JP2008026217A - Proximity sensor and electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、物体間の接近状態を検出する接近センサ、及びこの接近センサを備えた電子機器に関する。 The present invention relates to a proximity sensor that detects an approaching state between objects, and an electronic device including the proximity sensor.
表示部を有する筐体と操作部を有する筐体とを折り畳むことが可能な構成の電子機器、例えば折り畳み式携帯電話機は、これら各筐体同士の接近状態、すなわち、携帯電話機の開閉状態を検出して所定の制御を行うようになっている。このような接近状態を検出するために、例えば、永久磁石と、ホール素子又はMR(Magneto Resistance)素子を用いた磁気センサとから構成された開閉センサを備えたものがある(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上記構成のものに用いられる永久磁石の磁気は、常時外部へ作用しており、例えば磁気カードなどへ悪影響を及ぼす可能性がある。また、この開閉センサが搭載される電子機器は、通常、多数の電子部品を有して構成されており、これら電子部品は、はんだ付けによってプリント配線板(以下、単にPC板と称す)に取り付けられる。
このはんだ付けの際、電子部品はPC板とともに高温のリフロー炉を通過することになる。しかし、永久磁石は、高温時において熱減磁する特性を有しているのでリフロー炉を通すことができず、他の電子部品とは別に手作業ではんだ付けを行い、PC板に取り付けていた。このため、組立工数が増大したり、永久磁石の取り付け位置の誤差を生じたりするといった問題があった。
However, the magnetism of the permanent magnet used in the above configuration always acts to the outside, and may adversely affect, for example, a magnetic card. In addition, an electronic device on which this open / close sensor is mounted is usually configured to have a large number of electronic components, and these electronic components are attached to a printed wiring board (hereinafter simply referred to as a PC board) by soldering. It is done.
At the time of this soldering, the electronic component passes through a high-temperature reflow furnace together with the PC plate. However, since the permanent magnet has the property of demagnetizing at high temperatures, it cannot be passed through a reflow furnace, and is manually soldered separately from other electronic components and attached to the PC board. . For this reason, there existed a problem that an assembly man-hour increased or the error of the attachment position of a permanent magnet produced.
本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、外部に与える磁気的な影響を少なくし、且つリフロー炉を使用した組み立てが可能となる接近センサ、及びこの接近センサを搭載した電子機器を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to mount a proximity sensor that can reduce the magnetic influence on the outside and can be assembled using a reflow furnace, and the proximity sensor. To provide electronic equipment.
上記した目的を達成するために、本発明の接近センサは、一次コイルと、前記一次コイルに時間の経過とともに大きさが大小変化する電流を供給する電流供給手段と、前記一次コイルに対し相対的に位置を変更可能に配置される二次コイルとを備え、前記二次コイルの誘導起電力の大きさにより前記一次コイルと二次コイルとの遠近を検出することを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, the proximity sensor according to the present invention includes a primary coil, current supply means for supplying a current that changes in magnitude to the primary coil over time, and relative to the primary coil. And a secondary coil arranged so that its position can be changed, and the distance between the primary coil and the secondary coil is detected based on the magnitude of the induced electromotive force of the secondary coil.
このように構成すれば、電流供給手段から一次コイルに時間の経過とともに大きさが大小変化する電流が供給されると、その周辺に強さが大小変化する磁界が生じる。この状態において、二次コイルの一次コイルに対する相対的な位置が変更されて両コイルが接近すると、二次コイルには、両コイル間の距離に応じた電圧が誘起される。一方、二次コイルの一次コイルに対する相対的な位置が変更されて両コイルが離間すると、二次コイルに電圧は誘起されない。このように二次コイルに誘起される電圧、すなわち誘導電圧の大きさに基づいて、一次コイルと二次コイルとの遠近が検出される。 According to this configuration, when a current whose magnitude changes with time passes from the current supply means to the primary coil, a magnetic field whose strength changes in the vicinity is generated. In this state, when the relative position of the secondary coil to the primary coil is changed and both coils approach each other, a voltage corresponding to the distance between the coils is induced in the secondary coil. On the other hand, when the relative position of the secondary coil with respect to the primary coil is changed and the two coils are separated, no voltage is induced in the secondary coil. Thus, the distance between the primary coil and the secondary coil is detected based on the voltage induced in the secondary coil, that is, the magnitude of the induced voltage.
本発明によれば、例えば、電流供給手段が各コイルの接近状態を検出する必要があるときのみ一次コイルに時間の経過とともに大きさが大小変化する電流を供給して強さが大小変化する磁界を発生させ、検出する必要がないときにはこの電流の供給を停止させるようにすれば、外部への磁気的な影響を少なくできる。また、永久磁石を用いていないので、他の電子部品と同様にリフロー炉を使用した組み立てが可能となり、組立工数の削減、及び取り付け位置精度の向上を図ることができる。 According to the present invention, for example, only when the current supply means needs to detect the approaching state of each coil, a magnetic field whose strength changes in magnitude by supplying a current whose magnitude changes with time to the primary coil. If the supply of this current is stopped when it is not necessary to detect this, the magnetic influence on the outside can be reduced. Further, since no permanent magnet is used, assembly using a reflow furnace can be performed in the same manner as other electronic components, so that the number of assembling steps can be reduced and the mounting position accuracy can be improved.
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図2は、本発明の接近センサを備えた折り畳み式携帯電話機の外観を示す斜視図である。携帯電話機1(電子機器に相当)は、表示パネル部2aを有する表示筐体2(第1の機体に相当)と、操作パネル部3aを有する操作筐体3(第2の機体に相当)と、これら両筐体2、3を折り畳み可能に連結する連結部4とを有して構成されている。これにより、携帯電話機1は、表示パネル部2aを操作パネル部3aに対し開いて、操作パネル部3aを操作可能なオープン状態に展開可能であるとともに、表示パネル部2a及び操作パネル部3aを重ね合わせたクローズ状態に折り畳み可能となっている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 is a perspective view showing an appearance of a foldable mobile phone including the proximity sensor of the present invention. A cellular phone 1 (corresponding to an electronic device) includes a display housing 2 (corresponding to a first airframe) having a
また、これら両筐体2、3のうち、表示筐体2の連結部4から遠い方の端部中央の内部には、励磁部5(詳細は後述する)が埋設されている。一方、操作筐体3の連結部4から遠い方の端部中央の内部には、検出部6(詳細は後述する)が埋設されている。従って、上述したクローズ状態において、励磁部5と検出部6とが対向して位置するようになっている。なお、本実施形態では、これら励磁部5及び検出部6によって接近センサ(図1に符号7を付して示す)が構成されている。
In addition, an excitation unit 5 (details will be described later) is embedded in the center of the end portion far from the connecting portion 4 of the display housing 2 among the
図1は、接近センサ7の原理的な構成を示す図であり、携帯電話機1の表示筐体2及び操作筐体3に夫々埋設された励磁部5及び検出部6を概略的に示している。図1に示すように、これらのうち、励磁部5は、例えば鉄などの磁性体によって形成された軸状のコア8に巻装された励磁コイル9(一次コイルに相当)と、この励磁コイル9に例えば数十kHz〜数百kHzの高周波電流を供給する高周波電源10(電流供給手段に相当)とを有して構成されている。
FIG. 1 is a diagram showing a principle configuration of the proximity sensor 7, schematically showing an
また、励磁コイル9は、後述する検出部6側の検出コイル11(二次コイルに相当)と対向する側の面が開放され例えば鉄などの磁性体により形成された容器状をなすケース12(コアに相当)に収容されている。そして、これらは、表示筐体2の内部に固定されたPC板13上に、はんだ付けにより取り付けられて電気的に接続されている。
In addition, the
一方、検出部6は、コア8と同様に形成された軸状のコア14に巻装された検出コイル11と、この検出コイル11に誘起される誘導電圧の増幅などを行う増幅器15(増幅回路に相当)と、検出コイル11とともに共振回路を形成するコンデンサ16とを有して構成されている。また、検出コイル11も励磁コイル9と同様に、ケース12と同様に形成されたケース17(コアに相当)に収容されている。そして、これらは、操作筐体3の内部に固定されたPC板18上に、はんだ付けにより取り付けられて電気的に接続されている。
On the other hand, the
なお、各コイル9、11は、携帯電話機1が前述のクローズ状態のときに、夫々の巻き中心に位置するコア8、14同士が対向した接近状態になるように、各筐体2、3に配置されている。
Each
図3は、接近センサ7の電気構成を示す図である。図3に示すように、励磁コイル9の両端には高周波電源10の出力端子が接続されている。この高周波電源10は、例えば、携帯電話機1の図示しないバッテリから供給される直流電圧を高周波電圧に変換するインバータ回路などを有して構成されている。従って、高周波電源10から出力される高周波電圧が励磁コイル9の両端に印加されることで、励磁コイル9に高周波電流が供給されるようになっている。
そして、励磁コイル9に高周波電流が供給されると、励磁コイル9の周辺に交番磁界が生じ、検出コイル11がその交番磁界にさらされるような位置に移動したとき、励磁コイル9と検出コイル11とが電磁結合され、検出コイル11に誘導電圧が誘起されるようになっている。
FIG. 3 is a diagram illustrating an electrical configuration of the proximity sensor 7. As shown in FIG. 3, output terminals of the high
When a high frequency current is supplied to the
なお、高周波電源10は、携帯電話機1の図示しない制御回路(制御手段)によって所定の間隔、例えば数十ミリ秒〜数百ミリ秒おきに通電及び断電を繰り返すように制御されている。すなわち、高周波電源10は、励磁コイル9に対して間欠的に高周波電流を供給するようになっている。
The high
一方、検出コイル11の両端には、コンデンサ16の両端が接続されており、検出コイル11とコンデンサ16による共振回路が形成されている。この共振回路の共振周波数と高周波電源10側の周波数とが略一致しているとき、いわゆる共振点において、検出コイル11には効率よく誘導電圧が誘起されるようになっている。
On the other hand, both ends of the
図4は、上記共振回路のコンデンサ16の静電容量値を変化させた場合における検出コイル11に誘起される誘導電圧を示している。図4において、誘導電圧が最大となっているところが上述した共振点であり、本実施形態におけるコンデンサ16の静電容量値は、このときの値であるC0に設定されている。
FIG. 4 shows an induced voltage induced in the
また、検出コイル11の両端は、増幅器15の入力端子に夫々接続されている。この増幅器15は、検出コイル11に誘起された高周波の誘導電圧を、整流及び平滑を行った後、増幅するものであり、出力端子から増幅後の直流の電圧Voが出力されている。そして、この電圧Voは、携帯電話機1の制御回路に入力されるようになっている。
従って、制御回路は、この電圧Voを監視することによって携帯電話機1に埋設された励磁部5と検出部6の接近状態を検出する。なお、制御回路は、前述した高周波電源10が励磁コイル9に対して通電を行うタイミングに略同期して、電圧Voの監視を行うようになっている。
Further, both ends of the
Therefore, the control circuit detects the approaching state of the
次に、上記構成の作用について図5及び図6も参照して説明する。
図5は、携帯電話機1の各筐体2、3が折り畳まれた状態、すなわち、前述したクローズ状態における励磁部5及び検出部6の状態を概略的に示している。なお、図5に示す励磁部5及び検出部6は、励磁コイル9、検出コイル11、コア8、14、及びケース12、17以外を省略している。また、本実施形態では、ケース12の下端とケース17の上端との間の距離Lを各コイル9、11間の相対距離としている。そして、図6は、各コイル9、11間の相対距離Lと検出コイル11に誘起される誘導電圧との関係を示している。
Next, the operation of the above configuration will be described with reference to FIGS.
FIG. 5 schematically shows a state in which the
前述したように、高周波電源10から励磁コイル9に対して高周波電流が供給されることで、励磁コイル9の周辺には交番磁界が生じている。そして、携帯電話機1の各筐体2、3が折り畳まれると、図5に示すように、各コイル9、11は、夫々の巻き中心に位置するコア8、14同士が対向して接近した状態になり、検出コイル11を貫く磁束が最も多くなる。このように各コイル9、11が接近した状態は、図6における相対距離L=Lminのときであり、このときに検出コイル11に誘起される誘導電圧は最大となる。すなわち、検出コイル11に最も効率よく誘導電圧が誘起されることになる。
As described above, when a high frequency current is supplied from the high
これに対して、携帯電話機1の各筐体2、3が展開され、前述したオープン状態になると、図示しないが、各コイル9、11は離れた状態になり、検出コイル11を貫く磁束が最も少なくなる。この各コイル9、11が離間した状態は、図6における相対距離L=Lmaxのときであり、このときに検出コイル11に誘起される誘導電圧は最小となる。
In contrast, when the
このように、各コイル9、11の相対距離Lに応じて変化する誘導電圧は、増幅器15によって直流に変換されてから増幅され、電圧Voとして携帯電話機1の制御回路に与えられている。そして、制御回路は、この電圧Voの変化を検出することで、各コイル9、11の接近状態の検出を行う。すなわち、制御回路は、検出コイル11に誘起される誘導電圧に基づいて、携帯電話機1のクローズ状態又はオープン状態の検出を行う。
As described above, the induced voltage that changes in accordance with the relative distance L between the
以上説明したように、本実施形態によれば、次のような効果を奏する。
高周波電源10は、励磁コイル9に対して間欠的に高周波電圧を印加して高周波電流を供給するので、励磁コイル9に高周波電流が供給されていない期間では、励磁コイル9の周辺には交番磁界が発生しない。従って、外部に対して与える磁気的な影響を減少させることができる。さらに、接近センサ7全体の消費電力を低減することもできる。
また、接近センサ7を、永久磁石を使用していない励磁部5及び検出部6を用いて構成したので、リフロー炉を使用したはんだ付けを行うことが可能となり、組立工数の削減、及び励磁部5及び検出部6の取り付け位置精度の向上を図ることができる。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
Since the high
Further, since the proximity sensor 7 is configured using the
検出コイル11に増幅器15を接続し、検出コイル11に誘起された誘導電圧を増幅してから、制御回路に出力するようにしたので、検出コイル11に誘起される誘導電圧が小さい場合であっても、励磁部5及び検出部6の接近状態の検出精度を高めることができる。
また、検出コイル11にコンデンサ16を接続して共振回路を形成し、この共振回路の共振周波数を高周波電源10側の周波数と略一致させるようにしたので、検出コイル11に効率よく誘導電圧を誘起させることができる。
Since the
Further, a resonance circuit is formed by connecting the
励磁コイル9及び検出コイル11を、磁性体によって形成したコア8、14に巻装して構成した。すなわち、各コイル9、11の夫々の内側にコア8、14を配置するようにしたので、各コイル9、11の磁気抵抗が小さくなり、励磁コイル9の周辺に効率よく交番磁界を生じさせて、検出コイル11に効率よく誘導電圧を誘起させることができる。
The
また、励磁コイル9及び検出コイル11を、夫々が対向する側の面が開放された容器状の磁性体によって形成されたケース12、17に収容したので、各コイル9、11の磁気抵抗が小さくなり、且つ励磁コイル9の周辺に生じる交番磁界を各コイル9、11が対向する部分に集中させるので、漏れ磁束が減少する。従って、外部への磁気的な影響を減少させるとともに、外部からの電磁波などの影響を受け難くなる。そして、上記のように交番磁界が集中することと、各コイル9、11の磁気抵抗が小さくなることによって、検出コイル11に効率よく誘導電圧を誘起させることができる。
In addition, since the
上述したような各構成によって、検出コイル11に効率よく誘導電圧を誘起させるので、各コイル9、11の巻数を少なくして各コイル9、11を小さく構成することができ、ひいては接近センサ7の小型化を図ることが可能となる。また、効率よく誘導電圧を誘起させることによって、接近センサ7全体の消費電力を抑えつつ、接近状態の検出精度を高めることができる。
With each configuration as described above, an induction voltage is efficiently induced in the
携帯電話機1の表示筐体2に励磁部5を埋設し、操作筐体3に検出部6を埋設した。すなわち、携帯電話機1に接近センサ7を搭載したので、携帯電話機1のクローズ状態及びオープン状態を検出することが可能となる。従って、携帯電話機1の制御手段である制御回路は、これら各状態に応じて所定の処理を行うことができる。例えば、制御回路は、携帯電話機1がクローズ状態のときには制御対象部である表示パネル部2aの画面表示を消すように制御し、その後、オープン状態になると画面表示を再開させるように制御する、というような省電力動作が可能となる。
The
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した実施形態に限定されるものではなく、次のような変形又は拡張が可能である。
各コイル9、11を収容するためのケース12、17は、何れか一方だけ設けてもよいし、何れも設けなくてもよい。また、各コイル9、11の内側に配置するコア8、14は、何れか一方だけ設けてもよいし、何れも設けなくてもよい。また、検出部6に増幅器15やコンデンサ16を設けなくてもよい。つまり、上記した各構成については、装置の大きさ、接近状態の検出精度、消費電力などの接近センサ7の諸性能に基づいて適宜変更可能である。
The present invention is not limited to the embodiment described above and illustrated in the drawings, and the following modifications or expansions are possible.
Only one of the
コンデンサ16は、接近状態の検出精度に問題がなければ、例えば検出コイル11に対して直列に接続するなど、その他の接続形態で配置してもよい。
高周波電源10の間欠通電の間隔は、携帯電話機1の通常の開閉速度を考慮して、オープン状態及びクローズ状態を確実に且つ適切なタイミングにおいて検出可能な範囲内で変更してもよい。
高周波電源10の周波数は、接近センサ7の大きさや、目標とする消費電力などに基づいて変更してもよい。
電流供給手段は、時間の経過とともに大きさが大小変化する電流を供給できるものであればよい。
If there is no problem in the detection accuracy of the approaching state, the
The interval between intermittent energizations of the high-
The frequency of the high
The current supply means may be any means as long as it can supply a current whose magnitude changes with time.
接近センサ7によって、携帯電話機1のクローズ状態及びオープン状態の検出だけでなく、その中間位置にある状態なども含めた何通りかの状態を検出するようにしてもよい。また、携帯電話機1の各筐体2、3間の相対距離を検出するようにしてもよい。
接近センサ7は、2つの機体を開閉可能に連結して構成された電子機器全般に適用可能であり、例えば、ノート型PCや折り畳み可能な携帯型ゲーム機などに適用することができる。
The proximity sensor 7 may detect not only the closed state and the open state of the mobile phone 1 but also several states including the state at the intermediate position. Further, the relative distance between the
The proximity sensor 7 can be applied to all electronic devices configured by connecting two machine bodies so as to be openable and closable. For example, the proximity sensor 7 can be applied to a notebook PC or a foldable portable game machine.
図面中、1は携帯電話機(電子機器)、2は表示筐体(第1の機体)、3は操作筐体(第2の機体)、7は接近センサ、8、14はコア、9は励磁コイル(一次コイル)、10は高周波電源(電流供給手段)、11は検出コイル(二次コイル)、12、17はケース(コア)、15は増幅器(増幅回路)、16はコンデンサを示す。 In the drawings, 1 is a mobile phone (electronic device), 2 is a display housing (first airframe), 3 is an operation housing (second airframe), 7 is an proximity sensor, 8 and 14 are cores, and 9 is excitation. A coil (primary coil), 10 is a high-frequency power source (current supply means), 11 is a detection coil (secondary coil), 12 and 17 are cases (cores), 15 is an amplifier (amplifier circuit), and 16 is a capacitor.
Claims (7)
前記一次コイルに時間の経過とともに大きさが大小変化する電流を供給する電流供給手段と、
前記一次コイルに対し相対的に位置を変更可能に配置される二次コイルとを備え、
前記二次コイルの誘導起電力の大きさにより前記一次コイルと二次コイルとの遠近を検出することを特徴とする接近センサ。 A primary coil;
Current supply means for supplying the primary coil with a current that changes in size over time;
A secondary coil disposed so that its position can be changed relative to the primary coil,
A proximity sensor for detecting the distance between the primary coil and the secondary coil based on the magnitude of the induced electromotive force of the secondary coil.
請求項1ないし6の何れかに記載の接近センサの前記一次コイル及び二次コイルを、前記第1の機体及び第2の機体に夫々設けてなることを特徴とする電子機器。
In an electronic apparatus comprising a first airframe and a second airframe connected to the first airframe so as to be openable and closable,
An electronic apparatus comprising the first coil and the second coil of the proximity sensor according to any one of claims 1 to 6 provided in the first machine body and the second machine body, respectively.
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