JP2014220630A

JP2014220630A - 通信システム、送信装置、受信装置及びその送受信方法

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Publication number: JP2014220630A
Application number: JP2013098139A
Authority: JP
Inventors: 赤堀　博次; Hirotsugu Akahori; 博次赤堀
Original assignee: Lapis Semiconductor Co Ltd
Current assignee: Lapis Semiconductor Co Ltd
Priority date: 2013-05-08
Filing date: 2013-05-08
Publication date: 2014-11-20
Anticipated expiration: 2033-05-08
Also published as: JP6234700B2

Abstract

【課題】受信装置の消費電力を低減しつつ送信装置から不定期に送信される情報を受信装置で確実に受信することができる通信システム、その送信装置及び受信装置、並びに送受信方法を提供する。
【解決手段】エナジーハーベストデバイスによって電力を収穫して蓄電する蓄電手段と、蓄電手段の蓄電電力を用いて情報信号を送信する送信手段と、を有する送信装置と、当該送信手段から送信された情報信号を受信する受信手段を有する受信装置と、を備え、送信手段は、情報信号の送信前に所定の送信周期で起動トリガ信号を複数回繰り返し送信し、受信装置は、受信手段に受信停止モードと起動トリガ信号を受信するための起動検出モードとを交互に実行させ、受信手段が起動検出モードにて起動トリガ信号を受信すると受信手段を情報信号の受信モードに移行させる動作制御手段を更に有する通信システム。
【選択図】図１

Description

本発明は、エナジーハーベスト技術で収穫された電力を用いて情報を送信してそれを受信する通信システム、通信システムの送信装置及び受信装置、並びに送受信方法に関する。

外部からの電力供給が望めない場所に設置された送信装置において、いわゆる環境発電技術又はエナジーハーベスト（電力収穫）技術を用いてスイッチ等の僅かな物理的動き、振動、温度変化等の環境変化により生じる僅かな起電力を元にその設置場所で得られた情報を送信し、受信装置でその情報を取得する無線通信システムが近年注目されている（特許文献１及び２参照）。このような無線通信システムでは、送信装置の設置場所でエナジーハーベスト技術により電力が生成されるため、安定した商用電源やバッテリー等の外部電源が不要の送信装置となる。また、バッテリーの交換等のメンテナンスの必要がなくなるため送信装置の設置場所として容易に近づけない場所でも可能となるという利点がある。

特開２０１２−２２７８４９号公報特開２０１２−１２０１６５号公報

このようなエナジーハーベスト技術を用いた送信装置では、発電が行われなければ情報は送信されず、送信信号の送信タイミングが不定期となるので、送信信号を受信する受信装置は常時、電源オンして受信状態にしておく必要があった。よって、受信装置では無駄に電力消費が行われることになる。特に、バッテリー駆動の携帯電話機等のモバイル端末に上記したように常時受信状態の受信装置を実装することは、バッテリーの高頻度での充電やバッテリーの大型化が要求されることになるため困難であった。

そこで、本発明の目的は、受信装置の消費電力を低減しつつ送信装置から不定期に送信される情報を受信装置で確実に受信することができる通信システム、その送信装置及び受信装置、並びに送受信方法を提供することである。

本発明の通信システムは、エナジーハーベストデバイスによって電力を収穫して蓄電する蓄電手段と、前記蓄電手段の蓄電電力を用いて情報信号を送信する送信手段と、を有する送信装置と、前記送信手段から送信された前記情報信号を受信する受信手段を有する受信装置と、を備えた通信システムであって、前記送信手段は、前記情報信号の送信前に所定の送信周期で起動トリガ信号を複数回繰り返し送信し、前記受信装置は、前記受信手段に受信停止モードと前記起動トリガ信号を受信するための起動検出モードとを交互に実行させ、前記受信手段が前記起動検出モードにて前記起動トリガ信号を受信すると前記受信手段を前記情報信号の受信モードに移行させる動作制御手段を更に有することを特徴としている。

本発明の送信装置は、エナジーハーベストデバイスによって電力を収穫して蓄電する蓄電手段と、前記蓄電手段の蓄電電力を用いて情報信号を送信する送信手段と、を有する送信装置であって、前記送信手段は、前記情報信号の送信前に所定の送信周期で起動トリガ信号を複数回繰り返し送信することを特徴としている。

本発明の受信装置は、送信装置から送信された情報信号を受信する受信手段を備えた受信装置であって、前記送信装置は、前記情報信号の送信前に所定の送信周期で起動トリガ信号を複数回繰り返し送信し、前記受信装置は、前記受信手段に受信停止モードと前記起動トリガ信号を受信するための起動検出モードとを交互に実行させ、前記受信手段が前記起動検出モードにて前記起動トリガ信号を受信すると前記受信手段を前記情報信号の受信モードに移行させる動作制御手段を更に有することを特徴としている。

本発明の通信システムの送受信方法は、エナジーハーベストデバイスによって電力を収穫して蓄電する蓄電手段を備え、前記蓄電手段の蓄電電力を用いて情報信号を送信する送信装置と、前記送信装置から送信された前記情報信号を受信する受信装置と、を備えた通信システムの送受信方法であって、前記送信装置が前記情報信号の送信前に所定の送信周期で起動トリガ信号を複数回繰り返し送信するステップと、前記受信装置が前記受信手段に受信停止モードと前記起動トリガ信号を受信するための起動検出モードとを交互に実行するステップと、前記受信装置が前記起動検出モードにて前記起動トリガ信号を受信すると前記情報信号の受信モードに移行するステップと、を含むことを特徴としている。

本発明によれば、送信装置の送信手段は、情報信号の送信前に所定の送信周期で起動トリガ信号を複数回繰り返し送信し、受信装置の受信手段は受信停止モードと起動トリガ信号を受信するための起動検出モードとを交互に実行し、受信手段が起動検出モードにて前記起動トリガ信号を受信すると受信手段が情報信号の受信モードに移行するので、受信停止モードでは受信手段内の回路電源をほとんどオフさせることができ、また、起動検出モード時には受信モード時に比べて受信手段内の回路電源をオフさせることができる。更に、起動検出モード時には複数回送信される起動トリガ信号の少なくとも１つを検出することができる。よって、受信装置の消費電力を低減しつつ送信装置から不定期に送信される情報を受信装置で確実に受信することができる。

本発明の実施例である無線通信システムを示すブロック図である。図１の無線通信システムの受信装置の構成を示すブロック図である。図１の無線通信システムの各部の動作を示す図である。受信装置の受信制御回路の動作を示すフローチャートである。本発明の他の実施例として無線信号の波形を示す図である。図１の無線通信システムの各部の他の動作例を示す図である。

以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は本発明の無線通信システムを示しており、無線通信システムは送信装置１０と受信装置２０とからなる。

送信装置１０は、エネルギー生成部１１、エネルギー変換部１２、蓄電部１３、電力供給部１４、エネルギー検出部１５、タイミング制御部１６、マイコン（マイクロコンピュータ）１７、及び送信部１８を備えている。

エネルギー生成部１１はエネルギーハーベストデバイスの１つである圧電デバイスからなる電力収穫手段であり、外部のスイッチ１１ａに接続されている。圧電デバイスは圧電効果を利用した素子である。スイッチ１１ａの操作に応じて圧電デバイスに圧力が加わり、その結果、圧電デバイスが電力を生成する。エネルギー生成部１１の出力にはエネルギー変換部１２が接続されている。エネルギー変換部１２は整流及び平滑回路からなり、エネルギー生成部１１の出力電圧を整流及び平滑化して出力する。エネルギー変換部１２の出力端は蓄電部１３、電力供給部１４及びエネルギー検出部１５に接続されている。エネルギー変換部１２の出力電力は蓄電部１３に供給される。

蓄電部１３は、バッテリー又はコンデンサからなり、エネルギー変換部１２から供給される電力を蓄電する蓄電手段である。蓄電部１３の蓄電電圧は電力供給部１４及びエネルギー検出部１５に供給される。図１において蓄電部１３の一端は入出力端とされ、他方は接地されているが、本発明はこの構成に限定されることはなく、例えば、蓄電部１３の他方が接地されることなくエネルギー変換部１２、電力供給部１４及びエネルギー検出部１５の共通ラインに接続されても良い。

電力供給部１４はエネルギー検出部１５、タイミング制御部１６、マイコン１７、及び送信部１８の各々に蓄電部１３の出力電圧を電源電圧として供給する。マイコン１７及び送信部１８が送信手段である。

エネルギー検出部１５は蓄電部１３の蓄電電圧が閾値電圧を越えると、タイミング生成部１６に対してエネルギー検出信号を出力する。エネルギー変換部１２の出力電圧が閾値電圧を越える場合はスイッチ１１ａの操作があり、それによりエネルギー生成部１１から電力が生成した場合である。エネルギー検出部１５の出力にはタイミング生成部１６が接続されている。タイミング生成部１６は電力供給部１４及びマイコン１７に接続されており、送信信号の送信タイミングをマイコン１７に指令する。送信タイミング信号は送信部１８による後述の起動トリガ信号及び伝送情報信号の送信タイミングを表す。また、タイミング生成部１６はマイコン１７及び送信部１８への電源電圧供給タイミングを電力供給部１４に指令する。

マイコン１７は送信部１８に接続されており、タイミング生成部１６から供給される送信タイミング信号に応じて動作して起動トリガ信号及び伝送情報信号の送信を送信部１８に対して指令する。送信部１８はマイコン１７からの送信指令に応じて起動トリガ信号及び伝送情報信号を無線信号としてアンテナ１９から送出する。伝送情報信号はスイッチ１１ａのオンを示す信号であり、また、送信部１８において予め定められた変調処理（符号化処理を含む）が施された後、無線信号となる。無線信号は予め定められた周波数の信号である。なお、電力供給部１４、エネルギー検出部１５、及びタイミング生成部１６はそれらの機能を全て含むように送信制御部として構成しても良い。

一方、受信装置２０は、受信部２１（受信手段）と動作制御部２２（動作制御手段）とを備えている。受信部２１は図２に示すように、高周波回路３１、レベル検出器３２、復調回路３３、及び情報処理回路３４を備えている。動作制御部２２は図２に示すように、タイマ３５と受信制御回路３６とを備えている。

高周波回路３１は送信部１８の送信周波数を受信周波数としてアンテナ３０を介して無線信号を受信する受信回路である。レベル検出器３２は高周波回路３１の出力に接続され、高周波回路３１から出力される受信信号（ＲＦ信号）のレベル、すなわち信号強度を検出する。復調回路３３は高周波回路３１の出力に接続され、高周波回路３１から出力される受信信号を復調して伝送情報信号を得る。情報処理回路３４は復調回路３３の出力に接続されており、例えば、マイコンからなり、復調回路３３から出力される伝送情報信号に応じて情報処理を行う。情報処理としては、伝送情報信号に応じてスイッチ１１ａがオンしたか否かを判別し、その判別結果を受信出力として出力することが行われる。

動作制御部２２のタイマ３５は、受信制御回路３６と接続され、後述する間欠検出周期でクロックを初期値（例えば、０）から計数してその計数値を受信制御回路３６に繰り返し出力する。受信制御回路３６は、例えば、マイコンからなり、上記した受信部２１の高周波回路３１、レベル検出器３２、復調回路３３、及び情報処理回路３４に接続されている。受信制御回路３６はタイマ３５の出力計数値を読み取り、また、レベル検出器３２によって検出された受信信号レベルを読み取り、読み取り計数値及び受信信号レベルに応じて高周波回路３１、レベル検出器３２、復調回路３３、及び情報処理回路３４の各々に図示しないバッテリーによる電源電圧を個別に供給する。

次に、かかる構成の無線通信システムの動作を図３(a)乃至(d)を参照して説明する。図３(a)は送信装置１０の蓄電部１３の蓄電量を時間経過に従って示し、図３(b)は送信部１８から送出される送信信号を時間経過に従って示している。また、図３(c)は受信装置２０の動作モードを時間経過に従って示し、図３(d)は受信装置２０の消費電力を時間経過に従って示している。

送信装置１０において、時間ｔ１でユーザによってスイッチ１１ａがオン操作されると、エネルギー生成部１１で起電力が生成し、その起電力による電圧がエネルギー生成部１１からエネルギー変換部１２に供給され、エネルギー変換部１２によって整流及び平滑化される。エネルギー変換部１２の平滑化出力は蓄電部１３に供給され、蓄電部１３の蓄電量が時間ｔ１後、図３(a)に示すように徐々に増加する。この蓄電量の増加と共にその蓄電電圧が電力供給開始電圧に達すると、電力供給部１４がエネルギー検出部１５及びタイミング生成部１６に電源電圧を供給する。

エネルギー検出部１５は蓄電部１３の蓄電電圧が閾値電圧を越えると、タイミング生成部１６に対してエネルギー検出信号を出力する。タイミング生成部１６は電源供給部１４に対して電源電圧供給タイミングを指令し、また、電源電圧供給タイミングの指令より若干遅れてマイコン１７に対して送信タイミングを指令する。電源電圧供給タイミング指令に応じて電源供給部１４はマイコン１７及び送信部１８に電源電圧を供給する。これにより、マイコン１７は送信制御動作を開始し、送信タイミング指令に応じて起動トリガ信号を所定の周期で生成する。起動トリガ信号は送信部１８によって無線信号としてアンテナ１９から送出される。この起動トリガ信号の送信は図３(b)に符号Ａで示されたように等間隔の時間（送信周期）Ｔｘで４回実行される。１つの起動トリガ信号の信号幅をＴｐとすると、３×Ｔｘ＋Ｔｐが起動トリガ信号送信期間（４回の起動トリガ信号のうちの１番目の起動トリガ信号の送信開始時点から最終の４番目の起動トリガ信号の送信完了時点までの期間）である。

本実施例では、起動トリガ信号としての無線信号はパルス状の無変調のキャリア信号であるとするが、これに限定されず、例えば、特定のデータを含む信号や変調されたキャリア信号でも良い。

また、起動トリガ信号の４回の送信後、直ちにマイコン１７はスイッチ１１ａのオンを示す伝送情報信号を作成して送信部１８に供給する。伝送情報信号は送信部１８によって無線信号としてアンテナ１９から送出される。伝送情報信号の送信は図３(b)に符号Ｂで示されている。

図３(a)から分かるように起動トリガ信号が無線信号として送信される毎に蓄電部１３の蓄電量は徐々に減少し、その後、伝送情報信号が無線信号として送信されると、蓄電部１３の蓄電量は更に低下してほぼ無くなる。なお、起動トリガ信号の送信回数は４回に限定されず、１回以上であれば良い。

このように送信装置１０では、今回のスイッチ１１ａのオン操作によってエネルギー生成部１１で生じた起電力を電源として起動トリガ信号及び伝送情報信号の各々が順次送信される。すなわち、送信装置１０は送信すべきデータが生じた際に発生するエネルギーを用いてデータを送信することができる。

受信装置２０において、動作モードとしては図３(c)に示されたように、起動検出モード、受信停止モード、及び受信モードがある。起動検出モードの期間と受信停止モードの期間は間欠検出周期で繰り返される。起動検出モードは起動トリガ信号を検出するモードであり、このモード時には受信部２１では高周波回路３１及びレベル検出器３２が受信制御回路３６から電源電圧の供給によって動作し、復調回路３３及び情報処理回路３４は受信制御回路３６から電源電圧の供給停止によって動作しない。受信停止モードは受信動作を行わないモードであり、この受信停止モード時には高周波回路３１、レベル検出器３２、復調回路３３及び情報処理回路３４の全てが受信制御回路３６から電源電圧の供給停止によって動作しない。受信モードは伝送情報信号を受信するモードであり、この受信モード時には高周波回路３１、レベル検出器３２、復調回路３３及び情報処理回路３４の全てが受信制御回路３６から電源電圧の供給によって動作する。また、受信モードは起動検出モードで起動トリガ信号を検出した場合にのみ移行される。

受信制御回路３６は、図４に示されるように、タイマ３５の計数値に応じて受信停止モードの期間であるか否かを判別する（ステップＳ１１）。間欠検出周期をＴｒとすると、計数値が初期値０からＴ１までを受信停止モードの期間Ｔ１とし、Ｔ１からＴｒに達するまでを起動検出モードの期間Ｔ２とする。すなわち、Ｔｒ＝Ｔ１＋Ｔ２である。間欠検出周期Ｔｒは上記した起動トリガ信号送信期間（３×Ｔｘ＋Ｔｐ）と同一か又はそれより短い。すなちわ、Ｔｒ≦３×Ｔｘ＋Ｔｐである。起動検出モードの期間Ｔ２は送信周期Ｔｘの時間長以上であり、例えば、Ｔｘ＋Ｔｐの時間長である。

受信制御回路３６がタイマ３５の計数値に応じて受信停止モードの期間であると判別した場合には、上記したように高周波回路３１、レベル検出器３２、復調回路３３及び情報処理回路３４の全てに対する受信制御回路３６から電源電圧の供給が停止される（ステップＳ１２）。図３(d)に示されたように、受信停止モードが開始されると、受信装置２０の消費電力は低下する。この低下した消費電力をＷ１とする。なお、受信停止モード時には受信制御回路３６のタイマ３５の計数値の判別部分を除いて受信制御回路３６の電源もオフするようにしても良い。

受信制御回路３６は受信停止モードにおいてタイマ３５の計数値が第１立ち上げ値ｔａに達したか否かを判別する（ステップＳ１３）。タイマ３５の計数値が第１立ち上げ値ｔａに達したならば、起動検出モードに備えて受信制御回路３６は高周波回路３１に電源電圧を供給する（ステップＳ１４）。この電源電圧の供給により高周波回路３１が動作を開始して無線信号を受信可能状態となる。また、この電源電圧の供給により受信装置２０の消費電力は図３(d)に示されたように、若干上昇してＷ２となる。

受信制御回路３６はその後、タイマ３５の計数値が第２立ち上げ値ｔｂ（ｔｂ＞ｔａ）に達したか否かを判別する（ステップＳ１５）。タイマ３５の計数値が第１立ち上げ値ｔｂに達したならば、更に起動検出モードに備えて受信制御回路３６は高周波回路３１に加えてレベル検出器３２に電源電圧を供給する（ステップＳ１６）。このレベル検出器３２への電源電圧の供給によりレベル検出器３２は動作を開始して高周波回路３１が受信した無線信号のレベルを検出可能状態となる。また、このレベル検出器３２への電源電圧の供給により受信装置２０の消費電力は図３(d)に示されたように、更に若干上昇してＷ３となる。

なお、本実施例では高周波回路３１及びレベル検出器３２の立ち上げ時間又は動作の安定化を考慮して計数値がＴｒに達する前に受信装置２０の動作モードは実質的に起動検出モードになっているが、計数値がＴｒに達すると同時に高周波回路３１及びレベル検出器３２に電源電圧を供給して起動検出モードに移行しても良い。

起動検出モードにおいて、受信制御回路３６はレベル検出器３２によって受信信号レベルが閾値レベルを越えて検出されたか否かを判別する（ステップＳ１７）。閾値レベルは起動トリガ信号からなる無線信号を受信した場合に少なくとも得られるべきレベルである。レベル検出器３２による検出受信信号レベルが閾値レベルを越えていないならば、受信制御回路３６はタイマ３５の計数値がＴｒに達したか否かを判別する（ステップＳ１８）。タイマ３５の計数値がＴｒに達していないならば、受信信号レベルが閾値レベルを越えて検出されたか否かを再度判別する（ステップＳ１７）。すなわち、ステップＳ１７及びＳ１８では起動検出モードの期間において検出受信信号レベルから起動トリガ信号を受信したか否かを判別することが行われる。

ステップＳ１８でタイマ３５の計数値がＴｒに達したと判別した場合には受信制御回路３６は動作モードを受信停止モードにするために、上記したステップＳ１２の処理に移行し、これにより高周波回路３１、レベル検出器３２、復調回路３３及び情報処理回路３４の全てに対する受信制御回路３６から電源電圧の供給が停止される。

一方、受信制御回路３６は、ステップＳ１７でレベル検出器３２による検出受信信号レベルが閾値レベルを越えたと判別したならば、受信モードに移行するために高周波回路３１、レベル検出器３２、復調回路３３及び情報処理回路３４の全てに電源電圧を供給して伝送情報信号を受信可能にする（ステップＳ１９）。この高周波回路３１、レベル検出器３２、復調回路３３及び情報処理回路３４への電源電圧の供給により受信装置２０の消費電力は図３(d)に示されたように、更に上昇して、復調及び情報処理を含む受信動作に必要なＷ４となる。すなわち、Ｗ４＞Ｗ３＞Ｗ２＞Ｗ１である。

図３(a)乃至(d)に示した例では、受信装置２０が起動検出モードに４番目の起動トリガ信号を受信して受信モードに移行しているが、受信制御回路３６は起動トリガ信号が何番目であるかに無関係に起動トリガ信号を受信したならば、直ちに受信モードに移行する。

受信モードにおいて、伝送情報信号の無線信号がアンテナ３０を介して高周波回路３１が受信すると、その受信信号が復調回路３３に供給され、復調回路３３による復調によって伝送情報信号が情報処理回路３４に供給される。情報処理回路３４は伝送情報信号に応じてスイッチ１１ａがオンしたか否かを判別し、その判別結果を出力することが行われる。受信制御回路３６は情報処理回路３４から判別結果を得る（ステップＳ２０）と、上記のステップＳ１１に戻って上記の動作を繰り返す。

受信モードの期間は伝送情報信号を受信するまでであるが、最大でも１番目の起動トリガ信号の立ち上がりから伝送情報信号の立ち下がりまでの予め定められた時間又はそれより若干長い時間である。そのような受信モードの期間に亘って伝送情報信号が受信できなかった場合においては図４には示してないが、ステップＳ１１に移行して上記の動作を繰り返すことが行われる。

よって、本実施例によれば、受信モード以外の動作モードにあるときの受信装置２０の消費電力を低減させることができる。特に、受信休止モードにおいては、受信部２１の回路電源をほぼ止めることが可能となり、消費電力低減の効果が非常に高くなる。また、起動トリガ信号の連続送信回数を増やすほど、受信休止モードの割合を多くすることができ、消費電力を大幅に減少させることができる。特に、受信装置の電源がバッテリーである場合に実施例に示された構成は好適である。

なお、本実施例においては、起動トリガ信号の判別を受信信号レベルで行っているため、起動検出モードでは復調回路３３に電源電圧は供給されないが、起動トリガ信号が上記したように特定のデータを含む信号や変調されたキャリア信号として送信される場合には起動検出モードの期間に復調回路３３に電源電圧を供給する必要がある。

上記した実施例においては、伝送情報信号は起動トリガ信号送信期間後に１回だけ送信されるが、伝送情報信号を不等間隔で複数回送信しても良い。例えば、図５(a)に示されるように、送信部１８は４つの起動トリガ信号Ａの送信期間後に、同一内容の３つの伝送情報信号Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を不等間隔で無線信号として送信するのである。これは、伝送情報信号が他の送信装置からの無線信号と時間的に重なり合うことが生じて受信されない場合に対処している。例えば、他の送信装置Ｘ，Ｙ各々から送信された無線信号が図５(b)及び図５(c)に示されたタイミングであるとすると、伝送情報信号Ｂ１は他の送信装置Ｘから無線信号として送信された起動トリガ信号Ａ’と時間的に重なってしまい、伝送情報信号Ｐ２は他の送信装置Ｘから無線信号として送信された伝送情報信号Ｂ２と、他の送信装置Ｙから送信された無線信号として伝送情報信号Ｂ２と時間的に重なってしまう。よって、伝送情報信号Ｂ１，Ｂ２については受信装置２０では受信できないことになる。しかしながら、伝送情報信号Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３が不等間隔で送信されるので、伝送情報信号Ｐ３は他の送信装置Ｘから送信された無線信号とは時間的に重なることが起きず、受信装置２０で受信可能となる。

かかる伝送情報信号の不等間隔送信では、伝送情報信号の送信回数（３回以上）を増やすほど他の送信装置からの無線信号と衝突しない確率が増加する。不等の送信間隔は受信装置の受信モードの期間よりも短い時間とする。また、不等の送信間隔としては、予め個別に設定した時間間隔とする方法や、起電力が生じる毎に乱数によって変更される方法でも良く、いずれの方法でも同様の効果を得ることができる。ここでは同一内容の３つの伝送情報信号Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を送信する例を挙げているが、異なる内容の伝送情報信号Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を送っても良いし、伝送情報信号Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３とともに送信元である送信装置を識別する識別情報も送るようにしても良い。そうすることで伝送情報信号Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３と送信元の送信装置とを一意に識別することが可能となる。

なお、上記した各実施例において、エネルギー生成部１１のエナジーハーベストデバイスは伝送情報信号として送信する情報の発生に伴う事象によって電力を生じる。すなわち、伝送情報信号は発電を生じさせる事象であるスイッチ１１ａのオンを示す信号である。しかしながら、スイッチのオンに限定されず、スイッチのオフでもよく、また、単なる押圧操作でも良い。また、エネルギー生成部１１のエネルギーハーベストデバイスとしては圧電素子に限らず、光発電素子、熱発電素子、振動デバイス、静電気デバイス、太陽電池等の発電素子を用いることができ、このようなエネルギーハーベストデバイスに起電力が生じる事象が起きたときにその事象が伝送情報信号として得られるよう構成されれば良い。

更に、伝送情報信号は事象に関する情報に限定されず、例えば、周囲温度、明るさ等の他の情報を含んでも良い。この場合には他の情報を検出するセンサが設けられ、そのセンサの出力は上記したマイコン１７に供給され、マイコン１７において伝送情報信号が生成される。

また、上記した各実施例においては、伝送情報信号が発電を生じさせる単一のスイッチ１１ａのオンを示す信号であったが、伝送情報信号は複数のスイッチの各々のオンを示す信号であっても良い。その場合においては、複数のスイッチの各々はオン操作されると該当する圧電素子から起電力が生ずるように構成されている。

また、上記した各実施例においては、伝送情報信号の送信前に複数の起動トリガ信号が送信されるが、複数の伝送情報信号を一定した送信周期で送信しても良い。図１及び図２に示された無線通信システムにおけるその例が図６(a)乃至(d)に示されている。図６(a)は送信装置１０の蓄電部１３の蓄電量を時間経過に従って示し、図６(b)は送信部１８から送出される送信信号、すなわち伝送情報信号Ｂを時間経過に従って示している。また、図６(c)は受信装置２０の動作モードを時間経過に従って示し、図６(d)は受信装置２０の消費電力を時間経過に従って示している。このように複数の伝送情報信号を一定した送信周期で送信することにより、受信装置２０では動作に必要な回路のみに電源電圧を供給することができるので、低消費電力化を図ることができる。

また、上記した各実施例においては、本発明を無線通信システムに適用した例を示したが、本発明は無線通信システムに限定されず、光通信システム等の有線通信システムに適用することができる。

更に、上記した実施例において、受信装置２０側に、受信した伝送情報信号を外部の情報集約サーバに有線又は無線にて送信する送信手段が備えられても良い。

１０送信装置
１１エネルギー生成部
１２エネルギー変換部
１３蓄電部
１４電力供給部
１５エネルギー検出部
１６タイミング制御部
１７マイコン
１８送信部
２０受信装置
２１受信部
２２動作制御部
３１高周波回路
３２レベル検出器
３３復調回路
３４情報処理回路

Claims

エナジーハーベストデバイスによって電力を収穫して蓄電する蓄電手段と、前記蓄電手段の蓄電電力を用いて情報信号を送信する送信手段と、を有する送信装置と、
前記送信手段から送信された前記情報信号を受信する受信手段を有する受信装置と、を備えた通信システムであって、
前記送信手段は、前記情報信号の送信前に所定の送信周期で起動トリガ信号を複数回繰り返し送信し、
前記受信装置は、前記受信手段に受信停止モードと前記起動トリガ信号を受信するための起動検出モードとを交互に実行させ、前記受信手段が前記起動検出モードにて前記起動トリガ信号を受信すると前記受信手段を前記情報信号の受信モードに移行させる動作制御手段を更に有することを特徴とする通信システム。
前記受信停止モードの期間と前記起動検出モードの期間とからなる間欠検出周期は、前記複数回の前記起動トリガ信号の１番目の起動トリガ信号の送信開始時点から最終番目の起動トリガ信号の送信完了時点までの期間以下の時間長であることを特徴とする請求項１記載の通信システム。
前記起動検出モードの期間は、前記所定の送信周期以上の時間長であることを特徴とする請求項２記載の通信システム。
前記起動検出モードの期間は、前記所定の送信周期と前記起動トリガ信号の時間長とを加えた時間長であることを特徴とする請求項３記載の通信システム。
前記送信装置は、前記蓄電手段の蓄電電圧が閾値電圧を越えると、前記蓄電手段の蓄電電力に基づいた電源電圧を前記送信手段に供給する電力制御手段を更に含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１記載の通信システム。
前記送信手段は、前記起動トリガ信号を前記複数回繰り返し送信した後、前記情報信号を不均等な間隔で複数回に亘って送信することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１記載の通信システム。
前記エナジーハーベストデバイスは前記情報信号として送信する情報の発生に伴う事象によって電力を生じることを特徴とする請求項１記載の通信システム。
前記エナジーハーベストデバイスはスイッチの操作に応じた圧力によって起電力を生じる圧電素子からなることを特徴とする請求項１又は７記載の通信システム。
前記受信手段は、前記送信手段から送信された信号を受信する受信回路と、前記受信回路によって受信された受信信号のレベルを検出するレベル検出部と、前記受信回路によって受信された前記受信信号を復調する復調回路と、を含み、
前記動作制御手段は、前記受信停止モードでは前記受信回路、前記レベル検出部、及び前記復調回路への電源電圧の供給を停止し、前記起動検出モードでは前記受信回路及び前記レベル検出部に電源電圧を供給し、かつ前記復調回路への電源電圧の供給を停止し、前記情報信号の受信モードでは前記受信回路、前記レベル検出部、及び前記復調回路に電源電圧を供給することを特徴とする請求項１又は２記載の通信システム。
前記動作制御手段は、前記受信停止モードから前記起動検出モードに移行する際に、前記受信回路に電源電圧を先ず供給し、その後、前記レベル検出部に電源電圧を供給することを特徴とする請求項９記載の通信システム。
エナジーハーベストデバイスによって電力を収穫して蓄電する蓄電手段と、前記蓄電手段の蓄電電力を用いて情報信号を送信する送信手段と、を有する送信装置であって、
前記送信手段は、前記情報信号の送信前に所定の送信周期で起動トリガ信号を複数回繰り返し送信することを特徴とする送信装置。
送信装置から送信された情報信号を受信する受信手段を備えた受信装置であって、
前記送信装置は、前記情報信号の送信前に所定の送信周期で起動トリガ信号を複数回繰り返し送信し、
前記受信装置は、前記受信手段に受信停止モードと前記起動トリガ信号を受信するための起動検出モードとを交互に実行させ、前記受信手段が前記起動検出モードにて前記起動トリガ信号を受信すると前記受信手段を前記情報信号の受信モードに移行させる動作制御手段を更に有することを特徴とする受信装置。
エナジーハーベストデバイスによって電力を収穫して蓄電する蓄電手段を備え、前記蓄電手段の蓄電電力を用いて情報信号を送信する送信装置と、
前記送信装置から送信された前記情報信号を受信する受信装置と、を備えた通信システムの送受信方法であって、
前記送信装置が前記情報信号の送信前に所定の送信周期で起動トリガ信号を複数回繰り返し送信するステップと、
前記受信装置が前記受信手段に受信停止モードと前記起動トリガ信号を受信するための起動検出モードとを交互に実行するステップと、
前記受信装置が前記起動検出モードにて前記起動トリガ信号を受信すると前記情報信号の受信モードに移行するステップと、を含むことを特徴とする送受信方法。