JP3725333B2 - 信号伝送方法及びその装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分離型トランスを用いて無接触で信号を伝送する、例えば車両等の移動体に使用される信号伝送方法及びその装置に関する。
【0002】
【関連する背景技術】
従来、この種の装置には、例えば特開昭63−38055号公報に示すようなものがある。上記装置では、トランスの回転部側のコイルに複数の共振回路と上記共振回路に対応した接点を接続させた構成からなり、上記共振回路自体は、共振信号を発生しないが、トランス全体のインピーダンスの周波数応答は、回路の共振周波数によって大きく変動する。
【0003】
上記装置では、トランスの回転部側の共振回路が有する各共振周波数における1次側からみたインピーダンスを監視することで、どの接点の状態が変化したか検出するものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記装置では、複数の共振回路に対応する接点を直列に接続し、これら接点のオン/オフに応じて経時変化するインピーダンスを、正弦波信号発振回路から定電圧の正弦波信号を一定の周波数範囲内でアナログ掃引しながら、トランスの1次側に印加することで検出するものである。
【0005】
しかしながら、上記装置では、掃引に数msec〜数10msecと時間がかかるとともに、予め設定した共振周波数が何らかの原因で大きく変動した場合、それぞれの接点のオン/オフに対応したインピーダンス変化がばらつくため、それを精度良く検出するための検出回路が複雑になるという問題点があった。
【0006】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、信号伝送時間の遅れを防ぎ、簡単な構成で実用性の高い信号伝送を行うことができる信号伝送方法及びその装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、分離トランスの2次側コイルの一端に前記2次側コイルのインダクタンスよりも大きいインダクタンスを有するコイルの一端が接続されて、前記2次側コイルの他端と前記コイルの他端との間に接続されるコンデンサを、複数のコンデンサのなかから接点にて選択して接続し、前記2次側コイルと前記コイルと前記選択されたコンデンサとで構成される共振回路の共振周波数に同調する周波数信号を発振手段から前記分離型トランスの1次側に供給し、前記周波数信号の周波数を周波数識別手段で識別し、識別された周波数に応じて前記接点の動作状態を検知することで、前記接点による選択動作状態を前記1次側に伝送する信号伝送方法及びその装置が提供される。
【0008】
すなわち、分離型トランスの1次側では、前記2次側の接点のオン/オフに応じて変化する共振周波数に同調する周波数信号を発振手段から発振させて、該周波数信号の周波数を識別手段で識別し、かつ該識別された周波数に応じて前記接点の動作状態を検知する。
【0009】
また、前記識別手段は、所定時間内に前記発振手段から発振される周波数信号のパルスをカウントして、当該周波数信号の周波数を検知する周波数カウンタ部からなる周波数検知部と、接点の動作状態と該動作状態に対応して前記発振手段から発振される周波数信号の周波数を記憶する周波数データテーブルからなる記憶部と、前記検知された周波数に基づき、前記記憶部から対応する接点の動作状態を検知する周波数比較部からなる接点検知部を備え、例えば複数回の周波数検知から接点のオン/オフの動作状態を検知することが好ましい。
【0010】
また、本発明では、分離型トランスの2次側コイルのインダクタンスより大きいインダクタンスのコイルを、前記2次側コイルに直列接続して、例えば分離型トランスの1次側コアと2次側コア間のギャップ変動に起因する共振周波数の変動を小さく抑えることが好ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明に係る信号伝送方法及びその装置を図1乃至図4の図面に基づいて説明する。
【0012】
図1は、本発明に係る信号伝送方法を用いた装置の概略構成の一例を示す構成図である。図において、信号伝送装置は、本発明に係る分離型トランスを構成しており、1次側が固定された固定部側で、2次側が回転可能な回転部側からなる回転トランス10を用いたものである。回転トランス10は、図2に示すようにシャフト11を中心軸として、固定された1次側コア12及びシャフト11に取り付けられてシャフト11の回転に応じて回転する2次側コア13を有するとともに、1次側コア12と2次側コア13とは所定間隔のギャップGを隔てて対向配置されている。また、各コア12,13の互いに対向する面に形成された環状の凹部内には、1次側コイル14と2次側コイル15がそれぞれ装着されている。
【0013】
この2次側コイル15には、各コンデンサC1,C2〜Cnと、各コンデンサC1,C2〜Cnに対応して直列接続された接点S1,S2〜Snとからなり、異なる共振周波数をそれぞれ有するn個の共振回路がそれぞれ並列接続されている。ここで、nは、任意の整数である。
【0014】
なお、回転トランス10は、図示したごとくギャップGを保持して対向しているが、このギャップのバラツキにより2次側コイル15の等価インダクタンスが大きく変化し、その結果、共振周波数が大きく変化して1次側で周波数識別ができなくなる危険性がある。そこで、この危険性を防止するため、2次側コイル15に、この2次側コイル15の等価インダクタンスより大きいインダクタンスのコイル16を直列接続して、2次側コイルの等価インダクタンスが変動しても各共振周波数の変動を小さく抑えるように構成することも可能である。また、各コンデンサC1,C2〜Cn、接点S1,S2〜Sn及びコイル16は、ユニット17として1つのブロックで構成することも可能である。
【0015】
また、1次側コイル14には、本発明の発振手段を構成する同調形の発振器20が接続され、発振器20には、本発明の識別手段を構成してその発振周波数を識別する周波数識別器21が接続されている。
【0016】
発振器20は、2次側の各共振回路の特定の周波数に同調することによって、複数の発振周波数を発生させている。周波数識別器21は、図3に示すように、発振器20から発振される周波数信号の出力パルスを所定時間カウントし、上記信号の周波数を検知する本発明の周波数検知部を構成する周波数カウンタ部22と、2次側の接点S1,S2〜Snの動作状態の情報と上記情報に対応して発振器20から発振される周波数信号の周波数情報を記憶する本発明の記憶部を構成する周波数データテーブル23と、周波数カウンタ部22で検知された周波数情報と周波数データテーブル23内の周波数情報を比較して、該当する接点S1,S2〜Snの動作状態情報を得る本発明の接点検知部を構成する周波数比較部24と、上記得られた接点情報を出力する接点出力インターフェース25とから構成されている。なお、周波数識別器21の構成機能は、例えば汎用のマイクロコンピュータや簡単なロジック回路で実現が可能である。
【0017】
次に、周波数データテーブル23の記憶内容について、表1を用いて説明する。なお、表1では、例えば2次側の接点がS1,S2,S3の3つの場合についての上記接点の状態による発振周波数の実測値等から、上記接点の状態と発振周波数の範囲を以下のように予め定める。
【0018】
【表1】
Figure 0003725333
この表1の接点の状態において、「0」はオフ状態を、「1」はオン状態を示す。また、上記接点の状態の対応する発振周波数fはある範囲を持っているが、これはコイル等の部品や温度や回転トランスのギャップ変動等のバラツキによる発振周波数の変化を考慮したためである。
【0019】
ここで、例えば2次側の接点S1、S2をそれぞれオン状態に、S3をオフ状態に設定すると、2次側のユニット17は発振器20の負荷となり、発振器20は、各接点S1,S2,S3のオン/オフ状態に応じて構成される2次側の共振回路の周波数に従った周波数、例えば270kHzの周波数で発振する。
【0020】
この発振器20の発振周波数(270kHz)が周波数識別器21に入力されると、周波数識別器21内の周波数カウンタ部22は、この周波数の出力パルスを上述のごとくカウントしてその周波数を検知する。この時、周波数カウンタ部22は、例えば3msecの所定時間内に、発振器20からの発振周波数を複数回カウントして、一致する回数が最も多いカウント値から周波数を特定する。周波数比較部24は、周波数カウンタ部22から得られた周波数情報と周波数データテーブル23に記憶された発振周波数情報を比較して、それに合った結果(発振周波数範囲)に対応した接点の状態(この場合には、S1が「1」、S2が「1」、S3が「0」)の情報を、接点出力インターフェース25を介して出力する。
【0021】
このように、本実施例では、回転トランスの2次側に、1次側の発振器の負荷となる共振回路を設け、上記2次側の各接点のオン/オフに応じて変化する共振周波数に同調する周波数信号を発振器から発振させて、上記周波数信号の周波数を周波数識別器で識別し、かつ識別された周波数に応じて上記接点の動作状態を検知するので、上記2次側接点のオン/オフ状態に応じて発振周波数は瞬時に変化し、周波数識別に要する時間は短縮され、これにより、信号伝送時間の遅れを防ぎ、迅速に接点のオン/オフ状態の情報を出力することができる。
【0022】
また、本実施例では、発振器を通常のデジタル回路で、周波数識別器をマイコンやデジタル回路で構成できるので、簡単な構成で実用性の高い信号伝送が行うことができるとともに、従来例のように、高価なアナログ回路を必要とせず、製作コストの低減化が図られた信号伝送装置が提供できる。
【0023】
次に、本発明に係る信号伝送装置を自動車用のエアバックシステムに用いた場合の構成を図4に示す。なお、図において、図1に示した構成部分と同様の構成部分については、説明の都合上、同一符号を付記する。
【0024】
図4を参照すると、2次側コイル15には、各コンデンサC1〜C3や接点S1〜S3とは別に、図示しないエアバックを膨張させるためのインフレータ18が接続されており、1次側コイル14には、発振器20とは別に、衝突センサ等からのセンサ信号に基づいてインフレータ18に起爆用の電源を供給する起爆用電源部26及びエアバック回路が正常かどうかを監視するためのモニタ信号駆動部27とモニタ信号出力部28が接続されている。また、この場合には、周波数識別器21は、起爆用電源部26とも接続され、上記起爆用電源部に同期用及び電源の交流化用のためのディファレンス信号を出力している。
【0025】
これにより、本実施例では、各接点を例えば自動車のホーンやオートクルーズを指示する接点に設定することができ、特に自動車のホーンのオン/オフ状態に対する応答は、前の歩行者にいち早く知らせるために、できるだけ迅速にする必要があるので、本発明の信号伝送装置を用いることでホーンのオン/オフ状態に応じて、発振器からの発振周波数は瞬時に変化し、周波数識別器21から迅速にホーン信号を出力することが可能となる。
【0026】
本発明は、これら実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。例えば2次側の共振回路は、3つに限定されることなく、任意の数に設定することができる。
【0027】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、分離トランスの2次側コイルの一端に前記2次側コイルのインダクタンスよりも大きいインダクタンスを有するコイルの一端が接続されて、前記2次側コイルの他端と前記コイルの他端との間に接続されるコンデンサを、複数のコンデンサのなかから接点にて選択して接続し、前記2次側コイルと前記コイルと前記選択されたコンデンサとで構成される共振回路の共振周波数に同調する周波数信号を発振手段から前記分離型トランスの1次側に供給し、前記周波数信号の周波数を周波数識別手段で識別し、識別された周波数に応じて前記接点の動作状態を検知することで、前記接点による選択動作状態を前記1次側に伝送することができるので、信号伝送時間の遅れを防ぎ、簡単な構成で実用性の高い信号伝送が行うことができる。
【0028】
また、前記識別手段は、所定時間内に前記発振手段から発生する前記周波数信号のパルスをカウントして、当該周波数信号の周波数を検知する周波数カウンタ部からなる周波数検知部と、接点の動作状態と該動作状態に対応して前記発振手段から発振される周波数信号の周波数を記憶する記憶部と、前記検知された周波数に基づき、前記記憶部から対応する接点の動作状態を検知する接点検知部を備えたので、簡単な構成で接点のオン/オフ動作状態を1次側で正確に検知でき、これにより実用性の高い信号伝送を行うことができる。
【0029】
発明では、前記2次側コイルにコイルを直列に接続し、該コイルのインダクタンスを前記2次側コイルのインダクタンスより大きくするので、分離トランスのギャップのバラツキにより、2次側コイルのインダクタンスが変動しても共振周波数の変動を小さく抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る信号伝送方法を用いた装置の概略構成の一例を示す構成図である。
【図2】本発明に係る回転トランスの概略構成の一実施例を示す概略構成図である。
【図3】図1に示した周波数識別器の構成を示す構成ブロック図である。
【図4】本発明に係る信号伝送装置を自動車用のエアバックシステムに用いた場合の構成の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
10 分離型トランス(回転トランス)
11 シャフト
12 1次側コア
13 2次側コア
14 1次側コイル
15 2次側コイル
16 コイル
17 ユニット
18 インフレータ
20 発振器
21 周波数識別器
22 周波数カウンタ部
23 周波数データテーブル
24 周波数比較部
25 接点出力インターフェース
26 起爆用電源部
27 モニタ信号駆動部
28 モニタ信号出力部
C1,C2〜Cn コンデンサ
S1,S2〜Sn 接点
G ギャップ

Claims (5)

  1. 分離トランスの2次側コイルの一端に前記2次側コイルのインダクタンスよりも大きいインダクタンスを有するコイルの一端が接続されて、
    前記2次側コイルの他端と前記コイルの他端との間に接続されるコンデンサを、複数のコンデンサのなかから接点にて選択して接続し、
    前記2次側コイルと前記コイルと前記選択されたコンデンサとで構成される共振回路の共振周波数に同調する周波数信号を発振手段から前記分離型トランスの1次側に供給し、
    前記周波数信号の周波数を周波数識別手段で識別し、
    識別された周波数に応じて前記接点の動作状態を検知することで、
    前記接点による選択動作状態を前記1次側に伝送することを特徴とする信号伝送方法。
  2. 分離トランスの2次側コイルの一端に前記2次側コイルのインダクタンスよりも大きいインダクタンスを有するコイルの一端が接続されて、
    前記2次側コイルの他端と前記コイルの他端との間に接続されるコンデンサを、複数のコンデンサのなかから選択して接続する複数の接点と、
    前記2次側コイルと前記コイルと前記選択されたコンデンサとで構成される共振回路の共振周波数に同調する周波数信号を前記分離型トランスの1次側に供給する発振手段と、
    前記周波数信号の周波数を識別する周波数識別手段とを有して、
    前記周波数識別手段にて識別された周波数に応じて前記接点の選択動作状態を検知することを特徴とする信号伝送装置。
  3. 前記発振手段は、前記2次側コイルと前記コイルと前記選択されたコンデンサとで構成される共振回路の共振周波数に同調した前記周波数信号を発振する発振器からなることを特徴とする請求項2に記載の信号伝送装置。
  4. 前記識別手段は、前記発振手段が発振する周波数信号の周波数を検知する周波数検知部と、接点の動作状態と該動作状態に対応して前記発振手段が発振する周波数信号の周波数を記憶する記憶部と、前記検知された周波数に基づき、前記記憶部から対応する接点の動作状態を検知する接点検知部を備えたことを特徴とする請求項2に記載の信号伝送装置。
  5. 前記周波数検知部は、所定時間内に発生する前記周波数信号のパルスをカウントして、当該周波数信号の周波数を検知する周波数カウンタ部からなることを特徴とする請求項4に記載の信号伝送装置。
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