CN109952689B - 电池形电源装置以及电池驱动负载装置 - Google Patents

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Abstract

目的在于，在电池驱动型的外部负载装置的电池盒中安装有电池形电源装置的状态下，实现从电池形电源装置向外部负载装置供给电力的同时发送数据。电池形电源装置100能够安装在外部负载装置200的电池盒中，并具有符合电池规格的形状和尺寸，且在内部能够容纳小型的电池。输出晶体管120介于容纳电池和外侧电极端子104之间，并以与由无线通信部152从外部信息处理装置300接收指示相对应的占空比，来通过PWM控制部154控制输出晶体管120的打开和关闭，从而发挥开关电源的作用。为了经由外侧电极端子向外部负载装置发送数据，通过发送部153控制输出晶体管的打开和关闭。通过连接切换部156切换发送部或PWM控制部与输出晶体管的连接。

Description

电池形电源装置以及电池驱动负载装置
技术领域
本发明涉及一种电池形电源装置以及电池驱动负载装置。
背景技术
在专利文献1中公开了一种能够安装在电动玩具等的外部负载装置的电池盒中的无线接收驱动装置。该无线接收驱动装置根据经由无线接收部接收的来自外部遥控器的用户指令来使介于所容纳的电池与外部电极之间的晶体管接通/断开，从而实现了使玩具等的外部负载装置动作/停止。
但是，无线接收驱动装置无法与容纳它的外部负载装置进行数据通信。为了实现该通信，需要在无线接收驱动装置与外部负载装置之间另外设置通信路径，因而存在结构复杂化的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本实用新型登记第3143765号
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的在于，在电池驱动型的外部负载装置的电池盒中安装有电池形电源装置的状态下，实现从电池形电源装置向外部负载装置供给电源且发送数据。
用于解决问题的手段
本发明的一实施方式的电池形电源装置，能够安装在外部负载装置的电池盒中，具有：壳体，具有符合电池规格的形状和尺寸；电池容纳部，用于将内置电池容纳在所述壳体的内侧，且具有与所容纳的所述内置电池的前后端子接触的内侧正极端子和内侧负极端子；外侧正极端子，设置在所述壳体的前端面，与所述内侧正极端子连接；外侧负极端子，设置在所述壳体的后端面，与所述内侧负极端子连接；输出晶体管，介于所述内侧负极端子和所述外侧负极端子之间以及所述内侧正极端子和所述外侧正极端子之间的至少其中之一的位置；天线，容纳在所述壳体内；无线通信部，经由所述天线与外部信息处理装置之间进行无线通信；PWM控制部，通过与由所述无线通信部从所述外部信息处理装置接收的指示相对应的占空比，来控制所述输出晶体管的打开和关闭；发送部，为了将由所述无线通信部从所述外部信息处理装置接收的数据或者其他数据经由所述外侧正极端子和所述外侧负极端子发送到所述外部负载装置，控制所述输出晶体管的打开和关闭；以及连接切换部，切换所述PWM控制部与所述发送部的其中之一与所述输出晶体管的连接。
附图说明
图1是示出本实施方式的具有无线通信功能的电池形电源装置的外观的立体图。
图2是示出本实施方式的电池形电源装置的内部结构的图。
图3是示出本实施方式的电池形电源装置的使用状态的图。
图4是本实施方式的电池形电源装置以及安装有该电池形电源装置的外部负载装置的整体的等效电路图。
图5是用于说明在本实施方式中从电池形电源装置向外部负载装置发送数据的动作的时序图。
图6是用于说明在本实施方式中电池形电源装置从外部负载装置接收数据的动作的时序图。
图7是图6的补充说明图。
图8是用于说明图4的下拉电阻的作用的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的一实施方式的具有无线通信功能的电池形电源装置进行说明。在以下的说明中，对于具有大致相同的功能和结构的结构要素，赋予相同的附图标记，并仅在必要的情况下进行重复说明。
本实施方式的电池形电源装置具有符合电池规格的形状和尺寸(外形尺寸)，该装置安装在外部负载装置的电池盒中，并且在该装置内部容纳有比该装置小的电池(内置电池)。另外，电池形电源装置配备有无线通信部，与外部的智能手机等外部信息处理装置之间进行无线通信。在电池形电源装置中，在该装置的两端的外侧正极端子或外侧负极端子的其中之一与内置电池之间设有开关元件(以下称为输出晶体管)，根据从外部信息处理装置接收的指示来控制该输出晶体管的打开和关闭，从而实现通过脉冲宽度调制(PWM)来调整输出电压的PWM电源功能(开关电源功能)。此外，本实施方式的电池形电源装置并不限定于配备PWM功能，也可以仅配备通过打开和关闭输出晶体管来使电源接通/断开的功能。
外部负载装置通过经由电池形电源装置的外侧正极端子以及外侧负极端子接收电源供给而被驱动。由此，用户能够通过操作外部信息处理装置而以任意的电压来驱动外部负载装置。而且，在本实施方式的电池形电源装置中，还将电源供给用的外侧正极端子以及外侧负极端子兼用作与外部信息处理装置之间进行数据发送和接收的通信端子。
图1是示出本实施方式的具有无线通信功能的电池形电源装置100的外观的立体图。图2是示出本实施方式的电池形电源装置100的内部结构的图。本实施方式的具有无线功能的电池形电源装置100(以下仅称为电池形电源装置100)以符合电池规格的形状以及外形尺寸构成。典型地，电池形电源装置100由符合AA规格的高度和直径的圆柱体构成。但是，电池形电源装置100也可以以符合其它的电池规格的形状和尺寸构成。在此，将电池形电源装置100作为符合AA规格的装置进行说明。
电池形电源装置100的主体部117外包装在以与AA电池规格相同的形状和尺寸构成的圆筒状体的壳体118上。在主体部117的上端面(也称为前端面)的中央，安装有作为外侧正极端子103的圆形的导电板。在主体部的下端面(也称为后端面)的中央，安装有作为外侧负极端子104的圆形的导电板。壳体118的周面的一部分被切成椭圆形。切口部119的长度与典型的AAA干电池的长度相同，宽度比AAA干电池的宽度稍宽。用户能够从该切口部119将AAA电池插入电池容纳部102或从电池容纳部102拔出。电池容纳部102的形状是符合AAA规格的长度和直径的圆柱形的空间。电池容纳部102的中心轴在半径方向上相对于电池形电源装置100的圆柱中心轴偏移。该偏移在壳体118与电池容纳部102之间提供了小的空间。在该小的空间中搭载有用于实现电池形电源装置100的各种功能的基板107。
在电池容纳部102的前端中央，即在与外侧正极端子103相同的一侧安装有作为内侧正极端子105的导电板。在电池容纳部102的后端中央，在与外侧负极端子104相同的一侧安装有作为内侧负极端子106的具有弹性的导电板。电池容纳部102所容纳的AAA干电池的正极端子与内侧正极端子105接触，AAA干电池的负极端子与内侧负极端子106接触。内侧正极端子105经由布线电线108与外侧正极端子103和基板107连接。内侧正极端子105也可以由与外侧正极端子103相同的导电板构成。内侧负极端子106通过布线电线109与基板107连接。外侧负极端子104通过布线电线110与基板107连接。
图3是示出图1的电池形电源装置100的使用状态的图。外部负载装置200是例如由一节AA干电池驱动的装置。外部负载装置200具有电池盒201，在该电池盒201中安装有电池形电源装置。在电池盒201中安装有电池形电源装置100的状态下，电池形电源装置100的外侧正极端子103与电池盒201的正极端子203接触，外侧负极端子104与电池盒201的负极端子204接触。外部负载装置200是具有例如马达、LED、各种传感器、扬声器等负载的装置，例如电动玩具、电动工作玩具、防灾传感器、安保传感器、手电筒、自行车车灯、电池式料理器、电浮漂、电动宠物喂食装置、电池式风扇、电池式皂液器等。在此，外部负载装置200具有红色LED261、蓝色LED262、绿色LED263、扬声器264、按钮式开关265以及温度传感器266。这些负载的驱动由外部负载装置200内的具有通信功能的集成电路(IC)250内的控制部进行控制。当电源开关205接通时，确保IC250与电池盒201之间的电连接，当电源开关205断开时，切断该电连接。
外部信息处理装置300是智能手机、便携式电话、平板电脑终端、无线电控制通信设备等具有通信功能以及操作功能等的装置。用户能够通过对外部信息处理装置300进行操作，选择要打开和关闭的负载，并将负载的输出变为从0％的PWM信号(无驱动信号输出)至100％的PWM信号(驱动信号输出值最大)之间的任意的值。由此，用户能够对外部信息处理装置300进行操作，当点亮了红色LED261时，调整被点亮的红色LED261的光量。
外部负载装置200没有无线通信功能。安装在外部负载装置200的电池盒201中的本实施方式的电池形电源装置100替代外部负载装置200来接收来自外部信息处理装置300的无线信号。电池形电源装置100根据与从外部信息处理装置300接收的输出指示值相对应的PWM信号来对电池形电源装置100的输出晶体管进行开闭控制，由此能够调整电源输出。另一方面，当电池形电源装置100从外部信息处理装置300接收了动作指示时，需要将该动作指示发送到外部负载装置200的IC250。本实施方式的电池形电源装置100以能够与用于安装电池形电源装置100的外部负载装置200进行数据通信的方式构成。具体来说，电池形电源装置100与外部负载装置200之间的数据通信经由电极端子103、104来进行。
(图4：整体结构)
图4是安装有本实施方式的电池形电源装置100的外部负载装置200的等效电路图的一个例子。电池形电源装置100具有数据接收电路130、RFIC(Radio FrequencyIntegrated Circuit：射频集成电路)150以及输出晶体管120。外部负载装置200具有电源电路210、IC250以及第二输出晶体管220。电池形电源装置100的PWM开关用晶体管120以及外部负载装置200的数据发送用第二输出晶体管220通常为n型的MOS-FET。
(电池形电源装置100)
电池形电源装置100的第一输出晶体管120的栅极G与RFIC150的输出(OUTPUT)端子连接，源极S经由检测电阻131与第一接地端GND即电池形电源装置100侧的接地端连接，漏极D与外侧负极端子104连接。电池形电源装置100的内侧负极端子106与第一接地端连接，内侧正极端子105与外侧正极端子103连接。此外，也可以将未图示的例如DCDC转换器与内侧正极端子105连接，并使安装在电池容纳部102中的AAA干电池的电压升压至用于使RFIC150动作的例如3.0V的电源电压VCC。
数据接收电路130将从外部负载装置200发送的信号变换为可由RFIC150处理的数据，并具有检测电阻131、运算放大器(operational amplifier)132、下降沿检测用的微分电路133、上升沿检测用的微分电路134以及锁存电路(latch circuit)135。检测电阻131介于第一输出晶体管120的源极与第一接地端之间。检测电阻131的两端电压输入运算放大器132的非反相输入端子(+)。具有电阻138的反馈通路与运算放大器132的反相输入端子(-)连接。微分电路133、134与运算放大器132的输出连接。对于下降沿检测用的微分电路133，在由电容139和电阻143构成的CR电路中，使二极管141与电阻143并联且以正向配置。对于上升沿检测用的微分电路134，在由电容140和电阻144构成的CR电路中，使二极管142与电阻144并联且以反向配置。锁存电路135是由一对NOR电路145、146交叉构成的所谓SR锁存器，在R端、S端分别连接有微分电路133、134。锁存电路135的输出与RFIC150的第二输入(INPUT2)的输入端子连接。
RFIC150由容纳在电池容纳部102中的内置电池的电源VCC或者通过DCDC转换器升压的电源电压驱动，并对电池形电源装置100进行整体控制。容纳在壳体内的无线通信用天线121与RFIC150的ANT端子连接，第一输出晶体管120的栅极与输出端子连接，锁存电路135的输出与输入(INPUT)端子连接。
RFIC150在功能上具有控制部151、无线通信部152、数据发送部153、PWM控制部154、数据接收部155以及连接切换部156。无线通信部152根据控制部151的控制，经由无线通信用天线121与外部信息处理装置300进行符合蓝牙(Bluetooth(注册商标))规格等的无线通信。无线通信部152从外部信息处理装置300接受表示动作指令的编码无线信号以及表示输出指示值的编码无线信号。动作指令是指在外部负载装置200所具有的例如“点亮外部负载装置200的红色LED261”、“打开外部负载装置200的温度传感器157”等多个功能中，用户操作外部信息处理装置300而选择的功能。PWM输出指示值是在例如0％至100％的比率中用户操作外部信息处理装置300而选择的值。由此，用户可以使外部信息处理装置300的动作停止或动作，还可以改变动作时的强度，例如能够打开和关闭红色LED261，还能够调整已点亮的红色LED261的光量。
PWM控制部154根据控制部151的控制，生成与接收的输出指示值相对应的输出晶体管120的栅极控制信号(也仅称为驱动信号)。在此，驱动信号由PWM(脉冲宽度调制)信号来提供。在输出指示值为0％的情况下，PWM控制部154生成占空比为0％(仅低电平)的PWM信号。在PWM输出指示值为100％的情况下，PWM控制部154生成占空比为100％(仅高电平)的PWM信号。在PWM输出指示值为50％的情况下，PWM控制部154生成占空比为50％(低电平与高电平的各占一半)的PWM信号。由PWM控制部154生成的PWM信号作为栅极控制信号输入第一输出晶体管120的栅极。
电池形电源装置100与外部负载装置200之间的数据通信例如通过起停同步方式的串行通信进行。在此，对起始位为1位、停止位为1位、无奇偶校验位、数据位为8位的起停同步方式的串行通信的数据格式进行说明。虽然以一般的起停同步式进行了说明，但也可以是同步式通信。另外，电池形电源装置100与外部负载装置200之间的通信率(1位周期的倒数)被预先设定为规定值。另外，电池形电源装置100与外部负载装置200相互保持数据主体与动作指示相互关联的对照表的数据。
数据发送部153根据控制部151的控制，以规定的通信率，一位一位地发送总计10位的数据信号，该10位的数据信号是在与接收的动作指令相对应的8位的数据主体中附加了起始位和停止位而得到的。例如，从外部负载装置200发送到电池形电源装置100的数据信号的起始位为低电平，停止位为高电平。在数据信号中，例如二进制的“1”由高电平的信号表示，二进制的“0”由低电平的信号表示。由数据发送部生成的数据信号作为输出晶体管的栅极控制信号被输入。
此外，由PWM控制部154生成的PWM信号的高电平以及由数据发送部153生成的数据信号的高电平，均是远高于第一输出晶体管120的阈值电压Vth的电压值，典型地为相同的电压值。在高电平的信号输入了栅极的状态下，第一输出晶体管120变为接通状态。低电平是远低于第一输出晶体管120的阈值电压Vth的电压值，典型地为相同的电压值。在低电平的信号输入了栅极的状态下，第一输出晶体管120变为断开状态。
数据接收部155始终监视输入第二输入端子的信号。数据接收部155在检测出起始位后，以规定的通信率接收8位的数据主体，并通过确认下一位为停止位来结束接收。无线通信部152根据控制部151的控制，将从外部负载装置200发送并由数据接收部155接收的与数据主体相对应的编码无线信号发送到外部信息处理装置300。从外部负载装置200发送的数据主体例如与由温度传感器157检测的温度的检测值、按钮型开关265被按下的次数等相关。
连接切换部156根据控制部151的控制，将第一输出晶体管120的栅极的连接对象切换为PWM控制部154或数据发送部153。数据发送根据规定的发送规则，以规定的时机重复发送，典型地，在刚接通电源开关205之后进而在接通电源开关205之后，以规定周期重复发送。为了与数据发送同步地通过外部负载装置200进行数据接收，控制部251对数据接收部255进行控制，以使数据接收部255以与数据发送相同的规则接收数据。
(外部负载装置200)
电池盒201的负极端子204与第二接地端即外部负载装置200侧的接地端连接。电池盒201的正极端子203经由电源开关205和电源电路210与IC250(外部负载装置200侧的IC)的VDD端子连接。电源电路210根据输入的电压波形生成IC的驱动电压。电源电路210具有整流用的二极管211和平滑用的电容212。二极管211的输入端子与电池盒201的正极端子203连接，输出端子与IC250的VDD端子连接。平滑电容212介于二极管210的输出端子与第二接地端之间。
另外，从与电源开关205相连的电源线SL分支的分支线BL1与IC250的输入端子连接。在该分支线BL1中，并联设置有一对下拉电阻213、214，其中之一的下拉电阻214经由开关元件(晶体管)215与接地端连接。晶体管215的基极与IC250的EN端子连接，通过控制部251的控制并根据规定的接收规则或对是否接收到接收数据的判断来使晶体管215开闭，从而使下拉电阻值可变。
从电源线SL分支的分支线BL2经由电阻221以及第二输出晶体管220的源极与负极端子204连接，第二输出晶体管220的栅极与IC的输出端子连接。第二输出晶体管220根据来自发送部253的发送数据而打开和关闭。电池形电源装置100的检测电阻131的两端电压根据第二输出晶体管220的打开和关闭而改变。
IC的输出端子连接有红色LED261、蓝色LED262、绿色LED263、扬声器264、按钮式开关265以及温度传感器266。IC250由电源电路210供给的电源电压驱动，并对外部负载装置200进行整体控制。IC250在功能上具有控制部251、数据发送部253以及数据接收部255。
数据发送部253根据控制部251的控制，以规定的通信率，发送总计10位的数据信号，该10位的数据信号是在与由温度传感器266检测出的温度的检测值、按钮型开关265的按压次数等相对应的8位的数据主体中附加了起始位和停止位而得到的。例如，从外部负载装置200发送到电池形电源装置100的数据信号的起始位为低电平，停止位为高电平。在数据信号中，例如二进制的“1”由高电平的信号表示，二进制的“0”由低电平的信号表示。由数据发送部253生成的数据信号作为栅极控制信号输入第二输出晶体管220的栅极。此外，由数据发送部253生成的数据信号的高电平是远高于第二输出晶体管220的阈值电压Vth的电压值，在高电平的信号输入了栅极的状态下，第二输出晶体管220变为接通状态。低电平是指远低于第二输出晶体管220的阈值电压Vth的电压值，在低电平的信号输入了栅极的状态下，第二输出晶体管220变为断开状态。
数据接收部255始终监视输入第二输入端子的信号。数据接收部255在检测出起始位之后，以规定的通信率接收8位的数据主体，并通过确认下一位为停止位来结束数据信号的接收。控制部251参照将数据主体与动作指令相互关联的表，来确定与数据接收部183所接收的数据主体相对应的动作指令，并执行与已确定的动作指令相对应的处理。驱动器252与红色LED261、蓝色LED262、绿色LED263、扬声器264分别连接。驱动器252与电源线SL连接。驱动器252根据从电源线SL供给的电源电压来生成所连接的负载用的驱动电压，并根据控制部251的控制来驱动负载。控制部251根据由数据接收部255接收的动作指令，单独地打开或关闭这些驱动器252，并且向各驱动器252发送控制信号。例如，若动作指令为“点亮红色LED261”，则控制部251接通红色LED261的驱动器252，并且向该驱动器发送用于点亮红色LED261的控制信号。若动作指令为“使扬声器264播放音乐”，则控制部251接通扬声器264的驱动器252，并且向该驱动器252输出用于使扬声器264产生哔哔声、语音或者音乐的音频信号。
(从电池形电源装置100向外部负载装置200发送数据)
参照图4、图5，对从电池形电源装置100向外部负载装置200发送数据时的电路动作进行说明。图5示出了图4中的A点、B点以及第一输入(INPUT1)的观测波形。当电源开关205为接通状态时，能够发送数据。在电池形电源装置100与外部负载装置200之间形成有电流回路。具体来说，电流回路的正极电源侧由从电池101经由电极端子105、103、203和电源开关205到IC250的第二电源VDD的路径形成。并且在此，负载包括IC250、电阻221、电阻213、电阻214、驱动器252、LED261～263、扬声器264，经由这些负载，接地端(电流的返回)由从第二接地端(IC250的接地端、LED261～263的阴极、晶体管220的源极、电阻213的接地端侧、晶体管215的源极)经由电池盒201的负极端子204和外侧负极端子104到输出晶体管120的漏极、输出晶体管120的源极、检测电阻130、第一接地端、内侧负极端子106、内置电池101的路径形成。
当第一输出晶体管120为断开状态时，负极端子侧的第二接地端与第一接地端之间被第一输出晶体管120切断，因此没有电流从内置电池101流到IC250。即，能够在与IC250连接的信号线BL1上的B点观测的电压波形的高电平和低电平相切换的时机与向第一输出晶体管120的栅极中输入的电压波形(图5的A点的信号波形)的高电平和低电平相切换的时机相同。
当从外部信息处理装置300接收输出指示时，连接切换部156根据控制部151的控制，使PWM控制部154与第一输出晶体管120的栅极连接，PWM控制部154生成具有与输出指示值相对应的占空比的PWM信号。第一输出晶体管120根据输入栅极的PWM信号来打开或关闭。另一方面，当从外部信息处理装置300接收到了动作指示时，连接切换部156根据控制部151的控制，使数据发送部153与第一输出晶体管120的栅极连接，数据发送部153生成与动作指示相对应的数据信号。第一输出晶体管120根据输入栅极的数据信号而打开或关闭。
如图5所示，以分时的方式从电池形电源装置100输出电源以及从电池形电源装置100向外部负载装置200发送数据。PWM信号和数据信号都是使第一输出晶体管120打开或关闭的栅极控制信号。PWM信号与数据信号之间的不同在于，PWM信号是高电平和低电平以规定的周期规则地变化的信号，信号波形自身不包含数据，而数据信号是通过高电平和低电平表示与动作指令相对应的数据主体的数据的信号。因此，当PWM信号输入到第一输出晶体管120的栅极时，向IC250的第一输入端子输入使高电平和低电平以与该PWM信号的周期相同的周期切换的波形的电压波形。另一方面，当数据信号输入到第一输出晶体管120的栅极时，与数据信号相似的电压波形输入到IC250的第一输入端子。IC250的数据接收部255能够对输入第一输入端子的电压波形进行监视，并接收与电池形电源装置100所发送的数据信号相对应的信号。
在此，从电池形电源装置100向外部负载装置200发送的信号波形会迟钝，由此会存在数据接收部255对数据信号接收错误的情况(图8中的(a))。当电极端子203、204之间存在过大的电容时，会使陡峭的矩形波等的接收信号的电压变化迟钝。为了避免此现象，对于IC250的控制部251，当数据接收时或者数据接收部255对数据信号接收错误时，控制部251从EN端子输出高电平的栅极控制信号，从而使晶体管215接通。由此，由于下拉电阻值由第一下拉电阻213与第二下拉电阻214的合成电阻值表示，因此该电阻值小于单独的第一下拉电阻213的电阻值，能够降低第一输出晶体管120断开时的时间常数，从而能够改善信号波形的迟钝(图8中的(b))。
(电池形电源装置100从外部负载装置200接收数据)
参照图4、图6、图7对电池形电源装置100从外部负载装置200接收数据时的动作进行说明。图7是图6的数据接收期间的放大图。电源开关205为接通状态。如图6所示，电池形电源装置100，在其第一输出晶体管120为接通的状态的期间，能够从外部负载装置200接收数据。
在图6的数据接收期间，当电池形电源装置100从外部负载装置200接收数据时，外部负载装置200的数据发送部253从输出端子输出使发送数据以规定的通信率变动(图6的C点的电压波形)的栅极信号。第二输出晶体管220在输入了数据信号的高电平时接通，在输入了低电平时断开。通过接通第二输出晶体管220，电池盒201的正极端子203经由电阻221与第二接地端连接，从而产生电流。
当将外部负载装置200视为与内置电池101串联连接的1个负载时，外部负载装置200的电阻值因第二输出晶体管220的打开和关闭而变动。当第二输出晶体管220接通时，电阻221变为在电池盒201的正极端子203与第二接地端之间与IC250并联连接的状态，因此外部负载装置200的电阻值小于第二输出晶体管处于断开状态时的电阻值。因此，当第二输出晶体管220接通时流经整个电路的电流的值大于第二输出晶体管220断开时流经整个电路的电流的值。由此，在第二输出晶体管220接通时施加到检测电阻131的两端的电压大于第二输出晶体管220为断开状态时的电压。也就是说，施加到检测电阻131的电压波形示出与从IC250的输出端子输出的数据信号的波形相似的波形。
由检测电阻131检测出的检测电压被数据接收电路130的运算放大器132同相放大(图7的D点的电压波形)。在此，将放大后的电压波形的高电平的电压值设为n1，将低电平的电压值设为n2。对于运算放大器的放大率，将n1调整为下一个逻辑电路的阈值以上，将n2调整为小于阈值。放大后的电压波形输入下降沿微分电路133和上升沿微分电路134。在下降沿微分电路133以及上升沿微分电路134中，通过各自的电容139、140检测出电压波形的上升沿和下降沿。
当D点的输出为上升沿时，在上升沿微分电路134中，以电容140和电阻144的时间常数向S点输入脉冲。此时，虽然在下降沿微分电路133施加有VCC以上的电压，但经由二极管141放电。另外，当D点的输出为下降沿时，在下降沿微分电路133中，以电容139与电阻143的时间常数向逆变器147输入负的脉冲。此时，虽然向上升沿微分电路134中输入有负的电压，但是通过二极管142放电。因此，通过下降沿微分电路133仅检测出电压波形的下降沿(图7的S点的电压波形)，通过上升沿微分电路134仅检测出电压波形的上升沿(图7的R点的电压波形)。当S点出现“高电平”时，锁存电路135的输出变为“高电平”，R点在“高电平”出现之前维持原样。通过该动作，能够向RFIC150的第二输入端子输入与从IC250的输出端子输出的数据信号大致相同的信号。RFIC150的数据接收部155将从外部负载装置200发送的数据输出到控制部151。
由检测电阻131检测出的电压值因流经电路整体的电流的大小即由外部负载装置200驱动LED261等的负载量而变动。因此，若将由检测电阻131检测出的电压值直接输入RFIC150的输入端子，则高电平的判断会变得不稳定。若判断为高电平的阈值过高，则当通过检测电阻131检测出的电压值小时，会无法判断为高电平，若将阈值设定地较低，则易受噪音影响。本实施方式的电池形电源装置100的数据接收电路130通过检测放大后的电压波形的上升沿和下降沿，来提高原始的数据信号的波形的复原精度。由此，数据接收电路130允许检测电阻131的电压值产生变动，并且能够提高电池形电源装置100与外部负载装置200的数据通信的通信精度。
此外，当图6的输出晶体管120接通时，在PWM期间，进而在LED261-263的点亮变化等的负载变动期间内，数据接收电路130的检测电压值产生变动。在该变动的上升沿、下降沿处，电池形电源装置100的微分电路133、134生成脉冲，并通过锁存电路135变换为矩形信号，再供给到电池形电源装置100的数据接收部155。该矩形信号的变动周期与在电池形电源装置100以及外部负载装置200中既定的起停同步方式的通信率的变动周期不同。因此，能够通过数据接收部155进行数据接收以及判别除此以外的其他数据。
根据以上说明的本实施方式的电池形电源装置100，将作为栅极控制信号的数据信号输入第一输出晶体管120的栅极来打开或关闭第一输出晶体管120，由此能够将与数据信号相对应的波形输入外部负载装置200的IC250的第一输入端子。另一方面，外部负载装置200将作为栅极控制信号的数据信号输入第二输出晶体管220的栅极来打开或关闭第二输出晶体管220，由此能够在检测电阻131产生与数据信号相对应的波形，且经由数据接收电路130，能够从由检测电阻131检测出的电压波形复原数据信号，并能够将复原后的数据信号输入电池形电源装置100的RFIC150的第二输入端子。也就是说，电池形电源装置100能够与安装有电池形电源装置100的外部负载装置200经由相互的电极进行数据通信。
此外，当未在外部负载装置200中搭载传感器类元件的情况下，仅从电池形电源装置100向外部负载装置200发送数据即可。此时，能够省略电池形电源装置100的接收电路以及数据接收部。
虽然对本发明的数个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而提出的，并不意在用于限定发明的范围。这些实施方式能够以其他的各种形态进行实施，且在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、置换以及变更。这些实施方式及其变形不仅包含在发明的范围和主旨之中，也包含在权利要求书所记载的发明中以及与之均等的范围内。
附图标记说明
100…电池形电源装置、200…外部负载装置、300…外部信息处理装置、120…输出晶体管、121…无线通信用天线、130…数据接收电路、131…检测电阻、132…运算放大器、133、134…微分电路、135…锁存电路、150…RFIC、151…控制部、152…无线通信部、153…数据发送部、154…PWM控制部、155…数据接收部、156…连接切换部。

Claims (8)

1.一种电池形电源装置，能够安装在外部负载装置的电池盒中，其特征在于，具有：
壳体，具有符合电池规格的形状和尺寸；
电池容纳部，用于将内置电池容纳在所述壳体的内侧，且具有与所容纳的所述内置电池的前后端子接触的内侧正极端子和内侧负极端子；
外侧正极端子，设置在所述壳体的前端面，与所述内侧正极端子连接；
外侧负极端子，设置在所述壳体的后端面，与所述内侧负极端子连接；
输出晶体管，介于所述内侧负极端子和所述外侧负极端子之间以及所述内侧正极端子和所述外侧正极端子之间的至少其中之一的位置；
天线，容纳在所述壳体内；
无线通信部，经由所述天线与外部信息处理装置之间进行无线通信；
开闭控制部，根据与由所述无线通信部从所述外部信息处理装置接收的电源接通或断开的指示，使所述输出晶体管打开或关闭；
发送部，为了将由所述无线通信部从所述外部信息处理装置接收的数据或者其他数据经由所述外侧正极端子和所述外侧负极端子发送到所述外部负载装置，控制所述输出晶体管的打开和关闭；以及
连接切换部，切换所述开闭控制部与所述发送部的其中之一与所述输出晶体管的连接。
2.根据权利要求1所述的电池形电源装置，其特征在于，
所述开闭控制部是PWM控制部，
所述PWM控制部通过与由所述无线通信部从所述外部信息处理装置接收的指示相对应的占空比来控制所述输出晶体管的打开和关闭。
3.根据权利要求2所述的电池形电源装置，其特征在于，
所述发送部通过起停同步方式或同步方式将所述数据或者所述其他数据发送到所述外部负载装置。
4.根据权利要求2所述的电池形电源装置，其特征在于，
还具有接收部，所述接收部经由所述外侧正极端子以及所述外侧负极端子接收来自所述外部负载装置的数据。
5.根据权利要求4所述的电池形电源装置，其特征在于，
所述接收部具有：运算放大器，经由所述输出晶体管与所述外侧正极端子或者所述外侧负极端子连接；微分电路，与所述运算放大器的输出连接；锁存电路，与所述微分电路的输出连接。
6.根据权利要求4所述的电池形电源装置，其特征在于，
所述无线通信部经由所述天线将由所述接收部从所述外部负载装置接收的数据以无线方式发送到所述外部信息处理装置。
7.根据权利要求4所述的电池形电源装置，其特征在于，
从所述外部负载装置发送到所述接收部的数据表示所述外部负载装置的动作状态、所述外部负载装置的操作状态、所述外部负载装置所装备的传感器的检测值的至少其中之一。
8.一种电池驱动负载装置，其特征在于，
具有：
电池盒(201)，容纳有具有无线通信功能的电池形电源装置，
负载部，以所容纳的所述电池形电源装置为电源而被驱动，
接收部，经由所述电池盒的正极端子和负极端子，从所述电池形电源装置对接收数据进行接收，
发送部，经由所述正极端子和所述负极端子将发送数据发送到所述电池形电源装置，以及
控制部，控制所述接收部以及所述发送部；
在所述接收部连接有从与所述正极端子相连的电源线分支的分支线，在所述分支线并联设置有一对下拉电阻，所述下拉电阻的其中之一经由开关元件与接地端连接，通过所述控制部的控制来使所述开关元件打开或关闭，从而使下拉电阻值能够改变，
在从所述电源线分支的其他分支线上经由晶体管连接有所述负极端子，所述晶体管根据来自所述发送部的所述发送数据而打开或关闭。
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