CN110635220A - 电子设备及nfc天线 - Google Patents

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CN110635220A
CN110635220A CN201910490098.6A CN201910490098A CN110635220A CN 110635220 A CN110635220 A CN 110635220A CN 201910490098 A CN201910490098 A CN 201910490098A CN 110635220 A CN110635220 A CN 110635220A
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户崎裕太
海老原由治
永井芳浩
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/2208—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems
    • H—ELECTRICITY
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Abstract

本发明涉及电子设备及NFC天线，能够在不减小天线尺寸的情况下将NFC天线安装在电子设备的设备正面。电子设备(1)具备配置于设备正面的LED(4)、配置于LED(4)的前面的盖体(5)、以及在天线基板(11)的表面通过以图案的形式形成螺旋状的线圈(12)而成的NFC天线(10)，在天线基板(11)中，在线圈(12)的内侧形成LED(4)插入的贯通窗(13)，将天线基板(11)配置于如下位置，即LED(4)插入到贯通窗(3)中、且天线基板(11)基本上与盖体(5)的背面(5A)接触的位置。

Description

电子设备及NFC天线
技术领域
本发明涉及一种装载于电子设备的NFC天线的安装技术。
背景技术
近年来，随着智能手机等便携式终端的普及，各种电子设备都装载了NFC(近距离无线通信：Near Field Communication)功能。
目前，提出了一种通过使装载了这样的NFC功能的电子设备和同样装载了NFC功能的便携式终端进行NFC通信，来由便携式终端控制电子设备，或将电子设备中保存的数据导入便携式终端的技术。
例如，专利文献1中公开了一种通过在空调控制系统和工业控制系统中使用的IO模块或控制器等电子设备中装载NFC功能而在便携式终端与电子设备之间进行NFC通信的技术。由此，即使电子设备处于无供电状态，也能够利用从便携式终端经由NFC通信供给的电力来启动电子设备从而进行规定的数据处理，由此，能够在空调控制系统和工业控制系统的电源设备工作之前，在设置现场进行电子设备的设定操作。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017-143327号公报
发明内容
【发明要解决的问题】
在这种NFC通信中所使用的NFC天线的通信距离会随着尺寸减小而变短。因此，为了能够在距离电子设备一定距离的位置与便携式终端进行NFC通信，需要具有足够尺寸的NFC天线。另一方面，由于普通NFC天线的通信距离是几十mm，因此考虑到握持便携式终端操作者与电子设备之间的位置关系的话，需要将NFC天线安装在电子设备的设备正面。
然而，随着电子设备的小型化，设备正面的面积受到限制，并且在多数情况下，用于显示电子设备的工作状态的LED配置在设备正面。特别是例如空调控制系统和工业控制系统中所使用的IO模块或控制器等电子设备，在面板等的DIN轨道上与其他电子设备并排安装，因此它被设计成使得设备正面占据的面积更小。
因此，如果要将NFC天线安装在原本面积就比较狭窄的设备正面，则会干涉与设备正面的LED干涉。因此，为了避免与LED的干涉，必须减小NFC天线的尺寸，结果，存在具有足以获得一定通信距离的大小的NFC天线不能安装在设备正面这一问题。
本发明旨在解决这些问题，其目的在于，提供一种能够在不减小天线尺寸的情况下将NFC天线安装在电子设备的设备正面的NFC天线安装技术。
【解决问题的技术手段】
为了实现上述目的，本发明的电子设备为进行NFC通信的电子设备，该电子设备具备：配置于设备正面的LED；配置于所述LED的前面的盖体；以及在天线基板的表面通过以图案的形式形成螺旋状的线圈而成的NFC天线，所述天线基板具有形成于所述线圈内侧的贯通窗，所述天线基板配置于如下位置，即所述LED插入到所述贯通窗中、且所述天线基板基本上与所述盖体的背面接触的位置。
此外，在本发明的上述电子设备的一个结构例中，还具备：透镜，其配置于位于所述LED的前面和所述盖体的背面之间且插入到所述贯通窗中的位置，将来自所述LED的光导向所述盖体。
此外，在本发明的上述电子设备的一个结构例中，还具备：内部基板，其沿着所述电子设备的深度方向配置于所述电子设备内部，在所述设备正面侧安装有所述LED，所述内部基板具有形成于所述设备正面侧的基板端部并用于将所述天线基板支撑于所述盖体的背面的凹部。
此外，本发明的NFC天线为用于NFC通信的NFC天线，具备：表面以图案的形式形成螺旋状的线圈的天线基板；以及在所述天线基板中形成于所述线圈内侧，使电子元件通过用的贯通窗。
此外，在本发明的上述NFC天线的一个结构例中，所述天线基板配置于如下位置，即LED插入到所述贯通窗中、且所述天线基板基本上与配置于所述设备正面的盖体的背面接触的位置，所述LED配置于电子设备的设备正面。
【发明的效果】
根据本发明，即使当LED配置在设备正面时，LED也能够插入天线基板的贯通窗中，因此，可以避免LED和NFC天线之间的干涉。因此，不必减小NFC天线的尺寸来避免这种干涉，能够将具有足够大小的NFC天线安装在电子设备的设备正面上，以能够在距离电子设备一定距离的位置与便携式终端进行NFC通信。
附图说明
图1为表示电子设备的说明图。
图2为表示电子设备的电路构造的方框图。
图3为NFC天线的外观图。
图4为表示第一实施方式的电子设备的主要部分的说明图。
图5为表示第二实施方式的电子设备的主要部分的说明图。
图6为表示第三实施方式的电子设备的主要部分的说明图。
图7为表示第四实施方式的电子设备的主要部分的说明图。
具体实施方式
接下来，将参考附图对本发明的实施方式进行说明。
[第一实施方式]
首先，将参考图1、图2和图3对本发明第一实施方式的电子设备1进行说明。图1为表示电子设备的说明图。图1的(a)是前视图，图1的(b)是侧视图。图2为表示电子设备的电路构造的方框图。图3为NFC天线的外观图。。
[电子设备]
该电子设备1为空调控制系统和工业控制系统中所使用的IO模块或控制器等电子设备。如图1所示，电子设备1的壳体2整体上形成矩形形状，并且在面板等的DIN轨道上与其他电子设备并排安装。
如图2所示，作为主要电路部，电子设备1具备NFC天线10、无线I/F电路21、电源电路22、存储电路23、设备I/F电路24、上位I/F电路25、显示电路26、操作输入电路27及控制电路28。
如图3所示，NFC天线10是在由印刷线路板构成的天线基板11的表面上以布线图案形成螺旋状线圈12而得到的基板单元，其中，该螺旋状线圈12被用作用于NFC通信的无线天线。
无线I/F电路21具有通过经由NFC天线10发送和接收电波来与智能电话等的便携式终端(图中未示出)进行NFC通信的功能。
电源电路22具有将从商用电源所产生的电力提供给每个电路部的功能。此时，当未提供商用电源时，可以使用电源电路22将从无线I/F电路21接收的电力提供给每个电路部，或者，也可以将从商用电源所产生的电力从无线I/F电路21发送到NFC通信对象。
存储电路23由半导体存储器等存储装置构成，并且具有存储用于电子装置1的工作的各种处理数据和程序的功能。
设备I/F电路24具有与经由布线所连接的现场设备等各种设备(图中未示出)进行数据传输的功能。
上位I/F电路25具有与经由通信线路连接的上位设备(未示出)进行数据通信的功能。
显示电路26由LED4或LCD等显示装置构成，并且具有根据来自控制电路28的指令来显示电子设备1的工作状态的功能。
操作输入电路27由开关和按钮等操作输入元件构成，并且具有检测操作者的操作并将操作输出到控制电路28的功能。
控制电路28具有CPU及其外围电路，并且具有通过读取和执行存储电路23的程序而使CPU和程序协作来执行各种处理的功能。
作为由控制电路28执行的处理，具有下述功能：经由设备I/F电路24控制并监视各种设备；经由上位I/F电路25与上位装置之间交换与各种设备有关的数据；以及通过经由无线I/F电路21与便携式终端进行NFC通信，执行对于存储电路23的参数设定和存储在存储电路23中的数据的数据获取处理。
[NFC天线的安装结构]
接下来，将参考图1和图4对NFC天线10的安装结构进行说明。图4为表示第一实施方式的电子设备的主要部分的说明图。图4的(a)为前视图，图4的(b)为侧视图，图4的(c)为仰视图。在下文中，在安装了电子设备1的状态下，在前视图中，将横(左右)向设为X，将纵(上下)向设为Y，将深度方向设为Z。
如图4所示，内部基板3沿深度方向Z被配置在壳体2的内部，在内部基板3的设备正面侧的端部安装有一个或多个用于显示电子设备1的工作状态的LED4。此时，LED4以沿内部基板3向正面视图方向发射光的朝向安装。
另外，在壳体2的正面，盖体5配置在LED4的前面，NFC天线10配置在盖体5的背面5A。
并且，在壳体2的正面，除了盖体5之外，还配置有用于连接与上位装置的通信线路的连接器(模数插口)6A、6B和接线端子6C、以及用于连接与各种设备的传输线路的接线端子6D。
在天线基板11中，在前视图中LED4的配置位置上，形成有使LED4(电子部件)通过用的贯通窗13。因此，如果将天线基板11配置在LED4插入贯通窗13中的位置上，则能将天线基板11配置在基本与盖体5的背面5A接触的位置。因此，NFC天线10和LED4能够相互不发生干涉地配置在基本与盖体5的背面5A接触的位置。由此，来自LED4的光经由盖体5从设备正面发射。
NFC天线10的线圈12经由一对连接器CN与内部基板3电连接。在图4的例子中，示出了一个连接器CN与线圈12的端部焊接，另一个与内部基板3的布线图案焊接的连接结构，但不限于此。也可以使用一般的连接结构，例如，通过布线电缆或柔性基板等布线构件来使线圈12的端部和内部基板3的布线图案电连接。
[第一实施方式的效果]
如上所述，在本实施方式中，电子设备1具备：配置于设备正面的LED4；配置于LED4前面的盖体5；以及在天线基板11的表面形成螺旋状线圈12图案而成的NFC天线10，在天线基板11中，在线圈12的内侧形成插入有LED4的贯通窗13，将天线基板11配置在LED4插入贯通窗13中的位置，且，该配置位置基本与盖体5的背面5A接触。
由此，即使当LED4配置于设备正面时，也能够将LED4插入到天线基板11的贯通窗13中，因此，能够避免LED4与NFC天线10的干涉。因此，不必大幅减小NFC天线10来避免这种干涉，能够将具有足够大小的NFC天线10安装在电子设备1的设备正面上，使得能够在距离电子设备1一定距离的位置与便携式终端进行NFC通信。
[第二实施方式]
接下来，将参考图5对本实施方式的电子设备1进行说明。图5为表示第二实施方式的电子设备的主要部分的说明图，图5的(a)为前视图，图5的(b)为侧视图，图5的(c)为仰视图。
在本实施方式中，将对在LED4的前面和盖体5的背面5A之间配置有柱状透镜7的情况进行说明。
如图5所示，本实施方式中的透镜7由用于将来自LED4的光导向盖体5的柱状透明构件构成，其配置在位于LED4的前面和盖体5的背面5A之间且插入到天线基板11的贯通窗13的位置上。
由此，从LED4朝设备正面发射的光经由透镜7被导向盖体5。因此，无需将LED4插入贯通窗13中，只要在前视图中使LED4与贯通窗13的位置一致即可，因此，能够增大内部基板3中的LED4的安装位置，特别是能够增大深度方向Z的自由度。
[第三实施方式]
接下来，将参考图6对本实施方式的电子设备1进行说明。图6为表示第三实施方式的电子设备的主要部分的说明图，图6的(a)为前视图，图6的(b)为侧视图，图6的(c)为仰视图。
在本实施方式中，将对在LED4的前面和盖体5的背面5A之间配置有L字形透镜7的情况进行说明。
如图6所示，本实施方式中的透镜7由L字形的透明构件构成，该透明构件从横向X向深度方向Z弯曲为直角。此时，LED4以向与内部基板3垂直的横向X发射光的朝向安装，透镜7的一端配置在与LED4的发射部相对配置，另一端配置在插入到天线基板11的贯通窗13中的位置上。
由此，从LED4向横方向X发射的光经由透镜7向设备正面的方向弯曲而被导向盖体5。因此，无需将LED4插入贯通窗13中，也无需在前视图中使LED4与贯通窗13的位置一致。因此，作为LED4，能够使用在与基板安装面垂直的方向上发射光的常用LED，并且可以增大内部基板3中的LED4的安装位置，特别是能够增大深度方向Z和横向X的自由度。
[第四实施方式]
接下来，将参考图7对本实施方式的电子设备1进行说明。图7为表示第四实施方式的电子设备的主要部分的说明图，图7的(a)为前视图，图7的(b)为侧视图，图7的(c)为仰视图。
在本实施方式中，将对由内部基板3支承NFC天线10的情况进行说明。
如图7所示，在本实施方式中的内部基板3中，在设备正面侧的基板端部3A的大致中间，具有用于将天线基板11支承到盖体5的背面5A的凹部3B。
凹部3B的纵向Y上的长度比天线基板11的纵向Y上的长度稍长，凹部3B的深度方向Z上的深度，即基板端部3A上的凹部3B的两侧端部的高度与天线基板11的厚度基本一致。
因此，天线基板11以嵌入凹部3B的形式，被夹持在内部基板3与盖体5的背面5A之间而被支承。
由此，天线基板11能够相对于盖体5的背面5A稳定地固定，能够减小连接器CN。
[实施方式的扩展]
上面，参照实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式。本发明的构造和细节可以在本发明的范围内进行本领域的技术人员能够理解的各种改变。另外，对于各实施方式，能够在不矛盾的范围内任意组合实施。
符号说明
1…电子设备、2…壳体、3…内部基板、3A…基板端部、3B…凹部、3C…凸部、4…LED、5…盖体、5A…背面、6A、6B…连接器、6C、6D…接线端子、7…透镜、10…NFC天线、11…天线基板、12…线圈、13…贯通窗、21…无线I/F电路、22…电源电路、23…存储电路、24…设备I/F电路、25…上位I/F电路、26…显示电路、27…操作输入电路、28…控制电路。

Claims (5)

1.一种进行NFC通信的电子设备，其特征在于，具备：
配置于设备正面的LED；
配置于所述LED的前面的盖体；以及
在天线基板的表面通过以图案的形式形成螺旋状的线圈而成的NFC天线，
所述天线基板具有形成于所述线圈内侧的贯通窗，所述天线基板配置于如下位置，即所述LED插入到所述贯通窗中、且所述天线基板基本上与所述盖体的背面接触的位置。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，还具备：
透镜，其配置于位于所述LED的前面和所述盖体的背面之间且插入到所述贯通窗中的位置，将来自所述LED的光导向所述盖体。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的电子设备，其特征在于，还具备：
内部基板，其沿着所述电子设备的深度方向配置于所述电子设备内部，在所述设备正面侧安装有所述LED，
所述内部基板具有形成于所述设备正面侧的基板端部并用于将所述天线基板支撑于所述盖体的背面的凹部。
4.一种用于NFC通信的NFC天线，其特征在于，具备：
表面以图案的形式形成螺旋状的线圈的天线基板；以及
在所述天线基板中形成于所述线圈内侧，使电子元件通过用的贯通窗。
5.根据权利要求4所述的NFC天线，其特征在于，
所述天线基板配置于如下位置，即LED插入到所述贯通窗中、且所述天线基板基本上与配置于所述设备正面的盖体的背面接触的位置，所述LED配置于电子设备的设备正面。
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