CN103080702A

CN103080702A - 传感器装置

Info

Publication number: CN103080702A
Application number: CN2011800402470A
Authority: CN
Inventors: 今井纮; 川端康大; 鲛岛裕
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2010-10-29
Filing date: 2011-03-16
Publication date: 2013-05-01
Anticipated expiration: 2031-03-16
Also published as: CN103080702B; KR20130038923A; EP2634540A1; KR101423442B1; EP2634540B1; US9331479B2; US20130140910A1; JP5353861B2; EP2634540A4; WO2012056741A1; JP2012098809A

Abstract

传感器装置(100)能够在以下两个路径中进行切换而向传感器部(101)、无线通信机(102)以及控制IC(105)进行供电，一个路径是从直流电源(103)经由DC变流器(104)进行供电，另一个路径是从直流电源(103)直接进行供电。根据传感器部(101)以及无线通信机(102)的工作状态，通过判定传感器测量开始条件来进行这两个供电路径的切换。

Description

传感器装置

技术领域

本发明涉及对温度和湿度等各种测量对象进行测量的传感器装置。

背景技术

在我们的周围环境中进行如下操作：设置各式各样的传感器，将传感器的测量数据发送给服务器装置(或者主体装置)，通过服务器装置进行分析。然后，根据该分析结果，控制设置于周围环境的设备类。

传感器中的测量以及数据发送增多时，功耗当然也会增加。例如，在通过电池使传感器工作的情况下，测量以及数据发送增多时，电池的寿命变短，需要频繁地更换电池。

另一方面，公知在通常的电子设备中使功耗降低的技术。例如，在专利文献1中记载有如下内容：具有电池、以及用于生成低于电池电压的直流电压的直流电压转换单元，在功耗大的主驱动状态时(主驱动/待机状态信号显示主驱动状态时)设为由直流电压转换单元生成的直流电压，在功耗小的待机状态时(主驱动/待机状态信号显示待机状态时)设为电池电压。由此，在功耗大的主驱动状态时，能够利用直流电压转换单元提供低于电池电压的电压，使电力损耗减少。此外，在功耗小的待机状态时，通过停止直流电压转换单元的工作，能够使直流电压转换单元中的电力损耗为零。此外，在专利文献2中记载了根据表示半导体装置的工作模式的模式信号来进行电源电压的转换。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本公开专利公报“特开平11-41825号公报(1999年2月12日公开)”

专利文献2：日本公开专利公报“特开平11-353040号公报(1999年12月24日公开)”

发明内容

发明要解决的问题

考虑将专利文献1和专利文献2的技术应用于传感器装置。但是，在专利文献1和专利文献2中，使用用于对模式进行设定的主驱动/待机状态信号和模式信号，无法单纯地应用于传感器装置。即，传感器装置并不能按照其设置环境和测量对象，从外部设定工作模式。例如，在是在某一预定环境下进行测量的传感器装置的情况下，周围的环境变成该预定的环境时候是工作模式的变更时，而不是根据外部输入信号进行变更。

本发明鉴于上述问题而做出，其目的在于，提供即使是工作状态可根据设置环境等变化的传感器装置也能够降低功耗的传感器装置。

用于解决问题的手段

为了解决上述问题，本发明是具有传感器部和控制部的传感器装置，其特征在于，所述传感器装置具有从电源至传感器部以及控制部的多个供电路径，所述传感器装置能够根据上述传感器部的工作状态来切换这些供电路径。

根据上述结构，根据传感器装置的工作模式进行供电路径的切换(电源切换)，由此能够选择最佳的供电路径，实现低功耗化。此外，上述电源切换不使用用于设定工作模式的主驱动/待机状态信号或模式信号进行电源切换，而能够通过装置本身的工作状态(传感器部和无线通信机的输出信号)来进行。即，即便是工作状态可根据设置环境等变化的传感器装置，也能够降低功耗。

发明效果

根据本发明，一种具有传感器部和控制部的传感器装置，其具有从电源至传感器部以及控制部的多个供电路径，并且能够根据上述传感器部的工作状态来切换这些供电路径。

因此，根据传感器装置的工作模式来进行供电路径的切换(电源切换)，从而能够选择最佳的供电路径，实现低功耗化。此外，上述电源切换根据装置本身的工作状态(传感器部的输出信号)来进行，从而，即便是工作状态可根据设置环境等发生变化的传感器装置，也能够降低功耗。

附图说明

图1是示出第1实施方式的传感器装置的概略结构的框图。

图2是示出第1实施方式中的电源切换算法的流程图。

图3是示出第2实施方式中的电源切换算法的流程图。

图4是示出第3实施方式的传感器装置的概略结构的框图。

图5是示出第3实施方式中的电源切换算法的流程图。

图6是示出第4实施方式的传感器装置的概略结构的框图。

图7是示出第4实施方式中的电源切换算法的流程图。

图8是示出第5实施方式中的电源切换算法的流程图。

图9是示出第6实施方式的传感器装置的概略结构的框图。

图10是示出第6实施方式中的电源切换算法的流程图。

图11是示出第7实施方式的传感器装置的概略结构的框图。

图12是示出第7实施方式中的电源切换算法的流程图。

图13是示出第8实施方式中的传感器测量开始条件的判定算法的流程图。

具体实施方式

首先，根据图1～图13对本发明的实施方式进行说明，如下所述。

(第1实施方式)

图1是示出本实施方式的传感器装置的概略结构的框图。如图1所示，本实施方式的传感器装置100构成为具备：传感器部101、无线通信机102、直流电源103、DC变流器104、控制IC(控制部)105以及开关SW1/SW2。

传感器装置100通过传感器部101对温度和湿度等测量对象进行测量，并通过无线通信机102将通过测量得到的测量数据发送给服务器装置等。此外，传感器装置100在设定的定时执行测量处理和发送处理。

直流电源103是例如电池等有限的供电源，但本发明不限于此。在直流电源103是电池的情况下，大大有助于电池的长寿命化这一目的，但是，即便直流电源103不是有限的供电源，通过本发明也能够得到减少功耗的效果。从直流电源103向传感器部101、无线通信机102以及控制IC105供给的电力由两条供电路径的一条供给。即，一条是从直流电源103经由DC变流器104供电的路径，另一条是从直流电源103直接供电的路径。这些供电路径由开关SW1以及SW2的接通/断开（on/off）来进行切换。另外，在本实施方式中，DC变流器104设为降压型的DC变流器。

控制IC105用于进行传感器装置100的控制，并进行传感器部101以及无线通信部102的动作控制以及开关SW1以及SW2的接通/断开切换控制。在图1中，γ_s1是传感器－控制IC间信号，γ_s2是无线通信机－控制IC间信号，

是开关动作信号。

传感器装置100由于在直流电源103中使用有限的供电源，因此，减少功耗以实现电源的长寿命化变得重要。在传感器装置100中，通过根据工作模式切换供电路径来实现功耗的减少。

具体而言，传感器装置100具有由传感器部101进行测量的感测模式、由无线通信机102发送测量数据的发送模式以及不进行测量及发送中任何一个的睡眠模式作为其工作模式。传感器装置100在感测模式及发送模式下经由DC变流器104进行供电，在睡眠模式下从直流电源103直接供电。理由如下。

在经由DC变流器104进行供电的情况下，在输出电压较大的区域，电流转换效率变大，而在输出电压较小的区域，电流转换效率变小。在感测模式或者发送模式下，由于传感器部101或者无线通信机102工作需要相对较大的电流，因而能够在电流转换效率较大的状态下驱动DC变流器104。此外，当从电池等的直流电源103直接向传感器部101供电时，由于电池电压降低时传感器的精度下降，因此，若希望维持传感器的精度，则存在无法用尽电池容量等的问题。通过经由DC变流器104进行供电，能够对传感器部101进行不存在电压变动的稳定的供电，能够在维持传感器的检测精度的同时，高效地用尽电池容量。而且，如果设DC变流器104为降压型转换器，则能够使控制IC105的工作电压成为接近标准使用电压的下限的电压，还能够减少控制IC105的功耗。

另一方面，在睡眠模式下，由于无需使传感器部101以及无线通信机102工作，因此，输出电流变小，通过使DC变流器104停止，能够减少DC变流器104中的工作电力。

由此，本实施方式的传感器装置100通过根据工作模式切换供电路径来减少功耗，尤其是在供电路径的切换算法(电源切换算法)中存在特色。以下，参照图2说明该算法的一例。

图2所示的流程图中，首先进行向睡眠模式的转移。即，控制IC105使开关SW1断开（off），使开关SW2接通（on）(S1)。由此，DC变流器104停止，从直流电源103向传感器部101、无线通信机102以及控制IC105直接供电(电池直连)。由此，传感器装置100变为睡眠模式(S2)。另外，通过使开关SW1断开，也停止向DC变流器104自身供电，因此，在睡眠模式下，DC变流器104停止。

在睡眠模式下，控制IC105监视着传感器状态信号以及通信机状态信号，以在适当的定时向感测模式以及发送模式转移。在传感器状态信号为测量待机状态且满足传感器测量开始条件时(在S3中为是)，判断为控制IC105可向感测模式转移，使开关SW1接通，使开关SW2断开(S4)。由此，DC变流器104工作，传感器部101、无线通信机102以及控制IC105经由DC变流器104被供电。

这样，在进入感测模式时，传感器部101开始测定动作，并取得测定值(S5)。所取得的测定数据保存于存储器中(S6)。

在感测模式结束时，接着判断是否可向发送模式转移。在通信机状态信号是通信待机状态且满足数据发送条件时(在S7中为是)，判断为控制IC105可进入发送模式。在发送模式下，无线通信机102发送保持在存储器中的测定数据(S8)。另外，如果由于通信状态的恶化等而不能向发送模式转移(在S7中为否)，则不进行该时刻的数据发送，而是返回至睡眠模式(返回S1)。

在上述流程中，在传感器状态信号是测量待机状态且满足传感器测量开始条件时，判断为可向感测模式转移。

其中，传感器状态信号处于测量待机状态是指传感器能够在预定的容许误差范围内测定应测定的周围环境的值的状态。具体而言，考虑如下的状态。

(1)电源电压处于预定范围内。在测定时间内收敛为预定范围的电源电压。

(2)传感器的检测部的环境在容许误差范围内与测定对象的周围环境相同。

例如：

·在温度传感器的情况下，由于检测部具有热容，因此，在周围环境的温度急剧变化时，检测部的温度迟于周围环境地追随于变化。检测部的温度与周围环境相比处于容许误差以内的状态是满足测量待机状态的一个要素。温度传感器、CO₂传感器也是一样。

·在使用加速度传感器的情况下，存在希望取得固定频率的信号的情况(例如，检测电机旋转的特定的振动数等、伴随于周期确定的动作的振动的情况)。为了选择性地提取特定周期的信号，至少需要按照测定对象的频率的两倍的采样周期进行测定，有时为了确定该采样周期，事先高速地进行采样。使用该事先采样的结果，对传感器设置了本采样周期的状态是满足测量待机状态的一个要素。

(3)周围环境的噪声在测定时间内收敛为预定电平以下。

·存在根据测定对象而产生使测定中发生误差的噪声的情况。通过其他传感器测定该噪声电平，噪声电平在容许以下的情况是满足测量待机状态的一个要素。例如，存在传感器附近有较强的电磁波噪声辐射的情况(移动电话等)、以及传感器的电源电压变动并使传感器测定精度恶化的情况。可以通过其他传感器/无线机等测定电磁波电平，确定传感器的测量待机状态。

预先测定是否满足上述(1)～(3)的状态后生成传感器状态信号。或者，也可以根据以前的测定结果通过学习生成传感器状态信号。例如，在温度变化急剧的情况下，考虑根据以前的测定结果计算检测部的温度变化导致的测定定时的延迟，并生成使传感器状态信号为测量待机状态的信号。

此外，满足传感器测量开始条件是指需要进行感测的定时。在该条件中，虽然也包含每固定时间的测量，但是，例如可以根据前次的测量结果的倾向来生成下次的测量定时，或者通过来自其他传感器的测定信号生成测量定时。此外，也可以接收来自其他节点和服务器的信号而设定测量开始条件。也在满足传感器测量开始条件的情况下，通过传感器部101生成表示该情况的信号，并发送给控制IC105。

此外，通信机状态信号为通信待机状态是指确保了如下三点的状态：

(1)安装于本节点的无线通信机的状态为可通信的状态；

(2)接收侧(服务器/其他节点)通信机的状态为可通信的状态；

(3)无线通信路径可通信。

具体而言，考虑如下的状态：

作为(1)的状态，

·提供给通信机的电源电压处于预定范围内。在通信时间内收敛为预定范围的电源电压。

·保持与接收侧通信机的连接信息。例如，如果是WiFi无线的话，需要接收侧通信机的IP地址、端口号、无线通信信道等。有时在节点处于睡眠状态的情况等中使无线通信机的电源断开而实现低功耗化，因此，该条件对于在电源接通时需要重新取得连接信息的情况等是必需的。

作为(2)的状态，与上述相同地需要使接收机侧的电源电压收敛为预定范围。此外，也需要保持连接信息。

作为(3)的状态，

·能够确保无线通信频带。存在因其他节点或使用相同频带的无线通信机的其他设备占据通信频带而不可进行通信的情况。

·在由于障碍物等导致的通信环境恶化的情况下，也能够确保可通信的电波收发强度。还存在由于人体或障碍物的移动带来的环境变化在时间轴方向发生变化的情况。

关于通信待机状态信号，根据前次的发送结果或者本发送前的通信路径的测试、根据以前的发送状态的预测等生成是否满足上述3个状态。

此外，满足数据发送条件是指到达需要数据发送的定时。该条件与传感器测量开始条件同样地也包含每固定时间的发送，但是，例如也可以根据前次的测定结果的倾向生成下次的发送定时，或者根据来自其他传感器的测定信号生成发送定时。此外，也可以接收来自其他节点和服务器的信号而设定数据发送条件。也在满足数据发送条件的情况下，将表示该情况的信号从无线通信部向控制IC105发送。

(第2实施方式：基于测定频度的电源切换算法)

图3是示出基于测定频度进行电源切换时的算法的流程图。通过该算法可任意设定测定频度，并通过该测定频度进行电源切换。另外，测定频度还可以例如经由无线通信机102从外部进行设定。

在图3所示的流程图中也首先向睡眠模式转移。在本算法，通过测定频度是否是阈值(N/分)以下，使睡眠模式中的电源供给不同。

在测定频度为阈值(N/分)以下的情况下(在S11中为是)，由于测定频度小，不太频繁地进行工作模式的变更，因此，通过在睡眠模式中使DC变流器104停止，能够有效地消减功耗。因此，在测定频度在阈值(N/分)以下的情况下，控制IC105使开关SW1断开，使开关SW2接通(S12)。由此，DC变流器104停止，传感器装置100成为睡眠模式(S14)。

另一方面，在测定频度不在阈值(N/分)以下的情况下(在S11中为否)，测定频度大，频繁地发生工作模式的变更。在此种情况下，当根据工作模式的变更而切换电源供给路径时，开关切换中的功耗变大，无法从整体上取得功耗降低的效果。因此，在测定频度不在阈值(N/分)以下的情况下，控制IC105使开关SW1接通，使开关SW2断开(S13)，进入睡眠模式(S14)。即，在睡眠模式中也经由DC变流器104进行供电。

在图3的流程中，由于S15～S20的处理与图2中的S3～S8的处理相同，因此省略详细的说明。

(第3实施方式：基于感测精度的电源切换算法)

图4是示出本实施方式的传感器装置的概略结构的框图。该传感器装置200构成为尤其是在进行基于感测精度的电源切换时，能够得到良好的功耗降低的效果。图4的传感器装置200是与图1的传感器装置100类似的结构，但构成为在直流电源103与传感器部101、无线通信机102以及控制IC105之间，串联连接了开关SW3与第2DC变流器201。另外，在以下的说明中，将DC变流器104称作第1DC变流器104。此外，第2DC变流器201是升压型的DC变流器。

图5是示出基于感测精度进行电源切换时的算法的流程图。在本实施方式中，例如，设存在如下要求，即，希望在测定范围从α到β的范围进行高精度的测定。为了满足上述要求，在图4的传感器装置200中设为在从α到β的范围中经由第2DC变流器201进行电源供给。这是因为，传感器类通常进行模拟动作，工作电压设为高压则测定误差变小，能够进行高精度的测定。

在图5所示的流程图中也首先向睡眠模式转移。即，控制IC105使开关SW1以及SW3断开，使开关SW2接通(S21)。由此，第1DC变流器104以及第2DC变流器201停止，从直流电源103直接向传感器部101、无线通信机102以及控制IC105供电(电池直连)。由此，传感器装置200成为睡眠模式(S22)。

在睡眠模式下，控制IC105监视传感器状态信号以及通信机状态信号，以在适当的定时向感测模式以及发送模式转移。在传感器状态信号为测量待机状态且满足传感器测量开始条件时(在S23中为是)，判断为控制IC105可向感测模式转移，使开关SW1接通，使开关SW2以及SW3断开(S24)。由此，第1DC变流器104工作，经由作为降压型DC变流器的第1DC变流器104向传感器部101、无线通信机102以及控制IC105供电。

这样在进入感测模式时，传感器部101开始测定动作，并取得测定值(S25)。但是，在S25中得到的测定值是基于经由第1DC变流器104的供电而得到的，该测定数据不是通过高精度的测定而得到的。因此，对于在S25中得到的测定值γ_s1，判定是否满足α≦γ_s1≦β(S26)。

如果α≦γ_s1≦β(在S26中为是)，为了针对该范围进行高精度的测定，使开关SW1以及SW2断开，使开关SW3接通(S27)。由此，第2DC变流器201工作，经由作为升压型DC变流器的第2DC变流器201向传感器部101、无线通信机102以及控制IC105供电。

在该状态下，传感器部101再次开始测定动作，并取得测定值(S28)。进而，使开关SW1接通，使开关SW2以及SW3断开(S29)，使第1DC变流器工作，并将在S28中取得的测定数据保存在存储器中(S30)。另外，如果在S26中不是α≦γ_s1≦β，由于不需要高精度的测定，因此，将在S25中取得的测定数据保存在存储器中(S30)。

这样，在感测模式结束时，接着，判断是否可向发送模式转移，如果可以，则进行发送模式的处理(S31～S32)。由于S31～S32的处理与图2中的S7～S8的处理相同，因此，省略详细的说明。

(第4实施方式：基于感测精度的电源切换算法(多个传感器))

图6是示出本实施方式的传感器装置的概略结构的框图。该传感器装置300构成为尤其是在进行基于感测精度的电源切换时能够获得良好的功耗降低的效果，但与图4的传感器装置200相比在具有多个传感器部这一点上存在差异。图6的传感器装置300虽然与图4的传感器装置200结构类似，但是，还具有第2传感器部301。另外，在以下的说明中，将传感器部101称作第1传感器部101。而且，第1传感器部101与第2传感器部301例如设为温度传感器与湿度传感器等各自种类不同的传感器。

图7是示出基于感测精度进行电源切换时的算法的流程图。在本实施方式中，例如，假设存在希望第1传感器部101在测定范围从α₁到β₁的范围进行高精度的测定的要求，并存在希望第2传感器部301在测定范围从α₂到β₂的范围进行高精度的测定的要求。为了满足上述要求，在图6的传感器装置300中，设为在第1传感器部101的测定值在从α₁到β₁的范围的情况下，或者，第2传感器部101的测定值在从α₂到β₂的范围的情况下，经由第2DC变流器201进行电源供给。

在图7所示的流程图中也首先向睡眠模式转移。即，控制IC105使开关SW1以及SW3断开，使开关SW2接通(S41)。由此，第1DC变流器104以及第2DC变流器201停止，从直流电源103向第1传感器部101、第2传感器部301、无线通信机102以及控制IC105直接供电(电池直连)。由此，传感器装置300成为睡眠模式(S42)。

在睡眠模式下，控制IC105监视传感器状态信号以及通信机状态信号，以在适当的定时向感测模式以及发送模式转移。在传感器状态信号为测量待机状态且满足传感器测量开始条件时(在S43中为是)，判断出控制IC105可向感测模式转移，使开关SW1接通，使开关SW2以及SW3断开(S44)。由此，第1DC变流器104工作，经由作为降压型DC变流器的第1DC变流器104向第1传感器部101、第2传感器部301、无线通信机102以及控制IC105供电。

这样在进入感测模式时，第1传感器部101、第2传感器部301开始测定动作，并取得测定值(S45)。但是，在S45中得到的测定值是基于经由第1DC变流器104的供电而得到，该测定数据不是通过高精度的测定而得到的。因此，对于S45中得到的测定值γ_s1、γ_s3，判定是否满足α₁≦γ_s1≦β₁或者α₂≦γ_s3≦β₂(S46)。

如果满足α₁≦γ_s1≦β₁或者α₂≦γ_s3≦β₂(在S46中为是)，第1传感器部101以及第2传感器部301中的至少一方需要进行高精度的测定，因此，使开关SW1以及SW2断开，使开关SW3接通(S47)。由此，第2DC变流器201工作，经由作为升压型DC变流器的第2DC变流器201向第1传感器部101、第2传感器部301、无线通信机102以及控制IC105供电。

在该状态下，第1传感器部101以及第2传感器部301再次开始测定动作，并取得测定值(S48)。并且，使开关SW1接通，使开关SW2以及SW3断开(S49)，使第1DC变流器工作，并将S48中取得的测定数据保存在存储器中(S50)。另外，如果不满足S46中的判定条件，由于无需高精度的测定，因此，将S45中取得的测定数据保存在存储器中(S50)。

这样在感测模式结束时，接着，判断是否可向发送模式转移，如果可以，则进行发送模式的处理(S51～S52)。由于S51～S52的处理与图2中的S7～S8的处理相同，因此，省略详细的说明。

(第5实施方式：基于感测精度的电源切换算法(多个传感器))

图8是示出基于感测精度进行电源切换时的其他算法的流程图。此处的传感器装置的结构与图6的传感器装置300相同。在本实施方式中，例如，假设存在如下的要求，即，仅在第1传感器部101的测定值在从α₁到β₁的范围时通过第2传感器部301进行测定，第2传感器部301的测定希望进行提供相对较高的电压的、高精度的测定。

在图8所示的流程图中也首先向睡眠模式转移。即，控制IC105使开关SW1以及SW3断开，使开关SW2接通(S61)。由此，第1DC变流器104以及第2变流器201停止，从直流电源103向第1传感器部101、第2传感器部301、无线通信机102以及控制IC105直接供电(电池直连)。由此，传感器装置300成为睡眠模式(S62)。

在睡眠模式下，控制IC105监视传感器状态信号以及通信机状态信号，以在适当的定时向感测模式以及发送模式转移。在传感器状态信号为测量待机状态且满足传感器测量开始条件时(在S63中为是)，判断为控制IC105可向感测模式转移，使开关SW1接通，使开关SW2以及SW3断开(S64)。由此，第1DC变流器104工作，经由作为降压型DC变流器的第1DC变流器104向第1传感器部101、第2传感器部301、无线通信机102以及控制IC105供电。

这样，在进入感测模式时，首先第1传感器部101开始测定动作，并取得测定值(S65)。进而，对于在S65中得到的测定值γ_s1，判定是否满足α₁≦γ_s1≦β₁(S66)。

如果满足α₁≦γ_s1≦β₁(在S66中为是)，由于需要通过第2传感器部301进行高精度的测定，因此，使开关SW1以及SW2断开，使开关SW3接通(S67)。由此，第2DC变流器201工作，经由作为升压型DC变流器的第2DC变流器201向第1传感器部101、第2传感器部301、无线通信机102以及控制IC105供电。

在该状态下，第2传感器部301开始测定动作，并取得测定值(S68)。进而，使开关SW1接通，使开关SW2以及SW3断开(S69)，使第1DC变流器工作，并将在S65以及S68中取得的测定数据保存在存储器中(S70)。另外，如果不满足S66中的判定条件，由于无需第2传感器部301的测定，因此，仅将S65中取得的测定数据保存在存储器中(S70)。

这样，在感测模式结束时，接着判断是否可向发送模式转移，如果可以，则进行发送模式的处理(S71～S72)。由于S71～S72的处理与图2中的S7～S8的处理相同，因此，省略详细的说明。

(第6实施方式：基于无线通信质量的电源切换算法)

图9是示出本实施方式的传感器装置的概略结构的框图。该传感器装置400构成为尤其在进行基于无线通信质量的电源切换时能够得到良好的功耗降低的效果。图9的传感器装置400与图4的传感器装置200结构类似，但是，其具有无线通信机401替代无线通信机102的结构。无线通信机401的无线通信质量能够根据供给电压而改变，在确定的工作电压范围内，供给电压越高，则无线通信质量也越高。

图10是示出基于无线通信质量进行电源切换时的算法的流程图。在本实施方式中，根据无线通信状态进行电源切换，以选择最佳的无线通信质量，由此能够实现功耗的减少。

图10示出的流程图仅示出发送处理时的电源切换动作。在S81～S84中，首先进行电源状态Ps的初始设定。传感器装置400可从3个电源状态Ps中进行选择(S81)。在状态1中，开关SW1接通，开关SW2以及SW3断开(S82)。由此，第1DC变流器104工作，经由作为降压型DC变流器的第1DC变流器104向无线通信机401供电。在状态2中，开关SW2接通，开关SW1以及SW3断开(S83)。由此，第1DC变流器104以及第2DC变流器201停止，与电池直连而向无线通信机401供电。在状态3中，开关SW3接通，开关SW1以及SW2断开(S84)。由此，第2DC变流器201工作，经由作为升压型DC变流器的第2DC变流器201向无线通信机401供电。

如上所述，无线通信机401的供给电压越高，则无线通信质量也越高，在状态1中的通信质量最低，在状态3中的通信质量最高。此外，虽然为了便于说明，在图10的流程中，首先进入电源状态Ps的初始设定步骤S81～S84，但实际上，可以将发送处理即将开始前的电源状态直接设为初始的电源状态。

在发送模式中，根据所设定的电源状态进行保存在存储器中的测定数据的无线发送(S85)。并且，为了维持恰如其分的最佳无线通信质量，在发送模式期间监视通信状态。即，在S86中，例如，监视ACK接收延迟时间和分组发送丢失率是否超过阈值。

设ACK接收延迟时间的阈值为t，分组发送丢失率的阈值为p，在ACK接收延迟时间≧t或者分组发送丢失率≧p%的情况下，判断为无线通信质量相对于此时的无线通信状态不足，切换电源状态以提高无线通信质量。即，如果此时的电源状态是状态1，则切换到状态2(S87)，如果是状态2，则切换到状态3(S88)。此外，如果此时的电源状态是状态3，由于无法进一步提高无线通信质量，因此维持为状态3(S88)。

在不满足ACK接收延迟时间≧t以及分组发送丢失率≧p%中任意一个的情况下，判断为无线通信质量相对于此时的无线通信状态过剩，切换电源状态以降低无线通信质量。即，如果此时的电源状态是状态2，则切换到状态1(S89)，如果是状态3，则切换到状态2(S90)。此外，如果此时的电源状态是状态1，由于无法进一步降低无线通信质量，因此维持在状态1(S89)。

在发送模式结束时，通过使开关SW2接通，使开关SW1以及SW3断开，第1DC变流器104以及第2DC变流器201停止(S91)，进入睡眠模式(S92)。

(第7实施方式：基于感测精度的电源切换算法)

图11是示出本实施方式的传感器装置的概略结构的框图。该传感器装置500构成为尤其是在进行基于感测精度的电源切换时能够得到良好的功耗降低的效果。图11的传感器装置500与图4的传感器装置200的结构类似，但具有用无线通信机501替代无线通信机102的结构。即，在本实施方式中，构成如下的传感器系统：在某空间内配置多个传感器装置，并将来自这多个传感器装置的测定结果汇集到服务器装置，检测该空间内的状态。本实施方式中的传感器装置500是构成上述的传感器系统的传感器装置之一，通过无线通信收发机501，不仅能向服务器装置发送测定值，也能够进行与其他传感器装置(其他节点)的通信。传感器装置500不在本节点内生成基于感测精度的电源切换命令，而是通过接收附近其他节点的电源状态信息而进行设定，因此能够根据预测进行电源管理。

图12是示出本实施方式的基于感测精度进行电源切换时的算法的流程图。

图12所示的流程图示出测定处理时的电源切换动作。在S101～S84中，最初接收其他节点中的电源状态信号(S101)。此处，上述电源状态信号可以从所有其他节点接收，也可以从预定的特定的节点(例如，最邻近的节点、设置于特定位置的节点等)接收。

接着，判定接收到的其他节点的电源状态(S102)，与此相结合，设定本节点的电源状态(S103、S104)。此处，设状态1是使第1DC变流器104工作的电源状态，状态2是使第2DC变流器201工作的电源状态。另外，在S101中当从多个其他节点接收到电源状态信号时，控制IC105可以按照预定的算法，设定本装置的电源状态。例如，可以与最多数的电源状态相结合地设定本节点的电源状态。

之后，在S103或者S104中设定出的电源状态下，传感器部101开始测定动作，并取得测定值(S105)。在测定结束时，使开关SW1接通，使开关SW2以及开关SW3断开，在使第1DC变流器104工作之后(S106)，将S105中取得的测定数据保存在存储器中(S107)。

然后，使开关SW1以及开关SW3断开，使开关SW2接通，从而使DC变流器停止而成为基于电池直连的供电(S108)，转移至睡眠模式(S109)。

(第8实施方式：传感器测量开始条件的判定)

本发明的传感器装置的目的是按照工作模式进行电源切换从而实现功耗的消减，但是，并不是如专利文献1和专利文件2那样，采用用于设定模式的主驱动/待机状态信号或模式信号进行上述切换。本发明的传感器装置的特征在于，根据装置本身的工作状态，换言之，传感器部和无线通信机的输出信号来判定传感器测量开始条件，并在满足传感器测量开始条件的情况下进行模式转移和电源切换。以下，参照图13对具体例子进行说明。

在本实施方式中，假设使用图4所示的传感器装置200。此外，假设传感器部101是温度传感器，存在希望从温度T₂到温度T₃的范围中高精度地进行测定的要求。此外，假设存在在希望高精度地进行测定的范围中还希望测定频度也增加的要求。图13示出在存在这些要求的情况下传感器测量开始条件的判定算法的一个例子。

在传感器测量开始条件的判定中，根据最后进行了测定时的传感器测定值γ_s1来设定至下次测定的测定时间t₀。而且，如果经过测定时间t₀，则视为满足传感器开始条件而进行下次测定。

在图13的流程中，首先将传感器测定值γ_s1与阈值进行比较(S110)。此处使用的阈值是满足T₁<T₂<T₃<T₄的关系的4个阈值。如上所述，阈值T₂以及T₃表示希望高精度地进行测定的测定范围。此外，T₁以及T₄设定用于判定接近上述测定范围的状态的区域。

在将传感器测定值γ_s1与这些阈值进行比较的结果是γ_s1≦T₁或者γ_s1≧T₄的情况下，识别为大幅偏离希望高精度地进行测定的测定范围，此时，将至下次测定的测定时间t₀设为X₀(S111、S117)。此外，在是T₂≦γ_s1≦T₃的情况下，识别为处于希望高精度地进行测定的测定范围内，此时，将至下次测定的测定时间t₀设为X₁(S114)。此处，由于存在在希望高精度地进行测定的范围也希望测定频度增加的要求，因此将X₁设定为比X₀短的时间(X₁<X₀)。

此外，在T₁<γ_s1<T₂的情况下，判定测定值的变化量是接近还是远离T₂。即，如果变化量的倾向Δγ_s1/Δt为正，则识别为接近T₂，将设定时间t₀设定为ΔT(Δγ_s1/Δt)，以准确且高精度地进行从T₂到T₃范围的测定(S112)。如果变化量的斜率Δγ_s1/Δt为负，则识别为远离T₂，将测定时间t₀设定为X₀(S113)。

同样，在T₃<γ_s1<T₄的情况下，判定测定值的变化量是接近还是远离T₃。即，如果变化量的斜率Δγ_s1/Δt为负，则识别为接近T₃，将测定时间t₀设定为ΔT(Δγ_s1/Δt)(S115)。如果变化量的斜率Δγ_s1/Δt为正，则识别为远离T₃，将测定时间t₀设定为X₀(S116)。

如果能够遵循上述流程进行传感器测量开始条件的判定，则能够在希望进行高精度测定的范围中准确且高精度地进行测定，而在除此以外的范围中降低测定频度及测量精度地进行测定，从而能够实现低功耗化。

不仅测定精度的问题，还能够在希望在睡眠时的电源切换定时通过使用相同的概念来进行测定的传感器范围中，增加动作频度而确保时间方向的精度，同时通过电源电路的切换来实现低功耗化。

为了解决上述课题，本发明是具有传感器部和控制部的传感器装置，其特征在于，所述传感器装置具有从电源至传感器部以及控制部的多个供电路径，所述传感器装置能够根据上述传感器部的工作状态来切换这些供电路径。

并且，上述传感器装置可以构成为，还具有用于发送上述传感器部的测定结果的无线通信机，上述多个供电路径还进行从电源至上述无线通信机的供电，并且，上述多个供电路径还能够根据上述无线通信机的工作状态来进行切换。

根据上述结构，通过根据传感器装置的工作模式来进行供电路径的切换(电源切换)，从而，能够选择最佳的供电路径，实现低功耗化。此外，上述电源切换不使用用于设定工作模式的主驱动/待机状态信号或模式信号来进行电源切换，而能够通过装置本身的工作状态(传感器部和无线通信机的输出信号)来进行。即，即便是工作状态可按照设置环境等变化的传感器装置，也能够降低功耗。

此外，在上述传感器装置中，可以构成为，上述供电路径能够进行如下这样的供电路径的切换：在消耗电流相对变大的工作模式时被设为经由DC变流器进行供电的路径，在消耗电流相对变小的工作模式时被设为电源与负载直连起来进行供电的路径。

根据上述结构，在消耗电流相对变大的工作模式(例如，感测模式或者发送模式)下，能够在电流转换效率较大的状态下驱动DC变流器。此外，在消耗电流相对变小的工作模式(例如，睡眠模式)下，能够减少DC变流器中的工作电力。

此外，在上述传感器装置中，可以构成为，上述供电路径根据所述传感器部的感测精度进行切换，上述供电路径在上述传感器部进行高精度的测定的测定范围中被设为经由升压型DC变流器进行供电的路径，在除此以外的测定范围中被设为经由降压型DC变流器进行供电的路径。

根据上述结构，在进行高精度的测定的测定范围中，通过将工作电压设为高压，测定误差变小，能够进行高精度的测定，而在除此以外的范围中，不提供大于等于所需的电压，因而有助于功耗的减少。

此外，在上述传感器装置中，可以构成为，上述传感器装置至少具有第1传感器部以及第2传感器部，在经由降压型DC变流器进行供电的状态下，通过上述第1传感器部进行测量，在上述第1传感器部中的测量值在预定范围内的情况下，在经由升压型DC变流器进行供电的状态下，通过上述第2传感器部进行测量。

根据上述结构，由于在期望的测定范围中进行高精度的测定，并且在除此之外的范围不提供大于等于所需的电力，因此，有助于功耗的减少。

此外，在上述传感器装置中，可以构成为，在上述传感器部进行测定的测定频度在阈值以下的情况下进行供电路径的上述切换，在上述测定频度超过上述阈值的情况下不进行供电路径的上述切换。

根据上述结构，在测定频度超过上述阈值的情况下，当频繁地切换电源供给路径时，由于开关的切换中的功耗变大，因此，与测定频度对应地进行切换控制，从而能够仅在上述切换控制对功耗减少有效的情况下进行上述切换控制。

此外，在上述传感器装置中，可以构成为，经由上述无线通信机从其他传感器装置接收测量结果，根据接收到的上述测量值是否处于上述传感器部进行高精度的测定的测定范围，来切换上述供电路径。

根据上述结构，使用来自其他传感器装置的测量结果，在期望的测定范围中进行高精度的测定，并且在除此之外的范围不提供大于等于所需的电力，因此，有助于功耗的减少。

此外，在上述传感器装置中，可以构成为，通过上述无线通信机监视通信状态，根据上述通信状态切换上述供电路径，进行对于上述通信状态而言最佳的供电。

根据上述结构，例如，在无线通信质量相对于此时的无线通信状态不足的情况下使供给电压增加，在无线通信质量相对于此时的无线通信状态过剩的情况下使供给电压降低，由此能够始终针对通信状态进行恰如其分的供电，在维持无线通信质量的同时，抑制无用的电力消耗。

本发明不限于上述实施方式，也可在权利要求所述的范围内进行各种变更。即，在权利要求所述的范围内适当地组合变更后的技术性手段而得到的实施方式也包含于本发明的技术范围内。

产业上的可利用性

本发明能够在使用电池等有限的供电源的传感器装置中实现低功耗化(电池的长寿命化)，并能够应用于通过无线将传感器的测定结果发送给服务器的传感器系统等。

标号说明

100、200、300、400、500：传感器装置；101、301：传感器部；102、401：无线通信机；103：直流电源；104、201：DC变流器；105：控制IC；501：无线收发机。

Claims

1.一种具有传感器部和控制部的传感器装置，其特征在于，

所述传感器装置具有从电源至传感器部以及控制部的多个供电路径，所述传感器装置能够根据所述传感器部的工作状态来切换这些供电路径。

2.根据权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，

所述传感器装置还具有用于发送所述传感器部的测定结果的无线通信机，

所述多个供电路径还进行从电源至所述无线通信机的供电，并且，所述多个供电路径还能够根据所述无线通信机的工作状态来进行切换。

3.根据权利要求1或2所述的传感器装置，其特征在于，

所述供电路径能够进行如下这样的供电路径的切换：在消耗电流相对变大的工作模式时被设为经由DC变流器进行供电的路径，在消耗电流相对变小的工作模式时被设为电源与负载直连起来进行供电的路径。

4.根据权利要求1或2所述的传感器装置，其特征在于，

所述供电路径根据所述传感器部的感测精度进行切换，所述供电路径在所述传感器部进行高精度的测定的测定范围中被设为经由升压型DC变流器进行供电的路径，在除此以外的测定范围中被设为经由降压型DC变流器进行供电的路径。

5.根据权利要求4所述的传感器装置，其特征在于，

所述传感器装置至少具有第1传感器部以及第2传感器部，

在经由降压型DC变流器进行供电的状态下，通过所述第1传感器部进行测量，

在所述第1传感器部中的测量值在预定范围内的情况下，在经由升压型DC变流器进行供电的状态下，通过所述第2传感器部进行测量。

6.根据权利要求3所述的传感器装置，其特征在于，

在所述传感器部进行测定的测定频度在阈值以下的情况下进行供电路径的所述切换，在所述测定频度超过所述阈值的情况下不进行供电路径的所述切换。

7.根据权利要求4所述的传感器装置，其特征在于，

经由所述无线通信机从其他传感器装置接收测量结果，

根据接收到的所述测量值是否处于所述传感器部进行高精度的测定的测定范围，来切换所述供电路径。

8.根据权利要求2所述的传感器装置，其特征在于，

利用所述无线通信机监视通信状态，

根据所述通信状态切换所述供电路径，进行对于所述通信状态而言最佳的供电。