JPH10208104A

JPH10208104A - 多チャンネル静電容量センサの調整装置及びその調整方法

Info

Publication number: JPH10208104A
Application number: JP9008340A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kanzaki; 裕行神▲崎▼; Hirokazu Yamada; 宏和山田
Original assignee: Glory Ltd
Current assignee: Glory Ltd
Priority date: 1997-01-21
Filing date: 1997-01-21
Publication date: 1998-08-07

Abstract

(57)【要約】【課題】多チャンネル静電容量センサのチャンネル間
の干渉によるクロストークの発生を防止すると共に、チ
ャンネル間の感度バラツキに伴う検出出力の変動をなく
し、安定した検出出力を得ることができる多チャンネル
静電容量センサの調整方法を提供する。【解決手段】個々に異なった周波数を供給して静電容
量センサの各検出回路間の干渉を防止すると共に（Ｓ１
〜Ｓ４）、各検出回路に設けられた電圧制御型の容量性
回路素子の印加電圧を変化させて通路を紙葉類が通過す
ることによって変化する分の静電容量変化を待機中に疑
似的に発生させ、そのときの出力電圧の変化を前記検出
回路毎に求め、各検出出力の変化量が均一になるように
増幅度を調整する（Ｓ５〜Ｓ１０）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の検出回路に
よって搬送される紙葉類の静電容量変位を検出し、部分
ごとのデータを比較することによりスレッドの有無を判
定し、その紙葉類の真偽の判別や１枚又は２枚重ねの判
別などを行う判別機に使用する多チャンネル静電容量セ
ンサの調整装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】紙幣や有価証券、キャッシュカード、小
切手等の紙葉類の偽造を防止するため、紙と紙との間に
金属やプラスチックを入れたいわゆる“スレッド内蔵紙
葉類”が欧州等で使用されている。これらの紙葉類で
は、スレッドの有無を検出することにより、真券と偽造
券との判定を行なっているが、この真偽判定を自動的に
行う装置として、磁気センサを用いたものや静電容量セ
ンサを用いたものが知られている。以下に、静電容量セ
ンサを用いて検出する場合の原理を図１６〜図１８を参
照して説明する。

【０００３】図１６は、一般的な静電容量センサの検出
回路部の一構成例を示しており、対向する電極によるコ
ンデンサＣとインダクタＬ（内部抵抗ｒ）とにより並列
共振回路を形成し、抵抗Ｒを直列接続して検出回路を構
成している。このような構成において、紙葉類の判定装
置の制御部では、先ず待機状態（紙葉類が存在しない状
態）のときに、入力の発振周波数ｆｒを可変して定めら
れた最適出力が並列共振回路の両端に得られる状態に調
整しておく。ここで、入力電圧をｅｉとすると並列共振
回路の両端の出力電圧ｅｏは数１で表される。

【０００４】

【数１】この状態で電極間に紙葉類を挿入すると、電極間の静電
容量が変化し、並列共振回路の両端の出力電圧も変化す
る。ここで、紙葉類による電極間の静電容量がΔＣ変化
したとすると並列共振回路の出力電圧ｅｏ´は数２で表
される。

【０００５】

【数２】この出力電圧ｅｏ´は振幅変調波と等価となり、例えば
増幅器を介して半波整流器及びロ−パス・フィルタによ
り整流、平滑することにより包絡線として検出し、紙葉
類の各部位の静電容量変化に対応させることができる
（図１７，図１８参照）。そこで、静電容量センサを用
いた判定装置ではこの原理を利用して、検出した包絡線
のパターン（変化率や波形パターン）からスレッドの有
無、真偽などの紙葉類の性状を判定するようにしてい
る。

【０００６】ところで、紙葉類の搬送通路の全面に亘っ
て通過する紙葉類の静電容量を１個の静電容量センサで
測定するよりも、複数個の静電容量センサを用いて部分
的なエリアに対してよりスポット的に静電容量を測定す
る方が、より特徴のある検出出力が得られる。しかし、
この様に複数個の静電容量センサを通路に並べて使用す
るとセンサ間で干渉し、検出出力が不安定になるという
問題が生じる。すなわち、ＬとＣ（誘導回路素子と容量
性回路素子）の共振回路の同調点付近の選択特性単峰曲
線の傾斜の特性を利用して容量変化を検出する様にして
いるので、高インピーダンスでかつ高周波が使用されて
おり、このため複数のセンサを同一周波数で駆動すると
クロストークが発生して干渉現象が問題となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】クロストークの発生要
因は主には漏れ磁束が原因である。また、複数の静電容
量検出回路を１枚の基板に実装した場合に、共振回路を
構成する誘導性素子であるコイルの漏れ磁束の干渉即
ち、相互誘導による干渉およびパターン間干渉を防ぐた
めには磁気シールドを十分にし且つ部品の実装密度を下
げる必要があり、そのために部品コストが高くなる、基
板が大きくなるといった問題があった。

【０００８】また、湿度変化・温度変化・メカ的な取り
付けの差があった場合、容量センサの取り付け状態が異
なつた場合、特に高温、高湿時に変化量が大きいのであ
るが、センサ間でのコンデンサを形成するときに考えら
れる比透電率εs が異なったり、電極間の距離が異なっ
たりすることにより、ＬとＣの共振回路の共振周波数が
異なってくる。その結果その共振回路の出力を示すグラ
フが異なってくる。例として、図１９（Ａ）のように、
紙幣１の搬送方向の横方向に２個のセンサ回路１１ａ，
１１ｂが並んで配置されている場合に、左右のチャンネ
ルＣＨ１，ＣＨ０に感度バラツキがあれば、同図（Ｃ）
のように紙幣１の搬送方向が逆になった場合には、正方
向に搬送されていたときの左側出力一右側出力（ＣＨ１
−ＣＨ０）と逆向きでの右側出力一左側出力（ＣＨ０−
ＣＨ１）の絶対値が同一にならなければないにも関わら
ず、同図（Ｂ）と（Ｄ）のグラフに示すように違ったも
のとなってしまう。そのため、誤判別の原因となる可能
性がある。

【０００９】本発明は上述のような事情から成されたも
のであり、本発明の目的は、多チャンネル静電容量セン
サのチャンネル間の干渉によるクロストークの発生を防
止すると共に、チャンネル間の感度バラツキに伴う検出
出力の変動をなくし、安定した検出出力を得ることがで
きる多チャンネル静電容量センサの調整装置及び調整方
法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、紙葉類の搬送
通路に設けられ各々に検出電極を有する複数の検出回路
によって搬送される紙葉類の部分的な静電容量を検出
し、その検出結果により前記紙葉類の性状を判定するた
めの多チャンネル静電容量センサの調整装置に関するも
のであり、本発明の上記目的は、個々に異なった周波数
を前記検出回路に供給する可変式交流波供給手段と；前
記検出回路に設けられた電圧制御型の容量性回路素子に
対する電圧の印加によりその静電容量を微調する静電容
量微調手段と；前記検出回路の出力段に設けられ、媒体
無し時の前記検出出力分のオフセット電圧をキャンセル
する為のオフセットキャンセル手段と；前記静電容量微
調手段により前記容量性回路素子の印加電圧を変化させ
て前記搬送通路を紙葉類が通過することによって変化す
る分の静電容量変化を待機中に擬似的に発生させ、前記
オフセットキャンセル手段により媒体無し時の前記検出
出力分のオフセット電圧をキャンセルすると共に、その
ときの出力電圧の変化を各検出回路毎に求め、各検出出
力の変化量が均一になるように増幅度／減衰度を調整す
る調整手段と；を備えることによって達成される。

【００１１】また、本発明は、紙葉類の搬送通路に設け
られ各々に検出電極を有する複数の検出回路によって搬
送される紙葉類の部分的な静電容量を検出し、その検出
結果により前記紙葉類の性状を判定するための多チャン
ネル静電容量センサの調整方法に関するものであり、本
発明の上記目的は、個々に異なった周波数を前記検出回
路に供給して静電容量センサの各検出回路間の干渉を防
止すると共に、前記検出回路に設けられた電圧制御型の
容量性回路素子の印加電圧を変化させて前記搬送通路を
紙葉類が通過することによって変化する分の静電容量変
化を待機中に擬似的に発生させ、そのときの出力電圧の
変化を各検出回路毎に求め、各検出出力の変化量が均一
になるように増幅度／減衰度を調整するようにすること
によって達成される。

【００１２】また、本発明は、紙葉類の搬送通路に設け
られた検出電極を有する容量性回路素子と誘導性回路素
子とから構成された共振回路と直列に設けた抵抗とで作
られる印加交流電圧の分圧電圧出力を整流した信号によ
って搬送される紙葉類の部分的な静電容量を検出し、そ
の検出結果により前記紙葉類の性状を判定するための静
電容量センサの調整装置に関するものであり、本発明の
上記目的は、共振周波数付近の交流電流を前記検出回路
に周波数を固定に及び周期的に変化させて供給する交流
波供給手段と；前記検出回路に設けられた電圧制御型の
容量性回路素子に対する電圧の印加によりその静電容量
を微調する静電容量微調手段と；前記検出回路の出力段
に設けられ、媒体無し時の前記検出出力分のオフセット
電圧をキャンセルする為のオフセットキャンセル手段
と；前記静電容量微調手段により前記容量性回路素子の
印加電圧を変化させて前記搬送通路を紙葉類が通過する
ことによって変化する分の静電容量変化を待機中に疑似
的に発生させ、前記オフセットキャンセル手段により媒
体無し時の前記検出出力分のオフセット電圧をキャンセ
ルすると共に、前記交流波供給手段の供給する周波数を
スウィープさせてそのときの出力電圧の変化におけるピ
ーク値を求め、この出力電圧の前記静電容量微調手段に
よる静電容量変化の発生の前後の変化量が所定の値にな
るように増幅度／減衰度を調整する調整手段と；を備え
ることによって達成される。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態では、
静電容量センサの各検出回路ごとに別々の独立した発振
回路を設け、その発振周波数を各回路毎にわずかに変化
させて各検出回路に供給し、クロストークの発生を防ぐ
ようにしている。また、所定の静電容量変化に対して所
定の出力変化が得られるように、各チャンネル毎の検出
出力の増幅度／減衰度を調整して設定し、感度のバラツ
キを吸収するようにしている。その際、各検出回路に設
けられた容量性回路素子の印加電圧（例えば、検出回路
に設けた可変容量ダイードの逆バイアス電圧）を制御し
てそれぞれの静電容量を微調し、検出対象媒体が通過す
ることによって変化する静電容量と等価な状態を設定
し、このときの検出出力の変化を測定して上記増幅度／
減衰度を調整するようにしている。また、複数の静電容
量検出電極を用いて複数箇所の容量変化を比較できるよ
うにするために、待機状態のオフセットを自動的にキャ
ンセルするようにしている。

【００１４】本発明の第２の実施の形態は、静電容量の
変化の検出の他の方法を実現するものであり、第１実施
の形態と同様のハードウェア構成を使用している。静電
容量の変化の検出に上述の第１の実施の形態では、共振
回路の共振特性の急峻な点を利用しているのに対し、第
２の実施の形態では、共振回路の共振周波数点における
インピーダンスを利用している。即ち共振特性曲線のピ
ーク値のみをサンプルするようにしている。なお、本発
明は、単一チャンネルまたは多チャンネルのセンサを有
する静電容量センサに適用することができるが、以下に
説明する各実施の形態では搬送路の横方向に２分割する
２チャンネルのセンサを有するもので説明する。

【００１５】以下、図面に基づいて本発明の好適な実施
の形態について詳細に説明する。図１は、本発明を実現
する装置の一構成例を示す回路図である。この装置は、
２つの静電容量検出回路（以下、「センサ回路」とす
る）１１ａ，１１ｂと、静電容量の検出信号を処理する
信号処理回路（１２ａ〜１４ａ，２０，３０，４０及び
８０）と、各回路の制御及び判定処理を行うＣＰＵ回路
５０と、センサ回路毎に設けられた発振回路６０と、鋸
波又は三角波重畳用の回路７０と、第２の実施の形態に
て検出信号のピークレベルをサンプリングするためのピ
ークホールド回路８０とから成り、機能的に大別する
と、検出部１０、オフセットキャンセル部２０、感度調
整部３０、チャンネル間差動出力部４０、判定／制御部
５０、発振部６０、周波数変動調整部７０及びピークレ
ベル・サンプリング部８０から構成される。ここで、発
振回路６０は電圧制御型発振回路であり、発振周波数が
変化しても振幅出力が一定に保たれるようになってい
る。なお、ピークレベル・サンプリング部８０は、第２
の実施の形態におけるデータサンプリング手段の一例と
して示したもので、第１の実施の形態では、チャンネル
間差動出力部４０の出力のサンプリング値に基づいて判
定処理を行うようになっている。

【００１６】検出部１０は、２つのセンサ回路１１ａ，
１１ｂを具備しており、各センサ回路には、それぞれ緩
衝増幅器１２ａ，１２ｂ、検波／ローパスフィルタ回路
１３ａ，１３ｂ、及び増幅器１４ａ，１４ｂが従続接続
されている。センサ回路１１は、図６に示すように、誘
導回路素子Ｌと容量性回路素子を構成する検出電極（容
量）Ｃｓとにより並列共振回路を形成し、補償用の容量
性回路素子ＣｃとバリキャップＶＣ１，ＶＣ２，バイア
ス抵抗Ｒ_Bから成る静電容量微調整用回路とを並列接続
しこれに分圧抵抗Ｒを接続してセンサ回路を構成してい
る。このセンサ回路１１は、印加電圧Ｖ（ｖｃ０），Ｖ
（ｖｃ１）を変化させてバリキャップ容量Ｃｖを制御す
ることで、センサの静電容量Ｃｓを微調整できるように
なっている。また、センサ回路毎に設けられている電圧
制御型発振回路６１ａ，６１ｂの印加電圧Ｖ（ｃｏ
０），Ｖ（ｃｏ１）を変えることで、発振回路６１ａ，
６１ｂの出力周波数ＦＲ０，ＦＲ１をセンサ回路１１の
共振周波数にあわせて（連動して）調整できるようにな
っている。このセンサ回路１１の共振周波数ｆｒは、次
の数３で表される。

【００１７】

【数３】但し、Ｃｖはバリキャップ容量、Ｃｃはだき合せの補償
容量、Ｃｓはセンサ容量、Ｌは共振用コイルを示してい
る。

【００１８】センサ回路１１の検出出力は、供給される
発振回路の出力振幅を分圧抵抗と共振回路のインピーダ
ンス比で分圧した交流信号で、それぞれ緩衝増幅器１２
を介して検波／ローパスフィルタ回路１３により検波・
平滑化され、増幅器１４により増幅されて出力される。

【００１９】検出部１０の出力ＭＯＮＬ０，ＭＯＮＬ１
は、オフセットキャンセル部２０と判定／制御部５０に
入力される。オフセットキャンセル部２０は、差動増幅
器２１ａ，２１ｂから成り、待機時（未検出時）の出力
ＭＯＮＬ０，ＭＯＮＬ１に等しいオフセットキャンセル
電圧Ｖ（ｏｃｌ０），Ｖ（ｏｃｌ１）を判定／制御部５
０から入力し、待機状態のオフセットを除去する。

【００２０】感度調整部３０はアッテネータ３１ａ，３
１ｂから成り、オフセットキャンセル部２０からの入力
信号は、判定／制御部５０からの減衰量制御信号ＡＴＣ
０，ＡＴＣ１による電子ボリューム（アッテネータ）の
操作により増幅度／減衰量が調整され、同一容量変化に
対する各チャンネルの出力特性が同一となるように調整
されて出力されるようになっている。なお、感度調整部
３０の構成としてはアッテネータの代わりに可変ゲイン
増幅器を用いても良い。感度調整部３０で出力特性が調
整された信号ＡＴＡ０，ＡＴＡ１は、チャンネル間差動
出力部４０及び判定／制御部５０に入力される。チャン
ネル間差動出力部４０は、差動増幅器４１ａ，４１ｂか
ら成り、感度調整された信号ＡＴＡ０，ＡＴＡ１の差動
出力Ｄ０（ＡＴＡ０−ＡＴＡ１），Ｄ１（ＡＴＡ１−Ａ
ＴＡ０）をそれぞれ出力する。

【００２１】判定／制御部５０は、マイクロプロセッサ
（ＭＰＵ）、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等から構成さ
れ、主に次の〜に示す調整／制御と、紙葉類（以
下、紙幣とする）の判定処理を行う。センサ回路毎に
設けられている発振回路に印加する電圧Ｖ（ｃｏ０），
Ｖ（ｃｏ１）を調節し、個々に異なった周波数を共振回
路に供給するように、発振周波数ＦＲ０，ＦＲ１の調整
／制御を行う。オフセット・キャンセル電圧Ｖ（ｏｃ
ｌ０），Ｖ（ｏｃｌ１）を生成し、待機状態でのオフセ
ットキャンセル部２０の出力が０となるように調整／制
御する。センサ回路１１に印加する電圧Ｖ（ｖｃ
０），Ｖ（ｖｃ１）を制御してバリキャップ容量Ｃｖを
微調して全体のセンサ容量を調整し、紙幣検出時相当の
容量変化をシミュレートする等の制御を行う。アッテ
ネータ３１を操作する減衰量制御信号ＡＴＣ０，ＡＴＣ
１を生成し、各チャンネルの出力特性が同一となるよう
に減衰量を調整／制御する。

【００２２】発振部６０は、センサ回路毎に設けられた
発振回路６１ａ，６１ｂから成り、判定／制御部５０に
よる印加電圧Ｖ（ｃｏ０），Ｖ（ｃｏ１）の制御によ
り、個々に異なった可変の発振周波数ＦＲ０，ＦＲ１を
供給できるように構成されている。

【００２３】ここで、静電容量センサのコンデンサ部の
構成について説明する。本発明では、高周波バイアス周
波数を一定範囲（例えば５ＫＨｚ）の周波数間隔をおい
て設定することにより、静電容量センサの各チャンネル
間の干渉によるクロストークを無視可能なレベルに抑圧
することで、同一基板上への集積を可能としている。図
７は、多チャンネル静電容量センサの検出電極（コンデ
ンサ部）Ｃｓの形状例を示しており、この例は、矩形状
の検出電極板１１Ａ，１１Ｂを長手方向に隣接して並設
し、接地電極板１１Ｃとともに同一基板上に薄板状にコ
ンデンサ部を形成したセンサユニット１１の例である。
このように同一基板上へ集積することにより、紙幣の通
過による各部位の静電容量変化を同時に測定でき、かつ
搬送通路への取付けが容易な平面型のセンサユニットを
提供することができる。図８は、センサユニット１１の
搬送通路への取付け形態を示しており、センサユニット
１１は、例えば同図（Ａ）及び（Ｂ）に示すような非金
属で成るセンサ面への紙幣押圧手段３又は４と対向設置
され、紙幣１の搬送通路２の一部を構成するように埋設
されて取り付けられる。なお、平面型とせずに、検出電
極板１１Ａ，１１Ｂと接地電極板１１Ｃとを搬送通路面
の上下に対向させる対向型の静電容量センサとしても良
い。

【００２４】上述のような構成において、本発明の第１
の実施の形態における多チャンネル静電容量センサの調
整方法を、図２及び図３のフローチャートに沿って詳細
に説明する。

【００２５】判定／制御部５０では、チャンネル間の干
渉防止対策として以下のステップＳ１〜Ｓ４の処理を実
施する。先ず、初期設定処理として、共振回路のバリキ
ャップ電圧Ｖ（ｖｃｉ）、アッテネータの減衰量ＡＴＣ
ｉ、発振周波数ＦＲｉ（発振回路の印加電圧Ｖ（ｃｏ
ｉ）に標準値を設定する。但し、添字ｉは、各チャンネ
ルに対応する符号であり、本例では各信号の添字はｉ＝
０，１、各回路の添字はｉ＝ａ，ｂ（以下、同様）であ
る（ステップＳ１）。次に、標準値の下で発振周波数Ｆ
Ｒｉを所定量変化させてチャンネル分、各センサ回路の
共振周波数を測定する。その際、干渉を防止するため、
測定チャンネル以外は発振周波数を十分に高く、または
十分に低くして測定する（以降の測定処理も同様）（ス
テップＳ２）。そして、共振周波数の測定データＤｉか
ら変化量（共振周波数曲線の傾き）を算出し、静電容量
センサの各チャンネルＣＨｉの感度の高低を検出する。
本例では、検出部１０の出力（検波した電圧）ＭＯＮＬ
ｉにてピークを検出し、ピーク近傍の測定データＤｉ間
の差分値の最大値ｍａｘＤｉを求め、その値を比較する
ことで感度の高低を検出するようにしている（ステップ
Ｓ３）。そして、各共振回路の共振周波数ｆｒが一定値
以上ずれるようにバリキャップ電圧Ｖ（ｖｃｉ）を設定
する。例えば、共振周波数ｆｒｉの周波数間隔が一定範
囲（本例では約５ＫＨｚ）となるように、感度の高い方
のチャンネルのバリキャップ電圧Ｖ（ｖｃｉ）を標準値
より所定量下げて設定する。以上の処理によりチャンネ
ル間の干渉が防止されることになる（ステップＳ４）。

【００２６】次に、ステップＳ４で設定したバリキャッ
プ電圧Ｖ（ｖｃｉ）の下で、上記ステップＳ２と同様の
手法により発振周波数ＦＲｉを所定量変化させてチャン
ネル数分、共振回路の共振周波数を再度測定し、検出部
１０の出力ＭＯＮＬｉにてピークを見つけて適切な発振
周波数ＦＲｉ（発振回路の印加電圧Ｖ（ｃｏｉ））を設
定する（ステップＳ５）。次に、バリキャップの印加電
圧Ｖ（ｖｃｉ）を微小変化させて、図１７に示す共振特
性曲線において共振点付近の右側（ｆ＞ｆ₀）の急峻な
部分を最適検出範囲として、検出感度が最大となる時の
電圧値ｅ_Oを決定し（ステップＳ６）、この電圧値ｅ_O
をバリキャップ制御電圧Ｖ（ｖｃｉ）として設定する
（ステップＳ７）。次に、待機時（未検出時）の出力Ｍ
ＯＮＬｉに等しい電圧（オフセットキャンセル電圧）Ｖ
（ｏｃｌｉ）をオフセットキャンセル部２０の差動増幅
器２１ｉに印加し、差動増幅器２１ｉでオフセット分を
キャンセルする（ステップＳ８）。

【００２７】次に、紙幣検出時の静電容量変化分、バリ
キャップ電圧Ｖ（ｖｃｉ）を変化させ、各チャンネルの
実効感度（変化前後のアッテネータ出力の変化量ΔＶ
ｉ）を測定する。即ち、各センサ回路１１ｉの検出対象
（スレッド、テープ、厚みなど）ごとに予め定められた
値（ΔＶ_VD）だけバリキャップ電圧Ｖ（ｖｃｉ）を変化
させて、検出対象媒体センシング時の容量変化と等価な
容量変化（ΔＣ_VD）状態を作り、この時の検出出力の変
化を感度調整部３０の各アッテネータ出力ＡＴＡｉによ
り測定する（ステップＳ９）。そして、ステップＳ９の
測定値ΔＶｉに基づいてアッテネータ３１ｉの減衰量を
設定し、チャンネル間の感度を均一にする。例えば、各
チャンネルＣＨｉのアッテネータ出力ＡＴＡ０，ＡＴＡ
１の変化量ΔＶ０，ΔＶ１を比較し、変化量の小さい方
に合わすように大きいチャンネルのアッテネータデータ
ＡＴＣｉを可変し、変化量の差（｜ΔＶ０−ΔＶ１｜）
が所定値以内に収まるようにアッテネータデータＡＴＣ
ｉの値を設定することで、各チャンネルの出力特性が同
一となるように調整する（ステップＳ１０）。

【００２８】そして、判定開始（判定開始フラグが“オ
ン”、或いは判定開始命令を上位制御部から受信）か否
かをチェックし（ステップＳ１１）、紙幣の判定が開始
されるまではステップＳ５に戻り、前述の調整動作を繰
り返す。そして、紙幣の判定の開始がなされた場合に
は、最適な設定値となっている発振周波数Ｆｒｉ（発振
回路の引加電圧Ｖ（ｃｏｉ））、共振回路のバリキャッ
プ電圧Ｖ（ｖｃｉ）、オフセットキャンセル電圧Ｖ（ｏ
ｃｌｉ）、アッテネータの減衰量ＡＴＣｉを維持したま
まで、チャンネル間作動出力部４０の出力ＤｉをＡＤコ
ンバータによってデジタル値としてデータを判定制御部
５０に取り込む（ステップＳ１２，Ｓ１３）。判定制御
部５０では、紙幣１枚分のデータの取り込みが終了した
際にスレッドの有無の判定を行い（ステップＳ１４）、
判定結果を上位の制御部に出力し、紙幣１枚分の判定処
理を終了する（ステップＳ１５）。そして、１回の判定
処理の終了（判定開始フラグが“オフ”、或いは判定終
了命令を受信）か否かをチェックし（ステップＳ１
６）、判定終了でなければ、即ち連続して次の搬送紙幣
を判定する場合はステップＳ１２に戻り、次の紙幣の到
来を監視する。そして、判定終了であればステップＳ５
に戻り、待機状態での自動調整処理を継続し、次の判定
処理に備える。

【００２９】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。第２の実施の形態では、共振回路の共振点の
インピーダンスが共振したときの抵抗との分圧電圧を検
波したものをサンプリングの対象としている。すなわ
ち、共振特性曲線の急峻な部分を選んで設定するといっ
た複雑な手順を踏まずに、共振特性曲線のピーク値のみ
をサンプルして静電容量の変化を検出するようにしてい
る。以下、第２の実施の形態における多チャンネル静電
容量センサの調整方法を、図４及び図５のフローチャー
トに沿って詳細に説明する。

【００３０】判定／制御部５０では、チャンネル間の干
渉防止対策としてステップＳ１０１では、初期の発振部
６０の発振回路を最初に設定した周波数に合わせる。こ
の時、各チャンネルは５ＫＨｚの間隔をおいている。こ
のときの発振周波数の例としては、２８０ＫＨｚ付近の
周波数を使う。初期時の感度調整部３０は減衰度を０ｄ
Ｂとしておく。そして、設定された周波数が該当回路の
共振周波数となる様にバリキャップの制御電圧Ｖ（ｖｃ
ｉ）を少しづつ変えながら出力の最大となる点を探す
（ステップＳ１０２〜ステップＳ１０４）。そして、共
振点となるようにバリキャップの制御電圧が決定された
ら、そのときの増幅器１４ｉの出力ＭＯＮＬｉの信号を
ＡＤ変換し、それと同じ電圧をオフセットキャンセル部
２０の差動アンプ２１ｉの正極側に入力する（ステップ
Ｓ１０５）。次に、媒体が検出電極部に入ったことを擬
似的に再現させるように、バリキャップの印加電圧Ｖ
（ｖｃｉ）を所定電圧分大きくして共振回路部の容量成
分を増加させる（ステップＳ１０６）。

【００３１】そして、鋸波（三角波）重畳回路７１を作
動して鋸波状電圧を加算回路７３ｉを介して発振回路６
１ｉの制御電圧Ｖ（ｃｏｉ）に重畳し、発振周波数ＦＲ
ｉを変えてその間のピーク電圧をサンプルする（ステッ
プＳ１０７）。図９は、バリキャップ制御電圧Ｖ（ｖｃ
ｉ）と共振出力電圧ｅ_O（発振周波数を共振周波数ｆｒ
に設定したときの出力電圧）との関係をグラフに示して
おり、図１０は、バリキャップの印加電圧Ｖ（ｖｃｉ）
を微小変化させて、静電容量を変化させたときの各容量
変異ΔＣと共振ピーク電圧の出力比との関係をグラフに
示している。判定／制御部５０では、静電容量を変化さ
せたときのアッテネータ出力ＡＴＡｉの電圧が所定の電
圧になる様に、減衰量制御信号ＡＴＣｉによってアッテ
ネータ３１ｉを調整する（ステップＳ１０８）。

【００３２】この時、判定開始の指令が来ていれば（ス
テップＳ１０９）、所定の範囲で各発振周波数ＦＲｉの
スウィープを開始させる（ステップＳ１１０）。そし
て、図示していないタイミングセンサ等で紙幣の到来が
検出されてから（ステップＳ１１１）、後述するデータ
のサンプリング処理により、各スウィープ毎の最大出力
であるピーク値をサンプルする（ステップＳ１１２）。
そして、紙幣１枚分のデータのサンプリングが終了した
際にスレッドの有無の判定を行い（ステップＳ１１
３）、判定結果を上位の制御部に出力する（ステップＳ
１１４）。そして、判定処理の終了か否かをチェックし
（ステップＳ１１５）、判定終了でなければステップＳ
１１１に戻り、次の紙幣の到来を監視する。終了であれ
ば、発振回路６１のスウィープを停止し（ステップＳ１
１６）、ステップＳ１０１に戻る。

【００３３】次に、上記ステップＳ１１２におけるデー
タのサンプリング処理について説明する。図１１は、第
２の実施の形態における各ブロックのサンプリング期間
を発振回路６１ｉの印加電圧Ｖ（ｃｏｉ）の波形と対応
させて示しており、ＩＮＴ１はサンプリング開始タイミ
ング、ＩＮＴ２はサンプリング終了タイミングを示して
いる。本例では、図１１中の１ブロック期間内（ＩＮＴ
１〜ＩＮＴ２）のデータを１ブロックとして、図１２の
ように、ブロックＢ₀〜ブロックＢ_N-1のＮ個のブロッ
クデータ（Ｎは予め設定されたブロック数）をサンプリ
ングする。その際、各チャンネル単位で、１ブロック内
のサンプリングデータの最大値をＡＤ変換（ピークレベ
ルを量子化）し、当該ブロックのサンプリング値Ｄｉ
（ｋ）（ｋ＝０〜Ｎ−１）として保存するようにしてい
る。

【００３４】ここで、ピークホールド回路８１ｉを設け
ない場合と、設けた場合のサンプリング方法を説明す
る。先ず、ピークホールド回路を設けない形態でのサン
プリング方法を、図１３を参照して説明する。図中のＣ
ＮＶＳＴは、ＡＤ変換のスタートトリガを示しており、
図中の各点Ｐは、ＡＤ変換器で読み出す点を示してい
る。判定／制御部５０では、ΔＴｓのサンプリング間隔
でサンプリングしたブロック内のデータの最大値を求
め、求めた最大値ｍａｘ（ｋ）を当該ブロックのサンプ
リングデータＤｉ（ｋ）としてブロック毎に保存する。
すなわち、各ブロックのレベルの最大サンプルで代表さ
せ、Ｎ個の代表データを各チャンネル（ｉ）単位でサン
プリングして保存する。

【００３５】次に、ピーク・ホールド回路８１ｉをチャ
ンネル間差動出力部４０の後段に設けた形態でのサンプ
リング方法を、図１４を参照して説明する。先ず、図中
のＩＮＴ１のタイミングで１ブロック期間の開始を検出
し、ピーク・ホールド回路のクリア信号ＤＩＳＣＨＧを
出力して回路をクリアした後、ピーク・ホールド回路を
オン（イネーブル状態）にする。そして、ＩＮＴ２のタ
イミングでピーク・ホールド回路をオフ（ディセーブル
状態）にし、ピークレベルを量子化（ＡＤ変換）する。
そして、ＡＤ変換結果、即ち１ブロック内のピーク値を
当該ブロックのサンプリングデータＤｉ（ｋ）としてブ
ロック毎に保存する。

【００３６】以上のように、前述の第１の実施の形態
が、共振特性曲線の急峻な部分を選んで増幅度／減衰度
の調整を行った後に、供給発振周波数ＦＲｉ（発振回路
６１ｉの出力）をスウィープさせないでそのままデータ
をサンプリングする方式であるのに対し、第２の実施の
形態では、供給発振周波数ＦＲｉをスウィープさせて共
振特性曲線のピーク値のみをサンプリングする方式とし
ている。

【００３７】図１５は、チャンネル間差動出力部４０の
出力Ｄｉの波形例を示しており、図１９の波形例（本発
明による自動調整処理を実施しない場合の実測の波形
例）に対応させて示している。本発明による感度レベル
自動調整処理を実施した場合、図１５（Ｃ）のように紙
葉類の搬送方向が逆になったとしても、図１５（Ｂ）と
（Ｄ）の実測の波形例に示すように、出力波形は一致す
る。すなわち、各チャンネル間で感度のバラツキがあっ
ても検出出力の変化量が均一になるように自動調整され
るので、安定した検出出力が得られる。

【００３８】なお、上述した実施の形態では、主にメタ
ルスレッドの検出を例として説明したが、紙幣の厚みま
たは１枚／２枚の検出、静電容量の検出電極を小さくし
た場合に可能となるスレッドがプラスチックでできてい
るポリスレッドの検出及び、印刷インクの有無による容
量変化検知による金種判別にも応用することができる。
また、搬送路の横方向に２つの検出電極板を並設した構
成の平面型の２チャンネル静電容量センサを用いた場合
を例として説明したが、本発明は電極の配置構成やチャ
ンネル数に限定されるものではない。

【００３９】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、各チャンネルの共振周波数を少しずつ変えているの
で、チャンネル間の相互干渉がなくなり良好な信号が得
られる。また、各チャンネルの感度のバラツキを吸収す
るようにしているので、感度のバラツキによる影響を受
けることなく常に安定した検出出力が得られる。さら
に、各チャンネル毎に待機中のオフセットをキャンセル
し、バリキャップを用いて、実際に検出部での静電容量
変化をシミュレーションして、回路のゲインが同一とな
るように調整するので、多チャンネル間の信号の差を判
定に用いることが容易にできるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実現する装置の一構成例を示す回路図
である。

【図２】本発明の第１の実施の形態における多チャンネ
ル静電容量センサの調整方法を説明するためのフローチ
ャートである。

【図３】図２のフローチャートの分図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態における多チャンネ
ル静電容量センサの調整方法を説明するためのフローチ
ャートである。

【図５】図４のフローチャートの分図である。

【図６】本発明に係るセンサ回路の一構成例を示す回路
図である。

【図７】本発明に係る多チャンネル静電容量センサのコ
ンデンサ部の形状例を示す図である。

【図８】図７のセンサユニットの搬送通路への取付け形
態を示す図である。

【図９】バリキャップ制御電圧と共振出力電圧との関係
を示す図である。

【図１０】静電容量の変異と共振ピーク電圧の出力比と
の関係を示す図である。

【図１１】第２の実施の形態におけるデータ・サンプリ
ング方法を説明するための図である。

【図１２】第２の実施の形態におけるデータ・サンプリ
ング方法を説明するための図である。

【図１３】第２の実施の形態におけるデータ・サンプリ
ング方法の第１の実施例を説明するための図である。

【図１４】第２の実施の形態におけるデータ・サンプリ
ング方法の第２の実施例を説明するための図である。

【図１５】本発明における検出出力の波形例を図１９に
対応させて示す図である。

【図１６】静電容量センサを用いて検出対象を検出する
原理を説明するための第１の図である。

【図１７】静電容量センサを用いて検出対象を検出する
原理を説明するための第２の図である。

【図１８】静電容量センサを用いて検出対象を検出する
原理を説明するための第３の図である。

【図１９】従来技術における検出出力の波形例を示す図
である。

【符号の説明】

１０検出部１１ａ，１１ｂセンサ回路２０オフセットキャンセル部３０感度調整部４０チャンネル間差動出力部５０判定／制御部６０発振部７０周波数変動調整部８０ピークレベル・サンプリング部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】紙葉類の搬送通路に設けられ各々に検出
電極を有する複数の検出回路によって搬送される紙葉類
の部分的な静電容量を検出し、その検出結果により前記
紙葉類の性状を判定するための多チャンネル静電容量セ
ンサの調整装置において；個々に異なった周波数を前記
検出回路に供給する可変式交流波供給手段と；前記検出
回路に設けられた電圧制御型の容量性回路素子に対する
電圧の印加によりその静電容量を微調する静電容量微調
手段と；前記検出回路の出力段に設けられ、媒体無し時
の前記検出出力分のオフセット電圧をキャンセルする為
のオフセットキャンセル手段と；前記静電容量微調手段
により前記容量性回路素子の印加電圧を変化させて前記
搬送通路を紙葉類が通過することによって変化する分の
静電容量変化を待機中に擬似的に発生させ、前記オフセ
ットキャンセル手段により媒体無し時の前記検出出力分
のオフセット電圧をキャンセルすると共に、そのときの
出力電圧の変化を各検出回路毎に求め、各検出出力の変
化量が均一になるように増幅度／減衰度を調整する調整
手段と；を備えたことを特徴とする多チャンネル静電容
量センサの調整装置。
【請求項２】紙葉類の搬送通路に設けられ各々に検出
電極を有する複数の検出回路によって搬送される紙葉類
の部分的な静電容量を検出し、その検出結果により前記
紙葉類の性状を判定するための多チャンネル静電容量セ
ンサの調整方法であって、個々に異なった周波数を前記
検出回路に供給して静電容量センサの各検出回路間の干
渉を防止すると共に、前記検出回路に設けられた電圧制
御型の容量性回路素子の印加電圧を変化させて前記搬送
通路を紙葉類が通過することによって変化する分の静電
容量変化を待機中に擬似的に発生させ、そのときの出力
電圧の変化を各検出回路毎に求め、各検出出力の変化量
が均一になるように増幅度／減衰度を調整するようにし
たことを特徴とする多チャンネル静電容量センサの調整
方法。
【請求項３】紙葉類の搬送通路に設けられた検出電極
を有する容量性回路素子と誘導性回路素子とから構成さ
れた共振回路と直列に設けた抵抗とで作られる印加交流
電圧の分圧電圧出力を整流した信号によって搬送される
紙葉類の部分的な静電容量を検出し、その検出結果によ
り前記紙葉類の性状を判定するための静電容量センサの
調整装置において；共振周波数付近の交流電流を前記検
出回路に周波数を固定に及び周期的に変化させて供給す
る交流波供給手段と；前記検出回路に設けられた電圧制
御型の容量性回路素子に対する電圧の印加によりその静
電容量を微調する静電容量微調手段と；前記検出回路の
出力段に設けられ、媒体無し時の前記検出出力分のオフ
セット電圧をキャンセルする為のオフセットキャンセル
手段と；前記静電容量微調手段により前記容量性回路素
子の印加電圧を変化させて前記搬送通路を紙葉類が通過
することによって変化する分の静電容量変化を待機中に
疑似的に発生させ、前記オフセットキャンセル手段によ
り媒体無し時の前記検出出力分のオフセット電圧をキャ
ンセルすると共に、前記交流波供給手段の供給する周波
数をスウィープさせてそのときの出力電圧の変化におけ
るピーク値を求め、この出力電圧の前記静電容量微調手
段による静電容量変化の発生の前後の変化量が所定の値
になるように増幅度／減衰度を調整する調整手段と；を
備えたことを特徴とする静電容量センサの調整装置。