JP4144298B2 - Ｐｈｓ検針端末装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばＰＨＳなどの無線を利用した通信により電気、ガス、水道等の使用量の自動検針を行う無線検針端末装置に関し、特に電源となる電池の消耗を抑制して電池を長寿命化できる装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は、例えば、特開２００１−１３４８８１号公報に示された従来の無線検針装置のブロック図、図１２は、従来の無線検針端末装置における電源回路のブロック図である。図１１において、１は無線検針端末装置、２はアンテナ、３は無線送受信部、４はメモリ、５は図示しない計量器の計量のセンサ、６はセンサ５からの計量信号をパルスに変換するバッファ、７はＣＰＵ、８はクロック、１０は無線検針端末装置１の作動電力を供給する電源回路である。
【０００３】
図１２において、１１は小電流を連続取り出しする待機用の第１の電池であり、電池の放電電圧は３．６Ｖである。１２は間欠的に大電流を取り出せる作動用の第２の電池であり、電池の放電電圧は３．０Ｖである。１３、１４はＣＰＵ７にてオン・オフ制御され電源供給元を切り換えるスイッチ、１５は第２の電池１２の出力をＣＰＵ７および無線送受信部３が十分に作動できる電圧（３．６Ｖ）に昇圧する昇圧レギュレータ、１６、１７は電流の逆流防止用のダイオードである。１８は降圧レギュレータでありＣＰＵ７、メモリ４等の作動に最低必要なレベルの電圧に降圧して、電池の消耗を抑制する。
【０００４】
図１３は、従来の無線検針端末装置の検針時における無線シーケンスと消費電流の関係を示す図であり、（ａ）は送信モードＣで電池切り換えをする場合を示す図、（ｂ）はキャリア検出帯で電池切り換えをする場合を示す図であり、図１３中、Ａはスリープモード、Ｂは待機モード、Ｃは送信モードを示す。
スリープモードＡは、外部からの信号を受信するため作動間隔毎（例えば８０秒毎）に短時間（例えば１５ｍ秒）電圧が昇圧されるキャリア検出帯と、消費電流の低減のためＣＰＵ７およびメモリ４等の能動的作動を止めて最低の動作機能のみを維持するスリープ帯とから構成される。キャリア検出帯はスリープ帯より消費電流を多く要する（例えばキャリア検出帯は３０ｍＡに対しスリープ帯は１０μＡを要する）が、キャリア検出帯の時間幅を短くして、全体での消費電力を抑制している。
【０００５】
次に動作について説明する。
スリープモードＡおよび待機モードＢにおいては、第１の電池１１からＣＰＵ７、メモリ４、無線送受信部３等へ作動電力供給するようにスイッチ１３をオンにして、昇圧レギュレータ１５とスイッチ１４をオフにしている。このとき、外部から自己宛の通信電文が確認されると、待機モードＢとなる。待機モードＢでは通信電文の指令に従い、検針データ電文を編成して、送信モードＣ（例えば５００ｍＡを要する）へ移り、検針データ電文を図示していない検針中継装置へ送信する。
送信モードＣにおいては、第２の電池１２からＣＰＵ７、メモリ４、無線送受信部３等へ作動電力供給するようにスイッチ１３をオフにして、昇圧レギュレータ１５とスイッチ１４をオンにしている。
【０００６】
以上のように、待機モードＢから送信モードＣへ移行する場合、スイッチ１４をオフからオンすることにより、動作モードに応じ即ち要求される電流に応じて電池を切り換えることにより電池の寿命を長くできる。
なお、上述した特開２００１−１３４８８１号公報には、スリープモードＡから待機モードＢに移る際に、第1の電池１１から第２の電池１２に切り換える例も開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の無線検針装置は第１の電池１１と第２の電池１２を切り換えることにより、電池の寿命を長くできる。
ところで、昇圧レギュレータ１５の入力側および出力側には、図１２に示すように、昇圧レギュレータ１５から発生するスイッチングノイズによりＣＰＵ７、無線送信部３等を誤動作させないように大容量コンデンサ１５Ａ、１５Ｂを設けることが一般的である。
この場合、スイッチ１４をオンした際に瞬間的に2Ａ程度の突入電流（図１３（ａ）、（ｂ）参照）が大容量コンデンサ１５Ａ、１５Ｂに流れることになり、電池の寿命を短くしていた。この突入電流は、スリープモードＡ、待機モードＢおよび送信モードＣに要する電流よりも大きく、突入電流が発生する頻度が高いほど影響が大きくなる。
【０００８】
特に、スリープモードＡにおいて、要求される電流が微小なスリープ帯から要求される電流が中程度のキャリア検出帯に移行する際に、電池を切り換えることことによって、消費電力を低減させることも考えられる。しかしながら、この場合には、従来の電池切り換えタイミング、即ち待機モードBから送信モードCでの切り換えの場合（図１２（ａ）の突入電流を参照）またはスリープモードＡから待機モードＢでの切り換えの場合に比較し、切り換え頻度が格段に多くなり（図１２（ｂ）の突入電流を参照）、突入電流による電力消費の影響が無視できなくなる。
【０００９】
例えば、検針中央装置からＰＨＳ公衆網を経由し、中継用ＰＨＳ検針端末装置からＰＨＳトランシーバを利用してＰＨＳ検針端末装置と通信を行うような他の従来のシステムにおいては、次のように突入電流による電源消費はあまり考慮されていなかった。
待機モードＢから送信モードＣに移る際に電池を切り換える場合、ＰＨＳ検針端末装置は、中継用ＰＨＳ検針端末装置とＰＨＳ検針端末装置間のＰＨＳトランシーバ通信機能による通信の作動時間間隔（例えば８０秒）は比較的長く、送信モードＣによる電源消費に比較し、その発生頻度が低いことから突入電流による電源消費の影響は小さく考慮されていなかった。
また、ＰＨＳ公衆網と接続するために作動時間の間隔が１．２秒と短く、通信回数も多い中継用ＰＨＳ検針端末装置は、ＡＣ電源による電源駆動を行っており、突入電流他による電源消費はほとんど考慮していなかった。
【００１０】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、レギュレータのスイッチングノイズを防止するコンデンサへの突入電流を低減させ、電池寿命を長くするＰＨＳ検針端末装置を提供することを目的とする。また、電池寿命を長くすることにより、中継用のＰＨＳ検針端末装置も電池による電源駆動とできるＰＨＳ検針端末装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るＰＨＳ検針端末装置は、所定の間隔でキャリアを検出するキャリア検出帯およびこのキャリア検出帯よりも消費電力が小さいスリープ帯からなるスリープモードと、上記スリープモードより消費電力が大きく、キャリアを検出したとき自己宛の通信であるかを検出する待機モードと、上記キャリア検出帯および上記待機モードよりも消費電力が大きく、自己宛の通信であるとき送信する送信モードとを具備し検針値を電文として通信するＰＨＳ検針端末装置において、上記スリープ帯にあるスリープモードのとき駆動用として使用される第１の電池と、この第１の電池より放電電圧が低く上記キャリア検出帯にあるスリープモードと上記待機モードと上記送信モードのとき駆動用として使用される第２の電池と、上記第２の電池の電圧を昇圧する昇圧レギュレータと、上記第１の昇圧レギュレータのスイッチングノイズを低減するコンデンサとを備え、上記第２の電池を使用していないとき上記第１の電池から上記コンデンサに電圧を供給し、上記第２の電池を使用しているとき上記第１の電池から上記コンデンサに電圧を供給しないようにしたものである。
【００１２】
また、上記昇圧レギュレータは、上記キャリア検出帯にあるスリープモード及び上記待機モードのとき使用される昇圧レギュレータＡと、上記送信モードのとき使用される昇圧レギュレータＢとから構成されるものである。
【００１３】
また、上記第１の電池の放電電圧を検出する電圧検出回路を設け、上記電圧検出回路の検出電圧が第１の所定値以内のときは上記第１の電池から上記コンデンサに直接電圧を供給し、上記電圧検出回路の検出電圧が上記第１の所定値を超えたときは上記第１の電池の電圧を降圧して上記コンデンサに供給するように構成したものである。
また、上記電圧検出回路の検出電圧が上記第１の所定値より小さい第２の所定値未満のときは、上記第１の電池の電圧を昇圧して上記コンデンサに電圧を供給するとともに、駆動用として使用するように構成したものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るＰＨＳ検針端末装置の電源回路図、図２は図1のＰＨＳ検針端末装置の電圧制御についてのフローチャートである。図３は図1の電源回路の電圧と動作モードの関係を示すタイムチャートである。ＰＨＳ検針端末装置の全体ブロック構成は上述の図１１と同様であるのでその説明を省略する。
【００１５】
図１において、７、１１〜１７は上記従来装置の説明と同様でありその説明を省略する。２８はＰＨＳ検針端末装置の電源回路、２２、２３および２４は電流の逆流防止用のダイオードである。ダイオード２２、２３は、微小電流（例えば数μＡ）で順方向電圧が小さなものが望ましく、ドロップ電圧０．１Vのものを用いる。ダイオード２４は、大電流（例えば数百ｍＡ）で順方向電圧が小さなものが望ましく、ドロップ電圧０．２Ｖのものを用いる。１９はスイッチＢである。２０は降圧待機用レギュレータであり、昇圧レギュレータ１５の待機中の出力保持電圧Ｖ２を２．７Ｖにするため、昇圧レギュレータ１５の内部ダイオード０．６Ｖを考慮し、出力電圧を３．４Ｖとする。この降圧レギュレータ２０は降圧のための制御電力が小さなものが望ましく、出力固定型の正電圧ボルテージレギュレータＩＣを用いる。２１はスイッチＣであり、降圧レギュレータ２０を介さないで第１の電池１１の放電電圧を昇圧レギュレータ１５の保持電圧として加える。２５、２６はコンデンサであり、昇圧レギュレータ１５のスイッチングノイズを除去するためのものである。
【００１６】
２７は第１の電池１１の放電電圧をＣＰＵ７で計測できるようディジタル変換するＡ／Ｄ変換器、３０はスイッチＴ、２９はＣＰＵ７に制御されるタイマーであり、スイッチＴにより、Ａ／Ｄ変換器２７の作動電源を制御する。ＣＰＵ７、Ａ／Ｄ変換器２７、タイマー２９、スイッチＴにより、第1の電池１１の電圧を検出する電圧検出回路を形成する。
説明上の都合上、スイッチ１３をスイッチＡ、スイッチ１４をスイッチＤ、スイッチ１９をスイッチＢ、スイッチ２１をスイッチＣ、スイッチ３０をスイッチＴとも称す。
スイッチＡ、スイッチＢ、スイッチＣ、スイッチＤおよびスイッチＴは、開閉動作による電力消費を少なくするためＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）のスイッチング素子により形成されたスイッチを用い、ＣＰＵ７によりオン・オフ制御される。
【００１７】
次に動作を説明する。
（１）スリープモードＡにおいて、作動時間１．２秒毎（ＰＨＳ公衆回線のキャリア検出タイミング毎）にスリープ帯からキャリア検出帯の直前即ち作動時間になると（ステップ２０１）、スイッチＤをオンし、スイッチＢおよびスイッチＣのうちオンされていたスイッチをオフした後、昇圧レギュレータ１５の動作を開始させる（ステップ２０２）。このとき、スイッチＢとスイッチＣのいずれが直前までオンされていたかを記憶しておく。第２の電池１２の放電電圧をスイッチＤ、ダイオード２４を介して、昇圧レギュレータ１５により出力電圧Ｖ２を３．６Ｖまで昇圧する（図３参照）。
その後、スイッチＡをオフし、第１の電池１１から電力供給を停止する（ステップ２０３）。この後、キャリア検出帯となり（ステップ２０４）、キャリア検出を行う（ステップ２０５）。
【００１８】
（２）キャリアが検出された場合、待機モードＢに移行する（ステップ２０６）。そして、自己宛のアドレスであれば（ステップ２０７）、送信モードＣへ移行し、図示しない検針中央装置または他のＰＨＳ検針端末装置へ検針電文データを送信する（ステップ２０８）。
（３）第１の電池１１の放電電圧Eは時間とともに減少する。実施の形態１ではタイマー２９により２４時間に１回（所定のタイミングであればよい）、放電電圧Eを計測する（ステップ２０９、２１０、２１１、２１２）。即ち、前回、ステップ２１２により放電電圧Eを計測してから、ステップ２０５においてキャリアが検出されない時間が２４時間経過しているか判断する（ステップ２０９）。２４時間経過していれば、スイッチＴをオンし（ステップ２１０）、Ａ／Ｄ変換器２７の動作を開始する（ステップ２１１）。第1の電池１１の放電電圧Eを計測し（ステップ２１２）、その後スイッチＴをオフする（ステップ２１３）。放電電圧Ｅを所定の電圧３．４Ｖと比較する（ステップ２１４）。放電電圧Ｅが所定の電圧３．４Ｖより大きければスイッチＢの経路をセットする（ステップ２１５）。他方、放電電圧が３．４Ｖ以下であればスイッチＣ２１の経路をセットする（ステップ２１６）。
【００１９】
（４）ステップ２０９において、前回、放電電圧を計測してから２４時間経過していなければ、ならびに、ステップ２１５またはステップ２１６によるスイッチＢまたはスイッチＣの経路をセット後、スイッチＢの経路であるべきか否かを判別する（ステップ２１７）。
ステップ２０２の直前にスイッチＢとスイッチＣのいずれがオンされていたかを記憶していた情報、またはステップ２１５〜２１６においてセットされた経路に基づき、スイッチＢまたはスイッチＣのいずれかをオンする。（ステップ２１８、２１９）。
【００２０】
（５）スイッチＡをオンし（ステップ２２０）、昇圧レギュレータ１５の動作を停止し（ステップ２２１）、その後、スイッチＤ１４をオフする（ステップ２２２）。この動作により、第１の電池１１からＣＰＵ７等へ電力が供給され、キャリア検出帯からスリープ帯へ移行する（ステップ２２３）。
このとき、昇圧レギュレータ１５における入力電圧Ｖ１は２．９Ｖ〜３．３Ｖ、出力電圧Ｖ２は２．３Ｖ〜２．７Ｖの範囲の電圧を保持された状態となる。
【００２１】
以上のように、スリープ帯において、昇圧レギュレータ１５の入力電圧Ｖ１を上記範囲２．９Ｖ〜３．３Ｖに保持することにより、スリープ帯からキャリア検出帯へ移行する際の突入電流を従来の約８３％低減でき、電池を長寿命化できる。なお、スリープ帯では例えば１０μＡを要しており、昇圧レギュレータ１５とコンデンサ２５およびコンデンサ２６において数μＡの漏れ電流が流れるが、この漏れ電流は、例えばコンデンサ１５Ａ、１５Ｂの容量をそれぞれ３０μＦ程度とする従来の構成により定期的（例えば１．２秒ごと）に発生する突入電流（例えば２Ａが０．１ｍ秒間継続するパルス状の電流）に基づく単位時間あたりの消費電流（例えば２（Ａ）×０．１（ｍ秒）／１．２（秒）＝０．１７（ｍＡ））に比べ十分小さく無視できる。
【００２２】
ここで、コンデンサ２５、２６への突入電流の流入量Ｑは、静電容量Ｃと第２の電池１２の投入前後の電圧差を乗じて求めることができる。なお、単純化のためコンデンサ２５、２６の静電容量Ｃは等しいものとし、スリープ帯の昇圧レギュレータＶ１の入力電圧Ｖ１が３．１Ｖ、出力電圧Ｖ２が２．５Ｖとして説明する。
従来の場合には、コンデンサ２５の流入量Ｑ２５（従来）＝（３．０−０）＊Ｃ＝３Ｃ、コンデンサ２６の流入量Ｑ２６（従来）＝（３．６−０）＊Ｃ＝３．６Ｃとなり、合計Ｑ（従来）＝Ｑ２５（従来）＋Ｑ２６（従来）＝６．６Ｃとなる。
他方、実施の形態１の場合には、Ｖ１＝３．１＞３．０であるのでコンデンサ２５の流入量Ｑ２５（実施の形態１）＝０、コンデンサ２５の流入量Ｑ２６（実施の形態１）＝（３．６−２．５）＊Ｃ＝１．１Ｃとなり、合計Ｑ（実施の形態１）＝Ｑ２５（実施の形態１）＋Ｑ２６（実施の形態１）＝１．１Ｃとなる。
したがって、合計Ｑ（実施の形態１）／合計Ｑ（従来）＝１．１Ｃ／６．６Ｃ＝０．１６７となり、実施の形態１は従来に比較し約８３％の突入電流を低減できる。
【００２３】
別の観点から検討すると、例えば、コンデンサ１５Ａ、１５Ｂの容量をそれぞれ３０μＦ程度とする従来の構成において、１．２秒ごとに第１の電池１１と第２の電池１２の切り換えにおいて、約０．１ｍ秒間２Ａの電流が１．２秒間隔（平均すれば即ち単位時間あたり０．１７ｍＡ）で流れることとなる。長時間連続稼動例えば１０年（８７６００時間）するＰＨＳ検針端末装置の場合、従来の構成では約１５０００ｍＡｈ（０．１７（ｍＡ）＊８７６００（時間））が突入電流により消費されることとなる。
他方、実施の形態１の場合には、突入電流を８３％低減できることから、第１の電池１１と第２の電池１２の切り換えにおいて、約０．１ｍ秒間０．３４Ａの電流が１．２秒間隔（平均すると即ち単位時間あたり０．０２８ｍＡ）で流れることとなり、１０年連続稼動する場合、約２５００ｍＡｈ（０．０２８（ｍＡ）＊８７６００（時間））を突入電流により消費することとなる。
したがって、従来に比較し、電池容量が約１２５００ｍＡｈ低減できることとなり、電池１本あたり２２００ｍＡｈの寿命とすると電池６本分を低減することができる。実施の形態１のＰＨＳ検針端末装置の場合、第１の電池１１を２本、第２の電池１２を６本搭載するものであり、従来の構成を採用する場合に比較し、電池を約半数にすることができる。
【００２４】
また、スリープ帯において、昇圧レギュレータ１５の出力電圧Ｖ２を２．３Ｖ〜２．７Ｖと第1の電池１１からダイオード１６を介して出力される電圧３．０Ｖ以上よりも小さくしたので、ダイオード１７を介してＣＰＵ７等へ電流が流れることはなく、電池の消耗を抑制できる。
また、第１の電池１１の放電電圧Ｅが所定の電圧３．４Vより大きい場合、降圧レギュレータ２０で電圧降下させ、他方、第１の電池の放電電圧が３．４V以下に低下した場合は、ダイオード２３を介して直接、電圧を供給するようにスイッチＢ、Ｃを切り換えるので、待機用降圧レギュレータ２０による消費ロスを小さくすることができ、かつコンデンサ２５、２６の保持電圧が低くなりすぎないので、全体として電流消費を抑制して電池を長寿命化できる。
【００２５】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２に係るＰＨＳ検針端末装置の電源回路図、図５、図６は図４のＰＨＳ検針端末装置の電圧制御についてのフローチャートである。図７は図４のＰＨＳ検針端末装置の電源回路の電圧と動作モードの関係を示すタイムチャートである。ＰＨＳ検針端末装置全体のブロック構成は、上述した図１１と同様であるのでその説明を省略する。
【００２６】
図４において、７、１１〜１４、１６、１７、１９〜３０は上記実施の形態１の説明と同様であるのでその説明を省略する。１５−２は、昇圧レギュレータＡであり、キャリア検出帯および待機モードＢのとき、第２の電池１２の放電電圧を３．６Ｖに昇圧させ、ＣＰＵ７、無線送受信部３等へ電力を供給する。昇圧レギュレータＡには、キャリア検出帯および待機モードＢに要求される中電流（３０ｍＡ程度）でスイッチング効率が最大となるものを使用する。
３１はスイッチＥ、３３、３４は電流の逆流防止用のダイオード、３２は昇圧レギュレータＢであり、送信モードＣのとき、第２の電池１２の放電電圧を３．６Ｖに昇圧させ、ＣＰＵ７、無線送受信部３等へ電力を供給する。昇圧レギュレータＢには、送信モードＣに要求される大電流（５００ｍＡ程度）でスイッチング効率が最大となるものを使用する。
４０、４１はコンデンサであり、昇圧レギュレータＢのスイッチングノイズを除去するためのものである。
【００２７】
３５はスイッチＦ、３８、３９は電流の逆流防止用のダイオードであり、上記ダイオード２２および２３と同様に順方向のドロップ電圧０．１Vのものを用いる。ダイオード３３は、上記ダイオード２４と同様であり、順方向のドロップ電圧０．２Ｖのものを用いる。３６は降圧レギュレータＢであり、上記降圧レギュレータ２０と同様に昇圧レギュレータＢの待機中の出力保持電圧Ｖ４を２．７Ｖにするため、昇圧レギュレータＢの内部ダイオード０．６Ｖを考慮し、出力電圧を３．４Ｖとする。３７はスイッチGであり、降圧レギュレータＢを介さないで第１の電池１１の放電電圧を昇圧レギュレータＢの保持電圧として加える。スイッチＥ、スイッチＦおよびスイッチＧは、上記スイッチＢ、スイッチＣおよびスイッチＤと同様にＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）を用い、ＣＰＵ７によりオン・オフ制御される。
【００２８】
次に、動作を説明する。
図５、図６におけるステップ２０１〜２２３は上記実施の形態１と同様であるのでその説明を省略する。
（１）ステップ２１４（図６）において第１の電池１１の放電電圧Ｅを計測し、その検出電圧が３．４Vを超えていれば、スイッチＦの経路をセットする（ステップ３０１）。他方、検出電圧が３．４V以下であれば、スイッチＧの経路をセットする（ステップ３０２）。
【００２９】
（２）ステップ２０７（図５）において自己宛のアドレスを受信した場合、スイッチＥをオンし、スイッチＦおよびスイッチＧのうちオンとなっていたスイッチをオフし、昇圧レギュレータＢの動作を開始し、第２の電池１２の放電電圧を昇圧し、出力電圧Ｖ４を３．６Ｖにする（ステップ３０３）。
ステップ２１５〜２１６においてセットされたスイッチＢあるいはスイッチＣのどちらの経路であるかを判別し（ステップ３０４）、スイッチＢの経路であればスイッチＢをオン（ステップ３０５）、スイッチＣの経路であればスイッチＣをオンし（ステップ３０６）、昇圧レギュレータＡの動作を停止させる（ステップ３０７）。
【００３０】
ついで、スイッチＤをオフする（ステップ３０８）ことで、第２の電池１２の放電電圧が昇圧レギュレータＢからＣＰＵ７等へ電力供給され、送信モードＣへ移行する（ステップ２０９）。このとき、昇圧レギュレータＡは第１の電池１１から降圧レギュレータＡまたはスイッチＣを介して出力電圧Ｖ２が上記実施の形態１と同様に保持された状態となる。
【００３１】
（３）ステップ２０８の送信モードＣが終了すると、ステップ３０１〜３０２でセットされた経路を判別し（ステップ３０９）、スイッチＦの経路にセットされていればスイッチＦをオンし（ステップ３１０）、スイッチＧの経路にセットされていればスイッチＧをオンにする（ステップ３１１）。
ついで、スイッチＡをオンし（ステップ３１２）、昇圧レギュレータＢの動作を停止させ（ステップ３１３）、スイッチＥをオフすると（ステップ３１４）、第１の電池１１からＣＰＵ７等へ電力が供給され、スリープ帯へ移行する。このとき、昇圧レギュレータＢは、第１の電池１１から降圧レギュレータＢまたはスイッチＧを介して出力電圧Ｖ４が上記実施の形態１と同様に保持された状態となる。
【００３２】
以上のように、要求される電流の異なるスリープ帯、キャリア検出帯および待機モードＢ、ならびに送信モードＣに応じて、特に実施の形態１に比較し、キャリア検出帯および待機モードＢ、ならびに送信モードＣにおける電力の供給経路を電力消費が小さくなるように、昇圧レギュレータＡ、Ｂを切り換えるので、電池の消費電力をさらに低減させることができる。
【００３３】
実施の形態３．
図８は、この発明の実施の形態３に係るＰＨＳ検針端末装置の電源回路図、図９は図８のＰＨＳ検針端末装置の電圧制御についてのフローチャートである。ＰＨＳ検針端末装置全体のブロック構成は、上述の図１１と同様であるのでその説明を省略する。
【００３４】
図８において、７、１１〜１７、１９〜３０は上記実施の形態１の説明と同様であるのでその説明を省略する。４３は昇圧レギュレータＣであり、第１の電池１１の放電電圧を３．６Ｖに昇圧させる。４５、４７は電流の逆流防止用のダイオード、４２はスイッチＨ、４４はスイッチＩ、４６はスイッチＪであり、ＣＰＵ７によりオン・オフ制御される。
【００３５】
次に、動作を説明する。
ステップ２０１〜２１８は上述の実施の形態１と同様であるのでその説明を省略する。
（１）ステップ４０１において、第１の電池１１の放電電圧Ｅが３Ｖ以上であれば、スイッチＣの経路をセットし（ステップ２１６）、他方、放電電圧Ｅが３Ｖ未満であれば、スイッチＨをオンし、昇圧レギュレータＣの動作を開始する（ステップ４０２）。その後、スイッチＡをオフし（ステップ４０３）、スイッチＨの経路をセットする（ステップ４０４）。
【００３６】
（２）ステップ２１７においてスイッチＢの経路であるかを判別した結果、スイッチＢの経路でなければ、さらにスイッチＨの経路であるかを判別する（ステップ４０５）。
スイッチＨの経路がセットされていればスイッチJおよびスイッチＩをオンする（ステップ４０６、４０７）。第１の電池１１の放電電圧を昇圧レギュレータＣを介してＣＰＵ７等への電力供給すると同時に、降圧レギュレータＣから降圧し、昇圧レギュレータＡへ電圧を供給する。
【００３７】
他方、スイッチＨの経路にセットされていなければ、スイッチＣおよびスイッチＡをオンする（ステップ２１９、２２０）。その後、昇圧レギュレータＡの動作を停止し（ステップ２２１）、スイッチＤをオフし（ステップ２２２）、スリープ帯へ移行する（ステップ２２３）。
【００３８】
以上のように、第１の電池１１が３Ｖ未満になったとしても第１の電池１１の保有エネルギーが枯渇した状態ではないので、昇圧レギュレータＣにて３．６Ｖに昇圧して残存エネルギーをスリープ帯におけるＣＰＵ７等の電力供給および昇圧レギュレータＡの保持電圧として使用する。放電電圧Ｅが３Ｖ未満においては昇圧レギュレータＣ４３の電圧上昇のため第１の電池１１の放電は急速に進むが、上述の実施の形態１の場合に比べ、第１の電池１１の残存エネルギーを利用するため電池寿命期間を延長することができる。
【００３９】
実施の形態４．
図１０は、この発明の実施の形態４に係るＰＨＳ検針端末装置の計量を示す説明図であり、（ａ）は入力パルス、（ｂ）は計量パルス検出回路の動作を示す図である。図１０において、ｔ１は計量パルスの発生間隔を示し、その最短期間をｔ１ｍｉｎ（例えば５００ｍＳ）、ｔ２は計量パルス１つのパルス幅であり（例えば８０ｍｓ）である。実施の形態４では、計量器から送られた計量パルスの検出において、電池の消耗が少ない方式について説明する。
【００４０】
計量パルス検出回路が入力パルスの立ち上がりを検出すると、ＣＰＵ７は計量パルス検出回路の動作を停止させる。その後、ＣＰＵ７は、計量パルス発生の最短期間ｔ１ｍｉｎ後に計量パルス検出回路を動作させる。なお、計量パルス検出回路のパルス検出タイミング（検出クロック）は、パルス幅ｔ２よりも小さいものとする。以上のようにして、計量パルス検出に係る電池の消費が少なくなる。
【００４１】
【発明の効果】
この発明に係るＰＨＳ検針端末装置は、所定の間隔でキャリアを検出するキャリア検出帯およびこのキャリア検出帯よりも消費電力が小さいスリープ帯からなるスリープモードと、上記スリープモードより消費電力が大きく、キャリアを検出したとき自己宛の通信であるかを検出する待機モードと、上記キャリア検出帯および上記待機モードよりも消費電力が大きく、自己宛の通信であるとき送信する送信モードとを具備し検針値を電文として通信するＰＨＳ検針端末装置において、上記スリープ帯にあるスリープモードのとき駆動用として使用される第１の電池と、この第１の電池より放電電圧が低く上記キャリア検出帯にあるスリープモードと上記待機モードと上記送信モードのとき駆動用として使用される第２の電池と、上記第２の電池の電圧を昇圧する昇圧レギュレータと、上記昇圧レギュレータのスイッチングノイズを低減するコンデンサとを備え、上記第２の電池を使用していないとき上記第１の電池から上記コンデンサに電圧を供給し、上記第２の電池を使用しているとき上記第１の電池から上記コンデンサに電圧を供給しないようにしたので、上記コンデンサへの突入電流が低減し、電池寿命を長くできる。
【００４３】
また、上記昇圧レギュレータは、上記キャリア検出帯にあるスリープモード及び上記待機モードのとき使用される昇圧レギュレータＡと、上記送信モードのとき使用される昇圧レギュレータＢとから構成されるもので、さらに電池寿命を長くできる。
【００４４】
また、上記第１の電池の放電電圧を検出する電圧検出回路を設け、上記電圧検出回路の検出電圧が第１の所定値以内のときは上記第１の電池から上記コンデンサに直接電圧を供給し、上記電圧検出回路の検出電圧が上記第１の所定値を超えたときは上記第１の電池の電圧を降圧して上記コンデンサに供給するように構成したので、さらに電池寿命を長くできる。
【００４５】
また、上記電圧検出回路の検出電圧が上記第１の所定値より小さい第２の所定値未満のときは、上記第１の電池の電圧を昇圧して上記コンデンサに電圧を供給するとともに、駆動用として使用するように構成したので、さらに電池寿命を長くできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係るＰＨＳ検針端末装置の電源回路図である。
【図２】 図１のＰＨＳ検針端末装置における電圧制御のフローチャートである。
【図３】 図１のＰＨＳ検針端末装置における電源回路の電圧と動作モードの関係を示すタイムチャートある。
【図４】 この発明の実施の形態２に係るＰＨＳ検針端末装置の電源回路図である。
【図５】 図４のＰＨＳ検針端末装置における電圧制御フローチャートである。
【図６】 図４のＰＨＳ検針端末装置における電圧制御フローチャートである。
【図７】 図４のＰＨＳ検針端末装置における電源回路の電圧と動作モードの関係を示すタイムチャートある。
【図８】 この発明の実施の形態３に係るＰＨＳ検針端末装置の電源回路図である。
【図９】 図８のＰＨＳ検針端末装置における電圧制御フローチャートである。
【図１０】 この発明の実施の形態４に係るＰＨＳ検針端末装置の計量を示す説明図である。
【図１１】 従来の無線検針装置のブロック図である。
【図１２】 従来の無線検針装置の電源装置のブロック図である。
【図１３】 従来の無線検針装置の動作モードと消費電流の関係を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１ 無線検針端末装置（ＰＨＳ検針端末装置）、 ３ 無線送受信部、 ４ メモリ、 ７ ＣＰＵ、 １１ 第１の電池、 １２ 第２の電池、 １３ スイッチＡ、 １４ スイッチＤ、 １５、 昇圧レギュレータ、 １５−２ 昇圧レギュレータＡ、 １６、１７ ダイオード、 １９ スイッチＢ、 ２０ 待機用降圧レギュレータ（待機用降圧レギュレータＡ）、 ２１ スイッチＣ、 ２２、２３、２４ ダイオード、 ２５、２６ コンデンサ、 ２７ Ａ／Ｄ変換器、 ２８ 電源回路、 ２９タイマー、 ３０ スイッチＴ、 ３１ スイッチＥ、 ３２ 昇圧レギュレータＢ、 ３３、３４、３８、３９ ダイオード、 ３６ 待機用降圧レギュレータＢ、 ３７ スイッチＧ、 ４０、４１ コンデンサ、 ４２スイッチＨ、 ４３ 昇圧レギュレータＣ、 ４４ スイッチＩ、 ４５ ダイオード、 ４６ スイッチＪ、 ４７ ダイオード、 ４８ 待機用降圧レギュレータＣ
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばＰＨＳなどの無線を利用した通信により電気、ガス、水道等の使用量の自動検針を行う無線検針端末装置に関し、特に電源となる電池の消耗を抑制して電池を長寿命化できる装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は、例えば、特開２００１−１３４８８１号公報に示された従来の無線検針装置のブロック図、図１２は、従来の無線検針端末装置における電源回路のブロック図である。図１１において、１は無線検針端末装置、２はアンテナ、３は無線送受信部、４はメモリ、５は図示しない計量器の計量のセンサ、６はセンサ５からの計量信号をパルスに変換するバッファ、７はＣＰＵ、８はクロック、１０は無線検針端末装置１の作動電力を供給する電源回路である。
【０００３】
図１２において、１１は小電流を連続取り出しする待機用の第１の電池であり、電池の放電電圧は３．６Ｖである。１２は間欠的に大電流を取り出せる作動用の第２の電池であり、電池の放電電圧は３．０Ｖである。１３、１４はＣＰＵ７にてオン・オフ制御され電源供給元を切り換えるスイッチ、１５は第２の電池１２の出力をＣＰＵ７および無線送受信部３が十分に作動できる電圧（３．６Ｖ）に昇圧する昇圧レギュレータ、１６、１７は電流の逆流防止用のダイオードである。１８は降圧レギュレータでありＣＰＵ７、メモリ４等の作動に最低必要なレベルの電圧に降圧して、電池の消耗を抑制する。
【０００４】
図１３は、従来の無線検針端末装置の検針時における無線シーケンスと消費電流の関係を示す図であり、（ａ）は送信モードＣで電池切り換えをする場合を示す図、（ｂ）はキャリア検出帯で電池切り換えをする場合を示す図であり、図１３中、Ａはスリープモード、Ｂは待機モード、Ｃは送信モードを示す。
スリープモードＡは、外部からの信号を受信するため作動間隔毎（例えば８０秒毎）に短時間（例えば１５ｍ秒）電圧が昇圧されるキャリア検出帯と、消費電流の低減のためＣＰＵ７およびメモリ４等の能動的作動を止めて最低の動作機能のみを維持するスリープ帯とから構成される。キャリア検出帯はスリープ帯より消費電流を多く要する（例えばキャリア検出帯は３０ｍＡに対しスリープ帯は１０μＡを要する）が、キャリア検出帯の時間幅を短くして、全体での消費電力を抑制している。
【０００５】
次に動作について説明する。
スリープモードＡおよび待機モードＢにおいては、第１の電池１１からＣＰＵ７、メモリ４、無線送受信部３等へ作動電力供給するようにスイッチ１３をオンにして、昇圧レギュレータ１５とスイッチ１４をオフにしている。このとき、外部から自己宛の通信電文が確認されると、待機モードＢとなる。待機モードＢでは通信電文の指令に従い、検針データ電文を編成して、送信モードＣ（例えば５００ｍＡを要する）へ移り、検針データ電文を図示していない検針中継装置へ送信する。
送信モードＣにおいては、第２の電池１２からＣＰＵ７、メモリ４、無線送受信部３等へ作動電力供給するようにスイッチ１３をオフにして、昇圧レギュレータ１５とスイッチ１４をオンにしている。
【０００６】
以上のように、待機モードＢから送信モードＣへ移行する場合、スイッチ１４をオフからオンすることにより、動作モードに応じ即ち要求される電流に応じて電池を切り換えることにより電池の寿命を長くできる。
なお、上述した特開２００１−１３４８８１号公報には、スリープモードＡから待機モードＢに移る際に、第1の電池１１から第２の電池１２に切り換える例も開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の無線検針装置は第１の電池１１と第２の電池１２を切り換えることにより、電池の寿命を長くできる。
ところで、昇圧レギュレータ１５の入力側および出力側には、図１２に示すように、昇圧レギュレータ１５から発生するスイッチングノイズによりＣＰＵ７、無線送信部３等を誤動作させないように大容量コンデンサ１５Ａ、１５Ｂを設けることが一般的である。
この場合、スイッチ１４をオンした際に瞬間的に2Ａ程度の突入電流（図１３（ａ）、（ｂ）参照）が大容量コンデンサ１５Ａ、１５Ｂに流れることになり、電池の寿命を短くしていた。この突入電流は、スリープモードＡ、待機モードＢおよび送信モードＣに要する電流よりも大きく、突入電流が発生する頻度が高いほど影響が大きくなる。
【０００８】
特に、スリープモードＡにおいて、要求される電流が微小なスリープ帯から要求される電流が中程度のキャリア検出帯に移行する際に、電池を切り換えることことによって、消費電力を低減させることも考えられる。しかしながら、この場合には、従来の電池切り換えタイミング、即ち待機モードBから送信モードCでの切り換えの場合（図１２（ａ）の突入電流を参照）またはスリープモードＡから待機モードＢでの切り換えの場合に比較し、切り換え頻度が格段に多くなり（図１２（ｂ）の突入電流を参照）、突入電流による電力消費の影響が無視できなくなる。
【０００９】
例えば、検針中央装置からＰＨＳ公衆網を経由し、中継用ＰＨＳ検針端末装置からＰＨＳトランシーバを利用してＰＨＳ検針端末装置と通信を行うような他の従来のシステムにおいては、次のように突入電流による電源消費はあまり考慮されていなかった。
待機モードＢから送信モードＣに移る際に電池を切り換える場合、ＰＨＳ検針端末装置は、中継用ＰＨＳ検針端末装置とＰＨＳ検針端末装置間のＰＨＳトランシーバ通信機能による通信の作動時間間隔（例えば８０秒）は比較的長く、送信モードＣによる電源消費に比較し、その発生頻度が低いことから突入電流による電源消費の影響は小さく考慮されていなかった。
また、ＰＨＳ公衆網と接続するために作動時間の間隔が１．２秒と短く、通信回数も多い中継用ＰＨＳ検針端末装置は、ＡＣ電源による電源駆動を行っており、突入電流他による電源消費はほとんど考慮していなかった。
【００１０】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、レギュレータのスイッチングノイズを防止するコンデンサへの突入電流を低減させ、電池寿命を長くするＰＨＳ検針端末装置を提供することを目的とする。また、電池寿命を長くすることにより、中継用のＰＨＳ検針端末装置も電池による電源駆動とできるＰＨＳ検針端末装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るＰＨＳ検針端末装置は、所定の間隔でキャリアを検出するキャリア検出帯およびこのキャリア検出帯よりも消費電力が小さいスリープ帯からなるスリープモードと、上記スリープモードより消費電力が大きく、キャリアを検出したとき自己宛の通信であるかを検出する待機モードと、上記キャリア検出帯および上記待機モードよりも消費電力が大きく、自己宛の通信であるとき送信する送信モードとを具備し検針値を電文として通信するＰＨＳ検針端末装置において、上記スリープ帯にあるスリープモードのとき駆動用として使用される第１の電池と、この第１の電池より放電電圧が低く上記キャリア検出帯にあるスリープモードと上記待機モードと上記送信モードのとき駆動用として使用される第２の電池と、上記第２の電池の電圧を昇圧する昇圧レギュレータと、上記第１の昇圧レギュレータのスイッチングノイズを低減するコンデンサとを備え、上記第２の電池を使用していないとき上記第１の電池から上記コンデンサに電圧を供給し、上記第２の電池を使用しているとき上記第１の電池から上記コンデンサに電圧を供給しないようにしたものである。
【００１２】
また、上記昇圧レギュレータは、上記キャリア検出帯にあるスリープモード及び上記待機モードのとき使用される昇圧レギュレータＡと、上記送信モードのとき使用される昇圧レギュレータＢとから構成されるものである。
【００１３】
また、上記第１の電池の放電電圧を検出する電圧検出回路を設け、上記電圧検出回路の検出電圧が第１の所定値以内のときは上記第１の電池から上記コンデンサに直接電圧を供給し、上記電圧検出回路の検出電圧が上記第１の所定値を超えたときは上記第１の電池の電圧を降圧して上記コンデンサに供給するように構成したものである。
また、上記電圧検出回路の検出電圧が上記第１の所定値より小さい第２の所定値未満のときは、上記第１の電池の電圧を昇圧して上記コンデンサに電圧を供給するとともに、駆動用として使用するように構成したものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るＰＨＳ検針端末装置の電源回路図、図２は図1のＰＨＳ検針端末装置の電圧制御についてのフローチャートである。図３は図1の電源回路の電圧と動作モードの関係を示すタイムチャートである。ＰＨＳ検針端末装置の全体ブロック構成は上述の図１１と同様であるのでその説明を省略する。
【００１５】
図１において、７、１１〜１７は上記従来装置の説明と同様でありその説明を省略する。２８はＰＨＳ検針端末装置の電源回路、２２、２３および２４は電流の逆流防止用のダイオードである。ダイオード２２、２３は、微小電流（例えば数μＡ）で順方向電圧が小さなものが望ましく、ドロップ電圧０．１Vのものを用いる。ダイオード２４は、大電流（例えば数百ｍＡ）で順方向電圧が小さなものが望ましく、ドロップ電圧０．２Ｖのものを用いる。１９はスイッチＢである。２０は降圧待機用レギュレータであり、昇圧レギュレータ１５の待機中の出力保持電圧Ｖ２を２．７Ｖにするため、昇圧レギュレータ１５の内部ダイオード０．６Ｖを考慮し、出力電圧を３．４Ｖとする。この降圧レギュレータ２０は降圧のための制御電力が小さなものが望ましく、出力固定型の正電圧ボルテージレギュレータＩＣを用いる。２１はスイッチＣであり、降圧レギュレータ２０を介さないで第１の電池１１の放電電圧を昇圧レギュレータ１５の保持電圧として加える。２５、２６はコンデンサであり、昇圧レギュレータ１５のスイッチングノイズを除去するためのものである。
【００１６】
２７は第１の電池１１の放電電圧をＣＰＵ７で計測できるようディジタル変換するＡ／Ｄ変換器、３０はスイッチＴ、２９はＣＰＵ７に制御されるタイマーであり、スイッチＴにより、Ａ／Ｄ変換器２７の作動電源を制御する。ＣＰＵ７、Ａ／Ｄ変換器２７、タイマー２９、スイッチＴにより、第1の電池１１の電圧を検出する電圧検出回路を形成する。
説明上の都合上、スイッチ１３をスイッチＡ、スイッチ１４をスイッチＤ、スイッチ１９をスイッチＢ、スイッチ２１をスイッチＣ、スイッチ３０をスイッチＴとも称す。
スイッチＡ、スイッチＢ、スイッチＣ、スイッチＤおよびスイッチＴは、開閉動作による電力消費を少なくするためＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）のスイッチング素子により形成されたスイッチを用い、ＣＰＵ７によりオン・オフ制御される。
【００１７】
次に動作を説明する。
（１）スリープモードＡにおいて、作動時間１．２秒毎（ＰＨＳ公衆回線のキャリア検出タイミング毎）にスリープ帯からキャリア検出帯の直前即ち作動時間になると（ステップ２０１）、スイッチＤをオンし、スイッチＢおよびスイッチＣのうちオンされていたスイッチをオフした後、昇圧レギュレータ１５の動作を開始させる（ステップ２０２）。このとき、スイッチＢとスイッチＣのいずれが直前までオンされていたかを記憶しておく。第２の電池１２の放電電圧をスイッチＤ、ダイオード２４を介して、昇圧レギュレータ１５により出力電圧Ｖ２を３．６Ｖまで昇圧する（図３参照）。
その後、スイッチＡをオフし、第１の電池１１から電力供給を停止する（ステップ２０３）。この後、キャリア検出帯となり（ステップ２０４）、キャリア検出を行う（ステップ２０５）。
【００１８】
（２）キャリアが検出された場合、待機モードＢに移行する（ステップ２０６）。そして、自己宛のアドレスであれば（ステップ２０７）、送信モードＣへ移行し、図示しない検針中央装置または他のＰＨＳ検針端末装置へ検針電文データを送信する（ステップ２０８）。
（３）第１の電池１１の放電電圧Eは時間とともに減少する。実施の形態１ではタイマー２９により２４時間に１回（所定のタイミングであればよい）、放電電圧Eを計測する（ステップ２０９、２１０、２１１、２１２）。即ち、前回、ステップ２１２により放電電圧Eを計測してから、ステップ２０５においてキャリアが検出されない時間が２４時間経過しているか判断する（ステップ２０９）。２４時間経過していれば、スイッチＴをオンし（ステップ２１０）、Ａ／Ｄ変換器２７の動作を開始する（ステップ２１１）。第1の電池１１の放電電圧Eを計測し（ステップ２１２）、その後スイッチＴをオフする（ステップ２１３）。放電電圧Ｅを所定の電圧３．４Ｖと比較する（ステップ２１４）。放電電圧Ｅが所定の電圧３．４Ｖより大きければスイッチＢの経路をセットする（ステップ２１５）。他方、放電電圧が３．４Ｖ以下であればスイッチＣ２１の経路をセットする（ステップ２１６）。
【００１９】
（４）ステップ２０９において、前回、放電電圧を計測してから２４時間経過していなければ、ならびに、ステップ２１５またはステップ２１６によるスイッチＢまたはスイッチＣの経路をセット後、スイッチＢの経路であるべきか否かを判別する（ステップ２１７）。
ステップ２０２の直前にスイッチＢとスイッチＣのいずれがオンされていたかを記憶していた情報、またはステップ２１５〜２１６においてセットされた経路に基づき、スイッチＢまたはスイッチＣのいずれかをオンする。（ステップ２１８、２１９）。
【００２０】
（５）スイッチＡをオンし（ステップ２２０）、昇圧レギュレータ１５の動作を停止し（ステップ２２１）、その後、スイッチＤ１４をオフする（ステップ２２２）。この動作により、第１の電池１１からＣＰＵ７等へ電力が供給され、キャリア検出帯からスリープ帯へ移行する（ステップ２２３）。
このとき、昇圧レギュレータ１５における入力電圧Ｖ１は２．９Ｖ〜３．３Ｖ、出力電圧Ｖ２は２．３Ｖ〜２．７Ｖの範囲の電圧を保持された状態となる。
【００２１】
以上のように、スリープ帯において、昇圧レギュレータ１５の入力電圧Ｖ１を上記範囲２．９Ｖ〜３．３Ｖに保持することにより、スリープ帯からキャリア検出帯へ移行する際の突入電流を従来の約８３％低減でき、電池を長寿命化できる。なお、スリープ帯では例えば１０μＡを要しており、昇圧レギュレータ１５とコンデンサ２５およびコンデンサ２６において数μＡの漏れ電流が流れるが、この漏れ電流は、例えばコンデンサ１５Ａ、１５Ｂの容量をそれぞれ３０μＦ程度とする従来の構成により定期的（例えば１．２秒ごと）に発生する突入電流（例えば２Ａが０．１ｍ秒間継続するパルス状の電流）に基づく単位時間あたりの消費電流（例えば２（Ａ）×０．１（ｍ秒）／１．２（秒）＝０．１７（ｍＡ））に比べ十分小さく無視できる。
【００２２】
ここで、コンデンサ２５、２６への突入電流の流入量Ｑは、静電容量Ｃと第２の電池１２の投入前後の電圧差を乗じて求めることができる。なお、単純化のためコンデンサ２５、２６の静電容量Ｃは等しいものとし、スリープ帯の昇圧レギュレータＶ１の入力電圧Ｖ１が３．１Ｖ、出力電圧Ｖ２が２．５Ｖとして説明する。
従来の場合には、コンデンサ２５の流入量Ｑ２５（従来）＝（３．０−０）＊Ｃ＝３Ｃ、コンデンサ２６の流入量Ｑ２６（従来）＝（３．６−０）＊Ｃ＝３．６Ｃとなり、合計Ｑ（従来）＝Ｑ２５（従来）＋Ｑ２６（従来）＝６．６Ｃとなる。
他方、実施の形態１の場合には、Ｖ１＝３．１＞３．０であるのでコンデンサ２５の流入量Ｑ２５（実施の形態１）＝０、コンデンサ２５の流入量Ｑ２６（実施の形態１）＝（３．６−２．５）＊Ｃ＝１．１Ｃとなり、合計Ｑ（実施の形態１）＝Ｑ２５（実施の形態１）＋Ｑ２６（実施の形態１）＝１．１Ｃとなる。
したがって、合計Ｑ（実施の形態１）／合計Ｑ（従来）＝１．１Ｃ／６．６Ｃ＝０．１６７となり、実施の形態１は従来に比較し約８３％の突入電流を低減できる。
【００２３】
別の観点から検討すると、例えば、コンデンサ１５Ａ、１５Ｂの容量をそれぞれ３０μＦ程度とする従来の構成において、１．２秒ごとに第１の電池１１と第２の電池１２の切り換えにおいて、約０．１ｍ秒間２Ａの電流が１．２秒間隔（平均すれば即ち単位時間あたり０．１７ｍＡ）で流れることとなる。長時間連続稼動例えば１０年（８７６００時間）するＰＨＳ検針端末装置の場合、従来の構成では約１５０００ｍＡｈ（０．１７（ｍＡ）＊８７６００（時間））が突入電流により消費されることとなる。
他方、実施の形態１の場合には、突入電流を８３％低減できることから、第１の電池１１と第２の電池１２の切り換えにおいて、約０．１ｍ秒間０．３４Ａの電流が１．２秒間隔（平均すると即ち単位時間あたり０．０２８ｍＡ）で流れることとなり、１０年連続稼動する場合、約２５００ｍＡｈ（０．０２８（ｍＡ）＊８７６００（時間））を突入電流により消費することとなる。
したがって、従来に比較し、電池容量が約１２５００ｍＡｈ低減できることとなり、電池１本あたり２２００ｍＡｈの寿命とすると電池６本分を低減することができる。実施の形態１のＰＨＳ検針端末装置の場合、第１の電池１１を２本、第２の電池１２を６本搭載するものであり、従来の構成を採用する場合に比較し、電池を約半数にすることができる。
【００２４】
また、スリープ帯において、昇圧レギュレータ１５の出力電圧Ｖ２を２．３Ｖ〜２．７Ｖと第1の電池１１からダイオード１６を介して出力される電圧３．０Ｖ以上よりも小さくしたので、ダイオード１７を介してＣＰＵ７等へ電流が流れることはなく、電池の消耗を抑制できる。
また、第１の電池１１の放電電圧Ｅが所定の電圧３．４Vより大きい場合、降圧レギュレータ２０で電圧降下させ、他方、第１の電池の放電電圧が３．４V以下に低下した場合は、ダイオード２３を介して直接、電圧を供給するようにスイッチＢ、Ｃを切り換えるので、待機用降圧レギュレータ２０による消費ロスを小さくすることができ、かつコンデンサ２５、２６の保持電圧が低くなりすぎないので、全体として電流消費を抑制して電池を長寿命化できる。
【００２５】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２に係るＰＨＳ検針端末装置の電源回路図、図５、図６は図４のＰＨＳ検針端末装置の電圧制御についてのフローチャートである。図７は図４のＰＨＳ検針端末装置の電源回路の電圧と動作モードの関係を示すタイムチャートである。ＰＨＳ検針端末装置全体のブロック構成は、上述した図１１と同様であるのでその説明を省略する。
【００２６】
図４において、７、１１〜１４、１６、１７、１９〜３０は上記実施の形態１の説明と同様であるのでその説明を省略する。１５−２は、昇圧レギュレータＡであり、キャリア検出帯および待機モードＢのとき、第２の電池１２の放電電圧を３．６Ｖに昇圧させ、ＣＰＵ７、無線送受信部３等へ電力を供給する。昇圧レギュレータＡには、キャリア検出帯および待機モードＢに要求される中電流（３０ｍＡ程度）でスイッチング効率が最大となるものを使用する。
３１はスイッチＥ、３３、３４は電流の逆流防止用のダイオード、３２は昇圧レギュレータＢであり、送信モードＣのとき、第２の電池１２の放電電圧を３．６Ｖに昇圧させ、ＣＰＵ７、無線送受信部３等へ電力を供給する。昇圧レギュレータＢには、送信モードＣに要求される大電流（５００ｍＡ程度）でスイッチング効率が最大となるものを使用する。
４０、４１はコンデンサであり、昇圧レギュレータＢのスイッチングノイズを除去するためのものである。
【００２７】
３５はスイッチＦ、３８、３９は電流の逆流防止用のダイオードであり、上記ダイオード２２および２３と同様に順方向のドロップ電圧０．１Vのものを用いる。ダイオード３３は、上記ダイオード２４と同様であり、順方向のドロップ電圧０．２Ｖのものを用いる。３６は降圧レギュレータＢであり、上記降圧レギュレータ２０と同様に昇圧レギュレータＢの待機中の出力保持電圧Ｖ４を２．７Ｖにするため、昇圧レギュレータＢの内部ダイオード０．６Ｖを考慮し、出力電圧を３．４Ｖとする。３７はスイッチGであり、降圧レギュレータＢを介さないで第１の電池１１の放電電圧を昇圧レギュレータＢの保持電圧として加える。スイッチＥ、スイッチＦおよびスイッチＧは、上記スイッチＢ、スイッチＣおよびスイッチＤと同様にＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）を用い、ＣＰＵ７によりオン・オフ制御される。
【００２８】
次に、動作を説明する。
図５、図６におけるステップ２０１〜２２３は上記実施の形態１と同様であるのでその説明を省略する。
（１）ステップ２１４（図６）において第１の電池１１の放電電圧Ｅを計測し、その検出電圧が３．４Vを超えていれば、スイッチＦの経路をセットする（ステップ３０１）。他方、検出電圧が３．４V以下であれば、スイッチＧの経路をセットする（ステップ３０２）。
【００２９】
（２）ステップ２０７（図５）において自己宛のアドレスを受信した場合、スイッチＥをオンし、スイッチＦおよびスイッチＧのうちオンとなっていたスイッチをオフし、昇圧レギュレータＢの動作を開始し、第２の電池１２の放電電圧を昇圧し、出力電圧Ｖ４を３．６Ｖにする（ステップ３０３）。
ステップ２１５〜２１６においてセットされたスイッチＢあるいはスイッチＣのどちらの経路であるかを判別し（ステップ３０４）、スイッチＢの経路であればスイッチＢをオン（ステップ３０５）、スイッチＣの経路であればスイッチＣをオンし（ステップ３０６）、昇圧レギュレータＡの動作を停止させる（ステップ３０７）。
【００３０】
ついで、スイッチＤをオフする（ステップ３０８）ことで、第２の電池１２の放電電圧が昇圧レギュレータＢからＣＰＵ７等へ電力供給され、送信モードＣへ移行する（ステップ２０９）。このとき、昇圧レギュレータＡは第１の電池１１から降圧レギュレータＡまたはスイッチＣを介して出力電圧Ｖ２が上記実施の形態１と同様に保持された状態となる。
【００３１】
（３）ステップ２０８の送信モードＣが終了すると、ステップ３０１〜３０２でセットされた経路を判別し（ステップ３０９）、スイッチＦの経路にセットされていればスイッチＦをオンし（ステップ３１０）、スイッチＧの経路にセットされていればスイッチＧをオンにする（ステップ３１１）。
ついで、スイッチＡをオンし（ステップ３１２）、昇圧レギュレータＢの動作を停止させ（ステップ３１３）、スイッチＥをオフすると（ステップ３１４）、第１の電池１１からＣＰＵ７等へ電力が供給され、スリープ帯へ移行する。このとき、昇圧レギュレータＢは、第１の電池１１から降圧レギュレータＢまたはスイッチＧを介して出力電圧Ｖ４が上記実施の形態１と同様に保持された状態となる。
【００３２】
以上のように、要求される電流の異なるスリープ帯、キャリア検出帯および待機モードＢ、ならびに送信モードＣに応じて、特に実施の形態１に比較し、キャリア検出帯および待機モードＢ、ならびに送信モードＣにおける電力の供給経路を電力消費が小さくなるように、昇圧レギュレータＡ、Ｂを切り換えるので、電池の消費電力をさらに低減させることができる。
【００３３】
実施の形態３．
図８は、この発明の実施の形態３に係るＰＨＳ検針端末装置の電源回路図、図９は図８のＰＨＳ検針端末装置の電圧制御についてのフローチャートである。ＰＨＳ検針端末装置全体のブロック構成は、上述の図１１と同様であるのでその説明を省略する。
【００３４】
図８において、７、１１〜１７、１９〜３０は上記実施の形態１の説明と同様であるのでその説明を省略する。４３は昇圧レギュレータＣであり、第１の電池１１の放電電圧を３．６Ｖに昇圧させる。４５、４７は電流の逆流防止用のダイオード、４２はスイッチＨ、４４はスイッチＩ、４６はスイッチＪであり、ＣＰＵ７によりオン・オフ制御される。
【００３５】
次に、動作を説明する。
ステップ２０１〜２１８は上述の実施の形態１と同様であるのでその説明を省略する。
（１）ステップ４０１において、第１の電池１１の放電電圧Ｅが３Ｖ以上であれば、スイッチＣの経路をセットし（ステップ２１６）、他方、放電電圧Ｅが３Ｖ未満であれば、スイッチＨをオンし、昇圧レギュレータＣの動作を開始する（ステップ４０２）。その後、スイッチＡをオフし（ステップ４０３）、スイッチＨの経路をセットする（ステップ４０４）。
【００３６】
（２）ステップ２１７においてスイッチＢの経路であるかを判別した結果、スイッチＢの経路でなければ、さらにスイッチＨの経路であるかを判別する（ステップ４０５）。
スイッチＨの経路がセットされていればスイッチJおよびスイッチＩをオンする（ステップ４０６、４０７）。第１の電池１１の放電電圧を昇圧レギュレータＣを介してＣＰＵ７等への電力供給すると同時に、降圧レギュレータＣから降圧し、昇圧レギュレータＡへ電圧を供給する。
【００３７】
他方、スイッチＨの経路にセットされていなければ、スイッチＣおよびスイッチＡをオンする（ステップ２１９、２２０）。その後、昇圧レギュレータＡの動作を停止し（ステップ２２１）、スイッチＤをオフし（ステップ２２２）、スリープ帯へ移行する（ステップ２２３）。
【００３８】
以上のように、第１の電池１１が３Ｖ未満になったとしても第１の電池１１の保有エネルギーが枯渇した状態ではないので、昇圧レギュレータＣにて３．６Ｖに昇圧して残存エネルギーをスリープ帯におけるＣＰＵ７等の電力供給および昇圧レギュレータＡの保持電圧として使用する。放電電圧Ｅが３Ｖ未満においては昇圧レギュレータＣ４３の電圧上昇のため第１の電池１１の放電は急速に進むが、上述の実施の形態１の場合に比べ、第１の電池１１の残存エネルギーを利用するため電池寿命期間を延長することができる。
【００３９】
実施の形態４．
図１０は、この発明の実施の形態４に係るＰＨＳ検針端末装置の計量を示す説明図であり、（ａ）は入力パルス、（ｂ）は計量パルス検出回路の動作を示す図である。図１０において、ｔ１は計量パルスの発生間隔を示し、その最短期間をｔ１ｍｉｎ（例えば５００ｍＳ）、ｔ２は計量パルス１つのパルス幅であり（例えば８０ｍｓ）である。実施の形態４では、計量器から送られた計量パルスの検出において、電池の消耗が少ない方式について説明する。
【００４０】
計量パルス検出回路が入力パルスの立ち上がりを検出すると、ＣＰＵ７は計量パルス検出回路の動作を停止させる。その後、ＣＰＵ７は、計量パルス発生の最短期間ｔ１ｍｉｎ後に計量パルス検出回路を動作させる。なお、計量パルス検出回路のパルス検出タイミング（検出クロック）は、パルス幅ｔ２よりも小さいものとする。以上のようにして、計量パルス検出に係る電池の消費が少なくなる。
【００４１】
【発明の効果】
この発明に係るＰＨＳ検針端末装置は、所定の間隔でキャリアを検出するキャリア検出帯およびこのキャリア検出帯よりも消費電力が小さいスリープ帯からなるスリープモードと、上記スリープモードより消費電力が大きく、キャリアを検出したとき自己宛の通信であるかを検出する待機モードと、上記キャリア検出帯および上記待機モードよりも消費電力が大きく、自己宛の通信であるとき送信する送信モードとを具備し検針値を電文として通信するＰＨＳ検針端末装置において、上記スリープ帯にあるスリープモードのとき駆動用として使用される第１の電池と、この第１の電池より放電電圧が低く上記キャリア検出帯にあるスリープモードと上記待機モードと上記送信モードのとき駆動用として使用される第２の電池と、上記第２の電池の電圧を昇圧する昇圧レギュレータと、上記昇圧レギュレータのスイッチングノイズを低減するコンデンサとを備え、上記第２の電池を使用していないとき上記第１の電池から上記コンデンサに電圧を供給し、上記第２の電池を使用しているとき上記第１の電池から上記コンデンサに電圧を供給しないようにしたので、上記コンデンサへの突入電流が低減し、電池寿命を長くできる。
【００４３】
また、上記昇圧レギュレータは、上記キャリア検出帯にあるスリープモード及び上記待機モードのとき使用される昇圧レギュレータＡと、上記送信モードのとき使用される昇圧レギュレータＢとから構成されるもので、さらに電池寿命を長くできる。
【００４４】
また、上記第１の電池の放電電圧を検出する電圧検出回路を設け、上記電圧検出回路の検出電圧が第１の所定値以内のときは上記第１の電池から上記コンデンサに直接電圧を供給し、上記電圧検出回路の検出電圧が上記第１の所定値を超えたときは上記第１の電池の電圧を降圧して上記コンデンサに供給するように構成したので、さらに電池寿命を長くできる。
【００４５】
また、上記電圧検出回路の検出電圧が上記第１の所定値より小さい第２の所定値未満のときは、上記第１の電池の電圧を昇圧して上記コンデンサに電圧を供給するとともに、駆動用として使用するように構成したので、さらに電池寿命を長くできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係るＰＨＳ検針端末装置の電源回路図である。
【図２】 図１のＰＨＳ検針端末装置における電圧制御のフローチャートである。
【図３】 図１のＰＨＳ検針端末装置における電源回路の電圧と動作モードの関係を示すタイムチャートある。
【図４】 この発明の実施の形態２に係るＰＨＳ検針端末装置の電源回路図である。
【図５】 図４のＰＨＳ検針端末装置における電圧制御フローチャートである。
【図６】 図４のＰＨＳ検針端末装置における電圧制御フローチャートである。
【図７】 図４のＰＨＳ検針端末装置における電源回路の電圧と動作モードの関係を示すタイムチャートある。
【図８】 この発明の実施の形態３に係るＰＨＳ検針端末装置の電源回路図である。
【図９】 図８のＰＨＳ検針端末装置における電圧制御フローチャートである。
【図１０】 この発明の実施の形態４に係るＰＨＳ検針端末装置の計量を示す説明図である。
【図１１】 従来の無線検針装置のブロック図である。
【図１２】 従来の無線検針装置の電源装置のブロック図である。
【図１３】 従来の無線検針装置の動作モードと消費電流の関係を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１ 無線検針端末装置（ＰＨＳ検針端末装置）、 ３ 無線送受信部、 ４ メモリ、 ７ ＣＰＵ、 １１ 第１の電池、 １２ 第２の電池、 １３ スイッチＡ、 １４ スイッチＤ、 １５、 昇圧レギュレータ、 １５−２ 昇圧レギュレータＡ、 １６、１７ ダイオード、 １９ スイッチＢ、 ２０ 待機用降圧レギュレータ（待機用降圧レギュレータＡ）、 ２１ スイッチＣ、 ２２、２３、２４ ダイオード、 ２５、２６ コンデンサ、 ２７ Ａ／Ｄ変換器、 ２８ 電源回路、 ２９タイマー、 ３０ スイッチＴ、 ３１ スイッチＥ、 ３２ 昇圧レギュレータＢ、 ３３、３４、３８、３９ ダイオード、 ３６ 待機用降圧レギュレータＢ、 ３７ スイッチＧ、 ４０、４１ コンデンサ、 ４２スイッチＨ、 ４３ 昇圧レギュレータＣ、 ４４ スイッチＩ、 ４５ ダイオード、 ４６ スイッチＪ、 ４７ ダイオード、 ４８ 待機用降圧レギュレータＣ
Claims (4)
- 所定の間隔でキャリアを検出するキャリア検出帯およびこのキャリア検出帯よりも消費電力が小さいスリープ帯からなるスリープモードと、上記スリープモードより消費電力が大きく、キャリアを検出したとき自己宛の通信であるかを検出する待機モードと、上記キャリア検出帯および上記待機モードよりも消費電力が大きく、自己宛の通信であるとき送信する送信モードとを具備し検針値を電文として通信するＰＨＳ検針端末装置において、
上記スリープ帯にあるスリープモードのとき駆動用として使用される第１の電池と、
この第１の電池より放電電圧が低く上記キャリア検出帯にあるスリープモードと上記待機モードと上記送信モードのとき駆動用として使用される第２の電池と、
上記第２の電池の電圧を昇圧する昇圧レギュレータと、
上記昇圧レギュレータのスイッチングノイズを低減するコンデンサとを備え、
上記第２の電池を使用していないとき上記第１の電池から上記コンデンサに電圧を供給し、上記第２の電池を使用しているとき上記第１の電池から上記コンデンサに電圧を供給しないことを特徴とするＰＨＳ検針端末装置。 - 上記昇圧レギュレータは、上記キャリア検出帯にあるスリープモード及び上記待機モードのとき使用される昇圧レギュレータＡと、上記送信モードのとき使用される昇圧レギュレータＢとから構成されることを特徴とする請求項１記載のＰＨＳ検針端末装置。
- 上記第１の電池の放電電圧を検出する電圧検出回路を設け、上記電圧検出回路の検出電圧が第１の所定値以内のときは上記第１の電池から上記コンデンサに直接電圧を供給し、上記電圧検出回路の検出電圧が上記第１の所定値を超えたときは上記第１の電池の電圧を降圧して上記コンデンサに供給することを特徴とする請求項１記載のＰＨＳ検針端末装置。
- 上記電圧検出回路の検出電圧が上記第１の所定値より小さい第２の所定値未満のときは、上記第１の電池の電圧を昇圧して上記コンデンサに電圧を供給するとともに、駆動用として使用するようにしたことを特徴とする請求項３記載のＰＨＳ検針端末装置。
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