JP2008198019A - データキャリア - Google Patents

Abstract

【課題】データキャリアにおいて、より大きな低消費電力化を図る。
【解決手段】レベル判定部１３２によって、センサー１３１から得られた測定量と測定量の変化率との、両方又は何れか一方に基づいて定められた複数の条件に応じて、センサー１３１に対する監視の必要度（監視の頻度）を判定し、その判定結果に応じた判定信号Ｓ５を出力する。そして、発振器１３３は出力するクロック信号Ｓ６の周波数を判定信号Ｓ５に応じて制御し、測定量、及びコマンドに対するデータ処理を行うデータ処理・記録部１３４ｃに、クロック信号Ｓ６を供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、リーダライタと通信を行うデータキャリア（例えば非接触ＩＣカードや非接触タグ等）に関するものである。

データキャリアの１つである非接触タグは、商品などに取り付けることによって、物流や品質の管理などへの応用が期待できる。特に、近年では、非接触タグ市場において、センサーを搭載して高付加価値化を図った非接触タグへのニーズが高まっている。例えば、温度センサーを搭載した非接触タグでは、商品の温度管理を行うことなどが考えられている。

センサーを搭載した非接触タグには、リーダライタからの受信信号から電源を得て、リーダライタの通信領域に存在する場合のみにセンサーからの測定量の処理を行うものと、バッテリーを備えてリーダライタの有無に関わらず常にセンサーからの測定量の監視を行うものとがある。

受信信号から電源を得る非接触タグでは、リーダライタとの通信距離を確保する必要性から低消費電力化が要求されている。また、バッテリーから電源を得る非接触タグでもバッテリーの長寿命化を図る必要性から低消費電力化が要求されている。

低消費電力化を図った非接触タグの一例としては、イベント信号の発生に応じ、中央処理回路に供給する電源電位とクロック周波数を変更するようにしたものがある（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００５−２６８７６８号公報

センサーを搭載した非接触タグでは、センサーの測定量によっては、高速に動作して多量のデータ処理を行わなければならない場合と、少量のデータ処理のため処理速度を落してもよい場合とがある。処理速度を落してもよい場合に、クロック周波数を下げることができれば、より大きな低消費電力化が期待できる。

しかしながら、上記のようにイベント信号を監視する方法はクロック周波数を最適化するものではなく、センサーの測定量に対してクロック周波数を最適化してより大きな低消費電力化を図ることはできない。

本発明は、上記の問題に着目してなされたものであり、データキャリアにおいて、より大きな低消費電力化を図ることを目的としている。

上記の課題を解決するため、センサーに対する監視の必要度に応じ、クロック信号の周波数を設定するようにした。

例えば、本発明の一態様は、
リーダライタと通信を行うデータキャリアであって、
センサーと、
前記センサーから得られた測定量と前記測定量の変化率との、両方又は何れか一方に基づいて定められた複数の条件に応じて、前記センサーに対する監視の必要度を判定し、その判定結果に応じた判定信号を出力するレベル判定部と、
前記リーダライタからコマンド情報を受信する受信部と、
前記測定量、及び前記コマンド情報に対するデータ処理を行うデータ処理・記録部と、
前記データ処理の結果に対応する信号を前記リーダライタに送信する送信部と、
少なくとも前記データ処理・記録部にクロック信号を供給する発振器とを備え、
前記発振器は、前記判定信号に応じ、発振周波数が制御されるように構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、より大きな低消費電力化を図ることが可能になる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の各実施形態の説明において、一度説明した構成要素と同様の機能を有する構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

《発明の実施形態１》
図１は、本発明の実施形態１に係るデータキャリア１００の構成を示すブロック図である。また、同図には、データキャリア１００の通信相手であるリーダライタ１５０も図示してある。

このデータキャリア１００は、具体的には、例えば非接触タグであり、商品などに取り付けられることによって、物流や品質の管理などに利用される。

また、リーダライタ１５０は、データキャリア１００と情報のやり取りを行う装置であり、内部回路１５２とアンテナ１５１とを備えている。

内部回路１５２は、データキャリア１００に対して送信するデータやコマンド（これらを総称してコマンド情報と呼ぶ）の生成や、データキャリア１００から受信したデータの処理等を行う回路である。アンテナ１５１は、リーダライタ１５０と双方向の無線通信を行うためのアンテナである。内部回路１５２は、アンテナ１５１と電気的に接続されており、送受信信号Ｓ１によって、データキャリア１００と双方向の通信を行う。

（データキャリア１００の構成）
データキャリア１００は、図１に示すように、アンテナ１１０と電源部１２０と動作部１３０とを備えている。

アンテナ１１０は、リーダライタ１５０と双方向の無線通信を行うためのアンテナである。

電源部１２０は、動作部１３０に電源Ｓ３を供給するようになっている。本実施形態では、電源部１２０は、バッテリーによって構成されているものとする。

動作部１３０は、リーダライタ１５０と情報のやり取りを行う本体部分である。動作部１３０は、センサーを搭載しており、センサーの測定量を監視して、所定のデータ処理を行う。

動作部１３０は、具体的には、センサー１３１、レベル判定部１３２、発振器１３３、及び通信・データ処理部１３４を備えている。

センサー１３１は、本実施形態では、温度センサーである。センサー１３１は、測定量（すなわち測定温度）を電圧レベル信号に変換し、センサー信号Ｓ４としてレベル判定部１３２と通信・データ処理部１３４とに出力する。

レベル判定部１３２は、センサー１３１の測定温度が、予め定めてある複数の条件（後述）のうちの何れを満たしているかを判定し、その判定結果に応じて、発振器１３３の発振周波数を制御する信号（判定信号Ｓ５）を出力するようになっている。なお、発振周波数の制御には、発振器１３３の発振動作を止めて発振周波数をゼロにすることを含んでいてもよいものとする。

上記の複数の条件は、センサーに対する監視の必要度（監視の頻度）を判定するための条件である。本実施形態では、動向を最も注視すべき温度範囲（例えば、測定温度が３０℃以上）に測定温度があるという条件（第１条件）、次に注視すべき温度範囲（例えば、測定温度が３０℃未満、かつ２０℃以上）にあるという条件（第２条件）、その次に注視すべき温度範囲（例えば、測定温度が２０℃未満）にあるという条件（第３条件）の３つの条件を設定する。すなわち、レベル判定部１３２は、センサー１３１の測定温度に基づいて、センサーに対する監視の必要度（監視の頻度）を判定する。

なお、この例では、レベル判定部１３２は、３種類の判定結果を発振器１３３に対して出力できればよいので、判定信号Ｓ５は２ビット幅あればよい。

発振器１３３は、通信・データ処理部１３４にクロック信号（クロック信号Ｓ６）を供給するようになっている。発振器１３３は、発振周波数や、発振動作のオンオフを判定信号Ｓ５に応じて設定する。この例では、判定信号Ｓ５が第１条件に対応している場合の発振周波数が最も高く、次が第２条件の場合、その次が第３条件の場合である。

なお、例えば第３条件成立時に、通信・データ処理部１３４が全く動作する必要がない場合等には、発振器１３３への電源供給を遮断することによって、発振器１３３からのクロック信号出力を停止させるようにしてもよい。

通信・データ処理部１３４は、アンテナ１１０を介してリーダライタ１５０と情報のやり取りを行う機能と、センサー１３１の測定量に応じて、データ処理を行う機能とを有している。この通信・データ処理部１３４は、発振器１３３からクロック信号の供給を受けており、そのクロック信号の周波数に応じた速度でデータ処理等を行う。

また、通信・データ処理部１３４は、センサー１３１の測定温度を監視する。通信・データ処理部１３４は、この監視の頻度を、センサー１３１の測定温度に応じて決定する。

通信・データ処理部１３４は、具体的には、受信部１３４ａ、Ａ／Ｄ変換器１３４ｂ、データ処理・記録部１３４ｃ、及び送信部１３４ｄを備えている。

受信部１３４ａは、アンテナ１１０を介して、リーダライタ１５０からの信号を受信し、受信した信号（アンテナ信号Ｓ２）を復調した信号（復調信号Ｓ７）をデータ処理・記録部１３４ｃに出力するようになっている。

Ａ／Ｄ変換器１３４ｂは、センサー１３１の出力をデジタル値（デジタル化センサー信号Ｓ９）に変換するようになっている。

データ処理・記録部１３４ｃは、復調信号Ｓ７に含まれるコマンド情報を検出し、コマンド情報に応じたデータ処理を行う。さらに、データ処理の結果、リーダライタ１５０に対してレスポンスを行う必要がある場合には、そのレスポンス情報を含む送信信号Ｓ８を生成する。

また、データ処理・記録部１３４ｃは、センサー１３１の測定温度に応じた頻度で、センサー１３１の測定温度を監視するようになっている。

本実施形態では、センサー１３１の測定温度が第１条件に該当する場合は、データ処理・記録部１３４ｃは、最も高い頻度で測定温度を監視する動作（第１動作）を行う。また、センサー１３１の測定温度が、第２条件に該当する場合は、第１条件成立時よりも少ない頻度で測定温度を監視する動作（第２動作）を行う。また、センサー１３１の測定温度が、第３条件に該当する場合は、測定温度の定期的な監視を停止させる（第３動作）。

また、データ処理・記録部１３４ｃは、センサー１３１から得られた測定量に対してデータ処理も行う。データ処理の例としては、例えば、リーダライタ１５０に対する測定量の出力や、測定量の記録などが挙げられる。

送信部１３４ｄは、送信信号Ｓ８を変調して、アンテナ１１０を介して、リーダライタ１５０に送信するようになっている。

（データキャリア１００の動作）
例えば、センサー１３１の測定温度が３０℃未満、かつ２０℃以上（第２条件）であれば、発振器１３３は、第１条件成立時よりも低い周波数のクロック信号をデータ処理・記録部１３４ｃに供給する。この場合は、センサー１３１の監視の頻度も、第１条件成立時よりも少なくなる。したがって、この温度範囲では、第１条件成立時よりも消費電力を抑えることが可能になる。

その後、例えば測定温度が３０℃以上（第１条件）になると、発振器１３３が出力するクロック信号の周波数が高くなり、それに応じてデータ処理・記録部１３４ｃの動作速度も高くなる。また、データ処理・記録部１３４ｃによるセンサー１３１の監視の頻度も増加する。

また、例えば、測定温度が２０℃未満（第３条件）になると、発振器１３３が出力するクロック信号の周波数が第２条件成立時よりもさらに低下し、データ処理・記録部１３４ｃの処理速度も低下する。また、データ処理・記録部１３４ｃは、センサー１３１の測定温度の定期的な監視を停止する。したがって、この温度範囲では、第２条件成立時よりも、さらに消費電力を抑えることが可能になる。

以上のように、本実施形態によれば、測定温度の動向に対して注視すべき度合に応じて、通信・データ処理部１３４に対するクロック信号のクロック信号の周波数・供給有無や、センサー１３１の監視頻度が変更される。それゆえ、必要以上に高い周波数のクロック信号で、データ処理が行われないようにでき、その結果、データキャリア１００の無駄な電力消費を抑えて、より大きな低消費電力化を図ることが可能になる。特に、定常状態が上記の第２条件や第３条件に該当するデータキャリア１００では、より大きな低消費電力化が期待でき、バッテリーの長寿命化を図ることができる。

《発明の実施形態２》
図２は、本発明の実施形態２に係るデータキャリア２００の構成を示すブロック図である。このデータキャリア２００もデータキャリア１００と同様に、リーダライタ１５０と双方向の無線通信を行う。

データキャリア２００のデータキャリア１００との違いは、センサーの監視の必要度（監視の頻度）を、センサー１３１の測定量自体に加え、測定量の変化率も考慮して判定する点である。具体的には、データキャリア２００は、動作部１３０を動作部２１０に置き換えて構成したものである。そして、この動作部２１０は、動作部１３０のレベル判定部１３２をレベル判定部２１２に置き換えるとともに、タイマー回路２１１を追加して構成したものである。

タイマー回路２１１は、周期Ｔ（例えばＴ＝１分）の信号（判定タイミング信号Ｓ１０）を生成して、レベル判定部２１２に出力するようになっている。

レベル判定部２１２は、センサー１３１の測定温度と、測定温度の変化率との両方又は何れか一方に基づいて定められた複数の条件（後述）のうちの何れを満たしているかを所定の周期で判定し、その判定結果に応じて、発振器１３３の発振周波数を制御する信号（判定信号Ｓ５）を出力するようになっている。なお、発振周波数の制御には、発振器１３３の発振動作を止めて発振周波数をゼロにすることを含んでいてもよいものとする。

上記の複数の条件は、センサーに対する監視の必要度（監視の頻度）を判定するための条件である。本実施形態では、センサー１３１の測定温度が第１の閾値温度（例えば２０℃）以上であり、かつ規定時間（例えば上記のＴ＝１分）における温度変化が第２の閾値温度（例えば１℃）以上であるという条件（第１条件）、センサー１３１の測定温度が第１の閾値温度以上であり、かつ同規定時間における温度変化が第２の閾値温度未満であるという条件（第２条件）、センサー１３１の測定温度が第１の閾値温度未満であるという条件（第３条件）の３つの条件を設定する。

すなわち、レベル判定部２１２では、規定時間における温度変化量（温度変化率）と、センサー１３１の測定温度とによって、センサーに対する監視の必要度（監視の頻度）が判定される。

具体的には、レベル判定部２１２では、センサー信号Ｓ４の信号レベルの周期Ｔごとの変化量を測定するため、微分回路を用いてセンサー信号Ｓ４の微分信号を生成し、その微分信号の電圧レベルを、判定タイミング信号Ｓ１０でタイミングを取りながら判定する。

なお、この例でも、レベル判定部２１２は、３種類の判定結果を発振器１３３に対して出力できればよいので、判定信号Ｓ５は２ビット幅あればよい。

以上の構成により、本実施形態では、注視すべき温度変化量のレンジでは、より高い周波数のクロック信号を供給しつつ測定温度を最も高い頻度で監視し、それよりも注視する必要性が小さい温度変化量のレンジでは、クロック信号の周波数を低下させつつセンサー１３１の監視の頻度を少なくすることが可能になる。それゆえ、本実施形態でもやはり、必要以上に高い周波数のクロック信号でデータ処理が行われないようにでき、その結果、データキャリア２００の無駄な電力消費を抑えることが可能になる。

なお、本実施形態のレベル判定部２１２では、判定の条件として、例えば、第１条件や第２条件では、センサー１３１の測定温度と温度変化率の両方を考慮したが、温度変化率のみを用いて判定を行ってもよい。

《発明の実施形態３》
図３は、本発明の実施形態３に係るデータキャリア３００の構成を示すブロック図である。データキャリア３００もデータキャリア１００と同様に、リーダライタ１５０と双方向の無線通信を行う。

データキャリア１００との違いは、センサーの測定温度に応じて、異なったデータ処理を行うことができるようにデータ処理・記録部を構成した点である。具体的には、データキャリア３００は、データキャリア１００のデータ処理・記録部１３４ｃをデータ処理・記録部３１１ａに置き換えて構成したものである。すなわち、データキャリア３００では、図３に示すように、受信部１３４ａ、Ａ／Ｄ変換器１３４ｂ、送信部１３４ｄ、及びデータ処理・記録部３１１ａから通信・データ処理部３１１が構成されており、センサー１３１、レベル判定部１３２、及び通信・データ処理部３１１から動作部３１０が構成されている。

上記のデータ処理・記録部３１１ａは、データ処理・記録部１３４ｃと同様の機能を備えるとともに、実施形態１で説明した３つの条件（第１条件〜第３条件）のそれぞれに対応して、その条件が成立した場合に行うべき対応を規定したテーブル（処理テーブルと呼ぶ）を備えている。

具体的には、データ処理・記録部３１１ａは、測定温度が第１条件（上記の例では、測定温度が３０℃以上）を満たす場合には、第１処理テーブルに規定されたデータ処理を行い、測定温度が第２条件（上記の例では、測定温度が３０℃未満であり、かつ２０℃以上）を満たす場合には、第２処理テーブルに規定されたデータ処理を行い、測定温度が第３条件（上記の例では、測定温度が２０℃未満）を満たす場合には、第３処理テーブルに規定されたデータ処理を行う。

なお、処理テーブルに規定する対応には、データ処理を何も行わないという対応があってもよい。これは、例えば、処理テーブルの内容を空にしておくことで実現する。

また、本実施形態では、第１条件〜第３条件の各条件に対応する発振器１３３の発振周波数を各々の処理テーブルに対応するデータ処理量に基づいて設定する。具体的には、第１処理テーブル、第２処理テーブル、及び第３処理テーブルの各々に対応するデータ処理量をそれぞれＲ１、Ｒ２、Ｒ３とすると、第１条件、第２条件、及び第３条件の各々に対応する発振器１３３の発振周波数ｆ１、ｆ２、及びｆ３を次の式（１）を満足するような値を目標として設計する。

このように、発振器１３３の発振周波数を設定すると、第１条件〜第３条件のそれぞれに対して割り当てられたデータ処理量に関わらず、常に一定時間でデータ処理を完了し、かつ必要以上に高い周波数のクロック信号で、データ処理が行われないようにできる。

なお、クロック信号Ｓ６の周波数には、上限を設けておくのが望ましい。これは、データ処理量が多い場合にクロック信号Ｓ６の周波数が高くなりすぎて、データキャリア３００の電力消費が増大し、その結果、電力消費がチップの許容損失を超え、または回路全体の動作信頼性が損なわれることを防ぐためである。

また、本実施形態においても、実施形態２のデータキャリア２００と同様に、センサー１３１の測定温度と温度変化率の両方、あるいは温度変化率に基づいて判定して、クロック信号Ｓ６の周波数や、センサー１３１の監視頻度等を変更するようにしてもよい。

なお、上記の各実施形態では、電源部１２０がバッテリーである例を説明したが、他の方法で電力を供給してもよい。例えば、アンテナ１１０で受信したアンテナ信号Ｓ２から電源を取り出し、それを動作部に供給するようにしてもよい。

また、センサー１３１は、例示した温度センサーに限定されない。その他にも、例えば光センサーなどの採用が考えられる。

本発明に係るデータキャリアは、より大きな低消費電力化を図ることが可能になるという効果を有し、リーダライタと通信を行うデータキャリア等（例えば非接触ＩＣカードや非接触タグ等）として有用である。

実施形態１に係るデータキャリア１００の構成を示すブロック図である。 実施形態２に係るデータキャリア２００の構成を示すブロック図である。 実施形態３に係るデータキャリア３００の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１００ データキャリア
１１０ アンテナ
１２０ 電源部
１３０ 動作部
１３１ センサー
１３２ レベル判定部
１３３ 発振器
１３４ 通信・データ処理部
１３４ａ 受信部
１３４ｂ Ａ／Ｄ変換器
１３４ｃ データ処理・記録部
１３４ｄ 送信部
１５０ リーダライタ
１５１ アンテナ
１５２ 内部回路
２００ データキャリア
２１０ 動作部
２１１ タイマー回路
２１２ レベル判定部
３００ データキャリア
３１０ 動作部
３１１ 通信・データ処理部
３１１ａ データ処理・記録部
Ｓ１ 送受信信号
Ｓ２ アンテナ信号
Ｓ３ 電源
Ｓ４ センサー信号
Ｓ５ 判定信号
Ｓ６ クロック信号
Ｓ７ 復調信号
Ｓ８ 送信信号
Ｓ９ デジタル化センサー信号
Ｓ１０ 判定タイミング信号

Claims (5)

1. リーダライタと通信を行うデータキャリアであって、
   センサーと、
   前記センサーから得られた測定量と前記測定量の変化率との、両方又は何れか一方に基づいて定められた複数の条件に応じて、前記センサーに対する監視の必要度を判定し、その判定結果に応じた判定信号を出力するレベル判定部と、
   前記リーダライタからコマンド情報を受信する受信部と、
   前記測定量、及び前記コマンド情報に対するデータ処理を行うデータ処理・記録部と、
   前記データ処理の結果に対応する信号を前記リーダライタに送信する送信部と、
   少なくとも前記データ処理・記録部にクロック信号を供給する発振器とを備え、
   前記発振器は、前記判定信号に応じ、発振周波数が制御されるように構成されていることを特徴とするデータキャリア。
2. 請求項１のデータキャリアであって、
   前記クロック信号の周波数をゼロに制御する場合には、前記発振器への電力供給を遮断することを特徴とするデータキャリア。
3. 請求項１のデータキャリアであって、
   前記センサーは、温度センサーであることを特徴とするデータキャリア。
4. 請求項１のデータキャリアであって、
   前記データ処理・記録部は、前記複数の条件のそれぞれに対応して、その条件が成立した場合に行うべき対応を規定した処理テーブルを有しており、成立した条件に対応した処理テーブルに基づいてデータ処理を行うように構成されていることを特徴とするデータキャリア。
5. 請求項１のデータキャリアであって、
   前記発振器に設定可能な周波数には上限が設定されていることを特徴とするデータキャリア。

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