JPS58213276A - 磁性体または導電物質の検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、磁気抵抗に変化をおよぼす物質、たとえば、
磁性体や金属を高度感で検出する磁性体または導電物質
の検出器に関する。

ここでは１紙幣の印刷インク中に含まれる微量磁性体を
検出する場合を例にとり、以下に説明する０ 〔発明の背景〕 従来１紙幣鑑別用磁性体検出器として、第１図に示す差
動形磁気検出器が知られでいるす、・同図において、ｌ
はエアーギツプ１０１および１０２’Ｅ−作るＨ形磁心
、２１および２２は磁心ｌに巻回された励磁巻線、２３
および２４は磁心ｌに巻回された検出巻線、６は交流電
源、７は増幅器、５は紙幣である。

この検出器の動作は１次のとおりである。励磁巻線２１
と２２は直列接続してなる巻線の端子２１０と２２０間
には、１！源６により交流電圧が印加されている。検出
巻線２３と２４が差動結線してなる巻線の端子２３０と
２４０間の電圧は紙幣５がない場合、はとんど零である
。ところが。

紙幣５が磁心ｌのエアーギャップ１０２の下を通遇する
と１紙幣５に菖まれでいる微量磁性体によって、エアー
ギャップ１０２の磁気抵抗は減少する。すると、エアー
ギャップ１０２％通過する磁束かエアーギャップ１０１
４通過する磁束に比べ増加し９巻線２４に誘起される電
圧が巻線２３に誘起される電圧に比べ大きくなり、端子
２３０と２４０間には、この電圧差信号、すなわち９紙
幣５に含まれる磁性体に応じた信号か現われる。

この検出器は、エアーギャップ１０１と１０２の磁気抵
抗の差を利用しているので、高感度の検出ができるが１
反面、その検出出力が磁心１と紙幣５との距１１ｆｆｌ
ｙに大きく依存する欠点がある。例えば、エアーギャッ
プ１０２の大きさｘ　７ｉ−０，４ｍｍとすると、検出
出力と距離ｙは、第２図の特性、すなわち、距離ｙが大
きくなると検出出力が急激に低下する特性を示す。

普通、この悪影響を避けるため９紙幣ヲ磁心に押し付け
る機構を設けているが１紙幣の「しわ」等のため、押し
付けは完全にできない。また、押し付ける力を強くしす
ぎると１紙幣の破損等が起こる。

従来、第３図に示す検出器も知られている。

ｌＯはエアーギャップ１００を作るコの字形磁心。

２０は磁心ｌに巻回された巻線、５は紙幣である。

紙幣５がエアーギャップ１００の部分に挿入されると１
紙幣５に含まれる微量磁性体により、エアーギャップの
磁気抵抗が減少し１巻線２０のインダクタンスが増加す
る。このインタフタンス変化をブリッジ回路等を用いて
検出すれば１紙幣５に含まれる磁性体に応じた信号が得
られる。

この第３図の検出器の出力は、＆ｌ磁心０と紙幣５との
距離ｙによる変動は受けにくいが９反面。

紙幣５の中央部分に含まれる微量磁性体を検出できるよ
うにするためには、磁心ｌＯの腕の長さ１を長くしなけ
ればならず、その結果、検出器自体が大きくなる欠点が
ある。また、長さ！を大きくすると、もれ磁束も大きく
なり、磁性体の検出感度も悪くなる。

従来、第４図に示す検出器も知られている。

１１は励磁用コの字形磁心、２１は磁心１１に巻回され
た励磁巻線、６は巻線２１に交流電圧を印加する電源、
１２は磁心１１に距離ｙ。をへだてて対向する検出用コ
の字形磁心、２３は磁心１２に巻回された検出巻線であ
る。励、缶用磁心１１から発生する磁束は、検出用研石
１２に入る磁束１５１と、もれ磁束１５２となる。この
検出器では、励磁が磁心１１だけになぐれているため、
磁心１１から発生する磁束は拡がりやすく、もれ磁束１
５２は磁束１５１に比べ無視できるほど小さくはない。

このため、検出巻線に誘起される電圧は」エアーギャッ
プ１１０および１２０内の紙幣５の微４＃磁性体だけで
なく、もれ磁束１５２の通路にある紙幣５の微量磁性体
にも影響されることになる。したがって、この検出器で
は、エアーギャップ１１０および１２０内にある紙幣５
の微量磁性体の検出が精度良くできない。また、もれ磁
束１５２は、エアーギャップｉｉｏと１２０との間で不
均一に分布している。このことは、磁束１５２が距離ｙ
によって変動することを意味する。

磁束１５２は、磁心１１から出ており、磁束１５２の変
動は、同じ磁心１１から出る磁束１１０に影ＩＩＩをお
よぼす。したがって、ａ束１１０によって誘起される検
出器＠２３の出力は、距離ｙの変動を受け１紙幣鑑別上
杆ましくない。

〔発明の目的〕

本願の第１の発明および第２の発明は、上述の従来技術
の欠点を解決するためになされたものであり、実装上、
大きな場所をとらず、しかも、磁性体や導電物質からな
る試料と検出器の磁心との距離が変化しても、検出出力
が変化しにくい磁性体または導電物質の検出器を提供す
るものである。

〔発明の概要〕

このため−９本願の第１および第２の発明は、磁心を２
つの磁心に分け、この２つの磁心間に試料を挿入できる
ようにし、磁心の腕の長さを長くしなくても、試料の中
央部分の検出ができるようにして、磁心の大型化をさけ
、実装上、′大きな場所をとらないようにした。さらに
、２つの磁心にそれぞれ巻線を巻回し、この両巻線に穎
、流を流すことによって１山田化間の磁束の均一化をは
かり。

試料と検出器との距離が変化しても、検出出力が変化し
にくいようにした。また、この両巻線に電流を流かすこ
とによって、併せて、試料の検出部に磁束の年中をはか
り、検出部にある試料の磁性体や導電物質を精度良く検
出できるようにした。

本願第１の発明は、検出出力をインダクタンス変化とし
て増り出せるようにしたものである。一方１本願第２の
発明は、磁心にさらに検出巻線を２次巻線として巻回ず
こと（こよって、検出出力をトランス構成で取り出せる
ようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下１本発明を実施例にもとづき、詳細に説明する。

第５図は１本願第１の発明の第１の実施例図である。１
１．１２は、大きさが同じで形状が同じコの字形磁心で
あり、距離ｙをへだてて互に２つの面８１（！：８２，
８３と８４で対向し、同図に点線で示した閉磁路ｎｌ’
）作っている。２１．２２は磁心１１，１２にそれぞれ
巻回された巻線、５は紙幣、６００はインダクタンス検
出回路である。

巻線２１と２２は、同図に示すように、直列接続され、
端子２１０と２２０に結線されている。また端子２１０
と２２０には９巻線２１および２２に交流電流を供給し
１巻線２１および２２のインダクタンスし　およびＬ２
の和Ｌｉ検出するイシダクタンス検出回路が接続されて
いる。

微ｘｉ性体を含むインキで印刷された紙幣５を磁心１１
と１２間に挿入すると、エアーギャップ１１０および１
２０の磁気抵抗が小さくなり、上述のインダクタンスＬ
が増加する。このインダクタンスＬの増加をインダクタ
ンス検出回路６００で検出することにより１紙幣５の微
量磁性体を検出できる。

この実施例では、磁心を２つのコの字形磁心１１と１２
で構成したためｌ心の腕の長さを長くしなくても１紙幣
５の中央部分の検出ができる。

すなわち、この実施例は、磁心の小型化がはかれるので
、検出器自体が大きくならず、自動現金受は払い装置等
に実装することが容易になる。

また、この実施例では、インダクタンス検出回路′６０
０がインダクタンス検出回路するときに。

巻線２１および２２に電流を供給する。このため。

＆）心１１と１２がともに励磁され、第６図に示す・　
ｃｅ路ｍ’）同方向すわりにまわる。ｆｉＢ束１５１お
よび１５２が発生する。磁束１５１および１５２は。

研石１１しか励磁されない場合に比べ、エアーギャップ
１１０と１２０内でより均一となる。この理由を詳しく
述べれば次のようになる。すなわち。

磁心１１だけを励磁すると、ＶＢＢｉ１２対向面Ｓｌお
よびＳ３付近の磁束密度は、磁心１２の対向面８２およ
びＳ４付近の一束密度と比べ大きくなる。これとは反対
に、磁心１２だけを励磁すると。

磁心１２の対向面Ｓ２およびＳ４付近の磁束密度は、磁
心１１の対向面８１およびＳ３付近の磁束密度に比べ大
きくなる。したがって、磁心１１と磁心１２がともに励
磁されれば、エアーギャップ１１０および１２０内の磁
束密度が、磁心１１だけが励磁される場合に比べ、均一
化されることがわかる。したがって、この均一化により
１紙幣５と磁心１１との距離ｙが変化しても、インダク
タンスＬは変化しにくくなり、インダクタンス検出回路
６００の検出出力も変化しにくくなる。

また、この戻施例では９巻、線２１および２２ば。

磁心１１および１２が作る閉磁路をともに同方向まわり
に磁化する構成となっているため、エアーギャップ１１
０と１２０に磁束を集中でき、エアーギャップ１１０と
１２０内にある紙幣５の微着磁性体を精度よく検出でき
る。なお、磁心１１と１２から発生ずるもれ磁束１６１
と１６２の向きは、第６図に示すように、互に逆向きに
なるので。

エアーギャップ１１０と１２０間にある紙幣５の微量磁
性体が一方向に磁化されにくくなり、この部分の磁性体
がインダクタンスしに影ｊ１１を・与えにくいという効
果もあ−る。

上述の第１の実施例では１巻線２１と２２を端子２１０
と２２０との間ｌこ直列接続したが、並列接続してもよ
い。このように接続した場合９巻線２１と２２４−直列
接続したと同等の効果が肖られる。

第７図は９本願紀ｌの発明の第２の実施例図である。第
５図番こ示した本願箱１の発明の第１の実施例と異なる
ところは１巻＠２４が巻線２２の巻き方と逆巻源−に巻
かれていることである。すなわち、この第２の実尤例で
は１巻線２１と２４が。

磁心１１と１２とが作る磁路ｍを互に逆方向まわりに磁
化するように直列接続されている。このため、第８図に
示すように、磁心１１と１２が発生する磁束は、磁束１
５３と１５４が主となり、エアーギャップ１１０および
１２０内にある紙幣５の微量磁性体の影響はほとんどう
けず、エアーギャップ１１０と１２０との間にある紙幣
５の微量磁性体の影響だけを主として受けることになる
。

いいかえれば、この実施例では、エアーギャップ１１０
と１２０との間に、磁束の集中がはかれるということ下
ある。したかって、端子２］０および２２０から見たイ
ンダクタンスＬ（巻線２１および°２４のそれぞれのイ
ンダクタンスＬ１およびＩ・２の和）をインダクタンス
検出回路で検出することによって、エアーギャップ１１
０および１２０内にある紙幣５の微量磁性体に影響され
ることなく、エアーギャップ１１０と１２０との間にあ
る紙幣５の微量磁性体を検出できる。

また、磁心１１と紙幣５との距離ｙによる変動を検出出
力が受けにくいとこは次のとおりである。

第８図に示すように、磁心１１と１２との間の距離そｙ
。とすると１巻線２１のインダクタンスＬ１は距離ｙに
対して第９図の曲線ａに示すように変化する。巻線２４
のインダクタンスＬ２は同図の曲線すに示すようになる
。したがって、端子２１０および２２０から見たインダ
クタンスＬは。

Ｌ、＋Ｌ２であるから１曲線ａとｂとの和の曲線Ｃとな
る。この曲線Ｃかられかるよ゛うに９紙幣５が距離ｏ−
ｙｏの範囲内を通過する限り、この第２の実施例の検出
出力は、距離ｙにあまり依存しないことがわかる。すな
わち、距離ｙの影響を受けにくいことがわかる。

また、この第２の実施例では１巻線２１と２４を端子２
１０と２２０に対して直列に接続したが。

ｒｈ心１１と１２とが作る閉磁路を互いに逆まわりに磁
化するように１巻線２１と２４を並列接続しても良い。

このように接続した場合１巻線２１と２４を直列に接続
したのと同等の効果が得られる。

第１０図および第１１図は１紙幣５の移動に対する５＋
ｒ心の配置と磁心形状の一例を示したもので才、る。

第１０図において、１１１および１２１は厚さ１１の大
きなコの字形磁心である０磁心１１１および１２１の厚
さ／１の方向が、ともに紙幣５の送り方向５１に対して
垂直になるように磁心１１１および１２１が配信されて
いる。

第１１図においては、１１２および１２２は厚さ１２か
小さなコの字形磁心であ−る。ｒ４心１１２および１２
２の厚さりの方向が、ともに紙幣５の送り方向５日と対
して並行になるように、磁心１１２および１２２が配置
されている。なお、磁心１１２および１２２の２組の対
向面が１紙幣５Ｑ）幅の中心＠Ｍに対して両側に位置す
るようにすれば１紙幣５を裏がえしに入れても、インダ
クタンスの変化は同じＣごなることは言う才でもない。

第１２図および第１３図は、第５図および第７図の第１
の発明の第１８よび第２の冥施例のインダクタンス検出
回路６００の一例を示すだめの図である。

雷 第１２図において、６０は、高出力インピーダンスの交
流電源である。ここでは、交流電源６と高インダクタン
ス６１を直列接続して構成しである。高インダクタンス
６１の値は、たとえば端子２１０と２２０に接続された
インダクタンスＬと同じインダクタンスの値がとれる。

電源６の一方の端子は、接地されており、端子２２０と
接続されている。また、他方の端子は、端子２１０と出
力端子６５０に接続されている。インダクタンスＬが紙
幣の微量磁性体によって増加すると、電源６０が高出力
インピーダンスの交流電源であるため、出力端子６５０
の電圧が増加する。この電圧変化を知ることにより、微
量磁性体を検出することができる。

第１３図に示したインダクタンス検出回路６００は、ブ
リッジ簡略を利用して、インダクタンスＬの変化分のＺ
＋ｆ検出てきるようにしたものである。

６は一方の端子が接地された交流′電源、２１０および
２２０はインダクタンスＬが接続された端子、６０５は
値し。のインダクタンス、６０６および６０７はそれぞ
れ値、　Ｒ１およびＲ２の抵抗である。６０２は、ブリ
ッジ回路の不平衡検出“回路であり、整流回路６０８お
よび６０９と、差動増幅器６１０て構成さ弦“Ｃいる。

６５０は出力端子である。インダクタンス回路６００の
各エレメントの結線は同図に示すとおりである。

磁心１１と１２との間に何も挿入しないときのインダク
タンスＬ−ｉＬ。０とすると、電源６．抵抗６０７１、
Ｊ二び６０７．インダクタンス６０５．端子２　］　０
と２２０に接続されるインダクタンスからなるブリッジ
回路が平衡するための粂件はＩｔ　Ｌ　　＝　Ｒ，Ｌｏ
。

０ てあり、この１５＆件が満されるように１４．．１１，
２゜ＬｏＯ値が設宇されている。したがって、磁心１１
と１２との間に伺も挿みしないときは、出力端子６５０
の電圧は零となる０ところが、−心２２と・１２との間
に紙幣５が挿入されると、ブリッジ回路が不平衡となり
、不平衡重圧が整流回路６０８および６０９と、差動増
幅器６１０とによって検出され、出力端子６５０に電圧
が現われる。

ところで１紙幣５が磁心１１と１２との間を通過すると
きの出力端子６５０の電圧を、Ａ／Ｄ変換器でデジタル
骨に変換し、そのデータをコンピュータで処理し、パタ
ーン抽出を行なえば９紙幣５の鑑別ができる。

第１４図は９本願第２の発明の第１の実施例図である。

第５図に示された第１の発明の門１の実施例では検出出
力をインダクタンス変化として取り出せるようにしてい
たが１本願第２の発明の第１の実施例では、検出出力を
トランス構成で取り出せるように、この第１の発明の第
１の実施例を変形したものである′。６０は高出力イン
ピーダンズの交流電源である。１１および１２はそれぞ
れコの字形磁心であり、第１の発明の第１の実施例と同
じ理由により磁心の小型化がはかれる。２１および２２
は励磁巻線、２３および２５は検出巻線である。電源６
０には、磁心１１および１２にそれぞれ巻回された巻線
２１および２２が直列に接続されており、ＶＢＢｉ１２
よび１２からそれぞれ発生する磁束は、第５図の本願第
１の；櫂の第１の実施例と同じになる。ただ、異なるの
は、磁心１１および１２にそれぞれ新たに巻線２３およ
び２５が設けられ、この巻線２３および２５に誘起され
る電圧が同位相で加算されるように巻線２３および２５
が直列に接続され、この直列接続された巻線の出力が紙
幣５の微量磁性体の検出出力とされている点である。す
なわち、インダクタンス変化としてではなく、検出出力
をトランス構成で取り出せるようにした点である。した
がって。

検出出力は１本願第１の発明の第１の実施例と同様であ
り１紙幣５と磁心１１との距離ｙが変化しても、検出出
力は変化しにくい。

なお、この第２の発明の第１の実施例では１巻脚２１と
２２が直列接続しであるが１本願第１の発明の第１の実
施例と同様に並列接続しても良い。

才だ１巻＠２３４たは２５のうち、一方の巻線しか設け
ず、その一方の巻線に誘起される電圧を検た 出出力としても良い。ｔｉ７＞、巻線２３と２５とを並
列結線し１巻線２３および２５のそれぞれに発生する電
圧の平均値が得られるようにしても良い。

第１５図は１本Ｈ第２の発明の第２の実施例図である。

第７図に示された菓１の発明の詑２の実施例では検出出
力をインダクタンス変化として取り出せるようにしてい
たが１本願第２の発明の第２の実施例では、検出出力を
トランス構成で取り出せるように、この第１の発明の第
２の実施例を変形したものである。６０は高出力インピ
ーダンスの交流市、源である。１１および１２はそれぞ
れコの字形−心であり、第１の発明の第２の実施例と同
じ理由により、磁心の小型化がはかれる。

２１および２２は励磁巻線、２３および２６は検出巻線
である。電源６０には、磁心１１および１２にそれぞれ
巻回された巻線２１および２２が直列に接続されており
、磁心１１および１２からそれぞれ発生ずる磁束は、第
７図の本願第１の発明の第２の実施例と同じになる。た
だ、異なるのは、磁心ｌｌおよび１２にそれぞれ新たに
巻線２３および２６が設けられ、この巻線２３および２
６に訪起される電圧が同位相で加算されるように巻線２
３および２６が接続され、この直列接続された巻線の出
力が紙幣５の微量磁性体の検出出力とされている点であ
る。すなわち、インダクタンス変化としてでなく、検出
出力をトランス構成様であり９紙幣５と磁心１１との距
離ｙが変化しても、検出出力は変化しにくい。

なお１巻線２１と２２を並列接続してもよいのは第７図
に示した本願第１の発明の第２の実施例と同様である。

また９巻線２３と２６を並列結線し１巻線２３と２６の
それぞれに発生する電圧の平均値が検出出力として得ら
れるようにしても良い０ 以上の説明では１紙幣における微量磁性体の検出を例に
とり説明してきたが１本発明の検出器は一般の磁性体、
導電物質を高感度で検出することができることは言うま
でもない。

〔発明の効果〕

以上のように１本願第１の発明または第２の発明によれ
ば、実装上大きな場所をとらず、しかも磁性体や導電物
質からなる被検査物と、研石との距離が変化しても、検
出出力が変化しに＜＜、磁性体丈たは導電物質を高感度
で検出できる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図までは従来例の説明図、第５図から第
１５図までは本発明の説明図である。 １１．１２・・・磁心、２１，２２，２３，２４゜２５
．２６・・・巻線、６０・・・高出力インピーダンス交
流電源、６００・・・インダクタンス検出回路。 第　　１　　図 万森曵ビ試ヤどθＩＩ口眞帆２ ％　３　図 藁　４　図 −一人一一一 猶　５　図 ２／ 第　／）　図 第７図 ￥ＩＢ図 児　　９　　図 第　１０　　図　　　　　　も　１１　　図ｖ１１２図 ％　　７３　　図 第１頁の続き ０発　明　者　猪瀬文之 −国分寺市東恋ケ窪１丁目２８０番 地株式会社日立製作所中央研究 所内 ４６２−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一定の距離をへだてて互に少なくとも２つの面で対
   向する第１および第２の磁心と、該第１の磁心に巻回さ
   れた第１の巻線と、上記第２の磁心に巻回され、かつ上
   記第１の巻線と直列または並列に接続され、かつ上記第
   １の巻線と差動力向に結合する第２の巻線と、該直列ま
   たは並列に接続された巻線のインダクタンスを検出する
   回路とからなることを特徴とする磁性体または導電物質
   の検出器。 ２、第１項記載の検出器において、上記第１及びたこと
   を特徴とする磁性体重たは導電物質の検出器。