JP2016046791A - Transmission device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マイクロコンピュータユニットを含む同一構成の送信機を複数個、一定の3次元配列で近接配置してなる送信装置におけるノイズ遮断技術に関する。 The present invention relates to a noise blocking technique in a transmission apparatus in which a plurality of transmitters having the same configuration including a microcomputer unit are arranged in close proximity in a fixed three-dimensional array.
従来より、港湾内の岸壁への船舶の接岸や船舶同士の接舷に際し、船体または岸壁の損傷防止を目的として、ゴムなどの弾性材料からなる略俵状の中空構造体に圧縮空気を封入した防舷材を岸壁と船舶との間または船舶同士の間に1つ以上介在させていた。そして、前述した防舷材は常に適正な空気圧が維持されていることが必要であることから、少なくとも空気圧を検出してその検出値を電波で外部へ送信可能な送信装置を防舷材内に設けて、前記電波を受信可能な受信装置を通じて当該防舷材の空気圧を離れた場所から管理するようにしていた(特許文献1参照)。 Conventionally, compressed water is sealed in a substantially bowl-shaped hollow structure made of an elastic material such as rubber for the purpose of preventing damage to the hull or quay when the ship berths on the quay in the harbor or between the ships. One or more fenders were interposed between the quay and the ship or between the ships. In addition, since the above-described fender must always maintain an appropriate air pressure, a transmission device capable of detecting at least the air pressure and transmitting the detected value to the outside by radio waves is provided in the fender. The air pressure of the fender is managed from a remote location through a receiving device capable of receiving the radio wave (see Patent Document 1).
ところで、前述した空気圧の検出値から船体の動揺量等をリアルタイムで監視・表示するには、検出値を2秒以下の間隔で更新する必要があるところ、前述した送信装置は電波法上の無線設備に該当し、電波の送信は所定の休止時間(例えば、搬送波周波数が315MHzであれば10秒以上)を隔てて行わなければならないという制約があった。 By the way, in order to monitor and display the amount of shaking of the hull in real time from the above-described detected air pressure value, it is necessary to update the detected value at intervals of 2 seconds or less. There is a restriction that radio waves must be transmitted at predetermined intervals (for example, 10 seconds or more if the carrier frequency is 315 MHz).
そこで、前述した送信装置をユニット化した送信機を複数個組み合わせた装置(以下、これも「送信装置」と呼ぶ。)を防舷材内に設け、各送信機における電波の送信タイミングを互いにずらすことにより、見かけ上、前記所定の休止時間より短い間隔で検出値の更新を可能とする提案がなされた(特許文献2参照)。 In view of this, a device (hereinafter also referred to as “transmitting device”) in which a plurality of transmitters in which the above-described transmitting devices are unitized is provided in the fender, and the transmission timing of radio waves in each transmitter is shifted from each other. Thus, a proposal has been made that the detection value can be updated at an interval shorter than the predetermined pause time (see Patent Document 2).
図1は前述した送信装置の一例を示すもので、ここでは8個のユニット化した送信機100(100a〜100h)が電波を透過する絶縁体からなるケース11に収容されて防舷材内に設置される。
FIG. 1 shows an example of the above-described transmission apparatus. Here, eight unitized transmitters 100 (100a to 100h) are housed in a
各送信機100(100a〜100h)は全て同一構成を備えており、図2乃至図4に示すように、電波を透過する絶縁体からなる略直方体の筐体130に送信機本体300が収容されて構成されている。
Each transmitter 100 (100a to 100h) has the same configuration, and as shown in FIGS. 2 to 4, the transmitter
送信機100の筐体130は、図2乃至図4に示すように、略直方体形状をなし、その長手方向の両端部にねじ止め用の突起部を有し、筐体本体131と蓋体132とから構成されている。図3、図4に示すように、筐体本体131の内部には送信機本体300を収納するための収納空間134が形成され、収納空間134の開口は蓋体132を筐体本体131にねじ141によって固定することにより閉鎖される。また、蓋体132には通気孔133が形成されており、筐体本体131に蓋体132を固定した状態においてもこの通気孔133を介して外部から収納空間134に空気が流通するようになっている。
As shown in FIGS. 2 to 4, the
図5乃至図7に示すように、送信機本体300は、略長方形をなす2枚のプリント配線基板351,352が所定間隔を開けて平行に配置されてなり、これらの間はRF用アンテナ450を構成する柱状接続導体354と連結用の第3プリント配線基板353などによって互いに固定されている。送信機本体300の長手方向の他端部には第1及び第2プリント配線基板351,351の幅方向に延びる中心軸を有するコイル状のRF用アンテナ(第1のアンテナ)450が形成されており、一端側にはセンサ部410及び電池420などを含む電子回路を構成する電子部品が搭載されている。連結用プリント配線基板353は2つのプリント配線基板351,352のそれぞれに半田付けされるとともに、その表面には図示しないシートコイル状のHF用アンテナ(第2のアンテナ)が形成されている。
As shown in FIG. 5 to FIG. 7, the transmitter
第1プリント配線基板351と第2プリント配線基板352は、これらの間に設けられ一方のプリント配線基板に対して他方のプリント配線基板を所定の間隔をあけて固定するとともに一方のプリント配線基板のプリント配線と他方のプリント配線基板のプリント配線とを導電接続する複数の柱状接続導体354によって連結されている。
The first printed
送信機本体300には図8に示す電子回路400が形成されている。すなわち、電子回路400は、圧力センサ410、電池420、MCU430、送受信回路440、RF用アンテナ450、HF用アンテナ460から構成されている。
The
圧力センサ410は、本体300の表面上に搭載され、防舷材(の空気室内)の空気圧を検出し、この検出結果をアナログ/ディジタル変換してMCU430に出力する。電池420は、接続導体によって送信機本体300に連結され、送信機本体300に形成されている電子回路400に電力を供給する。なお、圧力センサだけでなく、温度センサや湿度センサなどの様々な物理状態を検出可能なセンサを併せて設けて、これらのデータを出力するようにしても良いことはいうまでもない。
The
MCU430は1チップのマイクロコンピュータユニットであり、そのメモリには所定の動作プログラムとともに各送信機100a〜100h毎に異なる固有の識別情報が予め書き込まれている。MCU430は圧力センサ410による検出結果をディジタル値で受け取り、このディジタル値を含む第1のデータを生成して送受信回路440に出力する。また、MCU430は図示しない外部の無線設備から送信されるHF帯の電波に含まれる、前記第1のデータを無線送信するタイミングを各送信機100a〜100h間で調整するための第2のデータ、具体的には8個の各送信機100a〜100hにおける無線送信のタイミングが均等にずれた間隔毎、例えば1個の送信機における無線送信のタイミングが10秒毎であれば1.25秒それぞれずれた間隔毎となるように調整するための第2のデータを送受信回路440から受け取る。
The MCU 430 is a one-chip microcomputer unit, and unique identification information different for each of the
なお、第1のデータには、上記検出結果のディジタル値の他に各送信機100a〜100hに固有の識別情報、例えば製造番号が含まれ、また、第2のデータにも送信機100a〜100h毎のタイミングを表す情報とともにその識別情報が含まれる。
In addition to the digital value of the detection result, the first data includes identification information unique to each
送受信回路440は、MCU430から入力された前記第1のデータをRF帯の搬送波周波数、例えば315MHzの電波によってRF用アンテナ450から送信するとともに、HF用アンテナ460で受信したHF帯の搬送波周波数、例えば13.56MHzの電波を復調して前記第2のデータをMCU430へ出力する。
The transmission /
RF用アンテナ450は、共振周波数が前記RF帯の搬送波周波数に設定されたコイル状アンテナであり、第1プリント配線基板351に設けられたプリント配線351aと第2プリント配線基板352に設けられたプリント配線352a及び第1プリント配線基板351のプリント配線と第2プリント配線基板352のプリント配線とを導電接続するとともにこれらのプリント配線基板351,352を互いに固定する柱状接続導体354によって形成されている。
The
さらに、第1プリント配線基板351の他端部外面には長方形をなす平面導体板361が4つの保持材371によって固定されている。送信機本体300を筐体130に収納した時に筐体本体131の底面側に位置するプリント配線基板351と平行になるようにRF用アンテナ450の位置に平面導体板361が設けられている。平面導体板361は保持材371によって第1プリント配線基板351と所定の間隔を維持するように固定されている。この平面導体板361は第1プリント配線基板351の所定の導体パターン(電池420の負極に接続されている導体パターン)に導電接続されて基準電位に設定されている。RF用アンテナ450の共振周波数はプリント配線基板351に平面導体板361を装着した状態において315MHzとなる。
Further, a rectangular
HF用アンテナ460は、共振周波数が前記HF帯の搬送波周波数に設定されたシートコイル状のアンテナであり、第3プリント配線基板353上に設けられたプリント配線(図示せず)によって形成されている。
The
前述した各送信機100(100a〜100h)は、図1に示したようにケース11に収容されて防舷材内に設置されるが、このとき、必要最小限の空間に収容するため互いに近接配置すると、送信機同士が干渉し合い、送信電波の利得が低下する場合がある。このため、各送信機100(100a〜100h)を図9に示すような一定の3次元配列、即ち2個の送信機の電子回路が互いに向かい合うような配列で近接配置することで、利得の低下を避けるようにしていた(特許文献3、4参照)。
The transmitters 100 (100a to 100h) described above are housed in the
しかし、前述した送信装置では、MCU430の動作時にHF用アンテナ460で受信するHF帯、ここでは13.56MHz帯のノイズが発生し、このノイズを隣接する送信機が前述した第2のデータを含む電波と誤って受信し、頻繁にRF送信を繰り返す誤動作が発生してしまい、空気圧の正確な管理に支障をきたすとともに、電力消費の増加に伴う電池残量の低下をもたらすという課題があった。
However, in the transmission apparatus described above, noise in the HF band, here 13.56 MHz band received by the
本発明では、前記課題を解決するため、
同一構成の送信機を複数個、一定の3次元配列で近接配置してなる送信装置であって、各送信機はMCUを含む電子回路と、当該送信機で生成した第1のデータを外部へ無線送信するための第1のアンテナと、第1のアンテナから第1のデータを無線送信するタイミングを各送信機間で調整するための第2のデータを外部から無線受信するための第2のアンテナとを少なくとも所定の筐体内に収納してなる送信装置において、
各送信機の筐体の前記MCUを含む電子回路の配置位置の近傍に電気的に絶縁された状態の導体板を設けた
ことを特徴とする。
In the present invention, in order to solve the above problem,
A transmitter in which a plurality of transmitters having the same configuration are arranged close to each other in a fixed three-dimensional array. Each transmitter transmits an electronic circuit including an MCU and first data generated by the transmitter to the outside. A first antenna for wireless transmission and a second antenna for wirelessly receiving second data for adjusting the timing of wireless transmission of the first data from the first antenna between the transmitters In a transmission device in which an antenna is housed in at least a predetermined housing,
An electrically insulated conductor plate is provided in the vicinity of the arrangement position of the electronic circuit including the MCU in the casing of each transmitter.
本発明によれば、MCUを含む電子回路の配置位置の近傍に設けた電気的に絶縁された状態の導体板により、MCUから発生するHF帯のノイズが遮断され、このノイズを隣接する送信機が第2のデータを含む電波と誤って受信することがなくなり、RF送信を繰り返す誤動作が発生しなくなる。 According to the present invention, the HF band noise generated from the MCU is blocked by the electrically insulated conductor plate provided in the vicinity of the arrangement position of the electronic circuit including the MCU, and this noise is transmitted to the adjacent transmitter. Is not erroneously received as a radio wave including the second data, and a malfunction that repeats RF transmission does not occur.
図10、図11は本発明の実施の形態の一例を示すもので、各送信機100(100a〜100h)の筐体130の前記MCU430を含む電子回路の配置位置の近傍、ここでは筐体本体131の底面内側のMCU430に対向する位置に、電気的に絶縁された状態のアルミ箔などの導体板500を設けた。
10 and 11 show an example of the embodiment of the present invention. In the vicinity of the arrangement position of the electronic circuit including the
なお、導体板500としてはアルミ箔の他、銅箔、鉄板などを用いても良く、また、導体板500の取り付け方法としては接着剤などで貼り付ける外、ねじ止め、真空蒸着などによって行うこともできる。
In addition to the aluminum foil, the
この際、導体板500の大きさはMCU430からのノイズを十分遮断するため、MCU430の投影面積以上とするものとする。また、その厚さもRF用アンテナ450から送信する電波への影響を少なくするため、RF用アンテナ450で送信する無線電波の搬送波周波数に対する表皮深さ(搬送波周波数が315MHzで導体板500が銅箔の場合、3.7μm)以上に設定するものとする。
At this time, the size of the
これにより、MCU430の動作時に発生するHF帯のノイズが遮断され、このノイズを隣接する送信機が第2のデータを含む電波と誤って受信することがなくなり、RF送信を繰り返す誤動作が発生しなくなる。具体的には、導体板500が無い状態では1分間当たり23回の誤動作があったが、導体板500を取り付けた後の誤動作は0回であった。
As a result, the HF band noise generated during the operation of the
なお、MCU430を含む電子回路を搭載した第1プリント配線基板351上に、当該MCU430を覆うような板金を取り付けることによって前述したノイズを遮断することも可能であるが、第1プリント配線基板351上に当該板金を取り付けるためのスペースが必要となり、コストも高くつくという問題があった。
Note that the above-described noise can be blocked by attaching a sheet metal covering the
空気式の防舷材や当該防舷材の空気圧を始めとする様々な物理状態を検出・監視するシステムに利用可能である。 The present invention can be used in a system that detects and monitors various physical states including a pneumatic fender and the air pressure of the fender.
100(100a〜100h):送信機、130:筐体、131:筐体本体、132:蓋体、133:通気孔、134:収納空間、141:ねじ、300:送信機本体、351:第1プリント配線基板、351a:プリント配線、352:第2プリント配線基板、352a:プリント配線、353:第3プリント配線基板、354:柱状接続導体、361:平面導体板、371:保持材、400:電子回路、410:圧力センサ、420:電池、430:MCU、440:送受信回路、450:RF用アンテナ、460:HF用アンテナ、500:導体板。 100 (100a to 100h): transmitter, 130: housing, 131: housing body, 132: lid body, 133: vent hole, 134: storage space, 141: screw, 300: transmitter body, 351: first Printed wiring board, 351a: Printed wiring, 352: Second printed wiring board, 352a: Printed wiring, 353: Third printed wiring board, 354: Columnar connecting conductor, 361: Planar conductor plate, 371: Holding material, 400: Electronics Circuit: 410: Pressure sensor, 420: Battery, 430: MCU, 440: Transmission / reception circuit, 450: RF antenna, 460: HF antenna, 500: Conductor plate.
Claims (4)
各送信機の筐体の前記MCUを含む電子回路の配置位置の近傍に電気的に絶縁された状態の導体板を設けた
ことを特徴とする送信装置。 A transmitter in which a plurality of transmitters having the same configuration are arranged close to each other in a fixed three-dimensional array. Each transmitter transmits an electronic circuit including an MCU and first data generated by the transmitter to the outside. A first antenna for wireless transmission and a second antenna for wirelessly receiving second data for adjusting the timing of wireless transmission of the first data from the first antenna between the transmitters In a transmission device in which an antenna is housed in at least a predetermined housing,
A transmission apparatus comprising a conductive plate in an electrically insulated state in the vicinity of an arrangement position of an electronic circuit including the MCU in a casing of each transmitter.
ことを特徴とする請求項1に記載の送信装置。 The transmitter according to claim 1, wherein each transmitter is arranged so that electronic circuits of two or more transmitters face each other.
ことを特徴とする請求項1に記載の送信装置。 The transmitting apparatus according to claim 1, wherein the size of the conductor plate is equal to or larger than a projected area of the MCU.
ことを特徴とする請求項1に記載の送信装置。 The transmitter according to claim 1, wherein the thickness of the conductor plate is set to be equal to or greater than a skin depth with respect to a radio carrier frequency transmitted by the first antenna.
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