WO2019082578A1 - 受信回路、及び通信装置 - Google Patents

受信回路、及び通信装置

Info

Publication number
WO2019082578A1
WO2019082578A1 PCT/JP2018/035417 JP2018035417W WO2019082578A1 WO 2019082578 A1 WO2019082578 A1 WO 2019082578A1 JP 2018035417 W JP2018035417 W JP 2018035417W WO 2019082578 A1 WO2019082578 A1 WO 2019082578A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
circuit
antenna
limiter
communication
limiter circuits
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/035417
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
優 立海
Original Assignee
日本精機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本精機株式会社 filed Critical 日本精機株式会社
Priority to JP2019549961A priority Critical patent/JP7185833B2/ja
Priority to CN201880069381.5A priority patent/CN111264034A/zh
Publication of WO2019082578A1 publication Critical patent/WO2019082578A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/06—Receivers
    • H04B1/16—Circuits
    • H04B1/18—Input circuits, e.g. for coupling to an antenna or a transmission line
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/59—Responders; Transponders
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/40—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems characterised by components specially adapted for near-field transmission
    • H04B5/48—Transceivers

Definitions

  • the present invention relates to an improved receiver circuit and communication device.
  • the communication device as shown in Patent Document 1 is assumed to be used at a dangerous place.
  • the dangerous place refers to a place where an explosive gas may mix with air to generate a dangerous atmosphere above the lower explosion limit in a general factory or the like.
  • Communication devices that are expected to be used in hazardous locations need to meet the intrinsic safety requirements (JIS C60079).
  • An object of the present invention is to provide a receiving circuit and a communication device capable of maintaining reception sensitivity and satisfying explosion-proof requirements.
  • the receiving circuit of the present invention is An antenna circuit consisting of an antenna and a capacitor, First and second limiter circuits comprising a Zener diode and a resistor, Electronic circuit, Equipped with One end of the antenna circuit and one end of the electronic circuit are connected via the first limiter circuit, and the other end of the antenna circuit and another end of the electronic circuit are connected via the second limiter circuit And
  • the capacitors of the antenna circuit are disposed on the first and second limiter circuits,
  • the resistors of the first and second limiter circuits are disposed on the electronic circuit side, It is characterized by
  • the communication device of the present invention is Comprising the aforementioned receiving circuit, It is characterized by
  • FIG. 3 shows a first embodiment of the receiving circuit of the detection device shown in FIG. 2;
  • FIG. 3 shows a second embodiment of the receiving circuit of the detection device shown in FIG. 2;
  • FIG. 1 A plant equipment condition collection system 1 in a petrochemical-based plant is shown in FIG.
  • Petrochemical-based plants are very large. Therefore, each device is detected by the detection device (communication device) 10, and the detected information is managed in the data storage management device 5.
  • a plurality of detection devices 10 are disposed in the dangerous place DA by being attached to each device in the plant.
  • the information detected by these detection devices 10 is transmitted to the network construction device 4 via the repeater 3 or directly to the data storage management device 5.
  • the manager of the plant can confirm the information stored in the data storage management device 5 using a not-shown notebook personal computer (management terminal).
  • the number of detection devices 10 may be four or more, and may be one or two.
  • the manager As a state which the detection apparatus 10 detects, temperature, a vibration, etc. are mentioned.
  • the manager When the manager recognizes an abnormality in the state, the manager directs the worker to the detection device 10 that has detected the abnormality and performs confirmation.
  • the worker detects the portable terminal 6 (communication device 6) such as a tablet terminal in order to transmit the completion of the work to the data storage management device 5 after performing work such as repair on the device in which the abnormality has occurred. Hold up to 10 to communicate.
  • near field wireless communication such as RFID (Radio Frequency Identifier) standard defined by ISO / IEC 14443 or NFC (Near Field Communication) standard defined by ISO / IEC 18092 Communication can be employed.
  • RFID Radio Frequency Identifier
  • NFC Near Field Communication
  • the portable terminal 6 may write various information such as authentication information and operating conditions to the detection device 10 by near field communication when the detection device 10 is installed.
  • FIG. 2 (a) shows a cross-sectional view of the detection device 10
  • FIG. 2 (b) shows a plan view of the detection device 10.
  • the detection device 10 is connected to the metal case 11, the window member 50 provided in the opening 43 opened in the case 11, the control board 14 fixed to the case 11, and the control board 14.
  • the sensor 70 connected to the control board 14 to detect the state of the device, the sensor connector 21 connecting the control board 14 to the sensor 70 via the cable 21a, and the control board 14 with power.
  • a battery module 80 comprising a battery or the like to be supplied, and a battery connector for connecting the control board 14 to the battery module 80 via the cable 22a.
  • a communication antenna 23 provided on the upper surface of the case 11, a connector 24 for connecting the control board 14 to the communication antenna 23 through the cable 24a, and a connector 25 for connecting the cable 21a and the connector 71 of the sensor 70.
  • a connector 62 for connecting the flexible printed board 61 and the sub board 60 via the cable 62a as main components.
  • the depth direction from the center of the detection device 10 is y-axis positive direction
  • the vertical direction of the detection device 10 The upper side is the z-axis positive direction.
  • the case 11 is composed of a first divided body 30 disposed at the lower part and opened at the upper side, and a second divided body 40 superimposed on the first divided body 30.
  • the first divided body 30 and the second divided body 40 are fastened by bolts and nuts (not shown).
  • surface treatment such as painting is performed on the surface as needed.
  • a multilayer printed circuit board is adopted as the control board 14.
  • the control board 14 is fixed to the back surface of the second divided body 40 by screws 26.
  • the control board 14 is grounded.
  • the control board 14 may be provided with a light emitting element which can be switched on / off / off by the control board 14.
  • the communication module 16 is constituted by, for example, a circuit, and the circuit is at least one processor (for example, a central processing unit (CPU)), at least one application specific integrated circuit (ASIC) And / or at least one semiconductor integrated circuit such as at least one Field-Programmable Gate Array (FPGA), which can perform at least a part of the functions of the detection device 10 shown in FIG. .
  • the communication module 16 is automatically activated at set intervals, and relays the information detected by the sensor 70 and the information input from the portable terminal 6 by short distance wireless communication through the communication antenna 23 and the network construction device Has a function to send to 4.
  • the first divided body 30 includes a bottom 31 having a substantially rectangular shape in a bottom view, and a lower side wall 32 raised from each edge of the bottom 31.
  • a part of the bottom portion 31 protrudes downward to be a connector storage portion 33 in which the connector 25 is stored.
  • the lower side wall portion 32 is grounded (earthed).
  • the second divided body 40 includes a lid 41 having a substantially rectangular shape in a plan view, and an upper side wall 42 lowered from the edge of the lid 41.
  • a substantially rectangular opening 43 is opened at the center of the lid 41.
  • the area of the opening 43 in plan view is set to 1600 mm 2 or less.
  • the upper side wall portion 42 is continuous with the lower side wall portion 32.
  • the window member 50 is provided to close the opening 43 of the second divided body 40.
  • the material of the window member 50 is made of resin having electrical insulation and transmitting radio waves or magnetism used for near field wireless communication.
  • the sub substrate 60 As the sub substrate 60, a multilayer printed circuit board is adopted.
  • the sub substrate 60 is an electronic circuit 63. Is equipped.
  • the sub board 60 is connected to the control board 14 via the spacer 27 and BtoB (Board to Board) connectors 28 and 29.
  • the sub substrate 60 is connected to a flexible printed circuit 61 provided with an antenna 64 (see FIG. 3) via a cable 62a and a connector 62.
  • the flexible printed circuit 61 has a high degree of freedom in arrangement because it is flexible.
  • the antenna 64 can be brought closer to the window member 50, and high communication performance can be secured.
  • the detection device 10 includes a reception circuit 65 for performing near field communication with the portable terminal 6.
  • the receiving circuit 65 includes an electronic circuit 63, an antenna circuit 66, and first and second limiter circuits 67 and 68.
  • the capacitor C of the antenna circuit 66, the first and second limiter circuits 67 and 68, and the electronic circuit 63 are mounted on the sub substrate 60, and the antenna 64 of the antenna circuit 66 is mounted on the flexible printed circuit 61. ing.
  • the electronic circuit 63 is made of, for example, an integrated circuit (IC), and is activated by short distance wireless communication with the portable terminal 6 or power supplied from the control board 14 through the connectors 28 and 29. It has a function of storing the input information and a function of transmitting the stored information to the communication module 16 or the portable terminal 6.
  • IC integrated circuit
  • the antenna 64 is an antenna for performing near field communication with the portable terminal 6.
  • the antenna 64 is formed of a pattern antenna or a coil formed on the flexible printed board 61 with a conductive material.
  • the capacitor C of the antenna circuit 66 is used for adjusting the resonant frequency of the antenna 64, and its capacity is determined in accordance with the frequency of near field communication.
  • the resistors R1 and R2 are connected in series to the wires L1 and L2, respectively (one resistor is provided for each wire).
  • the resistors R1 and R2 function as current limiting elements for limiting the current supplied from the lines L1 and L2 to the receiving circuit 65.
  • Zener diodes Z11 and Z21 are connected in parallel between the capacitor C of the antenna circuit 66 and the resistors R1 and R2 in the wires L1 and L2 (one zener diode is provided for each wire) .
  • the negative electrodes of the Zener diodes Z11 and Z21 are connected to the wirings L1 and L2, and the positive electrodes are grounded.
  • the Zener diodes Z11 and Z21 function as voltage limiting elements that limit the voltage applied to the receiving circuit 65 from the lines L1 and L2. This makes it possible to meet protection levels which do not apply the concept of countable faults in intrinsic safety requirements.
  • the resistors R1 and R2 are connected in series to the wires L1 and L2, respectively (one resistor is provided for each wire).
  • the resistors R1 and R2 function as current limiting elements for limiting the current supplied from the lines L1 and L2 to the receiving circuit 65.
  • two Zener diodes are connected in parallel between the capacitor C of the antenna circuit 66 and the resistors R1 and R2 in the wirings L1 and L2.
  • the Zener diodes Z11 and Z12 are connected in parallel to the wiring L1, and the Zener diodes Z21 and Z22 are connected in parallel to the wiring L2 (two Zener diodes are provided for each wiring).
  • the negative electrodes of the Zener diodes Z11, Z12, Z21, and Z22 are connected to the wirings L1 and L2, and the positive electrodes are grounded.
  • the zener voltages of the zener diodes Z11, Z12, Z21, and Z22 are substantially equal but do not match because of variations. Therefore, one of the Zener diodes Z11 and Z12 and one of Z21 and Z22 function as a voltage limiting element that limits the voltage applied from the lines L1 and L2 to the receiving circuit 65.
  • the other one of the Zener diodes Z11 and Z12 and the other one of Z21 and Z22 do not function as a voltage limiting element and are used for redundancy. This allows all protection levels to be met in intrinsic safety requirements.
  • the parasitic capacitances of the Zener diodes of the first and second limiter circuits 67 and 68 can be 30 pF or less, and the resistance value of the resistor can be 51 ⁇ . This makes it possible to satisfy intrinsic safety requirements while maintaining reception sensitivity.
  • the voltage applied in the circuit determines the usable capacitance value, which can be determined by limiting the power coming from the external circuit with the zener voltage of the zener diode.
  • the parasitic capacitance of the zener diode functions as a low pass filter, the received signal of the antenna 64 is attenuated, and the communication performance (reception sensitivity) is reduced. Therefore, it has been found that the parasitic capacitance of the zener diode is preferably sufficiently small, and in the present invention, it is 30 pF or less.
  • Intrinsically safe requirements determine the usable inductance value for the current applied in the circuit, which can be determined by resistively limiting the power coming from the external circuit. However, when the resistance value is increased, the reception sensitivity is decreased. When the resistance value is decreased, it is difficult to satisfy the intrinsic safety requirements since the current flowing through the circuit is increased. Therefore, in the present invention, the resistance value satisfying the intrinsic safety protection requirement was found to be 51 ⁇ while maintaining the reception sensitivity.
  • the actual measurement value of the communicable distance between the detection device 10 and the portable terminal 6 in the second embodiment of FIG. 5 and the communication result are referred to.
  • y 0 mm
  • the communicable distance between the detecting device 10 and the portable terminal 6 in the z direction
  • communication results were measured.
  • the communicable distance is the longest and communicable. Even when the portable terminal 6 is shifted in the x direction and the y direction, although the communicable distance is shortened, communication is possible.
  • the other one of the Zener diodes Z11 and Z12 of the first and second limiter circuits 67 and 68 and the other one of Z21 and Z22 in the second embodiment do not function as a voltage limiting element. , Used for redundancy. Therefore, the other one of the Zener diodes Z11 and Z12 and the other one of Z21 and Z22 should not be present in the first and second limiter circuits 67 and 68 in operation when their parasitic capacitances are sufficiently small. It can be regarded. Therefore, the communicable distance and the communication result shown in FIG. 5 are also applicable in the first embodiment.
  • the antenna circuit 66 and the first and second limiter circuits 67 and 68 have wiring area, and the wiring width of the wirings L1 and L2 is 2 mm or more in the wiring area. Can do.
  • the wiring portion area LA1 is located between the capacitor C of the antenna circuit 66 on the sub substrate 60 and the Zener diode Z11 of the first limiter circuit 67, and the capacitor C of the antenna circuit 66 and the second limiter
  • the wiring portion area LA2 is provided between the Zener diodes Z21 of the circuit 68.
  • the wiring is not disconnected between the capacitor C of the antenna circuit 66 and the Zener diodes Z11 and Z21 of the first and second limiter circuits 67 and 68. Thereby, the voltage value applied to the capacitor C is determined, and the capacitance can be evaluated.
  • the antenna circuit 66 and the first and second limiter circuits 67 and 68 have wiring area, and the wiring width of the wiring L1 and L2 is 2 mm or more in the wiring area. Can do.
  • a wiring portion area LA2 is provided between the Zener diodes Z21 and Z22 of the limiter circuit 68 of FIG.
  • the receiving circuit 65 of the detection apparatus 10 includes an antenna circuit 66 including an antenna 64 and a capacitor C, first and second limiter circuits 67 and 68 including zener diodes Z11 and Z21, and resistors R1 and R2, and an electronic circuit 63. , One end of the antenna circuit 66 and one end of the electronic circuit 63 are connected via the first limiter circuit 67, and the other end of the antenna circuit 66 and the other end of the electronic circuit 63 are the second limiter circuit 68. Connected through. According to this, it is possible to satisfy the protection level not applying the concept of countable failure, and to have high intrinsic safety explosion proof.
  • the first and second limiter circuits 67 and 68 of the reception circuit 65 can connect the Zener diodes Z11 and Z12 and the Zener diodes Z21 and Z22 in parallel. According to this, it is possible to satisfy all protection levels and to provide higher intrinsic safety protection.
  • the first and second limiter circuits 67 and 68 of the reception circuit 65 can set the parasitic capacitances of the Zener diodes Z11, Z12, Z21, and Z22 to 30 pF or less, and the resistance values of the resistors R1 and R2 to 51 ⁇ . According to this, it is possible to provide both the reception sensitivity and the high intrinsic safety protection.
  • the antenna circuit 66 and the first and second limiter circuits 67 and 68 of the receiving circuit 65 have wiring area, and the wiring width of the wirings L1 and L2 can be 2 mm or more in the wiring area. According to this, it can be considered that the wiring between the capacitor C and the Zener diodes Z11, Z12, Z21 and Z22 is not cut off. According to this, it is possible to evaluate whether the capacitance value is within the upper limit, and high intrinsic safety explosion-proofness can be provided.
  • the communication device according to the present invention has been described by way of example in the case of being used in a petrochemical-based plant, it may be used in other dangerous places.
  • a dangerous place LP gas filling station, a tunnel excavation construction site, a thermal power plant, a painting factory etc. are mentioned, for example.
  • the communication device has been described by way of example of the detection device, the communication device may be applied not only to the detection device but to other devices as long as the communication device wirelessly communicates with the device outside the case.
  • the present invention is not limited to the embodiments described above as long as the functions and effects of the present invention can be achieved.
  • the window member and the sub substrate may be integrally provided in the second divided body, and the control substrate may be fixed to the first divided body.
  • the receiving circuit and communication device of the present invention are suitable as detection devices used in petrochemical plants.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Input Circuits Of Receivers And Coupling Of Receivers And Audio Equipment (AREA)

Abstract

受信感度を保ち、且つ防爆要件を満足させることのできる受信回路、及び通信装置を提供する。　検出装置（通信装置）１０の受信回路６５は、アンテナ６４とコンデンサＣからなるアンテナ回路６６と、ツェナーダイオードＺ１１，Ｚ２１と抵抗Ｒ１１，Ｒ１２からなる第一、第二のリミッタ回路６７及び６８と、電子回路６３と、を備え、アンテナ回路６６の一端と電子回路６３の一端は第一のリミッタ回路６７を介して接続され、アンテナ回路６６の別の一端と電子回路６３の別の一端は第二のリミッタ回路６８を介して接続される。

Description

受信回路、及び通信装置
　本発明は、改良された受信回路、及び通信装置に関する。
　ケースに収納された制御基板と、ケースの外部に配置された装置との間で無線通信が可能な通信装置が知られている。このような通信装置に関する従来技術として、特許文献１に開示される技術がある。
　特許文献１に示されるような、通信装置は、危険場所において使用される事が想定されたものである。危険場所とは、一般工場などにおいて、爆発性ガスが空気と混合して爆発下限界以上の危険雰囲気を生成するおそれのある場所をいう。危険場所での使用が想定される通信装置は、本質安全防爆要件（ＪＩＳ　Ｃ６００７９）に適合させる必要がある。
　危険場所において用いられる通信装置は、本質安全防爆要件に適合させるためにインダクタンス及び容量（キャパシタンス）が制限されている。回路内で使用できる上限のインダクタンス値は電流に、上限のキャパシタンス値は電圧に依存する。そのため、抵抗の抵抗値を大きく、ツェナーダイオードの定格を大きくすることで電流・電圧の制限を行うものであるが、本質安全防爆要件を満足する値を考慮すると、受信感度が低下してしまう問題点があった。
特開２００９－０５４９４０号公報
　本発明は、受信感度を保ち、且つ防爆要件を満足させることのできる受信回路、及び通信装置の提供を課題とする。
　本発明の受信回路は、
　アンテナとコンデンサからなるアンテナ回路と、
　ツェナーダイオードと抵抗からなる第一、第二のリミッタ回路と、
　電子回路と、
　を備え、
　前記アンテナ回路の一端と前記電子回路の一端は前記第一のリミッタ回路を介して接続され、前記アンテナ回路の別の一端と前記電子回路の別の一端は前記第二のリミッタ回路を介して接続され、
　前記アンテナ回路の前記コンデンサは前記第一、第二のリミッタ回路側に配置され、
　前記第一、第二のリミッタ回路の前記抵抗は前記電子回路側に配置される、
　ことを特徴とする。
　本発明の通信装置は、
　前述の受信回路を備える、
　ことを特徴とする。
　本発明によれば、受信感度を保ち、且つ防爆要件を満足させることのできる受信回路、及び通信装置を提供することができる。
本発明の実施形態における検出装置（通信装置）が用いられたプラント機器状態収集システムを模式的に示した図である。 図１に示された検出装置の断面図、及び平面図である。 図２に示された検出装置の受信回路の第一の実施形態を示す図である。 図２に示された検出装置の受信回路の第二の実施形態を示す図である。 図２に示された検出装置の受信回路の第二の実施形態における携帯端末との通信可能距離の実測値、及び通信結果を示す図である。
　本発明の実施形態を添付図に基づいて以下に説明する。
　図１を参照する。図１には、石油化学系のプラントにおけるプラント機器状態収集システム１が示されている。石油化学系のプラントは、非常に広大である。このため、各機器を検出装置（通信装置）１０により検出し、検出された情報をデータ記憶管理装置５において管理している。
　より詳細に説明する。検出装置１０は、プラント内の各機器に取り付けられることにより、危険場所ＤＡ内に複数配置されている。これらの検出装置１０において検出された情報は、中継器３を介して、あるいは直接ネットワーク構築装置４に送信され、データ記憶管理装置５に送信される。プラントの管理者は、データ記憶管理装置５に記憶された情報を図示しないノートパソコン（管理端末）を用いて確認することができる。
　図１には３つの検出装置１０が示されているが、検出装置１０は、４個以上であってもよく、１又は２個であってもよい。
　検出装置１０が検出する状態としては、温度、振動等が挙げられる。管理者は、状態の異常を認識すると、異常を検知した検出装置１０まで作業者を向かわせ、確認を行わせる。
　図２を参照する。作業者は、異常が発生した機器に対して修繕等の作業を行った後、データ記憶管理装置５に作業完了を送信するために、タブレット端末等の携帯端末６（通信機器６）を検出装置１０にかざして通信を行う。携帯端末６と検出装置１０との通信には、ＩＳＯ／ＩＥＣ　１４４４３で定義されるＲＦＩＤ（Radio Frequency Identifier）規格や、ＩＳＯ／ＩＥＣ　１８０９２で定義されるＮＦＣ（Near Field Communication）規格等の近距離無線通信を採用することができる。例えば、近距離無線通信によって携帯端末６から検出装置１０に書き込みされた作業内容は、検出装置１０から中継器３を介し、あるいは検出装置１０から直接ネットワーク構築装置４に送信され、さらにネットワーク構築装置４からデータ記憶管理装置５に送信される。また、携帯端末６は、検出装置１０の設置の際に近距離無線通信によって検出装置１０に認証情報や動作条件などの各種情報を書き込みしてもよい。
　図２（ａ）は、検出装置１０の断面図を示し、図２（ｂ）は、検出装置１０の平面図を示す。検出装置１０は、金属製のケース１１と、このケース１１に空けられた開口部４３に設けられた窓部材５０と、ケース１１に固定された制御基板１４と、この制御基板１４に接続されたサブ基板６０と、サブ基板６０に実装された電子回路６３と、サブ基板６０に接続され窓部材５０の下面に近接して配置された近距離無線通信を行うフレキシブルプリント基板６１と、制御基板１４に実装された通信モジュール１６と、制御基板１４に接続され機器の状態を検知するセンサ７０と、ケーブル２１ａを介して制御基板１４をセンサ７０と接続するセンサコネクタ２１と、制御基板１４に電力を供給する電池等からなるバッテリーモジュール８０と、ケーブル２２ａを介して制御基板１４をバッテリーモジュール８０と接続するバッテリーコネクタ２２と、ケース１１の上面に設けられた通信アンテナ２３と、ケーブル２４ａを介して制御基板１４を通信アンテナ２３と接続するコネクタ２４と、ケーブル２１ａとセンサ７０のコネクタ７１とを接続するコネクタ２５と、ケーブル６２ａを介してフレキシブルプリント基板６１とサブ基板６０とを接続するコネクタ６２と、を主な構成要素とする。検出装置１０の中心から通信アンテナ２３の方向をｘ軸正方向、通信アンテナ２３をｘ軸正方向に置いた時の検出装置１０の中心から奥行方向をｙ軸正方向、検出装置１０の鉛直方向上側をｚ軸正方向とする。
　ケース１１は、下部に配置され上方が開口している第１分割体３０と、この第１分割体３０に重ね合わされた第２分割体４０と、からなる。これらの第１分割体３０及び第２分割体４０は、図示しないボルト及びナットによって締結されている。ケース１１は、必要に応じて表面に塗装等の表面処理が行われる。
　制御基板１４は、多層プリント基板が採用されている。制御基板１４は、ビス２６によって、第２分割体４０の裏面に固定されている。制御基板１４は、接地されている。なお、制御基板１４に、制御基板１４によって点灯、点滅、消灯が切り替えられる発光素子を設けてもよい。
　通信モジュール１６は、例えば回路で構成され、前記回路は、少なくとも１つのプロセッサ（例えば、中央処理装置（Central Processing Unit；CPU））、少なくとも１つの特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit；ASIC）、および／または、少なくとも１つのフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field-Programmable Gate Array；FPGA）などの少なくとも１つの半導体集積回路を含み、図１に示す検出装置１０の機能の少なくとも一部を実行可能である。通信モジュール１６は、設定された間隔で自動的に起動され、センサ７０が検知した情報や携帯端末６から近距離無線通信によって入力された情報を通信アンテナ２３を介して中継器３及びネットワーク構築装置４に送信する機能を持つ。
　第１分割体３０は、底面視において略長方形を呈する底部３１と、この底部３１のそれぞれの縁から立ち上げられた下部側壁部３２と、からなる。
　底部３１の一部は、下方に突出し、コネクタ２５が収納されたコネクタ収納部３３とされている。
　下部側壁部３２は、接地されている（アースされている）。
　第２分割体４０は、平面視において略長方形を呈する蓋部４１と、この蓋部４１のそれぞれの縁から下げられた上部側壁部４２と、からなる。
　蓋部４１の中央には、略長方形状の開口部４３が空けられている。平面視における開口部４３の面積は、１６００ｍｍ２以下に設定されている。開口部４３に隣接して、通信アンテナ２３が取り付けられるアンテナ取付孔（図示しない）が空けられている。
　上部側壁部４２は、下部側壁部３２と連続している。
　窓部材５０は、第２分割体４０の開口部４３を塞ぐように設けられる。窓部材５０の素材は、電気絶縁性を有し近距離無線通信に用いる電波または磁気を透過する樹脂からなる。
　サブ基板６０は、多層プリント基板が採用されている。サブ基板６０は、電子回路６３
を備えている。サブ基板６０は、制御基板１４にスペーサ２７、及びＢｔｏＢ（Board to Board）コネクタ２８，２９を介して接続される。
　サブ基板６０は、ケーブル６２ａとコネクタ６２を介して、アンテナ６４（図３参照）を備えたフレキシブルプリント基板６１と接続されている。フレキシブルプリント基板６１は、可撓性に富むため、配置の自由度が高い。アンテナ６４をより窓部材５０に近づけることができ、高い通信性を確保することができる。
　図３の受信回路６５の第一の実施形態を併せて参照する。検出装置１０は、携帯端末６と近距離無線通信を行うための受信回路６５を備える。受信回路６５は、電子回路６３、アンテナ回路６６、第一、第二のリミッタ回路６７及び６８からなる。サブ基板６０には、アンテナ回路６６のコンデンサＣ、第一、第二のリミッタ回路６７及び６８、電子回路６３が実装されており、フレキシブルプリント基板６１には、アンテナ回路６６のアンテナ６４が実装されている。
　電子回路６３は、例えば集積回路（IC）からなり、携帯端末６との近距離無線通信、もしくはコネクタ２８及び２９を通じた制御基板１４からの電力供給によって起動し、通信モジュール１６あるいは携帯端末６から入力された情報を記憶する機能や、記憶した情報を通信モジュール１６あるいは携帯端末６に送信する機能を持つ。
　アンテナ６４は、携帯端末６との近距離無線通信を行うためのアンテナである。アンテナ６４は、導電性を有する材料によりフレキシブルプリント基板６１に形成されたパターンアンテナ、もしくはコイルからなる。
　アンテナ回路６６のコンデンサＣは、アンテナ６４の共振周波数調整用に用いられ、その容量は近距離無線通信の周波数に合わせて決定される。
　第一、第二のリミッタ回路６７及び６８は、配線Ｌ１，Ｌ２にそれぞれ抵抗Ｒ１，Ｒ２が直列に接続されている（配線毎に抵抗が１つずつ設けられている）。抵抗Ｒ１，Ｒ２は配線Ｌ１，Ｌ２から受信回路６５に供給される電流を制限する電流制限素子として機能する。また、配線Ｌ１，Ｌ２には、アンテナ回路６６のコンデンサＣと抵抗Ｒ１，Ｒ２との間でツェナーダイオードＺ１１，Ｚ２１が並列に接続される（配線毎にツェナーダイオードが１つずつ設けられている）。ツェナーダイオードＺ１１，Ｚ２１は、負極が配線Ｌ１，Ｌ２と接続され、正極が接地される。ツェナーダイオードＺ１１，Ｚ２１は、配線Ｌ１，Ｌ２から受信回路６５に印加される電圧を制限する電圧制限素子として機能する。これにより本質安全防爆要件において、数えられる故障の概念を適用しない保護レベルを満足することが出来る。
　図４の受信回路６５の第二の実施形態を参照する。第一、第二のリミッタ回路６７及び６８は、配線Ｌ１，Ｌ２にそれぞれ抵抗Ｒ１，Ｒ２が直列に接続されている（配線毎に抵抗が１つずつ設けられている）。抵抗Ｒ１，Ｒ２は配線Ｌ１，Ｌ２から受信回路６５に供給される電流を制限する電流制限素子として機能する。また、配線Ｌ１，Ｌ２には、アンテナ回路６６のコンデンサＣと抵抗Ｒ１，Ｒ２との間でツェナーダイオードが２つ並列に接続される。すなわち、配線Ｌ１にツェナーダイオードＺ１１，Ｚ１２が並列に接続され、配線Ｌ２にツェナーダイオードＺ２１，Ｚ２２が並列に接続される（配線毎にツェナーダイオードが２つずつ設けられている）。ツェナーダイオードＺ１１，Ｚ１２，Ｚ２１，Ｚ２２は、負極が配線Ｌ１，Ｌ２と接続され、正極が接地される。ツェナーダイオードＺ１１，Ｚ１２，Ｚ２１，Ｚ２２のツェナー電圧は、略同等であるがばらつきがあるため一致しない。そのため、ツェナーダイオードＺ１１，Ｚ１２の一方、及びＺ２１，Ｚ２２の一方は、配線Ｌ１，Ｌ２から受信回路６５に印加される電圧を制限する電圧制限素子として機能する。ツェナーダイオードＺ１１，Ｚ１２の別の一方、及びＺ２１，Ｚ２２の別の一方は、電圧制限素子として機能せず、冗長化のために用いられる。これにより本質安全防爆要件において、全ての保護レベルを満足することが出来る。
　第一の実施形態、及び第二の実施形態において、第一、第二のリミッタ回路６７及び６８のツェナーダイオードの寄生容量を３０ｐＦ以下、且つ抵抗の抵抗値を５１Ωとすることが出来る。これにより受信感度を保ちつつ、本質安全防爆要件を満足することが出来る。
　本質安全防爆要件では、回路内に印加される電圧で使用できるキャパシタンス値が決定され、その電圧は外部回路から流入する電力をツェナーダイオードのツェナー電圧で制限することで決定できる。しかしながら、ツェナーダイオードの寄生容量はローパスフィルタとして機能するため、アンテナ６４の受信信号が減衰し通信性能（受信感度）が低下する。そのため、ツェナーダイオードの前記寄生容量は十分に小さいことが望ましく、本発明では３０ｐＦ以下であることを見出した。
　本質安全防爆要件では、回路内に印加される電流で使用できるインダクタンス値が決定され、その電流は外部回路から流入する電力を抵抗で制限することで決定できる。しかしながら、抵抗値を大きくすると受信感度が低下し、小さくすると回路に流れる電流が大きくなるため本質安全防爆要件を満すことが難しくなる。そのため、本発明では受信感度を保ちつつ、本質安全防爆要件を満たす抵抗値を５１Ωと見出した。
　図５の第二の実施形態における検出装置１０と携帯端末６の通信可能距離の実測値、及び通信結果を参照する。アンテナ６４の中心をｘ＝０ｍｍ，ｙ＝０ｍｍ、第２分割体４０の蓋部４１及び窓部材５０の上面をｚ＝０ｍｍとしたとき、検出装置１０と携帯端末６のｚ方向の通信可能距離、及び通信結果を測定した。図示するように、携帯端末６がアンテナ６４の中心に位置する場合が最も通信可能距離が長く、且つ通信可能である。携帯端末６をｘ方向、及びｙ方向にずらした場合においても、通信可能距離は短くなるが通信可能である。
　上述したように、第二の実施形態における第一、第二のリミッタ回路６７及び６８のツェナーダイオードＺ１１，Ｚ１２の別の一方、及びＺ２１，Ｚ２２の別の一方は、電圧制限素子として機能せず、冗長化のために用いられる。そのため、ツェナーダイオードＺ１１，Ｚ１２の別の一方、及びＺ２１，Ｚ２２の別の一方は、その寄生容量が十分に小さい場合に、動作中の第一、第二のリミッタ回路６７及び６８において無いものとみなすことが出来る。したがって、図５に示される通信可能距離、及び通信結果は、第一の実施形態においても適用可能である。
　また、第一の実施形態において、アンテナ回路６６、第一、第二のリミッタ回路６７及び６８は配線部領域を備え、前記配線部領域において配線Ｌ１、及びＬ２の配線幅を２ｍｍ以上にすることが出来る。例えば第一の実施形態において、サブ基板６０上のアンテナ回路６６のコンデンサＣと第一のリミッタ回路６７のツェナーダイオードＺ１１の間に配線部領域ＬＡ１を、アンテナ回路６６のコンデンサＣと第二のリミッタ回路６８のツェナーダイオードＺ２１の間に配線部領域ＬＡ２を備えている。これにより本質安全防爆要件において、アンテナ回路６６のコンデンサＣと第一、第二のリミッタ回路６７及び６８のツェナーダイオードＺ１１，Ｚ２１の間を、配線が切れないとみなすことが出来る。これにより、コンデンサＣに印加される電圧値が決定され、キャパシタンス評価が可能となる。
　さらに、第二の実施形態において、アンテナ回路６６、第一、第二のリミッタ回路６７及び６８は配線部領域を備え、前記配線部領域において配線Ｌ１、及びＬ２の配線幅を２ｍｍ以上にすることが出来る。例えば第二の実施形態において、サブ基板６０上のアンテナ回路６６のコンデンサＣと第一のリミッタ回路６７のツェナーダイオードＺ１１，Ｚ１２の間に配線部領域ＬＡ１を、アンテナ回路６６のコンデンサＣと第二のリミッタ回路６８のツェナーダイオードＺ２１，Ｚ２２の間に配線部領域ＬＡ２を備えている。これにより本質安全防爆要件において、アンテナ回路６６のコンデンサＣと第一、第二のリミッタ回路６７及び６８のツェナーダイオードＺ１１，Ｚ１２、及びＺ２１，Ｚ２２の間を、配線が切れないとみなすことが出来る。これにより、コンデンサＣに印加される電圧値が決定され、キャパシタンス評価が可能となる。
　以上に説明した本発明は、以下の効果を奏する。
　検出装置１０の受信回路６５は、アンテナ６４とコンデンサＣからなるアンテナ回路６６と、ツェナーダイオードＺ１１，Ｚ２１と抵抗Ｒ１，Ｒ２からなる第一、第二のリミッタ回路６７及び６８と、電子回路６３と、を備え、アンテナ回路６６の一端と電子回路６３の一端は第一のリミッタ回路６７を介して接続され、アンテナ回路６６の別の一端と電子回路６３の別の一端は第二のリミッタ回路６８を介して接続される。これによれば、数えられる故障の概念を適用しない保護レベルを満足することが可能であり、高い本質安全防爆性を備えることができる。
　受信回路６５の第一、第二のリミッタ回路６７及び６８は、ツェナーダイオードＺ１１，Ｚ１２、及びツェナーダイオードＺ２１，Ｚ２２を並列に接続することができる。これによれば、全ての保護レベルを満足することが可能であり、より高い本質安全防爆性を備えることができる。
　受信回路６５の第一、第二のリミッタ回路６７及び６８は、ツェナーダイオードＺ１１，Ｚ１２，Ｚ２１，Ｚ２２の寄生容量を３０ｐＦ以下とし、抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値を５１Ωとすることができる。これによれば、受信感度と高い本質安全防爆性の両方を備えることができる。
　受信回路６５のアンテナ回路６６、第一、第二のリミッタ回路６７及び６８は配線部領域を備え、前記配線部領域において配線Ｌ１、及びＬ２の配線幅を２ｍｍ以上にすることが出来る。これによれば、コンデンサＣとツェナーダイオードＺ１１，Ｚ１２，Ｚ２１，Ｚ２２間の配線が切れないとみなすことが出来る。これによれば、キャパシタンス値が上限に収まっているか評価することが可能となり、高い本質安全防爆性を備えることができる。
　なお、本発明による通信装置は、石油化学系のプラントに用いられる場合を例に説明したが、この他の危険場所であっても用いることができる。危険場所としては、例えば、ＬＰガス充填所、トンネル掘削工事現場、火力発電所、塗装工場等が挙げられる。
　また、通信装置は、検出装置を例に説明したが、ケース外部の機器との間で無線通信を行う装置であれば、検出装置に限らず他の装置にも適用可能である。
　即ち、本発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、本発明は、前述の実施の形態に限定されるものではない。例えば、窓部材及びサブ基板が第２分割体に一体的に設けられ、制御基板が第１分割体に固定されてもよい。
　本発明の受信回路、及び通信装置は、石油化学系プラントに用いられる検出装置として好適である。
　６…携帯端末（通信機器）
　１０…検出装置（通信装置）
　１１…ケース
　１４…制御基板
　３０…第１分割体
　４０…第２分割体
　４１…蓋部
　５０…窓部材
　６０…サブ基板
　６１…フレキシブルプリント基板
　６３…電子回路
　６４…アンテナ
　６５…受信回路
　６６…アンテナ回路
　６７，６８…リミッタ回路
　８０…バッテリーモジュール
　Ｃ…コンデンサ
　ＤＡ…危険場所
　Ｌ１，Ｌ２…配線
　ＬＡ１，ＬＡ２…配線部領域
　Ｒ１，Ｒ２…抵抗（電流制限素子）
　Ｚ１１，Ｚ１２，Ｚ２１，Ｚ２２…ツェナーダイオード（電圧制限素子）

Claims (5)

  1. 　アンテナとコンデンサからなるアンテナ回路と、
    　ツェナーダイオードと抵抗からなる第一、第二のリミッタ回路と、
    　電子回路と、
    　を備え、
    　前記アンテナ回路の一端と前記電子回路の一端は前記第一のリミッタ回路を介して接続され、前記アンテナ回路の別の一端と前記電子回路の別の一端は前記第二のリミッタ回路を介して接続され、
    　前記アンテナ回路の前記コンデンサは前記第一、第二のリミッタ回路側に配置され、
    　前記第一、第二のリミッタ回路の前記抵抗は前記電子回路側に配置される、
    　ことを特徴とする受信回路。
  2. 　前記第一、第二のリミッタ回路は、
    　２つの前記ツェナーダイオードが並列に接続されている、
    　ことを特徴とする請求項１記載の受信回路。
  3. 　前記第一、第二のリミッタ回路は、
    　前記ツェナーダイオードの寄生容量が３０ｐＦ以下であり、且つ前記抵抗の抵抗値が５１Ωである、
    　ことを特徴とする請求項１乃至２の何れか１つに記載の受信回路。
  4. 　前記アンテナ回路と前記第一、第二のリミッタ回路は配線部領域を備え、
    　前記配線部領域は、２ｍｍ以上の配線幅で接続される、
    　ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１つに記載の受信回路。
  5. 　請求項１及至４の何れか１つに記載の受信回路を備えてなる、
    　ことを特徴とする通信装置。
PCT/JP2018/035417 2017-10-25 2018-09-25 受信回路、及び通信装置 WO2019082578A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019549961A JP7185833B2 (ja) 2017-10-25 2018-09-25 受信回路、及び通信装置
CN201880069381.5A CN111264034A (zh) 2017-10-25 2018-09-25 接收电路和通信装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017205723 2017-10-25
JP2017-205723 2017-10-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019082578A1 true WO2019082578A1 (ja) 2019-05-02

Family

ID=66246438

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2018/035417 WO2019082578A1 (ja) 2017-10-25 2018-09-25 受信回路、及び通信装置

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP7185833B2 (ja)
CN (1) CN111264034A (ja)
WO (1) WO2019082578A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04136766U (ja) * 1991-06-06 1992-12-18 オムロン株式会社 識別システム
JP2000151481A (ja) * 1998-11-05 2000-05-30 Mitsubishi Materials Corp 重畳したタグの識別方式
US20090203313A1 (en) * 2006-05-05 2009-08-13 Inside Contactless Method and device for transmitting data by charge modulation
JP2012099968A (ja) * 2010-10-29 2012-05-24 Sony Corp 携帯通信装置、リーダ／ライタ装置及び共振周波数調整方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3185741B2 (ja) * 1998-02-24 2001-07-11 日本電気株式会社 無線選択呼出受信機
US7894772B2 (en) * 2006-08-04 2011-02-22 Axiom Microdevices, Inc. Low distortion radio frequency (RF) limiter
DE102011050129A1 (de) * 2011-05-05 2012-11-08 Maxim Integrated Gmbh Transponder
US9236872B2 (en) * 2012-03-12 2016-01-12 Seiko Epson Corporation Voltage-controlled oscillator, signal generation apparatus, and electronic device
CN103530677A (zh) * 2012-07-03 2014-01-22 成都市宏山科技有限公司 射频系统中电子标签的天线限幅电路
CN103532119A (zh) * 2012-07-03 2014-01-22 成都市宏山科技有限公司 电子标签中天线信号的电压限幅系统
EP2690793B1 (en) * 2012-07-27 2015-07-01 Harman Becker Automotive Systems GmbH Multiple-antenna system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04136766U (ja) * 1991-06-06 1992-12-18 オムロン株式会社 識別システム
JP2000151481A (ja) * 1998-11-05 2000-05-30 Mitsubishi Materials Corp 重畳したタグの識別方式
US20090203313A1 (en) * 2006-05-05 2009-08-13 Inside Contactless Method and device for transmitting data by charge modulation
JP2012099968A (ja) * 2010-10-29 2012-05-24 Sony Corp 携帯通信装置、リーダ／ライタ装置及び共振周波数調整方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111264034A (zh) 2020-06-09
JP7185833B2 (ja) 2022-12-08
JPWO2019082578A1 (ja) 2020-11-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10149389B2 (en) Intrinsically safe mobile device with reduction in sparking risk and surface heating
US8576536B2 (en) Device for protecting an electronic printed circuit board
US10378947B2 (en) Radar level gauge system with feeding comprising an electrical filter
CN103369938A (zh) 梳状结构屏蔽层以及其无线充电传输器
US7667979B2 (en) Protective circuit board for battery pack
EP1403832B2 (en) Intrinsically safe explosion-proof sensor circuit
CN103081585A (zh) 控制设备和用于设计控制设备的电路板的方法
JP6880464B2 (ja) 通信装置
EP2917987B1 (en) System and method for i-safe mobile devices
US9483673B2 (en) Non-contact communication module and card reader
JP7185833B2 (ja) 受信回路、及び通信装置
WO2020262545A1 (ja) 検出装置
JP6880459B2 (ja) 通信装置
KR102580988B1 (ko) 인쇄회로기판 및 이를 포함하는 전자부품패키지
US9806407B2 (en) Safety radio devices
US9990837B1 (en) Intrinsic safety isolation with capacitive coupling
JP6924375B2 (ja) 通信装置
CN109673100B (zh) 保险丝用焊盘、包括该焊盘的印刷电路板及其制造方法
JP2021081296A (ja) 検出装置
US20220278467A1 (en) Encapsulable antenna unit
JP6761650B2 (ja) 集積回路装置およびその自己診断方法
JP6818238B2 (ja) 通信装置
KR20180051383A (ko) 배터리 셀을 연결하는 메탈 플레이트에 구현된 블루투스 안테나

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18870285

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019549961

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18870285

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1