JP2009271846A - ワイヤレスマウスの非接触給電システム - Google Patents
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Abstract
【課題】ワイヤレスマウスがマウスパッドの給電可能な領域から外れることが原因で、電力が供給できなくなりワイヤレスマウスの操作が不能になることを防止することができる非接触給電システムを提供する。
【解決手段】ワイヤレスマウスの非接触給電システム1では、マウスパッド2は、マウスパッド上のワイヤレスマウス3の位置を検出する位置検出手段と、マウスパッドの操作面に配設された複数の給電コイルLp1,Lp2,Lpnと、これらの複数の給電コイルの中から前記位置検出手段で検出されたワイヤレスマウスの位置に対応する少なくとも1つの給電コイルを選択する給電用選択手段と、該給電用選択手段にて選択された給電コイルに供給用電力を供給する電力供給手段と、を備え、ワイヤレスマウスは、前記選択された給電コイルと受電コイルとの電磁誘導によって得られる誘導電力を電気二重層キャパシタに蓄電する第一蓄電手段を備えている。
【選択図】図1
【解決手段】ワイヤレスマウスの非接触給電システム1では、マウスパッド2は、マウスパッド上のワイヤレスマウス3の位置を検出する位置検出手段と、マウスパッドの操作面に配設された複数の給電コイルLp1,Lp2,Lpnと、これらの複数の給電コイルの中から前記位置検出手段で検出されたワイヤレスマウスの位置に対応する少なくとも1つの給電コイルを選択する給電用選択手段と、該給電用選択手段にて選択された給電コイルに供給用電力を供給する電力供給手段と、を備え、ワイヤレスマウスは、前記選択された給電コイルと受電コイルとの電磁誘導によって得られる誘導電力を電気二重層キャパシタに蓄電する第一蓄電手段を備えている。
【選択図】図1
Description
本発明は、ワイヤレス方式のマウスに対して非接触で電力を供給する技術に関する。
パーソナルコンピュータ(以下では、コンピュータ)等を操作する際に、キーボードと併用してワイヤレス方式のマウス(以下では、単にマウスともいう)が利用されることが多い。
このマウスは、コンピュータのUSB端子等に接続する接続線を有さず、コンピュータ本体に対してユーザからの指示を赤外線等によって伝えるものであり、使用するにはマウスに駆動させるための電力を供給する必要がある。
このマウスは、コンピュータのUSB端子等に接続する接続線を有さず、コンピュータ本体に対してユーザからの指示を赤外線等によって伝えるものであり、使用するにはマウスに駆動させるための電力を供給する必要がある。
マウスに電力を供給する方法の一つとして、電磁誘導を利用した充電スタンド方式が知られている。
これは、マウスと充電スタンドの間に電気的接点を設けず、マウスを充電スタンドにセットすることによってマウス内に内蔵された二次電池に対して電磁誘導による非接触給電を行うものである(特許文献1参照)。
これは、マウスと充電スタンドの間に電気的接点を設けず、マウスを充電スタンドにセットすることによってマウス内に内蔵された二次電池に対して電磁誘導による非接触給電を行うものである(特許文献1参照)。
しかし、マウス内部に給電された電力を蓄電するための二次電池を内蔵する必要があるため、該電池の重量による操作性の問題や、電池電圧の垂下特性により電池電圧が突然低下し予期せぬ作業の中断等の恐れがある。
そこで、電磁誘導を利用した非接触給電方式として、マウスパッドを用いる方式が提案されている。これは、コンピュータのUSB端子からマウスパッドに電力を供給して、供給された電力を、図26に示すようにマウスパッドの全周(辺縁部)に埋め込まれた1つの給電コイルから電磁誘導によってマウスに組み込まれた受電用コイルに給電するものである。
なお、電磁誘導を利用した非接触給電の方式に関して、複数の給電コイルと非給電コイルと非給電装置の位置検出回路を設け、非給電装置の置き方に自由を持たせるとともに、複数の給電装置に対して同時に電力供給が可能な装置が開示されている(特許文献2参照)。
しかしながら、マウスの駆動に必要な電力をマウスパッドの全周(辺縁部)に埋め込まれた1つの給電コイルから供給する技術は、マウス内部に駆動に必要な電力を蓄える蓄電部が備えられていないためマウスがマウスパッドの給電可能な領域から外れると、マウスに対して駆動するための電力を供給できなくなり、マウスの操作が不能になると問題がある。
しかるに、特許文献2に記載の技術は被給電装置の位置検出を行うことで被給電装置の置き方に対する自由度を高めるとともに、複数の電子機器に対して同時に電力を供給する技術であり、上記課題を根本的に解決するものではない。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、ワイヤレスマウスがマウスパッドの給電可能な領域から外れることが原因で、電力が供給できなくなりワイヤレスマウスの操作が不能になることを防止することができる非接触給電システムを提供することを目的とする。
上記課題は以下の手段によって解決される。
(1)マウスパッドの操作面に配設された給電コイルとワイヤレスマウスに設けられた受電コイルとの電磁誘導によって、前記マウスパッドに設けられた電源部から供給される電力を前記ワイヤレスマウスの動作用の電力として非接触給電するように構成された非接触給電システムにおいて、前記マウスパッドは、マウスパッド上のワイヤレスマウスの位置を検出する検出手段と、マウスパッドの操作面に配設された複数の給電コイルと、これらの複数の給電コイルの中から前記位置検出手段で検出されたワイヤレスマウスの位置に対応する少なくとも1つの給電コイルを選択する給電用選択手段と、該給電用選択手段にて選択された給電コイルに供給用電力を供給する電力供給手段と、を備え、前記ワイヤレスマウスは、前記選択された給電コイルと受電コイルとの電磁誘導によって得られる誘導電力を蓄電する第一蓄電手段を備えたことを特徴とするワイヤレスマウスの非接触給電システム。
(1)マウスパッドの操作面に配設された給電コイルとワイヤレスマウスに設けられた受電コイルとの電磁誘導によって、前記マウスパッドに設けられた電源部から供給される電力を前記ワイヤレスマウスの動作用の電力として非接触給電するように構成された非接触給電システムにおいて、前記マウスパッドは、マウスパッド上のワイヤレスマウスの位置を検出する検出手段と、マウスパッドの操作面に配設された複数の給電コイルと、これらの複数の給電コイルの中から前記位置検出手段で検出されたワイヤレスマウスの位置に対応する少なくとも1つの給電コイルを選択する給電用選択手段と、該給電用選択手段にて選択された給電コイルに供給用電力を供給する電力供給手段と、を備え、前記ワイヤレスマウスは、前記選択された給電コイルと受電コイルとの電磁誘導によって得られる誘導電力を蓄電する第一蓄電手段を備えたことを特徴とするワイヤレスマウスの非接触給電システム。
(2)位置検出手段は、複数の給電コイルの中から順番に1つずつ選択する位置検出用手段を備え、該位置検出用選択手段にて選択された給電コイルに位置検出用電力を供給し、給電コイルの端子電圧の変化に基づいて、ワイヤレスマウスの位置を検出するように構成されていることを特徴とする前項(1)に記載のワイヤレスマウスの非接触給電システム。
(3)第一蓄電手段は、電気二重層キャパシタである前項(1)または(2)のいずれかに記載のワイヤレスマウスの非接触給電システム。
(3)第一蓄電手段は、電気二重層キャパシタである前項(1)または(2)のいずれかに記載のワイヤレスマウスの非接触給電システム。
(4)給電コイルの形状は、多角形である前項(1)から(3)のいずれかに記載のワイヤレスマウスの非接触給電システム。
(5)給電コイルの形状は、円形である前項(1)から(3)のいずれかに記載のワイヤレスマウスの非接触給電システム。
(5)給電コイルの形状は、円形である前項(1)から(3)のいずれかに記載のワイヤレスマウスの非接触給電システム。
(6)給電コイルをマトリクス状配線の各交点に配置するとともに、行及び列の配線ごとに第一選択手段及び第二選択手段を接続してなるドライブ回路を設けたことを特徴とする前項(1)から(5)のいずれかに記載のワイヤレスマウスの非接触給電システム。
(7)ワイヤレスマウスは、さらに、第一蓄電手段に所定の電力量が供給されたか否かを判定する電力量判定手段を備え、電力量判定手段によって第一蓄電手段に所定の電力量が供給されたと判定された場合、その旨の信号をマウスパッドに送信する送信手段と、を備え、マウスパッドは、さらに、第一蓄電手段に所定の電力量が供給された旨の信号を受信する受信手段と、第一蓄電手段に所定の電力量が供給された旨の信号を受信すると、ワイヤレスマウスへの給電を中断する第一制御手段と、を備える前項(1)から(6)のいずれかに記載のワイヤレスマウスの非接触給電システム。
(8)ワイヤレスマウスは、第一蓄電手段よりも蓄電できる電力が大きい第二蓄電手段と、第一蓄電手段及び第二蓄電手段に所定の電力量が給電されたか否かを判定する判定手段と、第一蓄電手段が所定の電力量に達したと判定された場合、電力の蓄電先を第一蓄電手段から第二蓄電手段に切り替える蓄電切替手段と、第二蓄電手段が所定の電力量に達したと判定された際に、マウスパッドに対して給電停止の旨を送信する送信手段と、を備え、
マウスパッドは、送信手段からの給電停止の旨を受信する受信手段と、給電停止の旨を受信した場合、ワイヤレスマウスへの給電を中断する第二制御手段と、を備える前項(1)から(7)のいずれかに記載のワイヤレスマウスの非接触給電システム。
マウスパッドは、送信手段からの給電停止の旨を受信する受信手段と、給電停止の旨を受信した場合、ワイヤレスマウスへの給電を中断する第二制御手段と、を備える前項(1)から(7)のいずれかに記載のワイヤレスマウスの非接触給電システム。
(9)位置検出手段によって給電コイルに供給される位置検出用電力は、電力供給手段によって給電コイルに供給される供給用電力より小さい電力とされることを特徴とする前項(1)から(8)のいずれかに記載のワイヤレスマウスの非接触給電システム。
前項(1)に記載の発明によれば、マウスパッドの操作面上にあるワイヤレスマウスの位置が検出され、位置検出されたワイヤレスマウスに対応する少なくとも一以上の給電コイルから電磁誘導によってワイヤレスマウスに誘導電力が供給され、該ワイヤレスマウスの第一蓄電手段に誘導電力が蓄電される。
これにより、ワイヤレスマウスがマウスパッドの給電可能な領域から外れることが原因で、電力が供給できなくなりワイヤレスマウスの操作が不能になることを防止することができる。
これにより、ワイヤレスマウスがマウスパッドの給電可能な領域から外れることが原因で、電力が供給できなくなりワイヤレスマウスの操作が不能になることを防止することができる。
前項(2)に記載の発明によれば、給電コイルの端子電圧の変化に基づいてワイヤレスマウスの位置を検出することができる。
前項(3)に記載の発明によれば、第一蓄電手段を電気二重キャパシタとすることによって、従来の蓄電手段と比べて、使用可能となるまでの時間、換言すれば給電時間が短縮されるので作業効率が向上する。また、従来の二次電池より広い温度範囲において安定した充放電挙動を示すので、周囲の環境変化に影響されず安定したマウスの使用ができる。また、従来の二次電池よりサイクル寿命が長く50万から100万回の深い充放電が可能であるので、メンテナンスの必要性が少ない。さらに重金属等を含まないので廃棄時の環境負荷が極めて小さいという効果が得られる。
前項(4)に記載の発明によれば、給電コイルの形状を多角形とすることができる。これにより、例えば、給電コイルの形状を正六角形とすることで給電効果の高い給電コイルの配置が可能となる。
前項(5)に記載の発明によれば、給電コイルの形状を円形とすることによって、給電コイルの形成が容易にできる。
前項(3)に記載の発明によれば、第一蓄電手段を電気二重キャパシタとすることによって、従来の蓄電手段と比べて、使用可能となるまでの時間、換言すれば給電時間が短縮されるので作業効率が向上する。また、従来の二次電池より広い温度範囲において安定した充放電挙動を示すので、周囲の環境変化に影響されず安定したマウスの使用ができる。また、従来の二次電池よりサイクル寿命が長く50万から100万回の深い充放電が可能であるので、メンテナンスの必要性が少ない。さらに重金属等を含まないので廃棄時の環境負荷が極めて小さいという効果が得られる。
前項(4)に記載の発明によれば、給電コイルの形状を多角形とすることができる。これにより、例えば、給電コイルの形状を正六角形とすることで給電効果の高い給電コイルの配置が可能となる。
前項(5)に記載の発明によれば、給電コイルの形状を円形とすることによって、給電コイルの形成が容易にできる。
前項(6)に記載の発明によれば、マウスパッド内の配線をマトリクス状(格子状)として、行及び列の配線ごとに第一選択手段及び第二選択手段を用いることによって、構成部品数を節減することができる。
前項(7)に記載の発明によれば、マウスの第一蓄電手段が所定の電圧に達した場合、その旨の信号がマウスパッドに送信され、その旨を受けたマウスパッドは給電を停止する。これにより、第一蓄電手段が所定の電圧に達したにも関わらずマウスパッドからワイヤレスマウスへの給電が継続されることによる電力の損失を防止することができる。
前項(7)に記載の発明によれば、マウスの第一蓄電手段が所定の電圧に達した場合、その旨の信号がマウスパッドに送信され、その旨を受けたマウスパッドは給電を停止する。これにより、第一蓄電手段が所定の電圧に達したにも関わらずマウスパッドからワイヤレスマウスへの給電が継続されることによる電力の損失を防止することができる。
前項(8)に記載の発明によれば、給電が開始された際には、まず、第一蓄電手段に電力が蓄電され、第一蓄電手段が所定の電圧に達した場合、電力の蓄電先が第二蓄電手段に切り替えられる。これにより、まず第二蓄電手段よりも蓄電可能な電力量の小さい第一蓄電手段に電力が蓄電されるので、ワイヤレスマウスが短時間で使用可能になる。また、第一蓄電手段が所定の電圧に達した場合、蓄電先が第二蓄電手段に切り替えられるので、ワイヤレスマウスが給電可能領域を離れた場合であっても長時間、その状態での使用が可能となる。
前項(9)に記載の発明によれば、位置検出時に給電コイルに供給される電力をワイヤレスマウスに電力を供給する際に給電コイルに供給される電力よりも小さくすることによって、給電時には高い充電能力を確保し、位置検出時には優れた省エネルギー効果が得られる。
前項(9)に記載の発明によれば、位置検出時に給電コイルに供給される電力をワイヤレスマウスに電力を供給する際に給電コイルに供給される電力よりも小さくすることによって、給電時には高い充電能力を確保し、位置検出時には優れた省エネルギー効果が得られる。
以下、本願請求項に係る発明(以下では、単に「本発明」という)を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。
本発明に係る非接触給電システム1の構成を、図1を参照しながら説明する。
本発明に係る非接触給電システム1の構成を、図1を参照しながら説明する。
図1は、非接触給電システム1の概略構成を示す図であり、図に示すように非接触給電システム1はマウスパッド2とマウス3とを備えている。
マウスパッド2は、ユーザがマウス3を良好に使用するために用いられるものであり、制御部21やパッド部22等を備えている。また、マウスパッド2はコンピュータのUSB端子やACアダプターに接続されており、USB端子やACアダプターを介して電力を取得してマウス3に動作用の電力を供給する。
マウスパッド2は、ユーザがマウス3を良好に使用するために用いられるものであり、制御部21やパッド部22等を備えている。また、マウスパッド2はコンピュータのUSB端子やACアダプターに接続されており、USB端子やACアダプターを介して電力を取得してマウス3に動作用の電力を供給する。
制御部21は、マウスパッド2の全体を統括的に制御するが、詳しくは後述する。
パッド部22は、ユーザがマウス3を操作する領域であり、正方形の形状をしたn個の給電コイルLp1〜Lpnが互いに密接するように二次元的に敷き詰められており、マウス3の位置検出や電力の供給を行う際に利用される。なお、本実施形態では、給電コイルLp1〜Lpnの形状を正方形として説明するが、長方形や正六角形等の多角形や円形であってもよい。
パッド部22は、ユーザがマウス3を操作する領域であり、正方形の形状をしたn個の給電コイルLp1〜Lpnが互いに密接するように二次元的に敷き詰められており、マウス3の位置検出や電力の供給を行う際に利用される。なお、本実施形態では、給電コイルLp1〜Lpnの形状を正方形として説明するが、長方形や正六角形等の多角形や円形であってもよい。
マウス3は、ユーザがコンピュータに接続されたディスプレイ等の画面上に表示されるポインタやアイコンを操作するために用いられる入力装置であり、マウス部受電用コイルLm(詳しくは、後述する)等を備えているが、詳しくは後述する。
図2は、マウスパッド2の断面を示した図である。
マウスパッド2には、図2に示すように基材25上に上述したようにn個の給電コイルLp1〜Lpnが互いに密に接するように二次元的に配置され、表面保護材26によって保護されている。
また、給電コイルLp1〜Lpnのいずれか1つとマウス部受電用コイルLmとの電磁誘導によってマウス3のパッド部22上での位置検出や位置検出されたマウス3への誘導電力の供給が行われる。
マウスパッド2には、図2に示すように基材25上に上述したようにn個の給電コイルLp1〜Lpnが互いに密に接するように二次元的に配置され、表面保護材26によって保護されている。
また、給電コイルLp1〜Lpnのいずれか1つとマウス部受電用コイルLmとの電磁誘導によってマウス3のパッド部22上での位置検出や位置検出されたマウス3への誘導電力の供給が行われる。
次に、マウスパッド2の概略構成を、図3を参照しながら説明する。
図3は、マウスパッド2のブロック図を示したものである。
図3に示すように、マウスパッド2は、制御部21、位置選択部32、給電選択部33、電源部34、及び前述したように給電コイルLp1〜Lpnを備えている。
図3は、マウスパッド2のブロック図を示したものである。
図3に示すように、マウスパッド2は、制御部21、位置選択部32、給電選択部33、電源部34、及び前述したように給電コイルLp1〜Lpnを備えている。
制御部21は、上述したようにマウスパッド2の全体を統括的に制御する他、パルス発振器35を備え、またマウス3の位置を検出する位置検出手段として用いられるものである。
パルス発振器35は、マウス3の位置検出やマウス3への給電の際に所定の周波数のパルスを発振する。
パルス発振器35は、マウス3の位置検出やマウス3への給電の際に所定の周波数のパルスを発振する。
位置選択部32は、位置検出用選択手段として用いられるものであり、n個のトランジスタTrd1、Trd2、Trd4、…、Trdnから構成され(以下では、位置検出用トランジスタという)、位置検出を行う際に位置検出用電力を供給する給電コイルを、給電コイルLp1〜Lpnの中から一つ選択する。
給電選択部33は、給電用選択手段として用いられるものであり、n個のトランジスタTrp1、Trp2、Trp3、…、Trpn(以下では、給電動作用トランジスタTrp1、Trp2、Trp3、…、Trpnともいう)から構成され、位置検出されたマウス3に給電を行う際に、給電用電力を供給する給電コイルを、給電コイルLp1〜Lpnの中から一つ選択する。
給電コイルLp1〜Lpnは、パッド部22上で操作されているマウス3の位置を検出する際に、及び検出されたマウス3に対して電磁誘導によって電力を供給する際に用いられる。
電源部34は、コンピュータからUSB端子等を介して直流電流を得て、各部を駆動させるための電力を供給する。
電源部34は、コンピュータからUSB端子等を介して直流電流を得て、各部を駆動させるための電力を供給する。
次に、図4を参照しながらパッド部22への給電コイルLp1〜Lpnの敷き詰め方について説明する。
(a)は給電コイルの形状を正六角形とした場合、(b)は給電コイルの形状を正方形とした場合、また(c)は給電コイルの形状を円形とした場合の配置例を示した図である。
(a)及び(b)には磁界の空白領域(以下では、デッドゾーンという)はほぼ存在しないが、(c)の給電コイルを円形とした場合には、大きいデッドゾーンが存在する。
(a)及び(b)には磁界の空白領域(以下では、デッドゾーンという)はほぼ存在しないが、(c)の給電コイルを円形とした場合には、大きいデッドゾーンが存在する。
また、(d)と(e)とはそれぞれ、給電コイルの形状を正方形とし、隣接行のコイルの位置をずらさない場合とずらした場合の、給電コイルとマウス部受電用コイルLmとの電磁結合度の比較を示している。
(d)の場合より(e)の場合の方が、給電コイルとマウス部受電用コイルLmとの電磁結合度が高くなるので、マウス3の位置検出が安定的に行われ、給電コイルからマウス部受電用コイルLmへの電力伝送効率も高くなる。
なお、(f)のように、多数の円形の給電コイルを縦横に行列状に配置する場合にも、隣接行のコイルの位置をずらした方が、(c)に示したようにずらさない場合に比べてデッドゾーンを小さくできる。
なお、(f)のように、多数の円形の給電コイルを縦横に行列状に配置する場合にも、隣接行のコイルの位置をずらした方が、(c)に示したようにずらさない場合に比べてデッドゾーンを小さくできる。
以上から、給電コイルは、マウス部受電用コイルLmとの電磁結合度を高め、デッドゾーンを極力少なくするためには密に隣接するように配置した方良い。そのため、給電コイルの形状を正六角形とするのが最も好ましいが、その他の多角形や正方形、長方形、あるいは楕円形や円形としても良い。
なお、本実施形態では、上述したように給電コイルの形状を正方形として説明する。
なお、本実施形態では、上述したように給電コイルの形状を正方形として説明する。
(実施例1)
次に、実施例1を説明する。
図5は、実施例1で使用されるマウス3の回路構成を示した図である。
図5に示すように、マウス3はマウス回路40とマウス電源部41とを備えている。
マウス回路40は、電源部41以外のワイヤレスマウスとしての機能を発揮するための回路であるが、この回路が有するマウスの操作伝達の方法等は公知の技術であるのでここでは詳細な説明は割愛する。
次に、実施例1を説明する。
図5は、実施例1で使用されるマウス3の回路構成を示した図である。
図5に示すように、マウス3はマウス回路40とマウス電源部41とを備えている。
マウス回路40は、電源部41以外のワイヤレスマウスとしての機能を発揮するための回路であるが、この回路が有するマウスの操作伝達の方法等は公知の技術であるのでここでは詳細な説明は割愛する。
電源部41は、マウス3を駆動させるための電力を供給するものである。
図5に示すように、電源部41は、マウス部受電用コイルLm、定電圧化回路42、EDLC43、過充電防止回路44、ダイオード45、過電圧防止回路46、整流回路47、及び共振用キャパシタ48を備えている。なお、マウス部受電用コイルLmは給電コイルLp1〜Lpnとの電磁結合度を高めるために、マウス3の底面に配置されている。
図5に示すように、電源部41は、マウス部受電用コイルLm、定電圧化回路42、EDLC43、過充電防止回路44、ダイオード45、過電圧防止回路46、整流回路47、及び共振用キャパシタ48を備えている。なお、マウス部受電用コイルLmは給電コイルLp1〜Lpnとの電磁結合度を高めるために、マウス3の底面に配置されている。
定電圧化回路42は、DC−DCコンバータであり、蓄積電荷量に比例して変動するEDLC43の端子間電圧を、定電圧化して負荷に供給する。
EDLC43は、電気二重層キャパシタ(Electric Double-Layer Capacitor)であり、電磁誘導によって得られる誘導電力を蓄電する。
EDLC43は、電気二重層キャパシタ(Electric Double-Layer Capacitor)であり、電磁誘導によって得られる誘導電力を蓄電する。
過充電防止回路44は、EDLC43に電荷が徐々に蓄積してその端子間電圧が定格電圧を超えるのを防止する。
ダイオード45は、電流が逆流するのを防止する。
過電圧防止回路46は、EDLC43への給電電圧がEDLC43の定格電圧を超えるのを防止する。
ダイオード45は、電流が逆流するのを防止する。
過電圧防止回路46は、EDLC43への給電電圧がEDLC43の定格電圧を超えるのを防止する。
整流回路47は、マウス部受電用コイルLmに発生する交流電流をEDLC43に蓄電するために直流に変換する。
共振用キャパシタ48は、給電コイルからマウス部受電用コイルLmに伝送される誘導電力の伝送効率を向上させるためのものであり、マウス部受電用コイルLmと共振用キャパシタ48とで直列共振回路を構成する。
共振用キャパシタ48は、給電コイルからマウス部受電用コイルLmに伝送される誘導電力の伝送効率を向上させるためのものであり、マウス部受電用コイルLmと共振用キャパシタ48とで直列共振回路を構成する。
なお、伝送効率の向上を図る必要がない場合には、共振用のキャパシタ48を接続しなくてもよいが、共振回路を構成した方がマウス部受電用コイルLmの位置検出が容易になると共に、EDLC43が蓄電できる誘導電力も大きくなる。
また、本実施形態では、直列共振回路を構成するものとしたが、マウス部受電用コイルLmに並列に共振用キャパシタ48を挿入し、並列共振回路を構成するものとしてもよい。
次に、パッド部22の回路構成を、図6を参照しながら説明する。
パッド部22は、図6に示すように位置検出用トランジスタTrd1、Trd2、Trd3、…、Trdn、給電動作用トランジスタTrp1、Trp2、…、Trpn、給電コイルLp1、Lp2、Lp3、…、Lpn、抵抗Ra、R、位置検出モードトランジスタTra、ダイオードD、及びキャパシタCを備えている。
パッド部22は、図6に示すように位置検出用トランジスタTrd1、Trd2、Trd3、…、Trdn、給電動作用トランジスタTrp1、Trp2、…、Trpn、給電コイルLp1、Lp2、Lp3、…、Lpn、抵抗Ra、R、位置検出モードトランジスタTra、ダイオードD、及びキャパシタCを備えている。
端子Aと端子BとはコンピュータのUSB端子等に接続されており、これら端子を介して直流電圧が回路に供給される。
端子Apは、パルス発振器35に、また端子Vxは、制御部21にそれぞれ接続されている。
位置検出モードトランジスタTraは、マウス3の位置検出、換言すればマウス部受電用コイルLmの位置検出を行う際に使用されるトランジスタであり、給電コイルLp1、Lp2、…、Lpnにパルス信号を供給する。
端子Apは、パルス発振器35に、また端子Vxは、制御部21にそれぞれ接続されている。
位置検出モードトランジスタTraは、マウス3の位置検出、換言すればマウス部受電用コイルLmの位置検出を行う際に使用されるトランジスタであり、給電コイルLp1、Lp2、…、Lpnにパルス信号を供給する。
抵抗Raは位置検出動作の際に各給電コイルLp1、Lp2、…、Lpnに流れる電流を制限するための抵抗である。
ダイオードDは、電流の逆流を防ぎ、半波整流を行うものである。
抵抗RとキャパシタCとで、平滑回路が構成されている。
ダイオードDは、電流の逆流を防ぎ、半波整流を行うものである。
抵抗RとキャパシタCとで、平滑回路が構成されている。
次に、回路の動作の仕組みを説明する。
A端子およびB端子にコンピュータのUSB端子等から供給される直流電圧が印加されると、まずマウス3の位置、換言すればマウス部受電用コイルLmの位置を検出するために、制御部21は位置検出用トランジスタTrd1、Trd2、Trd3、…、Trdnのいずれか1つをONにし、残りをOFFにする。
A端子およびB端子にコンピュータのUSB端子等から供給される直流電圧が印加されると、まずマウス3の位置、換言すればマウス部受電用コイルLmの位置を検出するために、制御部21は位置検出用トランジスタTrd1、Trd2、Trd3、…、Trdnのいずれか1つをONにし、残りをOFFにする。
そして、パルス発振器35からAp端子に、図7の(a)に示すパルス信号が印加される。これによって、位置検出モードトランジスタTraがスイッチングされ、給電コイルLp1、Lp2、…、Lpnのいずれかに1つに図7(a)と同波形の位置検出用パルス信号が入力される。
その後、後述する方法によってマウス部受電用コイルLmの位置検出が行われる。
次に、マウス部受電用コイルLmの位置が検出されると、制御部21は、マウス部受電用コイルLmの位置に応じて給電動作用トランジスタTrp1、Trp2、Trp3、…、Trpnのいずれか1つを除く、残りをOFFにする。
その後、後述する方法によってマウス部受電用コイルLmの位置検出が行われる。
次に、マウス部受電用コイルLmの位置が検出されると、制御部21は、マウス部受電用コイルLmの位置に応じて給電動作用トランジスタTrp1、Trp2、Trp3、…、Trpnのいずれか1つを除く、残りをOFFにする。
次に、マウス部受電用コイルLmの位置に応じて、給電動作用トランジスタTrp1、Trp2、Trp3、…、Trpnのいずれか1つのベースに、パルス発振器35から
図7の(a)に示すパルス信号が印加される。これによって、給電コイルLp1、Lp 2、…、Lpnのいずれか1つに図7(a)と同波形のパルス信号が入力され、マウス 部受電用コイルLmに対して電磁誘導によって電力が供給される。
図7の(a)に示すパルス信号が印加される。これによって、給電コイルLp1、Lp 2、…、Lpnのいずれか1つに図7(a)と同波形のパルス信号が入力され、マウス 部受電用コイルLmに対して電磁誘導によって電力が供給される。
なお、マウスの位置検出を行う際に必要とされる電流値は、マウスに電力を供給する際に必要とされる電流値に比べて小さくても良い。即ち、マウスの位置検出を行う際に給電コイルに流すパルス信号の電流値は、給電を行う際に給電コイルに流す電流値と比べて小さくする方がシステムの電力消費を抑制することができる。
そのため、位置検出動作の際に各給電コイルに流れるパルス信号の電流値が、給電動作の際に各給電コイルに流れる電流値よりも小さくなるように位置検出モードトランジスタTraのベース抵抗Raの値は大きく設定してある。
そのため、位置検出動作の際に各給電コイルに流れるパルス信号の電流値が、給電動作の際に各給電コイルに流れる電流値よりも小さくなるように位置検出モードトランジスタTraのベース抵抗Raの値は大きく設定してある。
次に、マウス3の位置検出及び給電を行う手順を、図8に示すフローチャートに関連付けて説明する。
まず、給電コイルLp1上にマウス部受電用コイルLmが存在するか否かの判断を行うために、A端子及びB端子にコンピュータのUSB端子等から供給される直流電圧が印加されると、一定の時間Td(以下では、位置検出時間という)の間、位置検出用トランジスタTrd1を除く全ての位置検出用トランジスタTrd2、Trd3、…、TrdnをOFFとし、また全ての給電動作用トランジスタTrp1、Trp2、Trp3、…、TrpnをOFFとする制御信号が制御部21から各トランジスタのベースに印加される(ステップS4)。一方、位置検出用トランジスタTrd1のみをONにする制御信号が、制御部21から位置検出用トランジスタTrd1のベースに印加される(ステップS5)。
まず、給電コイルLp1上にマウス部受電用コイルLmが存在するか否かの判断を行うために、A端子及びB端子にコンピュータのUSB端子等から供給される直流電圧が印加されると、一定の時間Td(以下では、位置検出時間という)の間、位置検出用トランジスタTrd1を除く全ての位置検出用トランジスタTrd2、Trd3、…、TrdnをOFFとし、また全ての給電動作用トランジスタTrp1、Trp2、Trp3、…、TrpnをOFFとする制御信号が制御部21から各トランジスタのベースに印加される(ステップS4)。一方、位置検出用トランジスタTrd1のみをONにする制御信号が、制御部21から位置検出用トランジスタTrd1のベースに印加される(ステップS5)。
次に、パルス発振器35からAp端子に、図7(a)に示すパルス信号が印加され、給電コイルLp1だけに図7(a)に示したパルス信号と同波形の位置検出用パルス信号が入力される(ステップS6)。
給電コイルLp1に、図7(a)に示したパルス信号と同波形の位置検出用パルス信号が一定の位置検出時間Tdの間入力されると(ステップS7)、給電コイルLp1の端子間電圧を、ダイオードD、抵抗R及びキャパシタCからなる半波整流回路と平滑回路で整流した給電コイルLp1の両端の電圧値Vxが、制御部21で取得される。
給電コイルLp1に、図7(a)に示したパルス信号と同波形の位置検出用パルス信号が一定の位置検出時間Tdの間入力されると(ステップS7)、給電コイルLp1の端子間電圧を、ダイオードD、抵抗R及びキャパシタCからなる半波整流回路と平滑回路で整流した給電コイルLp1の両端の電圧値Vxが、制御部21で取得される。
制御部21は、電圧値Vxと予め設定された基準電圧値Vrの大小を比較する(ステップS10)。
なお、基準電圧値Vrは、マウス部受電用コイルLmが、選択された給電コイル上に存在しない時にはVx≧Vrとなる一方、マウス部受電用コイルLmが選択された給電コイル上に存在する時には、該給電コイルとマウス部受電用コイルLmとの電磁誘導によってインピーダンスが変化することにより、Vx<Vrとなるような値に設定されている。
なお、基準電圧値Vrは、マウス部受電用コイルLmが、選択された給電コイル上に存在しない時にはVx≧Vrとなる一方、マウス部受電用コイルLmが選択された給電コイル上に存在する時には、該給電コイルとマウス部受電用コイルLmとの電磁誘導によってインピーダンスが変化することにより、Vx<Vrとなるような値に設定されている。
図6の場合には、マウス部受電用コイルLmがLp1上に存在しないので、図7(b)に示すようにVx≧Vrとなるので制御部21はLp1上にマウス部受電用コイルLmが存在しないと判断する(ステップS10で「NO」)。
次に、給電コイルLp2上にマウス部受電用コイルLmが存在するか否かの判断を行うために、一定の時間Tdの間、位置検出用トランジスタTrd2以外の全ての位置検出用トランジスタTrd1、Trd3、…、TrdnをOFF、全ての給電動作用トランジスタTrp1、Trp2、Trp3、…、TrpnをOFFに(ステップS4)、及び位置検出用トランジスタTrd2のみをONにする制御信号が各トランジスタのベースに印加される(ステップS5)。
次に、給電コイルLp2上にマウス部受電用コイルLmが存在するか否かの判断を行うために、一定の時間Tdの間、位置検出用トランジスタTrd2以外の全ての位置検出用トランジスタTrd1、Trd3、…、TrdnをOFF、全ての給電動作用トランジスタTrp1、Trp2、Trp3、…、TrpnをOFFに(ステップS4)、及び位置検出用トランジスタTrd2のみをONにする制御信号が各トランジスタのベースに印加される(ステップS5)。
その後、パルス発振器35からAp端子に、図7(a)に示すパルス信号が印加され、給電コイルLp2だけに図7(a)に示したパルス信号と同波形の位置検出用パルス信号が入力される(ステップS6)。
そして、先に述べたのと同様にして、給電コイルLp2の端子間電圧をダイオードD、抵抗R及びキャパシタCからなる半波整流回路と平滑回路で整流した電圧値Vxが、制御部21で取得される。
そして、先に述べたのと同様にして、給電コイルLp2の端子間電圧をダイオードD、抵抗R及びキャパシタCからなる半波整流回路と平滑回路で整流した電圧値Vxが、制御部21で取得される。
制御部21は、取得した電圧値Vxと基準電圧値Vrの大小を比較する(ステップS10)。
図6の場合には、マウス部受電用コイルLmが給電コイルLp2上に存在するため、給電コイルLp2とマウス部受電用コイルLmとの電磁誘導によってインダクタンスが変化し、図7(c)に示すようにVx<Vrとなる。
制御部21は、給電コイルLp2上にマウス部受電用コイルLmが存在すると判断して、位置検出動作を停止して給電動作に移行する。
図6の場合には、マウス部受電用コイルLmが給電コイルLp2上に存在するため、給電コイルLp2とマウス部受電用コイルLmとの電磁誘導によってインダクタンスが変化し、図7(c)に示すようにVx<Vrとなる。
制御部21は、給電コイルLp2上にマウス部受電用コイルLmが存在すると判断して、位置検出動作を停止して給電動作に移行する。
次に、給電コイルLp2から電磁誘導によって給電を行うために、制御部21は全ての位置検出用トランジスタTrd1、Trd2、Trd3、…TrdnをOFF、及び給電動作用トランジスタTrp2を除く全ての給電動作用トランジスタTrp1、Trp3、…TrpnをOFFにする制御信号を各トランジスタのベースに印加する(ステップS11)。
その後、マウス部受電用コイルLmの位置検出に用いたのと同じ、図7(a)に示すパルス信号が一定の時間Tc(以下では、給電時間ともいう)の間、給電動作用トランジスタTrp2のベースに入力され(ステップS12)、USB端子からB端子に供給される直流電力が給電用パルス信号に変換されて給電コイルLp2に供給される。
給電コイルLp2に電流が流れることによって磁界が発生し、この磁界の影響を受けてマウス部受電用コイルLmに電位差が生じ、一定の給電時間Tcの間、給電コイルLp2からマウス部受電用コイルLmに電磁誘導によって給電が行われる。
マウス3内では、マウス部受電用コイルLmの両端に発生したパルス電力(高周波電力)が、整流回路47によって整流され、過電圧防止回路46を経て、EDLC43に蓄電される。
マウス3内では、マウス部受電用コイルLmの両端に発生したパルス電力(高周波電力)が、整流回路47によって整流され、過電圧防止回路46を経て、EDLC43に蓄電される。
なお、給電動作の際に各給電コイルに流入される給電用パルス信号の電流は、位置検出動作の場合の位置検出用パルス信号の電流より大きな電流が必要となるので、給電動作用トランジスタTrp1、Trp2、Trp3、…、Trpnのベース抵抗値は、位置検出用トランジスタTrd1、Trd3、…、Trdnのベース抵抗値よりも小さくなるように設定されている。
次に、給電時間Tcを経過した後(ステップS13)、制御部21は、給電動作用トランジスタTrp2に供給していた図7(a)に示すパルス信号と同波形の給電用パルス信号の供給を停止する(ステップS14)。
そして、マウス部受電用コイルLmが、まだ給電コイルLp2上にあるか否かの判定を行うために、制御部21は、位置検出用トランジスタTrd2以外の位置検出用トランジスタTrd1、Trd3、…、TrdnをOFFに、及び全ての給電動作用トランジスタTrp1、Trp2、Trp3、…、TrpnをOFFに(ステップS4)、また位置検出用トランジスタTrd2のみをONにする制御信号を各トランジスタに印加する(ステップS5)。
そして、マウス部受電用コイルLmが、まだ給電コイルLp2上にあるか否かの判定を行うために、制御部21は、位置検出用トランジスタTrd2以外の位置検出用トランジスタTrd1、Trd3、…、TrdnをOFFに、及び全ての給電動作用トランジスタTrp1、Trp2、Trp3、…、TrpnをOFFに(ステップS4)、また位置検出用トランジスタTrd2のみをONにする制御信号を各トランジスタに印加する(ステップS5)。
次に、パルス発振器35からAp端子に、図7(a)のパルス信号が印加され、給電コイルLp2に再び図7(a)に示したパルス信号と同波形の位置検出用パルス信号が入力される。(ステップS6)
以下、制御部21は上記と同様にしてマウス部受電用コイルLmが給電コイルLp2上に存在するか否かを判断する。
そして、マウス部受電用コイルLmが引き続き給電コイルLp2上に存在すると判断すれば、再び給電コイルLp2に対して上述した給電動作を繰り返す。上記動作に関係する信号の状態を表したのが図9である。
以下、制御部21は上記と同様にしてマウス部受電用コイルLmが給電コイルLp2上に存在するか否かを判断する。
そして、マウス部受電用コイルLmが引き続き給電コイルLp2上に存在すると判断すれば、再び給電コイルLp2に対して上述した給電動作を繰り返す。上記動作に関係する信号の状態を表したのが図9である。
一方、マウス部受電用コイルLmが給電コイルLp2上に存在しないと判断すると、制御部21は給電コイルLp3上にマウス部受電用コイルLmが存在するか否かの判断を行うために、位置検出用トランジスタTrd3以外の全ての位置検出用トランジスタTrd1、Trd2、Trd4、…、TrdnをOFFに、全ての給電動作用トランジスタTrp1、Trp2、Trp3、…、TrpnをOFFに、及び位置検出用のトランジスタTrd3のみをONにする制御信号を送る。
次に、制御部21内のパルス発振器35からAp端子に、図7(a)のパルス信号が印加され、上記と同様にしてマウス部受電用コイルLmが給電コイルLp3上に存在するか否かの判断を行う。この場合の動作に関係する信号の状態を表したのが図10である。
以下、同様に上記のような動作を繰り返し行うことによって位置検出と給電動作が行われる。
以下、同様に上記のような動作を繰り返し行うことによって位置検出と給電動作が行われる。
次に、上記動作を行う際の制御部21の動作を、図8に示すフローチャートを用いて説明する。
制御部21は、変数iに0を代入し(ステップS1)、変数iに代入されている値に1を加えて(ステップS2)、iに代入されている値が、パッド部22に敷き詰められている給電コイルの数を超えたか否かを判断するために、iの値とn+1の値とが等しいか否かの判定を行う(ステップS3)。なお、上述したようにパッド部22に敷き詰められている給電コイルの個数はnである。
制御部21は、変数iに0を代入し(ステップS1)、変数iに代入されている値に1を加えて(ステップS2)、iに代入されている値が、パッド部22に敷き詰められている給電コイルの数を超えたか否かを判断するために、iの値とn+1の値とが等しいか否かの判定を行う(ステップS3)。なお、上述したようにパッド部22に敷き詰められている給電コイルの個数はnである。
iに代入されている値とn+1の値とが等しい場合(ステップS3で「YES」)、変数iに代入されている値がパッド部22に敷き詰められている給電コイルの個数を超えているので、給電コイルLp1上にマウス部受電用コイルLmが存在するか否かの判定を行うためにステップS1に戻る。
一方、iに代入されている値とn+1の値とが等しくない場合(ステップS3で「NO」)、給電コイルLpi上にマウス部受電用コイルLmが存在するか否かの判定を行うために、位置検出用トランジスタTrdiを除く全ての位置検出用トランジスタ及び全ての給電動作用トランジスタをOFFとし(ステップS4)、位置検出用トランジスタTrdiをONする(ステップS5)。
次に、制御部21は、パルス発振器35から図7の(a)に示すパルス信号を発振することによってAp端子にパルス信号を入力して(ステップS6)、Td時間経過するまで待つ(ステップS7)。
Td時間の経過後、制御部21は給電コイルLpiの両端電圧値Vxを取得し(ステップS8)、Ap端子へのパルス信号の入力を停止して位置検出モードトランジスタTraをOFFにし(ステップS9)、取得した電圧値Vxが基準値Vrより大きいか否かの判定を行う(ステップS10)。
Vx≧Vrの場合(ステップS10で「NO」)、マウス部受電用コイルLmは給電コイルLpi上にはないから、ステップS2に戻り、引き続きマウス部受電用コイルLmの位置検出を行う。
一方、Vx<Vrの場合(ステップS10で「YES」)、マウス部受電用コイルLmは給電コイルLpi上にあるので、給電コイルLpiからマウス部受電用コイルLmに給電を行うために、全ての位置検出用トランジスタをOFFとし、また給電動作用トランジスタTrpiを除くすべての給電動作用トランジスタをOFFにする(ステップS11)。
一方、Vx<Vrの場合(ステップS10で「YES」)、マウス部受電用コイルLmは給電コイルLpi上にあるので、給電コイルLpiからマウス部受電用コイルLmに給電を行うために、全ての位置検出用トランジスタをOFFとし、また給電動作用トランジスタTrpiを除くすべての給電動作用トランジスタをOFFにする(ステップS11)。
次に、給電動作用トランジスタTrpiのベースにパルス発振器35からのパルス信号を入力すると(ステップS12)、給電コイルLpiから給電が開始され、Tc時間経過するまで待つ(ステップS13)。
この間、給電コイルLpiとマウス部受電用コイルLmとの電磁誘導によってマウス3に誘導電力が供給される。
Tc時間経過後、制御部21は給電を停止するために給電動作用トランジスタTrpiをOFFにし(ステップS14)、ステップS4に戻る。
この間、給電コイルLpiとマウス部受電用コイルLmとの電磁誘導によってマウス3に誘導電力が供給される。
Tc時間経過後、制御部21は給電を停止するために給電動作用トランジスタTrpiをOFFにし(ステップS14)、ステップS4に戻る。
次に、本発明に係る非接触給電システム1の具体例を、図11及び図12を参照しながら説明する。
ここでは、マウスパッド2及びマウス3のそれぞれの回路素子の数値を以下のように設定する。
(1)マウスパッド2の回路素子等について
(i)給電コイルLp1〜Lpnとして、内辺17.5mm、外辺24mm、平均インダクタンス18.3[μH]の四角形空芯コイルを用いて、図11のようにパッド部22の平面上に5個、6個、5個、6個、5個、6個となるように合計33個配置する。
(ii)制御部21内のパルス発振器35の発振周波数を125[kHz]とする。
(1)マウスパッド2の回路素子等について
(i)給電コイルLp1〜Lpnとして、内辺17.5mm、外辺24mm、平均インダクタンス18.3[μH]の四角形空芯コイルを用いて、図11のようにパッド部22の平面上に5個、6個、5個、6個、5個、6個となるように合計33個配置する。
(ii)制御部21内のパルス発振器35の発振周波数を125[kHz]とする。
(2)マウス3の回路素子等について
マウス3として市販の光学式ワイヤレスマウスを使用し、電源部41を構成するそれぞれの回路素子の数値を以下のように設定する。
(i)マウス部受電用コイルLmとして、内径14.5mm、外径31.45mm、インダクタンス148.8[μH]の円形空芯コイルを用いる。
(ii)共振用キャパシタ48の静電容量を0.01[μF]とする。
マウス3として市販の光学式ワイヤレスマウスを使用し、電源部41を構成するそれぞれの回路素子の数値を以下のように設定する。
(i)マウス部受電用コイルLmとして、内径14.5mm、外径31.45mm、インダクタンス148.8[μH]の円形空芯コイルを用いる。
(ii)共振用キャパシタ48の静電容量を0.01[μF]とする。
(iii)EDLC43として定格電圧2.3[V]、静電容量120[F]の電気二重層キ
ャパシタを2個直列接続して構成とする。したがって、充電が完了した際のEDLC43の電圧は4.6[V](=2.3[V]×2)である。
(iv)定電圧化回路42としてDC−DCコンバータを使用し、設定出力電圧は、既存のマウス回路40の入力定格電圧に合わせて1.5[V]とする。
ャパシタを2個直列接続して構成とする。したがって、充電が完了した際のEDLC43の電圧は4.6[V](=2.3[V]×2)である。
(iv)定電圧化回路42としてDC−DCコンバータを使用し、設定出力電圧は、既存のマウス回路40の入力定格電圧に合わせて1.5[V]とする。
図12は、EDLC43が完全放電の状態において、マウス3をパッド部22平面上の中央部に放置して充電した際の、EDLC43の電圧と、DC−DCコンバータの出力電圧の時間的推移を表したものである。
図12に示すように、充電開始から約8分後に、DC−DCコンバータの出力が設定出力電圧の1.5[V]になり、この時点でマウス3が使用可能な状態になっていることが分かる。
図12に示すように、充電開始から約8分後に、DC−DCコンバータの出力が設定出力電圧の1.5[V]になり、この時点でマウス3が使用可能な状態になっていることが分かる。
また、充電開始から約1時間後には、EDLC43の電圧が満充電状態の4.6[V]になる。この時点以降、EDLC43の電圧は過充電防止回路44によって4.6[V]に保たれている。
図13は、EDLC43が完全放電の状態から、DC−DCコンバータの出力電圧が設定出力電圧である1.5[V]になるまでマウスをパッド部22平面上の中央部に放置した後、マウス3を操作して継続的に使用、例えばインターネット検索を行いながら充放電を続けた場合の、EDLC43の電圧とDC−DCコンバータの出力電圧の時間的推移を示している。
図13に示すように、図12と同様充電開始から約8分でDC−DCコンバータの出力電圧が設定出力電圧である1.5[V]となった。その後、インターネット検索中においてもEDLC43の電圧は増加しており、マウス3を操作しながらでも十分に充電が行われていることが確認される。
さらに、過充電防止回路44により、EDLC43の電圧が満充電電圧である4.6[V]を越えていないこが分かる。
以上のように、常時、マウスパッド2上のマウス3の位置が検出され、検出されたマウス3に最も近い位置にある給電コイルが選択され、マウス3のEDLC43に給電が行われ、電力が蓄電される。
以上のように、常時、マウスパッド2上のマウス3の位置が検出され、検出されたマウス3に最も近い位置にある給電コイルが選択され、マウス3のEDLC43に給電が行われ、電力が蓄電される。
これによって、マウス3がマウスパッド2の給電可能な領域を外れた場合であっても、EDLC43からマウス3を駆動させるために必要な電力が供給されるので、マウス3がマウスパッド2の給電可能領域から外れることによって、マウス3に対して電力が供給できなくなりマウス3の操作が不能になることを防止することができる。
また、位置検出されたマウス3の位置に応じて、給電コイルLp1〜Lpnの中から給電を行う一の給電コイルが選択され、選択された給電コイルからマウス3のマウス部受電用コイルLmに対して電磁誘導によって給電が行われる。
これにより、給電を行う際に、検出されたマウス3に最も近い位置にある給電コイルからの給電が可能となるので、電力の浪費を防ぐことができ効率の良い給電が可能となる。
これにより、給電を行う際に、検出されたマウス3に最も近い位置にある給電コイルからの給電が可能となるので、電力の浪費を防ぐことができ効率の良い給電が可能となる。
また、ワイヤレスマウスの蓄電手段を電気二重層キャパシタとすることによって以下に示すような効果を得ることができる。
第一に、二次電池と比較して電気二重層キャパシタは軽いため、例えば従来のワイヤレスマウスのように二次電池を内蔵したマウスと比較して操作性に優れている。
第二に、二次電池は化学的に充放電が行われるので急速大電流の充放電が難しいが、電気二重層キャパシタは充放電時に化学変化を伴わず物理的に電荷が蓄積されるので、急速大電流の充放電が可能となる。その結果、二次電池と比べて、使用可能となるまでの時間、換言すれば給電時間が短縮されるので作業効率が向上する。
第一に、二次電池と比較して電気二重層キャパシタは軽いため、例えば従来のワイヤレスマウスのように二次電池を内蔵したマウスと比較して操作性に優れている。
第二に、二次電池は化学的に充放電が行われるので急速大電流の充放電が難しいが、電気二重層キャパシタは充放電時に化学変化を伴わず物理的に電荷が蓄積されるので、急速大電流の充放電が可能となる。その結果、二次電池と比べて、使用可能となるまでの時間、換言すれば給電時間が短縮されるので作業効率が向上する。
第三に、二次電池より広い温度範囲において安定した充放電挙動を示すので、周囲の環境変化に影響されず安定したマウスの使用ができる。
第四に、一般的に二次電池は深い充放電を繰り返すとサイクル寿命がさらに短くなるが、電気二重層キャパシタは二次電池よりサイクル寿命が長く50万から100万回の深い充放電が可能である。
第五に、二次電池のように重金属を含まないため、環境負荷が小さくなる。
第四に、一般的に二次電池は深い充放電を繰り返すとサイクル寿命がさらに短くなるが、電気二重層キャパシタは二次電池よりサイクル寿命が長く50万から100万回の深い充放電が可能である。
第五に、二次電池のように重金属を含まないため、環境負荷が小さくなる。
(実施例2)
次に、本発明に係る非接触給電システム1の実施例2を、図面を参照しながら説明する。
実施例1で使用したパッド部22の回路では、位置検出用トランジスタと給電動作用トランジスタの2種類のトランジスタを用いていた。本実施例は、位置検出用トランジスタと給電動作用トランジスタとを共用することによって使用するトランジスタの数を削減した回路を構成するものである。
次に、本発明に係る非接触給電システム1の実施例2を、図面を参照しながら説明する。
実施例1で使用したパッド部22の回路では、位置検出用トランジスタと給電動作用トランジスタの2種類のトランジスタを用いていた。本実施例は、位置検出用トランジスタと給電動作用トランジスタとを共用することによって使用するトランジスタの数を削減した回路を構成するものである。
マウスパッド2のパッド部22の回路構成を、図面を参照しながら説明する。
図14は、パッド部22の回路の構成を示した図である。
図14に示すようにパッド部22は、供用トランジスタTr1、Tr2、Tr3、…、Trn、給電コイルLp1、Lp2、Lp3、…、Lpn、抵抗R、Ra、Rb、位置検出モードトランジスタTra、給電モードトランジスタTrb、ダイオードD及びキャパシタCを備えている。
図14は、パッド部22の回路の構成を示した図である。
図14に示すようにパッド部22は、供用トランジスタTr1、Tr2、Tr3、…、Trn、給電コイルLp1、Lp2、Lp3、…、Lpn、抵抗R、Ra、Rb、位置検出モードトランジスタTra、給電モードトランジスタTrb、ダイオードD及びキャパシタCを備えている。
供用トランジスタTr1、Tr2、Tr3、…、Trnは、位置検出機能と給電機能の両機能を担うトランジスタである。
位置検出モードトランジスタTraは、実施例1と同様でマウス部受電用コイルLmの位置検出を行う際に、パルス発振器35から出力される図7(a)のパルス信号と同波形の位置検出用パルス信号を、給電コイルLp1、Lp2、Lp3、…、Lpnのいずれかに供給するためのトランジスタである。
位置検出モードトランジスタTraは、実施例1と同様でマウス部受電用コイルLmの位置検出を行う際に、パルス発振器35から出力される図7(a)のパルス信号と同波形の位置検出用パルス信号を、給電コイルLp1、Lp2、Lp3、…、Lpnのいずれかに供給するためのトランジスタである。
給電モードトランジスタTrbは、マウス部受電用コイルLmに給電を行う際に、パルス発振器35から出力される図7(a)のパルス信号と同波形の給電用パルス信号を給電コイルLp1、Lp2、Lp3、…、Lpnのいずれかに供給するためのトランジスタである。
A端子及びB端子はコンピュータのUSB端子等に接続されており、USB端子等から供給される直流電圧が印加される。
Ap端子及びBp端子には、制御部21内のパルス発振器35から出力される図7(a)のパルス信号が印加される。
抵抗Raは、位置検出時に給電コイルに流れる電流値を制御する。
抵抗Rbは、給電時に給電コイルに流れる電流値を制御する。
Ap端子及びBp端子には、制御部21内のパルス発振器35から出力される図7(a)のパルス信号が印加される。
抵抗Raは、位置検出時に給電コイルに流れる電流値を制御する。
抵抗Rbは、給電時に給電コイルに流れる電流値を制御する。
なお、位置検出を行う際に給電コイルに供給される位置検出用電力を、給電を行う際に給電コイルの供給される供給用電力より小さくすることで、マウスパッド2で消費される電力を抑制することができる。そこで、位置検出用パルス信号の電流値が、給電動作用パルス信号の電流値よりも小さくなるように、位置検出モードトランジスタTraのベース抵抗Raの値は、給電モードトランジスタTrbのベース抵抗Rbの値と比較して大きく設定してある。
また、ダイオードD、抵抗R及びキャパシタCについては実施例1と同様なのでここでは説明を割愛する。
次に、マウス部受電用コイルLmの位置検出と給電動作の仕組みを、図15に示すフローチャートに関連付けて説明する。なお、実施例1と同様にしてマウス部受電用コイルLmが給電コイルLp2上にあるものとする。
次に、マウス部受電用コイルLmの位置検出と給電動作の仕組みを、図15に示すフローチャートに関連付けて説明する。なお、実施例1と同様にしてマウス部受電用コイルLmが給電コイルLp2上にあるものとする。
まず、マウス3、換言すればマウス部受電用コイルLmの位置を検出するために、制御部21は、一定の時間Tdの間、トランジスタTr1をONに、トランジスタTr1以外の全ての共用トランジスタTr2、Tr3、…、TrnをOFFに、また給電モードトランジスタTrbをOFFにする制御信号を、各トランジスタのベースに印加する。
この状態において、パルス発振器35から出力される図7(a)と同様なパルス信号を、Ap端子に印加し、位置検出モードトランジスタTraをスイッチングする。これによって、端子Aに印加された直流電圧が図7(a)と同波形の位置検出用パルス信号となって、給電コイルLp1だけに入力される。
次に、給電コイルLp1だけに図7(a)と同波形の位置検出用パルス信号が入力されると、給電コイルLp1の端子間電圧を、ダイオードDと抵抗R、キャパシタCからなる半波整流回路と平滑回路で整流した電圧値Vxが制御部21で取得される。
制御部21は、取得した電圧値Vxと予め設定された基準電圧値Vrの大小に比較を行う。
図14の場合、マウス部受電用コイルLmは給電コイルLp1上に存在しないので、図7(b)に示すようにVx>Vrとなり、制御部21によって、給電コイルLp1上にマウス部受電用コイルLmが存在しないと判断される。
図14の場合、マウス部受電用コイルLmは給電コイルLp1上に存在しないので、図7(b)に示すようにVx>Vrとなり、制御部21によって、給電コイルLp1上にマウス部受電用コイルLmが存在しないと判断される。
次に、給電コイルLp2上にマウス部受電用コイルLmがあるか否かの判断を行うため、制御部21は、一定時間Tdの間、共用トランジスタTr2をONに、共用トランジスタTr2以外の給電コイルに接続されている全ての共用トランジスタTr1、Tr3、…、TrnをOFFに、及び給電モードトランジスタTrbをOFFにする制御信号を各トランジスタのベースに印加する。
この状態において、パルス発振器35から発振される図7(a)と同様なパルス信号を図14中のAp端子に印加し、位置検出モードトランジスタTraをスイッチングすることにより、端子Aに印加された直流電圧が図7(a)と同波形の位置検出用パルス信号となって、給電コイルLp2だけに入力される。
その後、給電コイルLp2の端子間電圧がダイオードDと抵抗R、キャパシタCからなる半波整流回路と平滑回路で整流され、電圧値Vxが制御部21で取得される。
制御部21は、取得した電圧値Vxと予め設定された基準電圧値Vrの大小を行う。
制御部21は、取得した電圧値Vxと予め設定された基準電圧値Vrの大小を行う。
図14の場合、マウス部受電用コイルLmが給電コイルLp2上に存在するので、図7(c)に示すようにVx<Vrとなるので、制御部21は、給電コイルLp2上にマウス部受電用コイルLmが存在すると判断し、給電を行うために位置検出動作を停止し、給電動作に移行する。
次に、制御部21は、共用トランジスタTr2をONにし、共用トランジスタTr2以外の共用トランジスタTr1、Tr3、…、TrnをOFFに、及び位置検出モードトランジスタTraをOFFにする制御信号を各トランジスタのベースに印加する。
この状態において、パルス発振器35から出力される図7(a)と同様なパルス信号が、Bp端子に一定の給電時間Tcの間印加され、給電モードトランジスタTrbをスイッチングすることにより、端子Bに印加された直流電圧が図7(a)と同波形の給電用パルス信号となって、給電コイルLp2だけに入力される。
この結果、電磁誘導によって、給電コイルLp2からマウス部受電用コイルLmに給電用パルス信号と同じ周波数の高周波電流が発生し、非接触で給電が行われる。
マウス部受電用コイルLmの両端に発生した高周波電流は、整流回路47によって整流され、過電圧防止回路46を経た後、EDLC43に蓄電される。
マウス部受電用コイルLmの両端に発生した高周波電流は、整流回路47によって整流され、過電圧防止回路46を経た後、EDLC43に蓄電される。
なお、給電動作の際に各給電コイルLp1〜Lpnに流す給電用パルス信号の電流は、位置検出動作の場合より大きな電流が必要となるので、給電モードトランジスタTrbのベース抵抗Rbの値は、位置検出モードトランジスタTraのベース抵抗Raに比べて小さく設定してある。
次に、一定の給電時間Tcを経過した後、再び、制御部21から共用トランジスタTr2をONにし、共用トランジスタTr2以外の給電コイルに接続されている全ての共用トランジスタTr1、Tr3、…、TrnをOFFに、及び給電モードトランジスタTrbをOFFにする制御信号が各トランジスタのベースに印加される。
この状態において、パルス発振器35から図7(a)と同様なパルス信号を図14中のAp端子に一定の位置検出時間Tdの間印加し、位置検出モードトランジスタTraをスイッチングすることにより、端子Aに印加された直流電圧が図7(a)と同波形の位置検出用パルス信号となって、給電コイルLp2だけに入力される。
以後は先に述べたのと同様の方法で、マウス部受電用コイルLmが給電コイルLp2上に存在するか否かが制御部21によって判断される。
すなわち、制御部21によって、再びマウス部受電用コイルLmが給電コイルLp2上に存在すると判断されれば、再び給電動作が繰り返される。
この際の動作に関係する信号の状態を表したのが図16である。
すなわち、制御部21によって、再びマウス部受電用コイルLmが給電コイルLp2上に存在すると判断されれば、再び給電動作が繰り返される。
この際の動作に関係する信号の状態を表したのが図16である。
一方、マウス部受電用コイルLmが給電コイルLp2上に存在しないと判断されれば、給電コイルLP2の次の給電コイルである給電コイルLp3上に存在するか否かの判断に移行する。
即ち、制御部21は、一定の位置検出時間Tdの間、共用トランジスタTr3をONにし、給電コイルLp1〜Lpnに接続されている、共用トランジスタTr3以外の全ての共用トランジスタTr1、Tr2、Tr4、…、Trn及び給電モードトランジスタTrbをOFF状態にする制御信号を各トランジスタのベースに印加する。
即ち、制御部21は、一定の位置検出時間Tdの間、共用トランジスタTr3をONにし、給電コイルLp1〜Lpnに接続されている、共用トランジスタTr3以外の全ての共用トランジスタTr1、Tr2、Tr4、…、Trn及び給電モードトランジスタTrbをOFF状態にする制御信号を各トランジスタのベースに印加する。
上記と同様にして、マウス部受電用コイルLmが給電コイルLp3上に存在するか否かの判定が制御部21によってされる。
この際の動作に関係する信号の状態を表したのが図17である。
以下、同様に上記のような動作を繰り返し行うことによってマウス部受電用コイルLmの位置検出と給電が行われる。
この際の動作に関係する信号の状態を表したのが図17である。
以下、同様に上記のような動作を繰り返し行うことによってマウス部受電用コイルLmの位置検出と給電が行われる。
次に、制御部21の動作を、図15に示すフローチャートを用いて説明する。
制御部21は、変数iに0を代入し(ステップS21)、変数iに代入されている値に1を加えて(ステップS22)、iに代入されている値が、パッド部22に敷き詰められている給電コイルの個数nを超えたか否かを判断するために、iの値とn+1の値とが等しいか否かの判定を行う(ステップS23)。
制御部21は、変数iに0を代入し(ステップS21)、変数iに代入されている値に1を加えて(ステップS22)、iに代入されている値が、パッド部22に敷き詰められている給電コイルの個数nを超えたか否かを判断するために、iの値とn+1の値とが等しいか否かの判定を行う(ステップS23)。
iに代入されている値とn+1の値とが等しい場合(ステップS23で「YES」)、変数iに代入されている値が敷き詰められている給電コイルの個数を超えており、最初の給電コイルLp1上にマウス部受電用コイルLmがあるか否かの判断を行うため、ステップS21に戻る。
一方、iに代入されている値とn+1の値とが等しくない場合(ステップS23で「NO」)、共用トランジスタTriと位置検出モードトランジスタTraとを除く全てのトランジスタをOFFにし(ステップS24)、共用トランジスタTriをONする(ステップS25)。
一方、iに代入されている値とn+1の値とが等しくない場合(ステップS23で「NO」)、共用トランジスタTriと位置検出モードトランジスタTraとを除く全てのトランジスタをOFFにし(ステップS24)、共用トランジスタTriをONする(ステップS25)。
次に、制御部21は、パルス発振器35からパルス信号を発信することによってAp端子にパルス信号を入力して位置検出モードトランジスタTraをスイッチングし(ステップS26)、位置検出時間Tdが経過するまで信号を発振する(ステップS27)。
位置検出時間Tdの経過後、制御部21は、電圧値Vxを取得し(ステップS28)、Ap端子へのパルス信号の入力を停止することによって位置検出モードトランジスタTraをOFFにし(ステップS29)、取得したVxの値が基準値Vrより大きいか否かの判定を行う(ステップS30)。
位置検出時間Tdの経過後、制御部21は、電圧値Vxを取得し(ステップS28)、Ap端子へのパルス信号の入力を停止することによって位置検出モードトランジスタTraをOFFにし(ステップS29)、取得したVxの値が基準値Vrより大きいか否かの判定を行う(ステップS30)。
Vx≧Vrの場合(ステップS30で「NO」)、マウス部受電用コイルLmは給電コイルLpi上にはないから、ステップS22に戻り、引き続きマウス部受電用コイルLmの位置検出を行う。
一方、Vx<Vrの場合(ステップS30で「YES」)、マウス部受電用コイルLmは給電コイルLpi上にあり、マウス部受電用コイルLmへ給電を行うために、共用トランジスタTriと給電モードトランジスタTrbを除くすべてのトランジスタをOFFとし(ステップS31)、共用トランジスタTriのみをONにする(ステップS32)。
一方、Vx<Vrの場合(ステップS30で「YES」)、マウス部受電用コイルLmは給電コイルLpi上にあり、マウス部受電用コイルLmへ給電を行うために、共用トランジスタTriと給電モードトランジスタTrbを除くすべてのトランジスタをOFFとし(ステップS31)、共用トランジスタTriのみをONにする(ステップS32)。
次に、Bp端子にパルス発振器35からのパルス信号を入力し、給電モードトランジスタTrbをスイッチングし(ステップS33)、給電時間Tcが経過するまでパルス信号を入力する(ステップS34)。
この間、給電コイルLpiとマウス部受電用コイルLmとの電磁誘導によってマウス3に誘導電力が供給される。
給電時間Tcが経過後、給電モードトランジスタTrbをOFFにして(ステップS35)、給電を停止してステップS24に戻る。
以上のように、本実施例によれば使用するトランジスタの数を減らすことが可能となる。
その結果、マウスパッド2を製造する際のコストを軽減させることができる。
この間、給電コイルLpiとマウス部受電用コイルLmとの電磁誘導によってマウス3に誘導電力が供給される。
給電時間Tcが経過後、給電モードトランジスタTrbをOFFにして(ステップS35)、給電を停止してステップS24に戻る。
以上のように、本実施例によれば使用するトランジスタの数を減らすことが可能となる。
その結果、マウスパッド2を製造する際のコストを軽減させることができる。
(実施例3)
次に、本発明に係る非接触給電システムの実施例3を、図面を参照しながら説明する。
実施例1及び実施例2では、マウス3内の電気二重層キャパシタが所定の電圧に達した場合、過充電防止回路44によって過充電が防止される。ところが、マウスパッド2からマウス3への給電は継続されるので、絶えず過充電防止回路が働くことになり電力損失が生じることになる。
次に、本発明に係る非接触給電システムの実施例3を、図面を参照しながら説明する。
実施例1及び実施例2では、マウス3内の電気二重層キャパシタが所定の電圧に達した場合、過充電防止回路44によって過充電が防止される。ところが、マウスパッド2からマウス3への給電は継続されるので、絶えず過充電防止回路が働くことになり電力損失が生じることになる。
本実施例では、この電力損失を防止するためにマウスパッド2とマウス3の間で通信を行うことにより、電気二重層キャパシタが所定の電圧に達した場合、マウスパッド2からのマウス3への給電を停止するものである。
マウス3の回路の構成を、図18を参照しながら説明する。
マウス3の回路の構成を、図18を参照しながら説明する。
図18に示すようにマウス3はマウス回路40と電源部41aとを備えている。
電源部41aは、定電圧化回路42、EDLC43、満充電検出回路44a、ダイオード45、過電圧防止回路46、整流回路47、共振用キャパシタ48、マウス部受電用コイルLm及び赤外線発光ダイオード50を備えている。
電源部41aは、定電圧化回路42、EDLC43、満充電検出回路44a、ダイオード45、過電圧防止回路46、整流回路47、共振用キャパシタ48、マウス部受電用コイルLm及び赤外線発光ダイオード50を備えている。
満充電検出回路44aは、EDLC43の過充電を防止するとともに、EDLC43が所定の電圧に達した場合、その旨を示す信号である満充電検出信号を出力する。
赤外線発光ダイオード50は、図19に示すようにマウス3の前面に配置され、EDLC43が所定の電圧に達した旨を示す、満充電検出回路44aからの信号である満充電信号を受信すると、赤外線を出力する。
赤外線発光ダイオード50は、図19に示すようにマウス3の前面に配置され、EDLC43が所定の電圧に達した旨を示す、満充電検出回路44aからの信号である満充電信号を受信すると、赤外線を出力する。
また、マウスパッド2の制御部21には、図19に示すように赤外線受信モジュール50aが設けられており、マウス3の赤外線発光ダイオード50から出力された赤外線を受信する。なお、上記以外のマウスパッド2の回路構成は、実施例3と同じなので、ここでは回路構成についての説明は割愛する。
次に、回路の動作の仕組みを、図21に示すフローチャートと関連付けながら説明する。
マウスパッド2からマウス3に対して電力の供給が開始されると、供給された電力はEDLC43への蓄電が開始される。
次に、回路の動作の仕組みを、図21に示すフローチャートと関連付けながら説明する。
マウスパッド2からマウス3に対して電力の供給が開始されると、供給された電力はEDLC43への蓄電が開始される。
EDLC43が所定の電圧に達すると、満充電検出回路44aによって満充電検出信号が出力され、これによって赤外線発光ダイオード50が駆動される。
赤外線発光ダイオード50は赤外線を出力することにより、制御部21に設けられた赤外線受信モジュール50aとの間で通信が行われ、EDLC43が所定の電圧に達した旨(満充電検出信号)が送信される。
赤外線発光ダイオード50は赤外線を出力することにより、制御部21に設けられた赤外線受信モジュール50aとの間で通信が行われ、EDLC43が所定の電圧に達した旨(満充電検出信号)が送信される。
制御部21はその旨(満充電検出信号)を受信すると(ステップS56で「YES」)、A端子及びB端子への給電を停止し(ステップS57)、その結果マウス3への給電が停止される。
図20(a)は、制御部21の給電及び給電停止を時系列で示した図である。
図20(a)に示すように、制御部21は、給電中に満充電信号を受信すると、一定時間A端子及びB端子への給電を停止し、その結果マウス3への給電が停止される。一定時間の経過後、制御部21は、再びパッド部22への給電を開始する。
図20(a)は、制御部21の給電及び給電停止を時系列で示した図である。
図20(a)に示すように、制御部21は、給電中に満充電信号を受信すると、一定時間A端子及びB端子への給電を停止し、その結果マウス3への給電が停止される。一定時間の経過後、制御部21は、再びパッド部22への給電を開始する。
なお、図20(b)のように、マウス3の満充電検出回路44aがEDLC43の電圧を計測し、満充電になると満充電検出信号を出力するが、これに加えてEDLC43の電圧が設定電圧以下になるとマウス3からマウスパッド2の制御部21に、給電開始を要求する給電要求信号を出力するようにして、制御部21が給電再開を行う構成としても良い。
次に、図20(a)に示した動作を行う際の制御部21の動作を図21に示すフローチャートを参照しながら説明する。
制御部21は、変数iに0を代入し(ステップS41)、変数iに代入されている値に1を加えて(ステップS42)、iに代入されている値が、パッド部22に敷き詰められている給電コイルの個数nを超えたか否かを判断するために、iの値とn+1の値とが等しいか否かの判定を行う(ステップS43)。
制御部21は、変数iに0を代入し(ステップS41)、変数iに代入されている値に1を加えて(ステップS42)、iに代入されている値が、パッド部22に敷き詰められている給電コイルの個数nを超えたか否かを判断するために、iの値とn+1の値とが等しいか否かの判定を行う(ステップS43)。
iに代入されている値とn+1の値とが等しい場合(ステップS43で「YES」)、変数iに代入されている値が敷き詰められている給電コイルの個数を超えており、最初のコイルパッドからコイルの検出を行うために、ステップS41に戻る。
一方、iに代入されている値とn+1の値とが等しくない場合(ステップS43で「NO」)、i番目の給電コイルLpi上にマウス部受電用コイルLmが存在するか否かを判定するために、共用トランジスタTriと位置検出モードトランジスタTraとを除く全てのトランジスタをOFFにし(ステップS44)、共用トランジスタTriのみをONする(ステップS45)。
次に、制御部21は、パルス発振器35からパルス信号を発信することによってAp端子にパルス信号を入力して位置検出モードトランジスタTraをスイッチングし(ステップS46)、時間がTd経過するまで待つ(ステップS47)。
制御部21は、電圧Vxを取得し(ステップS48)、Ap端子へのパルス信号の入力を停止して位置検出モードトランジスタTraをOFFにし(ステップS49)、電圧Vxの値が基準値Vrを超えたか否かの判定を行う(ステップS50)。
制御部21は、電圧Vxを取得し(ステップS48)、Ap端子へのパルス信号の入力を停止して位置検出モードトランジスタTraをOFFにし(ステップS49)、電圧Vxの値が基準値Vrを超えたか否かの判定を行う(ステップS50)。
Vx≧Vrの場合(ステップS50で「NO」)、マウス部受電用コイルLmは給電コイルLpi上にはないから、ステップS42に戻り、引き続きマウス部受電用コイルLmの位置検出を行う。
一方、Vx<Vrの場合(ステップS50で「YES」)、マウス部受電用コイルLmは給電コイルLpi上にあり、給電コイルLpiからマウス部受電用コイルLmに給電を行うために、共用トランジスタTri及び給電モードトランジスタTrbを除く全てのトランジスタをOFFとし(ステップS51)、共用トランジスタTriのみをONにする(ステップS52)。
一方、Vx<Vrの場合(ステップS50で「YES」)、マウス部受電用コイルLmは給電コイルLpi上にあり、給電コイルLpiからマウス部受電用コイルLmに給電を行うために、共用トランジスタTri及び給電モードトランジスタTrbを除く全てのトランジスタをOFFとし(ステップS51)、共用トランジスタTriのみをONにする(ステップS52)。
次に、Bp端子にパルス発振器35からのパルス信号を入力することによって給電モードトランジスタTrbをスイッチングし(ステップS53)、給電時間Tc経過するまで待つ(ステップS54)。この間、マウス部給電コイルLmと給電コイルLpiとの電磁誘導によって給電が行われる。
給電が終了すると給電モードトランジスタTrbをOFFにし(ステップS55)、赤外線発光ダイオード50から満充電信号を受信したか否かの判定を行う(ステップS56)。
満充電信号を受信していない場合、まだEDLC43に対して十分な電力の供給は行っていないから、ステップS44に戻り位置検出動作及び給電動作を続ける。
給電が終了すると給電モードトランジスタTrbをOFFにし(ステップS55)、赤外線発光ダイオード50から満充電信号を受信したか否かの判定を行う(ステップS56)。
満充電信号を受信していない場合、まだEDLC43に対して十分な電力の供給は行っていないから、ステップS44に戻り位置検出動作及び給電動作を続ける。
一方、満充電信号を受信した場合(ステップS56でYES)、EDLC43には十分な電力が供給されておりこれ以上の給電は電力の無駄であるから、A端子及びB端子への電圧の印加を停止し(ステップS57)、所定の時間が経過するまで待つ(ステップS58)。
この間、A端子及びB端子への給電は停止され、その結果、マウス3への給電は停止される。
次に、所定の時間の経過後、A端子及びB端子への電圧の印加を開始し(ステップS59)、ステップS44に戻り位置検出動作及び給電動作を開始する。
この間、A端子及びB端子への給電は停止され、その結果、マウス3への給電は停止される。
次に、所定の時間の経過後、A端子及びB端子への電圧の印加を開始し(ステップS59)、ステップS44に戻り位置検出動作及び給電動作を開始する。
次に、市販の光学式ワイヤレスマウスの電源部を図18に示した電源部に置き換え、第実施例1と同じ回路素子を用いてマウスを構築した。
但し、蓄電用のEDLC43として定格電圧2.7[V]、静電容量16[F]のEDLCを2個直列接続構成とした。蓄電用のEDLCの静電容量を実施例1の場合より小さくしたのは、充電開始からできるだけ短時間でマウス3を使用可能な状態にするためである。
但し、蓄電用のEDLC43として定格電圧2.7[V]、静電容量16[F]のEDLCを2個直列接続構成とした。蓄電用のEDLCの静電容量を実施例1の場合より小さくしたのは、充電開始からできるだけ短時間でマウス3を使用可能な状態にするためである。
したがってEDLC43の満充電電圧は5.4[V](=2.7[V]×2)となるが、各EDLCの静電容量のばらつきを考慮し、満充電と判定する電圧を定格電圧以下の5.1[V]に設定した。(以下ではこの電圧を満充電電圧という)。
また定電圧化回路42としてのDC−DCコンバータの設定出力電圧は、図18中のマウス回路(既存)の入力定格電圧に合わせて1.5[V]とした。
また定電圧化回路42としてのDC−DCコンバータの設定出力電圧は、図18中のマウス回路(既存)の入力定格電圧に合わせて1.5[V]とした。
さらに給電コイルも実施例1と同じ四角形空芯コイルを用い、それらの配置も、実施例1と同様、図11のように配置してパッド部22を構築した。
なお、パルス発振器35の発振周波数も実施例1と同じ125[kHz]とした。
図22は、マウス3内のEDLC43が完全放電の状態において、マウス3をパッド部22平面上の中央部に放置して充電した場合の、EDLC43の電圧と、定電圧化回路42であるDC−DCコンバータの出力電圧の時間的推移を表している。
なお、パルス発振器35の発振周波数も実施例1と同じ125[kHz]とした。
図22は、マウス3内のEDLC43が完全放電の状態において、マウス3をパッド部22平面上の中央部に放置して充電した場合の、EDLC43の電圧と、定電圧化回路42であるDC−DCコンバータの出力電圧の時間的推移を表している。
図22から、充電開始から2分30秒後に、DC−DCコンバータの出力が設定出力電圧の1.5[V]になり、この時点でマウスが可動状態になっていることが分かる。
また、充電開始から13分36秒後に、EDLC43の電圧が満充電電圧である5.1[V]になり、この時点以降、EDLC43の電圧は過充電防止回路44によってこの電圧に保持されていることが確認される。なお、EDLCの電圧が5[V]付近で脈動しているのは、EDLCの満充電が検出されてA端子及びB端子への給電が停止され、所定の時間が経過するまでの間、マウス回路でわずかに電力が消費された後,A端子及びB端子への給電が再開され、蓄電が行われるという動作が繰り返されているからである。
また、充電開始から13分36秒後に、EDLC43の電圧が満充電電圧である5.1[V]になり、この時点以降、EDLC43の電圧は過充電防止回路44によってこの電圧に保持されていることが確認される。なお、EDLCの電圧が5[V]付近で脈動しているのは、EDLCの満充電が検出されてA端子及びB端子への給電が停止され、所定の時間が経過するまでの間、マウス回路でわずかに電力が消費された後,A端子及びB端子への給電が再開され、蓄電が行われるという動作が繰り返されているからである。
また、図23はマウス3内の蓄電用のEDLC43が完全放電の状態から、定電圧化回路42であるDC−DCコンバータの出力電圧が設定出力電圧である1.5[V]になるまでマウス3をパッド部22の平面上の中央部に放置した後、マウス3を操作して継続的にインターネット検索を行いながら充放電を続けた場合の、EDLC43の電圧と定電圧化回路42であるDC−DCコンバータの出力電圧の時間的推移を示している。
図23より、図22と同様、充電開始から2分30秒後に定電圧化回路42であるDC−DCコンバータの出力電圧が設定出力電圧である1.5[V]となった後、インターネット検索中においてもEDLC43の電圧は増加しており、マウス3を操作しながらでも十分に充電が行われていることが確認される。さらに過充電防止回路44により、EDLC43の電圧が満充電電圧である5.1[V]を越えていないこが分かる。
以上のように、EDLC43が所定の電圧に達したか否かの判定が行われ、EDLC43が所定の電圧に達したと判定された場合、その旨がマウスパッド2に送信され、位置検出動作及び給電動作が中断される。
これにより、マウス3内の電気二重層キャパシタが所定の電圧に達しているのにも関わらず、マウスパッド2からマウス3への給電が継続されることによって生じる電力の損失を防止することができる。
これにより、マウス3内の電気二重層キャパシタが所定の電圧に達しているのにも関わらず、マウスパッド2からマウス3への給電が継続されることによって生じる電力の損失を防止することができる。
(実施例4)
次に、本発明に係る非接触給電システムの実施例4を、図面を参照しながら説明する。
実施例2で示した図14の回路構成では、給電コイルに接続されるトランジスタの数が、実施例1で示した図6の回路構成の場合の約半数である。
次に、本発明に係る非接触給電システムの実施例4を、図面を参照しながら説明する。
実施例2で示した図14の回路構成では、給電コイルに接続されるトランジスタの数が、実施例1で示した図6の回路構成の場合の約半数である。
しかし、図14に示した回路構成においても各給電コイルに位置検出のスイッチング機能と給電のスイッチング機能の両機能を担うトランジスタが1つずつ接続されている。そのため、給電コイルと同数の位置検出用選択手段と給電選択手段の両機能を担うトランジスタが必要であり、またマウスパッド2の制御部21にもこれと同数の制御信号の出力端子が必要である。その結果、給電コイルの数に比例してトランジスタの数が増加する。
本実施例は、位置検出スイッチング機能と給電スイッチング機能の両機能に加えて、さらに列選択機能と行選択機能を兼ね備えたトランジスタを配置することにより、トランジスタの数を削減すると同時に、制御部の出力端子数も削減するようにしたものである。
本実施例で使用されるマウスパッド2の回路構成を、図面を参照しながら説明する。
図24は、マウスパッド2の回路構成を示した図であり、図に示すように抵抗R、Ra、Rb、位置検出モードトランジスタTra、給電モードトランジスタTrb、行選択トランジスTrr1、Trr2、Trr3、…、Trrm、列選択トランジスタトランジスタTrc1、Trc2、Trc3、…、Trcn、給電コイルLp11、・・・・、Lpmn、ダイオードD及びキャパシタCを備えている。
図24は、マウスパッド2の回路構成を示した図であり、図に示すように抵抗R、Ra、Rb、位置検出モードトランジスタTra、給電モードトランジスタTrb、行選択トランジスTrr1、Trr2、Trr3、…、Trrm、列選択トランジスタトランジスタTrc1、Trc2、Trc3、…、Trcn、給電コイルLp11、・・・・、Lpmn、ダイオードD及びキャパシタCを備えている。
行選択トランジスTrr1、Trr2、Trr3、…、Trrmは、位置検出用選択手段及び給電用選択手段として用いられ、給電コイルの行を指定するトランジスタである。
列選択トランジスタTrc1、Trc2、Trc3、…、Trcnは、位置検出用選択手段及び給電用選択手段として用いられ、給電コイルの列を指定するトランジスタである。
列選択トランジスタTrc1、Trc2、Trc3、…、Trcnは、位置検出用選択手段及び給電用選択手段として用いられ、給電コイルの列を指定するトランジスタである。
なお、抵抗R、Ra、Rb、位置検出モードトランジスタTra、給電モードトランジスタTrb及び給電コイルLp11、・・・・、Lpmnについては上記実施例と同じなので、ここでは詳しい説明は割愛する。
図24に示すように、電源とグランド間で網目状に接続した「行」配線と、「列」配線をマトリクス(格子状)に組み、行配線と列配線の交点部分に給電コイルを1個ずつ接続し「行」配線に接続した行選択トランジスタと、「列」配線に接続した列選択トランジスタとを接続して回路を形成する。
図24において、Lp11に位置検出用パルス信号あるいは給電用パルス信号を入力する場合、行選択トランジスタTrr1と列選択トランジスタTrc1をONにし、その他の行選択トランジスタと列選択トランジスタをOFFにすればよい。またLp12に位置検出用パルス信号あるいは給電用パルス信号を入力する場合には、行選択トランジスタTrr1と列選択トランジスタTrc2をONにし、その他の行選択トランジスタと列選択トランジスタをOFFにすればよい。
なお、図24の回路構成におけるマウス部受電用コイルLmの位置検出機能と給電機能に関する制御部21の動作は、実施例2の場合と同様であるのでここでは詳しい説明は割愛する。
また、本実施例において、実施例3と同様にしてパッド部22からの給電停止機能を持たせる構成としても良い。
なお、図24の回路構成におけるマウス部受電用コイルLmの位置検出機能と給電機能に関する制御部21の動作は、実施例2の場合と同様であるのでここでは詳しい説明は割愛する。
また、本実施例において、実施例3と同様にしてパッド部22からの給電停止機能を持たせる構成としても良い。
以上のような回路構成にすることにより、行選択トランジスタと列選択トランジスタとを組み合わせてON,OFFすることで、少ない数のトランジスタによって特定の給電コイルを選択的に駆動することが可能となる。
(実施例5)
次に、本発明に係る非接触給電システムの実施例5を、図面を参照しながら説明する。
本実施例では、蓄電可能容量の異なる2つの蓄電手段を設けることによってマウスをできるだけ早く使用可能な状態にし、かつできるだけ多くの電力を蓄電できるマウスの回路を構築するものである。
次に、本発明に係る非接触給電システムの実施例5を、図面を参照しながら説明する。
本実施例では、蓄電可能容量の異なる2つの蓄電手段を設けることによってマウスをできるだけ早く使用可能な状態にし、かつできるだけ多くの電力を蓄電できるマウスの回路を構築するものである。
本発明に係る非接触給電システムに使用されるマウス3の回路構成を、図面を参照しながら説明する。
図25は、マウス3の回路の概略構成を示した図である。
図25に示すように、マウス3はマウス回路40と電源部41bとを備えている。
図25は、マウス3の回路の概略構成を示した図である。
図25に示すように、マウス3はマウス回路40と電源部41bとを備えている。
電源部41bは、定電圧化回路42、ダイオード45、過電圧防止回路46、整流回路47、共振用キャパシタ48、マウス部受電用コイルLm、満充電検出回路44a、赤外線発光ダイオード50、端子間電圧検出回路51、第1EDLC52、第2EDLC53、スイッチ54及びダイオード56、57を備えている。
端子間電圧検出回路51は、第1EDLC52が所定の電圧に達した場合、蓄電先を第2EDLC53にするためにスイッチ54をb端子側に切り替える。また、第1EDLC52が放電された結果、所定の電圧以下になった場合、再びスイッチ54を端子a側に切り替え第1EDLC52に蓄電を行う。
満充電検出回路44aは、第2EDLC53の過充電を防止するとともに、第2EDLC53が所定の電圧に達した場合、その旨を示す満充電検出信号を、赤外線発光ダイオード50に出力する。
第1EDLC52は、第2EDLC53よりも蓄電可能な容量が小さな電気二重層キャパシタである。
第2EDLC53は、第1EDLC52よりも蓄電可能な容量が大きな電気二重層キャパシタである。
第1EDLC52は、第2EDLC53よりも蓄電可能な容量が小さな電気二重層キャパシタである。
第2EDLC53は、第1EDLC52よりも蓄電可能な容量が大きな電気二重層キャパシタである。
スイッチ54は、端子間電圧検出回路51からの指示によって、a端子又はb端子に切り替え接続する。
なお、マウス回路40、定電圧化回路42、ダイオード45、56及び57、過電圧防止回路46、整流回路47、共振用キャパシタ48、赤外線発光ダイード50及びマウス部受電用コイルLmは、上記実施例と同じなのでここでは説明を割愛する。
なお、マウス回路40、定電圧化回路42、ダイオード45、56及び57、過電圧防止回路46、整流回路47、共振用キャパシタ48、赤外線発光ダイード50及びマウス部受電用コイルLmは、上記実施例と同じなのでここでは説明を割愛する。
次に、本実施例に係るマウスの動作の仕組みを説明する。
第1EDLC52の端子間電圧が予め定められた電圧以下の時には、スイッチ54は端子a側に接続されている。したがって、第1EDLC52が完全放電状態の時、給電コイルから給電が開始されると誘導電力はまず、静電容量の小さな第1EDLC52に蓄電される。
第1EDLC52の端子間電圧が予め定められた電圧以下の時には、スイッチ54は端子a側に接続されている。したがって、第1EDLC52が完全放電状態の時、給電コイルから給電が開始されると誘導電力はまず、静電容量の小さな第1EDLC52に蓄電される。
第1EDLC52に電荷が蓄積され、第1EDLC52の端子間電圧が定電圧化回路42を駆動できる電圧に達すると、マウス3は使用可能な状態になる。したがって、第1EDLC52の静電容量が小さいほど、マウスが可動状態になるまでの時間は短くなる。
その後、マウス3は第1EDLC52に蓄電された電力によって稼働を続けながら、第1EDLC52への充電が継続される。
やがて第1EDLC52が所定の電圧に達すると、端子間電圧検出回路51はスイッチ54をb端子側に切り替え、蓄電先を第2EDLC53に切り替える。
その後、マウス3は第1EDLC52に蓄電された電力によって稼働を続けながら、第1EDLC52への充電が継続される。
やがて第1EDLC52が所定の電圧に達すると、端子間電圧検出回路51はスイッチ54をb端子側に切り替え、蓄電先を第2EDLC53に切り替える。
第1EDLC52に蓄積された電力が定電圧化回路42及びマウス回路40で消費され、第1EDLC52の端子間電圧が予め定められた電圧以下になると、端子間電圧検出回路51は、再びスイッチ54をa端子側に切り換え、マウスパッド2から供給された電力を第1EDLC52に蓄電する。
一方、第2EDLC53が所定の電圧に達すると、満充電検出回路44aは、満充電検出信号を出力し、これによって赤外線発光ダイオード50が駆動される。
マウスパッド2の制御部21内に設けられた赤外線受信モジュール50aとの間で赤外線通信が行われ、第1EDLC52及び第2EDLC53への充電が完了した旨がマウスパッド2の制御部21に伝えられる。
マウスパッド2の制御部21内に設けられた赤外線受信モジュール50aとの間で赤外線通信が行われ、第1EDLC52及び第2EDLC53への充電が完了した旨がマウスパッド2の制御部21に伝えられる。
これを受けて、制御部21は、マウスの位置検出動作、及びマウス3への給電動作を停止する。
また、マウス3が給電可能な領域から外れた領域で使用され、第1EDLC52の放電が進み所定の電圧以下になった場合、端子間電圧検出回路51はスイッチ54をa端子側に切り替え、マウスパッド2からの給電に備えるが、マウス3の駆動に必要な電力はダイオード56を経由して第2EDLC53から供給される。
また、マウス3が給電可能な領域から外れた領域で使用され、第1EDLC52の放電が進み所定の電圧以下になった場合、端子間電圧検出回路51はスイッチ54をa端子側に切り替え、マウスパッド2からの給電に備えるが、マウス3の駆動に必要な電力はダイオード56を経由して第2EDLC53から供給される。
なお、定電圧化回路42及びマウス回路40への電力の供給は、第1EDLC52と第2EDLC53のうち端子間電圧の大きい方から行われる。
上記のような動作を繰り返し、第1EDLC52及び第2EDLC53の充電及び放電が行われる。
本発明に係る非接触給電システムは次のような効果を奏する。
上記のような動作を繰り返し、第1EDLC52及び第2EDLC53の充電及び放電が行われる。
本発明に係る非接触給電システムは次のような効果を奏する。
一般的に、マウスは、電力が供給され始めてからできるだけ早く使用可能な状態になり、かつ、マウスがマウスパッドの給電可能な領域から外れてもできるだけ長時間、使用可能な状態が保持される方が良い。換言すれば、マウスができるだけ早く使用可能な状態になり、できるだけ多くの電力を蓄積できる方が使い勝手が良い。
ところが、できるだけ早くマウスを使用可能な状態にするためには、電気二重層キャパシタの静電容量を小さくしなければならない一方、できるだけ多くの電力を蓄電するためには電気二重層キャパシタの静電容量を大きくしなければならない。従って、できるだけ早くマウスを使用可能な状態にすることと、できるだけ多くの電力を蓄積することを両立させることは難しい。
そこで、本実施例では、図25に示すようにマウス3に静電容量の異なる2つの電気二重層キャパシタ52、53を設け、給電が開始されるとまず容量の小さい電気二重層キャパシタ52の方に電力を蓄電することによってマウスの開始に係る時間の短縮を可能にしている。
また、該電気二重層キャパシタ52が所定の電圧に達すると、給電先を容量の大きい電気二重層キャパシタ53に切り替えることにより、多くの電力を蓄積し、長時間のマウスの使用も可能にしている。
また、該電気二重層キャパシタ52が所定の電圧に達すると、給電先を容量の大きい電気二重層キャパシタ53に切り替えることにより、多くの電力を蓄積し、長時間のマウスの使用も可能にしている。
これによって、マウスをできるだけ早く可動状態にし、かつ長時間、マウス3がパッドパッド部22から離れても可動状態を維持できる電力を蓄積できる電源部を構築することができる。即ち、本実施例で使用されるマウスパッドとマウスとの組み合わせによって、できるだけ速く,しかも効率よく,マウスを稼働可能な状態にできるシステムを提供することができる。
なお、本実施形態では、位置検出用素子及び給電用素子としてトランジスタを用いたがこれらの素子はスイッチング素子であれば何でも良く、トランジスタにとらわれるものではない。
なお、本実施形態では、位置検出用素子及び給電用素子としてトランジスタを用いたがこれらの素子はスイッチング素子であれば何でも良く、トランジスタにとらわれるものではない。
1・・・非接触給電システム
2・・・マウスパッド
3・・・マウス
21・・・制御部
22・・・パッド部
Lp1〜Lpn・・・給電コイル
25・・・基部
26・・・表面保護材
Lm・・・マウス部受電用コイル
2・・・マウスパッド
3・・・マウス
21・・・制御部
22・・・パッド部
Lp1〜Lpn・・・給電コイル
25・・・基部
26・・・表面保護材
Lm・・・マウス部受電用コイル
Claims (9)
- マウスパッドの操作面に配設された給電コイルとワイヤレスマウスに設けられた受電コイルとの電磁誘導によって、前記マウスパッドに設けられた電源部から供給される電力を前記ワイヤレスマウスの動作用の電力として非接触給電するように構成されたワイヤレスマウスの非接触給電システムにおいて、
前記マウスパッドは、
マウスパッド上のワイヤレスマウスの位置を検出する位置検出手段と、
マウスパッドの操作面に配設された複数の給電コイルと、
これらの複数の給電コイルの中から前記位置検出手段で検出されたワイヤレスマウスの位置に対応する少なくとも1つの給電コイルを選択する給電用選択手段と、
該給電用選択手段にて選択された給電コイルに供給用電力を供給する電力供給手段と、
を備え、
前記ワイヤレスマウスは、
前記選択された給電コイルと受電コイルとの電磁誘導によって得られる誘導電力を蓄電する第一蓄電手段を備えたことを特徴とするワイヤレスマウスの非接触給電システム。 - 位置検出手段は、
複数の給電コイルの中から順番に1つずつ選択する位置検出用手段を備え、
該位置検出用選択手段にて選択された給電コイルに位置検出用電力を供給し、給電コイルの端子電圧の変化に基づいて、ワイヤレスマウスの位置を検出するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載のワイヤレスマウスの非接触給電システム。 - 第一蓄電手段は、電気二重層キャパシタを用いたことを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載のワイヤレスマウスの非接触給電システム。
- 給電コイルの形状は、多角形としたことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のワイヤレスマウスの非接触給電システム。
- 給電コイルの形状は、円形としたことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のワイヤレスマウスの非接触給電システム。
- 給電コイルをマトリクス状配線の各交点に配置するとともに、行及び列の配線ごとに第一選択手段及び第二選択手段を接続してなるドライブ回路を設けたことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のワイヤレスマウスの非接触給電システム。
- ワイヤレスマウスは、さらに、第一蓄電手段に所定の電力量が供給されたか否かを判定する電力量判定手段を備え、
電力量判定手段によって第一蓄電手段に所定の電力量が供給されたと判定された場合、その旨の信号をマウスパッドに送信する送信手段と、
を備え、
マウスパッドは、さらに、第一蓄電手段に所定の電力量が供給された旨の信号を受信する受信手段と、
第一蓄電手段に所定の電力量が供給された旨の信号を受信すると、ワイヤレスマウスへの給電を中断する第一制御手段と、
を備える請求項1から6のいずれかに記載のワイヤレスマウスの非接触給電システム。 - ワイヤレスマウスは、
第一蓄電手段よりも蓄電できる電力が大きい第二蓄電手段と、
第一蓄電手段及び第二蓄電手段に所定の電力量が給電されたか否かを判定する判定手段と、
第一蓄電手段が所定の電力量に達したと判定された場合、電力の蓄電先を第一蓄電手段から第二蓄電手段に切り替える蓄電切替手段と、
第二蓄電手段が所定の電力量に達したと判定された際に、マウスパッドに対して給電停止の旨を送信する送信手段と、
を備え、
マウスパッドは、送信手段からの給電停止の旨を受信する受信手段と、
給電停止の旨を受信した場合、ワイヤレスマウスへの給電を中断する第二制御手段と、
を備える請求項1から7のいずれかに記載のワイヤレスマウスの非接触給電システム。 - 位置検出手段によって給電コイルに供給される位置検出用電力は、電力供給手段によって給電コイルに供給される供給用電力より小さい電力とされることを特徴とする請求請1から8のいずれかに記載のワイヤレスマウスの非接触給電システム。
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