JP2007043513A

JP2007043513A - 無線発信器

Info

Publication number: JP2007043513A
Application number: JP2005226085A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Takahashi; 哲哉高橋; Masashi Takahara; 誠志高原
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2005-08-04
Filing date: 2005-08-04
Publication date: 2007-02-15

Abstract

【課題】製品コストの低減を図りつつ、データの発信を確実に実行する。
【解決手段】太陽電池２１と、太陽電池２１によって発電された電気的エネルギーを蓄えるキャパシタ２４と、キャパシタ２４の蓄電電圧Ｖｏで作動すると共にデータＤ３の発信を開始可能に構成された発信部６と、蓄電電圧Ｖｏが所定の動作電圧以上のときに蓄電電圧Ｖｏで作動して発信部６によるデータＤ３の発信を制御する制御部５とを備え、制御部５は、蓄電電圧Ｖｏが動作電圧を超えたときに、予め規定された所定の待機時間を待機した後に発信部６に対してデータＤ３を発信させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光電池および蓄電素子を備えた無線発信器に関するものである。

この種の無線発信器として、過放電防止回路を介して接続された太陽電池および二次電池から供給された電力で無線遠隔検針装置を作動させる無線遠隔検針装置の電源方式が特開２０００−１０２１９１号公報に開示されている。この無線遠隔検針装置は、太陽電池および二次電池から供給された電力を利用して、メータを読み取ると共にメータデータを外部の無線交換機に送信する。この場合、過放電防止回路は、二次電池の電圧が使用領域の下限電圧に達した時点で無線遠隔検針装置への給電経路を遮断する。これにより、この電源方式では、無線遠隔検針装置のデータ送信によって二次電池の電圧が低下したときに電圧が動作電圧以下に低下することに起因する無線遠隔検針装置の作動不能事態が回避されて、データ発信の確実化が図られている。
特開２０００−１０２１９１号公報（第２，３頁、第１，２図）

ところが、上記の無線遠隔検針装置の電源方式には、以下の問題点がある。すなわち、この無線遠隔検針装置では、データ発信の確実を図るべく過放電防止回路が用いられている。したがって、この方式には、過放電防止回路を用いることに起因して回路構成が全体として複雑化するため、製品コストが高くなるという問題点がある。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、製品コストの低減を図りつつ、データの発信を確実に実行し得る無線発信器を提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく本発明に係る無線発信器は、光電池と、前記光電池によって発電された電気エネルギーを蓄える蓄電素子と、前記蓄電素子の蓄電電圧で作動すると共にデータの発信を開始可能に構成された発信部と、前記蓄電電圧が所定の動作電圧以上のときに当該蓄電電圧で作動して前記発信部による前記データの発信を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記蓄電電圧が前記所定の動作電圧を超えたときに、予め規定された所定の待機時間を待機した後に前記発信部に対して前記データを発信させる。

また、本発明に係る無線発信器は、前記制御部の制御に従って前記蓄電電圧で作動すると共に所定の計測項目を計測して計測データを生成する計測部を備え、前記制御部は、前記計測部による前記計測データの生成と、前記発信部による当該計測データの発信と、当該計測部および当該発信部の休止とを一定周期で繰り返させると共に、前記計測データの生成時間、当該計測データの発信時間、および前記休止時間のうちの少なくとも１つの長さを前記待機時間の長さに設定する。

本発明に係る無線発信器によれば、蓄電電圧が動作電圧を超えたときに、待機時間を待機した後にデータを発信することにより、データの発信によって消費される電気エネルギーに相当する電力を予め確保することができる。このため、データの発信によって電気エネルギーが消費されたとしても、蓄電素子の蓄電電圧を動作電圧以上に維持することができる。したがって、蓄電電圧を動作電圧以上に維持するためのハードウェア構成を省くことができる結果、製品コストの低減を図りつつ、発信部によるデータの発信を確実に実行することができる。

また、本発明に係る無線発信器によれば、計測データの生成時間、発信時間および休止時間のうちの少なくとも１つの長さに待機時間の長さを設定することにより、これらの時間を計時するための構成を待機時間の計時に兼用することができる。したがって、制御用の構成を簡略化することができるため、データの周期的な発信を確実に実行可能な回路構成を低コストで実現することができる。特に、プログラムを時間の計時に用いる構成では、そのプログラムを待機時間の計時に兼用することができるため、内蔵メモリを小さくすることができる結果、回路構成を低コストで実現することができる。

以下、本発明に係る無線発信器の最良の形態について、添付図面を参照して説明する。

最初に、無線発信器１の構成について、図面を参照して説明する。無線発信器１は、図１に示すように、電源モジュール２、湿度計測部３、温度計測部４、制御部５および発信部６を備えて構成されている。電源モジュール２は、図２に示すように、太陽電池２１、電圧レギュレータ２２、２つのダイオード２３ａ，２３ｂ、および電気二重層キャパシタ（以下、単に「キャパシタ」ともいう）２４を備えて構成されている。太陽電池２１は、本発明における光電池に相当し、太陽光などの光が照射されたときに電気エネルギーを発電することにより、例えば最大で６Ｖの電圧を発生させる。電圧レギュレータ２２には、太陽電池２１およびダイオード２３ａ，２３ｂが所定の端子に接続されている。また、電圧レギュレータ２２は、太陽電池２１から出力される電圧を所定電圧（例えば３．３Ｖ）に定電圧化してダイオード２３ａを介して接続されたキャパシタ２４に出力する。したがって、定電圧化することで、キャパシタ２４の過充電が回避されている。

ダイオード２３ａは、電圧レギュレータ２２とキャパシタ２４との間に接続されて、キャパシタ２４から電圧レギュレータ２２への電流の逆流を防止する。ダイオード２３ｂは、電圧レギュレータ２２とグランド電位との間に接続されて、電圧レギュレータ２２から出力される電圧のダイオード２３ａによる電圧降下を補償する。キャパシタ２４は、本発明における蓄電素子に相当し、太陽電池２１によって発電された電気エネルギーを蓄電して、その蓄電エネルギーを、各計測部３，４、制御部５および発信部６に蓄電電圧Ｖｏとして出力する。

湿度計測部３および温度計測部４は、蓄電電圧Ｖｏが所定の動作電圧Ｖａ（例えば３．０Ｖ）以上のときにその蓄電電圧Ｖｏで作動可能に構成されている。また、湿度計測部３および温度計測部４は、制御部５の制御に従い、所定の計測項目を計測することによって計測データＤ１，Ｄ２を生成して制御部５に出力する。具体的には、湿度計測部３は、周囲の湿度を計測可能に構成された湿度センサを備え、その湿度に応じた計測データＤ１を出力する。一方、温度計測部４は、周囲の温度を計測可能に構成された温度センサを備え、その温度に応じた計測データＤ２を出力する。

制御部５は、蓄電電圧Ｖｏが所定の動作電圧Ｖａ以上のときにその蓄電電圧Ｖｏで作動を開始して、各計測部３，４による計測データＤ１，Ｄ２の生成および発信部６による計測データＤ１，Ｄ２の発信を制御可能に構成されている。この場合、制御部５は、図３，４に示すように、蓄電電圧Ｖｏが動作電圧Ｖａを超えたときに、予め規定された所定の待機時間ｔｓ（例えば９．３９秒）を待機した後に各計測部３，４および発信部６の動作を制御する。この場合、待機時間ｔｓとして、各部３，４，６の動作に必要とされる電気エネルギーが太陽電池２１によって発電された電気エネルギーで電気二重層コンデンサ２４に蓄電され得る時間に予め設定されている。また、制御部５は、各部３，４，６に対する動作制御の際には、後述する時間ｔ１〜ｔ４を内蔵メモリに記憶されているプログラムに従って計時することにより、図４に示すように、動作時間ｔａ（例えば１０秒）を１周期として、湿度計測部３による計測データ（湿度データ）Ｄ１の生成と、温度計測部４による計測データ（温度データ）Ｄ２の生成と、後述するデータＤ３（本発明における計測データ）の発信部６による発信と、各計測部３，４および発信部６の休止とを繰り返させる。この際に、制御部５は、まず、湿度データ生成時間ｔ１（例えば５５０ミリ秒）において、湿度を示す計測データＤ１を湿度計測部３に生成させる。次いで、制御部５は、温度データ生成時間ｔ２（例えば３０ミリ秒）において、温度を示す計測データＤ２を温度計測部４に生成させる。続いて、制御部５は、発信時間ｔ３（例えば３０ミリ秒）において、発信部６に発信させるためのデータＤ３を計測データＤ１，Ｄ２に基づいて生成して発信部６に出力すると共にそのデータＤ３を発信部６に発信させる。次いで、制御部５は、待機時間ｔｓと同じ長さに設定されている休止時間ｔ４において、各計測部３，４および発信部６を休止状態に制御する。

発信部６は、蓄電電圧Ｖｏが所定の動作電圧Ｖａ以上のときにその蓄電電圧Ｖｏで作動を開始して、データＤ３の周期的な発信を開始可能に構成されている。この場合、発信部６は、制御部５の制御に従い、データＤ３を外部の受信器１００に対して周期的に発信する。

次に、無線発信器１の全体的な動作について、図面を参照して説明する。

この無線発信器１では、太陽光などの光が照射されることにより、電源モジュール２の太陽電池２１が電気エネルギーを発電する。この際に、この電気エネルギーでキャパシタ２４が蓄電され、時間の経過に応じて、図３に示すように、キャパシタ２４の蓄電電圧Ｖｏが徐々に上昇する。この場合、蓄電電圧Ｖｏが動作電圧Ｖａを最初に超えたときに、制御部５が作動を開始する。この際に、制御部５は、待機時間ｔｓを待機する、つまり、各計測部３，４および発信部６を待機時間ｔｓ（例えば９．３９秒）だけ待機状態に制御する。これにより、電気エネルギーが各計測部３，４および発信部６に消費されないため、太陽電池２１からの電気エネルギーが待機時間ｔｓにおいてキャパシタ２４に蓄電されて、計測データＤ１，Ｄ２の生成、およびデータＤ３の発信の際に消費される電気エネルギーに相当する電力が確保される。この場合、図３に示すように、キャパシタ２４の蓄電電圧Ｖｏがさらに上昇するため、蓄電電圧Ｖｏが動作電圧Ｖａを所定の電圧値だけ超えることとなる。

次いで、制御部５は、図４に示すように、各計測部３，４および発信部６を制御する。具体的には、制御部５は、まず、湿度データ生成時間ｔ１において、周囲の湿度を示す計測データＤ１を湿度計測部３に生成させる。次いで、制御部５は、温度データ生成時間ｔ２において、周囲の温度を示す計測データＤ２を温度計測部４に生成させる。続いて、制御部５は、発信時間ｔ３において、計測データＤ１，Ｄ２に基づくデータＤ３を生成して発信部６に出力して、発信部６に対して受信器１００に発信させる。この場合、電源モジュール２に蓄電された電気エネルギーが各計測部３，４および発信部６によって消費されて蓄電電圧Ｖｏが低下する。この場合、これらの各部３，４，６の動作によって消費される電気エネルギーが予め確保されていないときには、図５に示すように、最初に、時点ｔ１１において、制御部５が動作を開始し、それと同時に各部３，４，６も動作を開始する。この際に、各部３〜６の作動に起因して蓄電電圧Ｖｏが動作電圧Ｖａを下回って時点ｔ１２において各部３〜６が動作を停止し、その後に太陽電池２１からの電気エネルギーがキャパシタ２４に蓄電されて蓄電電圧Ｖｏが徐々に上昇する。次いで、蓄電電圧Ｖｏが動作電圧Ｖａを超えて、時点ｔ１３において、再度、各部３〜６が動作を開始し、その動作開始に起因して蓄電電圧Ｖｏが動作電圧Ｖａを下回り、時点ｔ１４において、再度、各部３〜６が動作を停止する。そして、以後、これらの動作開始および動作停止を繰り返すこととなる。これに対して、この無線発信器１では、これらの各部３，４，６の動作によって消費される電気エネルギーが待機時間ｔｓにおいて予め確保されているため、動作開始および動作停止が繰り返される不都合な事態が回避されている。したがって、蓄電電圧Ｖｏが動作電圧Ｖａ以上に安定的に維持されるため、各部３〜６が正常に作動し、この結果、データＤ３が正常に受信器１００に発信される。

続いて、制御部５は、休止時間ｔ４において、各計測部３，４および発信部６を休止状態に制御する。これにより、待機時間ｔｓにおける蓄電と同様にして、太陽電池２１からの電気エネルギーがキャパシタ２４に蓄電される。次いで、休止時間ｔ４が経過して最初の動作時間ｔａを終了したときには、制御部５は、次の動作時間ｔａ（次の周期）において、最初の動作時間ｔａ（最初の周期）と同様にして、計測データＤ１を湿度計測部３に生成させた後に、計測データＤ２を温度計測部４に生成させる。続いて、制御部５は、データＤ３を発信部６に発信させた後に、各計測部３，４および発信部６を休止状態に制御する。このように、制御部５は、各計測部３，４による計測データＤ１，Ｄ２の生成と、発信部６による計測データＤ１，Ｄ２の発信と、各計測部３，４および発信部６の休止とを一定周期で繰り返す制御を実行する。

なお、例えば、日差しの強弱などに起因して、図６に示すように、蓄電電圧Ｖｏが動作電圧Ｖａを一旦下回り、その後に動作電圧Ｖａを上回ることもある。このようなときにも、制御部５は、蓄電電圧Ｖｏが動作電圧Ｖａを最初に超えたときに、上記した動作と同様にして、待機時間ｔｓを待機した後に、各部３，４，６の動作を開始させる。この際にも、動作時間ｔａにおいて消費される電気エネルギーが予め確保されて、蓄電電圧Ｖｏが動作電圧Ｖａを所定の電圧値だけ超える状態となる。したがって、このようなときにも、上記した動作と同様にして、電源モジュール２の電気エネルギーが各部３，４，６によって消費されたとしても、蓄電電圧Ｖｏを動作電圧Ｖａ以上に安定的に維持することができるため、各部３〜６の確実な動作が保証される。

このように、この無線発信器１によれば、蓄電電圧Ｖｏが動作電圧Ｖａを超えたときに、待機時間ｔｓを待機した後に、計測データＤ１，Ｄ２の生成、およびデータＤ３の発信を実行することにより、計測データＤ１，Ｄ２の生成およびデータＤ３の発信によって消費される電気エネルギーに相当する電力を予め確保することができる。このため、これらの動作によって電気エネルギーが消費されたとしても、電気二重層コンデンサ２４の蓄電電圧Ｖｏを動作電圧Ｖａ以上に維持することができる。したがって、この無線発信器１によれば、蓄電電圧Ｖｏを動作電圧Ｖａ以上に維持するためのハードウェア構成を省くことができる結果、製品コストの低減を図りつつ、発信部６によるデータＤ３の発信を確実に実行することができる。

また、この無線発信器１によれば、待機時間ｔｓを休止時間ｔ４と同じ長さに設定したことにより、休止時間ｔ４を計時するためのプログラムを待機時間ｔｓの計時に兼用することができる。したがって、この無線発信器１によれば、制御部５の制御用プログラムを簡略化することができるため、内蔵メモリを小さくすることができる結果、データＤ３の周期的な発信を確実に実行可能な回路構成を低コストで実現することができる。

なお、本発明は、上記の構成に限定されない。例えば、本発明における蓄電素子として、電気二重層キャパシタ２４に代えて、アルミ電解コンデンサ、タンタル電解コンデンサおよびセラミックコンデンサなどのコンデンサや、リチウムイオン電池などの二次電池を用いることができる。これらの蓄電素子を用いた構成によれば、電気二重層キャパシタ２４を用いた構成と同等の作用効果を奏することができる。また、湿度および温度を計測するセンサを備えた各計測部３，４を本発明における計測部として用いた構成について説明したが、本発明はこれに限定されない。所望の計測項目（例えば、照度、電圧、電流）に応じてその計測項目を計測可能なセンサを備えて計測部を構成することにより、各計測部３，４を用いた構成と同等の作用効果を奏することができる。

また、本例では休止時間ｔ４と同じ長さに待機時間ｔｓを設定する構成について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、湿度データ生成時間ｔ１、温度データ生成時間ｔ２、発信時間ｔ３および休止時間ｔ４のうちの少なくとも１つの長さに待機時間ｔｓの長さを設定する構成を採用することもできる。また、これらの時間ｔ１〜ｔ４を合計した長さである動作時間ｔａの長さを待機時間ｔｓの長さに設定することもできる。これらの構成によれば、各時間ｔ１〜ｔ４を計時するためのプログラムを待機時間ｔｓの計時に兼用できるため、無線発信器１と同様にして、データＤ３の周期的な発信を確実に実行可能な回路構成を低コストで実現することができる。さらに、待機時間ｔｓを任意の長さに設定する構成を採用することができる。なお、以上の構成において、本発明における各計測部による計測データの生成および発信部による計測データの発信に必要とされる電気エネルギーが蓄電素子に蓄電され得る時間を待機時間ｔｓとして設定する。

無線発信器１の構成図である。電源モジュール２の回路図である。蓄電電圧Ｖｏの電圧波形図である。動作時間ｔａの１周期の内容を説明するための説明図である。待機時間ｔｓを待機しないで電気エネルギーが消費されたときの蓄電電圧Ｖｏの電圧波形図である。動作電圧Ｖａを一旦下回り、その後に動作電圧Ｖａを超えたときの蓄電電圧Ｖｏの電圧波形図である。

符号の説明

１無線発信器
２電源モジュール
３湿度計測部
４温度計測部
５制御部
６発信部
２１太陽電池
２４電気二重層キャパシタ
ｔ１湿度データ生成時間
ｔ２温度データ生成時間
ｔ３発信時間
ｔ４休止時間
ｔｓ待機時間
Ｄ１，Ｄ２計測データ
Ｄ３データ

Claims

光電池と、前記光電池によって発電された電気エネルギーを蓄える蓄電素子と、前記蓄電素子の蓄電電圧で作動すると共にデータの発信を開始可能に構成された発信部と、前記蓄電電圧が所定の動作電圧以上のときに当該蓄電電圧で作動して前記発信部による前記データの発信を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記蓄電電圧が前記所定の動作電圧を超えたときに、予め規定された所定の待機時間を待機した後に前記発信部に対して前記データを発信させる無線発信器。
前記制御部の制御に従って前記蓄電電圧で作動すると共に所定の計測項目を計測して計測データを生成する計測部を備え、
前記制御部は、前記計測部による前記計測データの生成と、前記発信部による当該計測データの発信と、当該計測部および当該発信部の休止とを一定周期で繰り返させると共に、前記計測データの生成時間、当該計測データの発信時間、および前記休止時間のうちの少なくとも１つの長さを前記待機時間の長さに設定する請求項１記載の無線発信器。