(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
選別対象の硬貨が近接される検出コイルと、この検出コイルに対して互いに一対の関係にある基準コイルと、これら検出コイル及び基準コイルに対して平衡をとるための平衡回路とにより構成されるブリッジ回路と、
互いに異なる複数の周波数の基準信号を発生させ、これら複数の周波数の基準信号を合成させてこの合成出力に対して前記ブリッジ回路の検出コイル及び基準コイルを励磁させるための周波数供給手段と、
前記周波数供給手段の出力に基づいて、選別対象の硬貨が前記検出コイルに近接された際の前記ブリッジ回路の出力を高速フーリエ変換して各周波数毎の実部データ及び虚部データを得、これら実部データ及び虚部データから各周波数毎の振幅値及び位相値を求め、これら周波数毎の振幅値及び位相値から前記検出コイルに近接された硬貨の種類の判定を行うための硬貨判別処理手段とを具備してなることを特徴とする硬貨選別装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば有料自動車道路における料金収受に自動化を促進させる硬貨選別装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、硬貨選別装置は、例えば無人自動料金所や、自動販売機など広い分野において用いられる。ところで、これらの硬貨選別装置に用いられている硬貨選別方法は、コイルの磁界が硬貨に接近することによって生ずるインピーダンス変化を利用したものがほとんどである。
【０００３】
図６は、上記硬貨選別装置の回路構成を示している。
図６において、図中符号１１は正弦波発振器で、正弦波信号を発生させている。この正弦波信号は、選別対象の硬貨が近接される検出コイル１２，温度補償用コイル１３、及びこれら検出コイル１２，温度補償用コイル１３に対して平衡をとるための平衡回路を構成する抵抗１４，１５からなるブリッジ回路１６に供給される。このブリッジ回路１６は、正弦波発振器１１から出力される正弦波信号により、検出コイル１２及び温度補償用コイル１３から磁界を発生させる。
【０００４】
また、正弦波発振器１１から出力される正弦波信号は、電圧比較器１７に供給される。この電圧比較器１７は、図７（ａ）に示すように、正弦波発振器１１からの正弦波が０ボルトを通過する時刻Ｓにおいて、図７（ｃ）に示す割り込み信号ＩＮＴ−Ａを発生させ、ＣＰＵ(Central Processing Unit) １８に供給する。
【０００５】
また、ブリッジ回路１６から出力される検出信号は、増幅器１９にて増幅され、電圧比較器２０及びＡＤ変換器２１にそれぞれ供給される。この検出信号は、検出コイル１２に硬貨が接近すると、振幅、位相が変化する
電圧比較器２０は、図７（ｂ）に示すように、ブリッジ回路１６からの検出信号が０ボルトを通過する時刻Ｔにおいて、図７（ｄ）に示す割り込み信号ＩＮＴ−Ｂを発生させてＣＰＵ１８に供給する。ＡＤ変換器２１は、増幅器１９からの検出信号をデジタル信号に変換し、ＣＰＵ１８に出力する。
【０００６】
したがって、ＣＰＵ１８は、正弦波信号の時刻Ｓから検出信号の時刻Ｔまでの位相遅れを監視し、この位相遅れを硬貨特有のデータとして選別のために、参照する。この位相遅れは、主に硬貨の材質により決定される要因である。
【０００７】
また、電圧比較器２０が割り込みを発生させると、ＣＰＵ１８は、図７（ｂ）に示すように、この時刻Ｔから１／４周期に相当する時間だけ経過した時刻Ｕにおいて、そのピーク値をＡＤ変換器２１の出力値から求め、振幅値として硬貨選別の内部処理に利用する。この振幅値は、主に硬貨の大きさに依存している。
【０００８】
ところで、上記硬貨選別装置では、硬貨の材質構成や積層構造によって、多少の大きさの差があっても、単一の周波数を用いる場合、硬貨特有データの差がわずかしかない場合がある。このような場合、外来ノイズ、温度の影響、硬貨の変形・ばらつき等の影響を考慮すると、運用上、正しい判別が困難となる。
【０００９】
そこで、従来では、異なる複数の周波数を用いて、硬貨の材質に起因するデータ、大きさに起因するデータそれぞれの異なる相対関係上で、データを評価することが考えられているが、この場合、使用する周波数の数だけ、コイル、検出・信号処理回路等を設ける必要があるので、装置が大規模化・複雑化することになる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来の硬貨選別装置では、単一の周波数のみで硬貨の選別を行なっているので、硬貨に与えられる種々の影響を考慮した場合、確実な判別が困難となる。また、異なる複数の周波数を用いて判別を行なう場合、使用する周波数の数だけ、コイル、検出・信号処理回路等を設ける必要があり、装置の大規模化・複雑化を招いてしまう。
そこで、この発明の目的は、簡単な回路構成で、硬貨の選別精度を向上し得る硬貨選別装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る硬貨選別装置は、選別対象の硬貨が近接される検出コイルと、この検出コイルに対して互いに一対の関係にある基準コイルと、これら検出コイル及び基準コイルに対して平衡をとるための平衡回路とにより構成されるブリッジ回路と、互いに異なる複数の周波数の基準信号を発生させ、これら複数の周波数の基準信号を合成させてこの合成出力に対してブリッジ回路の検出コイル及び基準コイルを励磁させるための周波数供給手段と、周波数供給手段の出力に基づいて、選別対象の硬貨が検出コイルに近接された際のブリッジ回路の出力を高速フーリエ変換して各周波数毎の実部データ及び虚部データを得、これら実部データ及び虚部データから各周波数毎の振幅値及び位相値を求め、これら周波数毎の振幅値及び位相値から検出コイルに近接された硬貨の種類の判定を行うための硬貨判別処理手段とを備えるようにしたものである。
【００１２】
この構成によれば、各硬貨を各周波数成分毎に得られた硬貨特有データの示す座標にて評価することにより、単一周波数による判別より、硬貨の判別精度を向上させることができる。また、硬貨判別処理手段にて異なる周波数を含むブリッジ回路の出力を周波数分析処理して周波数成分毎のデータを生成するので、複数の周波数に応じた検出コイル、検出・信号処理回路等を別個に設けずに済むことになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施の形態の回路構成を示している。
図１において、図中符号２２１，２２２はｆ１用，ｆ２用正弦波発振器で、それぞれが異なる周波数ｆ１，ｆ２の正弦波信号を発生させる。これら周波数ｆ１，ｆ２の正弦波信号は、図２（ａ），（ｂ）に示すような信号であり、波形合成器２３にて図２（ｃ）に示すような複合周波数（ｆ１＋ｆ２）の信号ｇ（ｔ）に合成される。
【００１４】
ここで使用する周波数は、判別対象とする硬貨の判別に有効であり、かつ硬貨が検出コイル２６を通過する間に、十分、合成された波形各々が１周期以上印加できるように選定するものとする。
【００１５】
複合周波数の信号ｇ（ｔ）は、平衡回路である抵抗２４，２５、選別対象の硬貨が近接される検出コイル２６及び温度補償用コイル２７からなるブリッジ回路２８に印加される。
【００１６】
また、ブリッジ回路２８は、検出コイル２６及び温度補償用コイル２７が図３（ａ）に示す如く信号ｇ（ｔ）にて励磁され硬貨が検出コイル２６を通過する際に渦電流損が生じ、図３（ｂ）に示すような検出信号Ｓ（ｔ）を出力する。この検出信号Ｓ（ｔ）は、増幅器３１で増幅された後、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)３０の入力端に供給される。
【００１７】
ＤＳＰ３０は、検出信号Ｓ（ｔ）に対して周波数分析処理として高速フーリエ変換処理（ＦＦＴ）を施すことにより、図３（ｃ），（ｄ）に示すような周波数に応じたデジタルデータを生成する。なお、ＤＳＰ３０及びＣＰＵ３３は、ブリッジ回路２８の検出信号Ｓ（ｔ）から検出コイル２６に近接した硬貨の種類の判別を行なうための硬貨判別処理手段を構成している。
【００１８】
次に、図４は、ＤＳＰ３０の動作を説明するために示すフローチャートである。
まず、開始（ステップＳ１１）されると、ＤＳＰ３０は、ステップＳ１２で、ブリッジ回路２８の検出信号Ｓ（ｔ）の読取りを実行し、ステップＳ１３で、読み込んだ検出信号Ｓ（ｔ）に対してＦＦＴ処理を実行する。
【００１９】
そして、ＤＳＰ３０は、ステップＳ１４で、ＤＳＰ３０から図３（ｃ），（ｄ）に示すような周波数に応じた実部データＲ（ｆ１），Ｒ（ｆ２）及び虚部データＩ（ｆ１），Ｉ（ｆ２）を得る。ここで、実部データＲ（ｆ１），Ｒ（ｆ２）は周波数ｆ１，ｆ２に応じた実部データであり、虚部データＩ（ｆ１），Ｉ（ｆ２）は周波数ｆ１，ｆ２に応じた虚部データである。
【００２０】
次に、ＤＳＰ３０は、ステップＳ１５で、上記ステップＳ１４の処理で得られた実部データＲ（ｆ１），Ｒ（ｆ２）及び虚部データＩ（ｆ１），Ｉ（ｆ２）に基づいて、各周波数ｆ１，ｆ２毎の位相、振幅値を算出する。この位相、振幅値は以下の式により求められる。
【００２１】
【数１】
0003692211.tif 000002
【００２２】
以後、ＤＳＰ３０は、上記ステップＳ１５で算出した各周波数ｆ１，ｆ２毎の位相，振幅値をＣＰＵ３３へ出力する。そして、ＣＰＵ３３は、ＤＳＰ３０より得られた各周波数ｆ１，ｆ２毎の位相，振幅値を、予め各種の硬貨に応じて求められた位相，振幅値パラメータと比較して、この比較結果に基づいて、硬貨の種類を特定する。
【００２３】
ここで、上記ＣＰＵ３３の処理により得られた硬貨特有のデータは、図５に示すように、位相，振幅値が平面上の座標として表現される。この位相は、硬貨の材料及び周波数に支配的であるが、複合材料、積層構造硬貨であれば、硬貨Ａ、硬貨Ｂの如く周波数が異なることにより、相対関係も異なる傾向が得られる。また、振幅値は、硬貨の大きさに支配的であるが、硬貨中に含まれる不純物の成分等により、周波数の違いにて異なる相対関係が得られる。さらに、振幅値は、硬貨が検出コイル２６中を通過している時点で最大となる。
【００２４】
したがって、上記実施の形態によれば、ブリッジ回路２８からの検出信号に対してＤＳＰ３０にてフーリエ変換処理を施して各周波数ｆ１，ｆ２毎のデータを得る構成であるので、各硬貨を各周波数ｆ１，ｆ２毎に得られた硬貨特有データの示す座標にて評価することにより、単一周波数による判別よりも、硬貨の判別精度を向上させることができる。
【００２５】
また、ＣＰＵ３３は、ＤＳＰ３０からフーリエ変換処理を施されたブリッジ回路２８の検出信号の周波数ｆ１，ｆ２毎の位相，振幅値を受け取り、この位相，振幅値に基づいて、硬貨の判別を行なうので、処理に対する負担の軽減及び処理の高速化を図ることも可能である。
【００２６】
さらに、ＤＳＰ３０が異なる周波数ｆ１，ｆ２を含むブリッジ回路２８の検出信号をフーリエ変換処理して各周波数ｆ１，ｆ２毎のデータを生成するので、複数の周波数ｆ１，ｆ２に応じた検出コイル、検出・信号処理回路等を別個に設けずに済むことになる。
【００２７】
なお、上記実施の形態では、２つの異なる周波数ｆ１，ｆ２を用いて硬貨の種類の判定を行なっているが、３つ以上の異なる周波数を用いても硬貨の種類の判定を行なうことができることはもちろんのことである。
【００２８】
また、この発明は上記実施の形態に限定されるものでなく、その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できることはもちろんのことである。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳述したようにこの発明によれば、簡単な回路構成で、硬貨の選別精度を向上し得る硬貨選別装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る硬貨選別装置の一実施の形態を示す回路構成図。
【図２】同実施の形態における複数の周波数が複合される過程までの信号の動作を示す図。
【図３】同実施の形態における複数の周波数が複合された信号がフーリエ変換処理される過程までの信号の動作を示す図。
【図４】同実施の形態におけるＤＳＰの動作を説明するために示すフローチャート。
【図５】同実施の形態における硬貨特有データの分布図。
【図６】従来の硬貨選別装置を示す回路構成図。
【図７】同従来装置における信号の動作を示す図。
【符号の説明】
１１…正弦波発振器、
１２，２６…検出コイル、
１３，２７…温度補償用コイル、
１４，１５，２４，２５…抵抗、
１６，２８…ブリッジ回路、
１７，２０…電圧比較器、
１８，３３…ＣＰＵ、
１９，３１…増幅器、
２１…ＡＤ変換器、
２２１…ｆ１用正弦波発振器、
２２２…ｆ２用正弦波発振器、
２３…波形合成器、
３０…ＤＳＰ。
【図１】
0003692211.tif 000003
【図２】
0003692211.tif 000004
【図３】
0003692211.tif 000005
【図４】
0003692211.tif 000006
【図５】
0003692211.tif 000007
【図６】
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【図７】
0003692211.tif 000009