JP2659936B2 - 物品監視システム - Google Patents

物品監視システム

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JP2659936B2
JP2659936B2 JP61196997A JP19699786A JP2659936B2 JP 2659936 B2 JP2659936 B2 JP 2659936B2 JP 61196997 A JP61196997 A JP 61196997A JP 19699786 A JP19699786 A JP 19699786A JP 2659936 B2 JP2659936 B2 JP 2659936B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明が属する技術分野〕 本発明は、物品監視システムに関し、特に電力線で付
勢する送信装置と電力線で付勢する受信装置とを含み、
送信装置および受信装置がこれらを付勢する電力線のゼ
ロ交差法により同期させられる物品監視システムに関す
る。
〔従来の技術およびその問題点〕
送信装置即ちゼネレータが周期的に１つの搬送波周波
数を有する第１の誘導磁界を得る物品の監視システムが
開発されている。この第１の磁界は、監視される物品の
構造体に結合される。この構造体は、同調された即ち抵
抗・コイル・コンデンサ（RLC）回路と類似している。
第１の磁界の完成と同時に、この構造体は、第１の磁界
の周波数と等しいかあるいは略々等しい周波数を有する
第２の磁界を生じる。この第２の磁界に対する受信装置
は、第２の磁界の発生と同期して付勢される。受信装置
は、前記第１の磁界が得られる間に有効に消勢され、そ
の結果第１の磁界が前記構造体と関連する磁界として検
出されないようにすることが望ましい。
受信装置は、監視される物品の存在を表示するため予
め定めた時間に第２の磁界の発生を検出する。望ましい
従来技術の受信装置においては、検出プロセスは、受信
装置のピックアップ・コイルにおける入力分として第２
の磁界のレプリカを同期的に復調することを含む。同期
復調装置が第２の磁界の周波数と等しい周波数を有する
出力を得る時間の長さは、第２の磁界がコイル装置に入
る時間の長さの尺度を提供する。この時間の長さは、第
１の磁界の消滅直後に開始される積分プロセスにより決
定され、検出プロセスの帯域巾により決定される予め定
めた期間を有する。第１の磁界が導出されつつある間、
同期復調装置および積分装置は、コイルと同期復調装置
間の増巾器の利得を零に減少することにより、受信装置
のコイル装置から有効に遮断される。このため、送信装
置からの磁界パルスの導出と受信装置の操作との間の同
期を提供することが重要である。
過去においては、物品監視システムの送信装置と受信
装置との間の同期は、通常送信装置と受信装置を、同期
的なソース例えば送信装置の一部である発振器により付
勢されるワイヤ・ケーブルで物理的につなぐことにより
行なわれた。この発振器は、送信装置をして周期的パル
スをワイヤ・ケーブルを介して受信装置に対して供給さ
せる。送信装置と受信装置間のワイヤ・ケーブルの使用
は、送信装置と受信装置が配置される領域に延びるワイ
ヤを遮蔽したいという要求の故に、物品監視システムの
組立てコストを増大する結果となる。送信装置と受信装
置間のケーブルの必要は、送信装置と受信装置を同期さ
せるために電界および（または）磁界を使用することに
より無くすことができるように思われる。しかし、この
ような電界および磁界の使用は、特に生じ得る干渉の故
に厄介なものである。
〔問題を解決する手段〕
従って、本発明の目的は、同期する送信装置および受
信装置を含む新しい改善された物品監視システムの提供
にある。
本発明の別の目的は、送信装置と受信装置の同期が、
送信装置と受信装置間にワイヤを付加することなく、か
つ送信装置と受信装置間の電界または磁界を必要とする
ことなく得られる新しい改善された物品監視システムの
提供にある。
〔発明の要約〕
本発明によれば、構造体が第１のパルス状の誘導磁界
に応答してこの第１の磁界の発生時間と関連する予め定
めた発生時間を有する第２のパルス状の誘導磁界を生じ
る物品監視システムが提供される。本システムは、第１
のパルス状誘導磁界を周期的に生じる電力線で付勢され
る送信装置を含んでいる。電力線で付勢される受信装置
は、第２のパルス状の誘導磁界に応答する。第１の磁界
の発生時間と受信装置の付勢時間とは、前記第２の磁界
が受信装置のコイル装置に入力する間に受信装置が付勢
されるように同期させられる。同期は、送信装置と受信
装置を付勢する電力線に対する第１と第２の個々のゼロ
交差検出装置によって行なわれる。この第１と第２のゼ
ロ交差検出装置が、それぞれ送信装置および受信装置に
内蔵される。
大部分の物品監視システムは、小売店舗のような、11
5ボルト60Hz（米国）で作動する従来の単相の電力線が
３相の電力線から得られる場所に設置される。このよう
な要因の故に、電力線で付勢される送信装置および電力
線で付勢される受信装置を付勢する出口側における位相
は、必ずしも同じものではない。しばしば、電力線で付
勢される送信装置および受信装置における位相は相互に
120゜または240゜だけずれを生じる。従って、送信装置
および受信装置を付勢する出口側のゼロ交差は、電力線
の周波数で60゜または120゜だけ相互にずれを生じよう
とする。
従って、本発明の別の目的は、電力線のゼロ交差によ
り同期させられる送信装置および受信装置を含み、送信
装置および受信装置が異なる位相を有する電力線の出口
側に対して接続する可能性に対する補償が行なわれる、
新しい改善された物品監視システムの提供にある。
異なる位相を有する電力線の出口側の問題を解決する
ためには、電力線で付勢される送信装置または受信装置
の少なくとも一方は、ゼロ交差の異なる予め定めた時間
位置を補償する装置を含む。望ましい実施態様において
は、送信装置および受信装置の一方に対する補償装置
は、前記の送信装置または受信装置の一方を付勢する電
力線のゼロ交差時間により制御される発生時間を有する
信号に応答する予めセットされたカウンタ装置を含む。
切換え装置が、前記カウンタ装置の予めセットされたカ
ウントを選択的に制御する。
本発明の上記および更に他の目的、特徴および利点に
ついては、特に図面に関してその特定の１つの実施態様
の以下の詳細な記述を考察すれば明らかになるであろ
う。
〔実施例〕
次に、本発明を包含する監視システムが示される図面
の第１図を参照する。この監視装置は、50％よりかなり
小さなオン／オフ・デューティー・サイクルを有する電
力線で付勢される誘導磁界ゼネレータ即ち送信装置11を
含んでいる。ゼネレータ11はオンのデューティー・サイ
クル部分に付勢される間、予め定めた周波数、典型的に
は60KHzを有する第１の交流磁界を生じる。望ましい実
施態様においては、このデューティー・サイクルは、そ
れぞれ1.6および23.4ミリ秒の持続期間を有するオン／
オフデューティー・サイクルにより得られる約6.4％と
なる。ゼネレータ11により生じる磁界は、監視されるべ
き領域の１つの壁面に置かれた同期コイル12、13と電磁
結合される。
誘導交流磁界の電力線で付勢される受信装置14は、ゼ
ネレータ11により得られる磁界に選択的に応答する。受
信装置14は、コイル12、13を含む壁面と反対側の壁面に
取付けられる同調されない磁界に応答するコイル15、16
を有する。交流磁界の電磁結合は、コイル12、13とコイ
ル15、16の少なくとも一方との間に存在するが、コイル
12、13は送信装置11により生じる磁界を得る。しかし、
コイル12、13が付勢される間、受信装置14はコイル15、
16から有効に遮断される。搬送波の周波数は予め固定さ
れているが持続期間および振幅は変化し得る第２の誘導
磁界は、物品を含む磁気歪みカード17がコイル12、13お
よび15、16を含む壁面間の領域を通過する時、送信装置
11のオン・デューティー・サイクル部分の経過直後に、
コイル15、16および受信装置14に対して結合される。第
２の磁界は、コイル12、13および15、16間を通過する物
品と関連するものとして受信装置14によって検出され認
識される。
以下に述べる構造を有する構造体であるカード17は、
本願と同じ譲受人に譲渡されたAnderson,III等の米国特
許第4,510,489号の教示内容に従って製造されることが
望ましい。典型的には、カード17は、カードの構成素子
とゼネレータ11から得られ受信装置14によって変換され
る磁界との相互作用により検出されるように物品上に支
持される。カード17は常に付勢状態にあり、この状態に
おいて、このカードはゼネレータ11により得られる交流
誘導磁界に応答する抵抗・コイル・コンデンサ（RLC）
回路として有効に機能する。カード17はゼネレータ11よ
り得られる磁界を蓄積する。第１の磁界のパルスが終了
すると、磁気歪みカード17の諸素子は受信装置14により
検出される第２の磁界を再び生じる。磁気歪みカード17
は、勘定係の如き適当なオペレータにより選択的に消勢
され、このカードにより再び生じる交流誘導磁界をして
受信装置14によっては検出されなくする。
送信装置11および受信装置14は、送信装置11のオン・
デューティー・サイクル部分の完了と同時に、交流電力
線ソース18のゼロ交差に応答して受信装置がカード17か
ら再び生じる誘導磁界に応答するように同期的に付勢さ
れる。交流電力線ソース18のゼロ交差に応答してゼネレ
ータ11および受信装置14の動作を同期することにより、
それぞれゼネレータおよび受信装置の従来の雄プラグ2
1、22に対して接続される電力線19を除いて、ゼネレー
タおよび受信装置に含まれる電子回路は電気的に相互に
接続される必要はない。
ゼネレータ11は、コイル12、13が1.6ミリ秒間60KHzの
予め定めた一定の周波数における正弦波電流を与えられ
るように、6.4％のデューティー・サイクルを有する60K
Hzの搬送波により同調されたコイル12、13を個々におよ
び同時に付勢するための送信回路23および30を含んでい
る。次の23.4ミリ秒間は、コイル12、13は送信回路23お
よび30によって付勢されない。
送信回路23および30は同じものであって、その各々が
トランスレスのAC電力線/DCコンバータと、このAC/DCコ
ンバータの反対側の端子からコイル12、13に対して、オ
ン・デューティー・サイクル部分の間60KHzの周波数で
電流を供給するスイッチ装置と、を含む。このような目
的のため、送信回路23、30は、雄のプラグ21によりゼネ
レータ14に対して接続される時、回線19上の交流電力線
の電圧に対して直接応答する。送信回路23、30は、プラ
グ21によってゼネレータ11に接続されるときに、電力線
19の交流電圧のゼロ交差と同期してそのオン・デューテ
ィー・サイクル部分へ付に勢されるが、これは即ち電力
線19上の電圧が零の値を通過する時にゼロ交差検出装置
24がパルスを生じるように、この検出装置をプラグ21に
対して接続することにより得られる結果である。検出装
置24によって得られるゼロ交差を示すパルスは、送信回
路23、30に供給される出力を有する周波数シンセサイザ
兼整形装置25に対して与えられ、6.4％のデューティー
・サイクルを有する60KHzのバーストを生じるように送
信回路を付勢する。
DC電力は、雄のプラグ21によって回線19に接続された
DC電源26により、ゼロ交差検出装置24および周波数シン
セサイザ兼整形装置25における諸素子に対して与えられ
る。電源26は、送信回路23、30に対する電源としてコイ
ル12、13から必要な交流誘導磁界を得るため充分な電力
を与える能力は持たない。
送信回路23、30は、両方の送信回路が同時に付勢され
て送信回路の各付勢サイクルのオン・デューティー・サ
イクル部分において同じ周波数を同時に生じるように、
周波数シンセサイザ兼整形回路25に応答する。交番する
デューティー・サイクル部分の間、送信回路23、30はコ
イル12、13に対して同相および位相外れの電流を供給す
る。このため、最初のオン・デューティー・サイクル部
分の間において、送信回路23、30によってコイル12、13
に対して与えられる電流が、コイルに対する共通の端子
に対して同じ方向の電流がコイルに流れる。次の即ち第
２のオン・デューティー・サイクル部分においては、送
信回路23、30によりコイル12、13に与えられる電流は、
共通のコイル端子に対して反対方向に流れる。
このような結果は、送信回路23、30におけるスイッチ
を付勢するシンセサイザ25により達成され、その結果最
初のデューティー・サイクル部分においてスイッチは60
KHzの周波数で同じ順序で付勢される。第２のデューテ
ィー・サイクル部分においては、送信回路23、30におけ
るスイッチは、周波数シンセサイザ兼整形装置25からの
切換え信号に応答して反対に作動し、コイル12、13にお
ける交流電流に反対の相互極性を持たせる。このため、
例えば、送信回路23のスイッチは常に同じ順序に付勢さ
れる。対照的に、送信回路30のスイッチは、第１のデュ
ーティー・サイクル部分においては、送信回路23のスイ
ッチと同じ順序で付勢されるが、次のデューティー・サ
イクル部分においては、送信回路30におけるスイッチの
付勢時間は、前のバーストにおける送信回路30の付勢時
間に対して逆となる。
異なるデューティー・サイクル部分における同相およ
び位相外れの電流によりコイル12、13を付勢することに
より、ゼネレータ11からは相互に直角をなす磁界が生じ
る。このため、受信装置14の非同調コイル15、16は、コ
イル12、13に対するカード17の配向の如何に拘らず、カ
ードの第２の磁界を変換することが可能となる。この結
果は、例えコイル12、13、15および16が全て垂直方向に
置かれた平らなワイヤ・ループである場合でさえ得られ
る。コイル12、13を形成するループは、垂直および水平
方向に置かれた側面を有する重なりのない矩形ループで
あることが望ましい。
コイル12、13が送信回路23、30により同相電流で付勢
されて同相の磁界の磁束線、即ちループの中心で同じ方
向を向いた磁束線を生じるとこれに応答して、ループ面
に対して直角をなす水平方向の磁界がコイル12、13を形
成するループの隣接するワイヤの付近に生じる。コイル
12、13を形成するループの中心間の磁束線は、ループの
面の片側では、コイル12、13を形成するループの隣接ワ
イヤの反対側の垂直方向に反対方向をなす。
従って、コイル12、13を形成するループにおける同相
の磁束線における状態に応答して、比較的強い磁束線の
磁界が存在してカード17における磁界に応答する素子に
対するＸ軸方向をカバーするが、反対方向の垂直磁界の
打消し効果による弱い垂直方向の磁界が存在する。
同調送信コイル12、13と非同調コイル15、16との間の
領域における垂直方向の磁束の磁界がコイル12、13を形
成するループを付勢することにより生じ、その結果ルー
プの中心に生じる磁束線が反対方向に流れる、即ち位相
が外れた関係となる。コイル12、13のループの磁束線に
対する位相外れの関係は、磁束線を反対方向に流れさ
せ、コイル12、13を形成するループの隣接した水平に置
かれた導線セグメントの付近で打消しを生じさせる。コ
イル12、13を形成するループの中心間の磁束線は、ルー
プ面の片側では同じ垂直方向に指向されてコイルを有効
に１つのコイルとさせる。垂直方向を向いた磁束線は、
カード17の磁界応答素子に対してＺ軸方向をカバーす
る。
コイル12、13を形成するループの同相および位相のず
れた付勢状態から生じる縁磁界は、Ｙ軸方向、即ち同調
送信コイル12、13および非同調受信コイル15、16のルー
プを含む面に対して平行な水平面における磁束ベクトル
を生じる。これにより、３つの相互に直角方向の磁束線
の磁界が、送信回路23、30の異なるオン・デューティー
・サイクル部分におけるこれらのコイルの同相および位
相外れの付勢により、コイル12、13を形成するループか
ら得られる。これらの相互に直角をなす磁界のベクトル
は、平らなコイル12、13を含む面に対する磁気歪みカー
ド17の配向の如何に拘らず、使用可能状態のカードに対
する電磁結合を与える。
付勢された磁気歪みカード17が同調コイル12、13と非
同調コイル15、16間の領域にある時、少なくとも一方の
非同調コイルが、カード17から得た交流磁界のレプリカ
である電気信号を生じる。非同調コイル15、16が相互
に、またカード17ならびにコイル12、13に対して異なる
重なりのない空間位置およびカバー領域を有するため、
相互に異なるコイル15、16により電気信号が変換される
やや高い可能性がある。
受信装置14は、コイル15、16のいずれか一方が、コイ
ル12、13とコイル15、16間の領域における付勢されたカ
ードの存在を信号するために必要な、予め定めた周波
数、持続期間および閾値振幅を有する信号を変換中かど
うかを判定する。コイル15、16によって生じる電圧は、
ゼネレータ11からのオン・デューティー・サイクルのバ
ーストにおける各1.6ミリ秒の60KHzと同期する付勢期間
中、受信装置14の検査即ち検出を行なう回路に対して逐
次接続される。最初のバーストの後、コイル15、16の一
方は受信装置14の残部に対して有効に結合され、次のバ
ーストの後、コイル15、16の他方が受信装置の残部と有
効に結合される。コイル15、16の一方が所要の周波数、
持続期間および振幅の値を有する電圧を生じるとこれに
応答して、コイル15、16の受信装置14の残部に対する逐
次の結合状態は終了する。コイル15、16は、このような
状態では、所要の周波数、持続期間および振幅を有する
電圧を生じたコイルがもはや所要の周波数、持続期間お
よび振幅の特性を有するバーストを受信しなくなるま
で、このコイルが受信装置14の残部に対して結合された
唯一のコイルとなるように付勢される。その後、ゼネレ
ータ11からの異なるバーストの直後にコイル15、16が受
信装置14の残部に対して逐次かつ交互に結合される。
これらの目的のために、非同調コイル15、16によって
変換された電圧はそれぞれ前置増巾器33、34により常開
回路をなすスイッチ31、32に対して結合される。所要の
特性を有する磁界がゼネレータ11からのバーストに応答
してコイル15、16のいずれとも結合されない通常の動作
においては、スイッチ31、32の一方が、ゼネレータ11か
らの1.6ミリ秒のバーストの開始と同時に25ミリ秒間閉
路される。次のバーストと同時に、スイッチ31、32の他
方が25ミリ秒間だけ閉路される。スイッチ31、32は、直
列コンデンサ36によって自動利得制御増巾器35の入力タ
ーミナルに接続された共通の常開回路をなすターミナル
を備え、前記直列コンデンサはスイッチ31、32を介して
結合されたACレベルのみが増巾器35の入力側に与えられ
ることを許容する。増巾器35の利得はある予め定めたレ
ベルに予めセットされ、その結果コイル15、16の一方に
生じて増巾器35の入力側に結合される閾値より高い電圧
に応答して、前記増巾器はコイルに入る磁界と同じ周波
数を有する予め定めた一定の振幅の出力を生じる。閾値
レベルよりも低い増巾器35の入力に応答して、増巾器は
有効に零レベルを生じる。
同期検出装置37は、増巾器35の出力側における前記閾
値よりも高いACバーストに応答して、これらバーストが
付勢された磁気歪みカード17から生じる交流磁界の周波
数と等しい搬送波周波数を有するかどうかを判定する。
更に、検出装置37は、所要の搬送波周波数を有するバー
ストの持続期間を決定する。所要の周波数および持続期
間を有するバーストに応答して、同期検出装置37は、付
勢された磁気歪みカード17を有する物品が同調コイル1
2、13と非同調コイル15、16との間の領域にあることを
信号する２進数１のレベルを生じる。
同期検出装置37が、ゼネレータ11により生じる各バー
ストの後同調コイル12、13と非同調コイル15、16との間
の領域にある付勢されたカード17と関連する適正な時間
間隔だけ付勢されるように受信装置14の動作を制御する
ために、前記検出装置は周波数シンセサイサ38の出力に
よって付勢される。シンセサイザ38は、ゼロ交差検出装
置39の出力パルスに対して応答しかつこれによってクロ
ックされる。検出装置39の出力パルスは、電力線19によ
り雄プラグ22に対して結合されるAC電圧のゼロ交差に対
して同期させられる。このためには、ゼロ交差検出装置
39は雄プラグ22と結合された入力と、電力線のゼロ交差
が生じる毎にパルスが得られる出力とを有する。ゼロ交
差検出装置39のパルス出力は、周波数シンセサイザ38の
入力側に加えられる。
上記の如くスイッチ31、32の動作を制御するため、論
理回路41はそれぞれ同期検出装置37および周波数シンセ
サイザ38の出力に応答する第１と第２の入力を有する。
同期検出装置37が２進数０の出力レベルを生じて付勢さ
れたカードがコイル12、13とコイル15、16との間に存在
しないことを表示する通常の動作においては、論理回路
41は周波数シンセサイザ38に対して応答し、ゼネレータ
11からの第１と第２の連続する磁界バーストの直後に、
スイッチ31、32が交互に閉路状態に付勢される。同期検
出装置37が２進数１のレベルを生じて付勢されたカード
17がコイル12、13とコイル15、16間にあることを表示す
る時スイッチ31が閉路されるとこれに応答して、論理回
路41はスイッチ32を開路状態に維持しながらスイッチ31
を閉路状態に付勢させる。スイッチ31、32のこのような
状態は、同期検出装置37が再び２進数０のレベルを生じ
るまで維持される。スイッチ32が閉路される間同期検出
装置37が２進数１のレベルを生じるならば、論理回路41
はスイッチ31、32を付勢し、その結果２進数０のレベル
が同期検出装置により再び得られるまで、これらのスイ
ッチはそれぞれ開路状態と閉路状態に維持される。
コイル12、13から磁界バーストが得られる間同期検出
装置37が有効に消勢されるため、磁束線がコイル12、13
から得られつつある間非同調コイル15、16は受信装置14
の残部から有効に遮断される。実際に、検出装置37は、
送信回路23、30のオン・デューティー・サイクル部分の
各々が終了した直後に、ある予め定めた間隔のみシンセ
サイザ38の出力によって付勢される。更に、送信回路2
3、30のオン・デューティー・サイクル部分において、
周波数シンセサイザ38は増巾器35の利得を零に低減させ
て、零の出力電圧を増巾器によって検出装置37に対して
結合させる。このため、シンセサイザ38は、増巾器35の
出力を再び増巾器の利得制御入力側に結合するよう通常
に付勢されるスイッチ43に対して制御入力として結合さ
れる出力を有する。しかし、送信回路23、30のオン・デ
ューティー・サイクル部分の間に生じる如きスイッチ43
の制御入力に対して結合される周波数シンセサイザ38の
２進数１の出力に応答して、スイッチ43は負のDC電圧を
増巾器35のバイアス入力に対して結合するよう付勢され
て、増巾器の利得を零に付勢する。周波数シンササイザ
38は、送信回路23、30のオン・デューティー・サイクル
部分において検出装置における積分素子が零にリセット
されるように同期検出装置37を制御する。
DC動作電力は、雄プラグ22により電力線19と結合され
たDC電源42によって増巾器33〜35、同期検出装置37、周
波数シンセサイザ38、ゼロ交差検出装置39および論理回
路41に対して供給される。
次に、送信回路23、30に含まれる回路の回路図である
第２図を参照されたい。送信回路23、30における回路は
同じものであるため、送信回路23に対する第２図の説明
で回路23、30の双方に対して充分である。
送信回路23は、DC電源51に至るトランスレスAC電力線
と、周波数シンセサイザ兼整形装置25の出力に応答する
整形回路52と、スイッチ装置53と、コイル12を含む共振
回路54とを含む。整形回路52は、周波数シンササイザ兼
整形装置25の出力に応答してスイッチ53に位相外れ制御
信号を供給する。スイッチ装置53は、トランスレス電源
51からの反対の極性の電圧により付勢され、整形回路52
によりこのスイッチ装置に対して与えられる周波数にお
いて低いデューティー・サイクルの電流を直列共振回路
54に対して流れさせる。
トランスレス交流電力線/DC電源51は、電力線61、62
に対して直接結合されたダイオード56〜59からなる全波
ブリッジ整流器55を含む。ダイオード56、57はそれぞれ
リード線61、62に対して結合されるアノードを有する
が、ダイオード58、59はそれぞれリード線61、62に対し
て結合されたカソードを有する。ダイオード56、57はエ
ネルギ蓄積フィルタ・コンデンサ64の電極63に対する共
通の接続を有するカソードを有するが、ダイオード58、
59はコンデンサ66の負のバイアスを加えた電極65に対す
る共通の接続を有するアノードを含む。コンデンサ64、
66の電極67、68は、電源51のタップ69における共通接続
を有する。正および負のDC電圧はそれぞれ、電極63、65
に対して結合された電源51の出力ターミナル71、72にお
いて生じる。
スイッチ装置53は、それぞれ整形回路52からの位相外
れ制御電圧によりドライブされるベースを有するNPN−
型バイポーラ・トランジスタ74、75を有する。トランジ
スタ74、75は、整形回路52によりそのベースに対して加
えられる電圧に応答して順方向にバイアスされ、かつ電
源51のターミナル71、72により正の負の電圧が与えられ
る、コレクタ／エミッタ経路を含む。トランジスタ74、
75のコレクタおよびエミッタはそれぞれターミナル71、
72に対して結合され、トランジスタ74のエミッタおよび
トランジスタ75のコレクタは共通ターミナル76を有す
る。トランジスタ74、75のエミッタ／コレクタ経路はそ
れぞれダイオード77、78により分路され、これらダイオ
ードにおいては分路された各コレクタ／エミッタ経路に
おける電流の流れの方向と反対方向に電流が流れるよう
に極性が与えられる。
タップ69および共通ターミナル76は、誘導磁界を送出
するコイル12、同調コンデンサ81および抵抗82を含む直
列共振回路54の反対側のターミナルに対して結合され
る。コンデンサ81の値は、オン・デューティー・サイク
ル部分において回路54がトランジスタ74、75のスイッチ
ング周波数と略々同じ周波数に共振するように選定され
る。しかし、コイル12のインダクタンスおよびコンデン
サ81のコンダクタンスの値における変動の故に、オン・
デューティー・サイクル部分において回路54の共振周波
数は、滅多にトランジスタ74、75の付勢周波数と等しく
なることはない。共振回路のＱ値を制御する抵抗82は、
オン・デューティー・サイクル部分におけるスイッチ7
4、75の駆動周波数に対する異なる発生装置における回
路54の共振周波数の僅かな変動にも拘らず、非常に小さ
な歪みを有する正弦波電流が回路54に流れるように保証
することを助ける。
作用においては、トランジスタ74、75のベースに与え
られる60KHzのドライブ・サイクル毎に、トランジスタ
・スイッチ74のコレクタ／エミッタ経路に対する順方向
バイアス間隔の終りと、トランジスタ75のコレクタ／エ
ミッタ経路に対する順方向バイアスの開始との間には僅
かなデッド・タイムが存在する。このデッド・タイム
は、シンセサイザ25からの60KHzの入力に応答してトラ
ンジスタ74、75のベースに第3A図および第3B図に示され
る相補波形を有する制御信号を与えるために、整形回路
52によって生じる。
トランジスタ74、75はそれぞれ、第3A図および第3B図
に示された波形の正の部分において順方向にバイアスさ
れる。これ以外の場合には、トランジスタ74、75は逆バ
イアスが掛けられる。トランジスタ74が順方向バイアス
される間、電流はコンデンサ64の電極63からターミナル
71およびトランジスタ74のコレクタ／エミッタ経路を経
て共通ターミナル76へ流れ、次いで直列共振回路54を経
てタップ69へ、またコンデンサ64の負の電極へ戻る。ト
ランジスタ75のコレクタ／エミッタ経路が順方向にバイ
アスされるとこれに応答して、電流はコンデンサ66の正
の電極68からタップ69を経て直列共振回路54に流れ、ト
ランジスタ75のコレクタ／エミッタ経路からターミナル
72により再びコンデンサ66の電極65へ戻る。このため、
電流はトランジスタ74、75の相補的な導通間隔において
直列の共振回路54に反対の方向に流れる。
トランジスタ74、75の低いデューティー・サイクルで
の順方向バイアスの故に、各オン・デューティー・サイ
クル部分においてはコンデンサ64、66から比較的小さな
電流のドレーンが存在する。この低いデューティー・サ
イクルは、安価なトランスレスAC/DCコンバータを使用
することを可能にする。スイッチング・トランジスタ7
4、75を付勢する最大のデューティー・サイクルは、磁
気歪みカード17、受信装置14の同期検出装置37およびAC
/DCコンバータ51の回路および構成素子の応答特性の如
き、いくつかの因子によって確定される。
回路54の共振周波数がトランジスタ74、75のベースに
対するドライブ周波数と僅かに異なる場合でさえ、ダイ
オード78、79は抵抗82と共働して、実質的に歪みのない
正弦波電流がコイル12に流れることを許容する。コイル
12およびコンデンサ81のエネルギ蓄積特性の故に、トラ
ンジスタ74、75の逆バイアスの後、電流が共振回路54に
流れ続けようとする傾向がある。これらトランジスタの
１つの逆バイアスおよび他のトランジスタの順方向バイ
アスの開始間のデッド・タイムが、トランジスタのエミ
ッタ／コレクタ経路を分路するダイオード78、79が共振
回路54に流れ続けようとする傾向を有する電流を吸収す
ることを許容する。
トランジスタ74、75が第3A図および第3B図に示される
信号によりドライブされる時、タップ69と共通ターミナ
ル76間の電圧は第3C図に示される波形を有する。この波
形は、それぞれターミナル71、72における電圧と等しい
正と負のレベルからなる。第3C図の波形の正と負のレベ
ル間には、トランジスタ74、75のデッド・タイムと一致
する零の電圧レベルが存在する。
トランジスタ74、75の付勢周波数と等しい共振周波数
により共振回路54の両側に加えられるタップ69とターミ
ナル76間の電圧に応答して、第3D図に示される波形を有
する電流が共振回路54に流れる。
その結果タップ69とターミナル76間に生じる電圧は第
3E図に示され、これがダイオード78、79により与えられ
る導通路を経てトランジスタ74、75のデッド・タイムの
間共振回路54に流れる連続的な電流の結果である。
このため、例えトランジスタ74、75に対するドライブ
信号にデッド・タイムが存在する場合でも、共振回路54
の両側に生じる結果の出力電圧は、共振回路54を流れる
電流のダイオード78、79の交互の導通によってデッド・
タイムを生じない。典型的には、トランジスタ74が最初
に逆バイアスを掛けられる時、略々零の値を有する正の
電流が回路54においてターミナル76からタップ69に向っ
て流れる。この電流は、タップ69は経てコンデンサ66の
電極68へ流れ、コンデンサを経てダイオード79により再
び共通ターミナル76へ戻る。共振回路54における電流が
デッド・タイムの間隔において極性を変化する時、正の
電流が共振回路54からターミナル76へ、更にダイオード
78からコンデンサ64の電極63へ流れる。
トランジスタ75のコレクタ／エミッタ経路が順方向に
バイアスされる時は、直列共振回路54から流れ電流はタ
ーミナル76へ流れ続けるが、この時トランジスタ75のイ
ンピーダンスの低いコレクタ／エミッタ経路からコンデ
ンサ66を経てタップ69へ流れる。トランジスタ75が順方
向にバイアスされる間、電流はコンデンサ66から直列共
振回路54およびトランジスタ75により与えられる負荷へ
ドレーンされる。このため、トランジスタ75が順方向に
バイアスされる間は、トランジスタ74が順方向にバイア
スされる間にタップ69から直列共振回路54を経てターミ
ナル76に向って直列共振回路54を流れる電流の方向とは
反対方向に電流が流れる。トランジスタ75がカット・オ
フされると、ターミナル76を経て共振回路54に流れる電
流は、コンデンサ64の再充電を助けるためにダイオード
78に流れるように変更される。この電流は、共振回路54
における電流の方向が反転するまで、デッド・タイムの
間流れ続け、この時コンデンサ66はダイオード79で終る
経路により充電電流が与えられる。
オフ・デューティー・サイクル部分においては、それ
ぞれ1.6および23.4ミリ秒の指定されたオンおよびオフ
・デューティー・サイクルの持続期間の90％以上におい
て存在するように、ダイオード・ブリッジ整流器75によ
りターミナル71、72に対して加えられる整流されたDC電
圧がコンデンサ64および66を再充電させる。
抵抗82の値は、同調される共振回路54のＱ値が所要の
歪みの小さな正弦波電流の供給を助けるため少なくとも
８に等しくなるように選定される。共振回路54に流れる
正弦波電流のピーク振幅は、主に抵抗82の抵抗値により
決定され、また抵抗82の抵抗値により除したターミナル
71、72間のインバータ51の出力電圧のピーク振幅と略々
等しい。
直列共振回路54に流れる電流の周波数は、例えトラン
ジスタ74、75の動作周波数からの共振回路54の共振周波
数における偏差が存在する場合でさえ、これらトランジ
スタの60KHzの動作周波数により定まる。このような場
合には、ダイオード78、79は、共振回路54の共振周波数
よりもそれぞれ小さくまた大きなトランジスタ74、75の
周波数の付勢に応答して、回路54にそれぞれ流れる進み
電流および遅れ電流を通す。
トランジスタ74、75が完全にオンおよびオフ・モード
で作動する送信回路23の切換えモード動作の故に、回路
のワット損レベルは従来技術の装置よりも遥かに小さ
い。共振負荷が回路54により与えられるゼネレータ11の
切換えモード動作は、トランジスタ74、75のストレスお
よびスイッチング損失を低減させ、装置の信頼性および
効率を向上させる。
次に、AGC増巾器35の出力により並列にドライブされ
る同期復調器151、152を含むように同期検出装置37が示
される図面の第４図を参照する。付勢された磁気歪みカ
ード17が同調送信コイル12、13と非同調受信コイル15、
16との間の領域にある時、復調器151、152の入力側の増
巾器35の出力は、ゼネレータ11のオン・デューティー・
サイクル部分においてコイル12、13が付勢される間を除
いて、一定の振幅の正弦波と仮定することができる。増
巾器35から復調器151、152に対する正弦波の入力信号
は、下式に従って変化すると仮定することができる。即
ち、 sin（ωit＋φ） 但し、ωitは、送信装置11のオン・デューティー・サ
イクル部分が終了した後付勢状態のカード17から得られ
る交流波の角周波数であり、ｔは時間であり、φは受信
装置の残部にエネルギを与えるコイル15または16に入る
時付勢状態のカード17における構造体から得た搬送波の
周波数の予測できない可変位相である。
本文における記述の目的のため、復調器151、152に対
する正弦波入力は送信装置11の全オフ・デューティ・サ
イクル部分において存在するものとする。しかし、実際
には、復調器151、152に対する正弦波入力は、送信装置
11のオフ・デューティ・サイクル部分の一部のみで有限
の値を有する減衰した正弦波である。減衰した正弦波の
振幅があるレベルよりも低く降下すると、増巾器35の特
性の故に復調器151、152に対する入力は零に降下する。
正弦波がある予め定めたレベルよりも高い限りは、増巾
器の出力の振幅は一定となる。送信装置11の各オフ・デ
ューティー・サイクル部分における増巾器35の一定の振
幅の正弦波出力の長さは、同調送信コイル12、13および
非同調受信コイル15、16に対するカード17の配向、なら
びにこれらコイル間の領域におけるカードの位置の関数
として変化し得る。しかし、同期検出装置37において用
いられる検出プロセスのため、前記領域における典型的
な付勢状態のカードからの搬送波周波数のサイクル数
は、カードの正確な検出を行なうに充分である。
同期検出装置151、152は、基準位相を有すると仮定さ
れる基準波形の直角成分によって付勢される。同期復調
器151、152の第２の入力はそれぞれ下式により表わすこ
とができる。即ち、 sinωRt、および cosωRt 但し、ωＲは基準波形の角周波数で、これは更にカー
ド17における構造体から得られるAC搬送波の周波数と等
しい。
同期復調器151は、その入力sin（ωit＋φ）およびsi
nωRtに応答して下式により表わされる出力を生じる。
即ち、 sin（ωit＋φ）・sinωRt 同様に、同期復調器152はその２つの入力信号を掛合
せて、下式による表わされる出力信号を生じる。即ち、 sin（ωit＋φ）・cosωRt 同期復調器151および152の出力信号は、ωｉ、φおよ
びωＲの関連値に従ってプラスとマイナスの基準値間で
変化する両極性信号である。ωｉおよびωＲが等しくな
るとこれに応答して、復調器151、152の出力はDC電圧と
なる。しかし、ωｉがカード17以外の信号ソースから生
じるためωｉがωＲと異なるならば、復調器151、152は
和と差の周波数（ωｉ＋ωＲ）および（ωｉ−ωＲ）に
おけるAC信号を生じる。復調器151、152の出力において
表示された応答は、差の周波数即ちうなり周波数（ωｉ
−ωＲ）に対してのみ考えられる。検出装置37により行
なわれる積分がこれらの高い周波数成分を無意味なレベ
ルまで低減させるため、和の周波数（ωｉ＋ωＲ）につ
いて考えることは不必要である。
復調器151および152の出力信号は、それぞれアナログ
信号積分器153および154に対して加えられる。積分器15
3、154は、高利得DC演算増巾器155、156、フィードバッ
ク・コンデンサ157、158ならびに入力抵抗159、160を含
む標準的な積分器である。積分器153、154は、その間に
積分器が復調器151、152の出力信号に有効に応答する持
続期間Ｔを有するサンプリング・ウィンドを除いて、零
にリセットされる。この目的のため、コンデンサ157、1
58は、送信装置11の各オン・デューティー・サイクル部
分の終了のほとんど直後に開始するサンプリング・ウィ
ンドを除いて、前記コンデンサを分路するスイッチ16
2、163によって短絡される。スイッチ162、163は、シン
セサイザ38の出力により閉路および開路状態に同時に付
勢される。サンプリング・ウィンドＴの持続期間は、以
下に述べるように、同期検出装置37の所要の帯域に依存
する。サンプリング・ウィンドは、AGC増巾器35の出力
とそのバイアス入力との間に結合されたスイッチ43によ
り作動状態に切換えられる前記増巾器と同時に始まる。
積分器153、154の出力レベルは、それぞれコンパレー
タ165、166によって常に監視される。コンパレータ16
5、166は通常２進数零のレベルの出力を生じる。しか
し、基準値VREFを越えるコンパレータ165、166の入力の
絶対値に応答して、コンパレータは２進数１の出力レベ
ルを生じる。コンパレータ165、166の２進数１の出力レ
ベルはORゲート167において組合される。このように、
２進数１のレベルは、基準値VREFを越えるサンプリング
・ウィンドにわたる積分された応答の絶対値に応答して
ORゲート167から得られる。コンパレータ165、166は、D
C電源42により与えられるDC基準レベル＋VREFおよび−V
REFに応答して上記の諸出力を得る。
信号積分器153、154は、下式に従って同期復調器15
1、152のDC出力に応答して時間と共に直線的に上昇する
出力電圧を生じる。即ち、 周波数ωｉが、付勢状態のカード17が送信および受信
コイル間の領域にある時存在する如き基準周波数ωＲと
同じである場合には、サンプリング・ウィンドの完了時
およびスイッチ162、163の閉路前の積分器153、154の出
力信号はそれぞれV1＝T/2cosφおよびV2＝T/2sinφによ
って表わされる。従って、積分器153、154の出力におけ
る振幅は、専ら受信装置のサンプリング・ウィンドＴの
持続期間および復調器151、152の並列に結合された信号
と値ωＲに対する基準位相との間の相対位相角度φに比
例する。
相対位相角度φは０゜と360゜の間で予測不能に変化
するため、電圧V1およびV2はφを表わす振幅を有する両
極性の電圧である。これは、積分器153、154の出力の絶
対値を基準レベルVREFと比較することが必要であるため
である。VREFの大きさは、復調器151、152に対して与え
られる一定の振幅の正弦波入力であるsin（ωit＋φ）
がφ＝45゜の時コンパレータ165、166の各々の２進数１
の出力を生じる結果になるように選定される。VREFの値
は、時間Ｔにおける実際の値V1を用いかつ積分器153、1
54の入力の振幅レベルおよび伝達関数を考慮に入れるこ
とにより、φ＝０の時V1＝T/2cosφとすることにより略
々0.35Tに等しくなるように決定することができる。こ
のV1の値は、cos45゜（約0.707に等しい）で乗算してT/
2cos45゜＝0.35Tの結果を得る。VREF＝0.35Tを設定する
ことにより、V1またはV2はいずれも決して0.35Tより小
さくないため位相の如何に拘らず、周波数ωｉ＝ωＲを
有する全ての入力信号が検出される。
ウィンドＴの持続期間が同期検出装置37の有効帯域を
決定する。ウィンドＴが充分に長ければ、ωＲと異なる
どんな周波数ωｉも検出されない。これは、復調器15
1、152により生じるうなり周波数が最後には積分器15
3、154により零のレベルに平均化されるためである。ω
ｉがωＲと等しくない場合には、サンプリング・ウィン
ドＴの完了時の積分器153、154の出力電圧は下式により
表わされる。即ち、 このため、積分器153、154は復調器151、152から生じ
るうなり周波数（ωｉ−ωＲ）に対して応答する。積分
器153、154は、和の周波数（φｉ＋ωＲ）は無意義なレ
ベルへ平均化し、これにより和の周波数はV1およびV2の
値に対しては何の効果も生じない。
復調および積分のプロセスの帯域巾は、時点ｔ＝０、
および０と正弦波電圧が磁気歪みカード17からの応答に
対して復調器151、152から得ることができる最大持続期
間との間の他の時間ｔにおける、この２つの最後の式を
評価することにより決定することができる。帯域巾（ω
ｉ−ωＲ）または（ωＲ−ωｉ）は、時間Ｔに対する実
際の値、および積分器153、154の入力振幅レベルおよび
伝達関数を用いてV1およびV2の大きさを計算することに
より決定される。VREF＝0.35Tに対して前に計算した値
を考慮に入れて、検出装置37の通過帯域は±1/2Tに等し
い。典型的には、Ｔ＝1.6ミリ秒となり、システムに約
±300Hzの通過帯域を提供する。
このように、復調器151、152および積分器153、154に
より得られる同期復調／積分プロセスは、同調された素
子を含むことなく長い正弦波信号に対して狭い周波数帯
域を有する。更に、この復調／積分プロセスは、ωＲを
含む全ての周波数においてインパルスがエネルギを有す
る場合でさえ、インパルス型のノイズの影響を受けな
い。ωＲを含むどんな周波数におけるエネルギも、積分
器153、154の出力信号が基準値VREFを越える絶対値を持
たないようにする短い持続期間を有する。このため、受
信装置14は、周波数ωＲを有し、予測できない可変位相
およびインパルス型のノイズに存在する如き背景エネル
ギが存在する場合の予め定めた時間位置を有する入力信
号を識別することができる。これは、同期復調器151、1
52により行なわれる同期検出プロセスおよび信号積分器
153、154を関与させる持続期間検出プロセスの故であ
る。
次に、周波数シンセサイザ兼整形装置25の詳細が示さ
れる第５図を参照する。シンセサイザ25は、ゼロ交差検
出装置24から得られるパルスに応答して送信回路23、30
の付勢状態を制御する。シンセサイザ25は、プラグ21、
22における電圧間に存在する可能性のある120゜および2
40゜の位相変化を補償するための装備を含む。この補償
作用は、送信装置11のオン・デューティー・サイクル部
分の終了の直後に受信装置14を付勢状態にさせる。本発
明をシステムを設営する者は、送信装置11および受信装
置14の各々の１つのスイッチを所要の補償を行なうため
適当な位置へ設定するだけでよい。設営者は、プラグ2
1、22に対して結合された出口における相対位相を測定
することによりどのスイッチ位置が必要かを判定し、あ
るいは同調送信コイル12、13および非同調受信コイル1
5、16との間の領域にカード17が存在する間適正な応答
が受信装置により生じる時を判定するためその生じ得る
３つの位置に送信装置11および受信装置14のスイッチを
置いて送信装置を付勢する。
この目的のため、ゼロ交差検出装置24の120Hzの出力
信号が接点501ならびに予めセットしたカウンタ502、50
3の各々の可能状態の入力に対して並列に与えられる。
カウンタ502、503の予めセットされたカウントはそれぞ
れ166および333である。カウンタ502および503は、発振
器500の60KHz出力によって付勢されるカウント入力を有
する。カウンタ502、503の出力側において検出装置24の
各ゼロ交差出力パルスからそれぞれ遅れるかあるいは2.
77および5.55ミリ秒だけずれた間隔においてパルスがそ
れぞれ得られるが、これらの間隔はそれぞれプラグ21に
おける60Hzの電力線周波数の120゜および240゜に等し
い。ゼロ交差パルスが検出装置24によりカウンタ502、5
03の付勢入力に対して加えられる毎に、カウンタはその
予めセットされたカウントまで発振器500の60KHzの出力
をカウントする。カウンタ502、503の予めセットされた
カウントに達すると、特定のカウンタの動作はこのカウ
ンタが検出装置24から別のゼロ交差パルスを受取るまで
停止する。カウンタ502、503の予めセットされたカウン
トに達すると、カウンタは接点504、505に対し結合され
る短い持続期間のパルスを生じる。
カウンタ502、503の出力パルスは、アマチュア507を
含む手動制御される３位置のスイッチ506の接点504、50
5に対してそれぞれ加えられる。アマチュア507は、同相
のプラグ21、22における単位相の60Hzの電圧がそれぞれ
120゜および240゜ずれた位置にある時、ターミナル即ち
接点501、504、505と係合するよう位置される。
スイッチ506のアマチュア507は３つに分ける分周器50
8に対して恒久的に結合され、この分周器は40Hzの出力
パルス列を生じる。この40Hzのパルス列は、コイル12、
13から得た誘導磁界の周波数（搬送波の周波数ではな
い）を決定する。磁界は、60Hzと非調和的に関連する周
波数においてコイル12、13から得られ、誰が不適正な装
置を用いてシステムを消勢させたかは問題とならない保
全システムの提供に資する。このような人員は、通常、
60Hzの周波数または60Hzの高調波において60KHzにおけ
るバーストが生じることを考えるであろう。60Hzと非調
和的に関連するバースト発生周波数を用いることによ
り、このような感度低下即ちジャミングを低減させるこ
とができる。加えて、60Hzの電力線周波数と非調和的に
関連するバースト発生周波数の使用により、ゼネレータ
11および受信装置14における60Hzの干渉効果の低減をも
たらす。
分周器508の40Hzの出力が、カウンタ502、503が作動
する状態と類似する方法でアマチュア507におけるパル
スおよび発振器500の60KHz出力に応答する予めセットさ
れたカウンタ509に対して結合される。カウンタ509のカ
ウントは値96に予めセットされて、送信装置11に対する
1.6ミリ秒のオン・デューティー・サイクル期間を生じ
る。カウンタ509が96までカウントする全期間におい
て、このカウンタはANDゲート513の付勢入力に対して結
合される２進数１の出力レベルを生じ、このゲートをし
て発振器500の60KHz出力を通させる。このように、カウ
ンタ509がその予めセットされた96の値までカウントす
る間、発振器500の60KHz出力の96サイクルがANDゲート5
13を通過する。ANDゲート513の60KHzの出力は送信回路2
3の整形回路42に対して加えられる。整形回路42は60KHz
の発振に応答して、前に述べたデッド・タイムを生じ
る。60KHzの電流の96サイクルは、これにより、プラグ2
1に対して結合された電力線のゼロ交差と同期する時間
位置において、25ミリ秒毎に1.6ミリ秒間コイル12に対
して送られる。
コイル13の60KHz出力の96サイクルにおける極性の制
御は、回路514によって行なわれる。回路514は、送信回
路30の交番するオン・デューティー・サイクル期間にお
いて発振器500の60KHzの出力を反転させて、交互の同じ
位相およびずれた位相の交流誘導磁界を生じさせる。回
路514は、カウンタ509の後エッジ出力に応答するトグル
・フリップフロップ515を含む。トグル・フリップフロ
ップ515はカウンタ509の出力の周波数の半分の周波数を
有する相補的なＱおよび出力を含み、Ｑおよび出力
における遷移は送信装置11から生じる各磁界の終了と同
期させられる。フリップフロップ515のＱおよび出力
は、それぞれANDゲート513の60KHz出力の非反転および
反転レプリカによって駆動されるANDゲート516、517の
入力を可能状態にするようそれぞれ加えられ、インバー
タ519がANDゲート513の出力側およびANDゲート517の入
力側の間に結合されてこの反転動作を生じる。ANDゲー
ト516、517の出力は、コイル13を付勢するORゲート518
に対して結合される。
交互の1.6ミリ秒のオン・デューティー・サイクル期
間において、フリップフロップ515のＱ出力は２進数１
のレベルを有するが、ANDゲート516は付勢されてANDゲ
ート513の反転されない60KHz出力をORゲート518に対し
て送る。他のオン・デューティー・サイクル期間におい
ては、フリップフロップ515の出力はORゲート518によ
りインバータ519の反転された60KHz出力をコイル13に通
すようにANDゲート517を付勢する。
次に第６図の照合により受信装置14のシンセサイザ38
について考察しよう。シンセサイザ38は、受信装置14を
送信装置即ちゼネレータ11の40Hzの付勢周波数の３倍の
周波数で付勢させる。付勢状態の受信装置14は、ゼネレ
ータ11の作動周波数の整数倍である周波数において、本
システムをジャミングの状態になるのを更に困難にする
ことを助け、１つの受信装置がその付近における複数の
送信装置に応答することを許容する。受信装置14は、こ
れが位相の異なるACの電力線電圧により付勢される複数
の送信装置に対して応答し得るように同期される。
シンセサイザ38は、相互に90゜位相が異なりこれによ
りそれぞれ正弦波および余弦波と考えることができる60
KHzの波形を生じる出力リード532、533を有する60KHzの
自走発振器531を含む。リード532および533におけるこ
の正弦波および余弦波は、それぞれ同期検出装置37にお
ける同期復調器151、152に対して加えられる。
リード532における正弦波もまた1.6ミリ秒の幅の受信
装置のサンプリング・ウィンドを確保するため用いら
れ、このサンプリング・ウィンドは、ゼネレータ11の電
力線入力におけるゼロ交差に続いて、各ゼネレータの生
じ得る各1.6ミリ秒の60KHzのバーストの完了直後に受信
装置14において存在する。換言すれば、望ましい実施態
様においては、受信装置14はゼネレータ即ち送信装置11
の各40Hzの動作サイクルの間に３回付勢される。これら
の３回の付勢時間は、送信装置11により生じる60KHzの
波形の40Hzのオン・デューティー・サイクル部分の３つ
の生じ得る時間位置と同期させられる。受信装置14のプ
ラグ22における電力線電圧の位相に対して補償が行なわ
れる。
このような目的のため、ゼロ交差検出装置39の120Hz
の出力パルスの波形は、接点537〜539およびアマチュア
540を含む３位置のスイッチ536のターミナル535に対し
て加えられる。アマチュア540は接点537、538、539と係
合して、プラグ21における電力線電圧に対するプラグ22
のAC電力線電圧の生じ得る０゜、120゜および240゜の位
相のずれに対して０゜、120゜および240゜の位相の遅れ
を生じる。プラグ22における電力線電圧の120゜および2
40゜の位相のずれに対する適当な遅れを生じるため、タ
ーミナル535におけるパルス波形は、リード532における
60KHzの正弦波により並列に付勢されるカウント入力を
有する予めセットされたカウンタ542、543の入力を付勢
するよう加えられる。カウンタ542および543はそれぞれ
166および332のカウントに予めセットされて2.77および
5.55ミリ秒の時間遅れを生じる。これによりカウンタ54
2、543の出力パルスは、プラグ22における60Hzのゼロ交
差に対して60゜および120゜だけ位相がずれている。接
点540は、接点におけるパルスがプラグ22におけるゼロ
交差と同相となるが、プラグ22における60Hzのゼロ交差
と60゜だけ位相がずれるか、あるいはプラグ22における
ゼロ交差と120゜だけ位相がずれるように、接点537、53
8、539と係合するよう調整される。
接点540におけるパルスは、リード532における60KHz
の波形に応答するカウント入力を有する予めセットされ
たカウンタ544の付勢入力に対して加えられる。カウン
タ544は96のカウントに予めセットされ、これにより接
点540におけるパルスから1.6ミリ秒だけ時間がずれた後
エッジを生じる。このため、カウンタ544の出力の後エ
ッジは、送信装置11からの60KHzのバーストの生じ得る
各終了と同時に生じる。
予めセットされたカウンタ544の出力の後エッジは受
信装置14の付勢サイクルを開始させる。予めセットされ
たカウンタ544の後エッジ出力は、リード532における60
KHzの波形に応答するカウント入力を有する予めセット
されたカウンタ545の付勢入力に対して加えられる。カ
ウンタ545は96のカウントに予めセットされ、1.6ミリ秒
の受信装置のサンプリング・ウィンドを確保する。カウ
ンタ545が96のカウントまでリード532上の60KHzの波形
をカウントする1.6ミリ秒の間、このカウンタは２進数
１の出力レベルを生じる。カウンタ545が２進数１の出
力レベルを生じる期間中、AGCスイッチ43およびコンデ
ンサ放電スイッチ162、163は、受信装置が有効に付勢さ
れるように付勢される。特に、カウンタ545により２進
数１の出力レベルを生じる間、スイッチ162、163は開路
されるが、スイッチ43は付勢されて増巾器がスイッチ43
に対して加えられる負のDCバイアス電圧によりカット・
オフされないように、増巾器35に対するAGCのフィード
バック経路を確保する。ORゲート167の出力がこの期間
中充分に大きければ、ORゲート167により２進数１のレ
ベルが生成されて、監視領域における付勢されたカード
の存在を表示する。
受信装置14がゼネレータ11の60KHzの出力バーストの
３倍の周波数において付勢されるため、１つ以上のゼネ
レータが受信装置14が応答する領域内に存在するため、
また１つの送信装置即ちゼネレータ11により生じる誘導
磁界の異なる交番する位相の故に、非同調受信コイル1
5、16が受信装置の６つの連続する付勢サイクルに対し
て同じ条件にあることが必要となる。換言すれば、スイ
ッチ32が受信装置14の６つの連続する付勢サイクルの間
開路されるがスイッチ31は閉路され、あるいはその逆で
ある。スイッチ31、32は、付勢される受信装置14の残部
と同期して開路と閉路の状態間で切換えられねばならな
い。このためには、アマチュア540における120Hzの位相
が同期されたパルス波形が12に分ける分周器546の入力
側に結合されている。分周器546は、リード547および54
8上の相補的なＱおよび出力を有する。リード547、54
8における相補的な２進信号は、それぞれスイッチ31、3
2に対する制御入力として加えられる。２進数１および
０のレベルを有するリード547、548上の信号に応答し
て、スイッチ31、32はそれぞれ開閉される。分周器546
の12の除算因数の故に、スイッチ31は受信装置14の６つ
の付勢サイクルの間閉路された状態を維持し、その後ス
イッチ32が受信装置の６つの連続する付勢サイクルの間
閉路される状態が続く。
これらの目的のため、第７図に示される如き論理回路
41が含まれる。基本的には、論理回路41は、コイル12、
13の連続する異なる交互のオン・デューティー・サイク
ル部分の直後に生じる受信装置14の異なる連続する検出
サイクルの間に周波数シンセサイザ38に応答してスイッ
チ31、32を交互に閉路する。監視領域201におけるカー
ド17の存在を示す出力を検出装置37に生じさせるコイル
15、16の一方に応答して、論理回路41は閉路されたスイ
ッチを閉路状態に維持する。
この目的のため、論理回路41はゼネレータ11のオン・
デューティー・サイクル部分の40Hzの付勢周波数で周波
数シンセサイザ38の出力に応答する第１の入力を有する
ANDゲート231を含む。周波数シンセサイザ18は、ゲート
231に対して、送信回路23、30の各オン・デューティー
・サイクル部分の開始時と一致する短い期間の２進数１
のレベルを与える。ゲート231は、通常、周波数シンセ
サイザ38の出力を、スイッチ31、32の開閉作動をそれぞ
れ制御する相補的なＱおよび出力を有するトグル即ち
Ｄ・フリップフロップ232のクロック入力ターミナルに
対して通すため付勢状態にある。２進数１および０の状
態を有するフリップフロップ232のＱ出力に応答して、
スイッチ31がそれぞれ閉路され開路される。同様に、フ
リップフロップ232の出力に対する２進数１および０
の状態は、スイッチ32を閉路および開路の状態にする。
周波数シンセサイザ38からのパルスは、カード17から
の60KHzの応答を検出する同期検出装置37に応答してAND
ゲート231により禁止される。この目的のため、シンセ
サイザ38の出力は遅延回路兼パルス整形回路233に対し
て結合される。回路233は、磁気歪みカード17の存在を
示す２進数１の信号の同期検出装置37による生成を可能
にするに充分な時間だけ、シンセサイザ28からのゲート
231の入力に対して遅らされる短い期間の出力パルスを
生じる。回路233のこのパルス出力はANDゲート234に対
して加えられる。ゲート234の出力は、セット／リセッ
ト型フリップフロップ235のセット入力に対して加えら
れる。
遅延兼パルス整形回路233はまた、送信回路23、30の
オン・デューティー・サイクル部分の終了と一致する短
い期間のパルスの形態で第２の出力を生じる。この第２
の出力は、セット／リセット・フリップフロップ235の
リセット入力に対して加えられる。
カード17の存在を示す２進数１の出力を生じる検出装
置37に応答して、ゲート234はフリップフロップ235の
出力を零の状態にセットさせるよう付勢される。
対照的に、回路233からパルスが生じる間に２進数０
の出力を検出装置37が生じるとこれに応答して、ANDゲ
ート234はその２進数０の状態を維持し、従ってフリッ
プフロップ235の出力は回路233のリセット・パルス出
力により開始される２進数１の状態を維持する。
フリップフロップ235の出力がカード17の存在を示
す検出装置37に応答してその２進数０の状態にセットさ
れる時、ANDゲート231の出力は消勢される。このため、
周波数シンセサイザ38の出力がゼネレータ11のオン・デ
ューティー・サイクル部分の40Hzの付勢周波数において
Ｄフリップフロップ232をクロックすることを阻止す
る。従って、それぞれスイッチ31、32のオンとオフの状
態を制御するフリップフロップ232の２進数のＱおよび
出力状態が保持される。従って、周波数シンセサイザ
38がフリップフロップ232をこれ以上クロックすること
をANDゲート231が許容するまで、スイッチ31、32の状態
が維持される。検出装置37がカード17が監視領域204に
もはや存在しないことを示す２進数１のレベルを生じる
ことを止めるまで、フリップフロップ232のクロック動
作は再開されない。検出装置37がカード17の存在しない
ことを示す２進数０のレベルを生じる時、フリップフロ
ップ232の出力は遅延／パルス整形回路233により生じ
るパルスによってリセットされる結果としてその２進数
１の状態を維持する。
従って、フリップフロップ232のクロック動作、従っ
てスイッチ31、32の交互の選択が再開される。
本文においては本発明の１つの特定の実施態様につい
て述べ示したが、本文に特に示し記述した実施態様の詳
細における変更は、頭書の特許請求の範囲に記載した如
き本発明の主旨および範囲から逸脱することなく可能で
あることは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による磁界ゼネレータを含む物品監視シ
ステムを示すブロック図、第２図は第１図に含まれる送
信回路を示す回路図、第3A図乃至第3E図は第２図の動作
の説明に役立つ波形図、第４図は第１図のシステムにお
ける受信装置の同期検出装置の概略回路図、第５図は第
１図におけるゼネレータのシンセサイザのブロック回路
図、第６図は第１図のシステムにおける受信装置のシン
セサイザを示すブロック回路図および第７図は第１図の
受信装置の回路に含まれる論理回路を示す回路図であ
る。 11……ゼネレータまたは送信装置、12、13、15、16……
コイル、14……受信装置、17……磁気歪みカード、18…
…交流電力線ソース、19……電力線、21、22……プラ
グ、23……送信回路、24、39……ゼロ交差検出装置、25
……周波数シンセサイザ兼整形回路、26……電源、30…
…送信回路、31、32、43……スイッチ、33、34……前置
増巾器、35……増巾器、36……直列コンデンサ、37……
同期検出装置、38……周波数シンセサイザ、41……論理
回路、42……整形回路、51……DC電源、52……整形回
路、53……スイッチ装置、54……共振回路、55……全波
ブリッジ整流器、61、62……電力線、63、66……電極、
64……エネルギ蓄積フィルタ・コンデンサ、66……コン
デンサ、69……タップ、71、72……出力ターミナル、7
4、75……トランジスタ、76……共通ターミナル、77、7
8……ダイオード、81……同調コンデンサ、82……抵
抗、151、152……同期復調器、162、163……スイッチ、
167……ORゲート、231……ANDゲート、232……トグル・
フリップフロップ、233……遅延回路兼パルス整形回
路、234……ANDゲート、235……セット／リセット型フ
リップフロップ、500……発振器、501、504、505……接
点、502、503、509……カウンタ、506……スイッチ、50
7……アマチュア、508……分周器、513、516、517……A
NDゲート、514……回路、518……ORゲート、519……イ
ンバータ、531……自走発振器、531、532、533、547、5
48……リード線、536……スイッチ、540……アマチュ
ア、542、543、544、545……カウンタ、546……分周
器。

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】構造体（17）が第１のパルス状の誘導磁界
    に応答し、前記第１の磁界の発生時間に対して所定の発
    生時間を有する第２のパルス状の誘導磁界を生じる物品
    監視システムにおいて、 前記第１の磁界を周期的に生じる、交流電力線によって
    電力を与えられる送信手段（11）と、 前記第２の磁界に応答する、交流電力線によって電力を
    与えられる受信手段（14）と、 前記第２の磁界が前記受信手段のコイル手段に対して入
    る間に前記受信手段が付勢されるように前記第１の磁界
    の発生時間と前記受信手段の付勢状態とを同期させる同
    期手段と、 を備えており、前記同期手段は、前記送信手段の中の第
    １のゼロ交差検出器と受信手段の中の第２のゼロ交差検
    出器とを含み、前記送信手段と前記受信手段との動作は
    前記検出器によって検出される交流電力線のゼロ交差に
    応答して同期されることを特徴とする物品監視システ
    ム。
  2. 【請求項２】請求項１記載の物品監視システムにおい
    て、前記送信手段と前記受信手段とに電力を与える前記
    電力線は異なる所定の時間位置においてゼロ交差を生じ
    る傾向を有しており、前記送信手段と前記受信手段との
    少なくとも一方において前記ゼロ交差の前記異なる所定
    の時間位置を補償する手段を更に備えていることを特徴
    とする物品監視システム。
  3. 【請求項３】請求項２記載の物品監視システムにおい
    て、前記受信手段は前記第１の磁界が前記送信手段によ
    り生じる周波数の整数倍である周波数で前記受信手段が
    前記第２の磁界を有効に検出することを可能にする手段
    を含み、前記送信手段は交互のパルスが異なる磁界の位
    相関係を有するように前記第１の磁界を発生する手段を
    含み、前記受信手段は第１及び第２の異なる空間領域を
    有効に有するコイル手段と、少なくとも１つの第１のパ
    ルス状の磁界が生じる前記受信手段の複数の連続する付
    勢サイクルにおいて各領域がカバーされるように前記コ
    イル手段が前記第１及び第２の空間領域を交互にカバー
    するように付勢する手段と、を含むことを特徴とする物
    品監視システム。
  4. 【請求項４】請求項３記載の物品監視システムにおい
    て、前記受信手段のコイル付勢手段は、前記第２の磁界
    に対する探索位相において前記第１及び第２の空間領域
    を交互に生じる手段と、前記第２の磁界の検出に応答し
    て前記第２の磁界が検出された時にあった空間領域に前
    記コイル手段を固定状態に維持する手段とを含み、前記
    コイル手段は検出されない第２の磁界に応答して前記第
    １及び第２の領域を交互に生じる状態に戻るように付勢
    されることを特徴とする物品監視システム。
  5. 【請求項５】請求項１記載の物品監視システムにおい
    て、前記構造体は前記第１の磁界の終了直後に前記第２
    の磁界を生じ、前記受信手段は前記第１の磁界が生成さ
    れつつある間に前記第２のゼロ交差検出器に応答して前
    記受信手段を有効に消勢し、かつ、前記第１の磁界の終
    了の直後に所定の間隔にわたり前記受信手段を有効に付
    勢する手段を含むことを特徴とする物品監視システム。
  6. 【請求項６】請求項５記載の物品監視システムにおい
    て、前記送信手段と前記受信手段とに電力を与える前記
    電力線は異なる所定の時間位置においてゼロ交差を生じ
    る傾向を有しており、前記送信手段と前記受信手段との
    少なくとも一方において前記ゼロ交差の前記異なる所定
    の時間位置を補償する手段を更に備えていることを特徴
    とする物品監視システム。
  7. 【請求項７】請求項５記載の物品監視システムにおい
    て、前記受信手段は前記第１の磁界が前記送信手段によ
    り生じる周波数の整数倍である周波数で前記受信手段が
    前記第２の磁界を有効に検出することを可能にする手段
    を含み、前記送信手段は交互のパルスが異なる磁界の位
    相関係を有するように前記第１の磁界を発生する手段を
    含み、前記受信手段は第１及び第２の異なる空間領域を
    有効に有するコイル手段と、少なくとも１つの第１のパ
    ルス状の磁界が生じる前記受信手段の複数の連続する付
    勢サイクルにおいて各領域がカバーされるように前記コ
    イル手段が前記第１及び第２の空間領域を交互にカバー
    するように付勢する手段と、を含むことを特徴とする物
    品監視システム。
  8. 【請求項８】請求項７記載の物品監視システムにおい
    て、前記受信手段のコイル付勢手段は、前記第２の磁界
    に対する探索位相において前記第１及び第２の空間領域
    を交互に生じる手段と、前記第２の磁界の検出に応答し
    て前記第２の磁界が検出された時にあった空間領域に前
    記コイル手段を固定状態に維持する手段とを含み、前記
    コイル手段は検出されない第２の磁界に応答して前記第
    １及び第２の領域を交互に生じる状態に戻るように付勢
    されることを特徴とする物品監視システム。
  9. 【請求項９】請求項１記載の物品監視システムにおい
    て、前記受信手段は前記第１の磁界が前記送信手段によ
    り生じる周波数の整数倍である周波数で前記受信手段が
    前記第２の磁界を有効に検出することを可能とする手段
    を含み、前記送信手段は交互のパルスが異なる磁界の位
    相関係を有するように前記第１の磁界を発生する手段を
    含み、前記受信手段は第１及び第２の異なる空間領域を
    有効に有するコイル手段と、少なくとも１つの第１のパ
    ルス状の磁界が生じる前記受信手段の複数の連続する付
    勢サイクルにおいて各領域がカバーされるように前記コ
    イル手段が前記第１及び第２の空間領域を交互にカバー
    するように付勢する手段と、を含むことを特徴とする物
    品監視システム。
  10. 【請求項１０】請求項９記載の物品監視システムにおい
    て、前記受信手段のコイル付勢手段は、前記第２の磁界
    に対する探索位相において前記第１及び第２の空間領域
    を交互に生じる手段と、前記第２の磁界の検出に応答し
    て前記第２の磁界が検出された時にあった空間領域に前
    記コイル手段を固定状態に維持する手段とを含み、前記
    コイル手段は検出されない第２の磁界に応答して前記第
    １及び第２の領域を交互に生じる状態に戻るように付勢
    されることを特徴とする物品監視システム。
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