金屬檢測方法、金屬檢測裝置、非接觸供電裝置的金屬檢測方法和非接觸供電裝置製造方法

2023-05-09 15:30:41

金屬檢測方法、金屬檢測裝置、非接觸供電裝置的金屬檢測方法和非接觸供電裝置製造方法
【專利摘要】本發明提供一種能夠高精度地檢測物體是金屬還是非金屬的金屬檢測方法、金屬檢測裝置、非接觸供電裝置的金屬檢測方法以及非接觸供電裝置。振蕩電路(10)振蕩並產生具有單一基頻的正弦波，並且利用正弦波的振蕩電流(It)來勵磁金屬檢測線圈(Ls)。從金屬檢測線圈(Ls)輻射具有單一基頻的正弦波的電磁波。高通濾波器電路(11a)輸入振蕩電流(It)，從振蕩電流(It)中去除基頻成分，提取基頻的諧波成分，並且比較電路(12)判斷金屬存在或不存在。
【專利說明】金屬檢測方法、金屬檢測裝置、非接觸供電裝置的金屬檢測 方法和非接觸供電裝置

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種金屬檢測方法、金屬檢測裝置、非接觸供電裝置的金屬檢測方法 以及非接觸供電裝置。

【背景技術】
[0002] 傳統上，電磁感應型非接觸電力傳輸裝置包括金屬檢測裝置。在將金屬放置在安 放面上的情況下，金屬檢測裝置防止對電子設備供電時金屬被感應加熱。
[0003] 例如，在專利文獻1中，金屬檢測裝置是頻率跟蹤電路，其搜索諧振頻率以判斷 (1)安放面上是否沒有放置物體、（2)受電電路是否正確地放置在安放面上以及（3)金屬等 異物是否放置在安放面上。
[0004] 在專利文獻2中，金屬檢測裝置監視由負載調製引起的線圈電壓的振幅的變化， 以檢測金屬等異物。
[0005] 此外，在專利文獻3中，金屬檢測裝置在兩個強度之間改變施加至初級線圈的信 號，並且監視初級側消耗的電力以檢查安放面上是否存在異物。
[0006] 現有技術文獻 [0007] 專利文獻
[0008] 專利文獻1 :日本特開2000-295796號公報
[0009] 專利文獻2 :日本特開2008-237006號公報
[0010] 專利文獻3 :日本特開2011-507481號公報


【發明內容】

[0011] 在專利文獻1中，在供電電路與正規的受電電路之間夾持金屬的情況下，正規的 受電電路的配置所產生的強烈的影響使得難以判斷是否存在金屬。也就是說，由於放置金 屬的情況下的頻率與放置正規的受電電路的情況下的頻率之間的差較小，因此難以檢測夾 持在供電電路與正規的受電電路之間的金屬。
[0012] 在專利文獻2中，由於進行負載調製，因此需要次級設備。因此，在金屬只放置在 初級側的情況下不能夠檢測到金屬。此外，在基於由負載調製所引起的振幅變化來檢測金 屬的情況下，如果金屬非常小或者非常薄，則振幅值的變化將是小的，使得難以檢測出金 屬。
[0013] 在專利文獻3中，監視基波的強度變化。因此，基波相對於金屬的變化量非常小。 這使得難以進行判斷。此外，由於信號強度在2種類型之間變化，因此需要2系統的電源。 因此，這在成本和尺寸方面是不利的。
[0014] 此外，近年來，非接觸供電裝置已經變得普及，並且以非接觸供電裝置供給電力的 對象的領域和使用環境的範圍已經變寬。因此，存在除上述方法以外的對具有高精度並且 不受使用環境影響的新金屬檢測方法的需求。
[0015] 例如，針對以非接觸方式檢測物體是金屬還是諸如合成樹脂等的非金屬的金屬檢 測裝置，需要一種新型的金屬檢測方法及其檢測裝置。
[0016] 本發明的目的在於提供準確檢測物體是金屬還是非金屬的金屬檢測方法、金屬檢 測裝置、非接觸供電裝置的金屬檢測方法以及非接觸供電裝置。
[0017] 解決向題的摶術方案
[0018] 為實現上述目標，提供根據本發明的用於對配置在金屬檢測區域中的金屬檢測線 圈進行勵磁以使用從所述金屬檢測線圈輻射的電磁波來檢測所述金屬檢測區域中是否存 在金屬的方法，所述方法包括以下步驟：利用具有單一基頻的正弦波的振蕩電流來對所述 金屬檢測線圈進行勵磁以從所述金屬檢測線圈輻射電磁波；以及根據流至所述金屬檢測線 圈的所述振蕩電流中的所述基頻的變化來檢測所述金屬檢測區域中是否存在金屬。
[0019] 優選為，在上述結構中，檢測所述金屬檢測區域中是否存在金屬的步驟包括：在 所述振蕩電流中生成相對於所述基頻的諧波的情況下，檢測出所述金屬檢測區域中存在金 屬。
[0020] 為實現上述目標，提供根據本發明的金屬檢測裝置，包括：金屬檢測線圈，其配置 在金屬檢測區域中，其中，對所述金屬檢測線圈進行勵磁，並且使用從所述金屬檢測線圈輻 射的電磁波來檢測所述金屬檢測區域中是否存在金屬；振蕩電路，用於生成具有單一基頻 的正弦波的振蕩電流，並且將所述振蕩電流供給至所述金屬檢測線圈以對所述金屬檢測線 圈進行勵磁；諧波電平檢測電路，用於檢測所述振蕩電流的相對於基頻成分的諧波成分，並 且生成檢測信號；比較電路，用於將所述檢測信號的信號電平與預先確定的基準值進行比 較；以及處理電路，用於基於比較結果來判斷所述金屬檢測區域中是否存在金屬，並且在 判斷為所述金屬檢測區域中存在金屬的情況下，驅動通知單元以發出表示檢測到金屬的通 知。
[0021] 優選為，在以上結構中，所述諧波電平檢測電路包括：濾波器電路，用於從所述振 蕩電流中濾波比所述基頻高的頻率成分，並且生成濾波信號，以及放大電路，用於放大來自 所述濾波器電路的濾波信號以生成所述檢測信號。
[0022] 優選為，在以上結構中，所述諧波電平檢測電路包括高速傅立葉變換電路，所述高 速傅立葉變換電路用於從所述振蕩電流中提取比所述基頻高的頻率成分以生成所述檢測 信號。
[0023] 優選為，在以上結構中，所述通知單元包括指示燈。
[0024] 為實現以上目標，提供根據本發明的使用非接觸供電裝置的金屬檢測方法，其中， 所述非接觸供電裝置包括配置在供電區域中的初級線圈，在電子設備放置在所述供電區域 中的情況下，所述非接觸供電裝置對配置在所述供電區域中的所述初級線圈進行勵磁以在 所述電子設備中所設置的受電裝置的次級線圈中引起電磁感應從而向所述電子設備供電， 以及所述非接觸供電裝置包括配置在所述供電區域中的金屬檢測線圈，所述金屬檢測方法 包括以下步驟：利用具有單一基頻的正弦波的振蕩電流來對所述金屬檢測線圈進行勵磁以 從所述金屬檢測線圈輻射電磁波；以及根據流至所述金屬檢測線圈的所述振蕩電流中的基 頻的變化來檢測所述供電區域中是否存在金屬。
[0025] 優選為，在以上結構中，檢測所述供電區域中是否存在金屬的步驟包括：在所述振 蕩電流中生成相對於所述基頻的諧波的情況下，檢測出所述供電區域中存在金屬。
[0026] 為實現上述目標，提供根據本發明的非接觸供電裝置，包括：初級線圈，其配置在 供電區域中，其中，在電子設備放置在所述供電區域中的情況下，對配置在所述供電區域中 的初級線圈進行勵磁以在所述電子設備中所設置的受電裝置的次級線圈中引起電磁感應 從而向所述電子設備供電；金屬檢測線圈，其配置在所述供電區域中；振蕩電路，用於生成 具有單一基頻的正弦波的振蕩電流，並且將所述振蕩電流供給至所述金屬檢測線圈以對所 述金屬檢測線圈進行勵磁；諧波電平檢測電路，用於檢測所述振蕩電流的相對於基頻成分 的諧波成分以生成檢測信號；比較電路，用於將所述檢測信號的信號電平與預先確定的基 準值進行比較；以及控制電路，用於基於比較結果來判斷所述供電區域中是否存在金屬，並 且在判斷為所述供電區域中存在金屬的情況下，使所述振蕩電路停止所述金屬檢測線圈的 勵磁。
[0027] 優選為，在以上結構中，所述諧波電平檢測電路包括：濾波器電路，用於從所述振 蕩電流中濾波比所述基頻高的頻率成分，並且生成濾波信號，以及放大電路，用於放大來自 所述濾波器電路的濾波信號以生成所述檢測信號。
[0028] 優選為，在以上結構中，所述諧波電平檢測電路包括高速傅立葉變換電路，所述高 速傅立葉變換電路用於從所述振蕩電流提取比所述基頻高的頻率成分以生成所述檢測信 號。
[0029] 優選為，在以上結構中，所述供電區域是分割形成的多個供電區域其中之一，所述 初級線圈是分別配置在所述多個供電區域中的多個初級線圈其中之一，所述金屬檢測線圈 是分別配置在所述多個供電區域中的多個金屬檢測線圈其中之一，所述振蕩電路是分別配 置在所述多個供電區域中的多個振蕩電路其中之一，所述諧波電平檢測電路是分別配置在 所述多個供電區域中的多個諧波電平檢測電路其中之一，所述比較電路是分別配置在所述 多個供電區域中的多個比較電路其中之一，所述非接觸供電裝置包括分別配置在所述多個 供電區域中的多個金屬檢測電路，以及所述多個金屬檢測電路各自包括所述振蕩電路、所 述諧波電平檢測電路和所述比較電路，並且所述多個金屬檢測電路各自通過所述控制電路 來進行控制。
[0030] 優選為，以上結構包括通知單元，所述通知單元用於通知所述供電區域中是否存 在金屬，其中，所述控制電路基於所述比較電路的比較結果來驅動所述通知單元。
[0031] 優選為，在以上結構中，所述通知單元包括指示燈。
[0032] 為實現上述目標，提供根據本發明的一種使用非接觸供電裝置的金屬檢測方法， 其中，所述非接觸供電裝置包括配置在供電區域中的初級線圈，在電子設備放置在所述供 電區域中的情況下，所述非接觸供電裝置對配置在所述供電區域中的初級線圈進行勵磁並 且在所述電子設備中所設置的受電裝置的次級線圈中引起電磁感應以向所述電子設備供 電，所述金屬檢測方法包括以下步驟：利用具有單一基頻的正弦波的振蕩電流來對所述初 級線圈進行勵磁以從所述初級線圈輻射電磁波；以及根據流至所述初級線圈的所述振蕩電 流中的基頻的變化來檢測所述供電區域中是否存在金屬。
[0033] 優選為，在以上結構中，檢測所述供電區域中是否存在金屬的步驟包括：在所述振 蕩電流中生成相對於所述基頻的諧波的情況下，檢測出所述供電區域中存在金屬。
[0034] 為實現上述目標，提供根據本發明的一種非接觸供電裝置，包括：初級線圈，其配 置在供電區域中，其中，在電子設備放置在所述供電區域中的情況下，對配置在所述供電區 域中的初級線圈進行勵磁以在所述電子設備中所設置的受電裝置的次級線圈中引起電磁 感應從而向所述電子設備供電；勵磁電路，用於生成具有單一基頻的正弦波的振蕩電流，並 且將所述振蕩電流供給至所述初級線圈以對所述初級線圈進行勵磁；諧波電平檢測電路， 用於檢測所述振蕩電流的相對於基頻成分的諧波成分以生成檢測信號；比較電路，用於將 所述檢測信號的信號電平與預先確定的基準值進行比較；以及處理電路，用於基於比較結 果來判斷所述供電區域中是否存在金屬，並且在判斷為所述供電區域中存在金屬的情況 下，驅動通知單元以發出表示檢測到金屬的通知。
[0035] 優選為，在以上結構中，所述諧波電平檢測電路包括：濾波器電路，用於從所述振 蕩電流中濾波比所述基頻高的頻率成分，並且生成濾波信號，以及放大電路，用於放大來自 所述濾波器電路的濾波信號以生成所述檢測信號。
[0036] 優選為，在以上結構中，所述諧波電平檢測電路包括高速傅立葉變換電路，所述高 速傅立葉變換電路用於從所述振蕩電流提取比所述基頻高的頻率成分以生成所述檢測信 號。
[0037] 優選為，在以上結構中，所述通知單元包括指示燈和蜂鳴器中的至少一個。
[0038] 本發明的效果
[0039] 本發明準確地對金屬和非金屬進行檢測。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0040] 圖1是完整地示出第一實施例的金屬檢測裝置的立體圖。
[0041] 圖2是示出第一實施例的金屬檢測裝置的檢測區域和配置在檢測區域中的金屬 檢測線圈的示意圖。
[0042] 圖3是第一實施例的金屬檢測裝置的電子模塊電路圖。
[0043] 圖4是完整地示出第二實施例的非接觸供電裝置和電子設備的立體圖。
[0044] 圖5是示出第二實施例的供電區域和配置在供電區域中的初級線圈和檢測線圈 的布局的示意圖。
[0045] 圖6是第二實施例的非接觸供電裝置和電子設備的電子模塊電路圖。
[0046] 圖7是第二實施例的非接觸供電裝置和全橋電路的電子電路圖。
[0047] 圖8是完整地示出第三實施例的非接觸供電裝置和電子設備的立體圖。
[0048] 圖9是示出第三實施例的供電區域和配置在供電區域中的初級線圈的布局的示 意圖。
[0049] 圖10是第三實施例的非接觸供電裝置和電子設備的電子模塊電路圖。
[0050] 圖11是示出第二實施例的另一示例的非接觸供電裝置的電子電路圖。
[0051] 圖12是示出第二實施例的另一示例的非接觸供電裝置的電子電路圖。
[0052] 圖13是完整地示出非接觸供電裝置的另一示例的立體圖。
[0053] 圖14是非接觸供電裝置和電子設備的另一示例的電子模塊電路圖。

【具體實施方式】
[0054] 第一實施例
[0055] 將要參考附圖描述根據本發明的第一實施例的金屬檢測裝置。
[0056] 如圖1中所示，金屬檢測裝置1包括四邊形的板狀的殼體2以及形成在殼體2的 上表面上並且要放置物體0B的平面安放面3。在安放面3中分割形成單個四邊形檢測區域 AR。金屬檢測裝置1以非接觸方式檢測放置在安放面3上的物體0B是金屬還是諸如合成 樹脂等的非金屬。
[0057] 如圖2中所示，被卷繞以具有與檢測區域AR的外形一致的四邊形形狀的金屬檢測 線圈Ls配置在殼體2中與檢測區域AR相對應的位置處。檢測區域AR的金屬檢測線圈Ls 與配置在殼體2中的振蕩電路10 (見圖3)連接。通過振蕩電路10勵磁檢測區域AR的金 屬檢測線圈Ls。金屬檢測線圈Ls被勵磁以檢測放置在檢測區域AR中的物體0B是金屬還 是非金屬。
[0058] 此外，電源開關6配置在安放面3上。金屬檢測裝置1在操作電源開關6的情況 下進行檢測。指示燈7也配置在安放面3上。指示燈7表示檢測結果。
[0059] 接著，將要描述金屬檢測裝置1的電子結構。
[0060] 如圖3中所示，金屬檢測裝置1包括振蕩電路10、諧波電平檢測電路11、比較電路 12以及處理電路13。
[0061] 在第一實施例中，振蕩電路10由考畢茲振蕩電路構成，並且金屬檢測線圈Ls也用 作構成振蕩電路10的組件之一。
[0062] 振蕩電路10包括雙極型電晶體Q1、金屬檢測線圈Ls、第一至第三電容器C1至C3 以及電阻器R。
[0063] 在雙極型電晶體Q1中，集電極端子與金屬檢測線圈Ls的一端連接，並且基極端子 經由包括第三電容器C3和電阻器R的並聯電路與直流電壓Vdd的正端子連接。此外，在雙 極型電晶體Q1中，發射極端子接地並且還經由第一電容器C1與金屬檢測線圈Ls的另一端 連接。第二電容器C2連接在雙極型電晶體Q1的集電極端子與發射極端子之間。
[0064] 金屬檢測線圈Ls的另一端與直流電壓Vdd的正端子連接。
[0065] 在將直流電壓Vdd施加至振蕩電路10的情況下，振蕩電路10振蕩。具有預先設 置的單一基頻的正弦波的振蕩電流It從雙極型電晶體Q1的集電極端子流至金屬檢測線圈 Ls並且使金屬檢測線圈Ls勵磁。由此，金屬檢測線圈Ls輻射具有單一基頻的正弦電磁波。 [0066] 詳細地，通過振蕩電路10的構成組件來預先設置通過振蕩電路10進行振蕩的單 一基頻。換言之，通過振蕩電路10的雙極型電晶體Q1、金屬檢測線圈Ls、第一至第三電容 器C1至C3以及電阻器R的電路常數來預先設置基頻。
[0067] 將基頻設置為使得在安放面3上放置非金屬物體0B的情況下，金屬檢測線圈Ls 與非金屬物體0B共振、即匹配（match)。
[0068] 因此，在非金屬物體0B放置在安放面3上並且通過振蕩電流It勵磁金屬檢測線 圈Ls的情況下，金屬檢測線圈Ls與物體0B匹配（match)。因此，不存在從非金屬物體0B 到金屬檢測線圈Ls的反射波。作為結果，流至金屬檢測線圈Ls的具有基頻的正弦波的振 蕩電流It不失真。即，具有基頻的正弦波的振蕩電流It不包含在基頻被幹擾的情況下將 導致振蕩電流It失真的基頻的諧波（二次諧波、三次諧波、……）成分。
[0069] 在檢測區域AR中未放置物體的情況下（在檢測區域AR中未放置非金屬物體0B 的情況下），金屬檢測線圈Ls不與物體0B空間耦合，並且不存在到金屬檢測線圈Ls的反射 波。作為結果，流至金屬檢測線圈Ls的振蕩電流It不失真，並且振蕩電流It不包含基頻 的諧波（二次諧波、三次諧波、……）成分。
[0070] 在金屬物體0B放置在安放面3上的情況下，金屬接收來自金屬檢測線圈Ls的具 有基頻的電磁波的磁能量，並且在金屬中生成渦流。伴隨金屬中所生成的渦流的磁通量的 影響產生幹擾基頻的噪聲。
[0071] 具體地，金屬的存在導致不匹配，並且從金屬檢測線圈Ls輻射的電磁波的能量的 一部分從金屬向金屬檢測線圈Ls反射。
[0072] 因此，振蕩電流It的基頻被幹擾，並且振蕩電流It失真並且包含基頻的諧波（二 次諧波、三次諧波、……）成分。
[0073] 諧波成分是基頻的整數倍的高次頻率（二次諧波、三次諧波、……）成分。
[0074] 諧波電平檢測電路11與雙極型電晶體Q1的集電極端子連接。振蕩電流It從雙 極型電晶體Q1的集電極端子被供給至諧波電平檢測電路11。諧波電平檢測電路11包括高 通濾波器電路11a和放大電路lib。
[0075] 振蕩電流It從雙極型電晶體Q1的集電極端子被供給至高通濾波器電路11a。高 通濾波器電路11a去除振蕩電流It中包含的基頻的電流成分，並且對振蕩電流It中包含 的基頻的諧波（二次諧波、三次諧波、……）的電流成分進行濾波以生成濾波信號SHF，並 且將此濾波信號SHF提供給放大電路lib。
[0076] 具體地，高通濾波器電路11a將包括基頻成分以外的諧波（二次諧波、三次諧 波、……）成分的濾波信號SHF提供給放大電路lib。
[0077] 詳細地，在安放面3上不存在物體的情況下，振蕩電流It的基頻不失真。因此，除 基頻成分以外，振蕩電流It不包含諧波成分，並且不向放大電路lib提供濾波信號SHF。
[0078] 以相同的方式，在安放面3上放置非金屬物體0B的情況下，振蕩電流It的基頻不 失真。因此，振蕩電流It不包含基頻成分以外的諧波成分，並且不向放大電路lib提供濾 波信號SHF。
[0079] 另一方面，在安放面3上放置金屬物體0B的情況下，振蕩電流It的基頻受到幹 擾，並且振蕩電流It失真並且包含基頻成分以外的諧波（二次諧波、三次諧波等）成分。因 此，高通濾波器電路11a向放大電路lib提供包括振蕩電流It的諧波成分（二次諧波、三 次諧波等）的濾波信號SHF。
[0080] 放大電路lib例如是反相放大電路和非反相放大電路等。在安放面3上放置金屬 物體0B的情況下，放大電路lib以預先設置的增益對包括諧波成分（二次諧波、三次諧波 等）的濾波信號SHF進行放大，並且將濾波信號SHF作為檢測電壓Vs提供給比較電路12。
[0081] 比較電路12包括由運算放大器形成的比較器電路12a和基準電壓生成電路12b。 在比較器電路12a中，將檢測電壓Vs從放大電路lib供給至一個輸入端子，並且將基準電 壓Vk從基準電壓生成電路12b供給至另一個輸入端子。
[0082] 基準電壓Vk是在安放面3上放置金屬物體0B的情況下比較器電路12a中能夠檢 測出檢測電壓Vs的電壓。基準電壓Vk基於實驗、試驗、計算等而預先設置。
[0083] 比較器電路12a將檢測電壓Vs與基準電壓Vk相比較。在檢測電壓Vs大於或者 等於基準電壓Vk的情況下，比較器電路12a向處理電路13提供具有高電平的表示檢測區 域AR中放置了金屬物體0B的判斷信號SGJ。與之相對，在檢測電壓Vs小於基準電壓Vk的 情況下，比較器電路12a向處理電路13提供具有低電平的表示檢測區域AR中未放置金屬 物體OB的判斷信號SGJ。
[0084] 處理電路13由微計算機構成。將判斷信號SGJ從比較器電路12a提供給處理電 路13。在將具有高電平的判斷信號SGJ提供給處理電路13的情況下，處理電路13以紅色 連續地點亮配置在安放面3上的指示燈7。這使得能夠從視覺上識別安放面3上放置的金 屬物體0B。
[0085] 相反地，在將具有低電平的判斷信號SGJ提供給處理電路13的情況下，處理電路 13以藍色連續地點亮指示燈7。這使得能夠從視覺上識別安放面3上放置的非金屬物體0B 或者安放面3上未放置物體。
[0086] 接著，現在將要描述金屬檢測裝置1的操作。
[0087] 在安放面3上不存在物體並且配置在安放面3上的電源開關6接通的情況下，將 直流電壓Vdd施加至振蕩電路10。這使振蕩電路10振蕩。然後，具有基頻的振蕩電流It 從雙極型電晶體Q1的集電極端子流向金屬檢測線圈Ls，由此勵磁金屬檢測線圈Ls。
[0088] 在安放面3上不存在物體的情況下，振蕩電流It的基頻不被幹擾，並且振蕩電流 It不包含基頻成分以外的諧波成分。因此，通過高通濾波器電路11a去除基頻成分的振蕩 電流It，並且不向放大電路lib提供濾波信號SHF。
[0089] 因此，放大電路lib向比較器電路12a供給低於基準電壓Vk的檢測電壓Vs。作為 結果，比較器電路12a將具有低電平的表示在檢測區域AR中未放置金屬物體0B的判斷信 號SGJ提供給處理電路13。然後，處理電路13響應於具有低電平的判斷信號SGJ而以藍色 連續地點亮指示燈7,以使得能夠在視覺上識別安放面3上不存在物體。
[0090] 接著，現在將要描述安放面3上放置非金屬物體0B的情況。
[0091] 在這種情況下，振蕩電流It的基頻不被幹擾，因此，如安放面3上不存在物體的情 況那樣，振蕩電流It不包含基頻成分以外的諧波成分。因此，通過高通濾波器電路11a去 除基頻成分的振蕩電流It，並且不向放大電路lib提供濾波信號SHF。
[0092] 因而，以相同的方式，處理電路13以藍色連續地點亮指示燈7,以使得能夠在視覺 上識別安放面3上放置的非金屬物體0B。
[0093] 接著，現在將要描述安放面3上放置金屬物體0B的情況。
[0094] 在這種情況下，振蕩電流It的基頻被幹擾，並且振蕩電流It失真並且包含基頻成 分以外的諧波成分（二次諧波、三次諧波等）。因此，高通濾波器電路11a將包括基頻成分 以外的諧波成分（二次諧波、三次諧波等）的濾波信號SHF提供給放大電路lib。具有大於 基準電壓Vk的電壓值的檢測電壓Vs從放大電路lib供給至比較器電路12a。比較器電路 12a將具有高電平的表示檢測區域AR中存在金屬物體0B的判斷信號SGJ提供給處理電路 13。處理電路13響應於具有高電平的判斷信號SGJ而以紅色連續地點亮指示燈7以使得 能夠在視覺上識別安放面3上放置的金屬物體0B。
[0095] 第一實施例具有以下效果。
[0096] (1)振蕩電路10以具有單一基頻的正弦波的振蕩電流It來勵磁金屬檢測線圈 Ls。金屬檢測線圈Ls輻射具有單一基頻的正弦電磁波。
[0097] 高通濾波器電路11a去除振蕩電流It的基頻成分並且對振蕩電流It的基頻的諧 波成分進行濾波。
[0098] 基於流至金屬檢測線圈Ls的當前振蕩電流It是否失真，來判斷安放面3上是否 放置了金屬物體OB。
[0099] 具體地，與基于振蕩電流It的振幅值是大還是小來判斷物體0B是由金屬還是非 金屬製成的現有技術相比，基于振蕩電流It的頻率成分來判斷物體0B由金屬還是非金屬 製成。因此，以高精度進行物體0B是由金屬還是非金屬製成的檢測。
[0100] (2)將指示燈7配置在安放面3上使得根據指示燈7的指示形態在視覺上識別關 於物體0B是由金屬還是非金屬製成的檢測結果。這使得能夠立刻判斷出物體0B由金屬還 是非金屬製成。
[0101] 第二實施例
[0102] 以下將要參考附圖描述根據本發明的第二實施例的非接觸供電裝置。第二實施例 的特徵在於將第一實施例的金屬檢測裝置應用於非接觸供電裝置。將要詳細描述該特徵， 並且為方便起見，與第一實施例相同的部分將以相同的附圖標記示出。
[0103] 圖4是完整地示出非接觸供電裝置（以下稱作供電裝置）21和以非接觸方式從供 電裝置21供給電力的電子設備（以下稱作設備）E的立體圖。
[0104] 供電裝置21包括四邊形的板狀的殼體22以及形成在殼體22的上表面上的平面 安放面23。設備E放置在安放面23上。在安放面23中分割形成單個四邊形供電區域ARz。
[0105] 如圖5中所示，被卷繞以具有與供電區域ARz的外形一致的四邊形形狀的初級線 圈L1配置在殼體22中與供電區域ARz相對應的位置處。初級線圈L1與配置在殼體22中 的供電單元電路34(見圖6)連接。通過供電單元電路34來勵磁初級線圈L1。
[0106] 初級線圈L1被勵磁，以檢測供電區域ARz中是否放置設備E並且在設備E中的次 級線圈L2中引起電磁感應，從而以非接觸方式向設備E供給電力。
[0107] 被卷繞以具有與初級線圈L1的外形一致的四邊形形狀的金屬檢測線圈Ls配置在 初級線圈L1的內測與供電區域ARz相對應的位置處。金屬檢測線圈Ls與配置在殼體22 中的振蕩電路10 (見圖6)連接。通過振蕩電路10勵磁供電區域ARz的金屬檢測線圈Ls。 金屬檢測線圈Ls被勵磁以檢測供電區域ARz中是否已放置了金屬物體0B。
[0108] 電源開關26也配置在安放面23上。非接觸供電裝置21能夠在操作電源開關26 的情況下以非接觸的方式供給電力。指示燈27也配置在安放面23上。指示燈27表示非 接觸供電裝置21的操作狀態。
[0109] 將要參考圖6描述供電裝置21和設備E的電子結構。
[0110] 設各 E
[0111] 首先，將要描述設備E。如圖6中所示，設備E包括用作接收來自供電裝置21的次 級電力的受電裝置的受電電路28以及負載Z。受電電路28包括整流電路28a和通信電路 28b。
[0112] 整流電路28a通過共振電容器Cx與次級線圈L2連接。在次級線圈L2中，由供電 裝置21的初級線圈L1的勵磁引起的電磁感應生成次級電力。整流電路28a將次級線圈L2 中生成的次級電力轉換為無紋波直流電壓。整流電路28a將直流電壓供給至設備E的負載 Z。
[0113] 使用通過次級線圈L2生成的次級電力來驅動負載Z。例如，設備E可以使用通過 整流電路28a轉換得到的直流電力來在安放面23上驅動負載Z。可選地，設備E可以使用 交流電力作為次級電力來在安放面23上驅動負載Z。設備E還可以使用整流電路28a轉換 得到的直流電源來對內置的可充電電池（二次電池）進行充電。
[0114] 通信電路28b將來自整流電路28a的直流電壓用作驅動源。通信電路28b生成設 備認證信號ID和勵磁請求信號RQ，並且通過次級線圈L2將這些信號發送至供電裝置21。 設備認證信號ID是表示允許對設備E供給來自供電裝置21的電力的認證信號。勵磁請求 信號RQ是請求供電裝置21供給電力的請求信號。
[0115] 例如，在用於驅動設備E中配置的負載Z的電源開關斷開的情況下，通信電路28b 不生成設備認證信號ID和勵磁請求信號RD。此外，如果設備E中配置有微計算機，則在微 計算機判斷為終止供電的情況下通信電路28b不生成設備認證信號ID和勵磁請求信號RQ。
[0116] 設備認證信號ID和勵磁請求信號RQ包括多個位並且被二值化（高電平/低電 平）。設備認證信號ID和勵磁請求信號RQ被供給至連接共振電容器Cx與整流電路28a的 受電線。流至次級線圈L2的次級電流的振幅基於提供至受電線的設備認證信號ID和勵磁 請求信號RQ而改變。
[0117] 從次級線圈L2輻射的磁通量的振幅根據次級電流的振幅的變化而變化。改變的 磁通量作為電磁感應傳播至初級線圈L1，由此改變流至初級線圈L1的初級電流的振幅。
[0118] 具體地，利用二值信號（設備認證信號ID和勵磁請求信號RQ)對在次級線圈L2 的端子之間流過的次級電流進行振幅調製。振幅調製後的次級電流的磁通量作為發送信號 被傳播至初級線圈L1。
[0119] 供電裝置21
[0120] 現在將要描述供電裝置21。如圖6中所示，供電裝置21包括電源電路31、系統控 制電路32、存儲各種類型的數據的非易失性存儲器33以及供電單元電路34。
[0121] 電源電路31包括整流電路和直流/直流轉換器。將商用電源從外部供給至電源 電路31。電源電路31在整流電路中對所供給的商用電源進行整流。電源電路31在直流/ 直流轉換器中將整流後的直流電壓轉換為期望的直流電壓Vdd，接著將直流電壓Vdd作為 驅動電源供給至系統控制電路32和非易失性存儲器33。電源電路31還將直流電壓Vdd作 為驅動電源供給至供電單元電路34。
[0122] 系統控制電路32包括微計算機，並且控制供電單元電路34。非易失性存儲器33 存儲系統控制電路32進行各種判斷處理操作的情況下所使用的各種類型的數據。
[0123] 如圖6中所示，供電單元電路34與系統控制電路32交換數據，並且由系統控制電 路32進行控制。
[0124] 供電單元電路34包括全橋電路41、驅動電路42、初級電流檢測電路43、信號提取 電路44和金屬檢測電路45。
[0125] 全橋電路41是已知的全橋電路。如圖7中所示，全橋電路41包括4個N溝道M0S 電晶體Qa、Qb、Qc和Qd。4個M0S電晶體Qa、Qb、Qc和Qd被分割為一對M0S電晶體Qa和 Qd以及一對M0S電晶體Qb和Qc，這兩對M0S電晶體通過位於其間的包括初級線圈L1和共 振電容器C的串聯電路橋接。通過交替地接通和斷開兩對M0S電晶體來勵磁初級線圈L1。
[0126] 從系統控制電路32向驅動電路42提供勵磁控制信號CT。驅動電路42生成分別 提供給4個M0S電晶體Qa、Qb、Qc和Qd的柵極端子的4個驅動信號PSa、PSb、PSc和PSd。
[0127] 在向設備E供給電力的情況下，驅動電路42基於來自系統控制電路32的勵磁控 制信號CT交替地接通和斷開（全橋操作）兩對M0S電晶體以生成用於勵磁初級線圈L1的 4個驅動信號PSa、PSb、PSc和PSd。
[0128] 驅動電路42將具有相同的脈衝波形的2個驅動信號PSa和PSd分別提供給第一 對的M0S電晶體Qa和Qd的兩個柵極端子。驅動電路42還將2個驅動信號PSb和PSc分 別提供給第二對的M0S電晶體Qb和Qc的兩個柵極端子，其中2個驅動信號PSb和PSc是 2個驅動信號PSa和PSd的互補信號並且具有相同的脈衝波形。
[0129] 因此，通過交替地接通和斷開（全橋操作）第一對M0S電晶體Qa和Qd與第二對 M0S電晶體Qb和Qc來勵磁初級線圈L1。
[0130] 在向設備E供給電力的情況下，驅動電路42基於來自系統控制電路32的勵磁控 制信號CT交替地接通和斷開（全橋操作）兩對M0S電晶體以生成用於勵磁初級線圈L1的 4個驅動信號PSa、PSb、PSc和PSd。
[0131] 在待機時，驅動電路42基於來自系統控制電路32的勵磁控制信號CT，生成4個驅 動信號PSa、PSb、PSc和PSd以勵磁初級線圈L1並將全橋電路41的操作從全橋操作改變為 半橋操作。
[0132] 在半橋操作中，在M0S電晶體Qd接通並且M0S電晶體Qc斷開的狀態下交替地接 通和斷開M0S電晶體Qa和M0S電晶體Qb。
[0133] 因此，驅動電路42將具有1?電平的驅動/[目號PSd提供給M0S電晶體Qd，並且將具 有低電平的驅動信號PSc提供給M0S電晶體Qc。驅動電路42生成具有互補關係的2個驅 動信號PSa和PSb，並且分別將這些信號提供給2個M0S電晶體Qa和Qb，以使得M0S晶體 管Qa和Qb交替地接通和斷開。
[0134] 在系統控制電路32向全橋電路41提供勵磁控制信號CT以進行全橋操作期間，驅 動電路42繼續提供4個驅動信號PSa、PSb、PSc和PSd。在這種情況下，全橋電路41連續 地勵磁初級線圈L1。
[0135] 此外，在系統控制電路32向全橋電路41提供勵磁控制信號CT以進行半橋操作期 間，驅動電路42間歇地僅在預定時間段提供4個驅動信號PSa、PSb、PSc和PSd。在這種情 況下，全橋電路41以恆定間隔間歇地勵磁初級線圈L1。
[0136] 在初級線圈L1的間歇勵磁中，代替能夠在設備E放置在安放面23上的情況下充 分驅動設備E的負載Z的次級電力，供給僅能夠驅動設備E的通信電路28b的次級電力。因 此，對設備E供給使得能夠以非接觸方式與供電裝置21通信的電力。
[0137] 初級電流檢測電路43配置在初級線圈L1的一個端子與全橋電路41之間，並且檢 測此刻流至初級線圈L1的初級電流。
[0138] 信號提取電路44與初級電流檢測電路43連接。在正勵磁初級線圈L1期間，初級 線圈L1此刻的初級電流從初級電流檢測電路43供給至信號提取電路44。因此，來自設備 E的次級線圈L2的振幅調製後的發送信號通過初級電流檢測電路43提供給信號提取電路 44。
[0139] 信號提取電路44從提供的發送信號中提取設備認證信號ID和勵磁請求信號RQ。 在從發送信號中提取出設備認證信號ID與勵磁請求信號RQ這兩個信號的情況下，信號提 取電路44向系統控制電路32提供許可信號EN。在僅提取出設備認證信號ID與勵磁請求 信號RQ中的一個或者在沒有提取出這兩個信號的情況下，信號提取電路44不向系統控制 電路32提供許可信號EN。
[0140] 以與第一實施例相同的方式，金屬檢測電路45包括振蕩電路10、諧波電平檢測電 路11和比較電路12。
[0141] 振蕩電路10由考畢茲振蕩電路構成，並且也使用金屬檢測線圈Ls作為構成振蕩 電路10的組件之一。如圖3中所示，以與第一實施例相同的方式，振蕩電路10包括雙極型 電晶體Q1、金屬檢測線圈Ls、第一至第三電容器C1至C3以及電阻器R。
[0142] 在將直流電壓Vdd施加至振蕩電路10的情況下，振蕩電路10振蕩。具有預先設 置的單一基頻的正弦波的振蕩電流It從雙極型電晶體Q1的集電極端子流至金屬檢測線圈 Ls。這使得勵磁金屬檢測線圈Ls。金屬檢測線圈Ls由此輻射具有單一基頻的正弦電磁波。
[0143] 詳細地，通過構成振蕩電路10的組件（即雙極型電晶體Q1、金屬檢測線圈Ls、第 一至第三電容器C1至C3以及電阻器R)的電路常數來預先設置振蕩電路10振蕩的單一基 頻。
[0144] 將第二實施例的基頻設置為使得在安放面23上放置設備E的情況下，金屬檢測線 圈Ls與設備E的次級線圈L2共振、即匹配（match)。
[0145] 因此，在設備E放置在安放面23上的情況下，振蕩電路10與設備E的次級線圈L2 匹配。因此，不存在從設備E到金屬檢測線圈Ls的反射波。作為結果，流至金屬檢測線圈 Ls的振蕩電流It不失真。因此，振蕩電流It的基頻不被幹擾，並且振蕩電流It不包含基 頻成分以外的諧波成分（二次諧波、三次諧波等）。
[0146] 在供電區域ARz中不放置物體的情況下（在供電區域ARz中不放置設備E的情況 下），金屬檢測線圈Ls不與設備E在空間上耦合，並且不存在到金屬檢測線圈Ls的反射波。 作為結果，流至金屬檢測線圈Ls的振蕩電流It的基頻不被幹擾，並且振蕩電流It因此不 包含基頻成分以外的諧波成分（二次諧波、三次諧波等）。
[0147] 在金屬物體0B放置在安放面3上的情況下，金屬接收來自金屬檢測線圈Ls的、具 有基頻的電磁波的磁能量，並且在金屬中生成渦流。伴隨金屬中生成的渦流的磁通量的影 響產生幹擾基頻的噪聲。
[0148] 這樣，金屬的存在導致不匹配，並且從金屬檢測線圈Ls輻射的電磁波的能量的一 部分從金屬向金屬檢測線圈Ls反射。
[0149] 因此，振蕩電流It的基頻被幹擾，並且振蕩電流It失真並且包含基頻成分以外的 諧波成分（二次諧波、三次諧波等）。
[0150] 如圖3中所示，諧波電平檢測電路11包括高通濾波器電路11a和放大電路lib。 高通濾波器電路11a與雙極型電晶體Q1的集電極端子連接。來自雙極型電晶體Q1的集電 極端子的振蕩電流It被供給至高通濾波器電路11a。
[0151] 高通濾波器電路11a從振蕩電流It中去除基頻的電流成分，並且對振蕩電流It 中所包含的基頻的諧波的電流成分進行濾波以生成濾波信號SHF，並且將濾波信號SHF提 供至放大電路lib。
[0152] 這樣，高通濾波器電路11a將包括基頻成分以外的諧波成分的濾波信號SHF提供 至放大電路lib。
[0153] 詳細地，在安放面23上不存在物體的情況下，振蕩電流It的基頻不被幹擾。因此， 振蕩電流It不包含基頻成分以外的諧波成分。因此，不向放大電路1 lb提供濾波信號SHF。
[0154] 以相同的方式，在安放面23上放置設備E的情況下，振蕩電流It的基頻不被幹 擾。因此，振蕩電流It不包含基頻成分以外的諧波成分。因此，不向放大電路lib提供濾 波信號SHF。
[0155] 另一方面，在安放面23上放置金屬物體0B的情況下，振蕩電流It的基頻被幹擾， 並且振蕩電流It失真並且包含基頻成分以外的諧波成分。因此，高通濾波器電路11a將包 括振蕩電流It的諧波成分的濾波信號SHF提供給放大電路lib。
[0156] 放大電路lib以預先設置的增益對濾波信號SHF進行放大，並且將濾波信號SHF 作為檢測電壓Vs提供給比較電路12的比較器電路12a(見圖3)。
[0157] 在比較器電路12a中，將檢測電壓Vs從放大電路lib供給至一個輸入端子，並且 將基準電壓Vk從基準電壓生成電路12b (見圖3)供給至另一個輸入端子。
[0158] 基準電壓Vk是在安放面3上放置金屬物體0B的情況下比較器電路12a中能夠檢 測到檢測電壓Vs的電壓。基準電壓Vk基於實驗、試驗、計算等預先設置。
[0159] 比較器電路12a將檢測電壓Vs與基準電壓Vk進行比較。在檢測電壓Vs大於或 者等於基準電壓Vk的情況下，比較電路12向系統控制電路32提供具有商電平的表不供電 區域ARz中放置了金屬物體0B的判斷信號SGJ。與之相對，在檢測電壓Vs小於基準電壓 Vk的情況下，比較電路12向系統控制電路32提供具有低電平的表示供電區域ARz中未放 置非金屬物體0B的判斷信號SGJ。
[0160] 判斷信號SGJ從比較電路12提供至系統控制電路32。在具有高電平的判斷信號 SGJ提供至系統控制電路32的情況下，系統控制電路32生成勵磁控制信號CT以使得不勵 磁初級線圈L1並且以紅色連續地點亮配置在安放面23上的指示燈27。這使得能夠從視覺 上識別出安放面23上放置了金屬物體0B並且未勵磁初級線圈L1。
[0161] 相反地，在具有低電平的判斷信號SGJ從比較電路12提供至系統控制電路32並 且從信號提取電路44提供許可信號EN的情況下，系統控制電路32生成勵磁控制信號CT 以連續地勵磁初級線圈L1並且向設備E供給電力。系統控制電路32還以藍色連續地點亮 配置在安放面23上的指示燈27。這使得能夠從視覺上識別出正向放置在安放面23上的設 備E供給電力。
[0162] 在具有低電平的判斷信號SGJ從比較電路12提供至系統控制電路32並且未從信 號提取電路44提供許可信號EN的情況下，系統控制電路32生成勵磁控制信號CT以間歇 地勵磁初級線圈L1。系統控制電路32還以藍色間歇地點亮配置在安放面23上的指示燈 27。這使得能夠從視覺上識別出非接觸供電裝置21處於待機中。
[0163] 現在將要描述非接觸供電裝置21的操作。
[0164] 在將配置在安放面23上的電源開關26接通並且將直流電壓Vdd施加至金屬檢測 電路45的振蕩電路10的情況下，振蕩電路10振蕩。具有基頻的振蕩電流It從雙極型晶 體管Q1的集電極端子流至金屬檢測線圈Ls。這使得勵磁金屬檢測線圈Ls。以與第一實施 例相同的方式，金屬檢測電路45檢測放置在供電區域ARz中的物體0B是金屬還是非金屬， 並且將檢測結果提供給系統控制電路32。
[0165] 在放置在安放面23上的物體0B是金屬的情況下，金屬檢測電路45 (比較電路12) 向系統控制電路32提供具有高電平的判斷信號SGJ。系統控制電路32響應於具有高電平 的判斷信號SGJ生成勵磁控制信號CT以使得不勵磁初級線圈L1。因此，初級線圈L1未被 勵磁。系統控制電路32還連續地以紅色點亮配置在安放面23上的指示燈27。
[0166] 另一方面，在安放面23上未放置金屬物體0B的情況下，金屬檢測電路45(比較電 路12)向系統控制電路32提供具有低電平的判斷信號SGJ。系統控制電路32響應於具有 低電平的判斷信號SGJ生成勵磁控制信號CT以間歇地勵磁初級線圈L1。這使得間歇地勵 磁初級線圈L1。然後，系統控制電路32以藍色間歇地點亮配置在安放面23上的指示燈27。 這使得能夠從視覺上識別出非接觸供電裝置21處於待機中。
[0167] 在從信號提取電路44提供許可信號EN的情況下，系統控制電路32判斷為供電區 域ARz中放置了請求供電的設備E。系統控制電路32生成勵磁控制信號CT以連續地勵磁 初級線圈L1，並且連續地勵磁初級線圈L1以向設備E供電。系統控制電路32還以藍色連 續地點亮配置在安放面23上的指示燈27。
[0168] 除第一實施例的效果以外，第二實施例具有以下效果。
[0169] (1)金屬檢測電路45基于振蕩電流It的失真（振蕩電流It的諧波成分）來檢測 金屬物體0B。在通過金屬檢測電路45檢測到金屬物體0B的情況下，系統控制電路32停止 對設備E的供電。這防止了放置在供電區域ARz中的金屬物體0B的感應加熱。
[0170] 第三實施例
[0171] 現在將要參考附圖描述本發明的第三實施例的非接觸供電裝置。第三實施例的特 徵在於將第二實施例的供電裝置21的初級線圈L1和金屬檢測線圈Ls -體化。詳細地，第 三實施例的供電裝置21的特徵在於初級線圈L1還用作金屬檢測線圈Ls，並且省略了第二 實施例的圖5中示出的金屬檢測線圈Ls。將要詳細描述該特徵，並且為方便起見與第一實 施例和第二實施例相同的部分以相同的附圖標記示出。
[0172] 如圖8中所示，供電裝置21包括四邊形的板狀的殼體22以及形成在殼體22的上 表面上的平面安放面23。設備E放置在安放面23上。在安放面23中分割形成一個四邊形 供電區域ARz。
[0173] 如圖9中所示，根據供電區域ARz的外形被卷繞為四邊形形狀的初級線圈L1配置 在殼體22中與供電區域ARz相對應的位置處。初級線圈L1與配置在殼體22中的E級放 大電路50 (見圖10)連接。通過E級放大電路50來勵磁初級線圈L1。
[0174] 電源開關26配置在安放面23上。在操作電源開關26的情況下以非接觸的方式 向供電裝置21供給電力。指示燈27配置在安放面23上。通過指示燈27來表示供電裝置 21的操作狀態。此外，在安放面23上配置有蜂鳴器Bz。驅動蜂鳴器Bz以通知供電裝置21 的操作狀態。
[0175] 圖10示出說明本實施例中供電裝置21的電子結構的電子電路。
[0176] 處理電路13與E級放大電路50連接。處理電路13向E級放大電路50提供時鐘 信號CLK。E級放大電路50基於時鐘信號CLK生成具有預先設置的單一基頻的正弦波的振 蕩電流It，並且將振蕩電流It發送至初級線圈L1。
[0177] E級放大電路50是已知的放大電路，並且包括N溝道M0S電晶體Q10、第四電容器 C4和第五電容器C5、第一電感線圈Lxl和第二電感線圈Lx2以及匹配電路51。
[0178] 在M0S電晶體Q10中，漏極端子通過第一電感線圈Lxl與直流電壓Vdd的正端子 連接，源極端子接地，並且柵極端子與處理電路13連接。時鐘信號CLK從處理電路13提供 至M0S電晶體Q10的柵極端子。第四電容器C4連接在漏極端子與源極端子之間。此外， M0S電晶體Q10的漏極端子經由第五電容器C5、第二電感線圈Lx2和匹配電路51與初級線 圈L1的一端連接。初級線圈L1的另一端接地。
[0179] M0S電晶體Q10響應於來自處理電路13的時鐘信號CLK而接通和斷開。第四電 容器C4和第五電容器C5由此重複充電和放電，並且通過第一電感線圈Lxl和第二電感線 圈Lx2控制流至初級線圈L1的電流。將具有單一基頻的正弦初級電流（振蕩電流It)供 給至初級線圈L1。初級線圈L1通過具有單一基頻的正弦初級電流（振蕩電流It)勵磁，並 且輻射具有單一基頻的正弦電磁波。這在設備E的次級線圈L2中引起電磁感應並且生成 次級電力。
[0180] 根據處理電路13的時鐘信號CLK的周期來確定勵磁初級線圈L1的正弦波的振蕩 電流It的基頻。
[0181] 在第三實施例中，預先設置基頻以使得在安放面23上放置設備E的情況下，初級 線圈L1與設備E的次級線圈L2共振、即匹配（match)。
[0182] 因此，在安放面23上放置設備E的情況下，初級線圈L1與設備E的次級線圈L2 匹配。由此，不存在從設備E到初級線圈L1的反射波。作為結果，流至初級線圈L1的振蕩 電流It不失真。即，振蕩電流It不包含由振蕩電流It的基頻被幹擾而產生的除基頻成分 以外的諧波成分（二次諧波、三次諧波等）。因此，以高效率供電。
[0183] 在供電區域ARz中未放置物體的情況下（供電區域ARz中未放置設備E的情況 下），初級線圈L1不與物體0B空間耦合併且不存在向著初級線圈L1的反射波。作為結果， 流至初級線圈L1的振蕩電流It的基頻不被幹擾。因此，振蕩電流It不包含基頻成分以外 的諧波成分（二次諧波、三次諧波等）。
[0184] 在安放面3上放置金屬物體0B的情況下，金屬接收來自初級線圈L1的具有基頻 的電磁波的磁能量，並且在金屬中生成渦流。伴隨金屬中生成的渦流的磁通量的影響產生 幹擾基頻的噪聲。
[0185] 具體地，金屬的存在導致不匹配，並且從初級線圈L1輻射的電磁波的能量的一部 分從金屬向金屬檢測線圈Ls反射。
[0186] 因此，流至初級線圈L1的振蕩電流It的基頻被幹擾，並且振蕩電流It失真並且 包含基頻成分以外的諧波成分（二次諧波、三次諧波等）。
[0187] 諧波電平檢測電路11與初級線圈L1的一端連接。流至初級線圈L1的振蕩電流 It被供給至諧波電平檢測電路11。
[0188] 諧波電平檢測電路11包括高通濾波器電路1 la和放大電路1 lb。
[0189] 高通濾波器電路11a去除振蕩電流It中包含的基頻的電流成分，並且對振蕩電流 It中包含的基頻的諧波的電流成分進行濾波以生成濾波信號SHF，並且將濾波信號SHF提 供給放大電路lib。
[0190] 高通濾波器電路11a將包括基頻成分以外的諧波成分的濾波信號SHF提供給放大 電路lib。
[0191] 詳細地，在安放面23上不存在物體的情況下，振蕩電流It的基頻不被幹擾，並且 振蕩電流It不包含基頻成分以外的諧波成分。因此，不向放大電路1 lb提供濾波信號SHF。
[0192] 以相同的方式，在安放面23上放置設備E的情況下，振蕩電流It的基頻不被幹 擾，並且振蕩電流It不包含基頻成分以外的諧波成分。因此，不向放大電路lib提供濾波 信號SHF。
[0193] 另一方面，在安放面23上放置金屬物體0B的情況下，振蕩電流It的基頻被幹擾。 因此，振蕩電流It包含基頻成分以外的諧波成分，並且包括諧波成分的濾波信號SHF被提 供至放大電路lib。
[0194] 放大電路lib以預先規定的增益對濾波信號SHF進行放大，並且將濾波信號SHF 作為檢測電壓Vs提供至比較電路12的比較器電路12a。
[0195] 在比較器電路12a中，檢測電壓Vs從放大電路lib供給至一個輸入端子，並且基 準電壓Vk從基準電壓生成電路12b供給至另一個輸入端子。
[0196] 基準電壓Vk是在安放面3上放置金屬物體0B的情況下能夠檢測到檢測電壓Vs 的電壓。基準電壓Vk基於實驗、試驗、計算等預先設置。
[0197] 比較器電路12a將檢測電壓Vs與基準電壓Vk進行比較。在檢測電壓Vs大於或 者等於基準電壓Vk的情況下，比較電路12向處理電路13提供具有高電平的表示供電區域 ARz中放置了金屬物體0B的判斷信號SGJ。與之相對，在檢測電壓Vs小於基準電壓Vk的 情況下，比較電路12向處理電路13提供具有低電平的表示供電區域ARz中放置了非金屬 物體0B的判斷信號SGJ。
[0198] 在具有高電平的判斷信號SGJ從比較電路12提供至處理電路13的情況下，處理 電路13判斷為安放面23上放置了金屬物體0B，並且以紅色連續地點亮配置在安放面23上 的指示燈27並且驅動蜂鳴器Bz。這使得能夠從視覺上識別並且通過蜂鳴器Bz的聲音從聽 覺上識別安放面23上放置的金屬物體0B。
[0199] 相反地，在具有低電平的判斷信號SGJ從比較電路12提供至處理電路13的情況 下，判斷為安放面23上未放置金屬物體0B，並且以藍色連續地點亮配置在安放面23上的指 示燈27。在這種情況下處理電路13不使用蜂鳴器Bz產生聲音。這使得存在這樣的情況： 從視覺上識別並且通過無聲的蜂鳴器Bz從聽覺上識別安放面23上未放置金屬物體0B。
[0200] 現在將要描述供電裝置21的操作。
[0201] 在安放面23上配置的電源開關26接通的情況下，直流電壓Vdd施加至E級放大 電路50,並且處理電路13向E級放大電路50提供時鐘信號CLK。E級放大電路50響應於 時鐘信號CLK將具有基頻的振蕩電流It發送至初級線圈L1。這使得勵磁初級線圈L1。
[0202] 在安放面23上未放置金屬物體0B的情況下，比較電路12向處理電路13提供具 有低電平的判斷信號SGJ。處理電路13響應於具有低電平的判斷信號SGJ以藍色連續地點 亮配置在安放面23上的指示燈27。在這種情況下，處理電路13不使用蜂鳴器Bz產生聲 音。
[0203] 因此，能夠識別出在安放面23上未放置金屬物體0B，並且能夠判斷出安放面23上 可以放置設備E並且對其供電。因此，從視覺上識別出以藍色連續點亮的指示燈27,在安放 面23上放置設備E，並且對設備E供電。
[0204] 在這種情況下，由於初級線圈L1與設備E的次級線圈L2匹配，因此不存在向著初 級線圈L1的反射波，以藍色連續點亮指示燈27並且蜂鳴器Bz不產生聲音。
[0205] 另一方面，在安放面23上放置金屬物體0B的情況下，比較電路12將具有高電平 的判斷信號SGJ提供給處理電路13。處理電路13響應於具有高電平的判斷信號SGJ以紅 色連續地點亮指示燈27並且使用蜂鳴器Bz產生聲音。
[0206] 這使得能夠識別出安放面23上的金屬物體0B。在從安放面23移除金屬物體0B 的情況下，處理電路13以藍色連續地點亮指示燈27,並且停止使用蜂鳴器Bz產生聲音。
[0207] 在識別出蜂鳴器聲音已停止並且從視覺上識別出以藍色連續點亮指示燈27的情 況下，在安放面23上放置設備E並且對設備E供給電力。
[0208] 在對安放面23上的設備E供給電力期間、金屬物體0B放置在安放面23上的情況 下，處理電路13以紅色點亮指示燈27並且使用蜂鳴器Bz產生聲音。這使得在供電期間識 別出安放面23上的金屬物體0B。接著從安放面23移除金屬物體0B。在移除了金屬物體 0B的情況下，處理電路13以藍色連續地點亮指示燈27並且停止蜂鳴器聲音。
[0209] 在識別出蜂鳴器聲音已停止並且從視覺上識別出指示燈27以藍色連續地點亮的 情況下，在安放面23上放置設備E並且正常地重新開始設備E的供電。
[0210] 除第一實施例和第二實施例的效果以外，第三實施例具有以下效果。
[0211] 初級線圈L1還用作金屬檢測線圈Ls。這使得能夠使電路規模小型化並且簡化整 個裝置的結構。
[0212] 可以對實施例作如下修改。
[0213] 在第一和第二實施例中，振蕩電路10通過考畢茲振蕩電路來實現。例如，振蕩電 路還可以通過諸如哈特利振蕩電路、鉗位振蕩電路、全橋電路、電壓控制振蕩器（VC0)等的 能夠振湯具有單一基頻的正弦波的振湯電路來實現。
[0214] 在第一至第三實施例中，高通濾波器電路11a對基頻的諧波（二次諧波、三次諧波 等）的所有電流成分進行濾波以生成濾波信號SHF。例如，高通濾波器電路可以僅對二次諧 波的諧波進行濾波以作為濾波信號SHF或者可以對二次諧波和三次諧波進行濾波以作為 濾波信號SHF。
[0215] 在第一至第三實施例中，諧波電平檢測電路11通過高通濾波器電路11a和放大電 路lib來實現。諧波電平檢測電路11可以利用高速傅立葉變換電路（FFT電路）來實現。 在這種情況下，高速傅立葉變換電路從振蕩電流It提取諧波成分，並且將表示提取出的諧 波成分的檢測電平的檢測信號提供至比較電路。比較電路將諧波成分的檢測電平與預先規 定的基準值進行比較。
[0216] 在檢測電平大於基準值的情況下，處理電路13和系統控制電路32判斷為檢測區 域AR或者供電區域ARz中放置了金屬物體0B，並且可以進行如第一至第三實施例中的金屬 檢測。
[0217] 在第一和第二實施例中，假定振蕩電路10將具有單一基頻的正弦波的振蕩電流 It發送至金屬檢測線圈Ls。
[0218] 然而，在振蕩電路10難以將嚴格具有單一基頻的正弦波的振蕩電流It發送至金 屬檢測線圈Ls的情況下，振蕩電流It包含諧波（以下稱作初始諧波）成分。
[0219] 在這種情況下，需要考慮如下方法，其中在該方法中，在具有單一基頻的正弦波的 振蕩電流It包含諧波的前提下，振蕩電路10基於來自金屬的反射波來檢測振蕩電流It的 諧波中的變化。
[0220] 即，如上所述，在振蕩電流It中，基於來自金屬的反射波生成單一基頻的諧波成 分（其稱作N次諧波。例如，二次諧波、三次諧波等）。
[0221] 此外，在振蕩電流It中，基於由於金屬的存在或者不存在而引起的反射，生成初 始諧波的諧波成分（其稱作Μ次諧波。例如，二次諧波、三次諧波等）。
[0222] 諧波電平檢測電路11需要包括帶通濾波器電路作為用於對N次諧波的諧波成分 或者N次諧波的諧波成分與Μ次諧波的諧波成分（N，Μ = 2, 3, 4,…）的合成成分進行濾波 的濾波器電路。
[0223] 通過試驗、仿真等預先獲取Ν次諧波的諧波成分與Μ次諧波的諧波成分（Ν，Μ = 2, 3, 4，···）的合成成分。
[0224] 存在金屬的情況下的二次諧波成分的信號相對於不存在金屬的情況下的二次諧 波成分的信號增大或者減小。在這種情況下，由於來自放大電路lib的檢測電壓Vs小於 或者等於基準電壓Vk，因此比較器電路12a生成具有低電平的判斷信號SGJ並且處理電路 13 (系統控制電路32)判斷為存在金屬。
[0225] 明顯的是，即使在將具有單一基頻的正弦波的振蕩電流It發送至初級線圈L1的 情況下，上述內容也可以適用於第三實施例的E級放大電路50。
[0226] 在第二實施例中，振蕩電路10由第一實施例的圖3中的電路構成。在電源開關26 接通並且直流電壓Vdd施加至振蕩電路10的情況下，振蕩電路10振蕩。即，在電源開關26 接通並且直流電壓Vdd施加至振蕩電路10的情況下，金屬檢測的時序開始。
[0227] 可以在（1)從檢測到設備E的放置起直到開始對設備E供給電力為止的期間、（2) 對設備E的供電期間、以及⑶供電中短時間暫停供電期間的任一時刻進行金屬檢測。
[0228] 在這種情況下，如圖11和12中所示，在施加直流電壓Vdd的時刻、通過來自系統 控制電路32的命令信號CT1和CT2對振蕩電路10進行控制。
[0229] 在圖11中，N溝道M0S電晶體Q11連接在由電阻器R和第三電容器C3形成的並 聯電路與直流電壓Vdd的正端子之間。系統控制電路32向M0S電晶體Q11的柵極提供具 有高電平的命令信號CT1，並且在（1)至（3)中的時刻之一使振蕩電路10振蕩以進行金屬 檢測。
[0230] 在圖12中，N溝道M0S電晶體Q12連接在雙極型電晶體Q1的發射極端子與地之 間。系統控制電路32向M0S電晶體Q12的柵極提供具有高電平的命令信號CT2,並且在以 上的時刻之一使振蕩電路10振蕩，從而以相同方式進行金屬檢測。
[0231] 在第二實施例中，獨立地配置金屬檢測線圈Ls，但是金屬檢測線圈Ls也可以省略 以及兼用作初級線圈L1。在這種情況下，可以使用全橋電路41來替代金屬檢測電路45的 振蕩電路10,並且將來自初級電流檢測電路43的初級電流的相對檢測信號作為振蕩電流 It提供給諧波電平檢測電路11。因此，能夠使非接觸供電裝置21的電路規模小型化。
[0232] 第二實施例包括單個供電區域ARz，並且在單個供電區域ARz中包括單個初級線 圈L1和單個金屬檢測線圈Ls。
[0233] 如圖13中所示，可以在非接觸供電裝置21的安放面23上形成多個供電區域ARz。 在各供電區域ARz中可以配置初級線圈L1和金屬檢測線圈Ls。換言之，第二實施例可以應 用於無論設備E放置在哪個供電區域ARz中都能夠對設備E供電的非接觸供電裝置21、或 者所謂自由布局的非接觸供電裝置21。
[0234] 在圖13中示出的非接觸供電裝置21中，單個系統控制電路32控制所有供電單元 電路34。然而，可以針對多個供電單元電路34分別使用多個系統控制電路32。
[0235] 如圖14中所示，這樣的自由布局的非接觸供電裝置21能夠實現配置在多個供電 區域ARz中並且通過相同的系統控制電路32控制的多個供電單元電路34的低成本以及小 型化。
[0236] 即使在這樣的自由布局的非接觸供電裝置21中，如圖11和12中所示，振蕩電路 10也可以使用來自系統控制電路32的命令信號CT1和CT2來控制金屬檢測時刻。
[0237] 在第一和第二實施例中，將指示燈7、27用作通知單元。然而，代替地，可以使用蜂 鳴器。在這種情況下，蜂鳴器的音調可以根據是否存在金屬而改變。
[0238] 在第三實施例中，將指示燈27和蜂鳴器Bz用作通知單元。作為替代，可以只使用 其中之一作為通知單元。
【權利要求】
1. 一種用於對配置在金屬檢測區域中的金屬檢測線圈進行勵磁以使用從所述金屬檢 測線圈輻射的電磁波來檢測所述金屬檢測區域中是否存在金屬的方法，所述方法包括以下 步驟： 利用具有單一基頻的正弦波的振蕩電流來對所述金屬檢測線圈進行勵磁以從所述金 屬檢測線圈輻射電磁波；以及 根據流至所述金屬檢測線圈的所述振蕩電流中的所述基頻的變化來檢測所述金屬檢 測區域中是否存在金屬。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中，檢測所述金屬檢測區域中是否存在金屬的步驟 包括：在所述振蕩電流中生成相對於所述基頻的諧波的情況下，檢測出所述金屬檢測區域 中存在金屬。
3. -種金屬檢測裝置，包括： 金屬檢測線圈，其配置在金屬檢測區域中，其中，對所述金屬檢測線圈進行勵磁，並且 使用從所述金屬檢測線圈輻射的電磁波來檢測所述金屬檢測區域中是否存在金屬； 振蕩電路，用於生成具有單一基頻的正弦波的振蕩電流，並且將所述振蕩電流供給至 所述金屬檢測線圈以對所述金屬檢測線圈進行勵磁； 諧波電平檢測電路，用於檢測所述振蕩電流的相對於基頻成分的諧波成分，並且生成 檢測信號； 比較電路，用於將所述檢測信號的信號電平與預先確定的基準值進行比較；以及 處理電路，用於基於比較結果來判斷所述金屬檢測區域中是否存在金屬，並且在判斷 為所述金屬檢測區域中存在金屬的情況下，驅動通知單元以發出表示檢測到金屬的通知。
4. 根據權利要求3所述的金屬檢測裝置，其中，所述諧波電平檢測電路包括： 濾波器電路，用於從所述振蕩電流中濾波比所述基頻高的頻率成分，並且生成濾波信 號，以及 放大電路，用於放大來自所述濾波器電路的濾波信號以生成所述檢測信號。
5. 根據權利要求3所述的金屬檢測裝置，其中，所述諧波電平檢測電路包括高速傅立 葉變換電路，所述1?速傅立葉變換電路用於從所述振蕩電流中提取比所述基頻1?的頻率成 分以生成所述檢測信號。
6. 根據權利要求3至5中任何一項所述的金屬檢測裝置，其中，所述通知單元包括指示 燈。
7. -種使用非接觸供電裝置的金屬檢測方法，其中，所述非接觸供電裝置包括配置在 供電區域中的初級線圈，在電子設備放置在所述供電區域中的情況下，所述非接觸供電裝 置對配置在所述供電區域中的所述初級線圈進行勵磁以在所述電子設備中所設置的受電 裝置的次級線圈中引起電磁感應從而向所述電子設備供電，以及所述非接觸供電裝置包括 配置在所述供電區域中的金屬檢測線圈，所述金屬檢測方法包括以下步驟： 利用具有單一基頻的正弦波的振蕩電流來對所述金屬檢測線圈進行勵磁以從所述金 屬檢測線圈輻射電磁波；以及 根據流至所述金屬檢測線圈的所述振蕩電流中的基頻的變化來檢測所述供電區域中 是否存在金屬。
8. 根據權利要求7所述的使用非接觸供電裝置的金屬檢測方法，其中，檢測所述供電 區域中是否存在金屬的步驟包括：在所述振蕩電流中生成相對於所述基頻的諧波的情況 下，檢測出所述供電區域中存在金屬。
9. 一種非接觸供電裝置，包括： 初級線圈，其配置在供電區域中，其中，在電子設備放置在所述供電區域中的情況下， 對配置在所述供電區域中的初級線圈進行勵磁以在所述電子設備中所設置的受電裝置的 次級線圈中引起電磁感應從而向所述電子設備供電； 金屬檢測線圈，其配置在所述供電區域中； 振蕩電路，用於生成具有單一基頻的正弦波的振蕩電流，並且將所述振蕩電流供給至 所述金屬檢測線圈以對所述金屬檢測線圈進行勵磁； 諧波電平檢測電路，用於檢測所述振蕩電流的相對於基頻成分的諧波成分以生成檢測 信號； 比較電路，用於將所述檢測信號的信號電平與預先確定的基準值進行比較；以及 控制電路，用於基於比較結果來判斷所述供電區域中是否存在金屬，並且在判斷為所 述供電區域中存在金屬的情況下，使所述振蕩電路停止所述金屬檢測線圈的勵磁。
10. 根據權利要求9所述的非接觸供電裝置，其中，所述諧波電平檢測電路包括： 濾波器電路，用於從所述振蕩電流中濾波比所述基頻高的頻率成分，並且生成濾波信 號，以及 放大電路，用於放大來自所述濾波器電路的濾波信號以生成所述檢測信號。
11. 根據權利要求9所述的非接觸供電裝置，其中，所述諧波電平檢測電路包括高速傅 立葉變換電路，所述高速傅立葉變換電路用於從所述振蕩電流提取比所述基頻高的頻率成 分以生成所述檢測信號。
12. 根據權利要求9至11中任何一項所述的非接觸供電裝置，其中， 所述供電區域是分割形成的多個供電區域其中之一， 所述初級線圈是分別配置在所述多個供電區域中的多個初級線圈其中之一， 所述金屬檢測線圈是分別配置在所述多個供電區域中的多個金屬檢測線圈其中之一， 所述振蕩電路是分別配置在所述多個供電區域中的多個振蕩電路其中之一， 所述諧波電平檢測電路是分別配置在所述多個供電區域中的多個諧波電平檢測電路 其中之一， 所述比較電路是分別配置在所述多個供電區域中的多個比較電路其中之一， 所述非接觸供電裝置包括分別配置在所述多個供電區域中的多個金屬檢測電路，以及 所述多個金屬檢測電路各自包括所述振蕩電路、所述諧波電平檢測電路和所述比較電 路，並且所述多個金屬檢測電路各自通過所述控制電路來進行控制。
13. 根據權利要求9至12中任何一項所述的非接觸供電裝置，其中，還包括通知單元， 所述通知單元用於通知所述供電區域中是否存在金屬， 其中，所述控制電路基於所述比較電路的比較結果來驅動所述通知單元。
14. 根據權利要求13所述的非接觸供電裝置，其中，所述通知單元包括指示燈。
15. -種使用非接觸供電裝置的金屬檢測方法，其中，所述非接觸供電裝置包括配置在 供電區域中的初級線圈，在電子設備放置在所述供電區域中的情況下，所述非接觸供電裝 置對配置在所述供電區域中的初級線圈進行勵磁並且在所述電子設備中所設置的受電裝 置的次級線圈中引起電磁感應以向所述電子設備供電，所述金屬檢測方法包括以下步驟： 利用具有單一基頻的正弦波的振蕩電流來對所述初級線圈進行勵磁以從所述初級線 圈輻射電磁波；以及 根據流至所述初級線圈的所述振蕩電流中的基頻的變化來檢測所述供電區域中是否 存在金屬。
16. 根據權利要求15所述的使用非接觸供電裝置的金屬檢測方法，其中，檢測所述供 電區域中是否存在金屬的步驟包括：在所述振蕩電流中生成相對於所述基頻的諧波的情況 下，檢測出所述供電區域中存在金屬。
17. -種非接觸供電裝置，包括： 初級線圈，其配置在供電區域中，其中，在電子設備放置在所述供電區域中的情況下， 對配置在所述供電區域中的初級線圈進行勵磁以在所述電子設備中所設置的受電裝置的 次級線圈中引起電磁感應從而向所述電子設備供電； 勵磁電路，用於生成具有單一基頻的正弦波的振蕩電流，並且將所述振蕩電流供給至 所述初級線圈以對所述初級線圈進行勵磁； 諧波電平檢測電路，用於檢測所述振蕩電流的相對於基頻成分的諧波成分以生成檢測 信號； 比較電路，用於將所述檢測信號的信號電平與預先確定的基準值進行比較；以及 處理電路，用於基於比較結果來判斷所述供電區域中是否存在金屬，並且在判斷為所 述供電區域中存在金屬的情況下，驅動通知單元以發出表示檢測到金屬的通知。
18. 根據權利要求17所述的非接觸供電裝置，其中，所述諧波電平檢測電路包括： 濾波器電路，用於從所述振蕩電流中濾波比所述基頻高的頻率成分，並且生成濾波信 號，以及 放大電路，用於放大來自所述濾波器電路的濾波信號以生成所述檢測信號。
19. 根據權利要求17所述的非接觸供電裝置，其中，所述諧波電平檢測電路包括高速 傅立葉變換電路，所述高速傅立葉變換電路用於從所述振蕩電流提取比所述基頻高的頻率 成分以生成所述檢測信號。
20. 根據權利要求17至19中任何一項所述的非接觸供電裝置，其中，所述通知單元包 括指示燈和蜂鳴器中的至少一個。
【文檔編號】G01V3/10GK104160300SQ201380013065
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年2月28日 優先權日:2012年3月9日
【發明者】入江健一, 河田雅史, 兵頭聰, 小原弘士 申請人:松下電器產業株式會社