JP2019220908A - Electronic apparatus and nfc antenna - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子機器に搭載するNFCアンテナの実装技術に関する。 The present invention relates to a technology for mounting an NFC antenna mounted on an electronic device.
近年、スマートフォンなどの携帯端末の普及により、様々な電子機器がNFC(近距離無線通信:Near Field Communication)機能を搭載するようになっている。
従来、このようなNFC機能を搭載した電子機器と、同じくNFC機能を搭載した携帯端末とがNFC通信を行うことにより、携帯端末から電子機器を制御したり、電子機器に保存されているデータを携帯端末に取り込む技術が提案されている。
In recent years, with the spread of mobile terminals such as smartphones, various electronic devices have been equipped with NFC (Near Field Communication: Near Field Communication) functions.
Conventionally, by performing NFC communication between an electronic device equipped with such an NFC function and a portable terminal also equipped with an NFC function, the electronic device can be controlled from the portable terminal or data stored in the electronic device can be transmitted. Techniques for capturing in mobile terminals have been proposed.
例えば、特許文献1には、空調制御システムや産業用制御システムで使用されるIOモジュールやコントローラ等の電子機器にNFC機能を搭載することで、携帯端末と電子機器との間でNFC通信を行う技術が開示されている。これにより、電子機器が無給電状態であっても、携帯端末からNFC通信により供給された電力で電子機器を起動して、所定のデータ処理を可能とすることにより、空調制御システムや産業用制御システムの電源設備が稼働する前に、設置現場で電子機器の設定作業を行うことができる。
For example, in
このようなNFC通信で用いるNFCアンテナは、サイズを縮小するほど通信距離が短くなる。このため、電子機器からある程度離れた位置で携帯端末とNFC通信できるようにするには、十分なサイズを持つNFCアンテナが必要となる。一方、一般的なNFCアンテナの通信距離は数十mmであるため、携帯端末をかざす作業者と電子機器との位置関係を考えると、電子機器の機器正面にNFCアンテナを実装する必要がある。 As the size of the NFC antenna used in such NFC communication decreases, the communication distance decreases. For this reason, an NFC antenna having a sufficient size is required to enable NFC communication with the portable terminal at a position somewhat distant from the electronic device. On the other hand, since the communication distance of a general NFC antenna is several tens of mm, it is necessary to mount the NFC antenna on the front of the electronic device in consideration of the positional relationship between the worker holding the portable terminal and the electronic device.
しかしながら、電子機器の小型化に伴って機器正面の面積は限られており、多くの場合、電子機器の動作状態を表示するためのLEDが機器正面に配置されている。特に、空調制御システムや産業用制御システムで使用されるIOモジュールやコントローラなどの電子機器は、盤などのDINレールに他の電子機器と並べて取り付けられるため、機器正面の占有面積がより小さくなるよう設計されている。 However, the area of the front of the device is limited with the miniaturization of the electronic device, and in many cases, LEDs for displaying the operation state of the electronic device are arranged on the front of the device. In particular, electronic devices such as IO modules and controllers used in air-conditioning control systems and industrial control systems are mounted side by side with other electronic devices on a DIN rail such as a panel, so that the area occupied by the front of the device becomes smaller. Designed.
したがって、元々面積が狭い機器正面にNFCアンテナを実装しようとすると、機器正面のLEDと干渉することになる。このため、LEDとの干渉を避けるためには、NFCアンテナのサイズを縮小せざるを得ず、結果として、一定の通信距離が得られる十分なサイズを持つNFCアンテナを機器正面に実装できないという問題点があった。 Therefore, if an NFC antenna is mounted on the front of a device having a small area, it will interfere with the LED on the front of the device. For this reason, in order to avoid interference with the LED, the size of the NFC antenna must be reduced, and as a result, an NFC antenna having a sufficient size to obtain a certain communication distance cannot be mounted in front of the device. There was a point.
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、アンテナサイズを縮小することなく電子機器の機器正面にNFCアンテナを実装できるNFCアンテナ実装技術を提供することを目的としている。 An object of the present invention is to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an NFC antenna mounting technology that can mount an NFC antenna on the front of an electronic device without reducing the antenna size.
このような目的を達成するために、本発明にかかる電子機器は、NFC通信を行う電子機器であって、機器正面に配置されたLEDと、前記LEDの前面に配置されたカバーと、アンテナ基板の表面に螺旋状のコイルがパターン形成されてなるNFCアンテナとを備え、前記アンテナ基板は、前記コイルの内側に形成された貫通窓を有し、前記LEDが前記貫通窓に挿入される位置であって、かつ、前記カバーの背面とほぼ接する位置に配置されているものである。 In order to achieve such an object, an electronic device according to the present invention is an electronic device that performs NFC communication, and includes an LED disposed on the front of the device, a cover disposed on the front of the LED, and an antenna board. An NFC antenna in which a spiral coil is pattern-formed on the surface of the antenna, the antenna substrate has a through window formed inside the coil, and at a position where the LED is inserted into the through window. And at a position substantially in contact with the back surface of the cover.
また、本発明にかかる上記電子機器の一構成例は、前記LEDの前面と前記カバーの背面との間であって、前記貫通窓に挿入される位置に配置されて、前記LEDからの光を前記カバーへ導くレンズをさらに備えている。 Further, one configuration example of the electronic device according to the present invention is disposed between the front surface of the LED and the rear surface of the cover, at a position inserted into the through window, and receives light from the LED. The camera further includes a lens for guiding to the cover.
また、本発明にかかる上記電子機器の一構成例は、前記電子機器の奥行方向に沿って前記電子機器の内部に配置されて、前記機器正面側に前記LEDが実装されている内部基板をさらに備え、前記内部基板は、前記機器正面側の基板端部に形成されて、前記アンテナ基板を前記カバーの背面に支持するための凹部を有するものである。 Further, one configuration example of the electronic device according to the present invention further includes an internal substrate that is disposed inside the electronic device along a depth direction of the electronic device and has the LED mounted on a front side of the electronic device. The internal substrate has a concave portion formed at an end of the substrate on the front side of the device, for supporting the antenna substrate on the rear surface of the cover.
また、本発明にかかるNFCアンテナは、NFC通信に用いるNFCアンテナであって、表面に螺旋状のコイルがパターン形成されたアンテナ基板と、前記アンテナ基板のうち前記コイルの内側に形成されて、電子部品を貫通させるための貫通窓とを備えている。 Further, an NFC antenna according to the present invention is an NFC antenna used for NFC communication, wherein an antenna substrate having a spiral coil pattern formed on a surface thereof, and an antenna formed inside the coil of the antenna substrate, And a penetrating window for penetrating the component.
また、本発明にかかる上記NFCアンテナの一構成例は、前記アンテナ基板が、電子機器の機器正面に配置されたLEDが前記貫通窓に挿入される位置であって、かつ、前記機器正面に配置されたカバーの背面とほぼ接する位置に配置されているものである。 Further, one configuration example of the NFC antenna according to the present invention is such that the antenna substrate is located at a position where an LED arranged on the front of the device of the electronic device is inserted into the through window, and is disposed on the front of the device. The cover is arranged at a position substantially in contact with the rear surface of the cover.
本発明によれば、機器正面にLEDが配置されている場合でも、LEDをアンテナ基板の貫通窓に挿入できるため、LEDとNFCアンテナとの干渉を避けることができる。したがって、このような干渉を避けるためにNFCアンテナのサイズを縮小する必要がなくなり、電子機器からある程度離れた位置で携帯端末とNFC通信できるよう、十分な大きさを持つNFCアンテナを、電子機器の機器正面に実装することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if LED is arrange | positioned at the front of apparatus, since LED can be inserted in the penetration window of an antenna board, interference between LED and NFC antenna can be avoided. Therefore, it is not necessary to reduce the size of the NFC antenna in order to avoid such interference, and an NFC antenna having a sufficient size so that NFC communication with a portable terminal can be performed at a certain distance from the electronic device can be performed. It can be mounted on the front of the device.
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
[第1の実施の形態]
まず、図1、図2、および図3を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかる電子機器1について説明する。図1は、電子機器を示す説明図であり、図1(a)は正面図、図1(b)は側面図である。図2は、電子機器の回路構成を示すブロック図である。図3は、NFCアンテナの外観図である。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
First, an
[電子機器]
この電子機器1は、空調制御システムや産業用制御システムで使用されるIOモジュールやコントローラ等の電子機器である。図1に示すように、電子機器1のケース2は、全体として矩形形状をなし、盤などのDINレールに他の電子機器と並べて取り付けられる。
[Electronics]
The
図2に示すように、電子機器1は、主な回路部として、NFCアンテナ10、無線I/F回路21、電源回路22、記憶回路23、機器I/F回路24、上位I/F回路25、表示回路26、操作入力回路27、および制御回路28を備えている。
As shown in FIG. 2, the
図3に示すように、NFCアンテナ10は、プリント配線基板からなるアンテナ基板11の表面に、NFC通信用の無線アンテナとして機能する螺旋状のコイル12が配線パターンでパターン形成された基板ユニットである。
As shown in FIG. 3, the
無線I/F回路21は、NFCアンテナ10を介して電波を送受信することにより、スマートフォンなどの携帯端末(図示せず)とNFC通信を行う機能を有している。
電源回路22は、商用電源から生成した電力を各回路部へ供給する機能を有している。この際、商用電源が供給されていない場合、電源回路22で無線I/F回路21から受電した電力を各回路部へ供給するようにしてもよく、あるいは商用電源から生成した電力を無線I/F回路21からNFC通信相手に送電するようにしてもよい。
The wireless I /
The
記憶回路23は、半導体メモリなどの記憶装置からなり、電子機器1の動作に用いる各種処理データやプログラムを記憶する機能を有している。
機器I/F回路24は、配線を介して接続されたフィールド機器などの各種機器(図示せず)との間でデータ伝送を行う機能を有している。
上位I/F回路25は、通信回線を介して接続された上位装置(図示せず)との間でデータ通信を行う機能を有している。
The
The device I /
The host I /
表示回路26は、LED4やLCDなどの表示装置からなり、制御回路28からの指示に応じて、電子機器1の動作状態を表示する機能を有している。
操作入力回路27は、スイッチやボタンなどの操作入力素子からなり、作業者の操作を検出して制御回路28へ出力する機能を有している。
The
The
制御回路28は、CPUとその周辺回路を有し、記憶回路23のプログラムを読み込んで実行してCPUとプログラムとを協働させることにより、各種の処理を実行する機能を有している。
制御回路28で実行される処理としては、機器I/F回路24を介して各種機器を制御・監視する機能と、上位I/F回路25を介して各種機器に関するデータを上位装置との間でやり取りする機能と、無線I/F回路21を介して携帯端末とNFC通信を行うことにより、記憶回路23に対するパラメータ設定や記憶回路23に保存されているデータの取り込みデータ処理を行う機能を有している。
The
The processing executed by the
[NFCアンテナの実装構造]
次に、図1および図4を参照して、NFCアンテナ10の実装構造について説明する。図4は、第1の実施の形態にかかる電子機器の要部を示す説明図であり、図4(a)は正面図、図4(b)は側面図、図4(c)は底面図である。以下では、電子機器1が取り付けられた状態で、正面視において横(左右)方向をX、縦(上下)方向をY、奥行方向をZとする。
[NFC antenna mounting structure]
Next, a mounting structure of the
図4に示されているように、ケース2の内部には、奥行方向Zに沿って内部基板3が配置されており、内部基板3の機器正面側の端部には、電子機器1の動作状態を表示するためのLED4が1つまたは複数実装されている。この際、LED4は、内部基板3に沿って正面視方向に光を射出する向きに実装されている。
As shown in FIG. 4, an
また、ケース2の正面には、LED4の前面にカバー5が配置されており、カバー5の背面5Aには、NFCアンテナ10が配置されている。
さらに、ケース2の正面には、カバー5に加えて、上位装置との通信回線を接続するためのコネクタ(モジュラージャック)6A,6Bや端子台6Cのほか、各種機器との伝送線路を接続するための端子台6Dが配置されている。
A
Further, on the front of the
アンテナ基板11のうち、正面視でLED4が配置される位置には、LED4(電子部品)を貫通させるための貫通窓13が形成されている。このため、LED4が貫通窓13に挿入される位置にアンテナ基板11を配置すれば、カバー5の背面5Aとほぼ接する位置にアンテナ基板11を配置することができる。したがって、NFCアンテナ10とLED4とが互いに干渉することになく、カバー5の背面5Aとほぼ接する位置に、NFCアンテナ10とLED4とを配置できる。これにより、LED4からの光は、カバー5を介して機器正面から射出される。
In the
NFCアンテナ10のコイル12は、一対のコネクタCNを介して内部基板3に電気的に接続されている。図4の例では、コネクタCNの一方をコイル12の端部と半田付けし、他方を内部基板3の配線パターンと半田付けする接続構造が示されているが、これに限定されるものではない。例えば、配線コードやフレキシブル基板などの配線部材を介して、コイル12の端部と内部基板3の配線パターンとを電気的に接続するなど、一般的な接続構造を用いてもよい。
The
[第1の実施の形態の効果]
このように、本実施の形態は、電子機器1に、機器正面に配置されたLED4と、LED4の前面に配置されたカバー5と、アンテナ基板11の表面に螺旋状のコイル12がパターン形成されてなるNFCアンテナ10とを備え、アンテナ基板11のうち、コイル12の内側に、LED4が挿入される貫通窓13を形成し、アンテナ基板11を、LED4が貫通窓13に挿入される位置であって、かつ、カバー5の背面5Aとほぼ接する位置に配置したものである。
[Effects of the First Embodiment]
As described above, in the present embodiment, the
これにより、機器正面にLED4が配置されている場合でも、LED4をアンテナ基板11の貫通窓13に挿入できるため、LED4とNFCアンテナ10との干渉を避けることができる。したがって、このような干渉を避けるためにNFCアンテナ10を大幅に小型化する必要がなくなり、電子機器1からある程度離れた位置で携帯端末とNFC通信できるよう、十分な大きさを持つNFCアンテナ10を、電子機器1の機器正面に実装することが可能となる。
Thereby, even when the
[第2の実施の形態]
次に、図5を参照して、本実施の形態にかかる電子機器1について説明する。図5は、第2の実施の形態にかかる電子機器の要部を示す説明図であり、図5(a)は正面図、図5(b)は側面図、図5(c)は底面図である。
本実施の形態では、LED4の前面とカバー5の背面5Aとの間に柱形状をなすレンズ7を配置した場合について説明する。
[Second embodiment]
Next, the
In the present embodiment, a case will be described in which a
図5に示すように、本実施の形態におけるレンズ7は、LED4からの光をカバー5へ導くための、柱形状をなす透明部材からなり、LED4の前面とカバー5の背面5Aとの間であって、アンテナ基板11の貫通窓13に挿入される位置に配置されている。
これにより、LED4から機器正面へ向けて射出された光がレンズ7を介してカバー5へ導かれることになる。このため、LED4を貫通窓13に挿入する必要はなく、正面視でLED4と貫通窓13との位置が一致していればよいため、内部基板3におけるLED4の実装位置、特に奥行方向Zの自由度を大きくすることができる。
As shown in FIG. 5, the
As a result, light emitted from the
[第3の実施の形態]
次に、図6を参照して、本実施の形態にかかる電子機器1について説明する。図6は、第3の実施の形態にかかる電子機器の要部を示す説明図であり、図6(a)は正面図、図6(b)は側面図、図6(c)は底面図である。
本実施の形態では、LED4の前面とカバー5の背面5Aとの間にL字形状をなすレンズ7を配置した場合について説明する。
[Third Embodiment]
Next, the
In the present embodiment, a case where an L-shaped
図6に示すように、本実施の形態におけるレンズ7は、横方向Xから奥行方向Zへ直角に屈曲する、L字形状をなす透明部材からなる。この際、LED4は、内部基板3と垂直な横方向Xに光を射出する向きに実装されており、レンズ7の一端は、LED4の射出部と対向配置されており、他端はアンテナ基板11の貫通窓13に挿入される位置に配置されている。
As shown in FIG. 6, the
これにより、LED4から横方向Xに射出された光がレンズ7を介して機器正面の方向へ屈曲されてカバー5へ導かれることになる。このため、LED4を貫通窓13に挿入する必要はなく、また正面視でLED4と貫通窓13との位置が一致している必要もない。したがって、LED4として、基板実装面に対して垂直な方向に光を射出する一般的なLEDを用いることができるとともに、内部基板3におけるLED4の実装位置、特に奥行方向Zおよび横方向Xの自由度を大きくすることができる。
Thereby, the light emitted in the lateral direction X from the
[第4の実施の形態]
次に、図7を参照して、本実施の形態にかかる電子機器1について説明する。図7は、第4の実施の形態にかかる電子機器の要部を示す説明図であり、図7(a)は正面図、図7(b)は側面図、図7(c)は底面図である。
本実施の形態では、内部基板3によりNFCアンテナ10を支持する場合について説明する。
[Fourth Embodiment]
Next, the
In the present embodiment, a case where the
図7に示すように、本実施の形態における内部基板3のうち、機器正面側の基板端部3Aのほぼ中央に、アンテナ基板11をカバー5の背面5Aに支持するための凹部3Bを有している。
凹部3Bの縦方向Yに沿った長さは、アンテナ基板11の縦方向Yに沿った長さより僅かに長く、凹部3Bの奥行方向Zに沿った深さ、すなわち基板端部3Aのうち凹部3Bの両側端部のその高さは、アンテナ基板11の厚さとほぼ一致している。
As shown in FIG. 7, a
The length of the
このため、アンテナ基板11が、凹部3Bにはまり込む形で、内部基板3とカバー5の背面5Aとの間に挟み込まれて支持されることになる。
これにより、カバー5の背面5Aに対してアンテナ基板11を安定して固定することができ、コネクタCNを小型化することができる。
Therefore, the
Thus, the
[実施の形態の拡張]
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。また、各実施形態については、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施することができる。
[Expansion of Embodiment]
As described above, the present invention has been described with reference to the exemplary embodiments. However, the present invention is not limited to the above exemplary embodiments. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the present invention. In addition, the respective embodiments can be arbitrarily combined and implemented without contradicting each other.
1…電子機器、2…ケース、3…内部基板、3A…基板端部、3B…凹部、3C…凸部、4…LED、5…カバー、5A…背面、6A,6B…コネクタ、6C,6D…端子台、7…レンズ、10…NFCアンテナ、11…アンテナ基板、12…コイル、13…貫通窓、21…無線I/F回路、22…電源回路、23…記憶回路、24…機器I/F回路、25…上位I/F回路、26…表示回路、27…操作入力回路、28…制御回路。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
機器正面に配置されたLEDと、
前記LEDの前面に配置されたカバーと、
アンテナ基板の表面に螺旋状のコイルがパターン形成されてなるNFCアンテナとを備え、
前記アンテナ基板は、前記コイルの内側に形成された貫通窓を有し、前記LEDが前記貫通窓に挿入される位置であって、かつ、前記カバーの背面とほぼ接する位置に配置されている
ことを特徴とする電子機器。 An electronic device that performs NFC communication,
An LED arranged in front of the device,
A cover arranged in front of the LED;
An NFC antenna having a spiral coil pattern formed on the surface of the antenna substrate;
The antenna substrate has a through window formed inside the coil, and is disposed at a position where the LED is inserted into the through window and at a position substantially in contact with the back surface of the cover. Electronic equipment characterized by the following.
前記LEDの前面と前記カバーの背面との間であって、前記貫通窓に挿入される位置に配置されて、前記LEDからの光を前記カバーへ導くレンズをさらに備えることを特徴とする電子機器。 The electronic device according to claim 1,
An electronic device, further comprising a lens disposed between the front surface of the LED and the rear surface of the cover and inserted into the through window to guide light from the LED to the cover. .
前記電子機器の奥行方向に沿って前記電子機器の内部に配置されて、前記機器正面側に前記LEDが実装されている内部基板をさらに備え、
前記内部基板は、前記機器正面側の基板端部に形成されて、前記アンテナ基板を前記カバーの背面に支持するための凹部を有する
ことを特徴とする電子機器。 The electronic device according to claim 1 or 2,
Further comprising an internal substrate disposed inside the electronic device along a depth direction of the electronic device, wherein the LED is mounted on the device front side;
The electronic device according to claim 1, wherein the internal substrate has a concave portion formed at an end of the substrate on the front side of the device, for supporting the antenna substrate on a rear surface of the cover.
表面に螺旋状のコイルがパターン形成されたアンテナ基板と、
前記アンテナ基板のうち前記コイルの内側に形成されて、電子部品を貫通させるための貫通窓と
を備えることを特徴とするNFCアンテナ。 An NFC antenna used for NFC communication,
An antenna substrate having a spiral coil pattern formed on its surface,
An NFC antenna, comprising: a penetrating window formed inside the coil in the antenna substrate to penetrate electronic components.
前記アンテナ基板は、電子機器の機器正面に配置されたLEDが前記貫通窓に挿入される位置であって、かつ、前記機器正面に配置されたカバーの背面とほぼ接する位置に配置されていることを特徴とするNFCアンテナ。 The NFC antenna according to claim 4,
The antenna board is located at a position where an LED arranged on the front of the device of the electronic device is inserted into the through window, and at a position substantially in contact with a back surface of a cover arranged on the front of the device. An NFC antenna characterized by the following.
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