JPH0710055B2 - 信号およびエネルギの無接触伝送装置 - Google Patents

信号およびエネルギの無接触伝送装置

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JPH0710055B2
JPH0710055B2 JP60285919A JP28591985A JPH0710055B2 JP H0710055 B2 JPH0710055 B2 JP H0710055B2 JP 60285919 A JP60285919 A JP 60285919A JP 28591985 A JP28591985 A JP 28591985A JP H0710055 B2 JPH0710055 B2 JP H0710055B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、固定部分と可動部分からなり、前記固定部分
はマイクロステーションであり、前記可動部分はマイク
ロユニットである、信号およびエネルギの無接触伝送装
置に関する。
従来の技術 マイクロステーションすなわち固定部分は、マイクロユ
ニットすなわち可動部分に対して電力を供給しなければ
ならない。このような装置では、マイクロユニットはそ
の空間的位置に依存しないでデータとエネルギを受信で
き、またデータを送信できなければならない。さらにマ
イクロユニットのデータ受信は、マイクロユニットから
マイクロステーションへデータが送信されている間も機
能しなければならない。さらにデータ受信は、マイクロ
ユニットでの回路の電気的負荷に依存せずに機能するこ
とが必要であり、伝送区間の変化や温度その他の影響に
より振幅が変動しても、それが信号伝送に影響を及ぼさ
ないようにすることが重要である。
発明が解決しようとする課題 本発明の課題は、冒頭に述べた装置を、上記の要求を満
たすように構成することである。
課題を解決するための手段 上記課題は本発明により、マイクロステーションは、発
振器と、別個の第１および第２信号分岐路と、２つのコ
イルとを有し、 前記信号分岐路には前記コイルがそれぞれ１つ配属され
ており、 前記発振器は、±90°の位相ずれを有する発振信号を形
成するためのものであり、 前記発振信号は、前記２つの信号分岐路にそれぞれ供給
され、 前記第２の信号分岐路は、ゲート回路を有し、 該ゲート回路には前記発振信号の一方と、マイクロユニ
ットに転送されるべきデータとが供給され、 前記発振信号の一方は前記ゲート回路により180°移相
され、かつ前記転送されるべきデータ流の変化によって
さらに180°跳躍的に移相され（位相跳躍）、これによ
り第２の信号分岐路の信号は第１の信号分岐路の信号に
対してさらに位相がずらされ、 前記マイクロユニットは、２つのコイルと電子回路を有
し、 該２つのコイルはそれぞれ前記マイクロステーションの
コイルのいずれかと任意にコイル対を形成し、 当該コイル対を介してマイクロステーションとマイクロ
ユニットとの間の信号およびエネルギ伝送が行われ、 マイクロステーションからマイクロユニットへの信号伝
送は、前記位相跳躍を伝送し、 マイクロユニットからマイクロステーションへの信号伝
送は、マイクロユニット側での負荷変化による振幅変調
を伝送し、 当該２つの信号伝送は相互に依存せずに行われ、 前記電子回路には前記２つのコイルからの信号が供給さ
れ、相互に比較され、これにより前記コイル対を介して
伝送された位相跳躍が検出されるように構成して解決さ
れる。
実施例 第１図にはマイクロステーション４とマイクロユニット
６が示されている。マイクロステーション４では、発振
器１により形成された発振信号がそれぞれフリップフロ
ップ２、３により、発振周波数の半分だけ位相がずらさ
れてそれぞれの出力側から第１および第２の信号分岐路
に送出される。これにより、送出される発振信号Q2,Q3
が相互にコヒーレントな信号列（周波数が同じ）である
ことが保証される。このコヒーレンシーは無接触で空間
的に伝送される際にも維持される。第１および第２の信
号分岐路はトランジスタT1,T2を介してそれぞれコイルS
1,S2と接続されている。これらのコイルS1,S2はマイク
ロユニット６のコイルS3,S4とそれぞれ無接触で結合さ
れる。マイクロユニット６はコイルS3,S4と共に空間的
に任意に回転することができる。これは第１図の７に示
されている。従ってコイルS1とS3ないしS1とS4、および
コイルS2とS4ないしS2とS3が対向して結合される。いず
れの場合でも、コイルS3,S4を介して、発振器１のコヒ
ーレントな信号がマイクロユニット６で受信される。
第２の信号分岐路にはEXORゲート５が接続されている。
このゲート回路５は、マイクロユニットに伝送されるべ
き信号TM1が状態変化する際に発振信号Q3の位相をずら
す。これにより発振信号Q2とQ3のコヒーレンシーが切り
替えの間、短時間損なわれる。この位相状態の変化（位
相跳躍）はコイルS2を介してマイクロユニット６に伝送
することができ、評価回路によりこの位相跳躍を検出す
ることができる。
第６図には、EXORゲート５により信号Q3の位相状態が信
号Q2に対して、信号TM1を介して変化される様子が示さ
れている。さらにマイクロステーション４のコイルS1,S
2の発振信号が位相跳躍によりどのような影響を受ける
かが示されている。
２つのコヒーレントな発振信号間の位相跳躍は、発振信
号の一方Q3と伝送すべき信号TM1をゲート回路５（EXOR
ゲート）に供給することにより得られる。ゲート回路５
の出力信号はTM2により示されている。第６図からわか
るように、信号TM1のハイレベルからローレベルへの移
行によって、信号TM2は信号Q2に対して±90°だけ位相
がずらされる。この位相跳躍はトランジスタT2を介して
コイルS2にさらに送出される。第１の信号分岐路の信号
Q2は影響を受けない。従って信号TM2はその位相状態を
信号Q2に対して変化している。
第６図の最上部の列には、発振器１の出力信号が示され
ており、次の第２列には２つのフリップフロップ２と３
の出力信号が示されている。これらの信号はフリップフ
ロップのエッジ制御によって位相が90°ずらされてい
る。次の２列にはEXORゲート５に供給される前のデータ
信号TM1と、供給された後の信号TM2が示されている。こ
こで信号TM2はEXORゲート５の別の入力側への信号Q3の
クロックで変化している。信号TM1のレベル変化と共
に、信号TM2の瞬時のレベルも変化する。すなわち、信
号TM1の変化の瞬時に、信号TM2の信号Q3に対する位相も
シフトされること（位相跳躍）を意味する。
信号Q2はトランジスタT1を介して、コイルS1を有する発
振回路に同じ周波数で供給される。この信号列は第６図
の下部にUS1により示されている。信号TM2はトランジス
タT2を介してコイルS2を有する発振回路に同様に同じ周
波数で供給される。この信号列はUS2により示されてい
る。
第２図および第３図には、マイクロユニット６の詳細な
構成が示されている。第２図および第３図のポイントA,
B,C,Dは第１図のマイクロユニット６のポイントA,B,C,D
に相当する。第２図の下部には、マイクロユニット６か
らマイクロステーション４へのデータ伝送が示されてお
り、上部にはマイクロステーション４からマイクロユニ
ット６へのデータ伝送が示されている。マイクロユニッ
ト６からマイクロステーション４への情報伝送は、第２
図および第３図に示された電圧UEの負荷変化により行わ
れる。
負荷変化は第２図に示されている。構成素子“5V制限
器”は第３図に詳細に示されている（素子R1,T2,Z2,T
1）。この5V制限器は電圧UEに対して負荷を単時間、ア
ースへ接続し、これにより整流器ＩとIIにて電圧低下を
を引き起こす。この電圧低下はコイルS3またはS4を介し
て誘導電圧変化ととしてコイルS1に伝送され、マイクロ
ステーションで検出することができる。
第３図には詳細な回路図が示されている。下部のポイン
トＯにはデータ信号DTが印加される。このデータ信号DT
はインバータIC4eと抵抗R1を介してトランジスタT2のベ
ースに供給される。ゼナーダイオードZ2を介してトラン
ジスタT1が制御され、このトランジスタは電圧UEを負荷
する。電圧UEは整流回路D1,D2,D3,D4およびD5,D6,D7,D8
から給電される。第３図の右下には、回路に対する供給
電圧安定部が示されている。
マイクロステーション４からマイクロユニット６への逆
方向の情報伝送は位相状態の変化により行われる。この
位相変化は前に説明したようにマイクロステーション４
側で形成される。位相変化の評価は、第２図および第３
図の上部に示されている電子ユニットによりマイクロユ
ニットで行われる。
第３図では、コイルのポイントA,BおよびC,Dでのアナロ
グコイル電圧が、デジタルレベル信号を形成するため２
つの演算増幅器IC1aIC1bに印加される。演算増幅器の出
力側には、デシタルレベル信号UC，UAが出力され、これ
らの信号はＤフリップフロップIC2aに供給される。信号
UCは位相が先行していることも、または遅れていること
もあり得るので、前者の場合はＤフリップフロップIC2a
の出力側Ｑにハイレベル信号が持続的に出力され、後者
の場合にはローレベル信号が持続的に出力される。マイ
クロステーション４側での位相跳躍の際にはこの関係が
反転する。従ってマイクロステーション４からの位相跳
躍はマイクロユニット６側でフリップフロップIC2aによ
り検出される。
ほかの回路素子IC2b,IC3a,IC3cは、上記に説明した位相
跳躍の検出を相互のコイル位置に依存しないで行うため
に用いる。マイクロユニット６の２つのコイルS3,S4が
マイクロステーション４のコイルS1,S2に接近したとき
に、マイクロユニット６の電子回路が十分な電力を有し
ていれば、リセット信号の供給によりフリップフロップ
IC2bの出力側Ｑに信号が出力され、この信号状態はマイ
クロユニット６の回路の作動時間中保持される。マイク
ロステーション４は、マイクロユニット６がその負荷変
化を介してその受診準備状態を転送した場合に作動接続
され得るから、フリップフロップIC2bはＱの状態を記憶
する。この状態は位相変化しなければ存在している。従
ってゲートIC3a,IC3bおよびレベル変換器IC3cを介し
て、位相状態変化は常に同じように識別される。Ｄフリ
ップフロップIC4aはマイクロユニットのクロック信号を
形成するのに使用される。
第５図は、Ｄフリップフロップのスイッチ作用の説明に
用いる。コイル位置とスイッチ状態は電圧UAとUCの相互
関係を定める。第５図の左側の例では、任意のコイル位
置（マイクロステーション４のコイルとマイクロユニッ
ト６のコイルの結合）の１つが選択される。Ｄフリップ
フロップIC2aは左上の例では、“ロー”レベルの出力信
号UPを形成する。電圧UAとUCの位相状態が左下に示した
例のようであれば、“ハイ”レベルの出力信号UPが形成
される。
第４図は第３図に対する信号経過を示す。上部にはどの
ように供給電圧が安定値である例えば10Vまで上昇する
かが示されている。その下の列にはマイクロステーショ
ン４側のデータ信号（TM1）の経過が示されている。信
号経過UA，UCも示されており、信号UCは、マイクロステ
ーション４からの信号の各変化により２回位相跳躍して
いる。その下の列にはポイントＫでのリセット信号がUK
により示されている。このリセット信号は最初の位相跳
躍の前に存在する。この信号は信号UPと反転信号UIの状
態を定める。信号UIはその状態を各レベル変化の際に変
化することがわかる。
両方の信号UA、UCはポイントＡないしＣにてコイルから
直接取り出され、位相評価部に供給される。位相評価部
はＤフリップフロップからなる。どちらの信号UA，UCが
位相跳躍を含んでいるかに無関係に、すなわちマイクロ
ステーション４のコイルとマイクロユニット６のコイル
がどのような空間的配属関係になっているかに依存せず
に、マイクロステーション４で形成された位相跳躍はマ
イクロユニット６側のＤフリップフロップで検出するこ
とができる。
これらの信号関係が第４図に示されている。位相跳躍は
いずれの場合でも明確に検出され、従って信号伝送に利
用することができる。
２つの異なる伝送方式を使用することによって、すなわ
ちマイクロステーション４からマイクロユニット６へは
位相跳躍を使用し、マイクロユニット６からマイクロス
テーション４へは振幅減衰を使用することによって、両
方向のデータ伝送はいつでも機能することができる。
発明の効果 本発明の装置によって、位相跳躍の評価と同時に振幅減
衰に対する伝送区間を使用することができる。すなわち
相応の情報を、当該区間に属するコイルを介して出力す
ることができる。これによりマイクロステーション４か
らの信号受信も、マイクロステーション４への信号送信
も障害されることがない。さらにコイル相互の配置関係
に依存せずに、マイクロユニットがリセット信号を送出
すると、出力信号UIと相応の位相状態との論理的配属を
行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、マイクロステーションおよびマイクロユニッ
トの概略回路図、 第２図は、マイクロステーションのブロック回路図、 第３図は、マイクロステーションの回路図、 第４図から第６図は、各信号の波形図である。 １…発振器、２、３…フリップフロップ、Ｔ…トランジ
スタ、Ｓ…コイル、４…マイクロステーション、６…マ
イクロユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ホルガー・マツケントウーン ドイツ連邦共和国ハンブルク73・ヴイルト シユヴアンブロツク 53 (56)参考文献 特開 昭57−163247（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−141034（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−32144（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】固定部分と可動部分からなり、前記固定部
    分はマイクロステーション（４）であり、前記可動部分
    はマイクロユニット（６）である、信号およびエネルギ
    の無接触伝送装置において、 前記マイクロステーション（４）は、発振器（１）と、
    別個の第１および第２信号分岐路と、２つのコイル（S
    1,S2）とを有し、 前記信号分岐路には前記コイル（S1,S2）がそれぞれ１
    つ配属されており、 前記発振器（１）は、±90°の位相ずれを有する発振信
    号（Q2,Q3）を形成するためのものであり、 前記発振信号（Q2,Q3）は、前記２つの信号分岐路（Q2,
    Q3）にそれぞれ供給され、 前記第２の信号分岐路は、ゲート回路（５）を有し、 該ゲート回路には前記発振信号の一方（Q3）と、マイク
    ロユニット（６）に転送されるべきデータ流（TM1）と
    が供給され、 前記発振信号の一方（Q3）は前記ゲート回路（５）によ
    り180°移相され、かつ前記転送されるべきデータ流（T
    M1）の変化によってさらに180°跳躍的に移相され（位
    相跳躍）、これにより第２の信号分岐路の信号（Q3）は
    第１の信号分岐路の信号（Q2）に対してさらに位相がず
    らされ、 前記マイクロユニット（６）は、２つのコイル（S3,S
    4）と電子回路（Ｄ−FF）を有し、 該２つのコイル（S3,S4）はそれぞれ前記マイクロステ
    ーションのコイル（S1,S2）のいずれかと任意にコイル
    対（S1とS4、S2とS3ないしS1とS3、S2とS4）を形成し、 当該コイル対を介してマイクロステーション（４）とマ
    イクロユニット（６）との間の信号およびエネルギ伝送
    が行われ、 マイクロステーション（４）からマイクロユニット
    （６）への信号伝送は、前記位相跳躍を伝送し、 マイクロユニット（６）からマイクロステーション
    （４）への信号伝送は、マイクロユニット（６）側での
    負荷変化による振幅変調を伝送し、 当該２つの信号伝送は相互に依存せずに行われ、 前記電子回路（Ｄ−FF）には前記２つのコイル（S3,S
    4）からの信号が供給され、相互に比較され、これによ
    り前記コイル対を介して伝送された位相跳躍が検出され
    ることを特徴とする、信号およびエネルギの無接触伝送
    装置。
JP60285919A 1984-12-21 1985-12-20 信号およびエネルギの無接触伝送装置 Expired - Lifetime JPH0710055B2 (ja)

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DE3447560.5 1984-12-21

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