淺述線圈磁芯全橋結構的讀磁器

周桂良　陳炳君　蘇釗源

摘 要：一種線圈磁芯全橋結構的讀磁器，與防偽檢測設備的主處理器連接的，讀磁器包括外殼、在外殼內設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度方向設有工作窗口，且在工作窗口中依次設置多個獨立的檢測通道，每個檢測通道由4個磁感應單元組成的惠斯通全橋結構；惠斯通全橋結構用于感應磁場的變化輸出差分電壓信號到差分放大模塊中，差分放大模塊具有抑制共模輸入信號，放大差模輸入信號的功能，并輸出待檢物的磁特征防偽信號給防偽檢測設備的主處理器，從而大大地提高了國產傳統(tǒng)的線圈+磁芯式讀磁傳感器抗電磁干擾性能及輸出信號的信噪比，達到了防偽檢測設備對讀磁傳感器抗電磁干擾及信噪比的性能要求。

關鍵詞：全橋結構；讀磁器；銀行自動存取款機

中圖分類號：K206 文獻標識碼：A

1.技術領域

涉及防偽檢測、識別技術，特別涉及一種線圈磁芯全橋結構的讀磁器。

2.背景技術

人民幣、歐元、美元等多種大面額鈔票上的冠字號碼、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。

銀行自動存取款機（ATM）、高檔驗鈔清分機為了判斷鈔票的真?zhèn)?，必須配置能讀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行處理，從而識別所驗鈔票的真?zhèn)渭懊骖~。

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

目前國內高檔驗鈔清分機、銀行ATM機上普遍使用日本MURATA公司生產的銻化銦半導體（MR）讀磁傳感器。這種半導體傳感器抗電磁干擾性能及輸出信號的信噪比較好，但價格非常昂貴。而國產傳統(tǒng)的線圈+磁芯式讀磁傳感器，雖然價格非常低廉，但由于每個檢測通道只有1個或兩個線圈+磁芯并聯(lián)輸出結構，使其抗電磁干擾性能及輸出信號的信噪比較差，只能用于中低檔小型驗鈔機上，而無法用于銀行自動存取款機（ATM）、高檔驗鈔清分機上。

鑒于此，國產傳統(tǒng)的線圈+磁芯式讀磁傳感器的現(xiàn)有技術還有待于改進和發(fā)展。

3.實施方式

為了達到上述目的，采取了以下技術方案：

一種線圈磁芯全橋結構的讀磁器，與防偽檢測設備的主處理器連接，所述的讀磁器包括外殼，在所述外殼內設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度方向設有工作窗口、且在所述工作窗口中依次設置多個獨立的檢測通道，每個檢測通道為由4個磁感應單元組成的惠斯通全橋結構；所述惠斯通全橋結構用于感應磁場的變化輸出差分電壓信號到差分放大模塊中，所述差分放大模塊具有抑制共模輸入信號，放大差模輸入信號的功能，并輸出待檢物的磁特征防偽信號給防偽檢測設備的主處理器。

所述的線圈磁芯全橋結構的讀磁器中，所述磁感應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，相鄰兩個磁感應單元之間還設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構的讀磁器中，所述間隙銅片夾設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構的讀磁器中，相鄰兩個線圈的公共端共用一個接線柱。

所述的線圈磁芯全橋結構的讀磁器中，所述外殼的工作面上設置有兩排鐵氧體。

所述的線圈磁芯全橋結構的讀磁器中，所述差分放大模塊包括第一運算放大器、第二運算放大器、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個磁感應單元分別為第一磁感應單元、第二磁感應單元、第三磁感應單元和第四磁感應單元，其中，第一磁感應單元與第三磁感應單元的極性相反，第二磁感應單元與第四磁感應單元的極性相反，所述第一磁感應單元與第二磁感應單元或第四磁感應單元相鄰設置，所述第二磁感應單元與第四磁感應單元或第二磁感應單元相鄰設置；所述第一磁感應單元和第三磁感應單元的公共端依次通過第一電容和第一電阻連接第一運算放大器的正輸入端，第一磁感應單元的非公共端和第三磁感應單元的非公共端接地，所述第二磁感應單元和第四磁感應單元的公共端依次通過第二電容和第二電阻連接第一運算放大器的負輸入端，第二磁感應單元的非公共端和第四磁感應單元的非公共端接地，所述第一運算放大器的負輸入端通過第四電阻連接第一運算放大器的輸出端，所述第四電容與第四電阻并聯(lián)；所述第一運算放大器的正輸入端通過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)，所述第一運算放大器的輸出端依次通過第五電容和第五電阻連接述第二運算放大器的負輸入端，第二運算放大器的負輸入端通過第十一電阻連接第二運算放大器的輸出端，所述第十電容與第十一電阻并聯(lián)，所述第二運算放大器的正輸入端通過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構的讀磁器，還包括電路板和后蓋，所述差分放大模塊設置于所述電路板上，所述接線柱設置于電路板上、穿過所述后蓋與差分放大模塊電連接，所述電路板上設置有引腳，與防偽檢測設備的主處理器電連接。

所述的線圈磁芯全橋結構的讀磁器中，所述電路板上設置環(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構的讀磁器中，所述檢測通道為16個，所述外殼的工作面上設置32個與防偽檢測設備的安裝架配合的凹槽。

相較于現(xiàn)有技術，提供的線圈磁芯全橋結構的讀磁器，與防偽檢測設備的主處理器連接，在所述外殼內設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度方向設有工作窗口且在所述工作窗口中依次設置有多個獨立的檢測通道，每個檢測通道為由4個磁感應單元組成的惠斯通全橋結構；所述惠斯通全橋結構用于感應磁場的變化輸出差分電壓信號到差分放大模塊中，所述差分放大模塊具有抑制共模輸入信號，放大差模輸入信號的功能，并輸出待檢物的磁特征防偽信號給防偽檢測設備的主處理器。

結語

銀行自動存取款機（ATM）、高檔驗鈔清分機內部大功率電機及各種電路板13距離所述的線圈9磁芯全橋結構的讀磁器工作面較遠，電機各種電路板13產生的電磁輻射對所述惠斯通電橋中4個磁感應單元的干擾相同，則所述惠斯通電橋輸出共模信號u1=u2，所述差分電路第一級放大輸出電壓u0=200kΩ/1kΩ*（u1-u2）=0，第二級放大器輸出也為0（惠斯通電橋及差分電路參數(shù)理想對稱時），即所述差分電路對銀行ATM機、高檔驗鈔清分機內部大功率電機及各種電路板13產生的電磁輻射干擾有抑制作用，從而大大地提高了國產傳統(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的信噪比，達到了銀行自動存取款機（ATM）或高檔驗鈔清分機對讀磁傳感器抗電磁干擾及信噪比的性能要求。具有很好的推廣應用前景。

參考文獻

[1]劉家峰，劉松波，唐降龍.一種實時紙幣識別方法的研究[J].計算機研究與發(fā)展，2003，40（7）：1057-1061.endprint