JP3557342B2 - Communications system - Google Patents
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- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、子局が親局により発射されたエネルギー伝播を受信し、受信したエネルギー伝播から子局が動作するための電力を得て親局と通信を行うように構成された通信システムの改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図6は従来のこの種の通信システムの一例を示すブロック図である。親局としてのICカード読み書き装置2は、子局としての非接触式ICカード8に対する読み書き装置で、非接触式ICカード8と無線通信を行うことにより非接触式ICカード8内に内蔵されているメモリの内容の読み取りや書き込みを行う装置で、それらの記憶内容を処理するパソコン等の上位装置1と接続されており、上位装置1からの指示で動作するような構成になっている。制御回路3は送信回路3Aと受信回路3Bを含み、それぞれデータの送信と受信をも行う。同様に、非接触式ICカード8内の制御回路7にもメモリや送信回路、受信回路(いずれも図示せず)が含まれている。
【0003】
また、非接触式ICカード8が動作するための電力は非接触式ICカード8がICカード読み書き装置2に近づいた(例えば数cmの距離)時にICカード読み書き装置2からの電波を受信し、その受信した電波の電力で電源を得て、動作するような構成となっている。
【0004】
図7は図6に示された電源回路6の回路例を示す。図7において、ICカード読み書き装置2の電力送信及びデータ送受信用のアンテナコイル4から発射された電波は、電力受信及びデータ送受信用のアンテナコイル5とコンデンサ14とで構成された共振回路13で受信され、その得られた電圧はダイオード9で整流され、コンデンサ10に貯えられる。コンデンサ10の電圧は、制御回路7が動作可能な電圧レベルであるかどうかを電圧監視回路12により判断される。電圧監視回路12は、動作可能な電圧レベルであると判断した場合にはトランジスタ11をオンにスイッチングさせて、制御回路7に電力を供給する。これにより、制御回路7は動作を開始して、ICカード読み書き装置2と通信が可能となる。
【0005】
図8は非接触式ICカード8の読み取り位置を示す断面図である。非接触式ICカード8は位置8a、位置8b、位置8cと移動し、電力供給可能エリア15及びその近傍を通過する。電力供給可能エリア15は、ICカード読み書き装置2に内蔵されているアンテナコイル4から発射される電波によって非接触式ICカード8に対し電力が供給可能なエリアを示している。非接触式ICカード8が位置8aから位置8bに移動することによりコンデンサ10に貯えられる電圧が増加する。この電圧が規定電圧レベルに達すると、電圧監視回路12がトランジスタ11をオンにし、コンデンサ10から非接触式ICカード8の制御回路7に電力が供給されることによって、非接触式ICカード8の制御回路7が動作を開始し、ICカード読み書き装置2との通信を開始する。
【0006】
また、従来、電波を用いてデータの送受信を行う非接触式ICカードの電源に関する提案として特開平8ー69513号公報がある。この公報では、電池内蔵式のカードと電池レス式のカードの長所を融合させ、電池の寿命ひいてはカードの寿命を延ばし、かつ、長い通信距離が得られるようにするために、受信する電波が強い場合には、電源として、受信した電波から電力を得て充電されるコンデンサを用い、受信する電波が弱い場合には、電源として、一次電池を用いるようにしている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ICカード読み書き装置2のアンテナコイル4から発射される電波は四方八方に発射され、その一部を非接触式ICカード8のアンテナコイル5で受信するため、電力伝送の効率としては非常に悪いものになっている。また、非接触式ICカード8がICカード読み書き装置2に何時近づけられるかが不明なため、ICカード読み書き装置2のアンテナコイル4から常時電波を出力させなければならず、非接触式ICカード8と通信していない場合でもICカード読み書き装置2が電力を消費するという不具合がある。
【0008】
さらに、図8に示されるように、非接触式ICカード8が電力供給可能エリア15に入って、ICカード読み書き装置2との通信を開始した後、非接触式ICカード8は位置8cに移動することになるため、図7のコンデンサ10の電圧が減少し、電圧監視回路12により制御回路7への電力供給が遮断される。したがって、非接触式ICカード8が電力供給可能エリア15及びその近傍を通過する場合、その電力供給可能エリア15が小さいものであると、制御回路7は一旦動作可能になるものの、即動作不可能な状態になり、通信が途中で中断されるという大きな問題がある。そして、その際に、非接触式ICカード8の内部メモリに書き込み動作を行っていた場合は、書き込みが途中で終了し、信頼性上大きな問題がある。
【0009】
特開平8ー69513号公報にて提案されたものは、一次電池を使用しているために、非接触式ICカードが大型となり、また、一次電池の寿命を考慮した使い方をしなければならない等の問題がある。。
(発明の目的)
本発明の目的は、子局が親局から発射されたエネルギー伝播を受信し、受信したエネルギー伝播から子局が動作するための電力を得て親局とデータの読み書きのための通信を行うように構成された通信システムにおいて、親局の消費電力を低く抑えることができると共に、通信の信頼性を向上させることができる通信システムを提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、子局が親局から発射されたエネルギー伝播を受信し、受信したエネルギー伝播から前記子局が動作するための電力を得て前記親局とデータの読み書きのための通信を行うように構成された通信システムにおいて、前記親局が前記子局と通信を開始したときに前記親局が発射するエネルギー伝播の強さを通信開始前より大きくするようにし、前記親局が前記子局に対するデータの読み書きを終了したときに前記親局が発射するエネルギー伝播の強さを前記通信開始時の強さより小さくするようにしたことを特徴とするものである。
【0011】
なお、本発明における「エネルギー伝播」は、電波、静電誘導、電磁誘導を含む用語として使用されるものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態による通信システム全体は、図6に示される従来のものと同一であり、親局としてICカード読み書き装置2が用いられ、子局として非接触式ICカード8が用いられる。非接触式ICカード8の使い方としては、人間が非接触式ICカード8をICカード読み書き装置2にかざすことを想定している。なお、エネルギー伝播の形態としては電波を用いている。
【0013】
図1は本発明の実施の一形態におけるICカード読み書き装置2の制御回路3の一部を示すブロック図であり、電力の送信とデータの送信を同一のアンテナで構成する場合の例である。
【0014】
データ発生回路21から出力されるデータにより、発振回路22の搬送波は変調回路23において変調され、低電力用増幅回路24あるいは高電力用増幅回路25で増幅され、それぞれ低電力送信用アンテナコイル26、高電力送信用アンテナコイル27にて外部に電波として放出される。低電力用増幅回路24、高電力用増幅回路25は同時には動作せず、切換回路28により後述するようにどちらか一方が選択され、動作するような構成となっている。
【0015】
非接触式ICカード8が発射した電波は受信用アンテナコイル29により受信され、増幅回路30により増幅され、復調回路31により復調される。このようにして、非接触式ICカード8から読み取られたデータはデータ処理回路32にて処理され、その処理結果に応じて切換回路28及びデータ発生回路21が制御される。
【0016】
図2は低電力送信用アンテナコイル26、高電力送信用アンテナコイル27の配置の例を示した外観図で、低電力送信用アンテナコイル26の外側に高電力送信用アンテナコイル27が同心円状に配置されている。なお、受信用アンテナコイル29の図示は省略されている。
【0017】
図3は、切換回路28による低電力用増幅回路24と高電力用増幅回路25の切換動作等を示すフローチャートである。ステップ1にてICカード読み書き装置2の電源がオンになると、高電力用増幅回路25を動作させずに、低電力用増幅回路24のみを動作させる。これにより、図4に示されるように、電力供給可能エリア15aが構成される。その後、非接触式ICカード8が近づいて、電力供給可能エリア15aに入る位置8bに移動すると、前述したように、非接触式ICカード8はICカード読み書き装置2から電力の供給を受け、ICカード読み書き装置2と通信を開始する。この通信開始の時点で、非接触式ICカード8は、通信が可能になったことを知らせる制御コードの電波を発射するので、ICカード読み書き装置2はこの制御コードの電波を受信し、データ処理回路32が通信開始を識別して、切換回路28にそれを知らせる。切換回路28はステップ3にて非接触式ICカード8が近づいてきたことを判定し、ステップ4にて低電力用増幅回路器24の動作を停止させ、高電力用増幅回路25を動作させる。このことにより、図4に示されるように、電力供給可能エリア15aが電力供給可能エリア15bへと広がり、従来では通信が不可能だった位置8cでの通信も可能となる。
【0018】
ステップ5にてデータ処理回路32は非接触式ICカード8との間で必要なデータの読み書き動作を行い、ステップ6にて読み書き動作の終了を判定すると、ステップ2に戻り、再び、高電力用増幅回路25の動作を停止させて、低電力用増幅回路24を動作させる。これで、初期状態に戻り、次の非接触式ICカードとの通信に備えることができる。図5はこの時の消費電力の推移を示した図で、通信時間T1 及び通信時間T2 の時の消費電力Wは通信していない時の消費電力W0 と比べて大きくなっている。
【0019】
以上のように、非接触式ICカード8がかなりの速度で移動しているとしても、非接触式ICカード8への電力供給の時間を従来と比べて比較的長くとることができるので、読み書きを確実に行うことができ、信頼性を向上させることができる。また、通信していない時の消費電力W0 を小さくすることができるので、省エネルギタイプとすることができる。
【0020】
本実施の形態では、電力送信用或いは電力受信用とデータ送受信用のアンテナコイルを共用している例を説明したが、電力送信用或いは電力受信用とデータ送受信用のアンテナコイルを別々に設けても良い。
【0021】
また、親局としてICカード読み書き装置を用い、子局として非接触式ICカードを用いているが、それには限定されない。
【0022】
以上は実施の形態として電波による電力の送受信を示したが、静電誘導や電磁誘導による電力の送受信を用いても同等の効果が得られることは明白である。
【0023】
本発明の用途としては自動改札装置等が好適である。
【0024】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、子局が親局から発射されたエネルギー伝播を受信し、受信したエネルギー伝播から前記子局が動作するための電力を得て前記親局とデータの読み書きのための通信を行うように構成された通信システムにおいて、前記親局が前記子局と通信を開始したときに前記親局が発射するエネルギー伝播の強さを通信開始前より大きくするようにし、前記親局が前記子局に対するデータの読み書きを終了したときに前記親局が発射するエネルギー伝播の強さを前記通信開始時の強さより小さくするようにしたから、親局の消費電力を低く抑えることができると共に、通信の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態である通信システムのICカード読み書き装置の制御回路の一部を示すブロック図である。
【図2】図1の低電力送信用アンテナコイルと高電力送信用アンテナコイルの配置の一例を示す平面図である。
【図3】図1の切換回路による切換動作等を示すフローチャートである。
【図4】本発明の実施の一形態である通信システムのICカード読み書き装置による電力供給可能エリアの変化及び非接触式ICカードの移動軌跡を示す図である。
【図5】本発明の実施の一形態である通信システムのICカード読み書き装置の消費電力の推移を示す図である。
【図6】従来形と本発明の実施の一形態とに共通して用いられる通信システムの概要を示すブロック図である。
【図7】図6の電源回路の一例を示す回路図である。
【図8】従来の通信システムのICカード読み書き装置に対する非接触式ICカードの移動軌跡を示す図である。
【符号の説明】
2 IC読み書き装置
3 制御回路
4 アンテナコイル
5 アンテナコイル
6 電源回路
7 制御回路
8 非接触式ICカード
15a,15b 電力供給可能エリア
21 データ発生回路
22 発振回路
24 低電力用増幅回路
27 高電力用増幅回路
26 低電力送信用アンテナコイル
27 高電力送信用アンテナコイル
28 切換回路
29 受信用アンテナコイル
30 増幅回路
31 復調回路
32 データ処理回路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention is an improvement of a communication system configured such that a slave station receives energy propagation emitted by a master station and communicates with the master station by obtaining power for operating the slave station from the received energy propagation. It is about.
[0002]
[Prior art]
FIG. 6 is a block diagram showing an example of this type of conventional communication system. The IC card read / write
[0003]
The electric power for operating the non-contact type IC card 8 is received when the non-contact type IC card 8 approaches the IC card read / write device 2 (for example, a distance of several cm) from the IC card read / write
[0004]
FIG. 7 shows a circuit example of the
[0005]
FIG. 8 is a sectional view showing a reading position of the non-contact type IC card 8. The non-contact type IC card 8 moves to the
[0006]
In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-69513 has proposed a power supply for a non-contact type IC card that transmits and receives data using radio waves. In this publication, in order to combine the advantages of a card with a built-in battery and a card of a batteryless type, extend the life of the battery and hence the life of the card, and obtain a long communication distance, the received radio wave is strong. In such a case, a capacitor that is charged by obtaining electric power from a received radio wave is used as a power source, and a primary battery is used as a power source when the received radio wave is weak.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Radio waves emitted from the
[0008]
Further, as shown in FIG. 8, after the non-contact IC card 8 enters the power supply
[0009]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-69513 proposes that a non-contact IC card becomes large due to the use of a primary battery, and the usage of the primary battery must be considered in consideration of the life of the primary battery. There is a problem. .
(Object of the invention)
An object of the present invention is such that a slave station receives energy propagation emitted from a master station, obtains power for operating the slave station from the received energy propagation, and performs communication with the master station for reading and writing data. It is an object of the present invention to provide a communication system capable of suppressing power consumption of a master station and improving communication reliability in the communication system configured as described above.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a slave station that receives energy propagation emitted from a master station, obtains power for operating the slave station from the received energy propagation, and obtains power from the master station and data. In a communication system configured to perform communication for reading and writing, when the master station starts communicating with the slave station, the strength of energy propagation emitted by the master station is set to be greater than before the start of communication. When the master station finishes reading / writing data from / to the slave station, the strength of energy propagation emitted by the master station is made smaller than the strength at the start of communication .
[0011]
In the present invention, "energy propagation" is used as a term including radio waves, electrostatic induction, and electromagnetic induction.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The entire communication system according to an embodiment of the present invention is the same as the conventional communication system shown in FIG. 6, in which an IC card read / write
[0013]
FIG. 1 is a block diagram showing a part of a
[0014]
With the data output from the
[0015]
Radio waves emitted by the non-contact type IC card 8 are received by the receiving
[0016]
FIG. 2 is an external view showing an example of the arrangement of the low power
[0017]
FIG. 3 is a flowchart showing a switching operation of the low power amplifier circuit 24 and the high
[0018]
[0019]
As described above, even if the non-contact type IC card 8 moves at a considerable speed, the time for supplying power to the non-contact type IC card 8 can be made relatively long as compared with the related art, so that reading and writing can be performed. Can be reliably performed, and the reliability can be improved. Further, it is possible to reduce the power consumption W 0 when not communicating, it can be energy saving type.
[0020]
In the present embodiment, an example is described in which the antenna coil for power transmission or power reception and the antenna coil for data transmission and reception are shared, but the antenna coils for power transmission or power reception and data transmission and reception are separately provided. Is also good.
[0021]
Further, although an IC card read / write device is used as a master station and a non-contact IC card is used as a slave station, the present invention is not limited to this.
[0022]
Although transmission and reception of electric power by radio waves has been described as an embodiment, it is apparent that equivalent effects can be obtained by using transmission and reception of electric power by electrostatic induction or electromagnetic induction.
[0023]
As an application of the present invention, an automatic ticket gate and the like are suitable.
[0024]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the slave station receives the energy propagation emitted from the master station, obtains power for operating the slave station from the received energy propagation, and obtains power of the master station and data. In a communication system configured to perform communication for reading and writing, when the master station starts communicating with the slave station, the strength of energy propagation emitted by the master station is set to be greater than before the start of communication. Since the strength of energy propagation emitted by the master station when the master station finishes reading and writing data to the slave station is made smaller than the strength at the start of communication , the power consumption of the master station is reduced. It is possible to suppress the communication and improve the reliability of communication.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a part of a control circuit of an IC card read / write device of a communication system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing an example of an arrangement of a low-power transmitting antenna coil and a high-power transmitting antenna coil of FIG. 1;
FIG. 3 is a flowchart showing a switching operation and the like by the switching circuit of FIG. 1;
FIG. 4 is a diagram illustrating a change in an area where power can be supplied by an IC card read / write device of a communication system according to an embodiment of the present invention and a movement locus of a non-contact type IC card.
FIG. 5 is a diagram showing a transition of power consumption of the IC card read / write device of the communication system according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram illustrating an outline of a communication system commonly used in a conventional type and one embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a circuit diagram illustrating an example of a power supply circuit of FIG. 6;
FIG. 8 is a diagram showing a movement locus of a non-contact type IC card with respect to an IC card reading / writing device of a conventional communication system.
[Explanation of symbols]
2 IC read /
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