JP2018170549A - 起動装置および無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外部から供給される微弱な環境エネルギーから変換された電気エネルギーによって動作を開始させることが可能な起動装置、およびこの起動装置を備えた無線通信装置を提供する。
【解決手段】環境エネルギーを第１の電気エネルギーに変換する変換部と、前記変換部から出力された前記第１の電気エネルギーに基づいて、第２の電気エネルギーを供給する電源部と、所定の処理を行う回路部との間の導通状態及び遮断状態を切り替えるスイッチ部とを備える起動装置。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、起動装置および無線通信装置に関する。

人や機器の温度等の物理量を計測し、計測結果を外部装置等に送信する小型且つ低消費電力で動作可能な無線通信装置が実用化されている。このような無線通信装置としては、動力源として電池を使用して動作する電池駆動型の無線通信装置や、環境エネルギーで動作する環境エネルギー駆動型の無線通信装置等が知られている。

電池駆動型の無線通信装置としては、無線通信装置に設けられたスイッチを人が操作することによって動作を開始する装置や、無線通信により開始信号を受信して動作を開始する装置が提案されている。また、環境エネルギー駆動型の無線通信装置としては、環境エネルギーを電気エネルギーに変換してコンデンサに蓄積し、所定の電力が蓄積されると動作を開始する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第５８５３１３１号公報

しかしながら、人の手が届かない箇所に設置され開始信号を受信して動作を開始する電池駆動型の無線通信装置は、開始信号を待つ間、スリープ状態から定期的に起動して開始信号の受信の有無を確認する必要がある。このため、長時間放置された後に動作を開始する際には電池の蓄電量が減少しており、長時間動作が困難になる。

また、特許文献１に記載された環境エネルギー駆動型の無線通信装置は、その発電量が小さいため、無線通信を含む動作に必要な電気エネルギーを蓄積するために時間を要する。また、必要な電気エネルギーを確保するためには、無線通信装置に対して常時環境エネルギーを供給し続けなければならない。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、外部から供給される微弱な環境エネルギーから変換された電気エネルギーによって動作を開始させることが可能な起動装置、およびこの起動装置を備えた無線通信装置を提供することを目的の一つとする。

本発明の一態様の起動装置は、環境エネルギーを第１の電気エネルギーに変換する変換部と、前記変換部から出力された前記第１の電気エネルギーに基づいて、第２の電気エネルギーを供給する電源部と、所定の処理を行う回路部との間の導通状態及び遮断状態を切り替えるスイッチ部とを備える。

本発明の起動装置は、外部から供給される微弱な環境エネルギーから変換された電気エネルギーによって動作を開始させることができる。また、この起動装置を備えた無線通信装置は、人の手の届かない箇所に設置され長時間放置されても電源を消耗することなく、長時間動作することができる。

本発明の第１の実施形態に係る無線通信装置１の構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る無線通信装置１の処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る無線通信装置１における各処理のタイミングチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る自己保持回路を有するスイッチ回路３の一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る無線通信装置１Ａの構成図である。 本発明の第２の実施形態に係る無線通信装置１Ａにおける各処理のタイミングチャートである。 本発明の第２の実施形態に係るスイッチ回路２１の一例を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る無線通信装置１Ｂの構成図である。 本発明の第３の実施形態に係る無線通信装置１Ｂにおける各処理のタイミングチャートである。 本発明の第３の実施形態に係る電圧監視回路３１の一例を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係る無線通信装置１Ｃの構成図である。 本発明の第４の実施形態に係る無線通信装置１Ｃにおける各処理のタイミングチャートである。 本発明の第４の実施形態に係る電圧監視回路４２の一例を示す図である。 本発明の第５の実施形態に係る無線通信装置１Ｄの構成図である。 本発明の第５の実施形態に係る無線通信装置１Ｄにおける各処理のタイミングチャートである。 本発明の第５の実施形態に係る電圧監視回路５１の一例を示す図である。 本発明の第６の実施形態に係る無線通信装置１Ｅの構成図である。 本発明の第６の実施形態に係る無線通信装置１Ｅにおける各処理のタイミングチャートである。 本発明の第６の実施形態に係るスイッチ回路６１の一例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る起動装置および無線通信装置のいくつかの実施形態について説明する。

[第１の実施形態]
（無線通信装置の構成）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る無線通信装置１の構成図である。本実施形態に係る無線通信装置１は、例えば、無線通信回路部４（回路部）と、起動装置８とを備える。起動装置８は、例えば、電池２（電源部）と、スイッチ回路３（スイッチ部）と、無線通信回路部４（回路部）と、電気エネルギー変換部５（変換部）と、充電用コンデンサ６（蓄積部）と、電圧監視回路７（監視部）とを備える。

電池２は、無線通信回路部４の動作に必要な電気エネルギーを供給する。電池２は、例えば、大容量の電力を蓄えられるコイン型電池、乾電池等の一次電池、その他、二次電池である。なお、無線通信回路部４の電源としては、電池２以外にも、無線通信回路部４の動作に必要な電気エネルギーを供給する電源であれば任意の電源を利用することが可能である。

スイッチ回路３は、電圧監視回路７から入力される電圧開始信号Ｓ１に基づいて、電池２から出力される電気エネルギーを無線通信回路部４に出力するか否かを制御する。スイッチ回路３は、電気エネルギー変換部５から出力された第１の電気エネルギーに基づいて、第２の電気エネルギーを供給する電池２と、所定の処理を行う無線通信回路部４との間の導通状態及び遮断状態を切り替える。スイッチ回路３は、電圧監視回路７から前記第１の電気信号を受信した場合、電池２と、無線通信回路部４との間を導通状態にする。スイッチ回路３がオンされると、電池２から無線通信回路部４へ電気エネルギーが供給される。これにより、スイッチ回路３は、無線通信回路部４の動作を開始させる。

無線通信回路部４は、スイッチ回路３を介して電池２から供給される電気エネルギーを用いて、無線通信処理等の各種処理を行う。無線通信回路部４は、例えば、温度、加速度、圧力等の物理量を計測できるセンサと、該センサから出力される物理量をデジタル値に変換するセンサＩＣと、該センサＩＣと通信可能な通信インターフェースと、制御信号を送受信するＧＰＩＯ（General Purpose Input / Output（汎用入出力））と、各種演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、センサの計測値、各種演算結果等を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）と、無線ＩＣとを備える。通信インターフェースは、例えば、ＳＰＩ(Serial Peripheral Interface)、Ｉ２Ｃ（Inter−Integrated Circuit）等である。無線ＩＣは、他の無線通信装置と無線通信する無線通信モジュール及び通信用アンテナ等を備え、スリープ機能を具備する。

電気エネルギー変換部５は、光、熱、振動、電波等の環境エネルギーを電気エネルギーに変換する。電気エネルギー変換部５は、例えば、光を電気エネルギーへ変換する太陽電池セル、温度差を利用して電気エネルギーへ変換する熱電変換素子、振動を電気エネルギーへ変換する圧電素子、電波を電気エネルギーへ変換するレクテナ（Rectenna：Rectifying antenna）、電圧増倍回路等である。

充電用コンデンサ６は、電気エネルギー変換部５から出力された電気エネルギーを蓄積する。充電用コンデンサ６は、例えば、表面実装型セラミックコンデンサ等である。

電圧監視回路７は、充電用コンデンサ６の蓄電状況を監視し、充電用コンデンサ６に蓄電された電圧が所定の閾値電圧以上に到達した場合、動作開始信号Ｓ１（第１の電気信号）をスイッチ回路３に入力してスイッチ回路３をオンする。すなわち、電圧監視回路７は、無線通信回路部４の動作を開始させるスイッチ回路３を、環境エネルギーを利用して制御する。電圧監視回路７は、例えば、リセットＩＣ、コンパレータ等であってよい。

（無線通信装置の処理）
以下において、無線通信装置１の処理について説明する。図２は、無線通信装置１の処理の一例を示すフローチャートである。図３は、無線通信装置１における各処理のタイミングチャートである。まず、無線通信装置１の動作が開始されると、電気エネルギー変換部５は、光、熱、振動、電波等の環境エネルギーを電気エネルギーに変換する処理を開始する（図３における時間Ｔ１）（ステップＳ１０１）。電気エネルギー変換部５は、生成した微弱な電気エネルギー（例えば、１μＷ）を充電用コンデンサ６に入力し、充電用コンデンサ６を充電させる。電気エネルギーの充電量に応じて、充電用コンデンサ６の電圧が上昇する。充電用コンデンサ６は、例えば、数十から数百μＦの表面実装型セラミックコンデンサ等を用いてよい。

次に、電圧監視回路７は、充電用コンデンサ６の電圧が所定の閾値電圧Ｔｈに到達したか否かを判定する（ステップＳ１０３）。電圧監視回路７は、充電用コンデンサ６の電圧が所定の閾値電圧Ｔｈに到達していないと判定した場合、充電用コンデンサ６の電圧の監視を継続する。

一方、電圧監視回路７は、充電用コンデンサ６の電圧が所定の閾値電圧Ｔｈに到達したと判定した場合（図３における時間Ｔ２）、動作開始信号Ｓ１をスイッチ回路３に入力する（動作開始信号Ｓ１を有効にする）（ステップＳ１０５）。

次に、スイッチ回路３は、電圧監視回路７から動作開始信号Ｓ１を受信すると、電池２から供給される電気エネルギー（電源電圧Ｖ_ＤＤ）を無線通信回路部４に供給する（ステップＳ１０７）。その後、スイッチ回路３は、自己保持回路によりオン状態を保持する。
スイッチ回路３は、電池２と、無線通信回路部４との間を導通状態にした後、導通状態を保持する。すなわち、スイッチ回路３は、環境エネルギーの供給が停止され（図３における時間Ｔ３）、充電用コンデンサ６の電圧が所定の閾値電圧Ｔｈ未満となり（図３における時間Ｔ４）、電圧監視回路７からの動作開始信号Ｓ１の入力が停止されても（動作開始信号Ｓ１が無効となっても）、オン状態を保持する。これにより、スイッチ回路３は、電池２からの電気エネルギーを無線通信回路部４に供給し続ける。

図４は、自己保持回路を有するスイッチ回路３の一例を示す。スイッチ回路３は、例えば、抵抗器１１と、Ｐチャンネル電界効果トランジスタ（Ｐ−ＭＯＳＦＥＴ）１２と、Ｎチャンネル電界効果トランジスタ（Ｎ−ＭＯＳＦＥＴ）１３と、抵抗器１４と、ダイオード１５とを備える。抵抗器１１とＰ−ＭＯＳＦＥＴ１２のソースとは、電池２から分岐するように接続されている。

環境エネルギーが電気エネルギー変換部５に供給されていない場合、Ｐ−ＭＯＳＦＥＴ１２のソース−ゲート間には電位差が発生せずオフ状態、すなわち無線通信回路部４に対して電池２に蓄積された電気エネルギーが供給されない状態となっている。一方、電圧監視回路７から動作開始信号Ｓ１が有効となると、Ｎ−ＭＯＳＦＥＴ１３に電圧が印加され、Ｎ−ＭＯＳＦＥＴ１３がオン状態となる。Ｎ−ＭＯＳＦＥＴ１３がオン状態となると、電池２から抵抗器１１を介して電流が流れＰ−ＭＯＳＦＥＴ１２のソース−ゲート間に電位差が発生してオン状態となる。これにより無線通信回路部４に対して電池２に蓄積された電気エネルギーが供給されるとともに、抵抗器１４を介してＮ−ＭＯＳＦＥＴ１３のゲートに電圧が印加される。

動作開始信号Ｓ１はダイオード１５に入力されるため、動作開始信号Ｓ１が充電用コンデンサ６の蓄電量が少なくなり動作開始信号Ｓ１が無効となっても、Ｐ−ＭＯＳＦＥＴ１２は無線通信回路部４に電気エネルギーを供給する状態を保持する。なお、電圧監視回路７で消費する電力が微小であり、長時間動作に耐えられる電気エネルギーが充電用コンデンサ６に蓄えられる場合、スイッチ回路３は自己保持回路を備えなくてもよい。

次に、無線通信回路部４は、スイッチ回路３を介して電池２から電気エネルギーが供給されると、回路の初期化を行い、所定の動作を実行する（ステップＳ１０９）。無線通信回路部４は、例えば、任意のプロトコルに従ってフォーマットされたデータを他の無線通信装置へ無線送信し、他の無線通信装置から肯定応答（ＡＣＫ）やコマンド等を受信する。その後、無線通信回路部４は、待機状態となり、任意の周期で所定の動作及び無線通信、待機を繰り返す。なお、所定の動作とは、例えば、物理量を計測するための回路を具備する場合、センサにより物理量を計測し、デジタル値へ変換する処理等を示す。以上により、本フローチャートの処理を終了する。

なお、環境エネルギー源を電波とする場合、無線通信回路部４の動作に利用される周波数と同じ周波数（例えば、２．４ＧＨｚ）または異なる周波数を用いて共振するレクテナを電気エネルギー変換部５として使用すれば、無線通信信号を連続的に送信することで電気エネルギーを発生させることができ、また、無線通信信号を使用して無線通信回路部４の動作を開始させることが可能になる。

また、環境エネルギーから発電可能な電気エネルギーが十分大きい場合、充電用コンデンサ６および電圧監視回路７を設けずに、自己保持回路を有するスイッチ回路３のみで無線通信回路部４の動作を開始させることも可能である。

以上説明した本発明の第１の実施形態によれば、外部から供給される微弱な環境エネルギーから変換された電気エネルギーによって無線通信回路部４の動作を開始させることができる。また、無線通信装置１は、人の手の届かない箇所に設置され長時間放置されても電池を消耗することなく、長時間動作することができる。

[第２の実施形態]
次に、本発明の第２の実施形態の無線通信装置１Ａについて説明する。本実施形態の無線通信装置１Ａは、例えば、起動装置８Ａと、無線通信回路部４とを備える。本実施形態の起動装置８Ａは、第１の実施形態に係る無線通信装置１におけるスイッチ回路３に代えて、スイッチ回路２１を備えている。また、第１の実施形態に係る無線通信装置１と比較して、第２の実施形態の無線通信装置１Ａは、無線通信回路部４から動作停止信号Ｓ２（第２の電気信号）がスイッチ回路２１に入力される点が異なる。なお、本実施形態において第１の実施形態と同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図５は、本実施形態に係る無線通信装置１Ａの構成図である。図６は、無線通信装置１Ａにおける各処理のタイミングチャートである。

無線通信回路部４は、電池２から電気エネルギーが供給された動作状態（スイッチ回路３が自己保持回路によりオン状態を保持した状態）において動作停止を行う場合（図６における時間Ｔ５）に、動作停止信号Ｓ２をスイッチ回路２１に入力する（動作停止信号Ｓ２を有効にする）。例えば、無線通信回路部４は、他の無線通信装置から無線通信により動作停止指令を受信した場合、動作停止信号Ｓ２を有効にする。

スイッチ回路２１は、電圧監視回路７から動作停止信号Ｓ２を受信すると、自己保持状態を解除して電池２と無線通信回路部４との間を遮断状態にして、無線通信回路部４に対する電池２からの電気エネルギーの供給を停止する。無線通信回路部４は、電池２からの電気エネルギーの供給が停止されると、動作開始信号Ｓ１が有効となり電力が供給されるまで停止状態となる。停止中は、電池２に蓄積された電気エネルギーは消耗しないため、スリープ等による無駄な電力消費を回避することが可能になる。

図７は、スイッチ回路２１の一例を示している。第１の実施形態のスイッチ回路３と異なる点は、Ｎ−ＭＯＳＦＥＴ１３のゲートに、Ｎ−ＭＯＳＦＥＴ２２のドレインが接続され、Ｎ−ＭＯＳＦＥＴ２２のゲートに動作停止信号Ｓ２が入力される点である。

Ｐ−ＭＯＳＦＥＴ１２がオン状態で抵抗器１４を介してＮ−ＭＯＳＦＥＴ１３がオン状態となる自己保持状態の場合、動作停止信号Ｓ２が有効となると、Ｎ−ＭＯＳＦＥＴ２２のゲートに電圧が印加されオンする。Ｎ−ＭＯＳＦＥＴ２２がオンになると、Ｎ−ＭＯＳＦＥＴ１３のベースに電圧が印加されなくなり、Ｎ−ＭＯＳＦＥＴ１３がオフする。Ｎ−ＭＯＳＦＥＴ１３がオフすると、Ｐ−ＭＯＳＦＥＴ１２のゲートに電圧が印加されオフし、無線通信回路部４への電気エネルギーの供給が停止される。

以上説明した本発明の第２の実施形態によれば、他の無線通信装置から無線通信により受信した動作停止指令に応じて、無線通信回路部４に対する電気エネルギーの供給の停止を行うことが可能になる。停止中は、電池２に蓄積された電気エネルギーは消耗しないため、スリープ等による無駄な電力消費を回避することが可能になる。

[第３の実施形態]
次に、本発明の第３の実施形態の無線通信装置１Ｂについて説明する。本実施形態の無線通信装置１Ｂは、例えば、起動装置８Ｂと、無線通信回路部４とを備える。起動装置８Ｂは、第２の実施形態における電圧監視回路７に代えて、電圧監視回路３１を備えている。また、第２の実施形態に係る無線通信装置１Ａと比較して、本実施形態の無線通信装置１Ｂは、無線通信回路部４から動作停止信号Ｓ２が、スイッチ回路２１及び電圧監視回路３１の双方に入力される点が異なる。なお、本実施形態において上記の第１及び第２の実施形態と同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図８は、本実施形態に係る無線通信装置１Ｂの構成図である。図９は、無線通信装置１Ｂにおける各処理のタイミングチャートである。

図５に示すような第２の実施形態に係る無線通信装置１Ａにおいては、無線通信回路部４がスイッチ回路２１に動作停止信号Ｓ２を入力した場合であっても、電圧監視回路７は、充電用コンデンサ６の電圧が所定の閾値電圧Ｔｈ以上である限り、スイッチ回路２１に対する動作開始信号Ｓ１の入力を有効に継続する。このため、再度スイッチ回路２１がオンとなり無線通信回路部４に対する電池２からの電気エネルギーの供給が停止されない。

そこで、図８に示すように、無線通信回路部４とスイッチ回路２１とを結ぶ接続線上に分岐点Ｃ１を設け、無線通信回路部４と電圧監視回路３１とを接続させる。無線通信回路部４から出力された動作停止信号Ｓ２は、分岐点Ｃ１で分岐され、スイッチ回路２１及び電圧監視回路３１の双方に入力される。電圧監視回路３１は、動作停止信号Ｓ２を受信すると（図９の時間Ｔ６）、充電用コンデンサ６に蓄積された電気エネルギーを放電させる。電圧監視回路３１は、放電により充電用コンデンサ６の電圧が所定の閾値電圧Ｔｈ未満になると、スイッチ回路２１に対する動作開始信号Ｓ１の入力を停止する。これにより、充電用コンデンサ６の蓄電状況によらず、無線通信回路部４に対する電池２からの電気エネルギーの供給を停止すること可能になる。

図１０は、電圧監視回路３１の一例を示している。電圧監視回路３１は、例えば、リセットＩＣ３２と、Ｎ−ＭＯＳＦＥＴ３３とを備える。リセットＩＣ３２の入力には、充電用コンデンサ６と並列になるようにＮ−ＭＯＳＦＥＴ３３が接続されている。充電用コンデンサ６の電圧が所定の閾値電圧Ｔｈに達すると、リセットＩＣ３２は、動作開始信号Ｓ１をスイッチ回路２１に入力する。その際、動作停止信号Ｓ２は無効となっており、Ｎ−ＭＯＳＦＥＴ３３のベースには電圧が印加されておらず、オフしている。

電圧監視回路３１においては、環境エネルギーの供給が停止されていたとしても、充電用コンデンサ６の電圧が所定の閾値電圧Ｔｈ以上である限り、リセットＩＣ３２から出力される動作開始信号Ｓ１は有効となっている。ここで、動作停止信号Ｓ２が有効となると、Ｎ−ＭＯＳＦＥＴ３３のベースに電圧が印加されオンする。Ｎ−ＭＯＳＦＥＴ３３がオンすると、充電用コンデンサ６に蓄積された電気エネルギーはＮ−ＭＯＳＦＥＴ３３を介して放電される。充電用コンデンサ６の電圧が所定の閾値電圧Ｔｈ未満になることでリセットＩＣ３２は動作開始信号Ｓ１を無効とし、スイッチ回路２１がオフし、無線通信回路部４に対する電池２からの電気エネルギーの供給が停止される。

以上説明した本発明の第３の実施形態によれば、充電用コンデンサ６に蓄電された環境エネルギーに基づく電気エネルギーの蓄積量によらず、他の無線通信装置から無線通信により受信した動作停止指令に応じて、無線通信回路部４に対する電池２からの電気エネルギーの供給を停止することが可能になる。

[第４の実施形態]
次に、本発明の第４の実施形態の無線通信装置１Ｃについて説明する。本実施形態の無線通信装置１Ｃは、例えば、起動装置８Ｃと、無線通信回路部４とを備える。起動装置８Ｃは、第１の実施形態に係る無線通信装置１における電圧監視回路７及びスイッチ回路３に代えて、電圧監視回路４２及びスイッチ４１を備えている。また、第１の実施形態に係る無線通信装置１と比較して、本実施形態の無線通信装置１Ｃは、スイッチ４１の出力である電源電圧Ｖ_ＤＤが電圧監視回路４２に入力される点が異なる。なお、本実施形態において上記の第１から第３の実施形態と同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１１は、本実施形態に係る無線通信装置１Ｃの構成図である。図１２は、無線通信装置１Ｃにおける各処理のタイミングチャートである。

図１１に示すような本実施形態の無線通信装置１Ｃにおいては、電池２から出力される電気エネルギーが電圧監視回路４２に供給される。第１の実施形態の無線通信装置１におけるスイッチ回路３とは異なり、スイッチ４１は自己保持回路を持たない。また、電圧監視回路４２は、動作開始後はスイッチ４１の出力である電源電圧Ｖ_ＤＤで動作し、動作開始信号Ｓ１を有効状態に保持する。

電圧監視回路４２は、充電用コンデンサ６の電圧が上昇し、所定の閾値電圧Ｔｈに達すると動作開始信号Ｓ１を有効にし、スイッチ４１をオンする。スイッチ４１がオンすると、無線通信回路部４に対して電気エネルギーが供給され、無線通信回路部４は初期化、所定の動作及び無線通信、待機等の動作を行う。

図１３は、電圧監視回路４２の一例を示している。電圧監視回路４２は、例えば、ダイオード４３と、リセットＩＣ４４とを備える、電圧監視回路４２のリセットＩＣ４４の入力は、充電用コンデンサ６とスイッチ４１の出力からダイオード４３を介して合流するように接続されている。スイッチ４１がオフの場合、リセットＩＣ４４の入力電圧は充電用コンデンサ６の電圧となる。充電用コンデンサ６の電圧が上昇し、所定の閾値電圧Ｔｈに達すると、リセットＩＣ４４は動作開始信号Ｓ１を有効にし、スイッチ４１をオンにする（図１２の時間Ｔ２）。

次に、スイッチ４１がオンになると、無線通信回路部４に対して電池２から電気エネルギーが供給され、無線通信回路部４は初期化、所定の動作及び無線通信、待機等の動作を行う。また、リセットＩＣ４４の入力電圧は、一旦電源電圧Ｖ_ＤＤからダイオード４３の順方向降下電圧（ＶＦ）で降下した電圧Ｖ₁となり（図１２の時間Ｔ７）、環境エネルギーの供給が停止されるまで上昇する。環境エネルギーの供給が停止されると（図１２の時間Ｔ８）、充電用コンデンサ６に蓄えられた電気エネルギーが消費され、電圧Ｖ₁になるまで電圧が降下し（図１２の時間Ｔ９）、その後電圧Ｖ₁が継続して印加される。ここで、所定の閾値電圧Ｔｈは、電圧Ｖ₁よりも低い値が設定されているため、動作開始信号Ｓ１は有効状態を保持する。

以上説明した本発明の第４の実施形態によれば、より簡易な構成で無線通信装置１Ｃにおける無線通信回路部４の動作状態を保持することができる。

[第５の実施形態]
次に、本発明の第５の実施形態の無線通信装置１Ｄについて説明する。本実施形態の無線通信装置１Ｄは、例えば、起動装置８Ｄと、無線通信回路部４とを備える。起動装置８Ｄは、第４の実施形態に係る無線通信装置１Ｃにおける電圧監視回路４２に代えて、電圧監視回路５１を備えている。また、第４の実施形態に係る無線通信装置１Ｃと比較して、本実施形態の無線通信装置１Ｄは、電圧監視回路５１に動作停止信号Ｓ２が入力される点が異なる。なお、本実施形態において上記の第１から第４の実施形態と同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１４は、本実施形態に係る無線通信装置１Ｄの構成図である。図１５は、無線通信装置１Ｄにおける各処理のタイミングチャートである。

図１４に示すような本実施形態の無線通信装置１Ｄにおいては、無線通信回路部４は、他の無線通信装置から無線通信により動作停止指令を受信した場合、動作停止信号Ｓ２を有効にする（図１５の時間Ｔ１０）。電圧監視回路５１は、動作停止信号Ｓ２が有効となると、監視している充電用コンデンサ６を放電させて電圧を閾値電圧Ｔｈ未満とし（図１５の時間Ｔ１１）、動作開始信号Ｓ１を無効としスイッチ４１をオフにする。

図１６は、電圧監視回路５１の一例を示している。電圧監視回路５１は、例えば、ダイオード４３と、リセットＩＣ４４と、抵抗器５２と、Ｎ−ＭＯＳＦＥＴ５３とを備える。スイッチ４１がオン状態である場合、リセットＩＣ４４の入力には、電源電圧Ｖ_ＤＤがダイオード４３及び抵抗器５２を介して電圧Ｖ_２で印加され、リセットＩＣ４４は、動作開始信号Ｓ１を有効に保持する。動作停止信号Ｓ２が有効になると、Ｎ−ＭＯＳＦＥＴ５３のベースに電圧が印加されＮ−ＭＯＳＦＥＴ５３はオンする。Ｎ−ＭＯＳＦＥＴ５３がオンすると、充電用コンデンサ６に蓄積された電気エネルギーはＮ−ＭＯＳＦＥＴ５３を介して放電され、充電用コンデンサ６の電圧が所定の閾値電圧Ｔｈ未満になることでリセットＩＣ４４は動作開始信号Ｓ１を無効とし、スイッチ４１がオフし、無線通信回路部４に対する電池２からの電気エネルギーの供給が停止される。

以上説明した本発明の第５の実施形態によれば、より簡易な構成で、無線通信装置１Ｄにおいて蓄電された環境エネルギーに基づく電気エネルギーの蓄積量によらず、他の無線通信装置から無線通信により受信した動作停止指令に応じて、無線通信回路部４に対する電池２からの電気エネルギーの供給を停止することが可能になる。

[第６の実施形態]
次に、本発明の第６の実施形態の無線通信装置１Ｅについて説明する。本実施形態の無線通信装置１Ｅは、例えば、起動装置８Ｅと、無線通信回路部４とを備える。起動装置８Ｅは、第１の実施形態に係るスイッチ回路３に代えて、スイッチ回路６１を備えている。また、第１の実施形態に係る無線通信装置１と比較して、本実施形態の無線通信装置１Ｅは、電圧監視回路７が、動作開始信号Ｓ1及び動作停止信号Ｓ２をスイッチ回路６１に入力する点が異なる。なお、本実施形態において上記の第１から第５の実施形態と同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１７は、本実施形態に係る無線通信装置１Ｅの構成図である。図１８は、無線通信装置１Ｅにおける各処理のタイミングチャートである。

図１７に示すような本実施形態の無線通信装置１Ｅにおいては、電池２から電気エネルギーが供給された動作状態において動作停止を行う場合、再度環境エネルギーに基づく電気エネルギーに基づいて動作停止信号Ｓ２をスイッチ回路６１に入力する。この動作停止信号Ｓ２に基づいて、スイッチ回路６１は自己保持状態を解除する。

電圧監視回路７は、充電用コンデンサ６の電圧が所定の閾値電圧Ｔｈに達すると動作開始信号Ｓ１及び動作停止信号Ｓ２を有効とする。スイッチ回路６１は、動作開始信号Ｓ１及び動作停止信号Ｓ２が有効となると、無線通信回路部４に対して電池２からの電気エネルギーを供給するとともに、自己保持回路によりオン状態を保持する。ここで、環境エネルギーの供給が停止され、充電用コンデンサ６の電圧が所定の閾値電圧Ｔｈ未満となり、電圧監視回路７から出力される動作開始信号Ｓ１及び動作停止信号Ｓ２が無効になっても、スイッチ回路６１はオン状態を保持する。これにより、スイッチ回路６１は、無線通信回路部４に対して電池２から出力された電気エネルギーを供給し続ける。

その後、一定時間経過し、無線通信回路部４が動作し、動作開始信号Ｓ１及び動作停止信号Ｓ２が無効となった状態で、再度環境エネルギーを供給し（図１８の時間Ｔ１２）、充電用コンデンサ６の電圧が所定の閾値電圧Ｔｈに達すると（図１８の時間Ｔ１３）、電圧監視回路７は再度動作開始信号Ｓ１及び動作停止信号Ｓ２を有効とする。スイッチ回路６１が自己保持回路によりスイッチをオンし、無線通信回路部４に対して電池２からの電気エネルギーを供給している状態で、動作開始信号Ｓ１及び動作停止信号Ｓ２が有効となると、スイッチ回路６１は、自己保持状態を解除し無線通信回路部４への電気エネルギーの供給を停止する。スイッチ回路６１は、電圧監視回路７から複数回入力される信号に基づいて、電池２と、電圧監視回路７との間の導通状態及び遮断状態を切り替える。

図１９は、スイッチ回路６１の一例を示している。スイッチ回路６１は、例えば、図４に示すスイッチ回路３の自己保持回路に加え、遅延回路６２と、エッジトリガ型のＤフリップフロップ６３（フリップフロップ回路）と、Ｎ−ＭＯＳＦＥＴ６４とを備えている。図１９は、電圧監視回路７から出力される動作開始信号Ｓ１の２回目の立ち上りエッジによりスイッチ回路６１をオフする一例を示している。

動作開始信号Ｓ１及び動作停止信号Ｓ２は、分岐点Ｃ２において分岐され、遅延回路６２とエッジトリガ型のＤフリップフロップ６３のクロックＣＫに入力される。遅延回路６２は、ダイオード１５を介してＮ−ＭＯＳＦＥＴ１３を制御するように接続されている。Ｄフリップフロップ６３の反転出力端子Ｑ２は、入力端子ＤとＮ−ＭＯＳＦＥＴ６４のゲートに接続されている。Ｎ−ＭＯＳＦＥＴ６４のドレインは、自己保持回路を形成するＮ−ＭＯＳＦＥＴ１３のゲートに接続されている。

動作開始信号Ｓ１及び動作停止信号Ｓ２が有効になると、Ｎ−ＭＯＳＦＥＴ１３はオンし抵抗器１４を介して自己保持回路を形成する。この際、遅延回路６２によりＤフリップフロップ６３は動作せず、反転出力端子Ｑ２はローレベルとなっており、Ｎ−ＭＯＳＦＥＴ６４はオフ状態となっている。動作開始信号Ｓ１及び動作停止信号Ｓ２が無効となり、再度有効となると、Ｄフリップフロップ６３はその立ち上りを検知し、反転出力端子Ｑ２はハイレベルを出力し、Ｎ−ＭＯＳＦＥＴ６４をオンする。Ｎ−ＭＯＳＦＥＴ６４がオンすると、Ｎ−ＭＯＳＦＥＴ１３のベースに電圧が印加されなくなり、スイッチ回路６１は無線通信回路部４に対する電池２からの電気エネルギーの供給を停止する。

以上説明した本発明の第６の実施形態によれば、無線通信装置１Ｅの動作中に環境エネルギーに基づく電気エネルギーを用いてスイッチ回路６１を制御することによって、無線通信回路部４に対する電池２からの電気エネルギーの供給を停止することが可能になる。

なお、上記の第６の実施形態では、Ｄフリップフロップ６３を用いて無線通信回路部４の動作開始及び動作停止を制御する例を説明した。しかしながら、無線通信装置に供給する電波の周波数の違いに基づいて動作開始及び動作停止を制御してもよい。例えば、無線通信装置に、動作開始用の第１の範囲の周波数の電波を電気エネルギーに変換する第１の電気エネルギー変換部と、動作停止用の第２の範囲の周波数の電波を電気エネルギーに変換する第２の電気エネルギー変換部とを設け、動作を開始させたい場合には第１の範囲の周波数の電波を無線通信装置に送信し、動作を停止させたい場合には第２の範囲の周波数の電波を無線通信装置に送信するようにしてもよい。

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ・・・無線通信装置
２・・・電池
３・・・スイッチ回路
４・・・無線通信回路部
５・・・電気エネルギー変換部
６・・・充電用コンデンサ
７・・・電圧監視回路
８、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ、８Ｅ・・・起動装置
１１・・抵抗器
１２・・Ｐチャンネル電界効果トランジスタ（Ｐ−ＭＯＳＦＥＴ）
１３・・Ｎチャンネル電界効果トランジスタ（Ｎ−ＭＯＳＦＥＴ）
１４・・抵抗器
１５・・ダイオード
２１・・スイッチ回路
２２・・Ｎチャンネル電界効果トランジスタ（Ｎ−ＭＯＳＦＥＴ）
３１・・電圧監視回路
３２・・リセットＩＣ
３３・・Ｎチャンネル電界効果トランジスタ（Ｎ−ＭＯＳＦＥＴ）
４１・・スイッチ
４２・・電圧監視回路
４３・・ダイオード
４４・・リセットＩＣ
５１・・電圧監視回路
５２・・抵抗器
５３・・Ｎチャンネル電界効果トランジスタ（Ｎ−ＭＯＳＦＥＴ）
６１・・・スイッチ回路
６２・・・遅延回路
６３・・・Ｄフリップフロップ
６４・・・Ｎチャンネル電界効果トランジスタ（Ｎ−ＭＯＳＦＥＴ）

Claims (13)

1. 環境エネルギーを第１の電気エネルギーに変換する変換部と、
   前記変換部から出力された前記第１の電気エネルギーに基づいて、第２の電気エネルギーを供給する電源部と、所定の処理を行う回路部との間の導通状態及び遮断状態を切り替えるスイッチ部と
   を備える起動装置。
2. 前記変換部から出力された前記第１の電気エネルギーを蓄積する蓄積部と、
   前記蓄積部に蓄積された前記第１の電気エネルギーの電圧を監視し、前記電圧が所定の閾値電圧以上である場合に、第１の電気信号を前記スイッチ部に入力する監視部と
   をさらに備え、
   前記スイッチ部は、前記監視部から前記第１の電気信号を受信した場合、前記電源部と、前記回路部との間を導通状態にする、
   請求項１に記載の起動装置。
3. 前記変換部は、電波である前記環境エネルギーを前記第１の電気エネルギーに変換するレクテナを備える、
   請求項１または２に記載の起動装置。
4. 前記スイッチ部は、前記電源部と、前記回路部との間を導通状態にした後、前記導通状態を保持する、
   請求項１から３の内いずれか一項に記載の起動装置。
5. 前記スイッチ部は、前記電源部と、前記回路部との間を導通状態にすることで、前記電源部から供給される前記第２の電気エネルギーを、前記回路部に供給する、
   請求項１から４の内いずれか一項に記載の起動装置。
6. 前記スイッチ部は、前記回路部から第２の電気信号を受信した場合、前記電源部と、前記回路部との間を遮断状態にする、
   請求項１から５の内いずれか一項に記載の起動装置。
7. 前記監視部は、前記回路部から第２の電気信号を受信した場合、前記蓄積部に蓄積された前記第１の電気エネルギーを放電させ、前記スイッチ部に対する前記第１の電気信号の入力を停止する、
   請求項２に記載の起動装置。
8. 前記監視部は、前記第１の電気信号を前記スイッチ部に出力した後、前記電源部から供給される前記第２の電気エネルギーを用いて、前記第１の電気信号の入力を保持する、
   請求項２に記載の起動装置。
9. 前記監視部は、前記回路部から第２の電気信号を受信した場合、前記蓄積部に蓄積された前記第１の電気エネルギーを放電させ、前記スイッチ部に対する前記第１の電気信号の入力を停止する、
   請求項８に記載の起動装置。
10. 前記スイッチ部は、フリップフロップ回路を備え、
    前記スイッチ部は、前記監視部から複数回入力される信号に基づいて、前記電源部と、前記回路部との間の導通状態及び遮断状態を切り替える、
    請求項２に記載の起動装置。
11. 請求項１から１０の内いずれか一項に記載の起動装置と、
    無線通信処理を行う無線通信回路部と
    を備える無線通信装置。
12. 前記変換部は、前記無線通信回路部の動作に利用される周波数と同じ周波数の電波である前記環境エネルギーを前記第１の電気エネルギーに変換する、
    請求項１１に記載の無線通信装置。
13. 前記変換部は、前記無線通信回路部の動作に利用される周波数と異なる周波数の電波である前記環境エネルギーを前記第１の電気エネルギーに変換する、
    請求項１１に記載の無線通信装置。

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