JP3659956B2 - 圧力測定装置および圧力測定システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力を検知するための圧力検知装置およびこれを用いた圧力検知システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年圧力の自動検知の要望に応えるため、種々の圧力検知センサ、圧力検知装置およびこれらを用いた圧力検知システムが開発されている。ところで、自動車のタイヤの空気圧はいわゆる空気抜け等により自然に低下する一方、適正な空気圧が充填されて初めて十分な性能を発揮する。他方、ドライバーがタイヤの空気圧が適正値にあるかどうか走行前にエアゲージで測定することが望まれるが、このような作業が煩雑である。このような事情から、カーエレクトロニクスの分野でも、自動車のタイヤの空気圧自動チェックの要望に応えるためのシステムが従来から考案されている。
【０００３】
従来のシステムは、例えば、タイヤ内に装着されるタイヤ側警報装置と、車体側警報装置と、報知装置とから構成される。
タイヤ側警報装置は、タイヤの振動時にタイヤの空気圧の異常（空気圧低下、パンク）の有無を検知し、異常検知時にその異常を示す信号を無線で車体側警報装置に送信するものであって、タイヤの空気圧を検出する圧力センサ、タイヤの温度を検出する温度センサ、タイヤの振動を検出する振動センサの他、送信回路、制御回路等の能動部品や、能動部品に給電する電池、送信アンテナ等から構成される。
【０００４】
車体側警報装置は、受信アンテナと、バンドパスフィルタと、増幅回路と、検波／復調回路と、制御回路とから構成され、タイヤ側警報装置から送信されてきた異常信号の内容（空気圧低下・パンク等）を判定して、報知装置を駆動する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３５５２０３号公報（明細書、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のシステムではタイヤ内の空気圧を検出するためには、圧力センサの他に能動部品や電池等が必要となる。したがって、圧力を検出する装置構成が複雑化し、コストアップするという問題があった。
【０００７】
本発明は上記課題を解決し、構成が簡単で安価な圧力検知装置およびこれを用いた圧力検知システムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る圧力検知装置は、圧力に依存して共振周波数が変化する共振回路を備えた無線タグに対して電波を送受信することにより、前記共振回路の共振周波数を検知する検知手段と、検知された共振周波数に基づいて無線タグの圧力を特定する特定手段と、前記検知手段および特定手段により周期的に圧力を特定させるよう制御する制御手段と、周期的に特定された圧力を無線タグに送信し、無線タグ内のメモリに圧力を履歴として記録させる送信手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
ここで、本発明に係る圧力検知装置においては、前記送信手段は、無線タグに対して圧力履歴の送信を指示するコマンドを送信し、前記圧力測定装置は、さらに、コマンドに従って無線タグから送信される圧力履歴を受信する受信手段を備えることを特徴とすることができる。
【００１０】
また、上記目的を達成するために、本発明に係る圧力検知装置においては、マイコンと、メモリと、圧力に依存して共振周波数が変化する共振回路を備えた無線タグとの間で無線通信する通信手段とを備えた圧力測定装置であって、前記メモリは、前記共振回路における共振周波数対圧力特性をテーブルとして記憶し、前記マイコンは、通信手段を介して周波数を変化させながら電波を送受信することにより前記共振回路の共振周波数を特定し、テーブルを参照することにより当該共振周波数に対応する圧力を特定し、前記マイコンは、さらに、周期的に共振周波数および圧力の特定を行い、特定された圧力を通信手段を介して無線タグに送信し、無線タグ内のメモリに圧力を履歴として記録させることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る圧力検知装置においては、前記マイコンは、通信手段を介して無線タグに圧力履歴を送信するよう指示するコマンドを送信し、当該コマンドに従って無線タグから通信手段を介して送信される圧力履歴を受信することを特徴とすることができる。
【００１７】
なお、本発明は、上記圧力センサと圧力測定装置とからなる圧力測定システムとして実現したり、上記圧力測定装置を構成する特徴的な手段をステップとする圧力測定方法として実現したり、上記圧力測定装置を構成する特徴的な手段やステップをＣＰＵに実行させる圧力測定プログラムとして実現したりすることができるのはいうまでもない。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における圧力測定システム１を自動車のタイヤの空気圧測定に適用した場合の全体構成を示す図である。
【００２０】
図１に示されるように、圧力測定システム１は圧力測定装置１０と複数（図示４つ）の圧力センサ５０ａ〜５０ｄとから構成される。圧力センサ５０ａ〜５０ｄは、自動車の各タイヤ４ａ〜４ｄの内面に取着される。各圧力センサ５０ａ〜５０ｄは、アンテナコイルＬと、このアンテナコイルＬに並列に接続されるコンデンサＣとの２つの受動素子で構成される共振回路を備える無線タグであって、圧力に依存して共振周波数が変化する構成となっている。なお、圧力センサ５０ａ〜５０ｄは、どのセンサかを識別するため、共振周波数の圧力特性が互いに異なるように構成されている。すなわち、各圧力センサ５０ａ〜５０ｄは、同じ圧力であってもその共振周波数がｆ１＜ｆ２＜ｆ３＜ｆ４のように異なるよう構成されている。
【００２１】
圧力測定装置１０は、圧力センサ５０ａ〜５０ｄに対して圧力を測定するための電波を出射し、電波による電磁誘導によって非接触で圧力センサ５０ａ〜５０ｄの共振回路を共振させ、その共振周波数の値によって圧力センサ５０ａ〜５０ｄの圧力、すなわち各タイヤ４ａ〜４ｄの空気圧を測定するものであって、付録とパネルに取着される測定装置本体１１と、操作メニューや測定圧力や警告等を表示するためのＬＣＤ部２２と、警告等を音で知らせるための車載スピーカ２３とから構成される。
【００２２】
図２は図１に示される圧力センサ５０ａ〜５０ｄの外観図であり、図３は図２に示される圧力センサ５０ａ〜５０ｄの平面図であり、図４は図３に示されるＡ−Ａから見た断面図であり、図５は図３に示される圧力センサ５０ａ〜５０ｄの周囲を切り欠いた場合における圧力センサ５０ａ〜５０ｄの分解斜視図である。なお、圧力センサ５０ａ〜５０ｄの構成が上記共振周波数が異なる点を除き同じであるので、圧力センサ５０ａを代表させてその構成を説明する。
【００２３】
図２〜図５に示されるように、圧力センサ５０ａは、略ひょうたん形状の平面体であって、上記Ｌを構成するアンテナコイル５１と、上記Ｃを構成する一対の電極５２，５３と、電極５２，５３間に介装される弾性体５４と、アンテナコイル５１が形成される基材５５と、これらアンテナコイル５１、電極５２，５３、弾性体５４、基材５５を密封しつつ周囲圧力を電極５２，５３の上下に印加するための密封包装部材５６とから構成される。
【００２４】
アンテナコイが形成される基材５５は、電気絶縁性を有する薄いシート材で、一辺に凸部を有する略四角形状に形成される。基材５５のほぼ中央には基材５５の上面と下面とを電気的に接続するためのランド５５ａが形成される。
【００２５】
密封包装部材５６は、電気絶縁性および圧力に応じて伸縮する特性を有する薄い材料例えばゴム材で、アンテナコイル５１、電極５２，５３、弾性体５４、基材５５を密封しつつ周囲圧力を電極５２，５３の上下に印加する。
【００２６】
アンテナコイル５１は、１本のストリップ線が複数回巻回されてなる。アンテナコイル５１の一方端５１ａは、電極５２と電気的に接続される。アンテナコイル５１の他方端は、ランド５５ａと対応する位置に配設される接続端子５１ｂと電気的に接続される。
【００２７】
電極５２，５３は、それぞれ正方形状に形成され、弾性体５４を挟んで対抗して配設される。
弾性体５４は、電極５２，５３と同形状で、かつ所定の厚みに形成され、圧力に応じて厚みが変化する特性を有している。弾性体５４としては、内部に気体を含む可逆的弾性材（例えば多孔質ゴム材やウレタン材などのスポンジ材や、ばね）が用いられる。なお、電極５２，５３間を気密室構造とし、電極５２，５３の一方（例えば、電極５３）をフランジ構造とすれば、可逆的弾性材をこの気密室で代替させることができる。しかも、この電極５３で周囲圧力を直接受けることができるので、密封包装部材５６を省略することもできる。
【００２８】
ここで、この実施の形態では、弾性体５４としてスポンジ材が用いられた場合について、厚みが変化してもその比誘電率εｒの変化を無視できるものとして説明する。この結果、一対の電極５２，５３で、コンデンサＣが構成される。
【００２９】
一方、電極５３は、リード線５３ａを介して、ランド５５ａと対応する位置に配設される接続端子５３ｂと電気的に接続される。両接続端子５１ｂ，５３ｂは、ランド５５ａの位置においてかしめや圧接等によって電気的に接続される。この結果、アンテナコイル５１にこのコンデンサＣが並列に接続され、両者で共振回路が形成される。この共振回路は、圧力に応じて電極５２，５３間の距離が変化し、コンデンサＣの容量が変化することから、圧力に応じて共振周波数も変化する。それゆえ、圧力測定装置１０から電波を出射して圧力センサ５０ａ〜５０ｄの共振周波数を検知し、その共振周波数に対応する圧力を特定する。
【００３０】
弾性体５４は、圧力に応じて厚みが変化する特性を有している。弾性体５４は圧力に依存して厚みが変化することから、電極５２，５３間の間隔もこれに応じて変化し、コンデンサＣの容量も圧力に依存して変化することになる。
【００３１】
図６は、スポンジ材で形成された場合の弾性体５４について、厚み（電極間距離）の圧力特性を示す図である。
弾性体５４は電極５２，５３に上下から印加される圧力に応じて電極５２，５３間の距離ｄを変える。すなわち、電極５２，５３に上下から印加される圧力が高くなると、厚み（電極間距離）ｄが小さくなる。
【００３２】
同図において厚みｄは、圧力１００ｋＰａ下、例えば弾性体５４がスポンジ材で厚みが０．５２５ｍｍに形成された場合、０ｋＰａに下がると約０．５５ｍｍに増し、この逆に２００ｋＰａに上がると約０．５ｍｍに減少し、圧力に応じて変化することがわかる。また、圧力１００ｋＰａ下、同材で厚みが０．６２５ｍｍに形成された場合、その厚み（電極間距離）ｄは、０ｋＰａに下がると約０．６５ｍｍに増し、この逆に２００ｋＰａに上がると約０．６ｍｍに減少し、圧力に応じて変化することがわかる。また、圧力１００ｋＰａ下、同材で厚みが０．７２５ｍｍに形成された場合、その厚み（電極間距離）ｄは、０ｋＰａに下がると約０．７５ｍｍに増し、この逆に２００ｋＰａに上がると約０．７ｍｍに減少し、圧力に応じて変化することがわかる。さらに、圧力１００ｋＰａ下、同材で厚みが０．８２５ｍｍに形成された場合、その厚み（電極間距離）ｄは、０ｋＰａに下がると約０．８５ｍｍに増し、この逆に２００ｋＰａに上がると約０．８ｍｍに減少し、圧力に応じて変化することがわかる。
【００３３】
図７は、図６の圧力特性を有するコンデンサＣ１〜Ｃ４について、容量の圧力特性を示す図である。
ただし、コンデンサＣの電極５２，５３が２０ｍｍ四方の正方形、電極間の距離を圧力１００ｋＰａ下、それぞれ０．５２５，０．６２５，０．７２５，０．８２５ｍｍとし、弾性体５４の比誘電率を１としている。
【００３４】
同図においてコンデンサＣ１の容量は、例えば圧力０ｋＰａで６．４３９ｐＦ、１００ｋＰａで６．７４６ｐＦ、２００ｋＰａで７．０８３ｐＦであり、圧力に応じて変化することがわかる。また、コンデンサＣ２の容量は、例えば圧力０ｋＰａで５．４４９ｐＦ、１００ｋＰａで５．６６７ｐＦ、２００ｋＰａで５．９０２ｐＦであり、圧力に応じて変化することがわかる。また、コンデンサＣ３の容量は、例えば圧力０ｋＰａで４．７２２ｐＦ、１００ｋＰａで４．８８５ｐＦ、２００ｋＰａで５．０５９ｐＦであり、圧力に応じて変化することがわかる。さらに、コンデンサＣ４の容量は、例えば圧力０ｋＰａで４．１６７ｐＦ、１００ｋＰａで４．２９３ｐＦ、２００ｋＰａで４．４２７ｐＦであり、圧力に応じて変化することがわかる。
【００３５】
図８は、圧力センサ５０ａ〜５０ｄのアンテナコイルＬとコンデンサＣとからなる共振回路の共振周波数の圧力特性の一例を示す図である。ただし、アンテナコイルＬのインダクタンスを３μＨとしている。
【００３６】
同図において、圧力センサ５０ａ〜５０ｄは、０ｋＰａ〜４００ｋＰａの圧力範囲において、共振周波数の範囲がそれぞれ約３３〜３６ＭＨｚ、約３６〜３９ＭＨｚ、約３９〜４２ＭＨｚ、約４２〜４５ＭＨｚになっている。
【００３７】
この圧力特性の違いは、この実施の形態においては、圧力センサ５０ａ〜５０ｄにおけるコンデンサＣの電極間距離（弾性体５４の厚み）特性の違い（つまり容量の違い）を持たせることにより容易に実現できる。このような圧力特性の違いにより１台の圧力測定装置１０により圧力センサ５０ａ〜５０ｄのいずれが共振しているのかを区別可能になる。なお、ここでは、電極間距離（弾性体５４の厚み）特性の違いで圧力センサ５０ａ〜５０ｄのいずれが共振しているのかを区別可能としているが、コンデンサＣの面積の違いや、弾性体５４の誘電率特性の違い（つまり容量の違い）や、アンテナコイルＬの巻き数や直径の違い（つまりインダクタンスの違い）を持たせることにより実現してもよい。
【００３８】
したがって、圧力センサ５０ａ〜５０ｄは、それぞれ共振周波数の圧力特性が互いに異なっている。すなわち、圧力センサ５０ａ〜５０ｄは、同じ圧力であっても共振周波数が異なるよう構成されている。
【００３９】
例えば図９の実線に示すように、圧力が同じとき、圧力センサ５０ａ〜５０ｄの共振周波数は、それぞれｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４となっている。さらに、圧力センサ５０ａ〜５０ｄは、利用される圧力範囲（例えば、１００〜３００ｋＰａ）において、その圧力範囲内における共振周波数の範囲が重ならないような圧力特性を有している。
【００４０】
図１０は、図１に示される圧力測定装置１０の外観構成を示す図である。
圧力測定装置１０の装置本体１１表面には、複数のボタンから構成される操作部２１と、図示しないホスト等にデータを無線で送受信するためのアンテナ２５等が設けられている。なお、操作部２１には、例えば、圧力測定を指示するための測定ボタン２１ａ、圧力を監視し特定圧力になれば警告することを指示するための監視ボタン２１ｂ、周期的に圧力測定して履歴を記録することを指示するための履歴ボタン２１ｃ、測定圧力の補正をするための補正ボタン２１ｄ、監視圧力や補正圧力などの圧力をセットするセットボタン２１ｅ、リセットするためのリセットボタン２１ｆなどから構成される。
【００４１】
ＬＣＤ部２２には、操作メニューや測定圧力や警告等が表示される。例えば、ＬＣＤ部２２には、後述する監視モードにおいては、前後左右のタイヤの空気圧や、その空気圧が適正であるか否かや、適正でない場合には空気補充の警告や、タイヤパンクの警告等が表示される。
【００４２】
図１１は、圧力センサ５０ａ〜５０ｄおよび圧力測定装置１０の電気的構成を示す図である。
各圧力センサ５０ａ〜５０ｄは、図５に示した各パーツによって、アンテナコイルＬと、圧力によって容量が変化するコンデンサＣとからなるＬＣ共振回路を有する無線タグである。
【００４３】
圧力測定装置１０は、大きく分けて入出力部２０とコントロール部３０とアンテナ部４０とからなる。
入出力部２０は、操作部２１と、ＬＣＤ部２２と、測定完了を音で知らせるためのスピーカ２３と、測定完了を振動で知らせるためのバイブモータ２４と、測定した圧力の履歴情報その他のデータやコマンドをガソリンスタンド等に設置されたホストコンピュータ（図示せず）などに無線で送受信するためのアンテナ２５と、ホストコンピュータとデータを送受信するためのレベルコンバータ２６とを備える。
【００４４】
コントロール部３０は、その内部にプログラムを予め格納したＲＯＭ、操作部２１に操作されたボタン種別などのデータを一時的に保持するメモリ、プログラム実行時のワークエリアを提供するメモリ、時刻を計時するタイマ、プログラムを実行するＣＰＵ等により１チップで構成されるマイコン部３１と、Ｄ／Ａ変換部３２と、印加電圧に応じた発振周波数の高周波信号を出力する発振器であるＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ−Ｃｏｎｔｒｏｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）３３と、アンテナ部４０によって受信された電波を復調する復調部３４と、Ａ／Ｄ変換部３５と、圧力センサ５０ａ〜５０ｄの周波数対圧力特性を示す圧力テーブル３６ａと、圧力の履歴を格納するための履歴テーブル３６ｂなどを記憶する不揮発性メモリ３６とを備える。
【００４５】
アンテナ部４０は、ＶＣＯ３３から出力された信号を増幅する増幅器４１と、増幅器４１によって増幅された信号を出射する送信用アンテナコイル４２と、圧力センサ５０ａ〜５０ｄから電波を受信する受信用アンテナコイル４３と、受信用アンテナコイル４３によって受信された電気信号を増幅する増幅器４４とを備える。
【００４６】
図１２は、圧力テーブル３６ａの一例を示す図である。
同図は、図８に示した周波数対圧力特性に基づいて作成され、工場出荷時などに格納され、適宜ユーザにより補正される。同図では便宜上、圧力間隔が不揃いであるが、１度あるいはそれ以下の間隔でよい。なお、圧力テーブル３６ａの代わりに、ＶＣＯ３３の入力電圧のデジタル値（つまりＤ／Ａ変換部３２の入力データ）と圧力との対応関係を示すテーブルとして構成してもよい。
【００４７】
図１３は、図１１に示したマイコン部３１の制御により圧力を測定する圧力測定装置１０における各種の動作を示すフローチャートである。なお、図１３においてステップＳ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１０９、Ｓ１１４は同じサブルーチンである。
【００４８】
マイコン部３１は、まず、ユーザから操作部２１を介して動作モードを指定する操作を受け付け、どの動作モードかを判断する（Ｓ１０１）。動作モードには、（Ａ）その時点の圧力を測定する測定モード、（Ｂ）周期的に圧力を測定して測定圧力を履歴として蓄積する履歴モード、（Ｃ）指定した圧力に達したかどうかを監視する監視モード、（Ｄ）測定圧力の誤差を補正する補正モードなどがある。
【００４９】
（Ａ）測定モードの開始の操作がなされた場合、マイコン部３１は、圧力センサ５０ａ〜５０ｄの現在の圧力Ｐｃを測定し（Ｓ１０２）、ＬＣＤ部２２に測定した圧力Ｐｃを表示する（Ｓ１０３）。
【００５０】
現在圧力Ｐｃの測定処理は、図１４に示すサブルーチンに従ってなされる。
同図において、マイコン部３１は、Ｄ／Ａ変換部３２を介してＶＣＯ３３に与える電圧を徐々に変化させることにより、送信用アンテナコイル４２から出射される検知電波の周波数をスイープさせ（Ｓ１２０）、受信用アンテナコイル４３によって受信された電波の受信レベルが最低となるときの周波数を特定し（Ｓ１２１、図１２（ａ）参照）、圧力テーブル３６ａから特定された周波数に対応する圧力を読み出して現在の圧力Ｐｃとする（Ｓ１２２）。
【００５１】
ここで、送信周波数のスイープは、例えばマイコン部３１から出力するデジタル値を、圧力テーブル３６ａの周波数の範囲で徐々に大きくすることにより、ＶＣＯ３３に入力される電圧を徐々に上げ、ＶＣＯ３３から出力される信号の周波数を徐々に上げることによりなされる。このようにして周波数をスイープすると、受信用アンテナコイル４３によって受信された電波の受信レベルは、圧力センサ５０ａ〜５０ｄの共振周波数の少し手前で一定値から急速に低下し（図１５（ａ）参照）、共振周波数で最小となり、この周波数を超えると再び急速に増大し、一定値に戻る。すなわち、ディップが生じる。したがって、ディップ受信時におけるマイコン部３１から出力するデジタル値から、共振周波数を簡単に特定し、さらに圧力テーブル３６ａに基づいて現在の圧力Ｐｃを特定することができる。
【００５２】
さらに、圧力測定装置１０は、測定モードでは現在の圧力Ｐｃをユーザに知らせる。現在圧力の測定は非接触でなされるので、タイヤ４ａ〜４ｄの空気圧をユーザか圧力ゲージでいちいち測る手間をかけなくても、各タイヤ４ａ〜４ｄの現在の圧力（空気圧）Ｐｃを知ることができる。
【００５３】
なお、ＬＣＤ部２２への測定圧力の表示と同時にスピーカ２３、バイブモータ２４により測定完了をユーザに報知してもよい。
（Ｂ）履歴モードの開始の操作がなされた場合、マイコン部３１は、圧力センサ５０ａ〜５０ｄの現在の圧力Ｐｃを測定し（Ｓ１０４）、測定した圧力を日時などの付随データとともに不揮発性メモリ３６の履歴テーブル３６ｂに記録（追記）し（Ｓ１０５）、さらに一定時間（ここでは３分）経過したか否かを判断する（Ｓ１０６）。経過したと判断した場合にはＳ１０４に戻り、同様に上記測定と上記追記を行う。このように履歴モードでは、履歴テーブル３６ｂには、一定時間ごとの測定が付属情報とともに履歴として圧力情報が記録される。
【００５４】
履歴モードの適用例として、タイヤ交換の際における空気補充の記録やメンテナンス保管記録の一部として圧力履歴を利用することができる。
（Ｃ）監視モード開始の操作がなされた場合、マイコン部３１は、まず、ユーザによる任意の圧力を設定する操作を受け付け、受け付けた圧力を監視圧力Ｐｔとして内部に保持し（Ｓ１０７）、一定時間（ここでは１分）経過したか否かを判断する（Ｓ１０８）。マイコン部３１は、１分経過した場合には、現在の圧力Ｐｃを測定し（Ｓ１０９）、測定した圧力Ｐｃと保持している監視圧力Ｐｔとの差分ΔＰを算出し（Ｓ１１０）、差分ΔＰがしきい値Ｐ１ａよりも小さいか否かを判定する（Ｓ１１１ａ）。ここでしきい値Ｐ１ａは、予め定められた値であって、例えばＰ１ａ＝１９０ｋＰａなどである。
【００５５】
マイコン部３１は差分ΔＰがしきい値Ｐ１ａよりも小さくない場合には（Ｓ１１１ａ：ｎｏ）、現在圧力がまだ監視圧力に達していない（図１２（ｂ）参照）ものと判断してステップＳ１０８に戻る。
【００５６】
また、マイコン部３１は差分ΔＰがしきい値Ｐ１ａよりも小さい場合には（Ｓ１１１ａ：ｙｅｓ）、差分ΔＰがしきい値Ｐ１ｂよりも小さいか否かを判定する（Ｓ１１１ｂ）。ここでしきい値Ｐ１ｂは、予め定められた値であって、例えばＰ１ａよりも低く、Ｐ１ｂ＝１５０ｋＰａなどである。
【００５７】
また、マイコン部３１は差分ΔＰがしきい値Ｐ１ｂよりも小さくない場合には（Ｓ１１１ｂ：ｎｏ）、現在の圧力Ｐｃが空気補充用の監視圧力Ｐｔに達したものと判断して、スピーカ２３による音や、バイブモータ２４による振動、アンテナ２５からホストへの無線通信によって等によってその旨を警告し（Ｓ１１２ａ）、ステップＳ１０８に戻る。
【００５８】
さらに、マイコン部３１は差分ΔＰがしきい値Ｐ１ｂよりも小さい場合には（Ｓ１１１ｂ：ｙｅｓ）、現在の圧力Ｐｃがタイヤパンク検知用の監視圧力Ｐｔに達したものと判断して、スピーカ２３による音や、バイブモータ２４による振動、アンテナ２５からホストへの無線通信によって等によってその旨を警告する（Ｓ１１２ｂ）。
【００５９】
このように、監視モードでは、圧力測定装置１０はユーザにより任意に設定された監視圧力に達した時点でその旨を警告する。
監視モードの適用例として、ユーザが適正圧力から外れる圧力を空気補充用の監視圧力Ｐｔとして設定しておけば、警告後にガソリンスタンド等で空気をタイヤ４ａ〜４ｄに補充することができ、再度適正圧力に保つことができる。
【００６０】
また、監視モードの他の適用例として、監視圧力として、空気補充用の監視圧力より少し圧力例えば１５０ｋＰａ程度の圧力を、ユーザが設定しておけば、タイヤの空気圧が監視圧力に達した時点でタイヤのパンクの警告することになる。この場合には、タイヤを傷つけない程度でスペアタイヤと交換作業をすることができ、パンクしたタイヤをわずかな補修で再使用することができる。これら監視圧力の値はユーザの任意なので、ユーザの嗜好に適した空気圧に設定することができる。
【００６１】
さらに、監視モードの他の適用例として、圧力センサ５０ａ〜５０ｄと同構成で共振周波数だけが異なる圧力センサをスペアタイヤ内に貼り付けた場合、スペアタイヤの空気圧が監視圧力に達した時点でスペアタイヤの空気補充の警告することになる。この結果、タイヤ交換時からスペアタイヤの性能を十分に発揮させることができる。
【００６２】
（Ｄ）補正モード開始の操作がなされた場合、マイコン部３１は、まず、ユーザによる圧力センサ５０ａ〜５０ｄの実際の圧力Ｐａを入力する操作を受け付け、受け付けた圧力を監視圧力Ｐｔとして内部に保持する（Ｓ１１３）。例えば、ユーザは圧力センサ５０ａ〜５０ｄを既知の圧力にしておいた上で、その圧力を実際の圧力Ｐａとして入力する。
【００６３】
ここで、既知の圧力として、例えば、ガソリンスタンド等でタイヤ４ａ〜４ｄの空気圧をその自動車の適正空気圧（例えば２００ｋＰａ）の状態にしておけば、適正圧力の補正ができる。
【００６４】
次に、マイコン部３１は現在の圧力Ｐｃを測定し（Ｓ１１４）、測定された圧力Ｐｃと実際の圧力Ｐａとの差分ΔＰを算出し（Ｓ１１５）、その差分ΔＰがしきい値Ｐ２よりも大きいか否かを判断する。ここで、しきい値Ｐ２は誤差として許容可能な値で予め定められた値とする。
【００６５】
差分ΔＰがしきい値Ｐ２以下である場合、つまり測定圧力Ｐｃが誤差の許容範囲内にある場合には（Ｓ１１６：ｎｏ）、マイコン部３１は、補正モードを終了する。この場合圧力テーブル３６ａは補正の必要がない。
【００６６】
差分ΔＰがしきい値Ｐ２よりも大きい場合、つまり誤差の許容範囲を超えた場合には（Ｓ１１７）、マイコン部３１は、圧力テーブル３６ａを補正する（Ｓ１１８）。ここでの補正は、最も簡単な方法として、圧力テーブル３６ａの各欄における圧力値を、ΔＰだけ差し引いた値に更新すればよい。
【００６７】
このように、補正モードでは、圧力センサ５０ａ〜５０ｄの繰り返し利用、経年変化等により共振周波数が当初よりもずれてしまい、誤差ΔＰが許容できなくなったとしても、圧力テーブル３６ａをより正しい値に補正するので、精度を劣化させることなく現在圧力を測定することができる。
【００６８】
以上の説明してきたように、本実施の形態１における圧力測定システム１によれば、圧力センサ５０ａ〜５０ｄを貼り付けた測定対象物の圧力を非接触で測定することができる。
【００６９】
なお、マイコン部３１は、図１３に示した監視モード処理（Ｓ１０７〜１１２ａ，１１２ｂ）の代わりに、マイコン部３１の処理負荷が小さく、より速い周期で監視可能な処理として図１６に示す別の監視モードの処理を行うようにしてもよい。
【００７０】
図１６において、マイコン部３１は、監視圧力Ｐｔを受け付けた（Ｓ１３０）後、圧力テーブル３６ａを参照して監視圧力Ｐｔに対応する周波数を決定し（Ｓ１３１）、一定時間（ここでは１分）経過するごとに、Ｄ／Ａ変換部３２、ＶＣＯ３３およびアンテナ部４０を介して、当該周波数で電波を送信し（Ｓ１３３）、アンテナ部４０、復調部３４、Ａ／Ｄ変換部３５を介してその送信時の受信レベルを測定し（Ｓ１３４）、受信レベルがしきい値Ｖ１以下であれば（Ｓ１３５：ｙｅｓ）、警告をする（Ｓ１３６）。これは、圧力センサ５０ａ〜５０ｄの圧力が監視圧力Ｐｔとは異なる圧力である場合には受信レベルが比較的大きく（図１７の一点鎖線および破線参照）、圧力センサ５０ａ〜５０ｄが監視圧力Ｐｔに達したときに受信レベルが最小になる（図１４の実線参照）ことを利用している。しきい値Ｖ１は同図の最小の受信レベルよりもいくらか大きい値でよい。
【００７１】
このように、図１６の監視モード処理では、図１３における周波数スイープが不要であり、監視圧力Ｐｔに対応する一つの周波数で電波を送信するので、一定時間ごとの処理（Ｓ１３３〜Ｓ１３５）時間を大きく短縮することができる。それゆえ、図１６の監視モード処理は、測定対象の圧力変化が速い場合により適している。
【００７２】
また、上記の履歴モードにおいて、履歴をとる開始条件、終了条件を設定するようにしてもよい。例えば、開始条件または終了条件としては、ユーザが予め設定した時刻の到来、ユーザが予め設定した圧力または圧力範囲になったこととしてもよい。
【００７３】
さらに、図１３のＳ１０５において、履歴を追加する条件を設定してもよい。例えば、測定圧力Ｐｃがユーザの予め設定した圧力範囲内（または範囲外）である場合のみ履歴に追加記録するようにしてもよい。
【００７４】
また、上記履歴モードにおいて監視モードの警告をも行う（複合モードと呼ぶ）ようにしてもよい。その場合、図１３のＳ１１０〜Ｓ１１２のステップを、Ｓ１０５の直後に追加した構成とすればよい。
【００７５】
（実施の形態２）
実施の形態１の圧力センサ５０ａ〜５０ｄは受動的な素子だけで構成されていたが、本実施の形態では、圧力センサ自身が無線タグとして圧力履歴を内部に記録する構成について説明する。
【００７６】
図１８は、実施の形態２における圧力センサ７０ａ〜７０ｄの外観を示す図である。
同図の圧力センサ７０ａ〜７０ｄは、図１〜図４に示した圧力センサ５０ａ〜５０ｄと比べて、ＩＣチップ６０を追加した無線タグとなっている。
【００７７】
図１９は、圧力センサ７０ａ〜７０ｄの機能的な構成を示すブロック図である。なお、圧力センサ７０ａ〜７０ｄの構成が上記共振周波数が異なる点を除き同じであるので、圧力センサ７０ａを代表させてその構成を説明する。
【００７８】
同図のように圧力センサ７０ａは、アンテナコイルＬとコンデンサＣとＩＣチップ６０からなる。アンテナコイルＬおよびコンデンサＣは図５と同様の構成である。
【００７９】
ＩＣチップ６０は、電力生成部７１、クロック再生部７２、復調部７３、変調部７４、マイコン部７５、メモリ７６を備え、無線により外部から電力供給を受けて、データを送受信するよう構成されている。
【００８０】
電力生成部７１は、外部の圧力測定装置８０からアンテナ部（アンテナコイルＬおよびコンデンサＣ）を介して電力搬送電波を受信している間、電磁誘導方式、あるいは電磁結合方式によって誘起電力を生成して、ＩＣチップ６０内部に直流電源を供給する。そのため、電力生成部７１は、内部に誘起電力を整流するダイオードや、整流された誘起電力の電圧を平滑化したり直流電力を蓄電するコンデンサや、一定の値（Ｖｃｃ）に安定化するレギュレータなどを備える。ここで、電力搬送電波は、図２０に示す電力搬送波Ａ、ＡＳＫ変調波Ｂなどの高周波信号である。
【００８１】
クロック再生部７２は、受信された電力搬送波からクロック信号を再生し、マイコン部７５に供給する。
復調部７３は、アンテナ部を介して受信した高周波信号を復調することによりデータを取り出す。例えば、図２０に示すようなＡＳＫ変調波Ｂを復調し、その結果をデータＣとしてマイコン部７５に出力する。
【００８２】
変調部７４は、マイコン部７５から入力されるデータに基づいて高周波信号を変調する。例えば図２０に示すデータＤをＢＰＳＫ変調波Ｅにする。
マイコン部７５は、復調部７３により復調されたデータＣを解釈し、解釈の結果コマンドであれば、それに応じた応答または処理を実行する。コマンドには、受信データをメモリ７６への書き込むことを指示するライトコマンドと、メモリ７６のデータを読み出して、変調部７４、アンテナ部を介して送信することを指示するリードコマンド等がある。
【００８３】
メモリ７６は、電力生成部７１による電力供給がなくても消えることのない不揮発性メモリである。
図２１は、本実施の形態における圧力測定装置８０の機能的な構成を示すブロック図である。
【００８４】
同図の圧力測定装置８０は、図１１に示した圧力測定装置１０と比較して、コントロール部３０の代わりにコントロール部８１を備えている点が異なり、圧力センサ７０との間でコマンドおよびデータの送受信をするよう構成されている。以下、同じ構成要素は説明を省略して異なる構成要素を中心に説明する。
【００８５】
コントロール部８１は、コントロール部３０と比べて、新たに変調部８２が追加された点と、復調部３４の代わりに復調部８３を備える点とが異なっている。また、マイコン部３１内のＲＯＭに格納されているプログラムも異なっている。
【００８６】
変調部８２は、ＶＣＯ３３からの高周波信号をマイコン部３１からのデータＣに基づいて変調し、アンテナ部４０に出力する。ここでは、変調部８２は、図２０に示したＡＳＫ変調を行うものとする。また、変調部８２が無変調動作であれば、図２０に示した電力搬送波Ａが送信されることになる。周波数スイープにおいても同様に無変調である。
【００８７】
復調部８３は、圧力センサ７０からアンテナ部４０を介して受信された電波を復調する。ここでは、ＢＰＳＫ復調をするものとする。
マイコン部３１は、ＲＯＭに格納されているプログラムの実行により、実施の形態１の機能に加えて、（１）測定した圧力を圧力センサ７０ａ〜７０ｄ内部に履歴情報として記録させる処理と、（２）圧力センサ７０ａ〜７０ｄ内部に記録された圧力履歴を読み出す処理とを行う。
【００８８】
（１）圧力センサ７０ａ〜７０ｄ内部に履歴情報を記録する処理
図２２は、マイコン部３１の制御により、圧力センサ７０ａ〜７０ｄ内部に圧力履歴を記録させる処理を示すシーケンス図である。
【００８９】
同図の処理は、ユーザ操作に従って開始および終了する。開始の操作を受けて圧力測定装置８０内のマイコン部３１は、まず圧力センサ７０ａ〜７０ｄの現在の圧力Ｐｃを測定する（Ｓ１９０）。現在圧力Ｐｃの測定は、実施の形態１に示した図１１の処理と同様に、マイコン部３１が周波数スイープ（Ｓ１９１）を行って、受信レベルが最小の周波数を求め、その周波数に基づいて圧力テーブル３６ａから現在の圧力を求める。
【００９０】
次に、マイコン部３１は圧力センサ７０ａ〜７０ｄに測定した現在圧力Ｐｃを圧力情報として送信する処理を行う（Ｓ１９２）。具体的には、マイコン部３１は、電力搬送波の送信を開始し（Ｓ１９３）、圧力センサ７０ａ〜７０ｄに電源が供給された状態にした後、変調部８２およびアンテナ部４０を介してライトコマンドを送信し（Ｓ１９４）、続けて圧力情報（現在圧力Ｐｃおよび日時など）を送信し（Ｓ１９５）、所定時間経過後に電力搬送波の送信を停止する（Ｓ１９６）。ここで、所定時間とは、圧力センサ７０ａ〜７０ｄ内部のメモリ書き込み動作完了に十分な時間をいう。また、コマンドおよびデータ（圧力情報）はＡＳＫ変調されたシリアルデータとして送信され、この送信時のＡＳＫ変調波も電力搬送波として機能するので、圧力センサ７０ａ〜７０ｄは電源が供給された状態になっている。
【００９１】
さらに、圧力測定装置８０内のマイコン部３１は、一定時間（同図では１０分）経過したとき（Ｓ２００）上記の現在圧力Ｐｃ測定と圧力情報送信処理とを行う。これにより、一定時間（１０分）間隔の圧力情報を圧力センサ７０に送信する。
【００９２】
一方、圧力センサ７０においてマイコン部７５は、電源供給された状態になった後、コマンドを受信し（Ｓ１９７）、解釈した結果ライトコマンドであることから、引き続きデータ受信を行い（Ｓ１９８）、受信した圧力情報をメモリ７６に履歴として記録（追記）する（Ｓ１９９）。メモリ７６への追記は、上記の一定時間間隔をおいて繰り返されるので、メモリ７６には履歴として圧力情報が蓄積されていくことになる。
【００９３】
（２）圧力センサ７０内部に記録された圧力履歴を読み出す処理
図２３は、マイコン部３１の制御により、圧力センサ７０内部に記録された圧力履歴を圧力測定装置８０に送信させる処理を示すシーケンス図である。
【００９４】
同図の処理も、ユーザ操作に従って開始および終了する。開始の操作を受けて、圧力測定装置８０内のマイコン部３１は、圧力履歴読み出し処理を行う（Ｓ２０１）。具体的には、マイコン部３１は、電力搬送波信号Ａ（図１８参照）の送信を開始し（Ｓ２０２）、圧力センサ７０を電源が供給された状態にした後、変調部８２およびアンテナ部４０を介してリードコマンドを送信し（Ｓ２０３）、さらに、圧力センサ７０から送信される圧力履歴を受信し（Ｓ２０４）、受信完了後に、電力搬送波信号の送信を停止する（Ｓ２０５）。これにより、圧力センサ７０内部に蓄積されていた圧力履歴が圧力測定装置８０に転送される。転送された圧力履歴は、さらに圧力測定装置８０から外部のホストコンピュータにアンテナ２５を介して無線で送信され、圧力測定の対象物の輸送管理などに役立てられる。
【００９５】
以上説明してきたように本実施の形態における圧力測定システム２によれば、圧力センサ７０自身の内部メモリに圧力履歴を記録しておき、さらに圧力測定装置８０にその圧力履歴を転送することができる。
【００９６】
なお、圧力センサ７０内のメモリ７６には圧力履歴に加えて、圧力測定対象物のＩＤ（商品ＩＤ）や、商品（タイヤ）の交換日時、走行距離を付属情報として記録してもよく、また自動車であればエンジンの制御装置からこれらの付属情報を取得した上で記録してもよい。
【００９７】
また、圧力測定装置８０から圧力センサ７０に対するコマンドは、上記のライトコマンド、リードコマンドに限らず、リセットコマンドやメモリクリアコマンドなどを設けてもよい。
【００９８】
さらに、図２２、図２３における圧力測定装置８０と圧力センサ７０との間のコマンドまたはデータ送受信に先立って、一方向または双方向に認証シーケンスを行うように構成してもよい。
【００９９】
また、暗号化したデータを送受信する構成としてもよい。こうすれば、圧力センサ７０が無線タグとして利用される場合に営業秘密に関する事項も安全に記録することができる。
【０１００】
さらに、本実施の形態では、圧力測定装置８０からの周波数スイープにより圧力センサ７０の圧力を測定しているが、圧力センサ７０自身が周波数スイープにより圧力を測定するよう構成してもよい。その場合の構成例として、図１９の構成に加えて、ボタン電池や太陽電池などの電源部と、変調部７４後段に周波数スイープして電波を送信するための送信アンテナと、メモリ７６内部に上記の圧力テーブルとを追加し、マイコン部７５において図１４に示した圧力測定処理を行う構成とすればよい。その際、マイコン部７５は、受信レベルが最小の周波数をもって共振周波数と特定する代わりに、共振回路における誘導電流が最大になる時点をもって共振周波数を特定するようにしてもよい。あるいは、誘導電流が最大になる時点前記共振回路の共振周波数を検知し、検知された共振周波数に基づいて圧力を特定する制御回路を設けてもよい。
【０１０１】
（実施の形態３）
上記実施の形態１に係る圧力センサ５０ａ〜５０ｄにおいては、アンテナコイル５１が１つの面上に平面的に形成されている。
【０１０２】
このような構成では、圧力測定装置１０のアンテナ面と、アンテナコイル５１のなすタグ面とが平行になったときに最大の交信距離がえられる。言い換えれば、一定の距離の下では、アンテナ面とタグ面とが平行であるときに最大の電磁誘導が生じ、検出感度において方向依存性がある。このため、タグが傾いていると、電磁誘導が低下し、圧力測定に際して共振周波数の特定が困難になる可能性がある。
【０１０３】
そこで、実施の形態３における圧力センサでは、アンテナコイルを立体的に形成することにより、上記の方向依存性の解消を図っている。
図２４は、本実施の形態における圧力センサ５０Ａの構成を示す図であり、特に図２４（ａ）は圧力センサ５０Ａの機械的構成の斜視図を、同図（ｂ）は圧力センサ５０Ａの電気的構成の回路図を、それぞれ示している。なお、ここではアンテナコイルの立体的な構成の説明に主眼があるので、図２４（ａ）においては、コンデンサを構成する電極５２，５３、弾性体５４等の図示が省略されている。
【０１０４】
この圧力センサ５０Ａは、例えば１辺数ｍｍ程度と小型に形成された立方体６１の隣接する３面にアンテナコイルＬｘ〜Ｌｚをそれぞれ形成し、アンテナコイルＬｘ〜Ｌｚを直列に接続することにより構成されている。この立方体６１は、絶縁体材料で形成されている。
【０１０５】
圧力測定装置１０，８０のアンテナ面がアンテナコイルＬｘのなす面と平行である場合、このアンテナコイルＬｘとの間で電磁誘導が最も生じる。圧力測定装置１０，８０のアンテナ面がアンテナコイルＬｙあるいはアンテナコイルＬｚのなす面と平行である場合、このアンテナコイルＬｙあるいはアンテナコイルＬｚとの間で最も電磁誘導が生じる。一方、圧力測定装置１０のアンテナ面がアンテナコイルＬｘ〜Ｌｚのなす面からそれぞれ傾いている場合、アンテナ面に対するアンテナコイルＬｘ〜Ｌｚの平行成分を合算した分電磁誘導が生じる。すなわち、一定の距離の元では、アンテナ面とタグ面とがいかなる角度をなしても常に、圧力測定装置１０のアンテナ面があるアンテナコイルと平行であるときとほぼ同じ値の電磁誘導が生じる。このため、実施の形態１の場合に生じる電磁誘導の低下、方向依存性が解消され、共振周波数を確実に検出することができる。また、同図のアンテナコイルは、実施の形態２における圧力センサ７０についても同様に適用できる。
【０１０６】
なお、上記実施の形態では、立方体の３面だけにアンテナコイルＬｘ〜Ｌｚをそれぞれ形成したが、残りの３面にもアンテナコイル形成してもよい。
また、上記実施の形態３では、平面にそれぞれ形成されたアンテナコイルＬｘ〜Ｌｚを組み合わせることにより、３次元的なアンテナコイルを形成したが、図２５（ａ）に示されるように、凹面に１つのアンテナコイルＬ１を形成することにより３次元的なアンテナコイルを形成してもよい。また、凸面に１つのアンテナコイルＬ１を形成することにより３次元的なアンテナコイルを形成してもよいのはいうまでもない。このような簡易なアンテナコイルＬ１によっても、アンテナコイルＬｘ〜Ｌｚとほぼ同様な効果を得ることができる。
【０１０７】
さらに、図２５（ｂ）に示されるように、球体６２の中心を３次元直交座標の原点とするＸ，Ｙ，Ｚ軸周りの球体表面に、アンテナコイルＬ２，Ｌ３，Ｌ４を形成し、アンテナコイルＬ２〜Ｌ４を直列に接続するように構成してもよい。
【０１０８】
この場合においても、アンテナコイルＬｘ〜Ｌｚの場合と同様に、実施の形態１，２の場合に生じる電磁誘導の低下が解消され、共振周波数を確実に検出することができる。
【０１０９】
また、上記各実施の形態では圧力に依存して共振周波数が変化する共振回路を、圧力に依存して容量が変化するコンデンサＣにより実現する例を説明したが、このコンデンサＣの代わりに、圧力に依存してインダクタンスが変化するコイルＬを用いる構成としてもよい。その場合、形状記憶合金を材料として特定圧力における巻き線の間隔または直径と、他の圧力におけるそれらとが異なるコイルを利用してもよい。さらに、このコイルと圧力に依存して容量が変化するコンデンサＣとを組み合わせて共振回路を構成してもよい。この場合、特定圧力における共振周波数の変化を急峻にすることができる。
【０１１０】
なお、各実施の形態の図１３、１４、１６、２２、２３に示したフローチャートまたはシーケンス図は、圧力測定装置１０、８０または圧力センサ７０内のマイコンにおいてプログラムとして実現していることはいうまでもない。このプログラムは、ＣＤなどの記録媒体や電気通信回線を通して流通および配信可能である。
【０１１１】
また、圧力センサ５０ａ〜５０ｄは、図２６に示すように、密封包装部材５６の下面にファスナーの一方の面（例えば、ループ材５９ａ）を貼着し、取り付け位置（タイヤ４の内面側）にファスナーの他方（例えば、フック材５９ｂ）を貼着し、簡単に圧力センサ５０ａ〜５０ｄを取着したり取り外したりすることができるように構成してもよい。圧力センサ７０ａ〜７０ｄの場合についても同様である。
【０１１２】
なお、上記実施の形態においては圧力センサ５０ａ〜５０ｄ，７０ａ〜７０ｄでタイヤ４ａ〜４ｄの空気圧を検知するセンサとして実施したが、およそ一般の気体、液体等の圧力を検知するセンサとして用いることができる。また圧力測定装置１０，８０と組み合わせて、気圧計、高度計、高度補正計、水深計、血圧計等の医療機器を実現できる。しかも、圧力センサ５０ａ〜５０ｄの他に一般的な無線タグと併用すれば、圧力に関連する商品管理・物流管理、製造業の容器・パレット管理等と併用して圧力履歴による圧力管理も行うことができる。また、履歴モードの他の適用例として、圧力センサ５０ａ〜５０ｄを化学実験用の試験管などの器具に貼り付けた場合、その容器で発熱を伴う化学反応の実験を行う際に、圧力履歴をとることができ、加圧下における反動速度の算出に役立つ。
【０１１３】
【発明の効果】
本発明の圧力センサは、圧力に依存して共振周波数が変化する共振回路を有する無線タグとして構成されている。
【０１１４】
この構成によれば、一般的な無線タグのわずかな改良で足り、圧力測定装置が無線で共振回路の共振周波数を特定し、共振周波数に基づいて無線タグの圧力を特定することにより、圧力を測定することができ、無線タグを応用して圧力センサとすることができるという効果がある。
【０１１５】
ここで、前記共振回路は外部からの検知電波を受信するアンテナコイルとコンデンサとからなり、前記コンデンサの容量を圧力変化に応じて変化させる容量変化手段を備える構成としてもよい。
【０１１６】
この構成によれば、この構成によれば、共振回路がコイルとコンデンサという受動回路からなるので、簡単な構成で、しかも安価かつ小型にすることができる。また、従来のシステムでは、圧力を検出する装置での煩雑な電池交換作業が必要であったが、本発明では受動部品だけで構成できるので、煩雑な電池交換作業が不要となり、メンテナンスフリーで永続的な使用が可能となる。
【０１１７】
また、前記容量変化手段は、前記コンデンサの電極間距離を圧力変化に応じて変化させる電極間距離変化手段で構成したり、前記電極間距離変化手段を弾性体で構成したり、弾性体を可逆的弾性材で構成したり、前記可逆的弾性材をスポンジ材やばねで構成したり、前記電極間距離変化手段を前記コンデンサの電極間を気密にする気密室で構成したりすることができる。
【０１１８】
この構成によれば、容量変化手段の種類によって、圧力センサの用途あるいは測定圧力の範囲に適した種々の周波数対圧力特性を容易に実現できる。
また、上記の圧力測定装置は、さらに前記無線タグが特定圧力にあるときユーザ入力された当該特定圧力の値に従って、前記テーブルを補正する補正手段を有する構成としてもよい。
【０１１９】
この構成によれば、圧力測定の精度を劣化させることなく、測定圧力の信頼性を高めることができる。
ここで、前記圧力測定装置は、さらに検知手段および特定手段により周期的に圧力を特定させるよう制御する制御手段と、周期的に特定された圧力を履歴としてメモリに記録する記録手段とを備える構成としてもよい。
【０１２０】
この構成によれば、圧力測定装置内のメモリに圧力履歴を記録するので、リアルタイムに圧力履歴を管理するのに適している。
また、前記圧力測定装置は、さらに検知手段および特定手段により周期的に圧力を特定させるよう制御する制御手段と、周期的に特定された圧力を無線タグに送信し、無線タグ内のメモリに圧力を履歴として記録させる送信手段とを備える構成としてもよい。
【０１２１】
この構成によれば、圧力センサ自身の内部メモリに圧力履歴を記録するので、事後的に圧力履歴を管理するのに適している。
さらに、本発明の圧力測定装置は、圧力に依存して共振周波数が変化する共振回路を備えた無線タグに対して特定周波数の電波を送受信する送信手段と、当該送信電波の反射波の受信レベルに応じて前記無線タグの圧力を判断する判別手段とを備える構成としてもよい。
【０１２２】
ここで、前記送信手段は、ユーザ入力された監視圧力に対応する共振周波数を前記特定周波数とし、前記判別手段は、前記受信レベルがしきい値よりも小さい場合は、無線タグがほぼ監視圧力にあると判断するようにしてよもよい。
【０１２３】
この構成によれば、周波数を変化させながら電波を送信するのではなく、監視圧力に対応する特定周波数の電波を送信してその反射波の受信レベルを判断するので、電波送信から圧力判断までの応答時間を速くすることができる。
【０１２４】
このように、本発明により、構成が簡単で小型かつ安価な圧力センサと、圧力測定装置とからなる圧力測定システムを利用するユーザは、例えば、タイヤの空気圧の低下やパンクの検知によって、素早い空気補充やタイヤ交換をすることによって、自動車の性能を最大に発揮したカーライフを過ごすことができる。したがって、本発明は、無線タグの応用範囲を広げ、圧力センサ、圧力測定装置、圧力測定システムが提供する価値を飛躍的に向上させるものであり、その実用的価値は極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１における圧力測定システム１を自動車のタイヤの空気圧測定に適用した場合の全体構成を示す図である。
【図２】図１に示される圧力センサ５０ａ〜５０ｄの外観図である。
【図３】図２に示される圧力センサ５０ａ〜５０ｄの平面図である。
【図４】図３に示されるＡ−Ａから見た断面図である。
【図５】図３に示される圧力センサ５０ａ〜５０ｄの周囲を切り欠いた場合における圧力センサ５０ａ〜５０ｄの分解斜視図である。
【図６】弾性体５４について、厚み（電極間距離）の圧力特性を示す図である。
【図７】図６の圧力特性を有するコンデンサＣ１〜Ｃ４について、容量の圧力特性を示す図である。
【図８】圧力センサ５０ａ〜５０ｄの共振周波数の圧力特性の一例を示す図である。
【図９】圧力センサ５０ａ〜５０ｄの受信レベルと共振周波数を示す図である。
【図１０】図１に示される圧力測定装置１０の外観構成を示す図である。
【図１１】圧力センサ５０ａ〜５０ｄおよび圧力測定装置１０の電気的構成を示す図である。
【図１２】圧力テーブル３６ａの一例を示す図である。
【図１３】図１１のマイコン部３１の制御により圧力を測定する圧力測定装置１０における各種の動作を示すフローチャートである。
【図１４】現在圧力Ｐｃの測定処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１５】（ａ）スイープされる周波数と受信レベルを示す図である。
（ｂ）現在圧力と監視圧力における周波数と受信レベルを示す図である。
【図１６】別の監視モード処理を示すフローチャートである。
【図１７】監視圧力に対応する周波数と受信レベルを示す図である。
【図１８】実施の形態２における圧力センサ７０ａ〜７０ｄの外観を示す図である。
【図１９】圧力センサ７０ａ〜７０ｄの機能的な構成を示すブロック図である。
【図２０】圧力センサ７０ａ〜７０ｄと圧力測定装置８０とで送受信される各種信号波形を示す図である。
【図２１】圧力測定装置２の機能的な構成を示すブロック図である。
【図２２】マイコン部の制御により、圧力センサＩＣチップ内部に圧力履歴を記録させる処理を示すシーケンス図である。
【図２３】マイコン部の制御により、圧力センサＩＣチップに記録された圧力履歴を圧力測定装置に送信させる処理を示すシーケンス図である。
【図２４】（ａ）圧力センサの機械的構成の斜視図を示す図である。
（ｂ）圧力センサの電気的構成の回路図を示すである。
【図２５】圧力センサの他の機械的構成の斜視図を示す図である。
【図２６】下面にファスナーを有する圧力センサの外観図である。
【符号の説明】
１，２ 圧力測定システム
４ａ〜４ｄ タイヤ
１０，８０ 圧力測定装置
２０ 入出力部
２１ 操作部
２１ａ 測定ボタン
２１ｂ 監視ボタン
２１ｃ 履歴ボタン
２１ｄ 補正ボタン
２１ｅ セットボタン
２１ｆ リセットボタン
２２ ＬＣＤ部
２３ スピーカ
２４ バイブモータ
２５ アンテナ
２６ レベルコンバータ
３０，８１ コントロール部
３１，７５ マイコン部
３２ Ｄ／Ａ変換部
３３ ＶＣＯ
３４，７３，８３ 復調部
３５ Ａ／Ｄ変換部
３６ 不揮発性メモリ
３６ａ 圧力テーブル
３６ｂ 履歴テーブル
４０ アンテナ部
４１，４４ 増幅器
４２ 送信用アンテナコイル
４３ 受信用アンテナコイル
５０ａ〜５０ｄ，７０ａ〜７０ｄ 圧力センサ
５１ アンテナコイル
５２，５３ 電極
５４ 弾性体
５５ 基材
５６ 密封包装部材
５９ａ ループ材
５９ｂ フック材
６０ ＩＣチップ
７１ 電力生成部
７２ クロック再生部
７４，８２ 変調部
７６ メモリ
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力を検知するための圧力検知装置およびこれを用いた圧力検知システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年圧力の自動検知の要望に応えるため、種々の圧力検知センサ、圧力検知装置およびこれらを用いた圧力検知システムが開発されている。ところで、自動車のタイヤの空気圧はいわゆる空気抜け等により自然に低下する一方、適正な空気圧が充填されて初めて十分な性能を発揮する。他方、ドライバーがタイヤの空気圧が適正値にあるかどうか走行前にエアゲージで測定することが望まれるが、このような作業が煩雑である。このような事情から、カーエレクトロニクスの分野でも、自動車のタイヤの空気圧自動チェックの要望に応えるためのシステムが従来から考案されている。
【０００３】
従来のシステムは、例えば、タイヤ内に装着されるタイヤ側警報装置と、車体側警報装置と、報知装置とから構成される。
タイヤ側警報装置は、タイヤの振動時にタイヤの空気圧の異常（空気圧低下、パンク）の有無を検知し、異常検知時にその異常を示す信号を無線で車体側警報装置に送信するものであって、タイヤの空気圧を検出する圧力センサ、タイヤの温度を検出する温度センサ、タイヤの振動を検出する振動センサの他、送信回路、制御回路等の能動部品や、能動部品に給電する電池、送信アンテナ等から構成される。
【０００４】
車体側警報装置は、受信アンテナと、バンドパスフィルタと、増幅回路と、検波／復調回路と、制御回路とから構成され、タイヤ側警報装置から送信されてきた異常信号の内容（空気圧低下・パンク等）を判定して、報知装置を駆動する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３５５２０３号公報（明細書、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のシステムではタイヤ内の空気圧を検出するためには、圧力センサの他に能動部品や電池等が必要となる。したがって、圧力を検出する装置構成が複雑化し、コストアップするという問題があった。
【０００７】
本発明は上記課題を解決し、構成が簡単で安価な圧力検知装置およびこれを用いた圧力検知システムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る圧力検知装置は、圧力に依存して共振周波数が変化する共振回路を備えた無線タグに対して電波を送受信することにより、前記共振回路の共振周波数を検知する検知手段と、検知された共振周波数に基づいて無線タグの圧力を特定する特定手段と、前記検知手段および特定手段により周期的に圧力を特定させるよう制御する制御手段と、周期的に特定された圧力を無線タグに送信し、無線タグ内のメモリに圧力を履歴として記録させる送信手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
ここで、本発明に係る圧力検知装置においては、前記送信手段は、無線タグに対して圧力履歴の送信を指示するコマンドを送信し、前記圧力測定装置は、さらに、コマンドに従って無線タグから送信される圧力履歴を受信する受信手段を備えることを特徴とすることができる。
【００１０】
また、上記目的を達成するために、本発明に係る圧力検知装置においては、マイコンと、メモリと、圧力に依存して共振周波数が変化する共振回路を備えた無線タグとの間で無線通信する通信手段とを備えた圧力測定装置であって、前記メモリは、前記共振回路における共振周波数対圧力特性をテーブルとして記憶し、前記マイコンは、通信手段を介して周波数を変化させながら電波を送受信することにより前記共振回路の共振周波数を特定し、テーブルを参照することにより当該共振周波数に対応する圧力を特定し、前記マイコンは、さらに、周期的に共振周波数および圧力の特定を行い、特定された圧力を通信手段を介して無線タグに送信し、無線タグ内のメモリに圧力を履歴として記録させることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る圧力検知装置においては、前記マイコンは、通信手段を介して無線タグに圧力履歴を送信するよう指示するコマンドを送信し、当該コマンドに従って無線タグから通信手段を介して送信される圧力履歴を受信することを特徴とすることができる。
【００１７】
なお、本発明は、上記圧力センサと圧力測定装置とからなる圧力測定システムとして実現したり、上記圧力測定装置を構成する特徴的な手段をステップとする圧力測定方法として実現したり、上記圧力測定装置を構成する特徴的な手段やステップをＣＰＵに実行させる圧力測定プログラムとして実現したりすることができるのはいうまでもない。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における圧力測定システム１を自動車のタイヤの空気圧測定に適用した場合の全体構成を示す図である。
【００２０】
図１に示されるように、圧力測定システム１は圧力測定装置１０と複数（図示４つ）の圧力センサ５０ａ〜５０ｄとから構成される。圧力センサ５０ａ〜５０ｄは、自動車の各タイヤ４ａ〜４ｄの内面に取着される。各圧力センサ５０ａ〜５０ｄは、アンテナコイルＬと、このアンテナコイルＬに並列に接続されるコンデンサＣとの２つの受動素子で構成される共振回路を備える無線タグであって、圧力に依存して共振周波数が変化する構成となっている。なお、圧力センサ５０ａ〜５０ｄは、どのセンサかを識別するため、共振周波数の圧力特性が互いに異なるように構成されている。すなわち、各圧力センサ５０ａ〜５０ｄは、同じ圧力であってもその共振周波数がｆ１＜ｆ２＜ｆ３＜ｆ４のように異なるよう構成されている。
【００２１】
圧力測定装置１０は、圧力センサ５０ａ〜５０ｄに対して圧力を測定するための電波を出射し、電波による電磁誘導によって非接触で圧力センサ５０ａ〜５０ｄの共振回路を共振させ、その共振周波数の値によって圧力センサ５０ａ〜５０ｄの圧力、すなわち各タイヤ４ａ〜４ｄの空気圧を測定するものであって、付録とパネルに取着される測定装置本体１１と、操作メニューや測定圧力や警告等を表示するためのＬＣＤ部２２と、警告等を音で知らせるための車載スピーカ２３とから構成される。
【００２２】
図２は図１に示される圧力センサ５０ａ〜５０ｄの外観図であり、図３は図２に示される圧力センサ５０ａ〜５０ｄの平面図であり、図４は図３に示されるＡ−Ａから見た断面図であり、図５は図３に示される圧力センサ５０ａ〜５０ｄの周囲を切り欠いた場合における圧力センサ５０ａ〜５０ｄの分解斜視図である。なお、圧力センサ５０ａ〜５０ｄの構成が上記共振周波数が異なる点を除き同じであるので、圧力センサ５０ａを代表させてその構成を説明する。
【００２３】
図２〜図５に示されるように、圧力センサ５０ａは、略ひょうたん形状の平面体であって、上記Ｌを構成するアンテナコイル５１と、上記Ｃを構成する一対の電極５２，５３と、電極５２，５３間に介装される弾性体５４と、アンテナコイル５１が形成される基材５５と、これらアンテナコイル５１、電極５２，５３、弾性体５４、基材５５を密封しつつ周囲圧力を電極５２，５３の上下に印加するための密封包装部材５６とから構成される。
【００２４】
アンテナコイが形成される基材５５は、電気絶縁性を有する薄いシート材で、一辺に凸部を有する略四角形状に形成される。基材５５のほぼ中央には基材５５の上面と下面とを電気的に接続するためのランド５５ａが形成される。
【００２５】
密封包装部材５６は、電気絶縁性および圧力に応じて伸縮する特性を有する薄い材料例えばゴム材で、アンテナコイル５１、電極５２，５３、弾性体５４、基材５５を密封しつつ周囲圧力を電極５２，５３の上下に印加する。
【００２６】
アンテナコイル５１は、１本のストリップ線が複数回巻回されてなる。アンテナコイル５１の一方端５１ａは、電極５２と電気的に接続される。アンテナコイル５１の他方端は、ランド５５ａと対応する位置に配設される接続端子５１ｂと電気的に接続される。
【００２７】
電極５２，５３は、それぞれ正方形状に形成され、弾性体５４を挟んで対抗して配設される。
弾性体５４は、電極５２，５３と同形状で、かつ所定の厚みに形成され、圧力に応じて厚みが変化する特性を有している。弾性体５４としては、内部に気体を含む可逆的弾性材（例えば多孔質ゴム材やウレタン材などのスポンジ材や、ばね）が用いられる。なお、電極５２，５３間を気密室構造とし、電極５２，５３の一方（例えば、電極５３）をフランジ構造とすれば、可逆的弾性材をこの気密室で代替させることができる。しかも、この電極５３で周囲圧力を直接受けることができるので、密封包装部材５６を省略することもできる。
【００２８】
ここで、この実施の形態では、弾性体５４としてスポンジ材が用いられた場合について、厚みが変化してもその比誘電率εｒの変化を無視できるものとして説明する。この結果、一対の電極５２，５３で、コンデンサＣが構成される。
【００２９】
一方、電極５３は、リード線５３ａを介して、ランド５５ａと対応する位置に配設される接続端子５３ｂと電気的に接続される。両接続端子５１ｂ，５３ｂは、ランド５５ａの位置においてかしめや圧接等によって電気的に接続される。この結果、アンテナコイル５１にこのコンデンサＣが並列に接続され、両者で共振回路が形成される。この共振回路は、圧力に応じて電極５２，５３間の距離が変化し、コンデンサＣの容量が変化することから、圧力に応じて共振周波数も変化する。それゆえ、圧力測定装置１０から電波を出射して圧力センサ５０ａ〜５０ｄの共振周波数を検知し、その共振周波数に対応する圧力を特定する。
【００３０】
弾性体５４は、圧力に応じて厚みが変化する特性を有している。弾性体５４は圧力に依存して厚みが変化することから、電極５２，５３間の間隔もこれに応じて変化し、コンデンサＣの容量も圧力に依存して変化することになる。
【００３１】
図６は、スポンジ材で形成された場合の弾性体５４について、厚み（電極間距離）の圧力特性を示す図である。
弾性体５４は電極５２，５３に上下から印加される圧力に応じて電極５２，５３間の距離ｄを変える。すなわち、電極５２，５３に上下から印加される圧力が高くなると、厚み（電極間距離）ｄが小さくなる。
【００３２】
同図において厚みｄは、圧力１００ｋＰａ下、例えば弾性体５４がスポンジ材で厚みが０．５２５ｍｍに形成された場合、０ｋＰａに下がると約０．５５ｍｍに増し、この逆に２００ｋＰａに上がると約０．５ｍｍに減少し、圧力に応じて変化することがわかる。また、圧力１００ｋＰａ下、同材で厚みが０．６２５ｍｍに形成された場合、その厚み（電極間距離）ｄは、０ｋＰａに下がると約０．６５ｍｍに増し、この逆に２００ｋＰａに上がると約０．６ｍｍに減少し、圧力に応じて変化することがわかる。また、圧力１００ｋＰａ下、同材で厚みが０．７２５ｍｍに形成された場合、その厚み（電極間距離）ｄは、０ｋＰａに下がると約０．７５ｍｍに増し、この逆に２００ｋＰａに上がると約０．７ｍｍに減少し、圧力に応じて変化することがわかる。さらに、圧力１００ｋＰａ下、同材で厚みが０．８２５ｍｍに形成された場合、その厚み（電極間距離）ｄは、０ｋＰａに下がると約０．８５ｍｍに増し、この逆に２００ｋＰａに上がると約０．８ｍｍに減少し、圧力に応じて変化することがわかる。
【００３３】
図７は、図６の圧力特性を有するコンデンサＣ１〜Ｃ４について、容量の圧力特性を示す図である。
ただし、コンデンサＣの電極５２，５３が２０ｍｍ四方の正方形、電極間の距離を圧力１００ｋＰａ下、それぞれ０．５２５，０．６２５，０．７２５，０．８２５ｍｍとし、弾性体５４の比誘電率を１としている。
【００３４】
同図においてコンデンサＣ１の容量は、例えば圧力０ｋＰａで６．４３９ｐＦ、１００ｋＰａで６．７４６ｐＦ、２００ｋＰａで７．０８３ｐＦであり、圧力に応じて変化することがわかる。また、コンデンサＣ２の容量は、例えば圧力０ｋＰａで５．４４９ｐＦ、１００ｋＰａで５．６６７ｐＦ、２００ｋＰａで５．９０２ｐＦであり、圧力に応じて変化することがわかる。また、コンデンサＣ３の容量は、例えば圧力０ｋＰａで４．７２２ｐＦ、１００ｋＰａで４．８８５ｐＦ、２００ｋＰａで５．０５９ｐＦであり、圧力に応じて変化することがわかる。さらに、コンデンサＣ４の容量は、例えば圧力０ｋＰａで４．１６７ｐＦ、１００ｋＰａで４．２９３ｐＦ、２００ｋＰａで４．４２７ｐＦであり、圧力に応じて変化することがわかる。
【００３５】
図８は、圧力センサ５０ａ〜５０ｄのアンテナコイルＬとコンデンサＣとからなる共振回路の共振周波数の圧力特性の一例を示す図である。ただし、アンテナコイルＬのインダクタンスを３μＨとしている。
【００３６】
同図において、圧力センサ５０ａ〜５０ｄは、０ｋＰａ〜４００ｋＰａの圧力範囲において、共振周波数の範囲がそれぞれ約３３〜３６ＭＨｚ、約３６〜３９ＭＨｚ、約３９〜４２ＭＨｚ、約４２〜４５ＭＨｚになっている。
【００３７】
この圧力特性の違いは、この実施の形態においては、圧力センサ５０ａ〜５０ｄにおけるコンデンサＣの電極間距離（弾性体５４の厚み）特性の違い（つまり容量の違い）を持たせることにより容易に実現できる。このような圧力特性の違いにより１台の圧力測定装置１０により圧力センサ５０ａ〜５０ｄのいずれが共振しているのかを区別可能になる。なお、ここでは、電極間距離（弾性体５４の厚み）特性の違いで圧力センサ５０ａ〜５０ｄのいずれが共振しているのかを区別可能としているが、コンデンサＣの面積の違いや、弾性体５４の誘電率特性の違い（つまり容量の違い）や、アンテナコイルＬの巻き数や直径の違い（つまりインダクタンスの違い）を持たせることにより実現してもよい。
【００３８】
したがって、圧力センサ５０ａ〜５０ｄは、それぞれ共振周波数の圧力特性が互いに異なっている。すなわち、圧力センサ５０ａ〜５０ｄは、同じ圧力であっても共振周波数が異なるよう構成されている。
【００３９】
例えば図９の実線に示すように、圧力が同じとき、圧力センサ５０ａ〜５０ｄの共振周波数は、それぞれｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４となっている。さらに、圧力センサ５０ａ〜５０ｄは、利用される圧力範囲（例えば、１００〜３００ｋＰａ）において、その圧力範囲内における共振周波数の範囲が重ならないような圧力特性を有している。
【００４０】
図１０は、図１に示される圧力測定装置１０の外観構成を示す図である。
圧力測定装置１０の装置本体１１表面には、複数のボタンから構成される操作部２１と、図示しないホスト等にデータを無線で送受信するためのアンテナ２５等が設けられている。なお、操作部２１には、例えば、圧力測定を指示するための測定ボタン２１ａ、圧力を監視し特定圧力になれば警告することを指示するための監視ボタン２１ｂ、周期的に圧力測定して履歴を記録することを指示するための履歴ボタン２１ｃ、測定圧力の補正をするための補正ボタン２１ｄ、監視圧力や補正圧力などの圧力をセットするセットボタン２１ｅ、リセットするためのリセットボタン２１ｆなどから構成される。
【００４１】
ＬＣＤ部２２には、操作メニューや測定圧力や警告等が表示される。例えば、ＬＣＤ部２２には、後述する監視モードにおいては、前後左右のタイヤの空気圧や、その空気圧が適正であるか否かや、適正でない場合には空気補充の警告や、タイヤパンクの警告等が表示される。
【００４２】
図１１は、圧力センサ５０ａ〜５０ｄおよび圧力測定装置１０の電気的構成を示す図である。
各圧力センサ５０ａ〜５０ｄは、図５に示した各パーツによって、アンテナコイルＬと、圧力によって容量が変化するコンデンサＣとからなるＬＣ共振回路を有する無線タグである。
【００４３】
圧力測定装置１０は、大きく分けて入出力部２０とコントロール部３０とアンテナ部４０とからなる。
入出力部２０は、操作部２１と、ＬＣＤ部２２と、測定完了を音で知らせるためのスピーカ２３と、測定完了を振動で知らせるためのバイブモータ２４と、測定した圧力の履歴情報その他のデータやコマンドをガソリンスタンド等に設置されたホストコンピュータ（図示せず）などに無線で送受信するためのアンテナ２５と、ホストコンピュータとデータを送受信するためのレベルコンバータ２６とを備える。
【００４４】
コントロール部３０は、その内部にプログラムを予め格納したＲＯＭ、操作部２１に操作されたボタン種別などのデータを一時的に保持するメモリ、プログラム実行時のワークエリアを提供するメモリ、時刻を計時するタイマ、プログラムを実行するＣＰＵ等により１チップで構成されるマイコン部３１と、Ｄ／Ａ変換部３２と、印加電圧に応じた発振周波数の高周波信号を出力する発振器であるＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ−Ｃｏｎｔｒｏｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）３３と、アンテナ部４０によって受信された電波を復調する復調部３４と、Ａ／Ｄ変換部３５と、圧力センサ５０ａ〜５０ｄの周波数対圧力特性を示す圧力テーブル３６ａと、圧力の履歴を格納するための履歴テーブル３６ｂなどを記憶する不揮発性メモリ３６とを備える。
【００４５】
アンテナ部４０は、ＶＣＯ３３から出力された信号を増幅する増幅器４１と、増幅器４１によって増幅された信号を出射する送信用アンテナコイル４２と、圧力センサ５０ａ〜５０ｄから電波を受信する受信用アンテナコイル４３と、受信用アンテナコイル４３によって受信された電気信号を増幅する増幅器４４とを備える。
【００４６】
図１２は、圧力テーブル３６ａの一例を示す図である。
同図は、図８に示した周波数対圧力特性に基づいて作成され、工場出荷時などに格納され、適宜ユーザにより補正される。同図では便宜上、圧力間隔が不揃いであるが、１度あるいはそれ以下の間隔でよい。なお、圧力テーブル３６ａの代わりに、ＶＣＯ３３の入力電圧のデジタル値（つまりＤ／Ａ変換部３２の入力データ）と圧力との対応関係を示すテーブルとして構成してもよい。
【００４７】
図１３は、図１１に示したマイコン部３１の制御により圧力を測定する圧力測定装置１０における各種の動作を示すフローチャートである。なお、図１３においてステップＳ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１０９、Ｓ１１４は同じサブルーチンである。
【００４８】
マイコン部３１は、まず、ユーザから操作部２１を介して動作モードを指定する操作を受け付け、どの動作モードかを判断する（Ｓ１０１）。動作モードには、（Ａ）その時点の圧力を測定する測定モード、（Ｂ）周期的に圧力を測定して測定圧力を履歴として蓄積する履歴モード、（Ｃ）指定した圧力に達したかどうかを監視する監視モード、（Ｄ）測定圧力の誤差を補正する補正モードなどがある。
【００４９】
（Ａ）測定モードの開始の操作がなされた場合、マイコン部３１は、圧力センサ５０ａ〜５０ｄの現在の圧力Ｐｃを測定し（Ｓ１０２）、ＬＣＤ部２２に測定した圧力Ｐｃを表示する（Ｓ１０３）。
【００５０】
現在圧力Ｐｃの測定処理は、図１４に示すサブルーチンに従ってなされる。
同図において、マイコン部３１は、Ｄ／Ａ変換部３２を介してＶＣＯ３３に与える電圧を徐々に変化させることにより、送信用アンテナコイル４２から出射される検知電波の周波数をスイープさせ（Ｓ１２０）、受信用アンテナコイル４３によって受信された電波の受信レベルが最低となるときの周波数を特定し（Ｓ１２１、図１２（ａ）参照）、圧力テーブル３６ａから特定された周波数に対応する圧力を読み出して現在の圧力Ｐｃとする（Ｓ１２２）。
【００５１】
ここで、送信周波数のスイープは、例えばマイコン部３１から出力するデジタル値を、圧力テーブル３６ａの周波数の範囲で徐々に大きくすることにより、ＶＣＯ３３に入力される電圧を徐々に上げ、ＶＣＯ３３から出力される信号の周波数を徐々に上げることによりなされる。このようにして周波数をスイープすると、受信用アンテナコイル４３によって受信された電波の受信レベルは、圧力センサ５０ａ〜５０ｄの共振周波数の少し手前で一定値から急速に低下し（図１５（ａ）参照）、共振周波数で最小となり、この周波数を超えると再び急速に増大し、一定値に戻る。すなわち、ディップが生じる。したがって、ディップ受信時におけるマイコン部３１から出力するデジタル値から、共振周波数を簡単に特定し、さらに圧力テーブル３６ａに基づいて現在の圧力Ｐｃを特定することができる。
【００５２】
さらに、圧力測定装置１０は、測定モードでは現在の圧力Ｐｃをユーザに知らせる。現在圧力の測定は非接触でなされるので、タイヤ４ａ〜４ｄの空気圧をユーザか圧力ゲージでいちいち測る手間をかけなくても、各タイヤ４ａ〜４ｄの現在の圧力（空気圧）Ｐｃを知ることができる。
【００５３】
なお、ＬＣＤ部２２への測定圧力の表示と同時にスピーカ２３、バイブモータ２４により測定完了をユーザに報知してもよい。
（Ｂ）履歴モードの開始の操作がなされた場合、マイコン部３１は、圧力センサ５０ａ〜５０ｄの現在の圧力Ｐｃを測定し（Ｓ１０４）、測定した圧力を日時などの付随データとともに不揮発性メモリ３６の履歴テーブル３６ｂに記録（追記）し（Ｓ１０５）、さらに一定時間（ここでは３分）経過したか否かを判断する（Ｓ１０６）。経過したと判断した場合にはＳ１０４に戻り、同様に上記測定と上記追記を行う。このように履歴モードでは、履歴テーブル３６ｂには、一定時間ごとの測定が付属情報とともに履歴として圧力情報が記録される。
【００５４】
履歴モードの適用例として、タイヤ交換の際における空気補充の記録やメンテナンス保管記録の一部として圧力履歴を利用することができる。
（Ｃ）監視モード開始の操作がなされた場合、マイコン部３１は、まず、ユーザによる任意の圧力を設定する操作を受け付け、受け付けた圧力を監視圧力Ｐｔとして内部に保持し（Ｓ１０７）、一定時間（ここでは１分）経過したか否かを判断する（Ｓ１０８）。マイコン部３１は、１分経過した場合には、現在の圧力Ｐｃを測定し（Ｓ１０９）、測定した圧力Ｐｃと保持している監視圧力Ｐｔとの差分ΔＰを算出し（Ｓ１１０）、差分ΔＰがしきい値Ｐ１ａよりも小さいか否かを判定する（Ｓ１１１ａ）。ここでしきい値Ｐ１ａは、予め定められた値であって、例えばＰ１ａ＝１９０ｋＰａなどである。
【００５５】
マイコン部３１は差分ΔＰがしきい値Ｐ１ａよりも小さくない場合には（Ｓ１１１ａ：ｎｏ）、現在圧力がまだ監視圧力に達していない（図１２（ｂ）参照）ものと判断してステップＳ１０８に戻る。
【００５６】
また、マイコン部３１は差分ΔＰがしきい値Ｐ１ａよりも小さい場合には（Ｓ１１１ａ：ｙｅｓ）、差分ΔＰがしきい値Ｐ１ｂよりも小さいか否かを判定する（Ｓ１１１ｂ）。ここでしきい値Ｐ１ｂは、予め定められた値であって、例えばＰ１ａよりも低く、Ｐ１ｂ＝１５０ｋＰａなどである。
【００５７】
また、マイコン部３１は差分ΔＰがしきい値Ｐ１ｂよりも小さくない場合には（Ｓ１１１ｂ：ｎｏ）、現在の圧力Ｐｃが空気補充用の監視圧力Ｐｔに達したものと判断して、スピーカ２３による音や、バイブモータ２４による振動、アンテナ２５からホストへの無線通信によって等によってその旨を警告し（Ｓ１１２ａ）、ステップＳ１０８に戻る。
【００５８】
さらに、マイコン部３１は差分ΔＰがしきい値Ｐ１ｂよりも小さい場合には（Ｓ１１１ｂ：ｙｅｓ）、現在の圧力Ｐｃがタイヤパンク検知用の監視圧力Ｐｔに達したものと判断して、スピーカ２３による音や、バイブモータ２４による振動、アンテナ２５からホストへの無線通信によって等によってその旨を警告する（Ｓ１１２ｂ）。
【００５９】
このように、監視モードでは、圧力測定装置１０はユーザにより任意に設定された監視圧力に達した時点でその旨を警告する。
監視モードの適用例として、ユーザが適正圧力から外れる圧力を空気補充用の監視圧力Ｐｔとして設定しておけば、警告後にガソリンスタンド等で空気をタイヤ４ａ〜４ｄに補充することができ、再度適正圧力に保つことができる。
【００６０】
また、監視モードの他の適用例として、監視圧力として、空気補充用の監視圧力より少し圧力例えば１５０ｋＰａ程度の圧力を、ユーザが設定しておけば、タイヤの空気圧が監視圧力に達した時点でタイヤのパンクの警告することになる。この場合には、タイヤを傷つけない程度でスペアタイヤと交換作業をすることができ、パンクしたタイヤをわずかな補修で再使用することができる。これら監視圧力の値はユーザの任意なので、ユーザの嗜好に適した空気圧に設定することができる。
【００６１】
さらに、監視モードの他の適用例として、圧力センサ５０ａ〜５０ｄと同構成で共振周波数だけが異なる圧力センサをスペアタイヤ内に貼り付けた場合、スペアタイヤの空気圧が監視圧力に達した時点でスペアタイヤの空気補充の警告することになる。この結果、タイヤ交換時からスペアタイヤの性能を十分に発揮させることができる。
【００６２】
（Ｄ）補正モード開始の操作がなされた場合、マイコン部３１は、まず、ユーザによる圧力センサ５０ａ〜５０ｄの実際の圧力Ｐａを入力する操作を受け付け、受け付けた圧力を監視圧力Ｐｔとして内部に保持する（Ｓ１１３）。例えば、ユーザは圧力センサ５０ａ〜５０ｄを既知の圧力にしておいた上で、その圧力を実際の圧力Ｐａとして入力する。
【００６３】
ここで、既知の圧力として、例えば、ガソリンスタンド等でタイヤ４ａ〜４ｄの空気圧をその自動車の適正空気圧（例えば２００ｋＰａ）の状態にしておけば、適正圧力の補正ができる。
【００６４】
次に、マイコン部３１は現在の圧力Ｐｃを測定し（Ｓ１１４）、測定された圧力Ｐｃと実際の圧力Ｐａとの差分ΔＰを算出し（Ｓ１１５）、その差分ΔＰがしきい値Ｐ２よりも大きいか否かを判断する。ここで、しきい値Ｐ２は誤差として許容可能な値で予め定められた値とする。
【００６５】
差分ΔＰがしきい値Ｐ２以下である場合、つまり測定圧力Ｐｃが誤差の許容範囲内にある場合には（Ｓ１１６：ｎｏ）、マイコン部３１は、補正モードを終了する。この場合圧力テーブル３６ａは補正の必要がない。
【００６６】
差分ΔＰがしきい値Ｐ２よりも大きい場合、つまり誤差の許容範囲を超えた場合には（Ｓ１１７）、マイコン部３１は、圧力テーブル３６ａを補正する（Ｓ１１８）。ここでの補正は、最も簡単な方法として、圧力テーブル３６ａの各欄における圧力値を、ΔＰだけ差し引いた値に更新すればよい。
【００６７】
このように、補正モードでは、圧力センサ５０ａ〜５０ｄの繰り返し利用、経年変化等により共振周波数が当初よりもずれてしまい、誤差ΔＰが許容できなくなったとしても、圧力テーブル３６ａをより正しい値に補正するので、精度を劣化させることなく現在圧力を測定することができる。
【００６８】
以上の説明してきたように、本実施の形態１における圧力測定システム１によれば、圧力センサ５０ａ〜５０ｄを貼り付けた測定対象物の圧力を非接触で測定することができる。
【００６９】
なお、マイコン部３１は、図１３に示した監視モード処理（Ｓ１０７〜１１２ａ，１１２ｂ）の代わりに、マイコン部３１の処理負荷が小さく、より速い周期で監視可能な処理として図１６に示す別の監視モードの処理を行うようにしてもよい。
【００７０】
図１６において、マイコン部３１は、監視圧力Ｐｔを受け付けた（Ｓ１３０）後、圧力テーブル３６ａを参照して監視圧力Ｐｔに対応する周波数を決定し（Ｓ１３１）、一定時間（ここでは１分）経過するごとに、Ｄ／Ａ変換部３２、ＶＣＯ３３およびアンテナ部４０を介して、当該周波数で電波を送信し（Ｓ１３３）、アンテナ部４０、復調部３４、Ａ／Ｄ変換部３５を介してその送信時の受信レベルを測定し（Ｓ１３４）、受信レベルがしきい値Ｖ１以下であれば（Ｓ１３５：ｙｅｓ）、警告をする（Ｓ１３６）。これは、圧力センサ５０ａ〜５０ｄの圧力が監視圧力Ｐｔとは異なる圧力である場合には受信レベルが比較的大きく（図１７の一点鎖線および破線参照）、圧力センサ５０ａ〜５０ｄが監視圧力Ｐｔに達したときに受信レベルが最小になる（図１４の実線参照）ことを利用している。しきい値Ｖ１は同図の最小の受信レベルよりもいくらか大きい値でよい。
【００７１】
このように、図１６の監視モード処理では、図１３における周波数スイープが不要であり、監視圧力Ｐｔに対応する一つの周波数で電波を送信するので、一定時間ごとの処理（Ｓ１３３〜Ｓ１３５）時間を大きく短縮することができる。それゆえ、図１６の監視モード処理は、測定対象の圧力変化が速い場合により適している。
【００７２】
また、上記の履歴モードにおいて、履歴をとる開始条件、終了条件を設定するようにしてもよい。例えば、開始条件または終了条件としては、ユーザが予め設定した時刻の到来、ユーザが予め設定した圧力または圧力範囲になったこととしてもよい。
【００７３】
さらに、図１３のＳ１０５において、履歴を追加する条件を設定してもよい。例えば、測定圧力Ｐｃがユーザの予め設定した圧力範囲内（または範囲外）である場合のみ履歴に追加記録するようにしてもよい。
【００７４】
また、上記履歴モードにおいて監視モードの警告をも行う（複合モードと呼ぶ）ようにしてもよい。その場合、図１３のＳ１１０〜Ｓ１１２のステップを、Ｓ１０５の直後に追加した構成とすればよい。
【００７５】
（実施の形態２）
実施の形態１の圧力センサ５０ａ〜５０ｄは受動的な素子だけで構成されていたが、本実施の形態では、圧力センサ自身が無線タグとして圧力履歴を内部に記録する構成について説明する。
【００７６】
図１８は、実施の形態２における圧力センサ７０ａ〜７０ｄの外観を示す図である。
同図の圧力センサ７０ａ〜７０ｄは、図１〜図４に示した圧力センサ５０ａ〜５０ｄと比べて、ＩＣチップ６０を追加した無線タグとなっている。
【００７７】
図１９は、圧力センサ７０ａ〜７０ｄの機能的な構成を示すブロック図である。なお、圧力センサ７０ａ〜７０ｄの構成が上記共振周波数が異なる点を除き同じであるので、圧力センサ７０ａを代表させてその構成を説明する。
【００７８】
同図のように圧力センサ７０ａは、アンテナコイルＬとコンデンサＣとＩＣチップ６０からなる。アンテナコイルＬおよびコンデンサＣは図５と同様の構成である。
【００７９】
ＩＣチップ６０は、電力生成部７１、クロック再生部７２、復調部７３、変調部７４、マイコン部７５、メモリ７６を備え、無線により外部から電力供給を受けて、データを送受信するよう構成されている。
【００８０】
電力生成部７１は、外部の圧力測定装置８０からアンテナ部（アンテナコイルＬおよびコンデンサＣ）を介して電力搬送電波を受信している間、電磁誘導方式、あるいは電磁結合方式によって誘起電力を生成して、ＩＣチップ６０内部に直流電源を供給する。そのため、電力生成部７１は、内部に誘起電力を整流するダイオードや、整流された誘起電力の電圧を平滑化したり直流電力を蓄電するコンデンサや、一定の値（Ｖｃｃ）に安定化するレギュレータなどを備える。ここで、電力搬送電波は、図２０に示す電力搬送波Ａ、ＡＳＫ変調波Ｂなどの高周波信号である。
【００８１】
クロック再生部７２は、受信された電力搬送波からクロック信号を再生し、マイコン部７５に供給する。
復調部７３は、アンテナ部を介して受信した高周波信号を復調することによりデータを取り出す。例えば、図２０に示すようなＡＳＫ変調波Ｂを復調し、その結果をデータＣとしてマイコン部７５に出力する。
【００８２】
変調部７４は、マイコン部７５から入力されるデータに基づいて高周波信号を変調する。例えば図２０に示すデータＤをＢＰＳＫ変調波Ｅにする。
マイコン部７５は、復調部７３により復調されたデータＣを解釈し、解釈の結果コマンドであれば、それに応じた応答または処理を実行する。コマンドには、受信データをメモリ７６への書き込むことを指示するライトコマンドと、メモリ７６のデータを読み出して、変調部７４、アンテナ部を介して送信することを指示するリードコマンド等がある。
【００８３】
メモリ７６は、電力生成部７１による電力供給がなくても消えることのない不揮発性メモリである。
図２１は、本実施の形態における圧力測定装置８０の機能的な構成を示すブロック図である。
【００８４】
同図の圧力測定装置８０は、図１１に示した圧力測定装置１０と比較して、コントロール部３０の代わりにコントロール部８１を備えている点が異なり、圧力センサ７０との間でコマンドおよびデータの送受信をするよう構成されている。以下、同じ構成要素は説明を省略して異なる構成要素を中心に説明する。
【００８５】
コントロール部８１は、コントロール部３０と比べて、新たに変調部８２が追加された点と、復調部３４の代わりに復調部８３を備える点とが異なっている。また、マイコン部３１内のＲＯＭに格納されているプログラムも異なっている。
【００８６】
変調部８２は、ＶＣＯ３３からの高周波信号をマイコン部３１からのデータＣに基づいて変調し、アンテナ部４０に出力する。ここでは、変調部８２は、図２０に示したＡＳＫ変調を行うものとする。また、変調部８２が無変調動作であれば、図２０に示した電力搬送波Ａが送信されることになる。周波数スイープにおいても同様に無変調である。
【００８７】
復調部８３は、圧力センサ７０からアンテナ部４０を介して受信された電波を復調する。ここでは、ＢＰＳＫ復調をするものとする。
マイコン部３１は、ＲＯＭに格納されているプログラムの実行により、実施の形態１の機能に加えて、（１）測定した圧力を圧力センサ７０ａ〜７０ｄ内部に履歴情報として記録させる処理と、（２）圧力センサ７０ａ〜７０ｄ内部に記録された圧力履歴を読み出す処理とを行う。
【００８８】
（１）圧力センサ７０ａ〜７０ｄ内部に履歴情報を記録する処理
図２２は、マイコン部３１の制御により、圧力センサ７０ａ〜７０ｄ内部に圧力履歴を記録させる処理を示すシーケンス図である。
【００８９】
同図の処理は、ユーザ操作に従って開始および終了する。開始の操作を受けて圧力測定装置８０内のマイコン部３１は、まず圧力センサ７０ａ〜７０ｄの現在の圧力Ｐｃを測定する（Ｓ１９０）。現在圧力Ｐｃの測定は、実施の形態１に示した図１１の処理と同様に、マイコン部３１が周波数スイープ（Ｓ１９１）を行って、受信レベルが最小の周波数を求め、その周波数に基づいて圧力テーブル３６ａから現在の圧力を求める。
【００９０】
次に、マイコン部３１は圧力センサ７０ａ〜７０ｄに測定した現在圧力Ｐｃを圧力情報として送信する処理を行う（Ｓ１９２）。具体的には、マイコン部３１は、電力搬送波の送信を開始し（Ｓ１９３）、圧力センサ７０ａ〜７０ｄに電源が供給された状態にした後、変調部８２およびアンテナ部４０を介してライトコマンドを送信し（Ｓ１９４）、続けて圧力情報（現在圧力Ｐｃおよび日時など）を送信し（Ｓ１９５）、所定時間経過後に電力搬送波の送信を停止する（Ｓ１９６）。ここで、所定時間とは、圧力センサ７０ａ〜７０ｄ内部のメモリ書き込み動作完了に十分な時間をいう。また、コマンドおよびデータ（圧力情報）はＡＳＫ変調されたシリアルデータとして送信され、この送信時のＡＳＫ変調波も電力搬送波として機能するので、圧力センサ７０ａ〜７０ｄは電源が供給された状態になっている。
【００９１】
さらに、圧力測定装置８０内のマイコン部３１は、一定時間（同図では１０分）経過したとき（Ｓ２００）上記の現在圧力Ｐｃ測定と圧力情報送信処理とを行う。これにより、一定時間（１０分）間隔の圧力情報を圧力センサ７０に送信する。
【００９２】
一方、圧力センサ７０においてマイコン部７５は、電源供給された状態になった後、コマンドを受信し（Ｓ１９７）、解釈した結果ライトコマンドであることから、引き続きデータ受信を行い（Ｓ１９８）、受信した圧力情報をメモリ７６に履歴として記録（追記）する（Ｓ１９９）。メモリ７６への追記は、上記の一定時間間隔をおいて繰り返されるので、メモリ７６には履歴として圧力情報が蓄積されていくことになる。
【００９３】
（２）圧力センサ７０内部に記録された圧力履歴を読み出す処理
図２３は、マイコン部３１の制御により、圧力センサ７０内部に記録された圧力履歴を圧力測定装置８０に送信させる処理を示すシーケンス図である。
【００９４】
同図の処理も、ユーザ操作に従って開始および終了する。開始の操作を受けて、圧力測定装置８０内のマイコン部３１は、圧力履歴読み出し処理を行う（Ｓ２０１）。具体的には、マイコン部３１は、電力搬送波信号Ａ（図１８参照）の送信を開始し（Ｓ２０２）、圧力センサ７０を電源が供給された状態にした後、変調部８２およびアンテナ部４０を介してリードコマンドを送信し（Ｓ２０３）、さらに、圧力センサ７０から送信される圧力履歴を受信し（Ｓ２０４）、受信完了後に、電力搬送波信号の送信を停止する（Ｓ２０５）。これにより、圧力センサ７０内部に蓄積されていた圧力履歴が圧力測定装置８０に転送される。転送された圧力履歴は、さらに圧力測定装置８０から外部のホストコンピュータにアンテナ２５を介して無線で送信され、圧力測定の対象物の輸送管理などに役立てられる。
【００９５】
以上説明してきたように本実施の形態における圧力測定システム２によれば、圧力センサ７０自身の内部メモリに圧力履歴を記録しておき、さらに圧力測定装置８０にその圧力履歴を転送することができる。
【００９６】
なお、圧力センサ７０内のメモリ７６には圧力履歴に加えて、圧力測定対象物のＩＤ（商品ＩＤ）や、商品（タイヤ）の交換日時、走行距離を付属情報として記録してもよく、また自動車であればエンジンの制御装置からこれらの付属情報を取得した上で記録してもよい。
【００９７】
また、圧力測定装置８０から圧力センサ７０に対するコマンドは、上記のライトコマンド、リードコマンドに限らず、リセットコマンドやメモリクリアコマンドなどを設けてもよい。
【００９８】
さらに、図２２、図２３における圧力測定装置８０と圧力センサ７０との間のコマンドまたはデータ送受信に先立って、一方向または双方向に認証シーケンスを行うように構成してもよい。
【００９９】
また、暗号化したデータを送受信する構成としてもよい。こうすれば、圧力センサ７０が無線タグとして利用される場合に営業秘密に関する事項も安全に記録することができる。
【０１００】
さらに、本実施の形態では、圧力測定装置８０からの周波数スイープにより圧力センサ７０の圧力を測定しているが、圧力センサ７０自身が周波数スイープにより圧力を測定するよう構成してもよい。その場合の構成例として、図１９の構成に加えて、ボタン電池や太陽電池などの電源部と、変調部７４後段に周波数スイープして電波を送信するための送信アンテナと、メモリ７６内部に上記の圧力テーブルとを追加し、マイコン部７５において図１４に示した圧力測定処理を行う構成とすればよい。その際、マイコン部７５は、受信レベルが最小の周波数をもって共振周波数と特定する代わりに、共振回路における誘導電流が最大になる時点をもって共振周波数を特定するようにしてもよい。あるいは、誘導電流が最大になる時点前記共振回路の共振周波数を検知し、検知された共振周波数に基づいて圧力を特定する制御回路を設けてもよい。
【０１０１】
（実施の形態３）
上記実施の形態１に係る圧力センサ５０ａ〜５０ｄにおいては、アンテナコイル５１が１つの面上に平面的に形成されている。
【０１０２】
このような構成では、圧力測定装置１０のアンテナ面と、アンテナコイル５１のなすタグ面とが平行になったときに最大の交信距離がえられる。言い換えれば、一定の距離の下では、アンテナ面とタグ面とが平行であるときに最大の電磁誘導が生じ、検出感度において方向依存性がある。このため、タグが傾いていると、電磁誘導が低下し、圧力測定に際して共振周波数の特定が困難になる可能性がある。
【０１０３】
そこで、実施の形態３における圧力センサでは、アンテナコイルを立体的に形成することにより、上記の方向依存性の解消を図っている。
図２４は、本実施の形態における圧力センサ５０Ａの構成を示す図であり、特に図２４（ａ）は圧力センサ５０Ａの機械的構成の斜視図を、同図（ｂ）は圧力センサ５０Ａの電気的構成の回路図を、それぞれ示している。なお、ここではアンテナコイルの立体的な構成の説明に主眼があるので、図２４（ａ）においては、コンデンサを構成する電極５２，５３、弾性体５４等の図示が省略されている。
【０１０４】
この圧力センサ５０Ａは、例えば１辺数ｍｍ程度と小型に形成された立方体６１の隣接する３面にアンテナコイルＬｘ〜Ｌｚをそれぞれ形成し、アンテナコイルＬｘ〜Ｌｚを直列に接続することにより構成されている。この立方体６１は、絶縁体材料で形成されている。
【０１０５】
圧力測定装置１０，８０のアンテナ面がアンテナコイルＬｘのなす面と平行である場合、このアンテナコイルＬｘとの間で電磁誘導が最も生じる。圧力測定装置１０，８０のアンテナ面がアンテナコイルＬｙあるいはアンテナコイルＬｚのなす面と平行である場合、このアンテナコイルＬｙあるいはアンテナコイルＬｚとの間で最も電磁誘導が生じる。一方、圧力測定装置１０のアンテナ面がアンテナコイルＬｘ〜Ｌｚのなす面からそれぞれ傾いている場合、アンテナ面に対するアンテナコイルＬｘ〜Ｌｚの平行成分を合算した分電磁誘導が生じる。すなわち、一定の距離の元では、アンテナ面とタグ面とがいかなる角度をなしても常に、圧力測定装置１０のアンテナ面があるアンテナコイルと平行であるときとほぼ同じ値の電磁誘導が生じる。このため、実施の形態１の場合に生じる電磁誘導の低下、方向依存性が解消され、共振周波数を確実に検出することができる。また、同図のアンテナコイルは、実施の形態２における圧力センサ７０についても同様に適用できる。
【０１０６】
なお、上記実施の形態では、立方体の３面だけにアンテナコイルＬｘ〜Ｌｚをそれぞれ形成したが、残りの３面にもアンテナコイル形成してもよい。
また、上記実施の形態３では、平面にそれぞれ形成されたアンテナコイルＬｘ〜Ｌｚを組み合わせることにより、３次元的なアンテナコイルを形成したが、図２５（ａ）に示されるように、凹面に１つのアンテナコイルＬ１を形成することにより３次元的なアンテナコイルを形成してもよい。また、凸面に１つのアンテナコイルＬ１を形成することにより３次元的なアンテナコイルを形成してもよいのはいうまでもない。このような簡易なアンテナコイルＬ１によっても、アンテナコイルＬｘ〜Ｌｚとほぼ同様な効果を得ることができる。
【０１０７】
さらに、図２５（ｂ）に示されるように、球体６２の中心を３次元直交座標の原点とするＸ，Ｙ，Ｚ軸周りの球体表面に、アンテナコイルＬ２，Ｌ３，Ｌ４を形成し、アンテナコイルＬ２〜Ｌ４を直列に接続するように構成してもよい。
【０１０８】
この場合においても、アンテナコイルＬｘ〜Ｌｚの場合と同様に、実施の形態１，２の場合に生じる電磁誘導の低下が解消され、共振周波数を確実に検出することができる。
【０１０９】
また、上記各実施の形態では圧力に依存して共振周波数が変化する共振回路を、圧力に依存して容量が変化するコンデンサＣにより実現する例を説明したが、このコンデンサＣの代わりに、圧力に依存してインダクタンスが変化するコイルＬを用いる構成としてもよい。その場合、形状記憶合金を材料として特定圧力における巻き線の間隔または直径と、他の圧力におけるそれらとが異なるコイルを利用してもよい。さらに、このコイルと圧力に依存して容量が変化するコンデンサＣとを組み合わせて共振回路を構成してもよい。この場合、特定圧力における共振周波数の変化を急峻にすることができる。
【０１１０】
なお、各実施の形態の図１３、１４、１６、２２、２３に示したフローチャートまたはシーケンス図は、圧力測定装置１０、８０または圧力センサ７０内のマイコンにおいてプログラムとして実現していることはいうまでもない。このプログラムは、ＣＤなどの記録媒体や電気通信回線を通して流通および配信可能である。
【０１１１】
また、圧力センサ５０ａ〜５０ｄは、図２６に示すように、密封包装部材５６の下面にファスナーの一方の面（例えば、ループ材５９ａ）を貼着し、取り付け位置（タイヤ４の内面側）にファスナーの他方（例えば、フック材５９ｂ）を貼着し、簡単に圧力センサ５０ａ〜５０ｄを取着したり取り外したりすることができるように構成してもよい。圧力センサ７０ａ〜７０ｄの場合についても同様である。
【０１１２】
なお、上記実施の形態においては圧力センサ５０ａ〜５０ｄ，７０ａ〜７０ｄでタイヤ４ａ〜４ｄの空気圧を検知するセンサとして実施したが、およそ一般の気体、液体等の圧力を検知するセンサとして用いることができる。また圧力測定装置１０，８０と組み合わせて、気圧計、高度計、高度補正計、水深計、血圧計等の医療機器を実現できる。しかも、圧力センサ５０ａ〜５０ｄの他に一般的な無線タグと併用すれば、圧力に関連する商品管理・物流管理、製造業の容器・パレット管理等と併用して圧力履歴による圧力管理も行うことができる。また、履歴モードの他の適用例として、圧力センサ５０ａ〜５０ｄを化学実験用の試験管などの器具に貼り付けた場合、その容器で発熱を伴う化学反応の実験を行う際に、圧力履歴をとることができ、加圧下における反動速度の算出に役立つ。
【０１１３】
【発明の効果】
本発明の圧力センサは、圧力に依存して共振周波数が変化する共振回路を有する無線タグとして構成されている。
【０１１４】
この構成によれば、一般的な無線タグのわずかな改良で足り、圧力測定装置が無線で共振回路の共振周波数を特定し、共振周波数に基づいて無線タグの圧力を特定することにより、圧力を測定することができ、無線タグを応用して圧力センサとすることができるという効果がある。
【０１１５】
ここで、前記共振回路は外部からの検知電波を受信するアンテナコイルとコンデンサとからなり、前記コンデンサの容量を圧力変化に応じて変化させる容量変化手段を備える構成としてもよい。
【０１１６】
この構成によれば、この構成によれば、共振回路がコイルとコンデンサという受動回路からなるので、簡単な構成で、しかも安価かつ小型にすることができる。また、従来のシステムでは、圧力を検出する装置での煩雑な電池交換作業が必要であったが、本発明では受動部品だけで構成できるので、煩雑な電池交換作業が不要となり、メンテナンスフリーで永続的な使用が可能となる。
【０１１７】
また、前記容量変化手段は、前記コンデンサの電極間距離を圧力変化に応じて変化させる電極間距離変化手段で構成したり、前記電極間距離変化手段を弾性体で構成したり、弾性体を可逆的弾性材で構成したり、前記可逆的弾性材をスポンジ材やばねで構成したり、前記電極間距離変化手段を前記コンデンサの電極間を気密にする気密室で構成したりすることができる。
【０１１８】
この構成によれば、容量変化手段の種類によって、圧力センサの用途あるいは測定圧力の範囲に適した種々の周波数対圧力特性を容易に実現できる。
また、上記の圧力測定装置は、さらに前記無線タグが特定圧力にあるときユーザ入力された当該特定圧力の値に従って、前記テーブルを補正する補正手段を有する構成としてもよい。
【０１１９】
この構成によれば、圧力測定の精度を劣化させることなく、測定圧力の信頼性を高めることができる。
ここで、前記圧力測定装置は、さらに検知手段および特定手段により周期的に圧力を特定させるよう制御する制御手段と、周期的に特定された圧力を履歴としてメモリに記録する記録手段とを備える構成としてもよい。
【０１２０】
この構成によれば、圧力測定装置内のメモリに圧力履歴を記録するので、リアルタイムに圧力履歴を管理するのに適している。
また、前記圧力測定装置は、さらに検知手段および特定手段により周期的に圧力を特定させるよう制御する制御手段と、周期的に特定された圧力を無線タグに送信し、無線タグ内のメモリに圧力を履歴として記録させる送信手段とを備える構成としてもよい。
【０１２１】
この構成によれば、圧力センサ自身の内部メモリに圧力履歴を記録するので、事後的に圧力履歴を管理するのに適している。
さらに、本発明の圧力測定装置は、圧力に依存して共振周波数が変化する共振回路を備えた無線タグに対して特定周波数の電波を送受信する送信手段と、当該送信電波の反射波の受信レベルに応じて前記無線タグの圧力を判断する判別手段とを備える構成としてもよい。
【０１２２】
ここで、前記送信手段は、ユーザ入力された監視圧力に対応する共振周波数を前記特定周波数とし、前記判別手段は、前記受信レベルがしきい値よりも小さい場合は、無線タグがほぼ監視圧力にあると判断するようにしてよもよい。
【０１２３】
この構成によれば、周波数を変化させながら電波を送信するのではなく、監視圧力に対応する特定周波数の電波を送信してその反射波の受信レベルを判断するので、電波送信から圧力判断までの応答時間を速くすることができる。
【０１２４】
このように、本発明により、構成が簡単で小型かつ安価な圧力センサと、圧力測定装置とからなる圧力測定システムを利用するユーザは、例えば、タイヤの空気圧の低下やパンクの検知によって、素早い空気補充やタイヤ交換をすることによって、自動車の性能を最大に発揮したカーライフを過ごすことができる。したがって、本発明は、無線タグの応用範囲を広げ、圧力センサ、圧力測定装置、圧力測定システムが提供する価値を飛躍的に向上させるものであり、その実用的価値は極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１における圧力測定システム１を自動車のタイヤの空気圧測定に適用した場合の全体構成を示す図である。
【図２】図１に示される圧力センサ５０ａ〜５０ｄの外観図である。
【図３】図２に示される圧力センサ５０ａ〜５０ｄの平面図である。
【図４】図３に示されるＡ−Ａから見た断面図である。
【図５】図３に示される圧力センサ５０ａ〜５０ｄの周囲を切り欠いた場合における圧力センサ５０ａ〜５０ｄの分解斜視図である。
【図６】弾性体５４について、厚み（電極間距離）の圧力特性を示す図である。
【図７】図６の圧力特性を有するコンデンサＣ１〜Ｃ４について、容量の圧力特性を示す図である。
【図８】圧力センサ５０ａ〜５０ｄの共振周波数の圧力特性の一例を示す図である。
【図９】圧力センサ５０ａ〜５０ｄの受信レベルと共振周波数を示す図である。
【図１０】図１に示される圧力測定装置１０の外観構成を示す図である。
【図１１】圧力センサ５０ａ〜５０ｄおよび圧力測定装置１０の電気的構成を示す図である。
【図１２】圧力テーブル３６ａの一例を示す図である。
【図１３】図１１のマイコン部３１の制御により圧力を測定する圧力測定装置１０における各種の動作を示すフローチャートである。
【図１４】現在圧力Ｐｃの測定処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１５】（ａ）スイープされる周波数と受信レベルを示す図である。
（ｂ）現在圧力と監視圧力における周波数と受信レベルを示す図である。
【図１６】別の監視モード処理を示すフローチャートである。
【図１７】監視圧力に対応する周波数と受信レベルを示す図である。
【図１８】実施の形態２における圧力センサ７０ａ〜７０ｄの外観を示す図である。
【図１９】圧力センサ７０ａ〜７０ｄの機能的な構成を示すブロック図である。
【図２０】圧力センサ７０ａ〜７０ｄと圧力測定装置８０とで送受信される各種信号波形を示す図である。
【図２１】圧力測定装置２の機能的な構成を示すブロック図である。
【図２２】マイコン部の制御により、圧力センサＩＣチップ内部に圧力履歴を記録させる処理を示すシーケンス図である。
【図２３】マイコン部の制御により、圧力センサＩＣチップに記録された圧力履歴を圧力測定装置に送信させる処理を示すシーケンス図である。
【図２４】（ａ）圧力センサの機械的構成の斜視図を示す図である。
（ｂ）圧力センサの電気的構成の回路図を示すである。
【図２５】圧力センサの他の機械的構成の斜視図を示す図である。
【図２６】下面にファスナーを有する圧力センサの外観図である。
【符号の説明】
１，２ 圧力測定システム
４ａ〜４ｄ タイヤ
１０，８０ 圧力測定装置
２０ 入出力部
２１ 操作部
２１ａ 測定ボタン
２１ｂ 監視ボタン
２１ｃ 履歴ボタン
２１ｄ 補正ボタン
２１ｅ セットボタン
２１ｆ リセットボタン
２２ ＬＣＤ部
２３ スピーカ
２４ バイブモータ
２５ アンテナ
２６ レベルコンバータ
３０，８１ コントロール部
３１，７５ マイコン部
３２ Ｄ／Ａ変換部
３３ ＶＣＯ
３４，７３，８３ 復調部
３５ Ａ／Ｄ変換部
３６ 不揮発性メモリ
３６ａ 圧力テーブル
３６ｂ 履歴テーブル
４０ アンテナ部
４１，４４ 増幅器
４２ 送信用アンテナコイル
４３ 受信用アンテナコイル
５０ａ〜５０ｄ，７０ａ〜７０ｄ 圧力センサ
５１ アンテナコイル
５２，５３ 電極
５４ 弾性体
５５ 基材
５６ 密封包装部材
５９ａ ループ材
５９ｂ フック材
６０ ＩＣチップ
７１ 電力生成部
７２ クロック再生部
７４，８２ 変調部
７６ メモリ
Claims (10)
- 圧力に依存して共振周波数が変化する共振回路を備えた無線タグに対して電波を送受信することにより、前記共振回路の共振周波数を検知する検知手段と、
検知された共振周波数に基づいて無線タグの圧力を特定する特定手段と、
前記検知手段および特定手段により周期的に圧力を特定させるよう制御する制御手段と、
周期的に特定された圧力を無線タグに送信し、無線タグ内のメモリに圧力を履歴として記録させる送信手段と
を備えることを特徴とする圧力測定装置。 - 前記送信手段は、無線タグに対して圧力履歴の送信を指示するコマンドを送信し、
前記圧力測定装置は、さらに、コマンドに従って無線タグから送信される圧力履歴を受信する受信手段を備える
ことを特徴とする請求項１記載の圧力測定装置。 - マイコンと、メモリと、圧力に依存して共振周波数が変化する共振回路を備えた無線タグとの間で無線通信する通信手段とを備えた圧力測定装置であって、
前記メモリは、前記共振回路における共振周波数対圧力特性をテーブルとして記憶し、
前記マイコンは、通信手段を介して周波数を変化させながら電波を送受信することにより前記共振回路の共振周波数を特定し、テーブルを参照することにより当該共振周波数に対応する圧力を特定し、
前記マイコンは、さらに、周期的に共振周波数および圧力の特定を行い、特定された圧力を通信手段を介して無線タグに送信し、無線タグ内のメモリに圧力を履歴として記録させる
ことを特徴とする圧力測定装置。 - 前記マイコンは、通信手段を介して無線タグに圧力履歴を送信するよう指示するコマンドを送信し、
当該コマンドに従って無線タグから通信手段を介して送信される圧力履歴を受信する
ことを特徴とする請求項３記載の圧力測定装置。 - 圧力に依存して共振周波数が変化する共振回路を備えた無線タグと、請求項１記載の圧力測定装置とから構成されることを特徴とする圧力測定システム。
- マイコンと、メモリと、圧力に依存して共振周波数が変化する共振回路を備えた無線タグと、請求項３記載の圧力測定装置とから構成されることを特徴とする圧力測定システム。
- 圧力に依存して共振周波数が変化する共振回路を備えた無線タグに対して電波を送受信することにより、前記共振回路の共振周波数を検知する検知ステップと、
検知された共振周波数に基づいて無線タグの圧力を特定する特定ステップと、
前記検知ステップおよび特定ステップにより周期的に圧力を特定させるよう制御する制御ステップと、
周期的に特定された圧力を無線タグに送信し、無線タグ内のメモリに圧力を履歴として記録させる送信ステップと
を含むことを特徴とする圧力測定方法。 - マイコンと、メモリと、圧力に依存して共振周波数が変化する共振回路を備えた無線タグとの間で無線通信する通信手段とを備えた圧力測定装置に用いられる圧力測定方法であって、
前記メモリは、前記共振回路における共振周波数対圧力特性をテーブルとして記憶し、
前記マイコンが、通信手段を介して周波数を変化させながら電波を送受信することによ り前記共振回路の共振周波数を特定し、テーブルを参照することにより当該共振周波数に対応する圧力を特定するステップと、
前記マイコンが、周期的に共振周波数および圧力の特定を行い、特定された圧力を通信手段を介して無線タグに送信し、無線タグ内のメモリに圧力を履歴として記録させるステップと
を含むことを特徴とする圧力測定方法。 - コンピュータに請求項７記載の圧力測定方法に含まれる全てのステップを実行させるためのプログラム。
- コンピュータに請求項８記載の圧力測定方法に含まれる全てのステップを実行させるためのプログラム。
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