element.

図1および図2(a)に示すように、本形態の磁気パターン検出装置100において、磁気センサ装置20は、媒体1に磁界を印加する磁界印加用磁石30と、磁界を印加した後の媒体1にバイアス磁界を印加した状態における磁束を検出する磁気センサ素子40と、磁界印加用磁石30および磁気センサ素子40を覆う非磁性のケース25とを備えている。磁気センサ装置20は、媒体移動路11と略同一平面を構成するセンサ面21と、センサ面21に対して媒体1の移動方向の両側に連接する斜面部22、23とを備えており、かかる形状は、ケース25の形状によって規定されている。   As shown in FIGS. 1 and 2A, in the magnetic pattern detection device 100 of the present embodiment, the magnetic sensor device 20 includes a magnetic field applying magnet 30 that applies a magnetic field to the medium 1, and a medium after the magnetic field is applied. 1 includes a magnetic sensor element 40 that detects a magnetic flux when a bias magnetic field is applied, and a nonmagnetic case 25 that covers the magnetic field applying magnet 30 and the magnetic sensor element 40. The magnetic sensor device 20 includes a sensor surface 21 that is substantially flush with the medium movement path 11, and slope portions 22 and 23 that are connected to both sides of the sensor surface 21 in the movement direction of the medium 1. The shape is defined by the shape of the case 25.

磁気センサ装置20は、媒体1の移動方向Xと交差する方向に延在しており、磁界印加用磁石30および磁気センサ素子40は、媒体1の移動方向Xと交差する方向に複数、配列されている。本形態において、磁気センサ装置20は、媒体1の移動方向Xと交差する方向のうち、移動方向Xと直交する媒体幅方向Yに延在しており、磁界印加用磁石30および磁気センサ素子40は、移動方向Xと直交する媒体幅方向Yに複数、配列されている。   The magnetic sensor device 20 extends in a direction crossing the moving direction X of the medium 1, and a plurality of magnetic field applying magnets 30 and magnetic sensor elements 40 are arranged in a direction crossing the moving direction X of the medium 1. ing. In this embodiment, the magnetic sensor device 20 extends in the medium width direction Y orthogonal to the movement direction X among the directions intersecting the movement direction X of the medium 1, and the magnetic field applying magnet 30 and the magnetic sensor element 40. Are arranged in the medium width direction Y orthogonal to the movement direction X.

本形態において、磁界印加用磁石30は、磁気センサ素子40に対して媒体1の移動方向の両側に磁界印加用第1磁石31と磁界印加用第2磁石32として配置されており、矢印X1で示す媒体1の移動方向に沿って、磁界印加用第1磁石31、磁気センサ素子40および磁界印加用第2磁石32がこの順に配置されている。また、矢印X2で示す媒体1の移動方向に沿って、磁界印加用第2磁石32、磁気センサ素子40および磁界印加用第1磁石31がこの順に配置されており、媒体1が矢印X1で示す方向および矢印X2で示す方向のいずれの方向に移動した場合でも、媒体1の磁気特性を検出することができる。ここで、磁気センサ素子40は、磁界印加用第1磁石31と磁界印加用第2磁石32との中間位置に配置されており、磁界印加用第1磁石31と磁気センサ素子40との離間距離と、磁界印加用第2磁石32と磁気センサ素子40との離間距離が等しい。なお、磁界印加用第1磁石31、磁気センサ素子40および磁界印加用第2磁石32はいずれも、磁気センサ装置20のセンサ面21に対向するように配置されている。 In the present embodiment, the magnetic field application magnet 30 is arranged as a first magnetic field application magnet 31 and a second magnetic field application magnet 32 on both sides in the moving direction of the medium 1 with respect to the magnetic sensor element 40, and is indicated by an arrow X1. A magnetic field applying first magnet 31, a magnetic sensor element 40, and a magnetic field applying second magnet 32 are arranged in this order along the moving direction of the medium 1 shown. A magnetic field application second magnet 32, a magnetic sensor element 40, and a magnetic field application first magnet 31 are arranged in this order along the moving direction of the medium 1 indicated by the arrow X2, and the medium 1 is indicated by the arrow X1. The magnetic property of the medium 1 can be detected regardless of the direction and the direction indicated by the arrow X2. Here, the magnetic sensor element 40 is disposed at an intermediate position between the first magnet 31 and second magnet 32 for magnetic field application for field application, apart from the first magnet 31 and the magnetic sensor element 40 for field application The distance is equal to the separation distance between the magnetic field application second magnet 32 and the magnetic sensor element 40. The first magnetic field application magnet 31, the magnetic sensor element 40, and the second magnetic field application magnet 32 are all arranged so as to face the sensor surface 21 of the magnetic sensor device 20.

本形態において、磁界印加用磁石30(磁界印加用第1磁石31および磁界印加用第2磁石32)は、フェライトやネオジウム磁石等の永久磁石35を備えている。磁界印加用第1磁石31および磁界印加用第2磁石32のいずれにおいても、永久磁石35は、センサ面21に位置する側と、センサ面21が位置する側とは反対側とが異なる極に着磁されている。このため、永久磁石35において、センサ面21の側に位置する面が媒体1に対する着磁面350として機能する。すなわち、本形態の磁気パターン検出装置100においては、後述するように、矢印X1で示すように移動する媒体1が磁気センサ装置20を通過する際、まず、磁界印加用第1磁石31から媒体1に磁界が印加され、かかる磁界によって着磁された後の媒体1が磁気センサ素子40を通過する。また、矢印X2で示すように移動する媒体1が磁気センサ装置20を通過する際、まず、磁界印加用第2磁石32から媒体1に磁界が印加され、かかる磁界によって着磁された後の媒体1が磁気センサ素子40を通過することになる。   In this embodiment, the magnetic field application magnet 30 (the first magnetic field application magnet 31 and the second magnetic field application magnet 32) includes a permanent magnet 35 such as a ferrite or neodymium magnet. In both the first magnetic field application magnet 31 and the second magnetic field application magnet 32, the permanent magnet 35 has a pole on which the side located on the sensor surface 21 is different from the side opposite to the side on which the sensor surface 21 is located. Magnetized. For this reason, in the permanent magnet 35, a surface located on the sensor surface 21 side functions as a magnetized surface 350 for the medium 1. That is, in the magnetic pattern detection device 100 of the present embodiment, as described later, when the moving medium 1 as indicated by the arrow X1 passes through the magnetic sensor device 20, first, the magnetic field applying first magnet 31 is changed to the medium 1. The medium 1 after being magnetized by the magnetic field passes through the magnetic sensor element 40. Further, when the moving medium 1 passes through the magnetic sensor device 20 as shown by the arrow X2, first, a magnetic field is applied to the medium 1 from the second magnetic field application magnet 32, and the medium is magnetized by the magnetic field. 1 passes through the magnetic sensor element 40.

磁界印加用磁石30に用いた複数の永久磁石35はいずれも、サイズや形状は同一であるが、各々は、以下の向きに配置されている。まず、磁界印加用第1磁石31および磁界印加用第2磁石32のいずれにおいても、媒体1の移動方向Xと直交する媒体幅方向Yで隣り合う永久磁石35同士は、互いに反対の向きに着磁されている。すなわち、媒体1の移動方向Xと直交する媒体幅方向Yに配列された複数の永久磁石35のうち、1つの永久磁石35は、媒体移動路11側に位置する端部がN極に着磁され、媒体移動路11側とは反対側に位置する端部はS極に着磁されているが、この永久磁石35に対して媒体1の移動方向Xと直交する媒体幅方向Yで隣り合う永久磁石35は、媒体移動路11側に位置する端部がS極に着磁され、媒体移動路11側とは反対側に位置する端部はN極に着磁されている。なお、本形態では、媒体1の移動方向で対向する磁界印加用第1磁石31の永久磁石35と磁界印加用第2磁石32の永久磁石35とは、磁気センサ素子40を挟んで異なる極が対向している。但し、媒体1の移動方向で対向する磁界印加用第1磁石31の永久磁石35と磁界印加用第2磁石32の永久磁石35とは、磁気センサ素子40を挟んで同じ極が対向するように配置されることもある。   The plurality of permanent magnets 35 used for the magnetic field applying magnet 30 are all the same in size and shape, but are arranged in the following orientations. First, in both the first magnetic field application magnet 31 and the second magnetic field application magnet 32, the permanent magnets 35 adjacent in the medium width direction Y orthogonal to the moving direction X of the medium 1 are attached in opposite directions. It is magnetized. That is, of the plurality of permanent magnets 35 arranged in the medium width direction Y perpendicular to the moving direction X of the medium 1, one permanent magnet 35 is magnetized with an N pole at the end located on the medium moving path 11 side. The end located on the side opposite to the medium moving path 11 side is magnetized to the S pole, but is adjacent to the permanent magnet 35 in the medium width direction Y perpendicular to the moving direction X of the medium 1. The permanent magnet 35 has an end located on the medium moving path 11 side magnetized to the S pole, and an end located on the side opposite to the medium moving path 11 side magnetized to the N pole. In this embodiment, the permanent magnet 35 of the first magnetic field application magnet 31 and the permanent magnet 35 of the second magnetic field application magnet 32 that face each other in the moving direction of the medium 1 have different poles across the magnetic sensor element 40. Opposite. However, the permanent magnet 35 of the first magnetic field application magnet 31 and the permanent magnet 35 of the second magnetic field application magnet 32 that face each other in the moving direction of the medium 1 are arranged so that the same poles face each other across the magnetic sensor element 40. Sometimes placed.

(磁気センサ素子40の構成)
図3は、本発明の実施の形態1に係る磁気センサ装置20に用いた磁気センサ素子40の説明図であり、図3(a)、(b)、(c)は、磁気センサ素子40の正面図、この磁気センサ素子40に対する励磁波形の説明図、および磁気センサ素子40からの出力信号の説明図である。なお、図3(a)では、図面に対して垂直な方向で媒体1が移動する状態を示してある。
(Configuration of the magnetic sensor element 40)
3 is an explanatory diagram of the magnetic sensor element 40 used in the magnetic sensor device 20 according to the first embodiment of the present invention. FIGS. 3 (a), 3 (b), and 3 (c) show the magnetic sensor element 40. FIG. 4 is a front view, an explanatory diagram of an excitation waveform for the magnetic sensor element 40, and an explanatory diagram of an output signal from the magnetic sensor element 40. FIG. 3A shows a state where the medium 1 moves in a direction perpendicular to the drawing.

図1(b)に示すように、磁気センサ素子40はいずれも、薄板状であり、幅方向W40のサイズは厚さ方向T40の寸法に比して大である。かかる磁気センサ素子40は、媒体1の移動方向Xに厚さ方向T40を向けて配置されており、媒体1の移動方向Xと直交する媒体幅方向Yには幅方向W40が向いている。   As shown in FIG. 1B, each of the magnetic sensor elements 40 has a thin plate shape, and the size in the width direction W40 is larger than the size in the thickness direction T40. The magnetic sensor element 40 is arranged with the thickness direction T40 facing the moving direction X of the medium 1, and the width direction W40 faces the medium width direction Y orthogonal to the moving direction X of the medium 1.

磁気センサ素子40は、両面がセラミック等からなる厚さ0.3mm〜1mm程度の薄板状の非磁性部材47により覆われている。かかる磁気センサ素子40は、磁気シールドケース(図示せず)に収納されていることもある。この場合、磁気シールドケースは、媒体移動路が位置する上方が開口しており、磁気センサ素子40は、媒体移動路11に向けて磁気シールドケースから露出した状態にある。   The magnetic sensor element 40 is covered with a thin plate-like nonmagnetic member 47 having a thickness of about 0.3 mm to 1 mm made of ceramic or the like on both sides. The magnetic sensor element 40 may be housed in a magnetic shield case (not shown). In this case, the magnetic shield case is opened at the top where the medium movement path is located, and the magnetic sensor element 40 is exposed from the magnetic shield case toward the medium movement path 11.

図1(b)、図2(a)、(b)、および図3(a)に示すように、磁気センサ素子40は、センサコア41と、センサコア41に巻回された励磁コイル48と、センサコア41に巻回された検出コイル49とを備えている。本形態において、センサコア41は、磁気センサ素子40の幅方向W40に延在する胴部42と、胴部42から媒体1の媒体移動路11の側に向けて突出する集磁用突部43とを備えている。ここで、集磁用突部43は、胴部42の幅方向W40の両端部から媒体1の媒体移動路11の側に向けて突出した2つの集磁用突部431、432として構成されており、2つの集磁用突部431、432は、幅方向W40で離間している。また、センサコア41は、胴部42から集磁用突部43とは反対側に突出した突部44を備えており、本形態において、突部44は、胴部42の幅方向W40の両端部から媒体1の媒体移動路11の側とは反対側に向けて突出した2つの突部441、442として構成されている。   As shown in FIGS. 1B, 2A, 2B, and 3A, the magnetic sensor element 40 includes a sensor core 41, an excitation coil 48 wound around the sensor core 41, and a sensor core. And a detection coil 49 wound around 41. In the present embodiment, the sensor core 41 includes a body part 42 extending in the width direction W40 of the magnetic sensor element 40, and a magnetic flux collecting protrusion 43 that protrudes from the body part 42 toward the medium moving path 11 side of the medium 1. It has. Here, the magnetic flux collecting projections 43 are configured as two magnetic flux collecting projections 431 and 432 protruding from both ends of the body portion 42 in the width direction W40 toward the medium moving path 11 side of the medium 1. The two magnetic flux collecting projections 431 and 432 are separated in the width direction W40. In addition, the sensor core 41 includes a protrusion 44 that protrudes from the body 42 to the side opposite to the magnetism-collecting protrusion 43. In this embodiment, the protrusion 44 has both end portions in the width direction W40 of the body 42. Are formed as two protrusions 441 and 442 protruding toward the opposite side of the medium 1 from the medium moving path 11 side.

このように構成したセンサコア41に対して、励磁コイル48は、胴部42において集磁用突部431、432で挟まれた部分に巻回されている。また、検出コイル49は、集磁用突部43に巻回されており、本形態において、検出コイル49は、センサコア41の2つの集磁用突部43(集磁用突部431、432)のうち、集磁用突部431に巻回された検出コイル491と、集磁用突部432に巻回された検出コイル492とからなる。ここで、2つの検出コイル491、492は、集磁用突部431、432に対して互いに逆方向に巻回されている。また、2つの検出コイル491、492は、1本のコイル線を集磁用突部431、432に対して連続して巻回してなるため、2つの検出コイル491、492は、直列に電気的に接続されている。なお、2つの検出コイル491、492を各々集磁用突部431、432に巻回した後、直列に電気的に接続してもよい。   With respect to the sensor core 41 configured as described above, the exciting coil 48 is wound around a portion sandwiched between the magnetic flux collecting projections 431 and 432 in the body portion 42. Further, the detection coil 49 is wound around the magnetic flux collecting projection 43, and in this embodiment, the detection coil 49 includes two magnetic flux collecting projections 43 (the magnetic flux collecting projections 431 and 432) of the sensor core 41. Among them, a detection coil 491 wound around the magnetic flux collection protrusion 431 and a detection coil 492 wound around the magnetic flux collection protrusion 432 are included. Here, the two detection coils 491 and 492 are wound around the magnetic flux collecting projections 431 and 432 in opposite directions. Further, since the two detection coils 491 and 492 are formed by continuously winding one coil wire around the magnetic flux collecting projections 431 and 432, the two detection coils 491 and 492 are electrically connected in series. It is connected to the. The two detection coils 491 and 492 may be wound around the magnetic flux collecting projections 431 and 432, respectively, and then electrically connected in series.

このように構成した磁気センサ素子40は、幅方向W40および集磁用突部43の突出方向(高さ方向V40)の双方に対して直交する厚さ方向T40が媒体1の移動方向Xに向くように配置されており、磁気センサ素子40において集磁用突部43(集磁用突部431、432)および検出コイル49(検出コイル491、492)が離間する幅方向W40は、媒体1の移動方向Xに対して直交する媒体幅方向Yに向いている。   In the magnetic sensor element 40 configured as described above, the thickness direction T40 perpendicular to both the width direction W40 and the projecting direction (height direction V40) of the magnetic flux collecting projection 43 is directed to the moving direction X of the medium 1. In the magnetic sensor element 40, the width direction W40 in which the magnetic flux collecting protrusions 43 (magnetic flux collecting protrusions 431 and 432) and the detection coils 49 (detection coils 491 and 492) are separated from each other is It faces the medium width direction Y perpendicular to the movement direction X.

磁気センサ素子40において、励磁コイル48には、図4を参照して後述する励磁回路50から交番電流(図3(b)参照)からなる励磁信号が印加される。このため、図3(a)に示すように、センサコア41の周りには、バイアス磁界が形成されるとともに、検出コイル49からは、図3(c)に示す検出波形の信号が出力されることになる。ここで、図3(c)に示す検出波形は、励磁信号により発生する磁束の時間的な微分信号であり、励磁信号の時間的な微分信号に近いものとなる。   In the magnetic sensor element 40, an excitation signal composed of an alternating current (see FIG. 3B) is applied to the excitation coil 48 from an excitation circuit 50 described later with reference to FIG. For this reason, as shown in FIG. 3A, a bias magnetic field is formed around the sensor core 41, and a detection waveform signal shown in FIG. become. Here, the detected waveform shown in FIG. 3C is a temporal differential signal of the magnetic flux generated by the excitation signal, and is close to the temporal differential signal of the excitation signal.

本形態において、磁気センサ素子40のセンサコア41は、図1(b)に示すように、非磁性の第1基板41aと非磁性の第2基板41bとの間に磁性材料層41cが挟まれた構造になっている。本形態において、磁性材料層41cは、第1基板41aの一方面に接着層(図示せず)によって接着されたアモルファス(非晶質)金属の磁性材料からなる薄板状のアモルファス金属箔からなり、かかる第1基板41aの一方面には、磁性材料層41cを間に挟むように第2基板41bが接着層によって接合されている。かかる接着層はいずれも、ガラスクロス、炭素繊維、アラミド繊維等の繊維補強材に樹脂材料を含浸してなるプリプレグを固化させてなる層であり、樹脂材料としては、エポキシ樹脂系やフェノール樹脂系、ポリエステル樹脂系等の熱硬化性樹脂が用いられる。磁性材料層41cとして用いたアモルファス金属箔は、ロールによる圧延によって形成されたものであり、コバルト系としては、Co−Fe−Ni−Mo−B−Si、Co−Fe−Ni−B−Si等のアモルファス合金、鉄系としては、Fe−B−Si、Fe−B−Si−C、Fe−B−Si−Cr、Fe−Co−B−Si、Fe−Ni−Mo−B等のアモルファス合金を例示することができる。第1基板41aおよび第2基板41bとしては、アルミナ基板等のセラミック基板や、ガラス基板等を例示でき、十分な剛性を得られるのであれば、プラスチック基板を用いてもよい。   In this embodiment, the sensor core 41 of the magnetic sensor element 40 has a magnetic material layer 41c sandwiched between a nonmagnetic first substrate 41a and a nonmagnetic second substrate 41b, as shown in FIG. 1B. It has a structure. In this embodiment, the magnetic material layer 41c is made of a thin plate-like amorphous metal foil made of an amorphous (amorphous) metal magnetic material bonded to one surface of the first substrate 41a by an adhesive layer (not shown). The second substrate 41b is bonded to one surface of the first substrate 41a by an adhesive layer so as to sandwich the magnetic material layer 41c therebetween. Each of these adhesive layers is a layer formed by solidifying a prepreg formed by impregnating a resin material into a fiber reinforcing material such as glass cloth, carbon fiber, or aramid fiber. As the resin material, an epoxy resin type or a phenol resin type is used. A thermosetting resin such as polyester resin is used. The amorphous metal foil used as the magnetic material layer 41c is formed by rolling with a roll, and examples of cobalt-based materials include Co—Fe—Ni—Mo—B—Si, Co—Fe—Ni—B—Si, and the like. Amorphous alloys, such as Fe-B-Si, Fe-B-Si-C, Fe-B-Si-Cr, Fe-Co-B-Si, Fe-Ni-Mo-B, etc. Can be illustrated. Examples of the first substrate 41a and the second substrate 41b include ceramic substrates such as alumina substrates, glass substrates, and the like, and plastic substrates may be used as long as sufficient rigidity can be obtained.

(信号処理部60の構成)
図4は、本発明の実施の形態1に係る磁気パターン検出装置100の電気的構成を示すブロック図であり、図4(a)、(b)は、回路部の要部全体の構成を示す説明図、および回路部のうち、増幅部周辺の構成を示す説明図である。
(Configuration of the signal processing unit 60)
FIG. 4 is a block diagram showing an electrical configuration of the magnetic pattern detection apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention, and FIGS. 4A and 4B show the overall configuration of the main part of the circuit unit. It is explanatory drawing and explanatory drawing which shows the structure around an amplifier part among circuit parts.

本形態において、図4(a)、(b)に示す回路部5は、概ね、図3(b)に示す交番電流を励磁コイル48に励磁信号として印加する励磁回路50と、検出コイル49に電気的に接続された信号処理部60とを備えている。励磁回路50は、図2に示す複数の磁気センサ素子40の各々に対応する複数の励磁用ドライバアンプ51と、複数の励磁用ドライバアンプ51に対して励磁信号を順次供給するためのマルチプレクサ52と、励磁指令信号から励磁信号を生成するアンプ53とを備えており、複数の磁気センサ素子40の励磁コイル48に対して、励磁用ドライバアンプ51で増幅された後の励磁信号を順次供給する。   In this embodiment, the circuit unit 5 shown in FIGS. 4A and 4B generally includes an excitation circuit 50 for applying the alternating current shown in FIG. 3B as an excitation signal to the excitation coil 48 and a detection coil 49. And an electrically connected signal processing unit 60. The excitation circuit 50 includes a plurality of excitation driver amplifiers 51 corresponding to each of the plurality of magnetic sensor elements 40 shown in FIG. 2, and a multiplexer 52 for sequentially supplying excitation signals to the plurality of excitation driver amplifiers 51. And an amplifier 53 that generates an excitation signal from the excitation command signal, and sequentially supplies the excitation signals amplified by the excitation driver amplifier 51 to the excitation coils 48 of the plurality of magnetic sensor elements 40.

信号処理部60は、磁気センサ装置20の検出コイル49から出力されるセンサ出力信号から、残留磁束密度レベルに対応する第1信号S1、および透磁率レベルに対応する第2信号S2を生成し、上記の制御部(図示せず)は、かかる第1信号S1および第2信号S2と、媒体1と磁気センサ素子40との相対位置情報に基づいて、媒体1における複数種類の磁気パターンの有無および形成位置を検出する。   The signal processing unit 60 generates a first signal S1 corresponding to the residual magnetic flux density level and a second signal S2 corresponding to the magnetic permeability level from the sensor output signal output from the detection coil 49 of the magnetic sensor device 20. Based on the first signal S1 and the second signal S2 and relative position information between the medium 1 and the magnetic sensor element 40, the control unit (not shown) determines whether or not there are a plurality of types of magnetic patterns in the medium 1 and The formation position is detected.

より具体的には、信号処理部60は、磁気センサ素子40から出力されたセンサ出力信号を増幅する増幅部70と、増幅部70から出力された信号からピーク値およびボトム値を抽出する抽出部80と、A/Dコンバータ91を備えたデジタル信号処理部90とを有している。抽出部80は、増幅部70から出力された増幅信号を順次、後段に出力するマルチプレクサ81と、クランプ回路82と、クランプ回路82から出力された信号のオフセット調整を行なうオフセット調整部83とを備えている。クランプ回路82は、増幅部70から出力された増幅後のセンサ出力信号を整流する第1ダイオード821と、増幅部70から出力された増幅後のセンサ出力信号の極性反転を行なう極性反転回路822と、極性反転回路822において極性反転された信号を整流する第2ダイオード823とを備えている。従って、オフセット調整部83は、第1ダイオード821からの出力に対する第1オフセット調整回路831と、第2ダイオード823からの出力に対する第2オフセット調整回路832とを備えており、第1オフセット調整回路831および第2オフセット調整回路832は、オフセット調整用基準電圧生成回路831a、832aと、オペアンプ831b、832bとを備えている。   More specifically, the signal processing unit 60 amplifies the sensor output signal output from the magnetic sensor element 40, and the extraction unit extracts the peak value and the bottom value from the signal output from the amplification unit 70. 80 and a digital signal processing unit 90 having an A / D converter 91. The extraction unit 80 includes a multiplexer 81 that sequentially outputs the amplified signal output from the amplification unit 70 to the subsequent stage, a clamp circuit 82, and an offset adjustment unit 83 that performs offset adjustment of the signal output from the clamp circuit 82. ing. The clamp circuit 82 includes a first diode 821 that rectifies the amplified sensor output signal output from the amplification unit 70, and a polarity inversion circuit 822 that performs polarity inversion of the amplified sensor output signal output from the amplification unit 70. And a second diode 823 that rectifies the signal whose polarity is inverted in the polarity inverting circuit 822. Accordingly, the offset adjustment unit 83 includes a first offset adjustment circuit 831 for the output from the first diode 821 and a second offset adjustment circuit 832 for the output from the second diode 823, and the first offset adjustment circuit 831. The second offset adjustment circuit 832 includes offset adjustment reference voltage generation circuits 831a and 832a and operational amplifiers 831b and 832b.

また、抽出部80は、オフセット調整部83の後段にホールド回路84を備えており、ホールド回路84の後段にゲイン設定部85を備えている。ホールド回路84は、第1オフセット調整回路831からの出力信号のピーク値をホールドする第1ピークホールド回路841と、第2オフセット調整回路832からの出力信号のピーク値をホールドする第2ピークホールド回路842とを備えている。ここで、第2オフセット調整回路832には、増幅部70から出力された信号を極性反転回路822で極性反転した後、第2ダイオード823で整流した後の信号が入力されている。このため、第2ピークホールド回路842は、増幅部70から出力された増幅信号のボトム値をホールドするボトムホールド回路に相当する。 The extraction unit 80 includes a hold circuit 84 following the offset adjustment unit 83, and a gain setting unit 85 subsequent to the hold circuit 84. The hold circuit 84 includes a first peak hold circuit 841 that holds the peak value of the output signal from the first offset adjustment circuit 831, and a second peak hold circuit that holds the peak value of the output signal from the second offset adjustment circuit 832. 842. Here, the second offset adjustment circuit 832 receives a signal obtained by inverting the polarity of the signal output from the amplification unit 70 by the polarity inverting circuit 822 and then rectifying the signal by the second diode 823. For this reason, the second peak hold circuit 842 corresponds to a bottom hold circuit that holds the bottom value of the amplified signal output from the amplification unit 70.

ゲイン設定部85は、第1ピークホールド回路841でホールドされた値のゲインを設定するゲイン設定用第1アンプ851(メインアンプ)と、第2ピークホールド回路842(ボトムホールド回路)でホールドされた値のゲインを設定するゲイン設定用第2アンプ852(メインアンプ)とを備えており、第1ピークホールド回路841および第2ピークホールド回路842でホールドされた値を所定のゲインに設定してデジタル信号処理部90のA/Dコンバータ91に出力する。   The gain setting unit 85 is held by the gain setting first amplifier 851 (main amplifier) and the second peak hold circuit 842 (bottom hold circuit) for setting the gain of the value held by the first peak hold circuit 841. And a gain setting second amplifier 852 (main amplifier) for setting the gain of the value. The values held by the first peak hold circuit 841 and the second peak hold circuit 842 are set to a predetermined gain and digitally set. The signal is output to the A / D converter 91 of the signal processing unit 90.

デジタル信号処理部90は、第1ピークホールド回路841でホールドされた値と、第2ピークホールド回路842でホールドされた値とを加算して第1信号S1を生成する加算回路92と、第1ピークホールド回路841でホールドされた値と、第2ピークホールド回路842でホールドされた値とを減算して第2信号S2を生成する減算回路93とを備えている。また、デジタル信号処理部90は、切替制御信号、励磁指令信号、オフセット制御信号等を出力する制御信号出力部94を備えている。このように構成したデジタル信号処理部90からは、上位の制御部(図示せず)に対して第1信号S1および第2信号S2が出力され、上記の制御部では、第1信号S1および第2信号S2に基づいて媒体1の真偽を判定する。より具体的には、上位の制御部には、第1信号S1および第2信号S2を磁気センサ素子40と媒体1との相対位置情報に関係づけて、記録部に予め記録されている比較パターンとの照合を行って媒体1の真偽を判定する判定部を備えており、かかる判定部は、ROMあるいはRAM等といった記録部(図示せず)に予め記録されているプログラムに基づいて所定の処理を行い、媒体1の真偽を判定する。   The digital signal processing unit 90 adds the value held by the first peak hold circuit 841 and the value held by the second peak hold circuit 842 to generate the first signal S1; A subtracting circuit 93 that subtracts the value held by the peak hold circuit 841 from the value held by the second peak hold circuit 842 to generate the second signal S2. The digital signal processing unit 90 includes a control signal output unit 94 that outputs a switching control signal, an excitation command signal, an offset control signal, and the like. The digital signal processing unit 90 configured in this manner outputs a first signal S1 and a second signal S2 to a higher-level control unit (not shown). In the control unit, the first signal S1 and the second signal S2 are output. The authenticity of the medium 1 is determined based on the two signals S2. More specifically, the upper control unit associates the first signal S1 and the second signal S2 with the relative position information between the magnetic sensor element 40 and the medium 1, and the comparison pattern recorded in advance in the recording unit. And a determination unit that determines whether the medium 1 is true or false. The determination unit is a predetermined unit based on a program recorded in advance in a recording unit (not shown) such as a ROM or a RAM. Processing is performed to determine whether the medium 1 is true or false.

(増幅部70の詳細構成)
図5は、本発明の実施の形態1に係る磁気パターン検出装置100の増幅部70においてアンプに入力される信号等の説明図であり、図5(a)、(b)は、励磁信号、センサ出力信号および基準電圧の波形を示す説明図、およびセンサ出力信号と基準電圧の差をアンプで増幅した後の波形を示す説明図である。なお、図5(a)、(b)には、励磁信号を実線L1で示し、センサ出力信号を実線L2で示し、基準電圧を実線L3で示し、センサ出力信号と基準電圧との差をアンプで増幅した後の信号を実線L4で示してある。
(Detailed configuration of the amplification unit 70)
FIG. 5 is an explanatory diagram of signals and the like input to the amplifier in the amplification unit 70 of the magnetic pattern detection device 100 according to the first embodiment of the present invention. FIGS. It is explanatory drawing which shows the waveform of a sensor output signal and a reference voltage, and explanatory drawing which shows the waveform after amplifying the difference of a sensor output signal and a reference voltage with an amplifier. In FIGS. 5A and 5B, the excitation signal is indicated by a solid line L1, the sensor output signal is indicated by a solid line L2, the reference voltage is indicated by a solid line L3, and the difference between the sensor output signal and the reference voltage is amplified. The signal after amplification at is indicated by a solid line L4.

本形態の磁気パターン検出装置100において、増幅部70は、図4(b)に示すように、複数の磁気センサ素子40の各々に対応する複数のアンプ71(プリアンプ)を備えており、かかるアンプ71には、磁気センサ素子40から出力されたセンサ出力信号と、基準電圧とが入力されている。ここで、増幅部70は、励磁信号に連動して変化する信号を基準電圧として生成する基準電圧生成部72を備えており、本形態において、アンプ71には、基準電圧生成部72によって生成された信号が基準電圧として入力されている。   In the magnetic pattern detection apparatus 100 of this embodiment, the amplification unit 70 includes a plurality of amplifiers 71 (preamplifiers) corresponding to each of the plurality of magnetic sensor elements 40 as shown in FIG. A sensor output signal output from the magnetic sensor element 40 and a reference voltage are input to 71. Here, the amplification unit 70 includes a reference voltage generation unit 72 that generates, as a reference voltage, a signal that changes in conjunction with the excitation signal. In this embodiment, the amplifier 71 generates the reference voltage generation unit 72. Signal is input as the reference voltage.

本形態においては、基準電圧は、図5(a)、(b)に実線L3で示す波形を備えており、かかる波形は、図5(a)に実線L1で示す励磁信号を微分した波形に相当する。従って、基準電圧は、励磁信号に連動して変化している。より具体的には、本形態において、基準電圧生成部72は、キャパシタCと抵抗RとからなるCR微分回路73であり、かかるCR微分回路73は、励磁信号を微分した信号を基準電圧として生成する。ここで、図5(a)、(b)に実線L2で示すセンサ出力信号は、励磁信号により発生する磁束の時間微分に相当するため、励磁信号を微分してなる基準電圧は、センサ出力信号に同期している。かかる基準電圧であれば、図5(b)に示すように、センサ出力信号との差が小さいので、アンプ71のゲインを高めても、図5(b)に実線L4で示すように、アンプ71からの出力信号は飽和することがない。   In this embodiment, the reference voltage has a waveform indicated by a solid line L3 in FIGS. 5A and 5B, and this waveform is a waveform obtained by differentiating the excitation signal indicated by the solid line L1 in FIG. Equivalent to. Therefore, the reference voltage changes in conjunction with the excitation signal. More specifically, in this embodiment, the reference voltage generation unit 72 is a CR differentiation circuit 73 including a capacitor C and a resistor R, and the CR differentiation circuit 73 generates a signal obtained by differentiating the excitation signal as a reference voltage. To do. Here, since the sensor output signal indicated by the solid line L2 in FIGS. 5A and 5B corresponds to the time differentiation of the magnetic flux generated by the excitation signal, the reference voltage obtained by differentiating the excitation signal is the sensor output signal. Synchronized with. With such a reference voltage, the difference from the sensor output signal is small as shown in FIG. 5B, so that even if the gain of the amplifier 71 is increased, as shown by the solid line L4 in FIG. The output signal from 71 does not saturate.

(検出原理)
図6は、本発明の実施の形態1に係る磁気パターン検出装置100において媒体1に形成される各種磁気インクの特性等を示す説明図である。図7は、本発明の実施の形態1に係る磁気パターン検出装置100において種類の異なる磁気パターンが形成された媒体1から磁気パターンの有無を検出する原理を示す説明図である。
(Detection principle)
FIG. 6 is an explanatory diagram showing characteristics and the like of various magnetic inks formed on the medium 1 in the magnetic pattern detection apparatus 100 according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 7 is an explanatory diagram showing the principle of detecting the presence / absence of a magnetic pattern from the medium 1 on which different types of magnetic patterns are formed in the magnetic pattern detection apparatus 100 according to Embodiment 1 of the present invention.

まず、図1および図2に示す矢印X1の方向に媒体1が移動する際に媒体1の真偽を判定する原理を説明する。本形態において、媒体1の磁性領域1aには、残留磁束密度Brおよび透磁率μが異なる複数種類の磁気パターンが形成されている。より具体的には、媒体1には、ハード材を含む磁気インキにより印刷された第1の磁気パターンと、ソフト材を含む磁気インキにより印刷された第2の磁気パターンとが形成されている。ここで、ハード材を含む磁気インキは、図6(b1)にヒステリシスループによって、残留磁束密度Brや透磁率μ等を示すように、磁界を印加したときの残留磁束密度Brのレベルは高いが、透磁率μは低い。これに対して、ソフト材を含む磁気インキは、図6(c1)にそのヒステリシスループを示すように、磁界を印加したときの残留磁束密度Brのレベルは低いが、透磁率μは高い。   First, the principle of determining the authenticity of the medium 1 when the medium 1 moves in the direction of the arrow X1 shown in FIGS. 1 and 2 will be described. In this embodiment, a plurality of types of magnetic patterns having different residual magnetic flux density Br and magnetic permeability μ are formed in the magnetic region 1 a of the medium 1. More specifically, the medium 1 is formed with a first magnetic pattern printed with a magnetic ink containing a hard material and a second magnetic pattern printed with a magnetic ink containing a soft material. Here, the magnetic ink containing the hard material has a high level of residual magnetic flux density Br when a magnetic field is applied, as shown in FIG. 6B1 by a hysteresis loop, such as residual magnetic flux density Br and permeability μ. The permeability μ is low. On the other hand, magnetic ink containing a soft material has a low residual magnetic flux density Br when a magnetic field is applied as shown in FIG. 6 (c1), but has a high magnetic permeability μ.

従って、以下に説明するように、残留磁束密度Brと透磁率μとを測定すれば、磁気インキの材質の判別を行なうことができる。より具体的には、透磁率μは保持力Hcと相関性を有しているので、本形態では、残留磁束密度Brと保持力Hcとを測定していることになり、かかる残留磁束密度Brと保持力Hcとの比は、磁気インキ(磁性材料)によって相違する。それ故、磁気インキの材質の判別を行なうことができる。また、残留磁束密度Brおよび透磁率μ(保持力Hc)の測定値は、インキの濃淡や、媒体1と磁気センサ装置20との距離により変動するが、本形態では、磁気センサ装置20が同一位置で残留磁束密度Brおよび透磁率μ(保持力Hc)を測定するため、残留磁束密度Brと保持力Hcとの比によれば、磁気インキの材質を確実に判別することができる。   Therefore, as will be described below, the material of the magnetic ink can be determined by measuring the residual magnetic flux density Br and the magnetic permeability μ. More specifically, since the magnetic permeability μ has a correlation with the holding force Hc, in this embodiment, the residual magnetic flux density Br and the holding force Hc are measured, and the residual magnetic flux density Br is measured. And the holding force Hc differ depending on the magnetic ink (magnetic material). Therefore, the material of the magnetic ink can be determined. Further, the measured values of the residual magnetic flux density Br and the magnetic permeability μ (holding force Hc) vary depending on the density of the ink and the distance between the medium 1 and the magnetic sensor device 20, but in this embodiment, the magnetic sensor device 20 is the same. Since the residual magnetic flux density Br and the magnetic permeability μ (holding force Hc) are measured at the position, the material of the magnetic ink can be reliably determined according to the ratio of the residual magnetic flux density Br and the holding force Hc.

本形態の磁気パターン検出装置100において、媒体1が矢印X1で示す方向に移動して磁気センサ装置20を通過する際、まず、磁界印加用第1磁石31から媒体1に磁界が印加され、磁界が印加された後の媒体1が磁気センサ素子40を通過する。それまでの間、磁気センサ素子40の検出コイル49からは、図6(a3)に示すように、図6(a2)に示すセンサコア41のB−Hカーブに対応する信号が出力される。従って、図4に示す加算回路92から出力される第1信号S1、および減算回路93から出力される第2信号S2は各々、図6(a4)に示す通りである。   In the magnetic pattern detection apparatus 100 of the present embodiment, when the medium 1 moves in the direction indicated by the arrow X1 and passes through the magnetic sensor apparatus 20, first, a magnetic field is applied from the first magnetic field application magnet 31 to the medium 1, and the magnetic field The medium 1 after is applied passes through the magnetic sensor element 40. Until that time, the detection coil 49 of the magnetic sensor element 40 outputs a signal corresponding to the BH curve of the sensor core 41 shown in FIG. 6 (a2), as shown in FIG. 6 (a3). Accordingly, the first signal S1 output from the adding circuit 92 shown in FIG. 4 and the second signal S2 output from the subtracting circuit 93 are as shown in FIG. 6 (a4).

ここで、フェライト粉等のハード材を含む磁気インキにより第1の磁気パターンが媒体1に形成されていると、かかる第1の磁気パターンは、図6(b1)に示すように、高レベルの残留磁束密度Brを有する。このため、図7(a1)に示すように、磁界印加用磁石30を媒体1が通過した際、第1の磁気パターンは、磁界印加用磁石30からの磁界により、磁石となる。このため、磁気センサ素子40の検出コイル49から出力される信号は、図6(b2)に示すように、第1の磁気パターンから直流的なバイアスを受けて、図6(b3)および図7(a2)に示す波形に変化する。すなわち、信号S0のピーク電圧およびボトム電圧が矢印A1、A2で示すように、同一の方向にシフトするとともに、ピーク電圧のシフト量とボトム電圧のシフト量が相違する。しかも、かかる信号S0は、媒体1の移動に伴って変化する。従って、図4に示す加算回路92から出力される第1信号S1は、図6(b4)に示す通りであり、磁気センサ素子40を媒体1の第1の磁気パターンが通過するたびに変動する。ここで、ハード材を含む磁気インクにより形成された第1の磁気パターンは、透磁率μが低いため、信号S0のピーク電圧およびボトム電圧のシフトに影響しているのは、第1の磁気パターンの残留磁束密度Brだけと見做すことができる。それ故、図4に示す減算回路93から出力される第2信号S2は、磁気センサ素子40を媒体1の第1の磁気パターンが通過しても変動せず、図6(b4)に示す信号と同様である。   Here, when the first magnetic pattern is formed on the medium 1 with the magnetic ink containing a hard material such as ferrite powder, the first magnetic pattern has a high level as shown in FIG. It has a residual magnetic flux density Br. Therefore, as shown in FIG. 7A1, when the medium 1 passes through the magnetic field application magnet 30, the first magnetic pattern becomes a magnet by the magnetic field from the magnetic field application magnet 30. Therefore, the signal output from the detection coil 49 of the magnetic sensor element 40 receives a direct current bias from the first magnetic pattern as shown in FIG. 6 (b2), and FIG. 6 (b3) and FIG. The waveform changes to (a2). That is, the peak voltage and the bottom voltage of the signal S0 are shifted in the same direction as indicated by arrows A1 and A2, and the shift amount of the peak voltage and the shift amount of the bottom voltage are different. Moreover, the signal S0 changes as the medium 1 moves. Therefore, the first signal S1 output from the adder circuit 92 shown in FIG. 4 is as shown in FIG. 6B4, and fluctuates every time the first magnetic pattern of the medium 1 passes through the magnetic sensor element 40. . Here, since the magnetic permeability μ is low in the first magnetic pattern formed by the magnetic ink containing the hard material, the first magnetic pattern has an influence on the shift of the peak voltage and the bottom voltage of the signal S0. It can be considered that only the residual magnetic flux density Br. Therefore, the second signal S2 output from the subtraction circuit 93 shown in FIG. 4 does not change even when the first magnetic pattern of the medium 1 passes through the magnetic sensor element 40, and the signal shown in FIG. 6 (b4). It is the same.

これに対して、軟磁性ステンレス紛等のソフト材を含む磁気インキにより第2の磁気パターンが媒体1に形成されていると、かかる第2の磁気パターンのヒステリシスループは、図6(c1)に示すように、図6(b1)に示すハード材を含む磁気インクによる第1の磁気パターンのヒステリシスカーブの内側を通り、残留磁束密度Brのレベルが低い。このため、磁界印加用磁石30を媒体1が通過した後も、第2の磁気パターンは、残留磁束密度Brのレベルが低い。但し、第2の磁気パターンは透磁率μが高いため、図7(b1)に示すように、磁性体として機能する。このため、磁気センサ素子40の検出コイル49から出力される信号は、図6(c2)に示すように、第2の磁気パターンの存在によって透磁率μが高くなっている分、図6(c3)および図7(b2)に示す波形に変化する。すなわち、信号S0のピーク電圧は矢印A3で示すように高い方にシフトする一方、ボトム電圧は、矢印A4で示すように低い方にシフトする。その際、ピーク電圧のシフト量とボトム電圧のシフト量は絶対値が略等しい。しかも、かかる信号S0は、媒体1の移動に伴って変化する。従って、図4に示す減算回路93から出力される第2信号S2は、図6(c4)に示す通りであり、磁気センサ素子40を媒体1の第2の磁気パターンが通過するたびに変動する。ここで、ソフト材を含む磁気インクにより形成された第2の磁気パターンは、残留磁束密度Brが低いため、信号のピーク電圧およびボトム電圧のシフトに影響しているのは、第2の磁気パターンの透磁率μだけと見做すことができる。それ故、図4に示す加算回路92から出力される第1信号S1は、磁気センサ素子40を媒体1の第2の磁気パターンが通過しても変動せず、図6(c4)に示す信号と同様である。   On the other hand, when the second magnetic pattern is formed on the medium 1 with magnetic ink containing a soft material such as soft magnetic stainless steel powder, the hysteresis loop of the second magnetic pattern is shown in FIG. As shown, the level of the residual magnetic flux density Br is low through the inside of the hysteresis curve of the first magnetic pattern with the magnetic ink containing the hard material shown in FIG. 6 (b1). For this reason, even after the medium 1 passes through the magnetic field applying magnet 30, the second magnetic pattern has a low residual magnetic flux density Br. However, since the magnetic permeability μ is high, the second magnetic pattern functions as a magnetic material as shown in FIG. For this reason, as shown in FIG. 6C2, the signal output from the detection coil 49 of the magnetic sensor element 40 has an increase in the permeability μ due to the presence of the second magnetic pattern. ) And the waveform shown in FIG. 7 (b2). That is, the peak voltage of the signal S0 is shifted to the higher side as indicated by the arrow A3, while the bottom voltage is shifted to the lower side as indicated by the arrow A4. At that time, the absolute value of the shift amount of the peak voltage and the shift amount of the bottom voltage are substantially equal. Moreover, the signal S0 changes as the medium 1 moves. Therefore, the second signal S2 output from the subtraction circuit 93 shown in FIG. 4 is as shown in FIG. 6C4, and fluctuates every time the second magnetic pattern of the medium 1 passes through the magnetic sensor element 40. . Here, since the second magnetic pattern formed by the magnetic ink containing the soft material has a low residual magnetic flux density Br, it is the second magnetic pattern that affects the shift of the peak voltage and the bottom voltage of the signal. It can be considered that only the magnetic permeability μ of. Therefore, the first signal S1 output from the addition circuit 92 shown in FIG. 4 does not change even when the second magnetic pattern of the medium 1 passes through the magnetic sensor element 40, and the signal shown in FIG. 6 (c4). It is the same.

このように、本形態の磁気パターン検出装置100では、加算回路92において磁気センサ素子40から出力される信号のピーク値とボトム値とを加算した第1信号S1は、磁気パターンの残留磁束密度レベルに対応する信号であり、かかる第1信号S1を監視すれば、ハード材を含む磁気インキにより形成された第1の磁気パターンの有無および形成位置を検出することができる。また、減算回路93において磁気センサ素子40から出力される信号のピーク値とボトム値とを減算した第2信号S2は、磁気パターンの透磁率μに対応する信号であり、かかる第2信号S2を監視すれば、ソフト材を含む磁気インキにより形成された第2の磁気パターンの有無および形成位置を検出することができる。それ故、磁界を印加したときの残留磁束密度Brおよび透磁率μが異なる複数種類の磁気パターンの媒体1における磁気パターン毎の有無および形成位置を残留磁束密度レベルおよび透磁率レベルの双方に基づいて識別することができる。   Thus, in the magnetic pattern detection apparatus 100 of the present embodiment, the first signal S1 obtained by adding the peak value and the bottom value of the signal output from the magnetic sensor element 40 in the addition circuit 92 is the residual magnetic flux density level of the magnetic pattern. By monitoring the first signal S1, it is possible to detect the presence and position of the first magnetic pattern formed by the magnetic ink containing the hard material. In addition, the second signal S2 obtained by subtracting the peak value and the bottom value of the signal output from the magnetic sensor element 40 in the subtraction circuit 93 is a signal corresponding to the magnetic permeability μ of the magnetic pattern. If monitored, it is possible to detect the presence and position of the second magnetic pattern formed by the magnetic ink containing the soft material. Therefore, the presence / absence and formation position of each of the magnetic patterns in the medium 1 of a plurality of types of magnetic patterns having different residual magnetic flux density Br and magnetic permeability μ when a magnetic field is applied are based on both the residual magnetic flux density level and the magnetic permeability level. Can be identified.

(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態の磁気パターン検出装置100では、信号処理部60の増幅部70において、励磁信号により励磁された磁気センサ素子40から出力されたセンサ出力信号と、基準電圧とをアンプ71に入力するにあたって、基準電圧生成部72において、励磁信号に連動して変化する信号を生成し、かかる信号を基準電圧としてアンプ71に入力する。このため、磁気センサ素子40から出力されるセンサ出力信号と基準電圧との差が小さい。従って、ブリッジ回路等といったコストが増大する回路を追加しなくても、アンプ71のゲインを高めることができ、S/N比を高めることができる。また、基準電圧は、励磁信号に連動して変化するため、センサ出力信号と基準電圧とは同期しており、センサ出力信号を適正に増幅することができる。
(Main effects of this form)
As described above, in the magnetic pattern detection device 100 of this embodiment, the amplifier 70 of the signal processing unit 60 amplifies the sensor output signal output from the magnetic sensor element 40 excited by the excitation signal and the reference voltage. When inputting to 71, the reference voltage generating unit 72 generates a signal that changes in conjunction with the excitation signal, and inputs the signal to the amplifier 71 as a reference voltage. For this reason, the difference between the sensor output signal output from the magnetic sensor element 40 and the reference voltage is small. Therefore, the gain of the amplifier 71 can be increased and the S / N ratio can be increased without adding a circuit that increases costs, such as a bridge circuit. Further, since the reference voltage changes in conjunction with the excitation signal, the sensor output signal and the reference voltage are synchronized, and the sensor output signal can be appropriately amplified.

また、基準電圧生成部72は、基準電圧として、励磁信号を微分した波形を備えた信号を生成するため、センサ出力信号と基準電圧との差を小さくすることができる。すなわち、センサ出力信号は、励磁信号により発生する磁束の時間微分に相当するため、励磁信号を微分した波形の信号をアンプ71の基準電圧として用いれば、センサ出力信号と基準電圧との差が小さいので、ゲインを高めることができる。   Moreover, since the reference voltage generation unit 72 generates a signal having a waveform obtained by differentiating the excitation signal as the reference voltage, the difference between the sensor output signal and the reference voltage can be reduced. That is, since the sensor output signal corresponds to time differentiation of the magnetic flux generated by the excitation signal, if a signal having a waveform obtained by differentiating the excitation signal is used as the reference voltage of the amplifier 71, the difference between the sensor output signal and the reference voltage is small. So gain can be increased.

また、基準電圧生成部72は、励磁信号を微分して基準電圧を生成するCR微分回路73を備えているため、キャパシタCや抵抗Rといった安価な電気素子を用いて、励磁信号を微分して基準電圧を生成することができる。   Further, since the reference voltage generation unit 72 includes a CR differentiation circuit 73 that differentiates the excitation signal to generate a reference voltage, the excitation signal is differentiated by using an inexpensive electric element such as a capacitor C or a resistor R. A reference voltage can be generated.

また、本形態の磁気パターン検出装置100では、共通の磁気センサ装置20によって、磁気パターン毎の有無および形成位置を残留磁束密度レベルおよび透磁率レベルの双方に基づいて検出するため、残留磁束密度レベルの測定と、透磁率レベルの測定との間に時間差が発生しない。それ故、磁気センサ装置20と媒体1とを移動させながら計測する場合でも、信号処理部60は、簡素な構成で高い精度の検出を行なうができる。また、搬送装置10についても、磁気センサ装置20を通過する箇所のみに走行安定性が求められるだけなので、構成の簡素化を図ることができる。   Further, in the magnetic pattern detection device 100 of this embodiment, the common magnetic sensor device 20 detects the presence / absence and formation position of each magnetic pattern based on both the residual magnetic flux density level and the magnetic permeability level. There is no time difference between the measurement and the permeability level measurement. Therefore, even when the measurement is performed while moving the magnetic sensor device 20 and the medium 1, the signal processing unit 60 can perform highly accurate detection with a simple configuration. In addition, since the transport device 10 is also required to have running stability only at a location that passes through the magnetic sensor device 20, the configuration can be simplified.

さらに、本形態の磁気パターン検出装置100によれば、ハード材およびソフト材の双方を含む磁気インキにより磁気パターンが形成されている媒体1や、ハード材とソフト材の中間に位置する材料を含む磁気インキにより磁気パターンが形成されている媒体1についても、磁気パターンの検出を行なうことができる。すなわち、磁気特性が第1の磁気パターンと第2の磁気パターンの中間に位置するような磁気パターンについては、図6(d1)に示すように、ヒステリシスループが、図6(b1)に示すハード材の磁気パターンのヒステリシスループと図6(c1)に示すソフト材の磁気パターンのヒステリシスループとの中間に位置するので、図6(d4)に示す信号パターンを得ることができ、かかる磁気パターンについても、有無や形成位置を検出することができる。   Furthermore, according to the magnetic pattern detection apparatus 100 of the present embodiment, the medium 1 on which the magnetic pattern is formed by the magnetic ink including both the hard material and the soft material, and the material positioned between the hard material and the soft material are included. The magnetic pattern can also be detected for the medium 1 on which the magnetic pattern is formed with the magnetic ink. That is, as for the magnetic pattern whose magnetic characteristics are located between the first magnetic pattern and the second magnetic pattern, as shown in FIG. 6 (d1), the hysteresis loop has a hard loop as shown in FIG. 6 (b1). Since it is located between the hysteresis loop of the magnetic pattern of the material and the hysteresis loop of the magnetic pattern of the soft material shown in FIG. 6 (c1), the signal pattern shown in FIG. 6 (d4) can be obtained. In addition, the presence or absence and the formation position can be detected.

しかも、本形態の磁気センサ装置20において、磁界印加用磁石30は、磁気センサ素子40に対して媒体1の移動方向の両側に磁界印加用第1磁石31と磁界印加用第2磁石32として配置されている。このため、図1に示すように、矢印X1で示す方向に移動する媒体1を磁界印加用第1磁石31によって着磁し、その後、磁気センサ素子40によって、着磁した後の媒体1にバイアス磁界を印加した状態における磁束を検出することができるとともに、矢印X2で示す方向に移動する媒体1を磁界印加用第2磁石32によって着磁し、その後、磁気センサ素子40によって、着磁した後の媒体1にバイアス磁界を印加した状態における磁束を検出することができる。それ故、本形態の磁気パターン検出装置100を入出金機に用いれば、入金された媒体1の真偽を判定することができるとともに、出金される媒体1の真偽を判定することもできる。   Moreover, in the magnetic sensor device 20 of this embodiment, the magnetic field application magnets 30 are arranged as the first magnetic field application magnet 31 and the second magnetic field application magnet 32 on both sides of the magnetic sensor element 40 in the moving direction of the medium 1. Has been. For this reason, as shown in FIG. 1, the medium 1 moving in the direction indicated by the arrow X1 is magnetized by the first magnetic field application magnet 31, and then the magnetic sensor element 40 biases the medium 1 after magnetization. The magnetic flux can be detected in a state where a magnetic field is applied, and the medium 1 moving in the direction indicated by the arrow X2 is magnetized by the magnetic field applying second magnet 32, and then magnetized by the magnetic sensor element 40. The magnetic flux in a state where a bias magnetic field is applied to the medium 1 can be detected. Therefore, if the magnetic pattern detection apparatus 100 of this embodiment is used for a depositing / dispensing machine, it is possible to determine the authenticity of the deposited medium 1 and also to determine the authenticity of the dispensed medium 1. .

[実施の形態2]
図8は、本発明の実施の形態2に係る磁気パターン検出装置100の回路部のうち、増幅部70周辺の構成を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態1と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
[Embodiment 2]
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a configuration around the amplification unit 70 in the circuit unit of the magnetic pattern detection apparatus 100 according to the second embodiment of the present invention. Since the basic configuration of this embodiment is the same as that of Embodiment 1, common portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

実施の形態1では、増幅部70は、複数の磁気センサ素子40の各々に対応する複数のアンプ71が設けられていたが、本形態では、図8に示すように、複数の磁気センサ素子40の後段にマルチプレクサ77が設けられ、マルチプレクサ77の後段にアンプ71が設けられている。このため、複数の磁気センサ素子40から出力されたセンサ出力信号は、マルチプレクサ77によってアンプ71に順次出力される。このため、複数の磁気センサ素子40から出力されたセンサ出力信号を1つのアンプ71で増幅することができるという利点がある。   In the first embodiment, the amplification unit 70 is provided with a plurality of amplifiers 71 corresponding to each of the plurality of magnetic sensor elements 40. However, in the present embodiment, as shown in FIG. A multiplexer 77 is provided at the subsequent stage, and an amplifier 71 is provided at the subsequent stage of the multiplexer 77. Therefore, sensor output signals output from the plurality of magnetic sensor elements 40 are sequentially output to the amplifier 71 by the multiplexer 77. For this reason, there exists an advantage that the sensor output signal output from the some magnetic sensor element 40 can be amplified with one amplifier 71. FIG.

また、本形態でも、実施の形態1と同様、増幅部70では、CR微分回路73を備えた基準電圧生成部72において、励磁信号に連動して変化する信号を生成し、かかる信号を基準電圧としてアンプ71に入力する。このため、磁気センサ素子40から出力されるセンサ出力信号と基準電圧との差が小さいので、ブリッジ回路等といったコストが増大する回路を追加しなくても、アンプ71のゲインを高めることができる等、実施の形態1と同様な効果を奏する。   Also in this embodiment, as in the first embodiment, in the amplification unit 70, the reference voltage generation unit 72 including the CR differentiation circuit 73 generates a signal that changes in conjunction with the excitation signal, and this signal is used as the reference voltage. To the amplifier 71. For this reason, since the difference between the sensor output signal output from the magnetic sensor element 40 and the reference voltage is small, the gain of the amplifier 71 can be increased without adding a cost-increasing circuit such as a bridge circuit. The same effects as those of the first embodiment are obtained.

また、実施の形態1では、複数の磁気センサ素子40の各々に対応する複数の励磁用ドライバアンプ51が設けられていたが、本形態では、励磁用ドライバアンプ51の後段にマルチプレクサ54が設けられ、マルチプレクサ54の後段に複数の磁気センサ素子40が設けられている。このため、励磁用ドライバアンプ51から出力された励磁信号は、マルチプレクサ54によって複数の磁気センサ素子40に順次出力される。このため、1つの励磁用ドライバアンプ51で複数の磁気センサ素子40に励磁信号を供給することができるという利点がある。
In the first embodiment, a plurality of excitation driver amplifiers 51 corresponding to each of the plurality of magnetic sensor elements 40 are provided. However, in this embodiment, a multiplexer 54 is provided after the excitation driver amplifier 51. A plurality of magnetic sensor elements 40 are provided after the multiplexer 54. Therefore, the excitation signal output from excitation driver amplifier 51 is sequentially output to the magnetic sensor element 40 of the multiple by the multiplexer 54. For this reason, there is an advantage that an excitation signal can be supplied to a plurality of magnetic sensor elements 40 by one excitation driver amplifier 51.

なお、マルチプレクサ77の切替え時に本来必要ではない信号、例えば、検出信号をマルチプレクサ77で切替え時に生じるノイズ等を後段に通さないことを目的に、マルチプレクサ77の切替えタイミングを微調整してもよいが、図8に示すように、アンプ71の出力段にアナログスイッチ79を追加して、ノイズ等を後段に通さないようにしてもよい。   Note that the switching timing of the multiplexer 77 may be finely adjusted in order to prevent a signal that is not originally required when switching the multiplexer 77, for example, noise generated when the detection signal is switched by the multiplexer 77 from passing through the subsequent stage. As shown in FIG. 8, an analog switch 79 may be added to the output stage of the amplifier 71 so that noise or the like does not pass through the subsequent stage.

[実施の形態3]
図9は、本発明の実施の形態3に係る磁気パターン検出装置100の増幅部70の構成を示す説明図であり、図9(a)、(b)は、増幅部70周辺の構成を示す説明図、およびダミー用磁気センサ素子の説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態1、2と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
[Embodiment 3]
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the configuration of the amplifying unit 70 of the magnetic pattern detection apparatus 100 according to Embodiment 3 of the present invention, and FIGS. 9A and 9B show the configuration around the amplifying unit 70. It is explanatory drawing and explanatory drawing of the magnetic sensor element for dummy. Since the basic configuration of this embodiment is the same as that of Embodiments 1 and 2, common portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

実施の形態1、2では、CR微分回路73を備えた基準電圧生成部72を用いたが、本形態では、図9(a)に示すように、ダミー用磁気センサ素子74を備えた基準電圧生成部72を設けてある。従って、ダミー用磁気センサ素子74によって、励磁信号に連動して変化する信号を生成し、かかる信号を基準電圧としてアンプ71に入力することができる。ここで、ダミー用磁気センサ素子74は、図1に示す媒体移動路11から離間した位置に設けられており、媒体1や磁気センサ素子40から磁気的な影響を受けることがない。   In the first and second embodiments, the reference voltage generation unit 72 including the CR differentiation circuit 73 is used. However, in this embodiment, as illustrated in FIG. 9A, the reference voltage including the dummy magnetic sensor element 74 is used. A generation unit 72 is provided. Therefore, the dummy magnetic sensor element 74 can generate a signal that changes in conjunction with the excitation signal, and can input this signal to the amplifier 71 as a reference voltage. Here, the dummy magnetic sensor element 74 is provided at a position separated from the medium moving path 11 shown in FIG. 1 and is not affected by the medium 1 or the magnetic sensor element 40 magnetically.

かかるダミー用磁気センサ素子74は、図9(b)に示すように、図2(b)および図3(b)を参照して説明した磁気センサ素子40と同一の構成を有しており、センサコア41に励磁コイル48および検出コイル49が巻回された構造を有している。また、ダミー用磁気センサ素子74の励磁コイル48には、ダミーの励磁用ドライバアンプ510を介して励磁信号が供給され、ダミー用磁気センサ素子74の検出コイル49からの出力が基準電圧としてアンプ71に供給されている。   As shown in FIG. 9B, the dummy magnetic sensor element 74 has the same configuration as the magnetic sensor element 40 described with reference to FIGS. 2B and 3B. The sensor core 41 has a structure in which an excitation coil 48 and a detection coil 49 are wound. An excitation signal is supplied to the excitation coil 48 of the dummy magnetic sensor element 74 via the dummy excitation driver amplifier 510, and an output from the detection coil 49 of the dummy magnetic sensor element 74 is used as a reference voltage for the amplifier 71. Has been supplied to.

このように構成した増幅部70では、ダミー用磁気センサ素子74は、励磁信号により励磁されて励磁信号を微分してなる信号を検出コイル49から出力する。ここで、ダミー用磁気センサ素子74からの出力信号は、励磁信号により発生する磁束の時間微分に相当し、励磁信号を微分した波形の信号である。このため、基準電圧とセンサ出力信号との差を極めて小さくすることができるので、ゲインを高めることができる。   In the amplification unit 70 configured as described above, the dummy magnetic sensor element 74 is excited by the excitation signal and outputs a signal obtained by differentiating the excitation signal from the detection coil 49. Here, the output signal from the dummy magnetic sensor element 74 corresponds to the time differentiation of the magnetic flux generated by the excitation signal, and is a waveform signal obtained by differentiating the excitation signal. For this reason, since the difference between the reference voltage and the sensor output signal can be made extremely small, the gain can be increased.

なお、本形態では、実施の形態2をベースにして、ダミー用磁気センサ素子74を備えた基準電圧生成部72を設けたが、実施の形態1に対して、ダミー用磁気センサ素子74を備えた基準電圧生成部72を設けてもよい。   In the present embodiment, the reference voltage generation unit 72 including the dummy magnetic sensor element 74 is provided based on the second embodiment. However, the dummy magnetic sensor element 74 is provided as compared with the first embodiment. A reference voltage generation unit 72 may be provided.

[実施の形態4]
図10は、本発明の実施の形態4に係る磁気パターン検出装置100の増幅部70周辺の構成を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態1〜3と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
[Embodiment 4]
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a configuration around the amplification unit 70 of the magnetic pattern detection device 100 according to the fourth embodiment of the present invention. In addition, since the basic structure of this form is the same as that of Embodiment 1-3, the same code | symbol is attached | subjected to a common part and those description is abbreviate | omitted.

実施の形態1〜3では、クランプ回路82の後段にオフセット調整部83を設けたが、本形態では、図10に示すように、オフセット調整部83において、第1オフセット調整回路831のオペアンプ831b、および第2オフセット調整回路832のオペアンプ832bにキャパシタが設けられており、第1オフセット調整回路831および第2オフセット調整回路832は、第1積分回路835および第2積分回路836として構成されている。   In the first to third embodiments, the offset adjustment unit 83 is provided at the subsequent stage of the clamp circuit 82. However, in the present embodiment, as shown in FIG. 10, the offset adjustment unit 83 includes an operational amplifier 831b of the first offset adjustment circuit 831, The operational amplifier 832b of the second offset adjustment circuit 832 is provided with a capacitor, and the first offset adjustment circuit 831 and the second offset adjustment circuit 832 are configured as a first integration circuit 835 and a second integration circuit 836.

このため、第1積分回路835は、アンプ71から出力された信号のうち、極性が正の信号成分を積分し、第2積分回路836は、極性が負の信号成分を積分する。従って、アンプ71から出力された信号のパルス幅が狭い場合でも、極性が正の信号成分および極性が負の信号成分を各々、積分して振幅変化を面積変化に変換することができるので、簡素な構成で見かけのゲインを高めることができる。   Therefore, the first integration circuit 835 integrates a signal component having a positive polarity in the signal output from the amplifier 71, and the second integration circuit 836 integrates a signal component having a negative polarity. Therefore, even when the pulse width of the signal output from the amplifier 71 is narrow, the signal component having a positive polarity and the signal component having a negative polarity can be integrated to convert the amplitude change into an area change. The apparent gain can be increased with a simple configuration.

また、本形態でも、実施の形態1と同様、増幅部70では、CR微分回路73を備えた基準電圧生成部72において、励磁信号に連動して変化する信号を生成し、かかる信号を基準電圧としてアンプ71に入力する。このため、磁気センサ素子40から出力されるセンサ出力信号と基準電圧との差が小さいので、ブリッジ回路等といったコストが増大する回路を追加しなくても、アンプ71のゲインを高めることができる等、実施の形態1と同様な効果を奏する。   Also in this embodiment, as in the first embodiment, in the amplification unit 70, the reference voltage generation unit 72 including the CR differentiation circuit 73 generates a signal that changes in conjunction with the excitation signal, and this signal is used as the reference voltage. To the amplifier 71. For this reason, since the difference between the sensor output signal output from the magnetic sensor element 40 and the reference voltage is small, the gain of the amplifier 71 can be increased without adding a cost-increasing circuit such as a bridge circuit. The same effects as those of the first embodiment are obtained.

なお、本形態は、実施の形態1をベースに積分回路を設けた構成を適用したが、実施の形態2、3に積分回路を設けた構成を適用してもよい。   In this embodiment, the configuration in which the integration circuit is provided based on the first embodiment is applied, but the configuration in which the integration circuit is provided in the second and third embodiments may be applied.

[実施の形態5]
図11は、本発明の実施の形態5に係る磁気パターン検出装置100のオフセット調整部83周辺の構成を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態1〜4と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
[Embodiment 5]
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a configuration around the offset adjustment unit 83 of the magnetic pattern detection apparatus 100 according to the fifth embodiment of the present invention. In addition, since the basic structure of this form is the same as that of Embodiment 1-4, the same code | symbol is attached | subjected to a common part and those description is abbreviate | omitted.

実施の形態1〜4では、増幅部70に基準電圧生成部72を設けたが、本形態では、図11に示すように、増幅部70に基準電圧生成部72が設けられておらず、アンプ71の基準電圧はグランド電位等の定電位である。   In the first to fourth embodiments, the reference voltage generation unit 72 is provided in the amplification unit 70. However, in this embodiment, as shown in FIG. 11, the reference voltage generation unit 72 is not provided in the amplification unit 70, and the amplifier The reference voltage 71 is a constant potential such as a ground potential.

但し、本形態では、実施の形態4と同様、オフセット調整部83において、第1オフセット調整回路831のオペアンプ831b、および第2オフセット調整回路832のオペアンプ832bにキャパシタが設けられており、第1オフセット調整回路831および第2オフセット調整回路832は、第1積分回路835および第2積分回路836として構成されている。このため、第1積分回路835は、磁気センサ素子40から出力された信号のうち、極性が正の信号成分を積分し、第2積分回路836は、極性が負の信号成分を積分する。従って、アンプ71から出力された信号のパルス幅が狭い場合でも、極性が正の信号成分および極性が負の信号成分を各々、積分して振幅変化を面積変化に変換することができるので、簡素な構成で見かけのゲインを高めることができる。   However, in this embodiment, as in the fourth embodiment, in the offset adjustment unit 83, capacitors are provided in the operational amplifier 831b of the first offset adjustment circuit 831 and the operational amplifier 832b of the second offset adjustment circuit 832, and the first offset. The adjustment circuit 831 and the second offset adjustment circuit 832 are configured as a first integration circuit 835 and a second integration circuit 836. Therefore, the first integration circuit 835 integrates a signal component having a positive polarity in the signal output from the magnetic sensor element 40, and the second integration circuit 836 integrates a signal component having a negative polarity. Therefore, even when the pulse width of the signal output from the amplifier 71 is narrow, the signal component having a positive polarity and the signal component having a negative polarity can be integrated to convert the amplitude change into an area change. The apparent gain can be increased with a simple configuration.

[実施の形態6]
図12は、本発明の実施の形態6に係る磁気パターン検出装置100に用いた磁気センサ素子40の説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態1〜5と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
[Embodiment 6]
FIG. 12 is an explanatory diagram of the magnetic sensor element 40 used in the magnetic pattern detection apparatus 100 according to the sixth embodiment of the present invention. In addition, since the basic structure of this form is the same as that of Embodiment 1-5, the same code | symbol is attached | subjected to a common part and those description is abbreviate | omitted.

実施の形態1〜5では、磁気センサ素子40および検出コイル49のうち、励磁コイル48のみに励磁信号が印加される構成であったが、本形態では、図12に示すように、励磁コイル48と検出コイル49とが直列に接続されており、励磁コイル48および検出コイル49に励磁信号が印加される。また、励磁コイル48と検出コイル49との接続部分にアンプ71が接続されており、励磁コイル48と検出コイル49との接続部分からアンプ71に信号が差動出力される。   In the first to fifth embodiments, the excitation signal is applied only to the excitation coil 48 of the magnetic sensor element 40 and the detection coil 49. However, in the present embodiment, as shown in FIG. And the detection coil 49 are connected in series, and an excitation signal is applied to the excitation coil 48 and the detection coil 49. In addition, an amplifier 71 is connected to a connection portion between the excitation coil 48 and the detection coil 49, and a signal is differentially output to the amplifier 71 from a connection portion between the excitation coil 48 and the detection coil 49.

このように本形態では、センサ出力信号を差動出力として出力するための2つのコイル(励磁コイル48および検出コイル49)を備えており、差動出力がアンプ71に出力される。このため、温度変化等の外乱れを吸収することができる等の利点がある。   As described above, this embodiment includes two coils (excitation coil 48 and detection coil 49) for outputting the sensor output signal as a differential output, and the differential output is output to the amplifier 71. For this reason, there exists an advantage that disturbances, such as a temperature change, can be absorbed.

また、本形態でも、実施の形態1と同様、増幅部70では、CR微分回路73を備えた基準電圧生成部72において、励磁信号に連動して変化する信号を生成し、かかる信号を基準電圧としてアンプ71に入力する。このため、磁気センサ素子40から出力されるセンサ出力信号と基準電圧との差が小さいので、ブリッジ回路等といったコストが増大する回路を追加しなくても、アンプ71のゲインを高めることができる等、実施の形態1と同様な効果を奏する。   Also in this embodiment, as in the first embodiment, in the amplification unit 70, the reference voltage generation unit 72 including the CR differentiation circuit 73 generates a signal that changes in conjunction with the excitation signal, and this signal is used as the reference voltage. To the amplifier 71. For this reason, since the difference between the sensor output signal output from the magnetic sensor element 40 and the reference voltage is small, the gain of the amplifier 71 can be increased without adding a cost-increasing circuit such as a bridge circuit. The same effects as those of the first embodiment are obtained.

なお、本形態は、実施の形態1をベースに積分回路を設けた構成を適用したが、実施の形態2〜5に磁気センサ素子40の差動出力を利用した構成を適用してもよい。   In the present embodiment, the configuration in which the integration circuit is provided based on the first embodiment is applied. However, the configuration using the differential output of the magnetic sensor element 40 may be applied to the second to fifth embodiments.

(その他の実施の形態)
上記形態では、媒体1と磁気センサ装置20とを相対移動させるにあたって、媒体1の方を移動させたが、媒体1が固定で磁気センサ装置20が移動する構成を採用してもよい。また、上記形態では、磁界印加用磁石30に永久磁石を用いたが、電磁石を用いてもよい。
(Other embodiments)
In the above embodiment, when the medium 1 and the magnetic sensor device 20 are moved relative to each other, the medium 1 is moved. However, a configuration in which the medium 1 is fixed and the magnetic sensor device 20 moves may be employed. Moreover, in the said form, although the permanent magnet was used for the magnet 30 for magnetic field application, you may use an electromagnet.

1 媒体
11 媒体移動路
20 磁気センサ装置
40 磁気センサ素子
48 励磁コイル
49 検出コイル
60 信号処理部
70 増幅部
71 アンプ
72 基準電圧生成部
73 CR微分回路
74 ダミー用磁気センサ素子
83 オフセット調整部
100 磁気パターン検出装置
835 第1積分回路
836 第2積分回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Medium 11 Medium moving path 20 Magnetic sensor apparatus 40 Magnetic sensor element 48 Excitation coil 49 Detection coil 60 Signal processing part 70 Amplification part 71 Amplifier 72 Reference voltage generation part 73 CR differentiation circuit 74 Dummy magnetic sensor element 83 Offset adjustment part 100 Magnetism Pattern detecting device 835 first integrating circuit 836 second integrating circuit

Claims (7)

媒体の磁気特性を検出する磁気センサ素子と、該磁気センサ素子での検出結果に基づいて前記媒体の磁気パターンを検出する信号処理部と、を有する磁気パターン検出装置であって、
前記信号処理部は、励磁信号により励磁された前記磁気センサ素子から出力されたセンサ出力信号を増幅する増幅部を備え、
当該増幅部は、前記センサ出力信号および基準電圧が入力されるアンプと、前記励磁信号に連動して変化する信号を前記基準電圧として生成する基準電圧生成部と、を備えていることを特徴とする磁気パターン検出装置。
A magnetic pattern detection apparatus comprising: a magnetic sensor element that detects magnetic characteristics of a medium; and a signal processing unit that detects a magnetic pattern of the medium based on a detection result of the magnetic sensor element,
The signal processing unit includes an amplification unit that amplifies a sensor output signal output from the magnetic sensor element excited by an excitation signal,
The amplification unit includes an amplifier to which the sensor output signal and a reference voltage are input, and a reference voltage generation unit that generates a signal that changes in conjunction with the excitation signal as the reference voltage. Magnetic pattern detection device.
前記基準電圧は、前記励磁信号を微分した波形を備えた信号であることを特徴とする請求項1に記載の磁気パターン検出装置。   The magnetic pattern detection apparatus according to claim 1, wherein the reference voltage is a signal having a waveform obtained by differentiating the excitation signal. 前記基準電圧生成部は、前記励磁信号を微分して前記基準電圧を生成するCR微分回路を備えていることを特徴とする請求項2に記載の磁気パターン検出装置。   The magnetic pattern detection device according to claim 2, wherein the reference voltage generation unit includes a CR differentiation circuit that differentiates the excitation signal to generate the reference voltage. 前記基準電圧生成部は、前記励磁信号により励磁されて当該励磁信号を微分してなる信号を前記基準電圧として出力するダミー用磁気センサ素子を備えていることを特徴とする請求項2に記載の磁気パターン検出装置。   The said reference voltage production | generation part is equipped with the dummy magnetic sensor element which outputs the signal which is excited by the said excitation signal and differentiates the said excitation signal as the said reference voltage, The Claim 3 characterized by the above-mentioned. Magnetic pattern detection device. 前記信号処理部は、前記アンプから出力された信号のうち、極性が正の信号成分を積分する第1積分回路と、極性が負の信号成分を積分する第2積分回路とを備えていることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の磁気パターン検出装置。   The signal processing unit includes a first integration circuit that integrates a signal component having a positive polarity in the signal output from the amplifier, and a second integration circuit that integrates a signal component having a negative polarity. The magnetic pattern detection apparatus according to claim 1, wherein the magnetic pattern detection apparatus is a magnetic pattern detection apparatus. 媒体の磁気特性を検出する磁気センサ素子と、該磁気センサ素子での検出結果に基づいて前記媒体の磁気パターンを検出する信号処理部と、を有する磁気パターン検出装置であって、
前記信号処理部は、前記磁気センサ素子から出力されたセンサ出力信号のうち、極性が正の信号成分を積分する第1積分回路と、極性が負の信号成分を積分する第2積分回路とを備えていることを特徴とする磁気パターン検出装置。
A magnetic pattern detection apparatus comprising: a magnetic sensor element that detects magnetic characteristics of a medium; and a signal processing unit that detects a magnetic pattern of the medium based on a detection result of the magnetic sensor element,
The signal processing unit includes: a first integrating circuit that integrates a signal component having a positive polarity in a sensor output signal output from the magnetic sensor element; and a second integrating circuit that integrates a signal component having a negative polarity. A magnetic pattern detection apparatus comprising:
前記磁気センサ素子は、前記センサ出力信号を差動出力として出力するための複数のコイルを備えていることを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載の磁気パターン検出装置。   The magnetic pattern detection device according to claim 1, wherein the magnetic sensor element includes a plurality of coils for outputting the sensor output signal as a differential output.
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