JP2004234589A

JP2004234589A - Magnetic sensor device

Info

Publication number: JP2004234589A
Application number: JP2003025495A
Authority: JP
Inventors: Shogo Momose; 正吾百瀬; Masao Yajima; 正男矢島
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 2003-02-03
Filing date: 2003-02-03
Publication date: 2004-08-19
Anticipated expiration: 2023-02-03
Also published as: JP4349812B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To fundamentally eliminate the temperature fluctuation of magnetic sensor device output. <P>SOLUTION: By providing a feedback circuit means 7 for maintaining initial output signals outputted from a detection circuit 6 in the initial state that a body C to be detected is not arranged inside a magnetic field at a fixed level regardless of the temperature fluctuation of a using atmospheric environment and keeping the sensitivity and temperature characteristics of a magnetic sensor device CSU fixed no matter how the temperature of elements which vary detection output such as magnetic permeability, a coil DC resistance portion and circuit temperature characteristics fluctuates regardless of the state of the fluctuation elements, the fixed sensitivity and temperature characteristics in the magnetic sensor device CSU are obtained without dispersion in each device. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気センサからの磁束の変化を検出して被検出体に関する各種情報を取得する磁気センサ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ＡＴＭ、自動販売機、自動券売機などには、挿入又は投入された磁気カードや硬貨（コイン）等の被検出体を検出する磁気センサ装置が用いられている。この磁気センサ装置は、磁気センサの磁性体コアを励磁回路からの励磁電流で励磁することによって磁束を発生させ、その磁束により形成された磁界内に被検出体を配置したときに生じる透磁率の変化や渦電流の発生による磁束の変化を検出回路により検出することによって、上記被検出体の有無、形状、材質、距離などのような各種情報を取得する構成になされている。
【０００３】
このような磁気センサ装置に用いられている磁気センサとしては、例えば図１９に示されているような巻線型の磁気センサＭＳが用いられており、その磁気センサＭＳを構成している略Ｃ型の磁性体コアＳＣには、検出すべきコインや磁気カードなどの被検出体Ｃの表裏に対向するようにして一対の対向磁極部１，１が設けられているとともに、それら一対の対向磁極部１，１どうしが基体コア部２により略Ｃ形状をなすように一体的に連結されている。また、上記一対の対向磁極部１，１には、励磁コイル３，３がそれぞれ巻回されているとともに、前記基体コア部２の略中央部分には検出コイル４が巻回されている。そして、上記励磁コイル３，３に通電したときに、上記一対の対向磁極部１，１どうしの間に掛け渡されるようにして発生する磁束が、前記被検出体Ｃに対して磁気的に作用することによって当該被検出体Ｃに渦電流を生じさせ、その渦電流の発生による磁束の変化を前記検出コイル４により検出して、当該検出コイル４からの検出信号に基づいて、前記被検出体Ｃの材質、厚さ、変位、凹凸等を検出するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような一般に広く用いられている従来の磁気センサ装置では、使用環境の温度変動に伴って、前記検出コイル４からの検出出力が変動してしまうという問題がある。例えば、図１７（ａ）に示されている低温時において、被検出体が存在しない場合の磁気センサからの初期出力が１００ｍＶに設定され、かつ被検出体が存在していることによる出力低下分が−１０％で１０ｍＶの検出出力が得られるように構成されている磁気センサ装置を考えてみると、使用環境温度が上昇して高温になった場合には、例えば図１７（ｂ）に示されているように、被検出体が存在しない場合の磁気センサからの初期出力が１２５ｍＶになってしまうことがある。
【０００５】
そのときの検出出力を変動させる要素としては、磁気センサにおける磁性体コアの透磁率の変動、コイルの直流抵抗の変動、被検出体の有無による位相のズレなどがある。また、被検出体側には、導電率、透磁率、検出位置の変動などがある。さらに、励磁・検出の各回路においても、検波特性、フィルター特性、アンプ特性の変動やバラツキなどがあり、磁気センサ装置の検出出力の変動は、これらの様々な変動要素に基づいて発生している。
【０００６】
このような温度変動に対する対策として、従来では、温度変動に関与する各種要素の変動そのものを出来るだけ小さくしたり、検出出力と相殺するように各特性値を設定したりするなどの手段が採られている。例えば、上述した図１７の場合には、温度上昇後における検出出力として上昇前の出力と同様な１０ｍＶ（出力低下分−８％）を得ることができるように、例えば磁性体コアの材質を選択することなどの対策が採用されている。しかしながら、このような個々の対策では、未だ十分な解決策にはならず、しかも、装置毎のバラツキは無くならないという問題がある。
【０００７】
そこで本発明は、装置出力の温度変動を根本的になくすことができるようにした磁気センサ装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１にかかる磁気センサ装置では、被検出体が前記磁界内に配置されていない初期状態において検出回路から出力される初期出力信号を使用雰囲気環境の温度変動にかかわらず一定レベルに維持するよう感度調整部を調整するフィードバック回路手段が設けられている。
このような構成を有する請求項１にかかる磁気センサ装置によれば、透磁率やコイル直流抵抗分や回路温度特性などのように検出出力を変動させる要素がどのように温度変動しても、検出出力の初期出力信号は、フィードバック回路手段の感度制御作用によって常に一定レベルに維持されることから、変動要素の状態にかからわず磁気センサ装置の感度が一定に保持されることとなり、そのような磁気センサ装置における一定の感度が装置毎にバラツキなく得られるようになっている。
【０００９】
例えば、上述した図１７の場合と同様な図１８（ａ）に示されている低温時において、被検出体が存在しないときの初期出力が１００ｍＶに設定され、かつ被検出体が存在していることによる出力低下分が−１０％で１０ｍＶの検出出力が得られるようになっている磁気センサ装置を考えてみると、使用環境温度が上昇して高温になった場合においても、図１８（ｂ）に示されているように、被検出体が存在しない場合の初期出力が同じく１００ｍＶに維持されることととなり、磁気センサ装置の温度特性が一定に保持されるようになっている。
【００１０】
なお、この場合の検出出力には、被検出体の温度特性のみが現出することとなり、その被検出体の温度特性に基づく例えば−８％の出力低下分に相当する最終的な検出出力８ｍＶが得られることとなる。
【００１１】
また、本発明の請求項２にかかる磁気センサ装置では、上記請求項１における感度調整部が励磁回路に設けられた出力調整手段であり、フィードバック回路手段により上記励磁回路からの出力を制御して感度調整を行うように構成されるとともに、上記フィードバック回路手段には、当該フィードバック回路手段をオン・オフするスイッチ手段が設けられている。このとき、本発明の請求項３にかかる磁気センサ装置では、上記請求項２における励磁回路に設けられた出力調整手段が、発振器の出力電圧を調整するように構成され、また、本発明の請求項４にかかる磁気センサ装置では、上記請求項２における励磁回路に設けられた出力調整手段が、発振器の出力周波数を調整するように構成されている。
【００１２】
このような構成を有する請求項２または請求項３または請求項４にかかる磁気センサ装置によれば、励磁回路に設けられた発振器の出力電圧または出力周波数などが、フィードバック回路手段の感度制御作用で調整されることによって、磁気センサ装置全体の感度が一定に維持されるようになっており、温度による出力変動のない磁気センサ装置になっている。
【００１３】
さらに、本発明の請求項５にかかる磁気センサ装置では、上記請求項１における感度調整部が検出回路に設けられた出力調整手段であり、フィードバック回路手段により上記検出回路からの出力を制御して感度調整を行うように構成されている。
このような構成を有する請求項５にかかる磁気センサ装置によれば、検出回路が、フィードバック回路手段の感度制御作用で調整されることによって、磁気センサ装置全体の感度が一定に維持されるようになっており、温度による出力変動のない磁気センサ装置になっている。
【００１４】
さらにまた、本発明の請求項６にかかる磁気センサ装置では、上記請求項５におけるフィードバック回路手段が、フィードバック動作を常時行うように構成されている。
このような構成を有する請求項６にかかる磁気センサ装置によれば、使用雰囲気環境の温度変動が頻繁に起こる場合であっても初期出力信号を一定レベルに維持することが可能となるとともに、フィードバック回路手段の感度制御作用が自動で迅速に行われるようになっている。
【００１５】
一方、本発明の請求項７にかかる磁気センサ装置では、上記請求項５におけるフィードバック回路手段に、当該フィードバック回路手段をオン・オフするスイッチ手段が設けられており、オフした時には、直前の調整値を保つように構成されている。
このような構成を有する請求項７にかかる磁気センサ装置によれば、スイッチ手段の自動または手動による操作によって、フィードバック回路手段が適宜のタイミングでオン・オフされることとなり、フィードバック回路手段等の構成が簡素化されるようになっている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示されている実施形態は、本発明を硬貨識別装置に適用したものであって、前述した図２２にかかる磁気センサをコインセンサとして用いている。具体的には、平面略「く」の状に折れ曲げられた形状の硬貨搬送路１１には、図示右端側の搬送入口部１１ａから図示左方側に向かって送られてきた被検出体としての硬貨Ｃを支持する底面摺動板１１ｂが設けられているとともに、その底面摺動板１１ｂの直上に、搬送ベルト１２が配置されている。この搬送ベルト１２は、下側のベルト部分が上記底面摺動板１１ｂとの間に硬貨Ｃの厚さ分に相当する隙間を介して、略平行に対面するように配置されており、当該搬送ベルト１２と底面摺動板１１ｂとの間に硬貨Ｃを挟持しながら、当該搬送ベルト１２の延在方向に向かって硬貨Ｃを搬送させるように構成されている。
【００１７】
また、上記底面摺動板１１ｂの一側部には、当該底面摺動板１１ｂの縁部に沿うようにしてガイド１３が立設されているとともに、そのガイド１３に対して硬貨Ｃを押し付ける硬貨規制レバー１４が、上記硬貨搬送路１１の折れ曲がり部分においてピン１４ａによって回動可能に軸支されている。上記硬貨規制レバー１４は、前記底面摺動板１１ｂ上に支持されながら送られてくる硬貨Ｃを、図示を省略したバネ等の付勢手段によって前記ガイド１３側に押し付けるように構成されていて、当該硬貨規制レバー１４が配置された部位から搬送方向下流側に向かって送り出された硬貨Ｃは、上記ガイド１３に対して外周面部を接触させた状態を維持しながら順次搬送されるようになっている。
【００１８】
さらに、上記硬貨搬送路１１には、硬貨Ｃの材質を検出するための磁気コインセンサ装置ＣＳＵが取り付けられている。この磁気コインセンサ装置ＣＳＵは、前述した従来技術の欄で説明した図１９に示されたものと同一構造の磁気センサＭＳを備えたものであって、その磁気センサＭＳ自体の構造の詳細な説明はここでは省略することとするが、当該磁気センサＭＳを備えた磁気コインセンサ装置ＣＳＵには、図２に示されているように、投入された硬貨Ｃが、磁気センサＭＳに設けられた一対の対向磁極部１，１の間部分に順次通されていくように配置されている。
【００１９】
一方、図３に示されているような励磁回路５から、励磁コイル３，３に励磁電流を供給するように構成されており、それら励磁コイル３，３に通電したときに発生する磁束φが、前記被検出体としての硬貨Ｃに対して磁気的に作用することによって当該硬貨Ｃに渦電流を生じさせ、その渦電流が発生したときにおける磁束φの変化を、前記検出コイル４により検出するようにしている。その検出コイル４から出力される検出信号は、検出回路６に受けられ、当該検出回路６において、上記被検出体としての硬貨Ｃの材質等の各種情報が検出されるようになっている。
【００２０】
ここで、上述した磁気センサＭＳに付設された励磁回路５および検出回路６は、例えば図４に示されているような構成になされている。
すなわち、励磁回路５に設けられた交流発振器５ａから出力される一定の正弦波形を有する励磁信号は、出力調整手段としてのアッテネータ（ＡＴＴ）５ｂを介して適宜に電圧調整されながら、励磁ドライバ５ｃから上述した励磁コイル３，３にそれぞれ供給されるとともに、上述した検出コイル４から出力される検出信号は、検出回路６を構成しているプリアンプ・フィルター６ａ、整流回路６ｂ、およびローパスフィルター（ＬＰＦ）６ｃを通して出力されるようになっている。
【００２１】
さらに、上記検出回路６からの出力、つまりローパスフィルター（ＬＰＦ）６ｃからの検出出力は、フィードバック回路手段としてのＰＩＤ制御回路７に受けられている。そのＰＩＤ制御回路７は、図示を省略したスイッチ手段におけるボタン操作などにより、センサ感度調整指令が入力されたときに、前記検出回路６からの出力信号を感度調整部、より具体的には前記励磁回路５に設けられた出力調整手段としてのアッテネータ（ＡＴＴ）５ｂに対してフィードバックするように構成されていて、上記アッテネータ（ＡＴＴ）５ｂにおける出力電圧の調整機能を制御することによって磁気センサ装置としての感度の調整を行い、上記被検出体としてのコインＣが磁界内に配置されていないときの前記検出回路６（ローパスフィルター（ＬＰＦ）６ｃ）から出力される初期出力信号を、使用雰囲気環境における温度変動にかかわらず一定のレベルに維持するようになされている。また、ＰＩＤ制御回路７は、センサ感度調整指令がないときには、６ｃの出力電圧にかかわらず、アッテネータ（ＡＴＴ）５ｂへの指令値を直前の値に保つようになっている。
【００２２】
さらに、前記検出回路６（ローパスフィルター（ＬＰＦ）６ｃ）からの出力信号は、差動アンプ８に導かれ、その差動アンプ８において適宜の初期出力信号レベルを備えるように基準電圧８ａと比較されて最終的な検出出力になされるようになっている。
【００２３】
このような構成を有する本実施形態にかかる磁気センサ装置によれば、透磁率やコイル直流抵抗分や回路温度特性などのような検出出力を変動させる要素がどのように温度変動しても、被検出体としてのコインＣが磁界内に配置されていないときに出力される初期出力信号は、励磁回路５に設けられた発振器５ａの出力電圧を調整するアッテネータ（ＡＴＴ）５ｂがフィードバック回路手段としてのＰＩＤ制御回路７の制御作用で調整されることによって、一定レベルに維持される。その結果、各種の変動要素の状態にかからわず、磁気センサ装置の感度が一定に保持されることとなる。そして、このような磁気センサ装置における一定の感度は、装置毎にバラツキなく得られることとなる。なお、このときの硬貨Ｃの特性値は、硬貨Ｃが存在していないときの初期出力と、硬貨Ｃが存在しているときのないときの検出出力との差として得られる。
【００２４】
次に、上述した実施形態における構成物に対応する構成物に対して同一の符号を付した図５に示されている実施形態では、フィードバック回路手段をデジタル構成としたものであって、最終段の差動アンプ８の出力はＡＤコンバータ３１を介してＣＰＵ３２に取り込まれている。このＣＰＵ３２にセンサ感度調整指令が入力されたとき、ＣＰＵ３２のプログラムとして格納されたフィードバック制御機能によって、励磁回路５の感度調整部、より具体的には出力調整手段として設けられたゲイン可変アンプ（ＶＣＡ：ＶｏｌｔａｇｅＣｏｎｔｒｏｌｅｄＡｍｐ．）５ｄの電圧出力調整機能を操作し、被検出体としてのコインＣが磁界内に配置されていないときの検出出力の初期出力信号を、感度調整することによって使用雰囲気環境における温度変動にかかわらず一定のレベルに維持する構成になされている。
【００２５】
このような実施形態においても、上述した実施形態と同様な作用・効果が得られるものであるが、この場合における差動アンプ８は、検出回路６のローパスフィルター（ＬＰＦ）６ｃからの出力をＡＤコンバータ３１の入力レンジに合わせるために用いられている。
【００２６】
また、上述した図４および図５にかかる各実施形態におけるように、励磁回路５により生成される励磁電流を制御・調整するにあたっては、感度調整手段としてアッテネータまたは、ゲイン可変アンプのいずれも用いることが可能であり、図４におけるアッテネータ５ｂをゲイン可変アンプに、図５におけるゲイン可変アンプ５ｄをアッテネータに置換えても差し支えない。
【００２７】
一方、上述した実施形態における構成物に対応する構成物に対して同一の符号を付した図６７に示されている実施形態では、フィードバック回路手段としてのＰＩＤ制御回路７が、検出回路６の出力調整手段として設けられたゲイン可変アンプ６ｅから出力される初期出力信号を、そのゲイン可変アンプ６ｅ自体を感度調整部として常時フィードバックすることにより検出回路６からの出力を制御する構成になされている。
【００２８】
また、前記ＰＩＤ制御回路７からの出力信号は、差動アンプ８に導かれ、その差動アンプ８において適宜の初期出力信号レベルを備えるように基準電圧８ａと比較されて最終的な検出出力になされるようになっている。
【００２９】
このような実施形態にかかる磁気センサ装置によれば、検出回路６が、フィードバック回路手段としてのＰＩＤ制御回路７の制御作用で調整されることによって磁気センサ装置全体の感度が一定に維持されるようになっている。この場合においても、上述した実施形態におけるようなアッテネータ（ＡＴＴ）５ｂを用いて検出回路６のゲインを制御することも可能である。また、ゲイン可変アンプ５ｅの出力を、ＣＰＵに取り込むことによって上述した実施形態と同様なデジタル構成とすることも可能である。
【００３０】
このとき、特に本実施形態では、フィードバックを常時行う構成が採用されていることから、使用雰囲気環境の温度変動が頻繁に起こる場合であっても、初期出力信号を一定レベルに維持することが可能となるとともに、フィードバック回路手段の感度制御作用が自動で迅速に行われるようになっている。
【００３１】
次に、図７に示されている実施形態では、前述した図６の実施形態におけるＰＩＤ制御回路７に対して、センサ感度調整指令が与えるられるように構成されており、図示を省略したスイッチ手段におけるボタン操作などによって、上述したセンサ感度調整指令をＰＩＤ制御回路７に出力させ、そのセンサ感度調整指令に基づいて、検出回路６に設けられた感度調整部としてのゲイン可変アンプ６ｅの電圧出力調整機能を操作し、被検出体としてのコインＣが磁界内に配置されていないときの検出出力の初期出力信号を、使用雰囲気環境における温度変動にかかわらず一定のレベルに維持するよう構成になされている。
【００３２】
このような実施形態によれば、スイッチ手段の自動または手動による操作によって、フィードバック回路手段としてのＰＩＤ制御回路７が適宜のタイミングでオン・オフされることとなり、上述した実施形態のように常時フィードバック制御を行うように構成したものに比してフィードバック回路手段等の構成が簡素化されるようになっている。
【００３３】
一方、図８に示されている実施形態は、励磁回路５に設けられた電圧制御発振器５ｆを出力調整手段（感度調整部）としたものであって、その電圧制御発振器５ｆにより励磁信号の周波数を適宜に調整しながら、励磁ドライバ５ｃから上述した励磁コイル３，３にそれぞれ供給する構成になされている。そして、検出コイル４から出力される検出信号は、検出回路６を構成しているプリアンプ・フィルター６ａ、整流回路６ｂ、およびローパスフィルター（ＬＰＦ）６ｃを通して出力され、その検出回路６からの出力が、フィードバック回路手段としてのＰＩＤ制御回路７に受けられている。そのＰＩＤ制御回路７は、図示を省略したスイッチ手段におけるボタン操作などにより、センサ感度調整指令が入力されたときに、前記検出回路６からの出力信号を、前記励磁回路５に設けられた出力調整手段としての電圧制御発振器５ｆに対してフィードバックするように構成されていて、上記電圧制御発振器５ｆにおける出力周波数の調整機能を制御することによって感度の調整を行い、上記被検出体としてのコインＣが磁界内に配置されていないときの前記検出回路６（ローパスフィルター（ＬＰＦ）６ｃ）から出力される初期出力信号を、使用雰囲気環境における温度変動にかかわらず一定のレベルに維持するようにしている。
【００３４】
さらに、検出回路６（ローパスフィルター（ＬＰＦ）６ｃ）からの出力信号は、差動アンプ８に導かれ、その差動アンプ８おいて適宜の初期出力信号レベルを備えるように基準電圧８ａと比較されて最終出力になされるようになっている。なお、上記電圧制御発振器５ｆの周波数調整幅は、発信周波数に対して十分小さくなるように設定されており、周波数を調整することによる硬貨特性値の変動は、実用上差し支えない程度に小さくすることができる。
【００３５】
このような構成を有する本実施形態にかかる磁気センサ装置によれば、透磁率やコイルの直流抵抗分や回路温度特性などのような検出出力を変動させる要素がどのように温度変動しても、検出出力の初期出力信号は、励磁回路５に設けられた電圧制御発振器５ｆが、フィードバック回路手段としてのＰＩＤ制御回路７の制御作用で調整されることによって一定レベルに維持されることから、変動要素の状態にかからわず磁気センサ装置の感度が一定に保持されることとなり、そのような磁気センサ装置における温度特性は、装置による温度依存性がなく、かつ、装置毎にバラツキなく得られる。
【００３６】
次に、上述した図８にかかる実施形態の構成物に対応する構成物に対して同一の符号を付した図９に示されている実施形態は、フィードバック回路手段をデジタル構成としたものであって、最終的な差動アンプ８の出力がＡＤコンバータ３１を介してＣＰＵ３２に取り込まれている。このＣＰＵ３２に図示を省略したスイッチ手段におけるボタン操作などにより、センサ感度調整指令が入力されたとき、ＣＰＵ３２のプログラムとして格納されたフィードバック制御機能によって、上記励磁回路５に設けられた出力調整手段（感度調整部）としての電圧制御発振器５ｆの周波数出力調整機能を操作し、被検出体としてのコインＣが磁界内に配置されていないときの検出出力の初期出力信号を、使用雰囲気環境における温度変動にかかわらず一定のレベルに維持するように構成されている。
【００３７】
このような実施形態においても、上述した実施形態と同様な作用・効果が得られる。なお、上述した差動アンプ８は、検出回路６のローパスフィルター（ＬＰＦ）６ｃからの出力をＡＤコンバータ３１の入力レンジに合わせるために用いられている。
【００３８】
なお、上述した各実施形態におけるフィードバック回路手段により自動制御機能を手動で行うようにすることもできる。
その場合には、まず、コイン等の被検出体が無い場合に、▲１▼出力電圧（基準電圧）を直接的にＣＰＵ内にメモリし、または▲２▼最終出力が０Ｖとなるように基準電圧を変更することなどによって、最終出力の記憶を行う。そして、使用環境が変動した際に、測定開始の直前等において、励磁回路５のドライバにおける印加電流および検出回路６におけるアンプゲインの一方または双方などを適宜に変更して、上述したように記憶しておいた出力値に一致させるように調整する。つまり、上述した▲１▼の場合には、予めＣＰＵ内に記憶させておいた値に合わせ、▲２▼の場合には、最終出力が０Ｖとなるように調整を行う。
【００３９】
このような手動調整によっても、被検出体としてのコインＣが磁界内に配置されていないときの検出出力の初期出力信号を、使用雰囲気環境における温度変動にかかわらず一定のレベルに維持することが可能となり、変動要素の状態にかからわず磁気センサ装置における感度が一定に保持されるようになっている。
【００４０】
このような手動による磁気センサ装置における感度の調整操作によって、６台の磁気センサ装置における温度特性を従来装置と比較した結果が、図１０および図１１に示されている。すなわち、まず図１０に示されている従来の装置においては、被検出体として１円硬貨および５円硬貨をそれぞれ用いたときの検出出力を常温（２５℃）を基準として測定してみたところ、いずれの硬貨に対しても検出出力値（縦軸）は、温度（横軸）とともに変動し、特に、常温（２５℃）を境界として大きく異なる温度特性を示すことが判明した。
【００４１】
これに対して、前述した調整を行った装置を用いた場合には、図１１に示されているように、被検出体としての各硬貨における特性変動のみが検出出力として直線状に現れた。これは、本装置において、磁気センサおよび各回路の温度特性がキャンセルされているためであり、被検出体としての各硬貨における導電率の直線的な温度特性がそのまま現れたためと考えられる。
【００４２】
次に、実際に使用するにあたっての回路調整手順を、具体的に以下に説明しておく。
図１２に示されている装置は、破線で囲んだ磁気センサ装置ＣＳＵを、制御回路（励磁回路、検出回路、ＣＰＵ周辺）に接続して調整する手順に関するものであるが、まず図１３に示されているようにして励磁電流を調整する。
【００４３】
すなわち、励磁電流を調整するにあたっては、図１３に示されているように、準備段階として、まず、後述するようなオフセット調整回路６０の後段側に接続されたアッテネータ（ＡＴＴ）３を、ゲイン調整範囲の中点とした後に（ステップ１）、オフセット調整回路５の前段側に接続されたアッテネータ（ＡＴＴ）２を設計上の零点とする（ステップ２）。ここで零点とは、磁気コインセンサ装置ＣＳＵの出力が設計上定めた一定値のときに最終出力が０Ｖとなるようなアッテネータ（ＡＴＴ）２の設定値のことである。これによって、磁気センサ装置ＣＳＵのローパスフィルタ（ＬＰＦ）からの出力が所望の電圧Ｖｓとなったときに最終出力がほぼ０Ｖとなる。
【００４４】
このような準備を完了した後において、励磁電流の設定を行うが、まず最終出力をＡＤコンバータ５１によりデジタルデータに変換してＣＰＵ５２に読み込み（ステップ３）、出力電圧が０Ｖ付近となるように励磁回路側に接続されたアッテネータ（ＡＴＴ）１の調整を行う（ステップ４〜８）。このような調整によって、磁気センサ装置ＣＳＵのローパスフィルタ（ＬＰＦ）からの出力が所望の電圧Ｖｓとなるように励磁回路５が調整される。
【００４５】
次に、図１４に示されているようなオフセット調整を行う。まず、デジタル出力をＣＰＵ５２に読み込み（ステップ１）、そのＣＰＵ５２から、上述したアッテネータ（ＡＴＴ）２を調整して、出力電圧を出来るだけ０Ｖに近づける（ステップ２〜６）。
【００４６】
このようなオフセット調整に用いられる回路としては、例えば図１５に示されているような構成の回路が採用される。オフセット調整回路６０は、被検出体が無いときに磁気センサ装置ＣＳＵから所定の電圧Ｖｓが発生するように励磁電流が調整されているものとして設計されるが、その磁気センサ装置ＣＳＵからの出力電圧Ｖｓに対するオフセット調整回路のゲインは、−Ｒｆ／Ｒｓとなっているので、当該抵抗比を所望の値とするように設定しておき、Ｒｚの抵抗値と零点調整電圧Ｖｚは、アッテネータ（ＡＴＴ）６１を設計上の零点としたときにオペアンプ６２の出力がほぼ０Ｖとなるように設定されている。このようなオフセット調整回路を用いて、上述した励磁電流の調整を行うことによって、磁気センサ装置ＣＳＵからの出力電圧を上述したＶｓとすることができる。
【００４７】
次に、図１６に示されているようなゲイン調整を行う。まず、被検出体が無いときの磁気センサ装置の最終出力の電圧値を記憶させた後（ステップ１）、被検出体を磁気センサ内に挿入して最大出力レベルとなる位置に固定する（ステップ２）。そして、そのときの出力をＣＰＵ５２内に取り込みながら（ステップ３）、特性値が所望のレベルになるように検出回路６側のアッテネータ（ＡＴＴ）３をＣＰＵ５２から調整する。なお，ＡＴＴ３の初期値と調整後の値が大きく異なる場合には，ステップ１で記憶した被検出体が無いときの磁気センサ装置の最終出力の電圧値（これはオフセット調整によりほぼ０Ｖとなっている）もゲイン調整によって変動し，特性値が予め定めた所望のレベル範囲とならない場合がある．このような場合には，ＡＴＴ３の初期値をここで求めた値とした上で，図１６に示すゲイン調整を再度行えば，正確な特性値を得ることが出来る．
【００４８】
このような初期設定は、励磁電流の調整、オフセット調整、ゲイン調整の順に行うが、各パラメータを記憶した後の測定時においては、オフセット調整だけを行う。なお、ここで用いたオフセット調整・ゲイン調整といった用語は特性値から見た場合の出力の動きに基づいて定めている．すなわち，図１５に示されている回路では、結果として特性値を測る際の基準となる出力のオフセット調整を行っているが、実質的にはセンサゲインを調整しているものであって、図７にかかるデジタル制御タイプとなっている。すなわち、図１５においてセンサ出力Ｖｓをアッテネータ（ＡＴＴ）６１で減衰させたのちに、−Ｒｆ／Ｒｓのゲイン倍している構成により、アッテネータ（ＡＴＴ）６１の減衰量を変えているので、センサ出力Ｖｓのゲインを調整していることになる。また図１６に示すゲイン調整は，硬貨ごとの特性値（被検出体がある時と無い時の出力差）が所望のレベルとなるような調整を行っているのであり、特性値のゲイン調整である．
【００４９】
以上、本発明者によってなされた発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であるというのはいうまでもない。例えば、図４に示される実施例では、フィードバック回路手段としてＰＩＤ制御回路７を用いたが、必要に応じて、Ｐ制御回路としたり、ＰＩ制御回路とすることも可能である。
【００５０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の請求項１にかかる磁気センサ装置は、被検出体が磁界内に配置されていない初期状態において検出回路から出力される初期出力信号を使用雰囲気環境の温度変動にかかわらず一定レベルに維持するよう感度調整部を調整するフィードバック回路手段を設けて、透磁率やコイル直流抵抗分回路温度特性などのような検出出力を変動させる要素がどのように温度変動しても、それらの変動要素の状態にかからわず磁気センサ装置の感度を一定に保持することによって、磁気センサ装置における一定の感度を装置毎にバラツキなく得ることを可能にしたものであるから、装置出力の温度変動を根本的になくすことができ、磁気センサ装置の信頼性を大幅に向上させることができる。
【００５１】
また、本発明の請求項２にかかる磁気センサ装置は、上記請求項１における感度調整部が励磁回路に設けられた出力調整手段であり、フィードバック回路手段により上記励磁回路からの出力を制御して感度調整を行うように構成されるとともに上記フィードバック回路手段には、当該フィードバック回路手段をオン・オフするスイッチ手段が設けられており、特に本発明の請求項３にかかる磁気センサ装置は、上記請求項２における励磁回路に設けられた出力調整手段を発振器の出力電圧を調整するように構成し、また本発明の請求項４にかかる磁気センサ装置は、上記請求項２における励磁回路に設けた出力調整手段を発振器の出力周波数を調整するように構成したものであるから、励磁回路に設けた発振器の出力電圧または出力周波数などをフィードバック回路手段の制御作用で感度調整することによって、磁気センサ装置全体の感度を一定に維持させたものであるから、上述した効果を確実に得ることができる。
【００５２】
さらに、本発明の請求項５にかかる磁気センサ装置は、上記請求項１における感度調整部が検出回路に設けられた出力調整手段であり、フィードバック回路手段により上記検出回路からの出力を制御して感度調整を行うように構成して、フィードバック回路手段の制御作用により検出回路を調整することによって、磁気センサ装置全体の感度を一定に維持させたものであるから、上述した効果を確実に得ることができる。
【００５３】
さらにまた、本発明の請求項６にかかる磁気センサ装置は、上記請求項５におけるフィードバック回路手段を、フィードバック動作を常時行うように構成して使用雰囲気環境の温度変動が頻繁に起こる場合に対しても対応可能とし、またフィードバック回路手段の感度制御作用を自動で迅速に行うように構成したものであるから、上述した効果をより一層向上させることができる。
【００５４】
一方、本発明の請求項７にかかる磁気センサ装置は、上記請求項５におけるフィードバック回路手段に、当該フィードバック回路手段をオン・オフするスイッチ手段が設け、スイッチ手段の自動または手動による操作によってフィードバック回路手段を適宜のタイミングでオン・オフさせたものであるから、フィードバック回路手段等の構成を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】硬貨検出装置に設けられている硬貨搬送路の概略構造を表した平面説明図である。
【図２】図１に表した硬貨検出装置に設けられている硬貨搬送路と磁気コインセンサ装置との位置関係を表した模式的外観説明図である。
【図３】図１に表した硬貨検出装置に設けられている磁気コインセンサ装置と回路との関係を概略的に表したブロック線図である。
【図４】図３に表した磁気コインセンサ装置に付設された本発明の一実施形態における回路構成を概略的に表したブロック線図である。
【図５】本発明の他の実施形態における回路構成を概略的に表したブロック線図である。
【図６】本発明の更に他の実施形態における回路構成を概略的に表したブロック線図である。
【図７】本発明の更に他の実施形態における回路構成を概略的に表したブロック線図である。
【図８】本発明の更に他の実施形態における回路構成を概略的に表したブロック線図である。
【図９】本発明の更に他の実施形態における回路構成を概略的に表したブロック線図である。
【図１０】従来装置における検出出力の温度特性を表した線図であって、（ａ）は被検出体として１円硬貨を用いた場合の検出出力、（ｂ）は被検出体として５円硬貨を用いた場合の検出出力をそれぞれ示したものである。
【図１１】本発明にかかる装置による検出出力の温度特性を表した線図であって、（ａ）は被検出体として１円硬貨を用いた場合の検出出力、（ｂ）は被検出体として５円硬貨を用いた場合の検出出力をそれぞれ示したものである。
【図１２】磁気センサ装置の初期設定を行う場合の構成を表したブロック線図である。
【図１３】励磁電流の調整手順の一例を表したフロー図である。
【図１４】オフセット調整の手順の一例を表したフロー図である。
【図１５】オフセット調整回路の一例を表したブロック線図である。
【図１６】ゲイン調整の手順の一例を表したフロー図である。
【図１７】従来装置における検出出力の温度特性を表した線図であって、（ａ）は低温時における出力、（ｂ）は高温時における出力をそれぞれ示したものである。
【図１８】本発明にかかる装置による検出出力の温度特性を表した線図であって、（ａ）は低温時における出力、（ｂ）は高温時における出力をそれぞれ示したものである。
【図１９】磁気センサの一般的な構造の一例を表した側面説明図である。
【符号の説明】
ＣＳＵ磁気コインセンサ装置
ＭＳ磁気センサ
ＳＣ磁性体コア
Ｃ被検出体
１対向磁極部
３励磁コイル
４検出コイル
５励磁回路
６検出回路
７ＰＩＤ制御回路（フィードバック制御回路）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic sensor device that detects a change in magnetic flux from a magnetic sensor and acquires various types of information about a detection target.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Generally, an ATM, a vending machine, a vending machine, and the like use a magnetic sensor device that detects an object to be detected such as a magnetic card or a coin inserted or inserted. This magnetic sensor device generates a magnetic flux by exciting a magnetic core of the magnetic sensor with an exciting current from an exciting circuit, and measures a magnetic permeability generated when the object to be detected is arranged in a magnetic field formed by the magnetic flux. By detecting a change in the magnetic flux due to the change or the generation of the eddy current by a detection circuit, various information such as the presence / absence of the object to be detected, the shape, the material, the distance, etc. is obtained.
[0003]
As a magnetic sensor used in such a magnetic sensor device, for example, a wound magnetic sensor MS as shown in FIG. 19 is used, and a substantially C-type magnetic sensor MS constituting the magnetic sensor MS is used. The magnetic core SC is provided with a pair of opposed magnetic pole portions 1 and 1 so as to face the front and back of a detected object C such as a coin or a magnetic card to be detected. The base members 1 and 1 are integrally connected to each other so as to form a substantially C shape. Exciting coils 3 and 3 are wound around the pair of opposed magnetic pole portions 1 and 1, respectively, and a detection coil 4 is wound around a substantially central portion of the base core portion 2. When the excitation coils 3 and 3 are energized, a magnetic flux generated by being applied between the pair of opposed magnetic pole portions 1 and 1 magnetically acts on the detection target C. Then, an eddy current is generated in the detected object C, a change in magnetic flux due to the generation of the eddy current is detected by the detection coil 4, and based on a detection signal from the detection coil 4, the detected object is detected. The material, thickness, displacement, irregularities, etc. of C are detected.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, such a conventional magnetic sensor device that is widely used generally has a problem that a detection output from the detection coil 4 fluctuates in accordance with a temperature fluctuation of a use environment. For example, at a low temperature shown in FIG. 17A, the initial output from the magnetic sensor when no object is present is set to 100 mV, and the output decrease due to the existence of the object is detected. Consider a magnetic sensor device configured so that a detection output of 10 mV can be obtained at -10%. If the use environment temperature rises and becomes high, for example, as shown in FIG. As described above, the initial output from the magnetic sensor when the object to be detected does not exist may be 125 mV.
[0005]
Elements that change the detection output at that time include a change in the magnetic permeability of the magnetic core in the magnetic sensor, a change in the DC resistance of the coil, and a phase shift due to the presence or absence of the object to be detected. Further, on the side of the object to be detected, there are a change in conductivity, magnetic permeability, detection position, and the like. Furthermore, in each of the excitation and detection circuits, there are fluctuations and variations in detection characteristics, filter characteristics, and amplifier characteristics, and fluctuations in the detection output of the magnetic sensor device occur based on these various fluctuation factors. .
[0006]
As measures against such temperature fluctuations, conventionally, measures such as minimizing fluctuations of various elements involved in temperature fluctuations as much as possible and setting each characteristic value so as to cancel out the detection output have been adopted. ing. For example, in the case of FIG. 17 described above, for example, the material of the magnetic core is selected so as to obtain a detection output after the temperature rise of 10 mV (an output decrease of -8%) similar to the output before the rise. And other measures have been adopted. However, there is a problem that such individual countermeasures still do not provide a sufficient solution, and furthermore, there is no elimination of variations among apparatuses.
[0007]
Therefore, an object of the present invention is to provide a magnetic sensor device capable of fundamentally eliminating temperature fluctuations in device output.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the magnetic sensor device according to claim 1 of the present invention, an initial output signal output from the detection circuit in an initial state where the object to be detected is not arranged in the magnetic field is a temperature of a use atmosphere environment. Feedback circuit means is provided for adjusting the sensitivity adjuster to maintain a constant level regardless of fluctuations.
According to the magnetic sensor device of the first aspect having such a configuration, even if the temperature of an element that fluctuates the detection output such as the magnetic permeability, the DC resistance of the coil, the circuit temperature characteristic, etc. The initial output signal of the output is always kept at a constant level by the sensitivity control action of the feedback circuit means, so that the sensitivity of the magnetic sensor device is kept constant regardless of the state of the variable element. A constant sensitivity in such a magnetic sensor device can be obtained without variation from device to device.
[0009]
For example, at the time of low temperature shown in FIG. 18A similar to the case of FIG. 17 described above, the initial output when no object is present is set to 100 mV, and the object exists. Considering a magnetic sensor device capable of obtaining a detection output of 10 mV with an output decrease of -10% due to the above, even if the use environment temperature rises and becomes high, FIG. As shown in (1), the initial output when no object is present is also maintained at 100 mV, so that the temperature characteristics of the magnetic sensor device are kept constant.
[0010]
In this case, only the temperature characteristic of the object to be detected appears in the detection output, and a final detection output of 8 mV corresponding to, for example, −8% output decrease based on the temperature characteristic of the object to be detected. Is obtained.
[0011]
Further, in the magnetic sensor device according to claim 2 of the present invention, the sensitivity adjustment section in claim 1 is output adjustment means provided in the excitation circuit, and the output from the excitation circuit is controlled by feedback circuit means. The feedback circuit is configured to perform sensitivity adjustment, and the feedback circuit is provided with a switch for turning on and off the feedback circuit. At this time, in the magnetic sensor device according to claim 3 of the present invention, the output adjusting means provided in the excitation circuit according to claim 2 is configured to adjust the output voltage of the oscillator. In the magnetic sensor device according to the fourth aspect, the output adjusting means provided in the excitation circuit according to the second aspect is configured to adjust the output frequency of the oscillator.
[0012]
According to the magnetic sensor device having such a configuration, the output voltage or the output frequency of the oscillator provided in the excitation circuit is controlled by the sensitivity control action of the feedback circuit means. By the adjustment, the sensitivity of the entire magnetic sensor device is maintained constant, and the magnetic sensor device does not have an output fluctuation due to temperature.
[0013]
Further, in the magnetic sensor device according to claim 5 of the present invention, the sensitivity adjustment section in claim 1 is output adjustment means provided in the detection circuit, and the output from the detection circuit is controlled by feedback circuit means. It is configured to perform sensitivity adjustment.
According to the magnetic sensor device having the above configuration, the detection circuit is adjusted by the sensitivity control operation of the feedback circuit so that the sensitivity of the entire magnetic sensor device is maintained constant. Thus, the magnetic sensor device has no output fluctuation due to temperature.
[0014]
Further, in the magnetic sensor device according to claim 6 of the present invention, the feedback circuit means in claim 5 is configured to always perform a feedback operation.
According to the magnetic sensor device of the sixth aspect having the above-described configuration, it is possible to maintain the initial output signal at a constant level even when the temperature fluctuation of the use atmosphere environment occurs frequently, and to provide feedback. The sensitivity control operation of the circuit means is automatically and quickly performed.
[0015]
On the other hand, in the magnetic sensor device according to claim 7 of the present invention, the feedback circuit means in claim 5 is provided with a switch means for turning on / off the feedback circuit means. Is configured to keep.
According to the magnetic sensor device of the seventh aspect having such a configuration, the feedback circuit is turned on / off at an appropriate timing by the automatic or manual operation of the switch. Has been simplified.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The embodiment shown in FIG. 1 is one in which the present invention is applied to a coin identification device, and uses the above-described magnetic sensor according to FIG. 22 as a coin sensor. More specifically, the coin transport path 11 which is bent into a substantially “く” shape as a detection object is sent from the transport entrance 11a on the right end side in the figure toward the left side in the figure. Is provided, and a conveyor belt 12 is disposed immediately above the bottom slide plate 11b. The transport belt 12 is arranged so that the lower belt portion faces substantially parallel to the bottom slide plate 11b with a gap corresponding to the thickness of the coin C therebetween. The coin C is conveyed in the extending direction of the conveyor belt 12 while the coin C is held between the belt 12 and the bottom surface sliding plate 11b.
[0017]
A guide 13 is provided upright on one side of the bottom slide plate 11b along the edge of the bottom slide plate 11b, and coins C which press the coin C against the guide 13 are provided. The restricting lever 14 is rotatably supported by a pin 14 a at a bent portion of the coin transport path 11. The coin control lever 14 is configured to press a coin C sent while being supported on the bottom slide plate 11b toward the guide 13 by a biasing unit such as a spring (not shown). The coins C sent out from the portion where the coin regulating lever 14 is disposed toward the downstream side in the transport direction are sequentially transported while keeping the outer peripheral surface portion in contact with the guide 13. I have.
[0018]
Further, a magnetic coin sensor device CSU for detecting the material of the coin C is attached to the coin transport path 11. This magnetic coin sensor device CSU includes a magnetic sensor MS having the same structure as that shown in FIG. 19 described in the section of the related art described above, and a detailed description of the structure of the magnetic sensor MS itself is provided. Although omitted here, the coin C inserted into the magnetic coin sensor device CSU provided with the magnetic sensor MS is, as shown in FIG. Are disposed so as to be sequentially passed between the opposed magnetic pole portions 1 and 1.
[0019]
On the other hand, an exciting current is supplied from the exciting circuit 5 as shown in FIG. 3 to the exciting coils 3 and 3, and the magnetic flux φ generated when the exciting coils 3 and 3 are energized is supplied. The magnetic field acts on the coin C as the object to be detected to generate an eddy current in the coin C, and the detection coil 4 detects a change in the magnetic flux φ when the eddy current is generated. Like that. The detection signal output from the detection coil 4 is received by a detection circuit 6, and the detection circuit 6 detects various information such as the material of the coin C as the object to be detected.
[0020]
Here, the excitation circuit 5 and the detection circuit 6 attached to the above-described magnetic sensor MS are configured as shown in FIG. 4, for example.
That is, the excitation signal having a constant sine waveform output from the AC oscillator 5a provided in the excitation circuit 5 is supplied from the excitation driver 5c while being appropriately adjusted in voltage through an attenuator (ATT) 5b as output adjustment means. The detection signals supplied to the above-described excitation coils 3 and 3 and output from the above-described detection coil 4 are used for a preamplifier / filter 6a, a rectifier circuit 6b, and a low-pass filter (LPF) constituting a detection circuit 6. 6c.
[0021]
Further, the output from the detection circuit 6, that is, the detection output from the low-pass filter (LPF) 6c is received by a PID control circuit 7 as feedback circuit means. When a sensor sensitivity adjustment command is input by a button operation or the like of a switch means (not shown), the PID control circuit 7 converts the output signal from the detection circuit 6 into a sensitivity adjustment unit, more specifically, the excitation unit. The attenuator (ATT) 5b as output adjusting means provided in the circuit 5 is configured to provide feedback, and the output voltage adjusting function of the attenuator (ATT) 5b is controlled to control the output voltage. The sensitivity is adjusted, and the initial output signal output from the detection circuit 6 (low-pass filter (LPF) 6c) when the coin C as the object to be detected is not arranged in the magnetic field is determined by the temperature in the use atmosphere environment. It is designed to maintain a constant level regardless of fluctuations. Further, when there is no sensor sensitivity adjustment command, the PID control circuit 7 keeps the command value to the attenuator (ATT) 5b at the immediately preceding value regardless of the output voltage of 6c.
[0022]
Further, an output signal from the detection circuit 6 (low-pass filter (LPF) 6c) is guided to a differential amplifier 8 and compared with a reference voltage 8a so as to have an appropriate initial output signal level in the differential amplifier 8. To make a final detection output.
[0023]
According to the magnetic sensor device according to the present embodiment having such a configuration, no matter how the temperature of an element that fluctuates the detection output, such as the magnetic permeability, the DC resistance of the coil, the circuit temperature characteristic, etc. The initial output signal output when the coin C as the detecting object is not arranged in the magnetic field is determined by an attenuator (ATT) 5b that adjusts the output voltage of the oscillator 5a provided in the excitation circuit 5 as feedback circuit means. By being adjusted by the control action of the PID control circuit 7, it is maintained at a constant level. As a result, the sensitivity of the magnetic sensor device is kept constant irrespective of the state of various variable elements. Then, a constant sensitivity in such a magnetic sensor device can be obtained without variation for each device. Note that the characteristic value of the coin C at this time is obtained as a difference between the initial output when the coin C is not present and the detected output when the coin C is not present.
[0024]
Next, in the embodiment shown in FIG. 5 in which the same reference numerals are given to the components corresponding to the components in the above-described embodiment, the feedback circuit means has a digital configuration, and The output of the differential amplifier 8 is taken into the CPU 32 via the AD converter 31. When a sensor sensitivity adjustment command is input to the CPU 32, the feedback control function stored as a program of the CPU 32 causes the sensitivity adjustment unit of the excitation circuit 5, more specifically, a variable gain amplifier (VCA) provided as output adjustment means. : Voltage Controlled Amp.) Operates the voltage output adjustment function of 5d, and adjusts the sensitivity of the initial output signal of the detection output when the coin C as the object to be detected is not arranged in the magnetic field, thereby adjusting the sensitivity in the use environment. It is configured to maintain a constant level regardless of temperature fluctuations.
[0025]
In such an embodiment, the same operation and effect as those of the above-described embodiment can be obtained. However, in this case, the differential amplifier 8 outputs the output from the low-pass filter (LPF) 6c of the detection circuit 6 to the AD. It is used to match the input range of the converter 31.
[0026]
In controlling and adjusting the exciting current generated by the exciting circuit 5 as in each of the embodiments shown in FIGS. 4 and 5, either an attenuator or a variable gain amplifier is used as the sensitivity adjusting means. It is possible to replace the attenuator 5b in FIG. 4 with a variable gain amplifier and the variable gain amplifier 5d in FIG. 5 with an attenuator.
[0027]
On the other hand, in the embodiment shown in FIG. 67 in which the same reference numerals are given to the components corresponding to the components in the above-described embodiment, the PID control circuit 7 as the feedback circuit means uses the output of the detection circuit 6 The output from the detection circuit 6 is controlled by always feeding back an initial output signal output from the variable gain amplifier 6e provided as an adjusting means, using the variable gain amplifier 6e itself as a sensitivity adjustment unit.
[0028]
An output signal from the PID control circuit 7 is guided to a differential amplifier 8, and is compared with a reference voltage 8a so as to have an appropriate initial output signal level in the differential amplifier 8, to obtain a final detection output. Is to be done.
[0029]
According to the magnetic sensor device according to such an embodiment, the sensitivity of the entire magnetic sensor device is maintained constant by adjusting the detection circuit 6 by the control action of the PID control circuit 7 as feedback circuit means. It has become. Also in this case, the gain of the detection circuit 6 can be controlled using the attenuator (ATT) 5b as in the above-described embodiment. Further, by taking the output of the variable gain amplifier 5e into the CPU, a digital configuration similar to that of the above-described embodiment can be obtained.
[0030]
At this time, in particular, in the present embodiment, since the configuration in which feedback is always performed is employed, the initial output signal can be maintained at a constant level even when the temperature fluctuation of the use atmosphere environment occurs frequently. And the sensitivity control action of the feedback circuit means is automatically and promptly performed.
[0031]
Next, in the embodiment shown in FIG. 7, the sensor sensitivity adjustment command is given to the PID control circuit 7 in the embodiment of FIG. The above-mentioned sensor sensitivity adjustment command is output to the PID control circuit 7 by a button operation or the like, and the voltage output adjustment of the gain variable amplifier 6e as a sensitivity adjustment unit provided in the detection circuit 6 is performed based on the sensor sensitivity adjustment command. By operating the function, the initial output signal of the detection output when the coin C as the object to be detected is not arranged in the magnetic field is maintained at a constant level regardless of the temperature fluctuation in the use atmosphere environment. I have.
[0032]
According to such an embodiment, the PID control circuit 7 as the feedback circuit means is turned on / off at appropriate timing by the automatic or manual operation of the switch means. The configuration of the feedback circuit means and the like is simplified as compared with the configuration configured to perform the control.
[0033]
On the other hand, in the embodiment shown in FIG. 8, the voltage control oscillator 5f provided in the excitation circuit 5 is used as an output adjusting means (sensitivity adjustment unit), and the frequency of the excitation signal is controlled by the voltage control oscillator 5f. Are appropriately supplied from the excitation driver 5c to the above-described excitation coils 3 and 3, respectively. The detection signal output from the detection coil 4 is output through a preamplifier / filter 6a, a rectifier circuit 6b, and a low-pass filter (LPF) 6c that constitute the detection circuit 6, and the output from the detection circuit 6 is It is received by a PID control circuit 7 as feedback circuit means. The PID control circuit 7 outputs an output signal from the detection circuit 6 to an output adjustment circuit provided in the excitation circuit 5 when a sensor sensitivity adjustment command is input by a button operation or the like of switch means (not shown). It is configured to feed back to the voltage controlled oscillator 5f as a means, and adjusts the sensitivity by controlling the output frequency adjusting function of the voltage controlled oscillator 5f. An initial output signal output from the detection circuit 6 (low-pass filter (LPF) 6c) when not arranged in a magnetic field is maintained at a constant level irrespective of temperature fluctuations in a use atmosphere environment.
[0034]
Further, an output signal from the detection circuit 6 (low-pass filter (LPF) 6c) is guided to a differential amplifier 8, and compared with a reference voltage 8a in the differential amplifier 8 so as to have an appropriate initial output signal level. So that the final output is made. The frequency adjustment width of the voltage-controlled oscillator 5f is set to be sufficiently small with respect to the transmission frequency, and the fluctuation of the coin characteristic value due to the adjustment of the frequency should be small enough to be practically acceptable. Can be.
[0035]
According to the magnetic sensor device according to the present embodiment having such a configuration, even if an element that fluctuates the detection output such as the magnetic permeability, the DC resistance of the coil, or the circuit temperature characteristic, The initial output signal of the detection output is maintained at a constant level by the voltage control oscillator 5f provided in the excitation circuit 5 being adjusted by the control action of the PID control circuit 7 as a feedback circuit means. Irrespective of the state, the sensitivity of the magnetic sensor device is kept constant, and the temperature characteristics of such a magnetic sensor device are not dependent on the temperature of the device and can be obtained without variation for each device.
[0036]
Next, in the embodiment shown in FIG. 9 in which the same reference numerals are given to the components corresponding to the components of the embodiment shown in FIG. 8, the feedback circuit means has a digital configuration. Thus, the final output of the differential amplifier 8 is taken into the CPU 32 via the AD converter 31. When a sensor sensitivity adjustment command is input to the CPU 32 by a button operation of a switch means (not shown) or the like, an output adjustment means (sensitivity) provided in the excitation circuit 5 is operated by a feedback control function stored as a program of the CPU 32. By operating the frequency output adjustment function of the voltage controlled oscillator 5f as an adjustment unit), the initial output signal of the detection output when the coin C as the object to be detected is not arranged in the magnetic field is used for the temperature fluctuation in the use atmosphere environment. Regardless, it is configured to maintain a certain level.
[0037]
In such an embodiment, the same operation and effect as in the above-described embodiment can be obtained. The above-described differential amplifier 8 is used for adjusting the output from the low-pass filter (LPF) 6 c of the detection circuit 6 to the input range of the AD converter 31.
[0038]
Note that the automatic control function may be manually performed by the feedback circuit means in each of the above-described embodiments.
In that case, first, when there is no detected object such as a coin, (1) the output voltage (reference voltage) is directly stored in the CPU, or (2) the reference voltage is set so that the final output becomes 0V. The final output is stored by changing the voltage or the like. Then, when the use environment fluctuates, one or both of the applied current in the driver of the excitation circuit 5 and the amplifier gain in the detection circuit 6 are appropriately changed immediately before the start of measurement and the like, and stored as described above. Adjust to match the output value you set. That is, in the case of the above (1), the adjustment is performed so as to match the value stored in the CPU in advance, and in the case of (2), the final output becomes 0V.
[0039]
Even with such manual adjustment, the initial output signal of the detection output when the coin C as the object to be detected is not arranged in the magnetic field can be maintained at a constant level irrespective of the temperature fluctuation in the use environment. This allows the sensitivity of the magnetic sensor device to be kept constant regardless of the state of the variable element.
[0040]
FIGS. 10 and 11 show the results of comparing the temperature characteristics of the six magnetic sensor devices with those of the conventional device by the sensitivity adjustment operation of the magnetic sensor device by such manual operation. That is, first, in the conventional apparatus shown in FIG. 10, the detection output when using the 1-yen coin and the 5-yen coin as the detected objects, respectively, was measured on the basis of the normal temperature (25 ° C.). It has been found that the detected output value (vertical axis) of any coin fluctuates with the temperature (horizontal axis), and exhibits a significantly different temperature characteristic particularly at room temperature (25 ° C.).
[0041]
On the other hand, in the case where the above-described adjusted device was used, as shown in FIG. 11, only the characteristic variation of each coin as the object to be detected appeared linearly as the detection output. This is because the temperature characteristics of the magnetic sensor and each circuit are canceled in the present apparatus, and it is considered that the linear temperature characteristics of the electrical conductivity of each coin as the object to be detected appear as they are.
[0042]
Next, a circuit adjustment procedure for actually using the circuit will be specifically described below.
The device shown in FIG. 12 relates to a procedure for connecting and adjusting the magnetic sensor device CSU surrounded by a broken line to a control circuit (excitation circuit, detection circuit, CPU peripheral). The excitation current is adjusted as described.
[0043]
In other words, when adjusting the exciting current, as shown in FIG. 13, as a preparatory stage, first, an attenuator (ATT) 3 connected to the latter stage of the offset adjusting circuit 60, which will be described later, is subjected to gain adjustment. After the midpoint of the range is set (step 1), the attenuator (ATT) 2 connected to the preceding stage of the offset adjustment circuit 5 is set as a design zero (step 2). Here, the zero point is a set value of the attenuator (ATT) 2 such that the final output becomes 0 V when the output of the magnetic coin sensor device CSU is a fixed value determined by design. Thus, when the output from the low-pass filter (LPF) of the magnetic sensor device CSU has reached the desired voltage Vs, the final output becomes almost 0V.
[0044]
After such preparation is completed, the excitation current is set. First, the final output is converted into digital data by the AD converter 51 and read into the CPU 52 (step 3), and the excitation is performed so that the output voltage becomes close to 0V. The attenuator (ATT) 1 connected to the circuit is adjusted (steps 4 to 8). By such adjustment, the excitation circuit 5 is adjusted so that the output from the low-pass filter (LPF) of the magnetic sensor device CSU becomes the desired voltage Vs.
[0045]
Next, an offset adjustment as shown in FIG. 14 is performed. First, the digital output is read into the CPU 52 (step 1), and the attenuator (ATT) 2 is adjusted from the CPU 52 so that the output voltage approaches 0V as much as possible (steps 2 to 6).
[0046]
As a circuit used for such offset adjustment, for example, a circuit having a configuration as shown in FIG. 15 is employed. The offset adjusting circuit 60 is designed such that the exciting current is adjusted so that a predetermined voltage Vs is generated from the magnetic sensor device CSU when there is no object to be detected, and the output voltage from the magnetic sensor device CSU is adjusted. Since the gain of the offset adjustment circuit with respect to Vs is -Rf / Rs, the resistance ratio is set to a desired value, and the resistance value of Rz and the zero-point adjustment voltage Vz are set to an attenuator (ATT) The output of the operational amplifier 62 is set to be approximately 0 V when 61 is a zero point in design. The output voltage from the magnetic sensor device CSU can be set to the above-described Vs by performing the above-described excitation current adjustment using such an offset adjustment circuit.
[0047]
Next, gain adjustment as shown in FIG. 16 is performed. First, after storing the voltage value of the final output of the magnetic sensor device when there is no object to be detected (step 1), the object to be detected is inserted into the magnetic sensor and fixed at the position where the maximum output level is reached (step 1). 2). Then, the CPU 52 adjusts the attenuator (ATT) 3 on the detection circuit 6 side so that the characteristic value becomes a desired level while taking the output at that time into the CPU 52 (step 3). If the initial value of ATT3 is largely different from the adjusted value, the voltage value of the final output of the magnetic sensor device stored in step 1 when there is no object to be detected (this becomes almost 0 V due to the offset adjustment). ) Also fluctuates due to gain adjustment, and the characteristic value may not be within the predetermined desired level range. In such a case, if the initial value of ATT3 is set to the value obtained here and the gain adjustment shown in FIG. 16 is performed again, an accurate characteristic value can be obtained.
[0048]
Such initial setting is performed in the order of the adjustment of the exciting current, the offset adjustment, and the gain adjustment. However, at the time of measurement after storing each parameter, only the offset adjustment is performed. The terms such as offset adjustment and gain adjustment used here are determined based on the output movement as viewed from the characteristic value. That is, in the circuit shown in FIG. 15, as a result, the output offset which is a reference when measuring the characteristic value is adjusted, but the sensor gain is actually adjusted. 7 is a digital control type. That is, since the sensor output Vs is attenuated by the attenuator (ATT) 61 in FIG. 15 and the gain is multiplied by −Rf / Rs, the attenuation of the attenuator (ATT) 61 is changed. This means that the gain of Vs is being adjusted. The gain adjustment shown in FIG. 16 is performed so that the characteristic value of each coin (the difference between the output with and without the detected object) becomes a desired level. is there.
[0049]
As mentioned above, although the embodiment of the invention made by the inventor has been specifically described, the present invention is not limited to the above embodiment, and it can be said that various modifications can be made without departing from the gist thereof. Not even. For example, in the embodiment shown in FIG. 4, the PID control circuit 7 is used as the feedback circuit means. However, a P control circuit or a PI control circuit may be used as necessary.
[0050]
【The invention's effect】
As described above, in the magnetic sensor device according to claim 1 of the present invention, the initial output signal output from the detection circuit in the initial state where the object to be detected is not arranged in the magnetic field is adapted to the temperature fluctuation of the use atmosphere environment. Regardless of the temperature fluctuation of the element that fluctuates the detection output, such as the magnetic permeability and the coil DC resistance circuit temperature characteristic, the feedback circuit means for adjusting the sensitivity adjustment unit to maintain the constant level regardless of the temperature is provided. By keeping the sensitivity of the magnetic sensor device constant irrespective of the state of those variable elements, it is possible to obtain a constant sensitivity in the magnetic sensor device without variation from device to device. Temperature fluctuations in output can be fundamentally eliminated, and the reliability of the magnetic sensor device can be greatly improved.
[0051]
In a magnetic sensor device according to a second aspect of the present invention, the sensitivity adjustment unit according to the first aspect is an output adjustment unit provided in an excitation circuit, and the output from the excitation circuit is controlled by a feedback circuit unit. The feedback circuit means is configured to perform sensitivity adjustment, and the feedback circuit means is provided with a switch means for turning on / off the feedback circuit means. The output adjusting means provided in the excitation circuit according to the second aspect is configured to adjust the output voltage of the oscillator, and the magnetic sensor device according to the fourth aspect of the present invention provides the magnetic sensor device according to the second aspect. Since the adjusting means is configured to adjust the output frequency of the oscillator, the output voltage or the output frequency of the oscillator provided in the excitation circuit is controlled. The by sensitivity adjustment in the control action of the feedback circuit means, since it is that to maintain the sensitivity of the entire magnetic sensor device constant, it is possible to reliably obtain the effect described above.
[0052]
Further, in the magnetic sensor device according to claim 5 of the present invention, the sensitivity adjustment section in claim 1 is output adjustment means provided in the detection circuit, and the output from the detection circuit is controlled by feedback circuit means. Since the sensitivity is adjusted and the detection circuit is adjusted by the control action of the feedback circuit means, the sensitivity of the entire magnetic sensor device is kept constant. Can be.
[0053]
Furthermore, the magnetic sensor device according to claim 6 of the present invention is configured such that the feedback circuit means in claim 5 is configured to perform a feedback operation at all times so that the temperature fluctuation of the use environment frequently occurs. And the sensitivity control function of the feedback circuit means is automatically and promptly performed, so that the above-described effects can be further improved.
[0054]
On the other hand, in the magnetic sensor device according to claim 7 of the present invention, the feedback circuit means according to claim 5 is provided with switch means for turning on / off the feedback circuit means, and the feedback circuit is automatically or manually operated by the switch means. Since the means are turned on and off at appropriate timing, the configuration of the feedback circuit means and the like can be simplified.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory plan view showing a schematic structure of a coin transport path provided in a coin detecting device.
FIG. 2 is a schematic external view illustrating a positional relationship between a coin transport path provided in the coin detecting device shown in FIG. 1 and a magnetic coin sensor device.
FIG. 3 is a block diagram schematically showing a relationship between a circuit and a magnetic coin sensor device provided in the coin detecting device shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a block diagram schematically showing a circuit configuration according to an embodiment of the present invention attached to the magnetic coin sensor device shown in FIG. 3;
FIG. 5 is a block diagram schematically showing a circuit configuration according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram schematically showing a circuit configuration according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram schematically showing a circuit configuration according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a block diagram schematically showing a circuit configuration according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a block diagram schematically showing a circuit configuration according to still another embodiment of the present invention.
FIGS. 10A and 10B are diagrams showing temperature characteristics of a detection output in a conventional device, wherein FIG. 10A shows a detection output when a 1-yen coin is used as a detection target, and FIG. It shows the detection output when a coin is used.
11A and 11B are diagrams showing temperature characteristics of a detection output by the apparatus according to the present invention, wherein FIG. 11A is a detection output when a one-yen coin is used as a detection target, and FIG. Respectively show the detection outputs when a 5-yen coin is used.
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration in a case where initialization of a magnetic sensor device is performed.
FIG. 13 is a flowchart illustrating an example of an excitation current adjustment procedure.
FIG. 14 is a flowchart illustrating an example of an offset adjustment procedure.
FIG. 15 is a block diagram illustrating an example of an offset adjustment circuit.
FIG. 16 is a flowchart illustrating an example of a procedure of gain adjustment.
FIGS. 17A and 17B are diagrams showing temperature characteristics of a detection output in a conventional device, wherein FIG. 17A shows an output at a low temperature and FIG. 17B shows an output at a high temperature.
FIGS. 18A and 18B are diagrams showing temperature characteristics of a detection output by the device according to the present invention, wherein FIG. 18A shows an output at a low temperature and FIG. 18B shows an output at a high temperature.
FIG. 19 is an explanatory side view showing an example of a general structure of a magnetic sensor.
[Explanation of symbols]
CSU magnetic coin sensor device
MS magnetic sensor
SC magnetic core
C Detected object
1 Opposing magnetic pole
3 Excitation coil
4 Detection coil
5 Excitation circuit
6. Detection circuit
7 PID control circuit (feedback control circuit)

Claims

A magnetic flux is generated by supplying an exciting current from an exciting circuit to an exciting coil wound around a magnetic material core of a magnetic sensor to excite the magnetic field, and when a detection target is arranged in a magnetic field formed by the magnetic flux. By changing the output from the detection coil wound around the magnetic core in accordance with the change in the magnetic flux that is generated, and detecting the output change of the detection coil by a detection circuit, various types of information on the detected object are obtained. In a magnetic sensor device configured to obtain
A feedback circuit that adjusts a sensitivity adjustment unit so as to maintain an initial output signal output from the detection circuit at a constant level in an initial state in which the object to be detected is not arranged in the magnetic field, regardless of a temperature change of a use atmosphere environment. A magnetic sensor characterized by comprising means.

The sensitivity adjustment unit is an output adjustment unit provided in the excitation circuit,
The feedback circuit means is configured to control the output from the excitation circuit to perform sensitivity adjustment,
2. The magnetic sensor device according to claim 1, wherein said feedback circuit means is provided with switch means for turning on / off said feedback circuit means.

3. The magnetic sensor device according to claim 2, wherein the output adjustment means provided in the excitation circuit has a configuration for adjusting the output voltage of the oscillator.

3. The magnetic sensor device according to claim 2, wherein the output adjustment means provided in the excitation circuit has a configuration for adjusting the output frequency of the oscillator.

The sensitivity adjustment unit is an output adjustment unit provided in the detection circuit,
2. The magnetic sensor device according to claim 1, wherein the feedback circuit means controls the output from the detection circuit to perform sensitivity adjustment.

6. The magnetic sensor device according to claim 5, wherein the feedback circuit means is configured to always perform a feedback operation.

6. The magnetic sensor device according to claim 5, wherein said feedback circuit means is provided with switch means for turning on / off said feedback circuit means.