JPH11132U - 非接触通信システムの情報伝送モジュ―ル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 能動モジュ−ルから受動モジュ−ルに対して
非接触で電力を供給する情報伝送モジュールを提供す
る。 【解決手段】 電磁誘導もしくは光結合方式により非接
触で電磁波信号を相互に授受する非接触通信システムで
あって、受動モジュ−ルＢは、電力受信ヘッド５が能動
モジュ−ルＡから電磁波を受信して電力を生成し、信号
送受信部に入力されたデ−タ情報等をＦＭ波信号として
能動モジュ−ルＡに向けて送信する手段と、能動モジュ
−ルＡが受信したＦＭ波信号を、復調して外部接続装置
に出力させる手段と、外部接続装置から能動モジュ−ル
Ａに対する情報伝送信号をＦＭ波信号にして、受動モジ
ュ−ルＢに送信する手段と、受動モジュ−ルＢの側で受
信されたＦＭ波信号は復調したのち付帯装置に入力およ
び表示する手段を備えて構成される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、能動モジュ−ルおよび受動モジュ−ルから成る情報伝送モジュール 間で授受する情報信号を、電磁波を媒体として非接触で伝送させる装置に関する 。 そして、本考案に係る複数組の装置を結合して成る静止機器および移動を伴う 各種の装置に装備することにより、各種の情報信号を非接触で伝送することがで きるものである。

【０００２】

【従来の技術および考案が解決すべき課題】

従来、無線通信方式による幾つかの交信手段があり、例えば特開昭55-11782号 公報の対象物識別装置や特開昭 56-122246号公報の送信出力制御方式、あるいは 実開昭59-86752号公報にみられるような装置では、いずれも送信側および受信側 のそれぞれに電源を備え、情報信号の送受信を行っている。

【０００３】 また実開昭52-34248号公報の固定−回転装置間の電力、信号伝達装置や実開昭 58-187857号公報のデータ入出力カードは信号伝送距離が殆ど変動しない場合を 対象にしたものである。

【０００４】 このため本考案に係る装置の如く、受動モジュールで必要とする電源等の電力 を能動モジュールから非接触で供給したうえで、受動モジュールから発信するデ ータ等の情報を能動モジュールにおいて非接触で受信する方式のものに対しては 、距離に比例して大きくなる伝送損失が往復で効いてくる。

【０００５】

【考案の目的】

本考案の目的は、能動モジュ−ルから受動モジュ−ルに対して非接触で電力を 供給すると共に、双方のモジュ−ル間で相互に情報信号を安定に授受する非接触 通信システムの情報伝送モジュールを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案の情報伝送モジュールは、例えば固定側に能動モジュ−ルを設置し、回 転あるいは自在に動く移動側に受動モジュ−ルを備えた少なくとも一組で構成さ れた伝送モジュ−ルであって、電磁誘導結合方式もしくは光結合方式により電磁 波を媒体として電力は一方向に、情報信号は相互に授受する非接触伝送装置に関 するものである。 一方の能動モジュ−ルは、電力発送用周波数の電力を形成する発振回路およびそ の発振回路の出力を、電力送信部から前記受動モジュ−ルに送電する電力送信ヘ ッドを有し、非接触で伝送する手段を備える。

【０００７】 他方の受動モジュ−ルは、電力受信部の電力受信ヘッドが前記電力送信ヘッド に近接対向した時に、非接触で供給された電力に平滑処理等を施して当該モジュ −ルおよび付帯装置の動作電源として用いる。

【０００８】 さらに前記付帯装置は、例えば図形や数値等のアナログやデジタル的な各種の データ情報、あるいはそれらの情報処理に関する蓄積情報等と共に情報伝送信号 を形成して前記受動モジュ−ルの信号送受信部に入力する手段、およびそれとは 逆の経路で信号送受信部の側から前記付帯装置に入力される情報伝送信号を外部 へ出力する手段を含むものである。

【０００９】 この場合、前記付帯装置から受動モジュ−ルの信号送受信部に入力された情報 伝送信号は、信号伝送用周波数の発振出力と共に変調して成るＦＭ波信号に形成 され、送受信ヘッドから能動モジュ−ルに向けて送信する機能を有する。 また能動モジュ−ルは、受信した前記ＦＭ波信号を信号送受信部で前記情報伝 送信号に復調し、その外部接続装置に出力されて認識したり、外部の通信回線を 通して出力することができる。

【００１０】 あるいは、外部接続装置の側から能動モジュ−ルに対して入力される情報伝送 信号を、信号受信部において変調しＦＭ波信号として送受信ヘッドから送信し、 これを受動モジュ−ルの側で復調したうえ前記付帯装置において各種形態の外部 情報に変換し出力させる手段を備えたものである。

【００１１】 なお、能動モジュ−ルと受動モジュ−ルとが行う非接触伝送において、電力送 信ヘッドから電力受信ヘッドに向けて行う電力の伝送と、送信ヘッドと受信ヘッ ド間で相互に授受する情報信号の伝送との、何れか一方を電磁誘導結合方式で、 他方を光結合方式で伝送するように構成できることはいうまでもない。

【００１２】

【考案の実施の形態】

本考案に係わる電力や情報信号を非接触で伝送する媒体として用いられる電磁 波は、商用周波数以上の交流で低周波からマイクロ波を含むものであり、さらに 紫外から赤外に至る光も伝送媒体として適用されるものである。

【００１３】 また、電磁波の授受を電磁誘導結合方式で行う場合の送信ヘッドと受信ヘッド の形式は、その適用周波数に応じて定められるが基本的にはコンデンサを接続し たコイルで構成される。故に、電力伝送のように低周波の電磁波を扱う場合には 電磁誘導コイルが適用され、通信情報を扱う場合のように高周波領域の電磁波に 対してはアンテナが適用されることはいうまでもない。

【００１４】 次に、本考案の非接触情報伝送モジュールにおいて、能動モジュールＡと受動 モジュールＢとの間で行われる電力および情報の伝達経路や原理的作用の理解を 容易にするため、図１の構成に基づき実施の態様を説明する。 能動モジュ−ルＡの電力送信部は、電力発送用周波数を発振するｆ１発振回路 １の出力を、ＲＦ（高周波）バッファアンプ２を経てＲＦパワ−アンプ３により 電力増幅し、その電磁波を電力送信ヘッド４から輻射する。

【００１５】 この電磁波は、受動モジュ−ルＢの電力受信ヘッド５に捕捉されたのち、整流 平滑回路６により直流Ｅとなり、電源回路１８から受動モジュ−ルＢ内の各回路 および付帯装置３０の動作用として供給される。故に、受動モジュ−ルＢは見掛 け上無電源で動作するものである。

【００１６】 この場合、電力伝送に係わる電力送信ヘッド４と電力受信ヘッド５との伝送距 離が大きくなるにつれて電力受信ヘッド５に誘導される電力は大きく減衰する。 本装置の如く移動部と固定部とが近接対向した場合に低周波から高周波程度 の領域でのみ電力を伝送する機構では、一般に数粍（1ないし10mm）程度の伝送 が安定にできれば十分であり、数糎以内であれば伝送効率が極端に低下するほど でもない。

【００１７】 また、受動モジュ−ルＢの付帯装置３０の回路から入力されるデ−タ情報Ｄｉ などは、アンプ７によってスケ−リングなどの必要な処理が行なわれた後、信号 伝送用周波数を発振するｆ２発振回路８の出力と共にＦＭ（周波数変調）回路９ においてＦＭ波を形成し、ＲＦパワ−アンプ１０によって電力増幅されて信号送 信ヘッド１１から空中へ電磁波として輻射される。

【００１８】 このＦＭ波は、能動モジュ−ルＡの信号受信ヘッド１２により捕捉され、次の ＲＦアンプ１３で増幅された後、ＦＭ検波回路１４によって元の伝送情報に復調 される。そしてＡＦ（低周波）バッファアンプ１５を経たうえで、情報信号Ｄｏ として出力され、その情報を出力状況の表示手段により観測することもできる。

【００１９】 この場合、ＲＦアンプ１３の出力の一部は、キャリア検波回路１６によって検 波し、能動モジュ−ルＡにおける回路制御用信号として用いる。例えば図に例示 したように直流化され適当な時定数回路１７などを経て、ＲＦバッファアンプ２ やＲＦパワ−アンプ３の電源に直列に挿入された電圧制御回路１９の制御端に印 加する。このような手段は電力の発送出力の自動制御などに適用することができ る。 本考案の実施例では、電圧制御回路１９によってＲＦバッファアンプ２やＲＦ パワ−アンプ３の電源電圧を自動的に調整してＲＦ出力を制御するようにしてい る。

【００２０】 このような電源の安定化手段と並行に、能動モジュールＡの信号受信部におい て受信した信号強度を電力送信部に常時ネガティブフイードバック、すなわち受 信した信号強度が弱いときには電力送信部の出力を増強し、逆の場合には低減さ せるような動作を自動的に行うように回路を構成することによって、常に受動モ ジュールＢに到達する電力の均一化をはかることができる。

【００２１】 上記実施例の如く、非接触で行なわれる電力伝送と情報伝送に係る媒体が双方 とも電磁波であるような場合には、大きな出力の電力伝送系に係わる電磁界が情 報伝送系に影響しないように異なる周波数を使用すればよいが、フィルタリング やシールディングを行うことも有効である。

【００２２】 なお、伝送効率を考慮したうえで、磁性体コアを使用せず空心コイルを用いて も良いし、何れか片方のコイルのみに磁性体コアを使用し片方を空心コイルとし てもよい。 また、受動モジュ−ルを回転するシャフトのようなものに取付けて使用する場 合であれば、その外側に空隙をおいて固定した能動モジュ−ルを同軸状に構成す ることもできる。あるいは、受動モジュ−ルを設置する装置が平板状をしたもの であれば、ヘッドの形状も平面的なものが要求されることになるが、このような 場合にはプリント配線を利用した単巻または積層プリントコイル等を適用して対 応できる。

【００２３】 次に図２は、電力送信系の伝送媒体として光を、また信号系の伝送媒体として 電磁波を使用した例である。能動モジュールＡの光学送信ヘッド２０から放射さ れた電力発送用の光束は受動モジュールＢの光／電変換機能を持つ光学受信ヘッ ド２１に捕捉される。その出力の一部は平滑回路２２によって直流出力Ｅとなり 、受動モジュ−ルＢの各回路および付帯装置３０の動作電源として供給される。

【００２４】 そして他の一部は、適当な時定数を持つ時定数回路１７を経て、サブキャリア １発振変調回路２３によって光学受信ヘッド２１の出力に対応した変調波Ｆｓ１ となる。 また、受動モジュ−ルＢの付帯装置３０の関係回路で得られたデ−タ等の情報 信号Ｄｉ２は、アンプ７においてスケ−リングなどの必要な処理を施され、次の サブキャリア２発振変調回路２４を経ることによって育成されたデ−タ信号Ｄｉ ２などの情報に対応した変調波Ｆｓ２となる。

【００２５】 そして、変調波Ｆｓ１と共にミキサ回路２５によって混合され、更にメインキ ャリア発振回路２６の出力で駆動されるＦＭ回路９に入力されてＦＭ波が形成さ れる。次にＲＦパワ−アンプ１０において電力増幅を受けた後、信号送信ヘッド １１から電磁波の情報信号として空間に放射される。 これを能動モジュ−ルＡの信号受信ヘッド１２により受信した後、ＲＦアンプ １３において増幅し、メインキャリアに対するＦＭ検波回路１４によってサブキ ャリアによる変調波Ｆｓ１’および変調波Ｆｓ２’の混合波として復調する。

【００２６】 これらの変調波のうちデ−タ信号Ｆｓ２’は、サブキャリア２検波回路２７に よって復調され、ＡＦバッファアンプ１５を経てデ−タ出力信号Ｄｏ２などの情 報として、外部接続装置３１に出力される。 また光学受信ヘッド２１の出力に対応した変調波Ｆｓ１’は、サブキャリア１ 検波回路２８によって復調された後、ＡＦパワ−アンプ２９の出力を制御する目 的でその電源回路に直列に挿入された電圧制御回路等に印加される。

【００２７】 （変形例） 上記実施例では、変調にＦＭ方式を用いたが、これは通常無線通信などで用い られる各種の変調方式を殆ど適用できることは自明であり、上述の制御と共に各 モジュ−ル内の受信系のみを対象とした通常のＡＧＣを併用することもあり得る 。

【００２８】 図３の実施例に示した光学送信ヘッド２０としては、高出力ＬＥＤや半導体レ −ザまたは光出力変調器のついたガスレ−ザなどの電／光変換素子と、レンズな どの光学系から構成されたものが使用できる。光学受信ヘッド２１としては、フ ォトトランジスタ、フォトダイオ−ド、ＣｄＳあるいは光電管などの光／電変換 素子と、光学送信ヘッドの発生光のみを透過させ外乱光を減衰させるような分光 特性をもった光学フイルタを組み合わせた光学系などが適用できる。これらの光 学系には、レンズのほかに反射鏡などを用いることができる。

【００２９】 また上記実施例では、発送電力を自動的に制御するための受信強度の変化を、 能動モジュールＡにおける信号伝送用周波数に係わる受信系から抽出したが、こ れは同モジュールにおける電力伝送用の周波数または光に係わる受信系から抽出 しても全く同様に行なうことができることはいうまでもない。

【００３０】

【考案の効果】

本考案は、受動モジュールの電力受信ヘッドが能動モジュールの電力送信ヘッ ドと対向した時に供給された電力を動作電源として用いるので、情報信号の伝送 周波数に対応して受動モジュールと能動モジュールとが離間した状態においても 、両モジュールの信号送受信ヘッドすなわちアンテナ間で互いに情報信号の授受 を継続させることができる。

【００３１】 さらに、付帯装置に入力される各種形態のデータ情報等は、信号情報に変換さ れて非接触方式で能動モジュール側に伝送されるが、その伝送情報はさらに接続 回路を経て外部にも出力することができる。故に、通常の通信技術を適用するこ とにより、例えばデータ情報の照合や集計あるいは有線通信回線との交信等に応 用することも容易である。

【００３２】 なお、受動モジュールの付帯装置あるいは能動モジュールの外部接続装置は、 電源の状態その他の動作過程における出力状況の表示手段を設けることにより、 動作状況の認識や観測が可能になる。故に、本考案のモジュ−ルを各種の生産機 械や携帯機器あるいは情報カードなどに組み合わせて適用することも可能である 。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案における電力および情報信号の非接触伝
送を電磁誘導結合方式で行う実施例の態様を示すブロッ
ク線図。

【図２】本考案における電力および情報信号の非接触伝
送を光結合方式と電磁誘導結合方式とを併用して行う実
施例の態様を示すブロック線図。

【符号の説明】 １ ｆ1 発振回路 ２ ＲＦバッファアンプ ３ ＲＦパワ−アンプ ４ 電力送信ヘッド ５ 電力受信ヘッド ６ 整流平滑回路 ７ アンプ ８ ｆ2発振回路 ９ ＦＭ回路 １０ ＲＦパワ−アンプ １１ 信号送信ヘッド １２ 信号受信ヘッド １３ ＲＦアンプ １４ ＦＭ検波回路 １５ ＡＦバッファアンプ １６ キャリア検波回路 １７ 時定数回路 １８ 電源回路 １９ 電圧制御回路 ２０ 光学送信ヘッド ２１ 光学受信ヘッド ２２ 平滑回路 ２３ サブキャリア１発振変調回路 ２４ サブキャリア２発振変調回路 ２５ ミキサ回路 ２６ メインキャリア発振回路 ２７ サブキャリア２検波回路 ２８ サブキャリア１検波回路 ２９ ＡＦパワ−アンプ ３０ 付帯装置 ３１ 外部接続装置 Ａ 能動モジュ−ル Ｂ 受動モジュ−ル

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】電子回路で構成された能動モジュ−ルと受
   動モジュ−ルとにそれぞれ備えられた送信ヘッドと受信
   ヘッドとが近接対向したとき、電磁誘導結合方式もしく
   は光結合方式により非接触で電磁波信号を相互に授受す
   る情報伝送モジュールを用いた非接触通信システムであ
   って、 前記受動モジュ−ルは無電源であり、電力受信ヘッドが
   前記能動モジュ−ルの電力送信ヘッドから電力発送用周
   波数の電磁波を受信して電力を生成し、当該受動モジュ
   −ルおよび付帯装置の電源として用いると共に、 信号送受信部に入力された前記付帯装置のデ−タ情報等
   を含む情報伝送信号を、信号伝送用周波数の発振出力と
   共に変調して成るＦＭ波信号に形成して、送受信ヘッド
   から前記能動モジュ−ルに向けて送信する手段と、 前記能動モジュ−ルが受信した前記ＦＭ波信号を、信号
   送受信部で前記情報伝送信号に復調して外部接続装置に
   出力させる手段と、 前記外部接続装置の側から前記能動モジュ−ルに対して
   入力させる情報伝送信号を前記信号受信部において変調
   したＦＭ波信号にして、送受信ヘッドから前記受動モジ
   ュ−ルに向けて送信する手段と、 そのＦＭ波信号を受信した前記受動モジュ−ルの側で復
   調したのち前記付帯装置に入力する手段、ならびに前記
   各出力状況の表示手段を備えて構成されたことを特徴と
   する非接触通信システムの情報伝送モジュール。