JP4766780B2 - 密着型リーダ/ライタ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は密着型リーダ/ライタ装置に関し、特に、通信距離が短くて微弱電波で通信可能なデータキャリアシステムに用いて好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、データキャリアとリーダ/ライタ装置とからなり、上記データキャリアと上記リーダ/ライタ装置との間でデータを非接触で授受するようにしたデータキャリアシステムが種々の分野で実用化されている。上記データキャリアシステムにおいて、上記データキャリアと上記リーダ/ライタ装置との間における通信距離は、データキャリアシステムが使用される状態に応じて様々である。
【0003】
例えば、電源を有するデータキャリアの場合は数メートル、あるいは十数メートル以上の長距離通信を行うことが可能に構成されている。それに対し、データキャリアとリーダ/ライタ装置との通信距離が短いタイプのデータキャリアシステムの場合には、数ミリ〜数十センチ程度の通信距離を確保すればデータの授受を行うことが可能である。
【0004】
したがって、長距離通信を行うシステムで用いられるリーダ/ライタ装置と、短距離で用いられるリーダ/ライタ装置とでは通信出力が異なるように構成され、短距離で用いられるリーダ/ライタ装置の場合には、構成を簡素化して安価に製造できるようにすることが強く求められている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来は、製造コストを安価にするために、各部品の構成を小型化することにより、リーダ/ライタ装置の通信出力を小さくしてコスト削減及び構成の簡素化を行うようにしていた。
【0006】
このため、データキャリアとリーダ/ライタ装置との通信距離が極端に短い密着型のデータキャリアシステムを構成する場合においても、密着型リーダ/ライタ装置のコストダウンを大幅に行うことができない問題があった。
本発明上述の問題点にかんがみ、部品点数を減らして安価に製造することが可能な密着型リーダ/ライタ装置を提供できるようにすることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の密着型リーダ/ライタ装置は、第1のコイル及び第3のコンデンサとかなり、通信相手に送信する信号波に対する駆動共振手段として機能する駆動共振回路と、第2のコイルと第1のコンデンサとを並列に接続してなり、上記第1のコイルと第3のコンデンサとの接続点に一端が接続されていて、上記通信相手に送信する信号波の周波数に対してトラップ手段として機能するトラップ回路と、上記トラップ回路の他端に一端が接続された抵抗器と、他端が接地された第2のコンデンサとからなり、ローパス手段として機能するRC直列回路とを有し、上記駆動共振回路、上記トラップ回路及び上記RC直列回路により入力共振回路を構成し、上記第2のコンデンサと上記抵抗器との接続点から信号電圧を取り出すことを特徴とする。
また、本発明の密着型リーダ/ライタ装置の他の特徴とするところは、上記第2のコンデンサと上記抵抗器との接続点から取り出した信号電圧を増幅する増幅用トランジスタを有し、上記増幅用トランジスタの負荷として、第3のコイル及び第4のコンデンサからなる並列共振回路を接続し、上記並列共振回路を上記通信相手から送られてくる信号波に並列共振させて受信ゲインを向上させるとともに、上記並列共振回路と直列に第4のコイルを挿入して、上記通信相手に送信する信号波に直列共振させ、上記送信信号波のゲインを減衰させることを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
次に、添付図面を参照しながら本発明の密着型リーダ/ライタ装置の実施の形態を説明する。
図1は、ASK対応の密着型リーダ/ライタ装置の概略構成を示すブロック図である。
【0009】
図1において、Gは駆動回路であり、本実施の形態においては8個のゲート回路G1〜G8を並列に接続して構成されており、125kHzの方形波を出力するようにしている。
【0010】
また、RS1〜RS8は駆動レベル調整抵抗であり、上述したように、複数チャネルのゲート回路G1〜G8を用いた場合に、各チャネル間でディレイの差があった時の出力回路の保護用、及び駆動レベルの調整用として設けられている。
【0011】
これらの駆動レベル調整抵抗RS1〜RS8の代表値としては、47〜100Ωでよい。なお、抵抗値を大きくするほど後述する駆動共振回路のQが下がって出力が減少するが、同調ずれに対して強くなることにより、動作を安定させる利点が得られる。
【0012】
第1のコイルL1、第3のコンデンサC3により駆動共振回路が構成されており、本実施の形態においては、「125KHz」と「117,647KHz」の中心周波数である「121KHz」に共振させてバランスさせるようにしている。
【0013】
これにより、共振周波数からずれた周波数で動作させるので、上記第1のコイルL1、第3のコンデンサC3に損失の低いものを採用しても、A点の振幅は70〜90Vpp程度となる。なお、上記第3のコンデンサC3の耐圧は160V以上が望ましく、また、上記第1のコイルL1の自己共振は1MHz以上が望ましい。
【0014】
また、無調整にしたい場合は第3のコイルL3,第3のコンデンサC3を±5%以下とし、駆動レベル調整抵抗RS1〜RS8を高めに選び、入力トランジスタのB点(NPNTr(T1)のべ一ス)で125KHzの交流振幅が3Vpp以下になるようにする。
【0015】
なお、第3のコイルL3の周囲にある金属までの距離等によって値がずれるので、実装状態で中心値を決めて、更にバラツキ品で動作確認することが望ましい。また、次に説明するトラップも無調整にすると駆動共振回路の同調に影響するので、ばらつかせて確認する対象とする必要がある。
【0016】
次に、入力トラップ回路について説明する。本実施の形態においては、第2のコイルL2、第1の第1のコンデンサC1により、125KHzに対するトラップ回路を構成している。ここで、上記第2のコイルL2の値は、共振ずれや、コイルのコアのサイズを小さくするために高めに選ぶのが望ましい。
【0017】
例えば、3.3〜6.8mH程度の値がよく、磁気シールド型が望ましい。また、トラップ回路として有効に動作させるために、インピーダンスの値として40KΩ程度は必要である。これは、調整することにすれば容易だが、無調整では難しい。そこで、無調整にする場合はより高めのコイルLを選択する必要がある。更に、上述のごとく「駆動レベル調整抵抗」を高めに選ぶ必要がある。
【0018】
次に、入力共振回路について説明する。本実施の形態においては、第1のコイルL1、第3のコンデンサC3、第2のコイルL2、第1のコンデンサC 1 、第2のコンデンサC2、抵抗器Rqによって入力共振回路を構成しており、この入力共振回路によって62.5KHzに共振させている。
【0019】
上述のように、駆動回路及びトラップ回路を構成する回路部品を共用して入力共振回路を構成しているので、コンデンサC2の値を最後に決定するのがよい。なお、この場合はコンデンサC2の耐圧は低くてもよい。なお、上記抵抗器Rqは、入力の同調のQが高くなり過ぎることにより、データレートに対して帯域幅が狭くなり過ぎるのを防止するために設けている。ただし、大きくなり過ぎると感度が低下するので、レスポンスと感度のバランスを見て決定するのがよく、代表値としては「100Ω」程度の値を考慮することができる。
【0020】
増幅トランジスタT1は、NPNトランジスタであり、その耐圧は10V以上、トランジション周波数fTは10MHz以上、増幅率Hfeは100以上である普通の小信号トランジスタでよい。また、エミッタ抵抗REは1K〜220Ω程度がよく、抵抗値が小さい方が感度アップする。
【0021】
増幅段の負荷の同調回路は、第3のコイルL3及びコンデンサC4によって構成されており、62.5KHzに並列共振させて、受信信号波の62.5KHzに対してゲインを稼ぐようにしている。
【0022】
また、上記並列共振回路(第3のコイルL3及び第4のコンデンサC4)と直列に第4のコイルL4を挿入して、125KHzに直列共振させることにより、送信信号波である125KHzの信号に対するショート回路を構成し、送信信号波125KHzに対してゲインを減らすようにしている。なお、第4のコイルL4は第3のL3の値に対して1/3程度の値になる。
【0023】
次に、第5のコンデンサC5は、整流回路との関係で0.01μF程度がよい。また、倍圧整流用ダイオードDは小信号用ダイオードでよく、シリコン(Si)よりもショットキーダイオード(SBD)にした方が検出感度で有利である。
【0024】
検波トランジスタT2(PNPトランジスタ)は、小信号トランジスタでよく、検波段の負荷を構成する抵抗器RL、コンデンサC6は立ち上がりの時定数を信号レートに整合させるようにする。
【0025】
シュミットゲートS1は、検波出力のH/Lを判定するものであり、本実施の形態においては「74HC14」を使用している。また、第7のコンデンサC7及び第8のコンデンサC8は、電源のバイパスコンデンサであり、「固体アルミ電界コンデンサ+積層セラミックコンデンサ」を使用している。
【0026】
上述のように構成された本実施の形態の密着型リーダ/ライタ装置において、各コイルL1、L2,L3,L4の結合を避けて、第1のコイルL1から出ている強い磁界を拾わないようにする。これは、第2のコイルL2と第3のコイルL3、第4のコイルL4が結合すると、増幅用トランジスタT1の増幅出力が入力側に帰還されてしまい、ゲイン及び周波数特性が変動するからである。
【0027】
また、トラップコイルL値の測定は、使用時の信号振幅で行うことがよく、上記第2のコイルL2、第1のコンデンサC1をセットにしたユニットとしてコイルメーカより調達するのがベストである。これは、第3のコイルL3及び第4のコンデンサC4についても同様である。
【0028】
また、増幅用トランジスタT1が送信波信号125KHzでカットオフしないようにすることがが必要であり、そのために、本実施の形態においてはベース側のB点の振幅を3Vpp以下にしている。
【0029】
また、駆動しないときに出力を「H」レベルに固定すると、増幅用トランジスタT1に無駄な消費電流が流れてしまう。この電流は大した電流でもないので無視してもいいが、電池セットのときは無くした方がよいので、出力は「L」レベルまたは「Hi−Z」にしている。
【0030】
次に、図2を参照しながら本実施の形態の密着型リーダ/ライタ装置を電子機器におけるトナー管理システムに適用した例を説明する。
図2に示したように、本実施形態のトナー管理システムは、プリンタ1側に取り付けられた密着型リーダ/ライタ装置20と、トナーを収納したカートリッジ2の表面に貼設されたデータキャリア10とにより構成されている。
【0031】
上記データキャリア10及び密着型リーダ/ライタ装置20は、上記カートリッジ2を上記プリンタ1の所定の位置にセットしたときには、ほぼ接触する程度の短い距離を隔てて対面するような位置に取り付けられている。
【0032】
上述のような構成において、密着型リーダ/ライタ装置20とデータキャリア10との間で行う通信はIDコード、パスワード、使用許可コード、管理コード、プリント枚数、トナー不足検出コード、異常検出コード、トナー不足検出日時、トナー不足検出時のプリント枚数、修理履歴、リサイクル履歴等である。
【0033】
上述したように、上記密着型リーダ/ライタ装置20とデータキャリア10との間隔は非常に短いので、微弱な信号で十分な通信を行うことができる。したがって、本実施の形態の密着型リーダ/ライタ装置20のように、部品点数を減少させてコストダウンするとともに、LC回路を厳密に調整しない場合でも十分に使用可能である。これにより、このようなデータ授受システムを低コストで構成することが可能となる。
【0034】
次に、図3を参照しながら本発明の第2の実施の形態を説明する。
上述した図1の密着型リーダ/ライタ装置は、ASK対応の構成であったが、この実施の形態の密着型リーダ/ライタ装置は、ASK及びPSKの両方に対応する構成にしたものである。
【0035】
すなわち、信号レートに整合させることなく検波トランジスタT2の検波出力を第1のシュミットゲートS1に供給する。そして、上記第1のシュミットゲートS1の出力を、抵抗器R1を通して取り出すようにしている。また、第1のシュミットゲートS1の出力を第2のシュミットゲートS2及び第2のダイオードD2を介して第3のシュミットゲートS3に供給し、第3の抵抗器R3を通して取り出すようにしている。
【0036】
上記第3のシュミットゲートS3の入力端には、抵抗器R2及び第9のコンデンサC9の並列共振回路が取り付けられており、立ち上がりの時定数を信号レートに整合させるようにしている。これにより、上記第3のシュミットゲートS3は、検波トランジスタT2の検波出力を、入力信号のレートに同期させることができる。これにより、キャリアの大きさに応じて出力を反転させる動作、すなわち、ASK検出を行うことができる。
【0037】
一方、第1のシュミットゲートS1の入力端は入力信号のレートに同期して検出していないので、第1のシュミットゲートS1の出力は、検波トランジスタT2の検波出力の有無に応じて反転するので、PSK(位相シフトキーイング)検出となる。
【0038】
【発明の効果】
本発明は上述したように構成したので、駆動共振回路及び入力トラップ回路を構成する回路部品を共用させて入力共振回路を構成することができる。これにより、密着型リーダ/ライタ装置を構成する回路部品の点数を減らしてコストダウンを図ることができ、通信距離は短くてもよいが安価に製造することが要求される場合に用いて好適な密着型リーダ/ライタ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示し、密着型リーダ/ライタ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の密着型リーダ/ライタ装置の使用例を示す斜視図である。
【図3】本発明の密着型リーダ/ライタ装置の第2の実施の形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
L1 第1のコイル
L2 第2のコイル
L3 第3のコイル
L4 第4のコイル
C1 第1のコンデンサ
C2 第2のコンデンサ
C3 第3のコンデンサ
C4 第4のコンデンサ
T1 増幅用トランジスタ
T2 検波トランジスタ
Claims (2)
- 第1のコイル及び第3のコンデンサとかなり、通信相手に送信する信号波に対する駆動共振手段として機能する駆動共振回路と、
第2のコイルと第1のコンデンサとを並列に接続してなり、上記第1のコイルと第3のコンデンサとの接続点に一端が接続されていて、上記通信相手に送信する信号波の周波数に対してトラップ手段として機能するトラップ回路と、
上記トラップ回路の他端に一端が接続された抵抗器と、他端が接地された第2のコンデンサとからなり、ローパス手段として機能するRC直列回路とを有し、
上記駆動共振回路、上記トラップ回路及び上記RC直列回路により入力共振回路を構成し、上記第2のコンデンサと上記抵抗器との接続点から信号電圧を取り出すことを特徴とする密着型リーダ/ライタ装置。 - 上記第2のコンデンサと上記抵抗器との接続点から取り出した信号電圧を増幅する増幅用トランジスタを有し、
上記増幅用トランジスタの負荷として、第3のコイル及び第4のコンデンサからなる並列共振回路を接続し、上記並列共振回路を上記通信相手から送られてくる信号波に並列共振させて受信ゲインを向上させるとともに、上記並列共振回路と直列に第4のコイルを挿入して、上記通信相手に送信する信号波に直列共振させ、上記送信信号波のゲインを減衰させることを特徴とする請求項1に記載の密着型リーダ/ライタ装置。
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