JP2016206752A - Paper sheet discrimination device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、紙葉類の静電容量を検出する紙葉類判別装置に関する。 The present invention relates to a paper sheet discriminating apparatus that detects a capacitance of a paper sheet.
現在、例えば紙幣や有価証券、キャッシュカード、小切手などの紙葉類の判別が必要とされる装置として現金自動預け払い機（ＡＴＭ）がある。ＡＴＭでの紙幣判別には、圧延ローラもしくは超音波センサなどから構成される紙厚検出装置が一般的に使用され、異常な紙厚の紙幣を判別していた。また、海外では破損した紙幣をテープなどで補修し再利用しているケースが多くあり、このテープで補修した紙幣を判別し、当該判別された紙幣をＡＴＭ内で回収しユーザに再流通させないようにしていた。 Currently, there is an automatic teller machine (ATM) as an apparatus that requires discrimination of paper sheets such as banknotes, securities, cash cards, checks, and the like. In the banknote discrimination in ATM, a paper thickness detection device composed of a rolling roller or an ultrasonic sensor is generally used to discriminate banknotes having an abnormal paper thickness. In addition, there are many cases where damaged banknotes are repaired with tapes and reused overseas, and banknotes repaired with this tape are discriminated, and the discriminated banknotes are not collected and recirculated to the user. I was doing.
現在普及している紙葉類の判別センサは紙厚センサであって紙葉類の再利用時に異常な紙葉類を判別してユーザの手元に渡らなくするためのセンサである。この紙厚センサは超音波式でありかつ大型であるので紙幣の判別精度に限界がありかつ実装数に限界があるという課題がある。さらに、この紙厚センサは高額であるので、これらを多数実装するには非常にコストがかかるという課題がある。 A paper sheet discrimination sensor that is widely used at present is a paper thickness sensor that discriminates abnormal paper sheets when they are reused and prevents them from reaching the user. Since the paper thickness sensor is an ultrasonic type and large, there is a problem that there is a limit to the banknote discrimination accuracy and a limit to the number of mounted papers. Further, since the paper thickness sensor is expensive, there is a problem that it is very expensive to mount a large number of these sensors.
上述した課題に対して、例えば、特許文献１には、紙幣の判別を行うセンサが開示されている。ここで、コンデンサとコイルとを用いて並列共振回路を構成し、共振周波数の変化を検出することにより、紙幣の静電容量を検出している。 For example, Patent Document 1 discloses a sensor for discriminating banknotes with respect to the above-described problem. Here, the capacitance of the banknote is detected by configuring a parallel resonance circuit using a capacitor and a coil and detecting a change in the resonance frequency.
しかしながら、共振周波数の変化を検出するためには大型の検出素子を用いる必要がある。従って、超音波センサを用いた従来のセンサ同様に、紙幣の判別精度に限界がありかつ実装数に限界があるという課題がある。さらに、この検出素子は高額であるので、これらを多数実装するには非常にコストがかかるという課題がある。 However, it is necessary to use a large detection element in order to detect a change in resonance frequency. Therefore, like the conventional sensor using an ultrasonic sensor, there is a problem that there is a limit to the banknote discrimination accuracy and a limit to the number of mounting. Furthermore, since this detection element is expensive, there is a problem that it is very expensive to mount many of these detection elements.
本発明の目的は以上の問題点を解決し、従来技術に比較して少数の実装数でかつ高い判別精度で、紙葉類の状態変化を画像データで判別できる紙葉類判別装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a paper sheet discriminating apparatus capable of resolving the above problems and discriminating a state change of a paper sheet from image data with a small number of mountings and high discrimination accuracy as compared with the prior art. There is.
本発明に係る紙葉類判別装置は、紙葉類を通過する空間に電界を形成するための複数の電極群を備えた紙葉類判別装置であって、クロック信号に基づいて、電極群に所定の周波数を有する電圧を印加するための制御信号を生成する制御部と、制御信号に基づいて、電極群に電圧を印加して電界を形成する駆動部と、複数の電極群と紙葉類とで形成される静電容量に基づく電界の変化を検出し、当該検出された電界の変化を、複数のパルス信号として出力する静電容量検出回路とを備えたことを特徴とする。 A paper sheet discriminating apparatus according to the present invention is a paper sheet discriminating apparatus having a plurality of electrode groups for forming an electric field in a space passing through a paper sheet. A control unit that generates a control signal for applying a voltage having a predetermined frequency, a drive unit that forms an electric field by applying a voltage to the electrode group based on the control signal, and a plurality of electrode groups and paper sheets And a capacitance detection circuit that detects a change in the electric field based on the capacitance formed by the first and second outputs and outputs the detected change in the electric field as a plurality of pulse signals.
本発明に係る紙葉類判別装置によれば、紙葉類の静電容量の検出において微分回路を用いるので、高速かつ安定的に紙葉類の静電容量を検出することができる。 According to the paper sheet discriminating apparatus according to the present invention, since the differentiation circuit is used for detecting the electrostatic capacity of the paper sheet, the electrostatic capacity of the paper sheet can be detected at high speed and stably.
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施の形態において、同様の構成要素については同一の符号を付して説明は省略する。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
第１の実施の形態．
図１は本発明の第１の実施の形態に係る紙葉類判別装置の概略図である。図１の紙葉類判別装置は、静電容量検出回路１と、制御部３と、駆動部４と、出力回路５とを備えて構成される。図１において、静電容量検出回路１は、複数Ｎ個の静電容量検出部１０−ｎ（自然数ｎ（１≦ｎ≦Ｎ））を備え、各静電容量検出部１０−ｎは、同一平面上に形成される第１電極１０１及び第２電極１０２からなる電極群をそれぞれ含む。ここで、紙葉類判別装置は、紙葉類２００を通過する空間に電界を形成するための複数の電極群を備える。
First embodiment.
FIG. 1 is a schematic diagram of a paper sheet discriminating apparatus according to a first embodiment of the present invention. The paper sheet discriminating apparatus in FIG. 1 includes a capacitance detection circuit 1, a control unit 3, a drive unit 4, and an output circuit 5. In FIG. 1, the capacitance detection circuit 1 includes a plurality of N capacitance detection units 10-n (natural number n (1 ≦ n ≦ N)), and each capacitance detection unit 10-n is the same. Each of the electrode groups includes a first electrode 101 and a second electrode 102 formed on a plane. Here, the paper sheet discriminating apparatus includes a plurality of electrode groups for forming an electric field in a space passing through the paper sheet 200.
図１に示すように、第１電極１０１及び第２電極１０２は従来技術に比較して小型化され、紙葉類２００の読み取り方向（紙送り方向）であるＸ方向に対して垂直であるＹ方向にＮ個の静電容量検出部１０−ｎが一直線上に配置される。ここで、紙葉類２００は、この表面もしくは裏面に接する押圧用ローラ２０１により押さえられた状態で搬送路５００に沿ってＸ方向に搬送され、各静電容量検出部１０−ｎの第１電極１０１及び第２電極１０２の上部を通過する。このとき、静電容量検出回路１は、紙葉類２００の静電容量を検出し、当該検出された静電容量を、出力回路５の例えば液晶ディスプレイなどの表示部５３に画像データに変換して表示する。すなわち、静電容量検出回路１は、複数の電極群と紙葉類２００とで形成される静電容量に基づく電界の変化を検出し、当該検出された電界の変化を、複数のパルス信号として出力し、これらのパルス信号に基づいて、検出された静電容量を画像データとして表示する。以下詳細に説明する。 As shown in FIG. 1, the first electrode 101 and the second electrode 102 are reduced in size as compared with the prior art, and Y is perpendicular to the X direction that is the reading direction (paper feeding direction) of the paper sheet 200. N electrostatic capacity detection units 10-n are arranged in a straight line in the direction. Here, the paper sheet 200 is conveyed in the X direction along the conveyance path 500 while being pressed by the pressing roller 201 in contact with the front surface or the back surface, and the first electrode of each capacitance detection unit 10-n. 101 and the second electrode 102 are passed through. At this time, the electrostatic capacitance detection circuit 1 detects the electrostatic capacitance of the paper sheet 200 and converts the detected electrostatic capacitance into image data on a display unit 53 such as a liquid crystal display of the output circuit 5. To display. That is, the capacitance detection circuit 1 detects a change in the electric field based on the capacitance formed by the plurality of electrode groups and the paper sheet 200, and uses the detected change in the electric field as a plurality of pulse signals. Based on these pulse signals, the detected capacitance is displayed as image data. This will be described in detail below.
図２は図１の紙葉類判別装置の構成を示すブロック図である。図２の紙葉類判別装置は、静電容量検出回路１と、Ｎ個の計数部であるカウンタ２０−ｎを含むカウンタ回路２と、制御部３と、駆動部４と、出力回路５とを備えて構成される。図２の静電容量検出回路１は、Ｎ個の静電容量検出部１０−ｎと、Ｎ個の蓄電部１１−ｎと、Ｎ個の放電部１２−ｎと、Ｎ個の静電容量判定部１３−ｎとを備えて構成される。ここで、各蓄電部１１−ｎは、整流ダイオード１１０と、コンデンサ１１１とを備えて構成される。また、各放電部１２−ｎは、例えば電界効果トランジスタなどのスイッチＳＷを備えて構成される。さらに、各静電容量判定部１３−ｎは、所定の参照電圧Ｖｒを有する比較器１３０とを備えて構成される。 FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the paper sheet discriminating apparatus of FIG. 2 includes a capacitance detection circuit 1, a counter circuit 2 including N counters 20-n, a control unit 3, a drive unit 4, and an output circuit 5. It is configured with. The capacitance detection circuit 1 in FIG. 2 includes N capacitance detection units 10-n, N power storage units 11-n, N discharge units 12-n, and N capacitances. And a determination unit 13-n. Here, each power storage unit 11-n includes a rectifier diode 110 and a capacitor 111. Each discharge unit 12-n includes a switch SW such as a field effect transistor. Further, each capacitance determination unit 13-n includes a comparator 130 having a predetermined reference voltage Vr.
各静電容量検出部１０−ｎは、第１電極１０１と、第２電極１０２と、第２電極１０２と接地との間に接続される抵抗１０３とを備えて構成される。ここで、抵抗１０３の一端は、整流ダイオード１１０のアノードに接続され、整流ダイオード１１０のカソードは、コンデンサ１１１の一端に接続される。また、コンデンサ１１１の他端は接地され、制御部３からの放電信号ＤＣＳに基づいてスイッチング制御するスイッチＳＷがコンデンサ１１１に並列接続される。すなわち、スイッチＳＷの一端は整流ダイオード１１０のカソードに接続され、スイッチＳＷの他端は接地される。従って、スイッチＳＷをオンすることにより、コンデンサ１１１に蓄電された電荷がグランドに放出される。この構成により、コンデンサ１１１に蓄電された電荷を放電するタイミングを任意に設定することができる。 Each capacitance detection unit 10-n includes a first electrode 101, a second electrode 102, and a resistor 103 connected between the second electrode 102 and the ground. Here, one end of the resistor 103 is connected to the anode of the rectifier diode 110, and the cathode of the rectifier diode 110 is connected to one end of the capacitor 111. The other end of the capacitor 111 is grounded, and a switch SW that performs switching control based on the discharge signal DCS from the control unit 3 is connected in parallel to the capacitor 111. That is, one end of the switch SW is connected to the cathode of the rectifier diode 110, and the other end of the switch SW is grounded. Therefore, by turning on the switch SW, the electric charge stored in the capacitor 111 is released to the ground. With this configuration, the timing for discharging the electric charge stored in the capacitor 111 can be arbitrarily set.
各比較器１３０は、コンデンサ１１１の蓄電電圧Ｖｃを反転入力端子に入力し、参照電圧Ｖｒの電圧を非反転入力端子に入力する。各比較器１３０の出力端子はカウンタ２０−ｎにそれぞれ接続される。 Each comparator 130 inputs the stored voltage Vc of the capacitor 111 to the inverting input terminal, and inputs the voltage of the reference voltage Vr to the non-inverting input terminal. The output terminal of each comparator 130 is connected to the counter 20-n.
制御部３は、クロック信号ＣＬＫに基づいて、第１電極１０１に所定の電圧を印加するための駆動信号ＤＳを生成して駆動部４に出力する。また、制御部３は、クロック信号ＣＬＫに基づいて、スイッチＳＷのスイッチングを制御する放電信号ＤＣＳを生成してスイッチＳＷに出力する。 The control unit 3 generates a drive signal DS for applying a predetermined voltage to the first electrode 101 based on the clock signal CLK and outputs it to the drive unit 4. Further, the control unit 3 generates a discharge signal DCS for controlling the switching of the switch SW based on the clock signal CLK, and outputs it to the switch SW.
駆動部４は、駆動信号ＤＳに基づいて、所定の周波数の基準パルス電圧Ｖｉを第１電極１０１に印加する。ここで、搬送路５００において、第１電極１０１と、抵抗１０３を介して接地された第２電極１０２とで電界が形成される。すなわち、第１電極１０１には基準となるパルス電圧が印加され、第２電極１０２には微分パルスを取得するための抵抗１０３が接続される。ここで、抵抗１０３の抵抗値Ｒは、微分パルス電圧Ｖｏのパルス幅が基準パルス電圧Ｖｉの基準パルス幅以下となるように設定される。 The drive unit 4 applies a reference pulse voltage Vi having a predetermined frequency to the first electrode 101 based on the drive signal DS. Here, in the transport path 500, an electric field is formed by the first electrode 101 and the second electrode 102 grounded via the resistor 103. That is, a reference pulse voltage is applied to the first electrode 101, and a resistor 103 for acquiring a differential pulse is connected to the second electrode 102. Here, the resistance value R of the resistor 103 is set so that the pulse width of the differential pulse voltage Vo is equal to or less than the reference pulse width of the reference pulse voltage Vi.
各静電容量検出部１０−ｎは、第１電極１０１に印加された基準パルス電圧Ｖｉを、第１電極１０１，第２電極１０２，及び／または紙葉類２００とで形成される静電容量に基づいて、微分パルス電圧Ｖｏに変換して微分パルス電圧Ｖｏとして整流ダイオード１１０に出力する。すなわち、各静電容量検出部１０−ｎの第２電極１０２は、第１電極１０１が放射した電磁波を受信する。ここで、第１電極１０１上に紙葉類２００が通過する場合には、第１電極１０１から放射した電磁波は、紙葉類２００を介して第２電極１０２に受信される。従って、紙葉類２００が各第１電極１０１，第２電極１０２上を通過するときは、紙葉類２００と各第１電極１０１及び第２電極１０２とのそれぞれの間において静電容量が形成されるので、各静電容量検出部１０−ｎの出力電圧に変化が発生する。この変化に基づいて、紙葉類２００上の例えばテープなどの異物の付着を検出することが可能となる。 Each capacitance detection unit 10-n generates a reference pulse voltage Vi applied to the first electrode 101 by using the first electrode 101, the second electrode 102, and / or the paper sheet 200. Is converted to the differential pulse voltage Vo and output to the rectifier diode 110 as the differential pulse voltage Vo. That is, the second electrode 102 of each capacitance detection unit 10-n receives the electromagnetic wave emitted by the first electrode 101. Here, when the paper sheet 200 passes over the first electrode 101, the electromagnetic wave radiated from the first electrode 101 is received by the second electrode 102 via the paper sheet 200. Accordingly, when the paper sheet 200 passes over each of the first electrode 101 and the second electrode 102, a capacitance is formed between the paper sheet 200 and each of the first electrode 101 and the second electrode 102. Therefore, a change occurs in the output voltage of each capacitance detection unit 10-n. Based on this change, it is possible to detect the attachment of a foreign substance such as a tape on the paper sheet 200.
各コンデンサ１１１は、整流ダイオード１１０からの出力電圧を蓄電電圧Ｖｃとして蓄電する。比較器１３０は、コンデンサ１１１に蓄電された蓄電電圧Ｖｃと参照電圧Ｖｒとを比較し、当該比較結果の信号を静電容量検出信号ＣＤＳとしてカウンタ２０−ｎにそれぞれ出力する。 Each capacitor 111 stores the output voltage from the rectifier diode 110 as a storage voltage Vc. The comparator 130 compares the stored voltage Vc stored in the capacitor 111 with the reference voltage Vr, and outputs the comparison result signal to the counter 20-n as the capacitance detection signal CDS.
各カウンタ２０−ｎは、静電容量検出信号ＣＤＳを入力すると、静電容量検出信号ＣＤＳを所定のパルス幅でカウント（計数）してカウント値を算出し、当該算出されたカウント値を記憶部５０に格納する。ここで、記憶部５０は、１ライン分の静電容量データを格納する。 Each counter 20-n receives the capacitance detection signal CDS, counts (counts) the capacitance detection signal CDS with a predetermined pulse width, calculates a count value, and stores the calculated count value in the storage unit 50. Here, the storage unit 50 stores capacitance data for one line.
出力回路５は、記憶部５０と、表示輝度及び彩度調整部５１と、表示倍率調整部５２と、表示部５３とを備えて構成される。 The output circuit 5 includes a storage unit 50, a display brightness and saturation adjustment unit 51, a display magnification adjustment unit 52, and a display unit 53.
表示輝度及び彩度変換部５１は、記憶部５０に格納された１ライン分の静電容量データに基づいて、表示部５３に対する表示輝度及び彩度に変換して１ライン分の画像データとして表示倍率調整部５２に出力する。表示倍率変換部５２は、１ライン分の画像データに基づいて、表示部５３に適した表示倍率に変換して表示部５３に出力する。表示部５３は、当該変換された１ライン分の画像データを表示する。ここで、表示輝度及び彩度調整部５１、表示倍率調整部５２、及び表示部５３は、紙葉類２００の紙送りの動作クロックにそれぞれ同期する。 The display luminance and saturation conversion unit 51 converts the display luminance and saturation to the display unit 53 based on the capacitance data for one line stored in the storage unit 50 and displays it as image data for one line. Output to the magnification adjustment unit 52. The display magnification conversion unit 52 converts the display magnification suitable for the display unit 53 based on the image data for one line and outputs the display magnification to the display unit 53. The display unit 53 displays the converted image data for one line. Here, the display brightness and saturation adjustment unit 51, the display magnification adjustment unit 52, and the display unit 53 are synchronized with the paper feed operation clock of the paper sheet 200.
図３（ａ）は図１の第１電極１０１及び第２電極１０２の上面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の側面図である。ここで、第１電極１０１及び第２電極１０２は、回路などを実装するプリント基板１００の同一平面上に銅箔などのパターンで形成される。最大パターン寸法は紙葉類２００の縦または横の大きさまでとし、最小パターン寸法は検出しようとする例えば紙葉類２００に貼られるテープ幅の１／２以下の角型の形状とする。ここで、プリント基板１００は、透明の樹脂基板またはガラス基板である。なお、第１電極１０１及び第２電極１０２にはＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明電極が用いられてもよいし、微分パルス電圧Ｖｏの波形を維持するためにＩＴＯなどの透明電極よりも比抵抗が小さい金属メッシュが用いられてもよい。 3A is a top view of the first electrode 101 and the second electrode 102 of FIG. 1, and FIG. 3B is a side view of FIG. 3A. Here, the 1st electrode 101 and the 2nd electrode 102 are formed in patterns, such as copper foil, on the same plane of printed circuit board 100 which mounts a circuit etc. The maximum pattern size is up to the vertical or horizontal size of the paper sheet 200, and the minimum pattern size is, for example, a square shape that is ½ or less of the tape width to be detected. Here, the printed circuit board 100 is a transparent resin substrate or a glass substrate. A transparent electrode such as ITO (Indium Tin Oxide) may be used for the first electrode 101 and the second electrode 102, and the ratio of the first electrode 101 and the second electrode 102 is higher than that of a transparent electrode such as ITO in order to maintain the waveform of the differential pulse voltage Vo. A metal mesh with low resistance may be used.
以上のように構成された紙葉類判別装置の動作について以下に説明する。 The operation of the paper sheet discriminating apparatus configured as described above will be described below.
図４は図１の紙葉類判別装置の動作を説明するための概略図である。図４に示すように、駆動部４により基準パルス電圧Ｖｉが印加された第１電極１０１及び第２電極１０２の上部に紙葉類２００が通過することで、点線で示す電界分布Ｅに変化が生じる。 FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the operation of the paper sheet discriminating apparatus of FIG. As shown in FIG. 4, when the paper sheet 200 passes above the first electrode 101 and the second electrode 102 to which the reference pulse voltage Vi is applied by the driving unit 4, the electric field distribution E indicated by the dotted line changes. Arise.
ここで、紙葉類２００の静電容量Ｃｐ、第１電極１０１及び第２電極１０２の静電容量Ｃｅ、抵抗１０３の抵抗値Ｒ、静電容量検出部１０−ｎの時定数τ、基準パルス電圧Ｖｉの基準パルス幅Ｔを用いて、以下の関係式（１）が成立する。 Here, the capacitance Cp of the paper sheet 200, the capacitance Ce of the first electrode 101 and the second electrode 102, the resistance value R of the resistor 103, the time constant τ of the capacitance detector 10-n, the reference pulse The following relational expression (1) is established using the reference pulse width T of the voltage Vi.
ここで、紙葉類２００が第１電極１０１及び第２電極１０２の上部を通過することにより、電界分布Ｅが変化する。これにより、式（１）の静電容量Ｃｐが変化し、この変化により時定数τが変化する。 Here, the electric field distribution E changes as the paper sheet 200 passes over the first electrode 101 and the second electrode 102. Thereby, the electrostatic capacitance Cp of Formula (1) changes, and time constant (tau) changes with this change.
また、基準パルス電圧Ｖｉ及び時定数τを用いて、微分パルス電圧Ｖｏは次式で求めることができる。 Further, the differential pulse voltage Vo can be obtained by the following equation using the reference pulse voltage Vi and the time constant τ.
放電部１２−ｎがオフされている期間において、静電容量検出部１０−ｎから出力される微分パルス電圧Ｖｏがコンデンサ１１１に蓄電される。すなわち、コンデンサ１１１に蓄電される蓄電電圧Ｖｃは次式で求めることができる。 During the period when the discharge unit 12-n is off, the differential pulse voltage Vo output from the capacitance detection unit 10-n is stored in the capacitor 111. That is, the storage voltage Vc stored in the capacitor 111 can be obtained by the following equation.
（３）式で算出された蓄電電圧Ｖｃと参照電圧Ｖｒとを比較することにより、検出パルス幅Ｔｐを求めることができる。従って、検出パルス幅Ｔｐを求めることにより、紙葉類２００の静電容量Ｃｐを検出する。 The detection pulse width Tp can be obtained by comparing the storage voltage Vc calculated by the equation (3) with the reference voltage Vr. Therefore, the capacitance Cp of the paper sheet 200 is detected by obtaining the detection pulse width Tp.
図５（ａ）は図２の駆動部４の時刻ｔに対する第１電極１０１に印加する基準パルス電圧Ｖｉの変化を示す時間軸波形図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）と経過時間軸を共通にし、図２の静電容量検出部１０−ｎの微分パルス電圧Ｖｏの変化を示す時間軸波形図であり、図５（ｃ）は図５（ａ）と経過時間軸を共通にし、図２のスイッチＳＷのオンもしくはオフするタイミングを示す時間軸波形図であり、図５（ｄ）は図５（ａ）と経過時間軸を共通にし、図２のコンデンサ１１１の蓄電電圧Ｖｃの変化を示す時間軸波形図であり、図５（ｅ）は図５（ａ）と経過時間軸を共通にし、図２の比較器１３０の比較結果である静電容量検出信号ＣＤＳの信号レベルの変化を示す時間軸波形図であり、図５（ｆ）は図図５（ａ）と経過時間軸を共通にし、図２のカウンタ２０−ｎにより発生するカウントパルスの信号レベルの変化を示す時間軸波形図であり、図５（ｇ）は図５（ａ）と経過時間軸を共通にし、図２のカウンタ２０−ｎの状態を示すタイミングチャートである。ここで、１つの静電容量検出部１０−ｎの動作について説明し、時刻ｔ０において、１枚の紙葉類２００が第１電極１０１及び第２電極１０２の上部への通過を開始する。 FIG. 5A is a time axis waveform diagram showing a change in the reference pulse voltage Vi applied to the first electrode 101 with respect to the time t of the drive unit 4 in FIG. 2, and FIG. FIG. 5C is a time axis waveform diagram showing a change in the differential pulse voltage Vo of the capacitance detection unit 10-n in FIG. 2 with a common elapsed time axis, and FIG. 5C shows the elapsed time axis in FIG. FIG. 5D is a time-axis waveform diagram showing the timing when the switch SW of FIG. 2 is turned on or off in common, and FIG. 5D is the same as FIG. FIG. 5E is a time-axis waveform diagram showing a change in Vc, and FIG. 5E is a signal of the capacitance detection signal CDS that is the comparison result of the comparator 130 in FIG. FIG. 5 (f) is a time axis waveform diagram showing a level change, and FIG. 5 (a) shares the elapsed time axis. FIG. 5 is a time axis waveform diagram showing a change in the signal level of the count pulse generated by the counter 20-n in FIG. 2, and FIG. 5 (g) shares the elapsed time axis with FIG. It is a timing chart which shows the state of counter 20-n. Here, the operation of one capacitance detection unit 10-n will be described. At time t0, one sheet of paper 200 starts to pass over the first electrode 101 and the second electrode 102.
図５（ａ）に示すように、駆動部４によりの基準パルス幅Ｔを有する基準パルス電圧Ｖｉが時刻ｔ０から時刻ｔ２の期間において第１電極１０１上に印加される。このとき、静電容量検出部１０−ｎから微分パルス電圧Ｖｏが出力される（図５（ｂ）参照）。 As shown in FIG. 5A, the reference pulse voltage Vi having the reference pulse width T by the drive unit 4 is applied onto the first electrode 101 in the period from time t0 to time t2. At this time, the differential pulse voltage Vo is output from the capacitance detection unit 10-n (see FIG. 5B).
図５（ｄ）に示すように、微分パルス電圧Ｖｏはコンデンサ１１１において蓄電電圧Ｖｃとして蓄電される。ここで、蓄電電圧Ｖｃが反転増幅回路である比較器１３０の反転入力端子に入力されるので、蓄電電圧Ｖｃの極性は反転されて蓄電電圧Ｖｃは徐々に減少する。従って、時刻ｔ１において、蓄電電圧Ｖｃは参照電圧Ｖｒ以下となる。すなわち、時刻ｔ１は、第１電極１０１及び第２電極１０２の上部を通過した紙葉類２００の静電容量の検出が完了した時点である。 As shown in FIG. 5D, the differential pulse voltage Vo is stored in the capacitor 111 as the storage voltage Vc. Here, since the storage voltage Vc is input to the inverting input terminal of the comparator 130 which is an inverting amplifier circuit, the polarity of the storage voltage Vc is inverted and the storage voltage Vc gradually decreases. Therefore, at time t1, the storage voltage Vc becomes equal to or lower than the reference voltage Vr. That is, time t1 is the time point when the detection of the capacitance of the paper sheet 200 that has passed over the first electrode 101 and the second electrode 102 is completed.
図５（ｅ）に示すように、比較器１３０は、時刻ｔ０のときに、ハイレベル（Ｈ）の静電容量検出信号ＣＤＳを出力し、時刻ｔ１のときに、ローレベル（Ｌ）の静電容量検出信号ＣＤＳを出力する。次に、図５（ｆ）及び図５（ｇ）に示すように、カウンタ２０−ｎは、入力された静電容量検出信号ＣＤＳに基づいて、静電容量検出信号ＣＤＳがハイレベル（時刻ｔ０〜時刻ｔ１）であるパルス幅を所定のパルス幅でカウントしてカウントされた値をカウント値ＣＶとして記憶部５０に格納する。この例では、時刻ｔ０〜時刻ｔ１までのパルス幅のカウント値ＣＶは「２０」である。 As shown in FIG. 5E, the comparator 130 outputs a high level (H) capacitance detection signal CDS at time t0, and at time t1, the comparator 130 outputs a low level (L) static signal. A capacitance detection signal CDS is output. Next, as shown in FIG. 5F and FIG. 5G, the counter 20-n detects that the electrostatic capacitance detection signal CDS is at a high level (time t0) based on the input electrostatic capacitance detection signal CDS. The pulse width at time t1) is counted with a predetermined pulse width, and the counted value is stored in the storage unit 50 as the count value CV. In this example, the count value CV of the pulse width from time t0 to time t1 is “20”.
次の紙葉類２００が第１電極１０１及び第２電極１０２の上部を通過する。その前に、コンデンサ１１１の電荷を放電する。ここで、制御部３は、放電信号ＤＣＳに基づいて、放電部１２−ｎのスイッチＳＷをオンもしくはオフする。図５（ｃ）に示すように、時刻ｔ０のときに、制御部３は、ローレベル（Ｌ）の放電信号ＤＣＳをスイッチＳＷに出力してスイッチＳＷをオフするように制御する。これにより、紙葉類２００の静電容量を検出するための蓄電電圧Ｖｃをコンデンサ１１１に蓄電することが可能となる。次に、紙葉類２００の静電容量の検出が終了すると、所定の時刻ｔ２において、制御部３は、ハイレベル（Ｈ）の放電信号ＤＣＳをスイッチＳＷに出力してスイッチＳＷをオンするように制御する。これにより、紙葉類２００の静電容量を検出した後にコンデンサ１１１に蓄電された電荷が一旦放電される。従って、次の紙葉類２００の静電容量を検出することができる。 The next paper sheet 200 passes over the first electrode 101 and the second electrode 102. Before that, the electric charge of the capacitor 111 is discharged. Here, the control unit 3 turns on or off the switch SW of the discharge unit 12-n based on the discharge signal DCS. As shown in FIG. 5C, at time t0, the control unit 3 controls the switch SW to be turned off by outputting a low level (L) discharge signal DCS to the switch SW. As a result, the storage voltage Vc for detecting the electrostatic capacity of the paper sheet 200 can be stored in the capacitor 111. Next, when the detection of the capacitance of the paper sheet 200 is completed, at a predetermined time t2, the control unit 3 outputs a high level (H) discharge signal DCS to the switch SW to turn on the switch SW. To control. As a result, the electric charge stored in the capacitor 111 after the capacitance of the paper sheet 200 is detected is once discharged. Therefore, the electrostatic capacity of the next paper sheet 200 can be detected.
次の紙葉類２００が第１電極１０１及び第２電極１０２の上部を通過する時刻ｔ３において、制御部３は、基準パルス電圧Ｖｉを第１電極１０１に印加するように駆動部４を制御すると同時に、スイッチＳＷをオフするように制御する。以降の動作は、上述した動作と同様である。 At time t3 when the next paper sheet 200 passes over the first electrode 101 and the second electrode 102, the control unit 3 controls the drive unit 4 to apply the reference pulse voltage Vi to the first electrode 101. At the same time, the switch SW is controlled to be turned off. Subsequent operations are the same as those described above.
図６は図２の表示部５３が表示する画像の例を示す概略図である。図６（ａ），（ｂ）に示すように、テープ２００ａが貼付された紙葉類２００を紙葉類判別装置に横向きに搬送した場合の出力画像の例を示している。本図では１つの静電容量検出部１０−ｎの検出対象部分が小さい四角で表示し、紙葉類２００に貼られたテープ２００ａの部分を濃い色で表示し、テープ２００ａが貼られていない部分の色を淡く表示している。ここで、表示部５３は、静電容量を示す画像をリアルタイムに表示してもよい。また、表示部５３は、画像表示速度が紙送りの速度に比較して遅い場合には、静電容量を示す画像データとして一定時間遅れて表示してもよく、次の紙葉類２００の静電容量を読み取るまで、前の紙葉類２００の画像データを表示させてもよい。この構成によれば、静電容量の変化を、色の濃淡の有無、色の濃淡の場所、色の濃淡の面積比率、色の濃淡の模様などから、紙葉類２００を判別することができる。 FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an example of an image displayed by the display unit 53 of FIG. As shown in FIGS. 6A and 6B, an example of an output image when the paper sheet 200 with the tape 200a attached is conveyed sideways to the paper sheet discriminating apparatus is shown. In this figure, the detection target portion of one capacitance detection unit 10-n is displayed as a small square, the portion of the tape 200a attached to the paper sheet 200 is displayed in a dark color, and the tape 200a is not attached. The color of the part is lightly displayed. Here, the display unit 53 may display an image indicating the capacitance in real time. In addition, when the image display speed is slower than the paper feeding speed, the display unit 53 may display the image data indicating the capacitance with a delay of a predetermined time. Until the electric capacity is read, the image data of the previous paper sheet 200 may be displayed. According to this configuration, it is possible to determine the change in the electrostatic capacitance from the presence or absence of color shading, the location of color shading, the area ratio of color shading, the pattern of color shading, and the like. .
以上の実施の形態に係る紙葉類判別装置によれば、紙葉類２００の静電容量の検出において微分回路を用いるので、紙葉類２００の静電容量を高速かつ安定的に検出することができる。また、高周波数の基準パルス電圧Ｖｉを用いる場合でも、紙葉類２００の静電容量を微分パルスとして検出するので、隣り合うパルスが重ならない。従って、隣り合うパルスの重なりにより感度劣化などの影響が少ない。さらに、紙葉類２００の静電容量をカウンタでの計数値により算出するので、Ａ／Ｄコンバータなどでアナログ値を読み取る必要がない。従って、アナログ回路を設ける必要がないので、回路規模及びコストを低減することが可能となる。 According to the paper sheet discriminating apparatus according to the above embodiment, since the differentiation circuit is used for detecting the electrostatic capacity of the paper sheet 200, the electrostatic capacity of the paper sheet 200 can be detected at high speed and stably. Can do. Even when the high-frequency reference pulse voltage Vi is used, the capacitance of the paper sheet 200 is detected as a differential pulse, so that adjacent pulses do not overlap. Therefore, there is little influence of sensitivity degradation due to the overlap of adjacent pulses. Furthermore, since the capacitance of the paper sheet 200 is calculated from the count value of the counter, it is not necessary to read the analog value with an A / D converter or the like. Therefore, since it is not necessary to provide an analog circuit, the circuit scale and cost can be reduced.
第２の実施の形態．
図７は本発明の第２の実施の形態に係る紙葉類判別装置の構成を示すブロック図である。図７の紙葉類判別装置は、図２の紙葉類判別装置と比較すると、制御部３の代わりに制御部３Ａを備え、カウンタ回路２の代わりにカウンタ２Ａを備え、静電容量検出回路１の代わりに静電容量検出回路１Ａを備えたことを特徴とする。ここで、カウンタ２Ａの動作は、第１の実施の形態に係るカウンタ２０−ｎと同様である。
Second embodiment.
FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the paper sheet discriminating apparatus according to the second embodiment of the present invention. Compared with the paper sheet discriminating apparatus of FIG. 2, the paper sheet discriminating apparatus of FIG. 7 includes a control unit 3A instead of the control unit 3, a counter 2A instead of the counter circuit 2, and a capacitance detection circuit. 1 is provided with a capacitance detection circuit 1A. Here, the operation of the counter 2A is the same as that of the counter 20-n according to the first embodiment.
図７の静電容量検出回路１Ａは、図２の静電容量検出回路１と比較すると、蓄電部１３−ｎとカウンタ２Ａとの間にマルチプレクサ６を備えたことが相違する。ここで、マルチプレクサ６は、複数の蓄電部１３−ｎを選択的にカウンタ２Ａに接続する。 The capacitance detection circuit 1A of FIG. 7 differs from the capacitance detection circuit 1 of FIG. 2 in that a multiplexer 6 is provided between the power storage unit 13-n and the counter 2A. Here, the multiplexer 6 selectively connects the plurality of power storage units 13-n to the counter 2A.
図７の制御部３Ａは、図２の制御部３と比較すると、静電容量検出回路１の各比較器１３０の出力をカウンタ２Ａに順次切り替えて接続する切替信号ＣＳ１を生成してマルチプレクサ６に出力することが相違する。 Compared with the control unit 3 in FIG. 2, the control unit 3 </ b> A in FIG. 7 generates a switching signal CS <b> 1 for sequentially switching and connecting the outputs of the comparators 130 of the capacitance detection circuit 1 to the counter 2 </ b> A. The output is different.
以上のように構成された紙葉類判別装置は、第１の実施の形態に係る紙葉類判別装置と同様の動作及び効果を得ることができる。さらに、第１の実施の形態に係る紙葉類判別装置と比較すると、１つのカウンタ２Ａのみを用いて１ライン分の静電容量に対する画像データを求めることができる。従って、第１の実施の形態に係る紙葉類判別装置と比較すると、回路規模をさらに縮小することが可能となる。 The paper sheet discriminating apparatus configured as described above can obtain operations and effects similar to those of the paper sheet discriminating apparatus according to the first embodiment. Furthermore, compared with the paper sheet discriminating apparatus according to the first embodiment, it is possible to obtain image data for the capacitance for one line using only one counter 2A. Therefore, the circuit scale can be further reduced as compared with the paper sheet discriminating apparatus according to the first embodiment.
第３の実施の形態．
図８は本発明の第３の実施の形態に係る紙葉類判別装置の構成を示すブロック図である。図８の紙葉類判別装置は、図２の紙葉類判別装置と比較すると、静電容量検出回路１の代わりに静電容量検出回路１Ａを備え、制御部３の代わりに制御部３Ｂを備えたことを特徴とする。
Third embodiment.
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a paper sheet discriminating apparatus according to the third embodiment of the present invention. Compared with the paper sheet discriminating apparatus of FIG. 2, the paper sheet discriminating apparatus of FIG. 8 includes a capacitance detection circuit 1A instead of the capacitance detection circuit 1, and includes a control unit 3B instead of the control unit 3. It is characterized by having.
図８の静電容量検出回路１Ａは、図２の静電容量検出回路１と比較すると、Ｎ個の静電容量検出部１０−ｎの前段及び後段にマルチプレクサ１３，１４を備え、蓄電部１１−ｎと、放電部１２−ｎと、静電容量判定部１３−ｎの代わりに、蓄電部１１Ａ、放電部１２Ａ、及び静電容量判定部１３Ａを備え、カウンタ回路２の代わりにカウンタ２Ａを備えたことを特徴とする。ここで、蓄電部１１Ａ、放電部１２Ａ、及び静電容量判定部１３Ａの構成及び動作は、第１の実施の形態に係る蓄電部１１−ｎと、放電部１２−ｎと、静電容量判定部１３−ｎと同様である。また、カウンタ２Ａの動作は、第１の実施の形態に係るカウンタ２０−ｎと同様である。 Compared with the capacitance detection circuit 1 in FIG. 2, the capacitance detection circuit 1 </ b> A includes multiplexers 13 and 14 before and after the N capacitance detection units 10-n. -N, instead of the discharge unit 12-n and the capacitance determination unit 13-n, the power storage unit 11A, the discharge unit 12A, and the capacitance determination unit 13A are provided. It is characterized by having. Here, the configuration and operation of the power storage unit 11A, the discharge unit 12A, and the capacitance determination unit 13A are the same as those of the power storage unit 11-n, the discharge unit 12-n, and the capacitance determination according to the first embodiment. This is the same as the part 13-n. The operation of the counter 2A is the same as that of the counter 20-n according to the first embodiment.
図８の制御部３Ｂは、図２の制御部３と比較すると、駆動部４の出力を静電容量検出部１−ｎに順次切り替え、静電容量検出部１−ｎの出力を蓄電部１１Ａに順次切り替えて接続する切替信号ＣＳ２を生成してマルチプレクサ１３，１４に出力することが相違する。 Compared with control unit 3 in FIG. 2, control unit 3B in FIG. 8 sequentially switches the output of drive unit 4 to capacitance detection unit 1-n, and outputs the output of capacitance detection unit 1-n to power storage unit 11A. The difference is that the switching signal CS2 to be sequentially switched and connected is generated and output to the multiplexers 13 and 14.
以上のように構成された紙葉類判別装置は、第１の実施の形態に係る紙葉類判別装置と同様の動作及び効果を得ることができる。また、第１の実施の形態に係る紙葉類判別装置と比較すると、１つの蓄電部１１−１，１つの比較器１３−１，１つの放電部１２−１，１つのカウンタ２０Ａを用いて１ライン分の静電容量に対する画像データを求めることができる。従って、第１の実施の形態に係る紙葉類判別装置と比較すると、回路規模をさらに縮小することが可能となる。 The paper sheet discriminating apparatus configured as described above can obtain operations and effects similar to those of the paper sheet discriminating apparatus according to the first embodiment. Further, when compared with the paper sheet discriminating apparatus according to the first embodiment, one power storage unit 11-1, one comparator 13-1, one discharge unit 12-1, and one counter 20A are used. Image data for the capacitance of one line can be obtained. Therefore, the circuit scale can be further reduced as compared with the paper sheet discriminating apparatus according to the first embodiment.
第４の実施の形態．
図９は本発明の第４の実施の形態に係る紙葉類判別装置の構成を示すブロック図である。図９の紙葉類判別装置は、図２の紙葉類判別装置と比較すると、制御部３の代わりに制御部３Ｃを備え、出力回路５の代わりに出力回路５Ａを備えたことを特徴とする。
Fourth embodiment.
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a paper sheet discriminating apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. Compared with the paper sheet discriminating apparatus of FIG. 2, the paper sheet discriminating apparatus of FIG. 9 includes a control unit 3C instead of the control unit 3, and an output circuit 5A instead of the output circuit 5. To do.
出力回路５Ａは、出力回路５と比較すると、図２の記憶部５０の代わりにバッファメモリ５０Ａを備え、アドレス生成部５４をさらに備えたことを特徴とする。ここで、バッファメモリ５０Ａは、アドレス生成部５４により生成された０〜（Ｎ−１）のＮ個のアドレスが割り当てられ、各比較器１３０から出力されるカウント値ＣＶは０〜（Ｎ−１）の各アドレスにそれぞれ格納される。 Compared with the output circuit 5, the output circuit 5A includes a buffer memory 50A instead of the storage unit 50 of FIG. 2, and further includes an address generation unit 54. Here, 0 to (N−1) N addresses generated by the address generation unit 54 are assigned to the buffer memory 50A, and the count value CV output from each comparator 130 is 0 to (N−1). ) Is stored in each address.
制御部３Ｃは、図２の制御部３と比較すると、以下の点が相違する。
（１）紙葉類２００が存在しない状態で取得したカウント値ＣＶをバッファメモリ５０Ａに格納する。
（２）紙葉類２００が存在する状態で取得したカウント値ＣＶからすでにバッファメモリ５０Ａに格納されたカウント値ＣＶを減算し、その減算結果をバッファメモリ５０Ａに格納する。
The control unit 3C is different from the control unit 3 of FIG. 2 in the following points.
(1) The count value CV acquired in the state where the paper sheet 200 does not exist is stored in the buffer memory 50A.
(2) The count value CV already stored in the buffer memory 50A is subtracted from the count value CV acquired in the presence of the paper sheet 200, and the subtraction result is stored in the buffer memory 50A.
ここで、（１）の格納するタイミングは、紙葉類判別装置の起動時であってもよいし、紙葉類判別装置の稼働時に周期的であってもよい。 Here, the storing timing of (1) may be when the paper sheet discriminating apparatus is activated, or may be periodic when the paper sheet discriminating apparatus is operating.
以上のように構成された紙葉類判別装置は、第１の実施の形態に係る紙葉類判別装置と同様の動作及び効果を得ることができる。また、第１の実施の形態に係る紙葉類判別装置と比較すると、紙葉類２００が存在しないときのカウント値ＣＶに基づいて紙葉類２００が存在するときのカウント値ＣＶを校正できるので、紙葉類２００の静電容量に対する画像データをさらに精度良く取得することが可能となる。 The paper sheet discriminating apparatus configured as described above can obtain operations and effects similar to those of the paper sheet discriminating apparatus according to the first embodiment. Compared with the paper sheet discriminating apparatus according to the first embodiment, the count value CV when the paper sheet 200 exists can be calibrated based on the count value CV when the paper sheet 200 does not exist. Further, it becomes possible to acquire the image data for the capacitance of the paper sheet 200 with higher accuracy.
第５の実施の形態．
図１０Ａは本発明の第５の実施の形態に係る紙葉類判別装置の構成を示すブロック図である。図１０の紙葉類判別装置は、図２の紙葉類判別装置と比較すると、制御部３の代わりに制御部３Ｄを備えたことを特徴とする。
Fifth embodiment.
FIG. 10A is a block diagram showing a configuration of a paper sheet discriminating apparatus according to the fifth embodiment of the present invention. The paper sheet discriminating apparatus in FIG. 10 is characterized in that a control unit 3D is provided instead of the control unit 3 as compared with the paper sheet discriminating apparatus in FIG.
制御部３Ｄは、図２の制御部３と比較すると、隣接する静電容量検出部１−ｎ及び静電容量検出部１−（ｎ＋１）で得られたカウント値ＣＶに基づいて、それらの中間点でのカウンタ値ＣＶを算出して画像データとして表示部５３に表示することが相違する。例えば、第１電極１０１及び第２電極１０２の配置の間隔が大きい場合でも、隣接する静電容量検出部１−ｎ及び静電容量検出部１−（ｎ＋１）で得られたカウント値ＣＶを補間し、見かけ上の電極を増加させることにより出力画像を滑らかにすることが可能となる。ここで、補間のタイミングは、紙葉類１枚分の読み取りを完了した時点に設定する。 Compared with the control unit 3 in FIG. 2, the control unit 3 </ b> D is based on the count value CV obtained by the adjacent capacitance detection unit 1-n and the capacitance detection unit 1-(n + 1). The difference is that the counter value CV at the point is calculated and displayed on the display unit 53 as image data. For example, even when the arrangement interval between the first electrode 101 and the second electrode 102 is large, the count value CV obtained by the adjacent capacitance detection unit 1-n and capacitance detection unit 1- (n + 1) is interpolated. In addition, the output image can be smoothed by increasing the number of apparent electrodes. Here, the interpolation timing is set at the time when the reading of one sheet is completed.
図１０Ｂは図１０Ａの紙葉類判別装置により補間された１ライン分のカウント値の例を示す模式図である。図１０Ｂ（ａ）は補間前の各カウント値を示し、図１０Ｂ（ｂ）は補間後の各カウント値を示す。ここで、補間前の１ライン分の各隣接するカウント値の平均値が各カウント値間に挿入されて、補間後の１ライン分のカウント値が求められる（図１０Ｂ（ｂ）参照）。 FIG. 10B is a schematic diagram illustrating an example of count values for one line interpolated by the paper sheet discriminating apparatus in FIG. 10A. FIG. 10B (a) shows each count value before interpolation, and FIG. 10B (b) shows each count value after interpolation. Here, the average value of the adjacent count values for one line before interpolation is inserted between the respective count values, and the count value for one line after interpolation is obtained (see FIG. 10B (b)).
以上のように構成された紙葉類判別装置は、第１の実施の形態に係る紙葉類判別装置と同様の動作及び効果を得ることができる。また、第１の実施の形態に係る紙葉類判別装置と比較すると、第１電極１０１及び第２電極１０２の配置の間隔が大きい場合でも、隣接する電極で検出された静電容量のカウンタ値ＣＶを補間できるので、紙葉類２００の静電容量に対する画像データをさらに精度良く取得することが可能となる。 The paper sheet discriminating apparatus configured as described above can obtain operations and effects similar to those of the paper sheet discriminating apparatus according to the first embodiment. Further, compared with the paper sheet discriminating apparatus according to the first embodiment, even when the arrangement interval between the first electrode 101 and the second electrode 102 is large, the counter value of the capacitance detected by the adjacent electrode Since CV can be interpolated, it is possible to acquire image data for the capacitance of the paper sheet 200 with higher accuracy.
第６の実施の形態．
図１１Ａは本発明の第６の実施の形態に係る紙葉類判別装置の動作を説明するための概略図である。図１１Ａの紙葉類判別装置は、図１の紙葉類判別装置と比較すると、紙葉類２００の上面及び下面それぞれの静電容量を検出することが相違する。ここで、紙葉類２００の上面の静電容量を検出する紙葉類判別装置の第１電極１０１及び第２電極１０２と紙葉類２００の上面までの距離と、紙葉類２００の下面の静電容量を検出する紙葉類判別装置の第１電極１０１及び第２電極１０２と紙葉類２００の下面までの距離とは同一とする。この構成により、図２の紙葉類判別装置に比較すると、紙葉類２００の状態もしくは付着物をさらに精度良く判別することができる。以下に判別可能な紙葉類２００の状態について例示する。
Sixth embodiment.
FIG. 11A is a schematic diagram for explaining the operation of the paper sheet discriminating apparatus according to the sixth embodiment of the present invention. Compared with the paper sheet discriminating apparatus in FIG. 1, the paper sheet discriminating apparatus in FIG. 11A is different in that it detects the capacitances of the upper surface and the lower surface of the paper sheet 200. Here, the distances between the first electrode 101 and the second electrode 102 of the paper sheet discriminating apparatus for detecting the electrostatic capacitance of the upper surface of the paper sheet 200 and the upper surface of the paper sheet 200, and the lower surface of the paper sheet 200. The distances between the first electrode 101 and the second electrode 102 of the paper sheet discriminating apparatus for detecting the electrostatic capacitance and the lower surface of the paper sheet 200 are the same. With this configuration, compared to the paper sheet discriminating apparatus of FIG. 2, it is possible to more accurately discriminate the state of the paper sheet 200 or the attached matter. The state of the paper sheet 200 that can be identified will be exemplified below.
図１１Ｂは図１１Ａの紙葉類判別装置により判別される紙葉類２００の状態を示す概略図である。図１１Ｂ（ａ）にはしわがある紙葉類２００が示され、図１１Ｂ（ｂ）には片面にテープ２０２が貼付された紙葉類２００が示され、図１１Ｂ（ｃ）には両面にテープ２０２が貼付された紙葉類２００が示される。 FIG. 11B is a schematic diagram illustrating a state of the paper sheet 200 determined by the paper sheet determination device of FIG. 11A. 11B (a) shows a paper sheet 200 with wrinkles, FIG. 11B (b) shows a paper sheet 200 with a tape 202 applied on one side, and FIG. 11B (c) shows a paper sheet 200 on both sides. A paper sheet 200 to which a tape 202 is attached is shown.
本実施の形態に係る紙葉類判別装置によれば、紙葉類２００のしわなどによる凹凸やテープ２０２などの付着物の影響を検出することが可能となる。 According to the paper sheet discriminating apparatus according to the present embodiment, it is possible to detect the influence of unevenness due to wrinkles of the paper sheet 200 and the attached matter such as the tape 202.
さらに、紙葉類２００の上面及び下面に等距離に配置された各紙葉類判別装置での各カウント値ＣＶでの差分を算出することにより、紙葉類２００のしわなどによる凹凸の影響やテープ２０２などの付着物の影響を軽減することができる。 Further, by calculating the difference at each count value CV in each paper sheet discrimination device arranged at equal distances on the upper surface and the lower surface of the paper sheet 200, the influence of unevenness due to wrinkles of the paper sheet 200 and the tape The influence of deposits such as 202 can be reduced.
以上のように構成された紙葉類判別装置は、第１の実施の形態に係る紙葉類判別装置と同様の動作及び効果を得ることができる。また、第１の実施の形態に係る紙葉類判別装置と比較すると、紙葉類２００の下面の静電容量と上面の静電容量とが異なる場合に、紙葉類２００の表裏別々の出力画像を得ることが可能となる。 The paper sheet discriminating apparatus configured as described above can obtain operations and effects similar to those of the paper sheet discriminating apparatus according to the first embodiment. Further, when compared with the paper sheet discriminating apparatus according to the first embodiment, when the lower surface capacitance and the upper surface capacitance of the paper sheet 200 are different, the front and back outputs of the paper sheet 200 are separated. An image can be obtained.
なお、本実施の形態では、紙葉類２００の下面の静電容量を先に検出し上面の静電容量を後に検出したが、本発明はこれに限らない。例えば、紙葉類２００の上面の静電容量を先に検出し下面の静電容量を後に検出してもよい。 In the present embodiment, the lower surface capacitance of the paper sheet 200 is detected first, and the upper surface capacitance is detected later. However, the present invention is not limited to this. For example, the capacitance of the upper surface of the paper sheet 200 may be detected first, and the capacitance of the lower surface may be detected later.
変形例１．
図１２は、本発明の第１の実施の形態の変形例１に係る図４の第１電極１０１及び第２電極１０２の上面図である。図１２に示すように、最外殻の形状寸法をテープ幅１０ｍｍとしてその１／２の５ｍｍとし、外側のパターン線幅を１ｍｍから０．２５ｍｍとし、内側のパターン線幅を１ｍｍから２．５ｍｍとした。
Modification 1
FIG. 12 is a top view of the first electrode 101 and the second electrode 102 of FIG. 4 according to the first modification of the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 12, the outermost shell has a shape width of 10 mm and a half of 5 mm, the outer pattern line width is 1 mm to 0.25 mm, and the inner pattern line width is 1 mm to 2.5 mm. It was.
この構成とすることにより、紙葉類２００に貼付されたテープの材質や紙葉類２００の材質に応じて紙葉類２００の静電容量を検出することが可能となる。さらに、第１電極１０１及び第２電極１０２の形状を変えるだけで第１電極１０１及び第２電極１０２が形成する電界分布Ｅを制御することが可能となる。従って、第１電極１０１及び第２電極１０２の形状を変えるだけで紙葉類２００の静電容量を検出する距離や感度を調整することが可能となる。 With this configuration, the capacitance of the paper sheet 200 can be detected according to the material of the tape affixed to the paper sheet 200 and the material of the paper sheet 200. Furthermore, the electric field distribution E formed by the first electrode 101 and the second electrode 102 can be controlled only by changing the shapes of the first electrode 101 and the second electrode 102. Therefore, it is possible to adjust the distance and sensitivity for detecting the electrostatic capacitance of the paper sheet 200 only by changing the shapes of the first electrode 101 and the second electrode 102.
変形例２．
上述した実施の形態では、第１電極１０１に電圧を印加して第２電極１０２での電圧を検出することにより、紙葉類２００の静電容量を検出したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第２電極１０２に電圧を印加して第１電極１０１での電圧を検出することにより、紙葉類２００の静電容量を検出してもよい。
Modification 2
In the above-described embodiment, the capacitance of the paper sheet 200 is detected by applying a voltage to the first electrode 101 and detecting the voltage at the second electrode 102, but the present invention is not limited to this. . For example, the capacitance of the paper sheet 200 may be detected by applying a voltage to the second electrode 102 and detecting the voltage at the first electrode 101.
図１３は本発明の第１の実施の形態の変形例２に係る図１の紙葉類判別装置の構成を示すブロック図である。図１３の静電容量検出部１０Ａ−ｎは、図２の静電容量検出部１０−ｎと比較すると、駆動部４は第２電極１０２に接続され、第１電極１０１と接地との間に接続される。この場合においても、上述した実施の形態と同様の動作及び効果を得ることができる。 FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of the paper sheet discriminating apparatus of FIG. 1 according to Modification 2 of the first embodiment of the present invention. Compared to the capacitance detection unit 10-n in FIG. 2, the capacitance detection unit 10A-n in FIG. 13 is connected to the second electrode 102, and between the first electrode 101 and the ground. Connected. Even in this case, the same operation and effect as the above-described embodiment can be obtained.
変形例３．
上述した実施の形態では、蓄電部１１−ｎを構成する整流ダイオード１１０を半波整流回路として用いた。これに対して、本変形例では、半波整流回路の代わりに全波整流回路を用いてもよい。
Modification 3
In the embodiment described above, the rectifier diode 110 constituting the power storage unit 11-n is used as a half-wave rectifier circuit. On the other hand, in this modification, a full-wave rectifier circuit may be used instead of the half-wave rectifier circuit.
図１４は本発明の第１の実施の形態の変形例３に係る図１の紙葉類判別装置の構成を示すブロック図である。図１４の蓄電部１１A−ｎは、図２の蓄電部１１−ｎと比較すると、整流ダイオード１１０と接地との間に整流ダイオード１１０Ａをさらに備えたことを特徴とする。ここで、整流ダイオード１１０Ａのカソードは整流ダイオード１１０のカソードに接続され、整流ダイオード１１０Ａのアノードは接地される。なお、整流ダイオード１１０と整流ダイオード１１０Ａとで全波整流回路を構成する。この場合においても、上述した実施の形態と同様の動作及び効果を得ることができる。 FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of the paper sheet discriminating apparatus of FIG. 1 according to the third modification of the first embodiment of the present invention. The power storage unit 11A-n in FIG. 14 further includes a rectifier diode 110A between the rectifier diode 110 and the ground as compared with the power storage unit 11-n in FIG. Here, the cathode of the rectifier diode 110A is connected to the cathode of the rectifier diode 110, and the anode of the rectifier diode 110A is grounded. The rectifier diode 110 and the rectifier diode 110A constitute a full-wave rectifier circuit. Even in this case, the same operation and effect as the above-described embodiment can be obtained.
変形例４．
上述した実施の形態では、紙幣判別装置は、紙葉類２００が第１電極１０１及び第２電極１０２の上部を通過するように構成された。これに対して、本変形例では、紙幣判別装置は、紙葉類２００がプリント基板１００の上部を通過するように構成される。
Modification 4
In the embodiment described above, the bill discriminating apparatus is configured such that the paper sheet 200 passes over the first electrode 101 and the second electrode 102. On the other hand, in this modification, the bill discriminating device is configured such that the paper sheet 200 passes through the upper part of the printed circuit board 100.
図１５A（ａ）は本発明の第１の実施の形態の変形例４に係る図１の第１電極１０１及び第２電極１０２の上面図であり、図１５A（ｂ）は図１５A（ａ）の側面図である。図１５Ｂは本発明の第１の実施の形態の変形例４に係る図１の紙葉類判別装置の動作を説明するための概略図である。この場合においても、紙葉類２００がプリント基板１００の上部を通過することにより、駆動部４により形成される電界分布Ｅに変化が生じる。従って、上述した実施の形態と同様の動作及び効果を得ることができる。 FIG. 15A (a) is a top view of the first electrode 101 and the second electrode 102 of FIG. 1 according to Modification 4 of the first embodiment of the present invention, and FIG. 15A (b) is FIG. 15A (a). FIG. FIG. 15B is a schematic diagram for explaining the operation of the paper sheet discriminating apparatus in FIG. 1 according to Modification 4 of the first embodiment of the present invention. Even in this case, when the paper sheet 200 passes through the upper part of the printed circuit board 100, the electric field distribution E formed by the drive unit 4 changes. Accordingly, operations and effects similar to those of the above-described embodiment can be obtained.
変形例５．
上述した実施の形態では、各比較器１３０は、コンデンサ１１１の蓄電電圧Ｖｃを反転入力端子に入力し、参照電圧Ｖｒの電圧を非反転入力端子に入力した。これに対して、本変形例では、蓄電部１１−ｎと静電容量判定部１３−ｎとの間に増幅器をさらに備え、各比較器１３０は、増幅された蓄電電圧Ｖｃを反転入力端子に入力してもよい。この場合においても、上述した実施の形態と同様の動作及び効果を得ることができる。
Modification 5
In the embodiment described above, each comparator 130 inputs the stored voltage Vc of the capacitor 111 to the inverting input terminal, and inputs the voltage of the reference voltage Vr to the non-inverting input terminal. In contrast, in the present modification, an amplifier is further provided between the power storage unit 11-n and the capacitance determination unit 13-n, and each comparator 130 uses the amplified storage voltage Vc as an inverting input terminal. You may enter. Even in this case, the same operation and effect as the above-described embodiment can be obtained.
変形例６．
上述した実施の形態では、各比較器１３０は、コンデンサ１１１の蓄電電圧Ｖｃを反転入力端子に入力し、参照電圧Ｖｒの電圧を非反転入力端子に入力した。これに対して、本変形例では、コンデンサ１１１の蓄電電圧Ｖｃを非反転入力端子に入力し、参照電圧Ｖｒの電圧を反転入力端子に入力する。この場合においても、上述した実施の形態と同様の動作及び効果を得ることができる。
Modification 6
In the embodiment described above, each comparator 130 inputs the stored voltage Vc of the capacitor 111 to the inverting input terminal, and inputs the voltage of the reference voltage Vr to the non-inverting input terminal. On the other hand, in this modification, the storage voltage Vc of the capacitor 111 is input to the non-inverting input terminal, and the voltage of the reference voltage Vr is input to the inverting input terminal. Even in this case, the same operation and effect as the above-described embodiment can be obtained.
変形例７．
上述した実施の形態では、先ず、記憶部５０に格納された１ライン分の静電容量データを表示部５３に対する表示輝度及び彩度に変換した。これに対して、本変形例では、先ず、記憶部５０に格納された１ライン分の静電容量データを表示部５３に適した表示倍率に変換する。
Modification 7
In the above-described embodiment, first, the capacitance data for one line stored in the storage unit 50 is converted into display luminance and saturation for the display unit 53. On the other hand, in the present modification, first, the capacitance data for one line stored in the storage unit 50 is converted into a display magnification suitable for the display unit 53.
図１６は本発明の第１の実施の形態の変形例７に係る図１の紙葉類判別装置の構成を示すブロック図である。図１６の紙葉類判別装置は、図２の紙葉類判別装置と比較すると、出力回路５の代わりに出力回路５Ａを備えたことを特徴とする。図１６の出力回路５Ａは、図２の出力回路５に比較すると、表示倍率調整部５２の代わりに表示倍率調整部５２Ａを備え、表示輝度及び彩度変換部５１の代わりに表示輝度及び彩度変換部５１Ａを備えたことを特徴とする。ここで、表示倍率調整部５２Ａは記憶部５に接続され、表示輝度及び彩度変換部５１Ａは表示倍率調整部５２Ａと表示部５３との間に接続される。 FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of the paper sheet discriminating apparatus of FIG. 1 according to Modification 7 of the first embodiment of the present invention. The paper sheet discriminating apparatus in FIG. 16 is characterized in that an output circuit 5A is provided instead of the output circuit 5 as compared with the paper sheet discriminating apparatus in FIG. Compared with the output circuit 5 of FIG. 2, the output circuit 5 </ b> A of FIG. 16 includes a display magnification adjustment unit 52 </ b> A instead of the display magnification adjustment unit 52, and displays luminance and saturation instead of the display luminance and saturation conversion unit 51. A conversion unit 51A is provided. Here, the display magnification adjustment unit 52A is connected to the storage unit 5, and the display brightness and saturation conversion unit 51A is connected between the display magnification adjustment unit 52A and the display unit 53.
表示倍率変換部５２Ａは、記憶部５０に格納された１ライン分の静電容量データに基づいて、表示部５３に適した表示倍率に変換して１ライン分の画像データとして表示輝度及び彩度変換部５１Ａに出力する。表示輝度及び彩度変換部５１Ａは、１ライン分の画像データに基づいて、表示部５３に対する表示輝度及び彩度に変換して表示部５３に出力する。 The display magnification conversion unit 52A converts the display magnification suitable for the display unit 53 based on the capacitance data for one line stored in the storage unit 50, and displays the display luminance and saturation as image data for one line. The data is output to the conversion unit 51A. Based on the image data for one line, the display brightness and saturation conversion unit 51A converts the display brightness and saturation to display brightness and saturation for the display unit 53 and outputs the display brightness and saturation to the display unit 53.
この場合においても、上述した実施の形態と同様の動作及び効果を得ることができる。 Even in this case, the same operation and effect as the above-described embodiment can be obtained.
以上詳述したように、本発明に係る紙葉類判別装置によれば、紙葉類の静電容量の検出において微分回路を用いるので、高速かつ安定的に紙葉類の静電容量を検出することができる。 As described in detail above, according to the paper sheet discriminating apparatus according to the present invention, the differential circuit is used for detecting the electrostatic capacity of the paper sheet, so that the electrostatic capacity of the paper sheet can be detected stably at high speed. can do.
１，１Ａ，１Ｂ 静電容量検出回路、２ カウンタ回路、３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ 制御部、４ 駆動部、５，５Ａ 出力回路、６，１３，１４ マルチプレクサ、１０−ｎ 静電容量検出部、１１−ｎ，１１Ａ 蓄電部、１２−ｎ，１２Ａ 放電部、１３−ｎ，１３Ａ 静電容量判定部、２０−ｎ，２Ａ カウンタ、５０ 記憶部、５０Ａ バッファメモリ、５１ 表示輝度及び彩度調整部、５２ 表示倍率調整部、５３ 表示部、５４ アドレス生成部、１０１ 第１電極、１０２ 第２電極、１０３ 抵抗、１１０ 整流ダイオード、１１１ コンデンサ、１３０ 比較器、２００ 紙葉類、２０１ 押圧用ローラ、２０２ テープ。 1, 1A, 1B Capacitance detection circuit, 2 counter circuit, 3, 3A, 3B, 3C, 3D control unit, 4 drive unit, 5, 5A output circuit, 6, 13, 14 multiplexer, 10-n capacitance Detection unit, 11-n, 11A power storage unit, 12-n, 12A discharge unit, 13-n, 13A capacitance determination unit, 20-n, 2A counter, 50 storage unit, 50A buffer memory, 51 display luminance and color Degree adjustment unit, 52 display magnification adjustment unit, 53 display unit, 54 address generation unit, 101 first electrode, 102 second electrode, 103 resistor, 110 rectifier diode, 111 capacitor, 130 comparator, 200 paper sheets, 201 press Roller, 202 tape.
Claims (7)
クロック信号に基づいて、上記電極群に所定の周波数を有する電圧を印加するための制御信号を生成する制御部と、
上記制御信号に基づいて、上記電極群に上記電圧を印加して上記電界を形成する駆動部と、
上記複数の電極群と上記紙葉類とで形成される静電容量に基づく上記電界の変化を検出し、当該検出された上記電界の変化を、複数のパルス信号として出力する静電容量検出回路とを備えたことを特徴とする紙葉類判別装置。 A paper sheet discriminating device comprising a plurality of electrode groups for forming an electric field in a space passing through a paper sheet,
A control unit that generates a control signal for applying a voltage having a predetermined frequency to the electrode group based on a clock signal;
A driving unit configured to apply the voltage to the electrode group to form the electric field based on the control signal;
A capacitance detection circuit that detects a change in the electric field based on a capacitance formed by the plurality of electrode groups and the paper sheet, and outputs the detected change in the electric field as a plurality of pulse signals. And a paper sheet discriminating apparatus.
上記各電極群と上記紙葉類とで形成される静電容量に基づく上記電界の変化を検出し、当該検出された上記電界の変化を微分パルス電圧として出力する複数の静電容量検出部と、
上記各静電容量検出部に接続され、上記微分パルス電圧を蓄電し、当該蓄電された微分パルス電圧を蓄電電圧として出力する複数の蓄電部と、
上記各蓄電部に接続され、上記蓄電電圧を参照電圧と比較し、当該比較結果の信号を上記静電容量を表す上記パルス信号として出力する複数の静電容量判定部とを備えたことを特徴とする請求項１記載の紙葉類判別装置。 The capacitance detection circuit is
A plurality of capacitance detectors for detecting a change in the electric field based on a capacitance formed by each of the electrode groups and the paper sheet, and outputting the detected change in the electric field as a differential pulse voltage; ,
A plurality of power storage units connected to each of the capacitance detection units, storing the differential pulse voltage, and outputting the stored differential pulse voltage as a storage voltage;
A plurality of capacitance determination units connected to each of the power storage units, comparing the stored voltage with a reference voltage, and outputting a signal of the comparison result as the pulse signal representing the capacitance. The paper sheet discriminating apparatus according to claim 1.
上記複数のカウント値に基づいて、上記紙葉類の静電容量を画像データとして表示する表示部とをさらに備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の紙葉類判別装置。 A plurality of counting units that respectively count the plurality of pulse signals with a predetermined pulse width and output a plurality of count values;
3. The paper sheet discriminating apparatus according to claim 1, further comprising a display unit that displays the capacitance of the paper sheet as image data based on the plurality of count values.
上記静電容量検出回路は、
上記各静電容量判定部と上記第１の計数部とを接続する第１のマルチプレクサをさらに備え、
上記制御部は、上記各静電容量判定部と、上記第１の計数部とを接続するように上記第１のマルチプレクサを制御することを特徴とする請求項２または３記載の紙葉類判別装置。 The plurality of counting units include a first counting unit,
The capacitance detection circuit is
A first multiplexer for connecting each of the capacitance determination units and the first counting unit;
The paper sheet discrimination according to claim 2 or 3, wherein the control unit controls the first multiplexer so as to connect the capacitance determination units and the first counting unit. apparatus.
上記制御部は、上記蓄電された電荷を放電するように上記各放電部を制御することを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか１つに記載の紙葉類判別装置。 A plurality of discharge units connected to each power storage unit, for discharging the charge stored in each power storage unit;
The paper sheet discriminating apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the control unit controls the discharge units to discharge the stored electric charge.
上記複数の蓄電部は、第１の蓄電部を含み、
上記静電容量検出回路は、
上記駆動部と、上記第１の電極群とを接続する第２のマルチプレクサと、
上記各静電容量検出部と、上記第１の蓄電部とを接続する第３のマルチプレクサとをさらに備え、
上記制御部は、
上記駆動部と上記第１の電極群とを接続するように上記第２のマルチプレクサを制御し、
上記第１の電極群を含む静電容量検出部と上記第１の蓄電部とを接続するように上記第３のマルチプレクサを制御することを特徴とする請求項２〜５のうちのいずれか１つに記載の紙葉類判別装置。 The plurality of electrode groups include a first electrode group,
The plurality of power storage units includes a first power storage unit,
The capacitance detection circuit is
A second multiplexer connecting the drive unit and the first electrode group;
And further comprising a third multiplexer for connecting each of the capacitance detection units and the first power storage unit,
The control unit
Controlling the second multiplexer so as to connect the driving unit and the first electrode group;
6. The third multiplexer is controlled so as to connect a capacitance detection unit including the first electrode group and the first power storage unit. 6. Paper sheet discriminating device described in 1.
上記駆動部は、上記制御信号に基づいて、上記第１電極に第１電圧を印加し、上記第２電極に第２電圧を印加して上記電界を形成することを特徴とする請求項１〜６のうちのいずれか１つに記載の紙葉類判別装置。 Each of the electrode groups includes a first electrode and a second electrode,
The drive unit applies a first voltage to the first electrode and applies a second voltage to the second electrode based on the control signal to form the electric field. The paper sheet discriminating apparatus according to any one of 6.
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