JPH118574A - 磁気通信ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 携帯帯情報機器と据え置き型情報機器との間
でデータ通信を磁気コア間の磁気結合により行うための
磁気通信ユニットであり、簡単な構成で磁気結合を良好
な状態に保つ手段を提供する。 【解決手段】 データ通信に用いる磁気コアに巻かれた
コイルに直流電流を流し、磁気コア間に吸引力を働か
せ、データに応じてこの一定な電流に適切なレベルの増
減を与えてデータ通信を行っている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は主に携帯情報機器と
据え置き型情報機器との間でデータ通信を行う手段に関
するものであり、通信を行う機器双方に備えた磁気コア
を含む磁気通信ユニットを用いて近距離の磁気通信を行
う場合に、その磁気結合を良好に保ち、磁気通信の信頼
性を高める手段を提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の磁気通信ユニットのブロック図を
図１０に示す。磁気コア1にコイル2が巻かれており、こ
のコイル2に送信回路20より電流が供給される。送信回
路20は転送するデータの１／０に対応してコイル電流の
オン／オフを制御している。また、データを受信する場
合は、コイル2に発生する電圧を受信回路21で処理す
る。受信回路21の内部構成は図７と同様であり、コイル
2の電圧を微分回路14で微分して電圧変化を取り出し、
プラスのパルスを第１のスライサー15で検出し、マイナ
スのパルスを第２のスライサー16で検出し、両出力をSR
（セットリセット）フリップフロップ17に加えて１／０
データを再生している。

【０００３】このような磁気通信では通信を行う機器双
方に備えた磁気コアの位置を合わせて、相互の距離を最
小に保つ必要がある。このため、片方、あるいは両方の
磁気コアユニットを相手の磁気コアユニットにバネの圧
力で圧接している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来例では、バ
ネによる力は通信を行っている機器間を引き離す力とな
り、通信を行っている機器をロックすることにより接続
を安定させる必要が生じ、操作上の手間とロック機構の
コストが問題となっていた。また、バネの力は通信を行
う機器双方に備えた磁気コア間に位置ずれがあっても単
に押当てるだけであり、必ずしも磁気結合が最大になる
方向に力が働くとは限らないという問題を持っていた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の磁気コアユニッ
トでは、通信を行う機器双方に備えた磁気コアの内の一
方の磁気コアに巻かれたコイルに直流電流を流し、磁気
コア間に吸引力を働かせている。この電流は、接続初期
には大きな値とし、接続が安定し磁気コア間の距離が縮
まった後はほぼ一定の低い値に切り替えている。データ
通信は信号に応じてこの一定な電流に適切なレベルの変
調を加えて行っている。

【０００６】また、データ信号の送信のため、磁気コア
に直流電流を流すコイルとは別にコイルを設けることも
ある。更に、接続初期に、より良い接続を得るため適当
な周期でコイルに流す電流を増減して振動を与え、磁気
結合最大の位置に近づき易くすることもできる。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の磁気通信ユニットを図１
のブロック図を用いて説明する。磁気コア1に巻かれた
コイル2は駆動部5内の電流可変回路3と通信回路4と接続
検出回路6に接続されている。電流可変回路3の具体的回
路例を図２の回路図に示す。コイル2は電源7のプラス側
に接続され、コイル2の他方はトランジスタ8のコレクタ
と抵抗9、10に接続されている。抵抗9、10にはそれぞれ
トランジスタ11、12のコレクタが接続され、トランジス
タ8、11、12のエミッタは電源7のマイナス側に接続され
ている。これらのトランジスタのベースは通信回路4に
より制御され、コイル2に流す電流を選択している。

【０００８】図３は磁気コア１を含む磁気コアユニット
を示す斜視図である。磁気コア1はＵ字型をしており、
上面の磁極は磁気的に開いている。磁気コア1にはボビ
ン13が取り付けられ、ボビン13にコイル2が巻かれてい
る。この磁気コアユニットが通信を行う機器本体に弾性
的に固定されている。通信を行う機器の接続を行う時
は、手動でそれぞれの機器に設けられた磁気コアを近づ
ける。磁気コア間の距離がある程度近づくと接続検出回
路6から検出出力が通信回路4に出され、通信回路4はト
ランジスタ8をオンするよう制御する。接続検出回路6は
位置センサーを用いたり、コイル2のインダクタンスを
測定してその増加を検出するなどにより他方の磁気コア
の接近を検出している。トランジスタ8がオンすると比
較的大きな電流がコイル2に流れ、磁気コア1と相手の機
器に組み込まれた磁気コアとで作られた磁気ループに磁
束が流れ、磁気コア間に吸引力が働く。この力は磁気結
合が強まる方向に働き、磁気コア間の距離を縮め、磁気
コア間の位置ずれを補正する。磁気コア間の距離が縮ま
ると吸引力が増加するのでコイル2に流す電流を低減し
て電力消費を抑えている。このため、トランジスタ8が
オンしてから一定時間経過後に、トランジスタ8をオフ
し、トランジスタ11をオンしている。電流切り替えの様
子を図４の波形図に示す。

【０００９】また、より良い磁気結合を得るために、図
５の波形図では一定時間トランジスタ8をオンした後、
トランジスタ11をオンに切り替えたままトランジスタ8
を数十ｍsecの周期で繰り返しオン／オフさせて吸引力
に変化を与え、磁気コアユニットを振動させ、最適位置
に移動し易くする。その後しばらくトランジスタ8をオ
ンして吸引力を高めた後、トランジスタ8をオフして接
続処理を終了している。

【００１０】これ以降はデータ通信を行う。トランジス
タ11をオンしたまま、送信するデータに応じてトランジ
スタ12をオン／オフしている。抵抗9に比べて抵抗10の
値が大きいためコイル2に流れる電流はDC分に比べて送
信データに対応するAC分は少ない。この動作の様子を図
６の波形図に示す。次にデータを受信する動作を説明す
る。データに応じて磁気コア1の磁束は変化しており、
この磁束の時間微分に比例した電圧がコイル2から取り
出される。

【００１１】この電圧は通信回路4の受信部に加えられ
る。この受信部のブロック図を図７に、また、その信号
波形を図８に示す。波形ａで示されるコイル2の電圧は
通信データ1001101110に対応した矩形波が多少のリンギ
ングを伴いながら鈍った形をしており、この電圧が微分
回路14で微分され通信データの変化点に対応する位置で
最大となるプラス／マイナス交互に発生するパルス電圧
となる（波形ｂ）。この信号は第１のスライサー15によ
りプラスのパルスが切り出され（波形ｃ）、第２のスラ
イサー16によりマイナスのパルスが切り出される（波形
ｄ）。これらのプラス／マイナスのパルス出力はSRフリ
ップフロップ17に加えられ通信データ1001101110が再生
される（波形ｅ）。

【００１２】磁気コア1と対向する相手がデータを受信
する場合も同様の処理で良い。また、相手がデータを送
信する場合は、DC電流にデータのAC分を重畳するのでは
なく、単にデータ成分に対応した電流を流せば良い。図
9は本発明の他の実施例を示す部分回路図である。磁気
コア1に巻かれたコイル2はＦＥＴスイッチ18を通して電
源7に接続されている。ＦＥＴスイッチ18がオンの時に
オフする方向で還流ダイオード19がコイル2と並列に接
続されている。ＦＥＴスイッチ18がオンすると電源7の
電圧がコイル2に加わり電流は増加する。ＦＥＴスイッ
チ18がオフすると還流ダイオード19がオンして電流が減
少する。磁気コア1と対向する磁気コア側で電力を取り
出すとそれに応じてコイル2に電流が加算されるので電
流波形は単純なノコギリ波形ではないが、ＦＥＴスイッ
チ18のオン／オフ周期、デュティー比を適切に選べばコ
イル2には常に一方向の電流が流れる。仮に、電流の向
きが変わっても、どちらの向きの電流も吸引力となるの
で問題は少ない。ここでは数百kHzでＦＥＴスイッチ18
をオン／オフするよう設定しており、これにより磁気コ
ア間に吸引力が働くと同時に、磁気コア1と磁気結合し
た相手の磁気コアに巻かれたコイルにはＦＥＴスイッチ
18のオン／オフと同期した交流電圧が生じ、これを整流
することにより電力を取り出せる。これにより、磁気結
合を通じて相手側の機器に電力供給がなされる。データ
を送信するにはデータに応じてＦＥＴスイッチ18のオン
／オフのデュティー比を変えたり、オン／オフの周期を
変えるなどにより行っている。

【００１３】磁気コア1と磁気結合した相手側からデー
タを送る時には、ＦＥＴスイッチ18のオン／オフを中止
して磁気コア1側からの電力供給を中止し、コイル2には
比較的低い一定電流を流す。そして相手側はデータに応
じた電流を相手側のコイルに流し、これによって生じる
コイル2の電圧変化を検出、処理してデータを再生す
る。

【００１４】これまでの説明では磁気コア1に巻かれた
ひとつのコイル2で吸引力の発生とデータ通信を行う例
を説明したが、これらふたつの動作に適したふたつのコ
イルを磁気コア1に巻き、別々に駆動することもでき、
これも本発明に含まれる。

【００１５】

【発明の効果】本発明によれば、簡単な構成で通信を行
う機器双方に備えた磁気コア間に吸引力を働かせること
ができ、磁気コア間の位置合わせが良好で安定な磁気通
信が確保でき、また、機器間に吸引力が働くため機器を
ロックする必要はなく、せいぜい機器が大きく動かない
ようにガイド部材を用意すれば良い。更に、機器間の接
続を解除するときはコイル電流を切ることにより簡単に
引き離すことができる。

【００１６】このように、携帯情報機器との通信に本発
明を適用することによる効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気通信ユニットの実施例を示すブロ
ック図

【図２】本発明で用いる電流可変回路の実施例を示す回
路図

【図３】本発明で用いる磁気コアユニットを示す斜視図

【図４】図２の電流可変回路の動作を示す波形図

【図５】図２の電流可変回路の別の動作を示す波形図

【図６】図２の電流可変回路の通信時の動作を示す波形
図

【図７】本発明で用いる受信部を示すブロック図

【図８】図７の受信部の動作を示す波形図

【図９】本発明の他の実施例を示す部分回路図

【図１０】従来例を示すブロック図

【符号の説明】

１ 磁気コア ２ コイル ３ 電流可変回路 ４ 通信回路 ５ 駆動部 ６ 接続検出回路 ７ 電源 ８、１１、１２ トランジスタ ９ 、１０ 抵抗 １３ ボビン １４ 微分回路 １５ 第１のスライサー １６ 第２のスライサー １７ ＳＲフリップフロップ １８ ＦＥＴスイッチ １９ 還流ダイオード ２０ 送信回路 ２１ 受信回路

フロントページの続き (72)発明者 嶋中 博幸 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セ イコー電子機器株式会社内 (72)発明者 藤田 進 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 株 式会社エスアイアイ・アールディセンター 内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項1】 一端が磁気的に開いている磁気コアと、
   この磁気コアに巻かれたコイルと、コイルに電流を流す
   駆動部とからなる磁気通信ユニットにおいて、前記駆動
   部は少なくとも磁束の変化による通信を制御する通信回
   路とコイルに流れる電流を可変する電流可変回路とを備
   え、この磁気通信ユニットを通信相手のユニットに接続
   している間、前記コイルに断続電流又はほぼ一定の電流
   を流し続けることを特徴とする磁気通信ユニット。