JPS61278222A - 伝送制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、デジタル信号やデジタル化されたデータ信号
またはアナログ信号などの情報信号を、電磁波または光
などの媒体を用いて複数の装置間を非接触かつ高精度で
伝送させる装置に関するものである。

すなはち複数組の装置を結合して成る静止機器およびＮ
Ｃ工作機械、ロボット装置、搬送装置などの自動機械あ
るいは車両とか飛しよう体などの移動を伴う機械装置に
おいて、一方の例えば装置本体の固定側に能動モジュー
ルを、他方の運動部とか移動する側に受動モジュールを
装備する。

そして能動モジュールの送信ヘッドから受動モジュール
の受信ヘッドに対し電磁波または光などにより非接触で
電力や指令制御信号等の情報信号を送信したり、受動モ
ジュールの送信ヘッドからは種々のデータ信号（例えば
形状、位置、歪、温度、色彩など）などの情報信号を能
動モジュールの受信ヘッドに対し非接触で伝送させる。

このような伝送制御装置において、送信ｌ＼ワット受信
ヘッドとの間隔が変動するような桟構のものに対し、伝
送される電力の均一化をはかり高精度で安定に行ないた
い場合に用いて好適なものである。

「従来の技術」 この種のデータ伝送機器における伝送の安定化の手段と
して、従来はモジュール内部の受信回路においてその受
信信号の強度に応し自動的に増幅回路の利得を調節する
ＡＧＣ（Ａ　ｕ　ｔ　ｏｍａ　ｔ　ｉｃ　　Ｇ　ａ　ｉ
　ｎ　　Ｃｏ　ｎ　ｔ　ｒ　ｏ　１　）回路が用いられ
ている。しかしこの場合の八ＧＣは受信回路部分だけの
利得を制御する場合が多い。

このため本装置の如く、受動モジュールで必要とする電
源等の電力を能動モジュールから非接触で供給し、また
受動モジュールから発信するデータを能動モジコールに
おいて非接触で受信する方式のものに対しては、距離に
比例して大きくなる伝送損失が往復で効いてくるので、
モジュール間殊に送信ヘッドと受信ヘッドとの対向距離
が常時変動する場合とか、大幅に変化するようなＨ備の
仕方をした場合には利得の補正がしきれないという問題
がある。

また極端な場合には伝送距離が殆ど零になるような使い
方をする時もあり、そのような場合には強電界のために
受信回路の入力段で飽和してしまい、伝送不能になった
り、電力送信出力の変動が回路の各部に影響し誤動作を
起こすなとの影響が生しる。

「発明の目的」 本発明の目的は、非接触で行なう装置間の伝送距離の変
動に拘らず、伝送電力の均一化をはかると共に比較的簡
単な回路構成で高精度のデータ伝送を安定に行なう伝送
制御装置を提供することにある。

１゛発明の概要」 本発明の伝送制御装置は、情報信号を電磁波または光な
どにより非接触で相互に送信および受信を行なう複数の
能動モジュールと受動モジュールとを有し、ざらに能動
モジュールは受動モジュールに対しその動作に必要な電
力を非接触で伝送する機能を有する伝送制御装置におい
て、能動モジュールは受信した情報信号の信号強度にも
とずいて電力の発送出力を自動的に制御する手段を備え
たことを特徴とするものである。

「発明の実施例」 本発明は、電力を発送する能動モジュールが受動モジュ
ールから受信した情報信号の信号強度：こもとすき電力
の発送出力を自動的に制御ずろとか、能動モジュールか
ら発送された電力の出力の変化を受動モジュールで受電
した上でその変化量を能動モジュールにフィードバック
することによって、電力の発送出力を自動的に制御する
もので、受信電磁界強度に対する自動制御範囲を大幅に
増大し伝送の安定化を図ったものである。

この場合、電力や情報信号を非接触で伝送する媒体とし
て用いられる電磁波は、商用周波数以上修 の交流で高周波からマイクロ波領域を含むものであり、
さらに紫外から赤外に至る光も伝送媒体として適用され
るものである。

第１図は、伝送媒体として電磁波を用い、能動モジュー
ルで受信した受動モジュールからの情報信号の信号強度
にもとずいて、電力の発送出力を自動的に制御する手段
を備えた装置の実施例を説明するブロック図である。

図中Ａは能動モジュール、Ｂは受動モジュールを表わし
ている。

そして能動モジュールＡは電力や情報信号を扱う電力送
信部および情報信号を受信する信号受信部などを有し、
受動モジュールＢは電力や情報信号を受けて処理する電
力受信部および情報信号を送信する信号送信部などを有
している。

能動モジュールへの電力送信部は、電力発送用周波数を
発振するｆ１発振回路１の出力を、ＲＦ（高周波）バッ
ファアンプ２を経てＲＦパワーアンプ３により電力増幅
し、電磁送信ヘッド４からその電磁波を放射する。

この電磁波は受動モジュールＢの電磁受信ヘット５に捕
捉されたのち、整流平滑回路６により直流Ｅ１となり受
動モジュールＢ内の各回路における動作電源用として供
給される。

また受動モジュールに付帯した装置の回路等から入力さ
れるアナログデータＤｉ１はＡＦ（低周波）アンプ７に
よってスケーリングなどの必要な処理が行なわれた後、
信号伝送用周波数を発振するｆ２発振回路８の出力と共
にＦＭ（周波数変調）回路９においてＦＭ波となり、Ｒ
Ｆパワーアンプ１０によって電力増幅されて電磁送信へ
ラド１１から空中へ放射される。

このようにして放射されたＦＭ波は、能動モジュールへ
の電磁受信ヘッド１２により捕捉され、次のＲＦアン１
１３で増幅された後、ＦＭ検波回路１４によってもとの
データに復調されＡＦ（低周波）バッファアンプ１５を
経たうえで、出力データＤｏ１として観測することが出
来る。

この場合ＲＦアンプ１３の出力の一部は、キャリア検波
回路１６によって検波、直流化され適当な時定数回路１
７およびゲイン調整用の可変抵抗器１８を経て、ＲＦバ
ッファアンプ２やＲＦパワーアンプ３の電源に直列に挿
入された電圧制御回路１９の制御端に印加する。このよ
うにして先に述べたように電力の発送出力を自動的に制
御することが出来る。

従来一般にこのような発送出力を制御する方法として、
バッフ７アンプやパワーアンプのバイアス値を調節する
ことが行なわれているが、それらの値を大幅に変化させ
ることは、真空管の場合でいう動作級（Ａ、Ｂ、Ｃ級な
と）を変化させることになり、効率やリニアリティなど
の面からみて好ましくない。

従って本実施例ではバイアス値を変えるのではなく、電
圧制御回路１９によってＲＦバッファアンプ２やＲＦパ
ワーアンプ３の電源電圧を自動的に調整することによっ
てＲＦ比出力制御するようにしたもので坐る。

このような場合、一般に受動モジュールＢの信号送信部
における出力は能動モジュールＡから伝送された電力に
は檻比例する。そこで能動モジュールＡの信号受信部に
おいて受信した信号強度で電力送信部に常時ネガティブ
フィードバックをかけてやることにより、発送する電力
の均一化をはかるようにした。

依ってモジュール間の距離が変動したような場合でも能
動モジュールへの受信々号強度を常時は檻一定に保つこ
とができることになる。

なお本実施例の如く非接触で行なわれる電力伝送とデー
タ伝送に係る媒体が双方とも電磁波であるような場合に
は、電力伝送系の出力が大きいためにこれがデータ伝送
系に誘導して旨く動作しないことがあるので、それぞれ
異る周波数を使用すればよい。

次に第２図は、能動モジュールＡから発送された電力の
出力の変化を、受動モジュールで受電した上でその変化
量を能動モジュールにフィードバックし、それによって
電力の発送出力を自動的に制御しようとする実施例を示
したものである。但し電力送信系の伝送媒体としては光
を、また信号系の伝送媒体として電磁波を使用した例で
ある。

能動モジュールＡの光学送信ヘッド２０から放射された
電力発送用の光束は、受動モジュールＢの光／電気変換
機能を持つ光学受信ヘッド２１に捕捉され、その出力の
一部は平滑回路２２によって直流出力Ｅ２となり、受動
モジュールＢの各回路および付帯する外部回路における
動作電源用として供給される。そして他の一部は適当な
時定数を持つ時定数回路１７およびゲイン調整用の可変
抵抗器１８を経て、サブギヤリア１発撮変調回路２３に
よって光学受信ヘッド２１の出力に対応した変調波Ｆｓ
＋どなる。

また受動モジュール已に付帯した外部回路で得られたデ
ータ１言号Ｄｉ２は、ＡＦアンプ７ζこおいてスケーリ
ングなどの必要な処理を施され、次のサブギヤリア２発
撮変調回路２４を経ることによって育成されたデータ信
号Ｄｉ２に対応した変調波ＦＳ２となる。そして前記変
調波Ｆｓｔと共にミキサ回路２５によって混合され、更
にメインキャリア発振回路２６の出力で駆動されるＦＭ
回路９に人力されてＦＭ波となる。そしてＲＦパワアン
プ１０において電力増幅を受けた後、電磁送信ヘッド１
１から電磁波の情報信号として空間に放射される。

これを能動モジュールＡの電磁受信ヘット１２により受
信した後、ＲＦアンプ１３において増幅し、メ・インキ
ャリアに対するＦＭ検波回路１４によってサブキャリア
による変調波Ｆｓ＋　’および変調波ＦＳ２’の混合波
として復調する。

これらの変調波のうちデータ信号Ｄｉ２に対応した変調
波ＦＳ２’は、サブキャリア２検波回路２７によって復
調されＡＦバッファアンプ１５を経てデータ出力信号Ｄ
Ｏ２として、その外部回路において観測される。

また光学受信ヘット２１の出力に対応した変調波ＦＳＩ
’は、サブキャリア１検波回路２８によって復調された
後、時定数回路１７およびゲイン調整用の可変抵抗器１
８を経て、Ａ、　Ｆパワーアンプ２９の出力を制御する
目的でその電源回路に直列に挿入された電圧制御回路１
９の制御入力に印加される。

そし−ｒＡＦパ務ツブ。９ｏ出カは電気／光変換機能を
持つ光学送信ヘット２０から光束に変換されて受動モジ
ュールＢに向けて放射される。

このように能動モジュールＡから発送された電力の変化
を、受動モジュールＢで受信した上でその発送電力の出
力に係る信号強度として、能動モジュールＡに返送する
。そして能動モジュールＡにおいてはその値に応して電
力送信部にネガティブフィードバックをかけてやること
により、モジュール間の距離に関係なく能動モジュール
への受信に係る信号強度をは〈一定に保つことができる
。

なおこれらの装置において、上述の制御と共に各モジュ
ール内の受信系のみを対象とした通常のＡＧＣを併用す
ることもあり得る。

また以上に述べた実施例では、変調にＦＭ方式を用いた
が、これは通常無線通信などで用いられる各種の変調方
式を殆ど適用できることは自明である。

なお電磁送信ヘッド４と１１および電磁受信ヘッド５と
１２は、それぞれコンデンサを並列に接続したコイルを
用いることができ、通常はこれらのコイルが互いに近接
し対向した状態の時に電磁波の授受を行なわせる。

この場合、電磁送信ヘッド４と電磁受信ヘッド５につい
ては、電力用と情報信号用との２つのコイルを別個にそ
れぞれ単巻として２対分使用する。

しかし能動モジュールと受動モジュールとを単に対向さ
せて使用するような場合には、周波数特性の異なる電力
用と情報信号用との２種類の磁性体コアにそれぞれコイ
ルを巻いたものを一体化して１個のヘッドとする。この
ようなヘッドの２個に対して一方を発信用、他方を受信
用にすれば一対だけで済ますことができ全体の形を小さ
くすることができる。

尤もあまり伝送効率を考えない場合は磁性体コアを使用
せずに空心コイルとしてもよいし、何れか片方のコイル
のみに磁性体コアを使用し、片方は空心コイルとしても
よい。

そして受動モジュールを回転するシャフトのようなもの
に取付けて使用するる場合であれば、その外側に空隙を
おいて固定した能動モジュールを同軸状に構成すること
もできる。

また例えば受動モジュールを設置した装置が平板状をし
たものであれば、ヘッドの形状も平面的なものが要求さ
れることになる。このような場合にはプリント配線を利
用した単層または積層プリントコイルを適用すればよい
。

第２図の実施例に示した光学送信ヘッド２０としては、
高出力ＬＥＤや半導体レーザまたは光出力変調器のつい
たガスレーザなどの電気／光変換素子と、レンズなどの
光学系から構成されたものが使用できる。光学受信ヘッ
ド２１としては、フォトトランジスタ、フォトダイオー
ド、ＣｄＳあるいは光電管などの光／電気変換素子と、
光学送信ヘッドの発生光のみを透過させ外乱光を減衰さ
せるような分光特性をもった光学フィルタを組み合わせ
た光学系などが適用できる。このような場合、これらの
光学系にはレンズなどのほかに反射鏡などを用いること
ができることは自明である。

「発明の効果」 本発明によれば、受動モジュールの動作に必要な電力を
能動モジュールから非接触で送り込めるような伝送制御
装置において、通常の受信系回路に対するＡＧＣのみで
なく、複数のモジュールを包含した形での伝送強度の自
動制御ができるため、モジュール間の距離の変動に関係
なく安定な伝送□　　　を行なうことができる。

この故に生産機械などの諸種の機構にこれらのモジュー
ルを組み込む場合、その動作に伴って起る伝送距離の変
動を配慮する必要がなく、さらに積極的に伝送距離の変
動の大きな場所にも取り付けて安定に動作させることが
出来る。

また原理的に電力送信のパワーが伝送距離に比例して小
さくなるので、モジュール間の距離を適切に選んでやれ
ば、最小限のパワーで動作させることができる。そして
本発明に係る伝送制御装置の複数個を隣接して取り付け
る場合や、伝送媒体に敏感な精密機器などが近くに設置
しである場合でもそれらに対する影響が少ないという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る伝送制御装置において、能動モジ
ュールにおける受信々号強度により電力発送出力を自動
的に制御する装置の一例を示すブロックダイアグラムで
ある。 第２図は発送された電力の出力の変化を、受動モジュー
ルから能動モジュールへフィードバックすることによっ
て電力発送出力を自動的に制御する装置の一例を示すブ
ロックダイアグラムである。 符号１はｆ１発発振路、２はＲＦバッファアンプ、３は
ＲＦパワーアンプ、４は電磁送信ヘッド、５は電磁受信
ヘッド、　６は整流平滑回路、・７はＡＰアンプ、　　
　８はｆ２発振回路、９はＦＭ回路、　　　　１０はＲ
Ｆパワーアンプ、１１は電磁送信ヘッド、１２は電磁受
信ヘッド、１３はＲＦアンプ、　　１４はＦＭ検波回路
、１５はＡＦバッファアンプ、 １６はキャリア検波回路、１７は時定数＠路、１８は可
変抵抗器、　　　１９は電圧制御回路、２０は光学送信
ヘッド、　２１は光学受信ヘッド、２２は平滑回路、 ２３はサブギヤ９フ１発振変調回路、 ２４はサブギヤ９フ２発振変調回路、 ２５はミキサ回路、 ２６はメインキャリア発振回路、 ２７はサブキャリア２検波回路、 ２８はサブキャリア１検波回路、 ２９はＡＦパワーアンプ、 Ａは能動モジュール、　　Ｂは受動モジュール、ヨ；ｑ ：ン 大１図 大２　＠

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）情報信号を電磁波または光などにより非接触で相
   互に送信および受信を行なう複数の能動モジュールと受
   動モジュールとを有し、さらに能動モジュールは受動モ
   ジュールに対しその動作に必要な電力を非接触で伝送す
   る機能を有する伝送制御装置において、能動モジュール
   は受信した情報信号の信号強度にもとずいて電力の発送
   出力を自動的に制御する手段を備えたことを特徴とする
   伝送制御装置
2. （２）前記能動モジュールから発送された電力の出力の
   変化を、受動モジュールで受電した上でその変化量を能
   動モジュールにフィードバックすることにより、前記電
   力の発送出力を自動的に制御することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の伝送制御装置