JP2008510224A - 誘導充電を利用した不活性化器 - Google Patents

Abstract

誘導充電技術を利用した不活性化器の方法および装置について記載されている。
【選択図】図1

Description

電子物品監視(EAS)システムは、監視領域から許可を得ていない物の移動を防止するように設計されている。典型的なEASシステムでは、モニター・システムと１つまたは複数のセキュリティ・タグとから構成されている。このモニター・システムは、監視領域へのアクセス・ポイントにおいて問合せ領域を作り出すことができるようになっている。セキュリティ・タグは衣料品のような物に固定されるようになっている。もし、タグが固定された物が、この問合せ領域に入ってきた場合に、当該監視領域からタグが固定された許可を得ていない物が移動されようとしていることを知らせる、警報が発せられるようになっている。

顧客がチェックアウト・カウンターで支払いのために物品を差し出すと、チェックアウトの店員がセキュリティ・タグをその物品から取りはずすか、不活性化器を使用することにより、そのセキュリティ・タグを不活性化する。後者の場合、不活性化器を改良することによって不活性化作業を容易にすることができ、顧客にとっても店員にとっても便利になる。そのようなことから、EASシステムにおける不活性化技術を改良することについてのニーズが存在している。

実施例として扱っている主題については、特に明細書の結論部分において記載するとともに、明確にクレームされている。しかしながら、目的、特徴点および利点とともに、その構成および操作方法の両者を示す実施例は、添付する図を見ることによって、そして以下の詳細な説明を参照することによってよく理解できるものである。

発明の詳細な説明
ここには、実施例を深く理解してもらうために、多くの詳細情報が説明されている。しかしながら、これらの実施例は、これらの詳細情報が無くとも実施できるものであるということは当業者であれば理解できることである。他の例においては、実施例を不明確なものとならないようにするために、公知の方法、手順、コンポーネント、および回路については詳細には説明していない。

ここで開示された特定の構造上のまたは機能上の詳細は、代表的なものであって、実施例の範囲を限定するためのものではないということが理解されるであろう。

当該明細書において、「一つの実施例」、「実施例」と記載されているものは、実施例に関連する特定の特徴、構造、あるいは特性は、少なくとも一つの実施例に包含されるものであることを意味するものであるということを理解しておくことは重要である。本明細書のいろいろな場所に記載されている「一つの実施例における」という句の全てが、必ずしも同じ実施例について言及しているものであると考える必要はない。

実施例はEASシステムの不活性化器を対象としたものである。この不活性化器は、EASシステムのセキュリティ・タグを不活性化するために使用することができる。このセキュリティ・タグは、例えば、ハードまたはソフトな外部シェルの中に収納されたEASマーカから構成されている。不活性化器は不活性化フィールドを作り出すようになっている。このマーカは、マーカを不活性化するために不活性化フィールドを通過させることができるようになっている。一旦不活性化されると、EASセキュリティ・タグは警報装置を作動させることなく問い合わせ領域を通過することができるようになる。

セキュリティ・タグに使用するマーカの一つの例として、磁気―機械式マーカがある。磁気―機械式マーカは二つのコンポーネントを有している。第一のコンポーネントは、磁気―機械的共振現象を示すものであって、高透磁率材料の一つ又は複数のストリップから作られた共振器である。そして、第二のコンポーネントは、硬い磁気材料の一つ又は複数のストリップから作られたバイアス要素である。バイアス要素の状態によってマーカの作動周波数が設定される。活性なマーカは磁化され、EAS検出システムの検出範囲にある作動周波数に設定するためのバイアス要素を有している。マーカの不活性化はバイアス要素の脱磁によって、マーカの作動周波数をEAS検出システムの検出範囲外にシフトすることによって達成される。バイアス要素を脱磁するための技術は、通常、徐々にゼロに近い点にまでその強度を弱めるようにして交流磁気フィールドを適用する方法が使われる。バイアス要素を効率よく脱磁するためには、強度を低下させる前に、バイアス要素材料の保磁力に打ち勝つように、磁気フィールドを充分強くして適用することが必要になる。

この徐々に強度が低下する交流磁気フィールド作り出すための技術の一つとして、インダクタ-キャパシタ(LC)共振タンク回路がある。不活性化キャパシタは不活性化サイクルを開始する前に充電させるようにしても良い。不活性化サイクルを開始する際に、スイッチによって充電されたキャパシタを不活性化コイルに接続させる。このコイルは誘導コイルなので、充電された不活性化キャパシタと共に、共振タンク回路を形成する。コイルの巻き線中の抵抗、スイッチと不活性化キャパシタの実効直列抵抗(ESR)、および回路中のその他の損失は、LC共振タンク回路の抵抗成分となる。もし、このタンク回路の抵抗が十分低いと、得られるLCR回路は減衰が低く、徐々に低下する交流電流が不活性化コイルを流れる。この電流は、不活性化領域に徐々に減衰していくAC磁気フィールドを作り出す不活性化コイルの巻き線を流れる。不活性化サイクルは、コイルを流れる電流と、不活性化磁気フィールドが相対的に低いレベルにまで減衰していく時に行われる。不活性化サイクルが完了した後、不活性化キャパシタは再充電される。一旦、不活性化キャパシタの再充電が完了すると、不活性化器は、別の不活性化サイクルのための準備が完了する。

不活性化キャパシタが再充電されている時は、不活性化器を他のマーカーを不活性化させるために使用することはできない。従って、特に、短い時間に多くの商品の不活性化を行いたいと考えている顧客のように、不活性化を大量に行う場合には、この再充電時間を低減させることが望まれる。このような要求は、不活性化器に使用される電源の設計に影響を与えることになる。例えば、十分に充電された不活性化キャパシタの典型的なものの場合、約100マイクロファラド(μF)の静電容量を持ち、約500ボルト(V)まで充電される。キャパシタに蓄積されるエネルギーの大きさは、約12.5ジュールになる。不活性化を大量に行う場合には、キャパシタの再充電を250ミリ秒以下の時間で行う必要がある。この要求を満たすためには、この様な使い方をする電源として250ミリ秒の充電時間の間、平均50ワットの電力を供給することが必要になる。この電源に要求されるピーク電力は、キャパシタの電圧がほぼ0ボルトの時に必要になる突入電流(inrush current)のために、しばしば実質的に高いものになる。このような用途においては、電源には100ワットのピーク電力を供給できるものであることが要求される。ピーク電力の要求が比較的高いものであったとしても、平均電力の要求は実質的には低い。例えば、不活性化器は平均して、1秒間に1回だけの不活性化サイクルを行うことができるものであることが要求される。12.5ジュールの不活性化エネルギを必要とする不活性化器では、要求される平均電力は12.5ワットあるいは要求されるピーク電力の1/8である。

不活性化キャパシタを充電するための従来技術は、多くの理由から満足なものではなかった。例えば、不活性化キャパシタは、再充電の時間に関する要求を満たすために、キャパシタへ高いピーク電力を供給することができる容量を持ったDC電源から直接充電されていた。しかしながら、このようなアプローチは、電源のサイズおよびコストを増大させていた。別の例として、バルク・キャパシタを使うこともできる。バルク・キャパシタは不活性化キャパシタの電圧よりも高い電圧に充電された状態を維持することができる。再充電の時間の間、スイッチがオンされ、電流を制限するための抵抗器を通って不活性化キャパシタへバルク・キャパシタから電流が流れる。電流を制限するための抵抗器の抵抗値はキャパシタの再充電中のピーク電流を制限するために設定される。もし、バルク・キャパシタと共振キャパシタとの間にスイッチを設けないとすると、電流を制限する抵抗器は、不活性化サイクルが行われている間であって、不活性化キャパシタがバルク・キャパシタに対して負にバイアスされている時に、電源出力の整流器を通じて流れる電流を制限するためにサイジングしなければならなくなる。

電流を制限する抵抗器と共にバルク・キャパシタを使用することによって、電源のピーク電力に対する要求を低減させることができるが、いくつかの不利な点も残る。例えば、バルク・キャパシタを使用することによって、不活性化キャパシタを再充電する速度を遅くしてしまうことになる。この速度は、不活性化キャパシタの電圧がバルク・キャパシタの電圧に近づいてきた、再充電の終わりにおいて、特に遅くなる。再充電の速度は、不活性化キャパシタの電圧よりも実質的に高い電圧にバルク・キャパシタの電圧を上げるか、スイッチと電源整流器および電流を制限する抵抗器を流れる定格電流を増加させることによって改善させることができる。しかし、このことはコンポーネントのコストを増大させることになる。別の例では、バルク・キャパシタを利用する従来技術はあまり有効でない。再充電の間、電流を制限する抵抗器は相当な量の電力を消費する。このことは、不活性化器の効率を低減させ、電源の平均電力を増大させることになる。更に、別の例では、電流を制限する抵抗器は通常ヒート・シンクを必要とし、このことが不活性化器のコストを更に増大させることになる。

本発明の実施例では、電力線などのAC電源、あるいはDC電源またはバルク・キャパシタから不活性化回路にエネルギを移送するために、誘導充電の技術を取りいれることによって、これらの、そしてその他の問題を解決することができる。この誘導充電は、抵抗器やトランジスタのような消散的な電流制限制御要素を必要とすることなく、迅速に充電を行ことができるようになる。本発明にかかるいくつかの実施例では、電流を制限する抵抗器やその他の電流制限レギュレータの抵抗損失を生じさせることなく、入力電流を制限するために不活性化アンテナの誘導リアクタンスを利用するようになっている。

いくつかの実施例においては、誘導充電によって不活性化アンテナにエネルギが蓄積される。このエネルギは、その後、不活性化キャパシタへ移送され、不活性化キャパシタを再充電するための高電圧電源の必要性を低減させるものである。一方、従来技術の不活性化器は、不活性化サイクルを開始する前に、不活性化に必要となるエネルギを持った不活性化キャパシタを充電することに焦点をあてたものである。

本発明の実施例では、少なくとも二つの入力電源を使うことができる。例えば、ある実施例では、バルク・キャパシタやバッテリ等の直流(DC)電源を使用することができる。また、ある実施例では小売店、家庭、あるいは事務所に引き込まれた電力線による交流(AC)電源を使用することができる。

交流電源を利用する場合、充電スイッチをオフ状態にするタイミングに関する使い方に少なくとも二つの実施方法がある。第一の方法は、充電スイッチをオフ状態にするためにゼロ電圧スイッチングの方法を使用するものである。第二の方法は、充電スイッチをオフ状態にするためにゼロ電圧スイッチングの方法を使用するものではなく、これを上手く処理するために別のタイミング・メカニズムを利用するものである。

ある実施例においては、エネルギ移送に関して少なくとも二つの実現可能な方法を採用することができる。第一の方法は、一つのサイクルで必要な全てのエネルギを不活性化回路に移送するものである。第二の方法は、複数のサイクルにわたってエネルギを不活性化回路に移送するものである。

ある実施例においては、特定の不活性化エンベロープを形成するための放電/再充電のタイミングに関して少なくとも二つの実現可能な方法を採用することができる。第一の方法は、LCR回路の自然減衰に従って減衰させるようにして不活性化エンベロープを形成させるものである。第二の方法は、不活性化サイクル中に一回またはは複数回不活性化スイッチをオフ状態にし、そして一回または複数回の再充電サイクルによって不活性化回路の再充電を実行し、LCR回路の自然減衰を中断させることによって、不活性化エンベロープを修正するようにする方法である。この方法によってLCR回路の減衰速度を減少させることが可能になる。

図を詳細に参照するにあたり、同種の部品には同じ引用番号を付していることを付記しておく。図1は、一つの実施例に係るものであって、直流電源(DC)を有する不活性化器を示したものである。図1は、不活性化器100を示したものである。不活性化器100は、多くの異なった要素(部品)から構成されている。ここに示した要素以外の要素を不活性化器100に追加したり、あるいは図1に示す代表的な要素を他の要素で置き換えることも可能であり、これらもまた本実施例の範囲に入るものであることを理解すべきである。本実施例は、ここで示したものに限定されるものではない。

一つの実施例として、不活性化器100は不活性化サイクルと充電サイクルを有する。不活性化サイクル中、不活性化器100はEASマーカーを不活性化するために使用される。充電サイクルにおいては、不活性化器100が次の不活性化サイクルに先立ち充電される。充電サイクルは、不活性化サイクルの前であればいつ行ってもよいが、以下に詳細に説明するように、不活性化キャパシタ114を不活性化サイクルの直前に充電するように不活性化制御器106を設定するようにした方が有利である。

一つの実施例では、バルク・キャパシタのセット104のような直流電源を不活性化器100の電源として使用することができる。バルク・キャパシタ104は直流電圧によって充電することができる。比較的大きなキャパシタンスを持つバルク・キャパシタ104を使用することによって、不活性化時のピーク電圧ではなく、平均電力に対して電力供給することになるため、電力供給装置の定格を下げることが可能になる。

一つの実施例では、不活性化回路102は電源104に接続される。不活性化回路102は、充電サイクル中電源104を使用して、不活性化キャパシタ114を誘導的に充電できるように設定されている。そして、不活性化回路102は、不活性化サイクル中、セキュリティ・タグを不活性化するために不活性化エンベロープを持った磁気フィールドを発生させる。

一つの実施例では、不活性化回路102には、充電スイッチ108と不活性化スイッチ110に接続された不活性化制御器106が備えられている。充電スイッチ108は、電源104と不活性化アンテナ112の間に接続される。不活性化アンテナ112は、不活性化キャパシタ114に対して並列に接続される。フライバック・ダイオード116は、不活性化アンテナ112と不活性化キャパシタ114の間に接続され、かつ不活性化スイッチ110に対して並列に接続される。

一つの実施例として、充電スイッチ108と不活性化スイッチ110は多くの異なったタイプの半導体で実現することができる。１つの実施例として、例えば、充電スイッチ108はサイリスタ(Silicon Controlled Rectifier: SCR:シリコン制御整流器)、バイポーラ・トランジスタ、絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ(IGBT)、直列のダイオードを備えた金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)、リレイなどを使用することによって実行される。一つの実施例として、例えば、不活性化スイッチ110はトライアック(Triac)、並列逆転SCRs(parallel inverted SCR)、IGBT、MOSFET、リレイなどを使用することによって実行される。実施例としては、これらに限定されるものではない。

一つの実施例として、不活性化制御器106は充電サイクルを開始するために充電スイッチ108をオン状態にすることができるようになっている。充電スイッチ108をオン状態にすることによって、電源104が不活性化アンテナ112を充電する。充電スイッチ108は、電流が所定のしきい値に達するまでオン状態に維持される。この所定のしきい値は、後で詳細に説明するように、与えられた実施条件に従って変化するものである。充電スイッチ108をオフ状態にすることによって、不活性化アンテナ112は蓄積したエネルギーを不活性化キャパシタ114へ送出する。充電スイッチ108をオフ状態にすることによって、不活性化アンテナ112の電圧は反転され、フライバック・ダイオード116へバイアスがかけられる。フライバック・ダイオード116にバイアスがかけられると、不活性化アンテナ112に蓄積されたエネルギーは不活性化キャパシタ114へ流れるようになる。不活性化アンテナ112に蓄積されたエネルギーは、不活性化アンテナ112の電流がほぼゼロになるまで不活性化キャパシタ114へ流れ続け、不活性化アンテナ112の電流がほぼゼロになるとフライバック・ダイオード116はオフ状態になる。

充電サイクルをもう少し詳細に説明すると、充電スイッチ108がオン状態にされると、電流は充電スイッチ108を通って不活性化アンテナ112に流れ始める。 もし、充電期間中に電源電圧が一定の値に保持されるならば、インダクター内へ流れる電流の充電速度は、以下の式(1)に示すように、電源電圧とアンテナのインダクタンスの関数として変化する。

式１

インダクターに蓄積されるエネルギーは、以下に示す式(2)によって与えられる。

式２

不活性化制御器106は、不活性化回路102へ十分なエネルギーを供給できるレベルにまで電流が達すると、充電スイッチ108をオフ状態にするように設計されている。充電スイッチ108がオフ状態になると、不活性化アンテナ112の電圧は直ちに反転し、不活性化回路102のフライバック・ダイオード116にはバイアスがかけられる。これによって、不活性化アンテナ112のインダクタンスに蓄えられたエネルギは、不活性化キャパシタ114へ流れ始める。バイアスがかけられたフライバック・ダイオード116と共に、不活性化アンテナ112のインダクタンスと不活性化キャパシタ114のキャパシタは共振タンク回路を形成する。不活性化アンテナ11の直列抵抗の損失、フライバック・ダイオード116の損失、および不活性化キャパシタ114のESR(実効直列抵抗)が無視しうる程度であると仮定すると、不活性化アンテナ112のインダクタンスに蓄積されるエネルギのほとんど、あるいは全てが不活性化キャパシタ114へ移送される。不活性化キャパシタ114の電圧の値は以下に示す式(3)によって表すことができる。

式３

不活性化アンテナ112へ流れる電流がほぼゼロにまで低下すると、フライバック・ダイオード116がオフ状態になる。これによって誘導充電サイクルが完了する。

一つの実施例として、EASラベルまたはマーカーの不活性化のために必要となるエネルギの全てが一回の充電サイクルで不活性化キャパシタ114へ移送するこができる。別の実施例では、EASラベルまたはマーカーの不活性化のために必要となる十分なエネルギ量を二回またはそれ以上の充電サイクルで移送するようにすることもできる。実施例としては、ここで説明したものに限定されるわけではない。

一つの実施例として、不活性化制御器106は、不活性化サイクルを開始するために不活性化スイッチ110をオン状態にすることができる。不活性化スイッチ110とフライバック・ダイオード116並びに不活性化アンテナ112と不活性化キャパシタ114によって共振タンク回路を形成する。もし不活性化アンテナ112とフライバック・ダイオード116の抵抗、および不活性化キャパシタ114と不活性化スイッチ110のESR(実効直列抵抗)を結合したものが、十分ちいさいものに設定されているならば、共振タンク回路は低減衰の状態で振動し、不活性化アンテナ112を流れる減衰電流を形成することになる。この減衰電流は、不活性化アンテナ112に不活性化エンベロープに対応した減衰磁気フィールドを形成させるようになる。

図2は、一つの実施例に係るものであって、直流電源を有する系の、不活性化アンテナに流れる電流波形のグラフを示したものである。図2は、図1に関連して説明したように、不活性化アンテナ112を流れる電流波形を示したものである。充電スイッチ108がオン状態になると、不活性化アンテナ112を流れる誘導充電電流が立ち上がる。不活性化アンテナ112を流れる電流が適切な値に達すると充電スイッチ108がオフ状態になる。この適切な値の例として、4mHのインダクタンスであって、蓄積エネルギが12.5ジュールの場合、約79アンペアである。これによって、不活性化アンテナ112を流れる電流がフライバック・ダイオード116にバイアスをかけるようになる。そして、誘導電流が不活性化キャパシタ114へと放電されるようになる。少しの時間の後、不活性化アンテナ112を流れるこの誘導放電電流はほぼゼロのレベルまで低下する。充電スイッチ108をオフ状態にした少し後に、不活性化スイッチ110がオン状態にされる。この場合、例えば、不活性化スイッチ110は約11ミリ秒(ms)後にオン状態にされ、そして不活性化キャパシタ114に蓄積されたエネルギは、不活性化スイッチ110と不活性化アンテナ112と共にRLCタンク回路を形成することになるフライバック・ダイオード116を通って放電される。このタンク回路を流れる電流は図2に示すように共振減衰電流を形成することになる。

この実施例では不活性化アンテナ112に蓄えられたエネルギの全てが不活性化スイッチ110をオフ状態にする前に消散しているようになっているが、別の実施例では次の充電サイクル前に全てまたは一部のエネルギをRLC回路内で減衰させるようにすることもできる。更に別の実施例では、減衰サイクルの間に減衰スイッチをオフ状態にすることによって減衰波形に遅れを生じさせたり休止させたりすることもできる。また、別の実施例では、減衰エンベロープのゆっくりした効果的な遅れを生じさせるために、減衰サイクルの間に共振タンク回路を部分的に充電するようにすることもできる。

図3は、一つの実施例に係るものであって、直流電源を有する系の、不活性化アンテナにおけるタイミング波形のグラフを示したものである。図3は、不活性化制御器106から出されるタイミング波形を示したものである。図3に示すように、第一のパルスは、充電スイッチ108をオン状態にするためのものである。第二のパルスは、不活性化スイッチ110をオン状態にするためのものであり、不活性化キャパシタ114内のエネルギを不活性化アンテナ112を通して減衰放出させる。

図4は、一つの実施例に係るものであって、直流電源を有する系の、不活性化キャパシタとバルク・キャパシタのセットにおける電圧波形のグラフを示したものである。図4は、不活性化キャパシタ114の電圧とバルク・キャパシタ104の電圧を示したものである。不活性化アンテナ112を充電した後、不活性化制御器106は充電スイッチ108をオフ状態にすることができる。不活性化アンテナ112に蓄積されたエネルギは、不活性化アンテナ112から不活性化キャパシタ114に直ぐに移送される。この例における不活性化キャパシタ114は約1msの間に約490ボルトまで充電される。

図4はバルク・キャパシタ104の電圧波形をも示している。不活性化アンテナ112に流れる電流が立ち上がる間、バルク・キャパシタ104の電圧は低下する。この間、バルク・キャパシタ104の電圧は300ボルトから約230ボルトまで低下する。バルク・キャパシタ104のキャパシタンスの値が大きければ、電圧の低下は小さくなる。更に、並列に配置されたバルク・キャパシタ104の数が多ければ、個々のキャパシタに流れる充電パルス電流は小さくなる。実施例としては、ここに説明したものに限定されるものではない。

前に述べた実施例では、不活性化アンテナ112に充電されたエネルギの全てが不活性化キャパシタ114に移送された後、不活性化アンテナ112に流れる電流がほぼゼロにまで低下するとき、ある時間がかかる。不活性化スイッチ110がオン状態になる前や不活性化サイクルの初期段階におけるこのような中断は、不活性化回路102を充電するために一回の充電サイクルだけ行われるような場合には、不必要なものである。以下の図は、充電スイッチ108がオフ状態に成った後であって、誘導放電電流がほぼゼロにまで低下する前の段階における、不活性化スイッチ110がオン状態にあるときの別の実施例の波形を示したものである。この場合、連続する減衰電流波形が現れる。

図5-7は、連続した減衰電流を提供するように設定された不活性化制御器106を作動させたときの、不活性化アンテナの電流波形、充電スイッチ108および不活性化スイッチ110の制御波形、および不活性化キャパシタ114とバルク・キャパシタ104の電圧を示したものである。特に、図5は、一つの実施例に係るものであって、連続的な減衰電流波形を有する系の、不活性化アンテナを流れる電流波形のグラフを示したものである。図6は、一つの実施例に係るものであって、連続的な減衰電流波形を有する系の、不活性化アンテナにおけるタイミング波形のグラフを示したものである。

図7は、一つの実施例に係るものであって、連続的な減衰電流波形を有する系の、不活性化キャパシタとバルク・キャパシタのセットにおける電圧波形のグラフを示したものである。実施例としては、ここに説明したものに限定されるものではない。

図8は、一つの実施例に係るものであって、AC電源を使用した系の不活性化器を示したものである。図8は、誘導充電回路を電力線のようなAC電源に接続した実施例を示したものである。特に、図8には、不活性化器800を示してある。不活性化器800は、多くの異なった要素から成り立っている。これ以外の別の要素を不活性化器800に加えることもできるし、図8に示す代表的な要素を別の要素で置き換えることもでき、これらはこの実施例の範囲に入るものであるということを理解しておく必要がある。実施例としては、ここに説明したものに限定されるものではない。

一つの実施例として、不活性化器800は、図1に基づいて説明した不活性化器100と類似のものであっても良い。例えば、要素102, 108, 110, 112, 114, および116は対応する要素802, 808, 810, 812, 814,および816と類似のものであっても良い。しかし、不活性化器800は、図1で説明したDC電源のかわりにAC電源に接続されている。更に、不活性化制御器806は、AC電源804に関して、充電スイッチ808と不活性化スイッチ810を制御するために別の異なったタイミング波形を使用する。

作動する場合、AC電源804の一つまたはそれ以上の正のサイクル中に、不活性化制御器806は充電スイッチ808をオン状態にする。AC電源804の正のサイクル中であれば、どのタイミングにおいてでも充電スイッチ808をオン状態にしても良いが、一つの実施例として、AC電源804の正のゼロ交差において充電スイッチ808をオン状態にするようにしても良い。以下の図は、この実施例にかかる詳細波形を示したものである。

図9は、一つの実施例に係るものであって、交流(AC)電源を有する系の、不活性化アンテナに流れる電流波形のグラフを示したものである。図9は、連続的な減衰波形のためのタイミングとして正のライン交差(例えば、この場合には0
msである)に不活性化スイッチ810をオン状態にした場合の不活性化アンテナ812に流れる電流波形を示したものである。

図10は、一つの実施例に係るものであって、交流電源を有する系の、交流電源に対するタイミング波形のグラフを示したものである。図10は、正のライン交差時に充電スイッチ808をオン状態にするときのタイミング波形を示したものである。

図11は、一つの実施例に係るものであって、交流電源を有する系の、不活性化キャパシタにおける電圧波形のグラフを示したものである。図11は、一つの実施例として、交流電源804と不活性化キャパシタ814の電圧を示したものである。

一つの実施例として、不活性化アンテナ812のインダクタンスは、EASラベルまたはマーカーを適切に不活性化させるのに必要となるエネルギレベルまで、一回の充電サイクルでフルに充電される。これに類似した実施例として、不活性化アンテナ812を、連続した2回またはそれ以上の回数の充電サイクル中に部分的に充電し、各充電サイクルの最後に不活性化キャパシタ814へエネルギを流し込むようにすることもできる。一旦、不活性化キャパシタ814が不活性化のために必要な適切なレベルまで十分に充電されると、不活性化スイッチ810がオン状態にされ不活性化エネルギが不活性化アンテナ812を通して減衰放出される。

これらの実施例は、従来技術を使用した不活性化器に比べ、さまざまな利点を提供することができる。例えば、ある実施例では、エネルギを蓄積し、そしてエネルギを移送するために、回路中に不活性化コイルの誘導要素を使用している。このことによって、別の高価な誘導要素を使用しなくても、この不活性化回路を機能させることができるようになっている。別の例として、ある実施例では、不活性化キャパシタを再充電させるための高電圧供給装置の必要性を低減し、あるいはなくすることができる。このことは、不活性化器のコスト低減に結びつく。更に別の実施例では、不活性化キャパシタの作動電源が、交流電源または直流電源のいずれかに限定されるものではない。例えば、ある実施例では、米国の交流電力線で使用されているような200ボルト以下の電源電圧を利用して、約500ボルトの電圧で不活性化キャパシタを作動させることができるようになっている。また別の実施例では、一回または複数回の充電サイクルによって、不活性化サイクルの開始時点までに、不活性化回路へ効率的にかつ迅速にエネルギを移送することができるようになっている。この操作はほとんど瞬間的に行われるので、不活性化サイクルの開始時点までに、不活性化キャパシタは非常に早く再充電されるようになっている。このことによって、不活性化器が使用できなくなる再充電時間を低減させることが可能になる。放電時、不活性化キャパシタはアイドル状態にあるので、キャパシタの寿命を伸ばすことができるようになる。

これらの実施例について説明してきた技術的な特徴は、当業者であれば改良し、置き換えし、そして変更することが可能である。従って、添付される請求の範囲に記載された各請求項はこのような改良や変更などを全てカバーすることを意図したものであり、それらは本発明の技術的思想の範囲内に入るものであることを理解しておく必要がある。

図1は、一つの実施例に係るものであって、直流電源(DC)を有する不活性化器を示したものである。 図2は、一つの実施例に係るものであって、直流電源を有する系の、不活性化アンテナに流れる電流波形のグラフを示したものである。 図3は、一つの実施例に係るものであって、直流電源を有する系の、充電スイッチと不活性化スイッチを制御するための誘導不活性化制御回路におけるタイミング波形のグラフを示したものである。 図4は、一つの実施例に係るものであって、直流電源を有する系の、不活性化キャパシタとバルク・キャパシタのセットにおける電圧波形のグラフを示したものである。 図5は、一つの実施例に係るものであって、連続的な減衰電流波形を有する系の、不活性化アンテナを流れる電流波形のグラフを示したものである。 図6は、一つの実施例に係るものであって、連続的な減衰電流波形を有する系の、充電スイッチと不活性化スイッチを制御するための誘導不活性化制御回路におけるタイミング波形のグラフを示したものである。 図7は、一つの実施例に係るものであって、連続的な減衰電流波形を有する系の、不活性化キャパシタとバルク・キャパシタのセットにおける電圧波形のグラフを示したものである。 図8は、一つの実施例に係るものであって、交流電源(AC)を有する不活性化器を示したものである。 図9は、一つの実施例に係るものであって、交流電源を有する系の、不活性化アンテナに流れる電流波形のグラフを示したものである。 図10は、一つの実施例に係るものであって、交流電源を有する系の、充電スイッチと不活性化スイッチを制御するための不活性化制御回路におけるタイミング波形のグラフを示したものである。 図11は、一つの実施例に係るものであって、交流電源を有する系の、不活性化キャパシタにおける電圧波形のグラフを示したものである。 図12は、一つの実施例に係るものであって、交流電源とゼロ電圧スイッチングを有する系の、不活性化アンテナに流れる電流波形のグラフを示したものである。 図13は、一つの実施例に係るものであって、ゼロ電圧スイッチングを有する系の、充電スイッチと不活性化スイッチを制御するための不活性化制御回路におけるタイミング波形のグラフを示したものである。 図14は、一つの実施例に係るものであって、ゼロ電圧スイッチングを有する系の、交流電源と不活性化キャパシタにおける電圧波形のグラフを示したものである。

Claims (41)

1. 電源と、
   当該電源に接続された不活性化回路からなり、
   当該不活性化回路では充電サイクル中に当該電源を使用して不活性化アンテナを誘導充電し、そして
   当該不活性化回路は不活性化サイクル中にセキュリティ・タグを不活性化するために、不活性化エンベロープを有する磁気フィールドを発生させることを特徴とする装置。
2. 請求項1に記載された装置であって、前記不活性化回路は、
   充電スイッチと不活性化スイッチとに接続された不活性化制御器とを備え、
   当該充電スイッチは、前記電源と前記不活性化アンテナの間に接続され、
   当該不活性化アンテナは、不活性化キャパシタに並列に接続され、そして
   フライバック・ダイオードは、当該不活性化アンテナと当該不活性化キャパシタの間であって、当該不活性化スイッチに並列に接続されている
   ことを特徴とする装置。
3. 請求項2に記載された装置であって、
   前記不活性化制御器は、前記充電サイクルを開始させ、前記電源によって前記不活性化アンテナを充電するために前記充電スイッチをオン状態にし、そして
   前記不活性化制御器は、前記不活性化アンテナから前記不活性化キャパシタにエネルギを移送させるために前記充電スイッチをオフ状態にする
   ことを特徴とする装置
4. 請求項3に記載された装置であって、
   電流値が所定の閾値に到達するまで前記充電スイッチがオン状態を維持することを特徴とする装置。
5. 請求項3に記載された装置であって、
   前記不活性化制御器は、前記不活性化アンテナの電圧を反転させるとともに前記フライバック・ダイオードにバイアスをかけるために前記充電スイッチをオフ状態し、前記フライバック・ダイオードにかけられたバイアスによって、前記不活性化アンテナに蓄積されたエネルギを前記不活性化キャパシタに流すようにした
   ことを特徴とする装置。
6. 請求項5に記載された装置であって、
   前記不活性化アンテナに流れる電流がほぼゼロになり、前記フライバック・ダイオードがオフ状態になるまで、前記不活性化アンテナに蓄積されたエネルギが前記不活性化キャパシタに流れるようにした
   ことを特徴とする装置。
7. 請求項5に記載された装置であって、
   前記不活性化制御器は、不活性化サイクルを開始するために前記不活性化スイッチをオン状態にし、
   前記不活性化スイッチと前記フライバック・ダイオードは前記不活性化アンテナと前記不活性化キャパシタと共に共振回路を形成し、
   当該共振回路が、前記不活性化アンテナを流れる減衰電流を形成するように、低減衰共振の状態で振動し、
   前記減衰電流が、前記不活性化アンテナに前記不活性化エンベロープを持った減衰磁気フィールドを形成させるようにした
   ことを特徴とする装置。
8. 請求項1に記載された装置であって、
   前記電源が直流電源であることを特徴とする装置。
9. 請求項8に記載された装置であって、
   前記直流電源が複数のバルク・キャパシタから構成されていることを特徴とする装置。
10. 請求項1に記載された装置であって、
    前記電源が交流電源であることを特徴とする装置。
11. 請求項1に記載された装置であって、
    前記不活性化回路が、各不活性化サイクルに先立つ複数の充電サイクル中に、前記電源を使用して前記不活性化キャパシタを誘導充電するように配置されている
    ことを特徴とする装置。
12. 請求項7に記載された装置であって、前記不活性化制御器が、前記不活性化サイクルを終わらせるために前記不活性化スイッチをオフ状態にすることを特徴とする装置。
13. 請求項12に記載された装置であって、
    前記不活性化アンテナに蓄積されたエネルギの全てが消散したときに、前記不活性化制御器が前記不活性化スイッチをオフ状態にすることを特徴とする装置。
14. 請求項12に記載された装置であって、
    前記不活性化アンテナに蓄積されたエネルギの一部が消散したときに、前記不活性化制御器が前記不活性化スイッチをオフ状態にすることを特徴とする装置。
15. 請求項12に記載された装置であって、
    ゆっくりした減衰速度で前記不活性化エンベロープを形成するようにするために、前記不活性化制御器が部分的な充電サイクルと部分的な不活性化サイクルとを切り替えるようにしたことを特徴とする装置。
16. 請求項5に記載された装置であって、
    前記充電スイッチがオフ状態にされ、前記不活性化アンテナに蓄積されたエネルギの全てが前記不活性化キャパシタへ流れた後に、前記不活性化サイクルを開始させるために、前記不活性化制御器が前記不活性化スイッチをオン状態にすることを特徴とする装置。
17. 請求項5に記載された装置であって、
    前記充電スイッチがオフ状態にされた後、前記不活性化制御器が前記不活性化サイクルを開始するために前記不活性化スイッチをオン状態にし、
    前記不活性化アンテナに蓄積されたエネルギのある部分を前記不活性化キャパシタに流し、
    前記不活性化アンテナと前記不活性化キャパシタと共に前記不活性化スイッチと前記フライバック・ダイオードが共振回路を形成し、
    当該共振回路によって前記不活性化アンテナを流れる減衰電流を形成する低減衰振動を生じさせ、
    当該減衰電流が前記不活性化アンテナに不活性化エンベロープを有する連続減衰磁気フィールドを形成させる
    ことを特徴とする装置。
18. 請求項3に記載された装置であって、
    前記電源が交流電源であり、
    前記交流電源の一つまたは二以上の正のサイクル中に、前記不活性化制御器が前記充電スイッチをオン状態にする
    ことを特徴とする装置。
19. 請求項3に記載された装置であって、
    前記電源が交流電源であり、
    前記交流電源の正のゼロ交差中に、前記不活性化制御器が前記充電スイッチをオン状態にする
    ことを特徴とする装置。
20. 請求項3に記載された装置であって、
    前記電源が交流電源であり、
    前記交流電源の電圧が正の間であって、前記交流電源の正のゼロ交差の少し後に、前記不活性化制御器が前記充電スイッチをオン状態にする
    ことを特徴とする装置。
21. 請求項3に記載された装置であって、
    前記電源が交流電源であり、
    前記交流電源の負のゼロ交差中に、前記不活性化制御器が前記充電スイッチをオフ状態にする
    ことを特徴とする装置。
22. 請求項2に記載された装置であって、
    前記充電スイッチがサイリスタ(シリコン制御整流器)、バイポーラ・トランジスタ、絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ、直列のダイオードを備えた金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ、リレイのいずれか一つからなる
    ことを特徴とする装置。
23. 請求項2に記載された装置であって、
    前記不活性化スイッチはトライアック、並列逆転シリコン制御整流器、絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ、リレイのいずれか一つからなる
    ことを特徴とする装置。
24. 請求項2に記載された装置であって、
    前記不活性化アンテナと前記不活性化キャパシタがインダクタ-キャパシタ共振タンク回路を形成するように配置されていることを特徴とする装置。
25. セキュリティ・タグと、
    不活性化器を備え、
    当該不活性化器が不活性化回路に接続された電源を有し、
    当該不活性化回路は、充電サイクル中に当該電源を使用して不活性化アンテナを誘導充電し、不活性化サイクル中に当該セキュリティ・タグを不活性化するために不活性化エンベロープを有する磁気フィールドを発生させる
    ことを特徴とするシステム。
26. 請求項25に記載されたシステムであって、
    前記不活性化回路は、不活性化スイッチと充電スイッチに接続された不活性化制御器を備え、
    当該充電スイッチは前記電源と前記不活性化アンテナの間に接続され、
    前記不活性化アンテナは不活性化キャパシタに並列に接続され、
    フライバック・ダイオードは、前記不活性化アンテナと当該不活性化キャパシタの間であって、当該不活性化スイッチとは並列に接続されている
    ことを特徴とするシステム。
27. 請求項25に記載されたシステムであって、
    前記不活性化制御器は前記充電サイクルを開始するために前記充電スイッチをオン状態にして、前記電源によって前記不活性化アンテナを充電し、
    前記不活性化制御器は前記不活性化アンテナに蓄積されたエネルギを前記不活性化キャパシタに移送させるために前記充電スイッチをオフ状態にする
    ことを特徴とするシステム。
28. 請求項26に記載されたシステムであって、
    前記不活性化アンテナを流れる電流が所定の閾値に到達するまで、前記充電スイッチがオン状態を維持する
    ことを特徴とするシステム。
29. 請求項26に記載されたシステムであって、
    前記不活性化制御器は、前記不活性化アンテナの電圧を反転させるとともに前記フライバック・ダイオードにバイアスをかけるために前記充電スイッチをオフ状態し、前記フライバック・ダイオードにかけられたバイアスによって、前記不活性化アンテナに蓄積されたエネルギを前記不活性化キャパシタに流すようにした
    ことを特徴とするシステム。
30. 請求項28に記載されたシステムであって、
    前記不活性化アンテナに流れる電流がほぼゼロになり、前記フライバック・ダイオードがオフ状態になるまで、前記不活性化アンテナに蓄積されたエネルギが前記不活性化キャパシタに流れるようにした
    ことを特徴とするシステム。
31. 請求項28に記載されたシステムであって、
    前記不活性化制御器は、不活性化サイクルを開始するために前記不活性化スイッチをオン状態にし、
    前記不活性化スイッチと前記フライバック・ダイオードは前記不活性化アンテナと前記不活性化キャパシタと共に共振回路を形成し、
    当該共振回路が、前記不活性化アンテナを流れる減衰電流を形成するように、低減衰共振の状態で振動し、
    前記減衰電流が、前記不活性化アンテナに不活性化エンベロープを持った減衰磁気フィールドを形成させるようにした
    ことを特徴とするシステム。
32. 請求項25に記載されたシステムであって、
    前記電源が直流電源であることを特徴とするシステム。
33. 請求項31に記載されたシステムであって、
    前記直流電源が複数のバルク・キャパシタから構成されていることを特徴とするシステム。
34. 請求項25に記載されたシステムであって、
    前記電源が交流電源であることを特徴とするシステム。
35. 請求項25に記載されたシステムであって、
    前記充電スイッチがサイリスタ(シリコン制御整流器)、バイポーラ・トランジスタ、絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ、直列のダイオードを備えた金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ、リレイのいずれか一つからなる
    ことを特徴とするシステム。
36. 請求項25に記載されたシステムであって、
    前記不活性化スイッチはトライアック、並列逆転シリコン制御整流器、絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ、リレイのいずれか一つからなる
    ことを特徴とするシステム。
37. 請求項25に記載されたシステムであって、
    前記不活性化アンテナと前記不活性化キャパシタがインダクタ-キャパシタ共振タンク回路を形成するように配置されていることを特徴とするシステム。
38. 不活性化器においてマーカーを不活性化するための信号を受け取るステップと、
    当該不活性化器の充電サイクル中に、電源から不活性化アンテナに充電するステップと、
    当該不活性化器の不活性化サイクル中に、当該マーカーを不活性化するために不活性化フィールドを作り出すステップから成り、
    当該不活性化フィールドは当該マーカーを不活性化するために不活性化エンベロープを持った磁気フィールドを発生させることである
    ことを特徴とする方法。
39. 請求項38に記載された方法であって、
    前記充電するステップは、前記電源と前記不活性化アンテナに接続された充電スイッチをオン状態にすると共に、前記不活性化アンテナを充電するステップと、
    前記不活性化アンテナに蓄積されたエネルギを不活性化キャパシタに移送するために前記充電スイッチをオフ状態にするステップを更に備えている
    ことを特徴とする方法。
40. 請求項39に記載された方法であって、
    前記不活性化フィールドを作り出すステップは、前記不活性化キャパシタから前記不活性化アンテナに電流を送るために、不活性化スイッチをオン状態りにするステップと、
    前記不活性化エンベロープを形成するように前記不活性化アンテナに交流磁気フィールドを発生させるステップを更に備える
    ことを特徴とする方法。
41. 請求項40に記載された方法であって、
    前記充電スイッチと前記不活性化スイッチとを制御するために、不活性化制御器によって制御信号を発生させるステップを更に備えている
    ことを特徴とする方法。

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