JP2008059516A - Active radio tag - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アクティブ型無線タグに関し、特にその構成とリセット方法に関するものである。 The present invention relates to an active wireless tag, and more particularly to its configuration and resetting method.
所定の情報が記憶された無線タグからリーダーライターにより非接触にて情報の読み出し、書き込みを行うRFID(Radio Frequency Identification)システムは、特許文献1に示されるように、商品の流通、管理や検査等の様々な分野において利用されている。
An RFID (Radio Frequency Identification) system that reads and writes information in a non-contact manner by a reader / writer from a wireless tag in which predetermined information is stored is a product distribution, management, inspection, etc. as disclosed in
電源を持たないパッシブ型無線タグは、リーダーライターから送信される電磁波により誘導された起電力を用いて通信するため、通信可能距離が非常に短い。そのため、通信距離を必要とする場合は電源を持ったアクティブ型無線タグを使用する。ここで、無線タグは物品に装着されて使用されるために小型、軽量が求められ、且つ安価である必要がある。そのため、電源を持ったアクティブ型無線タグであっても回路規模や電源容量をできるだけ小さくする必要がある。 A passive wireless tag that does not have a power source communicates using an electromotive force induced by an electromagnetic wave transmitted from a reader / writer, and thus has a very short communicable distance. Therefore, when a communication distance is required, an active wireless tag having a power source is used. Here, since the wireless tag is used by being mounted on an article, the wireless tag is required to be small and light, and to be inexpensive. Therefore, it is necessary to reduce the circuit scale and the power supply capacity as much as possible even for an active wireless tag having a power supply.
従来のアクティブ型無線タグの基本的なブロック構成を図6に示す。図6に示すように、通信部15と、自分のIDを記憶し、かつ通信等を制御するMCU(マイクロコントローラユニット)14と、これらの動作に必要な電源を供給する電源部12とに大別できる。ここで、一般的に使用されるMCU14にはパワーオンリセット機能が内蔵され、電源投入後、MCU14の電源電圧が動作電圧の下限値(最小動作電圧)に到達するとMCU14を一旦初期化するためのリセット動作を自動的に開始する。このため、無線タグの電源容量が小さい場合、このリセット動作が負荷となり、電源電圧が再度最小動作電圧を下回る状態が発生し、誤動作を引き起こす可能性がある。
FIG. 6 shows a basic block configuration of a conventional active wireless tag. As shown in FIG. 6, the
図7は電源容量の違いによる電源電圧の立ち上がり時間の差をしめす。無線タグを小型、軽量にするため電源容量を小さくするほど、一旦電源電圧が減少して上記最小動作電圧を下回った場合、最小動作電圧に回復するまでの復帰時間がかかるので誤動作を生ずる可能性が高くなり影響は大きい。 FIG. 7 shows the difference in the rise time of the power supply voltage due to the difference in power supply capacity. As the power supply capacity is reduced to reduce the size and weight of the wireless tag, once the power supply voltage decreases and falls below the minimum operating voltage, it may take time to recover to the minimum operating voltage, which may cause malfunction. Will increase and the impact will be great.
また、最近では図6に示すように無線タグにLEDやモーター等のアクチュエータ17を搭載し、IDを送信するだけでなく上記アクチュエータを動作させ無線タグの位置を人間の五感のいずれかを通して伝える無線タグが開発されている。しかし、アクチュエータ17を搭載することにより、アクチュエータ17とMCU14の起動が同期する場合ではアクチュエータ17が電力を消費するため電源12の立ち上がりが更に遅くなり、MCU14の誤作動を引き起こす可能性がさらに高まってしまう。
Recently, as shown in FIG. 6, an
従って、本発明の課題は、小型、軽量で、かつMCUの電源起動時において、電源容量が小さい場合にも安定した起動が可能なアクティブ型無線タグを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an active wireless tag that is small and lightweight, and that can be stably started even when the power supply capacity of the MCU is small.
上記課題を解決するため、本発明のアクティブ型無線タグは、MCUと電源とを具備したアクティブ型無線タグにおいて、該アクティブ型無線タグの前記電源投入時に前記MCUの電源電圧が該MCUの動作電圧の下限値以上の一定の基準電圧まで上昇し、さらに一定時間経過した後に前記MCUのリセット信号を入力する手段を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, an active wireless tag according to the present invention is an active wireless tag including an MCU and a power source. When the power of the active wireless tag is turned on, the power supply voltage of the MCU is the operating voltage of the MCU. And a means for inputting a reset signal of the MCU after a predetermined time elapses.
また、前記一定時間経過した後に前記MCUのリセット信号を入力する手段として、前記MCUの電源電圧の前記基準電圧への到達を検出して電圧到達信号を出力する電圧検出器と、前記電圧到達信号を一定時間遅延させてリセット信号として出力するための発振回路とカウンター回路とで構成されタイマー機能を持つ遅延回路を備えていてもよい。 Further, as means for inputting the reset signal of the MCU after the fixed time has elapsed, a voltage detector that detects the arrival of the power supply voltage of the MCU to the reference voltage and outputs a voltage arrival signal; and the voltage arrival signal A delay circuit having a timer function may be provided which includes an oscillation circuit and a counter circuit for delaying the signal by a predetermined time and outputting it as a reset signal.
前記電圧検出器には前記遅延回路が一体に内蔵されていることが望ましい。 It is desirable that the delay circuit is integrated in the voltage detector.
また、前記遅延回路の遅延時間が2μs以上で、かつ200ms以下に設定されていることが望ましい。 The delay time of the delay circuit is preferably set to 2 μs or more and 200 ms or less.
また、アクチュエータとしてLEDまたはモーターまたはサウンダの少なくとも1つ以上を有し、前記電源はリチウムイオン電池で構成されていてもよい。 Moreover, it has at least 1 or more of LED, a motor, or a sounder as an actuator, The said power supply may be comprised with the lithium ion battery.
以上のように、本発明によれば、MCUがパワーオンリセット機能によりリセットしたとしても、その後MCUの電源電圧がMCUの動作電圧の下限値以上の一定の基準電圧まで上昇し、さらに一定時間経過し通信部やアクチュエータ等の他のブロックの起動が終了して誤動作の可能性がなくなった状態で再びMCUのリセット信号を入力してリセットすることにより、安定した起動を行うことができる。 As described above, according to the present invention, even if the MCU is reset by the power-on reset function, the power supply voltage of the MCU subsequently rises to a certain reference voltage that is equal to or higher than the lower limit value of the MCU operating voltage, and a certain time has elapsed. However, when the activation of other blocks such as the communication unit and the actuator is completed and there is no possibility of malfunction, the MCU can be stably activated by inputting and resetting the MCU reset signal again.
さらに具体的には、電源電圧の基準電圧への到達を検出する電圧検出器と、発振回路とカウンタタイマを使用した遅延回路により上記の一定時間の遅延を得ることができる。抵抗、コンデンサを用いても遅延回路を構成できるが、遅延時間を長くするにはコンデンサの容量を大きくする必要があり、コンデンサのサイズが大きくなってしまうため、物品等に装着可能な小型、軽量な無線タグを実現することが困難となる。本発明ではさらに発振回路とカウンタタイマを使用した遅延回路を内蔵した電圧検出器を使用することができ、より小型の無線タグが実現可能となる。 More specifically, the delay of the predetermined time can be obtained by a voltage detector for detecting the arrival of the power supply voltage to the reference voltage and a delay circuit using an oscillation circuit and a counter timer. Although a delay circuit can be configured using resistors and capacitors, it is necessary to increase the capacity of the capacitor in order to increase the delay time, and the size of the capacitor will increase, making it compact and lightweight that can be mounted on goods, etc. It is difficult to realize a simple wireless tag. In the present invention, a voltage detector having a built-in delay circuit using an oscillation circuit and a counter timer can be used, and a more compact wireless tag can be realized.
以上のように、MCUのパワーオンリセット機能の有無に関わらず、また、無線タグにアクチュエータであるLED、モーター、サウンダを搭載したアクティブ型無線タグを実現する際も誤動作なく安定に起動を行うことができる小型のアクティブ型無線タグが得られる。 As described above, regardless of the presence of the MCU power-on reset function, it is possible to stably start without malfunction even when realizing an active type wireless tag equipped with an LED, motor, or sounder as an actuator in the wireless tag. Thus, a small active type wireless tag capable of performing
以下に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明によるアクティブ型無線タグの一実施の形態を示すブロック図である。図1に示すように、本実施の形態のアクティブ型無線タグは、MCU4と、リチウムイオン電池1とDC−DCコンバーター2からなる電源と、無線部5、アンテナ6とで構成される通信部、LED、モーター等のアクチュエータ7とを具備しており、上記電源投入時にMCU4の電源電圧がMCU4の最小動作電圧以上の一定の基準電圧まで上昇し、さらに一定時間経過した後にMCU4のリセット信号を入力する手段として電圧検出器3と遅延回路13を備えている。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an active wireless tag according to the present invention. As shown in FIG. 1, the active wireless tag according to the present embodiment includes a communication unit including an
図2は、本実施の形態のアクティブ型無線タグのMCU4の電源電圧の立ち上がり時間変化とリセット信号の発生の関係を示す図であり、図2に示すように、電源電圧が上記基準電圧まで上昇し、さらに2μs〜200msの間の一定時間経過した後にMCU4のリセット信号を発生させるために、MCU4の電源電圧の前記基準電圧への到達を検出して電圧到達信号を出力する電圧検出器3と、前記電圧到達信号を一定時間遅延させてリセット信号として出力するための発振回路とカウンター回路とで構成されタイマー機能を持つ遅延回路13とを備えている。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the rise time change of the power supply voltage of the
電源電圧が基準電圧まで上昇しさらに通信部やアクチュエータの起動が終了して安定するまで遅延回路13によりリセット動作を遅延させることで、誤動作無く起動できるアクティブ型無線タグが実現できる。この時、基準電圧値としては、MCU4の規模等にも関係するが、MCU4が16ビットMCUで10μF程度のバイパスコンデンサを設置した場合、最小動作電圧から20%程度大きい電圧値が最適である。また、遅延時間は、電源容量に関係するが、MCU4が16ビットMCUで10μF程度のバイパスコンデンサを設置した場合、最小2μs程度の遅延時間でもリセット信号を遅延させた効果が確認でき、また最大遅延時間は、MCU他の回路動作速度で制限されるが、200ms程度が実現性や応答時間などを考慮して妥当であると思われる。
By delaying the reset operation by the
図3は、本実施の形態のアクティブ型無線タグを利用した通信システムの構成の一例を示す構成図であり、コンピュータ10に接続されたリーダーライター9とアクティブ型無線タグ8との間で通信が行われる。
FIG. 3 is a configuration diagram showing an example of a configuration of a communication system using the active wireless tag according to the present embodiment. Communication is performed between the reader / writer 9 connected to the
図1に示すように、MCU4は、本アクティブ型無線タグのIDやディジタルデータを記憶し、通信時に無線部5の制御を行ない、またアクチュエータ7の制御を行う。また、無線部5は、アンテナ6を介してMCU4からのディジタルデータ信号を無線でリーダーライター9(図3)に送信するものである。さらに、電源部を構成するリチウムイオン電池1、DC−DCコンバーター2は、電圧検出器3、遅延回路13、MCU4、無線部5およびアクチュエータ7を駆動させるための電源を供給する。
As shown in FIG. 1, the
図4は、本実施の形態のアクティブ型無線タグの構成の一例を示す斜視図である。図4に示すように、本構成の外形寸法は、幅寸法aが44mm、奥行き寸法bが65mm、高さ寸法cが11mmであり、幅寸法54mm、奥行き寸法85.5mmの一般的なカードサイズより小型である。本構成では、電圧検出器3として遅延回路13を内蔵した電圧検出器を用いている。具体的にはセイコーインスツル株式会社製S−801シリーズのICを用いることができる。この場合遅延時間は200msと設定されている。図5にその詳細回路図を示す。VDD端子にDC−DCコンバータ2からの電源が接続され、OUT端子より遅延したリセット信号が得られる。すなわち、図5の回路図中の遅延回路に入力される電圧到達信号が遅延回路により遅延され、処理されてOUT端子より出力される。MCU4の最小動作電圧は1.8V程度であり、基準電圧としては2.1〜2.3V程度に設定される。また、本構成ではリチウムイオン電池1としては、電源容量が300mAhと小さい小型のリチウムイオン電池を用いた。ここで、リチウムイオン電池を用いていることからこのアクティブ型無線タグはリチャージャブルである。
FIG. 4 is a perspective view showing an example of the configuration of the active wireless tag according to the present embodiment. As shown in FIG. 4, the external dimensions of this configuration are a general card size having a width dimension a of 44 mm, a depth dimension b of 65 mm, a height dimension c of 11 mm, a width dimension of 54 mm, and a depth dimension of 85.5 mm. Smaller. In this configuration, a voltage detector incorporating a
また、アクチュエータとしてMCU4にLED11(図4)が接続され制御される。この場合、電源容量が小さいため、電源投入時にLED11も電力を消費するので電源の立ち上がりが遅くなるが、上述のようにMCU4に遅延回路内蔵の電圧検出器が接続され安定な状態で再リセットされるため誤動作が起きない。
Moreover, LED11 (FIG. 4) is connected to MCU4 as an actuator, and is controlled. In this case, since the power supply capacity is small, the
以上のように、本発明のアクティブ型無線タグは、小型、軽量で、かつ電源容量が小さい場合にも安定した起動が可能なアクティブ型無線タグが得られる。 As described above, the active wireless tag according to the present invention provides an active wireless tag that is small and lightweight, and that can be stably activated even when the power supply capacity is small.
なお、本発明は、上記実施の形態や構成例に限定されるものではないことは言うまでもない。例えば、MCUの電源電圧がMCUの動作電圧の下限値以上の一定の基準電圧まで上昇し、さらに一定時間経過した後にMCUのリセット信号を入力する手段としては、同様な機能を得ることができるものであれば上記構成例の回路以外の回路を使用することができ、また基準電圧の値も、通信部やアクチュエータ、電源部の容量などに応じて最適な値を選択すればよい。 Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiments and configuration examples. For example, the same function can be obtained as means for inputting the MCU reset signal after the MCU power supply voltage rises to a certain reference voltage equal to or higher than the lower limit value of the MCU operating voltage and after a certain time has passed. If so, a circuit other than the circuit of the above configuration example can be used, and the value of the reference voltage may be selected in accordance with the capacity of the communication unit, actuator, power supply unit, and the like.
1 リチウムイオン電池
2 DC−DCコンバーター
3 電圧検出器
13 遅延回路
4、14 MCU
5 無線部
6 アンテナ
7、17 アクチュエータ
8 アクティブ型無線タグ
9 リーダーライター
10 コンピュータ
11 LED
12 電源部
15 通信部
DESCRIPTION OF
5
12
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