(57)【要約】【課題】経済性に優れ、小型化した安価なしかも簡単な構成で、高性能な硬貨選別方法および識別装置を提供すること。【解決手段】硬貨が通過する硬貨通路と、前記硬貨通路の一側部に第一のコイルと、前記硬貨通路の他側部に前記第一のコイルと対向する電磁的に結合した第二のコイルと、前記第一のコイルを励磁する正弦波信号を出力する発振回路とを備え、前記第二のコイルから出力される信号に基づいて前記硬貨を識別する識別装置において、前記第一のコイルを、少なくとも二つの周波数で時分割により、励磁する。【選択図】図１
2008084290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬貨が通過する硬貨通路を設け、
前記硬貨通路の一側部に第一のコイルと、前記硬貨通路の他側部に前記第一のコイルと対向して電磁的に結合した第二のコイルを配設し、
前記第一のコイルを正弦波信号により励磁し、
前記第二のコイルから出力される信号に基づいて前記硬貨を識別する識別方法において、
前記第一のコイルを、少なくとも二つの周波数で時分割により、励磁することを特徴とする識別方法。
【請求項２】
前記少なくとも二つの周波数は、一つの発振回路から出力されることを特徴とする請求項１記載の識別方法。
【請求項３】
前記少なくとも二つの周波数は、周波数ごとに設けられた発振回路により出力されることを特徴とする請求項１記載の識別方法。
【請求項４】
硬貨が通過する硬貨通路と、
前記硬貨通路の一側部に配設された第一のコイルと、
前記硬貨通路の他側部に配設された前記第一のコイルと対向する電磁的に結合した第二のコイルと、
前記第一のコイルを励磁する正弦波信号を出力する発振回路と、
を備え、
前記第二のコイルから出力される信号に基づいて前記硬貨を識別する識別装置において、
前記第一のコイルは、少なくとも二つの周波数で時分割により、励磁されることを特徴とする識別装置。
【請求項５】
前記発振回路は、少なくとも二つの周波数を時分割で出力する一つの発振回路であることを特徴とする請求項４記載の識別装置。
【請求項６】
前記発振回路は、それぞれ異なる単一の周波数を出力する複数の発振回路であることを特徴とする請求項４記載の識別装置。
【請求項７】
硬貨が通過する硬貨通路を設け、
前記硬貨通路の一側部に第一のコイルと、前記硬貨通路の他側部に前記第一のコイルと対向して電磁的に結合した第二のコイルを配設し、
前記第一のコイルを正弦波信号により励磁し、
前記第二のコイルから出力される信号に基づいて前記硬貨を識別する識別方法において、
前記第二のコイルから出力される信号に対して少なくとも２つ以上の基準に基づく信号を生成し、
前記少なくとも２つ以上の基準に基づく信号に基づいて前記硬貨を識別することを特徴とする識別方法。
【請求項８】
前記少なくとも２つ以上の基準を時分割により切替えることを特徴とする請求項７記載の識別方法。
【請求項９】
硬貨が通過する硬貨通路と、
前記硬貨通路の一側部に配設された第一のコイルと、
前記硬貨通路の他側部に配設された前記第一のコイルと対向する電磁的に結合した第二のコイルと、
前記第一のコイルを励磁する正弦波信号を出力する発振回路と、
を備え、
前記第二のコイルから出力される信号に基づいて前記硬貨を識別する識別装置において、
前記第二のコイルから出力される信号に対して少なくとも２つ以上の基準に基づく信号を生成し、
前記少なくとも２つ以上の基準に基づく信号に基づいて前記硬貨を識別することを特徴とする識別装置。
【請求項１０】
前記少なくとも２つ以上の基準を時分割により切替えることを特徴とする請求項９記載の識別装置。
【請求項１１】
硬貨が通過する硬貨通路を設け、
前記硬貨通路の一側部に第一のコイルと、前記硬貨通路の他側部に前記第一のコイルと対向して電磁的に結合した第二のコイルを配設し、
前記第一のコイルを正弦波信号により励磁し、
前記第二のコイルから出力される信号に基づいて前記硬貨を識別する識別方法において、
前記第二のコイルから出力される信号と所定の基準信号との差分信号を求め、
前記差分信号と前記正弦波信号との位相差を求め、
前記差分信号および位相差に基づき前記硬貨を識別することを特徴とする識別方法。
【請求項１２】
前記差分信号および位相差を時分割で求めることを特徴とする請求項１１記載の識別方法。
【請求項１３】
硬貨が通過する硬貨通路と、
前記硬貨通路の一側部に配設された第一のコイルと、
前記硬貨通路の他側部に配設された前記第一のコイルと対向する電磁的に結合した第二のコイルと、
前記第一のコイルを励磁する正弦波信号を出力する発振回路と、
を備え、
前記第二のコイルから出力される信号に基づいて前記硬貨を識別する識別装置において、
前記第二のコイルから出力される信号と所定の基準信号との差分信号を求め、
前記差分信号と前記正弦波信号との位相差を求め、
前記差分信号の振幅および前記位相差に基づき前記硬貨を識別することを特徴とする識別装置。
【請求項１４】
前記差分信号および位相差を時分割で求めることを特徴とする請求項１３記載の識別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動販売機等に用いられる硬貨識別方法および識別装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子式の硬貨識別装置の一般的構成は、硬貨通路の一側部に所定の周波数の信号によって励磁された発振コイルを配設し、他側部に該励磁コイルと電磁的に結合された受信コイルを配設し、硬貨の通貨時に生じる該受信コイルからの減衰電圧波形に基づき硬貨の真性および種別を判定し、この判定結果に基づき硬貨の信憑性の検査を行うものである。
【０００３】
また、従来の電子式の硬貨識別装置において、発振コイルと受信コイルからなる一対の硬貨検知コイルを複数設け、被検硬貨の材質、材圧、外径等をそれぞれ検出するようにした構成をとるものも提案されている。また、それぞれの発振コイルに対し、個々に異なる周波数の信号を与える方法と、発振コイルそのものが発振回路の素子となって自励磁発振回路を構成するなどの方法があるが、いずれの方法においても独立した複数の駆動回路又は発振回路設け、それぞれの発振コイルを励磁している。
【０００４】
特許文献１には、複数の周波数成分を含む非正弦波信号により励磁することにより、複数の周波数帯の合成信号の包落線のピークレベルから硬貨を選別する技術が開示されている。これにより、銅を芯材としてこの芯材に白銅の薄片を重ね合わせた内部と表面近傍とで材質が異なるクラッド硬貨等を安価な構成で選別する方法が開示されている。
【特許文献１】特許第２５６７６５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の硬貨識別装置は、硬貨の選別性能を高めるために、複数の発振回路および発振コイルを必要とすることから、部品点数の増加によるコストアップが問題であった。またそれぞれの発振コイルが異なる周波数により励磁されるため、これらのコイル間に相互干渉が発生し易く、それを防ぐため、コイル間の距離を離す等の工夫が必要となり、構造的にも硬貨通路を長くしなければならない等の問題があった。
【０００６】
また、上述した従来の硬貨選別装置、例えば特許文献１に記載された硬貨選別装置は、複数の周波数成分を含む非正弦波信号で励磁することにより、発振回路および発振コイルを複数設ける必要がないという特徴があるが、非正弦波信号の高調波成分は配線等の寄生容量の影響を受け易く、また、外乱ノイズ等により高調波成分の周波数または振幅が変化し易いため、出力が安定しない等の問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、本発明の課題は、経済性に優れ、小型化した安価なしかも簡単な構成で、高性能な硬貨選別方法および識別装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するため、下記のような構成を採用した。
すなわち、本発明の一態様によれば、本発明の硬貨識別装置は、硬貨が通過する硬貨通路と、前記硬貨通路の一側部に配設された第一のコイルと、前記硬貨通路の他側部に配設された前記第一のコイルと対向する電磁的に結合した第二のコイルと、前記第一のコイルを励磁する正弦波信号を出力する発振回路と、を備え、前記第二のコイルから出力される
信号に基づいて前記硬貨を識別する識別装置において、前記第一のコイルは、少なくとも二つの周波数で時分割により、励磁されることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の硬貨識別装置は、前記発振回路が、少なくとも二つの周波数を時分割で出力する一つの発振回路であることが望ましい。
また、本発明の硬貨識別装置は、前記発振回路が、それぞれ異なる単一の周波数を出力する複数の発振回路であることが望ましい。
【００１０】
本発明の一態様によれば、本発明の硬貨識別装置は、硬貨が通過する硬貨通路と、前記硬貨通路の一側部に配設された第一のコイルと、前記硬貨通路の他側部に配設された前記第一のコイルと対向する電磁的に結合した第二のコイルと、前記第一のコイルを励磁する正弦波信号を出力する発振回路と、を備え、前記第二のコイルから出力される信号に基づいて前記硬貨を識別する識別装置において、前記第二のコイルから出力される信号に対して少なくとも２つ以上の基準に基づく信号を生成し、前記少なくとも２つ以上の基準に基づく信号に基づいて前記硬貨を識別することを特徴とする。
【００１１】
本発明の一態様によれば、本発明の硬貨識別装置は、硬貨が通過する硬貨通路と、前記硬貨通路の一側部に配設された第一のコイルと、前記硬貨通路の他側部に配設された前記第一のコイルと対向する電磁的に結合した第二のコイルと、前記第一のコイルを励磁する正弦波信号を出力する発振回路と、を備え、前記第二のコイルから出力される信号に基づいて前記硬貨を識別する識別装置において、前記第二のコイルから出力される信号と所定の基準信号との差分信号を求め、前記差分信号と前記正弦波信号との位相差を求め、前記差分信号の振幅および前記位相差に基づき前記硬貨を識別することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、一組のコイルを少なくとも二つ以上の周波数で励磁することで、複数の材質からなるクラッド硬貨等を識別でき、高性能かつ小型で安価な硬貨識別装置を実現できる。
【００１３】
また、本発明によれば、一組のコイルを一つの周波数で励磁し、検出回路の基準を切替えることで、複数の材質からなるクラッド硬貨等を識別でき、高性能かつ小型で安価な硬貨識別装置を実現できる。
【００１４】
また、本発明によれば、一組のコイルを一つの周波数で励磁し、振幅と位相を検出することで、複数の材質からなるクラッド硬貨等を識別でき、複数の材質からなるクラッド硬貨等の識別でき、高性能かつ小型で安価な硬貨識別装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る硬貨識別装置の構成図である。
本発明の第１の実施の形態に係る硬貨識別装置は、検査対象の被検硬貨１０１が通過する硬貨通路１０２の一側部に発振コイル１０３と、発振コイル１０３に対向して硬貨通路の他側部に受信コイル１０４が配設されている。
【００１６】
発振コイル１０３は発振コイル１０３を励磁する信号を切換えるための周波数切換回路１０５と接続され、周波数切換回路１０５は単一周波数Ａの正弦波を出力する第一の正弦波発振回路１０６と単一周波数Ｂの正弦波を出力する第二の正弦波発振回路１０７にそれぞれ接続されている。
【００１７】
受信コイル１０４は硬貨検出回路１０８に接続されており、受信コイル１０４の出力は
硬貨検出回路１０８に入力される。
発振コイル１０３は、周波数切換回路１０５を介して周波数ＡまたはＢの正弦波により励磁される。
【００１８】
発振コイル１０３と受信コイル１０４は硬貨通路１０２を挟んで対向して配設されており、発振コイル１０３が励磁され、これにより磁束が生じると、受信コイル１０４には誘導起電力が発生する。このように発振コイル１０３と受信コイル１０４は電磁的に結合されている。
【００１９】
被検硬貨１０１が発振コイル１０３と受信コイル１０４の間を通過すると、発振コイル１０３と受信コイル１０４の間の相互インダクタンスＭが変化する。それにより、受信コイル１０４に生じる信号が変化する。相互インダクタンスＭの変化は、被検硬貨１０１の材質や種別等によって異なるため、受信コイル１０４に生じる信号を調べることにより、被検硬貨１０１の材質や種別等を判別できる。
【００２０】
硬貨検出回路１０８は発振コイル１０３を励磁する周波数に対応して、受信コイル１０４の出力を硬貨信号ＡまたはＢとして出力する。すなわち、発振コイル１０３を周波数Ａで励磁したときの受信コイル１０４の出力を硬貨信号Ａ、発振コイル１０３を周波数Ｂで励磁したときの受信コイル１０４の出力を硬貨信号Ｂとする。硬貨信号Ａおよび硬貨信号Ｂは、硬貨検出回路１０８に接続された不図示の硬貨判別回路に入力される。
【００２１】
硬貨信号ＡおよびＢに基づき、不図示の硬貨判別回路において、被検硬貨が正貨か偽貨かの正偽判別と種別判別を行う。
図２は、発振コイル１０３に加える周波数信号ＡおよびＢをタイミングチャートで示した図である。
【００２２】
図２に示すように、発振コイル１０３には周波数Ａと周波数Ｂの信号が交互に入力される。このように周波数Ａ、Ｂは時分割で切換えられる。
周波数の切換えは、被検硬貨がコイルを通過する概略の時間に基づいて定められる。例えば、硬貨の通過する間に５０回程度切換えるようにし、被検硬貨の通過時間が１００ｍｓの場合は、時分割の切換周期は２ｍｓとなる。
【００２３】
図１に示すように、硬貨信号Ａは周波数Ａの信号で発振コイル１０３を励磁したときの受信コイル１０４の出力に、硬貨信号Ｂは周波数Ｂの信号で発振コイル１０３を励磁したときの受信コイル１０４の出力にそれぞれ対応しており、周波数Ａ、Ｂの判断は周波数切換回路１０５の制御信号により判断する。すなわち、周波数切換回路１０５は、不図示のマイコン等の制御信号により周波数Ａ、Ｂの切換えを行う。また、硬貨信号Ａ、Ｂの取り込み制御もマイコン等で行うので、周波数切換回路１０５の制御信号に応じた硬貨信号がＡかＢかの判断はマイコン等で行われる。
【００２４】
本発明の第１の実施の形態に係る硬貨識別装置は、複数の周波数で励磁するため、クラッド硬貨のような複数の材質からなる硬貨を識別できる。また、時分割で周波数を切換えるため、発振コイルと受信コイルは、一つずつでよく、コストを削減できる。さらに、それぞれの周波数を出力する発振回路を設けたことで、周波数の切換え時に要する立ち上がり時間等の制約がなく、高速な処理が可能となり、それにより、高分解能で高性能な識別装置となる。
【００２５】
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る硬貨識別装置の構成図である。
本発明の第２の実施の形態に係る硬貨識別装置は、検査対象の被検硬貨３０１が通過する硬貨通路３０２の一側部に発振コイル３０３と、発振コイル３０３に対向して硬貨通路
３０２の他側部に受信コイル３０４が配設されている。
【００２６】
発振コイル３０３は、発振コイル３０３を励磁する正弦波を出力する正弦波発振回路３０５と接続されている。正弦波発振回路３０５は、単一周波数Ａまたは単一周波数Ｂのうちどちらかを出力する。
【００２７】
受信コイル３０４は硬貨検出回路３０６に接続されており、受信コイル３０６の出力は硬貨検出回路３０６に入力される。
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る硬貨識別装置の正弦波発振回路の構成図である。
【００２８】
正弦波発振回路３０５は、ＢＰＦ（Ｂａｎｄ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）型の発振回路であり、（Ｒ３／Ｒ２）＊（Ｃ２１＋Ｃ２２ｏｒＣ２１）と、Ｒ４＋（Ｃ３１＋Ｃ３２ｏｒＣ３１）で決まる周波数の周波数の帯域内で発振する。
【００２９】
スイッチＳＷ１、２を切換えることで発振周波数の切換えを行う。スイッチＳＷ１、２がＯＮの場合には低周波の発振信号を出力し、スイッチＳＷ１、２がＯＦＦの場合には高周波の発振信号を出力する。
【００３０】
第２の実施の形態においては、正弦波発振回路３０５内部のスイッチを切換えることで周波数の切換えを行う。他の構成や動作は第１の実施の形態と同様である。
本発明の第２の実施の形態に係る硬貨識別装置は、発振回路が複数の周波数を出力することができるため、発振回路が一つでよく、小型化およびコストダウンが可能となる。
【００３１】
図５は、本発明の第３の実施の形態に係る硬貨識別装置の構成図である。
本発明の第３の実施の形態に係る硬貨識別装置は、検査対象の被検硬貨５０１が通過する硬貨通路５０２の一側部に第１の発振コイル５０３と、発振コイル５０３に対向して硬貨通路の他側部に第１の発振コイル５０３と接続した第２の発振コイル５０４が配設されている。
【００３２】
第１の発振コイル５０３は発振コイル５０３および５０４を励磁する信号を切換えるための周波数切換回路５０５と接続され、周波数切換回路５０５は単一周波数Ａの正弦波を出力する第一の正弦波発振回路５０６と単一周波数Ｂの正弦波を出力する第二の正弦波発振回路５０７にそれぞれ接続されている。
【００３３】
第２の発振コイル５０４は硬貨検出回路５０８に接続されており、発振コイル５０４の出力は硬貨検出回路５０８に入力される。硬貨検出回路５０８の動作は、第１の実施の形態と同様であり、被検硬貨５０１を励磁する周波数に応じて、硬貨信号ＡまたはＢを出力する。硬貨信号Ａおよび硬貨信号Ｂは、硬貨検出回路５０８に接続された不図示の硬貨判別回路に入力される。そして、硬貨信号ＡおよびＢに基づき、不図示の硬貨判別回路において、被検硬貨が正貨か偽貨かの正偽判別と種別判別を行う。
【００３４】
図５で示した発振コイルは、一定の間隔を空けて二つのコイルを対向させたもので、この間を被検硬貨が通過するようになっている。発振コイルは直列に接続されており、図６のような磁気回路を構成している。これらのコイルは順直列になって磁気結合しているため、Ｌ１＋Ｌ２＋２Ｍの値の一個のコイルとして見ることができる。
【００３５】
ここで、検出コイルの間に被検硬貨（導体）が入ると、硬貨はトランスの二次巻線（１ターン）として働き、図７に示すような回路が形成される。等価回路に示すＲｓが導体の抵抗で、硬貨の材質によって異なる値となる。また、硬貨がない状態ではＲｓ＝∞である
。Ｒｓの変化は、検出コイルのインピーダンスの変化となって現れ、それを計ることにより導体の抵抗（＝金属の種類）を識別できる。硬貨の抵抗はきわめて小さいものであるが、コイル側から見ると硬貨のインピーダンスＬｓ、ＲｓはＮｐ２／Ｎｓ２＝Ｎｐ２倍になり、検出可能なレベルとなる。Ｎｐ、Ｎｓはそれぞれのコイルの巻数である。
【００３６】
本発明の第３の実施の形態に係る硬貨識別装置は、両方のコイルに電流を流しているため、二つのコイルの間は平等磁界となり、中を通過する被検硬貨が一方のコイルに近づくと他方のコイルとは遠ざかるため、二つのコイルのインダクタンスの総和は被検硬貨との距離の影響を受けない。したがって、第１および第２の実施の形態において存在した受信コイルと被検硬貨との位置ずれによる出力誤差が低減し、より高性能になる。
【００３７】
図８は、本発明の第４の実施の形態に係る硬貨識別装置の構成図である。
本発明の第４の実施の形態に係る硬貨識別装置は、検査対象の被検硬貨８０１が通過する硬貨通路８０２の一側部に第１の発振コイル８０３と、発振コイル８０３に対向して硬貨通路の他側部に第１の発振コイル８０３と接続した第２の発振コイル８０４が配設されている。
【００３８】
第１の発振コイル８０３は、第１の発振コイル８０３および第２の発振コイル８０４を励磁する正弦波を出力する正弦波発振回路８０５と接続されている。正弦波発振回路８０５は、単一周波数Ａまたは単一周波数Ｂのうちどちらかを出力する。
【００３９】
受信コイル８０４は硬貨検出回路８０６に接続されており、受信コイル８０６の出力は硬貨検出回路８０６に入力される。
第４の実施の形態においては、正弦波発振回路８０５内部のスイッチを切換えることで周波数の切換えを行う。他の構成や動作は第３の実施の形態と同様である。
【００４０】
図９は、本発明の第５の実施の形態に係る硬貨識別装置の構成図である。
本発明の第５の実施の形態に係る硬貨識別装置は、検査対象の被検硬貨９０１が通過する硬貨通路９０２の一側部に第１の発振コイル９０３と、発振コイル９０３に対向して硬貨通路の他側部に第１の発振コイル９０３と接続した第２の発振コイル９０４が配設されている。
【００４１】
第１の発振コイル９０３は、第１の発振コイル９０３および第２の発振コイル９０４を励磁する正弦波を出力する正弦波発振回路９０５と接続されている。正弦波発振回路９０５は周波数Ａの正弦波を出力する。
【００４２】
発振コイル９０４は硬貨検出回路９０６に接続されており、発振コイル９０４の出力は硬貨検出回路９０６に入力される。
硬貨検出回路９０６は、基準切替手段を持つ基準生成部を備えており、硬貨検出回路９０６の入力に対し、第１の基準をもとにした出力と第２の基準をもとにした出力とを出力する。
【００４３】
被検硬貨９０１が第１の発振コイル９０３と第２の発振コイル９０４の間を通過すると、第１の発振コイル９０３と第２の発振コイル９０４の間の相互インダクタンスＭが変化する。それにより、発振コイル９０４に生じる信号が変化する。相互インダクタンスＭの変化は、被検硬貨９０１の材質や種別等によって異なるため、発振コイル９０４に生じる信号を調べることにより、被検硬貨９０１の材質や種別等を判別できる。
【００４４】
図１０は、本発明の第５の実施の形態に係る硬貨検出回路の構成例を示す図である。
硬貨検出回路９０６は、切替１００１スイッチ、抵抗１００２、１００３、およびコン
デンサ１０１０を備える基準生成部１０１２、抵抗１００６〜１００９、およびオペアンプ１０１１を備えている。
【００４５】
切替１００１スイッチは、スイッチを切替えることにより抵抗１００２または抵抗１００３に接続する。
オペアンプ１０１１は、硬貨検出回路９０６の入力と基準生成部１０１２を通過した信号との差分を増幅して出力する。
【００４６】
基準生成部１０１２には、正弦波発振回路９０５の出力が入力され、基準生成部１０１２の抵抗とコンデンサにより、振幅と位相が変化して基準信号として基準生成部１０１２より出力される。切替１００１スイッチは、抵抗１００２または抵抗１００３に接続されるが、接続している抵抗により、基準生成部１０１２より出力される信号の振幅と位相は異なる。切替１００１スイッチが抵抗１００２に接続しているときに、抵抗１００２およびコンデンサ１０１０により、振幅と位相が変化した信号を基準信号Ａ、切替１００１スイッチが抵抗１００３に接続しているときに、抵抗１００３およびコンデンサ１０１０により、振幅と位相が変化した信号を基準信号Ｂとする。
【００４７】
切替スイッチ１００１は、発振コイル９０３と発振コイル９０４の間を通過する間に複数回の切替えが行われる。すなわち、切替スイッチ１００１は時分割で切替えられる。これにより、基準生成部１０１２からは基準信号ＡとＢが交互に出力される。
【００４８】
硬貨検出回路９０６は、不図示の硬貨判別回路に接続されている。硬貨判別回路は基準生成部１０１２が基準信号Ａを出力しているときの硬貨信号を硬貨信号Ａとし、基準生成部１０１２が基準信号Ｂを出力しているときの硬貨信号を硬貨信号Ｂとする。そして、硬貨信号ＡおよびＢに基づき、不図示の硬貨判別回路において、被検硬貨が正貨か偽貨かの正偽判別と種別判別を行う。判別は、例えばそれぞれの硬貨に対してあらかじめ測定しておいた硬貨信号と、得られた硬貨信号とを比較することにより、判別することができる。
【００４９】
図１１は、本発明の第５の実施の形態に係る硬貨検出信号および基準信号の例を示す図である。
正弦波発振回路９０５から出力された正弦波は、発振コイル９０３と９０４のインダクタンスＭにより、振幅と位相が変化して硬貨検出信号となり硬貨検出回路９０６に入力される、また基準生成部１０１２に入力される正弦波は、切替１００１スイッチが抵抗１００２に接続しているとき、抵抗１００２およびコンデンサ１０１０により、振幅と位相が変化して基準信号Ａとなる。
【００５０】
図１２は、本発明の第５の実施の形態に係る硬貨識別装置の各部のインピーダンスを説明する図である。
硬貨識別装置において、センサの役割を果たすコイルおよび導体（被検硬貨）の等価回路は、回路１２０１のように示される。
【００５１】
この回路のインピーダンスＺＳ（以下、センサインピーダンス）は、以下の式（１）で求められる。
【００５２】
【数１】
2008084290.tif 000003
【００５３】
なお、ＲＳ、Ｒ１、Ｒ２は抵抗、ＬＳはインダクタンス、ωは角周波数である。
また、基準生成部１０１２の等価回路は、回路１００２のように表される。
この回路のインピーダンスＺｒｅｆ（以下、基準生成部インピーダンス）は、以下の式（２）で求められる。
【００５４】
【数２】
2008084290.tif 000004
【００５５】
なお、Ｒは抵抗、Ｃはキャパシタンス、ωは角周波数である。
ここで、センサインピーダンスＺＳおよび基準生成部インピーダンスＺｒｅｆの実部をＲ、虚部をＸとすると、振幅｜Ｚ｜および位相θはそれぞれ以下の式（３）および式（４）で求められる。
【００５６】
【数３】
2008084290.tif 000005
【００５７】
【数４】
2008084290.tif 000006
【００５８】
そして、これらインピーダンスは、振幅が｜Ｚ｜、位相がθであるグラフ１２０３に示されるような複素ベクトルとして表すことが出来る。
図１３は、電圧の複素ベクトル表示を表す図である。
【００５９】
同図には、基準信号ＡおよびＢの電圧の複素ベクトル表示、単一材硬貨Ａ、Ｂおよび複合材硬貨Ｃを被検硬貨としたときの硬貨検出信号の電圧の複素ベクトル表示が示されている。
【００６０】
これを用いて、複合材硬貨Ｃが検出できることを説明する。
基準信号Ａを基準として単一材硬貨Ａ、単一材硬貨Ｂ、複合材硬貨Ｃの出力を求めると、単一材硬貨Ａ、Ｂは基準信号Ａからの距離が異なるため、出力が異なり識別できる。しかし、単一材硬貨Ｂと複合材硬貨Ｃは基準信号Ａからの距離が一致するため、検出信号は同一となり識別できない。
【００６１】
次に基準信号Ｂを基準として単一材硬貨Ａ、単一材硬貨Ｂ、複合材硬貨Ｃの出力を求めると、それぞれ距離が異なるため、出力も異なり識別可能となる。このように、単一材硬貨と複合材硬貨の抵抗成分とリアクタンス成分が異なっているため、ある基準からの距離が一致しても基準の位置をずらすことで、基準からの距離が変化するためである。よって、基準を切替えてそれぞれの出力信号をあらかじめ測定しておいた出力値と比較、判別することで、複合材料の識別を行うことが出来る。
【００６２】
また、硬貨識別装置がさらに板厚センサを備えることにより、硬貨通路を通過した硬貨の板圧を測定して、識別項目とすることでより正確な識別を行うことも出来る。これは、同一の厚さであれば、単一材の抵抗成分とリアクタンス成分は一意に決定するため、複合材の抵抗成分とリアクタンス成分を模擬することが出来なくなるためである。
【００６３】
本発明の第５の実施の形態によれば、硬貨識別装置において、従来は二つの周波数を用いて識別を行っていた複合材料の識別を、１組のセンサを一つの周波数で励磁し、検出回路の基準を切替えることで、複数の材質からなるクラッド硬貨等の識別を、簡単な構成で実現できる。これにより、小型、安価、高性能な硬貨識別装置を提供できる。
【００６４】
図１４は、本発明の第６の実施の形態に係る硬貨識別装置の構成図である。
本発明の第６の実施の形態に係る硬貨識別装置は、検査対象の被検硬貨１４０１が通過する硬貨通路１４０２の一側部に第１の発振コイル１４０３と、発振コイル１４０３に対向して硬貨通路の他側部に第１の発振コイル１４０３と接続した第２の発振コイル１４０４が配設されている。
【００６５】
第１の発振コイル１４０３は、第１の発振コイル１４０３および第２の発振コイル１４０４を励磁する正弦波を出力する正弦波発振回路１４０５と接続されている。正弦波発振回路１４０５は周波数Ａの正弦波を出力する。
【００６６】
発振コイル１４０４は硬貨検出回路Ａ１４０６に接続されており、発振コイル１４０４の出力は硬貨検出回路Ａ１４０６に入力される。また、硬貨検出回路Ａ１４０６は、正弦波発振回路１４０５にも接続されており、正弦波発振回路１４０５の出力も入力される。硬貨検出回路Ａ１４０６は、振幅差検出部を備えており、硬貨検出回路Ａ１４０６の入力に対し、基準信号との振幅差を硬貨信号Ａとして出力をする。
【００６７】
硬貨検出回路Ｂ１４０７は、硬貨検出回路Ａ１４０６および正弦波発振回路１４０５に接続しており、硬貨検出回路Ａ１４０６および正弦波発振回路１４０５の出力が入力される。硬貨検出回路Ｂ１４０７は、位相差検出部を備えており、硬貨信号Ａと正弦波発振回路１４０５の出力である励磁信号との位相差を検出し、硬貨信号Ｂとして出力する。
【００６８】
硬貨検出回路Ａ１４０６および硬貨検出回路Ｂ１４０７は、不図示の硬貨判別回路に接続されており、硬貨信号ＡおよびＢをもとに、被検硬貨１４０１が正貨か偽貨かの正偽判別と種別判別を行う。判別は、例えばそれぞれの硬貨に対してあらかじめ測定しておいた振幅や位相と、得られた硬貨信号とを比較することにより、判別することができる。
【００６９】
図１５は、本発明の第６の実施の形態に係る硬貨検出回路Ａの構成例を示す図である。
硬貨検出回路Ａ１４０６は、抵抗１５０１およびコンデンサ１５０２を備える基準生成部１５１０、抵抗１５０３、１５０４、および抵抗１５０５〜１５０８およびオペアンプ１５０９を備える差分増幅部１５１１を備える。
【００７０】
オペアンプ１５０９は、硬貨検出回路１４０６の入力と基準生成部１５１０を通過した信号との差分を増幅して出力する。
基準生成部１５１０は、正弦波発振回路１４０５の出力が入力され、抵抗１５０１とコンデンサ１５０２により、振幅と位相が変化して基準信号として基準生成部１５１０より出力される。
【００７１】
図１６は、本発明の第６の実施の形態に係る硬貨検出回路Ｂの構成例を示す図である。
硬貨検出回路Ｂ１４０７は、硬貨検出回路Ａ１４０６から出力される硬貨信号Ａの正弦波信号と基準電圧Ｖｒｅｆとを比較しその結果を２値化するコンパレータ１６０１、正弦
波発振回路１４０５から出力される励磁信号と基準電圧Ｖｒｅｆとを比較しその結果を２値化するコンパレータ１６０２、およびコンパレータ１６０１、１６０２それぞれの出力の排他的論理和を出力する排他的論理和ゲート１６０３を備える。
【００７２】
排他的論理和ゲート１６０３の出力は、コンパレータ１６０１、１６０２の出力信号が異なる間、Ｈレベルの信号を出力する。そのＨレベルの時間を、図示しない硬貨判別回路等で検出することで、位相差を求めることができる。
【００７３】
図１７は、電圧の複素ベクトル表示を表す図である。
同図には、基準生成部１５１０から出力される基準信号Ａの電圧の複素ベクトル表示、単一材硬貨Ａ、Ｂおよび複合材硬貨Ｃ、Ｄを被検硬貨としたときの発振回路１４０４の出力である硬貨検出信号の電圧の複素ベクトル表示が示されている。
【００７４】
これを用いて、複合材硬貨Ｃ、Ｄが検出できることを説明する。
基準信号Ａから単一材硬貨Ａ、単一材硬貨Ｂ、複合材硬貨Ｃの振幅差を求めると、単一材硬貨Ａ、Ｂは基準信号Ａからの距離が違うため、出力が異なり識別できる。しかし、硬貨Ｂと硬貨Ｃは基準信号Ａからの距離が一致し、硬貨信号Ａは同一となるため識別できない。次に硬貨信号Ｂにより、単一材硬貨Ａ、単一材硬貨Ｂ、複合材硬貨Ｃの位相を求めると、それぞれ異なる位相となり、硬貨Ｂと硬貨Ｃの識別が可能となる。
【００７５】
また、複合材硬貨Ｄは、単一材硬貨Ｂと位相が同じであるが、振幅差が異なるため検出できる。
これは、単一材硬貨と複合材硬貨のインピーダンスにおいて、抵抗成分とリアクタンス成分が異なっているため、任意の基準からの振幅と、位相について、あらかじめ測定しておいた出力値と比較、判別することで、複合材料の識別を行うことが出来る。
【００７６】
ここで、図に示していない板厚センサにより、通過した硬貨の板厚を測定し、識別項目とすることでより正確な識別を行うことが出来る。これは、同一の厚さであれば、単一抵抗成分とインピーダンス成分は一意に決定するため、複合材とインピーダンス成分を模擬することが出来なくなるためである。
【００７７】
本発明の第６の実施の形態によれば、硬貨識別装置において、従来は二つの周波数を用いて識別を行っていた複合材料の識別を、１組のセンサを一つの周波数で励磁し、振幅と位相を検出することで、複数の材質からなるクラッド硬貨等の識別を、簡単な構成で実現できる。これにより、小型、安価、高性能な硬貨識別装置を提供できる。
【００７８】
図１８は、本発明の第７の実施の形態に係る硬貨識別装置の構成図である。
本発明の第７の実施の形態に係る硬貨識別装置は、第６の実施の形態に係る硬貨識別装置と同様に検査対象の被検硬貨１４０１が通過する硬貨通路１４０２の一側部に第１の発振コイル１４０３と、発振コイル１４０３に対向して硬貨通路の他側部に第１の発振コイル１４０３と接続した第２の発振コイル１４０４が配設されている。
【００７９】
第１の発振コイル１４０３は、第１の発振コイル１４０３および第２の発振コイル１４０４を励磁する正弦波を出力する正弦波発振回路１４０５と接続されている。正弦波発振回路１４０５は周波数Ａの正弦波を出力する。
【００８０】
発振コイル１４０４は硬貨検出回路Ａ１４０６に接続されており、発振コイル１４０４の出力は硬貨検出回路Ａ１４０６に入力される。また、硬貨検出回路Ａ１４０６は、正弦波発振回路１４０５にも接続されており、正弦波発振回路１４０５の出力も入力される。硬貨検出回路Ａ１４０６は、振幅差検出部を備えており、硬貨検出回路Ａ１４０６の入力
に対し、基準信号との振幅差を硬貨信号Ａとして出力をする。
【００８１】
硬貨検出回路Ｂ１４０７は、硬貨検出回路Ａ１４０６および正弦波発振回路１４０５に接続しており、硬貨検出回路Ａ１４０６および正弦波発振回路１４０５の出力が入力される。硬貨検出回路Ｂ１４０７は、位相差検出部を備えており、硬貨信号Ａと正弦波発振回路１４０５の出力である励磁信号との位相差を検出し、硬貨信号Ｂとして出力する。
【００８２】
第７の実施の形態に係る硬貨識別装置の各部の構成や動作は、第６の実施の形態に係る硬貨識別装置と同様であるが、第７の実施の形態に係る硬貨識別装置には、スイッチ１４０８および１４０９が追加されている。
【００８３】
硬貨検出回路Ａ１４０６および硬貨検出回路Ｂ１４０７は、それぞれ硬貨検出回路Ａ１４０６および硬貨検出回路Ｂ１４０７の電源のオンオフを行うスイッチ１４０８および１４０９が接続されている。
【００８４】
スイッチ１４０８および１４０９は、電源１４１０に接続しており、それぞれ制御信号ＡおよびＢにより制御される。
制御信号ＡおよびＢにより、硬貨検出回路Ａ１４０６および硬貨検出回路Ｂ１４０７を時系列で動作させることが出来る。すなわち、振幅差を検出するときは、硬貨検出回路Ａ１４０６の電源をオン、硬貨検出回路Ｂ１４０７の電源をオフとし、位相差を検出するときは、硬貨検出回路Ｂ１４０７の電源をオンとする。
【００８５】
このように必要に応じて回路の電源のオンオフを行い、振幅および位相を時分割で検出することにより、回路の消費電力の低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る硬貨識別装置の構成図である。
【図２】発振コイルに加える周波数信号ＡおよびＢをタイミングチャートで示した図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る硬貨識別装置の構成図である。
【図４】正弦波発振回路の回路図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る硬貨識別装置の構成図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る硬貨識別装置のコイルの磁気回路である。
【図７】第３の実施の形態に係る硬貨識別装置のコイルの等価回路図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態に係る硬貨識別装置の構成図である。
【００８７】
【図９】本発明の第５の実施の形態に係る硬貨識別装置の構成図である。
【図１０】本発明の第５の実施の形態に係る硬貨検出回路の構成例を示す図である。
【図１１】本発明の第５の実施の形態に係る硬貨検出信号および基準信号の例を示す図である。
【図１２】本発明の第５の実施の形態に係る硬貨識別装置の各部のインピーダンスを説明する図である。
【図１３】電圧の複素ベクトル表示を表す図である。
【図１４】本発明の第６の実施の形態に係る硬貨識別装置の構成図である。
【図１５】本発明の第６の実施の形態に係る硬貨検出回路Ａの構成例を示す図である。
【図１６】本発明の第６の実施の形態に係る硬貨検出回路Ｂの構成例を示す図である。
【図１７】電圧の複素ベクトル表示を表す図である。
【図１８】本発明の第７の実施の形態に係る硬貨識別装置の構成図である。
【符号の説明】
【００８８】
１０１    被検硬貨
１０２    硬貨通路
１０３    発振コイル
１０４    受信コイル
１０５    周波数切換回路
１０６、１０７    正弦波発振回路
１０８    硬貨検出回路
３０１    被検硬貨
３０２    硬貨通路
３０３    発振コイル
３０４    受信コイル
３０５    正弦波発振回路
３０６    硬貨検出回路
５０１    被検硬貨
５０２    硬貨通路
５０３、５０４    発振コイル
５０５    周波数切換回路
５０６、５０７    正弦波発振回路
５０８    硬貨検出回路
８０１    被検硬貨
８０２    硬貨通路
８０３、８０４    発振コイル
８０５    正弦波発振回路
８０６    硬貨検出回路
９０１    被検硬貨
９０２    硬貨通路
９０３、９０４    発振コイル
９０５    正弦波発振回路
９０６    硬貨検出回路
１２０１、１２０２    回路
１２０３    グラフ
１４０１    被検硬貨
１４０２    硬貨通路
１４０３、１３０４    発振コイル
１４０５    正弦波発振回路
１４０６    硬貨検出回路Ａ
１４０７    硬貨検出回路Ｂ
１４０８、１３０９    スイッチ
１４１０    電源
【図１】
2008084290.tif 000007
【図２】
2008084290.tif 000008
【図３】
2008084290.tif 000009
【図４】
2008084290.tif 000010
【図５】
2008084290.tif 000011
【図６】
2008084290.tif 000012
【図７】
2008084290.tif 000013
【図８】
2008084290.tif 000014
【図９】
2008084290.tif 000015
【図１０】
2008084290.tif 000016
【図１１】
2008084290.tif 000017
【図１２】
2008084290.tif 000018
【図１３】
2008084290.tif 000019
【図１４】
2008084290.tif 000020
【図１５】
2008084290.tif 000021
【図１６】
2008084290.tif 000022
【図１７】
2008084290.tif 000023
【図１８】
2008084290.tif 000024