JPH0810828Y2 - 自動平衡回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、料金収受機械の硬貨判別器などに用いられ
る自動平衡回路の改良に関する。

［従来の技術］ 高周波励磁された検出コイルの磁界中を硬貨が通過す
る時に生じる、検出コイルのインピーダンス変化を測定
して硬貨の種別又は真偽を判別する方法がある。

従来の装置の１例を第４図および第５図に示し、また
その作用を第６図によって説明する。

第４図に於て11は検出コイル、12は基準コイルであ
る。13は平衡回路、14は発振器でブリッジ回路15を構成
している。ブリッジ回路15の出力端Ｃ−Ｃ′の出力は、
検出コイルに硬貨がない状態で、平衡回路13を調整し
て、零に調整される。この状態で検出コイル11の磁界中
を硬貨が通過すると硬貨の形状電気特性に基づいて、検
出コイル11のインピーダンス変化に比例した出力電圧を
Ｃ−Ｃ′端に生じる。このブリッジ出力は増巾器16で増
巾され、位相検波器17,17′に送られる。位相検波器17,
17′の検波基準電圧は前記発振器14の発振位相を基準と
して、位相器18により同相（０相）とπ/2相に分けられ
た基準電圧が供給されている。従って被検波電圧である
ブリッジ出力電圧（増巾器16の出力）は、０相側の位相
検波器17には前記インピーダンス変化の同相成分（実数
成分）がπ/2相側の位相検波器17′にはπ/2相成分（虚
数成分）に比例した電圧Ｅ_xおよびＥ_yが検出される。こ
のＥ_x及びＥ_yの出力電圧は前記発振器14の高周波成分が
含まれているので、低域濾波器19,19′で濾波されて、
検出コイル１の硬貨通過による瞬間的な変化電圧は、直
流成分として検出される。

以上が硬貨判別の検出原理であるが、実用的には、前
記検出コイル１を含むブリッジ回路15は、硬貨のない状
態で出力端Ｃ−Ｃ′の出力は零に調整されているが、温
度変化などによるドリフトによって誤差電圧を生じる。
このドリフトは、硬貨の通過による瞬間的変化に比し、
十分緩慢に変化するので、その特徴を利用して、瞬間的
変化電圧のみ検出して、緩慢な変化電圧は、フィードバ
ック回路を介して自動的にバランスをとり常に出力を零
に保つ自動平衡回路20,20′が付加されている。

その具体例を第５図に示す。図中21は差動増巾器、ｍ
（ｍ′）は差動増巾器１の一方の入力、ｎ（ｎ′）は出
力である。出力側から積分回路22を介して差動増巾器21
の他方の入力に接続され、出力電圧が零に戻す方向にフ
ィールドバックがかけられている。この積分回路の時定
数Ｔ＝RiCiは前述の温度ドリフトの緩慢な速度変化にの
み追従する十分大きい時定数に調整されている。従って
ブリッジ出力にドリフトを生じても、自動平衡回路20,2
0′の入力m,m′まではドリフト電圧が残るが、出力端n,
n′は常に零に平衡が保たれる。

［考案が解決しようとする課題］ ところが従来の自動平衡回路では、硬貨検出による瞬
間的変化にはフィールドバックがかからないように、時
定数Ｔは十分大きく設定されるが、温度ドリフトの応答
性を考慮すると限界もあり、硬貨検出中の瞬間的変化で
も僅かではあるがフィードバックがかかっており硬貨通
過後に、これが復帰するまで（平衡がとれて出力が零に
戻るまで）余分な時間を要する。従って硬貨が速い時間
間隔で連続して投入されると、この残り電圧が蓄積さ
れ、硬貨の検出電圧に順次誤差が加算され遂に誤判別を
生じる問題があった。

これについて、第６図で補促説明をする。

第６図（Ａ）は硬貨の通過と前記自動平衡回路20（2
0′）の出力Ｘ（Ｙ）応答性を示す概念図である。点線
は破損の通過（上側矩形波）に伴う自動平衡回路入力側
ｍ（ｍ′）の波形であり、実線が出力側ｎ（ｎ′）の応
答波形であり、積分回路２でフィードバックがかかった
分だけ遅れを生じている。次の硬貨との時間間隔が十分
大きい場合は、自動平衡回路出力はこの間に零に復帰し
ているから次の硬貨の出力も零から立上るため、同じ硬
貨の１番目の出力も２番目の出力も振巾は一定で誤判別
されることはない。

ところが、硬貨が連続して相互の時間間隔が接近して
くると第６図（Ｂ）のごとく１番目の出力が十分零に戻
らないうちに、第２、第３番目の硬貨が通過すると点線
のごとく制御遅れの誤差電圧が順次蓄積されて、本来の
硬貨出力に加算されることになる。これが設定レベルを
越えると誤判別となる。図は判り易いように同一硬貨の
出力一定の連続した場合を示した。

［課題を解決するための手段］ 本考案は、有料道路の自動料金収受装置用硬貨判別器
の検出器出力ドリフト自動平衡回路において、負帰還回
路をもつ差動増巾器と、前記負帰還回路に挿入され、前
記差動増巾器の出力電圧レベルを外部制御信号に従って
記憶するアナログメモリと、車両の進入を検知する第１
の車両検出器Ａと、車両の発進を検知する第２の車両検
出器Ｂと、前記第１の車両検出器Ａの車両検知信号によ
りセットされると共に前記第２の車両検出器Ｂの車両検
知信号によりリセットされ、該セットされてからリセッ
トされるまでの間、前記アナログメモリの動作をロック
する車両メモリとを具備したことを特徴とする。

また、本考案は、有料道路の自動料金収受装置用硬貨
判別器の検出器出力ドリフト自動平衡回路において、負
帰還回路をもつ差動増巾器と、前記負帰還回路に挿入さ
れた積分器とアナログスイッチの直列回路と、車両の進
入を検知する第１の車両検出器Ａと、車両の発進を検知
する第２の車両検出器Ｂと、前記第１の車両検出器Ａの
車両検知信号によりセットされると共に前記第２の車両
検出器Ｂの車両検知信号によりリセットされ、該セット
されてからリセットされるまでの間、前記アナログスイ
ッチをオフし、その他の期間は前記アナログスイッチを
オン状態に保持する車両メモリとを具備したことを特徴
とする。

［作用］ 本考案の自動平衡回路は上記のように構成されている
ので、料金支払い位置に車両が進入した時点で瞬間的に
平衡が解除され、車両の発進が完了するまでの通過時間
中自動平衡作用はロックされるので、この間に硬貨が連
続して投入されても従来の自動平衡回路のように信号電
圧の復帰遅れによる誤差電圧の蓄積が生じなくなる。

なお検出器のドリフトは、例えば気温変化のように長
時間サイクルで変化するので、車両の通過中のように短
時間ではほとんど変動しないものである。

又第２の回路でも車両の非通過時には高速で平衡をと
っておき車両の進入と同時にアナログスイッチをOFFに
するので時定数は極めて大きくなり自動平衡は事実上ロ
ックされる。車両の発進で解除されるので同様に硬貨の
連続投入による誤差電圧の蓄積が生じなくなる。

［実施例］ 次に本考案の実施例を示す。

第１図は本考案の自動料金収受システムの構成を示
す。１は料金収受装置の中、硬貨判別器である。２は車
両検出器で車両進行方向より見て料金収受装置の前方に
配置し、車両の進入を検知し硬貨判別器にセット信号を
送出する。

３は同じく車両検出器で料金収受装置の後方に配置
し、車両の退出のための発進を検知し、硬貨判別器にリ
セット信号を送出する。

以下車両検知器は進入側をＡ退出側をＢと区別する。

第２図は、硬貨判別器の中、本考案の自動平衡回路の
実施例の１つである。具体的には前記第４図硬貨判別器
の構成の中、20,20′の自動平衡回路の新規の回路例で
ある。

図中ｍ（ｍ′）は入力、ｎ（ｎ′）は出力である。４
は差動増巾器で入力側の一端は入力端子ｍ（ｍ′）が接
続され、出力側がｎ（ｎ′）に接続される。５はアナロ
グメモリで、車両メモリ７（詳述は後述する）から与え
られる外部制御SAM信号により、差動増巾器４の出力ｎ
（ｎ′）であるアナログ電圧をサンプリングしてデジタ
ル化して記憶し、再びアナログ電圧に変換して出力す
る。アナログメモリ５は、次のSAM信号が与えられるま
で、記憶内容をそのまま保持する。このアナログメモリ
５の出力は、位相反転増巾器６を介して差動増巾器４の
入力側の他端に入力される。前記差動増巾器４及び位相
反転増巾器６は、増巾率が「１」に設定される。

車両メモリ７は、例えばアップダウンカウンターを用
いて構成したもので、前記車両検出器（Ａ）２の車両進
入信号（セット信号）でカウントアップし、車両検出器
（Ｂ）３の車両発進信号（リセット信号）でカウントダ
ウンする。車両が２台続けて進入した場合、車両メモリ
７から出力されるSAM信号は、１台目のセット信号で立
上り、２台目のリセット信号で立下る。アナログメモリ
５は、SAM信号の立上りでデータを更新するので、上記
のように車両が２台続いて進入した場合、２台目の車両
が通過しているときも記憶データはロックされたままと
なっている。

上記のように構成された自動平衡回路において、差動
増巾器入力ｍ（ｍ′）に、第４図の検出コイル11を含む
ブリッジ回路15からドリフト電圧が入力された場合、車
両メモリ７からSAM信号が出力されると、アナログメモ
リ５は直ちに出力ｎ（ｎ′）の電圧レベルをサンプリン
グして記憶し、位相反転増巾器６を介して差動増巾器４
にフィードバックする。この場合、差動増巾器４及び位
相反転増巾器６の増巾率が共に「１」であるので、差動
増巾器４の入力は上記フィードバックにより平衡し、そ
の出力は零となる。そして、車両の通過中は、アナログ
メモリ５に記憶されたデータは、そのまま保持、即ち、
ロックされる。

進入車両の間隔が十分に開いている場合は、車両検出
器（Ａ）２により車両の進入が検出される毎に車両メモ
リ７からSAM信号が出力されるが、車両が複数台例えば
２台連続して進入した場合は、上記したように車両検出
器（Ａ）２から出力される１台目のセット信号（車両進
入信号）でSAM信号が立上り、車両検出器（Ｂ）３から
出力される２台目のリセット信号（車両発進信号）で立
下る。即ち、車両が複数台連続して進入した場合は、そ
れに応じてSAM信号の時間幅が広くなり、その間、アナ
ログメモリ５がロックされる。

上記のように構成されている自動平衡回路においては
車両の進入毎に、入力のドリフト電圧が自動平衡され、
以後車両の通過中は平衡はロックされているから硬貨を
連続に多数投入しても、従来例第６図（Ｂ）に示すよう
な自動平衡の復帰遅れによる誤差電圧の蓄積が生じるこ
とがなくなる。

第３図は本考案の自動平衡回路の他の実施例である。
差動増巾器４に対して積分回路８とアナログスイッチ９
が負帰還接続されている。

積分回路内の抵抗Ｒ_iとコンベヤＣ_iは積分時定数Ｔを
決めるものでＴ＝Ｒ_iＣ_iの関係であり、この場合Ｒ_iＣ_i
は小さく設定する。

７は車両メモリで前の実施例と同様車両検出器ＡとＢ
で車両進入（セット）、発進（リセット）でアップダウ
ン制御される。この場合、車両メモリ７の出力信号は、
図２の実施例に示したSAM信号の反転出力である。従っ
て車両の通過中アナログスイッチはオフで、非通過中が
オンである。

上記の構成では車両の非通過時アナログスイッチはオ
ンであるからフィードバックの時定数Ｒ_iＣ_iは小さく、
高速に平衡がとられ出力は零に保たれる。車両が進入す
るとアナログスイッチはオフとなり、アナログスイッチ
のオフ抵抗Ｒ_offが加わり時定数は（Ｒ_i＋Ｒ_off）Ｃ_iと
極めて大きくなり事実上フィードバックはかからず、出
力零バランスのまま、ロックされる。

［考案の効果］ 以上説明したように本考案によれば、実施例1,2とも
自動平衡回路のフィードバック作用は車両の進入と同時
にロックされるから、従来の自動平衡回路のように、検
出器のドリフト以外の信号電圧までフィードバックがか
かることがなく、硬貨を連続投入しても、自動平衡回路
の時定数に基づく復帰遅れの誤差電圧が蓄積されること
がなくなるから、信号電圧に誤差電圧に加算されること
なく、硬貨の正しい判別を行うことが出来るようにな
り、判別精度が大幅に改善される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のシステムの構成図、第２図は本考案の
第１実施例に係る自動平衡回路図、第３図は本考案の第
２実施例に係る自動平衡回路図、第４図は従来の硬貨判
別器の構成図、第５図は従来の硬貨判別器の自動平衡回
路図、第６図は第５図の作用を示す概念図である。 １……硬貨判別器、2,3……車両検出器、４……差動増
巾器、５……アナログメモリ、６……反転増巾器、７…
…車両メモリ、８……積分器、９……アナログスイッ
チ。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】有料道路の自動料金収受装置用硬貨判別器
   の検出器出力ドリフト自動平衡回路において、負帰還回
   路を持つ差動増巾器と、前記負帰還回路に挿入され、前
   記差動増巾器の出力電圧レベルを外部制御信号に従って
   記憶するアナログメモリと、車両の進入を検知する第１
   の車両検出器Ａと、車両の発進を検知する第２の車両検
   出器Ｂと、前記第１の車両検出器Ａの車両検知信号によ
   りセットされると共に前記第２の車両検出器Ｂの車両検
   知信号によりリセットされ、該セットされてからリセッ
   トされるまでの間、前記アナログメモリの動作をロック
   する車両メモリとを具備したことを特徴とする自動平衡
   回路。
2. 【請求項２】有料道路の自動料金収受装置用硬貨判別器
   の検出器出力ドリフト自動平衡回路において、負帰還回
   路を持つ差動増巾器と、前記負帰還回路に挿入された積
   分器とアナログスイッチの直列回路と、車両の進入を検
   知する第１の車両検出器Ａと、車両の発進を検知する第
   ２の車両検出器Ｂと、前記第１の車両検出器Ａの車両検
   知信号によりセットされると共に前記第２の車両検出器
   Ｂの車両検知信号によりリセットされ、該セットされて
   からリセットされるまでの間、前記アナログスイッチを
   オフし、その他の期間は前記アナログスイッチをオン状
   態に保持する車両メモリとを具備したことを特徴とする
   自動平衡回路。