JP2020198051A - Sensor coil, displacement sensor, and automatic transaction device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、センサ用コイル、変位センサ及び自動取引装置に関する。 The present invention relates to a sensor coil, a displacement sensor and an automated teller machine.
ATM(Automated Teller Machine)等の自動取引装置には、紙葉類の厚みを検出する厚みセンサが設けられている。この厚みセンサは、基準ローラと、該基準ローラに従動回転する検知ローラとを備え、検知ローラの上下動を電磁的に検知するように構成されている。厚みセンサに使用可能なコイルとして、多層基板の導線パターンで巻線を形成した検出用コイルが、特許文献1,2に開示されている。
Automatic teller machines such as ATMs (Automated Teller Machines) are provided with a thickness sensor that detects the thickness of paper sheets. This thickness sensor includes a reference roller and a detection roller that rotates in accordance with the reference roller, and is configured to electromagnetically detect the vertical movement of the detection roller. As a coil that can be used for a thickness sensor, a detection coil in which windings are formed by a wire pattern of a multilayer substrate is disclosed in
特に、特許文献2には、多層基板と、該多層基板の表面及び界面それぞれに渦巻形状に形成される複数の導線パターンと、導線パターンを電気的に接続するスルーホールとを備え、前記第1コイルを形成する前記多層基板と前記第2コイルを形成する前記多層基板とを重ねて設置することを特徴とするセンサ用コイルが開示されている。また、特許文献2には、導線パターンの重なる部分が小さくなるように、お互いにずらした位置に配置する旨が記載されている。
In particular,
ところで、引用文献2(図4(b)、図7(b))のセンサ用コイルは、ずらし量が隣接する導線パターンとの間隔に一致している。このため、導線パターンで発生する磁束は、強くなるが、導線パターンと、同一層で隣接する導線パターンとの間、つまりパターン間隔の領域では、磁束を発生しない。つまり、多層基板の近傍では、各々の導線パターンが発生した磁束密度を合成した磁束密度にバラツキが生じてしまう。 By the way, in the sensor coil of Reference 2 (FIGS. 4 (b) and 7 (b)), the amount of deviation matches the interval with the adjacent lead wire pattern. Therefore, the magnetic flux generated in the lead wire pattern becomes stronger, but the magnetic flux is not generated between the lead wire pattern and the adjacent lead wire patterns in the same layer, that is, in the region of the pattern interval. That is, in the vicinity of the multilayer substrate, the magnetic flux density obtained by combining the magnetic flux densities generated by the respective lead wire patterns varies.
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、磁束密度のバラツキを低減することができるセンサ用コイル、変位センサ及び自動取引装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a coil for a sensor, a displacement sensor, and an automated teller machine capable of reducing variations in magnetic flux density.
前記目的を達成するために、本発明は、多層基板の何れかの層に形成された第1コイル(L1)と隣接する層に同軸状に形成された第2コイル(L2)とが連結されたセンサ用コイル(50)であって、前記第1コイルの導線パターン(L1(M))の中心線(C1)は、前記第1コイル及び前記第2コイルの軸方向に見たとき、前記第2コイルの導線パターン(L2(M))の中心線(C2)と、前記第2コイルと同一層で隣接する何れかの導線パターン(L2(M−1))の中心線(C2)との間に配置していることを特徴とする。なお、括弧内の符号や文字は、実施形態において付した符号等であって、本発明を限定するものではない。 In order to achieve the above object, in the present invention, the first coil (L1) formed in any layer of the multilayer substrate and the second coil (L2) formed coaxially in the adjacent layer are connected. The center line (C1) of the lead wire pattern (L1 (M)) of the first coil of the sensor coil (50) is the same when viewed in the axial direction of the first coil and the second coil. The center line (C2) of the lead wire pattern (L2 (M)) of the second coil and the center line (C2) of any of the lead wire patterns (L2 (M-1)) adjacent to the second coil in the same layer. It is characterized by being placed between. The symbols and characters in parentheses are the symbols and the like attached in the embodiments, and do not limit the present invention.
本発明によれば、磁束密度の分布バラツキを低減することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the distribution variation of the magnetic flux density.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態(以下、「実施形態」と称する)につき詳細に説明する。なお、各図は、本発明を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。また、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention (hereinafter referred to as “embodiments”) will be described in detail with reference to the drawings. In addition, each figure is only shown schematicly to the extent that the present invention can be fully understood. Further, in each figure, common components and similar components are designated by the same reference numerals, and duplicate description thereof will be omitted.
(第1実施形態)
(構成の説明)
図1は、本発明の第1実施形態である変位センサを有する自動取引装置の外観図である。
自動取引装置1000は、紙幣取扱部200と、制御装置300と、操作部3とを備えるATMである。紙幣取扱部200は、紙幣収納庫(不図示)や鑑別搬送路14(図2)を備え、鑑別搬送路14の内部に厚みセンサ120を有している。この厚みセンサ120は、変位センサ100と基準ローラ110とから構成される。また、操作部3は、カード入出金口4、操作表示部6、入出金口7、取引票口8、及びテンキー5から構成される。紙幣取扱部200と制御装置300とは、本体筐体2の下部に収納されている。制御装置300は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read On Memory)、RAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Disk Drive)等を備え、紙幣取扱部200等の各部を制御し、OS(Operating System)上で動作するアプリケーションプログラムが取引を実行する。操作表示部6は、制御装置300に接続され、取引画面を表示する。
(First Embodiment)
(Explanation of configuration)
FIG. 1 is an external view of an automated teller machine having a displacement sensor according to the first embodiment of the present invention.
The
鑑別搬送路14(図2)には、搬送路13と、該搬送路13に沿って、前側から順に、搬送センサ24,搬送ローラ32a、磁気センサ34、搬送ローラ32b、光学センサ35、搬送ローラ32c、厚みセンサ120、搬送ローラ32d、及び搬送センサ24が配設されている。なお、鑑別搬送路14は、その前後に、搬送ローラ41,42が配設されている。搬送路13は、上搬送ガイド13Aと下搬送ガイド13Bとを備え、紙幣BLを搬送する。
In the discrimination transport path 14 (FIG. 2), the
光学センサ35は、線状光源及びラインセンサを備え、紙幣BLの表面画像、裏面画像、及び透過画像を撮像する。磁気センサ34は、紙幣BLの偽造防止のために印刷されている磁気インクを検出する。なお、磁気センサ34、及び厚みセンサ120は、紙幣BLの搬送方向に対して直角方向(左右方向)に複数、配設されている。
The
厚みセンサ120は、基準ローラ110と検知ローラ80との間に搬送された紙幣BLの厚みを検出するものである。基準ローラ110は、下搬送ガイド13Bに取り付けられており、上下方向に移動しない。検知ローラ80は、上搬送ガイド13Aに対し上下方向に変位可能に支持されている。変位センサ100は、検知ローラ80の変位の検出により、紙幣BLの厚みを検出する。これにより、変位センサ100は、紙幣BLに貼付されたテープ、紙幣BLの真偽や、重走を検出したりする。
The
(変位センサ)
図3は、本発明の第1実施形態である変位センサの構成図である。
変位センサ100は、検出対象物としての検知ローラ80と、検知用コイル50と、共振コンデンサ65と、発振回路60と、周波数カウンタ70と、制御部90とを備える。検知ローラ80は、銅やアルミ等の金属製ローラであり、導電率が高い。なお、変位センサ100は、検知ローラ80の変位と連動する金属プレート(不図示)を備え、その金属プレートの変位を検出するようにしても構わない。
(Displacement sensor)
FIG. 3 is a configuration diagram of a displacement sensor according to the first embodiment of the present invention.
The
図4は、センサ用コイルの概略断面図である。
センサ用コイルとしての検知用コイル50は、絶縁層52(52a,52b,52c)と導体層51とが交互に積層された多層基板(例えば、4層基板)を用いたものである。この多層基板には、複数の検知用コイル50が、紙幣BLの搬送方向に対して直角方向(左右方向)に配列されている。検知用コイル50は、スルーホール53で、各層の導体層51に形成された導線パターン(巻線)が接続されたものである。なお、検知用コイル50や検知ローラ80の大きさは、数mm角である。検知用コイル50は、巻回数を増加させて、自己インダクタンスLを大きくする必要があるが、多層基板のデザインルール、例えば、最小パターン幅や最小パターン間隔の制限を受ける。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the sensor coil.
The
図5は、センサ用コイルの平面図であり、図6A〜図6Dは、第1層〜第4層の平面図である。なお、図5の右図は、左図の一部(右端部)を拡大した部分拡大図である。また、図5では、絶縁層52とスルーホール53を省略している。図5では、説明の便宜上、第1層の導線パターンL1を実線で描き、第2層の導線パターンL2を破線で描き、第3層の導線パターンL3を一点鎖線で描き、第4層の導線パターンL4を長鎖線で描いている。
5 is a plan view of the sensor coil, and FIGS. 6A to 6D are plan views of the first layer to the fourth layer. The right figure of FIG. 5 is a partially enlarged view of a part (right end portion) of the left figure. Further, in FIG. 5, the insulating
図5に示すように、検知用コイル50は、外周から内周に向かうにつれて大きさが小さくなる雷紋状(稲妻紋状)に形成されている。導線パターンL1,L2,L3,L4は、同軸状であり、中心軸Pが一致している。また、検知用コイル50の中心軸Pの近傍(中央部)は、導線パターンL1,L2,L3,L4が形成されていない。導線パターンL1,L2,L3,L4は、磁界dH(不図示)を発生する電流要素Idl(不図示)以外の導線パターンで磁場を吸収・反射するが、少なくても中央部では磁界の吸収・反射を生じさせないようにするためである。なお、図7に示すように、中心軸P上の第4層側に検知ローラ80が配設されている。
As shown in FIG. 5, the
因みに、電流Iが流れる2辺の長さ2a,2bの長方形コイルの中心軸上であって、中心からzの点での磁界H(z)は、
H(z)=Iab/(2π√(a2+b2+z2))・(1/(a2+b2)+1/(b2+z2))
である。特に、a=b=lの正方形では、
H(z)=2Il2/(π(l2+z2)√(2l2+z2))
である。検知用コイル50の磁界は、長方形コイルの2辺の長さ2a,2bを変えたものの重ね合わせに略等しい。
Incidentally, the magnetic field H (z) on the central axis of the rectangular coil having two side lengths 2a and 2b through which the current I flows and at the point z from the center is
H (z) = Iab / (2π√ (a 2 + b 2 + z 2 )) · (1 / (a 2 + b 2 ) + 1 / (b 2 + z 2 ))
Is. Especially in the square of a = b = l
H (z) = 2Il 2 / (π (l 2 + z 2 ) √ (2l 2 + z 2 ))
Is. The magnetic field of the
図7は、センサ用コイルの概略端面図である。
導線パターンL1,L2,L3,L4は、パターン幅D1とパターン間隔D2とが等しく設定されている(D1=D2)。プリント基板のデザインルールは、最小パターン幅と最小パターン間隔とが等しい。パターン幅D1=最小パターン幅とし、パターン間隔D2=最小パターン間隔とすることが好ましい。これにより、検知用コイル50は、パターンが最密になり、中央部の面積を確保した上で、巻数を最大にすることができる。
FIG. 7 is a schematic end view of the sensor coil.
In the lead wire patterns L1, L2, L3, and L4, the pattern width D1 and the pattern interval D2 are set to be equal (D1 = D2). The printed circuit board design rule is that the minimum pattern width and the minimum pattern interval are equal. It is preferable that the pattern width D1 = the minimum pattern width and the pattern interval D2 = the minimum pattern interval. As a result, the
検知用コイル50は、磁界が強まるように、つまり、電流が同一方向になるように、導線パターンL1,L2,L3,L4が連結されている。ここで、最外周(第1周)の導線パターンL1(1),L2(1),L3(1),L4(1)と最内周(第Z(例えば、Z=4)周)の導線パターンL1(Z),L2(Z),L3(Z),L4(Z)との間には、導線パターンL1(M−1),L2(M−1),L3(M−1),L4(M−1)、導線パターンL1(M),L2(M),L3(M),L4(M)、導線パターンL1(M+1),L2(M+1),L3(M+1),L4(M+1)が形成されている。
In the
図6A〜図6Dにおいて、第1層の導線パターンL1(L1(1),L1(2),L1(3),L1(4))と、第2層の導線パターンL2(L2(1),L2(2),L1(3),L2(4))と、第3層の導線パターンL3(L3(1),L3(2),L3(3),L3(4))と、第4層の導線パターンL4(L4(1),L4(2),L4(3),L4(4))とは、外周から内周に向かうにつれて大きさが小さくなる雷紋状(稲妻紋状)に形成されている。 6A to 6D, the first layer lead pattern L1 (L1 (1), L1 (2), L1 (3), L1 (4)) and the second layer lead pattern L2 (L2 (1), L2 (2), L1 (3), L2 (4)), the third layer lead wire pattern L3 (L3 (1), L3 (2), L3 (3), L3 (4)), and the fourth layer. The lead wire pattern L4 (L4 (1), L4 (2), L4 (3), L4 (4)) is formed in a thunder pattern (lightning pattern) whose size decreases from the outer circumference to the inner circumference. Has been done.
また、検知用コイル50は、導線パターンL1,L2,L3,L4がスルーホール53(図4)で直列接続されている。つまり、検知用コイル50の先端S1(図6A)と終端E4(図6D)との間は、第1層の導線パターンL1の終端E1(図6A)と第2層の導線パターンL2の先端S2(図6B)とを接続し、第2層の導線パターンL2の終端E2と第3層の導線パターンL3の先端S3(図6C)とを接続し、第3層の導線パターンL3の終端E3と第4層の導線パターンL4の先端S4(図6D)とを接続したものになっている。
Further, in the
また、導線パターンL1,L2,L3,L4は、第1層の導線パターンL1、第2層の導線パターンL2、第3層の導線パターンL3、第4層の導線パターンL4の順に内側にずれている。つまり、導線パターンL1,L2,L3,L4の中心線C1,C2,C3,C4がズレている。このズレ量は、D1/3である。つまり、N層基板のとき、ズレ量は、D1/(N−1)である。D1=D2であるので、ズレ量は、D2/(N−1)でもある。 Further, the lead wire patterns L1, L2, L3, and L4 are displaced inward in the order of the lead wire pattern L1 of the first layer, the lead wire pattern L2 of the second layer, the lead wire pattern L3 of the third layer, and the lead wire pattern L4 of the fourth layer. There is. That is, the center lines C1, C2, C3, and C4 of the lead wire patterns L1, L2, L3, and L4 are displaced. The amount of this deviation is D1 / 3. That is, in the case of the N-layer substrate, the amount of deviation is D1 / (N-1). Since D1 = D2, the amount of deviation is also D2 / (N-1).
このため、例えば、第1層の導線パターンL1のM周目の導線パターンL1(M)の中心線C1は、隣接する第2層の導線パターンL2(M)の中心線C2と、同一層(第2層)で隣接する2つの導線パターンL2(M−1),L2(M+1)の何れか一方(具体的には、導線パターンL2(M−1))の中心線C2との間に配置している。 Therefore, for example, the center line C1 of the wire pattern L1 (M) on the Mth circumference of the wire pattern L1 of the first layer is the same layer as the center line C2 of the adjacent wire pattern L2 (M) of the second layer. (2nd layer) is arranged between the center line C2 of one of the two adjacent wire patterns L2 (M-1) and L2 (M + 1) (specifically, the wire pattern L2 (M-1)). doing.
また、導線パターンL1(M)と隣接層の導線パターンL2(M)とは、中心軸Pの方向から見て、つまり平面視で重畳している。つまり、第1層の導線パターンL1のM周目の導線パターンL1(M)の中心線C1は、隣接する第2層であって、重畳する導線パターンL2(M)の中心線C2と同一層で隣接する第2層の導線パターンL2(M−1)及び導線パターンL2(M+1)の何れか一方(具体的には、導線パターンL2(M−1))の中心線C2との間に配置している。 Further, the lead wire pattern L1 (M) and the lead wire pattern L2 (M) of the adjacent layer are superimposed when viewed from the direction of the central axis P, that is, in a plan view. That is, the center line C1 of the lead wire pattern L1 (M) on the Mth circumference of the lead wire pattern L1 of the first layer is an adjacent second layer and is the same layer as the center line C2 of the superposed lead wire pattern L2 (M). Arranged between the lead wire pattern L2 (M-1) and the lead wire pattern L2 (M + 1) of the second layer adjacent to each other (specifically, the lead wire pattern L2 (M-1)) with the center line C2. doing.
また、導線パターンL2(M)と導線パターンL3(M)とは重畳しており、導線パターンL3(M)と導線パターンL4(M)とは重畳している。しかしながら、導線パターンL4(M−1)と導線パターンL1(M)とは、中心軸Pの方向から見て、重畳することなく、側縁部が隣接している。同様に、導線パターンL4(M+1)と導線パターンL1(M)とは、中心軸Pの方向から見て、重畳することなく、側縁部が隣接している。 Further, the wire pattern L2 (M) and the wire pattern L3 (M) are superimposed, and the wire pattern L3 (M) and the wire pattern L4 (M) are superposed. However, the lead wire pattern L4 (M-1) and the lead wire pattern L1 (M) are adjacent to each other without overlapping when viewed from the direction of the central axis P. Similarly, the lead wire pattern L4 (M + 1) and the lead wire pattern L1 (M) are adjacent to each other without overlapping when viewed from the direction of the central axis P.
図3の説明に戻り、発振回路60は、自己インダクタンスLの検知用コイル50と、キャパシタンスCの共振コンデンサ65との直列回路を用いて、所定の基準角周波数ω0=1/√(LC)で発振するものである。これにより、検知用コイル50と共振コンデンサ65との直列回路は、共振電圧Vが発生し、共振電流I1が流れる。なお、共振コンデンサ65は、検知用コイル50と直列接続されているが、並列接続でも構わない。
Returning to the explanation of FIG. 3, the
ここで、検知用コイル50と検知ローラ80とが近接すると、検知ローラ80に渦電流I2が流れ、共振電流I1と渦電流I2とは相互インダクタンスMで結合する。言い換えれば、漏れインダクタンスLeが発生し、共振角周波数ωが基準角周波数ω0からズレる。つまり、検知ローラ80と検知用コイル50との間隔が変化すると、相互インダクタンスMや漏れインダクタンスLeが変化するので、共振角周波数ωが変化する。
Here, when the
周波数カウンタ70は、発振回路60の発振周波数f=ω/(2π)を測定する。制御部90は、CPUであり、周波数カウンタ70が測定した発振周波数fの変化量を用いて、検知ローラ80の変位量を演算する。これにより、紙幣BLの厚みを検出することができ、制御部90は、紙幣BLの真偽やテープの貼付を判定することができる。なお、変位センサ100は、周波数カウンタ70を設けることなく、制御部90で発振周波数fを計測しても構わない。
The frequency counter 70 measures the oscillation frequency f = ω / (2π) of the
以上説明したように、本実施形態の変位センサ100の検知用コイル50は、導線パターンL1,L2,L3,L4の中心線C1,C2,C3,C4がズレている。このため、導線パターンL1,L2,L3,L4が発生する磁束分布は、中心線C1,C2,C3,C4が重なっているときの磁束分布よりも均一である。
As described above, in the
また、多層基板のパターン精度が悪く、例えば、最小パターン幅や最小パターン間隔と同程度だけ位置がズレたとすると、磁束分布の中心位置もズレることになる。本実施形態の検知ローラ80の大きさは、数mm角であるので、多層基板の最小パターン幅や最小パターン間隔(例えば、100μm,127μm)の影響が大きい。
Further, if the pattern accuracy of the multilayer board is poor and the position is deviated by the same degree as the minimum pattern width or the minimum pattern interval, the center position of the magnetic flux distribution is also deviated. Since the size of the
(比較例1)
前記第1実施形態の検知用コイル50は、導線パターンL1,L2,L3,L4を、平面視で互いにずらして、隙間が無いように重ねていたが、特許文献2に記載のセンサ用コイルは、同一層で隣接する導線パターンとの間隔だけずらしている。つまり、特許文献2に記載のセンサ用コイルの導線パターンの中心線は、隣接層であって、他の周の導体パターンの中心線と一致している。このため、導線パターンで発生する磁束は、強くなるが、導線パターンと導線パターンとの間では、磁束を発生しない。つまり、合成の磁束密度に分布バラツキが生じる。言い換えれば、特許文献2に記載のセンサ用コイルでは、任意の層の導線パターンの中心軸と隣接層の導線パターンの中心軸とが一致しないので、合成磁束密度の和は、任意の層の導線パターンの最大磁束密度と隣接層の導線パターンの最大磁束密度との和にはならない。このことは、検知対象物の大きさが小さいときには、問題となりやすい。
(Comparative Example 1)
In the
これに対して、前記第1実施形態の検知用コイル50は、導線パターンL1,L2,L3,L4の中心線C1,C2,C3,C4がズレているので、合成の磁束密度の分布バラツキが少ない。また、導線パターンL1,L2,L3,L4の中心軸Pが一致するので、その中心軸Pでの合成磁束密度は、導線パターンL1,L2,L3,L4の中心軸Pでの磁束密度の和になる。つまり、検知用コイル50は、磁束密度が均一なので、検知対象物が小さくても構わない。
On the other hand, in the
(比較例2)
前記第1実施形態の検知用コイル50は、多層基板に巻線を形成していたが、リード線を複数回、巻回した柱状コイル(角柱状コイルや円柱状コイル)(不図示)とすることもできる。柱状コイルは、多層基板よりも軸方向に長くすることができるので、巻数を増加させて、センサ感度を高めることができる。
(Comparative Example 2)
The
柱状コイルに対して、第1実施形態の検知用コイル50は、薄い多層基板に形成されているので、巻線密度がプリント基板のデザインルールで制限されてしまう。つまり、検知用コイル50は、柱状コイルよりも自己インダクタンスが少なくなり、検出感度が少なくなってしまう。このため、検知用コイル50は、巻数を増加させるために、導線パターンL1,L2,L3,L4のパターン幅D1を最小パターン幅に設定し、パターン間隔D2を最小パターン間隔にしている。一般に、最小パターン幅と最小パターン間隔とは、等しいので、検知用コイル50は、D1=D2にしている。
Since the
(第2実施形態)
前記第1実施形態の変位センサ100は、周波数の変化を検出したが、電圧振幅又は電流振幅の変化を検出することもできる。
(Second Embodiment)
Although the
図8は、本発明の第2実施形態である変位センサの構成図である。
変位センサ101は、検知ローラ80と、検知用コイル50と、共振コンデンサ65と、発振回路60と、A/D変換部75と、制御部90とを備え、発振回路60には、電圧電流センサ61を有する。
FIG. 8 is a configuration diagram of a displacement sensor according to a second embodiment of the present invention.
The
発振回路60は、第1実施形態と同様に、検知用コイル50と共振コンデンサ65との直列回路を用いて発振する。この直列回路の両端電圧を共振電圧Vとし、電流を共振電流I1としたとき、検知ローラ80の位置が変化すると、渦電流I2の大きさが変化し、等価抵抗rが変化する。また、第1実施形態と同様に、漏れインダクタンスLeも変化する。つまり、共振電流I1による磁束の一部が渦電流I2による磁束で打ち消される。
The
結果的に、検知ローラ80の位置変化により、検知用コイル50及び共振コンデンサ65の直列回路の等価インピーダンスが変化する。したがって、発振回路60は、共振電流I1の振幅|I1|が変化する。なお、発振回路60は、検知用コイル50と共振コンデンサ65との並列回路を用いて発振させれば、共振電圧Vの振幅|V|が変化する。また、発振回路60は、振幅条件を満たして発振するので、共振電圧Vの振幅|V|及び共振電流I1の振幅|I1|の他方も変化する。電圧電流センサ61は、共振電圧V又は共振電流I1を検出する。
As a result, the equivalent impedance of the series circuit of the
A/D変換部75は、発振回路60の共振電圧Vの大きさ|V|や共振電流I1の大きさ|I1|をA/D変換する。制御部90は、A/D変換部75の変換結果を用いて、共振電圧Vの大きさ|V|の変化や共振電流I1の大きさ|I1|の変化を演算し、検知ローラ80の位置変化を算出する。
The A / D conversion unit 75 A / D-converts the magnitude | V | of the resonance voltage V of the
検知用コイル50は、柱状コイルよりも巻数が少ないので、自己インダクタンスが柱状コイルよりも小さい。そのため、変位センサ101は、共振電圧Vの大きさ|V|の変化や共振電流I1の大きさ|I1|の変化が小さくなる。これに対して、前記第1実施形態の変位センサ100は、周波数を測定するので、共振電圧Vの大きさ|V|の変化や共振電流I1の大きさ|I1|の変化が小さくても、ノイズの影響が少ない。
Since the
(第3実施形態)
前記第1,2実施形態では、検知用コイル50と共振コンデンサ65との直列回路を発振させたが、検知用コイル50に所定の高周波電圧Vを印加し、電流I1を検出しても構わない。
(Third Embodiment)
In the first and second embodiments, the series circuit of the
図9は、本発明の第3実施形態である変位センサの構成図である。
変位センサ102は、検知ローラ80と、検知用コイル50と、高周波電源回路66と、A/D変換部75と、制御部90とを備え、高周波電源回路66は、電圧電流センサ61を有する。
高周波電源回路66は、検知用コイル50に所定の高周波電圧Vを印加し、高周波電力を供給する高周波電圧源である。これにより、検知用コイル50に高周波電流I1が流れる。前記第2実施形態と同様に、渦電流I2による等価抵抗r及び漏れインダクタンスLeが変化する。つまり、検知用コイル50の等価インピーダンスが変化するので、高周波電流I1が変化する。
FIG. 9 is a configuration diagram of a displacement sensor according to a third embodiment of the present invention.
The
The high-frequency
A/D変換部75は、高周波電流I1の振幅|I1|をA/D変換する。制御部90は、A/D変換部75の変換結果を用いて、高周波電流I1の振幅|I1|の変化を演算し、検知ローラ80の位置変化を算出する。なお、高周波電源回路66は、高周波電圧Vを検知用コイル50に印加する代わりに、高周波電流I1を検知用コイル50に流し、電圧電流センサ61が高周波電圧Vを検出しても構わない。
The A / D conversion unit 75 A / D-converts the amplitude | I1 | of the high-frequency current I1. The
(第1変形例)
図10は、本発明の第1変形例であるセンサ用コイルの断面図を示したものであり、ずらし量をD1/2にしたものである。
前記実施形態と同様に、導線パターンL1(M)と導線パターンL2(M)とが重畳し、導線パターンL2(M)と導線パターンL3(M)とが重畳し、導線パターンL3(M)と導線パターンL4(M)とが重畳している。さらに、導線パターンL4(M−1)と導線パターンL1(M)とが重畳し、導線パターンL4(M+1)と導線パターンL1(M)とが重畳している。
(First modification)
FIG. 10 shows a cross-sectional view of the sensor coil which is the first modification of the present invention, and the shift amount is D1 / 2.
Similar to the above embodiment, the lead wire pattern L1 (M) and the lead wire pattern L2 (M) are superimposed, and the lead wire pattern L2 (M) and the lead wire pattern L3 (M) are overlapped with the lead wire pattern L3 (M). The lead wire pattern L4 (M) is superimposed. Further, the lead wire pattern L4 (M-1) and the lead wire pattern L1 (M) are superposed, and the lead wire pattern L4 (M + 1) and the lead wire pattern L1 (M) are superposed.
(第2変形例)
また、平面図を省略するが、図7の概略端面図において、最外周(第1周)の導線パターン(L1(1),L2(1),L3(1),L4(1))と、第2周の導線パターン(L1(2),L2(2),L3(2),L4(2))と、・・・、第M周の導線パターン(L1(M),L2(M),L3(M),L4(M))と、・・・、最内周(第Z周)の導線パターン(L1(Z),L2(Z),L3(Z),L4(Z))との各々は、一部が切断された矩形状(例えば、正方形状)に形成されているものとする。
(Second modification)
Further, although the plan view is omitted, in the schematic end view of FIG. 7, the lead wire patterns (L1 (1), L2 (1), L3 (1), L4 (1)) on the outermost circumference (first circumference) are shown. The lead wire pattern of the second circumference (L1 (2), L2 (2), L3 (2), L4 (2)) and ..., The lead wire pattern of the Mth circumference (L1 (M), L2 (M), L3 (M), L4 (M)) and ..., the innermost (Zth) lead wire pattern (L1 (Z), L2 (Z), L3 (Z), L4 (Z)) It is assumed that each is formed in a rectangular shape (for example, a square shape) in which a part is cut off.
ここで、最外周(第1周)の導線パターン(L1(1),L2(1),L3(1),L4(1))をスルーホール53で直列接続し、第2周の導線パターン(L1(2),L2(2),L3(2),L4(2))をスルーホール53で直列接続し、第M周の導線パターン(L1(M),L2(M),L3(M),L4(M))をスルーホール53で直列接続し、最内周(第Z周)の導線パターン(L1(Z),L2(Z),L3(Z),L4(Z))をスルーホール53で直列接続し、これらZ個のコイルをさらに直列接続しても構わない。このときには、検知用コイル50の導線パターンは、全体として、外周から内周に向かうにつれて大きさが小さくなる雷紋状(稲妻紋状)に形成されている。
Here, the outermost peripheral (first round) lead wire pattern (L1 (1), L2 (1), L3 (1), L4 (1)) is connected in series by a through
(第3変形例)
図11は、本発明の第3変形例であるセンサ用コイルの平面図である。
前記各実施形態の検知用コイルは、雷紋状の導線パターンであったが、渦巻状の導線パターンにすることもできる。図10の検知用コイル10は、中心軸Pからの距離aが角度に応じて変化する導線パターンを多層基板に形成している。なお、検知用コイル10は、前記第1実施形態の検知用コイル50と同様に、隣接層での導線パターンも中心線をずらして形成されている。
(Third modification example)
FIG. 11 is a plan view of a sensor coil which is a third modification of the present invention.
The detection coil of each of the above-described embodiments has a thunder-patterned wire pattern, but a spiral-shaped wire pattern can also be used. The
因みに、電流Iが流れる半径aの円形コイルの中心軸上であって、中心からzの点での磁界H(z)は、
H(z)=a2I/(2(a2+z2)3/2)[A/m]
である。検知用コイル10の磁界は、円形コイルの半径aを変えたものの重ね合わせに略等しい。
Incidentally, the magnetic field H (z) on the central axis of the circular coil having the radius a through which the current I flows and at the point z from the center is
H (z) = a 2 I / (2 (a 2 + z 2 ) 3/2 ) [A / m]
Is. The magnetic field of the
10 検知用コイル
13 搬送路
14 鑑別搬送路
50 検知用コイル(センサ用コイル)
60 発振回路
61 電流センサ
65 共振コンデンサ
66 高周波電源回路
70 周波数カウンタ
75 A/D変換部(振幅変換部)
80 検知ローラ
90 制御部
100,101,102 変位センサ
110 基準ローラ
120 厚みセンサ
200 紙幣取扱部
300 制御装置
1000 自動取引装置
P 中心軸
L1,L2,L3,L4 導線パターン
C1,C2,C3,C4 中心線
10
60
80
Claims (10)
前記第1コイルの導線パターンの中心線は、前記第1コイル及び前記第2コイルの軸方向に見たとき、前記第2コイルの導線パターンの中心線と、前記第2コイルと同一層で隣接する何れかの導線パターンの中心線との間に配置している
ことを特徴とするセンサ用コイル。 A sensor coil in which a first coil formed on any layer of a multilayer board and a second coil coaxially formed on an adjacent layer are connected.
The center line of the lead wire pattern of the first coil is adjacent to the center line of the lead wire pattern of the second coil in the same layer as the second coil when viewed in the axial direction of the first coil and the second coil. A coil for a sensor, characterized in that it is arranged between the center line of any of the lead wire patterns.
前記第1コイルの導線パターンと、前記第2コイルの導線パターンの何れか一方とは、前記第1コイル及び前記第2コイルの軸方向に見たとき、幅方向の一部が重なる
ことを特徴とするセンサ用コイル。 The sensor coil according to claim 1.
One of the wire pattern of the first coil and the wire pattern of the second coil is characterized in that a part of the width direction overlaps when viewed in the axial direction of the first coil and the second coil. Coil for the sensor.
前記導線パターンの幅と、同一層で隣接する導線パターンとの間隔とは、略等しい
ことを特徴とするセンサ用コイル。 The sensor coil according to claim 1.
A coil for a sensor, characterized in that the width of the lead wire pattern and the distance between adjacent lead wire patterns in the same layer are substantially equal.
前記多層基板は、N(Nは3以上の自然数)層基板であり、
前記第1コイルの導線パターンの中心線と前記第2コイルの導線パターンの中心線との間隔の(N−1)倍は、前記導線パターンの幅又は間隔に略等しい
ことを特徴とするセンサ用コイル。 The sensor coil according to claim 3.
The multilayer board is an N (N is a natural number of 3 or more) layer board.
For a sensor, (N-1) times the distance between the center line of the lead wire pattern of the first coil and the center line of the lead wire pattern of the second coil is substantially equal to the width or spacing of the lead wire pattern. coil.
前記導線パターンの幅は、各層で略等しく、
前記第1コイルの導線パターンの側縁部は、前記第1コイル及び前記第2コイルの軸方向に見たとき、前記第2コイルの導線パターンの側縁部と同一層で隣接する導線パターンの側縁部の間に、配置している
ことを特徴とするセンサ用コイル。 The sensor coil according to claim 1.
The width of the lead pattern is approximately equal for each layer,
The side edge portion of the lead wire pattern of the first coil is the same layer as the side edge portion of the lead wire pattern of the second coil when viewed in the axial direction of the first coil and the second coil. A sensor coil characterized by being placed between the side edges.
前記第1コイル及び前記第2コイルは、渦巻状又は雷紋状に形成されている
ことを特徴とするセンサ用コイル。 The sensor coil according to any one of claims 1 to 5.
The first coil and the second coil are sensor coils characterized in that they are formed in a spiral shape or a thunder pattern.
前記金属に近接配置されたセンサ用コイルと、
前記センサ用コイルと直列接続又は並列接続された共振用コンデンサと、
前記センサ用コイルと前記共振用コンデンサとの組合せ回路を用いて発振する発振回路と、
前記センサ用コイルに流れる高周波電流又は前記センサ用コイルに印加される高周波電圧の周波数を検出する周波数カウンタとを備え、
前記センサ用コイルは、多層基板の何れかの層に形成された第1コイルと隣接する層に同軸状に形成された第2コイルとが連結されており、
前記第1コイルの導線パターンの中心線は、前記第1コイル及び前記第2コイルの軸方向に見たとき、前記第2コイルの導線パターンの中心線と前記第2コイルと同一層で隣接する導線パターンの中心線との間に、配置している
ことを特徴とする変位センサ。 A displacement sensor that detects the displacement of metal
The sensor coil placed close to the metal and
A resonance capacitor connected in series or in parallel with the sensor coil,
An oscillation circuit that oscillates using a combination circuit of the sensor coil and the resonance capacitor,
It is provided with a frequency counter for detecting the frequency of the high frequency current flowing through the sensor coil or the high frequency voltage applied to the sensor coil.
The sensor coil is connected to a first coil formed on any layer of a multilayer substrate and a second coil coaxially formed on an adjacent layer.
The center line of the lead wire pattern of the first coil is adjacent to the center line of the lead wire pattern of the second coil in the same layer as the second coil when viewed in the axial direction of the first coil and the second coil. A displacement sensor characterized in that it is placed between the center line of the lead wire pattern.
前記金属に近接配置されたセンサ用コイルと、
前記センサ用コイルと直列接続又は並列接続された共振用コンデンサと、
前記センサ用コイルと前記共振用コンデンサとの組合せ回路を用いて発振する発振回路と、
前記センサ用コイルに流れる高周波電流又は前記センサ用コイルに印加される高周波電圧を検出する電圧電流センサとを備え、
前記センサ用コイルは、多層基板の何れかの層に形成された第1コイルと隣接する層に同軸状に形成された第2コイルとが連結されており、
前記第1コイルの導線パターンの中心線は、前記第1コイル及び前記第2コイルの軸方向に見たとき、前記第2コイルの導線パターンの中心線と、前記第2コイルと同一層で隣接する導線パターンの中心線との間に配置している
ことを特徴とする変位センサ。 A displacement sensor that detects the displacement of metal
The sensor coil placed close to the metal and
A resonance capacitor connected in series or in parallel with the sensor coil,
An oscillation circuit that oscillates using a combination circuit of the sensor coil and the resonance capacitor,
A voltage-current sensor that detects a high-frequency current flowing through the sensor coil or a high-frequency voltage applied to the sensor coil is provided.
The sensor coil is connected to a first coil formed on any layer of a multilayer substrate and a second coil coaxially formed on an adjacent layer.
The center line of the lead wire pattern of the first coil is adjacent to the center line of the lead wire pattern of the second coil in the same layer as the second coil when viewed in the axial direction of the first coil and the second coil. A displacement sensor characterized in that it is placed between the center line of the conducting wire pattern.
前記金属に近接配置されたセンサ用コイルと、
前記センサ用コイルに高周波電力を供給する高周波電源と、
前記センサ用コイルに流れる高周波電流又は前記センサ用コイルに印加される高周波電圧を検出する電圧電流センサとを備え、
前記センサ用コイルは、多層基板の何れかの層に形成された第1コイルと隣接する層に同軸状に形成された第2コイルとが連結されており、
前記第1コイルの導線パターンの中心線は、前記第1コイル及び前記第2コイルの軸方向に見たとき、前記第2コイルの導線パターンの中心線と、前記第2コイルと同一層で隣接する導線パターンの中心線との間に、配置している
ことを特徴とする変位センサ。 A displacement sensor that detects the displacement of metal
The sensor coil placed close to the metal and
A high-frequency power supply that supplies high-frequency power to the sensor coil,
A voltage-current sensor that detects a high-frequency current flowing through the sensor coil or a high-frequency voltage applied to the sensor coil is provided.
The sensor coil is connected to a first coil formed on any layer of a multilayer substrate and a second coil coaxially formed on an adjacent layer.
The center line of the lead wire pattern of the first coil is adjacent to the center line of the lead wire pattern of the second coil in the same layer as the second coil when viewed in the axial direction of the first coil and the second coil. A displacement sensor characterized in that it is placed between the center line of the conducting wire pattern.
前記厚みセンサは、多層基板の何れかの層に形成された第1コイルと隣接する層に同軸状に形成された第2コイルとが連結されたセンサ用コイルを有し、
前記センサ用コイルは、前記検知ローラに近接配置されており、
前記第1コイルの導線パターンの中心線は、前記第1コイル及び前記第2コイルの軸方向に見たとき、前記第2コイルの導線パターンの中心線と、前記第2コイルと同一層で隣接する導線パターンの中心線との間に配置している
ことを特徴とする自動取引装置。 An automated teller machine having a thickness sensor that detects the thickness of paper sheets inserted between the reference roller and the detection roller.
The thickness sensor has a sensor coil in which a first coil formed on any layer of a multilayer substrate and a second coil coaxially formed on an adjacent layer are connected.
The sensor coil is arranged close to the detection roller.
The center line of the lead wire pattern of the first coil is adjacent to the center line of the lead wire pattern of the second coil in the same layer as the second coil when viewed in the axial direction of the first coil and the second coil. An automated teller machine characterized in that it is placed between the center line of the lead wire pattern.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019105585A JP2020198051A (en) | 2019-06-05 | 2019-06-05 | Sensor coil, displacement sensor, and automatic transaction device |
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