JP3767817B2 - Temperature measuring device - Google Patents

Description

【００２３】
【化２】

【００２４】
【化３】

【００２５】
【化４】

【００２６】
アンテナコイル５３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５３の一方端５３ａは、電極５２と電気的に接続される。アンテナコイル５３の他方端は、切り欠き５４ｂ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。一方、電極５６は、切り欠き５４ｂと対応する板に配設される接続端子５６ｂと電気的に接続される。両接続端子５３ｂ，５６ｂは、切り欠き５４ｂ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５３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、温度に応じてコンデンサＣの容量が変化することから、温度に応じて共振周波数も変化する。それゆえ。温度測定装置１０から電波を出射して温度センサ５０の共振周波数を検知し、その共振周波数に対応する温度を特定する。
【００２７】
図４は、（化２）に示した材料で形成された場合の誘電体５５について、比誘電率εrの温度特性を示す図である。同図において混合比率ｘ＝０．０２５の場合の比誘電率εrは、例えば温度０度で約９３００、３０度で約６０００、９０度で約１２００、１２０度で約９００であり、温度に応じて変化することがわかる。
【００２８】
図５は、図４の温度特性（混合比率ｘ＝０．０２５）を有するコンデンサＣについて、容量の温度特性を示す図である。ただし、コンデンサＣの電極５２、５６が２ｍｍ四方の正方形、電極間の距離を０．５ｍｍとしている。同図においてコンデンサＣの容量は、例えば温度０度で６５９ｐＦ、３０度で６０２ｐＦ、９０度で８５ｐＦ、１２０度で６４ｐＦであり、温度に応じて変化することがわかる。
【００２９】
図６は、温度センサ５０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温度特性を示す図である。ただし、アンテナコイルＬのインダクタンスを０．０４μＨとしている。同図において共振周波数は、例えば温度０度で３１．６ＭＨｚ、３０度で３８．６ＭＨｚ、９０度で８６．３ＭＨｚ、１２０度で９９．７ＭＨｚであり、温度に応じて変化することがわかる。
【００３０】
図７は、図１に示される温度測定装置１０の外観構成を示す図である。
温度測定装置１０の機体表面には、止め具１１と、複数のボタンから構成される操作部２１と、操作メニューや測定温度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スピーカ２３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。
【００３１】
なお、操作部２１には、例えば、温度測定を指示するための測定ボタン２１ａ、温度を監視し特定温度になれば警告することを指示するための監視ボタン２１ｂ、周期的に温度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、測定温度の補正をするための補正ボタン２１ｄ、監視温度や補正温度などの温度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。
【００３２】
図８は、温度センサ５０及び温度測定装置１０の電気的構成を示す図である。温度センサ５０は、図３に示した各パーツによって、アンテナコイルＬと、温度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。
【００３３】
温度測定装置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、測定した温度の履歴情報その他のデータやコマンドを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に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。
【００３４】
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、温度センサ５０の周波数対温度特性を示す温度テーブル３６ａと、温度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。
【００３５】
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、温度センサ５０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。
【００３６】
図９は、温度テーブル３６ａの一例を示す図である。同図は、図６に示した周波数対温度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、温度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、温度テーブル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）と温度との対応関係を示すテーブルとして構成してもよい。
【００３７】
図１０は、図８に示したマイコン部３１の制御により温度を測定する温度測定装置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１０においてステップＳ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１０９、Ｓ１１４は同じサブルーチンである。
【００３８】
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）その時点の温度を測定する測定モード、（Ｂ）周期的に温度を測定して測定温度を履歴として蓄積する履歴モード、（Ｃ）指定した温度に達したかどうかを監視する監視モード、（Ｄ）測定温度の誤差を補正する補正モードなどがある。
【００３９】
（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、温度センサ５０の現在の温度Ｔｃを測定し（Ｓ１０２）、ＬＣＤ部２２に測定した温度Ｔｃを表示する（Ｓ１０３）。
【００４０】
現在温度Ｔｃの測定処理は、図１１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）、温度テーブル３６ａから特定された周波数に対応する温度を読み出して現在の温度Ｔｃとする（Ｓ１２２）。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、温度テーブル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、温度センサ５０の共振周波数の少し手前で一定値から急速に低下し（図１２（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、さらに温度テーブル３６ａに基づいて現在の温度Ｔｃを特定することができる。
【００４１】
さらに、温度測定装置１０は、測定モードでは現在の温度Ｔｃをユーザに知らせる。現在温度の測定は非接触でなされるので、ユーザが保冷箱４の蓋６を開けて外気が混入することによる温度上昇（又は低下）を無駄に発生させることなく、保冷箱４内部の現在の温度Ｔｃを知ることができる。例えば、保冷箱４の中身がビールであればおいしく飲むための温度にあるかどうか、ピザであればチーズがとろけそうな状態で美味しく食べる適温にあるかどうかを知ることができる。
【００４２】
なお、ＬＣＤ部２２への測定温度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。
また、温度センサ５０が図６に示した温度特性を有する場合には、約マイナス３０度から約３３度の範囲では約７度を境にして、１つの共振周波数に対して２つの温度が特定される。この場合には、温度測定装置１０は２つの温度を表示する。ユーザにどちらが正しいか判断を委ねることになる。あるいは、測定対象の温度範囲に対応した温度特性をもつ温度センサ５０及び温度測定装置１０を使用することが望ましい。
【００４３】
（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、温度センサ５０の現在の温度Ｔｃを測定し（Ｓ１０４）、測定した温度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温度情報が記録される。
【００４４】
履歴モードの適用例として、生鮮食料品や冷凍食品の宅配における輸送記録や保管記録の一部として温度履歴を利用することができる。
また、温度センサ５０の他に一般的な無線タグと併用すれば、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温度履歴による温度管理も行うことができる。
【００４５】
また、履歴モードの他の適用例として、温度センサ５０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、温度履歴をとることができ、発熱量や反動速度の算出に役立つ。
【００４６】
（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温度を設定する操作を受け付け、受け付けた温度を監視温度Ｔｔ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、現在の温度Ｔｃを測定し（Ｓ１０９）、測定した温度Ｔｃと保持している監視温度Ｔｔとの差分ΔＴを算出し（Ｓ１１０）、差分ΔＴの絶対値がしきい値Ｔ１よりも小さいか否かを判定する（Ｓ１１１）。ここでしきい値は、予め定められた値であって、例えば０．５度などである。
【００４７】
さらに、マイコン部３１は差分ΔＴの絶対値がしきい値よりも小さい場合には（Ｓ１１１：yes）、現在の温度Ｔｃが監視温度Ｔｔ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（Ｓ１１２）。また、マイコン部３１は差分ΔＴの絶対値がしきい値よりも小さくない場合には（Ｓ１１１：no）、現在温度がまだ監視温度に達していない（図１２（ｂ）参照）ものと判断してステップS１０８に戻る。
【００４８】
このように、監視モードでは、温度測定装置１０はユーザにより任意に設定された監視温度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、保冷箱４がビールを収容している場合、ユーザが美味しく飲める適温から外れる温度を監視温度Ｔｔとして設定しておけば、警告後に氷などの保冷剤を保冷箱４に補充することができ、再度適温に保つことができる。
【００４９】
また、監視モードの他の適用例として、温度センサ５０を日本酒の熱燗用の徳利に貼り付けた場合、監視温度として、日向燗なら３０〜３５℃、人肌燗なら３５〜４０℃、ぬる燗なら４０〜４５℃ 、上燗なら４５〜５０℃、熱燗なら５０〜５５℃、飛びっ切り燗なら５５℃程度の温度を、ユーザが設定しておけば、日本酒が監視温度に達した時点で警告することになる。監視温度の値はユーザの任意なので、ユーザの嗜好に適した燗をつけることができる。
【００５０】
（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、ユーザによる温度センサ５０の実際の温度Ｔａを入力する操作を受け付け、受け付けた温度を監視温度Ｔｔとして内部に保持する（Ｓ１１３）。例えば、ユーザは温度センサ５０を既知の温度にしておいた上で、その温度を実際の温度Ｔａとして入力する。ここで、既知の温度として、例えば、温度センサ５０を氷水に浸けた状態や氷の上においた状態にしておけば、０度補正ができるし、沸騰する湯に浸けられた状態にしておけば、１００度補正ができる。
【００５１】
次に、マイコン部３１は現在の温度Ｔｃを測定し（Ｓ１１４）、測定された温度Ｔｃと実際の温度Ｔａとの差分ΔＴを算出し（Ｓ１１５）、その差分ΔＴがしきい値Ｔ２よりも大きいか否かを判断する。ここで、しきい値Ｔ２は誤差として許容可能な値で予め定められた値とする。
【００５２】
差分ΔＴがしきい値Ｔ２以下である場合、つまり測定温度Ｔｃ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。この場合温度テーブル３６ａは補正の必要がない。
【００５３】
差分ΔＴがしきい値Ｔ２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、温度テーブル３６ａを補正する（Ｓ１１８）。ここでの補正は、最も簡単な方法として、温度テーブル３６ａの各欄における温度値を、ΔＴだけ差し引いた値に更新すればよい。
【００５４】
このように、補正モードでは、温度センサ５０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ΔＴが許容できなくなったとしても、温度テーブル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温度を測定することができる。
【００５５】
以上の説明してきたように、本実施の形態１における温度測定システム１によれば、温度センサ５０を貼り付けた測定対象物の温度を非接触で測定することができる。
【００５６】
なお、マイコン部３１は、図１１に示した監視モード処理（Ｓ１０７〜１１２）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１３に示す別の監視モードの処理を行うようにしてもよい。図１３において、マイコン部３１は、監視温度Ｔｔを受け付けた（Ｓ１３０）後、温度テーブル３６ａを参照して監視温度Ｔｔに対応する周波数を決定し（Ｓ１３１）、一定時間（ここでは１分）経過する毎に、Ｄ／Ａ変換部３２、ＶＣＯ３３及びアンテナ部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、温度センサ５０の温度が監視温度Ｔｔとは異なる温度である場合には受信レベルが比較的大きく（図１４の一点鎖線及び破線参照）、温度センサ５０が監視温度Ｔｔ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。
【００５７】
このように、図１３の監視モード処理では、図１１における周波数スイープが不要であり、監視温度Ｔｔに対応する一つの周波数で電波を送信するので、一定時間毎の処理（Ｓ１３３〜Ｓ１３５）時間を大きく短縮することができる。それゆえ、図１３の監視モード処理は、測定対象の温度変化が速い場合により適している。
【００５８】
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、開始条件又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温度又は温度範囲になったこととしてもよい。
【００５９】
さらに、図１０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、測定温度Ｔｃがユーザの予め設定した温度範囲内（又は範囲外）である場合のみ履歴に追加記録するようにしてもよい。
【００６０】
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１０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。
【００６１】
さらに、温度センサ５０は、図１５に示すように、被覆部材５１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（蓋６の裏側）にファスナーの他方（例えば、フック材５９ｂ）を貼着し、簡単に温度センサ５０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。
また図１５のように、熱伝導性の高い材料でできた吸熱板を備える構成とし、周囲温度を反映しやすくしてもよい。
【００６２】
（実施の形態２）
実施の形態１の温度センサ５０は受動的な素子であったが、本実施の形態では、温度センサ自身が無線タグとして温度履歴を内部に記録する構成について説明する。
図１６は、実施の形態２における温度センサ７０の外観を示す図である。同図の温度センサ７０は、図２に示した温度センサ５０と比べて、ＩＣチップ６０を追加した無線タグとなっている。
【００６３】
図１７は、温度センサ７０の機能的な構成を示すブロック図である。同図のように温度センサ７０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及びコンデンサＣは図３と同様の構成である。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。
【００６４】
電力生成部７１は、外部の温度測定装置８０からアンテナ部（アンテナコイルＬ及びコンデンサ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１８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。
【００６５】
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１８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。
【００６６】
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１８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、それに応じた応答又は処理を実行する。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。
【００６７】
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１９は、本実施の形態における温度測定装置８０の機能的な構成を示すブロック図である。同図の温度測定装置８０は、図８に示した温度測定装置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、温度センサ７０との間でコマンド及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。
【００６８】
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。
【００６９】
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１８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１８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。
【００７０】
復調部８３は、温度センサ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）測定した温度を温度センサ７０内部に履歴情報として記録させる処理と、（２）温度センサ７０内部に記録された温度履歴を読み出す処理とを行う。
（１）温度センサ７０内部に履歴情報を記録する処理
図２０は、マイコン部３１の制御により、温度センサ７０内部に温度履歴を記録させる処理を示すシーケンス図である。
【００７１】
同図の処理は、ユーザ操作に従って開始及び終了する。開始の操作を受けて温度測定装置８０内のマイコン部３１は、まず温度センサ７０の現在の温度Ｔｃを測定する（Ｓ１９０）。現在温度Ｔｃ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温度テーブル３６ａから現在の温度を求める。
【００７２】
次に、マイコン部３１は温度センサ７０に測定した現在温度Ｔｃを温度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）、温度センサ７０に電源が供給された状態にした後、変調部８２及びアンテナ部４０を介してライトコマンドを送信し（Ｓ１９４）、続けて温度情報（現在温度Ｔｃ及び日時など）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、温度センサ７０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、コマンド及びデータ（温度情報）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、温度センサ７０は電源が供給された状態になっている。
【００７３】
さらに、温度測定装置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）上記の現在温度Ｔｃ測定と温度情報送信処理とを行う。これにより、一定時間（１０分）間隔の温度情報を温度センサ７０に送信する。
【００７４】
一方、温度センサ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）、受信した温度情報をメモリ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には履歴として温度情報が蓄積されていくことになる。
（２）温度センサ７０内部に記録された温度履歴を読み出す処理
図２１は、マイコン部３１の制御により、温度センサ７０内部に記録された温度履歴を温度測定装置８０に送信させる処理を示すシーケンス図である。
【００７５】
同図の処理も、ユーザ操作に従って開始及び終了する。開始の操作を受けて、温度測定装置８０内のマイコン部３１は、温度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）、温度センサ７０を電源が供給された状態にした後、変調部８２及びアンテナ部４０を介してリードコマンドを送信し（Ｓ２０３）、さらに、温度センサ７０から送信される温度履歴を受信し（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、温度センサ７０内部に蓄積されていた温度履歴が温度測定装置８０に転送される。転送された温度履歴は、さらに温度測定装置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、温度測定の対象物の輸送管理などに役立てられる。
【００７６】
以上説明してきたように本実施の形態における温度測定システム２によれば、温度センサ７０自身の内部メモリに温度履歴を記録しておき、さらに温度測定装置８０にその温度履歴を転送することができる。
【００７７】
なお、温度センサ７０内のメモリ７６には温度履歴に加えて、温度測定対象物のＩＤ（商品ＩＤ）や、入出庫履歴（輸送履歴）を付属情報として記録してもよい。
【００７８】
また、温度測定装置８０から温度センサ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。
【００７９】
さらに、図２０、図２１における温度測定装置８０と温度センサ７０との間のコマンド又はデータ送受信に先立って、一方向又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。
【００８０】
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、温度センサ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。
【００８１】
さらに、本実施の形態では、温度測定装置８０からの周波数スイープにより温度センサ７０の温度を測定しているが、温度センサ７０自身が周波数スイープにより温度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７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内部に上記の温度テーブルとを追加し、マイコン部７５において図１１に示した温度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温度を特定する制御回路を設けてもよい。
【００８２】
（実施の形態３）
図２２は、本発明の実施の形態３における温度測定テムを複数の保冷箱に適用した場合の全体構成を示す図である。同図の温度測定システムは温度センサ７０ａ〜７０ｃと温度測定装置８０とから構成され、温度センサ７０ａ〜７０ｃはそれぞれ保冷箱の内部に貼り付けられている。
【００８３】
温度センサ７０ａ〜７０ｃは、それぞれ実施の形態２で説明した温度センサ７０と同様であるが、共振周波数の温度特性が互いに異なっている。すなわち、温度センサ７０ａ〜７０ｃは、同じ温度であっても共振周波数が異なるよう構成されている。例えば図２３の実線に示すように、温度が同じとき、温度センサ７０ａ〜７０ｃの共振周波数は、それぞれｆ１、ｆ２、ｆ３となっている。さらに、温度センサ７０ａ〜７０ｃは、利用される温度範囲において、その温度範囲内における共振周波数の範囲が重ならないような温度特性を有している。図２４に、温度センサ７０ａ〜７０ｃの共振周波数対温度特性の一例を示す。同図において、温度センサ７０ａ〜７０ｃは、０度〜３０度の温度範囲において、共振周波数の範囲が約３５〜４８ＭＨｚ、約４９〜６３ＭＨｚ、約６４〜７８ＭＨｚになっている。この温度特性の違いは、温度センサ７０ａ〜７０ｃにおけるコンデンサＣの面積や電極間距離や誘電体５５の特性の違い（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容易に実現できる。このような温度特性の違いにより１台の温度測定装置８０により温度センサ７０ａ〜７０ｃの何れが共振しているのかを区別可能になる。
【００８４】
温度測定装置８０は、実施の形態２で説明したものと同様であるが、温度テーブル３６ａには図２４に示すような共振周波数対温度特性を表す温度テーブルが格納され、共振周波数に対応する温度を求めるとともに温度センサの区別も行う。
【００８５】
このような構成により、本実施の形態における温度測定システムは、実施の形態１と同様に、温度センサ７０ａ〜７０ｃの個別に測定モード、履歴モード、警告モード、補正モード、複合モードの各動作をするほか、複数履歴モード、複数警告モードをサポートする。温度測定装置８０は、複数履歴モードでは同時に複数の温度履歴をとり、複数警告モードでは同時に温度監視を行い、複数複合モードでは複数の温度履歴をとりつつ温度監視を行うことになる。
【００８６】
なお、複数履歴モードでは、温度測定装置８０内の不揮発性メモリ３６に記録するようにしてもよいし、各温度センサ内部のメモリ７６に記録してもよい。
また、温度センサ７０ａ〜７０ｃそれぞれにＩＤを付与しておき、温度測定装置８０と各温度センサとの間の通信ではＩＤにより区別することが望ましい。
【００８７】
（実施の形態４）
上記実施の形態１に係る温度センサ５０においては、アンテナコイル５３が１つの面上に平面的に形成されている。このような構成では、温度測定装置１０のアンテナ面と、アンテナコイル５３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、温度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。
【００８８】
そこで、実施の形態４における温度センサでは、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２５は、本実施の形態における温度センサ５０Ａの構成を示す図であり、特に図２５（ａ）は温度センサ５０Ａの機械的構成の斜視図を、同図（ｂ）は温度センサ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２５（ａ）においては、コンデンサを構成する電極５２，５６、誘電体５５等の図示が省略されている。
【００８９】
この温度センサ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。
【００９０】
温度測定装置１０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。温度測定装置１０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、温度測定装置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、温度測定装置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、３における温度センサ７０についても同様に適用できる。
【００９１】
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２６（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。
【００９２】
さらに、図２６（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。
【００９３】
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。
【００９４】
また、上記各実施の形態では温度に依存して共振周波数が変化する共振回路を、温度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、温度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温度における巻き線の間隔又は直径と、他の温度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、このコイルと温度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、特定温度における共振周波数の変化を急峻にすることができる。
【００９５】
なお、各実施の形態の図１０、１１、１３、２０、２１に示したフローチャート又はシーケンス図は、温度測定装置１０、８０又は温度センサ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言うまでもない。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及び配信可能である。
【００９６】
【発明の効果】
本発明の温度センサは、温度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。
この構成によれば、温度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温度を特定することにより、温度を測定することができ、無線タグを応用して温度センサとすることができるという効果がある。
【００９７】
ここで、前記共振回路はコイルとコンデンサとからなり、前記コンデンサの電極間には温度変化に応じて誘電率が変化する材料を備える構成としてもよい。
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、安価かつ小型にすることができるという効果がある。
【００９８】
また、前記材料は強誘電体により構成してもよい。前記材料は、（ａ）チタン酸バリウム、（ｂ）バリウムとカドミウムと酸化チタンとの化合物、（ｃ）カルシウムとビスマスとタンタルとの化合物のうちの何れかとすることができる。
【００９９】
この構成によれば、強誘電体材料の種類によって、温度センサの用途あるいは測定温度の範囲に適した種々の周波数対温度特性を容易に実現できる。
ここで、前記温度センサは、さらにメモリと通信手段とマイコンとを有し、前記マイコンは、通信手段を介して受信した温度情報をメモリに記録する構成としてもよい。
【０１００】
また、前記マイコンは前記温度情報を履歴として蓄積する構成としてよい。さらに、前記マイコンは、通信手段を介して受信したコマンドに従って、メモリに記録された温度情報を読み出して通信手段を介して送信する構成としてもよい。
【０１０１】
この構成によれば、温度センサ内のメモリに測定結果の温度や温度の履歴を記録するので、商品輸送や保管に際して温度管理を行うのに適している。
ここで、前記温度センサは、さらにメモリと通信手段とマイコンとを有し、前記メモリは、前記共振回路における共振周波数対温度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温度を特定する構成としてもよい。また、前記マイコンは、前記特定された温度をメモリに記録するようにしてもよい。また、前記マイコンは、前記共振周波数の特定および温度の特定を周期的に行い、特定された温度をメモリに履歴として記録するようにしてもよい。
【０１０２】
この構成によれば、外部の温度測定装置などから温度センサの共振周波数を検知する必要がなく、温度センサ自身が単体で温度測定することができる。また、外部からの操作を必要とすることなく、温度センサ自身が単体で温度を測定し、内部のメモリに履歴として保持することができる。
【０１０３】
また、本発明の温度測定装置は、温度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温度を特定する特定手段とを備える。
【０１０４】
この構成によれば、無線タグを温度センサとして温度を測定することができ、例えば、無線タグを用いた商品管理・物流管理、製造業の容器・パレット管理等を履歴として管理する場合において、温度をも管理対象とすることができるという効果がある。
【０１０５】
ここで、前記温度測定装置は、さらに前記無線タグが特定温度にあるときユーザ入力された当該特定温度の値に従って、前記テーブルを補正するようにしてもよい。
【０１０６】
この構成によれば、温度測定の精度を劣化させることなく、測定温度の信頼性を高めることができる。
ここで、前記温度測定装置は、さらに検知手段及び特定手段により周期的に温度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温度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。
【０１０７】
この構成によれば、温度測定装置内のメモリに温度履歴を記録するので、リアルタイムに温度履歴を管理・分析するのに適している。
また、前記温度測定装置は、さらに検知手段及び特定手段により周期的に温度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温度を無線タグに送信し、無線タグ内のメモリに温度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。
【０１０８】
この構成によれば、温度センサ自身の内部メモリに温度履歴を記録するので、事後的に温度履歴を管理・分析するのに適している。
また、本発明の温度測定装置は、温度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温度を判断する判別手段とを備える構成としてもよい。
【０１０９】
ここで、前記送信手段は、ユーザ入力された監視温度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温度にあると判断するようにしてよもよい。
【０１１０】
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、監視温度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、電波送信から温度判断までを高速化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１における温度測定システムを保冷箱に適用した場合の全体構成を示す図である。
【図２】温度センサの外観図である。
【図３】温度センサの分解斜視図である。
【図４】誘電体５５における比誘電率εrの温度特性の一例を示す図である。
【図５】コンデンサＣにおける容量の温度特性を示す図である。
【図６】共振回路の共振周波数の温度特性を示す図である。
【図７】温度測定装置の外観構成を示す図である。
【図８】温度センサ及び温度測定装置の電気的構成を示す図である。
【図９】温度テーブルの一例を示す図である。
【図１０】マイコン部の制御による温度測定装置における各種の動作を示すフローチャートである。
【図１１】現在温度Ｔｃの測定処理を示すフローチャートである。
【図１２】（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）現在温度と監視温度における周波数と受信レベルを示す図である。
【図１３】別の監視モード処理を示すフローチャートである。
【図１４】監視温度に対応する周波数と受信レベルを示す図である。
【図１５】下面にファスナーを上面に熱伝導性の高い材料でできた吸熱板を有する温度センサの外観図である。
【図１６】実施の形態２における温度センサの外観を示す図である。
【図１７】温度センサの機能的な構成を示すブロック図である。
【図１８】温度センサと温度測定装置とで送受信される各種信号波形を示す図である。
【図１９】温度測定装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【図２０】マイコン部の制御により、温度センサ内部に温度履歴を記録させる処理を示すシーケンス図である。
【図２１】マイコン部の制御により、温度センサ７０に記録された温度履歴を温度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２２】実施の形態３において温度測定テムを複数の保冷箱に適用した場合の全体構成を示す図である。
【図２３】複数の温度センサの受信レベルと共振周波数を示す図である。
【図２４】複数の温度センサの共振周波数対温度特性の一例を示す。
【図２５】（ａ）温度センサの機械的構成の斜視図を示す図である。
（ｂ）温度センサの電気的構成の回路図を示すである。
【符号の説明】
１０ 温度測定装置
１１ 止め具
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 コントロール部
３０ 約マイナス
３１ マイコン部
３２ Ｄ／Ａ変換部
３３ ＶＣＯ
３４ 復調部
３５ Ａ／Ｄ変換部
３６ 不揮発性メモリ
３６ａ 温度テーブル
３６ａ 場合温度テーブル
３６ｂ 履歴テーブル
４０ アンテナ部
４１ 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
４４ 増幅器
５０ 温度センサ
５１ 被覆部材
５１，５７ 被覆部材
５２ 電極
５２，５６ 電極
５３ アンテナコイル
５３ａ 一方端
５３ｂ 接続端子
５３ｂ，５６ｂ 両接続端子
５４ 基材
５４ａ 窓
５５ 誘電体
５６ 電極
５６ｂ 接続端子
５９ａ ループ材
５９ｂ フック材
６０ ＩＣチップ
６１ 立方体
６２ 球体
７０ 温度センサ
７０ａ〜７０ｃ 温度センサ
７１ 電力生成部
７２ クロック再生部
７３ 復調部
７４ 変調部
７５ マイコン部
７６ メモリ
８０ 温度測定装置
８１ コントロール部
８２ 変調部
８３ 復調部
【図２６】（ａ）３次元アンテナコイルの一例を示す図である。
（ｂ）３次元アンテナコイルの他の例を示す図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention applies a wireless tag. Warm It relates to a degree measuring device.
[0002]
[Prior art]
In recent years, wireless tags have attracted attention as a new technical field. As main introduction fields of wireless tags, a history management field, an ID management field, a theft prevention field, and the like are assumed. The history management field manages the history information of people and goods in a time series, and is expected to be applied to merchandise management / distribution management in the retail industry, container / pallet management in the manufacturing industry, and the like. ID management is expected to be applied to identification, tracking surveys, etc. for identification of air baggage, entry / exit management, etc., for identification of people / things based on ID information and location management. In the anti-theft field, application to automobile keys, products, museums, etc. is expected.
[0003]
Compared with a conventional barcode, the wireless tag has a multi-read function that can process a plurality of pieces of information at a time. Furthermore, since the data capacity is large, integrated management of products and incidental information is possible, and highly accurate product management can be realized. Based on these points, it is considered that the history management field and the ID management field will develop with high added value of the system.
There are the following documents regarding these conventional techniques.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 09-094248
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention is a new application of a wireless tag. Warm Degree measuring device and temperature measurement Method The purpose is to provide.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A temperature measurement device according to the present invention includes a wireless tag including a resonance circuit whose resonance frequency changes depending on temperature. And the wireless tag Detecting means for detecting a resonance frequency of the resonance circuit by transmitting / receiving radio waves to / from the memory, memory means for storing the resonance frequency vs. temperature characteristics in the resonance circuit as a table, and a temperature corresponding to the detected resonance frequency Reading means for reading out the table from the table, and correction means for correcting the table according to the value of the specific temperature input by the user when the wireless tag is at the specific temperature; The resonance circuit has two or more coils and a capacitor, and the winding surface of the two or more coils is three-dimensionally formed. The
[0007]
Here, the detection means determines the resonance frequency as the transmission means for transmitting radio waves while changing the frequency, the measurement means for measuring the level of the reflected wave from the wireless tag, and the frequency at which the measured level is minimized. With judgment means And three-dimensionally forming the winding surface of the two or more coils You may make it do.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration when the temperature measurement system 1 according to Embodiment 1 is applied to a cold box or a warm box.
As shown in the figure, the temperature measurement system 1 is composed of a temperature measurement device 10 and a temperature sensor 50. The temperature measurement system 1 includes a main body 5 and a lid 6, and the temperature on the back side of the lid 6 with respect to the cold box 4 having a cold insulation and thermal insulation action. The sensor 50 is affixed. In the cold box 4, for example, drinking water such as beer and juice, fresh foods to be kept cold such as vegetables, meat and fish, frozen foods, warm lunch boxes, hot noodles and freshly baked pizzas should be kept warm. Stores food and other items.
[0017]
The temperature sensor 50 is a wireless tag including a resonance circuit including an antenna coil L and a capacitor C connected in parallel to the antenna coil L, and has a configuration in which the resonance frequency changes depending on the temperature. .
[0018]
The temperature measuring device 10 emits a radio wave for measuring the temperature to the temperature sensor 50, resonates the resonance circuit of the temperature sensor 50 in a non-contact manner by electromagnetic induction by the radio wave, and the temperature sensor 50 according to the value of the resonance frequency. Measure the temperature.
[0019]
FIG. 2 is an external view of the temperature sensor 50 shown in FIG. As shown in the figure, the temperature sensor 50 includes a base material 54 on which the antenna coil L and the capacitor C are formed, and a pair of covering members 51 and 57 attached to the lower surface and the upper surface of the base material 54, respectively. Prepare. The base material 54 and the covering members 51 and 57 are thin sheet materials having electrical insulation, and are formed in a square of the same size. At least one of the covering members 51 and 57 is made of a material having good thermal conductivity, and it is desirable to increase the thermal conductivity from the outside with respect to the internal capacitor C.
[0020]
FIG. 3 is an exploded perspective view of the temperature sensor 50 shown in FIGS. 1 and 2.
As shown in FIG. 3, the temperature sensor 50 includes an antenna coil 53 (antenna coil L) attached to the lower surface of the base 54, a pair of electrodes, in addition to the base 54 and the covering members 51 and 57. 52 and 56, and a dielectric 55 interposed between the electrodes 52 and 56. Note that a square-shaped window 54 a is provided at substantially the center of the base material 54, and a notch 54 b is formed at one corner of the base material 54.
[0021]
The pair of electrodes 52 and 56 are formed to have substantially the same size as the window 54 a and are respectively disposed on the lower surface side and the upper surface side of the base material 54. The pair of electrodes 52 and 56 and the dielectric 55 constitute a capacitor C. Like the electrodes 52 and 56, the dielectric 55 is formed to have substantially the same size as the window 54a and a substantially constant thickness, and has a characteristic that the dielectric constant changes according to the temperature. As a material of the dielectric 55, a so-called perovskite type compound having a property of changing a dielectric constant depending on temperature is used. For example, barium titanate shown in (Chemical Formula 1), a compound of barium, cadmium and titanium oxide shown in (Chemical Formula 2), a compound of calcium, bismuth and tantalum shown in (Chemical Formula 3), titanium shown in (Chemical Formula 4) Ferroelectric materials (or ferroelectric ceramics) such as a compound of strontium acid and strontium niobate can be used. X in the chemical formula indicates a mixing ratio. Since the dielectric constant of the dielectric 55 changes depending on the temperature, the capacitance of the capacitor C also changes depending on the temperature.
[0022]
[Chemical 1]

[0023]
[Chemical 2]

[0024]
[Chemical 3]

[0025]
[Formula 4]

[0026]
The antenna coil 53 is formed by winding a single strip wire a plurality of times. One end 53 a of the antenna coil 53 is electrically connected to the electrode 52. The other end of the antenna coil 53 is electrically connected to a connection terminal 53b disposed at a position corresponding to the notch 54b. On the other hand, the electrode 56 is electrically connected to a connection terminal 56b disposed on a plate corresponding to the notch 54b. Both connection terminals 53b and 56b are electrically connected by caulking, pressure contact, or the like at the position of the notch 54b. As a result, the capacitor C is connected in parallel to the antenna coil 53, and a resonance circuit is formed by both of them. In this resonance circuit, since the capacitance of the capacitor C changes according to the temperature, the resonance frequency also changes according to the temperature. therefore. A radio wave is emitted from the temperature measuring device 10 to detect the resonance frequency of the temperature sensor 50, and the temperature corresponding to the resonance frequency is specified.
[0027]
FIG. 4 is a diagram showing the temperature characteristics of the dielectric constant εr for the dielectric 55 formed of the material shown in (Chemical Formula 2). In the figure, when the mixing ratio x = 0.025, the relative dielectric constant εr is, for example, about 9300 at 0 degrees, about 6000 at 30 degrees, about 1200 at 90 degrees, and about 900 at 120 degrees, depending on the temperature. Change.
[0028]
FIG. 5 is a diagram showing the temperature characteristics of the capacitance of the capacitor C having the temperature characteristics (mixing ratio x = 0.025) of FIG. However, the electrodes 52 and 56 of the capacitor C are 2 mm squares, and the distance between the electrodes is 0.5 mm. In the figure, the capacitance of the capacitor C is, for example, 659 pF at a temperature of 0 degrees, 602 pF at 30 degrees, 85 pF at 90 degrees, and 64 pF at 120 degrees, and it can be seen that it varies depending on the temperature.
[0029]
FIG. 6 is a diagram illustrating temperature characteristics of the resonance frequency of the resonance circuit including the antenna coil L and the capacitor C of the temperature sensor 50. However, the inductance of the antenna coil L is 0.04 μH. In the figure, for example, the resonance frequency is 31.6 MHz at a temperature of 0 °, 38.6 MHz at 30 °, 86.3 MHz at 90 °, and 99.7 MHz at 120 °.
[0030]
FIG. 7 is a diagram showing an external configuration of the temperature measuring device 10 shown in FIG.
On the surface of the body of the temperature measuring device 10, a stopper 11, an operation unit 21 composed of a plurality of buttons, an LCD unit 22 for displaying an operation menu, a measurement temperature, a warning, and the like, and a warning and the like are sounded. A speaker 23 for notifying, an antenna 25 for wirelessly transmitting / receiving data to / from a host (not shown), and the like are provided.
[0031]
Note that the operation unit 21 includes, for example, a measurement button 21a for instructing temperature measurement, a monitor button 21b for instructing that the temperature is monitored and a warning is given when the temperature reaches a specific temperature, and the temperature is periodically measured and recorded. A history button 21c for instructing recording, a correction button 21d for correcting the measured temperature, a set button 21e for setting a temperature such as a monitoring temperature and a correction temperature, a reset button 21f for resetting, etc. Is done.
[0032]
FIG. 8 is a diagram showing an electrical configuration of the temperature sensor 50 and the temperature measuring device 10. The temperature sensor 50 is a wireless tag having an LC resonance circuit including an antenna coil L and a capacitor C whose capacitance changes depending on the temperature, depending on the parts shown in FIG.
[0033]
The temperature measuring device 10 is roughly composed of an input / output unit 20, a control unit 30, and an antenna unit 40.
The input / output unit 20 includes an operation unit 21, an LCD unit 22, a speaker 23 for notifying the completion of measurement by sound, a vibrator motor 24 for notifying the completion of measurement by vibration, history information of measured temperature, and other data. And an antenna 25 for wirelessly transmitting / receiving commands to / from a host computer (not shown) and a level converter 26 for transmitting / receiving data to / from the host computer.
[0034]
The control unit 30 includes a ROM in which a program is stored in advance, a memory that temporarily stores data such as button types operated by the operation unit 21, a memory that provides a work area at the time of program execution, and clocks time. A microcomputer 31 composed of one chip by a timer, a CPU that executes a program, and the like, a D / A converter 32, and a VCO (Voltage-Controlled Oscillator) that is an oscillator that outputs a high-frequency signal having an oscillation frequency corresponding to an applied voltage ) 33, a demodulator 34 that demodulates the radio wave received by the antenna unit 40, an A / D converter 35, a temperature table 36 a showing the frequency-temperature characteristics of the temperature sensor 50, and a temperature history. And a non-volatile memory 36 for storing the history table 36b.
[0035]
The antenna unit 40 includes an amplifier 41 that amplifies the signal output from the VCO 33, a transmission antenna coil 42 that emits the signal amplified by the amplifier 41, a reception antenna coil 43 that receives radio waves from the temperature sensor 50, And an amplifier 44 that amplifies the electrical signal received by the receiving antenna coil 43.
[0036]
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the temperature table 36a. This figure is created based on the frequency vs. temperature characteristics shown in FIG. 6, stored at the time of factory shipment, etc., and appropriately corrected by the user. In the figure, for convenience, the temperature intervals are not uniform, but may be intervals of 1 degree or less. Instead of the temperature table 36a, a table indicating the correspondence between the digital value of the input voltage of the VCO 33 (that is, the input data of the D / A converter 32) and the temperature may be used.
[0037]
FIG. 10 is a flowchart showing various operations in the temperature measuring apparatus 10 that measures the temperature under the control of the microcomputer unit 31 shown in FIG. In FIG. 10, steps S102, S104, S109, and S114 are the same subroutine.
[0038]
First, the microcomputer unit 31 receives an operation for designating an operation mode from the user via the operation unit 21, and determines which operation mode it is (S101). The operation mode includes (A) a measurement mode for measuring the current temperature, (B) a history mode for periodically measuring the temperature and accumulating the measured temperature as a history, and (C) whether the specified temperature has been reached. There are a monitoring mode for monitoring (D) a correction mode for correcting an error in measured temperature, and the like.
[0039]
(A) When the operation for starting the measurement mode is performed, the microcomputer unit 31 measures the current temperature Tc of the temperature sensor 50 (S102), and displays the measured temperature Tc on the LCD unit 22 (S103).
[0040]
The measurement process of the current temperature Tc is performed according to a subroutine shown in FIG. In the figure, the microcomputer unit 31 sweeps the frequency of the detected radio wave emitted from the transmitting antenna coil 42 by gradually changing the voltage applied to the VCO 33 via the D / A conversion unit 32 (S120). The frequency at which the reception level of the radio wave received by the reception antenna coil 43 is the lowest is specified (S121, see FIG. 12A), and the temperature corresponding to the specified frequency is read from the temperature table 36a and the current level is read. Temperature Tc (S122). Here, the sweep of the transmission frequency is output from the VCO 33 by gradually increasing the voltage input to the VCO 33 by gradually increasing the digital value output from the microcomputer unit 31, for example, within the frequency range of the temperature table 36a. This is done by gradually increasing the frequency of the signal. When the frequency is swept in this way, the reception level of the radio wave received by the receiving antenna coil 43 rapidly decreases from a constant value slightly before the resonance frequency of the temperature sensor 50 (see FIG. 12A). It becomes minimum at the resonance frequency, and when it exceeds this frequency, it rapidly increases again and returns to a constant value. That is, a dip occurs. Therefore, the resonance frequency can be easily specified from the digital value output from the microcomputer unit 31 at the time of dip reception, and the current temperature Tc can be specified based on the temperature table 36a.
[0041]
Furthermore, the temperature measurement device 10 informs the user of the current temperature Tc in the measurement mode. Since the current temperature is measured in a non-contact manner, the current temperature inside the cold box 4 is not wasted without causing a temperature rise (or decrease) due to the user opening the lid 6 of the cold box 4 and mixing outside air. The temperature Tc can be known. For example, if the contents of the cold box 4 are beer, it is possible to know whether it is at a temperature for drinking deliciously, and if it is a pizza, it is possible to know whether it is at a suitable temperature for deliciously eating cheese.
[0042]
The measurement completion may be notified to the user by the speaker 23 and the vibrator motor 24 simultaneously with the display of the measured temperature on the LCD unit 22.
Further, when the temperature sensor 50 has the temperature characteristics shown in FIG. 6, in the range of about minus 30 degrees to about 33 degrees, two temperatures are specified for one resonance frequency with about 7 degrees as a boundary. Is done. In this case, the temperature measuring device 10 displays two temperatures. It is up to the user to decide which is correct. Alternatively, it is desirable to use the temperature sensor 50 and the temperature measuring device 10 having temperature characteristics corresponding to the temperature range to be measured.
[0043]
(B) When the operation for starting the history mode is performed, the microcomputer unit 31 measures the current temperature Tc of the temperature sensor 50 (S104), and records the measured temperature in the nonvolatile memory 36 together with accompanying data such as date and time. It is recorded (added) in the table 36b (S105), and it is further determined whether or not a certain time (3 minutes here) has passed (S106). If it is determined that the time has elapsed, the process returns to S104, and the measurement and the additional writing are performed in the same manner. As described above, in the history mode, the temperature information is recorded in the history table 36b as a history along with the attached information for the measurement at regular intervals.
[0044]
As an application example of the history mode, the temperature history can be used as a part of a transport record or storage record in the delivery of fresh food or frozen food.
Further, when used in combination with a general wireless tag in addition to the temperature sensor 50, temperature management based on temperature history can be performed in combination with merchandise management / distribution management, container / pallet management in the manufacturing industry, and the like.
[0045]
As another application example of the history mode, when the temperature sensor 50 is attached to an instrument such as a test tube for a chemical experiment, a temperature history is taken when performing an experiment of a chemical reaction accompanied by heat generation in the container. It is useful for calculating calorific value and reaction speed.
[0046]
(C) When the operation for starting the monitoring mode is performed, the microcomputer unit 31 first accepts an operation for setting an arbitrary temperature by the user, and internally holds the received temperature as the monitoring temperature Tt (S107) for a certain period of time. It is determined whether (1 minute here) has elapsed (S108). When one minute has elapsed, the microcomputer unit 31 measures the current temperature Tc (S109), calculates a difference ΔT between the measured temperature Tc and the monitoring temperature Tt held (S110), and calculates the difference ΔT. It is determined whether or not the absolute value is smaller than the threshold value T1 (S111). Here, the threshold value is a predetermined value, for example, 0.5 degrees.
[0047]
Furthermore, when the absolute value of the difference ΔT is smaller than the threshold value (S111: yes), the microcomputer unit 31 determines that the current temperature Tc has reached the monitoring temperature Tt, This is warned by vibration by the vibration motor 24, wireless communication from the antenna 25 to the host, or the like (S112). If the absolute value of the difference ΔT is not smaller than the threshold value (S111: no), the microcomputer unit 31 determines that the current temperature has not yet reached the monitored temperature (see FIG. 12B). Then, the process returns to step S108.
[0048]
As described above, in the monitoring mode, the temperature measuring device 10 warns when the temperature reaches the monitoring temperature arbitrarily set by the user.
As an application example of the monitoring mode, in the case where the cold box 4 contains beer, if a temperature deviating from an appropriate temperature that the user can drink deliciously is set as the monitoring temperature Tt, a cold insulating agent such as ice is given to the cold box 4 after the warning. It can be refilled and kept at the proper temperature again.
[0049]
As another application example of the monitoring mode, when the temperature sensor 50 is affixed to a sake sake sake bottle, the monitoring temperature is 30 to 35 ° C for Hinata and 35 to 40 ° C for human skin, If the user sets the temperature around 40-45 ° C, 45-50 ° C for the upper bowl, 50-55 ° C for the hot pot, and 55 ° C for the skipped bowl, when the sake reaches the monitoring temperature, You will be warned. Since the value of the monitoring temperature is arbitrary by the user, a wrinkle suitable for the user's preference can be attached.
[0050]
(D) When an operation for starting the correction mode is performed, the microcomputer unit 31 first receives an operation of inputting the actual temperature Ta of the temperature sensor 50 by the user, and holds the received temperature as a monitoring temperature Tt ( S113). For example, the user sets the temperature sensor 50 to a known temperature, and inputs the temperature as the actual temperature Ta. Here, as the known temperature, for example, if the temperature sensor 50 is immersed in ice water or placed on ice, the temperature can be corrected by 0 degrees, or if it is immersed in boiling water. , 100 degree correction is possible.
[0051]
Next, the microcomputer unit 31 measures the current temperature Tc (S114), calculates a difference ΔT between the measured temperature Tc and the actual temperature Ta (S115), and the difference ΔT is larger than the threshold value T2. Determine whether or not. Here, the threshold value T2 is a predetermined value that is acceptable as an error.
[0052]
When the difference ΔT is equal to or less than the threshold value T2, that is, when the measured temperature Tc is within the allowable range of error (S116: no), the microcomputer unit 31 ends the correction mode. In this case, the temperature table 36a does not need to be corrected.
[0053]
When the difference ΔT is larger than the threshold value T2, that is, when the error exceeds the allowable range (S117), the microcomputer unit 31 corrects the temperature table 36a (S118). The simplest method for correction here is to update the temperature value in each column of the temperature table 36a to a value obtained by subtracting ΔT.
[0054]
Thus, in the correction mode, the temperature table 36a is corrected to a more correct value even if the resonance frequency is deviated from the original due to repeated use of the temperature sensor 50, aging, etc., and the error ΔT becomes unacceptable. The current temperature can be measured without degrading accuracy.
[0055]
As described above, according to the temperature measurement system 1 in the first embodiment, the temperature of the measurement object to which the temperature sensor 50 is attached can be measured in a non-contact manner.
[0056]
The microcomputer unit 31 uses another monitoring mode shown in FIG. 13 as a process that can be monitored at a faster cycle instead of the monitoring mode process (S107 to 112) shown in FIG. You may make it perform the process of. In FIG. 13, after receiving the monitoring temperature Tt (S130), the microcomputer unit 31 determines a frequency corresponding to the monitoring temperature Tt with reference to the temperature table 36a (S131), and a certain time (here 1 minute) has elapsed. Each time, radio waves are transmitted at the corresponding frequency via the D / A conversion unit 32, the VCO 33, and the antenna unit 40 (S133), and the transmission is performed via the antenna unit 40, the demodulation unit 34, and the A / D conversion unit 35. The reception level is measured (S134), and if the reception level is equal to or lower than the threshold value V1 (S135: yes), a warning is issued (S136). This is because when the temperature of the temperature sensor 50 is different from the monitored temperature Tt, the reception level is relatively high (see the dashed line and the broken line in FIG. 14), and the temperature sensor 50 reaches the monitored temperature Tt. The fact that the reception level is minimized (see the solid line in FIG. 14) is used. The threshold value V1 may be a value somewhat larger than the minimum reception level in FIG.
[0057]
As described above, the monitoring mode process of FIG. 13 does not require the frequency sweep in FIG. 11 and transmits radio waves at one frequency corresponding to the monitoring temperature Tt. It can be greatly shortened. Therefore, the monitoring mode process of FIG. 13 is more suitable when the temperature change of the measurement target is fast.
[0058]
In the history mode, a start condition and an end condition for taking a history may be set. For example, the start condition or end condition may be the arrival of a time preset by the user, or a temperature or temperature range preset by the user.
[0059]
Furthermore, in S105 of FIG. 10, a condition for adding a history may be set. For example, it may be additionally recorded in the history only when the measured temperature Tc is within (or out of) the temperature range preset by the user.
[0060]
In the history mode, the monitor mode warning may also be performed (referred to as a combined mode). In that case, the steps S110 to S112 in FIG. 10 may be added immediately after S105.
[0061]
Further, as shown in FIG. 15, the temperature sensor 50 attaches one surface (for example, the loop material 59 a) of the fastener to the lower surface of the covering member 51, and attaches the other fastener (on the back side of the lid 6) For example, the hook material 59b) may be attached so that the temperature sensor 50 can be easily attached or detached.
Further, as shown in FIG. 15, a configuration including a heat absorbing plate made of a material having high thermal conductivity may be used to easily reflect the ambient temperature.
[0062]
(Embodiment 2)
Although the temperature sensor 50 of Embodiment 1 is a passive element, in this embodiment, a configuration in which the temperature sensor itself records a temperature history as a wireless tag will be described.
FIG. 16 is a diagram illustrating an appearance of the temperature sensor 70 according to the second embodiment. The temperature sensor 70 shown in the figure is a wireless tag to which an IC chip 60 is added as compared with the temperature sensor 50 shown in FIG.
[0063]
FIG. 17 is a block diagram showing a functional configuration of the temperature sensor 70. As shown in the figure, the temperature sensor 70 includes an antenna coil L, a capacitor C, and an IC chip 60. The antenna coil L and the capacitor C have the same configuration as that in FIG. The IC chip 60 includes a power generation unit 71, a clock recovery unit 72, a demodulation unit 73, a modulation unit 74, a microcomputer unit 75, and a memory 76, and is configured to receive and supply data from outside and transmit / receive data. Yes.
[0064]
The power generation unit 71 generates induced power by an electromagnetic induction method or an electromagnetic coupling method while receiving a power carrier wave from the external temperature measurement device 80 via the antenna unit (antenna coil L and capacitor C). Thus, DC power is supplied into the IC chip 60. Therefore, the power generation unit 71 includes a diode that rectifies the induced power inside, a capacitor that smoothes the voltage of the rectified induced power and stores DC power, a regulator that stabilizes the voltage to a constant value (Vcc), and the like. Prepare. Here, the power carrier radio wave is a high-frequency signal such as a power carrier wave A and an ASK modulated wave B shown in FIG.
[0065]
The clock recovery unit 72 recovers a clock signal from the received power carrier wave and supplies it to the microcomputer unit 75.
The demodulation unit 73 extracts data by demodulating the high-frequency signal received via the antenna unit. For example, the ASK modulated wave B as shown in FIG. 18 is demodulated, and the result is output as data C to the microcomputer unit 75.
[0066]
The modulation unit 74 modulates the high frequency signal based on the data input from the microcomputer unit 75. For example, the data D shown in FIG.
The microcomputer unit 75 interprets the data C demodulated by the demodulating unit 73, and executes a response or a process corresponding to the command as a result of the interpretation. The command includes a write command for instructing to write received data to the memory 76, a read command for instructing to read out data from the memory 76, and transmit the data through the modulation unit 74 and the antenna unit.
[0067]
The memory 76 is a non-volatile memory that does not disappear even if the power generation unit 71 does not supply power.
FIG. 19 is a block diagram showing a functional configuration of the temperature measuring device 80 in the present embodiment. The temperature measuring device 80 in the figure is different from the temperature measuring device 10 shown in FIG. 8 in that a control unit 81 is provided instead of the control unit 30, and commands and data are exchanged with the temperature sensor 70. Are configured to transmit and receive. Hereinafter, the description of the same components will be omitted, focusing on the different components.
[0068]
The control unit 81 is different from the control unit 30 in that a modulation unit 82 is newly added and that a demodulation unit 83 is provided instead of the demodulation unit 34. Further, the programs stored in the ROM in the microcomputer unit 31 are also different.
[0069]
The modulation unit 82 modulates the high frequency signal from the VCO 33 based on the data C from the microcomputer unit 31 and outputs the modulated signal to the antenna unit 40. Here, it is assumed that the modulation unit 82 performs the ASK modulation shown in FIG. Further, if the modulation unit 82 performs a non-modulation operation, the power carrier A shown in FIG. 18 is transmitted. The frequency sweep is similarly unmodulated.
[0070]
The demodulator 83 demodulates radio waves received from the temperature sensor 70 via the antenna unit 40. Here, BPSK demodulation is assumed.
In addition to the function of the first embodiment, the microcomputer unit 31 executes (1) a process of recording the measured temperature as history information in the temperature sensor 70 by executing a program stored in the ROM, and (2) a temperature. The temperature history recorded in the sensor 70 is read out.
(1) Processing for recording history information in the temperature sensor 70
FIG. 20 is a sequence diagram showing processing for recording a temperature history in the temperature sensor 70 under the control of the microcomputer unit 31.
[0071]
The process shown in FIG. 4 starts and ends according to a user operation. In response to the start operation, the microcomputer unit 31 in the temperature measuring device 80 first measures the current temperature Tc of the temperature sensor 70 (S190). In the measurement of the current temperature Tc, as in the process of FIG. 11 shown in the first embodiment, the microcomputer unit 31 performs a frequency sweep (S191) to obtain a frequency with the minimum reception level, and the temperature based on the frequency is measured. The current temperature is obtained from the table 36a.
[0072]
Next, the microcomputer unit 31 performs a process of transmitting the current temperature Tc measured to the temperature sensor 70 as temperature information (S192). Specifically, the microcomputer unit 31 starts transmission of a power carrier wave (S193), sets the power supply to the temperature sensor 70, and then transmits a write command via the modulation unit 82 and the antenna unit 40. (S194) Subsequently, temperature information (current temperature Tc, date and time) is transmitted (S195), and transmission of the electric power carrier is stopped after a predetermined time has elapsed (S196). Here, the predetermined time refers to a time sufficient for completing the memory writing operation in the temperature sensor 70. Further, the command and data (temperature information) are transmitted as ASK modulated serial data, and the ASK modulated wave at the time of transmission also functions as a power carrier wave, so that the temperature sensor 70 is in a state where power is supplied.
[0073]
Furthermore, the microcomputer unit 31 in the temperature measuring device 80 performs the above-described current temperature Tc measurement and temperature information transmission processing when a predetermined time (10 minutes in the figure) has elapsed (S200). As a result, temperature information at regular time intervals (10 minutes) is transmitted to the temperature sensor 70.
[0074]
On the other hand, in the temperature sensor 70, the microcomputer unit 75 receives a command after being supplied with power (S197), and since it is a write command as a result of interpretation, the microcomputer 75 continues to receive data (S198) and receives it. The temperature information is recorded (added) as a history in the memory 76 (S199). Since the additional writing to the memory 76 is repeated at the predetermined time interval, the temperature information is accumulated in the memory 76 as a history.
(2) Processing for reading the temperature history recorded in the temperature sensor 70
FIG. 21 is a sequence diagram illustrating a process of transmitting the temperature history recorded in the temperature sensor 70 to the temperature measuring device 80 under the control of the microcomputer unit 31.
[0075]
The processing in FIG. 9 also starts and ends according to user operations. In response to the start operation, the microcomputer unit 31 in the temperature measuring device 80 performs a temperature history reading process (S201). Specifically, the microcomputer unit 31 starts transmission of the power carrier signal A (see FIG. 18) (S202), sets the temperature sensor 70 to a state where power is supplied, and then sets the modulation unit 82 and the antenna unit 40. A read command is transmitted (S203), the temperature history transmitted from the temperature sensor 70 is received (S204), and the transmission of the power carrier signal is stopped after the reception is completed (S205). Thereby, the temperature history accumulated in the temperature sensor 70 is transferred to the temperature measuring device 80. The transferred temperature history is further wirelessly transmitted from the temperature measuring device 80 to an external host computer via the antenna 25, and is used for transportation management of an object for temperature measurement.
[0076]
As described above, according to the temperature measurement system 2 in the present embodiment, the temperature history can be recorded in the internal memory of the temperature sensor 70 itself, and the temperature history can be transferred to the temperature measurement device 80. .
[0077]
In addition to the temperature history, the memory 76 in the temperature sensor 70 may record the ID (product ID) of the temperature measurement object and the loading / unloading history (transportation history) as attached information.
[0078]
Further, the command from the temperature measuring device 80 to the temperature sensor 70 is not limited to the above write command and read command, and a reset command, a memory clear command, and the like may be provided.
[0079]
Furthermore, the authentication sequence may be performed in one direction or in both directions prior to the command or data transmission / reception between the temperature measuring device 80 and the temperature sensor 70 in FIGS.
[0080]
Moreover, it is good also as a structure which transmits / receives the encrypted data. By so doing, matters relating to trade secrets can be safely recorded when the temperature sensor 70 is used as a wireless tag.
[0081]
Furthermore, in the present embodiment, the temperature of the temperature sensor 70 is measured by the frequency sweep from the temperature measuring device 80, but the temperature sensor 70 itself may be configured to measure the temperature by the frequency sweep. As a configuration example in that case, in addition to the configuration of FIG. 7, a power source unit such as a button battery or a solar cell, a transmission antenna for transmitting a radio wave by sweeping the frequency after the modulation unit 74, and the above in the memory 76 The temperature table may be added to the microcomputer unit 75 to perform the temperature measurement process shown in FIG. At that time, the microcomputer unit 75 may specify the resonance frequency at the time when the induced current in the resonance circuit becomes maximum, instead of specifying the resonance frequency with the frequency having the minimum reception level. Alternatively, a control circuit may be provided that detects the resonance frequency of the resonance circuit when the induced current becomes maximum and specifies the temperature based on the detected resonance frequency.
[0082]
(Embodiment 3)
FIG. 22 is a diagram showing an overall configuration when the temperature measurement tem according to Embodiment 3 of the present invention is applied to a plurality of cold insulation boxes. The temperature measurement system shown in FIG. 1 includes temperature sensors 70a to 70c and a temperature measurement device 80, and the temperature sensors 70a to 70c are attached to the inside of the cold box.
[0083]
The temperature sensors 70a to 70c are the same as the temperature sensor 70 described in the second embodiment, respectively, but the temperature characteristics of the resonance frequency are different from each other. That is, the temperature sensors 70a to 70c are configured to have different resonance frequencies even at the same temperature. For example, as shown by the solid line in FIG. 23, when the temperatures are the same, the resonance frequencies of the temperature sensors 70a to 70c are f1, f2, and f3, respectively. Furthermore, the temperature sensors 70a to 70c have a temperature characteristic such that resonance frequency ranges in the temperature range do not overlap in the temperature range to be used. FIG. 24 shows an example of the resonance frequency versus temperature characteristics of the temperature sensors 70a to 70c. In the figure, the temperature sensors 70a to 70c have a resonance frequency range of about 35 to 48 MHz, about 49 to 63 MHz, and about 64 to 78 MHz in a temperature range of 0 to 30 degrees. This difference in temperature characteristics is caused by differences in the area of the capacitor C, the distance between the electrodes, the characteristics of the dielectric 55 (that is, the difference in capacitance), the number of turns and the diameter of the antenna coil L (that is, inductance) in the temperature sensors 70a to 70c. Can be easily realized. Due to the difference in temperature characteristics, it becomes possible to distinguish which of the temperature sensors 70a to 70c is resonating with one temperature measuring device 80.
[0084]
The temperature measuring device 80 is the same as that described in the second embodiment, but the temperature table 36a stores a temperature table representing the resonance frequency versus temperature characteristic as shown in FIG. 24, and the temperature corresponding to the resonance frequency. As well as temperature sensors.
[0085]
With such a configuration, the temperature measurement system according to the present embodiment performs the respective operations of the measurement mode, the history mode, the warning mode, the correction mode, and the composite mode for each of the temperature sensors 70a to 70c, as in the first embodiment. In addition, it supports multiple history mode and multiple warning mode. The temperature measuring device 80 takes a plurality of temperature histories at the same time in the multi-history mode, performs temperature monitoring at the same time in the multi-warning mode, and performs temperature monitoring while taking a plurality of temperature histories in the multi-complex mode.
[0086]
In the multiple history mode, it may be recorded in the non-volatile memory 36 in the temperature measuring device 80 or may be recorded in the memory 76 inside each temperature sensor.
In addition, it is desirable that an ID is assigned to each of the temperature sensors 70a to 70c, and the communication between the temperature measuring device 80 and each temperature sensor is distinguished by the ID.
[0087]
(Embodiment 4)
In the temperature sensor 50 according to the first embodiment, the antenna coil 53 is planarly formed on one surface. In such a configuration, the maximum communication distance can be obtained when the antenna surface of the temperature measuring device 10 and the tag surface formed by the antenna coil 53 are parallel to each other. In other words, under a certain distance, maximum electromagnetic induction occurs when the antenna surface and the tag surface are parallel, and the detection sensitivity is direction-dependent. For this reason, when the tag is inclined, electromagnetic induction is lowered, and it may be difficult to specify the resonance frequency when measuring the temperature.
[0088]
Therefore, the embodiment 4 In the temperature sensor in FIG. 1, the antenna coil is three-dimensionally formed to eliminate the above direction dependency.
FIG. 25 is a diagram showing the configuration of the temperature sensor 50A in the present embodiment. In particular, FIG. 25 (a) is a perspective view of the mechanical configuration of the temperature sensor 50A, and FIG. 25 (b) is an electrical diagram of the temperature sensor 50A. A circuit diagram of a typical configuration is shown respectively. Here, since the focus is on the description of the three-dimensional configuration of the antenna coil, the illustration of the electrodes 52 and 56, the dielectric 55, and the like constituting the capacitor is omitted in FIG.
[0089]
The temperature sensor 50A is configured by forming antenna coils Lx to Lz on three adjacent surfaces of a cube 61 formed as small as, for example, about a few millimeters, and connecting the antenna coils Lx to Lz in series. ing. The cube 61 is made of an insulating material.
[0090]
When the antenna surface of the temperature measuring device 10 is parallel to the surface formed by the antenna coil Lx, electromagnetic induction occurs most between the antenna coil Lx. When the antenna surface of the temperature measuring device 10 is parallel to the surface formed by the antenna coil Ly or the antenna coil Lz, electromagnetic induction occurs most between the antenna coil Ly or the antenna coil Lz. On the other hand, when the antenna surface of the temperature measuring device 10 is inclined from the surface formed by the antenna coils Lx to Lz, electromagnetic induction is generated by adding the parallel components of the antenna coils Lx to Lz with respect to the antenna surface. That is, under a certain distance, electromagnetic induction with the same value as that when the antenna surface of the temperature measuring device 10 is parallel to a certain antenna coil always occurs regardless of the angle between the antenna surface and the tag surface. For this reason, the decrease in electromagnetic induction and the direction dependency that occur in the case of Embodiment 1 are eliminated, and the resonance frequency can be detected reliably. Moreover, the antenna coil of the same figure can be similarly applied to the temperature sensor 70 in the second and third embodiments.
[0091]
In the above embodiment, the antenna coils Lx to Lz are formed only on the three surfaces of the cube, respectively, but the antenna coils may be formed on the remaining three surfaces.
In the third embodiment, the three-dimensional antenna coil is formed by combining the antenna coils Lx to Lz respectively formed on the plane. However, as shown in FIG. A three-dimensional antenna coil may be formed by forming two antenna coils L1. It goes without saying that a three-dimensional antenna coil may be formed by forming one antenna coil L1 on the convex surface. Even with such a simple antenna coil L1, substantially the same effect as the antenna coils Lx to Lz can be obtained.
[0092]
Further, as shown in FIG. 26B, antenna coils L2, L3, and L4 are formed on the surface of the sphere around the X, Y, and Z axes with the center of the sphere 62 as the origin of the three-dimensional orthogonal coordinates, and the antenna The coils L2 to L4 may be connected in series.
[0093]
Also in this case, similarly to the case of the antenna coils Lx to Lz, the decrease in electromagnetic induction that occurs in the first and second embodiments is eliminated, and the resonance frequency can be detected reliably.
[0094]
Further, in each of the above embodiments, an example has been described in which the resonance circuit whose resonance frequency changes depending on the temperature is realized by the capacitor C whose capacitance changes depending on the temperature. It is good also as a structure using the coil L from which an inductance changes depending on. In that case, a coil having different winding spacing or diameter at a specific temperature and those at other temperatures may be used by using a shape memory alloy as a material. Furthermore, a resonance circuit may be configured by combining this coil and a capacitor C whose capacitance changes depending on temperature. In this case, the change of the resonance frequency at a specific temperature can be made steep.
[0095]
In addition, it cannot be overemphasized that the flowchart or sequence diagram shown to FIG. 10, 11, 13, 20, 21 of each embodiment is implement | achieved as a program in the microcomputer in the temperature measurement apparatuses 10 and 80 or the temperature sensor 70. FIG. . This program can be distributed and distributed through a recording medium such as a CD or a telecommunication line.
[0096]
【The invention's effect】
The temperature sensor of the present invention is configured as a wireless tag having a resonance circuit whose resonance frequency changes depending on temperature.
According to this configuration, the temperature measurement device can wirelessly specify the resonance frequency of the resonance circuit, and can determine the temperature of the wireless tag based on the resonance frequency, thereby measuring the temperature. There exists an effect that it can be set as a temperature sensor.
[0097]
Here, the resonance circuit may include a coil and a capacitor, and a material having a dielectric constant that changes according to a temperature change may be provided between electrodes of the capacitor.
According to this configuration, since the resonance circuit is composed of a passive circuit of a coil and a capacitor, there is an effect that it can be made inexpensive and small.
[0098]
The material may be composed of a ferroelectric. The material may be any one of (a) barium titanate, (b) a compound of barium, cadmium, and titanium oxide, and (c) a compound of calcium, bismuth, and tantalum.
[0099]
According to this configuration, various frequency-temperature characteristics suitable for the application of the temperature sensor or the measurement temperature range can be easily realized depending on the type of the ferroelectric material.
Here, the temperature sensor may further include a memory, a communication unit, and a microcomputer, and the microcomputer may record temperature information received via the communication unit in the memory.
[0100]
The microcomputer may be configured to accumulate the temperature information as a history. Further, the microcomputer may be configured to read the temperature information recorded in the memory and transmit it via the communication means in accordance with a command received via the communication means.
[0101]
According to this configuration, the temperature of the measurement result and the history of the temperature are recorded in the memory in the temperature sensor, which is suitable for performing temperature management during product transportation and storage.
Here, the temperature sensor further includes a memory, a communication unit, and a microcomputer, and the memory stores a resonance frequency vs. temperature characteristic in the resonance circuit as a table, and the microcomputer transmits the frequency via the communication unit. A configuration may be adopted in which the resonance frequency of the resonance circuit is specified by transmitting and receiving radio waves while changing, and the temperature corresponding to the resonance frequency is specified by referring to a table. Further, the microcomputer may record the specified temperature in a memory. Further, the microcomputer may periodically specify the resonance frequency and the temperature, and record the specified temperature as a history in a memory.
[0102]
According to this configuration, it is not necessary to detect the resonance frequency of the temperature sensor from an external temperature measurement device or the like, and the temperature sensor itself can measure the temperature alone. Further, the temperature sensor itself can measure the temperature alone and can be stored as a history in the internal memory without requiring any external operation.
[0103]
In addition, the temperature measuring device of the present invention includes a detection unit that detects a resonance frequency of the resonance circuit by transmitting and receiving radio waves to and from a wireless tag including a resonance circuit whose resonance frequency changes depending on temperature. Specifying means for specifying the temperature of the wireless tag based on the detected resonance frequency.
[0104]
According to this configuration, the temperature can be measured using the wireless tag as a temperature sensor. For example, when managing product management / distribution management using a wireless tag, container / pallet management of the manufacturing industry, etc. as a history, Can be managed as well.
[0105]
Here, the temperature measuring device may further correct the table according to a value of the specific temperature input by the user when the wireless tag is at the specific temperature.
[0106]
According to this configuration, the reliability of the measurement temperature can be improved without degrading the accuracy of temperature measurement.
Here, the temperature measuring apparatus further includes a control unit that controls the detection unit and the specifying unit to periodically specify the temperature, and a recording unit that records the periodically specified temperature in the memory as a history. It is good.
[0107]
According to this configuration, the temperature history is recorded in the memory in the temperature measuring device, which is suitable for managing and analyzing the temperature history in real time.
Further, the temperature measuring device further transmits a temperature that is periodically specified by the detecting means and the specifying means so as to specify the temperature periodically, and the periodically specified temperature to the wireless tag, and the temperature is stored in the memory in the wireless tag. It is good also as a structure provided with the transmission means to record this as a log | history.
[0108]
According to this configuration, the temperature history is recorded in the internal memory of the temperature sensor itself, which is suitable for managing and analyzing the temperature history later.
In addition, the temperature measuring device of the present invention includes a transmission unit that transmits / receives a radio wave of a specific frequency to / from a wireless tag including a resonance circuit whose resonance frequency changes depending on temperature, and a reception level of a reflected wave of the transmission radio wave It is good also as a structure provided with the discrimination | determination means which judges the temperature of the said radio | wireless tag according to.
[0109]
Here, the transmission unit sets the resonance frequency corresponding to the monitoring temperature input by the user as the specific frequency, and the determination unit determines that the wireless tag is substantially at the monitoring temperature when the reception level is lower than a threshold value. You may decide that there is.
[0110]
According to this configuration, radio waves are not transmitted while changing the frequency, but radio waves having a specific frequency corresponding to the monitored temperature are transmitted to determine the reception level of the reflected waves. The speed can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration when a temperature measurement system in Embodiment 1 is applied to a cold box.
FIG. 2 is an external view of a temperature sensor.
FIG. 3 is an exploded perspective view of a temperature sensor.
4 is a diagram illustrating an example of a temperature characteristic of a relative dielectric constant εr in a dielectric 55. FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a temperature characteristic of capacitance in a capacitor C;
FIG. 6 is a diagram illustrating a temperature characteristic of a resonance frequency of a resonance circuit.
FIG. 7 is a diagram showing an external configuration of a temperature measuring device.
FIG. 8 is a diagram showing an electrical configuration of a temperature sensor and a temperature measuring device.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a temperature table.
FIG. 10 is a flowchart showing various operations in the temperature measuring device controlled by the microcomputer unit.
FIG. 11 is a flowchart showing a process for measuring a current temperature Tc.
FIG. 12A is a diagram showing a frequency to be swept and a reception level. (B) It is a figure which shows the frequency and reception level in present temperature and monitoring temperature.
FIG. 13 is a flowchart showing another monitoring mode process;
FIG. 14 is a diagram illustrating a frequency and a reception level corresponding to a monitoring temperature.
FIG. 15 is an external view of a temperature sensor having a heat-absorbing plate made of a material having high thermal conductivity on the upper surface and a fastener on the lower surface.
FIG. 16 is a diagram illustrating an appearance of a temperature sensor according to the second embodiment.
FIG. 17 is a block diagram showing a functional configuration of a temperature sensor.
FIG. 18 is a diagram illustrating various signal waveforms transmitted and received between a temperature sensor and a temperature measurement device.
FIG. 19 is a block diagram showing a functional configuration of a temperature measuring device.
FIG. 20 is a sequence diagram showing a process of recording a temperature history in the temperature sensor under the control of the microcomputer unit.
FIG. 21 is a sequence diagram showing processing for transmitting a temperature history recorded in a temperature sensor to a temperature measurement device under the control of a microcomputer unit;
FIG. 22 is a diagram showing an overall configuration when a temperature measurement tem is applied to a plurality of cold boxes in the third embodiment.
FIG. 23 is a diagram illustrating reception levels and resonance frequencies of a plurality of temperature sensors.
FIG. 24 shows an example of resonance frequency versus temperature characteristics of a plurality of temperature sensors.
FIG. 25A is a perspective view of a mechanical configuration of a temperature sensor.
(B) It is a circuit diagram of the electrical configuration of the temperature sensor.
[Explanation of symbols]
10 Temperature measuring device
11 Stopper
20 I / O section
21 Operation unit
21a Measurement button
21b Monitor button
21c History button
21d Correction button
21e Set button
21f Reset button
22 LCD section
23 Speaker
24 vibrator motor
25 Antenna
26 level converter
30 Control section
30 minus
31 Microcomputer part
32 D / A converter
33 VCO
34 Demodulator
35 A / D converter
36 Nonvolatile memory
36a Temperature table
36a case temperature table
36b History table
40 Antenna section
41 Amplifier
42 Antenna coil for transmission
43 Antenna coil for reception
44 Amplifier
50 Temperature sensor
51 Coating member
51,57 Covering member
52 electrodes
52,56 electrodes
53 Antenna coil
53a One end
53b Connection terminal
53b, 56b both connection terminals
54 Base material
54a window
55 Dielectric
56 electrodes
56b connection terminal
59a Loop material
59b Hook material
60 IC chip
61 cube
62 Sphere
70 Temperature sensor
70a-70c temperature sensor
71 Power generation unit
72 Clock recovery unit
73 Demodulator
74 Modulator
75 Microcomputer part
76 memory
80 Temperature measuring device
81 Control section
82 Modulator
83 Demodulator
FIG. 26A is a diagram showing an example of a three-dimensional antenna coil.
(B) It is a figure which shows the other example of a three-dimensional antenna coil.

Claims (2)

A wireless tag having a resonance circuit whose resonance frequency changes depending on temperature ;
Detecting means for detecting a resonance frequency of the resonance circuit by transmitting and receiving radio waves to and from the wireless tag ;
Memory means for storing the resonance frequency vs. temperature characteristics in the resonance circuit as a table;
Reading means for reading out the temperature corresponding to the detected resonance frequency from the table;
Correction means for correcting the table according to the value of the specific temperature input by the user when the wireless tag is at the specific temperature ;
The resonant circuit has two or more coils and a capacitor,
A temperature measuring device, wherein the winding surfaces of the two or more coils are three-dimensionally formed . The detection means includes
A transmission means for transmitting radio waves while changing the frequency;
Measuring means for measuring the level of the reflected wave from the wireless tag;
The frequency measured level is minimized to have a determining means and the resonant frequency,
The temperature measuring device according to claim 1, wherein winding surfaces of the two or more coils are three-dimensionally formed .

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