CN106796750B - 无线发送装置及无线发送系统 - Google Patents

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Abstract

无线发送装置(1)利用从发电元件(100)供给的电力，该发电元件(100)利用从外部输入的振动能来进行发电，所述无线发送装置(1)具备：蓄电器(3)，其积蓄发电元件(100)发出的电力；以及无线发送部(4)，其利用从蓄电器(3)供给的电力来执行无线发送动作，并能够设定通过1次的所述无线发送动作消耗的消耗电能。无线发送装置(1)构成为根据发电元件(100)的电动势，设定无线发送部(4)消耗电力的定时以及无线发送部(4)的消耗电能。

Description

无线发送装置及无线发送系统
技术领域
本发明涉及无线发送装置及无线发送系统，尤其涉及一种利用从发电元件供给的电力的无线发送装置及无线发送系统，该发电元件利用从外部输入的机械能来进行发电。
背景技术
近年来，正在研究一种系统，其通过无线发送来收集各种传感器(湿度传感器、温度传感器、振动传感器、气体浓度传感器、人体感应传感器、加速度传感器、CO2传感器等)的检测数据，并对收集到的检测数据进行分析，由此执行各种对象(机器、建筑物、环境等)的状态测量和自动控制等。在这样的系统中，尤其是通过振动传感器来检测旋转机器或具备旋转机器的设备等的振动，并评价该振动的成分，由此对旋转机器或设备等的异常、故障进行监视或诊断的系统，具有广泛的可利用性，从而十分有用。
在检测并评价振动时，需要将振动传感器的采样频率设定为检测对象的振动频率的数倍～十倍左右。因此，假设即使振动传感器的驱动时间为短时间，应发送的检测数据的量仍会庞大。由此，用于无线发送检测数据的电能与用于振动传感器检测振动的电能相比非常大。
在这种系统中，为了确保为了无线发送传感器的庞大的检测数据所需要的电能，提出了采用通过从外部输入的各种机械能来进行发电的环境发电元件。例如，将专利文献1所公开的环境发电元件安装在建筑物内的空调管道那样的振动体上，利用从振动体输入的振动能来进行发电。
然而，如专利文献1公开的环境发电元件那样，在将建筑物内的空调管道的振动用于发电时，由于建筑物内的空调的设定温度和室外温度等原因，空调管道的振动特性(振动频率、振幅等)进行变动。这样，对于环境发电元件从外部输入的机械能的特性通常由于场所、时间、季节、气象状态等各种原因而进行变动，并不恒定。因此，难以事前假设环境发电元件的实际的电动势(发电能力)。
通常，可以将发电元件看作与图1所示的将电动势E0(V)的电池与电阻值R0(Ω)的内部电阻进行串联连接所得到元件等价。众所周知在将发电元件连接至电阻值R1(Ω)的负载电阻，并使电流I(A)流过电路的情况下，通过使内部电阻的电阻值R0与负载电阻的电阻值R1相等，能够最高效地消耗发电元件所发出的电力。此时，发电元件和负载电阻所消耗的消耗电能W0(W)由下述数学式(1)给出。另外，根据R0＝R1的条件，由负载电阻所消耗的总消耗电能成为电能W0的50％。
另外，如图2所示，为了积蓄发电元件所发出的电力，通常将电容器等蓄电器与发电元件连接。在图2所示的例子中，在发电元件与蓄电器之间，设置有开关元件SW。在该例子中，当开关元件处于接通状态时，从发电元件向蓄电器供给电力，在蓄电器内积蓄电力。在这样的电路中，向蓄电器内的电力积蓄可以看作是蓄电器的电力消耗。因此，蓄电器也被称为电容负载。
蓄电器的电压E、流经电路的电流I以及在电容量C(F)的蓄电器内所积蓄的(通过蓄电器消耗的)电能W与时间t(s)一起变化，它们各自的值可以用下述数学式(2)、(3)、(4)来表示。另外，将上述连接负载电阻时的总消耗电能W0与连接蓄电器时的总消耗电能W之比称为消耗电力效率η，可以用下述数学式(5)来表示。
W＝I×E···(4)
在图2所示的电路中，将内部电阻的电阻值R0设为2000(Ω)，将发电元件的电动势E0设为2(V)，将蓄电器的电容量C设为500(μF)时的蓄电器的电压E、流经电路的电流I以及消耗电力效率η的时间变化如图3所示。根据图3可知，在t＝0(s)时，E＝0(V)。这表示蓄电器内未积蓄电力。另一方面，如果t足够大，则E≈E0＝2。这表示在蓄电器内未积蓄超过发电元件的电动势E0的电力。另外，当满足E＝E0/2(t＝0.7)＝1(V)时，消耗电力效率η与连接负载电阻时同样地，成为最大效率即50％。这是因为在E＝E0/2的状态下，蓄电器的阻抗与发电元件的阻抗(内部电阻的电阻值R0)相匹配。作为阻抗相匹配的结果，在消耗电力效率η的观点方面，意味着图2所示的电路与满足R0＝R1时的图1所示的电路等价。
在蓄电器内积蓄的电能W可以用下述数学式(6)来表示。图4表示电能W与蓄电器的电压E的时间变化。根据图4可知，表示电力的蓄电效率(蓄电器的消耗电力效率η)的、电能W相对于时间t的斜率，在t＝0.7(s)的附近，即在蓄电器的电压E处于E0/2附近时成为最大。
如上所述，在将蓄电器连接至发电元件时，蓄电器的电压E根据时间t而变化。因此，获得高消耗电力效率η的条件，即用于在蓄电器内高效地积蓄电力的条件为蓄电器的电压E成为E0/2附近。通常，发电元件的电动势E0为恒定。因此，通过控制向蓄电器内积蓄电力以及从蓄电器释放(消耗)电力，可容易地使蓄电器的电压E成为E0/2附近。然而，如上所述，环境发电元件的实际的电动势E0因各种原因而进行变动。因此，在使用环境发电元件的情况下，难以通过控制向蓄电器内积蓄电力以及从蓄电器释放(消耗)电力使得蓄电器的电压E成为E0/2附近。
另外，为了将传感器的检测数据无线发送至外部设备，后级的无线发送部需要消耗环境发电元件所发出的电力。然而，通常，从外部向环境发电元件输入的机械能微小，因此环境发电元件无法确保始终启动无线发送部的电能。因此，如图5所示的电路，需要将环境发电元件所发出的电力暂时积蓄在蓄电器内，在花费时间成为预定值以上的电能后，向无线发送部供电。
如上所述，环境发电元件的实际的电动势E0由于各种原因而进行变动，因此在现有技术中，通过将向无线发送部供电的时间间隔(向蓄电器的电力积蓄时间)设定得长，在蓄电器内切实地确保了无线发送部的消耗电能。图6表示进行这种动作时的蓄电器的电压E与消耗电力效率η的时间变化。在图6中，Δt表示向无线发送部供电的时间间隔，ΔE表示由于无线发送部的电力消耗导致的蓄电器的电压E的降低量。另外，在图6的例子中，发电元件的电动势E0为2(V)。
如图6所示，在将时间间隔Δt设定得长时，虽然消耗电力效率η在蓄电器的电压E到达E0/2的时刻达到50％，但是在向无线发送部供电的定时下降至约15％。因此，平均来说消耗电力效率η变得非常低，结果，存在数据的平均发送速率降低的问题。另一方面，为了提高数据的平均发送速率，在将时间间隔Δt设定得短时，由于环境发电元件的实际的电动势E0进行变动，因此存在无法在蓄电器内切实地确保无线发送部的消耗电能的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-172352号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明是鉴于上述现有的问题点而作出的，其目的在于，提供一种能够利用从环境发电元件供给的电力，以高消耗电力效率以及高平均发送速率来进行无线发送的无线发送装置及无线发送系统。
用于解决课题的手段
通过以下(1)～(10)的本发明来实现上述目的。
(1)一种无线发送装置，其利用从发电元件供给的电力，该发电元件利用从外部输入的机械能来进行发电，该无线发电装置的特征在于，具备：
蓄电器，其积蓄所述发电元件发出的所述电力；以及
无线发送部，其利用从所述蓄电器供给的所述电力来执行无线发送动作，并能够设定通过1次的所述无线发送动作消耗的消耗电能，
所述无线发送装置构成为根据所述发电元件的电动势，设定所述无线发送部消耗所述电力的定时以及所述无线发送部的所述消耗电能。
(2)在上述(1)中记载的无线发送装置中，在将所述发电元件的所述电动势设为E0，将在所述无线发送部消耗所述电力的所述定时的所述蓄电器的电压设为E1，将所述无线发送部消耗所述电力后的所述蓄电器的电压设为E2时，所述无线发送装置设定所述定时及所述消耗电能，使得0.3E0≤(E1+E2)/2≤0.7E0。
(3)在上述(2)中记载的无线发送装置中，所述无线发送装置设定所述定时及所述消耗电能，使得所述电压E1及所述电压E2满足0.5E0＜E1≤0.7E0以及0.3E0≤E2＜0.5E0。
(4)在上述(1)至(3)的任意一项中记载的无线发送装置中，还具备：
切换部，其对充电模式和开路模式进行切换，所述充电模式在所述蓄电器内积蓄所述发电元件所发出的所述电力，所述开路模式切断所述发电元件与所述蓄电器之间的连接，使所述发电元件成为开路状态；以及
电动势检测部，其在所述开路模式下，检测所述发电元件的所述电动势。
(5)在上述(4)中记载的无线发送装置中，所述电动势检测部在所述无线发送部消耗所述电力之前，检测所述发电元件的所述电动势。
(6)在上述(4)或(5)中记载的无线发送装置中，所述电动势检测部定期检测所述发电元件的所述电动势。
(7)在上述(1)至(3)的任意一项中记载的无线发送装置中，所述无线发送装置还具备检测所述蓄电器的电压的电压检测部，
通过多次检测所述蓄电器的所述电压，来推定所述发电元件的所述电动势。
(8)在上述(7)记载的无线发送装置中，所述无线发送装置多次检测所述蓄电器的所述电压，在所述蓄电器的所述电压的变化量成为预定值以下时，将所述蓄电器的所述电压推定为所述发电元件的所述电动势。
(9)在上述(7)记载的无线发送装置中，所述无线发送装置还具备对所述蓄电器的所述电压增加预定量所需要的时间间隔进行测定的计时器，
基于测定出的所述时间间隔，来推定所述发电元件的所述电动势。
(10)一种无线发送系统，其特征在于，具备：利用从外部输入的机械能来进行发电的发电元件、以及上述(1)至(9)中的任意一项中记载的无线发送装置。
发明效果
根据本发明，可以根据环境发电元件的电动势，来设定无线发送部消耗电力的定时以及无线发送部的消耗电能。因此，可利用从环境发电元件供给的电力，以高消耗电力效率及高平均发送速率进行无线发送。
附图说明
图1是用于说明将负载电阻连接至发电元件时的电力消耗的图。
图2是用于说明将蓄电器连接至发电元件时的电力消耗的图。
图3是表示图2所示的电路的蓄电器的电压E、流经电路的电流I、消耗电力效率η的时间变化的图。
图4是表示图2所示的电路的蓄电器中积蓄的电能W与电压E的时间变化的图。
图5是表示利用发电元件的无线发送装置的1个例子的图。
图6是表示图5所示的无线发送装置中的蓄电器的电压E与消耗电力效率η的时间变化的图。
图7是表示本发明的第1实施方式的无线发送装置及无线发送系统的图。
图8是图7所示的发电元件的截面立体图。
图9是图7所示的发电元件的分解立体图。
图10是图7所示的发电元件所具备的板簧的俯视图。
图11是将图7所示的存储器内所保存的发电元件的电动势E0与消耗电能W以及电力消耗定时关联起来的数据表群的1个例子。
图12是表示图7所示的无线发送装置执行的消耗电能及电力消耗定时的设定处理的流程图。
图13是表示推定图12所示的电动势E0的处理的流程图。
图14是表示图7所示的蓄电器的电压E与消耗电力效率η的时间变化的图。
图15是表示设定了消耗电能W及电力消耗定时后的蓄电器的电压E及消耗电力效率η的图。
图16是表示在无线发送装置的动作中，对消耗电能W及电力消耗定时进行了再设定时的蓄电器的电压E及消耗电力效率η的图。
图17是表示本发明的第2实施方式的无线发送装置及无线发送系统的图。
图18是表示本发明的第3实施方式的无线发送装置及无线发送系统的图。
图19是图18所示的无线发送装置及无线发送系统执行的电动势E0检测处理的流程图。
图20是表示本发明的第4实施方式的无线发送装置及无线发送系统的图。
图21是表示图20所示的蓄电器的电压E与消耗电力效率η的时间变化的图。
图22是图20所示的无线发送装置及无线发送系统执行的电动势E0推定处理的流程图。
图23是用于说明图20所示的无线发送装置及无线发送系统执行的设定消耗电能W及电力消耗定时的处理的图。
图24是图20所示的无线发送装置及无线发送系统执行的设定消耗电能W及电力消耗定时的处理的流程图。
图25是表示本发明的第5实施方式的无线发送装置及无线发送系统的图。
具体实施方式
下面，基于附图所示的优选的实施方式，对本发明的无线发送装置及无线发送系统进行说明。此外，在下面的说明中，本发明的无线发送装置及无线发送系统利用发电元件，该发电元利用从外部输入的振动能来进行发电，但是本发明并不局限于此。在本发明的无线发送装置及无线发送系统中可以使用通过外力等各种机械能来进行发电的各种环境发电元件。
＜第1实施方式＞
首先，对本发明的第1实施方式的无线发送装置及无线发送系统进行说明。
图7是表示本发明的第1实施方式的无线发送装置及无线发送系统的图。图8是图7所示的发电元件的截面立体图。图9是图7所示的发电元件的分解立体图。图10是图7所示的发电元件所具备的板簧的俯视图。图11是将图7所示的存储器内保存的发电元件的电动势E0与消耗电能W以及电力消耗定时关联起来的数据表群的1个例子。此外，在下面的说明中，将图8及图9中的上侧称为“上”或者“上方”，将下侧称为“下”或者“下方”。
图7所示的无线发送系统900包含：发电元件(环境发电元件)100，其利用从外部输入的振动(振动能)来进行发电；以及无线发送装置1，其利用从发电元件100供给的电力来执行无线发送动作。
＜＜发电元件100＞＞
发电元件100被固定在振动体上，利用从该振动体输入的振动来进行发电。这里，作为振动体例如举出旋转机器(电动机、涡轮、风扇等)、空调管道、配管、输送机(货物列车或汽车、卡车的货箱等)、构成线路的枕木、高速道路或隧道、架桥、泵、用于传递液压及气压的管类等。
如图8及图9所示，发电元件100具备：壳体20；在壳体20内可在图8及图9的上下方向上进行振动地保持的发电部10。发电部10具有：一对相对的上侧板簧60U及下侧板簧60L、固定在它们之间且具有永磁铁31的磁铁组装体30、设置为包围永磁铁31的外周侧的线圈40、以及保持线圈40的线圈保持部50。
壳体20具有将发电元件100固定在振动体上，并且收纳发电部10的功能。壳体20具备：罩21、基座23、位于罩21与基座23之间的筒状部22。
在基座23的四角分别形成有贯穿孔231。使未图示的螺栓贯穿基座23的贯穿孔231，并与设置在振动体上的螺纹孔旋合。由此，能够将基座23和振动体固定，并将发电元件100安装(固定)在振动体上。通过将发电元件100安装在振动体上，可将振动体的振动传递至发电元件100。
上侧板簧60U及下侧板簧60L具有相对于壳体20可振动地保持磁铁组装体30及线圈保持部50的功能。上侧板簧60U被固定在罩21与筒状部22之间。另一方面，下侧板簧60L被固定在基座23与筒状部22之间。各板簧分别是通过金属制成的薄板材而形成的圆环状的部件，并具有彼此相同的构造。
如图10所示，各板簧分别从外周侧开始具有：第1环状部61、具有比第1环状部61的内径小的外径的第2环状部62、以及具有比第2环状部62的内径小的外径的第3环状部63。将这些第1环状部61、第2环状部62及第3环状部63分别同心地设置在各板簧上。另外，第1环状部61和第2环状部62通过多个(在本实施方式中为4个)第1弹簧部64来连结，第2环状部62与第3环状部63通过多个(本实施方式中为2个)第2弹簧部65来连结。
在上侧板簧60U位于设置在上侧板簧60U的上侧的垫片80与线圈保持部50之间的状态下，上侧板簧60U的第2环状部62被固定在线圈保持部50的外周部(筒状部51)的上端部。另外，在下侧板簧60L位于设置在下侧板簧60L的下侧的垫片80与线圈保持部50之间的状态下，下侧板簧60L的第2环状部62被固定在线圈保持部50的外周部(筒状部51)的下端部。
另外，上侧板簧60U的第3环状部63被固定在安装于后述的磁铁组装体30上的衬垫70的上部，下侧板簧60L的第3环状部63被固定在磁铁组装体30的底部。
各个板簧的4个第1弹簧部64相对于第1环状部61可在图8及图9的上下方向上进行振动地支撑(连结)第2环状部62。如上所述，第1环状部61被固定在壳体20(罩21、筒状部22及基座23)上，第2环状部62被固定在线圈保持部50。因此，当从振动体向壳体20传递振动时，进一步经由第1弹簧部64向线圈保持部50传递振动。结果，线圈保持部50相对于壳体20进行振动。
另外，各个板簧的两个第2弹簧部65相对于第2环状部62可在图8及图9的上下方向上进行振动地支撑(连结)第3环状部63。如上所述，上侧板簧60U的第3环状部63经由衬垫70被固定在磁铁组装体30上，下侧板簧60L的第3环状部63被固定在磁铁组装体30的底部。因此，当从振动体向壳体20传递振动时，进一步经由第2弹簧部65向磁铁组装体30传递振动。结果，磁铁组装体30相对于壳体20及线圈保持部50进行振动。
在具有该结构的发电元件100中，形成了第1振动系统，线圈保持部50通过各板簧的第1弹簧部64相对于壳体20进行振动；以及第2振动系统，磁铁组装体30通过各板簧60U、60L的第2弹簧部65相对于壳体20及线圈保持部50进行振动。
将磁铁组装体30相对于壳体20及线圈保持部50可振动地支撑在上侧板簧60U与下侧板簧60L之间。磁铁组装体30具有：圆盘状(厚度比较薄的圆柱状)的永磁铁31；圆筒状的背磁轭32，其具有将永磁铁31配置在其大致中央的底板部321以及从底板部321的外周端部竖立设置的筒状部322；以及磁轭33，其设置在永磁铁31的上表面。将背磁轭32的底板部321的外周部固定在下侧板簧60L的第3环状部63，磁轭33经由衬垫70固定在上侧板簧60U的第3环状部63上。
背磁轭32被构成为将线圈保持部50保持的线圈40在与筒状部322以及永磁铁31相离开的状态下配置在筒状部322与永磁铁31(磁轭33)之间。即，将筒状部322的内径设计为大于线圈40的外径。另外，在背磁轭32的底板部321的中央部附近形成了贯穿孔。
将线圈保持部50相对于壳体20及磁铁组装体30可振动地支撑在磁铁组装体30与壳体20之间。线圈保持部50具有圆筒状的筒状部51、以及配置在筒状部51的内周面侧的圆环状的环状部52。将筒状部51固定在各板簧的第2环状部62上。另外，线圈保持部50在环状部52的下表面侧保持线圈40。
线圈40被固定在线圈保持部50的环状部52下表面的内周部附近，并被线圈保持部50保持。另外，线圈40在被线圈保持部50保持的状态下，与筒状部322及永磁铁31相离开地配置在磁铁组装体30的背磁轭32的筒状部322与永磁铁31之间。该线圈40随着发电部10的振动(线圈保持部50的振动及磁铁组装体30的振动)，相对于永磁铁31在上下方向相对地位移。通过这样的振动，穿过线圈40的来自永磁铁31的磁力线密度进行变化，从而在线圈40中产生交流电流。
线圈40的两端分别与设置在线圈保持部50的环状部52的上侧的一对电极端子90连接。通过在无线发送装置1的输入端子上连接电极端子90，无线发送装置1可将发电元件100作为电源使用。
＜＜无线发送装置1＞＞
无线发送装置1在本实施方式中与未图示的传感器可通信地连接，并具有利用从发电元件100供给的电力，向服务器或控制装置等外部设备无线发送从传感器接收到的检测数据的功能。与无线发送装置1可通信地连接的传感器并无特别限定，但是在本实施方式中对作为传感器使用振动传感器的情况进行说明。此外，无线发送装置1与振动传感器之间的连接可以是有线连接，也可以是无线连接。
如图7所示，无线发送装置1具备：整流器2，其对从发电元件100供给的电力进行整流；蓄电器3，其积蓄通过整流器2整流后的电力；无线发送部4，其向外部设备无线发送从传感器接收到的检测数据；切换部5a，其对在蓄电器3内积蓄电力的充电模式以及从蓄电器3向无线发送部4供给电力来消耗该电力的电力消耗模式进行切换；以及电压检测部6，其检测蓄电器3的电压E。
另外，在无线发送装置1中，至少将电压检测部6与无线发送部4之间以及将切换部5a与无线发送部4之间，通过数据总线等可通信地连接。并且，还将电压检测部6与切换部5a之间可通信地连接。电压检测部6在蓄电器3的电压E超过了触发电压E1时，向切换部5a发送电力消耗开始信号。切换部5a基于来自电压检测部6的电力消耗开始信号，将模式向电力消耗模式切换。因此，在本实施方式中，切换部5a将模式切换为电力消耗模式的定时，即从蓄电器3向无线发送部4供给电力来消耗该电力的定时(下面，简称为“电力消耗定时”)取决于触发电压E1。
整流器2与发电元件100的电极端子90中的至少一方连接，具有对从发电元件100供给的电力进行整流的功能。整流器2只要能够对从发电元件100供给的电力进行整流则没有特别限定。例如，可以将二极管整流器、桥式整流器等用作整流器2。
蓄电器3被连接在整流器2与发电元件100的电极端子90的另一方之间，并具有积蓄及释放整流器2整流后的电力(充放电)的功能。作为蓄电器3，例如可以使用双电层电容器或锂离子电容器等电容器。这种电容器可以快速充电，并且为小型，因此适合作为蓄电器3。另外，也可以将电容器与铅电池、锂离子电池、镍氢电池等二次电池(蓄电池)的组合用作蓄电器3。此时，在供给电容器容量以上的电力时，可以在二次电池内积蓄剩余部分的电力，因此能够更高效地利用从高发电元件100供给的电力。
无线发送部4经由切换部5a与蓄电器3的两端连接，具有利用从蓄电器3供给的电力，来执行传感器的检测数据的无线发送动作的功能。无线发送部4具备：进行无线发送部4的控制的CPU(中央运算装置)41、存储器42、以及向外部设备无线发送预定量的检测数据的RF部43。
存储器42保存有从与无线发送装置1可通信地连接的传感器接收到的检测数据、通过一次无线发送动作发送的数据量、以及图11所示的数据表群。
把从传感器接收到的检测数据以FIFO(First In/First Out先进先出)方式保存在存储器42内，并通过RF部43来进行无线发送。从存储器42内删除通过RF部43进行了无线发送的检测数据。
在存储器42内保存的通过1次无线发送动作发送的数据量可通过CPU41或外部输入来变更。通常，数据的无线发送动作所需要的消耗电能W与无线发送的数据量呈比例。例如，在发送数据量为200字节时无线发送部4的消耗电能W为大约200μJ的情况下，发送数据量为400字节时的消耗电能W大约为400μJ。因此，无线发送部4通过变更在存储器42内保存的通过1次无线发送动作发送的数据量，可以将1次无线发送动作消耗的消耗电能W设定为任意的值。
图11所示的在存储器42内保存的数据表群是将发电元件100的电动势E0与消耗电能W以及电力消耗定时关联起来的数据表群。数据表群为基于无线发送部4的性能及蓄电器3的容量C而事先生成的数据，在制造无线发送装置1时、出货时、安装时等，由制造者、出货者、安装人员等保存在存储器42内。
图11所示的数据表群由与发电元件100的电动势E0相对应的多个数据表DT构成。在图11中图示了与蓄电器3的容量C＝500(μF)时的电动势E0＝3(V)、电动势E0＝3.5(V)、电动势E0＝4(V)相对应的3个数据表DT1～DT3。
各数据表DT包含多个数据组DS，该数据组DS由无线发送部4的发送数据量、通过RF部43向外部设备无线发送该数据量的检测数据时的消耗电能W、触发电压E1、以及从蓄电器3向无线发送部4供给电力并消耗后的蓄电器3的电压E2构成。此外，在各数据组DS内中，设定了消耗电能W以及触发电压E1，以便维持在充电模式中从发电元件100提供给蓄电器3的电能Win与通过1次发送动作由无线发送部4消耗的消耗电能W之间的能量的收支平衡(成为Win＝W)。
无线发送部4参照在存储器42内保存的数据表群，从与推定出的发电元件100的电动势E0的值相对应的数据表DT，选择任意的数据组DS。然后，无线发送部4将选择出的数据组DS的发送数据量作为通过1次无线发送动作发送的数据量保存在存储器42内，并且，向电压检测部6发送用于设定选择出的数据组DS的触发电压E1的信号。由此，无线发送装置1可任意地设定消耗电能W及电力消耗定时。
在电力消耗模式中，当向无线发送部4供电时，无线发送部4消耗蓄电器3内积蓄的电力，并基于在存储器42内保存的通过1次无线发送动作发送的数据量，从存储器42读取检测数据，使用RF部43，向外部设备无线发送检测数据。无线发送部4在向外部设备无线发送了检测数据后，对切换部5a发送电力消耗结束信号。
RF部43只要可向外部设备无线发送检测数据则没有特别限定。例如，可以将Bluetooth(注册商标)、无线USB、ZigBee规格所对应的省电无线IC等用作RF部43。
切换部5a连接在蓄电器3与无线发送部4之间，具有对充电模式和电力消耗模式进行切换的功能，充电模式是在蓄电器3内积蓄整流器2整流后的电力的模式，电力消耗模式是从蓄电器3向无线发送部4供电来消耗电力的模式。作为切换部5a，例如，可以使用MOSFET这样的半导体开关元件或机械开关等。切换部5a为常开(NO)型的开关，当从电压检测部6接收到电力消耗开始信号时，将蓄电器3与无线发送部4连接，当从无线发送部4接收到电力消耗结束信号时，切断蓄电器3与无线发送部4之间的连接。
在充电模式下，从发电元件100供给的电力通过整流器2进行整流，并积蓄在蓄电器3内。另一方面，在电力消耗模式下，把在蓄电器3内积蓄的电力提供给无线发送部4从而被消耗。在无线发送部4执行无线发送动作并消耗了电力后，当切换部5a从无线发送部4接收到电力消耗结束信号时，切换部5a将模式从电力消耗模式向充电模式进行切换。
电压检测部6在蓄电器3与切换部5a之间，与蓄电器3并联连接，具有检测蓄电器3的电压E，在检测出的电压E超过了触发电压E1时，向切换部5a发送电力消耗开始信号的功能。另外，电压检测部6能够向无线发送部4发送用于报告检测出的蓄电器3的电压E的值的信号。
电压检测部6只要能够检测蓄电器3的电压E，并向切换部5a及无线发送部4发送信号则没有特别限定。例如，可以将分压器、仪表用变压器、基于普克尔斯效应的光电场传感器等元件用作电压检测部6。
根据来自无线发送部4的信号来设定用于向切换部5a发送电力消耗开始信号的触发电压E1。当蓄电器3的电压E超过触发电压E1时，电压检测部6向切换部5a发送电力消耗开始信号。如上所述，切换部5a当从电压检测部6接收到电力消耗开始信号时，将模式从充电模式向电力消耗模式进行切换。另外，在电力消耗模式中，通过无线发送部4消耗电力，当接收到电力消耗结束信号时，切换部5a将模式从电力消耗模式向充电模式进行切换。此时，由于无线发送部4的电力消耗，蓄电器3的电压E下降至触发电压E1以下。然后，再次开始向蓄电器3内的电力积蓄。
如此，电压检测部6在每次蓄电器3的电压E超过触发电压E1时，向切换部5a发送电力消耗开始信号。因此，通过变更触发电压E1，无线发送部4可任意设定电力消耗定时。
接着，参照图12～图16，说明无线发送装置1的动作，尤其说明推定发电元件100的电动势E0的处理以及根据发电元件100的电动势E0来设定消耗电能W及电力消耗定时的处理。
图12是表示图7所示的无线发送装置1执行的消耗电能W及电力消耗定时的设定处理的流程图。图13是表示推定图12所示的电动势E0的处理的流程图。图14是表示图7所示的蓄电器3的电压E与消耗电力效率η的时间变化的图。图15是表示设定了消耗电能W及电力消耗定时后的蓄电器3的电压E及消耗电力效率η的图。图16是表示在无线发送装置1的动作中，对消耗电能W及电力消耗定时进行了再设定时的蓄电器3的电压E及消耗电力效率η的图。
图12所示的消耗电能W及电力消耗定时的设定处理S100包含：处理S110，其推定发电元件100的电动势E0；以及处理S120，其设定无线发送部4的消耗电能W及电力消耗定时(即，触发电压E1)。
当开始从发电元件100向无线发送装置1供电时，开始进行处理S100。在模式为充电模式时执行该消耗电能W及电力消耗定时的设定处理S100。另外，不仅在从发电元件100向无线发送装置1开始供电时执行处理S100，还可以定期(每天、每月等)执行处理S100。
在处理S110中，推定发电元件100的电动势E0。图13表示用于推定发电元件100的电动势E0的处理S110。另外，图14表示推定发电元件100的电动势E0的方法的基本概念。
图14表示发电元件100的电动势E0为4(V)时的蓄电器3的电压E与消耗电力效率η的时间变化。如图14所示，在t＝0(s)的时刻，E＝0(V)。这表示在蓄电器3内未积蓄电力。另一方面，当t变得足够大时(t＝t1或者t2)，成为E≈E0＝4(V)，蓄电器3饱和。下面，将蓄电器3饱和时的电压E称为饱和电压。当蓄电器3饱和时，在蓄电器3内无法在这之上积蓄电力。另外，消耗电力效率η在E＝E0/2＝2(V)时达到最大值的50％，在0.3E0≤E≤0.7E0(1.2(V)≤E≤2.8(V))时成为大约40％以上。在本实施方式中，基于蓄电器3的饱和电压来推定发电元件100的电动势E0。
在图13所示的工序S111中，在任意的定时通过电压检测部6来检测蓄电器3的电压Et1，并保存在存储器42内。接着，在工序S112中，在经过预定时间后，通过电压检测部6来检测蓄电器3的电压Et2，并保存在存储器42内。接着，在工序S113中，通过无线发送部4计算ΔEt＝Et1－Et2。在工序S114中，通过无线发送部4来判别ΔEt是否在预定值以下。当在工序S114中判别为ΔEt大于预定值时，处理S110返回工序S111。另一方面，当在工序S114中判别为ΔEt在预定值以下时，也就是说即使以预定的时间在蓄电器3中积蓄电力(充电)蓄电器3的电压E也未变化时，判断为蓄电器3的电压E达到饱和电压，从而处理S110转移到工序S115。在工序S115中，将发电元件100的电动势E0推定为蓄电器3的饱和电压，即Et2(或者Et1)，并且处理S110结束。
此外，可以任意地设定用于判别蓄电器3的电压E是否达到饱和电压的预定值，但设定为大于电压检测部6的分辨率。另外，优选将该预定值设定为检测出的电压Et2(或者Et1)的1％以下，更优选设定为0.1％以下。
返回图12，当在处理S110中推定出发电元件100的电动势E0时，处理S100转移到根据推定出的发电元件100的电动势E0，设定无线发送部4的消耗电能W及电力消耗定时(即、触发电压E1)的处理S120。
在处理S120中，选择与推定出的发电元件100的电动势E0相对应的数据表DT的任意的数据组DS，并设定通过一次无线发送动作发送的数据量及触发电压E1，由此来设定无线发送部4的消耗电能W及电力消耗定时。
此外，在图11所示的各数据表DT中，设定了触发电压E1及电压E2使得触发电压E1与电压E2的平均值(E1+E2)/2成为E0/2附近。更具体地说，优选将触发电压E1及电压E2设定为满足0.3E0≤(E1+E2)/2≤0.7E0，更优选设定为满足0.4E0≤(E1+E2)/2≤0.6E0，最优选设定为满足(E1+E2)/2＝E0/2。由此，可在将消耗电力效率η始终保持在高的状态的同时使无线发送装置1进行动作。
另外，无线发送部4在从与发电元件100的电动势E0相对应的数据表DT中选择任意的数据组DS时，优选地以数据组DS内的触发电压E1满足0.5E0＜E1≤0.7E0，并且电压E2满足0.3E0≤E2＜0.5E0的方式来选择数据组DS。由此，能够在将消耗电力效率η始终保持在40％以上的同时，使无线发送装置1进行动作。
另外，除了上述条件以外，无线发送部4也可以参照无线发送部4的最低动作电压、每次启动时不是通过数据发送而直接消耗的电能(例如，在CPU41内等积蓄的在电源关闭后舍弃的电力、CPU41的初始化动作所需要的电能等)等，从与发电元件100的电动势E0相对应的数据表DT中选择任意的数据组DS，设定通过一次无线发送动作发送的数据量以及触发电压E1。
这样，在根据推定出的发电元件100的电动势E0设定了消耗电能W及电力消耗定时(即触发电压E1)后，处理S120结束。返回图12时，当处理S120结束时处理S100结束。
图15表示通过上述方法设定了消耗电能W及电力消耗定时后的无线发送装置1的消耗电力效率η及蓄电器3的电压E。在图15的例子中，选择数据组DS来设定消耗电能W以及电力消耗定时，以便满足(E1+E2)/2＝E0/2＝2(V)，E1＝0.6E0＝2.4(V)、E1＝0.4E0＝1.6(V)。
根据图15可知，通过根据发电元件100的电动势E0来设定消耗电能W及电力消耗定时，能够将无线发送装置1开始了无线发送动作后的消耗电力效率η始终保持在48％以上的非常高的值。因此，本发明的无线发送装置1能够以高消耗电力效率进行动作，结果能够以高的平均发送速率来进行检测数据的无线发送。
另外，无线发送装置1不仅是在从发电元件100向无线发送装置1开始供电时，也可以在任意定时或者定期地执行消耗电能W及电力消耗定时的设定处理S100。
图16所示的例子是在电动势E0＝3(V)、蓄电器3的电容量C＝500(μF)时的无线发送装置1的消耗电力效率η的例子。在图16中的t＝1～3(s)的区间1中，设定了消耗电能W及电力消耗定时，使得消耗电能W＝200(μJ)、触发电压E1＝1.65(V)及(E1+E2)/2＝E0/2＝1.5(V)。另一方面，在t＝3～6(s)的区间2中，设定了消耗电能W及电力消耗定时，使得消耗电能W＝500(μJ)、触发电压E1＝1.89(V)及(E1+E2)/2＝E0/2＝1.5(V)。
如此，在无线发送装置1的无线发送动作中，通过在任意定时或者定期地设定消耗电能W及电力消耗定时，能够根据应发送的数据的余量等，来适当地重新设定(更新)消耗电能W及电力消耗定时。另外，当在无线发送装置1的无线发送动作中发电元件100的电动势E0进行变动时，可以与该变动对应地设定消耗电能W及电力消耗定时。
＜第2实施方式＞
接着，针对本发明的第2实施方式的无线发送装置及无线发送系统进行说明。图17是表示本发明的第2实施方式的无线发送装置及无线发送系统的图。
下面，针对第2实施方式的无线发送装置及无线发送系统，以与上述第1实施方式的无线发送装置及无线发送系统的不同点为中心进行说明，对于相同的事项省略其说明。
第2实施方式的无线发送装置1及无线发送系统900除了从无线发送装置1中省略了切换部5a，并且变更了处理S120中的无线发送部4的消耗电能W及电力消耗定时的设定方法以外，与上述第1实施方式的无线发送装置1及无线发送系统900相同。
本实施方式的无线发送部4还具有上述第1实施方式的切换部5a的功能，即对充电模式(也称为睡眠模式)和电力消耗模式进行切换的功能，充电模式是在蓄电器3内积蓄整流器2整流后的电力的模式，电力消耗模式是从蓄电器3向无线发送部4供电来消耗电力的模式。
并且，上述第1实施方式的无线发送部4使用在存储器42内保存的数据表群的数据组DS内的发送数据量来任意设定消耗电能W，但是本实施方式的无线发送部4使用在存储器42内保存的数据表群的数据组DS内的触发电压E1及电压E2来任意设定消耗电能W。
即，本实施方式的电压检测部6构成为：当检测出蓄电器3的电压E超过触发电压E1时，向无线发送部4发送电力消耗开始信号，并且，由于无线发送部4的电力消耗，当检测到蓄电器3的电压E低于电压E2时，向无线发送部4发送电力消耗结束信号。另外，根据来自无线发送部4的信号，设定用于向无线发送部4发送信号的触发电压E1及电压E2。
电压检测部6与上述的第1实施方式同样地，当检测到蓄电器3的电压E超过了触发电压E1时，对无线发送部4发送电力消耗开始信号。无线发送部4当从电压检测部6接收到电力消耗开始信号时，将模式从充电模式向电力消耗模式进行切换。当模式切换为电力消耗模式时，无线发送部4消耗从蓄电器3供给的电力，开始检测数据的无线发送动作。此时，本实施方式的无线发送部4并未特别地设定应无线发送的检测数据的数据量，直至从电压检测部6接收到电力消耗结束信号为止，持续进行检测数据的无线发送动作。
在无线发送部4持续进行检测数据的无线发送动作的期间，由于无线发送部4的无线发送动作，使得蓄电器3内积蓄的电力持续被消耗，蓄电器3的电压E逐渐下降。由于无线发送部4的电力消耗，电压检测部6当检测到蓄电器3的电压E低于电压E2时，向无线发送部4发送电力消耗结束信号。无线发送部4当从电压检测部6接收到电力消耗结束信号时，将模式从电力消耗模式向充电模式进行切换。然后，再次开始向蓄电器3内积蓄电力。
这样，每当蓄电器3的电压E超过触发电压E1，电压检测部6向无线发送部4发送电力消耗开始信号，每当蓄电器3的电压E低于电压E2，电压检测部6向无线发送部4发送电力消耗结束信号。因为无线发送部4通过1次无线发送动作消耗的消耗电能W取决于从电力消耗开始信号至电力消耗结束信号为止的时间间隔，因此本实施方式的无线发送部4能够通过变更触发电压E1及电压E2，来任意设定消耗电能W。
即，在本实施方式中，无线发送部4根据发电元件100的电动势E0来变更触发电压E1及电压E2，由此能够根据发电元件100的电动势E0，来设定消耗电能W及电力消耗定时。
这样，在本实施方式中，可以不使用切换部，而是能够根据发电元件100的电动势E0来设定消耗电能W及电力消耗定时，因此可简化无线发送装置1的结构。另外，在本实施方式中，由于不使用切换部，因此能够防止由于切换部的疲劳损坏、接触不良、老化等使无线发送装置1发生故障。无线发送装置1大多与发电元件100一起安装在振动体上，由于振动无线发送装置1的各元件、尤其是切换部容易发生故障。因此，对于防止这样的由于切换部的疲劳损坏、接触不良、老化等造成的无线发送装置1的故障的效果尤其有用。
通过该第2实施方式的无线发送装置1及无线发送系统900，也产生与上述第1实施方式的无线发送装置1及无线发送系统900相同的作用和效果。
＜第3实施方式＞
接着，对本发明的第3实施方式的无线发送装置及无线发送系统进行说明。
图18表示本发明的第3实施方式的无线发送装置及无线发送系统。图19是图18所示的无线发送装置及无线发送系统所执行的电动势E0检测处理的流程图。
下面，针对第3实施方式的无线发送装置及无线发送系统，以与上述第1实施方式的无线发送装置及无线发送系统的不同点为中心来进行说明，对于相同的事项省略其说明。
第3实施方式的无线发送装置1及无线发送系统900除了无线发送装置1具备第2切换部5b以及电动势检测部7，并且通过电动势检测部7直接检测发电元件100的电动势E0这一点以外，与上述第1实施方式的无线发送装置1及无线发送系统900相同。
第2切换部5b被连接在发电元件100与整流器2之间，具有对上述充电模式和开路模式进行切换的功能，开路模式是切断发电元件100与蓄电器3之间的连接而使发电元件100呈开路状态的模式。另外，第2切换部5b至少与无线发送部4及电动势检测部7可通信地连接，能够基于从无线发送部4或者电动势检测部7接收到的信号来执行切换动作。
作为第2切换部5b，例如可以使用与上述切换部5a相同的开关元件，但是第2切换部5b为常闭(NC)型的开关。第2切换部5b当从无线发送部4接收到信号时，切断发电元件100与蓄电器3之间的连接，使发电元件100呈开路状态。另一方面，第2切换部5b当从电动势检测部7接收到信号时，将发电元件100与蓄电器3之间连接，并将模式从开路模式向充电模式进行切换。
电动势检测部7与发电元件100的一对电极端子90连接，具有在第2切换部5b使发电元件100呈开路状态时，直接检测发电元件100的电动势E0的功能。另外，电动势检测部7至少与无线发送部4及第2切换部5b可通信地连接，并向无线发送部4发送直接检测出的发电元件100的电动势E0的值，然后，向第2切换部5b发送信号。
作为电动势检测部7，例如可以使用与上述的电压检测部6相同的元件。电动势检测部7检测开路状态的发电元件100的电压，根据该检测出的电压的振幅，直接检测发电元件100的电动势E0。
第3实施方式的无线发送装置1执行图19所示的检测发电元件100的电动势E0的处理S130，来取代上述第1实施方式的无线发送装置1所执行的推定发电元件100的电动势E0的处理S110。
在开始处理S130后，在工序S131中，在任意定时或者周期性地从无线发送部4向第2切换部5b发送信号。第2切换部5b当从无线发送部4接收到信号时，将模式从充电模式向开路模式进行切换。接着，在工序S132中，电动势检测部7通过检测开路状态的发电元件100的电压，直接检测发电元件100的电动势E0，并向无线发送部4发送检测出的发电元件100的电动势E0。然后，在工序S133中，电动势检测部7向第2切换部5b发送信号。第2切换部5b当从电动势检测部7接收到信号时，将模式从开路模式向充电模式进行切换。在工序S133结束后，检测发电元件100的电动势E0的处理S130结束。
这样在本实施方式中，因为使用第2切换部5b以及电动势检测部7来直接检测发电元件100的电动势E0，因此与推定发电元件100的电动势E0的情况相比，可更准确地掌握电动势E0。另外，在本实施方式中，由于不需要多次测定蓄电器3的电压E，因此可缩短取得电动势E0所需要的时间。
通过第3实施方式的无线发送装置1及无线发送系统900，也可产生与上述第1实施方式和上述第2实施方式的无线发送装置1及无线发送系统900相同的作用和效果。
＜第4实施方式＞
接着，对本发明的第4实施方式的无线发送装置及无线发送系统进行说明。图20是表示本发明的第4实施方式的无线发送装置及无线发送系统的图。
第4实施方式的无线发送装置1及无线发送系统900除了无线发送装置1具备计时器8，且将发电元件100的电动势E0的推定方法和设定消耗电能W及电力消耗定时的处理进行了变更这一点以外，与上述第1实施方式的无线发送装置1及无线发送系统900相同。
下面，针对第4实施方式的无线发送装置及无线发送系统，以与上述第1实施方式的无线发送装置及无线发送系统的不同点为中心进行说明，对于相同的事项省略其说明。
计时器8在蓄电器3与切换部5a之间与蓄电器3并联连接，并具有在经过了预定的时间间隔Δt时，向切换部5a发送电力消耗开始信号的功能。并且，计时器8可以基于来自无线发送部4的测定开始信号及测定结束信号，进行时间间隔Td的测定，并将测定出的时间间隔Td发送至无线发送部4。
计时器8与无线发送部4可通信地连接。另外，根据来自无线发送部4的信号来设定用于向切换部5a发送电力消耗开始信号的时间间隔Δt。每当经过所设定的时间间隔Δt，计时器8向切换部5a发送电力消耗开始信号。切换部5a当从计时器8接收到电力消耗开始信号时，将模式从充电模式向电力消耗模式进行切换。因此，在本实施方式中，电力消耗定时取决于计时器8的时间间隔Δt。即，在本实施方式中，通过变更计时器8的时间间隔Δt，无线发送部4能够变更电力消耗定时。
计时器8只要能够对时间进行计数，向切换部5a及无线发送部4发送信号，则没有特别限定。例如，可以将通过CR振荡来对时间进行计数的CR振荡电路、通过电容器和电阻来对时间进行计数的积分电路、利用时钟信号的电路等用作计时器8。此外，在本实施方式中，计时器8与蓄电器3并联连接，利用在蓄电器3内积蓄的电力来进行动作，但是本发明并不局限于此。例如，计时器8本身可以具有电池等其他电源，也可以从外部电源获取电力。
接着，参照图21～24来说明本实施方式的无线发送装置1的动作、推定发电元件100的电动势E0的处理、以及根据发电元件100的电动势E0变更消耗电能W及电力消耗定时的处理。
图21是表示图20所示的蓄电器3的电压E与消耗电力效率η的时间变化的图。图22是图20所示的无线发送装置1及无线发送系统900执行的电动势E0推定处理的流程图。图23用于说明图20所示的无线发送装置及无线发送系统所执行的设定消耗电能W及电力消耗定时的处理。图24是图20所示的无线发送装置及无线发送系统所执行的设定消耗电能W及电力消耗定时的处理的流程图。
本实施方式的无线发送装置1通过多次测定未饱和状态的蓄电器3的电压E(例如、图21中的E＝Et1～Et3)来执行推定发电元件100的电动势E0的处理S140，从而取代上述第1实施方式的无线发送装置1所执行的处理S110。
图22是本实施方式的无线发送装置1所执行的推定电动势E0的处理S140的流程图。首先，在工序S141中，将变量n初始化(n＝1)。接着，在工序S142中，通过电压检测部6来检测蓄电器3的电压E，并判别检测出的电压E是否已到达预定的基准电压Etn。当在工序S142中判别为电压E小于预定的基准电压Etn时，重复工序S142，直至电压E达到预定的基准电压Etn为止。另一方面，当在工序S142中判别为电压E已达到预定的基准电压Etn时，处理转入工序S143。
在工序S143中，计时器8通过来自无线发送部4的测定开始信号，来判别是否已经开始时间测定，即是否已经开始时间间隔Td的测定。当在工序S143中判别为计时器8还没开始时间测定时，处理转入工序S144。在工序S144中，重置计时器8，开始时间间隔Td的测定。另外，在工序S144中，使变量n增大，并再次在工序S142中，判别电压E是否达到下一个基准电压Etn。
另一方面，当在工序S143中判别为计时器8已经开始时间测定的情况下，处理转入工序S145。在工序S145中，计时器8的时间测定结束，取得时间间隔Td，并向无线发送部4发送时间间隔Td的值。然后，在工序S146中，判别无线发送部4是否已取得预定数的时间间隔Td。当在工序S146中判别为无线发送部4未取得预定数的时间间隔Td时，处理S140返回工序S142，重复工序S142～S146，直至无线发送部4取得预定数的时间间隔Td为止。此外，应取得的时间间隔Td的数并未特别限定，但是至少为2个以上，从提高后述的曲线回归的精度的观点出发，优选至少为3个以上。
另一方面，当在工序S146中判别为无线发送部4已取得预定数的时间间隔Td时，处理转入工序S147。在工序S147中，无线发送部4基于已取得的多个时间间隔Td，即为使蓄电器3的电压E增加预定量所需要的时间间隔Td，通过多项式近似等的曲线回归，来计算电压E达到各基准电压Etn时的时间tn(例如，Et1时的时间t1)。然后，在工序S148中，通过将Etn代入数学式(2)的E，将tn代入t，来推定发电元件100的电动势E0。这里，数学式(2)中的C为蓄电器3的电容量。当推定出发电元件100的电动势E0时，推定发电元件100的电动势E0的处理S140结束。
在推定出发电元件100的电动势E0后，本实施方式的无线发送装置1执行使用反馈处理来设定消耗电能W及电力消耗定时(即、时间间隔Δt)的处理S150，从而取代上述第1实施方式的无线发送装置1所执行的处理S120。
图23是表示本实施方式的设定消耗电能W及电力消耗定时的处理S150的基本概念的图。如上所述，在本实施方式中，计时器8在每次经过所设定的时间间隔Δt时，向切换部5a发送信号。切换部5a当从电压检测部6接收到信号时，将模式从充电模式向电力消耗模式进行切换。
因此，在预定的时间间隔Δt的期间，在蓄电器3内持续积蓄电力，在经过预定的时间间隔Δt后，通过无线发送部4消耗消耗电能W的电力，蓄电器3的电压E下降ΔE。
本实施方式的无线发送装置1也与上述第1实施方式的无线发送装置1同样地，从蓄电器3向无线发送部4供电，把在消耗电力的定时的蓄电器3的电压设为E1，将无线发送部4消耗了电力后的蓄电器3的电压设为E2时，设定消耗电能W及电力消耗定时(时间间隔Δt)，使得(E1+E2)/2成为E0/2附近。
此时，当在充电模式中未取得从发电元件100向蓄电器3供给的电能Win与消耗电能W之间的能量收支平衡(Win＝W)时，难以持续维持(E1+E2)/2成为E0附近的条件。
例如，在图23中的区间1中，由于电能Win大于消耗电能W，因此每当重复充放电动作时，电压E1增加(E1-1＜E1-2＜E1-3)。在图23中的区间2中，由于电能Win小于消耗电能W，因此每当重复充放电动作时，电压E1减少(E1-3＞E1-4＞E1-5)。在这种情况下，难以持续维持(E1+E2)/2成为E0/2附近的条件。
另一方面，在图23中的区间3中，由于取得了电能Win与消耗电能W之间的能量的收支平衡(Win＝W)，因此即使重复充放电动作，电压E1也没有变化(E1-8＝E1-9＝E1-10)。在这种情况下，容易持续维持(E1+E2)/2成为E0/2附近的条件。
电能Win能够通过时间间隔Δt(电力消耗定时)来控制。例如，如果延长时间间隔Δt，则电能Win增加。相反地，如果延长时间间隔Δt，则电能Win减少。另一方面，如上所述，消耗电能W能够通过一次发送动作中发送的数据量来进行控制。
本实施方式的无线发送装置1使用反馈处理来设定消耗电能W及电力消耗定时(即，时间间隔Δt)，从而在取得上述能量的收支平衡的同时，使得(E1+E2)/2成为E0/2附近。
图24是本实施方式的无线发送装置1所执行的用于设定消耗电能W及电力消耗定时的处理S150的流程图。此外，在开始处理S150时，将存储器42内保存的通过一次发送动作发送的数据量及时间间隔Δt设定为任意的初期值。
在处理S140中推定出发电元件100的电动势E0后，开始进行处理S150。此外，不仅在处理S140中推定出发电元件100的电动势E0之后执行处理S150，还可以在任意定时或者定期地执行处理S150，也可以在每次无线发送部4执行无线发送动作时执行处理S150。
在工序S151中，在蓄电器3内积蓄预定量的电力。工序S151中的预定量没有特别限定，但是设定为至少大于假设的消耗电能W。关于是否在蓄电器3内积蓄了预定量的电力的判别，可以通过电压检测部6检测蓄电器3的电压E来执行，也可以通过使用计时器8在预定的时间检测从发电元件100向蓄电器3供电的情况来执行。
接着，在工序S152中，将变量n初始化(n＝1)。接着，在工序S153中，通过电压检测部6检测蓄电器3的电压E1-n，并保存在无线发送部4的存储器42内。接着，在工序S154中，基于存储器42内保存的通过1次发送动作发送的数据量，通过无线发送部4，从存储器42内读入预定量的检测数据，并通过RF部43将读出的预定量的检测数据发送至外部设备。接着，在工序S155中，通过电压检测部6检测蓄电器3的电压E2-n，并保存在无线发送部4的存储器42内。
接着，在工序S156中，通过无线发送部4对D＝E0/2－(E1-n+E2-n)/2进行运算。在工序S156中，当D大于预定的上侧阈值UT时，处理S150转入工序S157。在工序S157中，将通过一次无线发送动作发送的数据量减小(电压E2增大)，或者将时间间隔Δt增大(电压E1增大)。另一方面，在工序S156中，当D小于预定的下侧阈值LT时，处理S150转入工序S158。在工序S158中，将通过一次无线发送动作发送的数据量增大(电压E2减小)，或者将时间间隔Δt减小(电压E1减小)。在工序S157或者工序S158之后，处理S150转入工序S159。在工序S159中，将变量n增大，处理S150返回工序S153。另一方面，在工序S156中，当D在LT≤D≤UT的范围时，处理S150结束。
上侧阈值UT的值没有特别限定，但是优选为0.2E0以下，更加优选为0.1E0以下，进一步优选为0.01E0以下。下侧阈值LT的值没有特别限定，但是优选为－0.2E0以上，更优选为－0.1E0以上，进一步优选为－0.01E0以上。能够通过设定上侧阈值UT及下侧阈值LT以便满足上述条件，由此通过反馈处理，使(E1+E2)/2切实成为E0/2附近。
另外，将在该处理S150中设定的发送数据量及时间间隔Δt优选设定为电压E1满足0.5E0＜E1≤0.7E0，且电压E2满足0.3E0≤E2＜0.5E0。由此，能够在始终将消耗电力效率η保持在高的状态的同时使无线发送装置1进行动作。
这样，本实施方式的无线发送装置1在每次从蓄电器3向无线发送部4供电来消耗电力时，对电压E1及电压E2进行检测，执行图24所示的反馈处理。因此，即使在无线通信动作中发电元件100的电动势E0进行了变动时，控制消耗电能W及时间间隔Δt，从而维持了电能Win与消耗电能W之间的能量的收支平衡，并且使(E1+E2)/2成为E0/2附近，因此无线发送装置1能够执行稳定的动作。
另外，如上所述，在本实施方式中，将计时器8用于电力消耗定时的控制。通常，用于始终驱动测量时间间隔的计时器8所需要的电能小于用于始终驱动电压检测部6所需要的电能。因此，在本实施方式的无线发送装置1中，相较于上述第1实施方式～第3实施方式的无线发送装置1，关于蓄电器3内积蓄的电力能够降低无线发送部4以外消耗的量。
通过该第4实施方式的无线发送装置1及无线发送系统900，也可产生与上述第1实施方式～第3实施方式的无线发送装置1及无线发送系统900相同的作用和效果。
＜第5实施方式＞
接着，对本发明的第5实施方式的无线发送装置及无线发送系统进行说明。图25是表示本发明的第5实施方式的无线发送装置及无线发送系统的图。
下面，针对第5实施方式的无线发送装置及无线发送系统，以与上述第1实施方式的无线发送装置及无线发送系统的不同点为中心进行说明，对于相同的事项省略其说明。
第5实施方式的无线发送装置1及无线发送系统900除了无线发送装置1具备传感器9这一点以外，与上述第1实施方式的无线发送装置1及无线发送系统900相同。
传感器9是与其他实施方式中在无线发送装置1的外部，与无线发送装置1可通信地连接的传感器相同的传感器。本实施方式的传感器9与无线发送部4同样地，在切换部5a将模式从充电模式向电力消耗模式进行切换时，利用从蓄电器3供给的电力，取得检测数据。把传感器9取得的检测数据发送至无线发送部4，并以FIFO方式保存在无线发送部4的存储器42内。然后，把在存储器42内保存的检测数据通过RF部43发送至外部设备。在本实施方式中，通过1次发送动作消耗的消耗电能W是无线发送部4与传感器9的消耗电力之和。
这样，在无线发送装置1本身具备传感器9的情况下，除了针对取得检测数据的传感器9准备电源以外，无需另外准备电池或外部电源等电源。因此，可容易地进行传感器9的维修。
通过该第5实施方式的无线发送装置1及无线发送系统900，可产生与上述第1～第4实施方式的无线发送装置1及无线发送系统900相同的作用和效果。
以上，基于图示的实施方式，对本发明的无线发送装置及无线发送系统进行了说明，但是本发明并不局限于此，各结构能够置换为可发挥相同功能的任意结构，或者能够添加任意结构。例如，能够将上述第1～第5实施方式的任意结构进行组合。
此外，在上述的各实施方式中，发电元件是100产生交流电流来向无线发送装置1供电的交流电源，但是本发明并不局限于此，发电元件100也可以是产生直流电流来向无线发送装置1供电的直流电源。此时，可从各实施方式的无线发送装置1中省略整流器2。
产业上的应用
根据本发明，能够与环境发电元件的电动势相对应地设定无线发送部消耗电力的定时以及无线发送部的消耗电能。因此，可以利用从环境发电元件供给的电力，以高的消耗电力效率及高平均发送速率来进行无线发送。因此，本发明具有产业上的实用性。

Claims (9)

1.一种无线发送装置，其利用从发电元件供给的电力，该发电元件利用从外部输入的机械能来进行发电，
该无线发送装置具备：
蓄电器，其积蓄所述发电元件发出的所述电力；以及
无线发送部，其利用从所述蓄电器供给的所述电力来执行无线发送动作，并能够设定通过1次的所述无线发送动作消耗的消耗电能，
所述无线发送装置构成为根据所述发电元件的电动势，设定所述无线发送部消耗所述电力的定时以及所述无线发送部的所述消耗电能，其特征在于，
在将所述发电元件的所述电动势设为E0，将在所述无线发送部消耗所述电力的所述定时的所述蓄电器的电压设为E1，将所述无线发送部消耗所述电力后的所述蓄电器的电压设为E2时，所述无线发送装置设定所述定时及所述消耗电能，使得0.3E0≤(E1+E2)/2≤0.7E0。
2.根据权利要求1所述的无线发送装置，其特征在于，
所述无线发送装置设定所述定时及所述消耗电能，使得所述电压E1及所述电压E2满足0.5E0＜E1≤0.7E0以及0.3E0≤E2＜0.5E0。
3.根据权利要求1或2所述的无线发送装置，其特征在于，还具备：
切换部，其对充电模式和开路模式进行切换，所述充电模式是在所述蓄电器内积蓄所述发电元件发出的所述电力的模式，所述开路模式是切断所述发电元件与所述蓄电器之间的连接，使所述发电元件为开路状态的模式；以及
电动势检测部，其在所述开路模式下，检测所述发电元件的所述电动势。
4.根据权利要求3所述的无线发送装置，其特征在于，
所述电动势检测部在所述无线发送部消耗所述电力之前，检测所述发电元件的所述电动势。
5.根据权利要求3所述的无线发送装置，其特征在于，
所述电动势检测部定期地检测所述发电元件的所述电动势。
6.根据权利要求1或2所述的无线发送装置，其特征在于，
所述无线发送装置还具备检测所述蓄电器的电压的电压检测部，
通过多次检测所述蓄电器的所述电压，来推定所述发电元件的所述电动势。
7.根据权利要求6所述的无线发送装置，其特征在于，
所述无线发送装置多次检测所述蓄电器的所述电压，在所述蓄电器的所述电压的变化量成为预定值以下时，将所述蓄电器的所述电压推定为所述发电元件的所述电动势。
8.根据权利要求6所述的无线发送装置，其特征在于，
所述无线发送装置还具备对所述蓄电器的所述电压增加预定量所需要的时间间隔进行测定的计时器，
基于测定出的所述时间间隔，来推定所述发电元件的所述电动势。
9.一种无线发送系统，其特征在于，具备：
利用从外部输入的机械能来进行发电的发电元件；以及
权利要求1至8中的任意一项所述的无线发送装置。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019041504A (ja) * 2017-08-25 2019-03-14 富士通株式会社 電源制御回路、無線モジュールおよび信号発信器
JP2020120167A (ja) * 2019-01-18 2020-08-06 富士通コンポーネント株式会社 無線通信装置及び無線通信方法
JP7414679B2 (ja) * 2020-09-16 2024-01-16 株式会社東芝 状態監視システム、状態監視プログラム及びコントローラ

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101257217A (zh) * 2007-02-28 2008-09-03 兄弟工业株式会社 非接触充电器和非接触充电系统
JP2010239517A (ja) * 2009-03-31 2010-10-21 Yamatake Corp 無線センサ
JP2011013765A (ja) * 2009-06-30 2011-01-20 Fuji Electric Systems Co Ltd センサーネットワークシステム
CN103650353A (zh) * 2011-08-11 2014-03-19 欧姆龙株式会社 无线传感器模块、无线传感器模块的测定数据的处理方法、程序及记录介质
CN103917882A (zh) * 2011-11-08 2014-07-09 新神户电机株式会社 蓄电池状态监视系统

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040150529A1 (en) * 2003-01-30 2004-08-05 Benoit Jeffrey T. Power harvesting sensor for monitoring and control
JP4685663B2 (ja) * 2006-03-03 2011-05-18 日本電信電話株式会社 自立駆動型テレメトリ観測装置
JP5738535B2 (ja) 2010-02-17 2015-06-24 株式会社竹中工務店 振動発電システム
WO2013046505A1 (ja) * 2011-09-26 2013-04-04 日本電気株式会社 計測装置、計測方法
US9884180B1 (en) * 2012-09-26 2018-02-06 Verily Life Sciences Llc Power transducer for a retinal implant using a contact lens
JP6072503B2 (ja) * 2012-10-19 2017-02-01 ローム株式会社 エネルギーハーベスタシステム
JP6052885B2 (ja) * 2013-04-22 2016-12-27 日本電信電話株式会社 センサデータ送信装置およびセンサデータ送信方法
JP2017215631A (ja) 2016-05-30 2017-12-07 沖電気工業株式会社 入力装置、入力システム、入力処理方法、及びプログラム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101257217A (zh) * 2007-02-28 2008-09-03 兄弟工业株式会社 非接触充电器和非接触充电系统
JP2010239517A (ja) * 2009-03-31 2010-10-21 Yamatake Corp 無線センサ
JP2011013765A (ja) * 2009-06-30 2011-01-20 Fuji Electric Systems Co Ltd センサーネットワークシステム
CN103650353A (zh) * 2011-08-11 2014-03-19 欧姆龙株式会社 无线传感器模块、无线传感器模块的测定数据的处理方法、程序及记录介质
CN103917882A (zh) * 2011-11-08 2014-07-09 新神户电机株式会社 蓄电池状态监视系统

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