JPH0681083B2

JPH0681083B2 - 非接触式デ−タ交信装置

Info

Publication number: JPH0681083B2
Application number: JP60179805A
Authority: JP
Inventors: 雅男水野
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1985-08-15
Filing date: 1985-08-15
Publication date: 1994-10-12
Anticipated expiration: 2009-10-12
Also published as: JPS6239927A

Description

【発明の詳細な説明】（発明の分野）本発明は、例えば、自動生産ライン中に設けた固定機に
備えられた発振器からの高周波信号により、工具を有す
る移動機に搭載した通信機に電力を供給するとともに、
その電力により通信機を作動して固定機側に固有のデー
タ信号を送信し、その移動機がどの種の工具を備えてい
るかを判別するといったことなどのために適用されるも
ので、発振回路と送受信用の第１アンテナコイルとを有
する第１交信手段と、前記第１アンテナコイルと電磁誘
導によって結合される第２アンテナコイルを有するとと
もに電源を持たない第２交信手段とから成る非接触式デ
ータ交信装置に関する。

（発明の概要）本発明は、このような非接触式データ交信装置におい
て、使用するアンテナコイル数少なく安価に、かつ、ア
ンテナコイルを収納するケースの材質のいかんにかかわ
らず、最適な周波数を選択使用できるようにしたもので
ある。

（従来技術とその問題点）従来のこの種の装置では、第１交信装置から第２交信装
置に電力を供給しながら、それと同時に、供給された電
力を作動電源として第２交信装置から第１交信装置にデ
ータ信号を伝送するように構成していた。

しかしながら、このような構成を有する従来例の場合で
は、相互の干渉を防止するために、電力供給のための周
波数と、データ伝送のための周波数とを異ならせる必要
があった。そのため、第１交信装置側では、第１アンテ
ナコイルとして、電力供給専用の送信アンテナコイル
と、データ信号受信専用の受信アンテナコイルとを備
え、他方、第２交信装置側では、第２アンテナコイルと
して、電力供給専用の受信アンテナコイルと、データ信
号送信専用の送信アンテナコイルとを備えなければなら
ず、全体として４個のアンテナコイルが必要で高価にな
る欠点があった。

また、油や塵あいなどから保護するために、アンテナコ
イルを含めて交信装置全体がケース内に収納されること
が多いが、例えば、ケースが黄銅や銅などの非鉄材料で
構成された場合、その材質によっては、結合効率が特定
周波数でピークになり、電力供給用周波数とデータ伝送
用周波数の両方に、結合効率がピークとなる最適な周波
数を使用することはできず、いずれか一方において結合
効率が低下せざるを得ない欠点があった。

（発明の目的）本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、アンテナコイル数を必要最小限にして安価に、か
つ、アンテナコイルを収納するケースの材質に最適な周
波数を選択して電力供給およびデータ伝送を良好に行な
えるようにすることを目的とする。

（発明の構成と効果）本発明は、特定の交信相手側から電力供給を受けた後
で、この電力を作動電源として該交信相手側へデータ送
信を行う非接触式データ交信装置であって、特定の交信
相手に対して電磁誘導結合するアンテナコイルと、電磁
誘導結合した交信相手から送信される電力供給信号に応
じてアンテナコイルから発生される交流出力を電力とし
て蓄積する蓄積手段と、蓄積手段に所要量の電力が蓄積
されて交信相手から電力供給信号が送信され終えたこと
を検知する検知手段と、アンテナコイルから所要のデー
タを送信させる送信手段と、アンテナコイルに対して蓄
積手段または送信手段のいずれか一方を選択的に接続さ
せる第１切替手段と、蓄積手段と送信手段とを電力供給
可能に接続するかまたは電力供給不可能に遮断するかの
切り替えを行う第２切替手段と、検知手段より検知出力
が与えられてから所要時間が経過するまでの間のみ、第
１切替手段を制御することによりアンテナコイルと送信
手段とを接続してアンテナコイルと蓄積手段とを遮断す
る状態にさせるとともに、第２切替手段を制御すること
により蓄積手段と送信手段とを電力供給可能に接続する
状態にさせ、前記期間以外は第１、第２切替手段を制御
することにより、送信手段と蓄積手段および送信手段と
アンテナコイルとをそれぞれ遮断する状態にさせて、ア
ンテナコイルと蓄積手段とを接続する状態にさせる制御
手段とを備えている。

このような本発明の非接触式データ交信装置では、特定
の交信相手と電磁誘導結合されると、まず、交信相手か
ら送信される電力供給信号をアンテナコイルで受け、こ
のアンテナコイルから発生する交流出力を電力として蓄
積手段へ蓄積させる。この蓄積手段に所要量の電力が蓄
積されて交信相手から電力供給信号が送信され終える
と、検知手段は制御手段へ検知出力を与える。制御手段
は、検知出力が与えられてから所要時間が経過する間の
み、第１、第２切替手段を制御することにより、アンテ
ナコイルに対して送信手段を接続してアンテナコイルと
蓄積手段とを遮断する状態に、また蓄積手段と送信手段
とを電力供給可能に接続する状態にそれぞれさせて、蓄
積手段に蓄積した電力でもって送信手段を駆動させて所
要のデータをアンテナコイルから送信させるようにす
る。なお、前記期間以外は、第１、第２切替手段を制御
することにより、送信手段と蓄積手段および送信手段と
アンテナコイルとをそれぞれ遮断する状態にさせて、ア
ンテナコイルと蓄積手段とを接続する状態にさせる。

このように、特定の交信相手側から電力供給を受けた後
で、この電力を作動電源として該交信相手側へデータ送
信を行う構成であるから、電池などの電源を省略でき
る。また、特定の交信相手から電力供給を受ける受信と
交信相手へデータを送る送信とを互いに異なる時間帯で
行うことにより、単一のアンテナコイルでもって送信、
受信を同一周波数で行えるようにしているから、アンテ
ナコイル数を少なくできてコスト低減が図れるだけでな
く、送信、受信が相互の干渉を生じることなく適正に行
えるようになる。さらに、電力受け取り時に、アンテナ
コイルと蓄積手段とを接続してアンテナコイルと送信手
段とを遮断する状態にしているから、電力受け取り時に
は電力の蓄積のみに専念できるようになり、短時間での
電力蓄積が行えるようになる一方、データ送信時に、ア
ンテナコイルと蓄積手段とを遮断してアンテナコイルと
送信手段とを接続する状態にしているから、データ送信
時には前記蓄積された電力をデータ送信のみに専念して
使用できるようになり、送信データの強度損失を無くせ
てデータを交信相手側へ確実に送信できるようになるな
ど、蓄積された電力をデータ送信時に最大限利用できる
ようになる。

しかも、１種類の周波数を選択して使用できるから、ア
ンテナコイルを収納するケースの材質のいかんにかかわ
らず、結合効率上その材質に最適の周波数を選択でき、
電力供給およびデータ伝送のいずれをも良好に行なえる
ようになった。

（実施例の説明）以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。第１図は、本発明の実施例に係る非接触式データ
交信装置を構成する第１交信手段としての固定機Ａの回
路ブロック図である。固定機Ａは、無人化工場などにお
ける自動生産ラインの工具移動経路途中の所定箇所にお
いて、その側脇に固定設置されている。第１図におい
て、１は第１アンテナコイルであり、この第１アンテナ
コイル１には、電力供給部２と受信部３とが結合回路４
を介して接続されている。

前記電力供給部２には、交番信号を発振する発振回路
５、ゲート回路６および増幅回路７が備えられている。

前記受信部３には、増幅回路８、復調回路９、直並列変
換回路（SPC）10およびCPU11が備えられている。

前記ゲート回路６は、CPU11からの制御信号により発振
回路５からの交番信号を設定時間おきのトーンバースト
信号として第１アンテナコイル１に送信するようになっ
ている。このゲート回路６と、これをCPU11からの制御
信号によって制御する構成をして送信時間設定手段12と
称する。

第２図は、本発明の実施例に係る非接触式データ交信装
置を構成する第２交信手段としての移動機Ｂの回路ブロ
ック図である。移動機Ｂには、図示しないが、工具が備
えられている。第２図において、13は、前記第１アンテ
ナコイル１と電磁誘導によって結合される第２アンテナ
コイルであり、この第２アンテナコイル13には、蓄積手
段としての電力受給部14と送信手段としての送信部15と
が第１切替手段としての切替回路16を介して接続されて
いる。電力受給部14と送信部15とは、第２切替手段とし
てのスイッチ回路17を介して接続されている。電力受給
部14は、第２アンテナコイル13で発生する交流出力を直
流に変換する整流回路19と、その直流電荷を蓄積するコ
ンデンサ20とを備えている。送信部15は、移動機Ｂに固
有のコード信号を設定する設定部21、並直変換回路（PS
C）22、変調回路23および増幅回路24を備えている。

前述の切替回路16およびスイッチ回路17は、検知手段お
よび制御手段としてのタイミング回路18でもって制御さ
れる。タイミング回路18は、電力受給部14への電力供給
が開始されることや、コンデンサ20に所要量の電力が蓄
積されて固定機Ａから電力供給信号が送信され終えたこ
とを、後述のコンデンサ20の充・放電曲線特性および第
１タイマを利用して検知するようになっている。そし
て、タイミング回路18は、電力受給部14へ電力が所要量
蓄積されて固定機Ａから電力供給信号が送信され終えた
ことを検知してから所要時間が経過するまでの間のみ、
切替回路16を制御することにより第２アンテナコイル13
と送信部15とを接続する状態にさせるとともに、スイッ
チ回路17を制御することにより電力受給部14と送信部15
とを電力供給可能に接続する状態にさせて、送信部15か
ら第２アンテナコイル13を介してデータ送信を行わせ
る。また、タイミング回路18は、前述のデータ送信の開
始時点から所要時間が経過すると、切替回路16を制御す
ることにより第２アンテナコイル13と電力受給部14とを
接続する状態にさせるとともに、スイッチ回路17を制御
することにより電力受給部14と送信部15とを電力供給不
可能に遮断する状態にさせる。

図示していないが、前記固定機Ａと移動機Ｂとは、いず
れも黄銅や銅などの材質のケースによって覆われ、油や
塵あいなどから保護するようになっている。そして、第
１アンテナコイル１と第２アンテナコイル13とは、例え
ば、約5mm程度に接近することにより磁気的に結合され
る。

第３図は、前記切替回路16と整流回路19とスイッチ回路
17との周辺を詳細に示した回路図であり、この図におい
て、25は第２アンテナコイル13と共振するための共振コ
ンデンサである。この構成において、切替回路16が整流
回路19との接続側に切り替えられるとともにスイッチ回
路17が開いている状態で、コンデンサ20に電荷が蓄積さ
れる。このとき、その蓄積電荷は、基本的には、スイッ
チ回路17が閉じない限り、整流回路19からの漏洩電流と
自己放電以外は外部に流出しない。

前記コンデンサ20における充放電は、第４図に示すよう
な波形図に従って行なわれる。

即ち、充電時間は、Ｖ＝Ｅ・exp（−t/CR）により、整
流回路19の出力抵抗Ｒとコンデンサ20の容量Ｃとによっ
て決まる。他方、放電時間は、Ｖ＝Ｅ−Ｅ・exp（−t/C
r）により、送信部15の電源負荷抵抗ｒとコンデンサ20
の容量Ｃとによって決まる。L₁は、タイミング回路18を
スタートさせるスレッショルドレベルを示し、L₂は、送
信部15の動作可能電圧を示す。したがって、送信開始
後、その動作可能電圧L₂に降下するまでが、送信可能時
間ｔになる。

次に、この実施例の作用につき第５図のタイムチャート
を用いて説明する。

発振回路５で発生した交番信号がCPU11からの制御信号
ａによりゲート回路６において制御され、結合回路４か
ら第１アンテナコイル１に断続したトーンバースト信号
ｂを供給する。第１アンテナコイル１では、トーンバー
スト信号ｂに応じた磁界を発生し、この磁界により第２
アンテナコイル13が電磁結合され、その電磁誘導によっ
て第２アンテナコイル13からｃに示すような交流出力を
発生する。この交流出力ｃが切替回路16を介して整流回
路19で直流に変換され、ｄに示すような整流出力を出
す。この整流出力ｄをコンデンサ20に供給し、直流電荷
をコンデンサ20に蓄積する。コンデンサ20の蓄積電荷量
が所定のスレッショルドレベルを越えると、タイミング
回路18において、第１タイマからｅに示すようなタイマ
出力を出し、その設定時間経過後に前記切替回路16とス
イッチ回路17とを駆動するとともに、第２タイマからｆ
に示すようなタイマ出力を出す。これにより、切替回路
16を送信部15との接続側に切り替えるとともに、コンデ
ンサ20に蓄積された電荷を作動電源として送信部15を駆
動する。送信部15は、その設定部21から設定データｈを
出力して変直変換回路22、変調回路23および増幅回路24
を介してｇに示すようなデータ信号として、第２アンテ
ナコイル13から送信させる。そして、前記第２タイマに
よる設定時間経過後に送信が停止される。この第２タイ
マによる設定時間は、前記送信時間設定手段12によって
設定された非送信時に相当する時間帯に含まれるように
設定してある。

固定機Ａでは、前記データ信号を受けると、そのデータ
信号を結合回路４を介して増幅回路７に供給し、増幅回
路７で電圧増幅した後、直並列変換回路10で並列信号に
なおし、移動機Ｂ側の設定部21で設定された設定データ
をCPU11に供給する。

以上の構成により、順次、固定機Ａに対応して近接する
位置に移動機Ｂを搬送し、それらのなかから所定の工具
を備えた移動機Ｂを判別し、別途設けたホルダーにより
その移動機Ｂを保持して所定の加工作業を行なうことが
できるのである。

上記実施例では、固定機Ａを第１交信手段、移動機Ｂを
第２交信手段としているが、移動機Ｂを第１交信手段、
固定機Ａを第２交信手段とし、移動機Ｂから固定機Ａに
電力を供給するように構成するものでも良い。

また、例えば、第１交信手段から第２交信手段側に所定
のデータ信号を送信し、第２交信手段側において、その
データ信号を記録していくように構成するなど、本発明
としては、第１交信手段と第２交信手段との間でデータ
信号を送受信するように構成するものでも良い。

前記第１および第２アンテナコイルそれぞれとしては、
図示のようなフェライトコイルに限らず、ループコイル
を用いても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例の固定機の回路ブロック図、
第２図は移動機の回路ブロック図、第３図は要部の回路
図、第４図はコンデンサの充放電特性の波形図、第５図
は作用説明のためのタイムチャートである。１……第１アンテナコイル、５……発振回路、 12……送信時間設定手段、 13……第２アンテナコイル、 17……切換手段としてのスイッチ回路、 19……整流回路、20……コンデンサＡ……第１交信手段としての固定機、Ｂ……第２交信手段としての移動機。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】特定の交信相手側から電力供給を受けた後
で、この電力を作動電源として該交信相手側へデータ送
信を行う非接触式データ交信装置であって、特定の交信相手に対して電磁誘導結合するアンテナコイ
ルと、電磁誘導結合した交信相手から送信される電力供給信号
に応じてアンテナコイルから発生される交流出力を電力
として蓄積する蓄積手段と、蓄積手段に所要量の電力が蓄積されて交信相手から電力
供給信号が送信され終えたことを検知する検知手段と、アンテナコイルから所要のデータを送信させる送信手段
と、アンテナコイルに対して蓄積手段または送信手段のいず
れか一方を選択的に接続させる第１切替手段と、蓄積手段と送信手段とを電力供給可能に接続するかまた
は電力供給不可能に遮断するかの切り替えを行う第２切
替手段と、検知手段より検知出力が与えられてから所要時間が経過
するまでの間のみ、第１切替手段を制御することにより
アンテナコイルと送信手段とを接続してアンテナコイル
と蓄積手段とを遮断する状態にさせるとともに、第２切
替手段を制御することにより蓄積手段と送信手段とを電
力供給可能に接続する状態にさせ、前記期間以外は第
１、第２切替手段を制御することにより、送信手段と蓄
積手段および送信手段とアンテナコイルとをそれぞれ遮
断する状態にさせて、アンテナコイルと蓄積手段とを接
続する状態にさせる制御手段と、を備えていることを特徴とする非接触式データ交信装
置。