KR930003171B1

KR930003171B1 - 경화 판별장치

Info

Publication number: KR930003171B1
Application number: KR1019900005467A
Authority: KR
Inventors: 리이찌로 야마시타; 코오이찌 카네하라
Original assignee: 미쯔비시주우고오교오 가부시기가이샤; 우에다 쇼오지
Priority date: 1989-04-19
Filing date: 1990-04-19
Publication date: 1993-04-23
Also published as: AU5213990A; FR2646262B1; JPH02138375U; GB2230636A; MY105518A; US5048662A; GB9006423D0; FR2646262A1; HK128893A; GB2230636B; KR900016919A; JPH0745809Y2; AU617604B2

Abstract

내용 없음.

Description

경화 판별장치

제1도는 본 발명의 일실시예의 회로구성도.

제2도는 제1도의 일부상세한 것을 표시한 자동평형회로도.

제3도는 판별논리도.

제4도는 종래의 경화판별회로구성도.

제5도는 벡터분해설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 발진기 14, 15 : 자동평형회로

18, 19 : 피이크호울드회로 21 : 멀티플렉서

22 : A/D변환기 23 : 마이크로콤퓨터

24 : 입출력인터페이스(I/O)

본 발명은 요금수수기계나, 각종자동판매기 및 환전기등에 적용되는 경화판별장치에 관한 것이다.

경화판별기는 유료도로, 주차장등의 자동요금수수기 및 각종 자동 판매기, 환전기등에 사용되고 있다.

종래의 코인센서는 직경, 두께등의 형상을 주체로 검출하는 것과, 형상에 추가해서 재질의 전기적특성(투자율, 비저항등)을 검출하는 방법이 사용된다.

제4도는 종래예의 일예로서 일본국 특원소 63-52967에 개시되어 있는 것이다.

원리는, 고주파여자된 코일에 경화가 근접하였을 대 경화내에 발생하는 와전류손(渦電流損)에 의해서 발생하는 임피이던스변화를 검출해서, 경화의 종별, 위화를 판별한다. 경화의 형상(직경, 두께등) 재질(투자율, 비저항등)등에 의해서 임피이던스변화가 다른것을 이용한다.

제4도에 있어서, L₁은 검출코일, L₂는 기준코일, Rr 및 Rc는 밸런스용저항으로서, 브리지를 구성하고 있다. Co는 콘덴서이다.

(1)은 발진기로서 상기 브리지회로에 고주파전압을 공급한다. 브리지 회로는 검출코일 L₁의 자계중에 경화가 존재하지 않는 상태에서, 상기 Rr, Rc 밸런스저항을 조정해서 브리지출력(상기 L₁, L₂코일의 중간 출력)을 영으로 해 둔다. 이 상태에 있어서 검출코일L₁의 속에 경화가 들어가면 경화의 형상, 재질에 따른 임피이던스변화가 발생하고, 이 임피이던스변화에 비례해서 브리지 출력전압이 변화한다. (2)는 동조증폭기 이며, 브리지 공급전압의 주파수성분을 선택해서 증폭하고, 다른 노이지성분을 제거하여, 브리지출력을 증폭한다. (3)은 지역 여파기이며, 브리지 회로에 공급하고 있던 고주파성분을 여파하여, 상기 검출코일(2)에 경화가 대향했기 때문에 발생하는 저역의 변화분전압을 검출한다. 이 전압의 크기는 경화의 종류에 따라 다르기 때문에 문턱치회로(4)에 판정레벨을 설정해놓고, 경화의 종류를 판정한다.

한편, (5)는 이상기(移相器)이며 상기한 브리지 공급전원인 발진기(1)의 전압을 입력기준으로해서 동위상 및 π/2 위상지연시킨 전압을 발생시켜, 다음 단계의 위상 검파기(6), (7)에 각각 동위상 및 π/2 위상지연의 전압을 공급한다. 위상검파기(6), (7)은 브리지 출력 동기증폭기(2)의 출력 Ez를 각각 입력으로하고, 이 입력전압을 동위 상성분(임피이던스의 실수성분)과 π/2 위상지연성분(임피이던스의 허스성분)으로 분해한다. 이 모양을 제5도에 표시한다. Ez를 검출 코일 L₁에 경화가 대향하였을 때에 동조증폭기(2)에 출력되는 출력전압으로 하면 동위상의 검파기(6)으로부터는, Ez의 동위상성분 Ex가 출력되고, π/2 위상검파기(7)로부터는 Ez의 π/2 위상성분 Ey가 출력된다.

이 Ex 및 Ey는 상기한 검출코일임피이던스의 각각 실수성분 및 허수성분에 상당한다.

Ex, Ey에는 고주파성분이 포함되어있기때문에, 상기한 동조증폭기(2)의 출력 Ez와 마찬가지로 저역여파기(8), (9)로 검파하고, 저역 성분(경화가 검출코일 L₁을 통과하였을 때의 변화분)을 검출하여 실수는 성분 X와 허수성분 Y로 분해되어서 측정된다.

(10)은 위상차연산기이며, 상기한 실수 및 허수성분 X, Y를 입력으로해서, 이 양자의 비로부터 3각 함수 tan^-1(Y/N)을 구하여, 위상 θ도를 산출한다. 이 산출된 위상 θ도 경화의 형상, 재질등의 변하에 따라서 변화한다. 이 위상 θ를 문턱치회로(11)에 의해 분류한후 논리회로(12)에 입력하고, 상기 문턱치회로(4)의 출력인 임피이던스레벨과의 논리곱을 구하고 그 결과에 의해 경화의 종별을 판별한다.

상기 종래의 경화판별장치에서는 검출코일 L₁등 기준코일 L₂의 초기임피이던스의 불균일에 대해서는, 브리지회로밸런스저항 Rr, Rc에 의해서 조정되어, 브리지출력은 영으로 조정되나, 그후 변동변화등으로, 검출코일 L₁, 기준코일 L₂등 밸런스저항 Rr, Rc등의 정수에 의해서 드리프트(Drift)하여, 브리지의 평형이 무너지고, 브리지 출력에 언밸렌스 출력이 발생하였을 경우에는, 상기 저역여파기(3)의 임피이던스변화에비례한 출력 z 및 저역여파기 (8), (9)의 동상 및 π/2 위상검파출력 X, Y에도 드리프트전압이 각각 △Z,△X,△Y발생하고, 이것이 경화에 의한 출력 Z,X,Y에 대한 오차가 되어 착오판별을 발생시키는 원인이 된다.

또, 경화에 의한 변화전압 Z,X,Y는 상기 브리지 공급전압인 발진기(1)의 출력에 비례하기 때문에, 온도등에 의해서 변동되었을 경우도 마찬가지로 착오판별의 원인이 되는 등의 문제점이 있었다.

본 발명의 과제는, 상기 종래의 문제점을 해소할 수 있는 경화판별 장치를 제공하는 일이다.

본 발명에 의한 경화판별장치는, 검출코일라기준 코일 및 평형회로로 이루어지는 브리지회로와, 이 브리지회로에 고주파전압을 공급하는 발진기와, 상기 브리지회로의 출력전압을 증폭하는 동조증폭기와, 상기 발진기의 발진전압과 동위상의 전압과, π/2 위상이 지연된 전압을 발생시키는 이상기와, 이 이상기로부터 출력되는 동위상 및 π/2 위상지연의 각 전압을 기준으로해서, 상기 동조증폭기의 출력 전압의 속으로부터 동위상성분 및 π/2 위상지연성분을 검파하는 위상검파기와, 상기 동위상성분 및 π/2 위상성분의 전압중 고주파성분을 여파하고, 상기 검출코일부를 경화가 통과했을 때에 변화하는 전압 변화를 검파하는 저역여파기와, 이 저역여파기에 의해 저역여파한 동위상성분 및 π/2 위상성분의 전압변화로부터 경화의 판별을 행하는 경화판별장치에 있어서, 상기 동위상성분 및 π/2 위상성분의 저역여파기의 출력전압을 차동 증폭기와 적분기로 이루어지는 자동평형회로에 의해, 상기 검출코일이 온도등에 의해 드리프트되었을 경우의 완만한 변화를 자동보상하는 회로와, 상기 검출코일부를 경화가 통과했을 때에 순간적으로 변화한 전압의 피이크치를 호울드하는 피이크검출회로와, 상기 브리지회로에 공급하는 발진기의 전압을 직류전압으로 변환하는 정류기와, 상기 동위상성분 및 π/2 위상성분의 2계열의 자동평형회로의 출력과 상기 정류기의 출력전압의 3입력전압의 시분할절환회로와, 이 시분할절환회로의 출력전압을, 순차디지탈전압으로 변환하는 A/D 변환기와, 상기 피이크 검출회로의 OR 신호를 트리거로해서, 상기 A/D 변환기가 변환하는 디지탈전압을 취득하여 연산 및 제어하는 마이크로 콤퓨터를 구비하고, 상기 브리지 출력전압의 동위상성분 및 π/2 위상전압의 경화에 의한 변화전압과 상기 브리지 공급전압의 정류출력전압을 연산해서, 경화의 종별 및 위화를 판별하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 상기한 바와같이 구성되어있으므로, 온도변화등으로 브리지출력이 드리프트하여 오차전압을 발생해도, 자동적으로 영으로 되돌려 지기 때문에, 경화에 의한 변화전압에 오차가 포함되는 일이 없고, 또 브리지 공급전압이 변동하였을 경우에도, 그 변동비를 경화에 의한 변화전압에 보정을 걸수 있기 때문에, 브리지 출력의 드리프트에 의한 오차등 브리지 공급전압변동에 의한, 경화출력의 변회에 의한 착오 판정을 방지할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면에 의해서 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명의 일실시예를 표시한 도면이며, 제1도에 있어서, 검출코일 L₁기준코일 L₂밸런스저항 Rr, Rc로 구성하는 브리지 회로 및 브리지 공급전압을 발생하는 발진기(1)은, 제4도에 표기한 것과 동일하다. 또, 점선테두리(13')로 표시한 회로는 제4도에 표시한 회로중의 점선테두리(13)로 둘러싼 회로와 동일하므로 그 구성 및 작용의 설명을 생략한다. 단 이중에서, 저역여파기(3)은 간략화를 도모하기 위하여 제거되었다. 그 이유는 원래 종래에 제5도에 있어서 임피이런스변화 Ez는 실수(저항)성분 Ex와 허수(reactance) 성분 Ey와의 사이에는

의 관계가 있기 때문에, Ex,Ey를 측정하여 극좌표를 구하면 Ez와 등가이므로 생략할 수 있다.

따라서, 종래예의 브리지 출력의 동상성분 X(단자D), π/2위상성분 Y(단자 E)이후의 신호처리에 대해서 이하에 설명한다.

제1도에 있어서, (14) 및 (15)는, 각각 브리지 출력의 드리프트를 보상하는 자동평형회로이다. 구체적으로는 제2도에 표시한 차동증폭기(16)와 적분회로(17)로 구성된다. 제2도에 있어서, 저항 Ri와, 콘덴서 Ci는 적분정수이다. 적분시정수 T=RiCi로 결정된다.

이때 정수 T는, 브리지 회로가 온도 등에 의해 드리프트하는 완만한 변화에는 추종하나, 검출코일(1)을 경화가 통과하는 순간적인 변화에는, 거의 추종하지 않는 시정수로 한다. 따라서 제2도와 같이 차동증폭기(16)을 개재해서 피이드백을 걸면, 브리지회로가 드리프트하였을 경우에는, 적분회로(17)을 개재해서 상쇄되고, 출력쪽 F(또는 G)에는 자동적으로 영으로 조정되고, 경화의 통과에 의한 순간적 변화에는, 그 변화분만을 검출할수 있다. (18) 및 (19)는, 피이크호울드회로로서 피이크호울드와 피이그디렉터의 하이브리드 회로이다. 검출코일 L₁을통과하는 순간적 변화의 피이크치를 호울드하는 동시에 피이크점의 통과 시점을 검출한다(통과이후에 펄스신호를 발생한다.) (20)은 OR회로소(18) 또는 (19)의 피이크점통과신호(DET)의 OR을 취하고, 후단계의 연산회로에, 상기 X, Y의 2계열의 피이크호울드회로(18) 및 (19)의 출력전압 X-OUT 및 Y-OUT의 샘플링(SAMP) 지령의 트리기를 건다. (21)은, 멀티플렉서로서 상기 X-OUT 및 Y-OUT의 압력전압을 고속으로 절환하고, A/D 변환기(22)에 의해서 순차, 디지탈데이터로서 계측한다.

(23)은 마이크로콤퓨터(이하 마이콤이라 약칭), (24)는 마이콤(23)의 입출력인터페이스(이하 I/O라 약칭)로서, 상기 P-DET명령을 받아서, X-OUT 및 Y-OUT의 데이터를 SAMP신호에 의해, A/D 변환해서 데이터를 취득한다.

(25)는, 상기 브리지 공급전압인 발진기(1)의 정류회로로서 직류로 변화되어 있다.

이 목적은, 브리지 공급전압의 드리프트를 감시하기 위한 것으로서, 멀티플렉서(21)에 입력되고, 상기 경화에 의한 변화전압 X-OUT 및 Y-OUT의 샘플링시에 시분할절환으로, A/D 변환기(22)를 개재해서 마찬가지로 계측된다.

본 발명은, 상기한 바와 같이 구성되어 있으므로, 온도변화등으로 검출코일(1)을 포함하는 브리지 회로가, 경과 비통과시에 드리프트해서 오차 전압을 발생해도, 그 변화는 원만하게 변화하므로 상기 자동평형회로(14) 및 (15)의 출력은 항상영으로 자동적으로 제어되므로, 경화통과시의 출력전압 X 및 Y에 가산되는 일은 없으며, 따라서 착오판별을 방지할 수 있다.

경화의 판별논리는 제3도에 표시하나 상기 마이콤의 메모리에 미리 각 경화마다 판정레벨을 예를들면 경화 Ci에 대해서 실수성분 X₁- X₂허수성분 Y₁- Y₂및 경화 C₂에 대해서 마찬가지로 X₃- X₄, Y₃- Y₄와 대상경화마다 설정해 놓고, 이것과 비교해서 판장신호 C₁, C₂…C_n을 I/O 단자로부터 출력한다.

이 판정레벨에 합치되지 않는 경화는 위화로서 출력할 수도 있다.

이상, 설명한 바와같이 본 발명에 의하면 검출코일을 포함한 브리지 회로의 드리프트는, 자동평형회로에 의해, 항상 영으로 자동제어되므로, 종래회로와 같이 경화에 의한 출력에 오차가 포함되는 일이 없으므로, 드리프트를 발행해도 경화의 판정을 착오하는 일이 없어진다.

또, 브리지 공급전압이 드리프트해도, 이 전압변화를 경호검출할때마다 계축해서, 경화출력에 보정을 길게하도록 하였으므로, 브리지 공급전압변화의 영향을 받는일없이 정확한 판정을 행할 수 있다.

따라서, 종래회로에서는, 온도변화등으로 판별정밀도가 열화하는 문제가 있었으나, 본 발명에 의하면 온도변화가 있어도, 안정된 판별 정밀도를 유지할 수 있다.

한편, 브리지 공급전압 온도등으로 드리프트하였을 경우에는, 경화에 의한 출력은, 공급전압변화에 비례해서 X→Y' 및 Y-Y'로 변화하나, 브리지공급전압은, 경화검출때마다 마이콤에 의해 계측되므로, 미리메모리에 설정된 초기치 V와 계측치 V'와의 비 V'/V를 연산하여, 상기 경화출력 X' 및 Y'에 보정을 걸어주면, 브리지 공급전압이 변화해도 항상정확한 경화출력 X 및 Y를 구할 수 있다.

이상 설명한 연산은, 모두 마이콤으로 용이하게 처리할 수 있다.

Claims

검출코일과 기준코일 및 평형회로로 이루어진 브리지회로와, 이 브리지회로에 고주파전압을 공급하는 발진기와, 상기 브리지회로의 출력전압을 증폭하는 동조증폭기와, 상기 발진기의 발진전압과 동위사의 전압과, π/2 위상지연된전압을 발생시키는 위상기와, 이 위상기로부터 출력되는 동위상 및 π/2 위상지연의 각 전압을 기준으로해서, 상기 동조증폭기의 출력전압을 속으로부터 동위상 성분 및 π/2 위상지연성분을 검파하는 위성검파기와, 상기 동위상성분 및 π/2 위상성분의 전압중고주파성분을 여파하고, 상기 검출코일부를 경화가 통과하였을시에 변화하는 전압변화를 검파하는 저역여파기와, 이 저역 여파기에 의해 저역여파된 동위상성분 및 π/2 위상성분의 전압 변화로부터 경화의 판별을 행하는 경화판별장치에 있어서, 상기 동위상성분 및 π/2 위상성분의 저역여파기의 출력전압을 차동증폭기와 적분기로 이루어진 자동평형회로에 의해, 상기 검출코일이 온도등에 의해 드리프트하였을 경우의 완만한 변화를 자동보상하는 회로와, 상기 검출코일부를 경화와 통과하였을 때에 순간적으로 변화한 전압의 피이크치를 호울드하는 회로와, 이 피이크점을 통과한 것을 검출하는 피이크검출회로와 상기 브리지회로에 공급하는 발진기의 전압을 직류전압으로 변환하는 정류기와, 상기 동위상성분 및 π/2 위상성분의 2계열의 자동평형회로의 출력과 상기 정류기의 출력전압의 3입력전압의 시분할절환회로와, 이 시분할절환회로의 출력전압을, 순차디지탈 전압으로 변환하는 A/D변환기와, 상기 피이크검출회로의 OR신호를 트리거로해서, 상기 A/D변환기가 변환하는 디지탈전압을 취득하여 연산 및 제어하는 마이크로콤퓨터를 구비하고, 상기 브리지 출력전압의 동위상성분 및 π/2 위상전압의 경화에 의한 변화전압과 상기 브리지 공급전압의 정류출력전압을 연산해서, 경화의 종별 및 위화를 판별하는 것을 특징으로 하는 경화판별장치.