Page 12 - 第4部応用事例編ver60_Neat

非接触ICカードの通信インターフェース基本技術 ・相互誘導作用現象からICカードに誘導される誘導起電力を求める関係式（共振現象は無視する）
磁界の強さからICカードに誘導される誘導起電力を求める関係式
L1をシステムのリーダ・ライタのコイル ０．３μ
R/Wのｱﾝﾃﾅｺｲﾙが作る磁界の強さからICカードのｱﾝﾃﾅｺｲﾙに誘導される誘導起電力を求める時の関 L2をICカードのコイル ３μ とする。
連の式を示す。
・構成 ・巻き数比 n を求める 0.3μH 3μH
リーダ・ライタのアンテナコイルN1にI[A]の電流を流すとする。 コイルのLと巻き数の比は次式の関係から

a[m] : コイルN1の半径 Icｶｰﾄﾞｺｲﾙ L2 = n2 → n = L2 = 3= 10≒3.16
e L1 L1 0.3
N1[ﾀｰﾝ] : コイルN1の巻き数 N2
・相互インダクタンス M を求める
S1[m2] : コイルN1の面積 S2 H2

H1[A/m] : コイルN1の中心の磁界の強さ

I[A] : コイルN1に流す電流 M = k L1L2 = k 0.3×10−6 × 3×10−6≒0.95k ×10−6[H ]

H2[A/m] : コイルN1からX[m]垂直に離れた点の磁界の強さ ・二次コイルの誘導起電力 Vm は、

ICカードのコイルN2にe[V] の電圧が誘導されたとする。 X Vm = ωMI1
H1 a
ﾘｰﾀﾞ・ﾗｲﾀｺｲﾙ ・二次コイルの端子電圧 V２ は（巻き線抵抗R2を無視）

N２[ﾀｰﾝ] : コイルN２の巻き数 V2 = Vm − ωL2I2 = ωMI1 − ωL2I2

S２[m2] : コイルN２の面積 I N1 S1 ・一次コイルに必要な電流 I１ を求める
H２[A/m] : コイルN２の中心の磁界の強さ
前記式よりI1を求めると

e[V] : コイルN2に誘導される誘導起電力 ωMI1 = V2 + ωL2I2 → I1 = V2 + ω L2 I2 = V2 + L2 I2 = 1 ⎛ V2 + L2 I ⎞ [ A]
ωM ωM ωM M M ⎜⎝ ω ⎠⎟
H2[A/m] : コイルN1からX[m]垂直に離れた点の磁界の強さ 2

・リーダ・ライタが作る磁界の強さ ・二次電流 １０ｍA 二次電圧 ５V とした場合に必要な一次電流は、

コイルに電流 I [A]を流した時のコイルの ・・・ H1 = N1 I [a / m] 1 ⎛ 5 ⎞ 1 = 0.089×10−6 [ A]
中心の磁界の強さ 2⋅a M ⎜⎝ ×13.56 ×106 ⎠⎟ M M
( )I1
= 2π + 3×10−6 ×10 ×10−3 = 0.059×10−6 + 0.03×10−6

コイルから垂直に ｘ[m] 離れた点の磁界 ・・・ H2 = N1 I ⋅ a2 3 [ A / m] Mを代入すると
の強さ
( )2 a2 + x2 2
I1 = 0.089 ×10−6 = 0.094 [ A]
・ICカードの誘導起電力 0.95k ×10−6 k

誘導起電力は、単位時間あたりにコイルに ・・・ e = −N2 dφ [V ] コイル間の結合計数は、０．１以下であるので ｋ＝０．１で計算する I1 = 0.094 = 0.94[ A]
鎖交する磁束[Φ]によって決まる。よって磁 dt 0.1
界の強さ H2[A/m] での磁束を求める。 ・一次とコイルに必要な電圧 V1 を求める

コイルN2の磁束密度B[T]は、 ・・・・・・・・ B = μH2[T ] V1 = ωL1I1 = 2π ×13.56 ×106 × 0.3×10−6 × 0.94 = 24[V ]

磁束Φ[Wb]は、磁束密度に面積をかけた ・・・ φ = BS2 = μ H2S2[Wb] ・Microcap 波形
ものであるので V1＝２４V（３４Vp) 負荷抵抗 ５００Ωに設定

コイルN2の誘導起電力は単位時間あたり ・・・ e = −N2 ⋅ω ⋅φ[V ] e = −N2ωμH2S2[V ] V１＝24V
の磁束の変化で表される。1秒間でωの VR3＝6.75V
磁束変化しているので前記の誘導起電力
は次式で表される。

μ≒1 及びICカードとリーダライタの平行 ⎛⎞
に対する角度をθとすると次式で表すこと ⎜ I ⋅a2 ⎟
ができる。 e = −N2 ⋅ 2π f ⋅ S2 ⎜ N1 ⎟ ⋅ cosθ [V ]
3 IR1＝0.98A
( )⎜⎝ 2 a2 + x2 2 ⎠⎟

IR３＝13.5ｍ