JP2016143339A - Radio communication device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、検波回路を内蔵したパッシブ型のICタグのような無線通信デバイス、さらには無線通信デバイスの内部電源回路に関し、例えば被計測対象の環境情報を収集する環境情報収集システムに適した無線通信デバイスに関する。 The present invention relates to a wireless communication device such as a passive IC tag with a built-in detection circuit, and further to an internal power supply circuit of the wireless communication device. For example, the wireless communication device is suitable for an environment information collection system that collects environment information of a measurement target. Related to communication devices.
パッシブ型のICタグや非接触型ICカードは、受信した電波を交流電流に変換して整流し内部電源を生成する内部電源回路を内蔵している。このように外部からの電源供給により動作するパッシブ型のICタグや非接触型ICカードにおいては、受信電波の強度が高すぎるつまり供給電力が多すぎると内部電圧が上昇し、内部回路を構成する素子が破壊されるおそれがある。そこで、内部電源回路としてシャントレギュレータを使用し、外部から過大な電力が供給されても生成する内部電圧を抑制して、内部回路を保護することが行われている(例えば、特許文献1参照)。 Passive IC tags and non-contact IC cards have an internal power supply circuit that converts received radio waves into alternating current and rectifies them to generate an internal power supply. As described above, in passive IC tags and non-contact IC cards that operate by external power supply, the received voltage is too high, that is, if the supplied power is too high, the internal voltage rises and forms an internal circuit. There is a possibility that the element is destroyed. Therefore, a shunt regulator is used as an internal power supply circuit, and an internal voltage generated even when excessive power is supplied from the outside is suppressed to protect the internal circuit (see, for example, Patent Document 1). .
しかしながら、振幅変調(ASK)方式でタグリーダとの間で通信(コマンドやデータの送受信)を行うための回路および内部電源回路としてのシャントレギュレータを内蔵したパッシブ型のICタグにおいては、受信電波の強度が高い場合(例えばタグリーダとICタグとの距離が近い場合)、レギュレータ特性によって内部電圧のレベルが抑制される。このとき、検波する信号の振幅も抑制するため、振幅変調された受信信号の「1」に相当する振幅と「0」に相当する振幅との差を縮めるように作用してしまう。その結果、通信環境が良い(SN比が良好)にもかかわらず信号波形の検出の信頼性(検波特性)が低下し、データ通信の精度が低下するという課題があることが明らかとなった。 However, in a passive IC tag incorporating a circuit for performing communication (command and data transmission / reception) with a tag reader using an amplitude modulation (ASK) method and a shunt regulator as an internal power supply circuit, the intensity of received radio waves Is high (for example, when the distance between the tag reader and the IC tag is short), the level of the internal voltage is suppressed by the regulator characteristics. At this time, since the amplitude of the signal to be detected is also suppressed, it acts to reduce the difference between the amplitude corresponding to “1” and the amplitude corresponding to “0” of the amplitude-modulated received signal. As a result, it has been clarified that there is a problem that the reliability (detection characteristics) of signal waveform detection is lowered and the accuracy of data communication is lowered despite the good communication environment (good SN ratio).
本発明は上記のような課題に着目してなされたもので、受信電波の強度が高くなり内部電圧が抑制されたとしても検波回路の特性が低下するのを防止し、高精度のデータ通信を行うことができる無線通信デバイスを提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and prevents the characteristics of the detection circuit from deteriorating even when the intensity of the received radio wave is increased and the internal voltage is suppressed. An object of the present invention is to provide a wireless communication device that can be used.
上記課題を達成するため、本出願の発明は、
受信電波を整流して直流に変換する整流回路と、該整流回路により変換された電圧に基づいて内部回路の電源電圧を生成する内部電源回路と、振幅変調されている受信信号を検波して情報信号成分を復元する検波回路とを備えた無線通信デバイスにおいて、
前記内部電源回路は、
前記内部回路に印加される電圧を制限して回路を保護する保護機能と、入力電圧の大きさに応じて生成する電圧を制御する電圧応答機能とを備え、
前記保護機能および前記電圧応答機能が発動した状態で動作する第1動作モード、または前記保護機能が発動した状態で動作する第2動作モードのいずれかで動作可能であり、前記第1動作モードから前記第2動作モードへの移行制御が前記検波回路の出力に基づいて行われるように構成したものである。
In order to achieve the above object, the invention of the present application is
A rectifying circuit that rectifies a received radio wave to convert it into a direct current, an internal power supply circuit that generates a power supply voltage of the internal circuit based on the voltage converted by the rectifying circuit, and an information obtained by detecting the amplitude-modulated received signal In a wireless communication device including a detection circuit that restores a signal component,
The internal power circuit is
A protective function for protecting the circuit by limiting the voltage applied to the internal circuit, and a voltage response function for controlling the voltage generated according to the magnitude of the input voltage,
It is possible to operate in either the first operation mode in which the protection function and the voltage response function are activated or the second operation mode in which the protection function is activated, and from the first operation mode The shift control to the second operation mode is performed based on the output of the detection circuit.
上記した構成を有する発明によれば、搬送波本来の受信電波強度に応じて内部回路に印加される電圧を制限して内部回路を保護しつつ、振幅変調方式で変調された搬送波に含まれる情報信号成分(振幅差)がレギュレータ特性で潰されて検波精度が低下するのを回避することができ、これによって受信電波の強度が高くなることで内部電圧が抑制されたとしても検波回路の特性が低下するのを防止し、無線通信デバイス(ICタグ)とタグリーダとの間で高精度のデータ通信を行うことができる。 According to the invention having the above-described configuration, the information signal included in the carrier wave modulated by the amplitude modulation method while protecting the internal circuit by limiting the voltage applied to the internal circuit according to the received radio wave intensity originally received by the carrier wave It can be avoided that the component (amplitude difference) is crushed by the regulator characteristics and the detection accuracy is lowered, and even if the internal voltage is suppressed by increasing the intensity of the received radio wave, the characteristics of the detection circuit are reduced. Therefore, highly accurate data communication can be performed between the wireless communication device (IC tag) and the tag reader.
また、望ましくは、前記内部電源回路は、前記内部回路と並列に設けられた電圧制御素子と、前記内部回路に印加される電圧が所定の電位となるように前記電圧制御素子の抵抗値を制御する制御回路とを備えたシャントレギュレータであり、
前記電圧制御素子の制御端子に印加される前記制御回路の出力電圧を記憶可能な揮発性記憶手段と、前記制御回路の出力端子と前記電圧制御素子の制御端子との間に設けられたアナログスイッチとを有し、前記検波回路の出力に基づいて前記アナログスイッチがオン、オフ可能に構成し、
前記アナログスイッチがオフされると、前記制御回路の出力電圧が前記揮発性記憶手段に記憶され、前記電圧応答機能が停止して前記第1動作モードから前記第2動作モードへの移行が行われるように構成する。
Preferably, the internal power supply circuit controls a voltage control element provided in parallel with the internal circuit and a resistance value of the voltage control element so that a voltage applied to the internal circuit becomes a predetermined potential. A shunt regulator with a control circuit
Volatile storage means capable of storing the output voltage of the control circuit applied to the control terminal of the voltage control element, and an analog switch provided between the output terminal of the control circuit and the control terminal of the voltage control element And the analog switch can be turned on and off based on the output of the detection circuit,
When the analog switch is turned off, the output voltage of the control circuit is stored in the volatile storage means, the voltage response function is stopped, and the transition from the first operation mode to the second operation mode is performed. Configure as follows.
かかる構成によれば、従来の回路に揮発性記憶手段とアナログスイッチを追加し、検波回路の出力端子とアナログスイッチの制御端子とを接続する信号線を設けるだけで、保護機能および電圧応答機能が発動した状態で動作する第1動作モードから、保護機能が発動した状態で動作する第2動作モードへの移行制御を行うことができ、これによって振幅変調方式で変調された搬送波に含まれる情報信号成分(振幅差)がレギュレータ特性で潰されて検波精度が低下するのを容易に回避することができる。 According to such a configuration, the protection function and the voltage response function can be obtained only by adding a volatile memory means and an analog switch to the conventional circuit and providing a signal line for connecting the output terminal of the detection circuit and the control terminal of the analog switch. It is possible to perform transition control from the first operation mode that operates in the activated state to the second operation mode that operates in the state in which the protection function is activated, and thereby, the information signal included in the carrier wave modulated by the amplitude modulation method It can be easily avoided that the component (amplitude difference) is crushed by the regulator characteristic and the detection accuracy is lowered.
さらに、望ましくは、前記制御回路は、入力電圧もしくは前記内部回路に印加される電圧を分圧する分圧回路と、該分圧回路で分圧された電圧と所定の定電圧とを入力とする誤差増幅器とを有するように構成する。
電圧制御素子の抵抗値を制御する制御回路を、分圧回路と誤差増幅器とから構成することにより、内部回路に印加される電圧を一定の値以下に制限することができ、これによって内部電圧が上昇して内部回路を構成する素子が破壊されるのをより確実に回避することができる。
Further preferably, the control circuit is configured to divide an input voltage or a voltage applied to the internal circuit, and an error in which a voltage divided by the voltage dividing circuit and a predetermined constant voltage are input. And an amplifier.
By configuring the control circuit for controlling the resistance value of the voltage control element from the voltage dividing circuit and the error amplifier, it is possible to limit the voltage applied to the internal circuit to a certain value or less. It is possible to more reliably avoid the rising and destruction of the elements constituting the internal circuit.
また、望ましくは、前記揮発性記憶手段は、前記電圧制御素子の制御端子と基準電位点との間に接続された容量素子とする。
これにより、回路を簡素化することができるようになる。
Desirably, the volatile memory means is a capacitive element connected between a control terminal of the voltage control element and a reference potential point.
As a result, the circuit can be simplified.
さらに、望ましくは、自己の識別コードを記憶可能な不揮発性記憶手段と、データを送信するための送信回路とを備え、
前記検波回路の検波によりデータの送信を要求するコマンドコードが復元された場合に、前記不揮発性記憶手段に記憶されている前記識別コードを前記送信回路により送信するように構成する。
かかる構成によれば、環境情報を収集する環境情報収集システムに適した無線通信デバイスを得ることができる。
Furthermore, preferably, it comprises non-volatile storage means capable of storing its own identification code, and a transmission circuit for transmitting data,
When the command code requesting data transmission is restored by the detection of the detection circuit, the identification code stored in the nonvolatile storage means is transmitted by the transmission circuit.
According to this configuration, it is possible to obtain a wireless communication device suitable for an environment information collection system that collects environment information.
また、望ましくは、温度を計測可能な温度計測手段を備え、前記検波回路の検波によりデータの送信を要求するコマンドコードが復元された場合に、前記不揮発性記憶手段に記憶されている前記識別コードおよび前記温度計測手段により計測された計測データを前記送信回路により送信するように構成する。
これにより、複数の無線通信デバイスから収集した計測データの収集および管理を容易に行うことができるようになる。
Preferably, the identification code stored in the non-volatile storage means is provided when a command code for requesting data transmission is restored by detection of the detection circuit, the temperature measurement means being capable of measuring temperature. And the measurement data measured by the said temperature measurement means are comprised so that it may transmit by the said transmission circuit.
Thereby, it becomes possible to easily collect and manage measurement data collected from a plurality of wireless communication devices.
本発明によれば、検波回路を内蔵したパッシブ型の無線通信デバイスにおいて、受信電波の強度が高くなり内部電圧が抑制されたとしても検波回路の特性が低下するのを防止し、高精度のデータ通信を行うことができるという効果がある。 According to the present invention, in a passive wireless communication device with a built-in detection circuit, even if the intensity of received radio waves is increased and the internal voltage is suppressed, the characteristics of the detection circuit are prevented from deteriorating, and high-precision data There is an effect that communication can be performed.
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る無線通信デバイスの実施形態について説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明に係る無線通信デバイスをパッシブ型のICタグに適用した場合の一実施形態を示すブロック図である。
図1に示すように、本実施形態のパッシブ型のICタグ10は、アンテナとしてのコイル11から受信した電波(交流波形)を整流して直流に変換する整流回路12と、整流回路12により変換された電圧(直流電圧)に基づいてタグチップ内部の回路の電源電圧を生成する内部電源回路としてのシャントレギュレータ13と、シャントレギュレータ13により生成された電源電圧が供給される電源ラインVDDと基準電位を与える接地ラインGNDとの間に接続された負荷14と、振幅変調されている受信信号を検波して情報信号成分を復元する受信回路としての検波回路15を備えて構成される。
Hereinafter, embodiments of a wireless communication device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment in which a wireless communication device according to the present invention is applied to a passive IC tag.
As shown in FIG. 1, the
負荷14は、ICタグ10の内部回路に含まれ、内部回路にはコマンドを認識してチップ内部を制御する回路や発振回路、外部へデータを送信する送信回路などがある。検波回路15も内部回路すなわちレギュレータ13の負荷とみなすことができる。また、本実施形態のICタグが後述の環境情報を収集する環境情報収集システムに適したICタグである場合には、温度などの物理量を計測する計測回路も内部回路である。
送信回路としては、例えば選択された送信データによりアンテナの反射係数(インピーダンス)を変化させることでタグリーダからの搬送波の特性に変化を与えてタグリーダがデータを判別できるようにする負荷変調方式の送信回路を使用することができる。なお、負荷変調方式の送信回路は、従来の非接触ICカードでも使用されている回路技術(例えば特開2009−302615号公報等)によって実現することができるので、詳細な説明は省略する。
The
As the transmission circuit, for example, by changing the reflection coefficient (impedance) of the antenna according to the selected transmission data, the characteristic of the carrier wave from the tag reader is changed so that the tag reader can discriminate the data. Can be used. Note that a load modulation type transmission circuit can be realized by a circuit technique (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-302615) used in a conventional non-contact IC card, and thus detailed description thereof is omitted.
シャントレギュレータ13は、図1に示すように、電源ラインVDDと接地ラインGNDとの間に負荷14と並列に接続されたMOSトランジスタ(絶縁ゲート型電界効果トランジスタ)のような制御素子(以下、電圧制御用トランジスタ)31と、電源ラインVDDと接地ラインGNDとの間に直列に接続され電源ラインの電圧を分圧する分圧回路を構成する分圧抵抗R1,R2と、該分圧抵抗R1,R2により分圧された電圧と所定の定電圧Vbias1との電位差に応じた電圧を出力する誤差アンプ(誤差増幅器)32と、を備え、誤差アンプ32の出力電圧が上記電圧制御用トランジスタ31のゲート端子に印加されることで、電源ラインVDDの電圧が一定になるように動作する。誤差アンプ32の一方の入力端子に印加される定電圧Vbias1は、図示しない基準電圧発生回路により生成される。
As shown in FIG. 1, the
なお、シャントレギュレータ13は、整流回路12からの電圧が所定の電位以下の場合には整流回路12からの電圧をそのまま負荷に供給するため、図2に実線Aで示すように、受信電波強度が所定の大きさになるまでは、電源ラインVDDの電圧が受信電波強度に比例して増加し、受信電波強度が所定以上高くなると電源ラインVDDの電圧が所定の電位に維持つまり一定になるように電圧制御動作をする。
分圧回路を構成する分圧抵抗R1,R2により分圧される電源ラインの電圧VDDは、回路的には負荷14としての内部回路に印加される電圧であるが、シャントレギュレータ13の入力電圧である。従って、内部電源回路としてのシャントレギュレータ13は、内部回路に印加される電圧を制限して回路を保護する保護機能と、入力電圧の大きさに応じて生成する電圧を制御する電圧応答機能とを備えていることとなる。
Since the
The voltage VDD of the power supply line divided by the voltage dividing resistors R1 and R2 constituting the voltage dividing circuit is a voltage applied to an internal circuit as the
さらに、本実施形態のパッシブ型のICタグ10においては、電圧制御用トランジスタ31のゲート端子と基準電位を与える接地ラインGNDとの間に容量素子33が接続されているとともに、誤差アンプ32の出力端子と電圧制御用トランジスタ31のゲート端子との間にアナログスイッチ34が設けられ、該スイッチ34は検波回路15からの信号でオン/オフされるように構成されている。
具体的には、検波回路15の出力信号がロウレベルの間はスイッチ34がオンの状態にされ、ロウレベルからハイレベルに変化するとスイッチ34がオフされ、変化前の誤差アンプ32の出力電圧Vxを容量素子33に保存するように構成されている。従って、容量素子33は、誤差アンプ32の出力電圧Vxを記憶するアナログメモリとして機能する。
なお、容量素子33の容量値は、0.5p〜数pF程度とするのが望ましい。容量素子33の容量値が小さいとリークで容量素子33に保持した電圧が低下してしまう一方、容量値が大きいと入力電圧の変化に対するレギュレータの応答が遅くなってしまうためである。
Further, in the
Specifically, the
The capacitance value of the
なお、シャントレギュレータ13は、電圧制御用トランジスタ31としてPチャネル型MOSトランジスタを使用した図1(A)のものに対して、図1(B)に示すように、Nチャネル型MOSトランジスタを使用して誤差アンプ32の入力(+,−)を逆にした構成としても良い。また、上記アナログスイッチ34は、1個のMOSトランジスタ(Pチャネル型MOSトランジスタ)もしくはPチャネル型MOSトランジスタとNチャネル型MOSトランジスタとを並列に接続してなるいわゆるCMOSトランスミッションゲートにより構成することができる。
Note that the
次に、本実施形態のパッシブ型のICタグ10におけるシャントレギュレータ13の動作を、図2を用いて、容量素子33およびスイッチ34を持たない従来のシャントレギュレータの動作と比較しながら説明する。なお、図2(A)は従来のシャントレギュレータを使用したICタグにおけるレギュレータの特性および検波回路の出力波形の変化を、図2(B)は本実施形態のシャントレギュレータを使用したICタグにおけるレギュレータの特性および検波回路の出力波形の変化を示すもので、(a)はVDDがレギュレータ特性のb点のように比較的低い場合における検波回路の出力、(b)はVDDがレギュレータ特性のb点のように比較的高い場合における検波回路の出力、(c)はVDDがレギュレータ特性のc点のように電圧制御用トランジスタ31が強くオンされて所定の電圧に抑え込まれるような場合における検波回路の出力波形を示す。
Next, the operation of the
従来のシャントレギュレータを使用したICタグにおいては、受信強度すなわち整流回路12からの電圧の振幅が大きくなると、シャントレギュレータの特性によってVDDが抑えられる、すなわち誤差アンプ32の出力電圧によって電圧制御用トランジスタ31のオン抵抗が小さくされることで、図2(A)の波形(c)に示すように、検波回路の出力は一旦上昇した後徐々に下がるのを繰り返す鋸波のような波形になる。
一方、本実施形態のシャントレギュレータを使用したICタグにおいては、受信強度すなわち整流回路12からの電圧の振幅が大きくなったとしても、スイッチ34がオフして振幅がAM変調の情報信号成分で変化する前の誤差アンプ32の出力電圧を容量素子33に保存する。そのため、電圧制御用トランジスタ31のオン抵抗値が変化しない、つまりシャントレギュレータは搬送波に含まれる情報信号成分に対して不感となり、図2(B)の波形(c)に示すように、検波回路の出力は上昇した後に下がることはなく所望の矩形波形になる。その結果、受信電波の強度が高すぎることで復元した波形が潰れてデータ通信の精度が低下するのを防止することができる。
In an IC tag using a conventional shunt regulator, when the reception strength, that is, the amplitude of the voltage from the
On the other hand, in the IC tag using the shunt regulator of this embodiment, even if the reception intensity, that is, the amplitude of the voltage from the
シャントレギュレータの機能は、負荷に向かって流れる電流の一部を負荷と並列に設けた可変抵抗を介して逃がすことによって負荷に印加される電圧を制限して負荷を保護する保護機能と、入力電圧の大きさに応じて可変抵抗の抵抗値を変化させることで負荷に印加される電圧を一定にする電圧応答機能とに分けることができる。本実施形態のレギュレータは、このうち両方の機能が発動した状態で動作する第1動作モードと、後者の電圧応答機能を一時的に停止させることで、可変抵抗を直前の抵抗値を有する固定抵抗として動作させ、それによって前者の保護機能のみが発動した状態で動作する第2動作モードとを備え、第1動作モードから第2動作モードへの移行制御を検波回路の出力によって行うように構成した回路であるといえる。
これによって、搬送波本来の受信電波強度に応じて負荷(内部回路)に印加される電圧を制限して負荷を保護しつつ、振幅変調方式で変調された搬送波に含まれる情報信号成分(振幅差)がレギュレータ特性で潰されて検波精度が低下するのを回避することができる。
The function of the shunt regulator is to protect the load by limiting the voltage applied to the load by letting a part of the current flowing toward the load escape through a variable resistor provided in parallel with the load. By changing the resistance value of the variable resistor according to the magnitude of the voltage, it can be divided into a voltage response function that makes the voltage applied to the load constant. The regulator according to the present embodiment is a fixed resistor having the immediately preceding resistance value by temporarily stopping the first operation mode in which both functions are activated and the voltage response function of the latter. And the second operation mode in which only the former protection function is activated, and the transition control from the first operation mode to the second operation mode is performed by the output of the detection circuit. It can be said that it is a circuit.
As a result, the information signal component (amplitude difference) contained in the carrier wave modulated by the amplitude modulation method while protecting the load by limiting the voltage applied to the load (internal circuit) according to the received radio wave intensity inherent in the carrier wave. Can be prevented from being crushed by the regulator characteristics and deteriorating the detection accuracy.
(第2実施形態)
次に、図3を用いて、本発明に係るパッシブ型のICタグの第2の実施形態について説明する。第2実施形態は、図1のシャントレギュレータにおける誤差アンプ32の代わりにクランプ回路35を用いたものである。図3(A)は第2実施形態のシャントレギュレータ13の回路図、図3(B)はシャントレギュレータ13のクランプ回路35を等価回路で示した図である。
具体的には、図3に示すように、電源ラインVDDと接地ラインGNDとの間に、各々ゲートとドレインが結合されたいわゆるダイオード接続の3個のMOSトランジスタQ1〜Q3と、ゲート端子に所定の定電圧Vbias2が印加されたMOSトランジスタQ4とが直列に接続されたクランプ回路35が設けられている。4個のMOSトランジスタQ1〜Q4のうち、Q1はPチャネル型、Q2〜Q4はNチャネル型である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the passive IC tag according to the present invention will be described with reference to FIG. In the second embodiment, a
Specifically, as shown in FIG. 3, so-called diode-connected three MOS transistors Q1 to Q3 each having a gate and a drain coupled between a power supply line VDD and a ground line GND, and a predetermined gate terminal. A
また、この実施形態では、電圧制御用トランジスタ31と電源ラインVDDとの間に、ダイオード接続のMOSトランジスタQ5が接続されている。
そして、電圧制御用トランジスタ31のゲート端子と接地ラインGNDとの間にアナログメモリとして機能する容量素子33が接続されているとともに、クランプ回路35を構成するMOSトランジスタQ2とQ3の接続ノードN1と電圧制御用トランジスタ31のゲート端子との間にアナログスイッチ34が設けられ、該スイッチ34が検波回路15からの信号でオン/オフされるように構成されている。
In this embodiment, a diode-connected MOS transistor Q5 is connected between the
A
この実施形態のシャントレギュレータ13は、電源ラインVDDに過電圧がかかると縦積みのMOSトランジスタQ1〜Q4(ダイオード)の障壁電圧を超えて電流が流れ始め、ノードN1の電圧Vxが上昇する。これを制御電圧として、VDD−GND間の制御用トランジスタ31を制御することで、受信電波強度が高くなった場合に電源ラインVDDの電圧を抑制することができる。また、この実施形態でも、ノードN1に接続されているスイッチ34をオフにすれば、電源ラインVDDの電位は直前の値のまま維持される。そのため、前記第1実施形態と同様に、検波回路15からの信号でスイッチ34をオフしてアナログメモリとしての容量素子33にノードN1の電圧Vxを保存すると、制御用トランジスタ31のオン抵抗値が変化しなくなって、振幅変調された搬送波に含まれる情報信号成分(振幅差)が潰されるのを防止することができ、情報信号成分をクランプせずに取り出せる。
なお、この実施形態においても、制御用トランジスタ31として、Nチャネル型またはPチャネル型のいずれのタイプのMOSトランジスタも使用することができる。
In the
Also in this embodiment, as the
次に、上記実施形態のICタグの応用例について説明する。図4は、ICタグを、環境情報を収集する環境情報収集システムに適したICタグとして利用する場合のシステム構成を示したものである。
図4に示す環境情報収集システムは、電力系統における送電線や配電線の温度管理(例えば、配電線や配電線等の接続点の温度管理)、電車線へ電力を供給するためのき電線の温度管理(例えば、き電線の圧着スリーブ等による接続点の温度管理)を行うために使用されるものである。
Next, an application example of the IC tag of the above embodiment will be described. FIG. 4 shows a system configuration when an IC tag is used as an IC tag suitable for an environment information collecting system that collects environment information.
The environmental information collection system shown in FIG. 4 is used to manage the temperature of power transmission lines and distribution lines in the power system (for example, temperature management of connection points of distribution lines and distribution lines), and supply lines for supplying power to train lines. It is used to perform temperature management (for example, temperature management of connection points by crimping sleeves of feeders).
図4の環境情報収集システムにおいて、電車線40は、き電線41、トロリー線42、補助吊架線43、吊架線44、トロリー線42と補助吊架線43を連結するハンガー45、き電線41と補助吊架線43を接続するき電分岐部47aを有し、吊架線44は支持点44aにおいて、図示しない電柱に固定されている。き電分岐部47aの一端はき電線41に取付器具48aにより固定されており、き電分岐部47aの他端は補助吊架線43に取付器具48bにより固定されている。
In the environmental information collection system of FIG. 4, the
そして、収集したい環境情報として例えば温度を計測する温度センサを有する環境情報計測装置としてのICタグ10が、き電線41のき電分岐部47aの取付器具48aに装着されている。さらに、ICタグ10は、き電線41の接続点、例えば、圧着スリーブを用いた接続箇所(圧着スリーブ41a)に装着されている。このように装着することにより、ICタグ10は、温度計測対象である電線と熱的に結合するように設けることができる。
ICタグ10が計測した温度の情報を受信するタグリーダは車両に搭載され、タグリーダから計測データを要求するコマンドコードを重畳した搬送波をICタグ10へ送信することで、電車線に沿って配設されているICタグ10から順次送られてくる信号を受信して計測データを収集する。
Then, the
A tag reader that receives information on the temperature measured by the
上記き電分岐部47aの取付器具48aや、き電線41の接続箇所(圧着スリーブ41a)では、接触抵抗を有しており、常時又は不連続に電流が通過することにより、大なり小なりの熱が発生する。また、その発熱による温度上昇が激しくなくても、長時間にわたり高い温度が続くと、腐蝕、疲労により電気抵抗が増大し、そのまま放置すると発熱により接続箇所の切断が起き、給電に障害が生じることがある。
しかるに、上記のように、き電分岐部47aや、き電線41の接続箇所41aにICタグ10を設けて、き電分岐部47aの取付器具48aや、き電線41の接続箇所41aにおける温度上昇を監視することで断線発生の予兆を検知するようなことができる。
The
However, as described above, the
図5には、図4の環境情報収集システムに使用して好適なICタグの構成例が示されている。図5に示すように、このシステムに使用されるICタグ10は、アンテナとしてのコイル11と、整流回路12と、内部電源回路としてのシャントレギュレータ13と、受信信号を検波して情報信号成分を復元する受信回路としての検波回路15の他に、制御回路16と、温度等の環境情報としての物理量を計測する計測部(センサ)17と、自己の識別コード等を記憶する記憶手段としてのメモリ18と、所定の周波数の発振信号もしくはクロック信号を生成する発振回路19と、コイル11を介してデータを外部へ出力する送信回路20とを備える。
コイル11がタグリーダからの電波を受信して、検波回路15が検波を行い、計測データを要求するコマンドコードを復元すると、制御回路16は計測部(センサ)17が計測した温度等の計測データおよびメモリ18から読み出した識別コードを、送信回路20によって順次送信させる。
FIG. 5 shows a configuration example of an IC tag suitable for use in the environment information collection system of FIG. As shown in FIG. 5, the
When the
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。例えば、前記実施形態では、検波回路15の出力に基づいて直接的にアナログスイッチ34をオン、オフ制御するように構成したが、検波回路15の出力の立ち上がりでラッチ動作するラッチ回路を設けて、該ラッチ回路によって、一連の処理が終了するまでの期間(1シーケンス期間)もしくは所定量のデータを受信するのに要する期間(1フレーム期間)の間、連続してアナログスイッチ34をオフさせるようにしても良い。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment, the present invention is not limited to the embodiment. For example, in the above embodiment, the
さらに、前記実施形態では、本発明を鉄道路線沿線の環境情報収集システムに適用したものを説明したが、本発明は従来の一般的な鉄道路線に限定されず、高速道路や専用バス路線の沿線の環境情報収集システムはもちろんのこと、新幹線(リニアを含む)の沿線の環境情報収集のようにICタグが受信する電波強度が短い時間に変化するシステムや、ICタグごとに受信電波強度にムラが生じるシステムに適用すると有効である。このようなシステムとして、例えば集配センターや物流センターにおいて、配送する荷物に貼付され配送先の住所等の情報が記憶されているICタグからデータを読み取って荷物の仕分けを行うコンベアシステムが考えられる。 Further, in the above embodiment, the present invention is applied to the environmental information collecting system along the railway line. However, the present invention is not limited to the conventional general railway line, but along the expressway or the exclusive bus line. In addition to the environmental information collection system, the radio field intensity received by the IC tag changes in a short time, such as the collection of environmental information along the Shinkansen (including linear), and the received radio field intensity varies for each IC tag. It is effective when applied to a system in which As such a system, for example, in a collection / distribution center or a distribution center, a conveyor system that reads data from an IC tag that is affixed to a package to be delivered and stores information such as an address of a delivery destination is considered.
コンベアシステムが扱う荷物は大小さまざまであり、タグリーダとコンベアで移送される荷物に貼付されているICタグまでの距離が荷物ごとに異なることで、ICタグに届く電波の強度差が大きくなることが予想されるため、小さな荷物のICタグのデータを読み取れるようにタグリーダの送信電波強度を高くした場合に、ICタグ側の受信電波の強度が高くなり過ぎることがある。そこで、受信電波強度が高くなり内部電圧が抑制されたとしても検波回路の特性が低下することのない前記実施形態のICタグを使用することが有効である。 Baggage handled by the conveyor system varies in size, and the distance between the tag reader and the IC tag affixed to the baggage transported by the conveyor varies from baggage to baggage, resulting in a large difference in the intensity of radio waves reaching the IC tag. As expected, when the transmission radio wave intensity of the tag reader is increased so that the IC tag data of a small package can be read, the intensity of the radio wave received on the IC tag side may become too high. Therefore, it is effective to use the IC tag according to the embodiment described above that does not deteriorate the characteristics of the detection circuit even if the received radio wave intensity is increased and the internal voltage is suppressed.
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。例えば、前記実施形態では、アンテナにコイルを用いているが、コイルに限定されるものでなく、ダイポールやパッチアンテナなどを用いても良い。
また、本発明は、単純な振幅変調方式でデータの送受信を行うICタグに限定されず、振幅変化を伴う他の変調方式、例えば振幅シフトと位相シフトを組み合わせた変調方式(QAM)等でデータの送受信を行うICタグにも適用することができる。
さらに、本発明は、パッシブ型のICタグのみならず非接触型ICカードにも利用することができる。また、ID情報(自己識別コード)のみ送信するRFIDにも利用できる。従って、特許請求の範囲における「無線通信デバイス」は、ICタグのみでなく非接触型ICカードおよびRFIDを含む概念である。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment, the present invention is not limited to the embodiment. For example, in the above embodiment, a coil is used for the antenna, but the present invention is not limited to the coil, and a dipole, a patch antenna, or the like may be used.
In addition, the present invention is not limited to an IC tag that transmits and receives data by a simple amplitude modulation method, and data is obtained by another modulation method that involves amplitude change, for example, a modulation method (QAM) that combines amplitude shift and phase shift. The present invention can also be applied to an IC tag that transmits and receives.
Furthermore, the present invention can be used not only for passive IC tags but also for non-contact IC cards. It can also be used for RFID that transmits only ID information (self-identification code). Therefore, the “wireless communication device” in the claims is a concept including not only an IC tag but also a contactless IC card and an RFID.
10 ICタグ
11 コイル(アンテナ)
12 整流回路
13 内部電源回路(シャントレギュレータ)
14 負荷(内部回路)
15 検波回路
16 制御回路
20 送信回路
31 電圧制御用トランジスタ
32 誤差アンプ(誤差増幅器)
33 容量素子(アナログメモリ)
34 アナログスイッチ
35 クランプ回路
10
12
14 Load (internal circuit)
DESCRIPTION OF
33 Capacitance element (analog memory)
34
Claims (6)
前記内部電源回路は、
前記内部回路に印加される電圧を制限して回路を保護する保護機能と、入力電圧の大きさに応じて生成する電圧を制御する電圧応答機能とを備え、
前記保護機能および前記電圧応答機能が発動した状態で動作する第1動作モード、または前記保護機能が発動した状態で動作する第2動作モードのいずれかで動作可能であり、前記第1動作モードから前記第2動作モードへの移行制御が前記検波回路の出力に基づいて行われるように構成されていることを特徴とする無線通信デバイス。 A rectifying circuit that rectifies a received radio wave to convert it into a direct current, an internal power supply circuit that generates a power supply voltage of the internal circuit based on the voltage converted by the rectifying circuit, and an information obtained by detecting the amplitude-modulated received signal A wireless communication device including a detection circuit that restores a signal component,
The internal power circuit is
A protective function for protecting the circuit by limiting the voltage applied to the internal circuit, and a voltage response function for controlling the voltage generated according to the magnitude of the input voltage,
It is possible to operate in either the first operation mode in which the protection function and the voltage response function are activated or the second operation mode in which the protection function is activated, and from the first operation mode A wireless communication device configured to perform transition control to the second operation mode based on an output of the detection circuit.
前記電圧制御素子の制御端子に印加される前記制御回路の出力電圧を記憶可能な揮発性記憶手段と、前記制御回路の出力端子と前記電圧制御素子の制御端子との間に設けられたアナログスイッチとを有し、前記検波回路の出力に基づいて前記アナログスイッチがオン、オフ可能に構成され、
前記アナログスイッチがオフされると、前記制御回路の出力電圧が前記揮発性記憶手段に記憶され、前記電圧応答機能が停止して前記第1動作モードから前記第2動作モードへの移行が行われることを特徴とする請求項1に記載の無線通信デバイス。 The internal power supply circuit includes: a voltage control element provided in parallel with the internal circuit; and a control circuit that controls a resistance value of the voltage control element so that a voltage applied to the internal circuit becomes a predetermined potential. A shunt regulator with
Volatile storage means capable of storing the output voltage of the control circuit applied to the control terminal of the voltage control element, and an analog switch provided between the output terminal of the control circuit and the control terminal of the voltage control element And the analog switch can be turned on and off based on the output of the detection circuit,
When the analog switch is turned off, the output voltage of the control circuit is stored in the volatile storage means, the voltage response function is stopped, and the transition from the first operation mode to the second operation mode is performed. The wireless communication device according to claim 1.
前記検波回路の検波によりデータの送信を要求するコマンドコードが復元された場合に、前記不揮発性記憶手段に記憶されている前記識別コードを前記送信回路により送信するように構成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の無線通信デバイス。 Non-volatile storage means capable of storing its own identification code, and a transmission circuit for transmitting data,
When the command code for requesting data transmission is restored by detection of the detection circuit, the identification code stored in the nonvolatile storage means is transmitted by the transmission circuit. The wireless communication device according to claim 1.
Priority Applications (1)
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JP2015020575A Pending JP2016143339A (en) | 2015-02-04 | 2015-02-04 | Radio communication device |
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