JP2006122163A - 磁場発生装置および磁場制御方法 - Google Patents
磁場発生装置および磁場制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006122163A JP2006122163A JP2004311747A JP2004311747A JP2006122163A JP 2006122163 A JP2006122163 A JP 2006122163A JP 2004311747 A JP2004311747 A JP 2004311747A JP 2004311747 A JP2004311747 A JP 2004311747A JP 2006122163 A JP2006122163 A JP 2006122163A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- loop coil
- electromagnetic field
- magnetic field
- resonance capacitor
- sine wave
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04F—TIME-INTERVAL MEASURING
- G04F10/00—Apparatus for measuring unknown time intervals by electric means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Magnetic Treatment Devices (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
Abstract
【課題】 発生させる電磁場を適切に制御することのできる磁場発生装置等を提供する。
【解決手段】 正弦波発振器10から共振用コンデンサ選択回路13を通じて正弦波が供給されると、ループコイル14上には、交流電磁場が生成される。磁場強度検出コイル15は、ループコイル14の電磁場強度を検出すると電磁場信号を制御回路19に供給する。制御回路19は、この電磁場信号に基づいて、共振用コンデンサ選択回路13を制御し、最大電流がループコイル14に流れるように調整する。つまり、共振点(例えば、125kHz)が最大レベルとなるように、適切な容量の共振用コンデンサを選択する。また、制御回路19は、その状態で目的の電磁場信号(電磁場の強度)が得られるように、可変抵抗器11を調整する。つまり、ループコイル14上にて最適とされる電磁場強度が得られるように、オートゲインコントロールを行う。
【選択図】 図1
【解決手段】 正弦波発振器10から共振用コンデンサ選択回路13を通じて正弦波が供給されると、ループコイル14上には、交流電磁場が生成される。磁場強度検出コイル15は、ループコイル14の電磁場強度を検出すると電磁場信号を制御回路19に供給する。制御回路19は、この電磁場信号に基づいて、共振用コンデンサ選択回路13を制御し、最大電流がループコイル14に流れるように調整する。つまり、共振点(例えば、125kHz)が最大レベルとなるように、適切な容量の共振用コンデンサを選択する。また、制御回路19は、その状態で目的の電磁場信号(電磁場の強度)が得られるように、可変抵抗器11を調整する。つまり、ループコイル14上にて最適とされる電磁場強度が得られるように、オートゲインコントロールを行う。
【選択図】 図1
Description
この発明は、所定の競技用計時システムに用いられる磁場発生装置において、発生させる電磁場を適切に制御することのできる磁場発生装置および磁場制御方法に関する。
近年、マラソン競技等において、競技者個々のゴールタイムを計測(計時)する試みがなされている。例えば、競技者のゼッケン等にバーコードを印刷しておき、ゴールした競技者のバーコードをリーダにて読み取った時刻に基づいて、競技者個々のゴールタイムを計測する計時システムも実用化されている。
それでも従来の計時システムでは、ゴール後に所定時間かけてバーコードの読み取りを行うため、そもそも実測よりも遅れたゴールタイムが計測されていた。特に、大勢の競技者が同時期にゴールした場合等では、バーコードの読み取り待ちが生じてしまい、実測よりもかなり遅れたゴールタイムが計測されてしまうという問題があった。
また、ゴールタイムだけでなく、各中継地点における通過タイムを含めた競技タイムも計測したいという要望が高まっているが、従来の計時システムでは、これに対応できなかった。
それでも従来の計時システムでは、ゴール後に所定時間かけてバーコードの読み取りを行うため、そもそも実測よりも遅れたゴールタイムが計測されていた。特に、大勢の競技者が同時期にゴールした場合等では、バーコードの読み取り待ちが生じてしまい、実測よりもかなり遅れたゴールタイムが計測されてしまうという問題があった。
また、ゴールタイムだけでなく、各中継地点における通過タイムを含めた競技タイムも計測したいという要望が高まっているが、従来の計時システムでは、これに対応できなかった。
このような問題を解決するため、種々の計時システムが開発され、実用化に向けた運用試験等が試みられている。新たな計時システムは、より実測に近いゴールタイムを計測するために、また、各中継地点における通過タイムも計測可能とするために、非接触にて競技者個々の競技タイムを計測する形態が主流となっている。
例えば、競技者に小型のタイマ装置を保持させ、そのタイマ装置を使用して、競技者が計時地点(各中継地点やゴール地点)に到達した際に、競技タイムを自動的に計測させる、というものである。なお、計時地点への到達の判別は、一例として、計時地点に電磁場(電磁界)を発生させておき、タイマ装置に含まれる電磁誘導コイルを用いてその電磁場を検出させることにより行っている。
例えば、競技者に小型のタイマ装置を保持させ、そのタイマ装置を使用して、競技者が計時地点(各中継地点やゴール地点)に到達した際に、競技タイムを自動的に計測させる、というものである。なお、計時地点への到達の判別は、一例として、計時地点に電磁場(電磁界)を発生させておき、タイマ装置に含まれる電磁誘導コイルを用いてその電磁場を検出させることにより行っている。
より具体的には、走路上のゴールラインを挟むように2つのループコイルを並べて配置し、それぞれに出力周波数の異なる交流電源から電流を供給して電磁場を発生させる。そして、競技者のゴール地点への進入に伴い、電磁誘導コイルは、1つ目(競技者から見て手前側)のループコイル上の電磁場を検出しその周波数を得る。続いて、2つ目のループコイル上の電磁場を捉え、周波数の変化を検出する。そして、この周波数の変化を検出した位置が、ゴールライン上となるため、タイマ装置は、この検出タイミングにて競技タイムを計測する(例えば、特許文献1参照)。
特開平8−221627号公報 (第4−5頁、第2図)
上述したように、特許文献1には、交流電源からループコイルに電流を供給して電磁場を発生させる技術が開示されている。それでも、その記載において、電磁場を発生させる装置としての十分な構成等が説明されているとは言い難い。
一般的に、電磁場を発生させる磁場発生装置には、上述した交流電源及びループコイルの他に、共振用のコンデンサや、メータ(電流計)等も必要となる。つまり、特許文献1には、磁場発生装置としての必要な構成及び、それらの十分な説明が省略されている。
一般的に、電磁場を発生させる磁場発生装置には、上述した交流電源及びループコイルの他に、共振用のコンデンサや、メータ(電流計)等も必要となる。つまり、特許文献1には、磁場発生装置としての必要な構成及び、それらの十分な説明が省略されている。
以下、一般的な磁場発生装置について、図8を参照して説明する。図8(a),(b)は、それぞれ従来の磁場発生装置の構成を説明するための模式図である。
図8(a)に示す磁場発生装置は、アンプを有する交流電源101と、固定の共振用コンデンサ102と、ループコイル103と、を含んで構成される。
この磁場発生装置は、熟練した作業者等により、競技の開始前に共振用コンデンサ102の値(容量)が設定され、ループコイル103上に適切な電磁場が発生されるように調整される。つまり、ループコイル103の設置場所の条件、ループコイル103の大きさや巻き数、リード部Lの長さ等がそれぞれ勘案され、共振用コンデンサ102の値が設定される。
図8(a)に示す磁場発生装置は、アンプを有する交流電源101と、固定の共振用コンデンサ102と、ループコイル103と、を含んで構成される。
この磁場発生装置は、熟練した作業者等により、競技の開始前に共振用コンデンサ102の値(容量)が設定され、ループコイル103上に適切な電磁場が発生されるように調整される。つまり、ループコイル103の設置場所の条件、ループコイル103の大きさや巻き数、リード部Lの長さ等がそれぞれ勘案され、共振用コンデンサ102の値が設定される。
一方、図8(b)に示す磁場発生装置は、交流電源101と、複数の共振用コンデンサ102と、ループコイル103と、切り換えスイッチ104と、メータ105と、を含んで構成される。
この磁場発生装置は、手動による切り換えスイッチ104の操作により、任意の容量の共振用コンデンサ102が選択可能となっている。つまり、作業者等は、ループコイル103に流れる電流値をメータ105にて確認しながら、何れかの共振用コンデンサ102を適宜選択し、ループコイル103上に適切な電磁場が発生されるように調整する。
このため、熟練した作業者等でなくとも、ある程度容易に、ループコイル103上の電磁場を調整可能となっている。
この磁場発生装置は、手動による切り換えスイッチ104の操作により、任意の容量の共振用コンデンサ102が選択可能となっている。つまり、作業者等は、ループコイル103に流れる電流値をメータ105にて確認しながら、何れかの共振用コンデンサ102を適宜選択し、ループコイル103上に適切な電磁場が発生されるように調整する。
このため、熟練した作業者等でなくとも、ある程度容易に、ループコイル103上の電磁場を調整可能となっている。
しかしながら、これらのような磁場発生装置が現実に使用される際には、ループコイル103の設置場所における負荷要件(ループコイル103の変形、リード部Lの延長、環境条件(水、湿度等))が途中で変化してしまう場合が多い。また、ループコイル103の特性によっては、共振点(共振用コンデンサ102とループコイル103とで構成される直列共振周波数)が、容易に変動してしまうことも知られている。
競技の途中で、このように負荷要件等が変化し、最適駆動条件を満足しなくなると、図8(a)に示す磁場発生装置では、ループコイル103上の電磁場を再調整することが実質的に不可能であった。
一方、図8(b)に示す磁場発生装置では、負荷要件等が変化した場合でも、電磁場を再調整することが可能となっている。それでも、競技が行われている間に、作業者等が逐次メータ105を監視し、適宜切り換えスイッチ104を操作する必要があり、極めて煩雑であった。また、切り換えスイッチ104の操作に手間取ると、その間では、ループコイル103上の電磁場が不適切(適切な電磁場が発生されない状態)となり、タイマ装置(電磁誘導コイル)にて電磁場が検出できないこともあった。
競技の途中で、このように負荷要件等が変化し、最適駆動条件を満足しなくなると、図8(a)に示す磁場発生装置では、ループコイル103上の電磁場を再調整することが実質的に不可能であった。
一方、図8(b)に示す磁場発生装置では、負荷要件等が変化した場合でも、電磁場を再調整することが可能となっている。それでも、競技が行われている間に、作業者等が逐次メータ105を監視し、適宜切り換えスイッチ104を操作する必要があり、極めて煩雑であった。また、切り換えスイッチ104の操作に手間取ると、その間では、ループコイル103上の電磁場が不適切(適切な電磁場が発生されない状態)となり、タイマ装置(電磁誘導コイル)にて電磁場が検出できないこともあった。
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、発生させる電磁場を適切に制御することのできる磁場発生装置および磁場制御方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の第1の観点に係る磁場発生装置は、
走路上に配置された所定形状のループコイルと、
前記ループコイルに接続された容量可変の共振用コンデンサと、
前記共振用コンデンサの容量を変化させる容量変化手段と、
前記共振用コンデンサを通じて、前記ループコイルに所定周波数の正弦波電流を供給する正弦波供給手段と、
前記正弦波供給手段により前記正弦波電流が供給された状態で、前記ループコイルに励起された電磁場の強度を検出する強度検出手段と、
前記強度検出手段が検出した前記電磁場の強度に基づいて、前記容量変化手段を制御し、前記共振用コンデンサの容量を変化させる制御手段と、
を備えることを特徴とする。
走路上に配置された所定形状のループコイルと、
前記ループコイルに接続された容量可変の共振用コンデンサと、
前記共振用コンデンサの容量を変化させる容量変化手段と、
前記共振用コンデンサを通じて、前記ループコイルに所定周波数の正弦波電流を供給する正弦波供給手段と、
前記正弦波供給手段により前記正弦波電流が供給された状態で、前記ループコイルに励起された電磁場の強度を検出する強度検出手段と、
前記強度検出手段が検出した前記電磁場の強度に基づいて、前記容量変化手段を制御し、前記共振用コンデンサの容量を変化させる制御手段と、
を備えることを特徴とする。
この発明によれば、ループコイルは、走路上に配置される、例えば、略8の字形状のコイルからなる。また、容量変化手段は、ループコイルに接続された容量可変の共振用コンデンサの容量を変化させる。正弦波供給手段は、共振用コンデンサを通じて、ループコイルに所定周波数の正弦波電流を供給する。強度検出手段は、正弦波供給手段により正弦波電流が供給された状態で、ループコイルに励起された電磁場の強度を検出する。制御手段は、強度検出手段が検出した電磁場の強度に基づいて、容量変化手段を制御し、共振用コンデンサの容量を変化させる。
この結果、発生させる電磁場を適切に制御することができる。
この結果、発生させる電磁場を適切に制御することができる。
前記正弦波供給手段から供給される前記正弦波電流を任意の増幅率にて増幅し、前記共振用コンデンサを通じて前記ループコイルに供給する増幅手段を更に備え、
前記制御手段は、前記ループコイルに最大電流が流れるように前記容量変化手段を制御した状態で、前記ループコイル上にて所定の強度となる電磁場が得られるように、前記増幅手段の前記増幅率を制御してもよい。
前記制御手段は、前記ループコイルに最大電流が流れるように前記容量変化手段を制御した状態で、前記ループコイル上にて所定の強度となる電磁場が得られるように、前記増幅手段の前記増幅率を制御してもよい。
前記共振用コンデンサは、前記ループコイルの2つの入力端に、それぞれ直列に接続可能な複数のコンデンサを有し、
前記容量変化手段は、前記複数のコンデンサのうち前記ループコイルと接続する1以上のコンデンサを選択してもよい。
前記容量変化手段は、前記複数のコンデンサのうち前記ループコイルと接続する1以上のコンデンサを選択してもよい。
前記ループコイルは、略8の字若しくは、方形の形状に形成されており、前記正弦波電流が供給されると、当該形状に応じて、当該ループコイル上に所定の強度分布の電磁場を励起させてもよい。
上記目的を達成するため、本発明の第2の観点に係る磁場制御方法は、
走路上に配置された所定形状のループコイル上に生成させる電磁場を制御する磁場制御方法であって、
正弦波発振器から容量可変の共振用コンデンサを通じて前記ループコイルに所定周波数の正弦波電流を供給する際に、前記共振用コンデンサの容量を変化させる容量変化ステップと、
前記共振用コンデンサを通じて前記正弦波電流が供給された状態で、前記ループコイルに励起された電磁場の強度を検出する強度検出ステップと、
前記強度検出ステップにて検出した前記電磁場の強度に基づいて、前記容量変化ステップを制御し、前記共振用コンデンサの容量を変化させる制御ステップと、
を備えることを特徴とする。
走路上に配置された所定形状のループコイル上に生成させる電磁場を制御する磁場制御方法であって、
正弦波発振器から容量可変の共振用コンデンサを通じて前記ループコイルに所定周波数の正弦波電流を供給する際に、前記共振用コンデンサの容量を変化させる容量変化ステップと、
前記共振用コンデンサを通じて前記正弦波電流が供給された状態で、前記ループコイルに励起された電磁場の強度を検出する強度検出ステップと、
前記強度検出ステップにて検出した前記電磁場の強度に基づいて、前記容量変化ステップを制御し、前記共振用コンデンサの容量を変化させる制御ステップと、
を備えることを特徴とする。
この発明によれば、容量変化ステップは、正弦波発振器から容量可変の共振用コンデンサを通じてループコイルに所定周波数の正弦波電流を供給する際に、共振用コンデンサの容量を変化させる。また、強度検出ステップは、共振用コンデンサを通じて正弦波電流が供給された状態で、ループコイルに励起された電磁場の強度を検出する。そして、制御ステップは、強度検出ステップにて検出した電磁場の強度に基づいて、容量変化ステップを制御し、共振用コンデンサの容量を変化させる。
この結果、発生させる電磁場を適切に制御することができる。
この結果、発生させる電磁場を適切に制御することができる。
本発明によれば、発生させる電磁場を適切に制御することができる。
本発明の実施の形態にかかる磁場発生装置について、以下図面を参照して説明する。
(実施形態1)
図1は、この発明の第1の実施形態に適用される磁場発生装置1の構成の一例を示す模式図である。この磁場発生装置1は、例えば、マラソン競技において各競技者の競技タイムを計測(計時)する競技用計時システムにて使用される。つまり、磁場発生装置1は、計時ラインLを含む計時地点に電磁場(電磁界)を発生させ、競技者が保持する無線タグ(タイマを備えた小型の無線通信機器等)に含まれる磁場検出コイルにて、計時ラインLへの到達を検出させる。
図1は、この発明の第1の実施形態に適用される磁場発生装置1の構成の一例を示す模式図である。この磁場発生装置1は、例えば、マラソン競技において各競技者の競技タイムを計測(計時)する競技用計時システムにて使用される。つまり、磁場発生装置1は、計時ラインLを含む計時地点に電磁場(電磁界)を発生させ、競技者が保持する無線タグ(タイマを備えた小型の無線通信機器等)に含まれる磁場検出コイルにて、計時ラインLへの到達を検出させる。
図示するように、磁場発生装置1は、正弦波供給手段としての正弦波発振器10と、可変抵抗器11と、増幅手段としての電力増幅器12と、容量変化手段としての共振用コンデンサ選択回路13と、ループコイル14と、強度検出手段としての磁場強度検出コイル15と、増幅器16と、検波回路17と、A/D変換器18と、制御手段としての制御回路19と、を含んで構成される。
正弦波発振器10は、水晶発振回路を含んでおり、この水晶発振回路の周波数に同期した正弦波(正弦波電流)を発生させる。正弦波発振器10は、例えば、周波数が125kHzの正弦波を発生させ、電力増幅回路12に供給する。
可変抵抗器11は、抵抗値が変更可能な抵抗器等からなり、電力増幅器12の増幅率等を変化させる。
電力増幅器12は、正弦波発振器10から供給された正弦波(正弦波電流)を増幅して、共振用コンデンサ選択回路13を通じてループコイル14に供給する。具体的に電力増幅器12は、制御回路19により増幅率が制御され、ループコイル14を十分に駆動できるレベルまで、正弦波を電力増幅する。つまり、制御回路19に制御される可変抵抗器11の抵抗値等に応じて増幅率が変化し、この増幅率に応じて電力増幅させた正弦波を共振用コンデンサ選択回路13を通じてループコイル14に供給する。
電力増幅器12は、正弦波発振器10から供給された正弦波(正弦波電流)を増幅して、共振用コンデンサ選択回路13を通じてループコイル14に供給する。具体的に電力増幅器12は、制御回路19により増幅率が制御され、ループコイル14を十分に駆動できるレベルまで、正弦波を電力増幅する。つまり、制御回路19に制御される可変抵抗器11の抵抗値等に応じて増幅率が変化し、この増幅率に応じて電力増幅させた正弦波を共振用コンデンサ選択回路13を通じてループコイル14に供給する。
共振用コンデンサ選択回路13は、ループコイル14の2つの入力端(二端子)に対応して、それぞれ直列に接続可能な複数のコンデンサを含んでいる。
例えば、共振用コンデンサ選択回路13は、図2に示すように、複数のコンデンサC1〜C3と、各コンデンサC(C1〜C3)に対応する制御スイッチSW1〜SW3とを、それぞれ備えており、ループコイル14の各入力端に接続されている。
各コンデンサCは、それぞれ所定の容量(例えば、異なる容量)が規定されており、対応する制御スイッチSWがオンとなった際に、ループコイル14と直列に接続される。なお、複数の制御スイッチSWがオンとなった際には、対象のコンデンサCが並列に組み合わせられ、加算された容量の共振コンデンサとして、ループコイル14と直列に接続される。
また、各制御スイッチSW(SW1〜SW3)は、制御回路19によりオン/オフ制御される。
なお、一例として図2には、各入力端に対応してそれぞれ3つのコンデンサC等を示しているが、これらの数は、3つに限られず任意である。例えば、各コンデンサCの組み合わせによる分解能を向上させるために、必要に応じてそれぞれの数を増加させてもよい。
例えば、共振用コンデンサ選択回路13は、図2に示すように、複数のコンデンサC1〜C3と、各コンデンサC(C1〜C3)に対応する制御スイッチSW1〜SW3とを、それぞれ備えており、ループコイル14の各入力端に接続されている。
各コンデンサCは、それぞれ所定の容量(例えば、異なる容量)が規定されており、対応する制御スイッチSWがオンとなった際に、ループコイル14と直列に接続される。なお、複数の制御スイッチSWがオンとなった際には、対象のコンデンサCが並列に組み合わせられ、加算された容量の共振コンデンサとして、ループコイル14と直列に接続される。
また、各制御スイッチSW(SW1〜SW3)は、制御回路19によりオン/オフ制御される。
なお、一例として図2には、各入力端に対応してそれぞれ3つのコンデンサC等を示しているが、これらの数は、3つに限られず任意である。例えば、各コンデンサCの組み合わせによる分解能を向上させるために、必要に応じてそれぞれの数を増加させてもよい。
このような構成の共振用コンデンサ選択回路13は、制御回路19に制御され、ループコイル14における共振点(直列共振周波数)が、例えば、125kHzとなるように、適切な容量の共振用コンデンサ(単独のコンデンサC又は、複数のコンデンサC)が選択される。なお、ループコイル14の両入力端に対応して、それぞれ同様に各制御スイッチSWがオン/オフ制御されるため、ループコイル14の両入力端には、それぞれ同じ容量の共振用コンデンサが直列に接続されることになる。
図1に戻って、ループコイル14は、例えば、略「8の字」形状に形成されたコイルであり、競技者が走行する走路上に適宜配置される。
ループコイル14は、一例として、図3(a)に示すように、矩形(方形)のコイル部を競技者の走行方向(図3(a)の矢印A方向)に2つ連ねたような8の字に形成されている。より詳細には、ループコイル14は8の字順方向巻きとなっており、8の字の中心(中点)、すなわち交差部に給電点sを有するように形成され、この給電点sを通って競技者の走行方向に対して直交する方向に延びる直線bを中心線として、略平行に所定距離だけ隔てた直線a,bに沿って、8の字の上下部が形成されている。なお、ループコイル14は、この直線bが計測ポイントとなる計時ラインL上に重なるように配置される。
ループコイル14は、一例として、図3(a)に示すように、矩形(方形)のコイル部を競技者の走行方向(図3(a)の矢印A方向)に2つ連ねたような8の字に形成されている。より詳細には、ループコイル14は8の字順方向巻きとなっており、8の字の中心(中点)、すなわち交差部に給電点sを有するように形成され、この給電点sを通って競技者の走行方向に対して直交する方向に延びる直線bを中心線として、略平行に所定距離だけ隔てた直線a,bに沿って、8の字の上下部が形成されている。なお、ループコイル14は、この直線bが計測ポイントとなる計時ラインL上に重なるように配置される。
そして、ループコイル14は、図3(a)の給電点sから矢印方向に電流が流れるようになっており、共振用コンデンサ選択回路13を通じて、正弦波が供給されると、コイル上に交流電磁場を生成する。具体的には、図3(b)に示すように、一方のコイル部上に第1の電磁場140aを生成するとともに、他方のコイル部上に第1の電磁場140aに対して競技者の走行方向(矢印A方向)に隣接し且つ第1の電磁場140aと磁力を打ち消しあう第2の電磁場140bを生成する。
なお、上述したように、共振用コンデンサ選択回路13がループコイル14の両入力端に同じ容量の共振用コンデンサを直列に接続しているため、第1の電磁場140aと第2の電磁場140bとは、電磁場の強度が等しくなっている。
なお、上述したように、共振用コンデンサ選択回路13がループコイル14の両入力端に同じ容量の共振用コンデンサを直列に接続しているため、第1の電磁場140aと第2の電磁場140bとは、電磁場の強度が等しくなっている。
このような電磁場中を、図3(b)に示す検出コイル面Dが走路面と平行(つまり、検出方向が走路に対して鉛直方向)に配置された磁場検出コイルCが矢印B方向に移動すると、図3(c)に示すような電磁界強度分布が得られる。つまり、直線b上の電磁場の電磁界強度は、上述の第1の電磁場140aと第2の電磁場140bとの電磁場の磁力の打ち消しにより、その両側の電磁界強度よりも極めて小さくなっている(例えば、電磁界強度が”0”となっている)。
このため、磁場検出コイルCを保持した競技者がループコイル14上を、矢印B方向に沿って通過した場合に、磁場検出コイルCは、計時ラインL上(直線b上)を、第1の電磁場140aと第2の電磁場140bとの間の電磁場の変極点として検出することができる。
このため、磁場検出コイルCを保持した競技者がループコイル14上を、矢印B方向に沿って通過した場合に、磁場検出コイルCは、計時ラインL上(直線b上)を、第1の電磁場140aと第2の電磁場140bとの間の電磁場の変極点として検出することができる。
図1に戻って、磁場強度検出コイル15は、例えば、ループコイル14の内側にて、ループコイル14と同一平面上(つまり、走路上)に配置され、ループコイル14上に生成される電磁場の強度を検出する。
具体的に、磁場強度検出コイル15は、ループコイル14に励起される電磁場の強度を検出し、その強度に比例した電磁場信号を得て増幅器16に供給する。
具体的に、磁場強度検出コイル15は、ループコイル14に励起される電磁場の強度を検出し、その強度に比例した電磁場信号を得て増幅器16に供給する。
増幅器16は、磁場強度検出コイル15から供給された電磁場信号を制御回路19が処理できる信号レベルまで増幅する。
検波回路17は、増幅器16にて増幅された電磁場信号(交流電磁界信号)を整流し、直流信号に変換する。
A/D(Analog/Digital)変換器18は、検波回路17にて整流された直流信号(アナログ信号)を、制御回路19にて処理できるデジタル信号に変換する。
制御回路19は、CPU(Central Processing Unit)等からなり、磁場発生装置1全体を制御する。
例えば、制御回路19は、可変抵抗器11、電力増幅器12及び、共振用コンデンサ選択回路13を適宜制御し、ループコイル14上に適切な電磁場を生成させる。
具体的に制御回路19は、ループコイル14上に電磁場を発生させた状態で、磁場強度検出コイル15が検出した電磁場信号(電磁場の強度信号)をA/D変換器18等を介して取得すると、取得した電磁場信号に基づいて、共振用コンデンサ選択回路13を制御し、最大電流がループコイル14に流れるように調整する。つまり、制御回路19は、共振用コンデンサ選択回路13の各制御スイッチSWをオン/オフ制御し、共振点(例えば、125kHz)が最大レベルとなるように、適切な容量の共振用コンデンサを選択する。
また、制御回路19は、ループコイル14に最大電流が流れるように共振用コンデンサ選択回路13を制御した状態で、目的の電磁場信号(電磁場の強度)が得られるように、可変抵抗器11(電力増幅器12の増幅率)を調整する。つまり、ループコイル14上にて最適とされる電磁場強度が得られるように、オートゲインコントロールを行う。
例えば、制御回路19は、可変抵抗器11、電力増幅器12及び、共振用コンデンサ選択回路13を適宜制御し、ループコイル14上に適切な電磁場を生成させる。
具体的に制御回路19は、ループコイル14上に電磁場を発生させた状態で、磁場強度検出コイル15が検出した電磁場信号(電磁場の強度信号)をA/D変換器18等を介して取得すると、取得した電磁場信号に基づいて、共振用コンデンサ選択回路13を制御し、最大電流がループコイル14に流れるように調整する。つまり、制御回路19は、共振用コンデンサ選択回路13の各制御スイッチSWをオン/オフ制御し、共振点(例えば、125kHz)が最大レベルとなるように、適切な容量の共振用コンデンサを選択する。
また、制御回路19は、ループコイル14に最大電流が流れるように共振用コンデンサ選択回路13を制御した状態で、目的の電磁場信号(電磁場の強度)が得られるように、可変抵抗器11(電力増幅器12の増幅率)を調整する。つまり、ループコイル14上にて最適とされる電磁場強度が得られるように、オートゲインコントロールを行う。
以下、上述した構成の磁場発生装置1の動作について、図4を参照して説明する。図4は、制御回路19が実行する磁場制御処理を説明するためのフローチャートである。
まず、制御回路19は、可変抵抗器11等に初期値を設定する(ステップS11)。すなわち、制御回路19は、可変抵抗器11に予め定められた初期値を設定し、また、共振用コンデンサ選択回路13にて予め定められた容量を選択する。
そして、制御回路19は、ループコイル14上に電磁場を発生させる(ステップS12)。つまり、走路上に配置されたループコイル14に、電力増幅させた正弦波を共振用コンデンサ選択回路13を通じて供給し、そして、ループコイル14上に電磁場を発生させる。
磁場強度検出コイル15は、ループコイル14に励起されるの電磁場の強度を検出し、その強度に比例した電磁場信号(電磁場の強度信号)を生成する。
磁場強度検出コイル15は、ループコイル14に励起されるの電磁場の強度を検出し、その強度に比例した電磁場信号(電磁場の強度信号)を生成する。
そして、制御回路19は、磁場強度検出コイル15が生成した電磁場信号を、A/D変換器18等を介して取得する(ステップS13)。
制御回路19は、取得した電磁場信号に基づいて、ループコイル14に、最大電流が流れているか否かを判別する(ステップS14)。
制御回路19は、最大電流が流れていると判別すると、後述するステップS16に処理を進める。
制御回路19は、最大電流が流れていると判別すると、後述するステップS16に処理を進める。
一方、最大電流が流れていないと判別すると、制御回路19は、共振コンデンサ選択回路15を制御して、最適な共振コンデンサを選択する(ステップS15)。つまり、取得した電磁場信号に基づいて、共振用コンデンサ選択回路13を制御し、最大電流がループコイル14に流れるように調整する。
続いて、制御回路19は、目的の電磁場強度となっているか否かを判別する(ステップS16)。
制御回路19は、目的の電磁場強度となっていると判別すると、上述のステップS12に処理を戻す。
制御回路19は、目的の電磁場強度となっていると判別すると、上述のステップS12に処理を戻す。
一方、目的の電磁場強度となっていないと判別すると、可変抵抗器11を制御し、オートゲインコントロールを行う(ステップS17)。つまり、ループコイル14上にて目的の電磁場強度が得られるように、可変抵抗器11(電力増幅器12の増幅率)を調整する。
そして、制御回路19は、上述のステップS12に処理を戻す。
そして、制御回路19は、上述のステップS12に処理を戻す。
このような磁場制御処理により、ループコイル14を設置した後に、比較的短時間でループコイル14上に適切な強度の電磁場を生成することができる。また、その後、ループコイル14の設置場所における負荷要件が途中で変化したり、ループコイル14の特性により、共振点が変動してしまった場合でも、自動的に調整され、ループコイル14に生成される電磁場を適切に維持することができる。
この結果、発生させる電磁場を適切に制御することができる。
上記の第1の実施形態では、略8の字形状に形成されたループコイル14を使用し、ループコイル14上に電磁場を生成する場合について説明したが、ループコイルの形状は、8の字に限られず、他に、方形(矩形)等であってもよい。以下、方形のループコイルを使用する場合について説明する。
(実施形態2)
図5は、この発明の第2の実施形態に適用される磁場発生装置2の構成の一例を示す模式図である。この磁場発生装置2も、例えば、マラソン競技において各競技者の競技タイムを計測(計時)する競技用計時システムにて使用される。つまり、磁場発生装置2は、計時ラインLを含む計時地点に電磁場(電磁界)を発生させ、競技者が保持する無線タグに含まれる磁場検出コイルにて、計時ラインLへの到達を検出させる。
図5は、この発明の第2の実施形態に適用される磁場発生装置2の構成の一例を示す模式図である。この磁場発生装置2も、例えば、マラソン競技において各競技者の競技タイムを計測(計時)する競技用計時システムにて使用される。つまり、磁場発生装置2は、計時ラインLを含む計時地点に電磁場(電磁界)を発生させ、競技者が保持する無線タグに含まれる磁場検出コイルにて、計時ラインLへの到達を検出させる。
図示するように、磁場発生装置2は、正弦波発振器10と、可変抵抗器11と、電力増幅器12と、共振用コンデンサ選択回路13と、磁場強度検出コイル15と、増幅器16と、検波回路17と、A/D変換器18と、制御回路19と、ループコイル21と、を含んで構成される。
なお、ループコイル21を除いた他の構成(正弦波発振器10〜共振用コンデンサ選択回路13,磁場強度検出コイル15〜制御回路19)は、上述の磁場発生装置1と同じである。
なお、ループコイル21を除いた他の構成(正弦波発振器10〜共振用コンデンサ選択回路13,磁場強度検出コイル15〜制御回路19)は、上述の磁場発生装置1と同じである。
ループコイル21は、方形に形成されたコイルであり、競技者が走行する走路上に適宜配置される。
ループコイル21は、一例として、図6(a)に示すように、略方形(矩形)に形成されされている。そして、1辺に給電点sを有するように形成され、この給電点sから矢印方向に電流が流れるようになっている。なお、ループコイル21は、競技者の走行方向(図6(a)の矢印A方向)の中心となる直線bが計測ポイントとなる計時ラインL上に重なるように配置される。
ループコイル21は、一例として、図6(a)に示すように、略方形(矩形)に形成されされている。そして、1辺に給電点sを有するように形成され、この給電点sから矢印方向に電流が流れるようになっている。なお、ループコイル21は、競技者の走行方向(図6(a)の矢印A方向)の中心となる直線bが計測ポイントとなる計時ラインL上に重なるように配置される。
そして、ループコイル21は、共振用コンデンサ選択回路13を通じて正弦波が供給されると、コイル上に交流電磁場を生成する。具体的には、図6(b)に示すような電磁場を生成する。
なお、上述した磁場発生装置1と同様に、共振用コンデンサ選択回路13がループコイル21の両入力端に同じ容量の共振用コンデンサを直列に接続しているため、左右対称の電磁場が生成される。
なお、上述した磁場発生装置1と同様に、共振用コンデンサ選択回路13がループコイル21の両入力端に同じ容量の共振用コンデンサを直列に接続しているため、左右対称の電磁場が生成される。
このような電磁場中を、図6(b)に示す検出コイル面Dが走路面に対して直角な方向(つまり、検出方向が走路に対して平行な方向)に配置された磁場検出コイルCが矢印B方向に移動すると、図6(c)に示すような電磁界強度分布が得られる。つまり、磁場検出コイルCは、走路に対して垂直方向の磁束をコイル面Dにて捉えることになるため、丁度中心にて、電磁界強度が小さくなる図6(c)に示すような電磁界強度分布を検出する。
このため、磁場検出コイルCを保持した競技者がループコイル21上を、矢印B方向に沿って通過した場合に、磁場検出コイルCは、計時ラインL上(直線b上)を、電磁場の変極点(後述するトリガポイント)として検出することができる。
このため、磁場検出コイルCを保持した競技者がループコイル21上を、矢印B方向に沿って通過した場合に、磁場検出コイルCは、計時ラインL上(直線b上)を、電磁場の変極点(後述するトリガポイント)として検出することができる。
なお、磁場強度検出コイル15は、例えば、ループコイル21の内側にて、ループコイル21と同一平面上(つまり、走路上)に配置され、ループコイル21上に生成される電磁場の強度を検出する。
このような方形のループコイル21を使用する磁場発生装置2も、上述した磁場発生装置1と同様に、ループコイル21上に電磁場を発生させた状態で、磁場強度検出コイル15が検出した電磁場信号を取得すると制御回路19は、取得した電磁場信号に基づいて、共振用コンデンサ選択回路13を制御し、最大電流がループコイル21に流れるように調整する。つまり、制御回路19は、共振用コンデンサ選択回路13の各制御スイッチSWをオン/オフ制御し、共振点(例えば、125kHz)が最大レベルとなるように、適切な容量の共振用コンデンサを選択する。
また、制御回路19は、ループコイル21に最大電流が流れるように共振用コンデンサ選択回路13を制御した状態で、目的の電磁場信号が得られるように、可変抵抗器11を調整する。つまり、ループコイル14上にて最適とされる電磁場強度が得られるように、オートゲインコントロールを行う。
また、制御回路19は、ループコイル21に最大電流が流れるように共振用コンデンサ選択回路13を制御した状態で、目的の電磁場信号が得られるように、可変抵抗器11を調整する。つまり、ループコイル14上にて最適とされる電磁場強度が得られるように、オートゲインコントロールを行う。
このため、磁場発生装置2は、ループコイル21を設置した後に、比較的短時間でループコイル21上に適切な強度の電磁場を生成することができる。また、その後、ループコイル21の設置場所における負荷要件が途中で変化したり、ループコイル21の特性により、共振点が変動してしまった場合でも、自動的に調整され、ループコイル21に生成される電磁場を適切に維持することができる。
この結果、発生させる電磁場を適切に制御することができる。
この結果、発生させる電磁場を適切に制御することができる。
(他の実施形態)
上記の第1及び第2の実施形態では、磁場強度検出コイル15により、ループコイル14に励起されるの電磁場の強度を検出する場合について説明したが、他の仕組みにより、ループコイル14上の電磁場の強度等を検出できるようにしてもよい。
例えば、図7に示すように、電力増幅器12と、共振用コンデンサ選択回路13との間に、抵抗31を配置し、その両端の電圧降下により電流値を測定して、ループコイル14上の電磁場の強度を検出するようにしてもよい。つまり、増幅器16等により抵抗31の両端の電圧降下が制御回路19に供給され、制御回路19側で測定された電流値から、ループコイル14上の電磁場の強度を検出する。
この場合も、制御回路19は、ループコイル21に最大電流が流れるように共振用コンデンサ選択回路13を制御した状態で、目的の電磁場信号が得られるように、可変抵抗器11を調整する。この結果、発生させる電磁場を適切に制御することができる。
上記の第1及び第2の実施形態では、磁場強度検出コイル15により、ループコイル14に励起されるの電磁場の強度を検出する場合について説明したが、他の仕組みにより、ループコイル14上の電磁場の強度等を検出できるようにしてもよい。
例えば、図7に示すように、電力増幅器12と、共振用コンデンサ選択回路13との間に、抵抗31を配置し、その両端の電圧降下により電流値を測定して、ループコイル14上の電磁場の強度を検出するようにしてもよい。つまり、増幅器16等により抵抗31の両端の電圧降下が制御回路19に供給され、制御回路19側で測定された電流値から、ループコイル14上の電磁場の強度を検出する。
この場合も、制御回路19は、ループコイル21に最大電流が流れるように共振用コンデンサ選択回路13を制御した状態で、目的の電磁場信号が得られるように、可変抵抗器11を調整する。この結果、発生させる電磁場を適切に制御することができる。
以上説明したように、本発明によれば、発生させる電磁場を適切に制御することができる。
1,2 磁場発生装置
10 正弦波発振器
11 可変抵抗器
12 電力増幅器
13 共振用コンデンサ選択回路
14,21 ループコイル
15 磁場強度検出コイル
16 増幅器
17 検波回路
18 A/D変換器
19 制御回路
31 抵抗
10 正弦波発振器
11 可変抵抗器
12 電力増幅器
13 共振用コンデンサ選択回路
14,21 ループコイル
15 磁場強度検出コイル
16 増幅器
17 検波回路
18 A/D変換器
19 制御回路
31 抵抗
Claims (5)
- 走路上に配置された所定形状のループコイルと、
前記ループコイルに接続された容量可変の共振用コンデンサと、
前記共振用コンデンサの容量を変化させる容量変化手段と、
前記共振用コンデンサを通じて、前記ループコイルに所定周波数の正弦波電流を供給する正弦波供給手段と、
前記正弦波供給手段により前記正弦波電流が供給された状態で、前記ループコイルに励起された電磁場の強度を検出する強度検出手段と、
前記強度検出手段が検出した前記電磁場の強度に基づいて、前記容量変化手段を制御し、前記共振用コンデンサの容量を変化させる制御手段と、
を備えることを特徴とする磁場発生装置。 - 前記正弦波供給手段から供給される前記正弦波電流を任意の増幅率にて増幅し、前記共振用コンデンサを通じて前記ループコイルに供給する増幅手段を更に備え、
前記制御手段は、前記ループコイルに最大電流が流れるように前記容量変化手段を制御した状態で、前記ループコイル上にて所定の強度となる電磁場が得られるように、前記増幅手段の前記増幅率を制御する、
ことを特徴とする請求項1に記載の磁場発生装置。 - 前記共振用コンデンサは、前記ループコイルの2つの入力端に、それぞれ直列に接続可能な複数のコンデンサを有し、
前記容量変化手段は、前記複数のコンデンサのうち前記ループコイルと接続する1以上のコンデンサを選択する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の磁場発生装置。 - 前記ループコイルは、略8の字若しくは、方形の形状に形成されており、前記正弦波電流が供給されると、当該形状に応じて、当該ループコイル上に所定の強度分布の電磁場を励起させる、
ことを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の磁場発生装置。 - 走路上に配置された所定形状のループコイル上に生成させる電磁場を制御する磁場制御方法であって、
正弦波発振器から容量可変の共振用コンデンサを通じて前記ループコイルに所定周波数の正弦波電流を供給する際に、前記共振用コンデンサの容量を変化させる容量変化ステップと、
前記共振用コンデンサを通じて前記正弦波電流が供給された状態で、前記ループコイルに励起された電磁場の強度を検出する強度検出ステップと、
前記強度検出ステップにて検出した前記電磁場の強度に基づいて、前記容量変化ステップを制御し、前記共振用コンデンサの容量を変化させる制御ステップと、
を備えることを特徴とする磁場制御方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004311747A JP2006122163A (ja) | 2004-10-27 | 2004-10-27 | 磁場発生装置および磁場制御方法 |
US11/096,723 US7203609B2 (en) | 2004-10-27 | 2005-03-31 | Magnetic field generating apparatus and magnetic field controlling method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004311747A JP2006122163A (ja) | 2004-10-27 | 2004-10-27 | 磁場発生装置および磁場制御方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006122163A true JP2006122163A (ja) | 2006-05-18 |
Family
ID=36207183
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004311747A Pending JP2006122163A (ja) | 2004-10-27 | 2004-10-27 | 磁場発生装置および磁場制御方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7203609B2 (ja) |
JP (1) | JP2006122163A (ja) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4304199B2 (ja) * | 2006-09-26 | 2009-07-29 | セイコープレシジョン株式会社 | 計時機器、計時システムおよびタイム計測方法 |
DE102009054957A1 (de) * | 2009-12-18 | 2011-06-22 | Robert Bosch GmbH, 70469 | Mehrphasen-Gleichspannungswandler und Verfahren zum Steuern eines Mehrphasen-Gleichspannungswandlers |
US8793642B2 (en) * | 2009-12-23 | 2014-07-29 | Biosense Webster (Israel), Ltd | Component selection for circuit assembly |
US8686862B2 (en) * | 2012-01-09 | 2014-04-01 | Midfoot Performance Llc | System for monitoring running steps |
CN103064049B (zh) * | 2012-12-21 | 2014-11-26 | 北京航空航天大学 | 一种基于相位同步的三维标准磁场发生装置 |
US10714960B2 (en) * | 2015-12-22 | 2020-07-14 | Intel Corporation | Uniform wireless charging device |
CN112742017B (zh) * | 2021-02-01 | 2021-11-05 | 邵阳学院 | 一种田径运动用跑步计圈装置 |
CN114823044B (zh) * | 2022-04-25 | 2023-03-21 | 武汉理工大学 | 一种频率和场强可变的匀强磁场发生器及其控制方法 |
CN115097364B (zh) * | 2022-07-25 | 2022-11-18 | 国仪量子(合肥)技术有限公司 | 频率可变的调制场系统及其控制方法以及epr谱仪 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08221628A (ja) * | 1995-02-10 | 1996-08-30 | Taitetsuku:Kk | タイムの計測及び記録方法 |
JP2004282425A (ja) * | 2003-03-17 | 2004-10-07 | Casio Comput Co Ltd | 電波受信装置、電波時計及び同調容量設定方法 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4300183A (en) * | 1980-03-27 | 1981-11-10 | Richardson Robert H | Method and apparatus for generating alternating magnetic fields to produce harmonic signals from a metallic strip |
US4328525A (en) * | 1980-06-27 | 1982-05-04 | International Business Machines Corporation | Pulsed sine wave oscillating circuit arrangement |
JPH08221627A (ja) | 1995-02-10 | 1996-08-30 | Taitetsuku:Kk | タイムの計測及び記録方法 |
US6249121B1 (en) * | 1999-05-17 | 2001-06-19 | General Electric Company | RF body coil |
US7005935B2 (en) * | 2001-10-05 | 2006-02-28 | Alfred E. Mann Institute For Biomedical Engineering At The University Of Southern California | Switched reactance modulated E-class oscillator |
US6720771B2 (en) * | 2002-03-26 | 2004-04-13 | Council Of Scientific & Industrial Research | Moving source dipole electromagnetic exploration device for deeper and poorer conductors and a method of detecting such conductors |
-
2004
- 2004-10-27 JP JP2004311747A patent/JP2006122163A/ja active Pending
-
2005
- 2005-03-31 US US11/096,723 patent/US7203609B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08221628A (ja) * | 1995-02-10 | 1996-08-30 | Taitetsuku:Kk | タイムの計測及び記録方法 |
JP2004282425A (ja) * | 2003-03-17 | 2004-10-07 | Casio Comput Co Ltd | 電波受信装置、電波時計及び同調容量設定方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US7203609B2 (en) | 2007-04-10 |
US20060089815A1 (en) | 2006-04-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7203609B2 (en) | Magnetic field generating apparatus and magnetic field controlling method | |
JP5909700B2 (ja) | 金属検知方法及び金属検知装置、並びに、非接触給電装置の金属検知方法及び非接触給電装置 | |
EP3134293B1 (en) | Power transmitting device and power receiving device | |
US20180069422A1 (en) | System, apparatus and method for supplying electric power, apparatus and method for receiving electric power, storage medium and program | |
US9638823B2 (en) | Metal sensor | |
EP0416955A1 (en) | Sensory games | |
US20110006753A1 (en) | Electric current sensor | |
EP2463836A2 (en) | Sensing device, sensing method, and computer program | |
CN112068208A (zh) | 一种异物检测方法以及装置 | |
JP2008082721A (ja) | 計時機器、計時システムおよびタイム計測方法 | |
CA2374424A1 (en) | Magnetic flux detector and detection method | |
JP4597828B2 (ja) | 競技用計時システム、検出機器、および、タイム計時方法 | |
JP5702592B2 (ja) | 電流検知装置 | |
JP6210193B2 (ja) | 電流検知装置 | |
JP4312438B2 (ja) | 巻線型磁気センサ | |
JP2006268660A (ja) | 計時機器、競技用計時システム、および、動作モード制御方法 | |
JP4593876B2 (ja) | 一定の振幅および周波数を有する高周波磁界の正確な測定用デバイス | |
JP6119384B2 (ja) | 電流検知装置 | |
JP3208726U7 (ja) | ||
JP3208726U (ja) | ワイヤレス給電システム | |
JP4194821B2 (ja) | コイン識別センサ | |
JP2006068186A (ja) | 競技用計時システムおよび競技タイム計時方法 | |
JP4705431B2 (ja) | バイメタルコイン識別方法およびコインセンサ | |
CN2888408Y (zh) | 感应式带钢中心位置检测传感器 | |
JP2006102314A (ja) | 競技用計時システムおよびタイム計時方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070424 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20091217 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091222 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100427 |