WO2013129214A1 - 磁気検出装置 - Google Patents

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output
detection device
magnetic
voltage
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Inventor
奥田哲聡
落合千貴
浅石健一
Original Assignee
株式会社村田製作所
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09—Magnetoresistive devices
    • G01R33/093—Magnetoresistive devices using multilayer structures, e.g. giant magnetoresistance sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00—Galvanomagnetic devices
    • H10N50/10—Magnetoresistive devices

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic detection device that detects a magnetic pattern provided in a medium such as a banknote.
  • a magnetic sensor comprising a resistance bridge circuit in which a series circuit of a magnetoresistive element and a fixed resistance element is connected in parallel; a power supply voltage is applied to the resistance bridge circuit; and a divided output of the resistance voltage divider circuit is output as a detection signal;
  • Patent Document 1 discloses a magnetic detection device including an amplifier that amplifies a detection signal of the magnetic sensor.
  • the magnetic detection device disclosed in Patent Document 1 has the following problems.
  • an object of the present invention is to provide a magnetic detection device in which fluctuations in output voltage due to fluctuations in power supply voltage are small.
  • the magnetic detection device of the present invention is configured as follows.
  • a magnetic sensor including a resistance voltage dividing circuit including a magnetoresistive element, having an input terminal for inputting a power supply voltage to the resistance voltage dividing circuit and an output terminal for outputting a divided voltage of the resistance voltage dividing circuit; And an amplifier for amplifying the output voltage.
  • the amplifier includes an operational amplifier comprising an inverting input terminal connected to the output terminal of the magnetic sensor, a non-inverting input terminal connected to the reference voltage source, and an output terminal connected to the input terminal of the magnetic sensor.
  • the output voltage of the operational amplifier that is, the power supply voltage applied to the magnetic sensor becomes a stable voltage, and a magnetic detection device in which the fluctuation of the output voltage due to the fluctuation of the power supply voltage is small can be obtained.
  • the output voltage of the operational amplifier that is, the power supply voltage applied to the magnetic sensor becomes a stable voltage, and a magnetic detection device in which the fluctuation of the output voltage due to the fluctuation of the power supply voltage is small is obtained.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a magnetic detection device 11 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a circuit configuration diagram of a device on which the magnetic detection device 11 is mounted, including the magnetic detection device 11 and a circuit connected to the subsequent stage of the magnetic detection device 11.
  • FIG. 3 is a circuit diagram for evaluating the tolerance of the magnetic detection device 11 against fluctuations in the positive power supply voltage Vcc, which includes the magnetic detection device 11 and the AC amplifier circuit 21.
  • FIG. 4 is a diagram showing the waveform of the positive power supply voltage Vcc and the waveform of the output voltage Vout2, which are the results of evaluating the tolerance of the magnetic detection device 11 against fluctuations in the positive power supply voltage Vcc using the circuit shown in FIG. .
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a magnetic detection device 11 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a circuit configuration diagram of a device on which the magnetic detection device 11 is mounted, including the magnetic detection device 11 and a circuit connected to the subsequent stage of the magnetic
  • FIG. 5A is an example of a magnetic pattern provided in the medium, and the higher the magnetism, the higher the density.
  • FIG. 5B is a diagram showing a waveform of the output voltage Vout2 of the circuit shown in FIG. 3 when the medium having the magnetic pattern shown in FIG. 5A is moved.
  • FIG. 6 is a circuit diagram of a magnetic detection device according to a comparative example.
  • FIG. 7A is a diagram illustrating a waveform of the positive power supply voltage Vcc of the magnetic detection device according to the comparative example
  • FIG. 7B is a diagram illustrating a waveform of the output voltage Vout2 of the magnetic detection device according to the comparative example. .
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a magnetic detection device 11 according to an embodiment of the present invention.
  • the magnetic detection device 11 includes a magnetic sensor 1, an amplifier including an operational amplifier 2, a reference voltage source 3, and a capacitor C1.
  • the magnetic sensor 1 includes a magnetoresistive element R1, a fixed resistive element R2, an input terminal T (Vi), an output terminal T (Vo), and a ground terminal G.
  • One end of the magnetoresistive element R1 is connected to the input terminal T (Vi).
  • the other end of the magnetoresistive element R1 is connected to one end of the fixed resistance element R2, and the magnetoresistive element R1 and the fixed resistance element R2 constitute a resistance voltage dividing circuit.
  • the other end of the fixed resistance element R2 is connected to the ground terminal G.
  • the output terminal T (Vo) is connected to a connection point between the magnetoresistive element R1 and the fixed resistance element R2.
  • the ground terminal G is connected to the ground.
  • the input terminal T (Vi) inputs a power supply voltage to a resistance voltage dividing circuit composed of a magnetoresistive element R1 and a fixed resistance element R2.
  • the output terminal T (Vo) outputs a divided voltage of a resistance voltage dividing circuit composed of the magnetoresistive element R1 and the fixed resistance element R2.
  • an input voltage Vi that is a power supply voltage is input from the input terminal T (Vi)
  • an output voltage Vo is output from the output terminal T (Vo).
  • the inverting input terminal of the operational amplifier 2 is connected to the output terminal T (Vo) of the magnetic sensor 1, and the non-inverting input terminal is connected to the reference voltage source 3.
  • the output terminal of the operational amplifier 2 is connected to the input terminal T (Vi) of the magnetic sensor 1.
  • the power supply terminal of the operational amplifier 2 is connected to the power supply line of the positive power supply voltage Vcc, and the ground terminal of the operational amplifier 2 is connected to the ground.
  • the capacitor C1 is a bypass capacitor connected to the power line of the operational amplifier 2.
  • the reference voltage source 3 generates a reference voltage Vs and applies it to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 2.
  • the resistance value of the magnetoresistive element R1 is represented by R1 and the resistance value of the fixed resistance element R2 is represented by R2
  • the relationship between the output voltage Vo of the magnetic sensor 1 and the output voltage Vout of the operational amplifier 2 is as follows.
  • Vo Vout ⁇ R2 / (R1 + R2)
  • Vout Vs ⁇ (R1 + R2) / R2
  • R1 1.8 [k ⁇ ] (25 °C)
  • R2 1.8 [k ⁇ ] (25 °C)
  • Vs 1.0 [V]
  • the magnetic sensor The input voltage Vi input to 1 is constant regardless of the positive power supply voltage Vcc. Therefore, there is almost no fluctuation in the output voltage Vo of the magnetic sensor 1 due to fluctuations in the positive power supply voltage Vcc. Further, since the current flowing through the magnetic sensor 1 is supplied to the operational amplifier 2 from the output terminal T (Vo), there is almost no fluctuation of the positive power supply voltage Vcc due to the change of this current. Therefore, there is almost no fluctuation in the positive power supply voltage Vcc due to a change in the resistance value R1 of the magnetoresistive element R1 due to magnetism included in a medium such as a bill to be detected.
  • the gain can be sufficiently obtained by the amplification circuit connected to the subsequent stage of the magnetic detection device 11.
  • FIG. 2 is a circuit configuration diagram of a device on which the magnetic detection device 11 is mounted, including the magnetic detection device 11 and a circuit connected to the subsequent stage of the magnetic detection device 11.
  • the apparatus on which the magnetic detection device 11 is mounted includes an AC amplification circuit 21 connected to the output side of the magnetic detection device 11, a filter 22 connected to the output side of the AC amplification circuit 21, and an output of the filter 22.
  • An AD converter 31 connected to the output side, and a signal processing unit 32 connected to the output side of the AD converter 31.
  • the AC amplification circuit 21 amplifies the AC component of the output voltage of the magnetic detection device 11.
  • the filter 22 extracts a high speed change (high frequency component) of the output voltage of the AC amplifier circuit 21.
  • the AD converter 31 converts the output signal of the filter 22 into digital data.
  • the signal processing unit 32 sequentially reads the digital data converted by the AD converter 31 in time series and recognizes the magnetic pattern.
  • FIG. 3 is a circuit diagram for evaluating the tolerance of the magnetic detection device 11 against fluctuations in the positive power supply voltage Vcc, which includes the magnetic detection device 11 and the AC amplifier circuit 21.
  • FIG. 4 is a diagram showing a power supply voltage waveform and an output voltage waveform, which are results of evaluating the tolerance of the magnetic detection device 11 against fluctuations in the positive power supply voltage Vcc using the circuit shown in FIG.
  • the circuit configuration of the magnetic detection device 11 is as shown in FIG.
  • the AC amplifier circuit 21 includes an AC coupling capacitor C3, a capacitor C4, a resistor R3, a resistor R4, an operational amplifier 4, and a reference voltage source 5.
  • the inverting input terminal of the operational amplifier 4 is connected to the resistor R 3, and the non-inverting input terminal is connected to the reference voltage source 5.
  • the AC coupling capacitor C3 and the resistor R3 are connected in series between the output terminal of the operational amplifier 2 and the inverting input terminal of the operational amplifier 4.
  • a parallel circuit of the resistor R4 and the capacitor C4 is connected between the output terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier 4.
  • the power supply terminal of the operational amplifier 4 is connected to the power supply line of the positive power supply voltage Vcc, and the ground terminal of the operational amplifier 4 is connected to the ground.
  • FIG. 4 shows the waveform of the positive power supply voltage Vcc and the waveform of the output voltage Vout2 of the AC amplifier circuit 21 when the positive power supply voltage Vcc is varied in the range of 3.8 V to 4.8 V4.8 in the circuit shown in FIG. ing. As shown in FIG. 4, even if the positive power supply voltage Vcc is greatly changed, the output voltage Vout2 of the AC amplifier circuit 21 is constant at 1 V.
  • FIG. 6 is a circuit diagram of a magnetic detection device according to a comparative example.
  • the magnetic detection device according to the comparative example includes a magnetic sensor 1 having the same configuration as that of the magnetic detection device 11, and an output terminal T (Vo) of the magnetic sensor 1 is an inverting input of the operational amplifier 4 via an AC coupling capacitor C3 and a resistor R3. Connected to the terminal.
  • a positive power supply voltage Vcc is applied to the input terminal T (Vi) of the magnetic sensor 1 and the power supply terminal of the operational amplifier 4.
  • the positive power supply voltage Vcc was changed to 4.95 V and 5.0 V with a 1 kHz period and a 50% duty.
  • FIG. 7A is a diagram illustrating a waveform of the positive power supply voltage Vcc of the magnetic detection device according to the comparative example
  • FIG. 7B is a diagram illustrating a waveform of the output voltage Vout2 of the magnetic detection device according to the comparative example.
  • the positive power supply voltage Vcc is changed 0.01 seconds after the application start of the positive power supply voltage Vcc. If the positive power supply voltage Vcc is constant, the output voltage Vout2 is constant at 1V. However, if the positive power supply voltage Vcc varies as shown in FIGS. The output voltage Vout2 also varies.
  • the drift of the output voltage Vout2 at the beginning of application of the positive power supply voltage Vcc is a transient response when the AC coupling capacitor C3 is charged.
  • the AC coupling capacitor C3 is connected between the output terminal T (Vo) of the magnetic sensor 1 and the operational amplifier 4 as in the magnetic detection device according to the comparative example shown in FIG. There is also a problem.
  • FIG. 5A is an example of a magnetic pattern provided in the medium, and the higher the magnetism, the higher the density.
  • FIG. 5B is a diagram showing a waveform of the output voltage Vout2 of the circuit shown in FIG. 3 when the medium having the magnetic pattern shown in FIG. 5A is moved.
  • the pulses generated at 0 sec, 0.03 sec, and 0.06 sec have steep portions of magnetic ink density change at the front, center, and rear ends of the magnetic pattern shown in FIG. It has appeared.
  • the circuit shown in FIG. 3 can output a detection signal corresponding to the magnetism (magnetic amount) of the magnetic pattern as an output voltage.
  • the magnetoresistive element R1 is provided on the high side and the fixed resistor element R2 is provided on the low side.
  • the fixed resistor element is provided on the high side and the magnetoresistive element is provided on the low side. It may be provided.
  • the fixed resistance element may be a simple resistor, but the temperature characteristics of the magnetic sensor can be stabilized by using as the fixed resistance element a magnetoresistive element having a small resistance change with respect to a magnetic change.
  • a single magnetic sensor and a circuit connected to it have been described.
  • a plurality of magnetic sensors are arranged in a line and the detection results of each magnetic sensor are used.
  • the circuit shown in FIG. 1 is connected to each of the plurality of magnetic sensors, and the AC amplifier circuit 21, the filter 22 and the AD converter 31 shown in FIG. 2 are further connected.
  • a multiplexer is provided at the input section of one AD converter, and the outputs of the plurality of filters 22 are input to the AD converter in a time division manner via the multiplexer. You may do it.
  • the signal processing unit based on the magnetic detection data for a plurality of channels, the signal processing unit (the signal processing unit 32 shown in FIG. 2) identifies (discriminates) the medium.

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Abstract

　磁気検出装置（１１）は、磁気センサ（１）と、増幅器とを備える。磁気センサ（１）は、磁気抵抗素子（Ｒ１）を含む抵抗分圧回路を備え、抵抗分圧回路に電源電圧を入力する入力端子（Ｔ（Vi））および抵抗分圧回路の分圧電圧を出力する出力端子（Ｔ（Vo））を有する。増幅器は、磁気センサ（１）の出力端子（Ｔ（Vo））に接続されている反転入力端子と、基準電圧源（３）に接続されている非反転入力端子と、磁気センサ（１）の入力端子（Ｔ（Vi））に接続されている出力端子とを備えるオペアンプ（２）を含み、磁気センサ（１）の出力電圧を増幅する。この構成により、電源電圧の変動による出力電圧の変動が小さい磁気検出装置を構成する。

Description

磁気検出装置
　本発明は、例えば紙幣等の媒体が備える磁気パターンを検出する磁気検出装置に関するものである。
　磁気抵抗素子と固定抵抗素子との直列回路が並列接続された抵抗ブリッジ回路を備え、この抵抗ブリッジ回路に電源電圧を印加し、抵抗分圧回路の分圧出力を検出信号として出力する磁気センサと、この磁気センサの検出信号を増幅する増幅器とを備えた磁気検出装置が例えば特許文献１に示されている。
国際公開第ＷＯ２００８／０２６３２７号公報
　特許文献１に示されている磁気検出装置においては次のような問題があった。
（１）磁気抵抗素子を含む直列回路に電源電圧が直接印加されているため，電源電圧の変動の影響を直接受ける。
（２）磁気パターンの検出時に磁気抵抗素子の抵抗値が変動するため、磁気抵抗素子を含む直列回路に流れる電流が変動する。これにより電源電圧が変動し、この電源電圧で動作する回路の所期の特性が得られないおそれがある。
（３）磁気抵抗素子を含む磁気検出回路（チャンネル）を複数チャンネル分備える場合に、共通の電源電圧が用いられるので、複数のチャンネルが互いに影響を及ぼすクロストークの問題が発生するおそれがある。
　本発明は、上記の問題に鑑み、電源電圧の変動による出力電圧の変動が小さい磁気検出装置を提供することを目的としている。
　本発明の磁気検出装置は次のように構成される。
（１）磁気抵抗素子を含む抵抗分圧回路を備え、抵抗分圧回路に電源電圧を入力する入力端子および抵抗分圧回路の分圧電圧を出力する出力端子を有する磁気センサと、磁気センサの出力電圧を増幅する増幅器とを備える。増幅器は、磁気センサの出力端子に接続されている反転入力端子と、基準電圧源に接続されている非反転入力端子と、磁気センサの入力端子に接続されている出力端子とを備えるオペアンプを含む。
　この構成により、オペアンプの出力電圧すなわち磁気センサに印加される電源電圧は安定した電圧となり、電源電圧の変動による出力電圧の変動が小さい磁気検出装置が得られる。
　本発明によれば、オペアンプの出力電圧すなわち磁気センサに印加される電源電圧は安定した電圧となり、電源電圧の変動による出力電圧の変動が小さい磁気検出装置が得られる。
図１は、本発明の実施形態に係る磁気検出装置１１の回路図である。 図２は、磁気検出装置１１と、磁気検出装置１１の後段に接続される回路を含む、磁気検出装置１１が搭載されている装置の回路構成図である。 図３は、磁気検出装置１１と交流増幅回路２１からなり、磁気検出装置１１の正電源電圧Vccの変動に対する耐性を評価するための回路図である。 図４は、図３に示す回路を用いて、磁気検出装置１１の正電源電圧Vccの変動に対する耐性を評価した結果である、正電源電圧Vccの波形及び出力電圧Vout2の波形を示す図である。 図５（Ａ）は、媒体が備える磁気パターンの例であり、磁性が強いほど高い濃度で表している。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示す磁気パターンを備えた媒体を移動させたときの図３に示す回路の出力電圧Vout2の波形を示す図である。 図６は、比較例に係る磁気検出装置の回路図である。 図７（Ａ）は比較例に係る磁気検出装置の正電源電圧Vccの波形を示す図であり、図７（Ｂ）は比較例に係る磁気検出装置の出力電圧Vout2の波形を示す図である。
　図１は、本発明の実施形態に係る磁気検出装置１１の回路図である。磁気検出装置１１は磁気センサ１と、オペアンプ２を含む増幅器と、基準電圧源３と、コンデンサＣ１とを備えている。磁気センサ１は、磁気抵抗素子Ｒ１と、固定抵抗素子Ｒ２と、入力端子Ｔ（Vi）と、出力端子Ｔ（Vo）と、接地端子Gとを備える。磁気抵抗素子Ｒ１の一端は入力端子Ｔ（Vi）に接続されている。磁気抵抗素子Ｒ１の他端は固定抵抗素子Ｒ２の一端に接続されており、磁気抵抗素子Ｒ１と固定抵抗素子Ｒ２とは抵抗分圧回路を構成している。固定抵抗素子Ｒ２の他端は接地端子Gに接続されている。出力端子Ｔ（Vo）は、磁気抵抗素子Ｒ１と固定抵抗素子Ｒ２との接続点に接続されている。接地端子Gは、グランドに接続されている。入力端子Ｔ（Vi）は、磁気抵抗素子Ｒ１と固定抵抗素子Ｒ２とからなる抵抗分圧回路に電源電圧を入力する。出力端子Ｔ（Vo）は、磁気抵抗素子Ｒ１と固定抵抗素子Ｒ２とからなる抵抗分圧回路の分圧電圧を出力する。なお、磁気センサ１では、入力端子Ｔ（Vi）から電源電圧である入力電圧Viが入力され、出力端子Ｔ（Vo）から出力電圧Voが出力される。
　オペアンプ２の反転入力端子は磁気センサ１の出力端子Ｔ（Vo）に接続されていて、非反転入力端子は基準電圧源３に接続されている。オペアンプ２の出力端子は磁気センサ１の入力端子Ｔ（Vi）に接続されている。オペアンプ２の電源端子は正電源電圧Vccの電源ラインに接続されていて、オペアンプ２のグランド端子はグランドに接続されている。
　コンデンサＣ１は、オペアンプ２の電源ラインに接続されたバイパスコンデンサである。基準電圧源３は、基準電圧Vsを発生させてオペアンプ２の非反転入力端子に印加する。
　ここで、磁気抵抗素子Ｒ１の抵抗値をＲ１、固定抵抗素子Ｒ２の抵抗値をＲ２で表すと、磁気センサ１の出力電圧Voとオペアンプ２の出力電圧Voutとの関係は次のとおりである。
　Vo= Vout・R2 / (R1+R2)
　Vout= Vs・(R1+R2) /R2
　例えば、R1=1.8[kΩ]（25℃），R2=1.8[kΩ] （25℃），Vs=1.0[V]とすると、
　Vout= Vs・(R1+R2) /R2
　　　 = 2.0[V]
となる。
　基準電圧源３で発生する基準電圧Vsは正電源電圧Vccとは殆ど無関係に一定であるので、磁気抵抗素子Ｒ１の抵抗値Ｒ１と固定抵抗素子Ｒ２の抵抗値Ｒ２が一定であれば、磁気センサ１に入力される入力電圧Viは正電源電圧Vccとは無関係に一定である。そのため、正電源電圧Vccの変動による磁気センサ１の出力電圧Voの変動は殆ど無い。また、磁気センサ１を流れる電流は出力端子Ｔ（Vo）からオペアンプ２に供給されるので、この電流の変化による正電源電圧Vccの変動は殆ど無い。したがって、被検出対象である紙幣等の媒体が備える磁気による磁気抵抗素子Ｒ１の抵抗値Ｒ１の変化による正電源電圧Vccの変動も殆ど無い。
　なお、オペアンプ２による増幅回路のゲインGは、
　G= Vout/ Vo
　　=(R1+R2)/ R2
　　≒ 2
であり、小さいが、正電源電圧Vccの変動に対する磁気センサ１の出力電圧Voの変動は極めて小さいので、磁気検出装置１１の後段に接続される増幅回路でゲインを充分に稼ぐことができる。
　図２は、磁気検出装置１１と、磁気検出装置１１の後段に接続される回路を含む、磁気検出装置１１が搭載されている装置の回路構成図である。磁気検出装置１１が搭載されている装置は、磁気検出装置１１の出力側に接続されている交流増幅回路２１と、交流増幅回路２１の出力側に接続されているフィルタ２２と、フィルタ２２の出力側に接続されているＡＤ変換器３１と、ＡＤ変換器３１の出力側に接続されている信号処理部３２とを備えている。交流増幅回路２１は、磁気検出装置１１の出力電圧の交流成分を増幅する。フィルタ２２は、交流増幅回路２１の出力電圧の高速変化分（高周波成分）を抽出する。例えば、低速変化分（低周波成分）に対する差分を抽出する。ＡＤ変換器３１は、フィルタ２２の出力信号をディジタルデータに変換する。信号処理部３２は、ＡＤ変換器３１で変換されたディジタルデータを時系列に順次読み取って、磁気パターンの認識を行う。
　このような信号処理によって、磁性インクなどで印刷されてなる磁気パターンが設けられている紙幣や証券などの媒体が搬送される際に生じる検出信号の特有の変化パターンを的確に検知でき、紙幣や証券などの媒体の鑑別を行うことができる。
　図３は、磁気検出装置１１と交流増幅回路２１からなり、磁気検出装置１１の正電源電圧Vccの変動に対する耐性を評価するための回路図である。図４は、図３に示す回路を用いて、磁気検出装置１１の正電源電圧Vccの変動に対する耐性を評価した結果である、電源電圧波形及び出力電圧波形を示す図である。
　磁気検出装置１１の回路構成は図１に示したとおりである。交流増幅回路２１は、ＡＣカップリングコンデンサＣ３と、コンデンサＣ４と、抵抗Ｒ３と、抵抗Ｒ４と、オペアンプ４と、基準電圧源５とを備える。オペアンプ４の反転入力端子は、抵抗Ｒ３に接続されていて、非反転入力端子は基準電圧源５に接続されている。ＡＣカップリングコンデンサＣ３と抵抗Ｒ３とは、オペアンプ２の出力端子とオペアンプ４の反転入力端子との間に、直列に接続されている。抵抗Ｒ４およびコンデンサＣ４の並列回路は、オペアンプ４の出力端子と反転入力端子との間に接続されている。オペアンプ４の電源端子は正電源電圧Vccの電源ラインに接続されていて、オペアンプ４のグランド端子はグランドに接続されている。
　図４は、図３に示した回路において、正電源電圧Vccを3.8V～4.8V の範囲で変動させたときの正電源電圧Vccの波形と、交流増幅回路２１の出力電圧Vout2の波形を示している。図４に示すように、正電源電圧Vccを大きく変動させても、交流増幅回路２１の出力電圧Vout2は1 V で一定である。
　ここで、比較例として、従来技術による磁気検出装置を用意する。図６は、比較例に係る磁気検出装置の回路図である。比較例に係る磁気検出装置は磁気検出装置１１と同じ構成の磁気センサ１を備え、磁気センサ１の出力端子Ｔ（Vo）はＡＣカップリングコンデンサＣ３及び抵抗Ｒ３を介して、オペアンプ４の反転入力端子に接続されている。磁気センサ１の入力端子Ｔ（Vi）およびオペアンプ４の電源端子には正電源電圧Vccが印加される。ここでは実験のために、正電源電圧Vccを１ｋＨｚ周期、５０％デューティで４．９５Ｖと５．０Ｖとに変化させた。
　図７（Ａ）は比較例に係る磁気検出装置の正電源電圧Vccの波形を示す図であり、図７（Ｂ）は比較例に係る磁気検出装置の出力電圧Vout2の波形を示す図である。この例では、正電源電圧Vccの印加開始から0.01秒後に正電源電圧Vccを変動させている。正電源電圧Vccが一定であれば、出力電圧Vout2は１Ｖで一定となるが、図７（Ａ），（Ｂ）に示すように正電源電圧Vccが変動すると、正電源電圧Vccの影響により、出力電圧Vout2も変動する。なお、正電源電圧Vccの印加開始初期の出力電圧Vout2のドリフトはACカップリングコンデンサＣ３の充電時の過渡応答である。図６に示す比較例に係る磁気検出装置のように磁気センサ１の出力端子Ｔ（Vo）とオペアンプ４との間にACカップリングコンデンサＣ３が接続されていると、このような過渡応答が生じる問題もある。
　図５（Ａ）は、媒体が備える磁気パターンの例であり、磁性が強いほど高い濃度で表している。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示す磁気パターンを備えた媒体を移動させたときの図３に示す回路の出力電圧Vout2の波形を示す図である。図５（Ｂ）において、0 sec、0.03 sec、0.06 sec に生じているパルスは、図５（Ａ）に示す磁気パターンの先端、中央および後端にある磁性インクの濃度変化の急峻な部分が現れたものである。
　このように、図３に示す回路では、磁気パターンの磁性（磁気量）に応じた検出信号を出力電圧として出力することができる。
　なお、図１等に示した例では、ハイサイドに磁気抵抗素子Ｒ１を設け、ローサイドに固定抵抗素子Ｒ２を設けたが、逆に、ハイサイドに固定抵抗素子を設け、ローサイドに磁気抵抗素子を設けてもよい。また、固定抵抗素子は単なる抵抗体であってもよいが、磁気変化に対する抵抗値変化の小さな磁気抵抗素子を固定抵抗素子として用いれば、磁気センサの温度特性を安定化することができる。
　以上に示した例では、単一の磁気センサおよびそれに接続される回路について説明した。磁気パターンを備える紙幣等の媒体の識別（鑑別）を行うためには、複数の磁気センサを列状に配列し、各磁気センサによる検出結果を利用する。そのために、複数の磁気センサにそれぞれ図１に示した回路を接続し、さらに図２に示した交流増幅回路２１、フィルタ２２およびＡＤ変換器３１を接続する。また、複数の磁気センサでＡＤ変換器を共用するために、一つのＡＤ変換器の入力部にマルチプレクサを設け、複数のフィルタ２２の出力を、マルチプレクサを介して時分割でＡＤ変換器へ入力するようにしてもよい。
　このように複数チャンネル分の磁気検出データを基に、信号処理部（図２に示した信号処理部３２）は媒体の識別（鑑別）を行う。
Ｃ１…コンデンサ
Ｃ３…ＡＣカップリングコンデンサ
Ｃ４…コンデンサ
Ｒ１…磁気抵抗素子
Ｒ２…固定抵抗素子
Vcc…正電源電圧
Vi…入力電圧
Vo…出力電圧
Vout…出力電圧
Vout2…出力電圧
Vs…基準電圧
１…磁気センサ
２，４…オペアンプ
３，５…基準電圧源
１１…磁気検出装置
２１…交流増幅回路
２２…フィルタ
３１…ＡＤ変換器
３２…信号処理部

Claims (1)

  1. 　磁気抵抗素子を含む抵抗分圧回路を備え、前記抵抗分圧回路に電源電圧を入力する入力端子および前記抵抗分圧回路の分圧電圧を出力する出力端子を有する磁気センサと、前記磁気センサの出力電圧を増幅する増幅器とを備えた磁気検出装置において、
    　前記増幅器は、前記磁気センサの出力端子に接続されている反転入力端子と、基準電圧源に接続されている非反転入力端子と、前記磁気センサの入力端子に接続されている出力端子とを備えるオペアンプを含む、ことを特徴とする磁気検出装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6145922A (ja) * 1984-08-10 1986-03-06 Hitachi Ltd 位置検出センサ

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