JP2010026838A

JP2010026838A - ワイヤレスセンサ

Info

Publication number: JP2010026838A
Application number: JP2008188142A
Authority: JP
Inventors: Yanbin Sun; 彦斌孫
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2008-07-22
Filing date: 2008-07-22
Publication date: 2010-02-04

Abstract

【課題】電池の消費電力の軽減化を図るとともに、電池電圧の変動によってセンサ部の測定量を精度よく得ることができるワイヤレスセンサを提供することである。
【解決手段】電池１６と、電池１６からの電源を入力し一定値に安定化させた出力電圧を安定化電源回路１７との２系統の電源系統を有し、電池から通信部１５に電源を供給し、安定化電源回路１７から安定化電源をセンサ部１２に供給する。データ処理部１３は、センサ部１２を所定の検出周期ごとに動作させ、センサ部１２で検出した計測量を通信部１５を介して所定の検出周期ごとに無線送信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種計測量を計測して計測量監視制御装置に無線で送信するワイヤレスセンサに関する。

一般に、計測量を検出するワイヤレスセンサは、計測量を検出するセンサ部、センサ部で検出した計測量を無線送信する通信部、センサ部で検出した計測量を演算処理し通信部を介して無線送信するデータ処理部を有し、これらセンサ部、通信部及びデータ処理部に電源を供給する電池から構成される。

すなわち、センサ部は電池から供給される電源により計測値を計測し、通信部は電池から供給される電源により無線通信を行い、データ処理部は電池から供給される電源により無線通信制御を始めとして電池内の制御を行う。このように、電池は、ワイヤレスセンサを動作させるための電源を供給するものであり、重要な役割を果たしている。

携帯型のワイヤレスセンサにおいては、小型化及び消費電流の低減化の双方を満たすことが要請されており、回路基板の一面にセンサ部と信号処理部と送信回路部とを有し、電池はその回路基板の他面に組み付け、設置環境に制約を受けることなく、小型、薄型、軽量を図ったものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−３５２７５７号公報

しかし、特許文献１のものでは、電池から直接的にセンサ部と信号処理部と送信回路部とに電源を供給するようにしており、電池の使用が一定の時間以上となると電池の電圧が徐々に低下して行くので、センサ部に供給する電圧も徐々に低下していくことになる。この電池電圧の変動によって、同じ計測値であったとしても、センサ部の出力値が変化することになるので、正確な計測が実現できなくなる。

そこで、消費電力の低減化のために計測量の計測は所定の検出周期で行い、計測量を検出したときのみ計測量を無線送信するようにして、電池の消費電力の軽減化を図っているが、電池から直接的にセンサ部に電力を供給しているので、センサ部に供給する電圧も徐々に低下していくことになる。

本発明の目的は、電池の消費電力の軽減化を図るとともに、電池電圧の変動によってセンサ部の測定量を精度よく得ることができるワイヤレスセンサを提供することである。

請求項１の発明に係わるワイヤレスセンサは、センサ部と；前記センサ部で検出した計測量を無線送信する通信部と；前記センサ部を所定の検出周期ごとに動作させ、前記センサ部で検出した計測量を前記通信部を介して所定の検出周期ごとに無線送信するデータ処理部と；前記通信部及び前記データ処理部に電源を供給する電池と；前記電池からの電源を入力し一定値に安定化させた出力電圧を前記センサ部に供給する安定化電源回路と；を備えたことを特徴とする。

本発明及び以下の発明において用語の定義及び技術的意味は以下による。センサ部とは、例えば、照度、温度、湿度等を測定する照度センサ、温度センサ、湿度センサ等である。計測量とは、照度、温度、湿度等の物理量であり、電圧、電流値等のアナログ値や物理量又は電圧、電流値のデジタル値でもよい。

無線送信は電気信号及び光信号の双方を含む。所定の検出周期とはセンサ部が計測量を検出する周期であり、目標値に対する有意の計測量の変化が生じ得る時間幅が設定される。例えば、計測量の種類に応じて、秒単位、分単位、時間単位の周期であり、照度の場合には数分単位の周期が設定される。

データ処理部は、例えば、マイクロプロセッサーで構成され、センサ部で計測した計測量をＡ／Ｄ変換して信号処理する。安定化電源回路は電池からの電源を入力し、一定値に安定化させた出力電圧を出力するものであり、センサ部のみ安定化電源回路から電源の供給を受け、その他の通信部及びデータ処理部は電池から直接的に電源の供給を受ける。

請求項２の発明に係わるワイヤレスセンサは、請求項１の発明において、前記電池は、常時、前記データ処理部に電源を供給し、前記安定化電源回路は、前記データ処理部が前記センサ部を動作させるときのみ前記データ処理部の指令により動作し、前記センサ部に安定化電源を供給することを特徴とする。

「データ処理部がセンサ部を動作させるときのみ」とは、所定の検出周期でセンサ部が計測量を計測する動作を行うときをいう。

請求項１の発明によれば、計測量を計測するセンサ部は安定化電源回路から電源の供給を受けるので、正確なセンシングが実現できる。また、その他の通信部及びデータ処理部は、安定化電源回路を経由せずに電池から直接的に電源の供給を受けるので、安定化電源回路の効率による電池の消耗電力を抑制でき、電池の消費電力の軽減化を図ることができる。

請求項２の発明によれば、請求項１の効果に加え、安定化電源回路は、データ処理部がセンサ部を動作させるときのみデータ処理部の指令により動作し、センサ部に安定化電源を供給するので、むだに安定化電源回路を動作させることがないので、安定化電源回路の効率による電池の消耗電力を抑制でき、電池の消費電力の軽減化を図ることができる。

図１は本発明の実施の形態に係るワイヤレスセンサの一例を示すブロック構成図である。ワイヤレスセンサ１１のセンサ部１２は、周囲の計測量を検出する物であり、例えば、照度、温度、湿度等の検出センサである。照度を検出する照度センサである場合には、フォトダイオードが用いられる。

データ処理部１３は、センサ部１２で検出された計測量をＡ／Ｄ変換器１４を介して、図示省略の論理演算部に取り込み計測量のデータ処理を行い、通信部１５により、センサ部１２で検出した計測量を外部に無線送信する。データ処理部１３の論理演算部は、例えばマイクロコンピュータで構成される。

データ処理部１３は、例えばタイマーを内蔵し、タイマーに設定された所定の検出周期ごとにセンサ部１２及び通信部１５を動作させ、センサ部１２で検出した計測量をデータ処理して通信部１５を介して所定の検出周期ごとに外部に無線送信する。所定の検出周期はセンサ部１２が計測量を検出する周期であり、通常、計測量の目標値に対する有意の計測量の変化が生じ得る時間幅が設定される。例えば、計測量が照度の場合には数分単位の周期が設定される。

ワイヤレスセンサ１１には、電池１６と安定化電源回路１７とが設けられ、電池１６から直接的に電源を供給するラインと、電池１６から安定化電源回路１７を経由して電源を供給するラインとの２系統の電源供給ラインが設けられている。安定化電源回路１７は電池１６からの電源を入力し、一定値に安定化させた出力電圧を出力するものである。センサ部のみ安定化電源回路から電源の供給を受け、その他の通信部及びデータ処理部は電池から直接的に電源の供給を受ける。

電池１６はデータ処理部１３及び通信部１５に電源を供給し、安定化電源回路１７はセンサ部１２に電源を供給する。センサ部１２は出力電圧が一定である安定化電源回路１７から電源の供給を受けるので、センサ部１２に供給される電源電圧が変動することがなく、電源電圧の変動に伴うセンサ部１２の出力値の変動を防止できる。従って、精度よく計測量を計測できる。

ここで、安定化電源回路１７からセンサ部１２のみに安定化電源を供給するようにしているのは、安定化電源回路１７は安定化電源を得るのに電力を消耗するので、電池１６からの電源をすべて安定化電源回路１７を経由すると電池１６の寿命が短くなるからである。そこで、データ処理部１３及び通信部１５には電池１６から直接的に電源を供給するようにしている。データ処理部１３及び通信部１５は、多少の電源電圧の変動があっても正常に動作するからである。

このように、電池１６からの電源を直接利用するラインと、電池１６から安定化電源回路１７を経由したラインとの２系統の電源とし、一定電圧を必要とするセンサ部１２には安定化電源回路１７から電源を供給し、その他のデータ処理部１３や通信部１５には電池１６から電源を供給する。これにより、センシング精度を確保しつつ電池寿命を長くすることができる。

図２は本発明の実施の形態に係わるワイヤレスセンサの他の一例を示すブロック構成図である。この他の一例は、図１に示した一例に対し、安定化電源回路１７は、データ処理部１３がセンサ部１２を動作させるときのみ、センサ部１２に安定化電源を供給するようにしたものである。

前述したように、データ処理部１３は、タイマーを内蔵し、タイマーに設定された所定の検出周期ごとにセンサ部１２及び通信部１５を動作させているが、安定化電源回路１７についても同様に、タイマーに設定された所定の検出周期ごとに動作させる。

これにより、安定化電源回路１７は、データ処理部１３がセンサ部１２を動作させるときのみデータ処理部１３の指令により動作し、センサ部１２に安定化電源を供給する。従って、むだに安定化電源回路１７を動作させることがないので、安定化電源回路１７の動作による電池１６の消耗電力を抑制でき、電池１６の消費電力の軽減化を図ることができる。

本発明の実施の形態に係わるワイヤレスセンサの一例を示すブロック構成図。本発明の実施の形態に係わるワイヤレスセンサの他の一例を示すブロック構成図。

符号の説明

１１…ワイヤレスセンサ、１２…センサ部、１３…データ処理部、１４…Ａ／Ｄ変換器、１５…通信部、１６…電池、１７…安定化電源回路

Claims

センサ部と；
前記センサ部で検出した計測量を無線送信する通信部と；
前記センサ部を所定の検出周期ごとに動作させ、前記センサ部で検出した計測量を前記通信部を介して所定の検出周期ごとに無線送信するデータ処理部と；
前記通信部及び前記データ処理部に電源を供給する電池と；
前記電池からの電源を入力し一定値に安定化させた出力電圧を前記センサ部に供給する安定化電源回路と；
を備えたことを特徴とするワイヤレスセンサ。
前記電池は、常時、前記データ処理部に電源を供給し、前記安定化電源回路は、前記データ処理部が前記センサ部を動作させるときのみ前記データ処理部の指令により動作し、前記センサ部に安定化電源を供給することを特徴とする請求項１記載のワイヤレスセンサ。