JP2022138436A

JP2022138436A - 送信機及び位置検出システム

Info

Publication number: JP2022138436A
Application number: JP2021038319A
Authority: JP
Inventors: 壮一朗簗瀬; Soichiro Yanase
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2021-03-10
Filing date: 2021-03-10
Publication date: 2022-09-26

Abstract

【課題】加速度センサを用いない位置検出用の送信機を提供する。【解決手段】振動を受けて電気を発生させる振動発電部１０と、振動発電部１０が発生させた電気で駆動され、無線信号を発生させる無線部１１と、無線信号を載せた電波を放射する送信アンテナ１２と、振動発電部１０が発生させた電気を蓄電し、電気を無線部１１に放電する蓄電部１４を備える送信機１。また、放射された電波の飛来方向を検出し、送信機１の位置を検出する検出装置３と、をさらに備える位置検出システム。【選択図】図１

Description

本発明は、送信機及び位置検出システムに関する。

物品に送信機を固定し、品質管理やトレーサビリティを目的として、物品の存否、移動、及び位置を監視する場合がある。送信機は、例えば、一定の時間間隔で、パケットを無線送信し、受信機が、パケットの飛来方向に基づいて、送信機の位置を特定する。しかし、監視対象の送信機が複数ある場合、複数の送信機が一定の時間間隔でパケットを無線送信すると、パケットが衝突したり、受信機に接続されたネットワークやサーバの負荷が増加したりする場合がある。

これに対し、送信機に一次電池駆動の加速度センサを搭載し、送信機が動いていることを加速度センサが検出した場合のみ、送信機がパケットを無線送信する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この方法によれば、パケットの送信頻度が減少するため、パケットが衝突する頻度も低下し、受信機に接続されたネットワークやサーバの負荷が減少する。

特開２０２１－９０４４号公報

しかし、加速度センサが動きを検出するためには、加速度センサは常に一次電池から電気を供給されている必要があり、一次電池の寿命が短いという問題がある。また、送信機が複数ある場合、個々の送信機の電池の残量を監視するのは煩雑である。そこで、本発明は、加速度センサを用いない位置検出用の送信機及び位置検出システムを提供することを目的の一つとする。

本発明の態様によれば、振動を受けて電気を発生させる振動発電部と、振動発電部が発生させた電気で駆動され、無線信号を発生させる無線部と、無線信号を載せた電波を放射する送信アンテナと、を備える送信機が提供される。

上記の送信機が、振動発電部が発生させた電気を蓄電し、電気を無線部に放電する蓄電部をさらに備えていてもよい。

上記の送信機が、無線部に供給される電気の電圧を制御する電源制御部をさらに備えていてもよい。

上記の送信機において、無線信号が識別子を含んでいてもよい。

上記の送信機が、単一の送信アンテナを備えていてもよい。

上記の送信機が、複数の送信アンテナを備えていてもよい。

また、本発明の態様によれば、（ｉ）振動を受けて電気を発生させる振動発電部と、振動発電部が発生させた電気で駆動され、無線信号を発生させる無線部と、無線信号を載せた電波を放射する送信アンテナと、を備える送信機と、（ｉｉ）電波の飛来方向を検出し、送信機の位置を検出する検出装置と、を備える、位置検出システムが提供される。

上記の位置検出システムにおいて、振動発電部が発生させた電気を蓄電し、電気を無線部に放電する蓄電部を、送信機がさらに備えていてもよい。

上記の位置検出システムにおいて、無線部に供給される電気の電圧を制御する電源制御部を、送信機がさらに備えていてもよい。

上記の位置検出システムにおいて、無線信号が識別子を含んでいてもよい。

上記の位置検出システムにおいて、送信機が、単一の送信アンテナを備えていてもよい。

上記の位置検出システムにおいて、送信機が、複数の送信アンテナを備えていてもよい。

上記の位置検出システムにおいて、検出装置が、電波を受信する受信アンテナを備えていてもよい。

上記の位置検出システムにおいて、検出装置が、単一の受信アンテナを備えていてもよい。

上記の位置検出システムにおいて、検出装置が、複数の受信アンテナを備えていてもよい。

本発明によれば、加速度センサを用いない位置検出用の送信機及び位置検出システムの制御方法を提供可能である。

図１は、第１実施形態に係る送信機を含む位置検出システムを示す模式図である。図２は、第２実施形態に係る送信機を含む位置検出システムを示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。ただし、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。

（第１実施形態）
第１実施形態に係る送信機１は、図１に示すように、振動を受けて電気を発生させる振動発電部１０と、振動発電部１０が発生させた電気で駆動され、無線信号を発生させる無線部１１と、無線信号を載せた電波を放射する送信アンテナ１２と、を備える。

送信機１は、例えば、物品２に固定され、物品２の位置を検出するために用いられる。物品の例としては、部材、部品、工具、製品、梱包物等が挙げられるが、特に限定されない。

振動発電部１０は、送信機１あるいは送信機１が固定された物品２が移動する際に生じる振動によって発電する。振動発電部１０は、振動エネルギーを電気エネルギーに変換することができれば、特に限定されない。振動発電部１０は、電磁誘導によって発電してもよいし、静電誘導によって発電してもよいし、逆磁歪効果によって発電してもよいし、圧電効果によって発電してもよい。

振動発電部１０が電磁誘導によって発電する場合、振動発電部１０は、例えば、コイルと、コイル内に配置された磁石と、を備える。振動を受けてコイルと磁石の相対位置が変化すると、磁場の変動により、コイルに電流が生じる。

振動発電部１０が静電誘導によって発電する場合、振動発電部１０は、例えば、対向する電極を備える。振動を受けて電極間の間隔が変化したり、対向面積が変化したりすることによって、静電容量が変化することにより、振動発電部１０は発電する。

振動発電部１０が逆磁歪効果によって発電する場合、振動発電部１０は、例えば、コイルと、コイル内に配置された磁歪部材と、を備える。振動を受けてコイルと磁歪部材の相対位置が変化すると、磁場の変動により、コイルに電流が生じる。

振動発電部１０が電磁誘導によって発電する場合、振動発電部１０は、例えば、圧電部材を備える。振動を受けて圧電部材が変形すると、圧電効果により、圧電部材に電気が発生する。

第１実施形態に係る送信機１は、無線部１１に供給される電気の電圧を制御する電源制御部１３と、振動発電部１０が発生させた電気を蓄電し、電気を無線部１１に放電する蓄電部１４をさらに備えていてもよい。

電源制御部１３は、振動発電部１０に接続されており、振動発電部１０から電気を供給される。電源制御部１３は、電気を蓄電部１４に供給し、蓄電部１４を充電する。蓄電部１４としては、任意の二次電池が使用可能である。電源制御部１３は、蓄電部１４に蓄電された電気の電圧が所定の値以上になると、蓄電部１４に蓄電された電気を、無線部１１が駆動可能な所定の電圧で、無線部１１に供給する。

無線部１１は、電源制御部１３から供給された電気を用いて、識別子を含む無線信号を載せた電流を発生させる。第１実施形態に係る送信機１は、例えば、単一の送信アンテナ１２を備える。送信アンテナ１２は、無線信号を載せた電流を電波に変換して、電波を放射する。

振動発電部１０は、振動を受けたときに発電するため、第１実施形態に係る送信機１は、振動を受けた後に、無線信号を載せた電波を放射する。蓄電部１４に蓄電された電気の電圧が所定の値以下になると、第１実施形態に係る送信機１は、無線信号を載せた電波を放射しなくなる。したがって、第１実施形態に係る送信機１は、送信機１あるいは送信機１が固定された物品２が移動して振動が生じるたびに、無線信号を載せた電波を放射する。

第１実施形態に係る送信機１は、例えば、当該送信機１が放射した電波の飛来方向を検出し、送信機１の位置を検出する検出装置３と組合わされて、位置検出システムの少なくとも一部を構成していてもよい。

検出装置３は、送信機１が放射した電波を受信し、電流に変換する複数の受信アンテナ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ・・・と、無線信号を解析する解析部２２と、を備える。

複数の受信アンテナ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ・・・は、所定の間隔をおいて並列に配置されている。そのため、複数の受信アンテナ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ・・・は、それぞれ、位相が異なる電波を受信する。

解析部２２は、複数の受信アンテナ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ・・・のそれぞれが受信した電波の位相差に基づき、電波の飛来方向を特定する。さらに、解析部２２は、複数の受信アンテナ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ・・・のそれぞれに対する電波の飛来方向を示す角度と、複数の受信アンテナ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ・・・の既知の間隔と、に基づき、複数の受信アンテナ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ・・・のそれぞれに対する送信機１の位置を特定する。

解析部２２には、記憶装置２３が接続されていてもよい。解析部２２は、特定した送信機１の位置を、記憶装置２３に保存する。

物品の位置は、物品が動かなければ変化しない。そのため、物品の位置を、所定の時間間隔で検出しつづけなくとも、物品が動いた時だけ、物品の位置を検出すれば、物品の所在を特定することは可能である。第１実施形態に係る送信機１は、物品が動くと、振動発電部１０が発電し、無線部１１が無線信号を発生させるため、一次電池及び加速度センサを備えなくとも、物品が動いたときに、無線信号を載せた電波を放射することが可能である。また、第１実施形態に係る送信機１は、動きに伴って無線信号を発生させるため、送信機１が複数あっても、無線信号の衝突の頻度が低く、検出装置３に接続されたネットワークやサーバの負荷が低い。

（第２実施形態）
図２に示すように、第２実施形態に係る送信機１は、複数の送信アンテナ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ・・・を備える。第２実施形態に係る検出装置３は、単一の受信アンテナ２１を備える。第２実施形態に係る送信機１と検出装置３の他の構成要素は、第１実施形態と同様である。複数の送信アンテナ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ・・・は、所定の間隔をおいて並列に配置されている。受信アンテナ２１は、複数の送信アンテナ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ・・・から送信された電波を受信する。解析部２２は、受信アンテナ２１が受信した電波の位相差に基づき、電波の飛来方向を特定する。

上記のように本発明を実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。

１・・・送信機、２・・・物品、３・・・検出装置、１０・・・振動発電部、１１・・・無線部、１２・・・送信アンテナ、１３・・・電源制御部、１４・・・蓄電部、２１・・・受信アンテナ、２２・・・解析部、２３・・・記憶装置

Claims

振動を受けて電気を発生させる振動発電部と、
前記振動発電部が発生させた前記電気で駆動され、無線信号を発生させる無線部と、
前記無線信号を載せた電波を放射する送信アンテナと、
を備える送信機。
前記振動発電部が発生させた前記電気を蓄電し、前記電気を前記無線部に放電する蓄電部をさらに備える、請求項１に記載の送信機。
前記無線部に供給される前記電気の電圧を制御する電源制御部をさらに備える、請求項１又は２に記載の送信機。
前記無線信号が識別子を含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の送信機。
振動を受けて電気を発生させる振動発電部と、前記振動発電部が発生させた前記電気で駆動され、無線信号を発生させる無線部と、前記無線信号を載せた電波を放射する送信アンテナと、を備える送信機と、
前記電波の飛来方向を検出し、前記送信機の位置を検出する検出装置と、
を備える、位置検出システム。
前記振動発電部が発生させた前記電気を蓄電し、前記電気を前記無線部に放電する蓄電部を前記送信機がさらに備える、請求項５に記載の位置検出システム。
前記無線部に供給される前記電気の電圧を制御する電源制御部を前記送信機がさらに備える、請求項５又は６に記載の位置検出システム。
前記無線信号が識別子を含む、請求項５から７のいずれか１項に記載の位置検出システム。