JPH07273697A

JPH07273697A - 非接触交信装置

Info

Publication number: JPH07273697A
Application number: JP6063117A
Authority: JP
Inventors: Masao Doi; 正男土肥
Original assignee: Idec Izumi Corp
Current assignee: Idec Corp
Priority date: 1994-03-31
Filing date: 1994-03-31
Publication date: 1995-10-20

Abstract

(57)【要約】【目的】外部給電型の通信媒体とアンテナとの間でのデ
ータの送受信を正確且つ高速に行うことができるように
する。【構成】アンテナ１の送信コイルＬ１から送信された電
力搬送波を送受信コイルＬ２で受信し、充電用コンデン
サＣ１を充電する。充電用コンデンサＣ１の充電量をレ
ベル検出回路２４により検出し、一定レベルになったと
きタイマ２９からトランジスタＦＥＴ１にゲート信号を
供給して送信コイルＬ２を短絡する。この短絡により送
受信コイルＬ２は電力搬送波に共振しなくなり、受信コ
イルＬ３の共振レベルが上昇する。この共振レベルの上
昇を検波回路１３および比較器１４により検出した際に
キャリア信号発生回路１２によるドライブ回路１１の駆
動を停止して電力搬送波の送信を終了する。一方、デー
タキャリア２は、この後、データの送信を開始する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、アンテナと通信媒体
との間でデータを無線送受信する非接触交信装置に関
し、特に、通信媒体において消費される電力をアンテナ
から電力搬送信号により供給する非接触交信装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】コンベア上を搬送される移動体に取り付
けたタグなどの通信媒体から移動体の搬送経路中に設置
されたアンテナに対してデータを送信するデータキャリ
アシステムなどの非接触交信装置では、通信媒体におい
て消費される電力を電力搬送信号を用いてアンテナから
供給するようにしたものがある。このような外部給電型
の非接触交信装置では、図５に示すアンテナ５０におい
て、制御部５１からコイル５２に対して図６（Ａ）に示
す駆動信号を出力し、コイル５２から電力搬送波として
通信媒体に対して同図（Ｂ）に示す間欠波信号を送信す
る。通信媒体６０はコイル６３により同図（Ｃ）に示す
状態でこの間欠波信号を受信し、整流した後に同図
（Ｄ）に示すようにコンデンサ６４に蓄電し、これを制
御回路６１やメモリ６２等の駆動用電源として用いてい
る。

【０００３】また、通信媒体６０からアンテナ５０に対
してデータを送信する場合には、間欠波信号の間欠部分
においてデータ信号を送信し、電力搬送波とデータ信号
との混信を防止するようにしている。このため、通信媒
体６０の制御回路６１は、コンデンサ６４の電位が一定
レベルＶに達したとき起動して時間ｔ１２を計時して図
６（Ｅ）に示す波形を出力する第１のタイマと、この第
１のタイマがタイムアップしたとき起動して時間ｔ１３
を計時して同図（Ｆ）に示す波形を出力する第２のタイ
マとを備えている。この第２のタイマが計時する時間ｔ
１３は、間欠波信号の間欠部分の時間よりも充分に短く
されており、通信媒体は、第２のタイマが計時する時間
ｔ１３において同図（Ｇ）に示すようにアンテナに対し
てデータ信号を送信する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般に、アンテナと通
信媒体の受信コイルとの間の電磁結合力はアンテナと通
信媒体との間の距離に依存するため、通信媒体がアンテ
ナから離れた位置にある場合にはコンデンサの蓄電速度
が低下し、コンデンサの電位が一定レベルに達するまで
の時間（図６に示す時間ｔ１１）が長時間化する。

【０００５】しかしながら、従来の非接触交信装置で
は、通信媒体からのデータ信号の送信タイミング（時間
ｔ１２，ｔ１３）は、タイマによって固定的に設定され
たままであり、コンデンサの蓄電速度が低下すると通信
媒体からのデータ信号の送信タイミングが遅延して間欠
波信号の間欠部から外れ、アンテナからの間欠波信号と
同時に送信される場合を生じ、信号の混信により正確な
データの送受信を行うことができなくなる。

【０００６】この混信を防止するためは、通信媒体にお
けるデータ信号の送信時間（時間ｔ１３）に対してデー
タ信号の送信開始時間（時間ｔ１２）を間欠波信号の送
信周期とともに充分に長く設定しなければならず、デー
タの通信速度の遅延および通信効率の効率の低下を招く
問題があった。

【０００７】この発明の目的は、通信媒体においてデー
タの送信に充分な電力が蓄電されるまでアンテナから電
力搬送信号を連続して送信し、通信媒体において充分な
電力が蓄電された後にデータ信号の送信を開始すること
により、アンテナと通信媒体との間の距離の変化に拘ら
ず、常にデータの送受信を正確且つ高速に行うことがで
きる非接触交信装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載した非接
触交信装置は、アンテナから電力搬送信号を送信して通
信媒体に電力を供給し、通信媒体からアンテナに対して
データを送信する非接触交信装置において、前記通信媒
体が、電力搬送信号により供給された電力を蓄える電源
手段と、電源手段における蓄電量が所定量に達した時に
蓄電完了状態を伝送する蓄電完了状態伝送手段と、蓄電
完了状態伝送手段が蓄電完了状態を伝送した後にデータ
信号を送信するデータ送信手段と、を備え、前記アンテ
ナが、通信媒体からの蓄電完了状態が伝送されたことを
検出する蓄電完了状態検出手段と、蓄電完了状態検出手
段が通信媒体からの蓄電完了状態の伝送を検出するまで
の間において電力搬送信号を連続して送信する電力搬送
信号送信手段と、を備えたことを特徴とする非接触交信
装置。

【０００９】請求項２に記載した非接触交信装置は、前
記蓄電完了状態伝送手段が、電源手段における蓄電が完
了した際に電力搬送信号に対する受信コイルの共振を停
止する共振停止手段であり、前記蓄電完了状態検出手段
が、通信媒体における共振の停止状態を検出する共振停
止状態検出手段であることを特徴とする。

【００１０】

【作用】請求項１に記載した発明においては、通信媒体
は、アンテナから送信された電力搬送信号を受信して電
源手段に電力を蓄電する。電源手段における蓄電量が所
定量に達したとき蓄電完了状態伝送手段により蓄電完了
状態を伝送し、この後にデータの送信を開始する。アン
テナは、通信媒体から蓄電完了状態が伝送されたことを
検出すると、それまで連続していた電力搬送波信号の送
信を停止する。

【００１１】したがって、通信媒体が充分な電力を蓄電
するまではアンテナから電力搬送信号のみが送信され、
通信媒体における蓄電量が所定量に達した後に通信媒体
からのアンテナに対するデータの送信が開始される。

【００１２】請求項２に記載した発明においては、通信
媒体の電源手段における蓄電量が所定量に達すると、受
信コイル（少なくともアンテナから送信された信号を受
信できるコイルであればよく、信号の送信および受信に
用いられる送受信コイルであってもよい。）の共振が停
止される。アンテナは、通信媒体の共振信号を受信しな
くなると電力搬送信号の送信を停止する。

【００１３】したがって、通信媒体における蓄電量が充
分でない状態では通信媒体から共振信号が送信されてお
り、この共振信号を受信している間においてアンテナか
ら電力搬送信号が出力される。一方、通信媒体に充分な
電力が蓄電されると、通信媒体から共振信号が送信され
なくなり、通信媒体からのデータ信号とアンテナからの
電力搬送信号とが同時に送信されることがない。

【００１４】

【実施例】図１は、本発明に係るデータ通信方式が実施
される装置の構成図である。この装置は、コンベア１０
上を移動する移動体（物品）３の側面に取り付けられて
いるデータキャリア（タグ）２と、このデータキャリア
２に対して近接対向する位置に配置されるアンテナ１
と、このアンテナ１と図外のホストコントローラ（プロ
グラマブルコントローラ等で構成される。）とを接続す
る伝送ライン４とで構成されている。アンテナ１は図に
示す通信エリア５を構成し、この通信エリア５内にデー
タキャリア２が移動してくると、データキャリア２はア
ンテナ１からの電力の供給を受け、データキャリア２か
らアンテナ１に対してデータを送信する。このデータ
は、例えば、移動体３の特性を示すデータである。

【００１５】図２は、上記装置を構成するアンテナおよ
びデータキャリアのブロック図である。アンテナ１は、
送信コイルＬ１、受信コイルＬ３、ドライブ回路１１、
キャリア信号発生回路１２、検波回路１３、比較器１４
および制御回路１５により構成されている。キャリア信
号発生回路１２は、制御回路１５から出力された制御信
号に基づいて所定周波数のキャリア信号を発生し、ドラ
イブ回路１１を駆動して送信コイルＬ１から電力搬送波
を送信する。受信コイルＬ３は、送信コイルＬ１と同一
の周波数で共振し、その受信信号が検波回路１３におい
て検波された後に比較器１４に供給される。比較器１４
は、検波回路１３において検波された受信信号のレベル
を制御回路１５から与えられる基準値と比較する。

【００１６】データキャリア２は、送受信コイルＬ２、
制御回路２１、メモリ２２、レベル検出回路２４、コン
デンサＣ１、定電圧回路２５およびデータ信号発生回路
２７等により構成されている。制御回路２１は、メモリ
２２から読み出したデータに基づいてデータ信号発生回
路２７に制御信号を出力する。データ信号発生回路２７
は、制御回路２１から供給された制御信号によりトラン
ジスタＴＲ１を駆動して送受信コイルＬ２からデータ信
号を送信する。送受信コイルＬ２は、電力搬送波を送信
しているアンテナ１の送信コイルＬ１との電磁結合によ
り共振し、この共振信号がダイオード２３による整流を
受けてコンデンサＣ１を充電する。コンデンサＣ１に蓄
電された電力は定電圧回路２５から制御回路２１および
メモリ２２等に供給される。

【００１７】レベル検出回路２４は、コンデンサＣ１の
電位を所定レベルと比較し、コンデンサＣ１の電位が所
定レベルに達すると、一致信号を出力する。タイマ２９
は、一致信号を一定期間保持してトランジスタＦＥＴ１
のゲート信号を作成する。トランジスタＦＥＴ１は、タ
イマ２９からゲート信号が出力されている間において送
受信コイルＬ２の両端を接続する。トランジスタＦＥＴ
１が両端を接続している状態では、送受信コイルＬ２は
アンテナ１の送信コイルＬ１と電磁結合せず、共振を生
じない。

【００１８】アンテナ１の受信コイルＬ３は、前述のよ
うに送信コイルＬ１と同じ共振周波数にされているた
め、電力搬送波を送信している送信コイルＬ１と電磁結
合し、電力搬送波に共振する。送信コイルＬ１の電力搬
送波による共振エネルギは一定であることから、データ
キャリア２の送受信コイルＬ２が送信コイルＬ１と電磁
結合するか否かにより、受信コイルＬ３の共振レベルが
変化し、送受信コイルＬ２が電力搬送波に共振している
場合の受信コイルＬ３の共振レベルは、送受信コイルＬ
２が電力搬送波に共振していない場合に較べて低くな
る。したがって、アンテナ１において比較器１４により
受信コイルＬ３の共振レベルを検出することにより、デ
ータキャリア２の送受信コイルＬ２の共振状態を判断で
きる。

【００１９】図３は、上記アンテナおよびデータキャリ
アにおける処理手順を示すフローチャートである。ま
た、図４は、上記アンテナおよびデータキャリアの各部
における信号のタイミングチャートである。アンテナ１
の制御回路１５は、電源投入後においてキャリア信号発
生回路１２に対して連続的に制御信号を出力している
（ｎ１）。これによって、送信コイルＬ１から電力搬送
波が図４（Ａ）に示すように、連続して送信される。制
御回路１５は、受信コイルＬ３の共振信号のレベルの変
化をチェックしており、共振信号のレベルが上昇するま
で電力搬送波の送信を継続する（ｎ２）。

【００２０】データキャリア２の制御回路２１は、送受
信コイルＬ２が送信コイルＬ１との電磁結合により電力
搬送波に共振することにより、定電圧回路２５からの電
力供給を受けて起動し、タイマ２９からのゲート信号の
状態をチェックしている（ｎ１１）。レベル検出回路２
４は、コンデンサＣ１の充電電位が所定レベルに達した
ことを検出すると一致信号を出力し、タイマ２９はこの
一致信号の入力を受けて図４（Ｂ）に示す時刻ｔａにお
いてゲート信号を出力する。このゲート信号により送受
信コイルＬ２の両端が接続され、図４（Ｄ）に示すよう
に送受信コイル２の共振が停止する。

【００２１】送受信コイル２の共振が停止することによ
り、アンテナ１の受信コイルＬ３の共振レベルは図４
（Ｅ）に示すように上昇する。この受信コイルＬ３の共
振レベルが基準値を超え、これを比較器１４が検出する
と、比較器１４の出力信号がキャリア信号発生回路１２
および制御回路１５に入力される。これによって、キャ
リア信号発生回路１２は、キャリア信号の発生を停止す
るとともに、制御回路１５は、データキャリア２からの
データの送信を待機し（ｎ３）、受信したデータの内容
に応じた処理を実行する（ｎ４）。

【００２２】一方、データキャリア２の制御回路２１
は、図４（Ｂ）に示す時刻ｔｂにおいてタイマ２９のゲ
ート信号の立ち下がりを検出すると、所定時間ｔ１の経
過後にメモリ２２が記憶しているデータを読み出して図
４（Ｃ）に示す制御信号をデータ信号発生回路２７に供
給する（ｎ１２，ｎ１３）。これによってトランジスタ
ＴＲ１が駆動され、送受信コイルＬ２は図４（Ｄ）に示
す状態で共振してデータ信号を送信する。

【００２３】アンテナ１の受信コイルＬ３は、この送受
信コイルＬ２との電磁結合により出た信号に共振し、図
４（Ｅ）に示す状態で共振し、制御回路１５には、図４
（Ｆ）に示す復調信号が送信データとして入力される。

【００２４】以上のようにこの実施例によれば、データ
キャリア２においてコンデンサＣ１に充分な電位を充電
し終えると、送受信コイル２が電力搬送波に共振しない
ようにし、この送受信コイルＬ２の共振の停止状態を受
信コイルＬ３によってモニタすることにより、アンテナ
１側でデータキャリア２の充電完了状態を知ることがで
きる。アンテナ１はデータキャリア２の充電完了状態を
知ると電力搬送波の送信を停止し、データキャリア２か
らのデータの送信を待機する。したがって、データキャ
リア２からデータ信号を送信する際には、アンテナ１は
信号を送信しておらず、アンテナ１およびデータキャリ
ア２から同時に信号が送信されることを確実に防止で
き、正確なデータ通信を行うことができる。

【００２５】また、同様の理由によりデータ信号の周波
数を高くしてもデータの混信を生じることがなく、通信
速度の高速化を実現することができる。また、アンテナ
１とデータキャリア２との距離が変化した場合であって
も、データキャリア２が常に一定レベルまで充電された
状態で初めてデータ信号が送信されるため、データキャ
リア２において過充電または未充電状態を生じることが
なく、常に適正な充電状態で通信を行うことができる。

【００２６】なお、本実施例ではデータキャリア２にお
いて充電が完了したときに送受信コイルＬ２の共振を停
止し、アンテナ１の受信コイルＬ３の共振レベルを変化
させることによって充電完了状態を送信するようにした
が、データキャリア２からキャリア信号Ｓ１と異なる周
波数の信号を充電完了時に送信し、この信号をアンテナ
１の受信コイルＬ３で受信し、受信コイルＬ３がこの信
号を受信したときにキャリア信号Ｓ１の送信を停止する
ようにしてもよい。

【００２７】また、本実施例ではデータキャリアシステ
ムに適用した場合について説明したが、アンテナから通
信媒体に電力を供給し、データの送受信を行うゲートシ
ステムなどの他の非接触交信装置についても同様にこの
発明を実施することができる。

【００２８】

【発明の効果】請求項１に記載した発明によれば、通信
媒体において電源手段における蓄電量が所定量に達し、
蓄電が完了した状態で、アンテナからの電力搬送信号の
送信を停止した後にデータ送信を開始することができる
ため、アンテナから送信される電力搬送信号の送信タイ
ミングを考慮することなくデータの送信周期を決定する
ことができ、データ通信速度の向上を図ることができ
る。また、アンテナと通信媒体との距離が変化した場合
であってもデータの送受信を開始するにあたって通信媒
体の蓄電量を常に一定にすることができるため、通信媒
体において充電量の過不足を生じることがなく、動作不
良の発生やデータ通信が完了する前に電源切れになると
いったことがなく、正確なデータ通信を行うことができ
る利点がある。

【００２９】請求項２に記載した発明によれば、通信媒
体における電力搬送信号の共振状態をモニタすることに
よってアンテナにおいて通信媒体の蓄電完了状態を容易
に知ることができ、データ通信の高速化および信頼性の
向上を極めて簡単な回路構成で実現することができる利
点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例である非接触交信装置を適用
したデータキャリアシステムを示す図である。

【図２】同データキャリアシステムを構成するアンテナ
およびデータキャリアのブロック図である。

【図３】同アンテナおよびデータキャリアの各部におけ
る信号のタイミングチャートである。

【図４】同アンテナおよびデータキャリアの制御部にお
ける処理手順を示すフローチャートである。

【図５】従来の非接触交信装置のブロック図である。

【図６】同従来の非接触交信装置における信号のタイミ
ングチャートである。

【符号の説明】

１−アンテナ２−データキャリア（通信媒体）１４−比較回路１５，２１−制御回路２４−レベル検出回路Ｌ１−送信コイルＬ２−送受信コイルＬ３−受信コイルＦＥＴ１−トランジスタＣ１−コンデンサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アンテナから電力搬送信号を送信して通信
媒体に電力を供給し、通信媒体からアンテナに対してデ
ータを送信する非接触交信装置において、前記通信媒体が、電力搬送信号により供給された電力を
蓄える電源手段と、電源手段における蓄電量が所定量に
達した時に蓄電完了状態を伝送する蓄電完了状態伝送手
段と、蓄電完了状態伝送手段が蓄電完了状態を伝送した
後にデータ信号を送信するデータ送信手段と、を備え、
前記アンテナが、通信媒体からの蓄電完了状態が伝送さ
れたことを検出する蓄電完了状態検出手段と、蓄電完了
状態検出手段が通信媒体からの蓄電完了状態の伝送を検
出するまでの間において電力搬送信号を連続して送信す
る電力搬送信号送信手段と、を備えたことを特徴とする
非接触交信装置。
【請求項２】前記蓄電完了状態伝送手段が、電源手段に
おける蓄電が完了した際に電力搬送信号に対する受信コ
イルの共振を停止する共振停止手段であり、前記蓄電完
了状態検出手段が、通信媒体における共振の停止状態を
検出する共振停止状態検出手段である請求項１に記載の
非接触交信装置。