(57)【要約】  モジュールへの給電のためのアンテナを利用して、ワイヤレスでデータの衝突が起きないデータ伝送方式を提供する。  電力を送信するための１次アンテナを有する給電側装置と、１次アンテナからの電磁波を２次アンテナで受信し、電源として利用する複数のモジュールを有する無線給電システムである。このシステムにおいて、給電側装置は、１次アンテナに送信電力を供給する電源と、送信電力のレベルを変動させるレベル切り替え回路を有する。複数のモジュールは、其々が、２次アンテナで受信した信号のレベル変動を契機に、複数モジュール間で同一の周期のタイミング信号を発生させるカウンタ回路と、タイミング信号に基づいて、複数のモジュールが異なるタイミングで、２次アンテナを介したデータ送信を行うための論理回路を有する。
2016143132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を送信するための１次アンテナを有する給電側装置と、
前記１次アンテナからの磁界、電界および電磁波の少なくとも一つを２次アンテナで受信し、電源として利用する複数のモジュールを有する無線給電システムであって、
前記給電側装置は、
前記１次アンテナに送信電力を供給する電源と、
前記送信電力のレベルを変動させるレベル切り替え回路を有し、
前記複数のモジュールは、其々が、
前記２次アンテナで受信した信号のレベル変動を契機に、複数モジュール間で同一の周期のタイミング信号を発生させるカウンタ回路と、
前記タイミング信号に基づいて、前記複数のモジュールが異なるタイミングで、前記２次アンテナを介したデータ送信を行うための論理回路を有する、
データ通信可能な無線給電システム。
【請求項２】
前記論理回路は、
前記タイミング信号から生成された複数の異なる周期のタイミング信号と、前記モジュールごとに異なる組み合わせでＯＮ／ＯＦＦが設定された複数のスイッチ回路から入力される設定信号に基づいて、前記モジュールごとにタイミングの異なる送信許可信号を生成し、前記送信許可信号のタイミングでデータ送信を行う、
請求項１記載のデータ通信可能な無線給電システム。
【請求項３】
前記複数のモジュールは、
前記２次アンテナに接続される負荷をオン／オフすることにより、データ送信を行う、
請求項１記載のデータ通信可能な無線給電システム。
【請求項４】
前記複数のモジュールは、
前記２次アンテナで受信した信号のレベル変動として、前記送電電力の増加を検知する検波回路を有する、
請求項１記載のデータ通信可能な無線給電システム。
【請求項５】
前記複数のモジュールは、
前記２次アンテナからの信号を整流する整流回路と、
前記整流回路の出力で駆動される発光素子と、
前記整流回路の出力で駆動され前記発光素子からの光を検出する受光素子と、
前記受光素子の出力に基づいて、前記給電側装置に送信すべきデータ信号を生成する制御回路を有し、
前記制御回路からのデータ信号を前記論理回路へ入力する、
請求項１記載のデータ通信可能な無線給電システム。
【請求項６】
前記複数のモジュールは、
前記送電電力をカウントして前記同一周期のタイミング信号を生成する、
請求項１記載のデータ通信可能な無線給電システム。
【請求項７】
前記複数のモジュールは、
前記タイミング信号に基づいて、より高い周波数の第２のタイミング信号を生成する第２のカウンタを有し、
前記第２のタイミング信号を用いて、複数ビットのデータ信号の送信を行う、
請求項１記載のデータ通信可能な無線給電システム。
【請求項８】
前記給電側装置は、
前記複数のモジュールに送信すべきコマンドを生成する制御回路と、
前記制御回路から出力されるコマンドに基づいて、前記送信電力を変調する変調回路を有する、
請求項１記載のデータ通信可能な無線給電システム。
【請求項９】
前記給電側装置は、
前記レベル切り替え回路の動作タイミングで、前記複数モジュールのタイミング信号と同期したタイミング信号を発生させる給電側カウンタ回路と、
前記１次アンテナの送信電力変動を検知する給電側検波器と、
前記給電側カウンタ回路と前記給電側検波器の出力を入力とし、前記複数のモジュールからのデータ信号を識別する処理装置を有する、
請求項１記載のデータ通信可能な無線給電システム。
【請求項１０】
電力を送信するための１次アンテナを有する給電側装置と、前記１次アンテナからの電磁波を２次アンテナで受信し、電源として利用する複数のモジュールを有する無線給電システムにおけるデータ通信方法であって、
前記給電側装置が前記１次アンテナに電力信号を供給する第１のステップ、
前記給電側装置が前記電力信号のレベルを上げる第２のステップ、
前記複数のモジュールが前記２次アンテナで受信した電力信号のレベル変化を検出する第３のステップ、
前記複数のモジュールが、前記検出されたレベル変化を契機にカウンタ信号を生成する第４のステップ、
前記複数のモジュールが、前記カウンタ信号に基づいて、其々異なるタイミングでデータを送信する第５のステップ、
を有するデータ通信方法。
【請求項１１】
前記給電側装置が、前記第２のステップで前記電力信号のレベルを上げることを契機に、１次側カウンタ信号を生成する第６のステップ、
前記給電側装置が、前記第５のステップで送信されたデータを、前記１次側カウンタ信号を用いて処理する第７のステップ、
を有する請求項１０記載のデータ通信方法。
【請求項１２】
電力を送信するための１次アンテナを有する給電側装置からの電磁波を、２次アンテナで受信し、電源として利用するセンサモジュールであって、
前記２次アンテナで受信した信号を整流して電源とする整流回路と、
前記整流回路からの電力で駆動されセンス信号を検出するセンサと、
前記２次アンテナで受信した信号のレベル変動を検知する検波回路と、
前記検波回路で検出されたレベル変動を契機に、タイミング信号を生成するカウンタ回路と、
前記タイミング信号に基づいて、前記２次アンテナからの前記センス信号の送信タイミング信号を出力する論理回路と、
前記送信タイミング信号を設定するためのディップスイッチまたはメモリと、
を有するセンサモジュール。
【請求項１３】
前記２次アンテナに接続される負荷をオン／オフすることにより、前記センス信号の送信を行う、
請求項１２記載のセンサモジュール。
【請求項１４】
前記検波回路は、
前記２次アンテナで受信した信号のレベル変動として、前記レベルの増加を検知する、
請求項１２記載のセンサモジュール。
【請求項１５】
前記整流回路の出力で駆動される発光素子と、
前記整流回路の出力で駆動され前記発光素子からの光を検出する受光素子と、
前記受光素子の出力に基づいて、前記給電側装置に送信すべきデータ信号を生成する制御回路を有し、
前記制御回路からのデータ信号を前記論理回路へ入力する、
請求項１２記載のセンサモジュール。
【請求項１６】
前記タイミング信号に基づいて、より高い周波数の第２のタイミング信号を生成する第２のカウンタを有し、
前記第２のタイミング信号を用いて、複数ビットのデータ信号の送信を行う、
請求項１２記載のセンサモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
各種の電気機器の配線技術に関し、特に例えばＡＴＭ（現金自動預け払い機：automated teller machine）や、券売機等の紙幣搬送装置に用いられる位置検出センサの配線技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種電気機器内部の配線は、制御が複雑になると配線数が増大し、それらを接続する工数が問題となる。例えば、ＡＴＭには紙幣の位置や姿勢を検出するために多くのセンサが配置されており、これらを検出するために、１００〜数百本程度の配線が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１４−５０５４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、自動車やＡＴＭ、券売機等に代表される電気機械は、制御の複雑化に伴いセンサ数が増加している。このため、センサに対する給電や、センサからの信号検出のため、配線が増加している。このため、配線部分のコストが製品価格に占める割合も増加し、省配線化が望まれている。例えば、配線が多いと生産ラインのロボット化も困難であり、低コスト化のボトルネックであると考えられる。また、機器の修理、保全上も、配線の増加は保守コストを増大させる。【０００５】
このため、配線を廃してワイヤレスで電力を供給し、信号を伝送しようとする技術がある。例えば、特許文献１は、ワイヤレス電力トランスミッタとワイヤレス電力レシーバ間のデータ伝送に関するものである。特許文献１には、トランスミッタからレシーバへは、送電電力レベルを変化することで信号を送信することが、また、レシーバからトランスミッタあるいはレシーバ相互では負荷変調を用いて信号を送信する構成が記載されている。【０００６】
しかし、特許文献1では、送受信間で通信を行う際に、混信を避ける手段については記載されていない。【０００７】
本発明は、給電側と複数のデータ送信モジュールの間の配線を廃して、データの通信を行う場合に、モジュール間でデータの衝突が生じないようにデータを伝送可能な構成を提供することを目的とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、モジュールへの給電のためのアンテナを利用して、ワイヤレスでデータの衝突が起きないデータ伝送方式を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一側面は、電力を送信するための１次アンテナを有する給電側装置と、１次アンテナからの磁界や電界あるいは電磁波の少なくとも一つを２次アンテナで受信し、電源として利用する複数のモジュールを有する無線給電システムである。このシステムにおいて、給電側装置は、１次アンテナに送信電力を供給する電源と、送信電力のレベルを変動させるレベル切り替え回路を有する。複数のモジュールは、其々が、２次アンテナで受信した信号のレベル変動を契機に、複数モジュール間で同一の周期のタイミング信号を発生させるカウンタ回路と、タイミング信号に基づいて、複数のモジュールが異なるタイミングで、２次アンテナを介したデータ送信を行うための論理回路を有する。【００１０】
より好ましい構成例としては、２次アンテナで受信した信号のレベル変動として、送電電力の増加を検知する検波回路を有する。送電電力の増加に伴って、モジュール側の電源に余裕が生じるため、安定動作上好ましい形態である。【００１１】
他の構成例としては、複数のモジュールは、２次アンテナからの信号を整流する整流回路と、整流回路の出力で駆動される発光素子と、整流回路の出力で駆動され発光素子からの光を検出する受光素子と、受光素子の出力に基づいて、給電側装置に送信すべきデータ信号を生成する制御回路を有し、制御回路からのデータ信号を前記論理回路へ入力する。【００１２】
本発明の他の側面は、電力を送信するための１次アンテナを有する給電側装置と、１次アンテナからの磁界や電界あるいは電磁波を２次アンテナで受信し、電源として利用する複数のモジュールを有する無線給電システムにおけるデータ通信方法である。この方法では、給電側装置が１次アンテナに電力信号を供給する第１のステップ、給電側装置が前記電力信号のレベルを上げる第２のステップ、複数のモジュールが２次アンテナで受信した電力信号のレベル変化を検出する第３のステップ、複数のモジュールが、検出されたレベル変化を契機にカウンタ信号を生成する第４のステップ、複数のモジュールが、カウンタ信号に基づいて、其々異なるタイミングでデータを送信する第５のステップ、を有する。【００１３】
この方法の具体的な構成例としては、給電側装置が、第２のステップで電力信号のレベルを上げることを契機に、１次側カウンタ信号を生成する第６のステップと、給電側装置が、第５のステップで送信されたデータを、１次側カウンタ信号を用いて処理する第７のステップを有する。【００１４】
本発明の他の側面は、電力を送信するための１次アンテナを有する給電側装置からの磁界や電界あるいは電磁波を、２次アンテナで受信し、電源として利用するセンサモジュールである。このモジュールでは、２次アンテナで受信した信号を整流して電源とする整流回路と、整流回路からの電力で駆動されセンス信号を検出するセンサと、２次アンテナで受信した信号のレベル変動を検知する検波回路と、検波回路で検出されたレベル変動を契機に、タイミング信号を生成するカウンタ回路と、タイミング信号に基づいて、２次アンテナからのセンス信号の送信タイミング信号を出力する論理回路と、送信タイミング信号を設定するためのディップスイッチまたはメモリとを有する。ディップスイッチまたはメモリの設定によって、モジュールごとに異なるデータ送信タイミングを設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の具体的な適用例である、ＡＴＭの全体構成を示すブロック図。
【図２】比較例である、有線方式のセンサ配置と配線例を示す斜視図。
【図３】本発明の実施例である、ワイヤレス方式のセンサ配置と配線例を示す斜視図。
【図４】本発明の実施例である、制御基板およびモジュールの構成ブロック図。
【図５Ａ】本発明の実施例である、制御基板およびモジュールの信号波形図。
【図５Ｂ】本発明の他の実施例である、制御基板およびモジュールの信号波形図。
【図６】本発明の他の実施例である、制御基板の構成ブロック図。
【図７】本発明の他の実施例である、制御基板の信号波形図。
【図８】本発明の実施例の処理の流れを示すフロー図。
【図９】本発明の他の実施例である、制御基板の構成ブロック図および波形図。
【図１０】本発明の他の実施例である、モジュールの構成ブロック図。
【図１１】本発明の他の実施例である、モジュール内の信号を示すタイミングチャート。
【図１２】本発明の他の実施例である、モジュールの構成ブロック図。
【図１３】本発明の他の実施例であるスイッチの構成を示す斜視図および上面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。本発明の思想ないし趣旨から逸脱しない範囲で、その具体的構成を変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。
【００１７】
以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、重複する説明は省略することがある。
【００１８】
本明細書等における「第１」、「第２」、「第３」などの表記は、構成要素を識別するために付するものであり、必ずしも、数または順序を限定するものではない。また、構成要素の識別のための番号は文脈毎に用いられ、一つの文脈で用いた番号が、他の文脈で必ずしも同一の構成を示すとは限らない。また、ある番号で識別された構成要素が、他の番号で識別された構成要素の機能を兼ねることを妨げるものではない。
【００１９】
図面等において示す各構成の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。
【実施例１】
【００２０】
図１は本発明の具体的な適用例として、ＡＴＭの全体構成を示す図である。ＡＴＭは公知のように、紙幣を受け入れる入金部１１０、受け入れた紙幣を例えばベルトコンベア方式で搬送する搬送路１２０、搬送されてくる紙幣を、画像処理技術を用いて識別する識別部１３０、紙幣を一次格納する一時保留部１４０、搬送路１２０を駆動するアクチュエータ基板１５０、識別部など各部の制御に用いる制御基板１６０、各種紙幣収納ボックスを格納するカセット１７０、カセット用基板１８０などの部分からなる。【００２１】
カセット１７０は引き出し構造になっており、紙幣を取り出すため筐体から引き出すことができる。点線１９０は、電源およびデータ配線であり、カセット用基板１８０、制御基板１６０、アクチュエータ基板１５０等および、図１では図示しない搬送路中１２０のセンサに接続されている。【００２２】
図２は、搬送路１２０周辺のセンサ配置と配線を示す比較例であり、従来の有線方式の例を示す斜視図である。発光素子に接続される電源供給用配線２１０と、光検出センサに接続される信号配線２２０は、制御基板１６０に接続されている。２３０は発光素子あるいは光検出センサチップ（モジュール）である。発光素子モジュール２３０からは赤外線などの光２４０が紙幣に照射される。黒い矢印２５０は紙幣２６０の搬送方向を示しており、例えば毎秒１０枚程度の紙幣が搬送されている。紙幣で反射された光２４０をセンサで検出することで、紙幣の搬送の状態を検知することができる。また、紙幣の表面の印字データ等も読み取ることができる。図２のような、有線方式によれば、発光素子および光検出センサモジュールの２倍（発光素子は電源供給用配線が2本、光検出センサモジュールはデータ配線が２本）の数の配線が必要である。【００２３】
図３は、本実施例の搬送路１２０のセンサ配置とワイヤレス配線を示す斜視図である。発光素子／光検出センサ両方を内蔵するモジュール２３０に対しては、アンテナ（便宜上「１次アンテナ」という）３１０により給電３３０およびデータ受信３２０を行う。モジュール２３０には受信用のアンテナ（便宜上「２次アンテナ」という）が配置されている。１次アンテナ３１０に接続される配線３４０は制御基板１６０に接続されているが、給電用２本と、データ通信としてセンサデータとクロック信号の２本の構成となっている。【００２４】
各モジュールは、１次アンテナ３１０からの磁界や電界あるいは電磁波を２次アンテナで受信し、これを電源として用いて、発光素子と光検出センサを動作させる。光検出センサで検出したセンス信号は、２次アンテナを介して１次アンテナ３１０に送信される。【００２５】
さて、図３から明らかなように、各モジュール２３０に対する、給電用配線およびデータ通信用配線を排除して、両方を無線によって実現することができれば、配線を大幅に減らすことができる。しかし、複数のモジュール２３０に対して、１次アンテナ３１０が一つしかないため、複数モジュール２３０からのセンス信号の衝突を避ける必要がある。【００２６】
図４に、複数モジュール２３０からの信号の衝突を避ける基本構成を示す。【００２７】
図４（Ａ）は送信側（電力供給側）の回路構成を示す。例えば制御基板１６０内部には、１次アンテナ３１０に高周波電圧を供給する電源４１０と、増幅用アンプ４２０を備える。１次側アンテナへの電源の供給は、例えばＦＥＴ（Field effect transistor）で構成されるスイッチ４３０を制御して行う。ＦＥＴのゲートに供給される制御信号（リクエスト信号）４４０により、電源４１０からの交流電流の１次アンテナ３１０への供給が制御される。図４（Ａ）の構成では、トランジスタ４３０への制御信号４４０のレベルを下げると、電力信号４５０のレベルが上がるように構成されている。【００２８】
図４（Ｂ）は受信側であるセンサと発光素子をワンチップ化したモジュール２３０の回路構成である。もっとも、センサと発光素子は別チップでもよい。モジュール２３０は２次アンテナ４６０と、整流回路４７０と、検波回路４８０と、カウンタ４９０を備える。２次アンテナ４６０で受信した交流信号は、例えばコンデンサを介して、高周波成分が整流回路４７０に入力され、直流電圧４９１に変換されてモジュール内の各種回路ＣＫＴ（発光素子やセンサを含む）に電源として供給される。また、電源は検波回路４８０やカウンタ４９０にも供給される。検波回路４８０は、例えば２次アンテナ４６０から入力される高周波信号の包絡線を検波し、その立ち上がりまたは立下りをトリガー信号（カウンタのリセット信号）４９２として、カウンタ４９０に入力する。カウンタ４９０は、トリガー信号４９２のタイミングで送電の高周波信号のカウントを開始する。別の構成としては、トリガー信号４９２のタイミングで、クロック信号（カウント信号）４９３を発生さてもよい。【００２９】
図５に図４の各信号のタイミング図を示す。【００３０】
図５Ａでは、１次側（電力供給側）は、制御信号４４０をゲートに入力するＦＥＴスイッチ４３０により、１次アンテナ３１０への電力の供給が制御される。図５Ａに示すように、制御信号４４０のレベルが下がると、電力信号４５０のレベルが上がる。【００３１】
２次側（モジュール側）では、２次アンテナ４６０へ供給された直流電圧４９１が、内部の回路に供給される。２次アンテナ４６０からの信号は、検波回路４８０に入力され、受信した信号の変化（この場合は立ち上がり）を検出し、トリガー信号４９２としてカウンタ４９０に入力される。【００３２】
トリガー信号４９２のタイミングで、カウンタがクリアされ、クロック信号４９３がカウントされる。モジュールは複数あり、各モジュール２３０内で、同じタイミングのトリガー信号４９２によって、カウントが開始されることになる。【００３３】
従って、各モジュールで同期するクロックのタイミングに基づいて、各モジュール２３０が異なるタイミングでセンス信号を送信すれば、信号の衝突を避けることができる。最も簡単な例では、モジュールごとに、１番のモジュールはクロックの１番目のタイミング＃１、２番のモジュールはクロックの２番目のタイミング＃２のようにデータを送信すれば、各モジュール間のデータの輻輳を避けることができる。【００３４】
なお、図５Ａでは１次側の電力供給タイミング（制御信号４４０の立下りおよび電力信号４５０のゼロからの立ち上がり）のタイミングでクロック信号４９３が開始している。クロック開始前の（Ｐ）で示す期間は、カウンタはクリア状態となっている。なお、電力信号４５０は高調波信号であるため、図５Ａの波形ではその包絡線を示している。【００３５】
図５Ｂは他の例であり、電力信号４５０は常時供給されており、クロック信号４９３のカウントのクリアは、一度立ち下がった電力信号４５０が再度立ち上がるタイミングを用いる。あるいは、電力信号４５０が立ち下がるタイミングを用いてもよい。【００３６】
モジュールのカウンタ起動のための信号としては、モジュール動作時の電源を安定に確保するため、電力信号４５０の立ち上げを用いることが望ましい。立ち上げ前のレベルについては、図５Ａのようにゼロレベルから立ち上げてもよいし、図５Ｂのように、一度レベルを下げてから立ち上げるように構成してもよい。図５Ａの構成では、（Ｐ）で示す期間は電源が切られている状態であり、低消費電力化を図ることができる。図５Ｂでは（Ｐ）で示す期間を含め、基本的に常時電力が供給されているので、より安定な動作となる。なお、図５Ｂで（Ｐ）で示す期間の電力信号４５０のレベルを、モジュールの動作に応じて、ゼロにならない範囲で下げることもできる。【００３７】
ＡＴＭに適用した場合では、紙幣はある測定点において１秒間に１０枚程度の速度で搬送される。トリガー信号の周期としては、例えば１msec程度で設定すればよい。【００３８】
以上のように、本実施例では１次側の送電電力を変えることをトリガーに２次側受電回路のクロックをスタートさせることで、複数の２次側回路との同期を取る。２次側にはそれぞれ固有の番号を付け、2次側のクロックカウント数が２次側に付けた番号と一致した場合に、そのセンサデータを1次側に伝送する。【００３９】
本実施例によれば、モジュールから送信されるデータの衝突を避けることができる。このような制御は、特にデータ衝突時において、制御上データの再送が許されないシステムにおいて有用である。ＡＴＭに適用した場合には、紙幣搬送装置の位置検出センサの配線が大幅に削減できるため、組み立てし易い低コストなＡＴＭ装置が得られる。
【実施例２】
【００４０】
図６は、１次側（電力供給側）で、２次側（モジュール側）から送信されるデータ信号を識別して検出する構成を備えた、実施例２を説明する図である。【００４１】
図６は、実施例２の１次側のブロック図である。制御基板１６０は、カウンタ６１０と検波回路６２０を備える。カウンタ６１０の入力信号は、送電の高周波信号であり、制御信号４４０をトリガーにして１次側クロック信号６３０を生成する。カウンタ６１０は２次側のカウンタ４９０と同様の構成である。従って、トリガーのタイミングが同じため、１次側クロック信号６３０と、２次側クロック信号４９３のカウントは同期している。よって、データ送信を行う２次側とデータを受診する１次側が、ともにクロック信号に同期して送受信を行えば、１次側は例えば処理装置６５０により、受信しているデータがどのモジュールからのものかを識別することができる。【００４２】
データ信号の検出は、検波回路６２０で行う。２次側からのデータの送信方法としては種々考えられる。例えば、２次側のモジュールで、２次アンテナ４６０に接続される負荷をオン／オフすると、２次アンテナ４６０に流れる電流変化によって反磁界が発生する。この反磁界が１次アンテナ３１０の中を通過すると、電流に変換され、１次アンテナ３１０へ供給された電力信号４５０に重畳される。従って、１次アンテナ３１０からの電流を検波回路６２０でモニタすると、検波信号６４０の変化により、データの受信を検波することができる。この変化分を増幅して検波すると、動作空間に何らかの変化があったことを１次アンテナ、すなわち制御基板１６０側で知ることができる。このような負荷変調方式は、特許文献1にも記載されている、ＩＣカードのデータ通信等で利用されているものと同様である。【００４３】
検波信号６４０と１次側クロック信号６３０によって、いずれのモジュールからのセンサ信号化を処理装置６５０で識別することができる。【００４４】
図７に示すように、例えば、検波回路６２０の出力である検波信号６４０において検出されたデータ信号は、１次側クロック信号６３０の２番目のクロックのタイミングに相当するため、＃２のモジュールからのものであることが分かる。【００４５】
図８に、１次側と２次側の動作の全体の流れ図を示す。【００４６】
１次側において、処理Ｓ８０１で送電を開始し、電力信号４５０の供給がはじまる。処理Ｓ８０２で、制御信号４４０の有無を契機として、処理８０３で１次アンテナ３１０に供給される、電力信号４５０が変調される（例えばレベル上昇）。【００４７】
２次側においては、複数のモジュール２３０で同様の処理が並行して行われる。処理Ｓ８０４で、２次アンテナ４６０の受信信号の変化を検波回路４８０で検出する。制御信号４４０に起因する受信信号変化を契機として、処理Ｓ８０５でカウントが開始され、処理Ｓ８０６でカウンタを初期値に設定する。【００４８】
各モジュール２３０では、処理Ｓ８０７で、カウンタが自己に割り振られた番号（センサ番号）のタイミングで、センス信号（データ信号）を、２次アンテナ４６０を介して１次アンテナ３１０に送信する（処理Ｓ８０８）。【００４９】
処理Ｓ８０９では、カウンタがインクリメントされる。処理Ｓ８１０では、カウンタが全てのモジュールの数を超えた時点で、１サイクルの処理が終了する。
【実施例３】
【００５０】
図９に、１次側から制御信号をモジュールに送信し、制御を行うことが可能な実施例を示す。図４、図６と同じ構成は同じ番号を付し、異なる点を中心に説明する。【００５１】
図９（Ａ）は送信側（電力供給側）の回路構成を示す。この実施例では、１次アンテナ３１０へ供給される信号を変調する変調回路９１０および、変調回路９１０を制御する制御回路９２０を備える。【００５２】
変調回路９１０は、送電電力をモジュール２３０に対するコマンドで変調を行う。モジュール２３０では１次側からのコマンドを復調回路により復調し、自分の番号が指定された場合には、当該モジュールからセンサデータを送信し、それ以外のセンサはデータの送信を行わないなどの処理を行う。【００５３】
図９（Ｂ）は、電力信号４５０の波形図であり、例えば、検波回路６２０からの検波波形６４０である。この波形の中で、変調回路９１０により生成されるコマンドデータは６４１で示される。コマンドデータはモジュールごとにパターンを決めておき、モジュールは自分が指定されたことを検知することができる。引き続く負のパルス６４２はトランジスタ４３０によって形成される、データ送信のトリガー信号である。指定されたモジュールは、トリガー信号のタイミングでクロックを発生し、例えば、負荷変調によりデータを２次アンテナから１次アンテナ３１０に送信する。１次アンテナで検出されるデータがパルス６４３で示される。【００５４】
図１０は、モジュール２３０の詳細構成を示すブロック図である。この実施例では、モジュール２３０は、復調回路１０１０および、復調回路で検知されたコマンドを基に制御を行う制御回路１０２０を備える。復調回路１０１０は、１次アンテナ３１０から２次アンテナ４６０に送信されるコマンド（図９（Ｂ）の６４１）を検知する。コマンド信号がモジュール毎に決まっているものとすれば、モジュール２３０はコマンドにより自己の指定されたことを知ることができる。コマンドにはその他、モジュールが行うべき動作、例えばセンサ信号の検出および送信等、を指示する命令が付加されていてもよい。【００５５】
コマンドを受け付けたコントローラ１０２０は、コマンドに従った指示をモジュール２３０内の各部に発信する。ここで、コマンドがセンサ信号を送信させるコマンドであった場合を考える。コントローラ１０２０は、光センサ１０３０に対して検出信号の送付を指示する。１０４０はＬＥＤ等の発光素子であり、常時レーザ光や赤外線光２４０を発光するようにしてもよいし、制御回路１０２０からの指示により光センサの動作タイミングと同期して発光してもよい。光センサの検出信号は、例えば、紙幣２６０の有無を知らせる”１”または”０”の信号である。【００５６】
センサ信号を受信した制御回路１０２０は、所定のタイミングで１次側にセンサ信号を送信する。モジュール２３０において、送信タイミングを設定するための回路が、ＡＮＤ回路群１０５０とスイッチ群（例えばディップスイッチ）１０６０である。【００５７】
図１０の例では、ＡＮＤ回路は入力側に３つ並列に配置され（１０５０ｉｎ）、これらと直列接続されたＡＮＤ回路が出力側に１つ配置されている（１０５０ｏｕｔ）。カウンタ４９０からは、１次側クロック信号６３０を分周したタイミング信号が入力側のＡＮＤ回路１０５０ｉｎに入力される。【００５８】
図１１にカウンタ４９０からのタイミング信号の例を示す。入力側のＡＮＤ回路には、其々異なる周期のタイミング信号が入力される。また、入力側ＡＮＤ回路の他方の入力には、スイッチ群１０６０を経てＤＣ信号が入力される。図１０より明らかなように、複数配置されたモジュール２３０（＃１、＃２、＃３・・・）毎に、スイッチ１０６０の設定を変えることにより、入力側のＡＮＤ回路から出力側ＡＮＤ回路への信号の出力を任意のタイミングで許可／禁止することができる。また、制御回路１０２０からはセンス信号が出力側ＡＮＤ回路１０５０ｏｕｔに入力される。この構成により、スイッチ１０６０の設定をモジュールごとに変えることにより、モジュール２３０から送信するセンス信号のタイミングを設定することができる。【００５９】
なお、ＡＮＤ回路とスイッチの個数や組み合わせは、制御対象となるモジュールの数に応じて定めればよい。また、スイッチの代わりに、不揮発性のメモリにモジュールのＩＤを格納しておき、これに応じた制御信号を供給するように構成してもよいし、モジュールを実装する筺体面上に識別のための凹凸をつけておき、取り付け時にその凹凸でスイッチなどをオンオフするような機構を持たせてもよい。【００６０】
なお、トランジスタ１０７０は、実施例２で説明した負荷変調方式によりセンス信号を送信するために、２次アンテナ４６０に接続される負荷をオン／オフするためのスイッチである。負荷変調方式は、消費電力低減に効果がある。
【実施例４】
【００６１】
実施例３では、センサ信号は１ビット信号であった。次に複数ビットのデータ伝送に対応する実施例を説明する。【００６２】
図１２は、複数ビットのデータ伝送に対応する実施例である、モジュール２３０の回路ブロック図である。実施例３においてモジュールのセンサを選択するＡＮＤ回路１０１０ｏｕｔの出力を入力とする、第２のカウンタ１２１０を備えている。【００６３】
第２のカウンタは、ＡＮＤ回路１０１０ｏｕｔから信号を入力されたタイミングで、カウントを開始する。このとき、例えば、第１のカウンタ４９０の分周比を1/32、第２のカウンタ１２１０の分周比を1/8にすると、32/8=4ビットのデータが伝送できる。よって、第２のカウンタ１２１０のタイミング信号と、制御回路１０２０からの送信すべきデータ信号を、ＡＮＤ回路１２２０に入力し、出力信号を２次アンテナ４６０から送信する。【００６４】
この構成によれば、一つのモジュールからセンサ信号を送信する期間が、第２のカウンタ１２１０のタイミング信号で細分化されるので、複数ビットのデータ伝送が可能となる。
【実施例５】
【００６５】
その他の応用例として、種々のスイッチに適用する例を説明する。【００６６】
図１３は、例えば、エレベータの押しボタンスイッチ等に本発明を適用した例である。図１３（Ａ）は透過斜視図で、（Ｂ）は上面図である。【００６７】
１次側は、先に説明した制御基板１６０に対して、１次アンテナ３１０が接続される。1次アンテナは例えば、フィルム状基板に配線をプリントして構成することで、薄型化を図ることができる。また、凹凸のある場所にも設置が可能である。【００６８】
２次側は、表面にパターン形成されたコイルで構成される２次アンテナ４６０を備え、裏面にセンサと部品を実装した基板１３０１で構成される。裏面センサ部は、例えば圧電センサで構成され、押しボタン１３０２等のスイッチが複数並んでいても良い。【００６９】
以上説明したように、本実施例は、複数のセンサへの無線給電とデータ伝送を実現するデータ伝送と無線給電に関し、特に無線給電を行いながら複数のセンサとの同期を取ることにより衝突が発生しないデータ伝送を実現する技術に関する。【００７０】
無線化による省配線は、送受電基板によるコストが発生するが、配線、コネクタおよびアセンブリコストが不要となるため、センサ数が多いほど低コスト化を図ることができる。ＡＴＭに適用すれば、紙幣搬送装置の位置検出センサの配線が大幅に削減できるため、組み立てし易く低コストで装置を提供することができる。【００７１】
以上説明したように、本実施例は、受電側が多数あった場合に、データの衝突が起きないように受電側と同期を取りながらデータを伝送する手段について記載するもので、比較的簡易な構成で同期が取れるので、低コスト化が図れるとともに、低消費電力化を図ることができる。【００７２】
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることが可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の実施例の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
配線を用いずに、電源の供給、データの送信を可能とする各種のシステムに適用が可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１６０：制御基板
２３０：モジュール
３１０：１次アンテナ
４４０：制御信号（リクエスト信号）
４５０：電力信号
４６０：２次アンテナ
４７０：整流回路
４８０：検波回路
４９０：カウンタ
４９１：直流電圧
４９２：トリガー信号（カウンタのリセット信号）
４９３：クロック信号（カウント信号）
６３０：１次側クロック信号
６４０：検波信号
【図１】
2016143132.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年10月20日(2016.10.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を送信するための１次アンテナを有する給電側装置と、
前記１次アンテナからの磁界、電界および電磁波の少なくとも一つを２次アンテナで受信し、電源として利用する複数のモジュールを有する無線給電システムであって、
前記給電側装置は、
前記１次アンテナに送信電力を供給する電源と、
前記送信電力のレベルを変動させるレベル切り替え回路を有し、
前記複数のモジュールは、其々が、
前記２次アンテナで受信した信号のレベル変動を契機に、複数モジュール間で同一の周期のタイミング信号を発生させるカウンタ回路と、
前記タイミング信号に基づいて、前記複数のモジュールが異なるタイミングで、前記２次アンテナを介したデータ送信を行うための論理回路を有する、
データ通信可能な無線給電システム。
【請求項２】
前記論理回路は、
前記タイミング信号から生成された複数の異なる周期のタイミング信号と、前記モジュールごとに異なる組み合わせでＯＮ／ＯＦＦが設定された複数のスイッチ回路から入力される設定信号に基づいて、前記モジュールごとにタイミングの異なる送信許可信号を生成し、前記送信許可信号のタイミングでデータ送信を行う、
請求項１記載のデータ通信可能な無線給電システム。
【請求項３】
前記複数のモジュールは、
前記２次アンテナに接続される負荷をオン／オフすることにより、データ送信を行う、
請求項１記載のデータ通信可能な無線給電システム。
【請求項４】
前記複数のモジュールは、
前記２次アンテナで受信した信号のレベル変動として、前記送信電力の増加を検知する検波回路を有する、
請求項１記載のデータ通信可能な無線給電システム。
【請求項５】
前記複数のモジュールは、
前記２次アンテナからの信号を整流する整流回路と、
前記整流回路の出力で駆動される発光素子と、
前記整流回路の出力で駆動され前記発光素子からの光を検出する受光素子と、
前記受光素子の出力に基づいて、前記給電側装置に送信すべきデータ信号を生成する制御回路を有し、
前記制御回路からのデータ信号を前記論理回路へ入力する、
請求項１記載のデータ通信可能な無線給電システム。
【請求項６】
前記複数のモジュールは、
前記送信電力をカウントして前記同一の周期のタイミング信号を生成する、
請求項１記載のデータ通信可能な無線給電システム。
【請求項７】
前記複数のモジュールは、
前記タイミング信号に基づいて、より高い周波数の第２のタイミング信号を生成する第２のカウンタを有し、
前記第２のタイミング信号を用いて、複数ビットのデータ信号の送信を行う、
請求項１記載のデータ通信可能な無線給電システム。
【請求項８】
前記給電側装置は、
前記複数のモジュールに送信すべきコマンドを生成する制御回路と、
前記制御回路から出力されるコマンドに基づいて、前記送信電力を変調する変調回路を有する、
請求項１記載のデータ通信可能な無線給電システム。
【請求項９】
前記給電側装置は、
前記レベル切り替え回路の動作タイミングで、前記複数のモジュールのタイミング信号と同期したタイミング信号を発生させる給電側カウンタ回路と、
前記１次アンテナの送信電力変動を検知する給電側検波器と、
前記給電側カウンタ回路と前記給電側検波器の出力を入力とし、前記複数のモジュールからのデータ信号を識別する処理装置を有する、
請求項１記載のデータ通信可能な無線給電システム。
【請求項１０】
電力を送信するための１次アンテナを有する給電側装置と、前記１次アンテナからの電磁波を２次アンテナで受信し、電源として利用する複数のモジュールを有する無線給電システムにおけるデータ通信方法であって、
前記給電側装置が前記１次アンテナに電力信号を供給する第１のステップ、
前記給電側装置が前記電力信号のレベルを上げる第２のステップ、
前記複数のモジュールが前記２次アンテナで受信した電力信号のレベル変化を検出する第３のステップ、
前記複数のモジュールが、前記検出されたレベル変化を契機にカウンタ信号を生成する第４のステップ、
前記複数のモジュールが、前記カウンタ信号に基づいて、其々異なるタイミングでデータを送信する第５のステップ、
を有するデータ通信方法。
【請求項１１】
前記給電側装置が、前記第２のステップで前記電力信号のレベルを上げることを契機に、１次側カウンタ信号を生成する第６のステップ、
前記給電側装置が、前記第５のステップで送信されたデータを、前記１次側カウンタ信号を用いて処理する第７のステップ、
を有する請求項１０記載のデータ通信方法。
【請求項１２】
電力を送信するための１次アンテナを有する給電側装置からの電磁波を、２次アンテナで受信し、電源として利用するセンサモジュールであって、
前記２次アンテナで受信した信号を整流して電源とする整流回路と、
前記整流回路からの電力で駆動されセンス信号を検出するセンサと、
前記２次アンテナで受信した信号のレベル変動を検知する検波回路と、
前記検波回路で検出されたレベル変動を契機に、タイミング信号を生成するカウンタ回路と、
前記タイミング信号に基づいて、前記２次アンテナからの前記センス信号の送信タイミング信号を出力する論理回路と、
前記送信タイミング信号を設定するためのディップスイッチまたはメモリと、
を有するセンサモジュール。
【請求項１３】
前記２次アンテナに接続される負荷をオン／オフすることにより、
前記センス信号の送信を行う、
請求項１２記載のセンサモジュール。
【請求項１４】
前記検波回路は、
前記２次アンテナで受信した信号のレベル変動として、前記レベルの増加を検知する、
請求項１２記載のセンサモジュール。
【請求項１５】
前記整流回路の出力で駆動される発光素子と、
前記整流回路の出力で駆動され前記発光素子からの光を検出する受光素子と、
前記受光素子の出力に基づいて、前記給電側装置に送信すべきデータ信号を生成する制御回路を有し、
前記制御回路からのデータ信号を前記論理回路へ入力する、
請求項１２記載のセンサモジュール。
【請求項１６】
前記タイミング信号に基づいて、より高い周波数の第２のタイミング信号を生成する第２のカウンタを有し、
前記第２のタイミング信号を用いて、複数ビットのデータ信号の送信を行う、
請求項１２記載のセンサモジュール。
【国際調査報告】
2016143132.tif 000017
2016143132.tif 000018