DE60226092T2

DE60226092T2 - Magnetischer Sensor und damit ausgestattete Banknotenüberprüfungsvorrichtung

Info

Publication number: DE60226092T2
Application number: DE60226092T
Authority: DE
Inventors: Masahiro Motosu-gun Mizukami; Shigeru Kakimi; Yasuo Motosu-gun Yoshioka; Kazuhiro Nishinomiya-shi Onaka
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2001-05-16
Filing date: 2002-05-14
Publication date: 2009-07-02
Anticipated expiration: 2022-05-15
Also published as: DE60226092D1; EP1258841B1; ES2304406T3; EP1258841A2; CN1385816A; CN1178175C; JP3603872B2; EP1258841A3; JP2003035701A

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Banknotenprüfgerät zur Verwendung in verschiedenen Arten von Verkaufsautomaten und Ticketautomaten.
Hintergrund der Erfindung
In den letzten Jahren in Verbindung mit verschiedenen Arten von teuren Waren, die von Verkaufsautomaten oder Ticketautomaten verkauft werden, Beispielsweise haben in Japan Banknotenprüfgeräte, die Banknoten mit Nennwerten ab 1000 Yen verwenden können, weite Verbreitung gefunden. Da die japanische Regierung im Juli 2000 mit der Ausgabe einer neuen 2000-Yen-Banknote begonnen hat, werden Verkaufsautomaten, die Banknoten mit größeren Nennwerten, unter anderem 2000 Yen, verwenden können, allgemein gebräuchlich. Andererseits nehmen durch den raschen technologischen Fortschritt bei Geräten zur Büroautomatisierung, wie etwa Kopiermaschinen oder Farbdrucker, strafbare Handlungen, bei denen gefälschte Banknoten verwendet werden, die mit diesen hochentwickelten Geräten hergestellt werden, ebenfalls zu. Banknotenprüfgeräte müssen zwecks hochempfindlicher Prüfung verbessert werden, um zu vermeiden, dass solche strafbaren Handlungen begangen werden.
Auf dem Stand der Technik hat ein Banknotenprüfgerät einen herkömmlichen Magnetlesekopf als Sensor zum Erkennen von Magnetmerkmalen einer Banknote verwendet. Dieser Magnetlesekopf muss jedoch direkten Kontakt haben, um entsprechende Signale mit hoher Genauigkeit von einem Magnetmedium zu erhalten. Beim Lesen von Zahlungsmitteln ist das Erkennen mit hoher Genauigkeit schwieriger, da Magnetfelder auf der Vorder- und Rückseite einer Banknote vorhanden sind, die eine bestimmte Papierdicke hat. Der Nachteil besteht darin, dass eine Verbesserung der Prüfgenauigkeit schwierig ist.
Das Dokument US 5.929.636 beschreibt einen Magnetsensor, der Folgendes aufweist: ein künstliches Reluktanzelement (GMR-Dünnschichtelement), das auf einer Vorderseite einer Leiterplatte ausgebildet ist, zum Erkennen eines Magnetmediums, das dicht an der Vorderseite der Leiterplatte vorbeiläuft, wobei ein zusätzlicher Leiter mit dem Element verbunden und von diesem getrennt wird; und einen Magneten, der auf einer Rückseite der Leiterplatte in einer Aufnahme angebracht ist und eine Ebene des Reluktanzelements senkrecht mit einer Hilfsmagnetschicht versieht.
Kurze Darstellung der Erfindung
Es werden ein Magnetsensor und ein Banknotenprüfgerät, das den Magnetsensor verwendet, beschrieben. Ein Magnetsensor mit einem Künstliches-Gitter-Reluktanz(MR)- Element, das auf einer Vorderseite einer Platte ausgebildet ist, erkennt Magnetfeld-Merkmale eines Mediums, das dicht an der Vorderseite der Platte vorbeiläuft. Das auf der Platte ausgebildete Künstliches-Gitter-MR-Element und Anschlüsse, die mit dem Künstliches-Gitter-MR-Element verbunden sind, sind in einer Aufnahme mit Harz integriert. An der Rückseite der Platte ist in der Aufnahme ein Magnet so angebracht, dass er senkrecht zu der Ebene des Künstliches-Gitter-MR-Elements ein Hilfsmagnetfeld anlegt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Schnitt-Seitenansicht eines Magnetsensors, der in einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
2 ist eine Schnittansicht eines Künstliches-Gitter-MR-Elements, das in der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
3 ist eine Draufsicht eines Magnetsensors, der in der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
4 ist eine teilweise abgeschnittene Seitenansicht einer von einem Gehäuse umgebenen Magnetsensorgruppe, die in der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
5 ist eine teilweise abgeschnittene Vorderansicht einer von einem Gehäuse umgebenen Magnetsensorgruppe, die in der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
6 ist eine Montagedarstellung einer von einem Gehäuse umgebenen Magnetsensorgruppe, die in der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
7 ist eine Schnittansicht eines Banknotenprüfgeräts, das mit einer Magnetsensorgruppe versehen ist, die in der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
8 ist ein Blockdiagramm eines Banknotenprüfgeräts, das mit einem Magnetsensor versehen ist, der in der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
9 ist ein Signalflussplan eines Magnetsensors in einem Banknotenprüfgerät, das in der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt wird.
10 ist ein Diagramm der Signalausgabe von einer Abtast- und Halteschaltung eines Banknotenprüfgeräts, das in der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt wird.
11 ist eine Draufsicht eines Magnetsensors, der in einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
12 ist ein Blockdiagramm eines Banknotenprüfgeräts, das mit einem Magnetsensor versehen ist, der in der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung anhand der folgenden bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die 1 bis 12 beschrieben.
Erste beispielhafte Ausführungsform
1 ist eine Schnitt-Seitenansicht eines Magnetsensors, der in der ersten beispielhaften Ausführungsform verwendet wird. In 1 ist ein Künstliches-Gitter-MR-Element 1 auf der Oberfläche einer Keramikplatte 2 ausgebildet. Wie in 2 gezeigt, hat das Künstliches-Gitter-MR-Element eine Mehrschichtstruktur mit nichtmagnetischen Kupfer(Cu)schichten 3 mit einer Dicke von 10 bis 30 Å und einem magnetischen Verbundstoff aus Nickel-Eisen-Cobalt(NiFeCo)-Schichten 4 mit einer Dicke von 20 bis 40 Å, die wechselweise aufeinandergeschichtet sind. Für die Banknotenprüfung ist eine Struktur mit mehr als zehn Schichten unbedingt erforderlich. Bei dieser ersten beispielhaften Ausführungsform werden auf der Keramikplatte 2 fünfzehn Schichten mit einer Oberflächenschutzschicht 5 ausgebildet.
Das Künstliches-Gitter-MR-Element 1, das, wie vorstehend dargelegt, eine Mehrschichtstruktur aus nichtmagnetischen Schichten 3 und magnetischen Schichten 4 hat, die wechselweise aufeinandergeschichtet sind, zeigt eine starke Änderung des elektrischen Widerstands der Mehrschichtstruktur, wenn ein Magnetfeld senkrecht angelegt wird. Der Effekt kann zum Erkennen einer schwachen Änderung des Magnetfelds verwendet werden.
Durch Ätzen des vorgenannten Künstliches-Gitter-MR-Elements mit Mehrschichtstruktur entsteht die in 3 gezeigte Schaltungskonfiguration. Und zwar wird durch In-Reihe-Schalten von zwei Künstliches-Gitter-MR-Elementen 1A und 1B der Verbindungsteil mit einer leitfähigen Struktur 6A verbunden und beide Enden werden mit einer Struktur 6B bzw. 6C verbunden. Die Strukturen 6A, 6B und 6C werden über Durchgangslöcher 7A, 7B bzw. 7C mit Anschlüssen 8A, 8B bzw. 8C (die in 5 gezeigt sind) verbunden.
Wie vorstehend dargelegt, kann eine einfache Schaltungskonfiguration Änderungen des Magnetfelds erkennen, wenn die zwei Künstliches-Gitter-MR-Elemente 1A und 1B so angeordnet werden, dass ein Magnetmedium vor jedem Künstliches-Gitter-MR-Element nacheinander in der Reihenfolge 1A–1B vorbeiläuft.
In 1 ist ein Anschluss 8, der mit dem Künstliches-Gitter-MR-Element verbunden ist, um Signale abzugreifen, auf der Rückseite der Platte 2 angeordnet. Der Anschluss 8 ist über ein Durchgangsloch 7 mit dem Künstliches-Gitter-MR-Element 1 verbunden. Die Platte 2 und ein Ende des Anschlusses 8 auf der Platte 2 werden mit Harz vergossen, sodass eine Einheit mit einer Aufnahme 9 entsteht. Ein Magnet 11, der in eine annähernd quadratische Vertiefung 10 passt, die sich nach unten öffnet, wird so angebracht, dass er eingebettet wird. Der Magnet 11, der auf der Rückseite der Platte 2 angebracht ist, legt ein Hilfsmagnetfeld senkrecht zu dem Künstliches-Gitter-MR-Element 1 an. Die Stärke des Hilfsmagnetfelds beträgt ungefähr 20 Millitesla (mT). Ein Hilfsmagnetfeld von 15 bis 30 mT erhöht die Empfindlichkeit der Erkennung von schwachen Magnetfeldern von Magnetmerkmalen, die auf eine Banknote gedruckt sind.
Der Magnet 11, der aus magnetischem Ferritpulver besteht, das in ein Grundmaterial, Harz oder Kautschuk, eingemischt und dispergiert ist, zeigt eine gute Verarbeitbarkeit. Eine Banknote 12 zeigt zu dem Künstliches-Gitter-MR-Element 1. Außerdem stellt in 1 das Künstliches-Gitter-MR-Element 1 1A und 1B dar. Die Struktur 6 stellt 6A, 6B und 6C dar. Das Durchgangsloch 7 stellt 7A, 7B und 7C dar. Der Anschluss 8 stellt 8A, 8B und 8C dar.
Ein Magnetsensor 13, der sich in einem Harzgehäuse 15 befindet, bildet eine Magnetsensorgruppe 27. 4 zeigt eine teilweise abgeschnittene Seitenansicht der Magnetsensorgruppe, und 5 zeigt eine teilweise abgeschnittene Vorderansicht der Magnetsensorgruppe. 6 zeigt eine Montagedarstellung der Magnetsensorgruppe. Wie in den 4 und 5 gezeigt, bedeckt eine Harzkappe 16 eine Einfüllöffnung 15A des Harzgehäuses 15, um das Künstliches-Gitter-MR-Element 1 zu schützen. Die Kappe 16, die aus einem Flüssigkristallpolymer mit guten mechanischen Eigenschaften besteht, hat auch bei einer reduzierten Dicke von 0,15 mm noch eine ausreichende Festigkeit und beeinträchtigt die Empfindlichkeit der Magnetsensorgruppe 27 kaum. Da eine Galvanisierung, wie sie bei einem Metallgehäuse erforderlich ist, um Korrosion oder Abrieb zu vermeiden, entfällt, kann die Kappe 16 in großen Stückzahlen mit einem Spritzgießsystem in weniger Prozessen hergestellt werden.
Die Kappe 16 wird an dem Gehäuse 15 befestigt, wenn ein an dem Gehäuse 15 ausgebildeter Haken 18 durch Einschnappen in ein Loch 17 einrastet, das an einer Seitenwand der Kappe 16 ausgebildet ist. Da das Gehäuse 15 und die Kappe 16 aus Harz bestehen, lassen sich das Gehäuse 15 und die Kappe 16 durch elastische Verformung mit einer einzigen Berührung leicht befestigen. Außerdem wird eine elektrostatische Entladung unterdrückt, da keine freiliegenden stromführenden Teile in der Nähe der Wegstrecke der Banknote vorhanden sind.
Wenn ein an dem Gehäuse 15 ausgebildeter Haken 19 durch ein Durchgangsloch 21, das in einer Leiterplatte 20 sowie auf der gegenüberliegenden Seite der Öffnung 15A ausgebildet ist, gesteckt wird, wird das Gehäuse 15 in einem Zustand elastischer Verformung an der Leiterplatte 20 befestigt. Ein runder Vorsprung 22, der an der Rückseite des Gehäuses 15 integriert ist, wird mittels einer Schraube 23 an der Leiterplatte 20 befestigt. Wie in 6 gezeigt, passt ein Vorsprung 24, der auf der gleichen Seite wie der Haken 19 des Gehäuses 15 vorgesehen ist, zu einer in der Leiterplatte 20 vorgesehenen Vertiefung 25 zur Positionierung.
Zwischen der Aufnahme 9 und der Leiterplatte 20 ist ein Luftraum 28 ausgebildet. In dem Luftraum 28 ist ein Verstärker angebracht, in dessen ersten Schaltkreis Signale eingespeist werden, die von dem Künstliches-Gitter-MR-Element 1 abgegriffen werden. Daher trägt die verkürzte Leitungslänge zu einer starken Abschirmung gegen Fremdrauschen bei einem schwachen Signalpegel bei. Der kürzere Abstand zwischen dem Magnetsensor und der Schaltung verringert den Einfluss des Fremdrauschens und kann zu einer Verkleinerung des Banknotenprüfgeräts beitragen. Der Anschluss 8 ist in einer Nut 26 angeordnet, die auf der Seite des runden Vorsprungs 22 des Gehäuses 15 vorgesehen ist.
In der Montagedarstellung von 6 ist der Magnetsensor 13 in dem Gehäuse 15 angeordnet, das mit der Kappe 16 bedeckt ist. Die Kappe dient zum Schutz des Künstliches-Gitter-MR-Elements 1 vor Staub und mechanischen Stößen von außen. Außerdem wird die Empfindlichkeit des Erkennungsvorgangs bei dem hochempfindlichen Künstliches-Gitter-MR-Element 1 kaum beeinträchtigt, wenn es mit dieser Kappe bedeckt ist. Dann wird der Haken 19 durch das in der Leiterplatte 20 ausgebildete Durchgangsloch 21 gesteckt. Der runde Vorsprung 22 wird mittels der Schraube 23 an der Leiterplatte 20 befestigt.
Wie vorstehend dargelegt, hat die Magnetsensorgruppe 27, die bei der ersten beispielhaften Ausführungsform beschrieben wird, wegen des Künstliches-Gitter-MR-Elements 1 eine hohe Empfindlichkeit. Außerdem legt der auf der Rückseite der Platte 2 angeordnete Magnet 11 ein Hilfsmagnetfeld senkrecht an das Künstliches-Gitter-MR-Element 1 an. Das Hilfsmagnetfeld dient zum Verbessern des Prüfvermögens, um kleine magnetische Gegenstände, die in der Drucktinte auf der Banknote enthalten sind, empfindlich zu erkennen.
Außerdem erzeugt der Magnet 11, der in der in der Aufnahme 9 ausgebildeten Vertiefung 10 eingebettet und befestigt ist, das Magnetfeld gleichmäßig ohne Einfluss durch Schwingungen.
Da die Aufnahme 9 in dem Gehäuse 15 angeordnet ist, wird vermieden, dass dort von außen eine elektrostatische Entladung entsteht, und die Teile werden ebenfalls problemlos aufrechterhalten.
Der Anschluss 8, der sicher in der Nut 26 liegt, kann problemlos an die Leiterplatte 20 angesteckt werden.
Nachstehend wird die Funktionsweise des Banknotenprüfgeräts beschrieben. 7 zeigt eine Schnittansicht eines Banknotenprüfgeräts mit der Magnetsensorgruppe 27, die in den 4, 5 und 6 unter Bezugnahme auf die erste beispielhafte Ausführungsform der Erfindung beschrieben worden ist.
In 7 ist eine Einführöffnung 31 für die Banknote 12 mit einer Banknoten-Durchlaufstrecke 32 verbunden. An einer Wand der Durchlaufstrecke 32 ist die Magnetsensorgruppe 27 angebracht, die in der ersten beispielhaften Ausführungsform beschrieben worden ist. Außerdem ist an der Banknoten-Durchlaufstrecke 32 ein Transportsystem mit einer Laufrolle 33 und einem Riemen 34 vorgesehen. Eine Walze 35 dient zum Andrücken der Banknote 12. An einem Ende der Banknoten-Durchlaufstrecke 32 ist eine Auslassöffnung 36 für die Banknote 12 vorgesehen.
8 zeigt ein Blockdiagramm des Banknotenprüfgeräts, das die Magnetsensorgruppe 27 verwendet, die in der ersten beispielhaften Ausführungsform beschrieben worden ist. Bei der in 8 gezeigten Magnetsensorgruppe 27 sind Künstliches-Gitter-MR-Elemente 1A und 1B, die jeweils nahezu die gleiche Empfindlichkeit haben, auf der Platte 2 in Reihe geschaltet und sind an dem einem Ende mit einer Stromquelle und an dem anderen Ende mit Erde elektrisch verbunden. Die beiden Künstliches-Gitter-MR-Elemente 1A und 1B sind in Banknoten-Transportrichtung in der Reihenfolge 1A, 1B angeordnet.
Die Struktur 6A, der Verbindungsteil der Künstliches-Gitter-MR-Elemente 1A und 1B, ist mit einem Eingangsanschluss eines Verstärkers 41 elektrisch verbunden. Ausgangssignale von dem Verstärker 41 werden in eine Abtast- und Halteschaltung 42 eingespeist, und dann werden Ausgangssignale von dem Verstärker 41 über einen Analog-Digital-Wandler (A/D-Wandler) zu einer Prüfschaltung 45 in einem Mikroprozessor 44 abgezweigt.
Außerdem ist eine Abtast-/Signal-Schaltung 46 mit der Abtast- und Halteschaltung 42 und dem A/D-Wandler 43 verbunden. In einem Speicher 47 werden Banknoten-Prüfdaten und dergleichen gespeichert.
Nachstehend wird die Funktionsweise des vorgenannten Banknotenprüfgeräts beschrieben. Zunächst steigt die Spannung des Verbindungsteils 6A durch die Verringerung des elektrischen Widerstands des Künstliches-Gitter-MR-Elements 1A, wenn das Künstliches-Gitter-MR-Element 1A das an die Banknote 12 angelegte Magnetfeld der Magnetmerkmale abtastet. Dann tasten die Künstliches-Gitter-MR-Elemente 1A und 1B das an die Banknote 12 angelegte Magnetfeld der Magnetmerkmale ab. Durch die Abnahme des elektrischen Widerstands der Künstliches-Gitter-MR-Elemente 1A und 1B sinkt die Spannung des Verbindungsteils 6A auf den halben Wert der Spannungsquelle 40.
Dann tastet nur das Künstliches-Gitter-MR-Element 1B das an die Banknote 12 angelegte Magnetfeld der Magnetmerkmale ab, wenn die Banknote 12 das Künstliches-Gitter-MR-Element 1A verlässt. Dann sinkt die Spannung des Verbindungsteils 6A durch den Anstieg des elektrischen Widerstands des Künstliches-Gitter-MR-Elements 1A und durch die Abnahme des elektrischen Widerstands des Künstliches-Gitter-MR-Elements 1B.
Durch den Anstieg des elektrischen Widerstands der Künstliches-Gitter-MR-Elemente 1A und 1B kehrt die Spannung des Verbindungsteils 6A wieder zum Anfangswert (halber Wert der Spannungsquelle 40) zurück, wenn sich das an die Banknote 12 angelegte Magnetfeld der Magnetmerkmale von dem Künstliches-Gitter-MR-Element 1B entfernt.
Bei dem vorstehend beschriebenen Betrieb greift die Magnetsensorgruppe 27 das in 9 gezeigte charakteristische Signal ab. Das Signal wird nach der Verstärkung in dem Verstärker 41 in die Abtast- und Halteschaltung 42 eingespeist.
Die Abtast- und Halteschaltung 42 dient dazu, Fehler beim Lesen in dem A/D-Wandler 43 zu vermeiden, da das von der Magnetsensorgruppe 27 abgegriffene Signal eine Impulswellenform mit geringer Breite hat. Daher kann der A/D-Wandler 42 Signale fehlerfrei lesen, nachdem der Spitzenwert des Signals in der Abtast- und Halteschaltung 42 eine bestimmte Zeit lang aufrechterhalten worden ist, wie in 10 gezeigt. Die Abtast- und Halteschaltung 42 hält den maximalen Pegel des Signals. Nachdem das Lesen in der A/D-Wandler-Schaltung eine bestimmte Zeit lang durchgeführt worden ist, wird die Schaltung mit einem Signal von der Abtastschaltung 46 zurückgesetzt. Die bestimmte Zeit zum Halten des Spitzenwerts muss länger als das Abtastintervall der A/D-Wandler-Schaltung 43 sein. In den 9 und 10 gibt die Abszissenachse die Zeit (in ms) an, und die Ordinatenachse gibt den Pegel (in mV) an. Dann wandelt die A/D-Wandler-Schaltung 43 das Magnetsignal der Banknote in ein digitales Signal um, und die Prüfschaltung 45 ermittelt die Gültigkeit der Banknote 12.
Wie vorstehend dargelegt, führt bei dieser ersten beispielhaften Ausführungsform das Banknotenprüfgerät wegen des in der Magnetsensorgruppe 27 des Banknotenprüfgeräts verwendeten Künstliches-Gitter-MR-Elements 1 die Erkennung mit hoher Genauigkeit durch.
Wegen des Künstliches-Gitter-MR-Elements 1, das in der Magnetsensorgruppe 27 des Banknotenprüfgeräts ausgebildet ist, arbeitet das Banknotenprüfgerät mit hoher Genauigkeit. Daher kann das Banknotenprüfgerät die Banknote 12 auch erkennen, wenn sie in umgekehrter Lage eingeführt wird.
Die Prüfschaltung 45 überprüft die Gültigkeit der Banknote 12 mit dem höchsten erkannten Signalpegel, beispielsweise angrenzend an den vorgegebenen Messbereich. In diesem Fall kann ein Banknotenprüfgerät mit der Magnetsensorgruppe 27, die das hochempfindliche Künstliches-Gitter-MR-Element 1 hat, Magnetmerkmale der Banknote 12 mit hoher Genauigkeit erkennen.
Außerdem ist die Banknotenprüfung auch mit einem Maximum-Minimum-Verhältnis der Signale möglich, die angrenzend an einen vorgegebenen Bereich erkannt werden. Die Gültigkeitsprüfung kann frei von Umgebungsbedingungen sein, da die Beurteilung von dem Maximum-Minimum-Verhältnis, ein relativer Vergleich, abhängt.
Die Banknotenprüfung ist auch durch Erkennen der Reihenfolge des Auftretens des maximalen und minimalen Ausgangssignals von der Magnetsensorgruppe 27 möglich. In diesem Fall kann ein Banknotenprüfgerät unter Verwendung der Beziehung zwischen der Zeit und dem Signalpegel die Erkennung mit hoher Genauigkeit durchführen.
Die Banknotenprüfung ist auch durch Ermitteln einer Differenz zwischen einem Spitzensignalpegel von der Magnetsensorgruppe 27 in einem bestimmten Bereich auf der Banknote 12 und einem Signalpegel in einem vorgegebenen Bereich auf der Banknote 12 möglich. In diesem Fall können Daten des Bereichs auf der Banknote 12, in dem der Spitzensignalpegel auftritt, und der Spitzensignalpegel gut zur Banknotenprüfung verwendet werden.
Wenn die vorgenannten Verfahren entsprechend gemeinsam verwendet werden, kann die Prüfgenauigkeit weiter verbessert werden.
Zweite beispielhafte Ausführungsform
In dieser zweiten beispielhaften Ausführungsform wird ein Magnetsensor mit vier Künstliches-Gitter-MR-Elementen beschrieben. Es werden hauptsächlich die Unterschiede zwischen der ersten und der zweiten beispielhaften Ausführungsform dieser Erfindung beschrieben. Für Teile, die der ersten beispielhaften Ausführungsform entsprechen, wird die Bezeichnung vereinfacht, indem die entsprechenden Teile der ersten beispielhaften Ausführungsform mit der 100er-Reihe bezeichnet werden.
11 ist eine Draufsicht eines Magnetsensors, der in der zweiten beispielhaften Ausführungsform dieser Erfindung verwendet wird. Durch Ätzen des vorgenannten Künstliches-Gitter-MR-Elements der ersten beispielhaften Ausführungsform, das die in 2 beschriebene Mehrschichtstruktur hat, wird die in 11 gezeigte Schaltung hergestellt. Und zwar wird durch In-Reihe-Schalten von vier Künstliches-Gitter-MR-Elementen 101A, 101B, 101C und 101D eine Reihenreluktanz hergestellt. Dann werden die resultierenden vier Verbindungsteile mit einer leitfähigen Struktur 106A, 106B, 106C bzw. 106D verbunden. Diese leitfähigen Strukturen werden über Durchgangslöcher 107A, 107B, 107C bzw. 107D mit Anschlüssen 108A, 108B, 108C bzw. 108D verbunden. Auf diese Weise werden die vier Künstliches-Gitter-MR-Elemente symmetrisch auf einer Keramikplatte 102 angeordnet, sodass eine Brückenschaltung entsteht.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, kann eine einfache Schaltungskonfiguration, wie sie in 11 gezeigt ist, Änderungen des Magnetfelds mit hoher Empfindlichkeit erkennen, wenn vier Künstliches-Gitter-MR-Elemente so angeordnet werden, dass ein Magnetmedium vor jedem Künstliches-Gitter-MR-Element nacheinander vorbeiläuft.
In 1 stellt das Künstliches-Gitter-MR-Element 1 101A, 101B, 101C und 101D dar. Ebenso stellt die Struktur 6 106A, 106B, 106C und 106D dar. Das Durchgangsloch 7 stellt 107A, 107B, 107C und 107D dar. Der Anschluss 8 stellt 108A, 108B, 108C und 108D dar.
12 zeigt ein Blockdiagramm eines Banknotenprüfgeräts, das mit einer Magnetsensorgruppe 127 versehen ist, die in der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben ist. Die Magnetsensorgruppe 127 ist die Gleiche wie die Magnetsensorgruppe 27, die in der ersten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung beschrieben worden ist, mit der Ausnahme, dass anstatt der zwei nun die vier Künstliches-Gitter-MR-Elemente 101A, 101B, 101C und 101D vorgesehen sind.
In der Magnetsensorgruppe 127 sind die vier Künstliches-Gitter-MR-Elemente 101A, 101B, 101C und 101D, die jeweils ungefähr ähnliche Eigenschaften haben, auf der Keramikplatte 102 in Reihe geschaltet. Von den vier entstehenden Verbindungsteilen werden die Strukturen 106C und 106B mit einer Stromquelle und mit Erde elektrisch verbunden, und die Strukturen 106A und 106B werden mit dem Eingangsanschluss eines Differenzverstärkers 141 elektrisch verbunden.
Die vier Künstliches-Gitter-MR-Elemente 101A, 101B, 101C und 101D werden in dieser Reihenfolge entlang der Banknoten-Transportrichtung angeordnet. Die Schaltung nach dem Differenzverstärker 141 ist der in 8 gezeigten Schaltung der ersten beispielhaften Ausführungsform dieser Erfindung ähnlich.
Nun wird die Funktionsweise des wie vorstehend gestalteten Banknotenprüfgeräts beschrieben, aber es werden nur die Unterschiede zwischen der ersten und der zweiten beispielhaften Ausführungsform dieser Erfindung beschrieben. Und zwar erkennen die Künstliches-Gitter-MR-Elemente nacheinander in der Reihenfolge 101A, 101B, 101C und 101D das Magnetfeld der Magnetmerkmale, die auf die Banknote 12 gedruckt sind. Ähnlich wie bei 8 der ersten beispielhaften Ausführungsform dieser Erfindung ändert sich die Spannung der Verbindungsteile 106A und 106D nacheinander. Schließlich kehrt die Spannung aller Verbindungsteile wieder zu dem Anfangswert zurück, wenn sich das an die Banknote 12 angelegte Magnetfeld der Magnetmerkmale von dem Künstliches-Gitter-MR-Element 101D entfernt. Da das in 12 gezeigte Banknotenprüfgerät so funktioniert, dass es eine Änderung der Spannung zwischen den Verbindungsteilen 106A und 106D erkennt, wird die Magnetsensorgruppe 127 kaum von dem magnetischen Umgebungsrauschen beeinträchtigt. Die Beschreibung der ersten beispielhaften Ausführungsform wird hier vereinfacht.
Wie vorstehend dargelegt, weist der in dieser Erfindung beschriebene Magnetsensor ein Künstliches-Gitter-MR-Element auf, das an einer Vorderseite einer Platte ausgebildet ist, um Magnetfeldmerkmale eines dicht an der Vorderseite der Platte vorbeilaufenden Mediums zu erkennen. Das auf der Platte ausgebildete Künstliches-Gitter-MR-Element und Anschlüsse, die mit dem Künstliches-Gitter-MR-Element verbunden sind, sind in einer Aufnahme mit Harz integriert. An der Rückseite der Platte ist in der Aufnahme ein Magnet so angebracht, dass er ein Hilfsmagnetfeld senkrecht zu der Ebene des Künstliches-Gitter-MR-Elements anlegt. Das in dem Magnetsensor vorgesehene Künstliches-Gitter-MR-Element führt eine Banknotenprüfung mit hoher Genauigkeit durch. Somit kann der Magnetsensor magnetische Tinte einer Banknote auch auf der Rückseite oder auch dann erkennen, wenn die Banknote in einer beliebigen Richtung eingeführt wird.
Der Magnet, der so eingerichtet ist, dass er ein Hilfsmagnetfeld senkrecht zu der Ebene des Künstliches-Gitter-MR-Elements anlegt, ermöglicht dem Magnetsensor eine hohe Genauigkeit bei der Gültigkeitsprüfung, wenn er in einem Banknotenprüfgerät verwendet wird.

Claims

Magnetsensor mit: (a) einem Künstliches-Gitter-Reluktanz(MR)-Element (1), das auf einer Seite einer Platte (2) ausgebildet ist, zum Erkennen eines Magnetmediums, das dicht an einer Seite der Platte vorbeigeht, dadurch gekennzeichnet, dass er weiterhin Folgendes aufweist: (b) das Künstliches-Gitter-MR-Element (1) und Anschlussklemmen (8), die mit dem Künstliches-Gitter-MR-Element (1) verbunden sind, wobei die Platte (2) und ein Ende der Anschlussklemmen (8) auf der Platte (2) mit Harz vergossen sind, sodass eine Einheit mit einer Aufnahme (9) entsteht; und (c) einem Magneten (11), der an der Rückseite der Platte (2) in der Aufnahme (9) angebracht ist, um ein Hilfsmagnetfeld senkrecht zu einer Ebene des Künstliches-Gitter-MR-Elements (1) anzulegen.
Magnetsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Künstliches-Gitter-MR-Element eine Mehrschichtstruktur mit nicht weniger als jeweils zehn Schichten aus einer Kupferschicht mit einer Dicke von 10 bis 30 Å und einer Ni-Fe-Co-Schicht mit einer Dicke von 20 bis 40 Å hat, die abwechselnd aufeinander geschichtet sind.
Magnetsensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein verbundener Teil und beide Enden einer MR-Reihe mit zwei Künstliches-Gitter-MR-Elementen, die in Reihe geschaltet und parallel angeordnet sind, mit den Anschlussklemmen verbunden sind.
Magnetsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet eine magnetische Flussdichte von 15 bis 30 mT an der Oberfläche des Künstliches-Gitter-MR-Elements erzeugt.
Magnetsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet aus einem Material hergestellt ist, das aus magnetischem Ferritpulver besteht, das in Harz- oder Kautschuk-Grundstoff eingemischt und dispergiert ist.
Magnetsensor nach Anspruch 1, der weiterhin eine Aufnahme mit einer Aussparung zum Einbetten des Magneten aufweist.
Magnetsensor nach Anspruch 1, der weiterhin ein aus Harz bestehendes Gehäuse zum Unterbringen des Magnetsensors nach Anspruch 3 aufweist, wobei das Gehäuse eine Öffnung zu dem Künstliches-Gitter-MR-Element hin und Nuten zum Aufnehmen der Anschlussklemmen aufweist.
Magnetsensor nach Anspruch 7, der weiterhin eine Harzkappe zum Abdecken der Öffnung des Harzgehäuses mit dem Künstliches-Gitter-MR-Element aufweist.
Magnetsensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe durch elastische Verformung an dem Gehäuse angebracht und befestigt wird.
Magnetsensor nach Anspruch 8, der weiterhin einen Haken aufweist, der gegenüber der Öffnung des Gehäuses ausgebildet ist, um eine außen befindliche Leiterplatte durch elastische Verformung zu befestigen.
Magnetsensor nach Anspruch 8, der weiterhin einen runden Vorsprung aufweist, der an dem Gehäuse integriert ist, um die außen befindliche Leiterplatte unter Verwendung einer Schraube zu befestigen.
Banknotenprüfgerät mit: (d) einer Banknoten-Einführöffnung; (e) einer Banknoten-Durchlaufstrecke, die mit der Banknoten-Einführöffnung verbunden ist; (f) dem Magnetsensor nach Anspruch 8, der an einer Wand der Banknoten-Durchlaufstrecke angebracht ist; (g) einem Verstärker, der mit dem Magnetsensor elektrisch verbunden ist; (h) einem Analog-Digital-Wandler (A/D-Wandler), der mit einem Ausgang des Verstärkers elektrisch verbunden ist; und (i) einer Auswerteschaltung, die mit einem Ausgang des A/D-Wandlers elektrisch verbunden ist.
Banknotenprüfgerät nach Anspruch 12, das weiterhin eine Abtast- und Halteschaltung mit einer Zeitkonstante, die länger als ein Abtastzyklus des A/D-Wandlers ist, zwischen dem Verstärker und dem A/D-Wandler aufweist.
Banknotenprüfgerät nach Anspruch 13, das weiterhin Folgendes aufweist: eine Leiterplatte mit dem Magnetsensor mit einem Luftraum direkt unter dem Magnetsensor; und eine in dem Luftraum angeordnete Schaltkreiskomponente, die mit dem Magnetsensor elektrisch verbunden ist.
Banknotenprüfgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Prüfschaltung die Banknote anhand des Signal-Höchstwerts prüft, der angrenzend an einen vorgegebenen Messbereich der Banknote ermittelt wird.
Banknotenprüfgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfschaltung die Banknote anhand des Maximum-Minimum-Verhältnisses von Signalen prüft, die angrenzend an den vorgegebenen Messbereich der Banknote detektiert werden.
Banknotenprüfgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfschaltung die Banknote durch Erkennen einer Reihenfolge des Vorliegens eines maximalen und minimalen Ausgangssignals von dem Magnetsensor prüft.
Banknotenprüfgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfschaltung die Banknote durch Erkennen einer Stelle auf der Banknote, an der ein Spitzensignalpegel von einer Magnetsensoreinheit ausgegeben wird, und durch Ermitteln einer Differenz zwischen einem Spitzensignalpegel von der Magnetsensoreinheit in einem Bereich auf der Banknote und einem Signalpegel in einem vorgegebenen Bereich auf der Banknote prüft.
Der Magnetsensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass vier verbundene Teile einer MR-Reihe, die vier Künstliches-Gitter-MR-Elemente aufweist, die in Ringform in Reihe geschaltet sind und zueinander parallel angeordnet sind, mit den entsprechenden Anschlussklemmen elektrisch verbunden sind.
Magnetsensoreinheit mit: dem Magnetsensor nach Anspruch 19; einem Harzgehäuse mit Nuten zum Aufnehmen der Anschlussklemmen; und einer Harzkappe zum Abdecken der Öffnung des Harzgehäuses, das dem Künstliches-Gitter-MR-Element gegenüberliegt.
Banknotenprüfgerät mit: einer Banknoten-Einführöffnung; einer Banknoten-Durchlaufstrecke, die mit der Banknoten-Einführöffnung verbunden ist; der Magnetsensoreinheit nach Anspruch 20, die an einer Wand der Banknoten-Durchlaufstrecke angebracht ist; einem Differentialverstärker, der mit der Magnetsensoreinheit elektrisch verbunden ist; einem A/D-Wandler, der mit einem Ausgang des Differentialverstärkers elektrisch verbunden ist; und einer Auswerteschaltung, die mit einem Ausgang des A/D-Wandlers elektrisch verbunden ist.