JPS5843794B2 - シヘイトウノ ジキケンシユツカイロ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は紙幣等の磁気検出回路に関するものであり、特
に紙幣等に含有される強磁性体成分を検出する磁気セン
サにおいて各種ノイズ成分を除去し、Ｓ／Ｎを向上させ
るための新規な装置を提供するものである。

従来の磁気センサ回路は、第１図に示されているように
、永久磁石または直流電磁石により形成される一様なバ
イアス磁界中に磁気抵抗素子１゜２を接近して配置し、
定電圧電源３に直列に接続されており、強磁性体成分を
含有した紙幣等による磁束分布の変動を、磁気抵抗素子
１，２の中間よりコンデンサを介して検出、増幅するこ
とにより磁気信号としている。

このような方式による磁気センサ回路の出力ｅは、磁気
抵抗素子のそれぞれの抵抗値をＲ１，Ｒ２とすれば− で示される。

検出出力は、磁束分布の変動による磁気抵抗素子１，２
の抵抗弁の変動として出力する。

それぞれの抵抗値がＲ１＋△Ｒ，、Ｒ２＋△Ｒ２に変化
したとすれば、出力変動△ｅは、 で示される。

なお、電圧Ｅの変動はないものとするＯ 基本的には、磁気抵抗素子１，２は特性の揃ったもので
あるから １−ＦＲ２ である。

また、各種のノイズ、たとえば、温度的ノイズ、ハムノ
イズ、磁気ノイズ、ピエゾノイズ等に関しては、両磁気
抵抗素子は空間的に極めて近接して配置されているので
、両者の受ける温度的、磁気的、また機械的原因による
変動分は等しいと考えることができ、△Ｒ１−△Ｒ２で
ある。

したがって、ノイズ成分に関しては（２）式は△ｅ±Ｏ となる。

信号成分に関しては、両磁気抵抗素子は走査方向に対し
て直角に並列配置されているので、両者の受ける磁束変
動は異なり、△Ｒ１＼△Ｒ２であるから、（２）式が出
力を示す式となる。

以上の説明で明らかなように、ノイズ成分に関して△ｅ
＝０となる点がこのセンサ回路の長所とされてきた。

しかし、これは磁気抵抗素子の抵抗値Ｒ１とＲ２が等し
いということが条件となっている。

抵抗値Ｒ１、Ｒ２に差があれば、いかに△Ｒ１÷△Ｒ２
であっても（２）式から明らかなようにノイズが出力さ
れる。

実際には磁気抵抗素子の抵抗値のばらつきは、第２図に
示されているように、範囲が大きく、かつ抵抗値の温度
係数も大きい。

したがって、センサにＲ１とＲ２が等しくなる素子を選
別してマウントすることは非常に難しく、かつできたと
しても広い使用温度範囲に渡ってＲ１＝Ｒ２を保証する
ことは不可能に近い。

このように現実にはＲ□−Ｒ２という条件を満たすこと
ができないため、第１図の回路においても伺らかのノイ
ズが出力されることになる。

本発明は、以上に説明した従来方式の欠点を改良し、ノ
イズに影響されない検出出力を得るためのものである。

抵抗値にばらつきが存在する場合にもノイズに影響され
ない出力を得るための回路として第３図の回路が考えら
れる。

この回路においては磁気抵抗素子１，２はそれぞれ定電
流源６，７により常に一定電流■でバイアスされている
。

この回路においてセンサ出力は、 ｅ−ＩＲｌ−ＩＲ２−Ｉ（Ｒｔ Ｒ２） （
３）となるから、出力変動は △ｅ＝Ｉ（△Ｒ１−△Ｒ２） （４）と
なり、検出出力は素子自体の抵抗値には関係しなくなる
。

このように、定電流で素子をバイアスすることにより抵
抗値のばらつきによる影響を除去できるのであるが、第
３図の回路においては定電流回路が２回路必要であり、
しかもそれぞれの特性が全く等しくなければならない。

それぞれの電流値に差があれば△Ｒ１＝△Ｒ２であって
もノイズ成分は出力されることになる。

第４図の回路は磁気抵抗素子を直列に接続して定電流回
路を１回路とし、第３図の回路の欠点を改良したもので
ある。

増幅器８の入力インピーダンスを十分に高くしておけば
、定電流回路による電流は全て磁気抵抗素子に流れるか
ら、磁気抵抗素子２の出力は■Ｒ２、磁気抵抗素子１，
２の合成された出力は、Ｉ （Ｒ１＋ Ｒ２）となる。

磁気抵抗素子２の出力を利得が２の演算増幅器８を通し
てやれば２ＩＲ２となるから、差動増幅器への入力は ｅ＝Ｉ（Ｒｔ＋Ｒ２） ２ＩＲ２＝Ｉ（ＲＩ Ｒ２
） （５）となり、検出出力はこの変動分であるか
ら△ｅ−Ｉ（△Ｒ０−△Ｒ２） （６）
となる。

両磁気抵抗素子は直列に接続されているから、バイアス
電流は常に等しく、ノイズ成分に関しては（６）式は常
に△ｅ ＝ Ｏとなる。

第４図の回路では、両磁気抵抗素子を直列に接続するこ
とにより、第３図の回路の欠点を改良できたわけである
が、この場合には、利得が正確に２倍の高入力インピー
ダンスの演算増幅器が必要となり、コスト的には高価な
ものとなる。

本発明は、このような第４図の回路の難点をさらに改良
するものであり、第５図にこれを示す。

永久磁石又は直流電磁石の一様なバイアス磁界中に紙幣
の走査方向に対して直角に近接して並列配置された磁気
抵抗素子１，２はやはり直列に接続され、ＦＥＴ（Ｑｌ
）により構成される定電流回路６により一定電流■でバ
イアスされている。

また、等しい抵抗値Ｒｏを持つ抵抗９，１０による１／
２の分圧回路が磁気抵抗素子と並列に接続されている。

出力は両磁気抵抗素子の接続点と分圧回路の中点より取
り出され、交流差動増幅回路５へ入力される。

今、差動増幅器５の入力抵抗が十分に高いとすれば、磁
気抵抗素子１，２の接続点の電位ｅ１は、また、 分圧回路の中点の電位ｅ２は、 となる。

したがって 差動増幅器５への入力は、 となり、検出出力はこの変動分であるから、となる。

分圧回路の抵抗値Ｒｏを磁気抵抗素子の抵抗値Ｒ１，Ｒ
２よりも十分に大きく選定しておけば、 Ｒｔ／Ｒｏ（Ｉ Ｒ２／Ｒｏ＜＜１ であるから、（８）式は、 と表わすことができる。

すなわち、第５図の回路において、 Ｒ１，Ｒ２（＜ Ｒｃ ＜ 製動増幅器（５）の入力抵
抗 ００）となるように回路定数を定めておけば、（９
）式が検出出力を示す式となり、ノイズ成分に関しては
、△Ｒ１＝△Ｒ２であるから常に出力は零となる。

磁気抵抗素子の抵抗値は第２図に示されているように高
々千数百オームであり、また、差動増幅器には演算増幅
器を使用すれば、入力インピーダンスは数百キロオーム
から数メガオームの値となる。

したがって、分圧回路の抵抗としては数十キロオームの
ものを使用すれば、（１０）式の回路条件は容易に満足
することができる。

以上に説明したように、本発明によれば、第５図の回路
に示す如く、従来の方式に比して、定電流回路は１回路
でよく、また、高価な演算増幅器を使用しなくても適正
に設定された抵抗による分圧回路を用いることにより、
安価で高いＳ／Ｎの磁気センサ回路を得ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は磁気抵抗素子を用いた従来の磁気検出回路、第
２図は磁気抵抗素子の抵抗値のばらつきと温度特性の図
、第３図は各磁気抵抗素子を別個に定電流バイアスした
磁気検出回路、第４図は演算増幅器の使用により定電流
回路を１回路とした磁気検出回路、第５図は本発明によ
る改良された磁気検出回路を示す。 １．２・・・・・・磁気抵抗素子、３・・・・・・定電
圧電源、４・・・・・・増幅器、５・・・・・・差動増
幅器、６，７・・・・・・定電流電源、８・・・・・・
利得２の増幅器、９，１０・・・・・・分圧抵抗。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 磁気的にバイアスされ、磁性体成分を含有する紙幣
   等の通過による磁束変動により電気的抵抗特性が変化す
   る直列に接続された２個の磁気抵抗素子、該磁気抵抗素
   子を一定電流でバイアスするための定電流回路、前記磁
   気抵抗素子と並列に接続された、磁気抵抗素子よりも十
   分に高い抵抗値を有する抵抗により構成される１／２の
   分圧回路、該分圧回路の出力と前記２個の磁電変換素子
   の内の１個の出力を入力とする前記分圧回路の抵抗値よ
   りも十分に高い入力抵抗を有する交流差動増幅器を備え
   たことを特徴とする紙幣等の磁気検出回路０