JPH0631570Y2 - 材質選別回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、電話機や自動販売機等に投入されるコイン等
の材質が所定の材質を有しているか否か選別するための
材質選別回路に関する。

［従来の技術］ 電話機や自動販売機等に投入されるコイン等が本物か偽
物であるかを選別する場合、このコイン等の材質が所定
の材質を有しているか否かを判別し、所定の材質を有し
ていない場合には偽物のコインであると簡単に判別する
方法が用いられている。

この材質の判別を電気的に行うには、入力コイルと出力
コイルの間にこの判別すべき被測定物を介在させ、入力
コイルと出力コイルとの間に生じる相互インダクタンス
の変化を捉えればよい。

しかしてこのような原理に基づく従来の材質選別回路の
構成を第２図に基づいて説明する。

第２図において、検出コイル１は入力コイル１１と出力
コイル１２とを有していて、この入力コイル１１と出力
コイル１２との間にコイン１３が介在されている。

一方コレクタが電源のプラス端子に接続されるトランジ
スタＴｒのエミッタとアースの間には抵抗Ｒが接続され
ていて、このトランジスタのエミッタと抵抗Ｒ_０の接続
点はコンデンサＣ_１を介して前記検出コイル１の入力コ
イル１１のプラス側端子１１ａに接続されている。

このコンデンサＣ_１と入力コイル１１のプラス側端子１
１ａの接続点とアース間すなわち検出コイル１の入力コ
イル１１と並列にコンデンサＣ_２が接続されている。

また検出コイル１の出力コイル１２のプラス側端子１２
ａは増幅器２に接続され、この増幅器２の出力は整流回
路３を介して比較器４１，４２に入力され、この比較器
４１，４２の出力は判定回路５に入力されている。

このように構成された従来の材質選別回路の動作を次に
説明する。

まずトランジスタＴｒのベースに入力信号としてサイン
波形の交流信号を入力すると、この交流信号が抵抗Ｒ_０
の両端に発生する。

この抵抗Ｒ_０の両端に発生した交流信号はコンデンサＣ
_１を介して、検出コイル１の入力コイル１１と、入力コ
イル１１と並列接続されたコンデンサＣ_２の接続点に入
力される。

この検出コイル１の出力コイル１２の出力は増幅器２に
よって増幅され、この増幅された出力コイル１２の出力
は比較器４１，４２によって予め設定された設定電圧と
比較される。ここにおいて、上限用の設定電圧と上記増
幅された出力コイル１２の出力とを比較する第１の比較
器４１と、下限用の設定電圧と上記増幅された出力コイ
ル１２の出力とを比較する第２の比較器４２とを設け、
基準となるコインを検出コイル１に介在させたとき、増
幅器２から出力される出力電圧に対して許容しうる範囲
内の電圧を上限用設定電圧及び下限用設定電圧として設
定しておけば、この許容範囲外の出力電圧が増幅器２か
ら出力されたとき、判定回路５は検出コイル１に介在さ
れるコインは材質が異なるすなわち偽物のコインである
と選別できることになる。

［考案が解決しようとする問題点］ しかして従来の材質選別回路においてはトランジスタＴ
ｒとＲ_０により構成された、信号源インピーダンスの低
い、エミッタホロア回路により入力コイル１１に交流信
号を加えていたために次のような問題点を生じていた。
まず、信号源インピーダンスの低いエミッタホロア回路
により入力コイル１１に交流信号を加えていた為に第３
図（１），（２），（３）のように、コイルの姿勢が変
化しても入力コイル１１の両端に加わる交流信号の電圧
は変化しない。しかし、コインが出力コイル１２に近づ
くほど、出力コイルのインダクタンスが小さくなるので
出力コイルから出力される交流信号の電圧は小さくなっ
てしまう。すなわち、同じコインを検出コイルに入れて
もコインの姿勢が変わると出力コイルからの出力電圧が
変化してしまう為、高精度な選別を行うことができなか
った。

また、コイル１１は、エミッタホロア回路により駆動し
ていたので、Ｓ／Ｎ比を上げるためには、２４Ｖという
高い電源電圧を必要としていた。しかし、判定回路５で
使用している電源は、５Ｖ電源なので、別の電源を必要
としていた。

また抵抗Ｒ_０によって電力が消費されるため抵消費電力
化を図ることができなかった。

またトランジスタＴｒのベースに印加する入力信号はサ
イン波形の交流信号でなければならず、このためのサイ
ン波形を発生する発振回路を必要としていた。

ところで、上述した材質選別回路とは別に、投入された
コインが本物か偽物であるかを選別する装置として、特
開昭５４−１２６００号公報に開示されたコイン識別装
置がある。

このコイン識別装置は、同一通路における２つの試験に
よって多くのコインの識別を行っている。

その構成について説明すると、第１試験手段は、試験し
ようとするコインの通路の両側に相対して配設された送
信コイルおよび受信コイルと、送信コイルに接続された
正弦波発生器と、コインあるいはその他の物体が存在す
るときに、送信コイルに与えられた信号に対する受信コ
イルに誘導された信号の位相変位を示す出力を提供する
受信コイルに接続された手段とを備えて構成されてい
る。

第２試験手段は、コインの通路の両側で向かい合わせに
配設された送信コイルおよび受信コイルと、反復性急転
フラックス変化を与えるための矩形波電流発生器による
信号発生器と、受信コイルに並列接続されて急転フラッ
クス変化が生じてから受信コイルを短絡し、所定時間遅
延後に短絡を解除して受信コイルに電圧パルス（スパイ
ク）を誘導するトランジスタと、受信コイルに誘導され
た電圧パルスに応答して出力信号を提供する振幅応答手
段とを備えて構成されている。

上述した構成において、第１試験手段からの位相変位を
示す出力は、プロセサ自身の参照テーブルと比較され
る。プロセサはこの比較によりいま試験されているコイ
ンが複数の有効コイン識別のうちの１つであると同定し
たときに第２試験手段を適当なものに適合させ、第１試
験手段による位相変位の検出に基づいて投入されたコイ
ンの識別を行う。その際、第２試験手段では、第１試験
手段により有効コイン識別が認識されたことに基づいて
受信コイルから一定の電圧パルス振幅が得られるように
遅延時間の調整を行っている。

しかしながら、上述したコイン識別装置において、上記
の２つの試験を行うためには、コインの片面がチャネル
の平坦な底に対して常に並行してチャネルを通過するよ
うに、バック・プレートを垂直方向に対してわずかに傾
いて取り付ける必要があった。

このため、バック・プレートを直立して配設した場合に
は、第３図の（１）乃至（３）に示すようにコインの姿
勢に変化が生じ、上述した第２図に示す材質選別回路と
同様に、２つの試験による正確なコイン選別を行うこと
ができなかった。

そこで本考案は上述問題点に鑑み、コインの姿勢が変化
しても、高精度なコイン選別が行え、かつトランジスタ
Ｔｒのコレクタにかける電源電圧を通常使用する５Ｖの
電源電圧で済ませて各部の電源電圧を共通化でき、かつ
トランジスタのベースに入力する入力信号を比較器の比
較に基づいて被測定物の材質を選別するときに用いるマ
イクロコンピュータ等の判定回路に用いられるクロック
信号等の矩形波を利用できるようにし、更に電力消費の
少ない材質選別回路を実現させることを目的としてい
る。

［問題点を解決するための手段］ このため本考案は入力コイル１１と出力コイル１２とを
有する検出コイル１と、 前記入力コイルと出力コイルとの間に被測定物１３が介
在するときの出力コイルから出力される出力電圧を所定
の設定電圧と比較する比較器４１，４２と、 矩形波のタイミングによる該比較器の比較結果に基づい
て前記被測定物の材質を選別する判定回路５と、 前記検出コイル、比較器および判定回路に同一の電源電
圧を供給する電源９と、 前記入力コイルの両端に並列に接続され、該入力コイル
とともに共振回路を構成するコンデンサＣ_３と、 該コンデンサに直列に接続され、前記被測定物が前記入
力コイルと出力コイルとの間で位置変化したときの出力
コイルからの出力電圧の変化が最も少ない値に選択的に
設定された抵抗Ｒ_１と、 該抵抗と前記判定回路との間に直列に接続され、該判定
回路からの矩形波の印加により前記抵抗を介して前記検
出コイルに入力電圧を印加するトランジスタＴｒとを備
えたことを特徴としている。

また前記出力コイル１２の巻数は前記入力コイル１１の
巻数より多くなっていることを特徴としている。

［作用］ 検出コイル１の入力コイル１１とこの入力コイルに並列
に接続されたコンデンサＣ_３によってＬＣ共振回路を形
成し、このＬＣ共振回路に直列に接続されたトランジス
タのベースに入力信号として被測定物の材質を選別する
ときに用いられる矩形波が判定回路より印加されると、
入力コイルの両端には、ＬＣ共振回路により矩形波の高
調波成分が除去された信号が加えられる。ここでコイン
１３が第３図（１）のごとくコイル１１に近づくと、コ
イル１１のインダクタンスが小さくなる。コイル１１と
コンデンサＣ_３による並列回路と直列に抵抗Ｒ_１が接続
されているため信号源インピーダンスが高くなり、コイ
ル１１のインダクタンスが小さくなると、コイル１１の
両端に加わる信号の電圧は小さくなる。一方、コイル１
２の両端に誘導する信号の電圧はコイン１３が第３図
（３）から（１）へ移動するほどインダクタンスは大き
くなり、誘導電圧もそれにつれて大きくなる。すなわ
ち、コインが第３図（１）の位置に近づくほど、コイル
１１の両端に加わる電圧は小さくなり、コイル１２に誘
導する信号の電圧は大きくなるため、互いに電圧変化が
相殺する方向に作用する。Ｒ_１の抵抗値が大きくなるほ
どコイル１１のインダクタンス変化に対するコイル１１
の両端に加わる電圧の低下量は大きくなる。Ｒ_１の抵抗
値をパラメータにして、第３図の（１），（２），
（３）のコイン位置変化をさせた場合のコイル１２から
出力される電圧の変化を示したのが第４図である。

この第４図について説明すると、まず、コイン１３がコ
イル１１に近い第３図の（１）の状態では、第４図の
（イ），（ロ），（ハ）の順にＲ_１の抵抗値が０から大
きくなるに連れてコイル１２から出力される電圧が小さ
くなる。また、コイン１３がコイル１２に近い第３図の
（３）の状態では、Ｒ_１の抵抗値が０から大きくなるに
連れてコイル１２から出力される電圧が大きくなる。

これに対して、コイン１３がコイル１１とコイル１２の
中心に位置する第３図の（２）の状態では、Ｒ_１の抵抗
値を０から大きくして変化させても、コイル１２から出
力される電圧はＲ_１の抵抗値によらず常に一定である。

このことから、コイン１３がコイル１１またはコイル１
２のいずれかに近い状態のときに、Ｒ_１の抵抗値によっ
てコイル１２から出力される電圧が変化することがわか
る。

したがって、第３図の（１），（２），（３）の全ての
位置でコイル１２から出力される電圧変化が最も少ない
Ｒ_１の抵抗値の変化をえらべば（第４図の（ロ）に示す
値）、コインの姿勢によるコイル１２から出力電圧の変
化がきわめて小さくできる。そのために高精度なコイン
選別が可能となる。

また、ＬＣ共振回路に印加する電源電圧が少さくても、
ＬＣ共振回路のＬのＱにより、検出コイル１１の両端に
は電源電圧より大きな電圧が誘導電圧として発生する。
さらに、出力コイルの巻数を入力コイルの巻数より大き
くしているので出力コイルからの出力電圧は、従来の材
質選別回路の増幅器からの出力電圧と同程度とすること
ができる。

［実施例］ 以下図面に基づいて本考案の実施例を説明する。第１図
は本考案にかかる材質選別回路を示す回路図である。

第１図において、検出コイル１の入力コイル１１にはコ
ンデンサＣ_３が並列に接続されていて、この入力コイル
１１とコンデンサＣ_３で共振回路が構成されている。こ
の共振回路のアース側端子との間には直列に抵抗Ｒ_１と
トランジスタＴｒが接続されている。トランジスタＴｒ
のベースには判定回路５の基準クロックパルスが印加さ
れている。

また検出コイル１の出力コイル１２のプラス側端子は第
１の比較器４１のマイナス側入力端子４１ａと第２の比
較器４２のマイナス側入力端子４２ａ入力端子に接続さ
れ、検出コイル１の出力コイル１２のマイナス側端子は
アースに接続されている。

この第１の比較器４１の出力は第１の並列接続された抵
抗Ｒ_７と第１の平滑コンデンサＣ_４からなる第１の平滑
回路６１を介して判定回路５に入力されている。

同様に第２の比較器４２の出力は並列接続された第２の
平滑抵抗Ｒ_８と第２の平滑コンデンサＣ_５からなる第２
の平滑回路６２を介して判定回路５に入力されている。

一方電源９とアース間には第１、第２、第３の分圧抵抗
Ｒ_３，Ｒ_４，Ｒ_５からなる直列回路が接続されていて、
この直列接続された第１、第２の分圧抵抗Ｒ_３，Ｒ_４の
接続点は第１の比較器４１のプラス側入力端子４１ｂに
接続され、第２、第３の分圧抵抗Ｒ_４，Ｒ_５の接続点は
第２の比較器のプラス側入力端子４２ｂに接続されてい
る。

なお、上記回路構成においては、検出コイル１の出力コ
イル１２の巻数を入力コイル１１の巻数よりも多くして
出力コイル１２の出力電圧を高く設定し、従来必要とし
た増幅器を除去するようにしてある。また第１、第２の
比較器４１，４２は入力インピーダンスが高いオープン
コレクタ形のものを用いている。

このように構成された本考案の材質選別回路の作用を次
に説明する。

まずトランジスタＴｒのベースに判定回路５から出力さ
れる基準クロックパルス信号を入力すると、検出コイル
１の入力コイル１１とコンデンサＣ_３で構成される共振
回路により矩形波の高調波成分が除去された信号が入力
コイル１１の両端に現われる。

この信号は相互誘導によって検出コイル１の出力コイル
に伝達され、第１、第２の比較器４１，４２に入力され
ている。

出力コイル１２から出力される電圧を調整電圧Ｖ_１とな
るように定めると、第１の比較器４１は出力コイル１２
からの出力電圧が上限用設定レベル電圧より高いときＬ
レベルの信号を出力し、そうでないときはＨレベルの信
号を出力するのでこの出力を第１の平滑回路６１で平滑
すると正または負の電圧が第１の平滑回路６１から判定
回路５に入力される。

また同様に第２の比較器４２は出力コイル１２からの出
力電圧が下限用設定レベル電圧より高いときＬレベルの
信号を出力し、そうでないときはＨレベルの信号を出力
するのでこの出力を第２の平滑回路６２で平滑すると正
または負の電圧が第２の平滑回路６２から判定回路５に
入力される。

ここにおいて判定回路５は第１の平滑回路６１から入力
される電圧が正、第２の平滑回路６２から入力される電
圧が負のとき、検出コイル１に介在された被測定物は所
定の材質を有すると判定し、そうでないときは所定の材
質を有していないと判定する。

これによって例えば材質の異なる偽物のコイン等が電話
機等に投入された場合には簡単にこの偽物のコインを選
別することが可能となる。

［考案の効果］ 以上述べたように本考案にかかる材質選別回路におい
て、コンデンサに直列に接続された抵抗は、被測定物が
入力コイルと出力コイルとの間で位置変化したときの出
力コイルからの出力電圧の変化が最も少ない値に選択的
に設定されるので、コインの姿勢が変化しても、このコ
インの姿勢差に影響されることなく高精度なコイン選別
が行える。

電源電圧が低くても、ＬＣ共振回路の両端には高い誘導
電圧が発生するので、低い電源電圧を利用することが可
能となり、トランジスタＴｒのコレクタにかける電源電
圧を通常使用する５Ｖの電源電圧で済ませて各部の電源
電圧を共通化でき、別途高い電圧の電源を設ける必要が
なくなる。

トランジスタのベースに入力する入力信号を比較器の比
較に基づいて被測定物の材質を選別するときのマイクロ
コンピュータ等の判定回路に用いられるクロック信号等
の矩形波が利用できるので、従来のようにサイン波形の
交流信号を出力する発振回路を別途設ける必要がなくな
る。

従来のエミッタ抵抗が必要なくなるので、電力消費が少
なくなる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案にかかる材質選別回路を示す回路図、第
２図は従来の材質選別回路を示す回路図である。第３図
は、コインの姿勢を示す図、第４図は、Ｒ_１の抵抗値を
パラメータにした時、コインの姿勢に対するコイル１２
から出力される電圧変化を示す図である。 １……検出コイル、１１……入力コイル、１２……出力
コイル、４１……第１の比較器、４２……第２の比較
器、Ｔｒ……トランジスタ、Ｃ_３……コンデンサ、Ｒ_１
……抵抗。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】入力コイル（１１）と出力コイル（１２）
   とを有する検出コイル（１）と、 前記入力コイルと出力コイルとの間に被測定物（１３）
   が介在するときの出力コイルから出力される出力電圧を
   所定の設定電圧と比較する比較器（４１，４２）と、 矩形波のタイミングによる該比較器の比較結果に基づい
   て前記被測定物の材質を選別する判定回路（５）と、 前記検出コイル、比較器および判定回路に同一の電源電
   圧を供給する電源（９）と、前記入力コイルの両端に並
   列に接続され、該入力コイルとともに共振回路を構成す
   るコンデンサ（Ｃ_３）と、 該コンデンサに直列に接続され、前記被測定物が前記入
   力コイルと出力コイルとの間で位置変化したときの出力
   コイルからの出力電圧の変化が最も少ない値に選択的に
   設定された抵抗（Ｒ_１）と、 該抵抗と前記判定回路との間に直列に接続され、該判定
   回路からの矩形波の印加により前記抵抗を介して前記検
   出コイルに入力電圧を印加するトランジスタ（Ｔｒ）と
   を備えたことを特徴とする材質選別回路。
2. 【請求項２】前記出力コイル（１２）の巻数は前記入力
   コイル（１１）の巻数より多くなっていることを特徴と
   する実用新案登録請求の範囲第１項記載の材質選別回
   路。