JP4349812B2 - 磁気センサ装置 - Google Patents
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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たものであって、前記感度調整部が、前記励磁回路に設けられた出力調整手段であり、前記フィードバック回路手段により前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、前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１にかかる磁気センサ装置では、前記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２にかかる磁気センサ装置では、上記請求項１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３にかかる磁気センサ装置では、上記請求項１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１または請求項２または請求項３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４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前記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たものであって、前記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４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５にかかる磁気センサ装置では、上記請求項４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５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６にかかる磁気センサ装置では、上記請求項４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６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。
また、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４における出力調整手段は、前記励磁回路又は検出回路に設けられたアッテネータ、ゲイン可変アンプ、電圧制御発振器のいずれかになされている。
【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：Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｅｄ Ａｍｐ．）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１にかかる磁気センサ装置は、上記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２にかかる磁気センサ装置は、上記請求項１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３にかかる磁気センサ装置は、上記請求項１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４にかかる磁気センサ装置は、上記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５にかかる磁気センサ装置は、上記請求項４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６にかかる磁気センサ装置は、上記請求項４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
７ ＰＩＤ制御回路（フィードバック制御回路）
【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たものであって、前記感度調整部が、前記励磁回路に設けられた出力調整手段であり、前記フィードバック回路手段により前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、前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１にかかる磁気センサ装置では、前記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２にかかる磁気センサ装置では、上記請求項１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３にかかる磁気センサ装置では、上記請求項１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１または請求項２または請求項３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４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前記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たものであって、前記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４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５にかかる磁気センサ装置では、上記請求項４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５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６にかかる磁気センサ装置では、上記請求項４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６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。
また、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４における出力調整手段は、前記励磁回路又は検出回路に設けられたアッテネータ、ゲイン可変アンプ、電圧制御発振器のいずれかになされている。
【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：Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｅｄ Ａｍｐ．）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１にかかる磁気センサ装置は、上記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２にかかる磁気センサ装置は、上記請求項１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３にかかる磁気センサ装置は、上記請求項１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４にかかる磁気センサ装置は、上記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５にかかる磁気センサ装置は、上記請求項４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６にかかる磁気センサ装置は、上記請求項４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
７ ＰＩＤ制御回路（フィードバック制御回路）
Claims (7)
- 磁気センサの磁性体コアに巻回された励磁コイルに励磁回路からの励磁電流を供給して励磁することにより磁束を発生させ、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磁束の変化に対応して、上記磁性体コアに巻回された検出コイルからの出力を変化させ、当該検出コイルの出力変化を検出回路により検出することによって、上記被検出体に関する各種の情報を取得するように構成された磁気センサ装置において、
上記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上記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たものであって、
前記感度調整部が、前記励磁回路に設けられた出力調整手段であり、
前記フィードバック回路手段により前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、
前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とを特徴とする磁気センサ装置。 - 上記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構成を有していることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ装置。
- 上記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構成を有していることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ装置。
- 磁気センサの磁性体コアに巻回された励磁コイルに励磁回路からの励磁電流を供給して励磁することにより磁束を発生させ、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磁束の変化に対応して、上記磁性体コアに巻回された検出コイルからの出力を変化させ、当該検出コイルの出力変化を検出回路により検出することによって、上記被検出体に関する各種の情報を取得するように構成された磁気センサ装置において、
前記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前記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たものであって、
上記感度調整部が、上記検出回路に設けられた出力調整手段であり、
上記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とを特徴とする磁気センサ装置。 - 上記フィードバック回路手段は、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とを特徴とする請求項４記載の磁気センサ装置。
- 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とを特徴とする請求項４記載の磁気センサ装置。
- 前記出力調整手段は、前記励磁回路又は検出回路に設けられたアッテネータ、ゲイン可変アンプ、電圧制御発振器のいずれかであることを特徴とする請求項１又は請求項４記載の磁気センサ装置。
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