CN103617669A - 一种硬币检测装置 - Google Patents
一种硬币检测装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103617669A CN103617669A CN201310542062.0A CN201310542062A CN103617669A CN 103617669 A CN103617669 A CN 103617669A CN 201310542062 A CN201310542062 A CN 201310542062A CN 103617669 A CN103617669 A CN 103617669A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- coin
- bridge
- magnetic
- sensing unit
- field
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Granted
Links
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 19
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 230000035515 penetration Effects 0.000 abstract description 4
- 230000006698 induction Effects 0.000 abstract 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 abstract 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 230000005355 Hall effect Effects 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
本发明公布了一种硬币检测装置，其特征在于：其包括激励线圈、多个传感单元以及控制单元；所述激励线圈用于向硬币提供激励磁场脉冲使待测硬币产生涡流场；所述多个传感单元规则排列，每个传感单元的磁场敏感方向相同，包括感应部分和相应的电路，其感应部分由磁性传感元件构成，用于检测硬币周围的磁场分布；所述控制单元用于供电和处理每个传感单元的输出信号，通过与不同币种的标准特征曲线分析对比判断硬币的材质和花色，达到判断币值和鉴定真伪的目的。本发明与现有技术相比具有精度高，灵敏度高，渗透深度高，动态范围宽，抗干扰能力强的优点。
Description
技术领域
本发明涉及磁性传感器技术领域，特别涉及一种用于检测硬币币值和真伪的技术领域。
背景技术
随着硬币使用越来越广泛，交通、金融等机构中对于硬币的币值、真伪判断以及硬币的清点应用的依赖度越来越高。现有的对于硬币清点和真伪鉴定的方式主要有三种：（1）根据硬币的重量来判断面值和真伪；（2）通过光学方法检测硬币的花色来判断其面值和真伪；（3）通过对硬币施加高频交变磁场然后测量其感生涡流场来判断硬币的材料来检测硬币的真伪。对于采用测重的方法来检测硬币，由于假币和硬币的重量相同，且日常生活中硬币由于磨损和沾污的原因，其重量各不相同，即使提高对重量的测量精度，依然无法准确地判断真伪；对于采用判断硬币花色的方法来检测硬币，由于现在的假币制作在花色上与真币已经几乎没有区别，现有的检测精度根本无法区分真币和假币；对于测量硬币的涡流场来判断真伪，现有的方法是采用是电感线圈作为电涡流传感器，通过分析线圈的阻抗得到检测硬币的信息，但是其测量精度和灵敏度较低，其渗透深度也低，无法测量更深处的涡流场信号，且抗干扰能力差，而且由于目前市场上通常采用的是一个感应线圈，仅能测量硬币一个部位的信号，则其测量准确度也是非常低的，面对越来越高明的硬币伪造技术，我们不难看出，现有的硬币检测设备不能满足现代交通和金融等机构中对硬币检测的高精度要求。
发明内容
本发明目的在于针对现有技术的缺陷提供一种精度高，动态范围宽，抗干扰能力强的硬币检测装置。
本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：
一种硬币检测装置，其特征在于：其包括激励线圈、多个传感单元以及控制单元；
所述激励线圈用于向硬币提供激励磁场脉冲使待测硬币产生涡流场；
所述多个传感单元规则排列，磁场敏感方向相同，包括感应部分和相应的电路，感应部分由磁性传感元件构成，用于检测硬币周围的磁场分布；
所述控制单元用于供电和处理每个传感单元的输出信号，通过与不同币种的标准特征曲线分析对比达到判断币值和鉴定真伪的目的。
其进一步特征在于：所述激励线圈的激励磁场脉冲为方波。
进一步的：所述激励线圈为单个大线圈或多个激励线圈组成的阵列。
其进一步特征还在于：所述多个传感单元排成一列或多列，每个传感单元的磁场敏感方向相同。
所述传感单元的感应部分为单电阻、半桥或全桥结构，所述单电阻、半桥或全桥的桥臂由一个或多个磁性传感元件并联和/或串联组成。
优选的：上述半桥和全桥为梯度半桥和梯度全桥。
上述磁性传感元件为巨磁电阻元件或磁性隧道结元件。
本发明通过采用磁性传感元件的多个传感单元扫描式检测硬币的电涡流场从而可以得到硬币整个待测面的磁图像，进而达到高精度，高渗透率及动态范围，高灵敏度，强抗干扰能力的优点。
附图说明
图1是本发明提供的硬币检测装置的截面结构示意图。
图2是本发明提供的硬币检测装置的侧视示意图。
图3是磁电阻传感元件的输出曲线示意图。
图4是梯度全桥型传感单元的磁电阻物理位置示意图。
图5是梯度全桥型传感单元的磁电阻电连接示意图。
图6是全桥型传感单元的输出曲线示意图。
图7是多个全桥传感单元的电连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明的发明内容作进一步的描述。
如图1、图2所示，本发明提供的硬币检测装置包括多个传感单元11a、11b、11c……11n、激励线圈12以及控制单元13。多个传感单元的排成一列，如图2所示，其在硬币通过的瞬时测量范围大于或等于待测硬币21的直径，则在硬币通过后可以扫描到其一侧的整个表面，硬币的运动方向为2。该检测装置也可以设置成多个传感单元阵列式排列（图中未标示），其测量更精确。工作时，待测硬币21通过检测装置时，激励线圈12对硬币施加激励磁场脉冲31，同时待测硬币21的检测面产生电涡流，同时电涡流附近形成涡流场32，每个传感单元11则测量其附近的涡流场32和脉冲场31的叠加场沿其磁场敏感方向1的分量，每个传感单元的输出信号传递至控制单元13，由于传感单元11测得的磁场分布是脉冲场31和涡流场32的叠加场，因此在后期处理数据的时候需要将脉冲场31的信号除去，将原始信号差分，即可得到硬币涡流场32的信号，该信号和硬币的材质（电导率、磁导率等物理量）以及花色相关，不同的币种具有其标准特征曲线，通过分析对比不同币种的标准特征曲线可以判断硬币的材质，达到判断币值和鉴定真伪的目的。
激励线圈12的脉冲场31可以为方波，由于方波可以傅里叶展开，可以认为是全频段的，脉冲场31的渗透深度和其频率相关且成反比，因此低频段的渗透深度高，但是其涡流场密度小，而通常采用的电感线圈传感单元的灵敏度和精度都很低，无法测得低频段的涡流场，其输出信号动态范围窄且无法测量材料表面下更深处的涡流信号，因此在本发明采用磁电阻式传感元件。由于脉冲场31要尽可能宽地覆盖于硬币21的待测面，因此可以设计为一个大的线圈或者采用多个线圈组成阵列。控制单元13不仅仅用来数据处理，同时也是激励线圈12和传感单元11的电源。通过扫描式测量硬币的涡流场，可以得到硬币一个面的涡流场信号，即整个待测面的磁图像，比单个传感单元测量单一部位的磁信号具有更高的精度。
传感单元11分为感应部分以及相应的电路，其感应部分由磁性传感元件构成，常用的磁性传感元件有霍尔元件、各向异性磁电阻元件、巨磁电阻元件以及磁隧道结元件。其中霍尔元件是通过霍尔效应的原理测量磁场，其饱和场很大，测量范围宽，但是灵敏度低，精度也低，通常需要额外的聚磁环结构增加其灵敏度，从而体积也很大面对现今越来越高超的硬币伪造技术，对硬币检测装置的精度要求也变得很高，因此测量精度和灵敏度都很高的磁电阻型传感元件是最优的选择。图3是磁电阻式传感元件的输出曲线示意图。其电阻值R随外场H在其饱和场-Hs和Hs之间线性变化，当施加的外场沿其敏感方向的场强的绝对值大于其饱和场的绝对值时，其阻值不变。
传感单元11的感应部分可以是单电阻、半桥或全桥结构。所述单电阻、半桥或全桥的桥臂由一个或多个相同的磁性传感元件串联和/或并联组成，每个桥臂我们可以等价于一个磁电阻，每个桥臂中的磁性传感元件的磁场敏感方向都相同。前述的单电阻结构含有一个磁电阻，半桥结构由两个物理性质相同的磁电阻串联组成，全桥结构由四个物理性质相同的磁电阻连接构成，使用时都要通入稳恒电压或电流。由于单电阻结构只含有一个等效磁电阻，在此不再赘述，下文将对半桥和全桥结构详细阐述。
半桥结构：半桥可以是参考半桥、推挽半桥或梯度半桥结构。参考半桥的一个桥臂（磁电阻）的灵敏度非常低，在测量范围内的阻值变化可近似认为是零，另一个桥臂（磁电阻）的阻值变化导致其两端输出电压变化，从而测量出磁场；推挽半桥则是两个桥臂的敏感方向相反，在受到同一个外场作用下一个阻值增大，一个阻值减小，从而导致输出电压的变化测量出磁场；梯度半桥测量的是梯度场，沿着梯度场的方向场强不同，导致两个敏感方向相同的磁电阻阻值变化不同，从而引起输出电压的变化进而测量出磁场。
全桥结构：全桥可以是参考全桥、推挽全桥或梯度全桥，其电连接方式可参考图5所示的梯度全桥电连接示意图。参考全桥分别位于左右半桥的两个桥臂41和44的灵敏度非常低，在测量范围内的阻值变化可近似认为是零，桥臂43和44的磁场敏感方向相同，在同一外场作用下其阻值变化相同，从而输出端V+和V-之间产生电势差，即输出电压，进而测量磁场。推挽全桥的桥臂41和44的磁场敏感方向相同，42和43的磁场敏感方向相同，41和42的磁场敏感方向相反，在同一外场的作用下，41和44阻值变大的同时42和43的阻值减小（或者41和44阻值减小的同时42和43阻值增大），从而输出端V+和V-之间产生电势差，即输出电压，进而测量磁场。全桥结构的输出曲线可参考图6。
降低磁电阻灵敏度的以构成参考半/全桥的桥臂可以采用但不局限于以下方式：如在磁电阻元件上沉积磁导率高的软磁材料，设置偏置场大的永磁体或沉积厚的反铁磁层等。通过以上方式可在一张晶圆上一次制备出参考全桥芯片。
由于实际应用中对传感单元的灵敏度和抗干扰能力要求很高，因此，由磁电阻构成梯度全桥结构是传感单元的一个最优选择，以下将针对梯度全桥结构做详细说明。
图4、图5是本实施例采用的梯度全桥磁电阻的物理位置和电连接示意图，图4是磁电阻41、42、43、44的摆放位置，图5是其电连接方式。我们可以看到沿着传感单元11的磁场敏感方向1，磁电阻41和44的位置相同，磁电阻42和43的位置相同，在焊点Vbias和GND之间输入稳恒电压。在没有外场的作用下，磁电阻41、42、43、44的阻值相同，输出端没有电势差，无输出。当磁体的磁场31施加于四个磁电阻上时，由于该磁场31是梯度场，沿着梯度场方向的场强大小不同，则沿着梯度方向位置相同的磁电阻41和44的电阻值变化相同，磁电阻42和43的电阻值变化相同，磁电阻41和42（43和44）的阻值变化不同，则梯度全桥的输出端V+和V-之间具有输出电压Vout。不同金属材料的涡流衰减是不同的，且硬币的花色对涡流也有影响，通过测量磁场，然后对比标准数据卡可以达到对硬币的分拣和鉴伪目的。采用梯度全桥结构的最大优点在于，若一个大磁场对传感单元11造成干扰，由于大磁场在测量距离范围内可以近似认为是均匀场，则不会产生相应的输出电压，故梯度全桥的抗干扰能力很强，梯度全桥式磁性传感元件的输出曲线如图6所示。
图7是多组传感单元的电连接示意图。多个磁电阻组成的多个梯度全桥并联，统一由控制单元13提供稳恒电压或稳恒电流，多组输出信号传递至控制单元13进行后期的处理和分析。
传感单元11的感应部分的输出信号可以直接输出到控制单元13也可以通过相应的电路处理后再输出到控制单元13，例如可根据需求将模拟信号转化为方波或数字信号。
应当理解，以上借助优选实施例对本发明的技术方案进行的详细说明是示意性的而非限制性的。本领域的普通技术人员在阅读本发明说明书的基础上可以对各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种硬币检测装置，其特征在于：其包括激励线圈、多个传感单元以及控制单元；
所述激励线圈用于向硬币提供激励磁场脉冲使待测硬币产生涡流场；
所述多个传感单元规则排列，磁场敏感方向相同，包括感应部分和相应的电路，感应部分由磁性传感元件构成，用于检测硬币周围的磁场分布；
所述控制单元用于供电和处理每个传感单元的输出信号，通过与不同币种的标准特征曲线分析对比达到判断币值和鉴定真伪的目的。
2.根据权利要求1所述硬币检测装置，其特征在于：所述激励线圈的激励磁场脉冲为方波。
3.根据权利要求1或2所述硬币检测装置，其特征在于：所述激励线圈为单个大线圈或多个激励线圈组成的阵列。
4.根据权利要求1所述硬币检测装置，其特征在于：所述多个传感单元排成一列或多列，每个传感单元的磁场敏感方向相同。
5.根据权利要求1所述硬币检测装置，其特征在于：所述传感单元的感应部分为单电阻、半桥或全桥结构，所述单电阻、半桥或全桥的桥臂由一个或多个磁性传感元件并联和/或串联组成。
6.根据权利要求5所述硬币检测装置，其特征在于：所述半桥和全桥为梯度半桥和梯度全桥。
7.根据权利要求1所述硬币检测装置，其特征在于：所述磁性传感元件为巨磁电阻元件或磁性隧道结元件。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310542062.0A CN103617669B (zh) | 2013-11-05 | 2013-11-05 | 一种硬币检测装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310542062.0A CN103617669B (zh) | 2013-11-05 | 2013-11-05 | 一种硬币检测装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103617669A true CN103617669A (zh) | 2014-03-05 |
| CN103617669B CN103617669B (zh) | 2016-08-17 |
Family
ID=50168373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310542062.0A Ceased CN103617669B (zh) | 2013-11-05 | 2013-11-05 | 一种硬币检测装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103617669B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105069891A (zh) * | 2015-08-03 | 2015-11-18 | 无锡乐尔科技有限公司 | 一种硬币检测探头及其检测系统 |
| WO2015196932A1 (zh) * | 2014-06-23 | 2015-12-30 | 江苏多维科技有限公司 | 一种硬币检测系统 |
| CN113345154A (zh) * | 2021-03-03 | 2021-09-03 | 苏州少士新创电子科技有限公司 | 一种硬币鉴定方法和硬币鉴定仪 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1129831A (zh) * | 1994-11-03 | 1996-08-28 | 货款接收机公司 | 硬币检测装置 |
| JP2001126103A (ja) * | 1999-10-22 | 2001-05-11 | Japan Tobacco Inc | コイン識別装置 |
| KR20010082378A (ko) * | 1999-10-22 | 2001-08-29 | 미즈노 마사루 | 코인 식별장치 |
| WO2003041021A1 (en) * | 2001-11-05 | 2003-05-15 | Scan Coin Industries Ab | Coin discriminator where frequencies of eddy currents are measured |
| US6851541B1 (en) * | 1998-01-30 | 2005-02-08 | Scan Coin Industries Ab | Discriminator for bimetallic coins |
| CN101211476A (zh) * | 2007-12-21 | 2008-07-02 | 中钞长城金融设备控股有限公司 | 硬币磁电特性参数静态扫频检测方法及检测仪 |
| CN201876933U (zh) * | 2010-05-20 | 2011-06-22 | 崔龙华 | 硬币真假自动测试分离器 |
| CN102721938A (zh) * | 2012-06-19 | 2012-10-10 | 兰州大学 | 一种用于识别介质磁性的传感器 |
-
2013
- 2013-11-05 CN CN201310542062.0A patent/CN103617669B/zh not_active Ceased
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1129831A (zh) * | 1994-11-03 | 1996-08-28 | 货款接收机公司 | 硬币检测装置 |
| US6851541B1 (en) * | 1998-01-30 | 2005-02-08 | Scan Coin Industries Ab | Discriminator for bimetallic coins |
| JP2001126103A (ja) * | 1999-10-22 | 2001-05-11 | Japan Tobacco Inc | コイン識別装置 |
| KR20010082378A (ko) * | 1999-10-22 | 2001-08-29 | 미즈노 마사루 | 코인 식별장치 |
| WO2003041021A1 (en) * | 2001-11-05 | 2003-05-15 | Scan Coin Industries Ab | Coin discriminator where frequencies of eddy currents are measured |
| CN101211476A (zh) * | 2007-12-21 | 2008-07-02 | 中钞长城金融设备控股有限公司 | 硬币磁电特性参数静态扫频检测方法及检测仪 |
| CN201876933U (zh) * | 2010-05-20 | 2011-06-22 | 崔龙华 | 硬币真假自动测试分离器 |
| CN102721938A (zh) * | 2012-06-19 | 2012-10-10 | 兰州大学 | 一种用于识别介质磁性的传感器 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015196932A1 (zh) * | 2014-06-23 | 2015-12-30 | 江苏多维科技有限公司 | 一种硬币检测系统 |
| EP3159854A4 (en) * | 2014-06-23 | 2018-02-28 | Multidimension Technology Co., Ltd. | Coin detection system |
| US10777031B2 (en) | 2014-06-23 | 2020-09-15 | MultiDimension Technology Co., Ltd. | Coin detection system |
| CN105069891A (zh) * | 2015-08-03 | 2015-11-18 | 无锡乐尔科技有限公司 | 一种硬币检测探头及其检测系统 |
| CN113345154A (zh) * | 2021-03-03 | 2021-09-03 | 苏州少士新创电子科技有限公司 | 一种硬币鉴定方法和硬币鉴定仪 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103617669B (zh) | 2016-08-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101140263B (zh) | 基于巨磁电阻的电涡流检测传感器及其方法 | |
| EP2988279B1 (en) | Magnetic head for detecting magnetic field on surface of magnetic pattern based on magneto-resistance technology | |
| CN103645369A (zh) | 一种电流传感装置 | |
| CN105974339A (zh) | 磁传感器 | |
| CN103675094A (zh) | 一种无损探伤装置 | |
| CA2810542A1 (en) | Magnetic flow cytometry for individual cell detection | |
| CN105466324A (zh) | 位移传感器和位移传感测量系统 | |
| CN103617669B (zh) | 一种硬币检测装置 | |
| CN103544764B (zh) | 一种用于识别磁性介质的传感器 | |
| CN205538822U (zh) | 一种基于隧道磁电阻传感器的无损检测装置 | |
| Hesse et al. | Usage of magnetic field sensors for low frequency eddy current testing | |
| CN103839320A (zh) | 用于金融鉴伪机的磁传感器及其制作方法 | |
| US10008064B2 (en) | Measuring device for measuring magnetic properties of the surroundings of the measuring device | |
| CN203490758U (zh) | 一种用于识别磁性介质的传感器 | |
| Pavlyuchenko et al. | Testing for discontinuities in metals using film flux detectors | |
| EP3159854B1 (en) | Coin detection system | |
| CN204883909U (zh) | 一种硬币检测探头及其检测系统 | |
| CN203552338U (zh) | 一种硬币检测装置 | |
| CN104167043A (zh) | 一种芯片式弱磁检测传感器 | |
| CN104569874A (zh) | 一种基于电磁感应的信号采集装置及其制作、使用方法 | |
| JP2013101129A (ja) | 渦電流センサ及び検出物判別回路 | |
| CN105874329B (zh) | 检测钢板的缺陷的设备和方法 | |
| CN204129826U (zh) | 一种硬币检测系统 | |
| Atzlesberger et al. | Magnetic flux leakage measurement setup for defect detection | |
| US11249145B2 (en) | Magnetic field sensing |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| IW01 | Full invalidation of patent right |
Decision date of declaring invalidation: 20230705 Decision number of declaring invalidation: 561848 Granted publication date: 20160817 |
|
| IW01 | Full invalidation of patent right |