JP2005158018A - 無線タグを利用した量り - Google Patents

Abstract

【課題】測定範囲が異なる複数個の無線タグを準備することにより、部品点数が少なく、回路構成が簡単な量りを提供する。
【解決手段】本発明に係る荷重、圧力、温度、水位、光量、湿度等の物理量を検知する量りは、無線電波を受信するアンテナ３と、無線電波を受信して電源の供給を受け、この電源を利用してデータをアンテナ３から送信する無線タグＩＣ４と、当該無線タグＩＣ４のデータの送信をＯＮ／ＯＦＦ制御するスイッチ５とから成る無線タグ２を有している。無線タグ２の前記スイッチ５は、特定する物理量の所定の閾値を境界にＯＮ／ＯＦＦが切り換わり、該閾値が各無線タグ２の前記スイッチ５ごとに異なる値に設定されている。例えば、スイッチ５は、二つの電極５Ａ，５Ｂとで構成されており、二つの電極の電気的なＯＮ動作が、測定対象物の荷重や圧力、イオン濃度等の物理量を検知して行われるように設定されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、荷重、圧力、温度等を検出してスイッチがＯＮ動作することで、無線電波（ここでは電磁波を含む、以下同じ）を受信して電源の供給を受け、この電源を利用してアンテナから内部のデータを送信する無線タグを利用した量りに関するものである。

例えば、ある一定範囲内の重量を測定しようとする量り装置として、特許文献１のような技術がある。この特許文献１の発明は、物体一個当たりの単位重量を量りに記憶させておき、同一種類の物体が多数積層載置されたときに、その全体重量を単位重量で割ることにより、量り装置に現在、何個のものが存在しているかを割り出すようにしている。またこのような量り装置を多数設けることにより、単位重量の異なる数種類の品物の在庫管理を自動的に行うようにしている。

また特許文献２には、多数の電極を所定間隔ごとに配置し、各電極をリード線を介して接続した棒状の支持体を準備し、該支持体を水田などに設置して水位計としている。水田の水位が変化することにより、短絡する電極の位置が変位し、水位を検知することが可能である。

更に、イオン濃度を検出する技術として、トランスポンダとイオン濃度センサとを一組のイオン濃度検知器として構成し、これを複数個組み合わせてマトリクス状に配置し、浸出水の漏洩検知システムを構築した特許文献３の発明が公知である。この先願発明は、イオン濃度センサで検出したイオン濃度信号を、トランスポンダのＣＰＵへ送信し、ここで予め記憶されている基準値と比較される。そして、基準値よりも高くなったときに、トランスポンダのアンテナから無線電波でリーダ側へ送信するようになっている。

更にまた、特許文献４には、二つの電極を小便器の壁面へ設置し、尿が電極間にかかったときの静電容量の変化を捉えて小便中であることを検知し、洗浄水を供給して自動洗浄するようにした発明が開示されている。
特開２００３−３４４１４６号公報 特開２０００−２０５９２８号公報 特開２０００ー２５８２７８号公報 特開平７ー１８９３１３号公報

ところが、特許文献１に記載された発明にあっては、重量測定装置を複数並設することで、景品の種類ごとの個数管理等を行うものであって、単独の重量測定装置を多数必要とする欠点があった。
一方、特許文献２に記載された水位計は、水田等配置される支持体の電極にリード線を接続して電気的信号を取り出す必要があり、充分な防水対策が必要であった。

前記特許文献３に記載された従来のイオン濃度検出システムでは、イオン濃度センサと、トランスポンダとの二つの電子部品を組み合わせて一組のイオン濃度検知器を構成しており、部品点数が多くなるという欠点があった。しかも、トランスポンダには判断回路としてのＣＰＵが必要であり、回路構成が複雑化し、コストアップの原因になっていた。

更に、特許文献４に記載された二つの電極間の静電容量の変化を捉えて小便中であることを検出する技術では、イオン濃度を検出することはできず、当該特許文献２の技術をそのまま特許文献１の技術に適用することはできないものであった。

本発明は従来の前記課題に鑑みてこれを改良除去したものであって、測定範囲が異なる複数個の無線タグを準備することにより、部品点数が少なく、回路構成が簡単な量りを提供せんとするものである。

前記課題を解決するために本発明が採用した請求項１の手段は、無線電波を受信するアンテナと、無線電波を受信して電源の供給を受け、この電源を利用してデータをアンテナから送信する無線タグＩＣと、当該無線タグＩＣのデータの送信をＯＮ／ＯＦＦ制御するスイッチとから成る無線タグを複数個有した量りであって、該スイッチは測定する物理量の所定の閾値を境界にＯＮ／ＯＦＦが切り換わり、該閾値が各無線タグの前記スイッチごとに異なる値に設定されていることを特徴とする無線タグを利用した量りである。

また本発明が採用した請求項２の手段は、各無線タグのスイッチは二つの電極で構成されており、この電極の間隔が異なっていることを特徴とする請求項１に記載の無線タグを利用した量りである。

更に本発明が採用した請求甲３の手段は、スイッチが荷重、圧力、温度、イオン濃度、光量、湿度等の物理量を検出するものである請求項１に記載の無線タグを利用した量りである。

請求項１の発明にあっては、無線タグは、アンテナと、無線タグＩＣと、スイッチとから成る。そして、スイッチは、測定する物理量の所定の閾値を境界にＯＮ／ＯＦＦが切り換わり、その閾値が各無線タグのスイッチごとに異なるように設定されている。このように、各無線タグのスイッチがＯＮ／ＯＦＦ切り換えられる閾値を変更することにより、ある一定範囲内の測定対象物の物理量を測定することが可能である。また無線電波を利用して電源の供給を受け、データを送信するので、バッテリーや電池等の電源が不要であり、配線も不要である。

請求項２の発明は、スイッチが二つの電極で構成されており、この二つの電極の間隔が異なるように設定されている。これにより、簡単な構成で、測定対象物（イオン濃度）の検知範囲を段階的に設置することが可能である。

請求項３の発明にあっては、スイッチが荷重、圧力、温度、イオン濃度、光量、湿度等の物理量を検出するものであり、配線接続することなく、これらの各種の物理量を測定する量りを得ることができる。

以下に、本発明の構成を図面に示す発明の実施の形態に基づいて説明すると次の通りである。図１は本発明の第１の実施の形態に係るものであり、荷重（重量）を測定する量り１を示す全体構成図である。同図に示す如く、量り１は、検知範囲が異なるように設定された四個の無線タグ２を有している。各無線タグ２は、リーダ側からの無線電波を受信するアンテナ３と、無線電波を受信して電源の供給を受け、この電源を利用してデータをアンテナ３から送信する無線タグＩＣ４と、当該無線タグＩＣ４のデータの送信をＯＮ／ＯＦＦ制御するスイッチ５とで構成されている。そして、各スイッチ５が測定対象物を載せる台６の下方に設置されている。

また各スイッチ５は、二つの電極５Ａ，５Ｂを有し、その間隔は測定対象物の測定しようとす荷重を検出することができるように設定されている。つまり、測定対象物の測定しようとする荷重に応じて、二つの電極５Ａ，５Ｂの反応がそれぞれのスイッチ５において異なるようにその閾値が設定されている。そのため、測定しようとする対象物の重量に応じて該当するスイッチ５の二つの電極５Ａ，５Ｂ間が電気的に短絡し、スイッチ５がＯＮ動作するようになる。スイッチ５がＯＮ動作すると、アンテナ３がリーダ側からの無線電波を受信して電源の供給を受け、無線タグＩＣの動作用の電源が確保される。これにより、無線タグＩＣ４は、内部に保存されていたデータ（荷重のデータ）をアンテナ３からリーダ側のアンテナへ無線電波で送信するようになっている。送信されたデータの内容は、ディスプレイ７に数値で表示される。

このように第１の実施の形態の荷重測定用の量り１は、台６の上に測定対象物を載せると、当該測定対象物の荷重に対応するスイッチ５の二つの電極５Ａ，５Ｂが電気的に短絡することで当該荷重を検知することが可能であり、例えば、測定対象物の荷重が２５Ｋｇである場合には、１０Ｋｇと２０Ｋｇの無線タグ２のスイッチ５がＯＮ動作し、３０Ｋｇと４０Ｋｇの無線タグ２のスイッチ５はＯＦＦのままである。従って、当該測定対象物の荷重は、２０〜３０Ｋｇの範囲内にあることになり、その旨の表示がディスプレイ７に表示される。

ところで、この荷重測定用の量り１は、例えば自動車のシートに組み込むことにより、搭乗者のトータルな重量を検知し、これに応じてエンジン出力を変えるようにし、車載重量が変わっても常に一定の加速度で発進できるように車両の速度制御装置へ働きかけるようにすることも可能である。

図２及び図３は本発明を圧力検知用の量り８へ適用した第２の実施の形態に係るものであり、図２は全体の回路構成図、図３の図（Ａ）はピストン型の圧力センサ９Ａを用いた無線タグ２を示すものであり、図（Ｂ）は感圧導電性組成物を備えた圧力センサ９Ｂを備えた無線タグ２を示すものである。圧力検知用の量り８は、圧力センサ９Ａ又は９Ｂが例えば四個並設されており、これらは検知範囲（閾値）が異なるように設定されている。各無線タグ２の回路構成は、前記第１の実施の形態の場合と同じである。

図３の図（Ａ）に示すピストン型の圧力センサ９Ａは、筒状のケーシング１０内にピストン弁１１がバネ１２に付勢されて装着されており、弁軸１３の先端側がスイッチ５を押圧してこれをＯＮ／ＯＦＦ制御するようになされている。また同図の図（Ｂ）に示す感圧導電性塑性物を備えた圧力センサ９Ｂは、ケーシング１４内に感圧導電性組成物１５を電極１６Ａ，１６Ｂで挟み込んで装着されている。そして、一方側の電極１６Ａには、弁体１７が接合して配設されており、その一部はケーシング１４から外部へ突出して圧力を受けるようになっている。

このように構成された圧力検知用の量り８は、例えば管路の中へ配設され、管の外側に配設されたリーダとの間で無線通信を行い、管内の流体の圧力を検知するようになっている。前記圧力センサ９Ａ又は９Ｂのそれぞれが、該当する圧力（閾値）を検知することによりそれぞれのスイッチ５がＯＮとなり、アンテナ３がリーダ側からの無線電波を受信して電源の供給を受け、無線タグＩＣの動作用の電源が確保されるようになる。これにより、無線タグＩＣ４は、内部に保存されていたデータ（圧力のデータ）をアンテナ３からリーダ側のアンテナへ無線電波で送信する。そして、そのデータの内容は、ディスプレイ７に数値で表示される。

図４は本発明の第３の実施の形態に係るものであり、水位と温度とを検知する量り２１を示す浴槽２２の縦断面図である。この実施の形態では、無線タグ２のスイッチ５をバイメタルスイッチとし、低温用，中温用，高温用の三種類１８Ａ〜１８Ｃ，１９Ａ〜１９Ｃ，２０Ａ〜２０Ｃをそれぞれ上下方向に三列配設している。これらのバイメタルスイッチは、所定の水温を感知しない状態でＯＮとなっており、無線タグＩＣ４に記憶されているデータ（給湯器を停止させない信号）をアンテナ３を通じて給湯器本体のリーダ側へ送信するようになっている。また所定の水温（閾値値）を感知したときには、ＯＦＦ動作する。これにより、給湯器本体側では所定の水位に達したことを感知することができる。

例えば、下位のバイメタルスイッチ１８Ａ〜１８Ｃのいずれか一つがＯＦＦとなっておれば、水位は低位置であると判断する。そして、バイメタルスイッチ１８ＡのみがＯＦＦとなっておれば、水温は低温であり、バイメタルスイッチ１８Ａ及び１８ＢがＯＦＦとなっておれば、水温は中温であり、バイメタルスイッチ１８Ａ〜１８Ｃの三つがＯＦＦとなっておれば、水温は高温である。また下位のバイメタルスイッチ１８Ａ〜１８ＣがＯＦＦとなった状態から、更に中位のバイメタルスイッチ１９Ａ〜１９Ｃのいずれか一つがＯＦＦとなった場合には、水位が中位置であると判断する。このときバイメタルスイッチ１９Ａ〜１９ＣのうちのどれがＯＦＦとなっているかによって低温か、中温か、高温かを判断する要領は前記下位のスイッチの場合と同じである。同様にして高位のバイメタルスイッチ２０Ａ〜２０Ｃの信号出力を判断し、水位が高位置であること、水温が低温、中温、高温のいずれかであるかを判断する。

このようにして各無線タグ２から給湯器本体のリーダ側へ水位と水温の信号が出力されると、給湯器は風呂使用者の設定値と比較して目的の水位及び水温が得られた場合には、給湯器を停止するようにこれを制御することになる。なお、前記各バイメタルスイッチは、水温を感知しない通常の状態でＯＦＦ、所定の水温を感知したときにＯＮ動作するように設定することも可能である。またこの実施の形態では、水位と水温の二つの異なるものを測定対象としているが、水位のみを検知するもの又は水温のみを検知するものへ適用することも可能である。

図５は本発明の第５の実施の形態に係るものであり、イオン濃度検出用の量り２３を浴槽２２のお湯の汚れ具合を検知する装置として構成したものである。お湯の汚れ具合は、入浴者の身体からでた塩分（Ｎａ⁺ ，Ｃｌ^- ）が増加するので、その濃度を検知することで測定するようにしている。塩分濃度の検知は、三つの無線タグ２４〜２６により行う。各無線タグ２４〜２６は、一枚のシート２７上に設置されており、シート２７が浴槽２２の内壁面に接着等の方法により貼付されている。また各無線タグ２は、リーダ側からの無線電波を受信するアンテナ３と、無線電波を受信して電源の供給を受け、この電源を利用してデータをアンテナ３から送信する無線タグＩＣ４と、当該無線タグＩＣ４のデータの送信をＯＮ／ＯＦＦ制御するスイッチ５とから成る。そして、スイッチ５は、それぞれ二つの電極５Ａ，５Ｂを有し、各無線タグ２における二つの電極５Ａ，５Ｂの間隔は測定しようとするイオン濃度（閾値）に応じてそれぞれ異なるように設定されている。

前記塩分（Ｎａ⁺ ，Ｃｌ^- ）が低濃度である場合は、二つの電極５Ａ，５Ｂ間の間隔が最も狭く設定された無線タグ２４の当該電極どうしが短絡し、スイッチ５がＯＮ動作する。なお、残りの二つの無線タグ２５，２６の各スイッチ５はＯＦＦのままである。そのため、最も狭い電極を有する無線タグ２４の無線タグＩＣ４から低濃度の塩分が検出されたことを内容とするデータがアンテナ３を通じて無線電波により出力されることになる。リーダ側ではこれを表示する等している。

また前記塩分（Ｎａ⁺ ，Ｃｌ^- ）が中濃度である場合は、二つの電極５Ａ，５Ｂ間の間隔が中間的な真ん中の無線タグ２５の電極どうしが探索し、そのスイッチ５がＯＮ動作する。この場合、最も狭い電極の無線タグ２４は既に短絡してＯＮとなっており、最も広い電極の無線タグ２６のスイッチ５のみがＯＦＦのままである。これにより、新たに中間の広さの電極を有する無線タグ２５の無線タグＩＣ４から中濃度の塩分イオンが検出さたことを内容とするデータがアンテナ３を通じて無線電波により出力されることになる。リーダ側では、同様にこれを受信して表示するようにしている。

更に、前記塩分（Ｎａ⁺ ，Ｃｌ^- ）が高濃度である場合は、二つの電極５Ａ，５Ｂ間の間隔が最も広く設定された無線タグ２６の電極どうしが短絡し、そのスイッチ５がＯＮ動作する。この場合、無線タグ２４，２５の各スイッチ５は既にＯＮとなっている。そのため、今回、新たに無線タグ２６の無線タグＩＣ４から高濃度の塩分イオンが検出されたことを内容とするデータが、アンテナ３を通じて無線伝搬により出力されることになる。リーダ側では、同様にしてこれを受信し表示するようにしている。

このように、無線タグ２４〜２６の二つの電極５Ａ，５Ｂの間隔を測定対象物の測定しようとするイオン濃度に対応させて設定することにより、設定されたイオン濃度になると該当する無線タグの二つの電極間が短絡してスイッチがＯＮ動作し、測定対象物のイオン濃度が設定されたイオン濃度になったことを検知することができるので、イオン濃度の測定を極めて簡単な構成の装置で実現することが可能である。

ところで、この無線タグを利用したイオン濃度検出装置は、お風呂のお湯の汚れを検出する以外に、浄水器のフィルターの交換時期を検知するものとして、またプールの塩素量を検知するものとして、浄化槽の水質を検知するものとして等の利用が可能である。浄水器のフィルターの交換時期を検知するものとして利用する場合は、浄水器の塩素イオンの濃度を検知することにより、フィルターの交換時期を知り、フィルターの脱塩素機能を維持するようにすればよい。

更に、本発明の実施の形態にあっては、二つの電極５Ａ，５Ｂのうち、一方の電極板をバイメタルで構成し、動作温度の範囲が異なるバイメタルを用いた無線タグを複数個用いることにより、温度を検知する量りとして構成することも可能である。バイメタルを用いたスイッチングの構成は、温度に反応して変形したバイメタルにより機械的なスイッチ操作が行われるようにすることも可能である。

更にまた、スイッチ５を湿度センサー又は光量センサーで構成することも可能である。湿度センサーの場合は、湿度に応じて変形する部材等を用いることで、所定の湿度になるとＯＮするようなスイッチを構成することが可能である。また光量センサーの場合は、フォトダイオードを用いることにより、光の量に応じて抵抗値が変化するので、所定の抵抗値になるとスイッチがＯＮ動作するように回路を構成することにより、光量センサーをスイッチ５とすることができる。

本発明の第１の実施の形態に係るものであり、荷重を検知する量りの構成図である。 本発明の第２の実施の形態に係るものであり、圧力を検知する量りの構成図である。 本発明の第２の実施の形態に係るものであり、図（Ａ）はピストン型の圧力センサーを示す縦断面図、図（Ｂ）は感圧導電性組成物を備えた圧力センサを示す縦断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係るものであり、水位と水温を検知する量りを浴槽へ設置した場合の縦断面図である。 本発明の第４の実施の形態に係るものであり、イオン濃度を検出する量りを浴槽へ設置した場合の縦断面図である。

符号の説明

１…荷重検知用の量り、２…無線タグ、３…アンテナ、４…無線タグＩＣ、５…スイッ チ、５Ａ，５Ｂ…電極、６…台、７…ディスプレイ、８…圧力検知用の量り、９Ａ，９ Ｂ…圧力センサー、２１…水位及び水温検知用の量り、２３…イオン濃度検知用の量り

Claims (3)

1. 無線電波を受信するアンテナと、無線電波を受信して電源の供給を受け、この電源を利用してデータをアンテナから送信する無線タグＩＣと、当該無線タグＩＣのデータの送信をＯＮ／ＯＦＦ制御するスイッチとから成る無線タグを複数個有した量りであって、該スイッチは測定する物理量の所定の閾値を境界にＯＮ／ＯＦＦが切り換わり、該閾値が各無線タグの前記スイッチごとに異なる値に設定されていることを特徴とする無線タグを利用した量り。
2. 各無線タグのスイッチは二つの電極で構成されており、この電極の間隔が異なっていることを特徴とする請求項１に記載の無線タグを利用した量り。
3. スイッチが荷重、圧力、温度、光量、イオン濃度、湿度等の物理量を検出するものである請求項１に記載の無線タグを利用した量り。
   

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