淺述線圈磁芯全橋結(jié)構(gòu)的讀磁器

周桂良　陳炳君　蘇釗源

摘 要：一種線圈磁芯全橋結(jié)構(gòu)的讀磁器，與防偽檢測(cè)設(shè)備的主處理器連接的，讀磁器包括外殼、在外殼內(nèi)設(shè)置有坡莫合金屏蔽殼和差分放大模塊、沿坡莫合金屏蔽殼的長(zhǎng)度方向設(shè)有工作窗口，且在工作窗口中依次設(shè)置多個(gè)獨(dú)立的檢測(cè)通道，每個(gè)檢測(cè)通道由4個(gè)磁感應(yīng)單元組成的惠斯通全橋結(jié)構(gòu)；惠斯通全橋結(jié)構(gòu)用于感應(yīng)磁場(chǎng)的變化輸出差分電壓信號(hào)到差分放大模塊中，差分放大模塊具有抑制共模輸入信號(hào)，放大差模輸入信號(hào)的功能，并輸出待檢物的磁特征防偽信號(hào)給防偽檢測(cè)設(shè)備的主處理器，從而大大地提高了國(guó)產(chǎn)傳統(tǒng)的線圈+磁芯式讀磁傳感器抗電磁干擾性能及輸出信號(hào)的信噪比，達(dá)到了防偽檢測(cè)設(shè)備對(duì)讀磁傳感器抗電磁干擾及信噪比的性能要求。

關(guān)鍵詞：全橋結(jié)構(gòu)；讀磁器；銀行自動(dòng)存取款機(jī)

中圖分類號(hào)：K206 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1.技術(shù)領(lǐng)域

涉及防偽檢測(cè)、識(shí)別技術(shù)，特別涉及一種線圈磁芯全橋結(jié)構(gòu)的讀磁器。

2.背景技術(shù)

人民幣、歐元、美元等多種大面額鈔票上的冠字號(hào)碼、圖案油墨及金屬安全線上均分布有磁性材料，記錄有磁性的特征防偽信息。

銀行自動(dòng)存取款機(jī)（ATM）、高檔驗(yàn)鈔清分機(jī)為了判斷鈔票的真?zhèn)危仨毰渲媚茏x取鈔票上磁性特征防偽信息的讀磁傳感器，并將傳感器讀取的鈔票磁性特征防偽信息進(jìn)行處理，從而識(shí)別所驗(yàn)鈔票的真?zhèn)渭懊骖~。

銀行自動(dòng)存取款機(jī)（ATM）、高檔驗(yàn)鈔清分機(jī)的體積大、功能多，其內(nèi)部大功率電機(jī)及各種電路板產(chǎn)生的電磁輻射干擾較大，對(duì)讀磁傳感器的抗電磁干擾性能及輸出信號(hào)的信噪比有較高要求。

目前國(guó)內(nèi)高檔驗(yàn)鈔清分機(jī)、銀行ATM機(jī)上普遍使用日本MURATA公司生產(chǎn)的銻化銦半導(dǎo)體（MR）讀磁傳感器。這種半導(dǎo)體傳感器抗電磁干擾性能及輸出信號(hào)的信噪比較好，但價(jià)格非常昂貴。而國(guó)產(chǎn)傳統(tǒng)的線圈+磁芯式讀磁傳感器，雖然價(jià)格非常低廉，但由于每個(gè)檢測(cè)通道只有1個(gè)或兩個(gè)線圈+磁芯并聯(lián)輸出結(jié)構(gòu)，使其抗電磁干擾性能及輸出信號(hào)的信噪比較差，只能用于中低檔小型驗(yàn)鈔機(jī)上，而無(wú)法用于銀行自動(dòng)存取款機(jī)（ATM）、高檔驗(yàn)鈔清分機(jī)上。

鑒于此，國(guó)產(chǎn)傳統(tǒng)的線圈+磁芯式讀磁傳感器的現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

3.實(shí)施方式

為了達(dá)到上述目的，采取了以下技術(shù)方案：

一種線圈磁芯全橋結(jié)構(gòu)的讀磁器，與防偽檢測(cè)設(shè)備的主處理器連接，所述的讀磁器包括外殼，在所述外殼內(nèi)設(shè)置坡莫合金屏蔽殼和差分放大模塊，沿坡莫合金屏蔽殼的長(zhǎng)度方向設(shè)有工作窗口、且在所述工作窗口中依次設(shè)置多個(gè)獨(dú)立的檢測(cè)通道，每個(gè)檢測(cè)通道為由4個(gè)磁感應(yīng)單元組成的惠斯通全橋結(jié)構(gòu)；所述惠斯通全橋結(jié)構(gòu)用于感應(yīng)磁場(chǎng)的變化輸出差分電壓信號(hào)到差分放大模塊中，所述差分放大模塊具有抑制共模輸入信號(hào)，放大差模輸入信號(hào)的功能，并輸出待檢物的磁特征防偽信號(hào)給防偽檢測(cè)設(shè)備的主處理器。

所述的線圈磁芯全橋結(jié)構(gòu)的讀磁器中，所述磁感應(yīng)單元包括一釹鐵硼磁鋼、一坡莫合金磁芯、一間隙銅片、一線圈，相鄰兩個(gè)磁感應(yīng)單元之間還設(shè)置有一坡莫合金中磁板；其中，所述釹鐵硼磁鋼、坡莫合金磁芯、坡莫合金中磁板、間隙銅片、線圈組成磁回路。

所述的線圈磁芯全橋結(jié)構(gòu)的讀磁器中，所述間隙銅片夾設(shè)于釹鐵硼磁鋼和坡莫合金中磁板之間、形成用于讀取待檢物的磁信息的工作縫隙，所述坡莫合金磁芯和線圈位于所述釹鐵硼磁鋼的下方。

所述的線圈磁芯全橋結(jié)構(gòu)的讀磁器中，相鄰兩個(gè)線圈的公共端共用一個(gè)接線柱。

所述的線圈磁芯全橋結(jié)構(gòu)的讀磁器中，所述外殼的工作面上設(shè)置有兩排鐵氧體。

所述的線圈磁芯全橋結(jié)構(gòu)的讀磁器中，所述差分放大模塊包括第一運(yùn)算放大器、第二運(yùn)算放大器、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第九電阻、第十電阻、第十一電阻、第一電容、第二電容、第三電容、第四電容、第五電容、第六電容、第七電容、第八電容、第九電容和第十電容；4個(gè)磁感應(yīng)單元分別為第一磁感應(yīng)單元、第二磁感應(yīng)單元、第三磁感應(yīng)單元和第四磁感應(yīng)單元，其中，第一磁感應(yīng)單元與第三磁感應(yīng)單元的極性相反，第二磁感應(yīng)單元與第四磁感應(yīng)單元的極性相反，所述第一磁感應(yīng)單元與第二磁感應(yīng)單元或第四磁感應(yīng)單元相鄰設(shè)置，所述第二磁感應(yīng)單元與第四磁感應(yīng)單元或第二磁感應(yīng)單元相鄰設(shè)置；所述第一磁感應(yīng)單元和第三磁感應(yīng)單元的公共端依次通過(guò)第一電容和第一電阻連接第一運(yùn)算放大器的正輸入端，第一磁感應(yīng)單元的非公共端和第三磁感應(yīng)單元的非公共端接地，所述第二磁感應(yīng)單元和第四磁感應(yīng)單元的公共端依次通過(guò)第二電容和第二電阻連接第一運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端，第二磁感應(yīng)單元的非公共端和第四磁感應(yīng)單元的非公共端接地，所述第一運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端通過(guò)第四電阻連接第一運(yùn)算放大器的輸出端，所述第四電容與第四電阻并聯(lián)；所述第一運(yùn)算放大器的正輸入端通過(guò)第三電阻連接第六電容的一端、第七電容的一端、第六電阻的一端和第七電阻的一端，所述第七電容的另一端和第七電阻的另一端連接供電端，所述第六電容的另一端和第六電阻的另一端接地，所述第三電容與第三電阻并聯(lián)，所述第一運(yùn)算放大器的輸出端依次通過(guò)第五電容和第五電阻連接述第二運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端，第二運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端通過(guò)第十一電阻連接第二運(yùn)算放大器的輸出端，所述第十電容與第十一電阻并聯(lián)，所述第二運(yùn)算放大器的正輸入端通過(guò)第八電阻連接第八電容的一端、第九電容的一端、第九電阻的一端和第十電阻的一端，所述第八電容的另一端和第九電容的另一端連接供電端，第九電阻的另一端和第十電阻的另一端接地。

所述的線圈磁芯全橋結(jié)構(gòu)的讀磁器，還包括電路板和后蓋，所述差分放大模塊設(shè)置于所述電路板上，所述接線柱設(shè)置于電路板上、穿過(guò)所述后蓋與差分放大模塊電連接，所述電路板上設(shè)置有引腳，與防偽檢測(cè)設(shè)備的主處理器電連接。

所述的線圈磁芯全橋結(jié)構(gòu)的讀磁器中，所述電路板上設(shè)置環(huán)氧樹脂絕緣層，所述環(huán)氧樹脂絕緣層覆蓋所述差分放大模塊、接線柱的末端和引腳的一部分。

所述的線圈磁芯全橋結(jié)構(gòu)的讀磁器中，所述檢測(cè)通道為16個(gè)，所述外殼的工作面上設(shè)置32個(gè)與防偽檢測(cè)設(shè)備的安裝架配合的凹槽。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，提供的線圈磁芯全橋結(jié)構(gòu)的讀磁器，與防偽檢測(cè)設(shè)備的主處理器連接，在所述外殼內(nèi)設(shè)置坡莫合金屏蔽殼和差分放大模塊，沿坡莫合金屏蔽殼的長(zhǎng)度方向設(shè)有工作窗口且在所述工作窗口中依次設(shè)置有多個(gè)獨(dú)立的檢測(cè)通道，每個(gè)檢測(cè)通道為由4個(gè)磁感應(yīng)單元組成的惠斯通全橋結(jié)構(gòu)；所述惠斯通全橋結(jié)構(gòu)用于感應(yīng)磁場(chǎng)的變化輸出差分電壓信號(hào)到差分放大模塊中，所述差分放大模塊具有抑制共模輸入信號(hào)，放大差模輸入信號(hào)的功能，并輸出待檢物的磁特征防偽信號(hào)給防偽檢測(cè)設(shè)備的主處理器。

結(jié)語(yǔ)

銀行自動(dòng)存取款機(jī)（ATM）、高檔驗(yàn)鈔清分機(jī)內(nèi)部大功率電機(jī)及各種電路板13距離所述的線圈9磁芯全橋結(jié)構(gòu)的讀磁器工作面較遠(yuǎn)，電機(jī)各種電路板13產(chǎn)生的電磁輻射對(duì)所述惠斯通電橋中4個(gè)磁感應(yīng)單元的干擾相同，則所述惠斯通電橋輸出共模信號(hào)u1=u2，所述差分電路第一級(jí)放大輸出電壓u0=200kΩ/1kΩ*（u1-u2）=0，第二級(jí)放大器輸出也為0（惠斯通電橋及差分電路參數(shù)理想對(duì)稱時(shí)），即所述差分電路對(duì)銀行ATM機(jī)、高檔驗(yàn)鈔清分機(jī)內(nèi)部大功率電機(jī)及各種電路板13產(chǎn)生的電磁輻射干擾有抑制作用，從而大大地提高了國(guó)產(chǎn)傳統(tǒng)的線圈9+磁芯式讀磁傳感器抗電磁干擾性能及輸出信號(hào)的信噪比，達(dá)到了銀行自動(dòng)存取款機(jī)（ATM）或高檔驗(yàn)鈔清分機(jī)對(duì)讀磁傳感器抗電磁干擾及信噪比的性能要求。具有很好的推廣應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

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