JP2004163134A - Pressure sensor, pressure measuring apparatus, and pressure measurement system using them - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力を検知するための圧力検知センサ、圧力検知装置およびこれらを用いた圧力検知システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年圧力の自動検知の要望に応えるため、種々の圧力検知センサ、圧力検知装置およびこれらを用いた圧力検知システムが開発されている。ところで、自動車のタイヤの空気圧はいわゆる空気抜け等により自然に低下する一方、適正な空気圧が充填されて初めて十分な性能を発揮する。他方、ドライバーがタイヤの空気圧が適正値にあるかどうか走行前にエアゲージで測定することが望まれるが、このような作業が煩雑である。このような事情から、カーエレクトロニクスの分野でも、自動車のタイヤの空気圧自動チェックの要望に応えるためのシステムが従来から考案されている。
【0003】
従来のシステムは、例えば、タイヤ内に装着されるタイヤ側警報装置と、車体側警報装置と、報知装置とから構成される。
タイヤ側警報装置は、タイヤの振動時にタイヤの空気圧の異常(空気圧低下、パンク)の有無を検知し、異常検知時にその異常を示す信号を無線で車体側警報装置に送信するものであって、タイヤの空気圧を検出する圧力センサ、タイヤの温度を検出する温度センサ、タイヤの振動を検出する振動センサの他、送信回路、制御回路等の能動部品や、能動部品に給電する電池、送信アンテナ等から構成される。
【0004】
車体側警報装置は、受信アンテナと、バンドパスフィルタと、増幅回路と、検波/復調回路と、制御回路とから構成され、タイヤ側警報装置から送信されてきた異常信号の内容(空気圧低下・パンク等)を判定して、報知装置を駆動する(例えば、特許文献1参照。)。
【0005】
【特許文献1】
特開2000−355203号公報(明細書、第1図)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のシステムではタイヤ内の空気圧を検出するためには、圧力センサの他に能動部品や電池等が必要となる。したがって、圧力を検出する装置構成が複雑化し、コストアップするという問題があった。
【0007】
本発明は上記課題を解決し、構成が簡単で安価な圧力検知センサ、圧力検知装置およびこれらを用いた圧力検知システムを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る圧力センサは、圧力に依存して共振周波数が変化する共振回路を有する無線タグとして構成されている。
【0009】
ここで、前記共振回路は外部からの検知電波を受信するアンテナコイルとコンデンサとからなり、前記コンデンサの容量を圧力変化に応じて変化させる容量変化手段を備えることを特徴とする構成としてもよい。
【0010】
ここで、前記容量変化手段は、前記コンデンサの電極間距離を圧力変化に応じて変化させる電極間距離変化手段で構成したり、前記電極間距離変化手段を弾性体で構成したり、弾性体を可逆的弾性材で構成したり、前記可逆的弾性材をスポンジ材やばねで構成したり、前記電極間距離変化手段を前記コンデンサの電極間を気密にする気密室で構成したりすることができる。
【0011】
また、上記の圧力測定装置は、さらに前記無線タグが特定圧力にあるときユーザ入力された当該特定圧力の値に従って、前記テーブルを補正する補正手段を有する構成としてもよい。
【0012】
ここで、前記圧力測定装置は、さらに検知手段および特定手段により周期的に圧力を特定させるよう制御する制御手段と、周期的に特定された圧力を履歴としてメモリに記録する記録手段とを備える構成としてもよい。
【0013】
また、前記圧力測定装置は、さらに検知手段および特定手段により周期的に圧力を特定させるよう制御する制御手段と、周期的に特定された圧力を無線タグに送信し、無線タグ内のメモリに圧力を履歴として記録させる送信手段とを備える構成としてもよい。
【0014】
また、本発明の圧力測定装置は、前記無線タグに対して電波を送受信することにより、前記共振回路の共振周波数を検知する検知手段と、検知された共振周波数に基づいて無線タグの圧力を特定する特定手段とを備えることを特徴とする。
【0015】
さらに、本発明の圧力測定装置は、圧力に依存して共振周波数が変化する共振回路を備えた無線タグに対して特定周波数の電波を送受信する送信手段と、当該送信電波の反射波の受信レベルに応じて前記無線タグの圧力を判断する判別手段とを備える構成としてもよい。
【0016】
ここで、前記送信手段は、ユーザ入力された監視圧力に対応する共振周波数を前記特定周波数とし、前記判別手段は、前記受信レベルがしきい値よりも小さい場合は、無線タグがほぼ監視圧力にあると判断するようにしてよもよい。
【0017】
なお、本発明は、上記圧力センサと圧力測定装置とからなる圧力測定システムとして実現したり、上記圧力測定装置を構成する特徴的な手段をステップとする圧力測定方法として実現したり、上記圧力測定装置を構成する特徴的な手段やステップをCPUに実行させる圧力測定プログラムとして実現したりすることができるのはいうまでもない。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【0019】
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1における圧力測定システム1を自動車のタイヤの空気圧測定に適用した場合の全体構成を示す図である。
【0020】
図1に示されるように、圧力測定システム1は圧力測定装置10と複数(図示4つ)の圧力センサ50a〜50dとから構成される。圧力センサ50a〜50dは、自動車の各タイヤ4a〜4dの内面に取着される。各圧力センサ50a〜50dは、アンテナコイルLと、このアンテナコイルLに並列に接続されるコンデンサCとの2つの受動素子で構成される共振回路を備える無線タグであって、圧力に依存して共振周波数が変化する構成となっている。なお、圧力センサ50a〜50dは、どのセンサかを識別するため、共振周波数の圧力特性が互いに異なるように構成されている。すなわち、各圧力センサ50a〜50dは、同じ圧力であってもその共振周波数がf1<f2<f3<f4のように異なるよう構成されている。
【0021】
圧力測定装置10は、圧力センサ50a〜50dに対して圧力を測定するための電波を出射し、電波による電磁誘導によって非接触で圧力センサ50a〜50dの共振回路を共振させ、その共振周波数の値によって圧力センサ50a〜50dの圧力、すなわち各タイヤ4a〜4dの空気圧を測定するものであって、付録とパネルに取着される測定装置本体11と、操作メニューや測定圧力や警告等を表示するためのLCD部22と、警告等を音で知らせるための車載スピーカ23とから構成される。
【0022】
図2は図1に示される圧力センサ50a〜50dの外観図であり、図3は図2に示される圧力センサ50a〜50dの平面図であり、図4は図3に示されるA−Aから見た断面図であり、図5は図3に示される圧力センサ50a〜50dの周囲を切り欠いた場合における圧力センサ50a〜50dの分解斜視図である。なお、圧力センサ50a〜50dの構成が上記共振周波数が異なる点を除き同じであるので、圧力センサ50aを代表させてその構成を説明する。
【0023】
図2〜図5に示されるように、圧力センサ50aは、略ひょうたん形状の平面体であって、上記Lを構成するアンテナコイル51と、上記Cを構成する一対の電極52,53と、電極52,53間に介装される弾性体54と、アンテナコイル51が形成される基材55と、これらアンテナコイル51、電極52,53、弾性体54、基材55を密封しつつ周囲圧力を電極52,53の上下に印加するための密封包装部材56とから構成される。
【0024】
アンテナコイが形成される基材55は、電気絶縁性を有する薄いシート材で、一辺に凸部を有する略四角形状に形成される。基材55のほぼ中央には基材55の上面と下面とを電気的に接続するためのランド55aが形成される。
【0025】
密封包装部材56は、電気絶縁性および圧力に応じて伸縮する特性を有する薄い材料例えばゴム材で、アンテナコイル51、電極52,53、弾性体54、基材55を密封しつつ周囲圧力を電極52,53の上下に印加する。
【0026】
アンテナコイル51は、1本のストリップ線が複数回巻回されてなる。アンテナコイル51の一方端51aは、電極52と電気的に接続される。アンテナコイル51の他方端は、ランド55aと対応する位置に配設される接続端子51bと電気的に接続される。
【0027】
電極52,53は、それぞれ正方形状に形成され、弾性体54を挟んで対抗して配設される。
弾性体54は、電極52,53と同形状で、かつ所定の厚みに形成され、圧力に応じて厚みが変化する特性を有している。弾性体54としては、内部に気体を含む可逆的弾性材(例えば多孔質ゴム材やウレタン材などのスポンジ材や、ばね)が用いられる。なお、電極52,53間を気密室構造とし、電極52,53の一方(例えば、電極53)をフランジ構造とすれば、可逆的弾性材をこの気密室で代替させることができる。しかも、この電極53で周囲圧力を直接受けることができるので、密封包装部材56を省略することもできる。
【0028】
ここで、この実施の形態では、弾性体54としてスポンジ材が用いられた場合について、厚みが変化してもその比誘電率εrの変化を無視できるものとして説明する。この結果、一対の電極52,53で、コンデンサCが構成される。
【0029】
一方、電極53は、リード線53aを介して、ランド55aと対応する位置に配設される接続端子53bと電気的に接続される。両接続端子51b,53bは、ランド55aの位置においてかしめや圧接等によって電気的に接続される。この結果、アンテナコイル51にこのコンデンサCが並列に接続され、両者で共振回路が形成される。この共振回路は、圧力に応じて電極52,53間の距離が変化し、コンデンサCの容量が変化することから、圧力に応じて共振周波数も変化する。それゆえ、圧力測定装置10から電波を出射して圧力センサ50a〜50dの共振周波数を検知し、その共振周波数に対応する圧力を特定する。
【0030】
弾性体54は、圧力に応じて厚みが変化する特性を有している。弾性体54は圧力に依存して厚みが変化することから、電極52,53間の間隔もこれに応じて変化し、コンデンサCの容量も圧力に依存して変化することになる。
【0031】
図6は、スポンジ材で形成された場合の弾性体54について、厚み(電極間距離)の圧力特性を示す図である。
弾性体54は電極52,53に上下から印加される圧力に応じて電極52,53間の距離dを変える。すなわち、電極52,53に上下から印加される圧力が高くなると、厚み(電極間距離)dが小さくなる。
【0032】
同図において厚みdは、圧力100kPa下、例えば弾性体54がスポンジ材で厚みが0.525mmに形成された場合、0kPaに下がると約0.55mmに増し、この逆に200kPaに上がると約0.5mmに減少し、圧力に応じて変化することがわかる。また、圧力100kPa下、同材で厚みが0.625mmに形成された場合、その厚み(電極間距離)dは、0kPaに下がると約0.65mmに増し、この逆に200kPaに上がると約0.6mmに減少し、圧力に応じて変化することがわかる。また、圧力100kPa下、同材で厚みが0.725mmに形成された場合、その厚み(電極間距離)dは、0kPaに下がると約0.75mmに増し、この逆に200kPaに上がると約0.7mmに減少し、圧力に応じて変化することがわかる。さらに、圧力100kPa下、同材で厚みが0.825mmに形成された場合、その厚み(電極間距離)dは、0kPaに下がると約0.85mmに増し、この逆に200kPaに上がると約0.8mmに減少し、圧力に応じて変化することがわかる。
【0033】
図7は、図6の圧力特性を有するコンデンサC1〜C4について、容量の圧力特性を示す図である。
ただし、コンデンサCの電極52,53が20mm四方の正方形、電極間の距離を圧力100kPa下、それぞれ0.525,0.625,0.725,0.825mmとし、弾性体54の比誘電率を1としている。
【0034】
同図においてコンデンサC1の容量は、例えば圧力0kPaで6.439pF、100kPaで6.746pF、200kPaで7.083pFであり、圧力に応じて変化することがわかる。また、コンデンサC2の容量は、例えば圧力0kPaで5.449pF、100kPaで5.667pF、200kPaで5.902pFであり、圧力に応じて変化することがわかる。また、コンデンサC3の容量は、例えば圧力0kPaで4.722pF、100kPaで4.885pF、200kPaで5.059pFであり、圧力に応じて変化することがわかる。さらに、コンデンサC4の容量は、例えば圧力0kPaで4.167pF、100kPaで4.293pF、200kPaで4.427pFであり、圧力に応じて変化することがわかる。
【0035】
図8は、圧力センサ50a〜50dのアンテナコイルLとコンデンサCとからなる共振回路の共振周波数の圧力特性の一例を示す図である。ただし、アンテナコイルLのインダクタンスを3μHとしている。
【0036】
同図において、圧力センサ50a〜50dは、0kPa〜400kPaの圧力範囲において、共振周波数の範囲がそれぞれ約33〜36MHz、約36〜39MHz、約39〜42MHz、約42〜45MHzになっている。
【0037】
この圧力特性の違いは、この実施の形態においては、圧力センサ50a〜50dにおけるコンデンサCの電極間距離(弾性体54の厚み)特性の違い(つまり容量の違い)を持たせることにより容易に実現できる。このような圧力特性の違いにより1台の圧力測定装置10により圧力センサ50a〜50dのいずれが共振しているのかを区別可能になる。なお、ここでは、電極間距離(弾性体54の厚み)特性の違いで圧力センサ50a〜50dのいずれが共振しているのかを区別可能としているが、コンデンサCの面積の違いや、弾性体54の誘電率特性の違い(つまり容量の違い)や、アンテナコイルLの巻き数や直径の違い(つまりインダクタンスの違い)を持たせることにより実現してもよい。
【0038】
したがって、圧力センサ50a〜50dは、それぞれ共振周波数の圧力特性が互いに異なっている。すなわち、圧力センサ50a〜50dは、同じ圧力であっても共振周波数が異なるよう構成されている。
【0039】
例えば図9の実線に示すように、圧力が同じとき、圧力センサ50a〜50dの共振周波数は、それぞれf1,f2,f3,f4となっている。さらに、圧力センサ50a〜50dは、利用される圧力範囲(例えば、100〜300kPa)において、その圧力範囲内における共振周波数の範囲が重ならないような圧力特性を有している。
【0040】
図10は、図1に示される圧力測定装置10の外観構成を示す図である。
圧力測定装置10の装置本体11表面には、複数のボタンから構成される操作部21と、図示しないホスト等にデータを無線で送受信するためのアンテナ25等が設けられている。なお、操作部21には、例えば、圧力測定を指示するための測定ボタン21a、圧力を監視し特定圧力になれば警告することを指示するための監視ボタン21b、周期的に圧力測定して履歴を記録することを指示するための履歴ボタン21c、測定圧力の補正をするための補正ボタン21d、監視圧力や補正圧力などの圧力をセットするセットボタン21e、リセットするためのリセットボタン21fなどから構成される。
【0041】
LCD部22には、操作メニューや測定圧力や警告等が表示される。例えば、LCD部22には、後述する監視モードにおいては、前後左右のタイヤの空気圧や、その空気圧が適正であるか否かや、適正でない場合には空気補充の警告や、タイヤパンクの警告等が表示される。
【0042】
図11は、圧力センサ50a〜50dおよび圧力測定装置10の電気的構成を示す図である。
各圧力センサ50a〜50dは、図5に示した各パーツによって、アンテナコイルLと、圧力によって容量が変化するコンデンサCとからなるLC共振回路を有する無線タグである。
【0043】
圧力測定装置10は、大きく分けて入出力部20とコントロール部30とアンテナ部40とからなる。
入出力部20は、操作部21と、LCD部22と、測定完了を音で知らせるためのスピーカ23と、測定完了を振動で知らせるためのバイブモータ24と、測定した圧力の履歴情報その他のデータやコマンドをガソリンスタンド等に設置されたホストコンピュータ(図示せず)などに無線で送受信するためのアンテナ25と、ホストコンピュータとデータを送受信するためのレベルコンバータ26とを備える。
【0044】
コントロール部30は、その内部にプログラムを予め格納したROM、操作部21に操作されたボタン種別などのデータを一時的に保持するメモリ、プログラム実行時のワークエリアを提供するメモリ、時刻を計時するタイマ、プログラムを実行するCPU等により1チップで構成されるマイコン部31と、D/A変換部32と、印加電圧に応じた発振周波数の高周波信号を出力する発振器であるVCO(Voltage−Controled Oscillator)33と、アンテナ部40によって受信された電波を復調する復調部34と、A/D変換部35と、圧力センサ50a〜50dの周波数対圧力特性を示す圧力テーブル36aと、圧力の履歴を格納するための履歴テーブル36bなどを記憶する不揮発性メモリ36とを備える。
【0045】
アンテナ部40は、VCO33から出力された信号を増幅する増幅器41と、増幅器41によって増幅された信号を出射する送信用アンテナコイル42と、圧力センサ50a〜50dから電波を受信する受信用アンテナコイル43と、受信用アンテナコイル43によって受信された電気信号を増幅する増幅器44とを備える。
【0046】
図12は、圧力テーブル36aの一例を示す図である。
同図は、図8に示した周波数対圧力特性に基づいて作成され、工場出荷時などに格納され、適宜ユーザにより補正される。同図では便宜上、圧力間隔が不揃いであるが、1度あるいはそれ以下の間隔でよい。なお、圧力テーブル36aの代わりに、VCO33の入力電圧のデジタル値(つまりD/A変換部32の入力データ)と圧力との対応関係を示すテーブルとして構成してもよい。
【0047】
図13は、図11に示したマイコン部31の制御により圧力を測定する圧力測定装置10における各種の動作を示すフローチャートである。なお、図13においてステップS102、S104、S109、S114は同じサブルーチンである。
【0048】
マイコン部31は、まず、ユーザから操作部21を介して動作モードを指定する操作を受け付け、どの動作モードかを判断する(S101)。動作モードには、(A)その時点の圧力を測定する測定モード、(B)周期的に圧力を測定して測定圧力を履歴として蓄積する履歴モード、(C)指定した圧力に達したかどうかを監視する監視モード、(D)測定圧力の誤差を補正する補正モードなどがある。
【0049】
(A)測定モードの開始の操作がなされた場合、マイコン部31は、圧力センサ50a〜50dの現在の圧力Pcを測定し(S102)、LCD部22に測定した圧力Pcを表示する(S103)。
【0050】
現在圧力Pcの測定処理は、図14に示すサブルーチンに従ってなされる。
同図において、マイコン部31は、D/A変換部32を介してVCO33に与える電圧を徐々に変化させることにより、送信用アンテナコイル42から出射される検知電波の周波数をスイープさせ(S120)、受信用アンテナコイル43によって受信された電波の受信レベルが最低となるときの周波数を特定し(S121、図12(a)参照)、圧力テーブル36aから特定された周波数に対応する圧力を読み出して現在の圧力Pcとする(S122)。
【0051】
ここで、送信周波数のスイープは、例えばマイコン部31から出力するデジタル値を、圧力テーブル36aの周波数の範囲で徐々に大きくすることにより、VCO33に入力される電圧を徐々に上げ、VCO33から出力される信号の周波数を徐々に上げることによりなされる。このようにして周波数をスイープすると、受信用アンテナコイル43によって受信された電波の受信レベルは、圧力センサ50a〜50dの共振周波数の少し手前で一定値から急速に低下し(図15(a)参照)、共振周波数で最小となり、この周波数を超えると再び急速に増大し、一定値に戻る。すなわち、ディップが生じる。したがって、ディップ受信時におけるマイコン部31から出力するデジタル値から、共振周波数を簡単に特定し、さらに圧力テーブル36aに基づいて現在の圧力Pcを特定することができる。
【0052】
さらに、圧力測定装置10は、測定モードでは現在の圧力Pcをユーザに知らせる。現在圧力の測定は非接触でなされるので、タイヤ4a〜4dの空気圧をユーザか圧力ゲージでいちいち測る手間をかけなくても、各タイヤ4a〜4dの現在の圧力(空気圧)Pcを知ることができる。
【0053】
なお、LCD部22への測定圧力の表示と同時にスピーカ23、バイブモータ24により測定完了をユーザに報知してもよい。
(B)履歴モードの開始の操作がなされた場合、マイコン部31は、圧力センサ50a〜50dの現在の圧力Pcを測定し(S104)、測定した圧力を日時などの付随データとともに不揮発性メモリ36の履歴テーブル36bに記録(追記)し(S105)、さらに一定時間(ここでは3分)経過したか否かを判断する(S106)。経過したと判断した場合にはS104に戻り、同様に上記測定と上記追記を行う。このように履歴モードでは、履歴テーブル36bには、一定時間ごとの測定が付属情報とともに履歴として圧力情報が記録される。
【0054】
履歴モードの適用例として、タイヤ交換の際における空気補充の記録やメンテナンス保管記録の一部として圧力履歴を利用することができる。
(C)監視モード開始の操作がなされた場合、マイコン部31は、まず、ユーザによる任意の圧力を設定する操作を受け付け、受け付けた圧力を監視圧力Ptとして内部に保持し(S107)、一定時間(ここでは1分)経過したか否かを判断する(S108)。マイコン部31は、1分経過した場合には、現在の圧力Pcを測定し(S109)、測定した圧力Pcと保持している監視圧力Ptとの差分ΔPを算出し(S110)、差分ΔPがしきい値P1aよりも小さいか否かを判定する(S111a)。ここでしきい値P1aは、予め定められた値であって、例えばP1a=190kPaなどである。
【0055】
マイコン部31は差分ΔPがしきい値P1aよりも小さくない場合には(S111a:no)、現在圧力がまだ監視圧力に達していない(図12(b)参照)ものと判断してステップS108に戻る。
【0056】
また、マイコン部31は差分ΔPがしきい値P1aよりも小さい場合には(S111a:yes)、差分ΔPがしきい値P1bよりも小さいか否かを判定する(S111b)。ここでしきい値P1bは、予め定められた値であって、例えばP1aよりも低く、P1b=150kPaなどである。
【0057】
また、マイコン部31は差分ΔPがしきい値P1bよりも小さくない場合には(S111b:no)、現在の圧力Pcが空気補充用の監視圧力Ptに達したものと判断して、スピーカ23による音や、バイブモータ24による振動、アンテナ25からホストへの無線通信によって等によってその旨を警告し(S112a)、ステップS108に戻る。
【0058】
さらに、マイコン部31は差分ΔPがしきい値P1bよりも小さい場合には(S111b:yes)、現在の圧力Pcがタイヤパンク検知用の監視圧力Ptに達したものと判断して、スピーカ23による音や、バイブモータ24による振動、アンテナ25からホストへの無線通信によって等によってその旨を警告する(S112b)。
【0059】
このように、監視モードでは、圧力測定装置10はユーザにより任意に設定された監視圧力に達した時点でその旨を警告する。
監視モードの適用例として、ユーザが適正圧力から外れる圧力を空気補充用の監視圧力Ptとして設定しておけば、警告後にガソリンスタンド等で空気をタイヤ4a〜4dに補充することができ、再度適正圧力に保つことができる。
【0060】
また、監視モードの他の適用例として、監視圧力として、空気補充用の監視圧力より少し圧力例えば150kPa程度の圧力を、ユーザが設定しておけば、タイヤの空気圧が監視圧力に達した時点でタイヤのパンクの警告することになる。この場合には、タイヤを傷つけない程度でスペアタイヤと交換作業をすることができ、パンクしたタイヤをわずかな補修で再使用することができる。これら監視圧力の値はユーザの任意なので、ユーザの嗜好に適した空気圧に設定することができる。
【0061】
さらに、監視モードの他の適用例として、圧力センサ50a〜50dと同構成で共振周波数だけが異なる圧力センサをスペアタイヤ内に貼り付けた場合、スペアタイヤの空気圧が監視圧力に達した時点でスペアタイヤの空気補充の警告することになる。この結果、タイヤ交換時からスペアタイヤの性能を十分に発揮させることができる。
【0062】
(D)補正モード開始の操作がなされた場合、マイコン部31は、まず、ユーザによる圧力センサ50a〜50dの実際の圧力Paを入力する操作を受け付け、受け付けた圧力を監視圧力Ptとして内部に保持する(S113)。例えば、ユーザは圧力センサ50a〜50dを既知の圧力にしておいた上で、その圧力を実際の圧力Paとして入力する。
【0063】
ここで、既知の圧力として、例えば、ガソリンスタンド等でタイヤ4a〜4dの空気圧をその自動車の適正空気圧(例えば200kPa)の状態にしておけば、適正圧力の補正ができる。
【0064】
次に、マイコン部31は現在の圧力Pcを測定し(S114)、測定された圧力Pcと実際の圧力Paとの差分ΔPを算出し(S115)、その差分ΔPがしきい値P2よりも大きいか否かを判断する。ここで、しきい値P2は誤差として許容可能な値で予め定められた値とする。
【0065】
差分ΔPがしきい値P2以下である場合、つまり測定圧力Pcが誤差の許容範囲内にある場合には(S116:no)、マイコン部31は、補正モードを終了する。この場合圧力テーブル36aは補正の必要がない。
【0066】
差分ΔPがしきい値P2よりも大きい場合、つまり誤差の許容範囲を超えた場合には(S117)、マイコン部31は、圧力テーブル36aを補正する(S118)。ここでの補正は、最も簡単な方法として、圧力テーブル36aの各欄における圧力値を、ΔPだけ差し引いた値に更新すればよい。
【0067】
このように、補正モードでは、圧力センサ50a〜50dの繰り返し利用、経年変化等により共振周波数が当初よりもずれてしまい、誤差ΔPが許容できなくなったとしても、圧力テーブル36aをより正しい値に補正するので、精度を劣化させることなく現在圧力を測定することができる。
【0068】
以上の説明してきたように、本実施の形態1における圧力測定システム1によれば、圧力センサ50a〜50dを貼り付けた測定対象物の圧力を非接触で測定することができる。
【0069】
なお、マイコン部31は、図13に示した監視モード処理(S107〜112a,112b)の代わりに、マイコン部31の処理負荷が小さく、より速い周期で監視可能な処理として図16に示す別の監視モードの処理を行うようにしてもよい。
【0070】
図16において、マイコン部31は、監視圧力Ptを受け付けた(S130)後、圧力テーブル36aを参照して監視圧力Ptに対応する周波数を決定し(S131)、一定時間(ここでは1分)経過するごとに、D/A変換部32、VCO33およびアンテナ部40を介して、当該周波数で電波を送信し(S133)、アンテナ部40、復調部34、A/D変換部35を介してその送信時の受信レベルを測定し(S134)、受信レベルがしきい値V1以下であれば(S135:yes)、警告をする(S136)。これは、圧力センサ50a〜50dの圧力が監視圧力Ptとは異なる圧力である場合には受信レベルが比較的大きく(図17の一点鎖線および破線参照)、圧力センサ50a〜50dが監視圧力Ptに達したときに受信レベルが最小になる(図14の実線参照)ことを利用している。しきい値V1は同図の最小の受信レベルよりもいくらか大きい値でよい。
【0071】
このように、図16の監視モード処理では、図13における周波数スイープが不要であり、監視圧力Ptに対応する一つの周波数で電波を送信するので、一定時間ごとの処理(S133〜S135)時間を大きく短縮することができる。それゆえ、図16の監視モード処理は、測定対象の圧力変化が速い場合により適している。
【0072】
また、上記の履歴モードにおいて、履歴をとる開始条件、終了条件を設定するようにしてもよい。例えば、開始条件または終了条件としては、ユーザが予め設定した時刻の到来、ユーザが予め設定した圧力または圧力範囲になったこととしてもよい。
【0073】
さらに、図13のS105において、履歴を追加する条件を設定してもよい。例えば、測定圧力Pcがユーザの予め設定した圧力範囲内(または範囲外)である場合のみ履歴に追加記録するようにしてもよい。
【0074】
また、上記履歴モードにおいて監視モードの警告をも行う(複合モードと呼ぶ)ようにしてもよい。その場合、図13のS110〜S112のステップを、S105の直後に追加した構成とすればよい。
【0075】
(実施の形態2)
実施の形態1の圧力センサ50a〜50dは受動的な素子だけで構成されていたが、本実施の形態では、圧力センサ自身が無線タグとして圧力履歴を内部に記録する構成について説明する。
【0076】
図18は、実施の形態2における圧力センサ70a〜70dの外観を示す図である。
同図の圧力センサ70a〜70dは、図1〜図4に示した圧力センサ50a〜50dと比べて、ICチップ60を追加した無線タグとなっている。
【0077】
図19は、圧力センサ70a〜70dの機能的な構成を示すブロック図である。なお、圧力センサ70a〜70dの構成が上記共振周波数が異なる点を除き同じであるので、圧力センサ70aを代表させてその構成を説明する。
【0078】
同図のように圧力センサ70aは、アンテナコイルLとコンデンサCとICチップ60からなる。アンテナコイルLおよびコンデンサCは図5と同様の構成である。
【0079】
ICチップ60は、電力生成部71、クロック再生部72、復調部73、変調部74、マイコン部75、メモリ76を備え、無線により外部から電力供給を受けて、データを送受信するよう構成されている。
【0080】
電力生成部71は、外部の圧力測定装置80からアンテナ部(アンテナコイルLおよびコンデンサC)を介して電力搬送電波を受信している間、電磁誘導方式、あるいは電磁結合方式によって誘起電力を生成して、ICチップ60内部に直流電源を供給する。そのため、電力生成部71は、内部に誘起電力を整流するダイオードや、整流された誘起電力の電圧を平滑化したり直流電力を蓄電するコンデンサや、一定の値(Vcc)に安定化するレギュレータなどを備える。ここで、電力搬送電波は、図20に示す電力搬送波A、ASK変調波Bなどの高周波信号である。
【0081】
クロック再生部72は、受信された電力搬送波からクロック信号を再生し、マイコン部75に供給する。
復調部73は、アンテナ部を介して受信した高周波信号を復調することによりデータを取り出す。例えば、図20に示すようなASK変調波Bを復調し、その結果をデータCとしてマイコン部75に出力する。
【0082】
変調部74は、マイコン部75から入力されるデータに基づいて高周波信号を変調する。例えば図20に示すデータDをBPSK変調波Eにする。
マイコン部75は、復調部73により復調されたデータCを解釈し、解釈の結果コマンドであれば、それに応じた応答または処理を実行する。コマンドには、受信データをメモリ76への書き込むことを指示するライトコマンドと、メモリ76のデータを読み出して、変調部74、アンテナ部を介して送信することを指示するリードコマンド等がある。
【0083】
メモリ76は、電力生成部71による電力供給がなくても消えることのない不揮発性メモリである。
図21は、本実施の形態における圧力測定装置80の機能的な構成を示すブロック図である。
【0084】
同図の圧力測定装置80は、図11に示した圧力測定装置10と比較して、コントロール部30の代わりにコントロール部81を備えている点が異なり、圧力センサ70との間でコマンドおよびデータの送受信をするよう構成されている。以下、同じ構成要素は説明を省略して異なる構成要素を中心に説明する。
【0085】
コントロール部81は、コントロール部30と比べて、新たに変調部82が追加された点と、復調部34の代わりに復調部83を備える点とが異なっている。また、マイコン部31内のROMに格納されているプログラムも異なっている。
【0086】
変調部82は、VCO33からの高周波信号をマイコン部31からのデータCに基づいて変調し、アンテナ部40に出力する。ここでは、変調部82は、図20に示したASK変調を行うものとする。また、変調部82が無変調動作であれば、図20に示した電力搬送波Aが送信されることになる。周波数スイープにおいても同様に無変調である。
【0087】
復調部83は、圧力センサ70からアンテナ部40を介して受信された電波を復調する。ここでは、BPSK復調をするものとする。
マイコン部31は、ROMに格納されているプログラムの実行により、実施の形態1の機能に加えて、(1)測定した圧力を圧力センサ70a〜70d内部に履歴情報として記録させる処理と、(2)圧力センサ70a〜70d内部に記録された圧力履歴を読み出す処理とを行う。
【0088】
(1)圧力センサ70a〜70d内部に履歴情報を記録する処理
図22は、マイコン部31の制御により、圧力センサ70a〜70d内部に圧力履歴を記録させる処理を示すシーケンス図である。
【0089】
同図の処理は、ユーザ操作に従って開始および終了する。開始の操作を受けて圧力測定装置80内のマイコン部31は、まず圧力センサ70a〜70dの現在の圧力Pcを測定する(S190)。現在圧力Pcの測定は、実施の形態1に示した図11の処理と同様に、マイコン部31が周波数スイープ(S191)を行って、受信レベルが最小の周波数を求め、その周波数に基づいて圧力テーブル36aから現在の圧力を求める。
【0090】
次に、マイコン部31は圧力センサ70a〜70dに測定した現在圧力Pcを圧力情報として送信する処理を行う(S192)。具体的には、マイコン部31は、電力搬送波の送信を開始し(S193)、圧力センサ70a〜70dに電源が供給された状態にした後、変調部82およびアンテナ部40を介してライトコマンドを送信し(S194)、続けて圧力情報(現在圧力Pcおよび日時など)を送信し(S195)、所定時間経過後に電力搬送波の送信を停止する(S196)。ここで、所定時間とは、圧力センサ70a〜70d内部のメモリ書き込み動作完了に十分な時間をいう。また、コマンドおよびデータ(圧力情報)はASK変調されたシリアルデータとして送信され、この送信時のASK変調波も電力搬送波として機能するので、圧力センサ70a〜70dは電源が供給された状態になっている。
【0091】
さらに、圧力測定装置80内のマイコン部31は、一定時間(同図では10分)経過したとき(S200)上記の現在圧力Pc測定と圧力情報送信処理とを行う。これにより、一定時間(10分)間隔の圧力情報を圧力センサ70に送信する。
【0092】
一方、圧力センサ70においてマイコン部75は、電源供給された状態になった後、コマンドを受信し(S197)、解釈した結果ライトコマンドであることから、引き続きデータ受信を行い(S198)、受信した圧力情報をメモリ76に履歴として記録(追記)する(S199)。メモリ76への追記は、上記の一定時間間隔をおいて繰り返されるので、メモリ76には履歴として圧力情報が蓄積されていくことになる。
【0093】
(2)圧力センサ70内部に記録された圧力履歴を読み出す処理
図23は、マイコン部31の制御により、圧力センサ70内部に記録された圧力履歴を圧力測定装置80に送信させる処理を示すシーケンス図である。
【0094】
同図の処理も、ユーザ操作に従って開始および終了する。開始の操作を受けて、圧力測定装置80内のマイコン部31は、圧力履歴読み出し処理を行う(S201)。具体的には、マイコン部31は、電力搬送波信号A(図18参照)の送信を開始し(S202)、圧力センサ70を電源が供給された状態にした後、変調部82およびアンテナ部40を介してリードコマンドを送信し(S203)、さらに、圧力センサ70から送信される圧力履歴を受信し(S204)、受信完了後に、電力搬送波信号の送信を停止する(S205)。これにより、圧力センサ70内部に蓄積されていた圧力履歴が圧力測定装置80に転送される。転送された圧力履歴は、さらに圧力測定装置80から外部のホストコンピュータにアンテナ25を介して無線で送信され、圧力測定の対象物の輸送管理などに役立てられる。
【0095】
以上説明してきたように本実施の形態における圧力測定システム2によれば、圧力センサ70自身の内部メモリに圧力履歴を記録しておき、さらに圧力測定装置80にその圧力履歴を転送することができる。
【0096】
なお、圧力センサ70内のメモリ76には圧力履歴に加えて、圧力測定対象物のID(商品ID)や、商品(タイヤ)の交換日時、走行距離を付属情報として記録してもよく、また自動車であればエンジンの制御装置からこれらの付属情報を取得した上で記録してもよい。
【0097】
また、圧力測定装置80から圧力センサ70に対するコマンドは、上記のライトコマンド、リードコマンドに限らず、リセットコマンドやメモリクリアコマンドなどを設けてもよい。
【0098】
さらに、図22、図23における圧力測定装置80と圧力センサ70との間のコマンドまたはデータ送受信に先立って、一方向または双方向に認証シーケンスを行うように構成してもよい。
【0099】
また、暗号化したデータを送受信する構成としてもよい。こうすれば、圧力センサ70が無線タグとして利用される場合に営業秘密に関する事項も安全に記録することができる。
【0100】
さらに、本実施の形態では、圧力測定装置80からの周波数スイープにより圧力センサ70の圧力を測定しているが、圧力センサ70自身が周波数スイープにより圧力を測定するよう構成してもよい。その場合の構成例として、図19の構成に加えて、ボタン電池や太陽電池などの電源部と、変調部74後段に周波数スイープして電波を送信するための送信アンテナと、メモリ76内部に上記の圧力テーブルとを追加し、マイコン部75において図14に示した圧力測定処理を行う構成とすればよい。その際、マイコン部75は、受信レベルが最小の周波数をもって共振周波数と特定する代わりに、共振回路における誘導電流が最大になる時点をもって共振周波数を特定するようにしてもよい。あるいは、誘導電流が最大になる時点前記共振回路の共振周波数を検知し、検知された共振周波数に基づいて圧力を特定する制御回路を設けてもよい。
【0101】
(実施の形態3)
上記実施の形態1に係る圧力センサ50a〜50dにおいては、アンテナコイル51が1つの面上に平面的に形成されている。
【0102】
このような構成では、圧力測定装置10のアンテナ面と、アンテナコイル51のなすタグ面とが平行になったときに最大の交信距離がえられる。言い換えれば、一定の距離の下では、アンテナ面とタグ面とが平行であるときに最大の電磁誘導が生じ、検出感度において方向依存性がある。このため、タグが傾いていると、電磁誘導が低下し、圧力測定に際して共振周波数の特定が困難になる可能性がある。
【0103】
そこで、実施の形態3における圧力センサでは、アンテナコイルを立体的に形成することにより、上記の方向依存性の解消を図っている。
図24は、本実施の形態における圧力センサ50Aの構成を示す図であり、特に図24(a)は圧力センサ50Aの機械的構成の斜視図を、同図(b)は圧力センサ50Aの電気的構成の回路図を、それぞれ示している。なお、ここではアンテナコイルの立体的な構成の説明に主眼があるので、図24(a)においては、コンデンサを構成する電極52,53、弾性体54等の図示が省略されている。
【0104】
この圧力センサ50Aは、例えば1辺数mm程度と小型に形成された立方体61の隣接する3面にアンテナコイルLx〜Lzをそれぞれ形成し、アンテナコイルLx〜Lzを直列に接続することにより構成されている。この立方体61は、絶縁体材料で形成されている。
【0105】
圧力測定装置10,80のアンテナ面がアンテナコイルLxのなす面と平行である場合、このアンテナコイルLxとの間で電磁誘導が最も生じる。圧力測定装置10,80のアンテナ面がアンテナコイルLyあるいはアンテナコイルLzのなす面と平行である場合、このアンテナコイルLyあるいはアンテナコイルLzとの間で最も電磁誘導が生じる。一方、圧力測定装置10のアンテナ面がアンテナコイルLx〜Lzのなす面からそれぞれ傾いている場合、アンテナ面に対するアンテナコイルLx〜Lzの平行成分を合算した分電磁誘導が生じる。すなわち、一定の距離の元では、アンテナ面とタグ面とがいかなる角度をなしても常に、圧力測定装置10のアンテナ面があるアンテナコイルと平行であるときとほぼ同じ値の電磁誘導が生じる。このため、実施の形態1の場合に生じる電磁誘導の低下、方向依存性が解消され、共振周波数を確実に検出することができる。また、同図のアンテナコイルは、実施の形態2における圧力センサ70についても同様に適用できる。
【0106】
なお、上記実施の形態では、立方体の3面だけにアンテナコイルLx〜Lzをそれぞれ形成したが、残りの3面にもアンテナコイル形成してもよい。
また、上記実施の形態3では、平面にそれぞれ形成されたアンテナコイルLx〜Lzを組み合わせることにより、3次元的なアンテナコイルを形成したが、図25(a)に示されるように、凹面に1つのアンテナコイルL1を形成することにより3次元的なアンテナコイルを形成してもよい。また、凸面に1つのアンテナコイルL1を形成することにより3次元的なアンテナコイルを形成してもよいのはいうまでもない。このような簡易なアンテナコイルL1によっても、アンテナコイルLx〜Lzとほぼ同様な効果を得ることができる。
【0107】
さらに、図25(b)に示されるように、球体62の中心を3次元直交座標の原点とするX,Y,Z軸周りの球体表面に、アンテナコイルL2,L3,L4を形成し、アンテナコイルL2〜L4を直列に接続するように構成してもよい。
【0108】
この場合においても、アンテナコイルLx〜Lzの場合と同様に、実施の形態1,2の場合に生じる電磁誘導の低下が解消され、共振周波数を確実に検出することができる。
【0109】
また、上記各実施の形態では圧力に依存して共振周波数が変化する共振回路を、圧力に依存して容量が変化するコンデンサCにより実現する例を説明したが、このコンデンサCの代わりに、圧力に依存してインダクタンスが変化するコイルLを用いる構成としてもよい。その場合、形状記憶合金を材料として特定圧力における巻き線の間隔または直径と、他の圧力におけるそれらとが異なるコイルを利用してもよい。さらに、このコイルと圧力に依存して容量が変化するコンデンサCとを組み合わせて共振回路を構成してもよい。この場合、特定圧力における共振周波数の変化を急峻にすることができる。
【0110】
なお、各実施の形態の図13、14、16、22、23に示したフローチャートまたはシーケンス図は、圧力測定装置10、80または圧力センサ70内のマイコンにおいてプログラムとして実現していることはいうまでもない。このプログラムは、CDなどの記録媒体や電気通信回線を通して流通および配信可能である。
【0111】
また、圧力センサ50a〜50dは、図26に示すように、密封包装部材56の下面にファスナーの一方の面(例えば、ループ材59a)を貼着し、取り付け位置(タイヤ4の内面側)にファスナーの他方(例えば、フック材59b)を貼着し、簡単に圧力センサ50a〜50dを取着したり取り外したりすることができるように構成してもよい。圧力センサ70a〜70dの場合についても同様である。
【0112】
なお、上記実施の形態においては圧力センサ50a〜50d,70a〜70dでタイヤ4a〜4dの空気圧を検知するセンサとして実施したが、およそ一般の気体、液体等の圧力を検知するセンサとして用いることができる。また圧力測定装置10,80と組み合わせて、気圧計、高度計、高度補正計、水深計、血圧計等の医療機器を実現できる。しかも、圧力センサ50a〜50dの他に一般的な無線タグと併用すれば、圧力に関連する商品管理・物流管理、製造業の容器・パレット管理等と併用して圧力履歴による圧力管理も行うことができる。また、履歴モードの他の適用例として、圧力センサ50a〜50dを化学実験用の試験管などの器具に貼り付けた場合、その容器で発熱を伴う化学反応の実験を行う際に、圧力履歴をとることができ、加圧下における反動速度の算出に役立つ。
【0113】
【発明の効果】
本発明の圧力センサは、圧力に依存して共振周波数が変化する共振回路を有する無線タグとして構成されている。
【0114】
この構成によれば、一般的な無線タグのわずかな改良で足り、圧力測定装置が無線で共振回路の共振周波数を特定し、共振周波数に基づいて無線タグの圧力を特定することにより、圧力を測定することができ、無線タグを応用して圧力センサとすることができるという効果がある。
【0115】
ここで、前記共振回路は外部からの検知電波を受信するアンテナコイルとコンデンサとからなり、前記コンデンサの容量を圧力変化に応じて変化させる容量変化手段を備える構成としてもよい。
【0116】
この構成によれば、この構成によれば、共振回路がコイルとコンデンサという受動回路からなるので、簡単な構成で、しかも安価かつ小型にすることができる。また、従来のシステムでは、圧力を検出する装置での煩雑な電池交換作業が必要であったが、本発明では受動部品だけで構成できるので、煩雑な電池交換作業が不要となり、メンテナンスフリーで永続的な使用が可能となる。
【0117】
また、前記容量変化手段は、前記コンデンサの電極間距離を圧力変化に応じて変化させる電極間距離変化手段で構成したり、前記電極間距離変化手段を弾性体で構成したり、弾性体を可逆的弾性材で構成したり、前記可逆的弾性材をスポンジ材やばねで構成したり、前記電極間距離変化手段を前記コンデンサの電極間を気密にする気密室で構成したりすることができる。
【0118】
この構成によれば、容量変化手段の種類によって、圧力センサの用途あるいは測定圧力の範囲に適した種々の周波数対圧力特性を容易に実現できる。
また、上記の圧力測定装置は、さらに前記無線タグが特定圧力にあるときユーザ入力された当該特定圧力の値に従って、前記テーブルを補正する補正手段を有する構成としてもよい。
【0119】
この構成によれば、圧力測定の精度を劣化させることなく、測定圧力の信頼性を高めることができる。
ここで、前記圧力測定装置は、さらに検知手段および特定手段により周期的に圧力を特定させるよう制御する制御手段と、周期的に特定された圧力を履歴としてメモリに記録する記録手段とを備える構成としてもよい。
【0120】
この構成によれば、圧力測定装置内のメモリに圧力履歴を記録するので、リアルタイムに圧力履歴を管理するのに適している。
また、前記圧力測定装置は、さらに検知手段および特定手段により周期的に圧力を特定させるよう制御する制御手段と、周期的に特定された圧力を無線タグに送信し、無線タグ内のメモリに圧力を履歴として記録させる送信手段とを備える構成としてもよい。
【0121】
この構成によれば、圧力センサ自身の内部メモリに圧力履歴を記録するので、事後的に圧力履歴を管理するのに適している。
さらに、本発明の圧力測定装置は、圧力に依存して共振周波数が変化する共振回路を備えた無線タグに対して特定周波数の電波を送受信する送信手段と、当該送信電波の反射波の受信レベルに応じて前記無線タグの圧力を判断する判別手段とを備える構成としてもよい。
【0122】
ここで、前記送信手段は、ユーザ入力された監視圧力に対応する共振周波数を前記特定周波数とし、前記判別手段は、前記受信レベルがしきい値よりも小さい場合は、無線タグがほぼ監視圧力にあると判断するようにしてよもよい。
【0123】
この構成によれば、周波数を変化させながら電波を送信するのではなく、監視圧力に対応する特定周波数の電波を送信してその反射波の受信レベルを判断するので、電波送信から圧力判断までの応答時間を速くすることができる。
【0124】
このように、本発明により、構成が簡単で小型かつ安価な圧力センサと、圧力測定装置とからなる圧力測定システムを利用するユーザは、例えば、タイヤの空気圧の低下やパンクの検知によって、素早い空気補充やタイヤ交換をすることによって、自動車の性能を最大に発揮したカーライフを過ごすことができる。したがって、本発明は、無線タグの応用範囲を広げ、圧力センサ、圧力測定装置、圧力測定システムが提供する価値を飛躍的に向上させるものであり、その実用的価値は極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1における圧力測定システム1を自動車のタイヤの空気圧測定に適用した場合の全体構成を示す図である。
【図2】図1に示される圧力センサ50a〜50dの外観図である。
【図3】図2に示される圧力センサ50a〜50dの平面図である。
【図4】図3に示されるA−Aから見た断面図である。
【図5】図3に示される圧力センサ50a〜50dの周囲を切り欠いた場合における圧力センサ50a〜50dの分解斜視図である。
【図6】弾性体54について、厚み(電極間距離)の圧力特性を示す図である。
【図7】図6の圧力特性を有するコンデンサC1〜C4について、容量の圧力特性を示す図である。
【図8】圧力センサ50a〜50dの共振周波数の圧力特性の一例を示す図である。
【図9】圧力センサ50a〜50dの受信レベルと共振周波数を示す図である。
【図10】図1に示される圧力測定装置10の外観構成を示す図である。
【図11】圧力センサ50a〜50dおよび圧力測定装置10の電気的構成を示す図である。
【図12】圧力テーブル36aの一例を示す図である。
【図13】図11のマイコン部31の制御により圧力を測定する圧力測定装置10における各種の動作を示すフローチャートである。
【図14】現在圧力Pcの測定処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図15】(a)スイープされる周波数と受信レベルを示す図である。
(b)現在圧力と監視圧力における周波数と受信レベルを示す図である。
【図16】別の監視モード処理を示すフローチャートである。
【図17】監視圧力に対応する周波数と受信レベルを示す図である。
【図18】実施の形態2における圧力センサ70a〜70dの外観を示す図である。
【図19】圧力センサ70a〜70dの機能的な構成を示すブロック図である。
【図20】圧力センサ70a〜70dと圧力測定装置80とで送受信される各種信号波形を示す図である。
【図21】圧力測定装置2の機能的な構成を示すブロック図である。
【図22】マイコン部の制御により、圧力センサICチップ内部に圧力履歴を記録させる処理を示すシーケンス図である。
【図23】マイコン部の制御により、圧力センサICチップに記録された圧力履歴を圧力測定装置に送信させる処理を示すシーケンス図である。
【図24】(a)圧力センサの機械的構成の斜視図を示す図である。
(b)圧力センサの電気的構成の回路図を示すである。
【図25】圧力センサの他の機械的構成の斜視図を示す図である。
【図26】下面にファスナーを有する圧力センサの外観図である。
【符号の説明】
1,2 圧力測定システム
4a〜4d タイヤ
10,80 圧力測定装置
20 入出力部
21 操作部
21a 測定ボタン
21b 監視ボタン
21c 履歴ボタン
21d 補正ボタン
21e セットボタン
21f リセットボタン
22 LCD部
23 スピーカ
24 バイブモータ
25 アンテナ
26 レベルコンバータ
30,81 コントロール部
31,75 マイコン部
32 D/A変換部
33 VCO
34,73,83 復調部
35 A/D変換部
36 不揮発性メモリ
36a 圧力テーブル
36b 履歴テーブル
40 アンテナ部
41,44 増幅器
42 送信用アンテナコイル
43 受信用アンテナコイル
50a〜50d,70a〜70d 圧力センサ
51 アンテナコイル
52,53 電極
54 弾性体
55 基材
56 密封包装部材
59a ループ材
59b フック材
60 ICチップ
71 電力生成部
72 クロック再生部
74,82 変調部
76 メモリ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a pressure detection sensor for detecting pressure, a pressure detection device, and a pressure detection system using the same.
[0002]
[Prior art]
In recent years, various pressure detection sensors, pressure detection devices, and pressure detection systems using these have been developed in order to meet the demand for automatic pressure detection. By the way, the air pressure of an automobile tire naturally drops due to so-called air bleeding or the like, but sufficient performance is exhibited only when an appropriate air pressure is charged. On the other hand, it is desired that the driver measures with a pneumatic gauge before traveling whether or not the tire air pressure is at an appropriate value, but such work is complicated. Under such circumstances, systems in the field of car electronics have been devised in the past to respond to the demand for automatic air pressure checking of automobile tires.
[0003]
A conventional system includes, for example, a tire-side alarm device mounted in a tire, a vehicle-side alarm device, and a notification device.
The tire-side alarm device detects whether there is an abnormality in the tire air pressure (low air pressure, puncture) when the tire vibrates, and wirelessly transmits a signal indicating the abnormality to the vehicle body-side alarm device when the abnormality is detected, In addition to a pressure sensor for detecting tire pressure, a temperature sensor for detecting tire temperature, a vibration sensor for detecting tire vibration, active components such as a transmission circuit and a control circuit, a battery for supplying power to the active components, a transmission antenna, and the like. Consists of
[0004]
The vehicle-side alarm device includes a receiving antenna, a band-pass filter, an amplifier circuit, a detection / demodulation circuit, and a control circuit, and includes a content of an abnormal signal (low air pressure / puncture) transmitted from the tire-side alarm device. , Etc.), and the notification device is driven (for example, see Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-355203 (specification, FIG. 1)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to detect the air pressure in the tire, the conventional system requires an active component, a battery, and the like in addition to the pressure sensor. Therefore, there has been a problem that the configuration of the device for detecting the pressure is complicated and the cost is increased.
[0007]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to provide a pressure detection sensor, a pressure detection device, and a pressure detection system using the same that are simple and inexpensive.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a pressure sensor according to the present invention is configured as a wireless tag having a resonance circuit whose resonance frequency changes depending on pressure.
[0009]
Here, the resonance circuit may include an antenna coil for receiving a detection radio wave from the outside and a capacitor, and may include a capacitance changing unit that changes the capacitance of the capacitor according to a pressure change.
[0010]
Here, the capacitance changing means is constituted by an inter-electrode distance changing means for changing an inter-electrode distance of the capacitor according to a pressure change, or the inter-electrode distance changing means is formed of an elastic body, The reversible elastic material can be constituted by a sponge material or a spring, or the interelectrode distance changing means can be constituted by an airtight chamber for sealing the electrodes of the capacitor. .
[0011]
In addition, the above-described pressure measuring device may further include a correction unit that corrects the table according to a value of the specific pressure input by the user when the wireless tag is at a specific pressure.
[0012]
Here, the pressure measurement device further includes a control unit that controls the pressure to be periodically specified by the detection unit and the specification unit, and a recording unit that records the periodically specified pressure as a history in a memory. It may be.
[0013]
Further, the pressure measuring device further includes a control unit that controls the pressure to be periodically specified by the detection unit and the specifying unit, and transmits the periodically specified pressure to the wireless tag, and stores the pressure in a memory in the wireless tag. And a transmission unit for recording as a history.
[0014]
Further, the pressure measuring device of the present invention transmits and receives radio waves to and from the wireless tag, thereby detecting means for detecting the resonance frequency of the resonance circuit, and specifies the pressure of the wireless tag based on the detected resonance frequency. And a specifying means for performing the operation.
[0015]
Further, the pressure measuring device of the present invention includes a transmitting unit for transmitting and receiving a radio wave of a specific frequency to and from a wireless tag including a resonance circuit whose resonance frequency changes depending on pressure, and a reception level of a reflected wave of the transmission radio wave. And a determining means for determining the pressure of the wireless tag according to the above.
[0016]
Here, the transmitting unit sets the resonance frequency corresponding to the monitoring pressure input by the user as the specific frequency, and the determining unit determines that when the reception level is smaller than the threshold, the wireless tag almost reaches the monitoring pressure. You may judge that there is.
[0017]
Note that the present invention can be realized as a pressure measurement system including the pressure sensor and the pressure measurement device, or can be realized as a pressure measurement method including, as steps, characteristic means constituting the pressure measurement device. It goes without saying that the characteristic means and steps constituting the apparatus can be realized as a pressure measurement program for causing the CPU to execute the steps.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0019]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration in a case where the
[0020]
As shown in FIG. 1, the
[0021]
The
[0022]
2 is an external view of the
[0023]
As shown in FIGS. 2 to 5, the
[0024]
The
[0025]
The sealing and wrapping
[0026]
The
[0027]
The
The
[0028]
Here, in this embodiment, a case where a sponge material is used as the
[0029]
On the other hand, the
[0030]
The
[0031]
FIG. 6 is a diagram showing the pressure characteristics of the thickness (distance between electrodes) of the
The
[0032]
In the figure, the thickness d increases under pressure of 100 kPa, for example, when the
[0033]
FIG. 7 is a diagram showing the pressure characteristics of the capacitance of the capacitors C1 to C4 having the pressure characteristics of FIG.
However, the
[0034]
In the figure, for example, the capacitance of the capacitor C1 is 6.439 pF at a pressure of 0 kPa, 6.746 pF at a pressure of 100 kPa, and 7.083 pF at a pressure of 200 kPa. The capacitance of the capacitor C2 is 5.449 pF at a pressure of 0 kPa, 5.667 pF at a pressure of 100 kPa, and 5.902 pF at a pressure of 200 kPa, and it can be seen that the capacitance changes according to the pressure. The capacitance of the capacitor C3 is, for example, 4.722 pF at a pressure of 0 kPa, 4.885 pF at a pressure of 100 kPa, and 5.059 pF at a pressure of 200 kPa. Further, the capacitance of the capacitor C4 is, for example, 4.167 pF at a pressure of 0 kPa, 4.293 pF at a pressure of 100 kPa, and 4.427 pF at a pressure of 200 kPa.
[0035]
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a pressure characteristic of a resonance frequency of a resonance circuit including the antenna coil L and the capacitor C of the
[0036]
In the figure, the
[0037]
This difference in pressure characteristics can be easily realized in this embodiment by providing a difference in the distance between electrodes (thickness of elastic body 54) of capacitor C in
[0038]
Accordingly, the
[0039]
For example, as shown by the solid line in FIG. 9, when the pressure is the same, the resonance frequencies of the
[0040]
FIG. 10 is a diagram showing an external configuration of the
An
[0041]
The
[0042]
FIG. 11 is a diagram showing an electrical configuration of the
Each of the
[0043]
The
The input /
[0044]
The
[0045]
The
[0046]
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of the pressure table 36a.
This drawing is created based on the frequency versus pressure characteristics shown in FIG. 8, is stored at the time of shipment from a factory, and is appropriately corrected by the user. In the figure, the pressure intervals are irregular for the sake of convenience, but may be once or less. Note that, instead of the pressure table 36a, a table indicating the correspondence between the digital value of the input voltage of the VCO 33 (that is, the input data of the D / A converter 32) and the pressure may be used.
[0047]
FIG. 13 is a flowchart showing various operations in the
[0048]
First, the
[0049]
(A) When the operation of starting the measurement mode is performed, the
[0050]
The process of measuring the current pressure Pc is performed according to a subroutine shown in FIG.
In the figure, the
[0051]
Here, the sweep of the transmission frequency is performed, for example, by gradually increasing the digital value output from the
[0052]
Further, the
[0053]
Note that the measurement completion may be notified to the user by the
(B) When the operation of starting the history mode is performed, the
[0054]
As an application example of the history mode, a pressure history can be used as a part of a record of air replenishment at the time of tire replacement or a part of a maintenance storage record.
(C) When the operation of starting the monitoring mode is performed, the
[0055]
When the difference ΔP is not smaller than the threshold value P1a (S111a: no), the
[0056]
When the difference ΔP is smaller than the threshold value P1a (S111a: yes), the
[0057]
If the difference ΔP is not smaller than the threshold value P1b (S111b: no), the
[0058]
Further, when the difference ΔP is smaller than the threshold value P1b (S111b: yes), the
[0059]
As described above, in the monitoring mode, when the
As an application example of the monitoring mode, if the user sets a pressure deviating from the appropriate pressure as the monitoring pressure Pt for replenishing air, the air can be replenished to the
[0060]
Further, as another application example of the monitoring mode, if the user sets a pressure slightly lower than the monitoring pressure for replenishing air, for example, a pressure of about 150 kPa, as the monitoring pressure, when the tire air pressure reaches the monitoring pressure, You will be warned of a tire puncture. In this case, the tire can be replaced with a spare tire without damaging the tire, and the punctured tire can be reused with a small repair. Since the values of these monitoring pressures are arbitrarily determined by the user, they can be set to air pressures suitable for the user's preferences.
[0061]
Further, as another application example of the monitoring mode, when a pressure sensor having the same configuration as the
[0062]
(D) When the operation of starting the correction mode is performed, the
[0063]
Here, as the known pressure, for example, if the air pressure of the
[0064]
Next, the
[0065]
If the difference ΔP is equal to or smaller than the threshold value P2, that is, if the measured pressure Pc is within the allowable range of the error (S116: no), the
[0066]
When the difference ΔP is larger than the threshold value P2, that is, when the difference exceeds the allowable range of the error (S117), the
[0067]
As described above, in the correction mode, the pressure table 36a is corrected to a more correct value even if the resonance frequency is shifted from the initial value due to repeated use of the
[0068]
As described above, according to the
[0069]
The
[0070]
In FIG. 16, after receiving the monitoring pressure Pt (S130), the
[0071]
As described above, in the monitoring mode process of FIG. 16, the frequency sweep in FIG. 13 is unnecessary, and the radio wave is transmitted at one frequency corresponding to the monitoring pressure Pt, so that the process (S133 to S135) every fixed time is required. It can be greatly reduced. Therefore, the monitoring mode processing of FIG. 16 is more suitable when the pressure change of the measurement target is fast.
[0072]
In the history mode, a start condition and an end condition for taking a history may be set. For example, the start condition or the end condition may be that the time set by the user has come, and that the pressure or pressure range has been set by the user.
[0073]
Further, in S105 of FIG. 13, a condition for adding a history may be set. For example, additional recording may be performed in the history only when the measured pressure Pc is within (or out of) the pressure range set by the user in advance.
[0074]
In the history mode, a warning in the monitoring mode may be issued (called a composite mode). In that case, the configuration may be such that the steps of S110 to S112 in FIG. 13 are added immediately after S105.
[0075]
(Embodiment 2)
Although the
[0076]
FIG. 18 is a diagram illustrating an appearance of the
The
[0077]
FIG. 19 is a block diagram illustrating a functional configuration of the
[0078]
As shown in the figure, the
[0079]
The
[0080]
The
[0081]
The
The
[0082]
The
The
[0083]
The
FIG. 21 is a block diagram showing a functional configuration of
[0084]
11 differs from the
[0085]
The
[0086]
The
[0087]
The
By executing the program stored in the ROM, the
[0088]
(1) Processing for recording history information inside
FIG. 22 is a sequence diagram showing a process of recording the pressure history inside the
[0089]
The process of FIG. 14 starts and ends according to a user operation. In response to the start operation, the
[0090]
Next, the
[0091]
Further, the
[0092]
On the other hand, in the pressure sensor 70, the
[0093]
(2) Processing for reading the pressure history recorded inside the pressure sensor 70
FIG. 23 is a sequence diagram illustrating a process of transmitting the pressure history recorded inside the pressure sensor 70 to the
[0094]
The process of FIG. 11 also starts and ends according to a user operation. In response to the start operation, the
[0095]
As described above, according to the pressure measurement system 2 of the present embodiment, it is possible to record the pressure history in the internal memory of the pressure sensor 70 itself and to transfer the pressure history to the
[0096]
In addition, in addition to the pressure history, the ID (product ID) of the pressure measurement object, the date and time of replacement of the product (tire), and the traveling distance may be recorded as additional information in the
[0097]
Further, the command from the
[0098]
Further, prior to transmission or reception of a command or data between the
[0099]
Further, a configuration may be adopted in which encrypted data is transmitted and received. In this way, when the pressure sensor 70 is used as a wireless tag, items relating to trade secrets can also be safely recorded.
[0100]
Further, in the present embodiment, the pressure of pressure sensor 70 is measured by the frequency sweep from
[0101]
(Embodiment 3)
In
[0102]
In such a configuration, the maximum communication distance is obtained when the antenna surface of the
[0103]
Thus, in the pressure sensor according to the third embodiment, the above-described direction dependency is eliminated by forming the antenna coil three-dimensionally.
FIG. 24 is a diagram showing a configuration of a
[0104]
The
[0105]
When the antenna surfaces of the
[0106]
In the above embodiment, the antenna coils Lx to Lz are formed only on the three surfaces of the cube, however, antenna coils may be formed on the remaining three surfaces.
In the third embodiment, the three-dimensional antenna coil is formed by combining the antenna coils Lx to Lz formed on the plane, respectively. However, as shown in FIG. A three-dimensional antenna coil may be formed by forming one antenna coil L1. It goes without saying that a three-dimensional antenna coil may be formed by forming one antenna coil L1 on the convex surface. Even with such a simple antenna coil L1, substantially the same effects as those of the antenna coils Lx to Lz can be obtained.
[0107]
Further, as shown in FIG. 25B, antenna coils L2, L3, and L4 are formed on the surface of the sphere around the X, Y, and Z axes having the center of the
[0108]
Also in this case, similarly to the case of the antenna coils Lx to Lz, the decrease in the electromagnetic induction that occurs in the first and second embodiments is eliminated, and the resonance frequency can be reliably detected.
[0109]
Further, in each of the above-described embodiments, an example has been described in which the resonance circuit in which the resonance frequency changes depending on the pressure is realized by the capacitor C whose capacitance changes depending on the pressure. May be configured to use a coil L whose inductance changes depending on the current. In that case, the shape memory alloy may be used as the material and a coil having a different spacing or diameter between the windings at a specific pressure and a different coil at other pressures may be used. Further, a resonance circuit may be configured by combining this coil with a capacitor C whose capacity changes depending on pressure. In this case, the change in the resonance frequency at a specific pressure can be made steep.
[0110]
It should be noted that the flowcharts or sequence diagrams shown in FIGS. 13, 14, 16, 22, and 23 in each embodiment are realized as a program in the microcomputer in the
[0111]
In addition, as shown in FIG. 26, the
[0112]
In the above-described embodiment, the
[0113]
【The invention's effect】
The pressure sensor of the present invention is configured as a wireless tag having a resonance circuit whose resonance frequency changes depending on pressure.
[0114]
According to this configuration, a slight improvement of a general wireless tag is sufficient, and the pressure measuring device wirelessly identifies the resonance frequency of the resonance circuit, and identifies the pressure of the wireless tag based on the resonance frequency, thereby reducing the pressure. Measurement can be performed, and there is an effect that a pressure sensor can be formed by applying a wireless tag.
[0115]
Here, the resonance circuit may include an antenna coil for receiving a detection radio wave from the outside and a capacitor, and may include a capacitance changing unit that changes a capacitance of the capacitor according to a pressure change.
[0116]
According to this configuration, according to this configuration, since the resonance circuit is formed of a passive circuit including a coil and a capacitor, it is possible to reduce the size and cost with a simple configuration. In addition, in the conventional system, complicated battery replacement work was required in a device for detecting pressure.However, in the present invention, since it can be configured only with passive components, complicated battery replacement work is unnecessary, and maintenance-free and permanent. It becomes possible to use it effectively.
[0117]
Further, the capacitance changing means is constituted by an inter-electrode distance changing means for changing an inter-electrode distance of the capacitor according to a pressure change, the inter-electrode distance changing means is constituted by an elastic body, or the elastic body is reversible. Or the reversible elastic material may be formed of a sponge material or a spring, or the inter-electrode distance changing means may be formed of an airtight chamber for airtightly sealing the electrodes of the capacitor.
[0118]
According to this configuration, various frequency-pressure characteristics suitable for the application of the pressure sensor or the range of the measured pressure can be easily realized depending on the type of the capacitance changing unit.
In addition, the above-described pressure measuring device may further include a correction unit that corrects the table according to a value of the specific pressure input by the user when the wireless tag is at a specific pressure.
[0119]
According to this configuration, the reliability of the measured pressure can be increased without deteriorating the accuracy of the pressure measurement.
Here, the pressure measurement device further includes a control unit that controls the pressure to be periodically specified by the detection unit and the specification unit, and a recording unit that records the periodically specified pressure as a history in a memory. It may be.
[0120]
According to this configuration, since the pressure history is recorded in the memory in the pressure measuring device, it is suitable for managing the pressure history in real time.
Further, the pressure measuring device further includes a control unit that controls the pressure to be periodically specified by the detection unit and the specifying unit, and transmits the periodically specified pressure to the wireless tag, and stores the pressure in a memory in the wireless tag. And a transmission unit for recording as a history.
[0121]
According to this configuration, since the pressure history is recorded in the internal memory of the pressure sensor itself, it is suitable for managing the pressure history ex post facto.
Further, the pressure measuring device of the present invention includes a transmitting unit for transmitting and receiving a radio wave of a specific frequency to and from a wireless tag including a resonance circuit whose resonance frequency changes depending on pressure, and a reception level of a reflected wave of the transmission radio wave. And a determining means for determining the pressure of the wireless tag according to the above.
[0122]
Here, the transmitting unit sets the resonance frequency corresponding to the monitoring pressure input by the user as the specific frequency, and the determining unit determines that when the reception level is smaller than the threshold, the wireless tag almost reaches the monitoring pressure. You may judge that there is.
[0123]
According to this configuration, instead of transmitting the radio wave while changing the frequency, the radio wave of the specific frequency corresponding to the monitoring pressure is transmitted and the reception level of the reflected wave is determined. Response time can be made faster.
[0124]
As described above, according to the present invention, a user using a pressure measurement system including a pressure sensor having a simple configuration, a small size and an inexpensive pressure, and a pressure measurement device can quickly perform a pneumatic operation by detecting a decrease in tire pressure or a puncture. By replenishing and replacing tires, you can spend a car life that maximizes the performance of the car. Therefore, the present invention expands the application range of the wireless tag, dramatically improves the value provided by the pressure sensor, the pressure measuring device, and the pressure measuring system, and has a very high practical value.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration in a case where a
FIG. 2 is an external view of the
FIG. 3 is a plan view of the
FIG. 4 is a sectional view as viewed from AA shown in FIG. 3;
FIG. 5 is an exploded perspective view of the
FIG. 6 is a diagram showing a pressure characteristic of a thickness (distance between electrodes) of an
FIG. 7 is a diagram showing the pressure characteristics of the capacitance of the capacitors C1 to C4 having the pressure characteristics of FIG.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a pressure characteristic of a resonance frequency of the
FIG. 9 is a diagram showing reception levels and resonance frequencies of the
10 is a diagram showing an external configuration of the
11 is a diagram showing an electrical configuration of the
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a pressure table 36a.
13 is a flowchart showing various operations in the
FIG. 14 is a flowchart showing a subroutine of measurement processing of a current pressure Pc.
FIG. 15A is a diagram showing a frequency to be swept and a reception level.
(B) is a diagram showing the frequency and the reception level at the current pressure and the monitoring pressure.
FIG. 16 is a flowchart showing another monitoring mode process.
FIG. 17 is a diagram showing a frequency and a reception level corresponding to a monitoring pressure.
FIG. 18 is a diagram illustrating an appearance of
FIG. 19 is a block diagram showing a functional configuration of
FIG. 20 is a diagram showing various signal waveforms transmitted and received by the
FIG. 21 is a block diagram showing a functional configuration of the pressure measuring device 2.
FIG. 22 is a sequence diagram showing a process of recording a pressure history inside a pressure sensor IC chip under the control of a microcomputer unit.
FIG. 23 is a sequence diagram showing a process of transmitting a pressure history recorded on a pressure sensor IC chip to a pressure measurement device under the control of a microcomputer unit.
FIG. 24A is a diagram illustrating a perspective view of a mechanical configuration of a pressure sensor.
FIG. 3B is a circuit diagram of an electrical configuration of the pressure sensor.
FIG. 25 is a perspective view of another mechanical configuration of the pressure sensor.
FIG. 26 is an external view of a pressure sensor having a fastener on a lower surface.
[Explanation of symbols]
1,2 pressure measurement system
4a-4d tire
10,80 Pressure measuring device
20 input / output unit
21 Operation unit
21a Measurement button
21b Monitoring button
21c History button
21d Correction button
21e Set button
21f Reset button
22 LCD unit
23 Speaker
24 vibe motor
25 Antenna
26 level converter
30, 81 control section
31,75 microcomputer section
32 D / A converter
33 VCO
34, 73, 83 demodulation unit
35 A / D converter
36 Non-volatile memory
36a pressure table
36b history table
40 Antenna part
41,44 Amplifier
42 transmitting antenna coil
43 Receiving antenna coil
50a-50d, 70a-70d Pressure sensor
51 Antenna coil
52,53 electrodes
54 Elastic body
55 substrate
56 Sealed packaging material
59a Loop material
59b hook material
60 IC chip
71 Power generation unit
72 Clock recovery unit
74, 82 modulation section
76 memory
Claims (50)
圧力に依存して共振周波数が変化する共振回路を有する無線タグとして構成された
ことを特徴とする圧力センサ。A pressure sensor for detecting pressure,
A pressure sensor comprising a wireless tag having a resonance circuit whose resonance frequency changes depending on pressure.
前記コンデンサの容量を圧力変化に応じて変化させる容量変化手段を備える
ことを特徴とする請求項1記載の圧力センサ。The resonance circuit includes an antenna coil and a capacitor for receiving a detection radio wave from the outside,
2. The pressure sensor according to claim 1, further comprising capacitance changing means for changing the capacitance of the capacitor according to a pressure change.
ことを特徴とする請求項2記載の圧力センサ。3. The pressure sensor according to claim 2, wherein the capacitance changing unit is an inter-electrode distance changing unit that changes an inter-electrode distance of the capacitor according to a pressure change.
ことを特徴とする請求項3記載の圧力センサ。4. The pressure sensor according to claim 3, wherein said inter-electrode distance changing means is an elastic body.
ことを特徴とする請求項4記載の圧力センサ。The pressure sensor according to claim 4, wherein the elastic body is a reversible elastic material.
ことを特徴とする請求項5記載の圧力センサ。The pressure sensor according to claim 5, wherein the reversible elastic material is a sponge material.
ことを特徴とする請求項5記載の圧力センサ。The pressure sensor according to claim 5, wherein the reversible elastic member is a spring.
ことを特徴とする請求項3記載の圧力センサ。4. The pressure sensor according to claim 3, wherein said inter-electrode distance changing means is an airtight chamber for air-tightly connecting the electrodes of said capacitor.
ことを特徴とする請求項2ないし8のいずれか1項記載の圧力センサ。The pressure sensor according to any one of claims 2 to 8, wherein the pressure sensor is a flat body.
ことを特徴とする請求項9記載の圧力センサ。The pressure sensor according to claim 9, wherein the pressure sensor further includes a planar fastener attached to the flat body.
ことを特徴とする請求項2ないし10のいずれか1項記載の圧力センサ。The pressure sensor according to any one of claims 2 to 10, wherein the antenna coil is formed three-dimensionally.
ことを特徴とする請求項11記載の圧力センサ。The pressure sensor according to claim 11, wherein the antenna coil is formed by spirally winding one coil.
ことを特徴とする請求項11項記載の圧力センサ。The pressure sensor according to claim 11, wherein the antenna coil is configured such that winding surfaces of two or more coils are connected to be orthogonal to each other.
ことを特徴とする請求項2記載の圧力センサ。The pressure sensor according to claim 2, wherein the pressure sensor further includes a memory and a microcomputer, and the microcomputer records the pressure measured based on a resonance frequency of the resonance circuit in the memory.
前記マイコンは、通信手段を介して受信した圧力情報をメモリに記録する
ことを特徴とする請求項14記載の圧力センサ。The pressure sensor further has communication means,
The pressure sensor according to claim 14, wherein the microcomputer records pressure information received via a communication unit in a memory.
ことを特徴とする請求項15記載の圧力センサ。The pressure sensor according to claim 15, wherein the microcomputer stores the pressure information as a history.
ことを特徴とする請求項15記載の圧力センサ。16. The pressure sensor according to claim 15, wherein the microcomputer reads out the pressure information recorded in the memory according to a command received through the communication unit and transmits the read pressure information through the communication unit.
前記マイコンは、前記共振回路の共振周波数を検知し、検知された共振周波数に基づいて圧力を特定し、特定された圧力をメモリに記録する
ことを特徴とする請求項2記載の圧力センサ。The pressure sensor further has a memory and a microcomputer,
The pressure sensor according to claim 2, wherein the microcomputer detects a resonance frequency of the resonance circuit, specifies a pressure based on the detected resonance frequency, and records the specified pressure in a memory.
前記メモリは、前記共振回路における共振周波数対圧力特性をテーブルとして記憶し、
前記マイコンは、通信手段を介して周波数を変化させながら電波を送受信することにより前記共振回路の共振周波数を特定し、テーブルを参照することにより当該共振周波数に対応する圧力を特定する
ことを特徴とする請求項2記載の圧力センサ。The pressure sensor further includes a memory, a communication unit, and a microcomputer,
The memory stores a resonance frequency versus pressure characteristic in the resonance circuit as a table,
The microcomputer specifies a resonance frequency of the resonance circuit by transmitting and receiving a radio wave while changing a frequency through a communication unit, and specifies a pressure corresponding to the resonance frequency by referring to a table. The pressure sensor according to claim 2, wherein
ことを特徴とする請求項19記載の圧力センサ。20. The pressure sensor according to claim 19, wherein the microcomputer records the specified pressure in a memory.
ことを特徴とする請求項19記載の圧力センサ。20. The pressure sensor according to claim 19, wherein the microcomputer periodically specifies the resonance frequency and the pressure, and records the specified pressure as a history in a memory.
ことを特徴とする請求項21記載の圧力センサ。22. The pressure sensor according to claim 21, wherein the microcomputer reads a pressure history recorded in a memory and transmits the pressure history via a communication unit according to a command received via the communication unit.
検知された共振周波数に基づいて無線タグの圧力を特定する特定手段と
を備えることを特徴とする圧力測定装置。Detecting means for detecting the resonance frequency of the resonance circuit by transmitting and receiving radio waves to and from a wireless tag including a resonance circuit whose resonance frequency changes depending on pressure;
A specification unit for specifying the pressure of the wireless tag based on the detected resonance frequency.
周波数を変えながら電波を送信する送信手段と、
無線タグからの反射波のレベルを測定する測定手段と、
測定されたレベルが最小となる周波数を共振周波数と判定する判定手段と
を有することを特徴とする請求項23記載の圧力測定装置。The detection means,
Transmitting means for transmitting radio waves while changing the frequency,
Measuring means for measuring the level of the reflected wave from the wireless tag;
24. The pressure measuring apparatus according to claim 23, further comprising: a determination unit configured to determine a frequency at which the measured level is minimum as a resonance frequency.
前記共振回路における共振周波数対圧力特性をテーブルとして記憶するメモリ手段と、
検知された共振周波数に対応する圧力を前記テーブルに基づいて特定する特定手段と
を備えることを特徴とする請求項24記載の圧力測定装置。The specifying means includes:
Memory means for storing a resonance frequency versus pressure characteristic in the resonance circuit as a table,
25. The pressure measuring device according to claim 24, further comprising: specifying means for specifying a pressure corresponding to the detected resonance frequency based on the table.
表示、振動、音、無線通信のいずかまたはこれらの二以上の組み合わせにより、特定された圧力を出力する出力手段
を備えることを特徴とする請求項25記載の圧力測定装置。26. The pressure according to claim 25, wherein the pressure measuring device further includes an output unit that outputs the specified pressure by any one of display, vibration, sound, wireless communication, or a combination of two or more thereof. measuring device.
前記無線タグが特定圧力にあるときユーザ入力された当該特定圧力の値に従って、前記テーブルを補正する補正手段を有する
ことを特徴とする請求項25記載の圧力測定装置。26. The pressure measurement device according to claim 25, wherein the pressure measurement device further includes a correction unit that corrects the table according to a value of the specific pressure input by a user when the wireless tag is at a specific pressure.
検知手段および特定手段により周期的に圧力を特定させるよう制御する制御手段と、
周期的に特定された圧力を履歴としてメモリに記録する記録手段と
を備えることを特徴とする請求項23記載の圧力測定装置。The pressure measuring device further includes control means for controlling the pressure to be periodically specified by the detection means and the specification means,
24. The pressure measuring device according to claim 23, further comprising: a recording unit that records periodically specified pressures as a history in a memory.
検知手段および特定手段により周期的に圧力を特定させるよう制御する制御手段と、
周期的に特定された圧力を無線タグに送信し、無線タグ内のメモリに圧力を履歴として記録させる送信手段と
を備えることを特徴とする請求項23記載の圧力測定装置。The pressure measuring device further includes control means for controlling the pressure to be periodically specified by the detection means and the specification means,
24. The pressure measuring device according to claim 23, further comprising: a transmitting unit that periodically transmits the specified pressure to the wireless tag and records the pressure as a history in a memory in the wireless tag.
前記圧力測定装置は、さらに、コマンドに従って無線タグから送信される圧力履歴を受信する受信手段を備える
ことを特徴とする請求項29記載の圧力測定装置。The transmitting means transmits a command instructing the wireless tag to transmit a pressure history,
The pressure measurement device according to claim 29, wherein the pressure measurement device further includes a receiving unit that receives a pressure history transmitted from a wireless tag in accordance with a command.
ユーザによる監視圧力の設定を受け付ける受付手段と、
検知手段および特定手段により周期的に圧力を特定させるよう制御する制御手段と、
特定された圧力が監視圧力に達したか否かを判定する判定手段と、
達したと判定されたとき警告を発する警告手段と
を備えることを特徴とする請求項23記載の圧力測定装置。The pressure measuring device further includes a receiving unit that receives a setting of a monitored pressure by a user,
Control means for controlling the pressure to be periodically specified by the detection means and the specification means,
Determining means for determining whether the specified pressure has reached the monitoring pressure,
The pressure measuring device according to claim 23, further comprising a warning unit that issues a warning when it is determined that the pressure has been reached.
前記メモリは、前記共振回路における共振周波数対圧力特性をテーブルとして記憶し、
前記マイコンは、通信手段を介して周波数を変化させながら電波を送受信することにより前記共振回路の共振周波数を特定し、テーブルを参照することにより当該共振周波数に対応する圧力を特定する
ことを特徴とする圧力測定装置。A pressure measuring device including a microcomputer, a memory, and a communication unit that wirelessly communicates with a wireless tag including a resonance circuit whose resonance frequency changes depending on pressure,
The memory stores a resonance frequency versus pressure characteristic in the resonance circuit as a table,
The microcomputer specifies a resonance frequency of the resonance circuit by transmitting and receiving a radio wave while changing a frequency through a communication unit, and specifies a pressure corresponding to the resonance frequency by referring to a table. Pressure measuring device.
周期的に共振周波数および圧力の特定を行い、特定された圧力を履歴として前記メモリに記録する
ことを特徴とする請求項32記載の圧力測定装置。33. The pressure measuring apparatus according to claim 32, wherein the microcomputer further specifies the resonance frequency and the pressure periodically and records the specified pressure as a history in the memory.
周期的に共振周波数および圧力の特定を行い、特定された圧力を通信手段を介して無線タグに送信し、無線タグ内のメモリに圧力を履歴として記録させる
ことを特徴とする請求項32記載の圧力測定装置。The microcomputer further specifies the resonance frequency and the pressure periodically, transmits the specified pressure to the wireless tag via the communication unit, and records the pressure as a history in a memory in the wireless tag. The pressure measuring device according to claim 32.
当該コマンドに従って無線タグから通信手段を介して送信される圧力履歴を受信する
ことを特徴とする請求項34記載の圧力測定装置。The microcomputer transmits a command instructing the wireless tag to transmit the pressure history via the communication unit,
35. The pressure measurement device according to claim 34, wherein the pressure measurement device receives a pressure history transmitted from the wireless tag via the communication unit in accordance with the command.
ユーザによる監視圧力の設定を受け付け、周期的に共振周波数および圧力の特定を行い、特定された圧力が監視圧力に達したか否かを判定し、達したと判定されたとき警告を出力する
ことを特徴とする請求項32記載の圧力測定装置。The microcomputer further receives a setting of the monitoring pressure by the user, periodically specifies the resonance frequency and the pressure, determines whether the specified pressure has reached the monitoring pressure, and when it is determined that the monitoring pressure has been reached. The pressure measuring device according to claim 32, wherein a warning is output.
前記無線タグが特定圧力にあるときユーザ入力された特定圧力の値に従って、前記テーブルを補正する
ことを特徴とする請求項32記載の圧力測定装置。33. The pressure measuring device according to claim 32, wherein the microcomputer further corrects the table according to a value of a specific pressure input by a user when the wireless tag is at a specific pressure.
当該送信電波の反射波の受信レベルに応じて前記無線タグの圧力を判断する判別手段と
を備えることを特徴とする圧力測定装置。Transmitting means for transmitting and receiving radio waves of a specific frequency to and from a wireless tag having a resonance circuit whose resonance frequency changes depending on pressure;
A pressure measuring device comprising: a determination unit configured to determine a pressure of the wireless tag according to a reception level of a reflected wave of the transmission radio wave.
前記判別手段は、前記受信レベルがしきい値よりも小さい場合は、無線タグがほぼ監視圧力にあると判断する
ことを特徴とする請求項38記載の圧力測定装置。The transmitting means, as the specific frequency resonance frequency corresponding to the monitoring pressure input by the user,
39. The pressure measuring apparatus according to claim 38, wherein the determination unit determines that the wireless tag is substantially at the monitoring pressure when the reception level is smaller than a threshold value.
検知された共振周波数に基づいて無線タグの圧力を特定する特定ステップと
を含むことを特徴とする圧力測定方法。A detecting step of detecting a resonance frequency of the resonance circuit by transmitting and receiving a radio wave to and from a wireless tag including a resonance circuit whose resonance frequency changes depending on pressure;
A specifying step of specifying the pressure of the wireless tag based on the detected resonance frequency.
前記圧力センサは、圧力に依存して共振周波数が変化する共振回路を有する無線タグとして構成され、
前記圧力測定装置は、
無線タグに対して電波を送受信することにより、前記共振回路の共振周波数を検知する検知手段と、
検知された共振周波数に基づいて無線タグの圧力を特定する特定手段とを有する
ことを特徴とする圧力測定システム。A pressure measurement system comprising a pressure sensor and a pressure measurement device,
The pressure sensor is configured as a wireless tag having a resonance circuit whose resonance frequency changes depending on pressure,
The pressure measuring device,
Detecting means for detecting the resonance frequency of the resonance circuit by transmitting and receiving radio waves to and from the wireless tag,
Specifying means for specifying the pressure of the wireless tag based on the detected resonance frequency.
前記各圧力センサは、圧力に依存して共振周波数が変化する共振回路を有する無線タグとして構成され、
前記圧力測定装置は、
無線タグに対して電波を送受信することにより、前記共振回路の共振周波数を検知する検知手段と、
検知された共振周波数に基づいて無線タグおよび無線タグの圧力を特定する特定手段とを有し、
前記複数の無線タグは、同じ圧力範囲に対して異なる周波数範囲をもつ
ことを特徴とする圧力測定システム。A pressure measurement system comprising a plurality of pressure sensors and a pressure measurement device,
Each of the pressure sensors is configured as a wireless tag having a resonance circuit whose resonance frequency changes depending on pressure,
The pressure measuring device,
Detecting means for detecting the resonance frequency of the resonance circuit by transmitting and receiving radio waves to and from the wireless tag,
Identification means for identifying the pressure of the wireless tag and the wireless tag based on the detected resonance frequency,
The plurality of wireless tags have different frequency ranges for the same pressure range.
前記特定手段は前記各タイヤの空気圧の状況を特定する
ことを特徴とする請求項42記載の圧力測定システム。Each of the pressure sensors is respectively mounted in a plurality of tires of the vehicle,
43. The pressure measuring system according to claim 42, wherein the specifying unit specifies a state of air pressure of each tire.
前記特定手段は検知された共振周波数に基づいてタイヤに取着された無線タグを特定する
ことを特徴とする請求項43記載の圧力測定システム。The detection means sweeps the frequency of the radio wave periodically or intermittently,
44. The pressure measuring system according to claim 43, wherein the specifying unit specifies the wireless tag attached to the tire based on the detected resonance frequency.
ユーザによる監視圧力の設定を受け付ける受付手段と、
検知手段および特定手段により周期的に圧力を特定させるよう制御する制御手段と、
特定された圧力が監視圧力に達したか否かを判定する判定手段と、
達したと判定されたとき警告を発する警告手段とを備え、
前記警告手段によりタイヤ空気圧の状況を運転者に知らせるようにした
ことを特徴とする請求項44記載の圧力測定システム。The pressure measuring device further includes a receiving unit that receives a setting of a monitored pressure by a user,
Control means for controlling the pressure to be periodically specified by the detection means and the specification means,
Determining means for determining whether the specified pressure has reached the monitoring pressure,
Warning means for issuing a warning when it is determined that the time has been reached,
45. The pressure measuring system according to claim 44, wherein the warning means notifies the driver of the condition of the tire pressure.
ことを特徴とする請求項45記載の圧力測定システム。46. The pressure measurement system according to claim 45, wherein the warning includes at least one of replenishing the tire and puncturing the tire.
前記マイコンは、通信手段を介して圧力測定装置から受信した圧力情報と、前記各タイヤに固有の情報とをメモリに記録する
ことを特徴とする請求項46記載の圧力測定システム。Each of the pressure sensors further includes a memory, a microcomputer, and communication means,
47. The pressure measurement system according to claim 46, wherein the microcomputer records pressure information received from the pressure measurement device via communication means and information unique to each tire in a memory.
ことを特徴とする請求項47記載の圧力測定システム。48. The pressure measurement system according to claim 47, wherein at least one of an ID of each tire, a replacement date and time, and a traveling distance of the vehicle at the replacement date and time is included.
前記警告手段は、前記各タイヤの交換時期を運転者に知らせるようにした
ことを特徴とする請求項48記載の圧力測定システム。The determining means determines the tire replacement time based on the pressure information recorded in the memory and the unique information,
49. The pressure measurement system according to claim 48, wherein the warning unit notifies a driver of a time for replacing each of the tires.
通信手段を介して周波数を変化させながら電波を送受信することにより前記共振回路の共振周波数を特定するステップと、
当該共振周波数に基づいて圧力を特定するステップと
をマイコンに実行させることを特徴とするプログラム。A program for a pressure measurement device including a microcomputer, a memory, and a communication unit that wirelessly communicates with a wireless tag including a resonance circuit whose resonance frequency changes depending on pressure,
Identifying the resonance frequency of the resonance circuit by transmitting and receiving radio waves while changing the frequency via communication means,
And a step of specifying a pressure based on the resonance frequency.
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