JP2000306188A - トランスポンダ素子及びトランスポンダ - Google Patents
トランスポンダ素子及びトランスポンダInfo
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Abstract
ンダ素子及びA/D変換器を介在させずに計測対象の物
理量を検出できるセンサ機能を持ったトランスポンダを
提供する。 【解決手段】 主回路20及びブリッジ回路27をシリ
コンチップに形成したトランスポンダ素子本体15とア
ンテナ線12からなるトランスポンダを構成し、可変情
報設定部26のゲート回路261,262入力端子にブリッジ
回路27の出力端子を接続し、ブリッジ回路27の平衡
状態が周囲温度或いは周囲圧力の変化に応じて変化する
ような構造とする。さらに、外部からの質問信号を受信
したときに、中央処理部23は固定情報メモリ25に記
憶されている識別情報とゲート回路261,262の出力2ビ
ットを応答信号として送信する。
Description
に用いることができるトランスポンダ素子及びトランス
ポンダに関するものである。
センサとを接続或いは一体化し、測定地点或いは観測地
点からセンサまでの配線を行うことなく計測の対象とな
る特定の物理量を測定或いは観測できるようにした。
は、加硫モールド内に温度センサ或いは圧力センサを配
置した場合、外部からセンサまでの配線が非常に困難で
ある。また、加硫モールドは高温になるので、開放時に
おいても作業員が近づいてモールド内のセンサを取り出
すには危険が伴う。このため、トランスポンダとセンサ
を接続して、加硫モールドを開いたときに加硫処理中に
おける温度や圧力の測定結果を、電磁波を用いてワイヤ
レスで得られるようにした。
サから出力される温度或いは圧力に対応したアナログ信
号をアナログ/ディジタル(A/D)変換器を用いてデ
ィジタルデータに変換すると共にこのデータをメモリに
記憶し、この記憶データをモールド開放時に応答信号と
してトランスポンダから送信する。これにより、高温の
加硫モールドに近づくことなく、加硫処理中における温
度や圧力の情報を得ることができる。
構成ではセンサとトランスポンダとは互いに独立した構
成部分であり、これらを接続するためにセンサから出力
されるアナログ信号をディジタルデータに変換するため
のA/D変換器を用いなければならなかった。このた
め、このA/D変換器における電力消費量が大きくな
り、トランスポンダとセンサを駆動するための電源容量
を小さくするには限界があった。さらに、受信電波のエ
ネルギーによってトランスポンダとセンサを駆動すると
きはトランスポンダの送信出力が小さくなり、また電源
として電池を用いたときは装置全体の形状が大型になる
と共に電池寿命が短くなり且つ電池寿命が尽きたときに
電池を交換する必要があった。
でもセンサとして使用可能なトランスポンダ素子及びA
/D変換器を介在させずに計測対象の物理量を検出でき
るセンサ機能を持ったトランスポンダを提供することに
ある。
成するために請求項1では、設定されている応答情報を
二値化信号として出力する応答情報設定部と、質問信号
を入力したときに前記応答情報設定部に設定されている
応答情報を応答信号として送信する送受信手段とを備
え、アンテナと接続することによってトランスポンダを
構成するトランスポンダ素子において、前記応答情報設
定部は、変化しない固定情報を記憶し、該記憶されてい
る固定情報を二値化信号として出力する固定情報記憶部
と、1つ以上の入力端子を有し、該入力端子の電気的状
態に応じた二値化信号を入力端子毎に1ビットで出力す
る可変情報設定部とからなるトランスポンダ素子を提案
する。
情報設定部の入力端子における電気的状態が二値化信号
として応答情報に設定されるので、例えば時々刻々と変
化する環境状態などを検出するセンサとして使用する場
合、環境状態に対応して変化するアナログ電気信号を前
記可変情報設定部の入力端子に入力することにより該ア
ナログ電気信号のレベルに応じて出力する二値化信号の
値が変化する。
ンスポンダ素子において、外部から働く力によって変形
する基板の表面に膜状に形成されたインピーダンス素子
を有するブリッジ回路と、該ブリッジ回路の対向する1
対の入力端子に接続された電源とを備えると共に、前記
ブリッジ回路の1対の出力端子をそれぞれ前記可変情報
設定部の異なる入力端子に接続したトランスポンダ素子
を提案する。
に対して外力が加わると基板が歪み、これに伴って基板
表面のインピーダンス素子の断面積及び長さが変化して
そのインピーダンスが変化する。これにより、前記基板
に外力が加わる前と比べて前記ブリッジ回路の出力端子
に流れる電流値が変化し、前記可変情報設定部の入力端
子における電気的状態が変わり、可変情報設定部の出力
端子から出力される二値化信号の値が変化する。
ンスポンダ素子において、外部から働く力によって変形
する基板上に形成され且つ一端と他端を入力端子として
該入力端子に電源が接続された電気的な抵抗膜を備え、
前記可変情報設定部の入力端子が前記抵抗膜の一端と他
端との間の所定位置に接続されているトランスポンダ素
子を提案する。
によって前記抵抗膜の一端から他端に向けて電流が流れ
ると、前記可変情報設定部の入力端子には抵抗膜の一端
及び他端との間の距離等に応じた電流が流れる或いは電
圧が印加される。また、前記基板に対して外力が加わる
と基板が歪み、これに伴って前記抵抗膜の断面積及び長
さが変化して、その抵抗値が変化する。これにより、前
記基板に外力が加わる前と比べて前記可変情報設定部の
入力端子に流れる電流値或いは印加される電圧値が変化
し、前記可変情報設定部の入力端子における電気的状態
が変わり、可変情報設定部の出力端子から出力される二
値化信号の値が変化する。
のトランスポンダ素子において、前記基板は部分的に異
なった熱膨張率を有しているトランスポンダ素子を提案
する。
境変化などによって前記基板の温度が変わると、基板が
熱膨張或いは熱収縮する。さらに、前記基板の熱膨張率
は部分的に異なっているので、熱膨張或いは熱収縮に伴
って前記インピーダンス素子或いは抵抗膜の断面積及び
長さが部分的に変化する。
のトランスポンダ素子において、前記基板は熱膨張率の
異なる少なくとも2つの層を有しているトランスポンダ
素子を提案する。
境変化などによって前記基板の温度が変わると、基板が
熱膨張或いは熱収縮する。さらに、前記基板は熱膨張率
の異なる少なくとも2層を有しているので、熱膨張或い
は熱収縮に伴って反りが生じ、前記インピーダンス素子
或いは抵抗膜の断面積及び長さが変化する。
ンスポンダ素子において、前記可変情報設定部の入力端
子が素子外部に露出されているトランスポンダ素子を提
案する。
情報設定部の入力端子が素子外部に露出されているの
で、該入力端子そのものをセンサとして使用可能になる
と共に、環境状態などに応じて変化する任意のアナログ
信号を入力可能となる。
ンスポンダ素子において、前記可変情報設定部が、ラン
ダムアクセスメモリと、該ランダムアクセスメモリに対
するデータ書き込み手段とデータ読み出し手段とを備え
ているトランスポンダ素子を提案する。
設定部の入力端子における電気的状態が二値化信号とし
てランダムアクセスメモリに一時記憶されると共に応答
情報に設定されるので、時々刻々と変化する環境状態な
どを検出するセンサとして使用する場合、環境状態に対
応して変化するアナログ電気信号を二値化データとして
ランダムアクセスメモリの任意アドレスに順次記憶する
ことができ、必要に応じてデータ読み出し手段によって
記憶データの読み出しを行うことができる。
ンスポンダ素子において、前記可変情報設定部が双安定
回路から成るトランスポンダ素子を提案する。
定回路の入力端子における電気的状態が二値化信号とし
て双安定回路に一時的に蓄積され、該二値化信号が双安
定回路から出力されて応答情報に設定される。
ンスポンダ素子において、前記送受信手段はセントラル
プロセッシングユニットを有し、前記可変情報設定部が
前記セントラルプロセッシングユニットの他のポートか
ら独立して設けられている入力ポート端子から成るトラ
ンスポンダ素子を提案する。
ルプロセッシングユニットの独立した入力ポート端子に
おける電気的状態が二値化信号としてセントラルプロセ
ッシングユニットに取り込まれ、該二値化信号が応答情
報に設定される。
ランスポンダ素子において、前記可変情報設定部は、入
力端子に接続されたシュミトトリガ回路を有し、該シュ
ミットトリガ回路から二値化信号を出力することを特徴
とする請求項1記載のトランスポンダ素子。
ランスポンダ素子において、前記固定情報がトランスポ
ンダに固有の識別情報であるトランスポンダ素子を提案
する。
としてトランスポンダに固有の識別情報が送信され、該
識別情報によってトランスポンダが特定される。
ランスポンダ素子において、各構成部分がチップ型のシ
リコン基板上に形成されているトランスポンダ素子を提
案する。
分がチップ型のシリコン基板上に形成され、形状が小型
化される。
12の何れかに記載のトランスポンダ素子を備えたトラ
ンスポンダにおいて、外部から働く力によって変形する
基板上に形成されたブリッジ回路と、該ブリッジ回路の
1対の入力端子に接続された電源とを備えると共に、前
記ブリッジ回路の1対の出力端子をそれぞれ前記可変情
報設定部の異なる入力端子に接続したトランスポンダを
提案する。
ダ素子と分離されている前記基板に対して外力が加わる
と基板が歪み、これに伴って基板表面のインピーダンス
素子の断面積及び長さが変化してそのインピーダンスが
変化する。これにより、前記基板に外力が加わる前と比
べて前記ブリッジ回路の出力端子に流れる電流値が変化
し、前記可変情報設定部の入力端子における電気的状態
が変わり、可変情報設定部の出力端子から出力される二
値化信号の値が変化する。
12の何れかに記載のトランスポンダ素子を備えたトラ
ンスポンダにおいて、外部から働く力によって変形する
基板上に形成され且つ一端と他端を入力端子として該入
力端子に電源が接続された電気的な抵抗膜を備え、前記
可変情報設定部の入力端子が前記抵抗膜の一端と他端と
の間の所定位置に接続されているトランスポンダを提案
する。
って前記抵抗膜の一端から他端に向けて電流が流れる
と、前記可変情報設定部の入力端子には抵抗膜の一端及
び他端との間の距離等に応じた電流が流れる或いは電圧
が印加される。また、前記トランスポンダ素子と分離さ
れている前記基板に対して外力が加わると基板が歪み、
これに伴って前記抵抗膜の断面積及び長さが変化して、
その抵抗値が変化する。これにより、前記基板に外力が
加わる前と比べて前記可変情報設定部の入力端子に流れ
る電流値或いは印加される電圧値が変化し、前記可変情
報設定部の入力端子における電気的状態が変わり、可変
情報設定部の出力端子から出力される二値化信号の値が
変化する。
4記載のトランスポンダにおいて、前記基板は部分的に
異なった熱膨張率を有しているトランスポンダを提案す
る。
化などによって前記基板の温度が変わると、基板が熱膨
張或いは熱収縮する。さらに、前記基板の熱膨張率は部
分的に異なっているので、熱膨張或いは熱収縮に伴って
前記インピーダンス素子或いは抵抗膜の断面積及び長さ
が部分的に変化する。
4記載のトランスポンダにおいて、前記基板は熱膨張率
の異なる少なくとも2つの層を有しているトランスポン
ダを提案する。
化などによって前記基板の温度が変わると、基板が熱膨
張或いは熱収縮する。さらに、前記基板は熱膨張率の異
なる少なくとも2層を有しているので、熱膨張或いは熱
収縮に伴って反りが生じ、前記インピーダンス素子或い
は抵抗膜の断面積及び長さが変化する。
実施形態を説明する。
トランスポンダを示す外観斜視図、図2は本発明の第1
の実施形態におけるトランスポンダ素子を示す外観斜視
図、図3はトランスポンダ素子を示す平面図、図4は図
3におけるA−A線矢視方向断面図である。
トランスポンダ素子11とループ状のアンテナ線12を
2枚のフィルム13,14で挟むことにより構成されて
いる。
フィルムからなり、下側のフィルム13上にアンテナ線
12が印刷形成されている。また、トランスポンダ素子
11及び2枚のフィルム13,14間は樹脂によって接
着されている。
うに、トランスポンダ素子本体15とこの周囲を覆う直
方体形状の樹脂製パッケージ16から成り、パッケージ
16の一側面にはアンテナ接続端子16a,16bが設
けられている。
図4に示すように、主回路20とブリッジ回路27が矩
形状のシリコン基板(以下、端に基板と称する)30上
に形成された周知の半導体チップからなる。
1〜R4から成り、トランスポンダ素子本体15を覆う
パッケージ16には1つの抵抗膜R3の上部所定空間に
空隙部16dが形成されると共にこの空隙部16dに対
向する基板30の下面側に開口部16cが形成されてい
る。さらに、基板30においてブリッジ回路27が形成
されている部分には、熱膨張率が異なる第1の層31と
第2の層32が形成されている。この第2の層32の上
面に導電層33が形成され、この導電層33によって各
抵抗膜R1〜R4が導電接続されている。
層31の熱膨張率よりも大きく設定されている。例え
ば、第1の層31はシリコン(Si)層であり、第2の
層32は拡散層である。
するように下側のフィルム13にも同等形状の開口部1
3aが形成されている。
回路を示すブロック図である。図において、20は主回
路で、整流回路21、平滑・蓄電回路22、中央処理部
23、高周波回路24、固定情報メモリ25、可変情報
設定部26から構成されている。27はブリッジ回路
で、4つの抵抗膜R1〜R4を接続した周知のブリッジ
回路である。
続端子16a,16bに接続され、アンテナ線12に発
生した誘導起電力を整流して出力する。
の出力を平滑して直流電流にすると共にコンデンサに蓄
電し、この電圧Vsを主回路20の各構成部及びブリッ
ジ回路27に供給する。
して構成され、予め設定されたプログラムに基づいて動
作し、高周波回路24を介して質問信号を受信したとき
に固定情報メモリ25に記憶されている情報と可変情報
設定部26に設定された情報を応答信号として高周波回
路26を介して送信する。
回路及び受信回路を備え、これらはアンテナ接続端子1
6a,16bを介してアンテナ線12に接続され、外部
からの質問信号を受信してこれをバイナリデータとして
中央処理部23に送出すると共に、中央処理部23から
出力されるバイナリーデータを応答信号として送信す
る。
ンダに固有の8ビットの識別情報が予め記憶されたリー
ドオンリーメモリ(ROM)からなり、中央処理部23
から読み出し信号を入力したときに、記憶している識別
情報を中央処理部23に対して出力する。
ゲート回路(以下、単にゲート回路と称する)261,
262から構成されている。各ゲート回路261,26
2は、入力端子の電圧レベルが所定のしきい値を越えた
とき出力信号をハイレベル(バイナリー値「1」)に設
定し、入力端子端子の電圧レベルがしきい値以下のとき
出力信号をローレベル(バイナリー値「0」)に設定す
る。また、各ゲート回路261,262は、中央処理部
から上記読み出し信号を入力したときに設定値を出力
し、これ以外は出力をオープン状態とする。
R4から構成され、その一方の入力端子は接地され他方
の入力端子には電圧Vsが印加されている。また、ブリ
ッジ回路27の1対の出力端子はそれぞれ可変情報接地
部26のゲート回路261,262の入力端子に接続さ
れている。製造時においてはブリッジ回路27が平衡状
態となるように且つ2つの出力端子の電圧V1,V2が
ゲート回路261,262の入力閾値よりもやや低くな
るように、各抵抗膜R1〜R4の抵抗値が設定されてい
る。即ち、図5において、R1×R3=R2×R4とな
るように各抵抗膜R1〜R4の抵抗値が設定されてい
る。平衡状態のとき、ブリッジ回路27の2つの出力端
子の電圧V1,V2が等しくなる。
10の動作を説明する。
号を受信したとき、整流回路21及び平滑・蓄電回路2
2によって動作のための電気エネルギーが生成され、こ
れにより各部が動作可能となる。中央処理部23は、高
周波回路から質問信号を入力した後、固定情報メモリ2
5に記憶されている識別情報と可変情報設定部26に設
定された2ビットの可変情報を応答信号として高周波回
路24を介して送信する。
の可変情報はブリッジ回路27の平衡状態及び非平衡状
態によって変化する。このブリッジ回路27が平衡状態
のときは、出力端子の電圧V1,V2が等しく、これら
の電圧V1,V2はゲート回路261,262の入力閾
値よりもやや低い値であるので、それぞれのゲート回路
の261,262の出力設定値は「0」となる。
るときは、R1×R3≠R2×R4となるときである。
本実施形態では、基板30の抵抗膜R3が形成さている
部分の下面を外部に露出させると共に上部に空隙部16
dを形成しているので、周囲の温度及び圧力に応じて、
露出された部分の基板30が変形し、抵抗膜R3の抵抗
値が変化する。
したときは、図6に示すように、第2の層32よりも第
1の層31の収縮が大きくなるので、基板30は上方向
に突出するように湾曲する。これにより、抵抗膜R3が
両端子方向に引き延ばされるので、抵抗膜R3の長さが
増加すると共に断面積が減少するため抵抗値が増加す
る。また、周囲圧力が一定で周囲温度が上昇したとき
は、図7に示すように、第2の層32よりも第1の層3
1の膨張が大きくなるので、基板30は下方向に突出す
るように湾曲する。これにより、抵抗膜R3は両端子間
で縮められるので、抵抗膜R3の長さが減少すると共に
断面積が増大するため抵抗値が減少する。
0ビットとし、ビットD0〜ビットD7を固定情報、ビ
ットD8及びビットD9を可変情報としてゲート回路2
61の出力をビットD8に、またゲート回路262の出
力をビットD9にそれぞれ割り当てると、周囲温度の変
化によってビットD8及びD9の値は図9のように変化
する。
7が平衡状態にあるときの周囲温度tsを挟む2つの温
度t1,t2(t1<ts<t2)の間では、ブリッジ回路
27の出力端子の電圧V1,V2共にゲート回路26
1,262の閾値以下となるので、ビットD8及びD9
共に「0」となる。
ると、抵抗膜R3の抵抗値が減少するため、ブリッジ回
路27の出力端子の一方の電圧V1はゲート回路261
の閾値より低くなり、他方の電圧V2はゲート回路26
1の閾値より高くなるので、ビットD8は「0」、ビッ
トD9は「1」となる。
ると、抵抗膜R3の抵抗値が増大するため、ブリッジ回
路27の出力端子の一方の電圧V1はゲート回路261
の閾値より高くなり、他方の電圧V2はゲート回路26
1の閾値より低くなるので、ビットD8は「1」、ビッ
トD9は「0」となる。
昇したときは、空隙部16d内の空気圧よりも外部空気
圧が高くなるので、図6に示すように、基板30は上方
向に突出するように湾曲する。また、周囲温度が一定で
周囲の空気圧が低下したときは、空隙部16d内の空気
圧よりも外部空気圧が低くなるので、図7に示すよう
に、基板30は下方向に突出するように湾曲する。
D8及びD9の値は図10のように変化する。
27が平衡状態にあるときの周囲空気圧Psを挟む2つ
の空気圧P1,P2(P1<Ps<P2)の間では、ブリッ
ジ回路27の出力端子の電圧V1,V2共にゲート回路
261,262の閾値以下となるので、ビットD8及び
D9共に「0」となる。
高くなると、抵抗膜R3の抵抗値が増大するため、ブリ
ッジ回路27の出力端子の一方の電圧V1はゲート回路
261の閾値より高くなり、他方の電圧V2はゲート回
路261の閾値より低くなるので、ビットD8は
「1」、ビットD9は「0」となる。
ると、抵抗膜R3の抵抗値が減少するため、ブリッジ回
路27の出力端子の一方の電圧V1はゲート回路261
の閾値より低くなり、他方の電圧V2はゲート回路26
1の閾値より高くなるので、ビットD8は「0」、ビッ
トD9は「1」となる。
ンダ素子本体15に形成されたブリッジ回路27を温度
又は圧力センサとして使用できると共に、センサの検出
結果を消費電力が大きいA/D変換器を用いることなく
バイナリーデータとして得ることができる。これによ
り、従来よりも電源容量を低減でき、受信電波のエネル
ギーを用いても十分な動作が可能である。
る。
るトランスポンダの電気系回路を示すブロック図であ
る。図において、前述した第1の実施形態と同一構成部
分は同一符号をもって表しその説明を省略する。また、
第1の実施形態と第2の実施形態との相違点は、第2の
実施形態のトランスポンダ素子本体15Aにおいてシュ
ミットトリガ回路からなるゲート回路263,364を
備えた可変情報設定部26Aを設けたことである。これ
らのゲート回路263,264の接続は第1の実施形態
と同様である。
ト回路263,264を設けることにより、入力電圧の
変動による誤検出をヒステリシス特性の範囲内で抑制す
ることができる。
る。
るトランスポンダの電気系回路を示すブロック図であ
る。図において、前述した第1の実施形態と同一構成部
分は同一符号をもって表しその説明を省略する。また、
第1の実施形態と第3の実施形態との相違点は、第3の
実施形態のトランスポンダ素子本体15Bにおいて同期
式R−Sフリップフロップからなる可変情報設定部26
Bを設けたことである。例えば、図12に示すように、
ブリッジ回路27の一方の出力端子(電圧V1)がS入
力に接続され、他方の出力端子(電圧V2)がR入力端
子に接続されている。これにより、中央処理部23から
出力される読み出し信号に同期してR−S入力に対応し
たバイナリーデータが2つの出力端子Q、Q’から出力
され、これらがビットD8,D9のデータとして応答信
号が送信される。
15Cのように、非同期式のR−Sフリップフロップか
らなる可変情報設定部26Cを設けても良い。
る。
るトランスポンダ素子11Dを示す平面図、図15は図
14におけるA−A線矢視方向断面図、図16は第4の
実施形態におけるトランスポンダの電気系回路を示すブ
ロック図である。図において、前述した第1の実施形態
と同一構成部分は同一符号をもって表しその説明を省略
する。また、第1の実施形態と第4の実施形態との相違
点は、ブリッジ回路27に代えて長さ方向に対して徐々
に幅が狭くなる1つの抵抗膜28を設けると共に、シュ
ミットトリガ回路からなる3ステートのゲート回路26
3〜266を4つ備えた可変情報設定部26Dを設けた
ことである。
ケージ16には抵抗膜28の上部所定空間に空隙部16
dが形成されると共にこの空隙部16dに対向する基板
30の下面側に開口部16cが形成されている。さら
に、基板30において抵抗膜28が形成されている部分
には、熱膨張率が異なる第1の層31と第2の層32が
形成されている。ここで、第2の層32の熱膨張率は第
1の層31の熱膨張率よりも大きく設定されている。
33が複数形成され、これらの導電層33の一端は抵抗
膜28の長手方向両端部と長手方向に5等分するように
抵抗膜28に接続されている。また、抵抗膜28の一端
(抵抗膜の幅広側)に接続された導電層33の他端には
電圧Vsが印加され、抵抗膜28の他端に接続された導
電層33の他端は接地されている。さらに、抵抗膜28
の長手方向中間部に接続された4本の導電層33の他端
はゲート回路263〜266の入力端子に接続されてい
る。
ように導電層33との接続点によって5つの部分に分割
され、各部分の抵抗値をRa〜Reとしてこれらが直列
接続されたものと考えられる。また、周囲の温度及び圧
力に応じて、開口部16c,13aによって露出された
部分の基板30が変形し、抵抗膜28の抵抗値が変化す
る。このとき、抵抗膜28の幅が徐々に減少するように
形成されているので、上記各部分の抵抗値Ra〜Reの
増減率が異なったものとなり、周囲温度の変化或いは周
囲空気圧の変化に伴って各ゲート回路263〜266の
入力電圧V1〜V4が変化する。これにより、ゲート回
路263〜266から出力されるバイナリーデータの値
も変化する。
12ビットとし、ビットD0〜ビットD7を固定情報、
ビットD8〜ビットD11を可変情報としてゲート回路
263〜266の出力をビットD8〜D11にそれぞれ
割り当てると、周囲温度の変化によってビットD8〜D
11の値は図18のように変化する。
sを挟む2つの温度t1,t2(t1<ts<t2)の間で
は、電圧V1,V2共にゲート回路263,264の閾
値以上となり且つ電圧V3,V4がゲート回路265,
266の閾値以下となるように各抵抗値Ra〜Reを設
定しておくと、ビットD8,D9が「1」となり、ビッ
トD10,D11が「0」となる。
ると、抵抗膜28の抵抗値が増大し且つ幅の広い部分よ
りも幅の狭い部分の抵抗値の増加率が高くなるため、電
圧V3がゲート回路265の閾値以上となるので、ビッ
トD8〜D10が「1」、ビットD11が「0」とな
る。
ると、抵抗膜28の抵抗値が減少し且つ幅の広い部分よ
りも幅の狭い部分の抵抗値の減少率が高くなるため、電
圧V2がゲート回路264の閾値以下となるので、ビッ
トD8が「1」、ビットD9〜D11が「0」となる。
度t3よりも高くなると、電圧V1がゲート回路263
の閾値以下となるので、ビットD8〜D11が「0」と
なる。
昇したときは、空隙部16d内の空気圧よりも外部空気
圧が高くなるので、図6に示すように、基板30は上方
向に突出するように湾曲する。また、周囲温度が一定で
周囲の空気圧が低下したときは、空隙部16d内の空気
圧よりも外部空気圧が低くなるので、図7に示すよう
に、基板30は下方向に突出するように湾曲する。
D8〜D11の値は図19のように変化する。
sを挟む2つの圧力P1,P2(P1<Ps<P2)の間で
は、電圧V1,V2共にゲート回路263,264の閾
値以上となり且つ電圧V3,V4がゲート回路265,
266の閾値以下となるように各抵抗値Ra〜Reを設
定しておくと、ビットD8,D9が「1」となり、ビッ
トD10,D11が「0」となる。
くなると、抵抗膜28の抵抗値が減少し且つ幅の広い部
分よりも幅の狭い部分の抵抗値の減少率が高くなるた
め、電圧V2がゲート回路264の閾値以下となるの
で、ビットD8が「1」、ビットD9〜D11が「0」
となる。
くなると、抵抗膜28の抵抗値が増大し且つ幅の広い部
分よりも幅の狭い部分の抵抗値の増加率が高くなるた
め、電圧V3がゲート回路265の閾値以上となるの
で、ビットD8〜D10が「1」、ビットD11が
「0」となる。
い圧力P3よりも高くなると、電圧V4がゲート回路2
66の閾値以上となるので、ビットD8〜D11が
「1」となる。
ンダ素子本体15Dに形成された抵抗膜28を温度又は
圧力センサとして使用できると共に、センサの検出結果
を消費電力が大きいA/D変換器を用いることなくバイ
ナリーデータとして得ることができる。これにより、従
来よりも電源容量を低減でき、受信電波のエネルギーを
用いても十分な動作が可能である。
る。
るトランスポンダの電気系回路を示すブロック図であ
る。図において、前述した第4の実施形態と同一構成部
分は同一符号をもって表しその説明を省略する。また、
第4の実施形態と第5の実施形態との相違点は、第5の
実施形態のトランスポンダ素子本体15Eにおいてシュ
ミットトリガ回路からなるゲート回路263〜266と
不揮発性のランダムアクセスメモリ(以下、単にRAM
と称する)267を備えた可変情報設定部26Eを設け
たことである。これらのゲート回路263〜266の接
続は第4の実施形態と同様である。また、RAM267
の4ビットデータバスはゲート回路263〜266の出
力端子に接続され、RAM267は中央処理部23から
の読み出し信号或いは書き込み信号によって中央処理部
23の指定したアドレスに対して上記ビットD8〜D1
1のデータの書き込み読み出しを行う。
トD8〜D11のデータを記憶できるようにしたので、
例えば中央処理部23はデータ検出時にこれをRAM2
67に記憶し、記憶データ読み出し命令を含む質問信号
を受信したときにRAM267の指定されたアドレスか
らデータを読み出して送信することも可能である。
る。
るトランスポンダを示す外観斜視図、図22は第6の実
施形態におけるトランスポンダ素子を示す外観斜視図、
図23は第6の実施形態におけるセンサ部を示す平面
図、図24は図23のA−A線矢視方向の断面図、図2
5は第6の実施形態におけるトランスポンダ素子の電気
回路を示すブロック図である。図において、前述した第
4の実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表しそ
の説明を省略する。また、第4の実施形態と第6の実施
形態との相違点は、第6の実施形態では第1の実施形態
における抵抗膜28の部分を分離したトランスポンダ素
子41を構成し、抵抗膜28に代えてこれと同等の機能
を有するセンサ部42を設けたことである。
0は、図21に示すように、トランスポンダ素子41と
ループ状のアンテナ線12及びセンサ部42を2枚のフ
ィルム13,14で挟むことにより構成されている。
ばポリイミドフィルムからなり、下側のフィルム13上
にアンテナ線12が印刷形成されている。また、トラン
スポンダ素子41とセンサ部42及び2枚のフィルム1
3,14間は樹脂によって接着されている。
ように、トランスポンダ素子本体41aとこの周囲を覆
う直方体形状の樹脂製のパッケージ41bから成り、パ
ッケージ41bの一側面にはアンテナ接続端子41c,
41dが設けられ、他側面には電源出力端子41e、4
つの入力端子41f〜41i、及び接地端子41jが設
けられている。また、トランスポンダ素子本体41a
は、主回路20が矩形状のシリコン基板上に形成された
周知の半導体チップからなる。
ように、2枚のフィルム51a,51bを貼り合わせた
基板52上に長さ方向に対して徐々に幅が狭くなる1つ
の抵抗膜53が形成されている。
ム51a,51bは、互いに異なる熱膨張率を有し、上
層フィルム51aの熱膨張率は下層フィルム51bの熱
膨張率よりも大きく設定され、上層フィルム51aの上
面には、帯状の印刷配線54が複数形成されている。こ
れらの印刷配線54の一端は抵抗膜53の長手方向両端
部と長手方向に5等分するように抵抗膜53に接続され
ている。
一端(抵抗膜の幅広側)に接続された印刷配線54の他
端はトランスポンダ素子41の電源出力端子41eに接
続されて電圧Vsが印加されている。また、抵抗膜53
の他端に接続された印刷配線54の他端は、トランスポ
ンダ素子41の接地端子41jに接続されている。さら
に、抵抗膜28の長手方向中間部に接続された4本の印
刷配線54の他端は、トランスポンダ素子41の4つの
入力端子41f〜41iにそれぞれ接続されている。
は、図25に示すように印刷配線54との接続点によっ
て5つの部分に分割され、第4の実施形態と同様に各部
分の抵抗値をRa〜Reとしてこれらが直列接続された
ものとなり、周囲の温度に応じて、基板52が変形し、
抵抗膜53の抵抗値が変化する。
囲温度の変化を検出するセンサとして使用できると共
に、センサの検出結果を消費電力が大きいA/D変換器
を用いることなくバイナリーデータとして得ることがで
きる。これにより、従来よりも電源容量を低減でき、受
信電波のエネルギーを用いても十分な動作が可能であ
る。
例にすぎず、本発明がこれらの実施形態に限定されない
ことは言うまでもない。
ネルギーのみによって動作するように構成したが電池を
用いても良いし、発電装置を設けて駆動するようにして
も良い。
抗ブリッジ回路をセンサとして用いたが、抵抗膜に限定
されることはなく、リアクタンスブリッジ回路或いはキ
ャパシタンスブリッジ回路を用いても良い。
子41の入力端子41f〜41iと電源出力端子41e
或いは接地端子41jをトランスポンダ40の外部に露
出する端子に接続して、これらの端子間の電気伝導度の
変化を直接検出するようにしても良い。
至12記載のトランスポンダ素子によれば、可変情報設
定部の入力端子における電気的状態が二値化信号として
応答情報に設定されるため、環境状態に対応して変化す
るアナログ電気信号を前記可変情報設定部の入力端子に
入力することにより該アナログ電気信号のレベルに応じ
て二値化信号の値が変化するので、時々刻々と変化する
環境状態の物理量などを検出するセンサとして使用でき
るトランスポンダを容易に構成することができる。ま
た、消費電力の大きいA/D変換器を用いることなく、
前記可変情報設定部の1つの入力端子に対して1ビット
の二値化信号を出力しているので、A/D変換器を用い
た場合に比べて消費電力を大幅に削減することができ
る。これにより、受信電波のエネルギーによる駆動でも
十分な動作が可能であると共に、電池を用いた駆動では
電池寿命の延命を図ることができ電池交換の手間を大幅
に削減することができる。
によれば、上記の効果に加えて、基板の歪みよってイン
ピーダンスが変化するインピーダンス素子を有するブリ
ッジ回路を、圧力や温度などのセンサとして使用するこ
とができる。
によれば、上記の効果に加えて、基板の歪みよって抵抗
値が変化する抵抗膜を、圧力や温度などのセンサとして
使用することができる。
によれば、上記の効果に加えて、部分的に異なった熱膨
張率を有する基板を用いたので、熱膨張或いは熱収縮に
伴って前記インピーダンス素子或いは抵抗膜の断面積及
び長さを部分的に変化させることができ、センサ機能の
多様化を図ることができる。
によれば、上記の効果に加えて、熱膨張率の異なる少な
くとも2つの層をもつ基板を用いたので、周囲温度の変
換を敏感に検出可能となる。
によれば、上記の効果に加えて、可変情報設定部の入力
端子が素子外部に露出されているので、該入力端子その
ものをセンサとして使用可能になると共に、環境状態な
どに応じて変化する任意のアナログ信号を入力可能とな
る。
によれば、上記の効果に加えて、ランダムアクセスメモ
リを可変情報設定部に設けたので、可変情報設定部の入
力端子における電気的状態が二値化信号としてランダム
アクセスメモリに一時記憶されると共に応答情報に設定
されるので、時々刻々と変化する環境状態などを検出す
るセンサとして使用する場合、環境状態に対応して変化
するアナログ電気信号を二値化データとしてランダムア
クセスメモリの任意アドレスに順次記憶することがで
き、必要に応じてデータ読み出し手段によって記憶デー
タの読み出しを行うことができる。
によれば、上記の効果に加えて、双安定回路を可変情報
設定部として用いたので、その入力端子における電気的
状態を二値化信号として一時的に蓄積することができる
と共に、双安定回路から安定して出力される二値化信号
を応答情報に設定することができる。
によれば、上記の効果に加えて、セントラルプロセッシ
ングユニットの独立した入力ポート端子を可変情報設定
部の入力端子としたので、構成を簡略化することができ
る。
子によれば、上記の効果に加えて、シュミットトリガ回
路のヒステリシス特性によって、入力された電気的状態
の微小変化に対する出力変動を除去することができる。
子によれば、上記の効果に加えて、固定情報としてトラ
ンスポンダに固有の識別情報が送信されるので、該識別
情報によってトランスポンダを容易に特定することがで
きる。
子によれば、上記の効果に加えて、各構成部分がチップ
型のシリコン基板上に形成されるので、形状を小型化す
ることができる。
ポンダによれば、可変情報設定部の入力端子における電
気的状態が二値化信号として応答情報に設定されるた
め、環境状態に対応して変化するアナログ電気信号を前
記可変情報設定部の入力端子に入力することにより該ア
ナログ電気信号のレベルに応じて二値化信号の値が変化
するので、時々刻々と変化する環境状態の物理量などを
検出するセンサとして使用することができる。また、高
度なA/D変換器を用いることなく、前記可変情報設定
部の1つの入力端子に対して1ビットの二値化信号を出
力しているので、A/D変換器を用いた場合に比べて消
費電力を大幅に削減することができる。これにより、受
信電波のエネルギーによる駆動でも十分な動作が可能で
あると共に、電池を用いた駆動では電池寿命の延命を図
ることができ電池交換の手間を大幅に削減することがで
きる。
よれば、上記の効果に加えて、基板の歪みよってインピ
ーダンスが変化するインピーダンス素子を有するブリッ
ジ回路を、圧力や温度などのセンサとして使用すること
ができる。
よれば、上記の効果に加えて、基板の歪みよって抵抗値
が変化する抵抗膜を、圧力や温度などのセンサとして使
用することができる。
よれば、上記の効果に加えて、部分的に異なった熱膨張
率を有する基板を用いたので、熱膨張或いは熱収縮に伴
って前記インピーダンス素子或いは抵抗膜の断面積及び
長さを部分的に変化させることができ、センサ機能の多
様化を図ることができる。
よれば、上記の効果に加えて、熱膨張率の異なる少なく
とも2つの層をもつ基板を用いたので、周囲温度の変換
を敏感に検出可能となる。
ダを示す外観斜視図
ダ素子を示す外観斜視図
ダ素子を示す平面図
ダの電気回路を示すブロック図
は圧力変化の検出動作を説明する図
は圧力変化の検出動作を説明する図
可変情報のデータビットを示す図
時のデータビット変化を説明する図
出時のデータビット変化を説明する図
ンダの電気系回路を示すブロック図
ンダの電気系回路を示すブロック図
路を示すブロック図
ンダ素子を示す平面図
ンダの電気系回路を示すブロック図
び可変情報のデータビットを示す図
出時のデータビット変化を説明する図
出時のデータビット変化を説明する図
ンダの電気系回路を示すブロック図
ンダを示す外観斜視図
ンダ素子を示す外観斜視図
示す平面図
ンダの電気系回路を示すブロック図
2…アンテナ線、13,14…フィルム、13a…開口
部、15,15A〜15E…トランスポンダ素子本体、
16…パッケージ、16a,16b…アンテナ接続端
子、16c…開口部、16d…空隙部、20…主回路、
21…整流回路、22…平滑・蓄電回路、23…中央処
理部、24…高周波回路、25…固定情報メモリ、2
6,26A〜26E…可変情報設定部、261〜266
…ゲート回路、267…RAM、27…ブリッジ回路、
30…基板、31…下層、32…上層、33…導電層、
R1〜R4…抵抗膜、40…トランスポンダ、41…ト
ランスポンダ素子、42…センサ部、51a,51b…
フィルム、52…基板、53…抵抗膜、54…印刷配
線。
Claims (16)
- 【請求項1】 設定されている応答情報を二値化信号と
して出力する応答情報設定部と、質問信号を入力したと
きに前記応答情報設定部に設定されている応答情報を応
答信号として送信する送受信手段とを備え、アンテナと
接続することによってトランスポンダを構成するトラン
スポンダ素子において、 前記応答情報設定部は、 変化しない固定情報を記憶し、該記憶されている固定情
報を二値化信号として出力する固定情報記憶部と、 1つ以上の入力端子を有し、該入力端子の電気的状態に
応じた二値化信号を入力端子毎に1ビットで出力する可
変情報設定部とからなることを特徴とするトランスポン
ダ素子。 - 【請求項2】 外部から働く力によって変形する基板の
表面に膜状に形成されたインピーダンス素子を有するブ
リッジ回路と、 該ブリッジ回路の対向する1対の入力端子に接続された
電源とを備えると共に、 前記ブリッジ回路の1対の出力端子をそれぞれ前記可変
情報設定部の異なる入力端子に接続したことを特徴とす
る請求項1記載のトランスポンダ素子。 - 【請求項3】 外部から働く力によって変形する基板上
に形成され且つ一端と他端を入力端子として該入力端子
に電源が接続された電気的な抵抗膜を備え、 前記可変情報設定部の入力端子が前記抵抗膜の一端と他
端との間の所定位置に接続されていることを特徴とする
請求項1記載のトランスポンダ素子。 - 【請求項4】 前記基板は部分的に異なった熱膨張率を
有していることを特徴とする請求項2又は3記載のトラ
ンスポンダ素子。 - 【請求項5】 前記基板は熱膨張率の異なる少なくとも
2つの層を有していることを特徴とする請求項2又は3
記載のトランスポンダ素子。 - 【請求項6】 前記可変情報設定部の入力端子が素子外
部に露出されていることを特徴とする請求項1記載のト
ランスポンダ素子。 - 【請求項7】 前記可変情報設定部は、ランダムアクセ
スメモリと、該ランダムアクセスメモリに対するデータ
書き込み手段とデータ読み出し手段とを備えていること
を特徴とする請求項1記載のトランスポンダ素子。 - 【請求項8】 前記可変情報設定部が双安定回路から成
ることを特徴とする請求項1記載のトランスポンダ素
子。 - 【請求項9】 前記送受信手段はセントラルプロセッシ
ングユニットを有し、 前記可変情報設定部が前記セントラルプロセッシングユ
ニットの他のポートから独立して設けられている入力ポ
ート端子から成ることを特徴とする請求項1記載のトラ
ンスポンダ素子。 - 【請求項10】 前記可変情報設定部は、入力端子に接
続されたシュミットトリガ回路を有し、該シュミットト
リガ回路から二値化信号を出力することを特徴とする請
求項1記載のトランスポンダ素子。 - 【請求項11】 前記固定情報がトランスポンダに固有
の識別情報であることを特徴とする請求項1記載のトラ
ンスポンダ素子。 - 【請求項12】 各構成部分がチップ型のシリコン基板
上に形成されていることを特徴とする請求項1記載のト
ランスポンダ素子。 - 【請求項13】 前記請求項6乃至12の何れかに記載
のトランスポンダ素子を備えたトランスポンダにおい
て、 外部から働く力によって変形する基板の表面に膜状に形
成されたインピーダンス素子を有するブリッジ回路と、 該ブリッジ回路の1対の入力端子に接続された電源とを
備えると共に、 前記ブリッジ回路の1対の出力端子をそれぞれ前記可変
情報設定部の異なる入力端子に接続したことを特徴とす
るトランスポンダ。 - 【請求項14】 前記請求項6乃至12の何れかに記載
のトランスポンダ素子を備えたトランスポンダにおい
て、 外部から働く力によって変形する基板上に形成され且つ
一端と他端を入力端子として該入力端子に電源が接続さ
れた電気的な抵抗膜を備え、 前記可変情報設定部の入力端子が前記抵抗膜の一端と他
端との間の所定位置に接続されていることを特徴とする
トランスポンダ。 - 【請求項15】 前記基板は部分的に異なった熱膨張率
を有していることを特徴とする請求項13又は14記載
のトランスポンダ。 - 【請求項16】 前記基板は熱膨張率の異なる少なくと
も2つの層を有していることを特徴とする請求項13又
は14記載のトランスポンダ。
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