JP2021132487A

JP2021132487A - Radio power supply system

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Publication number: JP2021132487A
Application number: JP2020027158A
Authority: JP
Inventors: マインタイグエン; Manh Tai NGUYEN; 建太郎濱名; Kentaro Hamana; 彬人村井; Akito Murai; 楚天喬; Chutian Qiao
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2020-02-20
Filing date: 2020-02-20
Publication date: 2021-09-09
Anticipated expiration: 2040-02-20
Also published as: JP7456184B2

Abstract

To provide a radio power supply system capable of reducing power consumption by an intermittent action of a slave unit receiving radio power supply, and enabling operation timing control from a master unit to the slave unit.SOLUTION: A sensor 200 has a control unit 230, a synchronous start command detection unit 240, and an operation timing control timer 250. When the control unit 230 is in a steep state, a master unit 100 transmits a synchronous start command. The synchronous start command detection unit 240 detecting the synchronous start command starts the control unit 230. Further, the master unit 100 transmits a synchronous command, the control unit 230 makes the operation timing control timer 250 count an operation timing set by the synchronous command, and then becomes the sleep state again. The operation timing control timer 250 outputs an operation trigger to the control unit 230 at the time of completion of counting the operation timing, and starts the control unit 230.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、無線給電システムに関する。 The present invention relates to a wireless power supply system.

工場などにおいて、ワイヤレスセンサシステムが利用されることがある。ワイヤレスセンサシステムでは、各センサに対して有線による給電が行われないため、各センサは無線給電もしくは電池によって駆動される。 Wireless sensor systems may be used in factories and the like. In a wireless sensor system, each sensor is not powered by wire, so each sensor is driven by wireless power or a battery.

電池駆動のセンサでは、電池消費量を抑えるためにセンサの間欠動作が実現されている。無線給電されるセンサにおいても、給電を行う期間は限られているため（給電される電力は限られているため）、電力消費量を抑えるために間欠動作が必要となる場合がある。尚、ワイヤレスセンサシステムではないが、特許文献１には、電力消費量を抑えるために間欠動作を行う無線給電システムが開示されている。 In the battery-powered sensor, intermittent operation of the sensor is realized in order to reduce battery consumption. Even in a sensor that is wirelessly supplied with power, the period for supplying power is limited (because the power supplied is limited), so intermittent operation may be required to reduce power consumption. Although it is not a wireless sensor system, Patent Document 1 discloses a wireless power supply system that performs intermittent operation in order to suppress power consumption.

特開２０１９−４７７２９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-47729

間欠動作を行うセンサは、センサの動作タイミングや動作周期がセンサ内部に設定されているパラメータで決定される。このため、センサからのセンシングデータを使用する機器（上位機器）やシステム（上位システム）では、センサの動作タイミングを制御できず、所望のタイミングでセンシングデータを取得することができない。このため、間欠動作を行うセンサは、センサの動作タイミングが重要でないアプリケーションに適用が限定されているのが現状である。 The sensor that performs intermittent operation is determined by the parameters set inside the sensor for the operation timing and operation cycle of the sensor. Therefore, the device (upper device) or system (upper system) that uses the sensing data from the sensor cannot control the operation timing of the sensor, and cannot acquire the sensing data at a desired timing. Therefore, the current situation is that the sensor that performs intermittent operation is limited to applications in which the operation timing of the sensor is not important.

また、他の解決策として、センサにおけるセンシング間隔を狭めてセンシング回数を増やし、センサから上位機器や上位システムに対して複数回分のセンシングデータを送信することも考えられる。この場合、上位機器や上位システムでは、受信した複数回分のセンシングデータの中から所望のタイミングのデータを抽出して使用することができる。しかしながら、この解決策では、センサにおけるセンシング回数が必要以上に増加することで、電力消費量が多くなり、間欠動作の効果が低下する。 Further, as another solution, it is conceivable to narrow the sensing interval in the sensor to increase the number of sensings, and to transmit the sensing data for a plurality of times from the sensor to the higher-level device or higher-level system. In this case, the host device or the host system can extract data at a desired timing from the received sensing data for a plurality of times and use it. However, in this solution, the number of sensing times in the sensor is increased more than necessary, so that the power consumption is increased and the effect of the intermittent operation is reduced.

また、ワイヤレスセンサシステム内で複数のセンサが存在する場合、各センサの通信タイミングを制御しなければ、複数のセンサの通信が互いに干渉し合うことがある。通信の干渉が生じると、通信が成功するまで複数回の送信をしなければならず、電力消費量をさらに増大させることとなる。 Further, when a plurality of sensors exist in the wireless sensor system, the communication of the plurality of sensors may interfere with each other unless the communication timing of each sensor is controlled. When communication interference occurs, it is necessary to transmit a plurality of times until the communication is successful, which further increases the power consumption.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、無線給電を受ける子機の間欠動作によって電力消費量が低減でき、かつ、親機からの子機への動作タイミング制御が可能となる無線給電システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and the power consumption can be reduced by the intermittent operation of the slave unit that receives the wireless power supply, and the operation timing control from the master unit to the slave unit becomes possible. The purpose is to provide a power supply system.

上記の課題を解決するために、本発明の無線給電システムは、親機から子機へ無線給電を行う無線給電システムであって、前記子機は、当該子機の動作を制御するものであって、間欠動作のために作動状態とスリープ状態とを取り得る子機制御部と、前記子機制御部がスリープ状態であるときに、前記親機からの同期開始指令を検出し、検出した前記同期開始指令に基づいて前記子機制御部を起動させる同期開始指令検出部と、前記親機から送信される同期指令に基づいて動作タイミングが設定され、設定された動作タイミングの計時完了時点で前記子機制御部に動作トリガを出力して前記子機制御部を起動させる動作タイミング制御タイマーとを備え、前記親機は、前記同期開始指令の送信後、前記子機制御部が作動状態である間に前記同期指令を送信し、前記子機制御部は、前記同期指令を受信して前記動作タイミング制御タイマーの計時を開始させた後、および、前記動作タイミング制御タイマーからの動作トリガによって起動して所定の動作時間が経過した後は、作動状態からスリープ状態となることを特徴としている。 In order to solve the above problems, the wireless power supply system of the present invention is a wireless power supply system that wirelessly supplies power from a master unit to a slave unit, and the slave unit controls the operation of the slave unit. The slave unit control unit that can take an operating state and a sleep state for intermittent operation and the synchronization start command from the master unit when the slave unit control unit is in the sleep state are detected and detected. The operation timing is set based on the synchronization start command detection unit that activates the slave unit control unit based on the synchronization start command and the synchronization command transmitted from the master unit, and when the time timing of the set operation timing is completed, the operation timing is set. The slave unit control unit is provided with an operation timing control timer that outputs an operation trigger to activate the slave unit control unit, and the master unit is in an operating state after the synchronization start command is transmitted. The synchronization command is transmitted in the meantime, and the slave unit control unit is activated after receiving the synchronization command and starting the timing of the operation timing control timer, and by the operation trigger from the operation timing control timer. After a predetermined operation time has elapsed, the operation state is changed to the sleep state.

上記の構成によれば、子機制御部は、動作タイミング制御タイマーに動作タイミングの計時を行わせ、この計時中はスリープ状態となることができる。これにより、子機における間欠動作が実現でき、電力消費量が低減できる。さらに、動作タイミング制御タイマーは、親機から受信する同期指令に基づいて動作タイミングの計時を行うため、親機からの子機への動作タイミング制御が可能となり、子機の動作を親機にとって必要なタイミングで行わせることができる。 According to the above configuration, the slave unit control unit causes the operation timing control timer to time the operation timing, and can be in the sleep state during the time measurement. As a result, intermittent operation in the slave unit can be realized, and power consumption can be reduced. Furthermore, since the operation timing control timer measures the operation timing based on the synchronization command received from the master unit, it is possible to control the operation timing from the master unit to the slave unit, and the operation of the slave unit is necessary for the master unit. It can be done at any time.

また、上記無線給電システムでは、前記子機は、センシング部を有するワイヤレスセンサであり、前記子機制御部は、前記所定の動作時間の間に、前記センシング部にセンシング動作を行わせ、かつ、センシングデータを前記親機に送信する構成とすることができる。 Further, in the wireless power supply system, the slave unit is a wireless sensor having a sensing unit, and the slave unit control unit causes the sensing unit to perform a sensing operation during the predetermined operation time. The sensing data can be transmitted to the master unit.

上記の構成によれば、本発明の無線給電システムをワイヤレスセンサシステムに適用することができる。 According to the above configuration, the wireless power supply system of the present invention can be applied to a wireless sensor system.

また、上記無線給電システムでは、前記親機は、前記所定の動作時間の間に、前記子機にデータ要求コマンドを送信し、当該データ要求コマンドの返信としてセンシングデータを受信する構成とすることができる。 Further, in the wireless power supply system, the master unit may transmit a data request command to the slave unit during the predetermined operating time, and receive sensing data as a reply to the data request command. can.

上記の構成によれば、子機であるワイヤレスセンサが複数存在する場合に、センシングデータの送受信を親機からのデータ要求コマンドに同期して行うことができ、センサ同士の通信の干渉を回避して、干渉によるデータ送信での電力消費を最小限に抑えることができる。 According to the above configuration, when there are a plurality of wireless sensors that are slave units, the transmission and reception of sensing data can be performed in synchronization with the data request command from the master unit, and interference between the sensors can be avoided. Therefore, the power consumption in data transmission due to interference can be minimized.

また、上記無線給電システムは、前記親機が上位システムに接続されており、前記同期開始指令、前記同期指令、および前記データ要求コマンドは、前記上位システムから出され、前記親機を介して前記子機に送信され、前記センシングデータは、前記親機を介して前記上位システムに送信される構成とすることができる。 Further, in the wireless power supply system, the master unit is connected to a higher-level system, and the synchronization start command, the synchronization command, and the data request command are issued from the higher-level system and via the master unit. The sensing data may be transmitted to the slave unit and transmitted to the higher-level system via the master unit.

上記の構成によれば、ワイヤレスセンサシステムを上位システムに接続し、上位システムが親機を介してワイヤレスセンサの同期制御を行うことができる。 According to the above configuration, the wireless sensor system can be connected to the host system, and the host system can perform synchronous control of the wireless sensor via the master unit.

本発明の無線給電システムは、親機からの同期開始指令および同期指令に基づいて動作タイミング制御タイマーに動作タイミングの計時を行わせ、この計時中は子機制御部をスリープ状態とすることができる。これにより、間欠動作によって子機の電力消費量が低減でき、かつ、親機からの子機への動作タイミング制御が可能になるといった効果を奏する。 In the wireless power supply system of the present invention, the operation timing control timer is made to clock the operation timing based on the synchronization start command and the synchronization command from the master unit, and the slave unit control unit can be put to sleep during this timing. .. As a result, the power consumption of the slave unit can be reduced by the intermittent operation, and the operation timing control from the master unit to the slave unit becomes possible.

本発明が適用される無線給電システムの構成例を示す図である。It is a figure which shows the configuration example of the wireless power supply system to which this invention is applied. 図１の無線給電システムにおける親機の概略構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the schematic structure of the master unit in the wireless power supply system of FIG. 図１の無線給電システムにおけるワイヤレスセンサの概略構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the schematic structure of the wireless sensor in the wireless power supply system of FIG. 上位システムにおける溶接工程の１サイクルの動作フローを示す図である。It is a figure which shows the operation flow of one cycle of a welding process in a superordinate system. 上位システムにおける溶接工程とワイヤレスセンサシステムとの動作タイミングを比較するタイミングチャートである。It is a timing chart which compares the operation timing of a welding process and a wireless sensor system in a higher-level system. 親機における同期処理のフローチャートである。It is a flowchart of synchronization processing in a master unit. ワイヤレスセンサシステムにおける親機とセンサとの通信を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the communication between a master unit and a sensor in a wireless sensor system.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

本発明が適用される無線給電システムの用途の一例として、例えば、工場などで使用されるワイヤレスセンサシステムが挙げられる。工場などで使用される各種ロボットは、ロボット制御のための各種センサ（例えば位置センサ）などを必要とするが、センサへの配線課題を解決するために、マイクロ波を用いた無線給電によってセンサへの給電を行うことがある。このとき、ロボット制御システム（上位システム）は、所望のタイミングでのみセンシングデータを必要とし、それ以外の期間はセンシングデータを必要としない場合が多い。このため、ワイヤレスセンサは、必要な期間のみ動作し、他の期間は休止するように間欠動作することが好ましい。 As an example of the application of the wireless power supply system to which the present invention is applied, for example, a wireless sensor system used in a factory or the like can be mentioned. Various robots used in factories require various sensors (for example, position sensors) for robot control, but in order to solve the wiring problem to the sensors, wireless power supply using microwaves is used to connect the sensors. May supply power. At this time, the robot control system (upper system) often needs the sensing data only at a desired timing, and does not need the sensing data during other periods. Therefore, it is preferable that the wireless sensor operates intermittently so as to operate only for a necessary period and pause for other periods.

以下の説明では、このようなワイヤレスセンサシステムに本発明の無線給電システムを適用した構成を例示する。但し、本発明の用途は上記例に限定されるものではない。例えば、本発明の無線給電システムにおける子機は、親機からの給電を受けて所定の動作を行い、その動作に関連する通信を親機と行うものであればよく、子機はワイヤレスセンサに限られるものではない。 In the following description, a configuration in which the wireless power supply system of the present invention is applied to such a wireless sensor system will be illustrated. However, the use of the present invention is not limited to the above example. For example, the slave unit in the wireless power supply system of the present invention may be a slave unit that receives power from the master unit to perform a predetermined operation and performs communication related to the operation with the master unit, and the slave unit is a wireless sensor. It is not limited.

図１は、本実施の形態に係るワイヤレスセンサシステム１０の構成例を示す図である。ワイヤレスセンサシステム１０は、親機１００、および少なくとも１つ（図１の例では３つ）のワイヤレスセンサ（子機：以下、単にセンサと称する）２００を含んで構成される。また、親機１００は上位システム３０と接続されている。ここでの上位システム３０は、例えば、工場などで使用されるロボット制御システムである。親機１００は、センサ２００に給電を行うと共に、センサ２００との間でデータ通信を行い、センサ２００に対する同期処理や、センサ２００からのデータ取得処理を行う。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of the wireless sensor system 10 according to the present embodiment. The wireless sensor system 10 includes a master unit 100 and at least one (three in the example of FIG. 1) wireless sensor (slave unit: hereinafter simply referred to as a sensor) 200. Further, the master unit 100 is connected to the host system 30. The host system 30 here is, for example, a robot control system used in a factory or the like. The master unit 100 supplies power to the sensor 200, performs data communication with the sensor 200, performs synchronization processing with respect to the sensor 200, and performs data acquisition processing from the sensor 200.

図２は、ワイヤレスセンサシステム１０における親機１００の概略構成を示す機能ブロック図である。親機１００は、通信・給電部１１０、制御部１２０、Ｉ／Ｆ部１３０、マイクロ波発振部１４０、電源部１５０、およびアンテナ１６０を有している。 FIG. 2 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the master unit 100 in the wireless sensor system 10. The master unit 100 includes a communication / power supply unit 110, a control unit 120, an I / F unit 130, a microwave oscillation unit 140, a power supply unit 150, and an antenna 160.

通信・給電部１１０は、センサ２００との通信（指令送信やデータ受信）、およびセンサ２００への給電（給電電波送信）を行う。制御部１２０は、親機１００の全体の動作を制御するものである。Ｉ／Ｆ部１３０は、親機１００が上位システム３０と通信を行うためのインタフェースである。すなわち、制御部１２０は、上位システム３０からの指令（上位システム３０が親機１００を制御するための動作指令）の受信と、上位システム３０へのセンシングデータ（親機１００がセンサ２００から取得したセンシングデータ）やセンサ動作状態などの送信とを、Ｉ／Ｆ部１３０を介して行う。尚、親機１００と上位システム３０との間の通信方法は特に限定されるものではなく、有線通信であってもよく無線通信であってもよい。マイクロ波発振部１４０は、通信および給電信号のための電波（マイクロ波）を発振する。 The communication / power supply unit 110 communicates with the sensor 200 (command transmission and data reception) and supplies power to the sensor 200 (power supply radio wave transmission). The control unit 120 controls the overall operation of the master unit 100. The I / F unit 130 is an interface for the master unit 100 to communicate with the host system 30. That is, the control unit 120 receives the command from the host system 30 (the operation command for the host system 30 to control the master unit 100) and the sensing data to the host system 30 (the master unit 100 has acquired from the sensor 200). (Sensing data) and the sensor operating state are transmitted via the I / F unit 130. The communication method between the master unit 100 and the host system 30 is not particularly limited, and may be wired communication or wireless communication. The microwave oscillating unit 140 oscillates radio waves (microwaves) for communication and power feeding signals.

電源部１５０は、親機１００の各機能部に動作電力を供給する。図２では、電源部１５０から各機能部への電源供給ラインを破線矢印にて示している。アンテナ１６０は、通信および給電信号の電波を空間に放射する、または、空間からの通信信号の電波を受信する。 The power supply unit 150 supplies operating power to each functional unit of the master unit 100. In FIG. 2, the power supply line from the power supply unit 150 to each functional unit is indicated by a broken line arrow. The antenna 160 radiates radio waves of communication and power feeding signals into space, or receives radio waves of communication signals from space.

図３は、ワイヤレスセンサシステム１０におけるセンサ２００の概略構成を示す機能ブロック図である。センサ２００は、通信部２１０、受／畜電部２２０、制御部（子機制御部）２３０、同期開始指令検出部２４０、動作タイミング制御タイマー２５０、センシング部２６０、およびアンテナ２７０を有している。 FIG. 3 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the sensor 200 in the wireless sensor system 10. The sensor 200 includes a communication unit 210, a power receiving / storing unit 220, a control unit (slave unit control unit) 230, a synchronization start command detection unit 240, an operation timing control timer 250, a sensing unit 260, and an antenna 270. ..

通信部２１０は、親機１００との通信（動作コマンドの受信、センシングデータやセンサ動作状態の送信）を行う。受／畜電部２２０は、親機１００からの給電電波を直流エネルギーに変換して一時的に蓄え、蓄えた電気をセンサ２００の各機能部に動作電力として供給する。図３では、受／畜電部２２０から各機能部への電源供給ラインを破線矢印にて示している。 The communication unit 210 communicates with the master unit 100 (receives an operation command, transmits sensing data and a sensor operating state). The receiving / storing unit 220 converts the power supply radio wave from the master unit 100 into DC energy and temporarily stores it, and supplies the stored electricity to each functional unit of the sensor 200 as operating power. In FIG. 3, the power supply line from the receiving / storing unit 220 to each functional unit is indicated by a broken line arrow.

制御部２３０は、センサ２００の全体の動作を制御するものであり、センサ２００の間欠動作のために作動状態とスリープ状態とを取り得るようになっている。同期開始指令検出部２４０は、親機１００から受信した通信信号の中に組み込まれた同期開始指令の信号特徴を検出し、同期開始指令を検出した場合に制御部２３０を起動させる。動作タイミング制御タイマー２５０は、同期指令によって設定された動作タイミングを計時し、計時完了時点で制御部２３０に動作トリガを出力する。センシング部２６０は、制御部２３０の制御の下でセンシング動作を行う。アンテナ２７０は、空間からの通信および給電信号の電波を受信する、または、通信信号の電波を空間に放射する。 The control unit 230 controls the overall operation of the sensor 200, and can take an operating state and a sleeping state for the intermittent operation of the sensor 200. The synchronization start command detection unit 240 detects the signal feature of the synchronization start command incorporated in the communication signal received from the master unit 100, and activates the control unit 230 when the synchronization start command is detected. The operation timing control timer 250 clocks the operation timing set by the synchronization command, and outputs an operation trigger to the control unit 230 when the time measurement is completed. The sensing unit 260 performs a sensing operation under the control of the control unit 230. The antenna 270 receives radio waves of communication and power feeding signals from space, or radiates radio waves of communication signals into space.

続いて、ワイヤレスセンサシステム１０の動作について詳細に説明する。ここでは、ワイヤレスセンサシステム１０が接続される上位システム３０を、工場での溶接工程を行うシステムとして例示する。この場合、上位システム３０で行われる溶接工程は、図４に示すように、溶接対象（ワーク）の搬入（同時に前ワーク排出）、搬入完了、着座検出、溶接、および溶接完了の５ステップで１サイクルが構成されるものとする。ワイヤレスセンサシステム１０は、着座検出ステップにおいて、ワークが所定位置に適切に着座しているか否かを検出するためのワイヤレスセンサシステムであるとする。この場合、ワイヤレスセンサシステム１０におけるセンサ２００は、センシング部２６０として位置センサを有している。 Subsequently, the operation of the wireless sensor system 10 will be described in detail. Here, the host system 30 to which the wireless sensor system 10 is connected is exemplified as a system for performing a welding process in a factory. In this case, as shown in FIG. 4, the welding process performed by the higher-level system 30 is 1 in 5 steps of carrying in the object (work) to be welded (simultaneously discharging the previous work), completing carrying in, detecting seating, welding, and completing welding. A cycle shall be constructed. It is assumed that the wireless sensor system 10 is a wireless sensor system for detecting whether or not the work is properly seated at a predetermined position in the seating detection step. In this case, the sensor 200 in the wireless sensor system 10 has a position sensor as a sensing unit 260.

図５は、上位システム３０における溶接工程とワイヤレスセンサシステム１０との動作タイミングを比較するタイミングチャートである。ワイヤレスセンサシステム１０は、溶接工程における着座検出ステップにおいて、センサ２００のセンシング動作（およびセンシングデータの送信）を必要とするが、それ以外はセンシング動作を必要としない。ここで、溶接工程の１サイクル時間が約３０秒であり、着座検出のステップ時間が約３秒であるとすれば、センサ２００は、１サイクルの全工程時間中、９０％の時間においてセンシング動作が不要となる。このため、ワイヤレスセンサシステム１０は、センサ２００に間欠動作を行わせることで、センサ２００の電力消費量を大幅に抑えることができる。 FIG. 5 is a timing chart comparing the operation timings of the welding process in the host system 30 and the wireless sensor system 10. The wireless sensor system 10 requires a sensing operation (and transmission of sensing data) of the sensor 200 in the seating detection step in the welding process, but does not require a sensing operation other than that. Here, assuming that one cycle time of the welding process is about 30 seconds and the step time of seating detection is about 3 seconds, the sensor 200 operates in 90% of the total process time of one cycle. Is unnecessary. Therefore, the wireless sensor system 10 can significantly reduce the power consumption of the sensor 200 by causing the sensor 200 to perform an intermittent operation.

一方、センサ２００におけるセンシング動作を溶接工程における着座検出ステップに一致させるためには、センサ２００に対して親機１００側から動作タイミングの制御（同期制御）を行う必要がある。より詳細には、上位システム３０が、親機１００を介してセンサ２００の同期制御を行う必要がある。以下、センサ２００の同期制御の方法について説明する。 On the other hand, in order to match the sensing operation of the sensor 200 with the seating detection step in the welding process, it is necessary to control the operation timing (synchronous control) of the sensor 200 from the master unit 100 side. More specifically, the host system 30 needs to perform synchronous control of the sensor 200 via the master unit 100. Hereinafter, a method of synchronous control of the sensor 200 will be described.

図５に示すように、上位システム３０における溶接工程とワイヤレスセンサシステム１０の１サイクル動作の開始時点において、ワイヤレスセンサシステム１０が同期処理を実施する。図６は、親機１００における同期処理のフローチャートである。図７は、ワイヤレスセンサシステム１０における親機１００とセンサ２００との通信を示すタイミングチャートである。ここでは、ワイヤレスセンサシステム１０に含まれるセンサ２００の数がＮ個であるとし、ｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）番目のセンサ２００をセンサｉとして示す。 As shown in FIG. 5, the wireless sensor system 10 performs the synchronization process at the start of the welding process in the host system 30 and the one-cycle operation of the wireless sensor system 10. FIG. 6 is a flowchart of synchronization processing in the master unit 100. FIG. 7 is a timing chart showing communication between the master unit 100 and the sensor 200 in the wireless sensor system 10. Here, it is assumed that the number of sensors 200 included in the wireless sensor system 10 is N, and the i (i = 1, 2, ..., N) th sensor 200 is shown as the sensor i.

同期処理は、Ｎ個のセンサ２００に対して１個ずつ順番に行われる。このため、親機１００は、最初にｉ＝１に設定し（図６のＳ１）、センサｉに同期開始指令を送信する（Ｓ２）。図６に示すように、同期開始指令を受信したセンサｉは同期を開始する。具体的には、センサｉは以下のようにして同期を開始する。 The synchronization process is performed one by one for each of the N sensors 200 in order. Therefore, the master unit 100 first sets i = 1 (S1 in FIG. 6), and transmits a synchronization start command to the sensor i (S2). As shown in FIG. 6, the sensor i that has received the synchronization start command starts synchronization. Specifically, the sensor i starts synchronization as follows.

間欠動作を行うセンサｉは、１サイクル動作の開始時点において休止状態となっており、制御部２３０はスリープ状態となっている。この状態でセンサｉが同期開始指令を受信すると、この同期開始指令は同期開始指令検出部２４０によって検出される。同期開始指令を検出した同期開始指令検出部２４０は、制御部２３０を起動させる。 The sensor i that performs intermittent operation is in a hibernate state at the start of one cycle operation, and the control unit 230 is in a sleep state. When the sensor i receives the synchronization start command in this state, the synchronization start command is detected by the synchronization start command detection unit 240. The synchronization start command detection unit 240 that has detected the synchronization start command activates the control unit 230.

尚、親機１００が送信する同期開始指令は、制御部２３０がスリープ状態であるときに同期開始指令検出部２４０によって検出される必要がある。すなわち、同期開始指令は、制御部２３０での処理を要するようなコマンド信号ではないが、後述するように、同期開始指令検出部２４０での検出は可能である。 The synchronization start command transmitted by the master unit 100 needs to be detected by the synchronization start command detection unit 240 when the control unit 230 is in the sleep state. That is, the synchronization start command is not a command signal that requires processing by the control unit 230, but can be detected by the synchronization start command detection unit 240, as will be described later.

親機１００は、同期開始指令の送信後、センサｉに向けて同期指令を送信する（Ｓ３）。同期指令を受信したセンサｉは、親機１００に対して指令受信完了通知を行うと共に、動作タイミング制御タイマー２５０に計時動作を開始させる。同期指令の受信に伴う上記処理は、同期開始指令によって作動状態となった制御部２３０によって行われる。指令受信完了通知を送信した制御部２３０は再びスリープ状態となり、センサｉは休止状態となる。以上の動作により、センサｉに対しての同期処理が完了する。 After transmitting the synchronization start command, the master unit 100 transmits the synchronization command to the sensor i (S3). The sensor i that has received the synchronization command notifies the master unit 100 of the completion of command reception, and causes the operation timing control timer 250 to start the timing operation. The above processing associated with the reception of the synchronization command is performed by the control unit 230 that has been activated by the synchronization start command. The control unit 230 that has transmitted the command reception completion notification goes into the sleep state again, and the sensor i goes into the hibernate state. By the above operation, the synchronization process for the sensor i is completed.

センサｉに対しての同期処理の完了後（制御部２３０のスリープ後）、動作タイミング制御タイマー２５０は、同期指令によって設定された動作タイミングを計時し、動作タイミングの計時完了時点で制御部２３０に動作トリガを出力して制御部２３０を起動させる。例えば、同期指令によって設定された動作タイミングが８秒後であれば、動作タイミング制御タイマー２５０は、計時開始（同期指令の受信）から８秒後に制御部２３０に動作トリガを出力する。さらに、動作トリガによって起動した制御部２３０は、その後の動作時間（例えば３秒間）が同期指令によって設定されてもよく、あるいはセンサ２００側において予め設定されていてもよい。 After the completion of the synchronization process for the sensor i (after the sleep of the control unit 230), the operation timing control timer 250 clocks the operation timing set by the synchronization command, and when the time measurement of the operation timing is completed, the control unit 230 is notified. An operation trigger is output to activate the control unit 230. For example, if the operation timing set by the synchronization command is 8 seconds later, the operation timing control timer 250 outputs an operation trigger to the control unit 230 8 seconds after the start of timekeeping (reception of the synchronization command). Further, the control unit 230 activated by the operation trigger may have a subsequent operation time (for example, 3 seconds) set by a synchronization command, or may be preset on the sensor 200 side.

同期開始指令検出部２４０による同期開始指令の検出方法としては、例えば以下の例が挙げられる。第１の例としては、同期開始指令の送信電力を他の信号よりも大きくし、同期開始指令検出部２４０が、電力が所定の閾値よりも大きい信号を受信した場合に同期開始指令として検出する方法がある。第２の例としては、同期開始指令に特徴的なパターンを含ませ、同期開始指令検出部２４０が、受信信号からそのパターンを認識した場合に同期開始指令として検出する方法がある。このような同期開始指令は、特定のセンサｉだけでなく他のセンサ２００も起動させるが、その後の同期指令で指定されない他のセンサ２００は再び休止状態となる。 Examples of the method for detecting the synchronization start command by the synchronization start command detection unit 240 include the following examples. As a first example, the transmission power of the synchronization start command is made larger than other signals, and when the synchronization start command detection unit 240 receives a signal whose power is larger than a predetermined threshold value, it detects it as a synchronization start command. There is a way. As a second example, there is a method in which a characteristic pattern is included in the synchronization start command, and when the synchronization start command detection unit 240 recognizes the pattern from the received signal, it detects it as a synchronization start command. Such a synchronization start command activates not only the specific sensor i but also other sensors 200, but the other sensors 200 not specified by the subsequent synchronization command are put into hibernation state again.

センサｉに対しての同期処理が完了すると、親機１００はｉの値を１つ増加（ｉ＝ｉ＋１）させ（Ｓ４）、ｉ＞Ｎとならなければ（Ｓ５でＮＯ）、Ｓ２のステップに戻ってＳ２〜Ｓ５のステップを繰り返す。Ｓ２〜Ｓ５のステップの繰り返しにより、Ｎ個のセンサ２００に対して、同期処理が順次行われる。ｉ＞Ｎとなれば（Ｓ５でＹＥＳ）、Ｎ個のセンサ２００の全てに対して同期処理が完了したことになり、ワイヤレスセンサシステム１０は同期処理を終了する。 When the synchronization process for the sensor i is completed, the master unit 100 increases the value of i by one (i = i + 1) (S4), and if i> N is not satisfied (NO in S5), the step of S2 is performed. Go back and repeat the steps S2 to S5. By repeating the steps S2 to S5, synchronization processing is sequentially performed on the N sensors 200. When i> N (YES in S5), the synchronization process is completed for all the N sensors 200, and the wireless sensor system 10 ends the synchronization process.

上述の同期処理が行われたセンサ２００は、図５に示す通信・センシングの開始時間になると、動作タイミング制御タイマー２５０による動作タイミングの計時が完了し、動作タイミング制御タイマー２５０の出力する動作トリガによって制御部２３０が起動する。動作トリガによって起動した制御部２３０は、センシング部２６０を起動させ、センシング動作を行わせる。通信・センシングの期間において、センサ２００のセンシング部２６０は１回のセンシング動作を行い、そのセンシング動作によって得られるセンシングデータを親機１００に送信すればよい。このため、ワイヤレスセンサシステム１０におけるセンサ２００は、図５に示す同期処理の期間および通信・センシングの期間以外は、制御部２３０をスリープ状態とさせる休止期間とすることができる。その結果、間欠動作による電力消費量の低減効果を最大限に得ることができる。尚、親機１００からセンサ２００への給電に関しては、例えば、同期処理から通信・センシングまでの間を給電期間とすることができる。無論、給電期間中は、制御部２３０はスリープ状態であってもよい。 When the communication / sensing start time shown in FIG. 5 is reached, the operation timing of the sensor 200 subjected to the above-mentioned synchronization processing is completed by the operation timing control timer 250, and the operation trigger output by the operation timing control timer 250 completes the timing. The control unit 230 is activated. The control unit 230 activated by the operation trigger activates the sensing unit 260 to perform the sensing operation. During the communication / sensing period, the sensing unit 260 of the sensor 200 may perform one sensing operation and transmit the sensing data obtained by the sensing operation to the master unit 100. Therefore, the sensor 200 in the wireless sensor system 10 can be in a pause period in which the control unit 230 is put into a sleep state, except for the synchronization processing period and the communication / sensing period shown in FIG. As a result, the effect of reducing the power consumption due to the intermittent operation can be obtained to the maximum. Regarding the power supply from the master unit 100 to the sensor 200, for example, the period from the synchronization process to the communication / sensing can be set as the power supply period. Of course, the control unit 230 may be in the sleep state during the power supply period.

動作タイミング制御タイマー２５０が計時する動作タイミングは、親機１００からの同期指令によって設定される。すなわち、センサ２００の動作タイミングを親機１００から制御することが可能となる。無論、センサ２００の動作タイミングの親機１００からの制御とは、上位システム３０が親機１００を介してセンサ２００の動作タイミングを制御することも含む概念である。センサ２００の動作タイミングを上位システム３０が制御することで、上位システム３０は所望のタイミングでセンサ２００からセンシングデータを取得することができる。 The operation timing measured by the operation timing control timer 250 is set by a synchronization command from the master unit 100. That is, the operation timing of the sensor 200 can be controlled from the master unit 100. Of course, the control of the operation timing of the sensor 200 from the master unit 100 is a concept including the control of the operation timing of the sensor 200 by the host system 30 via the master unit 100. By controlling the operation timing of the sensor 200 by the host system 30, the host system 30 can acquire sensing data from the sensor 200 at a desired timing.

本例では、上位システム３０は、溶接工程の着座検出ステップの期間に合わせてセンサ２００を動作させることができ、着座検出ステップ中の所望のタイミングでセンシングデータを取得することができる。すなわち、着座検出ステップの期間中はセンサ２００が動作しているため、上位システム３０が親機１００を介してセンシングデータの要求コマンド（データ要求コマンド）を送信すれば、センサ２００からセンシングデータ（あるいはセンサ２００のセンサ動作状態のデータ）を取得することができる。 In this example, the host system 30 can operate the sensor 200 according to the period of the seating detection step in the welding process, and can acquire sensing data at a desired timing during the seating detection step. That is, since the sensor 200 is operating during the seating detection step, if the host system 30 transmits a sensing data request command (data request command) via the master unit 100, the sensor 200 sends the sensing data (or the sensing data (or)). Data of the sensor operating state of the sensor 200) can be acquired.

このように、通信・センシングの期間中はセンサ２００が動作中であるため、センシングデータの送信処理も上位システム３０からのデータ要求コマンドに同期して行われる。このため、センサ２００が複数存在する場合にも、センサ２００同士の通信の干渉を回避することができ、干渉によるデータ送信（データ送信の繰り返し）での電力消費を最小限に抑えることができる。 As described above, since the sensor 200 is operating during the communication / sensing period, the sensing data transmission process is also performed in synchronization with the data request command from the host system 30. Therefore, even when a plurality of sensors 200 are present, it is possible to avoid interference in communication between the sensors 200, and it is possible to minimize power consumption in data transmission (repeated data transmission) due to interference.

上記説明におけるワイヤレスセンサシステム１０は、親機１００が上位システム３０に接続されており、センサ２００の動作タイミングは上位システム３０が親機１００を介して制御されるものとなっている。すなわち、上位システム３０から出される同期開始指令、同期指令、およびデータ要求コマンドが親機１００を介してセンサ２００に送信される。しかしながら、本発明はこれに限定されるものでなく、本発明の無線給電システムでは、親機は上位システムに接続されていなくてもよい。すなわち、親機自体が子機の動作タイミングを制御するものであってもよい。 In the wireless sensor system 10 described above, the master unit 100 is connected to the host system 30, and the operation timing of the sensor 200 is controlled by the host system 30 via the master system 30. That is, the synchronization start command, the synchronization command, and the data request command issued from the host system 30 are transmitted to the sensor 200 via the master unit 100. However, the present invention is not limited to this, and in the wireless power supply system of the present invention, the master unit may not be connected to the host system. That is, the master unit itself may control the operation timing of the slave unit.

今回開示した実施形態は全ての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれる。 The embodiments disclosed this time are examples in all respects and do not serve as a basis for limited interpretation. Therefore, the technical scope of the present invention is not construed solely by the above-described embodiments, but is defined based on the description of the claims. It also includes all changes within the meaning and scope of the claims.

１０ワイヤレスセンサシステム（無線給電システム）
１００親機
１１０通信・給電部
１２０制御部
１３０Ｉ／Ｆ部
１４０マイクロ波発振部
１５０電源部
１６０アンテナ
２００ワイヤレスセンサ（子機）
２１０通信部
２２０受／畜電部
２３０制御部（子機制御部）
２４０同期開始指令検出部
２５０動作タイミング制御タイマー
２６０センシング部
２７０アンテナ
３０上位システム 10 Wireless sensor system (wireless power supply system)
100 Master unit 110 Communication / power supply unit 120 Control unit 130 I / F unit 140 Microwave oscillator unit 150 Power supply unit 160 Antenna 200 Wireless sensor (slave unit)
210 Communication unit 220 Reception / power storage unit 230 Control unit (slave unit control unit)
240 Synchronous start command detector 250 Operation timing control timer 260 Sensing unit 270 Antenna 30 Upper system

Claims

It is a wireless power supply system that wirelessly supplies power from the master unit to the slave unit.
The slave unit
A slave unit control unit that controls the operation of the slave unit and can take an operating state and a sleep state for intermittent operation.
When the slave unit control unit is in the sleep state, a synchronization start command detection unit that detects a synchronization start command from the master unit and activates the slave unit control unit based on the detected synchronization start command.
The operation timing is set based on the synchronization command transmitted from the master unit, and when the time timing of the set operation timing is completed, the operation trigger is output to the slave unit control unit to activate the slave unit control unit. Equipped with a control timer
After transmitting the synchronization start command, the master unit transmits the synchronization command while the slave unit control unit is in the operating state.
After receiving the synchronization command and starting the timing of the operation timing control timer, the slave unit control unit is activated by the operation trigger from the operation timing control timer and after a predetermined operation time has elapsed. Is a wireless power supply system characterized by going from an operating state to a sleep state.

The wireless power supply system according to claim 1.
The slave unit is a wireless sensor having a sensing unit.
The slave unit control unit is a wireless power supply system characterized in that the sensing unit performs a sensing operation and transmits sensing data to the master unit during the predetermined operation time.

The wireless power supply system according to claim 2.
The master unit is a wireless power supply system characterized in that a data request command is transmitted to the slave unit during the predetermined operating time and sensing data is received as a reply to the data request command.

The wireless power supply system according to claim 3.
The master unit is connected to the host system and
The synchronization start command, the synchronization command, and the data request command are issued from the higher-level system and transmitted to the slave unit via the master unit.
A wireless power supply system characterized in that the sensing data is transmitted to the higher-level system via the master unit.