JP4191727B2 - Electric field communication system - Google Patents
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Description
本発明は、電界を電界伝達媒体に誘起し、この誘起した電界を検出して情報の送受信を行う通信に適用する電界通信システムに関する。 The present invention relates to an electric field communication system applied to communication in which an electric field is induced in an electric field transmission medium, and the induced electric field is detected to transmit / receive information.
携帯端末の小型化および高性能化により、生体に装着可能なウェアラブルコンピュータが注目されてきている。従来、このようなウェアラブルコンピュータ間の情報通信として、コンピュータに電界通信トランシーバを接続して装着し、この電界通信トランシーバが誘起する電界を、電界伝達媒体である生体を介して伝達させることによって、情報の送受信を行う方法が提案されている(特許文献1、2参照)。 Due to the miniaturization and high performance of portable terminals, wearable computers that can be attached to living bodies have been attracting attention. Conventionally, as information communication between such wearable computers, an electric field communication transceiver is connected and attached to a computer, and an electric field induced by the electric field communication transceiver is transmitted through a living body which is an electric field transmission medium, thereby Have been proposed (see Patent Documents 1 and 2).
この方法を適用して、通信媒体である人体に電界を誘起し、誘起された電界を検出して通信を行う電界通信を利用すると、情報源に触れた人体に情報を送ることができる。
しかしながら上述のような従来の技術においては、人体が情報源に触れているのと同じタイミングで、その人体にのみ触れていた他の人体にも情報源から情報が送られてしまうため、たとえばID認証等に電界通信を適用する場合には情報源に触れた人体を特定できない可能性があった。 However, in the conventional technology as described above, information is sent from the information source to other human bodies that have only touched the human body at the same timing as the human body touches the information source. When electric field communication is applied to authentication or the like, there is a possibility that the human body touching the information source cannot be specified.
また、ポーリング(polling)動作等を行っているID認証システムのリーダーから常時大きな信号を出力していると、周囲の電子機器に意図しない影響を与える可能性もあった。 In addition, if a large signal is always output from a reader of an ID authentication system that performs a polling operation or the like, there is a possibility of unintentional influence on surrounding electronic devices.
本発明は上記を鑑みてなされたものであり、その目的は、人体が触れた時や、触れた人体が一人の場合にのみ信号を大きくして通信して、誤認識の防止や周囲の電子機器等への影響を低減することにある。 The present invention has been made in view of the above. The purpose of the present invention is to prevent misrecognition and to prevent surrounding electronic communication by increasing the signal only when a human body touches or when the touched human body is alone. The purpose is to reduce the impact on equipment.
上記の目的を達成するために、請求項1に記載の本発明は、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起し、この誘起した電界を用いて情報の送信を行う電界通信システムであって、所定の周波数を有する交流信号で前記送信すべき情報を変調し送信信号を生成して出力する送信手段と、前記送信信号を前記電界伝達媒体に送信するための電極と、前記送信手段と前記電極との間に配置され、前記電極と大地グランド間の容量Csgと、前記電界伝達媒体と前記大地グランド間の浮遊容量Cbと、を合成した合成容量Csg+Cbとの間で前記送信信号を共振させるためのリアクタンス手段と、を備える。 In order to achieve the above object, the present invention according to claim 1 is an electric field communication system in which an electric field based on information to be transmitted is induced in an electric field transmission medium and information is transmitted using the induced electric field. A transmitter that modulates the information to be transmitted with an AC signal having a predetermined frequency to generate and output a transmission signal; an electrode for transmitting the transmission signal to the electric field transmission medium; and the transmitter between the disposed between the electrodes, and the capacitance C sg between the electrodes and the earth ground, and the stray capacitance C b between the earth ground and the electric field transmission medium, and the synthesized composite capacitance C sg + C b And reactance means for resonating the transmission signal.
また、請求項2に記載の本発明は、請求項1において、前記送信手段は常態において搬送波のみを出力し、前記電極に印加されている前記搬送波をモニタするための検波部を有し、前記検波部から出力される検波出力が前記リアクタンス手段における前記合成容量Csg+Cbとの共振により増大した場合において、前記送信信号を前記搬送波で変調し出力する。
Further, the present invention according to
また、請求項3に記載の本発明は、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起し、この誘起した電界を用いて情報の送信を行う電界通信システムであって、所定の周波数を有する交流信号で送信すべき情報を変調し送信信号を生成して出力する送信手段と、前記送信信号を前記電界伝達媒体に送信するための電極と、前記送信手段の回路グランドと前記電界伝達媒体との間の浮遊容量Cbgと、回路グランドと前記電極との間の浮遊容量Csgと、を合成した合成容量Cbg+Csgとの間で前記送信信号を共振させるために前記送信手段と前記電極との間に配置されたリアクタンス手段と、を備える。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an electric field communication system in which an electric field based on information to be transmitted is induced in an electric field transmission medium and information is transmitted using the induced electric field, and a predetermined frequency is set. Transmitting means that modulates information to be transmitted with an AC signal and generates and outputs a transmission signal, an electrode for transmitting the transmission signal to the electric field transmission medium, a circuit ground of the transmission means, and the electric field transmission medium said transmitting means and the stray capacitance C bg, in order to resonate the transmission signals between the combined capacitance C bg + C sg of the stray capacitance C sg, was synthesized between the the circuit ground electrode between the Reactance means disposed between the electrodes.
また、請求項4に記載の本発明は、請求項3において、前記電極と大地グランドとの間に配置され、前記リアクタンス手段と前記合成容量Cbg+Csgとの間で前記送信信号を共振させるための第2のリアクタンス手段を備える。 According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, the transmission signal is disposed between the electrode and the ground and resonates the transmission signal between the reactance means and the combined capacitance C bg + C sg . Second reactance means is provided.
また、請求項5に記載の本発明は、請求項1〜4のいずれかにおいて、前記リアクタンス手段は、リアクタンス制御手段によりリアクタンス値が可変制御される可変リアクタンス手段である。 According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the reactance means is variable reactance means in which a reactance value is variably controlled by the reactance control means .
また、請求項6に記載の本発明は、請求項1〜5のいずれかにおいて、前記電界伝達媒体に誘起された受信すべき情報に基づく電界を前記電極を介して受信するための受信手段を備える。 According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, the reception means for receiving an electric field based on information to be received induced in the electric field transmission medium via the electrode. Prepare.
また、請求項7に記載の本発明は、請求項6において、前記受信手段が受信した受信信号に対して影響を与えないために前記電極から前記リアクタンス手段を切り離すためのスイッチを備える。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the switch according to the sixth aspect, further comprising a switch for separating the reactance means from the electrode so as not to affect the reception signal received by the reception means.
また、請求項8に記載の本発明は、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起し、この誘起した電界を用いて情報の送信を行う送信装置と、電界伝達媒体に誘起された受信すべき情報に基づく電界を受信する受信装置と、の間で通信を行う電界通信システムであって、前記送信装置は、所定の周波数を有する交流信号で送信すべき情報を変調し送信信号を生成して出力する送信手段と、前記送信信号を電界伝達媒体に送信するための送信電極と、前記送信電極と大地グランド間の容量との間で前記送信信号を共振させるために前記送信手段と前記送信電極との間に配置されたリアクタンス手段と、を備え、前記受信装置は、前記電界伝達媒体に送信された前記送信信号を受信するための受信電極と、受信すべき情報を電気信号に変換して復調し受信信号を生成して出力する受信手段と、を備え、前記受信装置の回路グランドと前記送信装置の前記送信電極との間の浮遊容量Crと、前記受信装置の回路グランドと大地グランドとの間の浮遊容量Cgrcvと、前記電界伝達媒体と大地グランドとの間の浮遊容量Cbと、前記送信電極に印加される送信信号Vsgと、前記受信装置の受信部の入力インピーダンスZrcvと、前記受信装置の受信部で受信する受信限界強度信号V rcv,th と、人体に印加される信号V b,m と、虚数jと角周波数ωと、の関係が、1<(1+1/jωCrZrcv+1/jωCbZrcv)(Vrcv,th/Vsg)<(Cgrcv/Cr)(Vb,m/Vsg)であることを特徴とする電界通信システム。
The present invention according to
本発明によれば、人体が触れた時や、触れた人体が一人の場合にのみ信号を大きくして通信することができ、誤認識の防止や周囲の電子機器等への影響を低減することができる。 According to the present invention, communication can be performed with a large signal only when a human body touches or when only one human body touches, thereby preventing erroneous recognition and reducing the influence on surrounding electronic devices. Can do.
<第1の実施の形態>
図1には、電界通信システムに係る第1の実施の形態を説明するためのブロック図を示す。
<First Embodiment>
FIG. 1 shows a block diagram for explaining a first embodiment of the electric field communication system.
この図1には、電界伝達媒体となる人体5と、この人体5に装着された携帯端末側通信装置4と、携帯端末側処理装置3と、が示されており、さらにこの人体5が接する対象として固定設置された設置側通信装置1と、設置側処理装置2とが示されている。
FIG. 1 shows a
設置側通信装置1は、人体5が接触する絶縁体11と、送受信電極10と、この送受信電極10に接続された送受切替SW(スイッチ)8と、受信部15と、受信部15に受信信号を入力する入力部9と、送信部6と、送信部6の出力に接続されたリアクタンス部Xs7と、を備えている。
The installation-side communication device 1 includes an
そして、設置側通信装置1は大地グランド14に接地しており、送受信電極10と大地グランド14との間には浮遊容量Csg12が存在し、送受信電極10と大地グランド14との電位差はVsg22である。人体5と大地グランド14との間にも浮遊容量Cb13が存在している。
The installation-side communication device 1 is grounded to the
このような構成において、第1の実施の形態では、大地グランド14に接地された設置側通信装置1と、大地グランド14から浮遊した携帯端末側通信装置4との間で通信を行う。設置側では設置側処理装置2から一定間隔ごとに出力された送信要求信号等のデータを送信部6で所定の周波数を持つ搬送波で変調し、リアクタンス部Xs7を介して送受信電極10にこの搬送波を常態で出力しておく。
In such a configuration, in the first embodiment, communication is performed between the installation-side communication device 1 grounded to the
携帯端末側通信装置4を持った人体5が設置側通信装置1の送受信電極10に絶縁体11を介して触れると、信号を携帯端末側通信装置4の図示しない受信部で復調して搬送波に重畳されたデータを携帯端末側処理装置3に送る。携帯端末側処理装置3では搬送波で変調されたデータを受信すると、折り返しに自身の識別のためのID等のデータを設置側通信装置1に送信する。
When the
なお、このような構成の電界通信システムの適用例としては、たとえばID等のデータを設置側通信装置1へ送信することをトリガにして携帯端末側通信装置4との間で通信を継続する。この通信によりたとえば個人認証や、あるいは任意のサービス提供に関する課金等の処理を行うことが可能である。また、このとき使用する変復調方式は振幅変調や周波数変調あるいは位相変調のいずれでもよい。また、設置側通信装置1から携帯端末側通信装置4への通信と、携帯端末側通信装置4から設置側通信装置1への通信と、のそれぞれの変調方式を変えてもよい。
As an application example of the electric field communication system having such a configuration, for example, transmission of data such as ID to the installation side communication device 1 is a trigger to continue communication with the mobile terminal
また、設置側通信装置1において、送信と受信の切替は送受切替SW8で行い、図1では送受切替SW8の接点が送信の状態を示している。この送信において、たとえば送信部6からの送信がパケット方式による通信の場合には、送信部6からパケット出力を実行するときにのみ通信のための搬送波を出力してもよい。たとえば設置側処理装置2からパケット出力を行う前に送信開始を知らせる信号を送信部6に送り、パケット出力後において送信終了を知らせるための信号を送る方法により、搬送波を通信時にのみ発信することができる。
Further, in the installation side communication apparatus 1, transmission and reception are switched by the transmission / reception switching SW8. In FIG. 1, the contact point of the transmission / reception switching SW8 indicates the transmission state. In this transmission, for example, when the transmission from the
本実施の形態の構成において、設置側通信装置1の送受信電極10に絶縁体11を介して人体5が触れていない場合は、リアクタンス部Xs7からみた送受信電極10の負荷は、送受信電極10と大地グランド14との間の浮遊容量Csg12のみとなる。人体5が送受信電極10に絶縁体11を介して触れた場合には、送受信電極10の負荷はCsg12と人体5と大地グランド14との間の浮遊容量Cb13との和となる。そこで、リアクタンス部Xs7のリアクタンス値をCsg12とCb13とを加算した合成容量Csg+Cbで共振が発生する値にすると、人体5が触れない場合には送受信電極10に印加される電圧は低く、人体5が触れた場合には高くすることができる。
In the configuration of the present embodiment, when the
また、図2に示すように、2体の人体5が送受信電極10に絶縁体11を介して同時に触れた場合には、リアクタンス部Xs7との間で共振が発生可能な浮遊容量値よりも負荷が大きくなるため信号Vsg22は小さくなる。図2に示すようにCsg12のみではVsg22の値は低くなり、Csg12+Cb13において最高値となり、さらにCsg12+2Cb13においては再び低くなる。すなわち、人体5が2体である場合は2Cb13となるのでVsg22は低いものとなる。
In addition, as shown in FIG. 2, when two
そこで、出力強度や受信限界強度を人体5が1体のみで送受信電極10に絶縁体11を介して触れた時の電気的な条件に合わせてに設定することにより、たとえば2体の人体5が同時に触れるような場合には通信を不能にすることができる。リアクタンス部Xs7のリアクタンス値をこのように設定することにより、個人認証のためのID情報の誤認識を防止でき、さらに電界通信システムの周囲への電磁波の放射を必要最小限度に抑えることができる。なお、設置側通信装置1の入力部9は送信時にはリアクタンス部Xs7の共振に影響を与えないように送受信電極10との間で送受切替SW8により電気的に切り離されている。
Therefore, by setting the output intensity and the reception limit intensity according to the electrical conditions when only one
<第2の実施の形態>
人体5が携帯している携帯端末側通信装置4は、人体5が送受信電極10に絶縁体11を介して触れていなくても人体5の周囲にある設置側通信装置1から放射される信号(電磁波)で意図しない動作をする場合がある。
<Second Embodiment>
The mobile terminal-
図3には、設置側通信装置1と、携帯端末側通信装置4を持った人体5と、が大地グランド14に接地しつつ互いに離れており、回路グランド70と送受信電極10との間に浮遊容量Cr20が存在している。携帯端末側通信装置4では受信部24と、送受信電極31と、絶縁体30とを備えて人体5に接触している。
In FIG. 3, the installation-side communication device 1 and the
この図3に示すように、携帯端末側通信装置4を持った人体5が設置側通信装置1に近づいたとき、携帯端末側通信装置4の回路グランド70と設置側通信装置1の送受信電極10が近づく場合がある。このとき携帯端末側通信装置4の回路グランド70と設置側通信装置1の送受信電極10との間に浮遊容量Cr20が形成され、両者が近づくほどこのCr20の値は大きくなる。
As shown in FIG. 3, when the
このとき携帯端末側通信装置4の受信部24で受信する信号Vrcv23は以下の式で表される。
At this time, the
Vrcv={Zrcv/(1/jωCr+1/jωCb+Zrcv)} Vsg (1)
上式(1)でVsg22は送受信電極10に印加される信号、Zrcv26は携帯端末側通信装置4の受信部24の入力インピーダンス、ωは信号の角周波数、jは−1の平方根である。この信号が受信部24の受信限界強度Vrcv,thを超えるとデータが携帯端末側処理装置4に入力され意図しない動作が起きる可能性が有るため、受信限界強度Vrcv,thを越えないように受信部24を設計する必要がある。
V rcv = {Z rcv / (1 / jωC r + 1 / jωC b + Z rcv )} V sg (1)
In the above equation (1),
一方、図4に示すように、人体5が設置側通信装置1の送受信電極10に触れたときに携帯端末側通信装置4の受信部24で受信する信号は以下の式で表される。
On the other hand, as shown in FIG. 4, a signal received by the receiving
Vrcv={Zrcv/(1/jωCgrcv+Zrcv)}Vb,m (2)
上式(2)でVb,mは人体に印加される信号、Cgrcvは携帯端末側通信装置4の回路グランド70と大地グランド14との間の浮遊容量である。この信号に関しては通信を行うのに受信限界強度Vrcv,th以上にする必要があるため、
{Zrcv/(1/jωCr+1/jωCb+Zrcv)}Vsg<Vrcv,th<{Zrcv/(1/jωCgrcv+Zrcv)}Vb,m (3)
となるようにシステムを設計する。
V rcv = {Z rcv / (1 / jωC grcv + Z rcv )} V b, m (2)
In the above equation (2), V b, m is a signal applied to the human body, and C grcv is a stray capacitance between the circuit ground 70 and the
{Z rcv / (1 / jωC r + 1 / jωC b + Z rcv )} V sg <V rcv, th <{Z rcv / (1 / jωC grcv + Z rcv )} V b, m (3)
Design the system so that
そして、式(3)を変形し、
1<(1+1/jωCrZrcv+1/jωCbZrcv)(Vrcv,th/Vsg)<{(Cgrcv/Cr+Cgrcv/Cb+jωCgrcvZrcv)/(1+jωCgrcvZrcv)}(Vb,m/Vsg) (4)
として考察する。Cb13はCgrcvに比べて非常に大きいためCgrcv/Cbは無視でき、同様にωCgrcvZrcvも無視できるため、式(4)は以下のようになる。
Then, transform equation (3),
1 <(1 + 1 / jωC r Z rcv + 1 / jωC b Z rcv) (V rcv, th / V sg) <{(C grcv / C r + C grcv / C b + jωC grcv Z rcv) / (1 + jωC grcv Z rcv) } (V b, m / V sg ) (4)
Consider as follows. Since
1<(1+1/jωCrZrcv+1/jωCbZrcv)(Vrcv,th/Vsg)<(Cgrcv/Cr)(Vb,m/Vsg) (5)
式(5)でVb,m/Vsgは人体5が設置側通信装置1の送受信電極10に絶縁体11を介して触れたときと触れない場合の信号の比であり、本実施の形態によれば1より大きく設計することにより、Crが概ねCgrcvぐらいの大きさであれば1<(Cgrcv/Cr)(Vb,m/Vsg)を満たすことができる。すなわちZrcvを適切に小さく設定することにより式(5)を満たすことができ、設置側通信装置1に触れていない人体5が設置側通信装置1に接近しても通信が行われず、しかしながら触れたときには通信ができる電界通信システムを構築することができる。
1 <(1 + 1 / jωC r Z rcv + 1 / jωC b Z rcv ) (V rcv, th / V sg ) <(C grcv / C r ) (V b, m / V sg ) (5)
In the formula (5), V b, m / V sg is a ratio of signals when the
なお、すでに示した図1では送受切替SW8で送受信電極10とリアクタンス部Xs7および入力部9を切替可能に接続しているが、図5のようにリアクタンス部7と送信部6、入力部9を切替可能に接続するように配置しても良い。この送受信切替SW8は図3、4に示した設置側通信装置1においても適用可能である。
In FIG. 1 already shown, the transmission /
<第3の実施の形態>
次の図6には、第1および第2の実施の形態の変形例を示している。この図6に示す第3の実施の形態では、大地グランド14から回路グランド44が浮遊した第1の携帯端末側通信装置30と、同じく大地グランド14から浮遊した第2の携帯端末側通信装置32と、の間の通信を行う。なお、図5においては簡単のため第1の携帯端末側通信装置30から第2の携帯端末側通信装置32への通信に必要な要素のみ記載している。
<Third Embodiment>
FIG. 6 shows a modification of the first and second embodiments. In the third embodiment shown in FIG. 6, the first mobile terminal
本実施の形態においては、回路グランド44と人体5との間の浮遊容量Cbg39と、回路グランド44と送受信電極36との間の浮遊容量Csg38と、を利用して、人体5が触れたときに信号を大きくする。そして、リアクタンス部Xs35のリアクタンス値をCsg+Cbgで共振の発生する値にして、人体5が触れない場合には送受信電極36に印加される電圧を低くし、人体5が触れた場合には高くしている。
In the present embodiment, the
次の図7に詳細な構成を示す。人体5が触れる箇所に送(受)信電極36だけではなく、回路グランド44もスペーサ(絶縁体)50を介して配置する。人体5が触れた場合には図7に示すように回路グランド44と人体5との間に容量Cbg39が形成される。
The detailed configuration is shown in FIG. Not only the transmission / reception electrode 36 but also the
また、送信電極36とは逆相の信号が回路グランド44から人体5へ印加されるが、回路グランド44と人体5との間の容量Cbg39が障壁となるため、送信電極36から印加される信号のほうが大きくなる。
In addition, a signal having a phase opposite to that of the transmission electrode 36 is applied from the circuit ground 44 to the
図7の構成では、同じ面に送信電極36と回路グランド44を配置しているが、回路グランド44を反対側などの別の面に配置してもよい。また、スペーサ50で回路グランド44と人体5との間の容量Cbg39を調節しているが、スペーサ50を厚くできない場合には人体5に近接する回路グランド44の面積で調節しても同じ効果が得られる。
In the configuration of FIG. 7, the transmission electrode 36 and the
なお、本実施の形態においても、図1や図5に示したように送受切替SW8を設けて双方向通信可能なトランシーバの構成を実現することが可能である。
Also in this embodiment, it is possible to provide a transceiver configuration capable of bidirectional communication by providing the transmission /
<第4の実施の形態>
図8に本発明に係る第4の実施の形態の構成図を示す。
<Fourth embodiment>
FIG. 8 shows a configuration diagram of the fourth embodiment according to the present invention.
本実施の形態では人体5が設置側通信装置1の送受信電極10に絶縁体11を介して触れている場合において、信号振幅が大きくなった時にのみ送信要求信号等のデータを出力する構成を備えており、送受信電極10に印加されている信号をモニタするために検波部51を設けたことを特徴としている。
In the present embodiment, when the
次に、図8の構成図と図9のタイミングチャートによって動作を説明する。 Next, the operation will be described with reference to the block diagram of FIG. 8 and the timing chart of FIG.
図8に示す設置側処理装置2から定期的に送信開始信号が出力され、送信部6では送信開始信号がHレベルのときに搬送波Vsgのみが出力されている。搬送波Vsg(b)は図9中に示すタイミングで出力されており、図9中の送信開始信号(a)がHレベルと同じタイミングである。この時点では検波部51からの検波部出力(c)やデータ(d)は出力されていない。
A transmission start signal is periodically output from the installation
次に、この搬送波Vsgはリアクタンス部Xs7を介して送受信電極10に印加される。検波部51では検波回路53で送受信電極10に印加された搬送波の振幅を検出し、比較回路54で固定電圧源52の基準電圧と比較する。そして共振により基準電圧よりも搬送波の振幅が大きい場合には設置側処理装置2に信号を出力し、これを受けた設置側処理装置2はデータを送信部6に出力する。
Next, the carrier wave V sg is applied to the transmission /
図9に示すように送信開始信号(a)が出力されているタイミングに同期して搬送波Vsg(b)が出力されているが、共振が生じたことにより搬送波Vsg(b)のレベルも高くなり基準電圧を超える。この超えた分の電圧は検波部出力(c)として出力され、この出力に基づいたタイミングでデータ(d)が出力される。 As shown in FIG. 9, the carrier wave V sg (b) is output in synchronization with the timing at which the transmission start signal (a) is output. However, the level of the carrier wave V sg (b) is also generated due to the resonance. Increases and exceeds the reference voltage. The excess voltage is output as a detector output (c), and data (d) is output at a timing based on this output.
これにより携帯端末側通信装置4を持った人体5が送受信電極10に近づいただけでは送信要求信号等のデータが出力されないので通信が行われず、より通信対象の選択性を向上させることができる。
As a result, data such as a transmission request signal is not output only when the
なお、本実施の形態においても、図1や図5に示したように送受切替SW8を設けて双方向通信可能なトランシーバの構成を実現することが可能である。
Also in this embodiment, it is possible to provide a transceiver configuration capable of bidirectional communication by providing the transmission /
<第5の実施の形態>
既に説明した第1〜第4の実施の形態では、共振を起こすためのリアクタンス値を固定にしていたが、このリアクタンス値を可変リアクタンスにしてもよい。この可変リアクタンスを用いた構成図を図10と図11に示す。
<Fifth embodiment>
In the first to fourth embodiments already described, the reactance value for causing resonance is fixed, but this reactance value may be a variable reactance. Configuration diagrams using this variable reactance are shown in FIGS.
図10に示す構成では、すでに示した図1の構成と比較して、送受切替SW8の有無を除きリアクタンス部Xs7が可変リアクタンス部Xs75に変更されている。また、図11に示す構成では可変リアクタンス部75のリアクタンス値を可変制御するためのリアクタンス制御部61も設けられている。リアクタンス制御部61は設置側処理装置2から出力される起動信号62により起動する。この起動信号62は送信部6からデータを送信する際に出力される。
In the configuration shown in FIG. 10, the
これらの可変リアクタンス部75は、たとえば、送信信号と共振するためのインダクタと、これに印加された電圧に応じて静電容量が変化する可変容量ダイオードを備えた共振回路をもちいることで実現できる。この共振回路に入力された送信信号を可変容量ダイオードで整流して得られた直流電流に応じて電位差が生じるので、この電位差を可変容量ダイオードのアノードとカソード間に印加するための抵抗器を備えることにより、共振回路のリアクタンス値を可変制御することができる。
These
<第6の実施の形態>
次の図12には、第6の実施の形態を示す。本実施の形態では浮遊容量と共振を発生させるために2個のリアクタンスとしてリアクタンス部65とリアクタンス部66とを使用している。既に示した図1の構成において、共振時に人体5に印加される信号振幅は以下の式で表され、容量Cb13やCsg12が大きいほど信号振幅は小さくなる。
<Sixth Embodiment>
Next, FIG. 12 shows a sixth embodiment. In this embodiment, a
この式(6)に対し、図12の構成では共振時の人体に印加される信号振幅は以下の式(7)のようになり、人体5に印加される信号が大きくなる。
In contrast to this equation (6), in the configuration of FIG. 12, the amplitude of the signal applied to the human body at the time of resonance is expressed by the following equation (7), and the signal applied to the
なお、本実施の形態においても図6のように携帯端末側通信装置に適用することや、図8のように検波部51を設けて共振で信号が大きくなった場合にのみデータを出力する構成を組み合わせてもよい。
Also in this embodiment, the present invention is applied to the mobile terminal side communication device as shown in FIG. 6, or the
<第7の実施の形態>
第7の実施の形態においては、図13のようにリアクタンス部65と送信部6、入力部9を送受切替SW67でもって切替可能に接続するように配置しても良い。この場合、受信時にリアクタンス部66が受信信号に影響を与えないように送受切替スイッチ68を設ける。なお、リアクタンス部65、66のどちらか一方または両方を可変リアクタンスにしてリアクタンス制御部を設けてもよい。
<Seventh embodiment>
In the seventh embodiment, as shown in FIG. 13, the
以上説明した第1〜7の実施の形態によれば、人体が触れた時や、触れた人体が一人の場合にのみ信号を大きくして通信し、誤認識の防止や周囲の電子機器等への影響を低減することができる。 According to the first to seventh embodiments described above, communication is performed with a larger signal only when a human body touches or when the touched human body is alone, to prevent misrecognition and to surrounding electronic devices, etc. Can be reduced.
1 設置側通信装置
2 設置側処理装置
3 携帯端末側処理装置
4 携帯端末側通信装置
5 人体
6 送信部
7 リアクタンス部Xs
8 送受切替SW
9 入力部
10 送受信電極
11 絶縁体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Installation
8 Send / Receive switch SW
9 Input
Claims (8)
所定の周波数を有する交流信号で前記送信すべき情報を変調し送信信号を生成して出力する送信手段と、
前記送信信号を前記電界伝達媒体に送信するための電極と、
前記送信手段と前記電極との間に配置され、前記電極と大地グランド間の容量Csgと、前記電界伝達媒体と前記大地グランド間の浮遊容量Cbと、を合成した合成容量Csg+Cbとの間で前記送信信号を共振させるためのリアクタンス手段と、
を備えることを特徴とする電界通信システム。 An electric field communication system in which an electric field based on information to be transmitted is induced in an electric field transmission medium and information is transmitted using the induced electric field,
Transmitting means for modulating the information to be transmitted with an AC signal having a predetermined frequency to generate and output a transmission signal;
An electrode for transmitting the transmission signal to the electric field transmission medium;
A combined capacitance C sg + C b , which is arranged between the transmitting means and the electrode, and combines the capacitance C sg between the electrode and the ground, and the stray capacitance C b between the electric field transmission medium and the ground. Reactance means for causing the transmission signal to resonate with
An electric field communication system comprising:
前記電極に印加されている前記搬送波をモニタするための検波部を有し、
前記検波部から出力される検波出力が前記リアクタンス手段における前記合成容量Csg+Cbとの共振により増大した場合において、前記送信信号を前記搬送波で変調し出力することを特徴とする請求項1に記載の電界通信システム。 The transmitting means normally outputs only a carrier wave,
A detector for monitoring the carrier wave applied to the electrode;
2. The transmission signal is modulated by the carrier wave and output when the detection output output from the detection unit increases due to resonance with the combined capacitance C sg + C b in the reactance means . The electric field communication system described.
所定の周波数を有する交流信号で送信すべき情報を変調し送信信号を生成して出力する送信手段と、
前記送信信号を前記電界伝達媒体に送信するための電極と、
前記送信手段の回路グランドと前記電界伝達媒体との間の浮遊容量Cbgと、回路グランドと前記電極との間の浮遊容量Csgと、を合成した合成容量Cbg+Csgとの間で前記送信信号を共振させるために前記送信手段と前記電極との間に配置されたリアクタンス手段と、
を備えることを特徴とする電界通信システム。 An electric field communication system in which an electric field based on information to be transmitted is induced in an electric field transmission medium and information is transmitted using the induced electric field,
Transmitting means for modulating and transmitting information to be transmitted with an AC signal having a predetermined frequency, and generating a transmission signal;
An electrode for transmitting the transmission signal to the electric field transmission medium;
Between the combined capacitance C bg + C sg obtained by combining the stray capacitance C bg between the circuit ground of the transmitting unit and the electric field transmission medium and the stray capacitance C sg between the circuit ground and the electrode. Reactance means disposed between the transmitting means and the electrode to resonate a transmitted signal;
An electric field communication system comprising:
前記リアクタンス手段と前記合成容量Cbg+Csgとの間で前記送信信号を共振させるための第2のリアクタンス手段を備えることを特徴とする請求項3に記載の電界通信システム。 Arranged between the electrode and the ground,
The electric field communication system according to claim 3, further comprising second reactance means for resonating the transmission signal between the reactance means and the combined capacitance C bg + C sg .
リアクタンス制御手段によりリアクタンス値が可変制御される可変リアクタンス手段であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の電界通信システム。 The reactance means includes
Electric field communication system according to claim 1, characterized in that the variable reactance means reactance value is variably controlled by reactance control unit.
前記送信装置は、
所定の周波数を有する交流信号で送信すべき情報を変調し送信信号を生成して出力する送信手段と、
前記送信信号を電界伝達媒体に送信するための送信電極と、
前記送信電極と大地グランド間の容量との間で前記送信信号を共振させるために前記送信手段と前記送信電極との間に配置されたリアクタンス手段と、を備え、
前記受信装置は、
前記電界伝達媒体に送信された前記送信信号を受信するための受信電極と、
受信すべき情報を電気信号に変換して復調し受信信号を生成して出力する受信手段と、を備え、
前記受信装置の回路グランドと前記送信装置の前記送信電極との間の浮遊容量Crと、
前記受信装置の回路グランドと大地グランドとの間の浮遊容量Cgrcvと、
前記電界伝達媒体と大地グランドとの間の浮遊容量Cbと、
前記送信電極に印加される送信信号Vsgと、
前記受信装置の受信部の入力インピーダンスZrcvと、
前記受信装置の受信部で受信する受信限界強度信号V rcv,th と、
人体に印加される信号V b,m と、
虚数jと角周波数ωと、の関係が、
1<(1+1/jωCrZrcv+1/jωCbZrcv)(Vrcv,th/Vsg)<(Cgrcv/Cr)(Vb,m/Vsg)
であることを特徴とする電界通信システム。 A transmission device that induces an electric field based on information to be transmitted in an electric field transmission medium, transmits information using the induced electric field, and a reception device that receives an electric field based on information to be received induced in the electric field transmission medium And an electric field communication system for performing communication between and
The transmitter is
Transmitting means for modulating and transmitting information to be transmitted with an AC signal having a predetermined frequency, and generating a transmission signal;
A transmission electrode for transmitting the transmission signal to an electric field transmission medium;
Reactance means disposed between the transmission means and the transmission electrode to resonate the transmission signal between the transmission electrode and a capacitance between the ground and the ground,
The receiving device is:
A receiving electrode for receiving the transmission signal transmitted to the electric field transmission medium;
Receiving means for converting information to be received into an electric signal, demodulating it, generating a received signal, and outputting the received signal;
A stray capacitance C r between the transmission electrode of the transmitter and the circuit ground of the receiving device,
Stray capacitance C grcv between the circuit ground and the ground of the receiver;
A stray capacitance C b between the electric field transmission medium and the earth ground,
A transmission signal V sg applied to the transmission electrode;
The input impedance Z rcv of the receiver of the receiver;
A reception limit strength signal V rcv, th received by the receiving unit of the receiving device;
A signal V b, m applied to the human body ;
The relationship between the imaginary number j and the angular frequency ω is
1 <(1 + 1 / jωC r Z rcv + 1 / j ω C b Z rcv) (V rcv, th / V sg) <(C grcv / C r) (V b, m / V sg)
An electric field communication system.
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