JP2005221386A - Calibration data control method for physical quantity sensor, physical quantity sensor, calibration device, and physical quantity sensing system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各種の物理量を検出する物理量センサ(以下、単に「センサ」という)に係り、特に検出物理量の較正技術に関するものである。 The present invention relates to a physical quantity sensor (hereinafter simply referred to as “sensor”) that detects various physical quantities, and more particularly to a calibration technique for detected physical quantities.
センサの検出対象の物理量としては、例えば、温度、湿度、圧力、速度、加速度、電位、電圧、電流、濃度、液量、日射量、輻射、ガス検知、歪、水分、等々、検出可能な種々の物理量がある。このような物理量を検出するセンサに無線などの通信機能を付加し、多数のセンサを検出対象の設備や装置に設け、それらのセンサを通信網により結合してセンサのネットワークを形成することが提案されている(例えば、非特許文献1参照)。これによれば、例えば、医療やバイオ分野、情報通信、家電、交通・都市システム、その他の幅広い事業分野におけるサービス等に適用することが提案されている。 As the physical quantity of the detection target of the sensor, for example, temperature, humidity, pressure, speed, acceleration, potential, voltage, current, concentration, liquid volume, solar radiation, radiation, gas detection, strain, moisture, etc. can be detected. There are physical quantities. It is proposed to add a communication function such as wireless to such a sensor that detects physical quantities, to install a large number of sensors in the equipment or device to be detected, and to connect these sensors through a communication network to form a sensor network (For example, refer nonpatent literature 1). According to this, for example, it is proposed to apply to services in a wide range of business fields such as medical and biotechnology fields, information communication, home appliances, transportation / urban systems, and the like.
また、太陽電池等の発電機能と、各種センサ、及び光通信機能を組み込んだセンサ・モジュールが開発されている(非特許文献1の第120−121頁、非特許文献2参照)。このようなセンサ・ネットワークシステムにおいては、所定の物理量を測定し、内蔵された発電機能と通信機能を用いて外部機器に送信することにより、各種の事業に利用するようにしている。
In addition, sensor modules incorporating a power generation function such as a solar cell, various sensors, and an optical communication function have been developed (see pages 120-121 of Non-Patent
ところで、発電機能および通信機能を内蔵するセンサに限らず、量産されるセンサにおいては、センサの較正データの取得作業および取得した較正データの管理作業が問題となる。すなわち、センサの較正データは、周知のように、製造等のバラツキによって、検出物理量の感度特性や温度特性等が個々のセンサによって異なることから、センサごとに較正データを取得する必要がある。したがって、センサの数が多くなればなるほど、センサ製造上のコストが増大することになる。 By the way, not only a sensor incorporating a power generation function and a communication function, but also a mass-produced sensor, the work of acquiring sensor calibration data and the work of managing the acquired calibration data are problematic. That is, the sensor calibration data needs to be acquired for each sensor because, as is well known, the sensitivity characteristics, temperature characteristics, and the like of the detected physical quantity vary depending on individual sensors due to variations in manufacturing and the like. Therefore, as the number of sensors increases, the cost for manufacturing the sensor increases.
例えば、較正データの取得および管理法の従来技術として、恒温槽などの所定の環境条件下にセンサを設置し、個々のセンサの検出物理量を親機で受信して較正データを作成し、これに基づいて個々のセンサの不揮発性メモリに較正した許容値を設定することが提案されている(例えば、特許文献1)。これによれば、センサ・ネットワークシステムを構成する親機に較正データを記憶する必要がない。 For example, as a conventional technique for acquiring and managing calibration data, sensors are installed under predetermined environmental conditions such as a thermostatic bath, and the physical quantity detected by each sensor is received by the master unit to create calibration data. Based on this, it has been proposed to set a calibrated tolerance value in the nonvolatile memory of each sensor (for example, Patent Document 1). According to this, it is not necessary to store calibration data in the parent device constituting the sensor network system.
また、同様に、親機により較正データを作成するとともに、感度、温度特性等の補正データをセンサのメモリに格納し、センサは検出物理量を補正データにより較正して出力するようにすることが提案されている(例えば、特許文献2)。 Similarly, it is proposed that calibration data is created by the master unit, correction data such as sensitivity and temperature characteristics are stored in the sensor memory, and the sensor calibrates the detected physical quantity with the correction data and outputs it. (For example, Patent Document 2).
特許文献1、2等に記載の技術によれば、親機からセンサに対して検出物理量の出力指令を送信すると、センサから検出物理量が親機に送信される。そして、親機は較正データに基づいて検出物理量の許容値または補正データを求めて、センサに送信する。そのため、親機における較正作業の負荷が高く、センサの数が多い場合には較正作業に膨大な時間がかかることになる。また、親機とセンサ間で送受信を繰り返すことになるから、送受信の回数に応じて信号の誤送信や誤受信の可能性が高くなるため、センサとしての品質にバラツキが生じたり、歩留まりが下がる可能性がある。
According to the techniques described in
しかも、特許文献1、2等に記載の技術では、検出物理量の較正処理をセンサで行うようにしているから、センサに搭載された情報処理部に複雑な信号処理を要求することになる。そのため、センサ内の送受信部の回路構成および情報処理部の構成が複雑になり、センサ全体の大型化、高消費電力化、高価格化に結びつくおそれがある。
Moreover, in the techniques described in
本発明は、センサの較正作業を低負荷化することを課題とする。 It is an object of the present invention to reduce the load of sensor calibration work.
また、本発明は、センサの回路構成を簡素化することにより、センサの小型化および低消費電力化することを他の課題とする。 Another object of the present invention is to reduce the size and power consumption of the sensor by simplifying the circuit configuration of the sensor.
本発明は、上記課題を解決するため、物理量を検出するセンサ本体と、メモリと、制御部と、外部と通信する通信部と、電源部とを備えてなる物理量センサの較正データ管理方法であって、前記制御部は、前記通信部を介して前記センサ本体が設置された部位の環境情報を受信し、受信した前記環境情報に対応させて前記センサ本体から出力される検出物理量の較正データを作成することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is a physical quantity sensor calibration data management method comprising a sensor body that detects a physical quantity, a memory, a control unit, a communication unit that communicates with the outside, and a power supply unit. The control unit receives the environmental information of the part where the sensor main body is installed via the communication unit, and outputs the calibration data of the detected physical quantity output from the sensor main body corresponding to the received environmental information. It is characterized by creating.
このように構成することにより、例えば親機などの較正装置から、センサ本体が設置された環境の情報(例えば、温度、圧力、電圧などのセンサ特性に関係する検出物理量および環境因子)をセンサに1回送信するだけで、センサのメモリに較正データが格納され、センサの較正作業が終了する。この較正作業は、同一の環境下におかれた複数のセンサに対して同一時に行うことができるから、センサの較正作業を低負荷化することができる。 By configuring in this way, information on the environment in which the sensor body is installed (for example, detected physical quantities and environmental factors related to sensor characteristics such as temperature, pressure, voltage, etc.) from a calibration device such as a base unit to the sensor. With only one transmission, the calibration data is stored in the sensor memory and the sensor calibration operation is completed. Since this calibration work can be performed at the same time for a plurality of sensors placed in the same environment, it is possible to reduce the load of the sensor calibration work.
この場合において、センサは環境情報の受信に応動して較正データを作成するようにできるが、親機から環境情報とともに較正データ書き込み指令を送信して較正データを作成させるようにすることもできる。なお、外部と通信する通信部は、無線通信、赤外線等を用いた光通信、有線通信のいずれにも適用できる。 In this case, the sensor can generate the calibration data in response to the reception of the environment information. However, the calibration data can be generated by transmitting a calibration data write command together with the environment information from the parent device. Note that the communication unit that communicates with the outside can be applied to any of wireless communication, optical communication using infrared rays, and wired communication.
また、上記の場合において、本発明の物理量センサは、外部からの検出物理量出力指令に応動させて、前記センサ本体から出力される検出物理量とともに、前記較正データを出力させるように構成することができる。すなわち、センサは、検出物理量出力指令に応動して、そのときの検出物理量に付加して較正データを親機等に送信し、その検出物理量の較正処理は親機により行うようにする。これにより、センサの情報処理部の機能を簡素化して、小型化および省電力化に寄与することができる。この場合、センサごとに唯一の識別情報を付与しておき、センサから外部の送信する際に、識別情報を付して送信データを送出するようにすることにより、多数のセンサを同一の通信網に接続しても、親機などにより各センサを識別できる。 In the above case, the physical quantity sensor of the present invention can be configured to output the calibration data together with the detected physical quantity output from the sensor body in response to an externally detected physical quantity output command. . That is, the sensor responds to the detected physical quantity output command, adds calibration data to the detected physical quantity at that time, and transmits calibration data to the parent machine or the like, and the parent machine performs calibration processing of the detected physical quantity. Thereby, the function of the information processing part of a sensor can be simplified and it can contribute to size reduction and power saving. In this case, by assigning unique identification information to each sensor and sending the transmission data with the identification information when transmitting externally from the sensor, a large number of sensors can be connected to the same communication network. Even if connected to the sensor, each sensor can be identified by the master unit or the like.
また、本発明の較正装置は、本発明の物理量センサが設置される環境制御室と、通信網を介して外部と通信する通信部と制御部とを備えた較正機とを備え、該較正機の制御部は該較正機の通信部を介して前記環境制御室の環境情報を前記通信網に出力する手段を備えて構成することができる。この場合、所望の数のセンサを環境制御室に設置可能にすることにより、多数のセンサを同一時に較正処理することができる。また、センサに較正データを持たせているから、親機は較正データを保持する必要がない。 The calibration device of the present invention includes an environment control room in which the physical quantity sensor of the present invention is installed, and a calibrator including a communication unit and a control unit that communicate with the outside via a communication network. The control unit can be configured to include means for outputting environment information of the environment control room to the communication network via the communication unit of the calibrator. In this case, by making it possible to install a desired number of sensors in the environmental control room, a large number of sensors can be calibrated at the same time. Since the sensor has calibration data, the master unit does not need to hold calibration data.
また、本発明の物理量センシングシステムは、通信網を介して外部と通信する通信部と、該通信部を介して前記通信網に検出物理量出力指令を出力する手段とを有する制御部とを備えた親機と、物理量を検出するセンサ本体と、前記センサ本体の検出物理量の較正データが格納されたメモリと、前記通信網を介して外部と通信するセンサ通信部と、センサ制御部と、電源部とを備えた物理量センサとを含んでなり、前記センサ制御部は、前記センサ通信部を介して入力される検出物理量出力指令に応動して、自己の識別情報と前記センサ本体から出力される検出物理量と前記較正データとを前記センサ通信部を介して前記通信網に出力する手段を有し、前記親機は、前記通信部を介して入力される前記識別情報と前記検出物理量と前記較正データとに基づいて、前記物理量センサの検出物理量を較正する手段を有して構成することができる。 In addition, the physical quantity sensing system of the present invention includes a control unit having a communication unit that communicates with the outside via a communication network, and means for outputting a detected physical quantity output command to the communication network via the communication unit. A main unit, a sensor main body for detecting a physical quantity, a memory storing calibration data of the detected physical quantity of the sensor main body, a sensor communication unit for communicating with the outside via the communication network, a sensor control unit, and a power supply unit The sensor control unit responds to a detection physical quantity output command input via the sensor communication unit, and detects the self-identification information and the detection output from the sensor main body. Means for outputting a physical quantity and the calibration data to the communication network via the sensor communication unit, wherein the master unit receives the identification information, the detected physical quantity and the calibration data inputted via the communication unit. Based on the data, it can be configured with a means for calibrating the detection physical quantity of the physical quantity sensor.
このように、本発明のセンサから出力される検出物理量の較正処理は、親機でやるようにしているから、センサの機能構成を簡素化して、省電力化および小型化することができる。また、親機からセンサへの指令は、較正データ書き込み指令または環境情報と、検出物理量の出力指令のみであるから、センサ側の指令解読機能を簡素化できる。さらに、センサから出力するセンサデータのフォーマットは、自己の識別情報と検出物理量と較正データを含む1種類だけであるから、センサの通信部の回路構成を簡素化することができる。 As described above, since the calibration process of the detected physical quantity output from the sensor of the present invention is performed by the master unit, the functional configuration of the sensor can be simplified to save power and reduce the size. Further, since the command from the master unit to the sensor is only the calibration data write command or the environment information and the output command of the detected physical quantity, the command decoding function on the sensor side can be simplified. Furthermore, since the sensor data output from the sensor has only one format including its own identification information, detected physical quantity, and calibration data, the circuit configuration of the communication unit of the sensor can be simplified.
本発明によれば、センサの較正作業を低負荷化することができる。また、センサの回路構成を簡素化してセンサの小型化および省電力化することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the load of sensor calibration. In addition, the sensor circuit configuration can be simplified to reduce the size and power consumption of the sensor.
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
(実施形態1)
図1に本発明の較正データ管理方法の一実施の形態のフローチャートを示し、図2に本発明の較正データ管理方法を適用可能な一実施の形態のセンサの構成図を示し、図3に本発明の較正装置の一実施の形態の構成図を示す。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a flowchart of an embodiment of a calibration data management method of the present invention, FIG. 2 shows a configuration diagram of a sensor of an embodiment to which the calibration data management method of the present invention can be applied, and FIG. The block diagram of one Embodiment of the calibration apparatus of invention is shown.
図2に示すように、センサ1は、物理量を検知するセンサ本体11と、無線通信・制御部12と、電源部13と、メモリ14と、アンテナ15とを備えて構成される。センサ本体11は、測定可能な物理量を検出するものが適用可能であり、1つの物理量を検出するものに限らず、複数の物理量を検出可能なものも適用できる。無線通信・制御部12は、 センサ本体11で測定した検出物理量のデータを外部機器(例えば、親機)に送信したり、外部機器からの指令を受信したり、センサ本体11および電源部13やメモリ14を制御するようになっている。アンテナ15は、センサ1と外部機器との間でデータを送受信するものである。電源部13は、センサ1の駆動に必要な電源を供給する。
As shown in FIG. 2, the
具体的には、センサ本体11は、温度、湿度、濃度、粘性、力、応力、圧力、加速度、速度、振動や音の周波数、音波、光(発光強度等)、歪、変位、インピーダンス、コンダクタンス、インダクタンス、抵抗、導電性、弾性常数、熱拡散率、熱伝導率、比熱、その他の物性値等のような測定可能な物理量を検出するものを適用できる。また、無線通信・制御部12は、特定周波数帯の信号、複数の周波数帯の信号、あるいはマルチバンドの周波数帯域の信号など、通信可能な信号であれば特に限定されるものではない。また、本実施形態では、無線通信の例を示しているが、これに限らず、外部機器との間の通信は、必ずしも無線通信である必要はなく、赤外線等を用いた光通信、有線の通信を採用することができる。 Specifically, the sensor body 11 includes temperature, humidity, concentration, viscosity, force, stress, pressure, acceleration, speed, vibration and sound frequency, sound wave, light (emission intensity, etc.), strain, displacement, impedance, conductance. It is possible to apply a device that detects measurable physical quantities such as inductance, resistance, conductivity, elastic constant, thermal diffusivity, thermal conductivity, specific heat, and other physical property values. The wireless communication / control unit 12 is not particularly limited as long as it is a communicable signal such as a signal in a specific frequency band, a signal in a plurality of frequency bands, or a signal in a multiband frequency band. In this embodiment, an example of wireless communication is shown. However, the communication with an external device is not necessarily limited to wireless communication. Optical communication using infrared rays or wired communication is not necessarily required. Communication can be employed.
また、電源部13は、発電方式、電池などの種々の自律式の電源方式の他、有線による外部からの他律式の電源供給方式を採用することができる。発電方式としては、振動発電、圧電発電、熱電発電、太陽電池を含む光電発電、風力等の外部流体による発電、コイルを用いた誘電起電力による発電、燃料電池等の電源が適用できる。また、電池としては、乾電池、ボタン電池、リチウムイオン2次電池、水素ニッケル電池、鉛蓄電池等の電池を適用できる。また、これらに限らず、センサ1を駆動できる電源であれば、電源方式には特にこだわるものではない。
Further, the power supply unit 13 can adopt various autonomous power supply methods such as a power generation method and a battery, as well as other power supply methods from the outside by wire. As a power generation method, vibration power generation, piezoelectric power generation, thermoelectric power generation, photoelectric power generation including solar cells, power generation by an external fluid such as wind power, power generation by dielectric electromotive force using a coil, or a power source such as a fuel cell can be applied. Moreover, as a battery, batteries, such as a dry battery, a button battery, a lithium ion secondary battery, a hydrogen nickel battery, a lead acid battery, are applicable. The power supply method is not particularly limited as long as it is a power source that can drive the
メモリ14は、少なくとも個々のセンサの識別情報を記憶する領域と、センサ本体11の較正データ(較正表)を記憶する領域を有して構成されている。また、メモリ14は、電源部13が機能していなくても情報が消失しないように、不揮発メモリを用いることが好ましい。また、識別情報は各センサ1に対し唯一無二のコード番号等の情報であり、センサ1の製品としての出荷前に付与される。この識別情報は、その後の書き換えできないようにするか、あるいは製造元によってのみ書き換え可能な方式を採用することが好ましい。また、較正表についても同様であり、製造元での較正作業中に書き込まれた情報は、ユーザ側では書き換えできない方式を採用することが好ましい。
The
なお、図2の実施の形態では、電源部13は、センサ本体11と、無線通信・制御部12と、メモリ14とに接続され、センサ本体11とメモリ14とアンテナ15は、それぞれ別個に無線通信・制御部12に接続されているが、電源部13からの電源の供給を受け、センサ本体11において計測した検出物理量を外部機器に送信できる構成であればどのように接続しても構わない。
In the embodiment of FIG. 2, the power supply unit 13 is connected to the sensor body 11, the wireless communication / control unit 12, and the
図2のように構成されるセンサ1は、例えば、大量に製造されて測定対象設備の適宜領域に設置され、通信網を介して外部機器(例えば、親機)とネットワークを形成して用いることができる。
The
このようなセンサ1は、製造上のバラツキなどにより、個々のセンサ1の特性が異なることから、例えば、出荷時に個々のセンサ1について較正を行う必要がある。本発明は、センサの較正方法および較正データの管理法を特徴とするものであり、図1および図3を参照して、複数のセンサを同一時に較正する作業の実施形態につい説明する。
Such a
図3に示すように、センサの較正作業は、恒温室などの環境条件が制御された環境制御室2の内部に、n個のセンサ1(11〜n)を設置して実施する。環境制御室2は、温度の他、湿度、圧力など、センサ1を用いて測定する物理量と、センサ1では直接測定の対象としないが、製品として特性を保証しなければならない環境因子を、それぞれ所定値に制御することができる機能を有する。なお、較正作業の指示をセンサ1に送信する親機(較正機)3は、環境制御室2の内部に設置しても、外部に設置してもよい。環境制御室2に設置するセンサ1の個数nは、同時較正できる数であれば何個でもよく、較正作業の時間や工数等のコストに影響する因子を少なくすることを考えると、同時較正される個数は、較正作業の内容や精度に悪影響を及ぼさない範囲で多い方がよい。
As shown in FIG. 3, the sensor calibration work is performed by installing n sensors 1 (11 to n ) in an
環境制御室2の環境因子を一定に制御して維持した後、較正作業を開始する。図1と図3に示すように、親機3から環境情報および較正表の書込み指令をn個のセンサ11〜nに一度に送信する(S1)。これに応動して、各センサ11〜nは、搭載されている電源部13から自律電源の供給を受け、アンテナ15を介して無線通信・制御部12にて親機3からの指令を受信する。そして、n個のセンサ11〜nは、一定に維持された環境制御室2に設置されたセンサ本体11から出力される検出物理量の信号を、親機3から入力された環境情報に対応付けて、メモリ14の定められた不揮発領域の較正表に、較正データとして格納する(S2)。このステップS2の動作は、受信以外の外的刺激を要することなく実行される。このステップS1、S2を、環境因子の条件、つまり較正点を変えて(S3、S4)、例えば3回繰り返すことにより、各センサ11〜nにセンサ本体11の固有の較正表が作成される。つまり、環境情報と、センサ本体11の検出物理量との対応表が作成される。このとき、親機3側には個々のセンサ11〜nの情報は、何ら蓄積されることがない。
After the environmental factors in the
図4は、図1の較正作業における環境情報とセンサ本体11の検出物理量との関係を示した図である。図4の横軸は環境制御室2の環境因子(例えば、温度、湿度、圧力、力、加速度、等々)、縦軸は一例として検出物理量に相関するセンサ出力電圧を示している。この縦軸のセンサ出力電圧は、単なる一例であり、電圧以外の信号でもよいことは言うまでもない。同図において、環境因子とセンサ本体11の検出物理量の相関を取るには、環境因子に対する検出物理量の特性が予想可能な線形特性を有する場合は、最低1点の環境因子に対する較正点のデータがあればよい。しかし、線形性等を仮定できない場合は、3点以上の環境因子に対する較正点の検出物理量を取得して、較正表を作成することが望ましい。較正表の書式としては、環境情報、検出物理量の順としたが、これは較正作業及び製品使用時に親機3側において較正表の内容を確認できる書式であれば、どのような書式であっても構わない。但し、後述するセンサによる検出物理量の送受信エラー発生の可能性を考えると、一の環境情報と、これに対応する検出物理量がなるべく近い位置に記述されていることが望ましい。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the environmental information and the detected physical quantity of the sensor main body 11 in the calibration work of FIG. The horizontal axis in FIG. 4 indicates environmental factors (for example, temperature, humidity, pressure, force, acceleration, etc.) of the
このように構成されることから、本実施形態によれば、親機3からセンサ本体11が設置された環境情報(例えば、温度、圧力、電圧などのセンサ特性に関係する検出物理量および環境因子)をセンサ11〜nに1回送信するだけで、センサ11〜nのメモリ14の較正表に較正データが格納され、較正作業が終了する。しかも、n個のセンサに対して一度に較正作業を行うことができるから、較正作業を著しく低負荷化できる。
With this configuration, according to the present embodiment, environmental information (for example, detected physical quantities and environmental factors related to sensor characteristics such as temperature, pressure, voltage, etc.) where the sensor main body 11 is installed from the
また、本実施形態では、親機3を用いて較正する例を説明したが、較正が終了すれば親機3とセンサ1には固有の関係がないから、親機3に代えて専用の較正機を用いることができる。そのため、センサリングシステムの親機3の製造工程と切り離してセンサを較正できるので、製造工程の自由度が高い。
(実施形態2)
センサ1の無線通信・制御部12は、アンテナ15を介して外部機器から検出物理量の出力指令を受信したとき、自己の識別情報と、そのときのセンサ本体11により検出された検出物理量と、メモリ14に格納されている較正データとからなるセンサ情報を、アンテナ15を介して通信網に出力する機能を備えている。
Further, in the present embodiment, an example in which calibration is performed using the
(Embodiment 2)
When the wireless communication / control unit 12 of the
すなわち、図5に示すように、通常のセンシング動作においては、親機などの外部機器からセンサ1に対して検出物理量の出力指令が出力される(S11)。これに応動して、センサ1は、自己の識別情報と、そのときの検出物理量と、較正データとからなるセンサデータを、アンテナ15を介して外部に送信する(S12)。このようにして、センサ1から送信されたセンサデータを受信した親機は、受信した検出物理量を、同時に受信した較正データを用いて較正し(S13)、較正された検出物理量に基づいて、センサ1が設置された部位の対象装置の物理量を認識する。同様の処理を全てのセンサ11〜nについて実行する(S14、S15)。
That is, as shown in FIG. 5, in a normal sensing operation, an output command of a detected physical quantity is output from the external device such as a master unit to the sensor 1 (S11). In response to this, the
また、センサ1から送信するセンサデータは、上述のように、識別情報、検出物理量、較正データの順番で送信するようにすることが好ましい。これにより、親機3側で全てのセンサ1の較正表を保有しなくても、どのセンサ1でどのような大きさの物理量が測定されたかを認識できる。また、センサ1側で検出物理量を較正して親機3に送信するようにしていないことから、センシングシステム全体の情報量、およびセンサ1の情報処理量を少なくすることができる。
Moreover, it is preferable to transmit the sensor data transmitted from the
また、仮に、較正表のデータが送受信エラーで親機3に届かなかった場合、例えば、その前の通信で正常に送受信されたセンサ1の較正表のデータを親機3側に残すようにすれば、少なくとも識別情報と検出物理量が正常に受信されることにより、センサ本体11からの検出物理量を実際の物理量に較正することができる。
Also, if the calibration table data does not reach the
(実施形態3)
実施形態2に代えて、図6に示す実施形態3の通常のセンシング動作を適用することができる。すなわち、親機などの外部機器からセンサ1に対して検出物理量の出力指令とともに、識別情報を格納したデータフォーマットを出力する(S21)。このデータフォーマットの検出物理量と較正データを格納する領域は空欄である。これに応動して、センサ1はデータフォーマットに、そのときの検出物理量と、較正データとを格納し、アンテナ15を介してセンサデータとして送信する(S22)。このようにして、センサ1から送信されたセンサデータを受信した親機は、データフォーマットの検出物理量を、較正データを用いて較正し(S23)、較正された検出物理量に基づいて、センサ1が設置された部位の対象装置の物理量を認識する。同様の処理を全てのセンサ11〜nについて実行する(S24、S25)。なお、親機とセンサの通信方式によっては、データフォーマットにセンサ1の識別情報を書き込まずに送信し、センサ1で識別情報を書き込むようにしてもよい。
(Embodiment 3)
Instead of the second embodiment, the normal sensing operation of the third embodiment shown in FIG. 6 can be applied. That is, a data format storing identification information is output together with an output command of a detected physical quantity from an external device such as a master unit to the sensor 1 (S21). The area for storing the detected physical quantity and the calibration data in this data format is blank. In response to this, the
(実施形態4)
実施形態2または3の機能を用い、例えば、図1の較正作業時にセンサ1の不良品を排除することができる。すなわち、図4に点線で示した製造公差として許される範囲を逸脱するセンサ1については、図7に示すように、親機3から検出物理量の出力指令を出力し、これに応答して各センサ1〜nから出力されるセンサデータを親機3で受信する点は、図1のステップS1、S2と同じである。次いで、受信した較正データを用いて検出物理量を較正し(S5)、各センサ1〜nの検出物理量が製造公差として許される範囲を逸脱しているか否か判定し、許容範囲を超えていれば不良品とする(S6)。つまり、一定の較正作業を終了した後、親機3より所定の環境情報に設定し、その場合のセンサ1〜nの検出物理量の出力を要求し、その検出物理量が公差として許される範囲を逸脱している場合、不良品としてそのセンサ1の識別情報を親機3側で記録しておき、出荷時に選別するようにすればよい。
(Embodiment 4)
Using the function of the second or third embodiment, for example, defective products of the
(実施形態5)
図8〜図10に、本発明の物理量センシングシステムの実施形態をそれぞれ示す。図8の実施形態は、親機3に対してセンサ11〜nが個別に通信接続される場合を示している。本実施形態の場合、親機3からの検出物理量の出力指令を受信したセンサ1は、実施形態2で説明したように、識別情報、検出物理量、較正表の順にセンサデータを送信する。
(Embodiment 5)
8 to 10 show embodiments of the physical quantity sensing system of the present invention. The embodiment of FIG. 8 shows a case where the sensors 11 to n are individually connected to the
図9の実施形態は、親機3に対して各センサ1の接続の順番が予め決められている場合である。このような場合、実施形態3のように、親機3から特定のセンサ1に検出物理量の出力指令を送信する場合、対象のセンサ1の識別番号、空欄の検出物理量、空欄の較正表からなるデータフォーマットを、センサ群の最初のセンサ1(例えば、図9のセンサ11−1)に送信する。センサ11−1は、識別情報が自己の識別情報と異なる場合は、受けた検出物理量の出力指令をそのまま次のセンサ11−2へ転送する。一方、自己の識別情報と一致したセンサ11−2は、データフォーマットの検出物理量と較正表の空欄を埋めて次のセンサ11−3へ送信する。また、全センサ11〜nに対して検出物理量の出力指令を送信する場合は、識別情報が一致したセンサ1においてデータフォーマットの検出物理量と較正表の空欄を埋めて次のセンサ1へ送信するようにすればよい。
The embodiment of FIG. 9 is a case where the connection order of each
図10の実施形態は、センサ1と親機3がアドホック接続等の方式で、任意に回線接続される場合である。この場合についても、図9と同様、識別情報が一致する信号を受けたセンサ1は、データフォーマットの検出物理量と較正表を書き換えて、識別情報が一致しない信号を受けた場合はそれらを書き換えずに他のセンサ1や親機3に送信する。これにより、親機3が所望するセンサ1の出力を親機3に送信することができる。なお、親機3に必要な信号が最初に到達した場合に、経路の途中にある信号の送受信を停止させる方法については、インターネットの接続方式等の周知の技術を適用すればよい。
The embodiment of FIG. 10 is a case where the
(実施形態6)
図11〜図14に、本発明のセンサ1を用いて具体的なセンサ・ネットワークを構成した実施形態を示す。図11に示す実施形態は、複数のセンサ1を有してなるセンサ群を、高度交通システム(ITS)の物理量センサとして用いた場合を示したものである。すなわち、道路5の路側にセンサ1を取り付けたポール6を適宜間隔で設置する。そして、センサ1により、路面温度、湿度あるいは風速を検出して、道路5を走行する自動車7に送信する。自動車7においては、受信した路面温度等の情報に基づいて、制御を行うようにする。なお、測定物理量としては、温度(気温・路面)、湿度、路面の乾燥状態、気圧、風速、風向き等が考えられる。これらの物理量に関するセンサ1の感度を出荷前に較正しておくことにより、センサ1がネットワークを構成した場合の較正作業およびネットワークの運営にかかる工数およびコストを低減することができる。
(Embodiment 6)
11 to 14 show an embodiment in which a specific sensor network is configured using the
図12は、構造物(例えば、コンクリート構造物)内の歪や変位を測定するために、構造体8にセンサ1を埋め込んだ場合の実施形態である。本実施形態においては、特に、不特定多数の場所に埋め込まれたセンサ1の較正情報を、親機3に記録しておかなくてもよいというメリットがある。センサ1から出力される検出物理量が、較正表から極端に逸脱する状況が連続する場合は、そのセンサ1を破損品としてネットワークから外すことも可能である。
FIG. 12 shows an embodiment in which the
図13は、発電所の配管系の監視センサとして用いた場合の実施形態を示す。発電所は、燃料系統21から供給される燃料によりボイラ22を運転し、発生した蒸気によりタービン・発電機23を駆動し、発電された電力を送電線24を介して外部に供給するようになっている。また、ボイラ22には、空気・ガス供給系統25から必要な空気やガスが供給される。タービン・発電機23を駆動した蒸気は腹水器26で凝縮されてボイラ22に循環される。この腹水器26には、補給水系統27からボイラ水が補給される。
FIG. 13 shows an embodiment when used as a monitoring sensor for a piping system of a power plant. The power plant operates the
このように構成される発電所の配管系などの任意の場所にセンサ1を設け、親機などの監視装置28により監視することにより、例えば配管のリーク等を検知できる。このような場合も、出荷前や定期点検時の較正作業が必要であり、本発明による較正データ管理方法を適用することで、メンテナンスも含めてコストを低減することが可能である。
By providing the
図14は、自動車7のタイヤ8の空気圧センサとして、本発明の物理量センサをタイヤ8に埋め込んだ場合の実施形態を示す。自動車のタイヤの空気圧センサについては、各種の方法が提案されているが、いずれの場合も較正作業については明確にされていない。このような物理量センサについても、本発明による較正データ管理方法を適用することにより、自動車本体側に設ける親機に較正表を持たせなくても、個々のセンサ1により検出される空気圧を較正して測定できる。さらに、親機に較正表を持たせないことから、タイヤを交換しても自動車内の親機の情報は何らを書き換える必要がないというメリットがある。
FIG. 14 shows an embodiment in which the physical quantity sensor of the present invention is embedded in the
以上説明したように、本発明の各実施形態によれば、大量の物理量センサの較正作業を一括して同時に実施することができる。また、親機側に較正表を持たせる必要がないから、センサの制御部における処理量も低減でき、システム構成を単純化できる。特に、センサから出力送信するセンサデータのフォーマットを一定にすることができるため、システム構成が単純化され、センサの制御部における処理量も低減でき、製品のコストを下げることが可能となる。また、較正作業を同時並行により一括処理できることから、較正にかかる工数と時間を大幅に削減し、製品のコストを大幅に低減できる。 As described above, according to each embodiment of the present invention, calibration work for a large amount of physical quantity sensors can be carried out simultaneously. In addition, since it is not necessary to have a calibration table on the base unit side, the processing amount in the control unit of the sensor can be reduced, and the system configuration can be simplified. In particular, since the format of sensor data output from the sensor can be made constant, the system configuration is simplified, the processing amount in the sensor control unit can be reduced, and the cost of the product can be reduced. In addition, since the calibration work can be processed simultaneously in parallel, the labor and time required for calibration can be greatly reduced, and the cost of the product can be greatly reduced.
1 センサ
2 環境制御室
3 親機
11 センサ本体
12 無線通信・制御部
13 電源部
14 メモリ
15 アンテナ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
物理量を検出するセンサ本体と、前記センサ本体の検出物理量の較正データが格納されたメモリと、前記通信網を介して外部と通信するセンサ通信部と、センサ制御部と、電源部とを備えた物理量センサとを含んでなり、
前記センサ制御部は、前記センサ通信部を介して入力される検出物理量出力指令に応動して、自己の識別情報と前記センサ本体から出力される検出物理量と前記較正データとを前記センサ通信部を介して前記通信網に出力する手段を有し、
前記親機は、前記通信部を介して入力される前記識別情報と前記検出物理量と前記較正データとに基づいて、前記検出物理量を較正する手段を有してなる物理量センシングシステム。 A master unit comprising a communication unit that communicates with the outside via a communication network, and a control unit that has a means for outputting a detected physical quantity output command to the communication network via the communication unit;
A sensor main body for detecting a physical quantity, a memory storing calibration data of the detected physical quantity of the sensor main body, a sensor communication unit that communicates with the outside via the communication network, a sensor control unit, and a power supply unit A physical quantity sensor,
The sensor control unit responds to a detected physical quantity output command input via the sensor communication unit, and sends the identification information of itself, the detected physical quantity output from the sensor body, and the calibration data to the sensor communication unit. Means for outputting to the communication network via
The base unit is a physical quantity sensing system including means for calibrating the detected physical quantity based on the identification information, the detected physical quantity, and the calibration data input via the communication unit.
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