JP3582403B2 - Reader / writer for ID tag - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は対象物に設けられたIDタグと電波により通信してデータの授受を行う手持式IDタグ用リーダライタに関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、移動体の識別システムとして、高周波の電波を利用したリモートIDシステムがある。これは、コントローラとIDタグとの間で電波による通信を行い、離れた位置にあるIDタグのデータを読み取ったり、IDタグにデータを書き込んだりするものである。
【0003】
このようなリモートIDシステムは、配送システム、在庫管理システム、販売システムなど種々のシステムに応用することが考えられている。その一例として、例えば回転すし店の集計システムがある。このシステムの概要は、すしを載せる皿に埋め込んたIDタグに、すしの種類、作った時刻、売値などのデータを記録して置き、客が食事を終えたとき、食べたすしの皿を一か所に集めてそれら皿のIDタグと通信し、そして、IDタグからデータを得て客の支払うべき金額を算出するというものである。
【0004】
このような集計システムに応用したような場合、IDタグと通信するリーダライタが固定式のものである場合には、その固定式リーダライタの通信エリア内に皿を置いて集計すれば良い。ところが、固定式リーダライタでは、皿をそこまで運んでこなければならないため、不便である。そこで、客が座っているテーブル上で簡易に集計できるようにするために、手持式のリーダライタが考えられている。
【0005】
手持式リーダライタでは、通常、リーダライタ本体をテーブル上に積み重ねられた皿の上方に保持して送受信の操作を行う。ところが、操作者は、通常、皿の枚数を認識していないため、全ての皿のIDタグと通信したか否かの確認が困難である。積み重ねられた皿の枚数が4〜5枚ならば、操作者は枚数を認識できるので、表示部に通信を行ったIDタグの数を表示するようにすれば、全ての皿のIDタグと通信したか否かを直ちに認識できる。しかし、この方法では、皿が多くなった場合、一見しただけでは枚数を認識できないため、通信したIDタグ数の表示を見ても、全部の皿のIDタグと通信したか否か分からない。
【0006】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、積み重ねられた対象物の数を推定することができるIDタグ用リーダライタを提供するにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
対象物にIDタグ用リーダライタを近付けると、IDタグ用リーダライタの送信アンテナとIDタグの受信アンテナとは電磁結合して両者間に相互誘導作用が生じ、IDタグ用リーダライタの送信アンテナのインダクタンスが変化する。このときの送信アンテナのインダクタンスの変化は、電磁結合する相手側であるIDタグ(アンテナ用コイル)の数に応じて変化する。
【0008】
そこで、請求項1記載の発明では、IDタグと通信する際、送信アンテナのインダクタンスを求め、このインダクタンスを用いて対象物の積み重ね数を推定し、IDタグとの通信が完了した際、通信を行ったIDタグの枚数と推定した積み重ね枚数とが一致しているか否かを判定し、その判定結果を報知する。このため、積み重ね状態にある全ての対象物のIDタグと通信したか否かを認識できる。
【0009】
また、送信アンテナとIDタグの受信アンテナとが電磁結合して両者間に相互誘導作用が発生するとき、送信アンテナのインピーダンスも変化する。請求項2記載の発明では、送信アンテナのインピーダンスを求め、送信アンテナのインダクタンスとインピーダンスとの双方を用いて対象物の積み重ね数を推定するので、より正確に対象物の数を推定できる。
【0010】
請求項3記載の発明では、送信アンテナを構成するコイルの両端の信号波形の位相差を検出することにより送信周波数と送信アンテナの共振周波数とのずれを求め、そして、この周波数ずれが許容値となるように補正用コンデンサの接続パターンを変更することにより送信アンテナの共振周波数を変更するので、送信アンテナに最大の共振電流が流れた共振同調状態でIDタグに対する読書きを行うことができ、通信可能な領域が狭くなってしまうことを防止できる。また、送信アンテナのインダクタンスは、補正用コンデンサの静電容量によって容易に求めことができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。なお、この実施の形態は、回転すし店の集計システムに適用したものである。ここで、回転すし店とは、次のようなシステムの店である。
【0012】
店内にはループ状のコンベアが設けられ、そのコンベアに沿ってテーブルおよび客席が設けられている。すしは皿に載せられ、コンベアによって客席へと運ばれる。客は、コンベアによって運ばれてくる皿のうちから、好みのすしが載せられている皿を取り、食べ終えた後の皿は順にテーブル上に積み重ねて行く。店側では、すしをその売値に応じた色或いは模様の皿に載せるので、客は、積み重ねた皿の種類と枚数とから店に支払うべきおおよその金額を知ることができるようになっている。食事を終えた後は、店員によって皿の枚数が色或いは模様別に数えられ、店に支払うべき金額が決定される。
【0013】
さて、図7に示すように、すしを載せる皿1は、例えばABS樹脂などのプラスチック製のもので、その内部には、IDタグ2が埋め込まれている。このIDタグ2は、図6に示すように、電波信号を送受信するためのアンテナ用コイル3と、共振コンデンサ4と、制御用IC5と、平滑部6とから構成され、共振コンデンサ4、制御用IC5および平滑部6はプリント配線基板7上に搭載されている。
【0014】
上記制御用IC5は、制御部としてのMPU(マイクロプロセッサユニット)8の他、整流部9、変復調部10、メモリ部11などを構成する半導体素子をワンチップ化したものである。また、平滑部6は、図示はしないが平滑コンデンサ、ツェナーダイオードなどを有している。
【0015】
そして、上記アンテナ用コイル3は、共振コンデンサ4と並列に接続されて共振回路を構成し、外部機器であるリーダライタから所定の高周波数の電力用電波信号が送信されてくると、これを受信して整流部9に供給する。整流部9は、平滑部6と共に動作用電源回路を構成するもので、共振回路から送信されてきた電力用電波信号を整流し、平滑部6により平滑化し且つ一定電圧の直流電力(動作用電力)にしてMPU8などに供給する。
【0016】
リーダライタから送信されてくるデータなどの信号は、電力用電波信号に重畳して送信されるようになっており、その信号は、変復調部10により復調されてMPU8に与えられる。MPU8は、メモリ部11が有するROMに記憶された動作プログラムに従って動作するもので、変復調部10から入力される信号に応じた処理を実行し、受信したデータをメモリ部11が有するEEPROMなどの消去可能な不揮発性メモリに書き込んだり、メモリ部11からデータを読み出して変復調部10により変調し、アンテナ用コイル3から電波信号として送信したりする。
【0017】
この皿1のIDタグ2と通信するIDタグ用リーダライタとしては、図8に示す手持式リーダライタ12がある。この手持式リーダライタ12は、握り部を兼用する操作部13aの先端に頭部13bを設けてなり、動作用電源として電池14(図5参照)を内蔵している。そして、頭部13bの前面側には液晶からなる表示部15(図5参照)が設けられている。操作部13には、例えば複数のキースイッチ16が設けられ、これらキースイッチ16により動作内容を指示したり、集計に必要な基礎的データ、例えば皿1の種類別単価などを入力したりするようになっている。この操作部13には、上記のキースイッチ16群に加えて、集計処理を指示するための集計用キースイッチ17が設けられている。
【0018】
手持式リーダライタ12は、その電気的構成を示す図5のように、主制御部18およびリモート制御部19(読書き手段、共振周波数変更手段に相当)を備えている。そして、主制御部18には、前記キースイッチ16群および集計用キースイッチ17がスイッチ回路20を介して接続されていると共に、前記表示部15および上位装置(例えばパソコン)との間でデータの授受を行う通信部21などが接続されている。スイッチ回路20は、操作されたキースイッチに応じた信号を主制御部18に送信するものである。また、リモート制御部19はIDタグ2との間のデータ通信を担当するもので、IDタグ2との間で電波信号を送受信するアンテナ部22、およびブザーなどの発音部23が接続されている。
【0019】
図3は手持式リーダライタ12の主制御部18の構成を概略的に示している。この図3に示すように、主制御部18は、MPU24、動作プログラムを記憶したROM25、データを一時的に記憶するRAM26、リモート制御部19との通信を実行する通信部27などから構成されている。MPU24は、データを処理したり、周辺機器を制御したりするもので、リモート制御部19或いはスイッチ回路20から送られてくる信号に応じた処理を実行すると共に、その実行中の処理内容或いは処理結果などを表示器14に表示するように構成されている。
【0020】
また、図4はリモート制御部19の構成を概略的に示している。この図4に示すように、リモート制御部19は、MPU28、動作プログラムおよび後述するデータベースを記憶したROM29、データを一時的に記憶するRAM30、主制御部18との通信を実行する通信部31、アンテナ部22の送信アンテナ32に接続された送信部33、受信アンテナ34に接続された受信部35などから構成されている。MPU28は、IDタグ2との通信を制御すると共に、発音部23の制御を行うもので、IDタグ2との通信を行う際には、まず、基準信号を送信部33で変調して電力用電波信号として送信アンテナ32から送信し、その後、送信すべきデータを電力用電波信号に重畳するように送信部33で変調して送信アンテナ32から送信する。
【0021】
IDタグ2から発信された電波信号については、これを受信用アンテナ34により受信し、受信部35で復調してデータとして弁別する。そして、リモート制御部19のMPU28は、受信部35で復調されたデータをRAM30に一時的に記憶し、その後、そのデータを通信部31を介して主制御部18側に送信するようになっている。
ここで、上記の送信アンテナ32および受信アンテナ34は、共にコイルにより構成され、頭部13b内の前面側に配設されている。
【0022】
さて、リモート制御部19の送信部33には送信アンテナ32の共振周波数を送信信号の周波数に自動的に同調させる自動同調機能が備えられており、以下にこの送信部33の自動同調機能について説明する。
【0023】
まず、自動同調の原理について説明する。
図9に示すようなコイルLとコンデンサCと抵抗R(コイルLの抵抗)からなる直列共振回路においてはコイルL(送信アンテナ32に相当)の両端の電圧差が送信出力となるので、送信周波数と共振周波数とが一致した共振同調時のときは、直列共振回路には最大電流が流れて送信出力は最大となる。このときのコイルLの両端の信号波形は送信信号の波形と90°位相がずれている(図9の実線参照)。これに対して、送信信号と共振信号との周波数がずれた共振非同調時のときは、図9中に破線で示すようにコイルLの両端の電圧差は共振同調時に比較して低下しており、このときのコイルLの両端の信号波形の位相ずれは90°から外れている。このため、コイルLからの送信出力は共振同調時に比較して低下してしまう。
【0024】
図10はコイルLの両端電圧の位相差と送信出力との関係を示す。この図10において、位相差が90°のときに送信出力が最大となると共に位相差が90°からずれる程送信出力が低下していることが分る。また、コイルLの両端の位相ずれと送信出力(共振電流)との間に相関関係があることが分る。従って、コンデンサCの容量を変えて位相ずれを許容範囲内に調節することにより、送信アンテナ32の共振周波数を送信周波数に調整するという自動同調を実現することができ、共振電流(送信出力)が十分となるように調整することが可能となる。
【0025】
図2は送信部33の構成を概略的に示している。この図2において、送信部33の送信回路36は直列共振回路37と第1のレベル変換回路38とに接続されており、所定周波数の基準信号(送信信号)を直列共振回路37と第1のレベル変換回路38とに出力する。この直列共振回路37は送信アンテナ32と共振用コンデンサ回路39とを直列接続して構成されている。
【0026】
共振用コンデンサ回路39は基準用コンデンサ40と補正用回路41とを並列接続して構成されており、共振用コンデンサ回路39全体の静電容量は基準用コンデンサ40の静電容量と補正用回路41の静電容量とを加算した値となっている。この補正用回路41は第1〜第nの単位回路42を複数並列接続してなるもので、1つの単位回路42は、コンデンサ42a(補正用コンデンサに相当)とコンデンサ42b(補正用コンデンサに相当)とを直列接続すると共に、当該コンデンサ42bと並列にスイッチ42cを接続して構成されている。従って、各単位回路42のスイッチ42cのオンオフ状態に応じて補正用回路41全体の静電容量、ひいては共振用コンデンサ回路39の静電容量が決定されるようになっている。
【0027】
ここで、各単位回路42においてコンデンサ42aおよびコンデンサ42bの静電容量を同一の静電容量である例えば2Cに設定すると、スイッチ42cのオフ状態では単位回路42の静電容量はCとなり、スイッチ42cのオン状態では単位回路42の静電容量は2Cとなるので、スイッチ42のオンにより単位回路42の静電容量をCから2CにCだけ高めることができる。
【0028】
さて、上記補正用回路41を第1〜第6の単位回路42から構成した場合には、第1〜第6の単位回路42における各コンデンサ42a,42bの静電容量は64C、32C、16C、8C、4C、2Cという関係にそれぞれ設定されている。従って、第1〜第6の単位回路42のスイッチ42cがそれぞれ独立してオンした状態では補正用回路41全体の静電容量は32C、16C、8C、4C、2c、1Cずつ増加することになる。このことは、各単位回路42のスイッチ42cのオンオフ状態の組合せパターンに応じて補正用回路41全体の静電容量を0〜63Cの範囲で1C単位で調整することができることを意味している。
【0029】
この場合、補正用回路41は、第1の単位回路42のスイッチ42cをオンした状態で直列共振回路37が共振同調状態となるように設計されている。これは、補正用回路41の周波数調整可能範囲の中心に直列共振回路37の共振周波数を設計値として設定することにより補正用回路41の静電容量を増加或いは減少させる際に周波数の増減補正を有効に発揮させるためである。
【0030】
なお、上記構成の共振用コンデンサ回路39には分圧回路43が並列接続されている。この分圧回路43はコンデンサ43aとコンデンサ43bとを直列接続してなり、そのコンデンサ43aとコンデンサ42bとの共通接続点の電圧レベルを第2のレベル変換回路44に出力するもので、共振用コンデンサ回路39の静電容量に影響を与えないように小さな静電容量のものが用いられている。
【0031】
第1,第2のレベル変換回路38,44は入力信号を二値化信号に変換するもので、その二値化信号を排他的論理和回路45に出力する。
排他的論理和回路45は、第1,第2のレベル変換回路38,44から入力する二値化信号の排他的論理和を位相差電圧変換回路46に出力する。この排他的論理和回路45は送信回路36からの基準信号と直列共振回路37の共振信号との位相差を示す位相差信号を出力するもので、両方の信号の位相が一致しないときは位相差の大きさおよび位相差方向を示すパルス状の位相差信号を出力する。
【0032】
位相差電圧変換回路46は、排他的論理和回路45から出力される位相差信号を位相差および位相差方向を示す電圧に変換して送信同調ずれ判定回路47(送信同調ずれ取得手段に相当)に出力する。この送信同調ずれ判定回路47は、位相差電圧変換回路46から出力される電圧に基づいて位相差および位相差方向をC(コンデンサ)オンオフコントロール回路48(カウント手段に相当)とMPU28に出力する。そして、Cオンオフコントロール回路48は、補正用回路41の単位回路42のスイッチ42cのオンオフを制御することにより送信アンテナ32の両端の信号位相差が90°となるように直列共振回路37の静電容量を調整する。また、MPU28は、送信同調ずれ判定回路47からの信号により、周波数同調がなされたか否かを判定する(同調判定手段)。
【0033】
ここで、送信アンテナ32を構成するコイルは、周辺環境得には該送信アンテナ32と電磁結合するIDタグ2との関係でインダクタンスが変化し、これに伴い送信アンテナ32のインピーダンスが変化する。そして、発明者はこのインダクタンスとインピーダンスとが積み重ねられた皿1の枚数と一定の関係が存在することを究明した。
【0034】
すなわち、図11および図12は皿1の積み重ね枚数と、インダクタンス、インピーダンスとの関係を実験した結果を示す。この図11および図12によれば、皿1の積み重ね枚数とインダクタンスのと間には、一定の関係があることが分かる。ただし、例えば、皿1の枚数が2枚の場合と7枚の場合とでは、1回目の試験で278μHと277μH、2回目の試験で273μHと273μHとなっていてほとんど差がない。
【0035】
しかし、皿1の積み重ね枚数とインピーダンスとの関係では、皿1の枚数が2枚の場合と7枚の場合とでは、1回目の試験で12.5Ωと28.4Ω、2回目の試験でも11.7Ωと30.4Ωとなって有意な差が存在する。このことから、インダクタンスおよびインピーダンスが分かれば、そのときの皿1の積み重ね枚数を推定することができる。
【0036】
そこで、MPU28は、周波数同調が完了したとき、Cオンオフコントロール回路48から共振用コンデンサ回路39の各スイッチ42cに対するオンオフ情報を得、そのオンオフ情報から共振用コンデンサ回路39の静電容量を求めるようにしている。また、MPU28は、送信アンテナ32に設けられた電流センサ49から送信アンテナ32に流れる電流情報を得るようになっており、上記静電容量情報に基づき送信アンテナ32のインダクタンスを求めると共に、電流センサ49からの電流情報に基づき送信アンテナ32のインピーダンスを求めるようになっている。
【0037】
一方、ROM29には、皿1の積み重ね枚数とインピーダンスおよびインピーダンスの関係がテーブル化して記憶されている。そして、MPU28は、計算により求めたインダクタンスおよびインピーダンスと、そのROM29に記憶されたデータテーブルとから皿1の積み重ね枚数を求める。
【0038】
次に上記構成の作用を図1に示すフローチャートをも参照しながら説明する。主制御部18のMPU24は、図1の集計用ルーチンに入ると、集計用キースイッチ17がオンされたか否かを監視する状態となる(ステップS1)。今、食事を済ませた客の支払金額を集計するために、図8に示すように手持式リーダライタ12を客のテーブル上に積み重ねられている皿1の上に持って行き、送信アンテナ32および受信アンテナ34が配設されている頭部13bの前面部を一番上の皿1の内底面に接触させるような状態に保持し、集計用キースイッチ17を操作したとする。
【0039】
すると、その集計用キースイッチ17に応じた信号がスイッチ回路20から主制御部18に入力されるので、そのMPU24がスイッチ回路20から入力された信号を解読する。この場合、スイッチ回路20からの入力信号は集計指令信号であり(ステップS1で「YES」)、これは客の食べ終えた全ての皿1のIDタグ2と通信することを指令しているので、主制御部18のMPU24は、リモート制御部19に集計指令を出力する。これにより、リモート制御部19のMPU28は、IDタグ2と通信するために、まず送信アンテナ32に枚数測定のために所定周波数の基準信号を印加する(ステップS2)。
【0040】
つまり、MPU28は、Cオンオフコントロール回路48を制御して補正用回路41の第1の単位回路42のスイッチ42cのみがオンされた状態にセットし、補正用回路41の静電容量が静電容量補正可能範囲の中間に調整されるようにする。そして、この状態で送信回路36から所定周波数の基準信号が出力される。この結果、直列共振回路37が基準信号により共振状態となる。
【0041】
ところで、直列共振回路37は送信回路36からの基準信号の出力に応じて最大電流で共振状態(共振同調状態)となるように設計されているものの、手持式リーダライタ12の送信アンテナ32は皿1(IDタグ2)の積み重ね枚数などによりインダクタンスが変化する。この送信アンテナ32の共振周波数はインダクタンスと共振用コンデンサ41とにより定まるため、インダクタンスの変化により送信アンテナ32の共振周波数および共振電流が変化する。
【0042】
すると、リモート制御部19のMPU28は、送信部33の送信同調ずれ判定回路47による判定結果に基づいて送信アンテナ32の両端の信号位相差を検出することにより、その位相差が基準範囲内か否かを判定する(ステップS3;同調判定手段)。このとき、基準信号と共振信号とが許容範囲を上回る位相差を生じている場合は、共振同調状態ではないと判断し(ステップS3で「NO」)、Cオンオフコントロール回路48に切換指令を与える。これにより、補正用回路41のスイッチのオンオフパターンが短時間で切換えられ、送信アンテナ32の共振周波数が基準信号の周波数に近付けられてゆく(ステップS4)。そして、送信アンテナ32の両端の位相差が所定の範囲内となったときは、共振同調状態になったと判断し(ステップS3で「YES」)、ステップS5に移行する。
【0043】
このステップS5で、MPU28は、現在のCオンオフコントロール回路48による補正用回路41の各スイッチ42cのオンオフ状態から現在の共振用コンデンサ回路39の静電容量の大きさを計算し、次いでこの共振用コンデンサ回路39の静電容量から送信アンテナ32のインダクタンスを計算する(ステップS6;インダクタンス取得手段)。次いで、MPU28は、電流センサ49から現在送信アンテナ32に流れている共振電流を検出し(ステップS7)、この共振電流から送信アンテナ32のインピーダンスを計算する(ステップS8;インピーダンス取得手段)。
【0044】
そして、MPU28は、現在の送信アンテナ32のインダクタンスとインピーダンスとからRAM30に記憶されているデータテーブルを参照して積み重ねられている皿1の枚数を検索し、その枚数を推定枚数としてRAM30に記憶する(ステップS9)。
【0045】
皿1の積み重ね枚数を推定した後、MPU28は、皿1のIDタグ2と通信する(ステップS10)。このIDタグ2との通信は、基準信号を送信部33で変調して電力用電波信号として送信アンテナ32から送信すると共に、送信すべきデータを電力用信号に重畳するように送信部33で変調して送信アンテナ32から送信する。
【0046】
すると、皿1のIDタグ2側では、送信された電波信号をアンテナ用コイル33により受け、その電波信号を整流部9および平滑部6で整流平滑して一定電力の直流電力に変換し、MPU8などの動作用電源として供給する。動作用電力の供給により、各皿1のIDタグ2のMPU8は動作を開始し、送信されてきた信号の内容に応じた処理、この場合には、メモリ部1から皿2のID番号、皿2の種類などのデータを読み出し、これを変復調部10で変調してアンテナ用コイル3から送信するという動作を行う。各皿1のIDタグ2から送信された電波信号は、手持式リーダライタ本体12の受信アンテナ34により受信され、その受信信号は受信部35で復調され、復調されたデータはRAM30に記憶される。
【0047】
このようにして、積み重ねられている皿1のIDタグ2と通信を行い、全ての皿1のIDタグ2との通信を完了したと判断すると、MPU28は、ステップS11に移行し、通信を行ったIDタグ2の数とRAM30に記憶されている枚数データとが一致しているか否かを判断する(一致判定手段)。
【0048】
ここで、全ての皿1のIDタグ2との通信を完了したことの判断は次のようにして行う。すなわち、MPU28は、一つのIDタグ2と通信を行うと、そのIDタグ2のID番号をRAMに記憶させる。このとき、そのID番号が既に記憶されている場合には、RAMへの格納を行わない。通信したIDタグ2が増えると、RAMに記憶されるID番号も増加するが、積み重ねられている全ての皿1のIDタグ2と通信すると、以後の通信では、RAM30に記憶されているID番号以外の番号はなくなる。この状態が所定時間続いたとき、MPU28は、全ての皿1のIDタグ2との通信を完了したと判断するものである。
【0049】
さて、通信を行ったIDタグ2の数とRAM30に記憶されている枚数データとが一致していた場合には、MPU28は、ステップS11で「YES」と判断してステップS12に移行し、発音部23に全数通信完了の発音動作(例えば、ピッ音)を行わせると共に、主制御部18に通信正常終了を報知して全数通信完了した旨を表示部15に表示させる。続いて、主制御部18のMPU24は、リモート制御部19のMPU28を介してRAM30に記憶されている各皿1の種類(値段)およびその数などを読出し、客が支払うべき金額を演算してRAM26に記憶し、エンドとなる。
【0050】
さて、上記のようにして全ての皿1のIDタグ2との通信を完了したと判断されたとき、通信を完了したIDタグ数がRAM30に記憶されている枚数データと一致しないとき、MPU28は、ステップS11で「NO」と判断し、発音部23に推定枚数と通信枚数とが一致しない旨の発音動作(例えば、ピッ、ピッ、ピッ音)を行わせると共に、主制御部18にもその旨を報知して表示部15に表示させる。この発音および表示により、使用者は異常に気付き、皿1の積み重ね枚数が多過ぎる場合には、2つに分けたり、或いは、銀紙のように電波を遮断するような異物が皿1に残されているような場合には、それを除去する。そして、再び、上述のような動作を行わせる。
【0051】
このように構成した本実施例によれば、皿1の積み重ね高さに基づいて積み重ねられている皿1の枚数を推定することができるので、全ての皿1と通信を完了したか否かを確認することができる。しかも、送信アンテナ32のインダクタンスとインピーダンスとから皿1の枚数の推定するので、リーダライタ12が本来備えている送信部33を利用して枚数推定を行うことができる。このため、皿1の枚数を推定するために、例えば皿1の積み上げ高さを超音波測距装置により測定し、その積み上げ高さから枚数を推定する構成のものとは異なり、枚数推定のための専用の装置を必要としない。
【0052】
また、本実施例では、自動同調機能により基準信号の周波数と直列共振回路37の共振信号の周波数との位相差を求め、その位相差に基づいて共振電流が最大となるように補正用回路41の静電容量を調整するようにしたので、直列共振回路37の共振周波数が設計値からずれてしまった場合でも、基準信号の送信出力を高めることなく、送信アンテナ32の送信可能な領域が狭くなることを防止でき、重ねられた皿1のIDタグ2からデータを確実に読み取ることができる。 そして、共振用コンデンサ回路39の静電容量から送信アンテナ32のインダクタンスを求めるので、自動同調のための構成要素を用いて送信アンテナ32のインダクタンスを容易に求めることができる。
【0053】
なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施例に限定されるものではなく、例えば対象物はすし用の皿1に限られないなど、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における集計動作の制御内容を示すフローチャート
【図2】送信部の概略的な電気的構成を示す回路図
【図3】手持式リーダライタの主制御部の電気的構成を示すブロック図
【図4】同リモート制御部の電気的構成を示すブロック図
【図5】手持式リーダライタの全体的な電気的構成を示すブロック図
【図6】IDタグの電気的構成を示すブロック図
【図7】IDタグを内蔵した皿の斜視図
【図8】手持式リーダライタによる読書き状態を示す図
【図9】共振回路の共振状態を説明するための回路図および信号波形図
【図10】コイルの両端の信号位相差と送信出力との関係を示す図
【図11】皿の積み重ね枚数と送信アンテナのインダクタンス、インピーダンスとの関係を示す図
【図12】同グラフ
【符号の説明】
1は皿(対象物)、2はIDタグ、18は主制御部、19はリモート制御部(読書き手段、共振周波数変更手段、インダクタンス取得手段、インピーダンス取得手段)、37は直列共振回路、32は送信部、33は送信アンテナ、39は共振コンデンサ回路、47は送信同調ずれ判定回路(送信同調ずれ取得手段)、48はコンデンサオンオフコントロール回路である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a handheld ID tag reader / writer that communicates with an ID tag provided on an object by radio waves to exchange data.
[0002]
[Problems to be solved by the invention]
For example, as a moving object identification system, there is a remote ID system using high-frequency radio waves. In this method, communication between a controller and an ID tag is performed by radio waves, and data of an ID tag at a remote position is read or data is written to the ID tag.
[0003]
Such a remote ID system is considered to be applied to various systems such as a delivery system, an inventory management system, and a sales system. As an example, there is a tallying system for a rotating sushi shop. The outline of this system is that the ID tag embedded in the plate on which sushi is placed records data such as the type of sushi, the time it was made, and the selling price. It collects them in places, communicates with the ID tags on those dishes, and obtains data from the ID tags to calculate the amount to be paid by the customer.
[0004]
In the case where the present invention is applied to such a totaling system, if the reader / writer communicating with the ID tag is of a fixed type, the total may be calculated by placing a plate in the communication area of the fixed type reader / writer. However, the fixed type reader / writer is inconvenient because the plate must be brought to that position. Therefore, a hand-held reader / writer has been considered in order to be able to easily perform the tallying on the table where the customer is sitting.
[0005]
In a hand-held reader / writer, a reader / writer body is usually held above a plate stacked on a table to perform a transmission / reception operation. However, since the operator usually does not recognize the number of dishes, it is difficult to confirm whether or not the operator has communicated with the ID tags of all the dishes. If the number of stacked dishes is 4 to 5, the operator can recognize the number of dishes, and if the number of ID tags that have communicated is displayed on the display unit, communication with the ID tags of all dishes is performed. You can immediately recognize whether you have done it. However, according to this method, when the number of dishes increases, the number of dishes cannot be recognized at a glance, so even if the display of the number of communicated ID tags is seen, it is not clear whether or not communication has been made with the ID tags of all dishes.
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an ID tag reader / writer capable of estimating the number of stacked objects.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
When the ID tag reader / writer is brought close to the target object, the transmission antenna of the ID tag reader / writer and the reception antenna of the ID tag are electromagnetically coupled to each other, and a mutual induction action occurs therebetween. The inductance changes. The change in the inductance of the transmission antenna at this time changes according to the number of ID tags (antenna coils) on the other side to be electromagnetically coupled.
[0008]
Therefore, according to the first aspect of the present invention, when communicating with the ID tag, the inductance of the transmitting antenna is obtained, and the number of stacked objects is estimated using the inductance. Then, when the communication with the ID tag is completed, it is determined whether or not the number of the communicated ID tags is equal to the estimated number of stacked tags, and the determination result is notified. I do. Therefore, it is possible to recognize whether or not communication has been performed with the ID tags of all the objects in the stacked state.
[0009]
Further, when the transmitting antenna and the receiving antenna of the ID tag are electromagnetically coupled to each other and a mutual induction action occurs, the impedance of the transmitting antenna also changes. According to the second aspect of the present invention, since the impedance of the transmitting antenna is obtained and the number of stacked objects is estimated using both the inductance and the impedance of the transmitting antenna, the number of objects can be estimated more accurately.
[0010]
According to the third aspect of the present invention, the difference between the transmission frequency and the resonance frequency of the transmission antenna is obtained by detecting the phase difference between the signal waveforms at both ends of the coil constituting the transmission antenna. Since the resonance frequency of the transmission antenna is changed by changing the connection pattern of the correction capacitor so that the maximum resonance current flows through the transmission antenna, reading and writing to the ID tag can be performed in the resonance tuning state. It is possible to prevent a possible region from being narrowed. Further, the inductance of the transmission antenna can be easily obtained from the capacitance of the correction capacitor.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that this embodiment is applied to a tallying system for a revolving sushi restaurant. Here, the rotating sushi shop is a shop having the following system.
[0012]
A loop-shaped conveyor is provided in the store, and tables and seats are provided along the conveyor. Sushi is placed on a plate and transported to the audience by a conveyor. The customer takes the dish on which the favorite sushi is placed from among the dishes carried by the conveyor, and after eating, the dishes are sequentially stacked on the table. The shop places the sushi on a plate of a color or pattern corresponding to the selling price, so that the customer can know the approximate amount to be paid to the store from the type and the number of the stacked plates. After the meal, the clerk counts the number of plates by color or pattern, and determines the amount to be paid to the store.
[0013]
As shown in FIG. 7, the
[0014]
The
[0015]
The
[0016]
A signal such as data transmitted from the reader / writer is transmitted while being superimposed on a power radio signal, and the signal is demodulated by the
[0017]
As a reader / writer for an ID tag that communicates with the
[0018]
The hand-held reader /
[0019]
FIG. 3 schematically shows the configuration of the
[0020]
FIG. 4 schematically shows the configuration of the
[0021]
The radio signal transmitted from the
Here, the
[0022]
Now, the
[0023]
First, the principle of automatic tuning will be described.
In a series resonance circuit including a coil L, a capacitor C, and a resistor R (resistance of the coil L) as shown in FIG. 9, a voltage difference between both ends of the coil L (corresponding to the transmission antenna 32) becomes a transmission output. At the time of resonance tuning when the resonance frequency matches the resonance frequency, the maximum current flows through the series resonance circuit, and the transmission output becomes maximum. At this time, the signal waveforms at both ends of the coil L are 90 ° out of phase with the waveform of the transmission signal (see the solid line in FIG. 9). On the other hand, at the time of resonance non-tuning in which the frequency of the transmission signal and the resonance signal are shifted, the voltage difference between both ends of the coil L decreases as shown by the broken line in FIG. At this time, the phase shift of the signal waveform at both ends of the coil L is out of 90 °. For this reason, the transmission output from the coil L decreases as compared with the time of resonance tuning.
[0024]
FIG. 10 shows the relationship between the phase difference between the voltages across the coil L and the transmission output. In FIG. 10, it can be seen that the transmission output is maximum when the phase difference is 90 °, and that the transmission output decreases as the phase difference deviates from 90 °. Further, it can be seen that there is a correlation between the phase shift between both ends of the coil L and the transmission output (resonance current). Therefore, by adjusting the phase shift within the allowable range by changing the capacitance of the capacitor C, it is possible to realize automatic tuning in which the resonance frequency of the
[0025]
FIG. 2 schematically shows the configuration of the
[0026]
The
[0027]
Here, if the capacitances of the capacitors 42a and 42b in each unit circuit 42 are set to the same capacitance, for example, 2C, the capacitance of the unit circuit 42 becomes C when the switch 42c is off, and the switch 42c In the ON state, the capacitance of the unit circuit 42 is 2C. Therefore, by turning on the switch 42, the capacitance of the unit circuit 42 can be increased from C to 2C by C.
[0028]
When the
[0029]
In this case, the
[0030]
The
[0031]
The first and second
The exclusive OR
[0032]
The phase difference
[0033]
Here, the inductance of the coil constituting the
[0034]
That is, FIGS. 11 and 12 show the results of experiments on the relationship between the number of
[0035]
However, the relationship between the number of
[0036]
Therefore, when the frequency tuning is completed, the
[0037]
On the other hand, the relationship between the number of
[0038]
Next, the operation of the above configuration will be described with reference to the flowchart shown in FIG. When the
[0039]
Then, a signal corresponding to the tallying
[0040]
In other words, the
[0041]
Although the
[0042]
Then, the
[0043]
In step S5, the
[0044]
Then, the
[0045]
After estimating the number of
[0046]
Then, on the
[0047]
In this way, the
[0048]
Here, it is determined that the communication with all the
[0049]
If the number of
[0050]
When it is determined that the communication with the ID tags 2 of all the
[0051]
According to the present embodiment configured as described above, the number of stacked
[0052]
Further, in the present embodiment, the phase difference between the frequency of the reference signal and the frequency of the resonance signal of the
[0053]
The present invention is not limited to the embodiment described above and shown in the drawings. For example, the present invention is not limited to the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing control contents of a tally operation in one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a schematic electrical configuration of a transmission unit.
FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of a main control unit of the handheld reader / writer.
FIG. 4 is a block diagram showing an electrical configuration of the remote control unit.
FIG. 5 is a block diagram showing the overall electrical configuration of the handheld reader / writer;
FIG. 6 is a block diagram showing an electrical configuration of the ID tag.
FIG. 7 is a perspective view of a dish with a built-in ID tag.
FIG. 8 is a diagram showing a reading / writing state by a handheld reader / writer.
FIG. 9 is a circuit diagram and a signal waveform diagram for explaining a resonance state of the resonance circuit.
FIG. 10 is a diagram showing a relationship between a signal phase difference between both ends of a coil and a transmission output.
FIG. 11 is a diagram showing a relationship between the number of stacked plates and the inductance and impedance of the transmitting antenna.
FIG. 12 is the same graph.
[Explanation of symbols]
1 is a plate (object), 2 is an ID tag, 18 is a main control unit, 19 is a remote control unit (read / write unit, resonance frequency changing unit, inductance acquisition unit, impedance acquisition unit), 37 is a series resonance circuit, 32 Is a transmission unit, 33 is a transmission antenna, 39 is a resonance capacitor circuit, 47 is a transmission tuning deviation determination circuit (transmission tuning deviation obtaining means), and 48 is a capacitor on / off control circuit.
Claims (3)
積み重ねられた前記対象物の前記IDタグと通信する際、コイルからなる送信アンテナのインダクタンスを求めるインダクタンス取得手段と、
このインダクタンス取得手段により求められたインダクタンスに基づいて前記対象物の積み重ね数を推定する推定手段と、
前記IDタグとの通信が完了した際、通信を行った前記IDタグの枚数と前記推定した積み重ね枚数とが一致しているか否かを判定する一致判定手段とを具備し、
前記一致判定手段による判定結果を報知する構成としてなるIDタグ用リーダライタ。An ID tag reader / writer including a read / write unit that reads / writes data from / to an ID tag attached to an object,
When communicating with the ID tag of the stacked object, an inductance obtaining unit that obtains an inductance of a transmitting antenna formed of a coil,
Estimating means for estimating the number of stacked objects based on the inductance obtained by the inductance obtaining means,
When communication with the ID tag is completed, the communication device includes a coincidence determination unit configured to determine whether the number of the ID tags that have communicated and the estimated number of stacks match,
An ID tag reader / writer configured to notify a result of the judgment by the coincidence judging means .
前記推定手段は、前記インダクタンス取得手段により求められたインダクタンスと前記インピーダンス取得手段により求められたインピーダンスを用いて前記対象物の積み重ね数を推定することを特徴とする請求項1記載のIDタグ用リーダライタ。Providing impedance detection means for determining the impedance of the transmitting antenna,
2. The ID tag reader according to claim 1, wherein the estimating unit estimates the number of stacked objects by using the inductance obtained by the inductance obtaining unit and the impedance obtained by the impedance obtaining unit. lighter.
前記送信アンテナを構成するコイルの両端の信号波形の位相差に基づいて送信周波数と前記送信アンテナの共振周波数とのずれを求める送信同調ずれ取得手段と、
この共振同調ずれ取得手段により求められる周波数ずれが許容範囲内となるように前記補正用コンデンサの接続パターンを変更することにより前記送信アンテナの共振周波数を変更する共振周波数変更手段とを設け、
前記インダクタンス取得手段は、前記補正用コンデンサの静電容量に基づいて前記送信アンテナのインダクタンスを求めることを特徴とする請求項1または2記載のIDタグ用リーダライタ。A resonance capacitor, which is constituted by a plurality of correction capacitors provided so as to exhibit different capacitances according to the connection pattern, and forms a series resonance circuit with the transmission antenna,
Transmission tuning deviation obtaining means for obtaining a deviation between a transmission frequency and a resonance frequency of the transmission antenna based on a phase difference between signal waveforms at both ends of a coil constituting the transmission antenna,
Resonance frequency changing means for changing the resonance frequency of the transmission antenna by changing the connection pattern of the correction capacitor so that the frequency shift determined by the resonance tuning shift obtaining means is within an allowable range,
3. The reader / writer for an ID tag according to claim 1, wherein the inductance obtaining unit obtains an inductance of the transmission antenna based on a capacitance of the correction capacitor.
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