JPH0814624B2 - 誘導磁界による物品監視システム - Google Patents

誘導磁界による物品監視システム

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JPH0814624B2
JPH0814624B2 JP61209376A JP20937686A JPH0814624B2 JP H0814624 B2 JPH0814624 B2 JP H0814624B2 JP 61209376 A JP61209376 A JP 61209376A JP 20937686 A JP20937686 A JP 20937686A JP H0814624 B2 JPH0814624 B2 JP H0814624B2
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coil
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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、誘導磁界式物品監視システムに関し、特に
予め定めた周波数を有する第１の誘導磁界のゼネレータ
と、物品により発射される予め定めた周波数に応答する
受信装置とを含む如きシステムに関するもので、前記受
信装置は非同調受信コイル装置と、予め定めた時間間隔
において第２の磁界の周波数の存在を検出するための狭
い帯域幅を有する非同調信号処理装置とを含む。
〔従来の技術およびその問題点〕
現在入手可能な物品監視システムの１つの形式は、60
KHzの如き予め定めた搬送波周波数を有する磁界エネル
ギのバーストを生じるための誘導磁界ゼネレータを使用
する。このゼネレータから生じる磁界エネルギは、同調
回路または物品により支持される抵抗コイル・コンデン
サ回路と類似する構造体に入射する。ゼネレータからの
磁界バーストの完成と同時に、前記構造体は磁気ピック
アップ・コイルを含む受信装置により検出される磁界を
再放射する。再放射されたエネルギは、前記構造体によ
り発射される周波数に同調された比較的高いＱ値のコイ
ルにより変換される予め定めた周波数を有する。コイル
により変換される信号は、同調回路と類似する抵抗値、
静電容量および演算増巾器を有する比較的狭い帯域でＱ
値の高い帯域フィルタに対して与えられる。これにより
同調回路は、送信および受信用のコイル間の領域に前記
構造体を含む物品の存在を検出する、適当な処理回路に
対して与えられる狭い帯域の信号を生じる。
このような従来技術の同調構造体において遭遇した問
題は、衝撃磁界が同調コイルおよび帯域フィルタにおい
てリンギングを生じる傾向を有することである。このリ
ンギングは、再放射される磁界が物品における構造体か
ら生じる時間の長さに近似する比較的長い期間にわたっ
て存在することが多い。磁界パルスが電力線のサージ等
に応答してやや頻繁に生じるため、送信および受信コイ
ルによる監視下にある領域を通過する物品の誤った表示
をかなり行なう傾向がある。
〔問題を解決する手段〕
従って、本発明の目的は斬新かつ改善された物品監視
システムを提供することにある。
本発明の別の目的は、物品の存在を誤って表示するこ
とのない斬新かつ改善された物品監視システムの提供に
ある。
本発明の他の目的は、磁界インパルスを受けるおそれ
が比較的ない斬新かつ改善された誘導磁界の物品監視シ
ステムの提供にある。
本発明の更に他の目的は、狭い帯域巾を有し、ピック
アップ・コイルに対する同調回路またはこのようなコイ
ルに応答する同調回路を使用しない斬新かつ改善された
誘導磁界の物品監視システムの提供にある。
〔発明の概要〕
本発明によれば、誘導磁界の物品監視システムは、予
め定めた周波数を有する第１の磁界の送信装置即ちゼネ
レータを含む。監視される物品は、第１の磁界を受取っ
て予め定めた周波数を有する第２の磁界を生じる構造体
を含む。このゼネレータは、第１の磁界を生じる誘導送
信コイル装置を含む。この送信コイル装置は、第１の磁
界に対する予め定めた周波数に略々共鳴するように同調
されることが望ましい。送信コイル装置は、第１の磁界
の予め定めた周波数における電流が供給されるように駆
動される。
誘導磁界の受信装置は、物品における構造により生じ
る第２の誘導磁界の予め定めた周波数に応答する。この
受信装置は、第２の磁界に応答して受信コイル装置に入
射する際第２の磁界の変動値のレプリカである信号を生
じる誘導受信コイル装置を含む。この第２のコイル装置
は、低いＱ値と、前記第２の磁界の予め定めた周波数と
著しく異なる共鳴周波数とを有し、その結果第２の磁気
コイル装置に対して結合される衝撃磁界のノイズはこの
第２のコイルにより第２の磁界の予め定めた周波数にお
ける信号の成分へ変換されることがない。狭い帯域の非
同調処理装置は、前記第２のコイル装置により生じる信
号に応答して、第２の磁界の予め定めた周波数が磁界ノ
イズのインパルスに存在する間隔よりもかなり長い少な
くとも予め定めた時間間隔だけ第２の磁界の予め定めた
周波数の存在を表示する。狭い帯域の非同調処理装置
は、第２の磁界の予め定めた周波数におけるリンギング
を生じることがなく、このため受信コイル装置に入射す
る磁界ノイズ・インパルスが第２の磁界を生じる構造体
を含む物品と関連する信号として検出され得る信号に変
換するのを防止する。
前記送信コイル装置は、各々が第１の磁界の予め定め
た周波数における異なる電流が同時に内部に流れるよう
に個々に付勢される異なる同調回路に対してそれぞれ結
合された重なりのない第１と第２のコイルを含むことが
望ましい。この第１と第２のコイルは、これらから生じ
る磁界が時々同相となりまた時々位相が外れるように異
なる電流が供給され、その結果第１の磁界は例えこれら
磁界を生じるコイル装置が平坦なループとして形成され
る場合でさえ多次元となる。
第１と第２のコイルは、隣接した水平方向に延びる導
線を有する。同位相および位相の異なる磁界がそれぞれ
生じる間、異なる電流が隣接した導線の同方向および反
対方向に同時に流れる。磁界の位相が外れるとこれに応
答して、２つの送信コイルからの磁束線がコイルの面と
平行な方向で平コイルの片側に延長している。垂直方向
に取付けられた平コイルの場合には、２つのコイルのこ
の外れ位相の付勢から生じた磁界が垂直方向即ちＺ軸の
磁界を生じることになる。送信コイルが同相の磁界を有
するように付勢されるとこれに応答して、磁束線がコイ
ルの面を貫通して延長し、垂直方向に取付けられた平型
の送信および受信コイル間の水平方向即ちＸ軸方向に延
長する。磁界送信コイルの同相および外れ位相の付勢か
ら生じる縁磁界は、同相および外れ位相の電流に応答し
て生じる主磁界に対して相互に直角をなす磁界を生じ
て、コイルの面に平行な水平方向、即ちＹ軸方向の磁界
を生じる。
第１と第２の受信コイルが異なる空間位置を有するた
め、またカード上の構造体の方向を含む無作為の位置の
故に、第１と第２の受信コイルはカードにより生じる磁
界に対する異なる応答を生じ易い。第１と第２のコイル
の一方のみが一時に処理装置に対して接続されるが、こ
のコイルの関数として少なくともある予め定めた時間間
隔だけ第２の磁界の予め定めた周波数における信号を処
理回路に対して与える。通常、第２の磁界構造が送信お
よび受信コイル間にない時、２つの受信コイルは処理装
置に対して逐次接続される。しかし、前記コイルの一方
が送信コイルのオン・デューティー・サイクル部分に続
く少なくとも予め定めた時間間隔にわたって処理回路に
対して第２の磁界の予め定めた周波数を供給しつつある
限り、フィードバック装置が他方のコイルを処理装置か
ら遮断する。
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、特に図面に関して本発明の特定の実施態様の
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かつ有効に遮断される。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。
カード17は、本願と同じ譲受人に譲渡されたAnderso
n,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、勘定係り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毎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装置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が同調したコイル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ミル秒の60KHzに続く付勢期間中、
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からのバーストの直後
にコイル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ザ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。周波数シンセサイザ
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、周波数シンセサイザ兼
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により正と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を経てコンデンサ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、ωｉ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・デューティー・
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・デューティー・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35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、 sin ωRt、および cos ωRt 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
n ωRt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）・sin ωRt 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）・cos ωRt 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/2cos φおよびV2＝T/2sin φ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と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φ45゜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/2cos φ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（ωｉ＋ωＲ）を無意義なレ
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±300
Hz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は狭い周波数
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
信信号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、平型の同調送信コイル12、13および非同等受信
コイル15、16が、監視下の物品において磁気歪みカード
17が通過し得る監視領域201に支持される図面の第５図
を参照する。送信コイル12、13は、非同調受信コイル1
5、16を含む壁面203に対して平行に置かれた壁面202に
支持されている。コイル12、13は、コイルを含む共通面
が壁面202の平坦面に対して平行となるように取付けら
れる。同様に、コイル15、16の共通面は平坦な面の壁面
203に対して平行になるように支持される。これによ
り、送信コイル12、13は、その面がコイル15、16を含む
第２の垂直面に対して平行な第１の垂直面内になるよう
に取付けられる。
コイル12、13は、水平および垂直方向に延びる導体セ
グメントを含む矩形状ループとして巻付けられる。コイ
ル12、13の重なる部分がないため、コイル12、13を形成
するループの隣接する水平方向に延びるセグメントは相
互に僅かに間隙を有するか、あるいは重なりがなく相互
に当接している。コイル15、16を形成する平坦なループ
の空間構造はコイル12、13のそれと同じであり、これに
よりコイル12、15の中心はコイル13、16の中心における
ように整合されている。
コイル12、13のループを形成する水平および垂直方向
の導体セグメントは、それぞれ約30cm（１フィート）お
よび約60cm（２フィート）だけ延長し、望ましい実施態
様においては隣接する水平方向に延びる導体セグメント
間の典型的な間隙は約38.1mm（1 1/2インチ）乃至約50.
8mm（２インチ）である。同様に、コイル15、16を形成
するループにおける導線の水平および垂直方向の長さは
約30cm（１フィート）および約60cm（２フィート）であ
り、２つのループ間の距離はコイル12、13を形成するル
ープ間の距離に等しい。
コイル12、13のループを形成する導線は、各ループが
AWGゲージ14番手の10回巻を含むように巻付けられる。
このような形態は、約166マイクロヘンリーのインダク
タンスおよび約0.2Ωの抵抗値を有する。コイル12、13
を60KHzの周波数で共振させるためには、送信回路23、3
0のコンデンサ81が約0.047μＦであることが必要であ
る。アンテナ・コイル12、13が約15のＱ値と結合される
共振回路54を提供するためには、各回路23、30における
抵抗82は約４Ωの値を有する。これにより、回路23、30
における整形回路52によりスイッチ74、75が付勢される
周波数である約60KHzの共振周波数において比較的高い
Ｑ値の回路が各コイル12、13に対して提供される。
望ましい実施態様においては、非同調コイル15、16は
各々非常に広い帯域を有し、コイル12、13より60KHzの
エネルギにより付勢された後、付勢状態のカード17から
生じる約60KHzの交流磁界の周波数から共振周波数がか
なり除去されている。コイル15、16の広帯域特性は、こ
れらコイルが１よりも著しく小さな非常に低いＱ値を有
するようにコイルを形成することにより達成される。望
ましい一実施態様においては、各コイル15、16は約４マ
イクロヘンリーのインダクタンスと約100KHzの共振周波
数を有し、0.01より小さなＱ値および約10Ωの抵抗を有
する。これらのパラメータを達成するため、コイル15、
16の各々はAWGゲージの24番手の50回巻きループとして
巻付けられる。
コイル15、16の構造に固有の低いＱ値の特性は、コイ
ル15、16がそれぞれ接続される前置増巾器33、34の出力
に応答する処理回路に保持される。第４図に関して前に
述べたように、この処理回路はインパルス・ノイズに応
答してリンギングを生じる傾向を有する高いＱ値の帯域
フィルタ素子を含まない。同様に、コイル15、16の低い
Ｑ値の広帯域の特性は、これにより磁気インパルス・ノ
イズに応答するリンギングを防止する。各コイル15、16
の共振周波数が約100KHzであるため、カード17上の構造
体からの磁界によりコイルに生じる約60KHzの波形がコ
イルをして線形の応答を生じさせる。
前述の如く、送信回路23、30は、コイルの最初のオン
・デューティー・サイクルの付勢時間において、コイル
が同相の磁界を生じるようにコイルが付勢されるように
コイル12、13を同時に付勢し、また次のオン・デューテ
ィー・サイクルの付勢部分においては、送信回路23、30
は、コイル12、13が位相外れの磁束を有するようにこれ
らコイルを付勢する。コイル12、13に対するこのような
交互の同相および位相外れの磁界は、コイルがカード17
に対する３つの相互に直角をなす方向に磁界を結合する
ことを許容する。これにより、コイル12、13に対するカ
ード17の配向および位置の如何に拘らず、カードにおけ
る磁気歪み構造体はコイル12、13からの磁界に応答し、
かつコイル15、16により変換される磁界を再放射する。
コイル12、13により生じる同相および位相外れの磁界
は、それぞれ第6A図および第6B図に略図的に示される。
第6A図に示されるように、コイル12、13が矢印211およ
び212により示される如く同相電流で付勢される時、磁
界の磁束線は点213、214ならびにバツ×215〜218により
示されるように、コイルの面に対して直角に延在する。
点213、214は、コイルの中心においてコイル12、13を含
む面から指向される磁界の磁束線を示す。バツ215〜218
は、コイル12、13の面に対して指向される磁束線を表わ
す。点213およびバツ215、216によって表わされる磁束
線は相互に接近し、バツ215、216によって表わされる磁
束線はそれぞれコイル12を形成するループの頂部および
底部を横切って存在する。同様に、点214およびバツ21
7、218により表わされる磁束線は相対接近し、バツ21
7、218により表わされる磁束線はそれぞれループ13の頂
部および底部の付近に存在する。このようにバツ216、2
17により表わされる磁束線は更に、コイル12、13を形成
するループの導線の隣接部分の付近で水平方向に組合さ
れる。このため、壁面202と203の面間のＸ軸方向に比較
的強い水平方向の磁界を生じる。
コイル12、13の位相外れの付勢は、壁面202、203の面
間の空間に垂直方向に指向されるＺ軸方向の磁界を生じ
る結果となる。第6B図に示されるように、位相外れの状
態においては、矢印221、222により示される電流がコイ
ル12、13において反対方向に流れる。矢印221により示
される電流は、コイル12の中心におけるバツ223および
それぞれコイル12の頂部と底部の付近における点224、2
25によって表わされる磁界を生じる。矢印222により示
される電流は、コイル13の中心における点226およびそ
れぞれコイル13の頂部と底部の付近におけるバツ227、2
28によって表わされる如くコイル13に磁束線を生じる。
バツ223により表わされる磁束線は、コイル12の面に
対して直角にコイルの面内に流れるが、点224、225によ
り表わされる磁束線はコイル12を含む面から流れ出る。
バツ223および点224、225により表わされる磁界の磁束
線は相互に接近する。バツ227、228により表わされる磁
束線は、同様であるが反対にループ13の面内に、即ち点
224、225により表わされる磁束線の方向と反対の方向に
流れる。点225およびバツ227によりループ12、13の隣接
する水平の導線の付近に示される反対方向の磁束線は打
消し合う。従って、コイル12、13のループが付勢されて
位相外れの磁束線を生じる時、これらループにより形成
されるアレイの中心部にはほとんど磁界が存在しない。
ループ12、13が付勢されて位相外れの磁束線が生じる
と、バツ223により示される磁束線は点226と関連する磁
束線と同じ垂直方向に指向される。従って、壁面202と2
03の面間の監視領域201においては、略々垂直方向に指
向されたＺ軸方向の磁束線が存在する。
上記のことから、コイル12、13の同相および位相外れ
の磁束線は壁面202と203の面間に水平および垂直方向に
指向される磁界を生じることが判る。第３の磁界は、コ
イル12、13に対する同相および位相外れの付勢により生
じる磁界からの縁効果の結果、壁面202と203間で水平方
向即ちＹ軸方向に存在する。
非同調受信コイル15、16の異なる空間位置の故に、監
視領域201を通過する付勢状態のカード17に応答してこ
れに生じる磁界は異なるものになろうとする。前述の如
く、受信コイル15、16の出力信号は受信装置14の残部に
対して逐次結合され、これらのいずれかが、付勢状態の
カード17が監視領域にあることの表示を検出装置37が生
じる結果となる信号を生じつつあるかどうかを判定す
る。
このような目的を達成するため、第７図に示されるよ
うに論理回路41が包含される。基本的には、論理回路41
は周波数シンセサイザ38に対して応答して受信装置14の
連続する異なる検出サイクルの間スイッチ31、32を交互
に閉路するが、このサイクルはコイル12、13の連続的な
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。コイル15、16の一方が監視領域201における
カード17の存在を示す出力を検出装置37に生じさせると
これに応答して、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の付勢周波数にお
いて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38
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の開閉動作
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、結果としてスイッチ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により作動禁止される。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38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。
検出装置37がカード17の存在を示す２進数１の出力を
生じるとこれに応答して、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。
検出装置37がカード17の存在を示すとこれに応答して
フリップフロップ235の出力がその２進数０の状態に
セットされる時、ANDゲート231の出力が消勢される。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
および出力の状態が保持される。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。カード17が監視領域201にもは
や存在しないことを示す２進数１のレベルを検出装置37
が生じることを止めるまで、フリップフロップ232のク
ロック動作は再開しない。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235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図は本発明を盛込んだ物品監視システムを示すブロ
ック図、第２図は第１図に示されるゼネレータを示す回
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図に示される受信装置の回路図、
第５図は本発明による送信および受信コイルを含む監視
システムを示す概略図、第6A図乃至第6B図は第１図のシ
ステムにおけるゼネレータ・コイルに対する磁束線経路
の説明に役立つ図、および第７図は第１図の受信装置に
示される論理回路を示す回路図である。 11……ゼネレータ（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装置、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、74、75
……トランジスタ、76……共通ターミナル、77、78……
ダイオード、81……同調コンデンサ、82……抵抗、15
1、152……同期復調器、162、163……スイッチ、167…
…ORゲート、201……監視領域、202、203……壁面、231
……ANDゲート、232……トグル・フリップフロップ、23
3……遅延回路兼パルス整形回路、234……ANDゲート、2
35……セット／リセット型フリップフロップ。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】モニタされるべき物品が所定の周波数を有
    する第１の誘導磁界を受信しそれに応答して所定の周波
    数を有する第２の誘導磁界を生じる構造体を含む、誘導
    磁界式の物品監視システムにおいて、 ａ）前記第１の磁界を発生する誘導送信機コイル手段を
    含む、前記第１の磁界を発生する手段と、 ｂ）前記第２の磁界に応答する誘導受信機コイル手段で
    あって、該受信機コイル手段上に入射する前記第２の磁
    界の変動のレプリカである信号を生じ、前記第２の磁界
    に結合された衝撃磁気ノイズが前記受信機コイル手段に
    よって前記第２の磁界の前記所定の周波数において前記
    信号の成分に変換されないように、低いＱ値と前記第２
    の磁界の前記所定の周波数から実質的にずれた共振周波
    数とを有する、誘導受信機コイル手段を含む、前記第２
    の磁界に応答する誘導磁界受信手段と、 ｃ）前記信号に応答して、少なくとも、前記第２の磁界
    の前記所定の周波数が前記衝撃磁気ノイズ内にある時間
    間隔よりも実質的に長い所定の時間間隔の間は、前記第
    ２の磁界の前記所定の周波数の存在を示す、同調されて
    いない狭い帯域の処理手段と、 を備えていることを特徴とする誘導磁界式物品監視シス
    テム。
  2. 【請求項２】前記送信機コイル手段が、垂直方向に支持
    された平坦コイルを含む特許請求の範囲第１項記載のシ
    ステム。
  3. 【請求項３】前記受信機コイル手段が、垂直方向に支持
    された平坦コイルを含む特許請求の範囲第２項記載のシ
    ステム。
  4. 【請求項４】前記送信機コイル手段が第１及び第２のコ
    イルを含み、該コイルのそれぞれが、別々に駆動される
    異なる回路に別々に接続され、前記第１の磁界の前記所
    定の周波数を有する異なる電流がそれらの中に同時に流
    れ、前記第１及び第２のコイルには前記異なる電流が供
    給され、それにより、これらコイルから生じる磁界が、
    時には同相に、時には位相外れとなることによって、前
    記第１の磁界が多次元となる特許請求の範囲第１項記載
    のシステム。
  5. 【請求項５】前記第１及び第２のコイルが、隣接する水
    平に延びる導線を有する重なりのない平坦なループとし
    て巻かれており、前記異なる電流が、前記同相及び位相
    外れの磁界がそれぞれ生じる間に前記隣接する導線の同
    じ方向及び反対方向に同時に流れる特許請求の範囲第４
    項記載のシステム。
  6. 【請求項６】前記受信機コイル手段が、前記第２の磁界
    に対して異なる応答をし得る第１及び第２のコイルと、
    前記第１及び第２のコイルを一度に一方だけ前記処理手
    段にどちらのコイルが少なくとも前記所定の時間間隔に
    亘り前記処理手段に前記第２の磁界の前記所定の周波数
    の信号を供給しているのかの関数として接続する手段
    と、を含む特許請求の範囲第１項記載のシステム。
  7. 【請求項７】前記受信機コイル手段が、重なりのない導
    体セグメントを有する第１及び第２の平坦なループを含
    む特許請求の範囲第１項記載のシステム。
  8. 【請求項８】モニタされるべき物品が所定の周波数を有
    する第１の誘導磁界を受信し所定の周波数を有する第２
    の誘導磁界を生じる構造体を含む、誘導磁界式の物品監
    視システムにおいて、 ａ）前記第２の磁界に応答する誘導受信機コイル手段で
    あって、該受信機コイル手段上に入射する前記第２の磁
    界の変動のレプリカである信号を生じ、前記第２の磁界
    に結合された衝撃磁気ノイズが前記受信機コイル手段に
    よって前記第２の磁界の前記所定の周波数において前記
    信号の成分に変換されないように、低いＱ値と前記第２
    の磁界の前記所定の周波数から実質的にずれた共振周波
    数とを有する、誘導受信機コイル手段を含む、前記第２
    の磁界に応答する誘導磁界受信手段と、 ｂ）前記信号に応答して、少なくとも、前記第２の磁界
    の前記所定の周波数が前記衝撃磁気ノイズ内にある時間
    間隔よりも実質的に長い所定の時間間隔の間は、前記第
    ２の磁界の前記所定の周波数の存在を示す、同調されて
    いない狭い帯域の処理手段と、 を備えていることを特徴とする誘導磁界式物品監視シス
    テム。
  9. 【請求項９】前記受信機コイル手段が、前記第２の磁界
    に対して異なる応答をし得る第１及び第２のコイルと、
    前記第１及び第２のコイルを一度に一方だけ前記処理手
    段にどちらのコイルが少なくとも前記所定の時間間隔に
    亘り前記処理回路に前記第２の磁界の前記所定の周波数
    の信号を供給しているのかの関数として接続する手段
    と、を含む特許請求の範囲第８項記載のシステム。
  10. 【請求項１０】一度に前記コイルの一方だけを前記処理
    手段に接続する前記手段が、 ａ）前記第１及び第２のコイルを前記処理手段に通常は
    逐次に接続する手段と、 ｂ）前記コイルの他方を、前記一方のコイルが前記第２
    の磁界の前記所定の周波数を少なくとも前記所定の時間
    間隔に亘り前記処理手段に供給している限り、前記処理
    手段から遮断するフィードバック手段と、 を含んでおり、前記処理手段が、 ｃ）前記コイル手段によって生じた前記信号と前記第２
    の磁界の前記所定の周波数の基準位相を有する基準信号
    とに応答して、前記レプリカと前記基準位相との間の位
    相変位を示す振幅を有する別の信号を生じる同期復調器
    手段と、 ｄ）前記別の信号を前記所定の時間間隔について積分す
    る手段と、 を含む特許請求の範囲第９項記載のシステム。
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