(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インピーダンス変化法により、投入硬貨の選別を行なう硬貨選別装置に於いて、
周波数の異なる複数種の高周波信号を周期単位に一定の順序で組み合わせた周波数合成信号を生成する手段と、
前記周波数合成信号が印加される硬貨検出コイル及び基準コイルを含むブリッジ回路と、
前記周波数合成信号と前記ブリッジ回路の出力信号とをもとに前記周波数合成信号の各周波数のそれぞれで得られた位相差及び振幅値から各硬貨の選別を行なう手段とを具備してなることを特徴とする硬貨判別装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば有料自動車道路に於ける料金収受システム等に適用して好適な硬貨選別装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
硬貨選別機は、例えば無人自動料金所や自動販売機など広い分野に於いて用いられている。
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、硬貨がコイルの磁界に接近することによって生ずるインピーダンスの変化を利用したものが殆どである。
【０００３】
この際の従来の構成例を図４に示す。同図に於いて、５０は正弦波発振器であり、この正弦波発振器５０から出力される正弦波信号は、抵抗器５１，５２、及びコイル５３，５４でなるブリッジ回路に供給される。
【０００４】
ここで、コイル５３は硬貨検出用コイルであり、コイル５４は温度補償コイルである。上記ブリッジ回路は、正弦波発振器５０から供給される正弦波信号により、コイル５３，５４から磁界を発生する。
【０００５】
また、正弦波発振器５０から出力される正弦波信号は、電圧比較器５５に供給される。この電圧比較器５５は、図５（ａ）に示すように正弦波発振器５０からの正弦波が０ボルトを通過する時刻Ｓにおいて、図５（ｃ）に示す割り込み信号（ＩＮＴ−Ａ）を発生させ、ＣＰＵ５９に入力する。
【０００６】
また、増幅器５６は、ブリッジ回路から得られる硬貨特有の検出信号を増幅し、電圧比較器５７に入力する。この電圧比較器５７は、図５（ｂ）に示すように、検出信号が０ボルトを通過する時刻Ｔに於いて、図５（ｄ）に示す割り込み信号（ＩＮＴ−Ｂ）を発生させ、ＣＰＵ５９に入力する。
【０００７】
従って、時刻Ｓから時刻Ｔまでの時間が位相遅れとなり、これをＣＰＵ５９にて時間監視し、硬貨特有のデータとして選別のために参照される。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。
【０００８】
また、検出信号が、ＣＰＵ５９に割り込みを発生させると、ＣＰＵ５９は、図５（ｂ）に示すように、この時刻Ｔから、１／４周分に相当する時間だけ経過した時刻Ｕに於いて、そのピーク値をＡＤ変換器５８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。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記した従来の硬貨選別装置に於いては、硬貨の材質構成や、硬貨の積層構造によっては、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、図３の周波数１での硬貨Ａ、硬貨Ｂのデータのように、硬貨特有データの差が僅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。
【００１０】
そこで、上記したような硬貨データの相対関係差により硬貨判別を行なう方式に於いて、複数種の周波数信号を用い、硬貨の材質に起因するデータ、大きさに起因するデータのそれぞれについて異なる相対関係上で硬貨データを評価する構成が考えられるが、この場合、使用する周波数の数に相当する、発振器、コイルを含むブリッジ回路、及び検出・信号処理回路を設けると、装置が大規模化・複雑化し製品コストの上昇を招くという問題が生じる。
【００１１】
本発明は上記実情に鑑みなされたもので、複数組のコイルを含むブリッジ回路、検出回路等を用いることなく、簡単な回路構成で容易に硬貨の選別精度を向上することのできる硬貨選別装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、インピーダンス変化法により、投入硬貨の選別を行なう硬貨選別装置に於いて、周波数の異なる複数種の高周波信号を周期単位に一定の順序で組み合わせた周波数合成信号を生成する手段と、周波数合成信号が印加される硬貨検出コイル及び基準コイルを含むブリッジ回路と、周波数合成信号とブリッジ回路の出力信号とをもとに周波数合成信号の各周波数のそれぞれで得られた位相差及び振幅値から各硬貨の選別を行なう手段とを具備してなることを特徴としており、これにより、装置の大規模化、複雑化を招くことなく、簡単かつ安価な構成で、判別精度の著しい向上が図れる。
【００１３】
【作用】
上記した本発明の構成に於いて、検出コイルに硬貨が接近すると、検出信号の振幅、位相が変化する。ここで、位相の変化は、接近から通過まで、大きな変化を示さないが、振幅は、硬貨がコイル中を通過している時点で最大となる。
【００１４】
この時点に於ける、各周波数での硬貨の振幅、位相データを検出し、予め設定された、各周波数での正しい硬貨での振幅、位相の硬貨特有データと比較し、硬貨の選別を行なう。このように、複数のコイル、回路を構成することなく、複数の周波数を用いることにより、判別精度の向上が図れるとともに、構成の簡素化並びに製品コストの低減化が図れる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明の実施形態に係る硬貨選別装置の構成を示すブロック図であり、ここでは、一例として周波数の異なる３種の高周波信号を用いた場合を示している。
【００１６】
図１に於いて、１は周波数の異なる複数種の高周波信号を周期単位に一定の順序で組み合わせた周波数合成信号を生成する周波数合成信号生成回路であり、ここでは周波数の異なる複数種の正弦波信号を発生する正弦波発振器２と、正弦波発振器２で生成された複数種の正弦波信号を一定順序で周期単位に選択し合成する信号選択回路３及び信号合成回路４とにより構成される。
【００１７】
この実施形態では、ある基準周波数を分周して図２（ａ）〜（ｃ）に示すような周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３でなる３種の正弦波信号を発生する正弦波発振器２と、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３の順に正弦波信号を周期単位に選択し合成して図２（ｄ）に示すような周波数合成信号を生成する信号選択回路（ＤＩＶ）３及び信号合成回路（ＭＩＸ）４とにより構成される。
【００１８】
ここで使用する周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３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、選定するものとする。
【００１９】
この周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３の合成波形は基準信号として、抵抗器６，６、温度補償用コイル７、検出コイル８等でなるブリッジ回路５、及び電圧比較器（ＣＯＭ）９にそれぞれ印加される。
【００２０】
ここで電圧比較器（ＣＯＭ）９は基準信号と０ボルト電圧を比較し、基準信号がプラスからマイナスに変化するときの、０ボルトを横切る瞬間（図２（ｄ）ｉ示すＳ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 ）に、割り込み信号（ＩＮＴ−Ａ）を発生しＣＰＵ１２に出力する。
【００２１】
又、ブリッジ回路４から出力された検出信号は、増幅器（ＡＭＰ）１０で増幅された後、電圧比較器（ＣＯＭ）１１、及びＡＤ変換器（Ａ／Ｄ−ＣＯＮＶ）１３に入力される。
【００２２】
電圧比較器（ＣＯＭ）１１は、検出信号と０ボルトを比較し、検出信号が０ボルトを横切った瞬間（Ｔ1 ，Ｔ2 ，Ｔ3 ）に、割り込み信号（ＩＮＴ−Ｂ）を発生させＣＰＵ１２に出力する。
【００２３】
ＣＰＵ１２は、電圧比較器（ＣＯＭ）９から入力される割り込み信号（ＩＮＴ−Ａ）と、電圧比較器（ＣＯＭ）１１から入力される割り込み信号（ＩＮＴ−Ｂ）との時間差を位相差に変換して位相変化を求める。位相変化は、図２（ｅ）に示すように各周波数毎に、θ1 ，θ2 ，θ3 としてそれぞれ記憶される。
【００２４】
これに併せて、ＣＰＵ１２は、電圧比較器（ＣＯＭ）１１から割り込み信号  （ＩＮＴ−Ｂ）が与えられた際に、内蔵されたタイマにより、０ボルトを横切ってから、１／４周期の時点で、ＡＤ変換器（Ａ／Ｄ−ＣＯＮＶ）１３の出力、即ち振幅を読み込む。このＡＤ変換器（Ａ／Ｄ−ＣＯＮＶ）１３の出力も、図２  （ｅ）に示すように各周波数毎に、Ｚ1 ，Ｚ2 ，Ｚ3 として取り込まれる。
【００２５】
ここで、得られた硬貨特有のデータは、図３の如く、振幅と位相は、平面上の座標として表現できる。
ここで言う位相は、硬貨の材料と周波数に支配的である。だが、複合材料、積層構造硬貨であれば、図３の硬貨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、ここで言う、振幅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、周波数の違いにより異なる相対関係が得られる。
【００２６】
この特徴を利用し、各硬貨を、３つの周波数、それぞれで得られた硬貨特有データの示す座標により評価することで、単一周波数に於いて得られる判別より、数段高い信頼性で硬貨判別が可能となる。
【００２７】
尚、上記した実施形態では、周波数合成信号生成回路１を、基準周波数を分周して図２（ａ）〜（ｃ）に示すような周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３でなる３種の正弦波信号を発生する正弦波発振器２と、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３の順に正弦波信号を周期単位に選択し合成して図２（ｄ）に示すような周波数合成信号を生成する信号選択回路（ＤＩＶ）３及び信号合成回路（ＭＩＸ）４とにより構成しているが、これに限らず、例えば単一基準周波数の正弦波信号を発生する正弦波発振器（図１の符号２に相当）と、この正弦波発振器の正弦波信号を分周する分周器  （又は逓倍する逓倍器）（図１の符号３に相当）と、この分周器で分周された  （又は逓倍器で逓倍された）各正弦波信号を合成して連続的に周波数が変化する周波数合成信号を出力する波形合成器（図１の符号４に相当）とにより周波数合成信号生成回路を実現することも可能であり、要は周波数が連続的に変化する周波数合成信号を生成することができる回路構成であればよい。また、波形合成も各周波数の信号を一周期ずつでなく複数周期ずつ合成する信号波形であっもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、インピーダンス変化法により、投入硬貨の選別を行なう硬貨選別装置に於いて、周波数の異なる複数種の高周波信号を周期単位に一定の順序で組み合わせた周波数合成信号を生成する手段と、周波数合成信号が印加される硬貨検出コイル及び基準コイルを含むブリッジ回路と、周波数合成信号とブリッジ回路の出力信号とをもとに周波数合成信号の各周波数のそれぞれで得られた位相差及び振幅値から各硬貨の選別を行なう手段を具備したことにより、検出コイルを含む複数のブリッジ回路等を用いることなく、回路構成を簡素化し、かつ判別精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る硬貨選別装置の構成を示すブロック図。
【図２】上記実施形態に於ける硬貨選別装置の各部の信号波形を示す図。
【図３】同実施形態に於ける動作を説明するための硬貨特有データの分布図。
【図４】従来の硬貨選別装置の構成を示すブロック図。
【図５】従来の硬貨選別装置の各部の信号波形を示す図。
【符号の説明】
１…周波数合成信号生成回路、
２…正弦波発振器、
３…信号選択回路、
４…信号合成回路、
５…ブリッジ回路、
６，６…抵抗器、
７…温度補償用コイル、
８…検出コイル、
９，１１…電圧比較器（ＣＯＭ）、
１０…増幅器（ＡＭＰ）、
１２…ＣＰＵ、
１３…ＡＤ変換器（Ａ／Ｄ−ＣＯＮＶ）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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