JP2006079134A

JP2006079134A - Ｒｆｉｄシステム

Info

Publication number: JP2006079134A
Application number: JP2004249893A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Miyake; 亮一三宅; Koyo Ozaki; 公洋尾崎; Kenji Tateishi; 賢二立石
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2004-08-09
Filing date: 2004-08-30
Publication date: 2006-03-23

Abstract

【課題】ＲＦＩＤシステムの防爆性能を大幅に高める。
【解決手段】アンテナ部２とコントローラ３との接続経路に遮断器５を設けるとともに、アンテナ部２を保護する防爆ケース８内に、センシングコイル４、平滑回路６、遮断器制御回路７を設ける。遮断器制御回路７は、平滑回路６により検出されたセンシングコイル４の誘起電圧を積分処理し、その信号レベルを所定のしきい値と比較する。さらに遮断器制御回路７は、前記信号レベルがしきい値を超えた場合には、遮断器５を作動させて、アンテナ部２の送信動作を停止させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、半導体メモリを内蔵するＲＦＩＤタグと非接触の交信を行って、前記半導体メモリに対する情報の読み出しや書き込みを行うＲＦＩＤシステム（Radio Frequency Identification Systemの略）に関する。特にこの発明は、爆発性雰囲気のある危険領域で使用されるＲＦＩＤシステムに関する。

化学工場、自動車の塗装ラインなどの引火性ガスが存在する環境でＲＦＩＤタグによる情報管理を行う場合、少なくともＲＦＩＤタグおよび交信用のアンテナ部が危険領域内に置かれることになる。従来は、万一アンテナ部が発火するようなことがあっても、周囲の爆発性雰囲気に引火することがないように、アンテナ部を強固な防爆ケース内に収容している。また、ＲＦＩＤタグについても、アンテナ部から送信される電磁エネルギーが所定の危険レベルを超えることがないように制御することにより、発火を防止するようにしている。

ＲＦＩＤタグに対する送信制御において、たとえば、アンテナ部が故障して送信を頻繁に繰り返したり、電源や上位機器などの故障により送信用コイルに通常よりも高い電圧が印加されるなどすると、ＲＦＩＤタグに送信される電磁エネルギーが異常に高められる可能性がある。一方、ＲＦＩＤタグは前記防爆ケースのような物理的な防爆手段で保護されていないから、アンテナ部から高いレベルの電磁エネルギーが送信されると、発火するおそれがある。

このように、従来のシステムにおける防爆性能は、ＲＦＩＤタグの発火を完全に防止するには至っていないという点において不十分である。この発明はこの問題に着目してなされたもので、どのような事態が生じても、ＲＦＩＤタグに送信される電磁エネルギーが危険レベルを超えないように制御することにより、ＲＦＩＤシステムの防爆性能を大幅に高めることを目的とする。

この発明にかかるＲＦＩＤシステムは、アンテナ部が防爆ケース内に収容されるとともに、前記アンテナ部からＲＦＩＤタグに送信される電磁エネルギーが所定の危険レベルを超えないように設計されたもので、前記アンテナ部により前記防爆ケース内に発生する電磁エネルギーの大きさを検出する検出手段と、前記アンテナ部の送信動作を停止させるための動作停止手段と、前記検出手段により検出された電磁エネルギーの大きさに基づき前記ＲＦＩＤタグに前記危険レベルを超えるエネルギーが送信される可能性があるか否かを判別し、送信される可能性があると判別したときに前記動作停止手段を作動させる制御手段とを具備する。

前記ＲＦＩＤタグは、アンテナ部からの送信波による誘導起電力を電源として、動作するものである。このＲＦＩＤタグに危険レベルに近い電磁エネルギーが送信されているかどうかを判別するには、本来であれば、アンテナ部に近い場所よりもＲＦＩＤタグに近い場所で電磁エネルギーの大きさを検出する方がよいと考えられる。しかしながら、この発明にかかるＲＦＩＤシステムは、爆発性雰囲気で使用されるものであるため、エネルギーの検出手段を防爆ケースの外に設ける訳にはいかない。アンテナ部からの送信エネルギーが急激に高くなった場合、危険状態を判別するより前に検出手段が発火する可能性があるからである。

そこでこの発明では、アンテナ部により防爆ケース内に発生する電磁エネルギーを検出し、そのエネルギーの大きさや変化に基づき、ＲＦＩＤタグに危険レベルを超えるエネルギーが送信される可能性があるか否かを判別する。この電磁エネルギーは、アンテナ部の送受信コイルに生じる磁束によって引き起こされるもので、検出用のコイル（センシングコイル）などにより電気信号として取り出すことができる。

この発明の好ましい態様では、検出手段は、防爆ケース内に設置されたセンシングコイルと、このセンシングコイルの誘起電圧または誘起電流の大きさを検出する回路とにより構成される。この場合のセンシングコイルは、送受信コイルに対向する位置など、防塵ケース内の送信波に感応しやすい場所に配備するのが望ましい。

上記の態様によれば、アンテナ部の回路構成を変更することなく、ＲＦＩＤタグへの電磁エネルギーの大きさを検出することができるから、既存のＲＦＩＤシステムを改良して使用することができる。また、センシングコイルに誘起される電圧や電流は、ＲＦＩＤタグ側のコイルに誘起されるものに近いと考えることができるから、ＲＦＩＤタグに危険レベルを超えるエネルギーが送信される可能性を精度良く判別することができる。なお、この態様では、少なくともセンシングコイルを防爆ケース内に含める必要があるが、後段の処理回路については、爆発性雰囲気のない安全領域に設けてもよい。

この発明にかかる他の好ましい態様では、前記検出手段は、アンテナ部の送受信コイルに流れる電流または前記送受信コイルにかかる電圧を検出する回路により構成される。さらに、他の好ましい態様にかかる検出手段は、アンテナ部に供給される電源のレベルを検出する回路により構成される。なお、これらの態様でも、電圧や電流を取り出すための回路（抵抗など）は、アンテナ部内に設ける必要があるが、後段の処理回路は安全領域に設けることもできる。

前記動作停止手段は、リレー等を含む遮断回路として構成するのが望ましい。この遮断回路は、アンテナ部内の所定位置（たとえば、送受信コイルと送信回路との接続経路、外部電源の取り込み口と送信回路との接続経路など）に設けることができる。この場合、ＲＦＩＤタグに危険レベルを超えるエネルギーが送信される可能性がある場合には、送受信コイルへの電源供給を遮断することができるから、送受信コイルの磁束を消失させてＲＦＩＤタグへの異常なエネルギー送信を停止させることができる。

より好ましい態様にかかるＲＦＩＤシステムでは、前記動作停止手段を、外部電源および上位からの制御ラインとアンテナ部との接続を遮断する回路として構成する。この場合、ＲＦＩＤタグに危険レベルを超えるエネルギーが送信される可能性がある場合には、アンテナ部全体への電源供給が遮断されることになる。また、制御ラインも遮断されるため、制御ライン経由で大電流が流れ込むのを阻止することができ、アンテナ部の送信動作をより確実に停止させることができる。

なお、前記動作停止手段や制御手段は、前記防爆ケース内に設けることもできるが、これに限らず、安全領域に設けることもできる。

前記制御手段は、検出手段により検出された信号を所定のしきい値と比較するコンパレータや、前記リレーの駆動回路などにより構成することができる。なお、この場合のしきい値は、前記危険レベルに対応する値よりも十分に小さくしておくのが望ましい。

また、ＲＦＩＤタグへの送信状態をより詳細に分析するには、制御手段に、過去の所定時間内における検出信号のばらつき（偏差）を求める機能や、検出信号を微分して局所的な変化を抽出する機能などを持たせるのが望ましい。このような機能を具備する制御手段は、コンピュータまたは専用の演算回路が組み込まれたＩＣにより構成することができる。

さらに、この発明にかかるＲＦＩＤシステムには、アンテナ部の送受信動作を制御するためのコントローラや、コントローラを制御する上位機器（パーソナルコンピュータなど）を含めることができる。また、このコントローラまたは上位機器に前記制御手段と同様の機能を組み込むようにすれば、ＲＦＩＤタグへの電磁エネルギーを二重にチェックすることができるので、いずれか一方のチェック機能が損なわれても、ＲＦＩＤタグへの電磁エネルギーを監視することができ、防爆性能をより一層高めることができる。

なお、アンテナ部の出力レベルを検出することが記載された先行技術文献として、下記の特許文献１が存在する。しかしながら、この特許文献１は、アンテナ部の断線や部品の劣化を判別する目的で出力レベルを検出するものであり、ＲＦＩＤタグに危険レベルを超えるエネルギーが送信される可能性の有無を判別するために、アンテナ部から発生した電磁エネルギーの大きさを検出することや、ＲＦＩＤタグに危険レベルを超えるエネルギーが送信される可能性がある場合にアンテナ部の送信動作を停止させることについては、何も記載されていない。

特開２００２−７４２７８号公報

また、この発明にかかる他のＲＦＩＤシステムは、上記と同様、アンテナ部が防爆ケース内に収容されるとともに、前記アンテナ部からＲＦＩＤタグに送信される電磁エネルギーが所定の危険レベルを超えないように設計されたもので、前記アンテナ部が発生する電磁エネルギーの大きさを検出する検出手段と、前記検出手段により検出された電磁エネルギーの大きさが所定値を超えるときに作動してＲＦＩＤタグに送信される電磁エネルギーを抑制する抑制手段とを具備する。

この発明の好ましい態様においては、前記検出手段および抑制手段は、前記アンテナ部の送受信コイルに対して密に設置される制御コイルを含んで構成されるものであり、また、前記抑制手段は、前記制御コイルに誘起される電圧が所定値を超えるとき前記制御コイルに通電して前記ＲＦＩＤタグに作用する磁束を抑制する磁束を発生させる負荷通電回路をさらに備えて成るものである。

前記した制御コイルは、アンテナ部の送受信コイルが発生する磁束の大きさを検出する働きと、前記ＲＦＩＤタグに作用する磁束を抑制する磁束を発生する働きとを兼ね備えており、好ましくはアンテナ部の送受信コイルと制御コイルとが結合係数がほぼ１となるように密に設置される。
前記制御コイルの誘起電圧が所定値を超えるときに負荷通電回路を通電させるために負荷通電回路中に例えば半導体スイッチを介装する。前記半導体スイッチとして例えばツェナーダイオードを用いて構成すると、制御コイルの誘起電圧がツェナー電圧を超えたところでツェナーダイオードが導通状態となる。なお半導体スイッチとして、ツェナーダイオードに限らず、例えばトランジスタを用いることもできる。

前記した負荷通電回路は、制御コイルの誘起電圧が所定値を超えるときに通電し、その電流が制御コイルに流れて磁束を発生させる。この磁束はアンテナ部の送受信コイルが発生する磁束を弱める方向に働くので、ＲＦＩＤタグに作用する磁束が抑制されることになる。ここで失われた電磁エネルギーは制御コイルの内部抵抗と負荷通電回路とで消費される。

この発明によるＲＦＩＤシステムは、アンテナ部により防爆ケース内に発生した電磁エネルギーの大きさを検出し、この検出信号によりＲＦＩＤタグに危険レベルを超える大きさの電磁エネルギーが送信される可能性があると判別した場合には、アンテナ部の送信動作を停止させるものであり、この発明による他のＲＦＩＤシステムは、アンテナ部が発生する電磁エネルギーの大きさが所定値を超えるときにＲＦＩＤタグに送信される電磁エネルギーを抑制するものである。この発明によると、ＲＦＩＤタグの発火を引き起こすようなエネルギーが送信されるのを防止することができ、ＲＦＩＤシステムにおける防爆性能を大幅に高めることができる。

図１は、この発明の一実施例にかかるＲＦＩＤシステムの構成を示す。このＲＦＩＤシステムは、爆発性雰囲気のある危険領域で物品を管理するために使用されるものであって、管理対象の物品に添付されるＲＦＩＤタグ１、このＲＦＩＤタグ１との交信を行うアンテナ部２、アンテナ部２の送受信動作を制御するコントローラ３、コントローラ３に対する上位機器３０などにより構成される。なお、コントローラ３は、ＲＦＩＤシステム専用の機器であって、コンピュータを制御主体とする。一方、上位機器３０は、コントローラ３との交信や管理用のプログラムが組み込まれたパーソナルコンピュータであって、入力用のキーボードやモニタなどの周辺機器を有する。また、アンテナ部２およびＲＦＩＤタグ１は危険領域に置かれるが、コントローラ３や上位機器３０は安全領域に設置される。

この実施例のＲＦＩＤタグ１（以下、単に「タグ１」という。）は、樹脂製のケース体（図示せず。）内に送受信コイル１０やＩＣ１１が収容された構成のものである。ＩＣ１１には、ＣＰＵ、メモリ、交信用の回路などが組み込まれており、アンテナ部２から送信されるコマンド信号に応じて、メモリに対する情報の読み出しや書き込みを実行し、その処理結果を示すレスポンス信号をアンテナ部２に返送するように設計されている。
なお、この実施例のタグ１は電源を内蔵せず、アンテナ部２からの送信波によりコイル１０に生じた誘導起電力を電源とする。

前記アンテナ部２は、送受信コイル２０、送信回路２２（発振回路を含む。）、受信回路２３、制御回路２１などを具備する。なお、制御回路２１にはＣＰＵやメモリ（いずれも図示せず。）が含まれる。
このアンテナ部２は、電源ライン３１および信号ライン３２を含むケーブル（図示せず。）によりコントローラ３に接続される。コントローラ３は、電源３３に接続されており、前記電源ライン３１を介してアンテナ部２に駆動電力を供給するとともに、信号ライン３２を介してアンテナ部２に各種コマンド信号を出力する。このコマンド信号は、アンテナ部２の制御回路２１から送信回路２２に与えられ、さらにタグ１へと送信される。また、タグ１からのレスポンス信号は、前記受信回路２３から制御回路２１に入力された後、前記信号ライン３２を介してコントローラ３に伝送される。なお、アンテナ部２とコントローラ３とは一体化することもできる。

この実施例のアンテナ部２は、耐圧防爆設計がなされたプラスティック製ケース８（以下、単に「ケース８」という。）内に収容される。また、このアンテナ部２とコントローラ３とを接続するケーブル（電源ライン３１や信号ライン３２を含む。）は、アンテナ部２に直結された防爆対応配管（図示せず。）により保護される。さらに、アンテナ部２の各回路を、タグ１側に発火を引き起こすレベルの電磁エネルギーを送信することがないように設計することにより、危険領域での使用にかかる安全性を確保するようにしている。

さらに、この実施例では、前記アンテナ部２とコントローラ３との接続経路（前記電源ライン３１、信号ライン３２を含む。）に遮断器５を介装し、アンテナ部２の送受信コイル２０からの送信波が異常な兆候を示したときに、この遮断器５を作動してアンテナ部２の送信動作を停止させるようにしている。

この実施例では、前記送信波の監視や遮断器５の開閉制御のために、センシングコイル４、整流用のダイオード６１を含む平滑回路６、遮断器制御回路７などをケース体８内に配置する。遮断器５も、これらの回路やアンテナ部２とともに前記ケース８内に収容される。また、この実施例では、遮断器制御回路７，平滑回路６，センシングコイル４の駆動源として、専用の電源３４を安全領域に配備する。この電源３４からの電源ライン３５も、前記コントローラ３側のライン３１，３２と同様に、防爆対応配管により保護される。
なお、電源ライン３５の防爆対応配管は、コントローラ側のライン３１，３２と共通にしてもよい。また、専用電源３４を設ける代わりに、電源３３からコントローラ３への電源ラインを分岐させて、遮断器制御回路７に導くようにしてもよい。

前記センシングコイル４は、前記ケース８内の送受信コイル２０に対向する位置に配備される。このセンシングコイル４に誘起された電圧は平滑回路６により直流にされた後、遮断器制御回路７に入力される。以下、この遮断器制御回路７に入力される信号を「検出信号」という。

遮断器制御回路７は、前記検出信号が所定のレベルに達したり、検出信号が異常な変化を示したことに応じて前記遮断器５を作動する。これにより、アンテナ部２は、電気的にも制御的にもコントローラ３から遮断されて、送信不能な状態となる。
なお、この実施例の遮断器５には、電磁リレーの接点が含まれており、遮断器制御回路７には、前記リレーの励磁コイルが含まれる。

図２（１）は、前記遮断器制御回路７の一例を、図２（２）は、この遮断器制御回路７で行われる検出処理の具体例を、それぞれ示す。
この例の遮断器制御回路７は、アンプ７１、コンパレータ７２、ラッチ回路７３、リレー駆動回路７４、および前記したリレーの励磁コイル７５（以下、「リレーコイル７５」という。）などにより構成される。前記アンプ７１は、検出信号を積分して送信波の平均レベルを示す信号ｘ_Ａを生成する（以下、この信号ｘ_Ａを「平均レベル信号」という。）。

コンパレータ７２は、前記平均レベル信号ｘ_Ａを所定のしきい値Ａと比較する。この比較出力はラッチ回路７３を介してリレー駆動回路７４に与えられる。リレー駆動回路７４は、トランジスタを主体とするスイッチ回路であって、平均レベル信号ｘ_Ａが前記しきい値Ａを上回った時点（図２（１）中の時刻ｔ１）でコンパレータ７２からの出力がハイレベルになると、前記トランジスタが導通し、リレーコイル７５が励磁される。これにより、前記遮断器５が作動し、アンテナ部２とコントローラ３との接続は遮断される。

図３（１）は、前記遮断器制御回路７の他の例を、図３（１）は、この遮断器制御回路７で行われる検出動作の具体例を、それぞれ示す。
この例の遮断器制御回路７は、図２（１）と同様のアンプ７１、リレー駆動回路７４、リレーコイル７５のほか、Ａ／Ｄコンバータ７６やＣＰＵ７７などにより構成される。

アンプ７１で生成された平均レベル信号ｘ_ＡはＡ／Ｄコンバータ７６でディジタル変換され、ＣＰＵ７７に入力される。ＣＰＵ７７は、入力された平均レベル信号ｘ_Ａを図示しないメモリに蓄積しつつ、この平均レベル信号ｘ_Ａの変化の適否を判別する処理を実行する。そして、平均レベル信号ｘ_Ａに異常な変化が生じていると判断すると、前記リレー駆動回路７４に駆動信号を出力する。これによりリレーコイル７５が励磁されて遮断器５が作動し、アンテナ部２とコントローラ３との接続が遮断される。

図３（２）の例では、平均レベル信号ｘ_Ａの変動状態を検出するようにしている。具体的には、信号入力の都度、現在から所定時間に遡る期間に得た平均レベル信号ｘ_Ａの標準偏差σを算出し、（ｘ_Ａ＋３σ）の値を所定のしきい値Ｂと比較する。この結果、平均レベル信号ｘ_Ａのばらつきが大きくなった時点ｔ２にアンテナ部２の送信動作を停止させることができる。なお、図３（２）中の斜線の部分は、±３σの範囲におけるｘ_Ａの分布状態を示したものである。

図３（３）の例では、平均レベル信号ｘ_Ａを微分して、その微分値を所定のしきい値Ｃと比較するようにしている。この処理によれば、平均レベル信号ｘ_Ａが急激な変化を示した時点ｔ３にアンテナ部２の送信動作を停止させることができる。

上記の各実施例によれば、アンテナ部２または上位のコントローラ３の故障や電源３３の異常などにより送受信コイル２０に通常よりも大きな磁束が生じたとき、または磁束に大きな変化が生じたときに、アンテナ部２の送信動作を停止させることができる。これにより、タグ１に発火を引き起こすような高い電磁エネルギーが送信されるのを回避することができ、ＲＦＩＤシステムの防爆性能を高めることができる。

なお、図３（１）の例のように、遮断器制御回路７にＣＰＵ７７を組み込んだ場合には、前記した３種類の検出処理を組み合わせて実施することができる。
図４は、図２（２）および図３（２）の検出処理を組み合わせて実施する場合のＣＰＵ７７の処理手順を示す。まず、最初のＳＴ１（ＳＴはステップの略である。以下も同じ。）では、前記平均レベル信号ｘ_Ａを入力する。この平均レベル信号ｘ_Ａは、前記したようにメモリ内に蓄積される。

つぎのＳＴ２では、前記平均レベル信号ｘ_Ａの値を前記しきい値Ａと比較する。ここでｘ_Ａがしきい値Ａ以上であれば、ＳＴ５に進み、前記リレー駆動回路７４に駆動信号を与えることにより、アンテナ部２とコントローラ３との接続を遮断する。

一方、平均レベル信号ｘ_Ａがしきい値Ａより小さかった場合にはＳＴ３に進み、最新のものから順に所定数の平均レベル信号ｘ_Ａを抽出し、これらの標準偏差σを算出する。ＳＴ４では、最新の平均レベル信号ｘ_Ａと前記標準偏差σとに基づき（ｘ_Ａ＋３σ）の値を算出し、その算出結果をしきい値Ｂと比較する。この（ｘ_Ａ＋３σ）がしきい値Ｂ以上であった場合にも、ＳＴ５の回路遮断処理に移行する。

上記の手順によれば、平均レベル信号ｘ_Ａがしきい値Ａを上回った場合は勿論のこと、信号レベル自体はしきい値Ａより小さいが、ばらつきが大きくなった場合にも、アンテナ部２の送信動作を停止させることができ、安全性を高めることができる。

なお、上記のように遮断器制御回路７にＣＰＵ７７を組み込んだ場合には、図１中に点線で示すように、このＣＰＵ７７と上位機器３０とを接続し、前記平均レベル信号ｘ_Ａやその処理結果などを示す情報を上位機器３０に送信することができる。また、遮断器５を作動させた場合にも、その旨を速やかに上位機器３０に送信することができる。
上位機器３０では、遮断器制御回路７から送信された情報をモニタに表示したり、詳細に分析するなどの処理を行うことができる。

つぎに、この発明にかかるＲＦＩＤシステムの他の構成について、簡単に説明する。
まず、前記図１の構成例では、センシングコイル４、遮断器５、およびその中間の回路６，７をすべてケース８内に収容しているが、少なくともセンシングコイル４がケース８内に収容されていれば、一部の回路をコントローラ３のある安全領域に設置してもよい。
また、上記のセンシングコイル４，遮断器５，平滑回路６，遮断器制御回路７による回路を複数組並列に設けるようにすれば、安全度をさらに高めることができる。

また、図１の構成例では、センシングコイル４により送受信コイル２０に生じた磁束の大きさを直接的に検出するようにしているが、これに代えて、たとえば、送受信コイル２０に流れる電流もしくはこのコイル２０にかかる電圧、またはコイル２０への電源ライン２４の電圧レベルなど、前記送受信コイル２０の磁束の大きさを間接的に表す信号を検出するようにしてもよい。

また、アンテナ部２とコントローラ３との接続を遮断する方法に代えて、アンテナ部２の内部回路を遮断するようにしてもよい。たとえば、電源ライン２４と送信回路２２との接続を遮断したり、送信回路２２と送受信コイル２０との接続を遮断すれば、送受信コイル２０の磁束を消失させることができ、図１の例と同様に、タグ１に大きな電磁エネルギーが送信されるのを防止することが可能となる。

ただし、図１の構成によれば、アンテナ部２の回路構成を変更せずに、センシングコイル４、遮断器５、回路６，７をケース８内に加えるだけでよい、というメリットがある。したがって、既存のＲＦＩＤシステムを簡単に設計変更して防爆性能を高めることができる。

上記した実施例は、ＲＦＩＤタグ１の発火を引き起こすような電磁エネルギーが送信されるのを防止するために、ＲＦＩＤタグ１に危険レベルを超える大きさの電磁エネルギーが送信される可能性があると判別した場合にアンテナ部２の送信動作を停止させるものであるが、図５に示す実施例のように、アンテナ部２が発生する電磁エネルギーの大きさが所定値を超えるときにＲＦＩＤタグ１に送信される電磁エネルギーを抑制するように構成することもできる。

図５に示すＲＦＩＤシステムは、前記アンテナ部２の送受信コイル２０に対して結合係数がほぼ１となるように密に設置された制御コイル９と、この制御コイル９に誘起される電圧が所定値を超えるときに制御コイル９に通電してＲＦＩＤタグ１に作用する磁束を抑制する磁束を発生させる負荷通電回路９０とを含むものである。
なお、ＲＦＩＤタグ１やアンテナ部２の構成は、図１に示したものと同様であり、ここでは図１の実施例と同じ符号を付することで説明を省略する。また、同図のＲＦＩＤシステムは、アンテナ部２の送受信動作を制御するコントローラ３やコントローラ３に対する上位機器３０を含むことも図１の実施例と同様である。

前記アンテナ部２は、図６に示すように、筐体２５の内部にその構成部品が組み込まれて成るもので、その一面２５ａの内側に送受信コイル２０が位置決め固定されている。前記制御コイル９は送受信コイル２０と同径のものであり、筐体２５の前記の面２５ａの外側に、面２５ａを挟んで送受信コイル２０と対向配置されている。制御コイル９および負荷通電回路９０は例えば１枚の基板上に実装され、アンテナ部２とともに前記した耐圧防爆設計がなされたプラスチック製ケース内に収容される。
なお、この実施例では、制御コイル９はアンテナ部２の側に送受信コイル２０と対向して設けてあるが、ＲＦＩＤタグ１の側に送受信コイル１０と対向して設けてもよい。

この実施例の負荷通電回路９０は、半導体スイッチとして２個のツェナーダイオード９１ａ，９１ｂを用いて構成されている。各ツェナーダイオード９１ａ，９１ｂは双方向に働くように逆向きに接続してある。各ツェナーダイオード９１ａ，９１ｂは、ツェナー電圧より低い逆方向電圧がかかっている間は非導通状態にあり、ツェナー電圧を超える逆方向電圧がかかると導通状態になるもので、制御コイル９に誘起された電圧がツェナー電圧を超えたところでツェナーダイオード９１ａ，９１ｂに電流が流れて負荷通電回路９０が通電する。

図７（１）は、ＲＦＩＤタグ１の送受信コイル１０に送信される磁束を示しており、異常時の磁束は正常時に比べて振幅の大きさが数倍になっている。この実施例では、ＲＦＩＤタグ１の送受信コイル１０に送信される磁束の大きさが所定値（図中、±Ｍで示す。）を超えないように抑制するもので、異常時にアンテナ部２の送受信コイル２０が発生した磁束による制御コイル９の誘起電圧が所定値を超えたとき、図７（２）に示すように、ツェナーダイオード９１ａ，９１ｂが導通状態となって負荷通電回路９０が通電する。これにより制御コイル９に電流が流れて磁束が発生し、この磁束はアンテナ部２の送受信コイル２０が発生する磁束を弱める方向に働く。その結果、ＲＦＩＤタグ１に作用する磁束は、図７（３）に示すように抑制されたものとなる。ここで失われた電磁エネルギーは制御コイル９の内部抵抗と負荷通電回路９０とで消費される。

図８は、半導体スイッチとして２個のトランジスタＴＲ１，ＴＲ２を用いた負荷通電回路９０を示している。同図中、Ｒ１，Ｒ２およびＲ３，Ｒ４はそれぞれ制御コイル９の誘起電圧を分圧する分圧抵抗、Ｄ１，Ｄ２は逆流阻止用のダイオードである。
同図の負荷通電回路９０におけるＡ点とＢ点との間には制御コイル９に誘起された交流に電圧がかかるもので、異常時に一方の分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２により分圧された正方向の電圧がトランジスタＴＲ１のベース、エミッタ間の順方向電圧Ｖ_ＢＥを超えたとき、トランジスタＴＲ１がオンし、ダイオードＤ１からトランジスタＴＲ１に向かう方向に通電して制御コイル９に電流が流れる。このとき、他のトランジスタＴＲ２はオフである。また、他方の分圧抵抗Ｒ３，Ｒ４により分圧された負方向の電圧がトランジスタＴＲ２のベース、エミッタ間の順方向電圧Ｖ_ＢＥを超えたとき、トランジスタＴＲ２がオンし、ダイオードＤ２からトランジスタＴＲ２に向かう方向に通電して制御コイル９に前記と反対方向の電流が流れる。このとき、他のトランジスタＴＲ１はオフである。

上記した実施例によると、図９に示すように、異常時にアンテナ部２の発生磁束の大きさが所定値を超えると、ＲＦＩＤタグ１に作用する磁束が抑制されて一定値に保持されるもので、この動作は、異常時の磁束の変化に対して、時間遅れが小さく、リアルタイムで応答する。また、構成が簡易でありかつ負荷通電回路を構成する部品の点数も少ないので、製作が容易かつ安価である。さらに、電源が必要でなく、他の構成機器との信号の授受も不要であり、他の回路と独立して設置できるという利点がある。
なお、図１および図５の各実施例は、独立して実施できるが、両方を組み合わせて実施することも可能である。

この発明の一実施例にかかるＲＦＩＤシステムのブロック図である。遮断器制御回路の例を示すブロック図、およびこの回路による判別動作の内容を示す説明図である。遮断器制御回路の例を示すブロック図、およびこの回路による判別動作の内容を示す説明図である。遮断器制御回路のＣＰＵによる処理手順を示すフローチャートである。この発明の他の実施例にかかるＲＦＩＤシステムのブロック図である。制御コイルの設置例を示す斜視図である。異常時の動作を示すタイムチャートである。負荷回路の他の例を示す電気回路図である。アンテナ部の発生磁束の変化に対するＲＦＩＤタグに作用する磁束の大きさを示す説明図である。

符号の説明

１ＲＦＩＤタグ
２アンテナ部
４センシングコイル
５遮断器
６平滑回路
７遮断器制御回路
９制御コイル
２０送受信コイル
３１電源ライン
９０負荷通電回路

Claims

アンテナ部が防爆ケース内に収容されるとともに、前記アンテナ部からＲＦＩＤタグに送信される電磁エネルギーが所定の危険レベルを超えないように設計されたＲＦＩＤシステムにおいて、
前記アンテナ部により前記防爆ケース内に発生する電磁エネルギーの大きさを検出する検出手段と、前記アンテナ部の送信動作を停止させるための動作停止手段と、前記検出手段により検出された電磁エネルギーの大きさに基づき前記ＲＦＩＤタグに前記危険レベルを超えるエネルギーが送信される可能性があるか否かを判別し、送信される可能性があると判別したときに前記動作停止手段を作動させる制御手段とを具備するＲＦＩＤシステム。
前記検出手段は、前記防爆ケース内に設置されたセンシングコイルと、このセンシングコイルの誘起電圧または誘起電流の大きさを検出する回路とにより構成される請求項１に記載されたＲＦＩＤシステム。
前記検出手段は、前記アンテナ部の送受信コイルに流れる電流または前記送受信コイルにかかる電圧を検出する回路である請求項１に記載されたＲＦＩＤシステム。
前記検出手段は、前記アンテナ部に供給される電源のレベルを検出する回路である請求項１に記載されたＲＦＩＤシステム。
前記動作停止手段は、外部電源および上位からの制御ラインとアンテナ部との接続を遮断する回路である請求項１に記載されたＲＦＩＤシステム。
アンテナ部が防爆ケース内に収容されるとともに、前記アンテナ部からＲＦＩＤタグに送信される電磁エネルギーが所定の危険レベルを超えないように設計されたＲＦＩＤシステムにおいて、
前記アンテナ部が発生する電磁エネルギーの大きさを検出する検出手段と、前記検出手段により検出された電磁エネルギーの大きさが所定値を超えるときに作動してＲＦＩＤタグに送信される電磁エネルギーを抑制する抑制手段とを具備するＲＦＩＤシステム。
前記検出手段および抑制手段は、前記アンテナ部の送受信コイルに対して密に設置される制御コイルを含んで構成され、前記抑制手段は、前記制御コイルに誘起される電圧が所定値を超えるとき前記制御コイルに通電して前記ＲＦＩＤタグに作用する磁束を抑制する磁束を発生させる負荷通電回路をさらに備えている請求項６に記載されたＲＦＩＤシステム。