JP2005339078A - 電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多様なセンサや電源に対応できる小型のセンサを提供する。
【解決手段】センサ端末１００を、センサ本体１１０と、このセンサ本体１１０に取替え可能に取り付けられる電源装置２００とから構成し、前記センサ本体１１０を、積層する基板で構成した固定ユニット１１と、この積層する基板の積層方向Ｐの一方Ｐ１に増設可能に取り付けられる各種の増設センサ基板１４と、固定ユニット１１と増設センサ基板１４とを収納するセンサ筐体１１１とから構成し、前記電源装置を前記積層方向Ｐの他方Ｐ２に取替え可能に取り付けられる電源筐体２０１と、この電源筐体２０１に収納される電源２０２とから構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信機能付きの電子回路に関する。特に、センサネットシステムを構築するために好適な汎用性のある小型電子回路に関する。

近年、センサに無線通信機能を有する小型の電子回路を付加して、現実世界の様々な情報をリアルタイムに情報処理装置に取り込むネットワークシステム（以下、センサネットという）が検討されている。センサネットには幅広い応用が考えられており、例えば、無線回路、プロセッサ、センサ、電池を集積した指輪型の小型電子回路により、脈拍等を常時モニタし、モニタ結果は無線通信により診断装置に送信され、モニタ結果に基づいて健康状態を判定するといったような医療応用も考えられている（非特許文献１）。

しかし、センサネットを広く実用化するためには、無線通信機能、センサ、および、電池等の電源を搭載する電子回路（以下、センサノードという）を、長時間に渡ってメンテナンスフリー、かつセンサデータを送信し続けられるものとし、かつ外形も小型化することが重要になる。このため、超小型でどこにでも設置できるセンサノードの開発が進められている。現段階では、実用上、１年程度の期間、電池交換をせずに使用可能であることが、メンテナンスコストおよび使い勝手の両面から必要と考えられている。

このように、センサノードは、超小型であると同時に低消費電力であることが要求される。例えば、非特許文献２には、「Ｍｉｃａ２Ｄｏｔ」と呼ばれる、直径３ｃｍ程度の小型のセンサノードのプロトタイプが紹介されている。このＭｉｃａ２Ｄｏｔは、無線通信に必要な機能を集積したＲＦチップと、低消費電力のプロセッサチップから構成される。

このプロトタイプにおいては、９９％の時間は待機状態で、残りの１％の時間のみを間欠的に起動してセンサを動かして結果を無線通信するという間欠動作により、小型電池にて１年程度の動作が可能としている。このセンサノードでは、米国にて免許不要で使用可能な周波数帯である２６０〜４７０ＭＨｚ、９０２〜９２８ＭＨｚ等の周波数帯を利用して無線通信を行う。一般的に無線通信を行うためには、免許やあらかじめ認証された特別な送受信機を使用する必要があり、利用に制限が大きい。そのため、免許不要な周波数を利用するのであれば、手間とコストをかけずに設置可能となりシステムの構築が容易になるため、このような周波数帯を用いることが有利である。特に、米国においては送信電力の最大値は、４３３ＭＨｚ帯では電界強度は１１ｍＶ／ｍ以下、また、９００ＭＨｚ帯では、５０ｍＶ／ｍ以下と規定されており（いずれも送信点より３ｍの距離の地点）、免許不要な周波数帯の中でも、これらの送信電力の規制値が比較的緩和されている周波数帯を使用することで、良好な通信性能かつ低コスト化を実現している。

しかし、電波法規は国や地域によって異なっており、例えば日本における電波法規は非特許文献３に記載されている通りであり、必ずしも免許不要な周波数帯において許容されている電界強度が緩和されているとは限らない。
また、非特許文献４には、センサノードの電源として好適な小型ボタン電池が開示されている。

Sokwoo Rhee他「Artifact-Resistant Power-Efficient Design of Finger-Ring Plethysmographic Sensors」, IEEE Transactions On Biomedical Engineering, Vol.48, No.7, July 2001, pp.795-805

Crossbow 「Smarter Sensors In Silicon」[online]［２００４年２月１６日検索］、インターネット〈URL : http://www.xbow.com/Support/Support_pdf_files/Motetraining/Hardware.pdf〉 「たくさん使われている微弱無線機器」[online]［２００４年２月１７日検索］、インターネット〈URL : http://www.circuitdesign.jp/jp/technical/technical_pdf/bijaku.pdf.PDF〉 「Data Sheet CR2032」[online]［２００４年２月２１日検索］、インターネット〈URL : http://www.maxell.co.jp/e/products/industrial/battery/pdf/CR2032_DataSheet.pdf〉

センサノードを実用化する場合、このセンサノードを構成する無線通信機能、プロセッサ、センサ、および、電源などの個々の機能を小型化することが重要であるが、これらをセンサ端末の筐体内に効率よく配置することも重要である。
例えば、前記非特許文献３には、円形の回路基板の表面に各種回路を設け、裏面に円柱形状の電池を設け、これらを透明な円柱ケース内に配置した天候検知センサノードが開示されている。しかし、この従来例では、目的に応じて、前記基板を製造しなければならないため、汎用性がなく、コスト高となる。また、電池寿命を考慮して、大型のケースを採用しているため、小型電池で対応可能であっても、大型のケースを採用しなければならない。

この様なセンサノードは大量に設置されることから、量産化に適した構造を備え、低価格を実現することが重要である。更にまた、これらセンサノードは、多様なセンサとの組み合わせ対応できるとともに、多様な電源に対応できることも小型化で低価格を実現する要素でもある。
そこで、この発明の目的とするところは、多様なセンサや電源に対応できる小型のセンサ端末を提供することにある。

本発明に係るセンサ端末は、前記目的を達成するために、無線通信機能やプロセッサ機能及び電源機能を積層する基板で構成したセンサノードと、この積層する基板の積層方向の一方に各種センサを収納するセンサ収納空間を形成し、他方に電池収納空間を備えたセンサ筐体とで構成する。

具体的には、センサ本体と、このセンサ本体に取替え可能に取り付けられる電源装置とから構成される電子装置であって、前記センサ本体を、積層する基板で構成した固定ユニットと、この積層する基板の積層方向の一方に増設可能に取り付けられるセンサ基板と、固定ユニットとセンサ基板とを収納するセンサ筐体とから構成し、前記電源装置を前記積層方向の他方に取替え可能に取り付けられる電源筐体と、この電源筐体に収納される電源部とから構成する。

本発明によれば、多様なセンサや電源に対応できる小型のセンサ端末を提供することができる。

以下、図１から図１９を参照して、この発明に係るセンサネットシステムを詳細に説明する。
先ず、図１を参照して、この実施の形態に係るセンサネットの概略構造を説明する。図１は、このセンサネットのシステム構成図を示している。
この実施の形態に係るセンサネットシステム１は、複数のセンサ端末１００と、前記複数のセンサ端末１００から無線通信を介してデータを収集する基地局４００と、この基地局４００とインターネット等に代表される広域ネットワーク網５００を介して接続される管理サーバ６００とを含んで構成される。

前記センサ端末１００は、説明を簡単にするために１個を図示しているが、前記基地局４００と複数接続することができる。例えば、建物全体の空調を制御する目的で、建物全体にばら撒かれる。これらばら撒かれたセンサ端末１００は無線通信により、基地局４００と無線通信を行い、センスした温度データなどの各種データを送信することができる。

前記基地局４００は、アンテナＡＮＴ１、無線通信インタフェースＲＦ１、プロセッサＣＰＵ１、メモリＭＥＭ１、二次記憶装置ＳＴＲ１、表示装置ＤＩＳＰ１、ユーザーインタフェース装置ＵＩ１、及びネットワークインタフェースＮＩ１を含んで構成される。このうち、二次記憶装置ＳＴＲ１は、典型的には、ハードディスク等で構成される。また、表示装置ＤＩＳＰ１は液晶表示等で、ユーザーインタフェース装置ＵＩ１は、キーボード／マウス等で構成される。
前記基地局４００は、無線インタフェース／アンテナ経由で、センサ端末１００と無線通信を行い、温度等の測定データを読み出す。この基地局４００では、受信した測定データを元に、二次記憶装置ＳＴＲ１あるいはメモリＭＥＭ１上に格納されている品質判定プログラムＱＰＲ１に従って、建物全体の温度制御を行う。さらに、ネットワークインタフェースＮＩ１経由で、インターネット等に代表される広域ネットワーク網５００を介して、遠隔地にある管理サーバー６００と通信可能である。

ここで、この基地局４００では、基本的には予め設定されたプログラムに従って前記センサ端末１００から送信されるデータを処理したり、あるいは前記管理サーバ６００に随時または定期的に送信する。したがって、前記プロセッサＣＰＵ１、メモリＭＥＭ１、表示装置ＤＩＳＰ１などは、この基地局４００のメンテナンスに使用するものである。したがって、前記機能を実現するための前記基地局４００は、小型情報端末装置と通信装置と電源装置などから構成し、これらを野外に設置可能なドーム型筐体４０１に収める構造でもよい。
前記管理サーバ６００は、ネットワークインタフェースＮＩ１０と、この管理サーバ６００を統括的に管理するプロセッサＣＰＵ１０と、各種の処理プログラムを格納したメモリＭＥＭ１０と、各種データを格納するデータベースＤＢ１０が設置され、各種のデータを統括的に管理することができる。

また、この実施の形態では、前記複数のセンサ端末１００と基地局４００との通信の仲介を行う中継器４５０を設置することができる。この中継器４５０は、通信機能とデータ記憶機能を備え、例えば、建物の所定の位置に複数設置され、無線通信で最寄のセンサ端末１００と通信を行って、このセンスした各種データを有線で前記基地局４００に送信することができる。もちろん、この中継器４５０に通信装置を備えて、前記基地局４００と無線通信で接続するようにしても良い。

そして、この実施の形態の特徴の１つは、センサノード１０を複数の基板を積層した構造とし、特に、センサ回路を備えた増設センサ基板１４を取替え可能な構造とした点にある。
この実施の形態では、無線通信回路とプロセッサ回路とを備えたメイン基板１２に設け、このメイン基板１２の下部に電源基板１３、前記メイン基板１２の上部に前記増設センサ基板１４を積層した構造を取ることで、センサノード１０の小型化を実現している。特に、この積層構造では、前記電源基板１３の投影面積内に前記メイン基板１２と増設センサ基板１４を備えることで、前記小型化をいっそう向上するとともに、配線などの簡素化を図ることができる。また、前記増設センサ基板１４は、多様なセンサに対応して準備され、前記電源基板１３または前記メイン基板１２に取替え可能に取り付けることができる。これにより、大きな設計変更を要することなく多様なセンサ機能に対応できるので、小型化を実現するとともに、コスト低減を図ることができる。

更に、この実施の形態の特徴の１つは、前記小型化をいっそう実現するために、各種回路素子を基板の両面に効率よく配置したメイン基板１２と電源基板１３を採用した点にある。
この実施の形態のメイン基板１２は、一方の基板面にセンサ回路から入手したセンサデータを送信データに変換する第１の信号処理回路を備え、他の基板面に第１の信号処理回路からの送信信号を高周波信号に変換する第２の信号処理回路とを分離して配置することで、ノイズの発生源となるデジタル回路と高周波回路とを分離するとともに、小型化を実現している。

一方、電源基板１３は、前記メイン基板１２と対向する一方の基板面である部品面に電源回路素子を配置し、他方の基板面を電源取付面としている。更に、前記増設センサ基板１４は、前記メイン基板１２と対向する一方の面にセンサ素子を配置するようにすることで、常に、センサ素子を複数の基板の中で上部とすることができるので、センサ素子のセンサ感度を向上させることができる。
更に、この実施の形態の特徴の１つは、センサ端末１００を、センサ本体１１０と、このセンサ本体１１０に取替え可能に取り付けられる電源装置２００とから構成し、前記センサ本体１１０を、無線回路やプロセッサ回路及び電源回路を積層する基板で構成した固定ユニット１１と、この積層する基板の積層方向Ｐの一方Ｐ１に増設可能に取り付けられる各種の増設センサ基板１４と、固定ユニット１１と増設センサ基板１４とを収納するセンサ筐体１１１とから構成し、前記電源装置を前記積層方向Ｐの他方Ｐ２に取替え可能に取り付けられる電源筐体２０１と、この電源筐体２０１に収納される電源２０２とから構成した点にある。

即ち、この実施の形態では、センサ端末１００を、各種の回路基板を備えたセンサ本体１１０と、電池や充電池などの電源自身を収納する電源装置２００とを分離した構造としているので、多様な用途に対応可能な汎用性のある構造とすることができる。

センサ本体１１０は、積層構造のメイン基板１２と電源基板１３とを固定ユニット１１として、前記センサ筐体１１１内に収め、積層方向Ｐの一方Ｐ１に各種の増設センサ基板１４を収納するセンサ収納空間２０を備えている。この実施の形態では、前記センサ収納空間２０をドーム状に形成し、このドーム面にセンサ窓１１２を備えている。このセンサ窓１１２は、凸レンズ状または凹レンズ状に形成した透光性素材で形成することで、センサ素子の感度を向上させることができる。なお、前記センサ窓を多様な光センサに対応して光フィルタにしてもよい。
一方、この実施の形態では、電源の種類ごとに複数の電源装置２００を事前に用意し、使用用途に対応して電源を選択可能とし、この選択可能な電源に対応した電源装置２００と、前記センサ本体１１０とを組み合わせて使用することができる。

この実施の形態では、ボタン電池を収納する電池装置２５０と、充電池を収納する充電池装置３００と、太陽電池を備えた太陽電池装置３５０とが用意されている。センサ本体１１０と前記電池装置２５０とを組み合わせた電池対応センサ１０１は、センサ端末１００を小型化できるので、設置スペースが小さい場所や繰り返し使用ができない用途に適している。また、センサ本体１１０と前記充電池装置３００とを組み合わせた充電池対応センサ１０２は、繰り返し充電ができる用途に適している。更に、センサ本体１１０と前記太陽電池装置３５０とを組み合わせた太陽電池対応センサ１０３は、太陽光が当たる設置場所での用途に適している。

更に、この実施の形態の特徴の１つは、前記センサ本体１１０の前記積層方向Ｐの他方Ｐ２に前記電源装置２００との取り付けを可能にするセンサ側連結部１１３を設け、このセンサ側連結部１１３に電池ホルダ１１４を備えた点にある。一方、電源装置２００には、前記センサ本体１１０との連結を可能にする電源側連結部２０１を備え、この電源側連結部２０１に前記電池ホルダ１１４を収納する電源収納空間２１を備えるようにしている。これにより、前記センサ本体１１０は、最低限の電源装置として前記電池ホルダ１１４を備えているので、この電池ホルダ１１４にボタン電池を取り付ければ、動作可能とすることができる。つまり、この実施の形態では、センサ本体１１０を、それ自身で動作可能な装置として標準的に使用できるので、多様な電源装置２００や増設センサ基板１４との組み合わせが容易なため、汎用性が図られて、低コストで製造することができる。

以下、図２から図１９を参照して、この実施の形態に係るセンサノード１０を詳細に説明する。
先ず、図２から図９を参照して、この実施の形態に係るセンサノード１０の具体的な構成を説明する。図２は積層されるセンサノードの外観斜視図である。図３は積層されるセンサノードの側面図である。図４は積層されるセンサノードの上面図である。図５はメイン基板の一方の基板面に配置される第１の信号処理回路の回路図である。図６はメイン基板の他方の基板面に配置される第２の信号処理回路の回路図である。図７はメイン基板の断面図である。図８は電源基板の回路配置面の外観図である。図９は電源基板の電源配置面の外観図で、(ａ)図が断面図、（ｂ）図が底面図である。

図２から図４において、この実施の形態では、各基板を成形のしやすい四角形状を基本としている。そして、最も大きな面積を備える電源基板１３を基本に、その上部に前記メイン基板１２、このメイン基板１２の上部に選択的に取り付けられる増設センサ基板１４を配置している。前記メイン基板１２及び増設センサ基板１４は、前記電源基板１３に取り付けられるメイン基板用接続部１５と、増設センサ基板用接続部１６を介して接続される。そして、この２つの接続部１５、１６により、前記３つの積層構造における上下の位置関係が特定され、各基板に取り付けられる回路素子の配置スペースが確保される。

この２つの接続部１５、１６は、四角形状の電源基板１３の対向する辺側にそれぞれ設けられている。したがって、この電源基板１３に取り付けられるメイン基板１２と増設センサ基板１４は、図３に示すように、前記接続部１５、１６を介して両側からそれぞれ片持ちで支持される。このため、バランスのよい基板配置とすることができるとともに、基板の上面おける回路素子の配置スペースを確保することができる。

前記したように、この実施の形態では、電源基板１３の積層方向Ｐの一方Ｐ１側となる部品面１３ａに電源回路素子が配置され、この電源回路素子を備えた部品面１３ａと対向する電源取付面１３ｂにボタン電池２５１を取り付けるための図示しないホルダーや端子が設けられる。この詳細については図９で説明する。
また、前記メイン基板１２は、前記電源基板１３側の基板面をデジタル面１２ｂとして、第２の信号処理回路を備え、このデジタル面１２ｂと対向する基板面をＲＦ面１２ａとしてＲＦ回路素子を配置する第１の信号処理回路としている。この回路構成の詳細については図５から図７で説明する。

更にまた、前記増設センサ基板１４は、前記メイン基板１２と対向する開放された基板面１２ａにセンサの感知素子を備えるようにする。したがって、このセンサノード１０の基板配置において常に露出する位置にセンサの感知素子を配置することができるので、センサの感度を向上させることができる。なお、この増設センサ基板１４は、センサの種類により複数用意される。そして、これら多様な増設センサ基板１４は、増設センサ基板用接続部１６とその位置が固定されて設けられているので、この増設センサ基板１４を用途に応じて取り替えることにより、他の基板を変更することなく汎用性を図ることができるから低価格を実現することができる。

また、図４に示すように、この実施の形態では、ベースとなる電源基板１３の投影面積内に、この電源基板１３に積層される基板（メイン基板１２、一点破線で図示した増設センサ基板１４）を配置しているので、小型化を実現している。
次に、図５、図６、図７を参照して、メイン基板１０の回路構成を更に説明する。図５は、メイン基板１０のＲＦ面へ実装した様子を示し、図６はメイン基板１０のデジタル面へ実装した様子を示す。

図５に示されるように、メイン基板１０のＲＦ面１２ａには、高周波信号処理チップＣＨＩＰ１（以下、「ＲＦチップ」と称する）、第１の水晶振動子Ｘ１、高周波スイッチＲＦＳＷ、高周波低雑音増幅器ＬＮＡ、マッチング回路ＭＡ、デジタル面に実装された回路とのインタフェースＩＦ１、表示装置ＤＩＳＰ、および、コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４が実装されている。

また、図６に示されるように、デジタル面１２ｂには、プロセッサチップＣＨＩＰ２、コネクタＣＮ１、第１および第２の電源遮断スイッチ（ＰＳ１、ＰＳ２）、内部センサとしての温度センサＴＳ１、第２および第３の水晶振動子（Ｘ２、Ｘ３）、及びＲＦ面上に設けられたスイッチＲＦＳＷおよび増幅器ＬＮＡをインタフェースＩＦ１経由で制御するＲＦＳＷ／ＬＮＡ制御回路ＬＳＣから構成される。コネクタＣＮ１には外部センサが接続される。なお、水晶振動子Ｘ１〜Ｘ３に代えてセラミック振動子を用いることもできる。

ＲＦチップＣＨＩＰ１とプロセッサチップＣＨＩＰ２とはインタフェースＩＦ１により相互に接続される。プロセッサチップＣＨＩＰ２は、内部センサから、またはコネクタＣＮ１経由で外部センサからセンサデータを収集し、センサデータをインタフェースＩＦ１経由でＲＦチップＣＨＩＰ１に引き渡す。ＲＦチップＣＨＩＰ１はセンサデータを無線信号に変換して、このセンサノード１０の外部に設置される外部無線端末に送信する。また、逆に外部無線端末からの無線信号を受信する。外部無線端末からは、典型的には、センサデータの送信要求や、無線通信の周波数や伝送レート等の動作パラメータが送信され、このセンサノード１０で受信されたデータは、インタフェースＩＦ１経由でプロセッサチップＣＨＩＰ２に引き渡され、次回からの無線通信時の設定等に使用される。

図７に示すのは、このメイン基板１２の断面図である。この図に示されるように、このメイン基板１２の内部には、グランドプレーンＧＰ１および電源プレーンＶＰ１が設置されている。これら２つのプレーンは、このメイン基板１２の表裏（ＲＦ面１２ａとデジタル面１２ｂ）のシールドとして利用され、ＲＦ面１２に実装される高周波回路に伝達されるプロセッサチップＣＨＩＰ２等から発生されるノイズを低減して実効的な受信感度を向上させる。グランドプレーンＧＰ１は、グランド電位（基準電位）ＧＮＤに接続されたビア（例えばビアＶ２０）に接続され、グランド電位ＧＮＤが与えられている。また、電源プレーンＶＰ１は、電源ラインＶＤＤに接続されたビア（例えばビアＶ１０）に接続され、電源電位ＶＤＤが与えられている。

次に、図６を参照しながら、このメイン基板１０のデジタル面１２ｂに実装されたプロセッサチップＣＨＩＰ２について説明する。プロセッサチップＣＨＩＰ２は、メモリ回路ＭＥＭ、プロセッサ回路ＣＰＵ、データ入出力回路ＳＩＯ、Ａ／Ｄ変換回路ＡＤＣ、タイミング生成回路ＴＩＭ、プログラマブル入出力回路ＰＩＯを含む。これらの回路ブロックは、内部バスＢＵ１により相互に結合され、データのやり取りや制御がなされる。

メモリ回路ＭＥＭは低消費電力なＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）やフラッシュメモリ等の不揮発メモリで構成される。メモリ回路ＭＥＭ上に、この実施の形態に特有な制御方式を実現するためのソフトウェアが搭載される。プロセッサ回路ＣＰＵは搭載されたソフトウェアに従ってプロセッサチップＣＨＩＰ２内の他の回路ブロックを制御して、所望の動作を実現する。
データ入出力回路ＳＩＯはシリアルデータの入出力回路であり、センサデータをＲＦチップＣＨＩＰ１に送るために使用される。また、プログラマブル入出力回路ＰＩＯはパラレルデータの入出力回路であり、主にＲＦチップＣＨＩＰ１の送信／受信等の動作モードの制御に必要な制御データの入出力のために使用される。

コネクタＣＮ１には外部センサが接続されるが、外部センサはアナログデータを出力するものであっても、デジタルデータを出力するものであってもよい。アナログタイプのセンサのセンサデータＡＰはＡＤ変換回路ＡＤＣによりデジタルデータに変換される。例えば、このセンサノード１０にはアナログタイプの温度センサＴＳ１がメイン基板１２上に内蔵されており、センサＴＳ１からの温度データＡＴはＡＤ変換回路ＡＤＣにてデジタル量に変換され、必要に応じてメモリＭＥＭ上に格納される。一方、デジタルタイプのセンサデータＤＰはプログラマブル入出力回路ＰＩＯを介してプロセッサチップＣＨＩＰ２に入力され、必要に応じてメモリＭＥＭ上に格納される。

また、プロセッサチップＣＨＩＰ２はＲＦＳＷ／ＬＮＡ制御回路ＬＳＣを制御し、増幅器ＬＮＡの電源のオン／オフや高周波スイッチＲＦＳＷの送受信切り替えを実行する。さらに、プロセッサチップＣＨＩＰ２は電源遮断スイッチＰＳ１，ＰＳ２を制御して、温度センサＴＳ１や外部センサの電源のオン／オフを制御する。また、タイミング生成回路ＴＩＭは、水晶振動子Ｘ２またはＸ３の発振周波数から、動作に必要なタイミング、例えば、クロック信号や後述する間欠動作において使用されるタイマ信号が生成される。
なお、プロセッサチップＣＨＩＰ２は、低消費電力動作のため２つの水晶振動子を使い分けている。水晶振動子Ｘ２はメインクロック用で、例えば、数ＭＨｚ以上のものである。メインクロック使用時の消費電流は、典型的には数ｍＡとなる。

一方、水晶振動子Ｘ３は、サブクロックおよびタイマ信号の生成用で、例えば腕時計用に使用される３２ＫＨｚの超低消費電力のタイプのもので構成される。プロセッサチップＣＨＩＰ２は、低消費電力モードにおいてメインクロックＸ２を停止させ、サブクロックＸ３によりプロセッサチップを駆動することにより、消費電流を１０μＡ以下に削減可能である。さらに、上記回路ブロックのうちＡＤ変換回路ＡＤＣ、データ入出力回路ＳＩＯ、プログラマブル入出力回路ＰＩＯ、メモリＭＥＭは、プロセッサ回路ＣＰＵからの制御によりクロック供給を止めることにより、待機時の消費電流を低く抑え、数μＡ以下の待機電流を実現することができる。

次に、図５を参照しながら、メイン基板１０のＲＦ面１２ａに実装されたＲＦチップＣＨＩＰ１について説明する。ＲＦチップＣＨＩＰ１は、高周波変復調回路ＲＦ、発振回路ＯＳＣ及び制御回路ＣＯＮから構成される。プロセッサチップＣＨＩＰ２から送られて来たセンサデータＤＳは高周波変復調回路ＲＦにおいて所定の周波数帯（〜３１５ＭＨｚ）の高周波無線信号ＲＦＯに変換され、外部無線端末へと送信される。また、外部無線端末からの高周波無線信号は、アンテナＡＮＴ１にて受信され、高周波変復調回路ＲＦにて復調される。復調された信号ＣＳはインタフェースＩＦ１経由でプロセッサチップＣＨＩＰ２に引き渡される。なお、このセンサノード１０では受信強度をモニタしており、受信強度を示す信号ＡＳも高周波変復調回路ＲＦのＲＳＳＩ端子からインタフェースＩＦ１経由でプロセッサチップＣＨＩＰ２に引き渡されている。

また、発振回路ＯＳＣは水晶振動子Ｘ１の発振周波数をベースに、ＲＦチップＣＨＩＰ１全体の動作に必要なクロック信号、及び目的の無線通信帯の高周波信号（搬送周波数信号）が生成される。
さらに、高周波変復調回路ＲＦと発振回路ＯＳＣとは、制御回路ＣＯＮにより、プロセッサチップＣＨＩＰ２の制御信号ＣＳに応じて制御される。具体的には、送信や受信等の動作モードの切り替えや、送受信信号の周波数帯の微調整、あるいは、送信電力等が制御される。さらに、プロセッサチップＣＨＩＰ２からの制御信号により発振回路ＯＳＣを停止させて、ＲＦチップＣＨＩＰ１全体を待機状態に移行させることも可能である。この場合、ＲＦチップＣＨＩＰ１の消費電流を典型的には１μＡ以下にまで削減可能である。

その他の構成要素について動作及び構成を説明すると以下の通りである。
高周波スイッチＲＦＳＷは、デジタル面上に設けられたＲＦＳＷ／ＬＮＡ制御回路ＬＳＣにより制御される。アンテナＡＮＴ１とＲＦチップＣＨＩＰ１との間の結線を切り替えて所望の送受信動作を実現する。具体的には、送信時には高周波スイッチＲＦＳＷのＲＩ端子とＲＯ２端子間を導通させる。また、受信時にはＲＩ端子とＲＯ１端子を導通させる。

増幅器ＬＮＡはＲＦチップＣＨＩＰ１の外付けとして、アンテナＡＮＴ１で受信された非常に微弱な高周波無線信号を、ＲＦチップＣＨＩＰ１で復調可能なレベルにまで増幅する。ここで、増幅器ＬＮＡを外付けとしたのは、ＲＦチップＣＨＩＰ１と違うプロセスで形成された素子を用いるためである。低コスト化及び低消費電力動作のため、ＲＦチップＣＨＩＰ１はＣＭＯＳ回路で構成することが望ましい。しかし、その一方でＣＭＯＳ回路にはゲート雑音が大きいといった問題があり、微弱な高周波無線信号を増幅するのは不得手である。そこで、増幅器ＬＮＡとしてはＣＭＯＳコンパチブルでないプロセスで形成された回路を用い、外付け回路としている。増幅器ＬＮＡはその増幅能力を考慮し、例えばＧａＡｓといった化合物半導体、ＳｉＧｅ、あるいはバイポーラ回路で構成することが望ましい。

アンテナＡＮＴ１にて受信された高周波無線信号は、増幅器ＬＮＡの入力端子ＬＩに入力され、所定の増幅率で増幅された後に出力端子ＬＯ経由で出力される。増幅器ＬＮＡの増幅率は、３１５ＭＨｚ帯で１０ｍ程度の通信距離で安定的に通信したい場合には、１０〜２０ｄＢ程度が好ましい。また、増幅器は一般に消費電流が大きいため、イネーブル端子ＬＥを制御することにより動作状態と待機状態とを切り替えるようにし、待機時の消費電流を典型的には１０μＡ程度まで削減可能となっている。しかし、このセンサノード１０において１０μＡもの電流を常時消費すると電池寿命に深刻な影響を与えるため、本実施例においてはプロセッサチップＣＨＩＰ２からの制御によって増幅器ＬＮＡへの電源供給を遮断するように構成し、このセンサノード１０の低消費電力化を図っている。

マッチング回路ＭＡは、ＲＦチップＣＨＩＰ１の入出力インピーダンスと、高周波スイッチＲＦＳＷおよび増幅器ＬＮＡの入出力インピーダンスをマッチングさせ、高周波無線信号がこれらの素子の間でロスなく伝達できるようにするための回路である。マッチング回路ＭＡは、インダクタ、コンデンサ、抵抗、あるいは、フィルタ等の受動部品で構成される。
次に、図８と図９を参照して、電源基板１３を更に詳細に説明する。図８において、この実施の形態の電源基板１３は、前記部品面１３ａの対向する辺の一方の辺側に２０ピンの前記メイン基板用接続部１５を配置し、他方の辺側に前記増設センサ基板用接続部１６となる８ピンセンサポートを設けている。そして、この２つの接続部１５，１６の間に設けられる開放された２辺の空間を利用して、一方の辺側に電源選択ＳＷ３１と、外部電池端子３２を備え、他方の辺側にリセットＳＷ３３を設け、中央には、２．８Ｖレギュレータ３４やパワーオンリセット３５、「２ＳＪ２０３」３６などの電源回路素子を配置している。したがって、外部からの操作や接続が容易である。

図９において、この実施の形態では、電源基板１３を一辺の長さが２５ｍｍの正方形の大きさを備え、この電源基板１３の投影面積に収まるボタン電池２５１を採用している。このボタン電池２５１は、電源取付面１３ｂに取り付けられる電池ホルダ１１４を介してこの電源基板１３に着脱可能に取り付けられる。前記電池ホルダ１１４は、電源取付面１３ｂの中央に取り付けられる電池端子１１４ａと、ボタン電池２５１の両側を保持する保持部材１１４ｂとから構成される。前記保持部材１１４ｂは、この保持部材１１４ｂで保持されるボタン電池２５１を前記電池端子１１４ａ側に押し付ける電源端子１１４ｃを備えている。そして、この２つの電源端子１１４ａ、１１４ｃは正方形の対角線に沿って延存して形成されることで、配線の自由度を確保している。また、この実施の形態では、前記２つの電源端子１１４ａ、１１４ｃ間に２個の電池を直列で収納可能にしている。

さて、この実施の形態では、前記電池ホルダ１１４を備えた電源基板１３とメイン基板１２を固定ユニット１１として使用する。そして、他の電源から電源供給を受ける場合は、その配線を前記外部電池端子３２に接続するとともに、接続した電源に対応するように前記電源選択ＳＷ３１を切り替えるようにする。

このため、前記固定ユニット１１を標準仕様として大量生産することができるので、製造コストを低くおさえることができる。そして、電池以外の電源を使用する場合は、前記電源選択ＳＷ３１と外部電池端子３２を利用して、簡単に切り替えられるので多様な電源から電源供給を受けることができる。特に、多様な電源に対応して電源基板を製造すると、製造ラインを複数持つ必要があるが、この実施の形態では、この課題が解決される。しかも、この実施の形態では、この固定ユニット１１を覆うセンサ筐体１１１も含めて、センサ本体１１０として、１つの固定されたシステムとすることで、コストを更に大幅に削減することができる。これを図１０で説明する。

図１０は、電池対応センサ１０１の断面図である。図１０において、この実施の形態では、前記電源基板１３とメイン基板１２を含めた２つの積層する固定ユニット１１をセンサ筐体１１１内に収めている。このセンサ筐体１１１は、電源基板１３に取り付けられる電池ホルダ１１４を、このセンサ筐体１１１の外に露出するような開口部１１５を備え、この開口部１１５を介して、電源装置２００と連結される。

したがって、この実施の形態では、用途に応じて多様に選択可能な電源をセンサ本体１１０と分離する電源装置２００内に収めるようにしたので、センサ本体１１０を標準仕様として固定されるシステムとすることができる。しかも、このシステムでは、前記電池ホルダ１１４を露出する開口部１１５を介して前記電源装置２００と連結するので、この連結部の空間を削減して小型化できる。

また、前記センサ筐体１１１の上部、即ち、前記開口部１１５と対向するメイン基板１２側には前記増設センサ基板１４を収納するためのセンサ収納空間２０が形成される。このセンサ収納空間２０は基板中央が最も高さの有るドーム形状に形成される。そして、このセンサ収納空間２０は少なくとも１枚の増設センサ基板１４を収納可能な大きさを備えて形成される。したがって、この実施の形態では、増設センサ基板１４をメイン基板１２に取り付けなくとも、このセンサ筐体１１１に取り付けられて使用される。例えば、この実施の形態では、前記メイン基板１２に温度センサを備えているので、前記増設センサ基板１４を備えなくとも、このセンサ端末１００を温度センサとして使用することができる。

一方、この実施の形態では、多様な用途に適して製造される増設センサ基板１４を電源基板１３（メイン基板１２でもよい）に取り付けて、このセンサ筐体１１１に収めることができるので、センサの種類ごとにセンサ筐体１１１を変更する必要がない。
また、この実施の形態では、前記ドーム状のセンサ筐体１１１にセンサ窓１１２を備えている。このセンサ窓１１２には透光性素材で密閉しているので、前記増設センサ基板１４に光学センサを設けても、外界から内部基板を保護しつつ、前記光学センサの感度を維持することができる。したがって、このセンサ端末１００を屋外に設置することが可能である。

更に、この実施の形態ではこのセンサ窓１１２にレンズを備えることができる。例えば、凸レンズを備えることで、前記光学センサに集光させたり、あるいは、凹レンズを備えて前記増設空間内に光を拡散させたりすることができる。また、前記増設センサ基板１４に光や電波の発信部を備えて、前記レンズを介して、効率よく発信させることができる。加えて、前記レンズに変えて光学フイルタを備えてもよい。

次に、図１０から図１６を参照して、センサ端末１００や電源装置２００の外観構造を更に説明する。
先ず、図１０から図１２を参照して、電池対応センサ１０１の外観構造を説明する。図１０は電池対応センサの縦断面図である。図１１は電池対応センサ１０１の部品展開図であり、（ａ）図は電池対応センサの部品展開図、（ｂ）図は取付アダプタの接続を示す外観図である。図１２は電池対応センサの外観図で、（ａ）図は平面図、（ｂ）図は底面図、（ｃ）図は正面図、（ｄ）図は右側面図、（ｅ）図は背面図、（ｆ）図は左側面図である。

先ず、図１０、図１１において、センサ本体１１０を説明する。この実施の形態では、このセンサ端末１００を防滴構造とすることで、野外での設置性を向上させている。即ち、この実施の形態では、前記センサ筐体１１１と、電源装置２００とで密閉された空間を形成している。この構造を実現するために、前記センサ筐体１１１は、センサ筐体１１１の周囲を構成する中間筐体１１６と、この中間筐体１１６の上部、即ちセンサ収納空間２０を覆うドーム状の上部筐体１１７とから構成している。

そして、この上部筐体１１７は、その平面積が前記中間筐体１１６の平面積より大きく形成している。即ち、この実施の形態では、前記中間筐体１１６の断面積より大きい上部筐体１１７で中間筐体１１６の上部を覆う構造とすることで、中間筐体１１６を、その上部を覆う上部筐体１１７で隠す構造としている。そして、前記上部筐体１１７をドーム状とすることで、中間筐体１１６の上部を傘で覆うような、あるいは、「茸」にも似た中間筐体１１６の上部が膨らんだ外観形状としている。このため、例えば、この上部筐体１１７が上面となる姿勢でセンサ１１０を野外に設置した場合、雨が降っても、水滴はドームの曲面に沿って落下するので、中間筐体１１６に水滴があたるのを軽減できる。

また、この実施の形態では、センサ本体１１０の側面形状において、前記ドーム状の曲面と、前記中間筐体１１６の垂直面とを水平面で結び、この水平面にドーム状の上部筐体１１７と中間筐体１１６との接合部１１８を設けている。即ち、前記ドーム状の上部筐体１１７の投影面積内に前記接合部１１８を形成することで、この接合部１１８を上部筐体１１７で隠して水滴などの侵入を軽減できる。

また、図１１に示すように、前記上部筐体１１７は、センサ窓用の開口部１１９を備えた上部筐体ベース１２０と、前記センサ窓用の開口部１１９を覆う窓カバー１２１とから構成する。前記開口部１１９は、ドーム状の上部筐体１１７の凸曲面を切り欠くように凹状に形成される。具体的には、この開口部１１９を、開口穴１１９ａと、この開口穴１１９ａの周囲に形成されるリング状の取付面１１９ｂと、この取付面１１９ｂと前記ドーム状の曲面とを連続させるすり鉢状の傾斜面１１９ｃで形成される。
一方、窓カバー１２１は凸状のドーム面１２１ａと、その周囲に形成されるリング状の取付面１２１ｂで構成される。この実施の形態は、前記ドーム面をレンズとしている。

そして、前記上部筐体ベース１２０の取付面１１９ｂに窓カバー１２１の取付面１２１ｂを外側から接着することで、窓カバー１２１と上部筐体ベース１２０を一体不可分として、この接着部からの水漏れを軽減している。更に、この実施の形態では、前記窓カバー１２１の取付部１２１ｂに塗装や印刷を施すことにより、前記接着面を隠蔽するとともに、このリング状の塗装あるいは印刷面をアクセントとする意匠性に優れた外観とすることができる。

加えて、この実施の形態では、前記窓カバー１２１をドーム状の中心から外れた変心位置に設けている。これにより、このセンサ端末１００を縦姿勢（積層方向Ｐを上下方向）で野外に設置しても、凹状の窓カバー１２１が傾いて形成されるので、この凹状の窓カバー１２１に水滴が溜まるのを防ぐことができる。また、窓カバー１２１が傾いて設置されているので、窓の受光の方向性を出すことができる。

次に、図１０から図１６を参照して電源装置２００の外観構造やセンサ本体１１０との連結を説明する。
図１０、図１１において、この実施の形態では、前記センサ筐体１１１の中間筐体１１６の断面形状を、電源基板１３にあわせて、四角形状としている。そして、この四角形状の中間筐体１１６の下端部をそのまま前記開口部１１９として、前記電源装置２００との連結部としている。図１０から図１２は、ボタン電池２５１を収納する電池筐体２５２とセンサ本体１１０とを組みあわせた電池対応センサ１０１の断面図または外観図を示している。

前記電池筐体２５２は，前記センサ本体１１０にあわせて、その断面形状を四角形状とする上部が開口した箱型の外観を備えている。この電池筐体２５２の上部開口部２５３の周囲は、その下部の周囲より段差を持って薄肉で形成される電池筐体２５２の連結部２５４が形成される。

一方、前記センサ筐体１１１の開口部１１９は、その内面が、その上部の内面より段差を持って薄肉で形成される連結部１２２が形成される。そして、この内面が段差を持って形成されるセンサ筐体１１１の連結部１２２に外面が段差を持って形成される電池筐体２５２の連結部２５４を入り込ませることで、この電池筐体２５２とセンサ筐体１１１を、その外観が段差を生じることなく連結することができる。この２つの連結部１２２、２５４の接触部には、図示しない連結状態を維持させるロック凹部と、ロック凸部を備えることで、２つの連結状態を堅固に固定することができる。例えば、対向する接触面の中央に前記ロック凹部と、ロック凸部を設けることで、樹脂の弾性（たわみ）を介して２つの筐体を連結したり、分離したりすることが可能である。

この構造によれば、電池対応センサ１０１を積層方向Ｐを上下方向とする縦姿勢で野外に設置しても、センサ筐体１１０と電池筐体２５２の連結部から水滴が侵入することを軽減できる。また、必要により、この連結部にパッキンを取り付ければ更に強固な防滴構造とすることができる。

また、前記連結部には、前記固定ユニット１１と外部の端末あるいは外部アンテナ、外部センサ、外部電源等と配線するための、配線穴１２３が形成される。この実施の形態によれば、配線穴１２３は、前記２つの筐体１１１、２５２の同位置にスリット状の開口部を形成し、これを嵌合することで簡単に形成することができる。なお、この開口穴１２３には図示しないゴムパッキンを介して配線を行うことで防滴構造とすることができる。
上述したように、この実施の形態では、固定ユニット１１と外部の端末あるいは外部アンテナ、外部センサ、外部電源等を配線穴１２３を介して配線しているが、これに限るものではない。例えば、配線穴１２３から露出するようにコネクタ１２４を設け、このコネクタ１２４を介して固定ユニット１１と外部の端末あるいは外部アンテナ、外部センサ、外部電源等を配線（接続）するようにしても良い。以下、このコネクタ１２４を介して外部アンテナを接続した場合について説明する。

コネクタ１２４には、用途や電波状況、通信方式に応じてロッドアンテナやホイップアンテナ、ヘリカルアンテナ、ワイヤアンテナ等の各種アンテナを選択して接続できるようになっている。そして、この実施の形態では、外部アンテナが接続された状態で、センサ端末１００の設置方向と電波状況に応じてアンテナの伸長方向を設定、あるいは変更ができるようになっている。例えば、ロッドアンテナやホイップアンテナ、ヘリカルアンテナ等の直立可能なアンテナを接続した場合には、コネクタが上方となるようにセンサ端末１００を設置することで、アンテナが上方へ向き、電波感度を向上させることが可能となる。

また、ワイヤアンテナを接続した場合には、コネクタが下部となるようにセンサ端末１００を設置し、ワイヤが下方に伸びるようにすることで、電波感度を向上させることが可能となる。
さらに、この実施の形態では、例えば、センサ端末１００を設置面に対して水平に設置した場合、コネクタ１２４（配線穴１２３）が水平方向に位置することになるが、この場合、接続されたアンテナを直立させることにより、電波感度を向上させることが可能となる。

上記のように、この実施の形態では、コネクタ１２４を介して外部アンテナを配線できるようにしているが、これに限るものではない。例えば、チップアンテナやパタンアンテナ等の小型アンテナや、渦巻き状に巻かれたワイヤアンテナ等をセンサ本体１１０（センサ収納空間２０）内に収納するように配置しても良い。これにより、アンテナが外部に露出しないので、センサ端末全体のサイズを小さくすることができる。加えて、センサ端末１００を野外に設置した際の防滴効果をより向上させることができ、しかもアンテナの劣化を軽減することができる。

電池筐体２５２は、前記電池ホルダ１１４を収納する内容積を備える箱型の形状とし、その底面にフラットな外部取付面２５５を形成している。この外部取付面２５５には、外部取付手段２５６として、例えば、一対のネジ穴を設けている。したがって、このネジ穴を介して、設置すべき部材にねじを介して取り付けることができる。

また、この実施の形態では、取付用外部アダプタ２５７として、吸盤が用意されている。好適なものとしては、吸盤の直径が前記センサ筐体１１１の投影面内に収まる大きさとすることで、センサ筐体１１１の大きさを目安にこの吸盤を介して設置することができるので、設置性を向上することができる。この吸盤は、取付台座２５７ａと吸盤部２５７ｂとで構成され、前記取付台座２５７ａを介して前記電池筐体２５２に取り付けることができる。

次に、図１３と、図１４を参照して、充電池装置３００を説明する。図１３は、充電池装置の外観図であり、（ａ）図は充電池装置の斜視図、（ｂ）図は充電池装置の部品展開図である。図１４は充電池対応センサの外観図で、（ａ）図は平面図、（ｂ）図は底面図、（ｃ）図は正面図、（ｄ）図は右側面図、（ｅ）図は左側面図、（ｆ）図は背面図である。

図において、この充電池装置３００は、偏平な充電筐体３０１の一方にセンサ本体１１０との連結部３０２、他方に充電池３０３を内蔵する充電収納部３０４を備えた構造としている。一般に、充電池３０３は、ボタン電池などに比べると、大きな容積を備え、重量もまた大きくなる。このため、前記センサ本体１１０の積層方向Ｐに充電池３０３を連続させると積層方向の全長が長くなる。
そこで、この実施の形態では、前記積層方向Ｐのセンサ本体１１０と充電池３０３とを並べて配置し、これを薄型の充電筐体３０１で連続させた構成としている。

即ち、この実施の形態では、偏平な充電筐体３０１の長手方向の一方に立上部３０５で覆われた開口部３０６を形成し、他方を充電池収納隆起部３０７としている。前記立上部３０５は、前記電池筐体２５２の上端部に形成される連結部２５４と同様な構造と外形を備えた連結部３０２が形成される。このため、前記センサ本体１１０の連結部１２２をこの立上部３０５に形成される連結部３０２を介して取り付けることができる。なお、前記立上部３０５は、前記開口部３０６内に前記電池ホルダ１１４を収納可能な高さに設定されている。

ここで、前記連結部３０２が形成される充電筐体３０１の一方は、前記センサ本体１１０のドーム状の上部筐体１１７の投影面積内に収まるように形成される。このため、センサ本体１１０を積層方向Ｐを上下方向とする姿勢でこの充電筐体３０１に取り付けて野外に設置した場合、前記連結部３０２が前記ドーム状の上部筐体１１７で隠蔽されるので、ドーム面に沿って流れる水滴が前記連結部３０２から内部に侵入することを軽減することができる。

一方、前記充電池収納隆起部３０７は、その内部に充電池収納部３０４が形成される。そして、この充電池収納隆起部３０７の全高は前記センサ本体１１０を取り付けた状態の全高（厚さ）と同等または低く形成される。更に、この充電筐体３０１の底面はほぼフラットな取付面３０８で形成され、更に、この取付面３０８に外部取付手段２５６となるネジが設けられる。

この実施の形態では、前記充電筐体３０１を、この薄型の充電筐体３０１の上部を覆う上部筐体３０９と、下部を覆う下部筐体３１０と、前記充電収納部３０４の下部を覆う開閉蓋３１１とから構成する。そして、前記開閉蓋を取り外し可能とすることで、充電池３０３のメンテナンスを可能とすることができる。なお、３１２は銘板である。
上述したように、この実施の形態では、電源として充電池を用いているが、充電池に変えて乾電池等の容量の大きな電池を用いるようにしても良い。これにより、電池寿命をより長くすることが可能となる。

前記連結部３０２には、前記センサ本体１１０に形成した配線穴１２３と嵌合する配線穴１２３が形成され、この配線穴１２３を介して前記固定ユニット１１と外部の端末あるいは外部アンテナ、外部センサ、外部電源等を接続することができるようになっている。なお、電池対応センサ１０１の実施形態と同様、配線穴１２３にコネクタ１２４を設け、このコネクタ１２４を介して接続するようにしてもよい。

次に、図１５と図１６を介して、太陽電池装置３５０を説明する。図１５は、太陽電池装置の外観図であり、（ａ）図は太陽電池装置の斜視図、（ｂ）図は太陽電池装置の部品展開図である。図１６は太陽電池対応センサの外観図で、（ａ）図は平面図、（ｂ）図は底面図、（ｃ）図は正面図、（ｄ）図は右側面図、（ｅ）図は左側面図、（ｆ）図は背面図である。

この太陽電池装置３５０は、偏平な太陽電池筐体３５１の長手方向の中央に太陽電池筐体３５２を設け、長手方向の一方にセンサ取付筐体３５３を設け、他方に取っ手筐体３５４を備えている。この実施の形態では、前記太陽電池筐体３５２を上面形状がほぼ四角形とする箱型の形状とし、この箱型の一辺側に上面形状が円形のセンサ取付筐体３５３を連続して形成し、前記一辺側と対向する他辺側にリング状の取っ手筐体３５４を連続して形成される。

前記太陽電池収納部３５２は、その上面に透明窓３５５が形成され、内部の太陽電池３５６の受光部が露出される。また、前記センサ取付筐体３５３の上面中央には、凹状のセンサ連結部３５７を形成している。このセンサ連結部３５７は、円形の外形の内部が内側に傾斜して形成され、その中央には立上部３５８で覆われた開口部３５９が形成される。この立上部３５８は、前記電池筐体２５２の上端部に形成される連結部２５４と同様な構造と外形を備えた連結部３６０が形成される。このため、前記センサ本体１１０の連結部１２２をこの立上部３５８に形成される連結部３６０を介して取り付けることができる。なお、前記立上部３５８は、前記開口部３５９内に前記電池ホルダ１１４を収納可能な高さに設定されている。

ここで、円形の外形を備える前記センサ連結部３５７は、前記センサ本体１１０のドーム状の上部筐体１１７の投影面積内に収まるように形成される。このため、センサ本体１１０を積層方向Ｐを上下方向とする姿勢でこの太陽電池筐体３５１に取り付けて野外に設置した場合、凹状のセンサ連結部３５７が前記ドーム状の上部筐体１１７で隠蔽されるので、ドーム面に沿って流れる水滴が前記センサ連結部３５７に侵入するのを軽減することができる。

この太陽電池筐体３５１は、その上部を覆う上部筐体３６１と、下部を覆う下部筐体３６２とから構成し、その内部は、内壁面３６３により、少なくとも前記電池ホルダ１１４を収納する収納部３６４と、前記太陽電池３５６を収納する基板収納部３６５とに分割される。前記内壁面３６３は、配線穴３６６が形成され、前記電源基板１３と太陽電池３５６との配線を行うことができる。

また、上部筐体３６１と下部筐体３６２の連結部３６７は、大きな丸みを持って外周に張り出した太陽電池筐体３５１の頂点部に形成される。そして、この下部筐体３６２の連結部３６７は前記上部筐体３６１の連結部３６７の内側に入り込むように形成している。このため、センサ本体１１０を取り付けたこの太陽電池装置３５０を野外に設置しても、太陽電池筐体３５１内への水滴の侵入が軽減される防滴構造とすることができる。また、前記連結部３６７には、配線穴１２３が形成され、この配線穴１２３を介して前記固定ユニット１１と外部の端末あるいは外部アンテナ、外部センサ、外部電源等を接続することができるようになっている。なお、電池対応センサ１０１の実施形態と同様、配線穴１２３にコネクタ１２４を設け、このコネクタ１２４を介して接続するようにしてもよい。

次に、図１７を参照して、ドーム型筐体４０１を備えた基地局４００の外観構造を説明する。図１７は、基地局の部品展開図である。この実施の形態では、前記基地局４００が野外に設置されることを前提としているため、その外観構造は防滴構造を備えて構成される。この実施の形態では、前記センサ本体１１０の外観に合わせて、筐体上部が筐体下部より外側に張り出した「茸」形状にも似た形状を備えている。その構造は、ドーム状の天板部４０２と、中間筐体４０３と、底板４０４と、小型情報端末装置４０５と、通信装置４０６と、電源装置４０７とから構成される。この実施の形態では、前記中間筐体４０３を上方が広く、下方が狭い筒状の形態とし、その開いた上方部分を前記天板部４０２で覆い、下部を前記底板４０４で覆うことで、下部より上方が周囲に張り出した特徴あるドーム型筐体４０１を形成している。

これにより、前記ドーム状の天板部４０２の投影面積内に、その下部を覆うことができるので、雨などの水滴がドーム型筐体４０１内に侵入することを軽減することができる。しかも、前記底板４０４から前記通信装置４０４から引き出されるアンテナや広域ネットワーク網５００に接続するコードを引き出すことができる。なお、前記天板部４０２は着脱可能に取り付けられるので内部装置のメンテナンスが可能である。また、アンテナはドーム内に設けるようにしてもよい。

図１８は、太陽電池対応センサを構成する太陽電池装置の他の実施の形態を示す外観図であり、(ａ)図は前方斜視図、（ｂ）図は後方斜視図、（ｃ）図は側面図である。この実施の形態は、センサ本体１１０を多様な電源装置２００と組み合わせることができる。図１８は、設置型の太陽電池対応センサ１０３ａを示したものである。この実施の形態に係る太陽電池筐体３７０は、屈折した薄型の筐体本体３７１と、この筐体本体３７１を支持する脚部３７２とから構成される。前記筐体本体３７１は、側面からみて下部１／３の位置で「く字」状に屈折しており、上部の広い面３７３に太陽電池３５６が取り付けられ、下部の狭い面３７４に積層方向Ｐが横姿勢の前記センサ本体１１０が取り付けられる。

この実施の形態では、前記脚部３７２と、ほぼ垂直姿勢の前記狭い面３７４を前記センサ本体１１０の取付部３７５で連結している。この取付部３７５は前記電池ホルダ１１４を収納可能である。そして、センサ本体１１０は、センサ窓１１２を上方に向けるように取り付けられる。
この構造によれば、前記センサ窓１１２及び太陽電池３５６が斜め上方に向けて設置されるので、太陽光やセンサ信号などを受けやすくすることができる。

また、図１９は、このセンサの多様な使用状態の一部を示したものである。（ａ）図は、図１１の（ｂ）図で説明した取付用外部アダプタ２５７を取り付けた電池対応センサ１０１の使用状態を示している。この使用方法によれば、前記取付用外部アダプタ２５７である吸盤を介して壁面などに簡単に取り付けることができる。例えば、空調機が取り付けられる部屋の温度分布を計る場合、任意の壁面に、温度センサを備えた電池対応センサ１０１を簡単に取り付けることができる。

また、（ｂ）図は、ボルト３８０のトップ面に電池対応センサ１０１を取り付けたものである。このボルト３８０の先端には歪みセンサ３８１が取り付けてあり、この歪みセンサ３８１の接続線は電池対応センサ１０１に取り付けられる図示しない歪みセンサ基板に接続される。このボルト３８０、例えば、建物や橋の所定の連結部に取り付けることで、建物や橋の歪みを検知することができる。

また、（ｃ）図は、図１５で説明した太陽電池対応センサ１０３の使用状態を示すものである。この太陽電池対応センサ１０３によれば、前記取っ手筐体３５４を介して人間が保持することもできるし、壁面の取り付け具に簡単に引っ掛けて設置させることができる。

また、（ｄ）図は、図１３で説明した充電池対応センサ１０２を、他の設置アダプタ３９０と組み合わせた事例を示している。この事例では、Ｌ型の設置台に前記外部取付手段２５６を介して取り付けたものである。このように、他の設置アダプタ３９０と組み合わせることで設置用途を多様にすることができる。

本発明により多様なセンサや電源に対応できる小型のセンサ端末が提供され、それにより種々の分野におけるセンサネットシステムの構築が可能になる。

センサネットのシステム構成図である。 積層されるセンサノードの外観斜視図である。 積層されるセンサノードの側面図である。 積層されるセンサノードの上面図である。 メイン基板の一方の基板面に配置される第１の信号処理回路の回路図である。 メイン基板の他方の基板面に配置される第２の信号処理回路の回路図である。 メイン基板の断面図である。 電源基板の回路配置面の外観図である。 電源基板の電源配置面の外観図である。 電池対応センサの断面図である。 電池対応センサ１０１の部品展開図である。 電池対応センサの外観図である。 充電池装置の外観図である。 充電池対応センサの外観図である。 太陽電池装置の外観図である。 太陽電池対応センサ１０３の外観図である。 基地局の部品展開図である。 太陽電池対応センサを構成する太陽電池装置の他の実施の形態を示す外観図である。 センサの多様な使用状態の一部を示した説明図である。

符号の説明

１…センサネット（システム）、１０…センサノード、１１…固定ユニット、１２…メイン基板、１３…電源基板、１４…増設センサ基板、１５…メイン基板用接続部、１６…増設センサ基板用接続部、２０…センサ収納空間、２１…電源収納空間、３１…電源選択ＳＷ、３２…外部電池端子、３３…リセットＳＷ、３４…２．８Ｖレギュレータ、３５…パワーオンリセット、３６…「２ＳＪ２０３」、１００…センサ、１０１…電池対応センサ、１０２…充電池対応センサ、１０３…太陽電池対応センサ、１１０…センサ本体、１１１…センサ筐体、１１２…センサ窓、１１３…センサ側連結部、１１４…電池ホルダ、１１５…開口部、１１６…中間筐体、１１７…上部筐体、１１８…接合部、１１９…開口部、１２０…上部筐体ベース、１２１…窓カバー、１２２…連結部、１２３…配線穴、１２４…コネクタ、２００…電源装置、２０１…電源側連結部、２５０…電池装置、２５１…ボタン電池、２５２…電池筐体、２５３…上部開口部、２５４…連結部、２５５…外部取付面、２５６…外部取付手段、２５７…取付用外部アダプタ、３００…充電池装置、３０１…充電筐体、３０２…連結部、３０３…充電池、３０４…充電収納部、３０５…立上部、３０６…開口部、３０７…充電池収納隆起部、３０８…取付面、３０９…上部筐体、３１０…下部筐体、３１１…開閉蓋、３５０…太陽電池装置、３５１…太陽電池筐体、３５２…太陽電池筐体、３５３…センサ取付筐体、３５４…取っ手筐体、３５５…透明窓、３５６…太陽電池、３５７…センサ連結部、３５８…立上部、３５９…開口部、３６０…連結部、３６１…上部筐体、３６２…下部筐体、３６３…内壁面、３６４…収納部、３６５…基板収納部、３６６…配線穴、３６７…連結部、３７０…太陽電池筐体、３８０…ボルト、４００…基地局、４０１…ドーム型筐体、４０２…天板部、４０３…中間筐体、４０４…底板、４０５…小型情報端末装置、４０６…通信装置、４０７…電源装置、４５０…中継器、５００…広域ネットワーク網、６００…管理サーバ、Ｐ…積層方向。

Claims (9)

1. センサ本体と、このセンサ本体に取替え可能に取り付けられる電源装置とから構成される電子装置であって、
   前記センサ本体を、積層する基板で構成した固定ユニットと、この積層する基板の積層方向の一方に増設可能に取り付けられるセンサ基板と、固定ユニットとセンサ基板とを収納するセンサ筐体とから構成し、
   前記電源装置を前記積層方向の他方に取替え可能に取り付けられる電源筐体と、この電源筐体に収納される電源部とから構成した
   ことを特徴とする電子装置。
2. 請求項１記載の電子装置において、
   前記固定ユニットを、無線通信回路とプロセッサ回路とを備えたメイン基板と、電源基板とから構成し、
   前記メイン基板は、一方の基板面にセンサ回路から入手したセンサデータを送信データに変換する第１の信号処理回路を備え、他の基板面に第１の信号処理回路からの送信信号を高周波信号に変換する第２の信号処理回路とを分離して配置した
   ことを特徴とする電子装置。
3. 請求項２記載の電子装置において、
   電源基板は、前記メイン基板と対向する一方の基板面に電源回路素子を配置し、他方の基板面を電源取付面とし、この電源取付面を前記電源装置に面して配置した
   ことを特徴とする電子装置。
4. 無線通信回路とプロセッサ回路とを備えたメイン基板と、このメイン基板の一方に積層配置される電源基板と、前記メイン基板の他方に積層配置されるセンサ基板と、前記３つの基板を覆うセンサ筐体とを備え、
   前記電源基板は、前記メイン基板に面した第１の基板面に電源回路を備え、第１の基板面と対向する第２の基板面に電池ホルダを備え、
   前記センサ筐体は、前記３つの基板を覆う第１の筐体と、前記電池ホルダを覆う第２の筐体とから構成される
   ことを特徴とする電子装置。
5. 請求項４記載の電子装置において、
   前記メイン基板は、一方の基板面にセンサ回路から入手したセンサデータを送信データに変換する第１の信号処理回路を備え、他の基板面に第１の信号処理回路からの送信信号を高周波信号に変換する第２の信号処理回路とを分離して配置した
   ことを特徴とする電子装置。
6. 請求項５記載の電子装置において、
   センサ基板は、メイン基板と対向する一方の面にセンサ素子を配置したことを特徴とする電子装置。
7. 無線通信回路とプロセッサ回路とを備えたメイン基板と、このメイン基板の一方に積層配置される電源基板と、前記２つの基板を覆うセンサ筐体とを備え、
   前記電源基板は、前記メイン基板に面した第１の基板面に電源回路を備え、第１の基板面と対向する第２の基板面に電池ホルダを備え、
   前記センサ筐体は、前記３つの基板を覆う第１の筐体と、前記電池ホルダを覆う第２の筐体とから構成され、
   前記第１の筐体は、前記メイン基板の他方にセンサ基板を収納するセンサ収納空間を備えている
   ことを特徴とする電子装置。
8. 請求項７記載の電子装置において、
   前記センサ収納空間はドーム状に形成され、このドーム面にセンサ窓を形成したことを特徴とする電子装置。
9. 無線通信回路とプロセッサ回路とを備えたメイン基板と、このメイン基板の一方に積層配置される電源基板と、前記２つの基板を覆うセンサ筐体とを備え、
   前記電源基板は、前記メイン基板に面した第１の基板面に電源回路を備え、第１の基板面と対向する第２の基板面に電池ホルダを備え、
   前記センサ筐体は、前記３つの基板を覆う第１の筐体と、前記電池ホルダを覆う第２の筐体とから構成され、
   前記第１の筐体は、前記メイン基板の他方にセンサ基板を収納するセンサ収納空間を備え、
   前記センサ収納空間はドーム状に形成され、このドーム面にセンサ窓を備え、
   前記第２の筐体に吸盤を設けた
   ことを特徴とする電子装置。

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