JP4899470B2 - Wireless sensor device - Google Patents

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Description

本発明は、センサにより検出される情報を無線により送信する無線センサ装置に関する。   The present invention relates to a wireless sensor device that wirelessly transmits information detected by a sensor.

日常生活において、センサは様々な場面において利用されている。例えば、人の存在を検出する人感センサは、照明やエアコンの制御に加えて、防犯目的でも使用されており、この他、火災検知用の煙センサ、地震検知用の振動センサ等、枚挙に暇がない。   In daily life, sensors are used in various situations. For example, human sensors that detect the presence of people are used for crime prevention purposes in addition to lighting and air conditioner control. In addition, smoke sensors for fire detection, vibration sensors for earthquake detection, etc. I have no time.

しかしながら、これらのセンサでは、センサを動作させるための電力供給用の配線や、センサの検出信号を送信するための信号伝送用の配線等が必要であるため、センサを設置する際には、上記の電力供給用の配線や信号伝送用の配線等を設置するための配線工事を行わなければならず、このような配線工事にかかる手間や費用、配線上の都合等によるセンサの設置場所の制約等が、センサの普及を妨げる原因となっていた。   However, these sensors require wiring for power supply for operating the sensor, wiring for signal transmission for transmitting the detection signal of the sensor, and the like. Wiring work for installing the power supply wiring and signal transmission wiring, etc. must be performed, and restrictions on the installation location of the sensor due to the labor and cost of such wiring work, the convenience of wiring, etc. Etc. were the causes that hindered the spread of sensors.

そこで、近年では、電池を内蔵し、無線によってセンサの検出信号の送信を行う無線センサ装置（ワイヤレスセンサ）が提供されており、このような無線センサ装置によれば、電力供給用の配線や、信号伝送用の配線等を設置するための配線工事が不要になるので、配線工事にかかる手間や費用、センサの設置場所の制約等がなくなり、これによりセンサの設置が非常に容易となるため、任意の場所に多数のセンサを設置することが可能になり、センサを様々な用途に用いることができていた。   Therefore, in recent years, a wireless sensor device (wireless sensor) that incorporates a battery and wirelessly transmits a detection signal of the sensor is provided. According to such a wireless sensor device, wiring for supplying power, Wiring work for installing signal transmission wiring, etc. is no longer necessary, eliminating the labor and cost of wiring work, restrictions on sensor installation location, etc., which makes sensor installation very easy, A large number of sensors can be installed at arbitrary locations, and the sensors can be used for various purposes.

しかし、電源として用いられる電池には寿命があり、一般的には数ヶ月〜１年程度で電池交換が必要になる。そのため、手の届きにくい場所等にセンサを設置した場合には、電池交換に大変な労力が必要になるという問題があった。   However, a battery used as a power source has a life and generally needs to be replaced in several months to one year. For this reason, when the sensor is installed in a place where it is difficult to reach, there is a problem that a great deal of labor is required for battery replacement.

かかる問題を解決するために、電源として太陽電池を備えた無線センサ装置が提供されており（例えば、特許文献１）、このような無線センサ装置によれば、太陽電池を電源として用いることによりメンテナンスフリーになる（電池交換が必要無くなる）ため、電池交換に大変な労力が必要になるという問題は解決できていた。
特開２００４−２４５５１号公報 In order to solve such a problem, a wireless sensor device including a solar cell as a power source is provided (for example, Patent Document 1). According to such a wireless sensor device, maintenance is performed by using the solar cell as a power source. Since it is free (no need to replace the battery), the problem of requiring a lot of labor to replace the battery has been solved.
JP 2004-24551 A

一方、近年では、センサの普及に伴って、センサを屋内の任意の場所に設置したいという要望が高まっており、このような要望に応えるためには、センサの小型化が必要不可欠であった。   On the other hand, in recent years, with the widespread use of sensors, there has been an increasing demand for installing sensors in any indoor location, and in order to meet such demands, downsizing of sensors has been indispensable.

ところが、センサを小型化しようとした場合には、太陽電池の小型化も避けられず、太陽電池を小型化すると、太陽光の当たる面積が減少するために発電量が減り、その結果、センサを動作させるのに必要な電力が確保できなくなるおそれがあった。そこで、本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、無線センサ装置の省エネルギー化を図ることによって、太陽電池を小型化した際でも動作可能となる無線センサ装置を発明するに至った。   However, when trying to reduce the size of the sensor, it is inevitable to reduce the size of the solar cell. When the size of the solar cell is reduced, the amount of power generated decreases because the area exposed to sunlight decreases. There was a risk that the power required to operate could not be secured. Therefore, as a result of intensive studies, the present inventors have invented a wireless sensor device that can operate even when the solar cell is miniaturized by saving energy of the wireless sensor device.

このように無線センサ装置の省エネルギー化を図ることによって、太陽電池を小型化した際でも無線センサ装置を動作させることが可能であった。しかしながら、無線センサ装置を目立たない程度の大きさに小型化しようとした際には、太陽電池の有効面積を４ｃｍ２程度としなければならず、この場合、本発明者らが発明した省エネルギー化を図った無線センサ装置であっても照度が２００ｌｘ以下の場所、例えば廊下等の低照度（数十ｌｘ）の場所では、無線センサ装置を動作させることができなかった。 By thus saving energy of the wireless sensor device, it was possible to operate the wireless sensor device even when the solar cell was downsized. However, when trying to reduce the size of the wireless sensor device to an inconspicuous size, the effective area of the solar cell must be about 4 cm 2. In this case, the energy saving invented by the present inventors is achieved. Even in the illustrated wireless sensor device, the wireless sensor device cannot be operated in places where the illuminance is 200 lx or less, for example, in places with low illuminance (several tens of lx) such as corridors.

本発明は上述の点に鑑みて為されたもので、その目的は、小型化を図ることができるとともに、低照度下でも動作可能な無線センサ装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a wireless sensor device that can be miniaturized and that can operate even under low illuminance.

上述の課題を解決するために、請求項１の無線センサ装置の発明では、センサ部と、該センサ部からの出力をアナログ増幅するとともに、アナログ増幅された出力が予め設定された閾値を越えたときに検知出力を発生する信号処理回路部と、前記信号処理回路部からの検知出力を無線信号により外部へ送信する無線送信回路部と、色素増感型太陽電池からなる発電素子、及び該発電素子の発電電圧を安定化する安定化回路を備えて前記信号処理回路部及び前記無線送信回路部に動作電力を供給する電力発生部と、前記センサ部の出力が予め設定された閾値を越えない場合には、前記信号処理回路部を最低限動作可能な程度に消費電流が制限された待機モードに設定し、前記センサ部の出力が前記閾値を越える場合には、前記信号処理回路部を消費電流が前記信号処理回路部の定格電流となる動作モードに設定する切替手段とを具備していることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, in the invention of the wireless sensor device according to claim 1, the output from the sensor unit and the sensor unit is analog-amplified, and the analog-amplified output exceeds a preset threshold value. A signal processing circuit unit that sometimes generates a detection output, a wireless transmission circuit unit that transmits the detection output from the signal processing circuit unit to the outside by a radio signal, a power generation element that includes a dye-sensitized solar cell, and the power generation A power generation unit that includes a stabilization circuit that stabilizes the power generation voltage of the element and supplies operating power to the signal processing circuit unit and the wireless transmission circuit unit, and an output of the sensor unit does not exceed a preset threshold value in this case, set to the standby mode the current consumption the signal processing circuit section to a minimum operable extent is limited, when the output of the sensor section exceeds the threshold value, the signal processing circuit section Characterized in that the quiescent current is provided with switching means for setting the operation mode to be the rated current of the signal processing circuit section.

請求項２の無線センサ装置の発明では、センサ部と、該センサ部からの出力をアナログ増幅するとともに、アナログ増幅された出力が予め設定された閾値を越えたときに検知出力を発生する信号処理回路部と、前記信号処理回路部からの検知出力を無線信号により外部へ送信する無線送信回路部と、色素増感型太陽電池からなる発電素子を備え該発電素子により発電された電力を前記信号処理回路部及び前記無線送信回路部に直接供給する電力発生部と、前記センサ部の出力が予め設定された閾値を越えない場合には、前記信号処理回路部を最低限動作可能な程度に消費電流が制限された待機モードに設定し、前記センサ部の出力が前記閾値を越える場合には、前記信号処理回路部を消費電流が前記信号処理回路部の定格電流となる動作モードに設定する切替手段とを具備していることを特徴とする。 According to another aspect of the wireless sensor device of the present invention, the sensor unit and the signal processing that amplifies the output from the sensor unit and generates a detection output when the analog amplified output exceeds a preset threshold value. A circuit unit; a wireless transmission circuit unit that transmits a detection output from the signal processing circuit unit to the outside by a radio signal; and a power generation element including a dye-sensitized solar cell. If the output of the processing circuit unit and the power transmission unit directly supplied to the wireless transmission circuit unit and the output of the sensor unit does not exceed a preset threshold, the signal processing circuit unit is consumed to the minimum operable level. When the standby mode with a limited current is set and the output of the sensor unit exceeds the threshold value, the signal processing circuit unit is set to an operation mode in which the current consumption becomes the rated current of the signal processing circuit unit. Characterized in that it comprises a switching means for setting the.

請求項３の無線センサ装置の発明では、請求項１又は２の構成に加えて、前記発電素子は、透明電極と、該透明電極の一面側に設けられ色素が吸着された半導体層と、該半導体層における透明電極と反対の面側に設けられる対向電極と、前記半導体層と前記対向電極との間に設けられる電解質層とからなる色素増感型太陽電池であって、前記電解質層は、少なくともＩ−とＩ３ −とを含み、Ｉ３ −の濃度が０ｍｏｌ／ｄｍ３超、０．０２ｍｏｌ／ｄｍ３以下であることを特徴とする。 In the invention of the wireless sensor device of claim 3, in addition to the configuration of claim 1 or 2, the power generating element includes a transparent electrode, a semiconductor layer provided on one surface side of the transparent electrode and adsorbed with a dye, A dye-sensitized solar cell comprising a counter electrode provided on the side of the semiconductor layer opposite to the transparent electrode, and an electrolyte layer provided between the semiconductor layer and the counter electrode, wherein the electrolyte layer comprises: It contains at least I − and I 3 −, and the concentration of I 3 − is more than 0 mol / dm 3 and 0.02 mol / dm 3 or less.

請求項４の無線センサ装置の発明では、請求項１〜３のいずれか１項の構成に加えて、前記電力発生部は、前記発電素子の発電電圧により充電される蓄電素子を備え、前記信号処理回路部及び前記無線送信回路部を動作させるのに必要な電力が前記発電素子から得られない場合には、前記蓄電素子から前記信号処理回路部及び前記無線送信回路部のみに電力供給を行うことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the wireless sensor device of the present invention, in addition to the configuration of any one of the first to third aspects, the power generation unit includes a storage element that is charged by a power generation voltage of the power generation element, and the signal When power required to operate the processing circuit unit and the wireless transmission circuit unit is not obtained from the power generation element, power is supplied only from the power storage element to the signal processing circuit unit and the wireless transmission circuit unit. It is characterized by that.

請求項５の無線センサ装置の発明では、請求項１〜４のいずれか１項の構成に加えて、前記無線送信回路部は、超広帯域無線通信により前記信号処理回路部からの検知出力を外部へ送信することを特徴とする。 In the invention of the wireless sensor device of claim 5 , in addition to the configuration of any one of claims 1 to 4 , the wireless transmission circuit unit externally outputs a detection output from the signal processing circuit unit by ultra-wideband wireless communication. It is characterized by transmitting to.

請求項１の無線センサ装置の発明は、センサ部からの出力をアナログ増幅し、増幅後の出力が予め設定された閾値を越えたときに検知出力を発生することにより、センサ部からの出力を１ビットの信号に変換しているから、センサ部の出力を１ビットの信号に変換するためにＡ／Ｄ変換器を用いてデジタル信号処理を行う必要がなくなり、これにより信号処理回路部の消費電流を抑えて省エネルギー化を図ることができるという効果を奏する。また、信号処理回路部及び無線送信回路部に動作電力を供給する電力発生部を備えているために長寿命で電池交換不要となるから、メンテナンスの必要がなくなり、その上無線により外部への送信を行うから、配線工事をする必要がなく、取り付け場所の自由度を向上することができるという効果を奏する。さらに、同照度、同セルサイズであれば、従来からよく用いられているアモルファス型太陽電池よりも大きい電力を発電することができる色素増感型太陽電池を発電素子として用いているので、同じセルサイズのアモルファス型太陽電池を用いる場合に比べて、小型化を図ることができ、また低照度でも信号処理回路部、無線送信回路部、及び安定化回路からなる回路部を最低限動作させるのに必要な電力（動作限界消費電力）を得ることが可能になるので、廊下等の比較的暗い場所に設置した場合でも、動作可能になり、取り付け場所の自由度をさらに向上できるという効果を奏する。また、センサ部からの出力が予め設定された閾値を越えない場合は、切替手段によって信号処理回路部を消費電流が制限された待機モードに設定するようにしてあるので、信号処理回路部の消費電流を抑えて省エネルギー化を図ることができる。 The invention of the wireless sensor device according to claim 1, the output from the sensor unit is analog-amplified, and a detection output is generated when the amplified output exceeds a preset threshold value. Since it is converted into a 1-bit signal, it is not necessary to perform digital signal processing using an A / D converter in order to convert the output of the sensor unit into a 1-bit signal, thereby consuming the signal processing circuit unit. There is an effect that energy can be saved by suppressing the current. In addition, because it has a power generation unit that supplies operating power to the signal processing circuit unit and the wireless transmission circuit unit, the battery life is long and there is no need for battery replacement. Therefore, there is no need to carry out wiring work, and there is an effect that the degree of freedom of the installation location can be improved. Furthermore, the illuminance, if the cell size, since the dye-sensitized solar cell capable of generating a greater power than an amorphous solar cell which is often used conventionally is used as the power generation element Compared to the case where amorphous solar cells of the same cell size are used, it is possible to reduce the size and operate the circuit unit consisting of the signal processing circuit unit, the wireless transmission circuit unit, and the stabilization circuit at a minimum even at low illuminance. Because it is possible to obtain the power necessary for operation (operational limit power consumption), even when installed in a relatively dark place such as a corridor, it can be operated, and the degree of freedom of the installation location can be further improved Play. If the output from the sensor unit does not exceed a preset threshold value, the signal processing circuit unit is set to a standby mode in which the current consumption is limited by the switching means. Energy can be saved by suppressing the current.

請求項２の無線センサ装置の発明は、請求項１と同様の効果を奏する他、発電素子により発電された電力を信号処理回路部及び無線送信回路部に直接供給することで、請求項１の無線センサ装置とは異なり安定化回路を設けないようにしているので、安定化回路の消費電力分だけ、省エネルギー化を図ることが可能となり、これにより請求項１の無線センサ装置よりもさらに低照度下で動作させることができるという効果を奏する。また、センサ部からの出力が予め設定された閾値を越えない場合は、切替手段によって信号処理回路部を消費電流が制限された待機モードに設定するようにしてあるので、信号処理回路部の消費電流を抑えて省エネルギー化を図ることができる。 The invention of the wireless sensor device of claim 2 has the same effect as that of claim 1, and further directly supplies the power generated by the power generation element to the signal processing circuit unit and the wireless transmission circuit unit. Since the stabilization circuit is not provided unlike the wireless sensor device, it is possible to save energy by the amount of power consumed by the stabilization circuit, and thereby lower illuminance than the wireless sensor device of claim 1. There is an effect that it can be operated below. If the output from the sensor unit does not exceed a preset threshold value, the signal processing circuit unit is set to a standby mode in which the current consumption is limited by the switching means. Energy can be saved by suppressing the current.

請求項３の無線センサ装置の発明は、電解質層に含まれるＩ３ −の濃度を０ｍｏｌ／ｄｍ３超、０．０２ｍｏｌ／ｄｍ３以下としているので、数十ｌｘ程度の低照度下において、例えばＩ３ −の濃度を０．０５ｍｏｌ／ｄｍ３とした場合に比べて、曲線因子、短絡電流、及び開放電圧の各値を大きくすることができ、これによりエネルギー変換効率等の出力特性を向上できるという効果を奏する。 In the invention of the wireless sensor device according to claim 3, since the concentration of I 3 − contained in the electrolyte layer is set to more than 0 mol / dm 3 and 0.02 mol / dm 3 or less, under a low illuminance of about several tens of lx, for example, Compared with the case where the concentration of I 3 − is 0.05 mol / dm 3 , the values of the fill factor, the short circuit current, and the open circuit voltage can be increased, thereby improving output characteristics such as energy conversion efficiency. There is an effect.

請求項４の無線センサ装置の発明は、信号処理回路部及び無線送信回路部を動作させるのに必要な電力が発電素子から得られない場合でも、蓄電素子によって無線センサ装置の動作に最低限必要な信号処理回路部及び無線送信回路部に電力供給を行うから、無線センサ装置の動作を継続して行うことができるという効果を奏し、また信号処理回路部及び無線送信回路部のみに蓄電素子から電力供給を行うから、無駄な電力消費を抑えて無線センサ装置の省エネルギー化を図れ、これにより蓄電素子による動作時間を長くできるという効果を奏する。 The invention of the wireless sensor device according to claim 4 is the minimum necessary for the operation of the wireless sensor device by the storage element even when the power necessary for operating the signal processing circuit unit and the wireless transmission circuit unit is not obtained from the power generation element. Since power is supplied to the signal processing circuit unit and the wireless transmission circuit unit, the operation of the wireless sensor device can be continuously performed, and only the signal processing circuit unit and the wireless transmission circuit unit are connected to the storage element. Since power is supplied, it is possible to save energy in the wireless sensor device by suppressing wasteful power consumption, thereby increasing the operation time of the power storage element.

請求項５の無線センサ装置の発明は、搬送波を用いずに送信データを直接数百ｐｓのパルス幅のパルス列によって伝搬する超広帯域無線通信を用いるから、送信時の瞬間的な電力しか必要とせず、そのため無線センサ装置全体での消費電流を抑えることができ、これにより小型化した際でも、廊下等の数十ｌｘの低照度下で動作させることが可能になるという効果を奏する。 The invention of the wireless sensor device according to claim 5 uses ultra-wideband wireless communication in which transmission data is directly propagated by a pulse train having a pulse width of several hundreds ps without using a carrier wave, and thus only requires instantaneous power at the time of transmission. As a result, the current consumption of the entire wireless sensor device can be suppressed, and this makes it possible to operate under a low illuminance of several tens of lx such as a corridor even when downsized.

以下に、図１〜図８を用いて、本発明の無線センサ装置の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the wireless sensor device of the present invention will be described with reference to FIGS.

（実施形態１）
本実施形態の無線センサ装置１は、図１に示すように、センサ部Ａと、Ｉ／Ｖ変換回路（電流電圧変換回路）２、電圧増幅回路３、及び比較回路４を有し、センサ部Ａからの出力Ｓｉｎをアナログ増幅するとともに、アナログ増幅された出力Ｓｉｎが予め設定された閾値を越えたときに検知出力Ｐｏｕｔを発生する信号処理回路部Ｂと、信号処理回路部Ｂの検知出力Ｐｏｕｔを変換回路５で変換してなる無線信号Ｏｕｔにより外部へ送信する無線送信回路部Ｃと、発電素子６、該発電素子６の発電電圧Ｖを安定化する安定化回路７ａ、及び安定化回路７ａの出力電圧により充電される蓄電素子として２次電池７ｂを備え、信号処理回路部Ｂ及び無線送信回路部Ｃに動作電力を供給する電力発生部Ｄとを具備している。 (Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the wireless sensor device 1 of the present embodiment includes a sensor unit A, an I / V conversion circuit (current / voltage conversion circuit) 2, a voltage amplification circuit 3, and a comparison circuit 4. A signal processing circuit unit B that amplifies the output Sin from A and generates a detection output Pout when the analog amplified output Sin exceeds a preset threshold, and a detection output Pout of the signal processing circuit unit B Is transmitted to the outside by a radio signal Out converted by the conversion circuit 5, a power generation element 6, a stabilization circuit 7a for stabilizing the power generation voltage V of the power generation element 6, and a stabilization circuit 7a. A secondary battery 7b is provided as a storage element that is charged by the output voltage, and a power generation unit D that supplies operating power to the signal processing circuit unit B and the wireless transmission circuit unit C is provided.

センサ部Ａは、赤外線のエネルギー量の変化により微小な電流信号である出力Ｓｉｎを発生する焦電素子を用いた焦電センサであり、例えば人体から輻射される赤外線エネルギーを検出し、センサ部Ａの感知エリア内における人体の存在や移動を検出するものである。   The sensor unit A is a pyroelectric sensor using a pyroelectric element that generates an output Sin that is a minute current signal due to a change in the amount of energy of infrared rays. For example, the sensor unit A detects infrared energy radiated from a human body. It detects the presence and movement of the human body within the sensing area.

信号処理回路部Ｂは、センサ部Ａの出力Ｓｉｎが入力され、電流信号である出力Ｓｉｎを電圧信号Ｓｏｕｔに変換して電圧増幅回路３へ出力するＩ／Ｖ変換回路２と、Ｉ／Ｖ変換回路２から入力された電圧信号Ｓｏｕｔを増幅して増幅電圧信号Ｖｏｕｔを比較回路４へ出力する電圧増幅回路３と、電圧増幅回路３から入力された増幅電圧信号Ｖｏｕｔを予め設定された閾値と比較し、比較結果に応じた検知出力Ｐｏｕｔを発生する比較回路４とを有している。   The signal processing circuit unit B receives the output Sin of the sensor unit A, converts the output signal Sin, which is a current signal, into a voltage signal Sout and outputs the voltage signal Sout to the voltage amplification circuit 3, and the I / V conversion. The voltage amplification circuit 3 that amplifies the voltage signal Sout input from the circuit 2 and outputs the amplified voltage signal Vout to the comparison circuit 4, and compares the amplified voltage signal Vout input from the voltage amplification circuit 3 with a preset threshold value. And a comparison circuit 4 for generating a detection output Pout according to the comparison result.

ここで、Ｉ／Ｖ変換回路２は、特許第３３９９３１４号公報に開示されているように、帰還容量のインピーダンスを用いる構成が好ましく、このような帰還容量のインピーダンスを用いる構成であれば、従来の高い抵抗値の抵抗を用いたＩ／Ｖ変換回路に比べて、変換後の信号のＳ／Ｎ比を大きく改善することができ、これにより電圧増幅回路３において電圧信号Ｓｏｕｔが増幅された際に増幅電圧信号Ｖｏｕｔに定常的に発生するノイズも小さくなり、その結果比較回路４において閾値に対するノイズ比が小さくなって誤動作が起こる可能性を低くすることができる。   Here, as disclosed in Japanese Patent No. 3399314, the I / V conversion circuit 2 is preferably configured to use the impedance of the feedback capacitance. If the configuration uses such an impedance of the feedback capacitance, Compared to an I / V conversion circuit using a resistor having a high resistance value, the S / N ratio of the signal after conversion can be greatly improved. When the voltage signal Sout is amplified in the voltage amplification circuit 3, The noise that is constantly generated in the amplified voltage signal Vout is also reduced. As a result, the noise ratio with respect to the threshold value is reduced in the comparison circuit 4, and the possibility of malfunctioning can be reduced.

電圧増幅回路３は、例えば、３次のハイパスフィルタと、２次のローパスフィルタと、２つの非反転増幅器を有しており、３次のハイパスフィルタと２次のローパスフィルタとによって、１Ｈｚを中心とした周波数帯の電圧信号のみを通すように設定するとともに、各非反転増幅器の利得を約３２ｄＢにして電圧増幅回路３全体での利得が約６４ｄＢとなるように構成されている。このような電圧増幅回路３によれば、電圧信号Ｓｏｕｔのうち１Ｈｚを中心とした周波数帯の電圧信号のみを利得が約６４ｄＢとなるように増幅し、これにより得られた増幅電圧信号Ｖｏｕｔを出力することができるようになっている。   The voltage amplifying circuit 3 has, for example, a third-order high-pass filter, a second-order low-pass filter, and two non-inverting amplifiers, and is centered on 1 Hz by the third-order high-pass filter and the second-order low-pass filter. The non-inverted amplifiers are set to have a gain of about 32 dB and the gain of the entire voltage amplifier circuit 3 is about 64 dB. According to such a voltage amplifying circuit 3, only the voltage signal in the frequency band centered on 1 Hz of the voltage signal Sout is amplified so that the gain is about 64 dB, and the amplified voltage signal Vout obtained thereby is output. Can be done.

比較回路４は、図２に示すように、予め設定された閾値として閾値電圧Ａ１，Ａ２を生成する閾値電圧生成部４ａと、閾値電圧生成部４ａの閾値電圧Ａ１，Ａ２と増幅電圧信号Ｖｏｕｔとを比較して出力を発生する１組のコンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２と、各コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２の出力端子が各別に接続され、各コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２からの出力の否定論理積である出力信号Ｃｏｕｔを出力するＮＡＮＤ回路４ｂと、出力信号Ｃｏｕｔを反転させるＮＯＴ回路４ｃと、ＮＯＴ回路４ｃの反転信号Ｎｏｕｔに応じた検知出力Ｐｏｕｔを発生して無線送信回路部Ｃへ送る出力部４ｄとを備えた、所謂ウィンドコンパレータである。   As shown in FIG. 2, the comparison circuit 4 includes a threshold voltage generator 4a that generates threshold voltages A1 and A2 as preset thresholds, threshold voltages A1 and A2 of the threshold voltage generator 4a, and an amplified voltage signal Vout. A pair of comparators COMP1 and COMP2 for generating outputs and the output terminals of the comparators COMP1 and COMP2 are connected to each other to output an output signal Cout that is a negative logical product of the outputs from the comparators COMP1 and COMP2. A so-called NAND circuit 4b, a NOT circuit 4c that inverts the output signal Cout, and an output unit 4d that generates a detection output Pout corresponding to the inverted signal Nout of the NOT circuit 4c and sends it to the wireless transmission circuit unit C. It is a window comparator.

閾値電圧生成部４ａは、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を順次接続してなる直列回路を介して内部電源Ｖｃｃを接地することで構成され、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を用いて内部電源Ｖｃｃを分圧することで、抵抗Ｒ１，Ｒ２間において閾値電圧Ａ１、抵抗Ｒ２，Ｒ３間において閾値電圧Ａ１より低い閾値電圧Ａ２を生成している。ここで、閾値電圧Ａ１，Ａ２からなる閾値幅は、センサ部Ａによって人体を検知したか否かの判断基準となる人体検知用の閾値幅である。   The threshold voltage generator 4a is configured by grounding the internal power supply Vcc via a series circuit formed by sequentially connecting resistors R1, R2, and R3, and divides the internal power supply Vcc using the resistors R1, R2, and R3. Thus, a threshold voltage A1 is generated between the resistors R1 and R2, and a threshold voltage A2 lower than the threshold voltage A1 is generated between the resistors R2 and R3. Here, the threshold width including the threshold voltages A1 and A2 is a threshold width for human body detection that is a criterion for determining whether or not a human body has been detected by the sensor unit A.

コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２は、非反転入力端子に入力された電圧が反転入力端子に入力された電圧よりも大きいときにハイレベルの信号を出力し、非反転入力端子に入力された電圧が反転入力端子に入力された電圧よりも小さいときにローレベルの信号を出力するものである。ここで、第１のコンパレータＣＯＭＰ１の非反転入力端子は、閾値電圧生成部４ａの抵抗Ｒ１，Ｒ２間に接続されて閾値電圧Ａ１が入力され、反転入力端子には電圧増幅回路３から出力された増幅電圧信号Ｖｏｕｔが入力される。また、第２のコンパレータＣＯＭＰ２の反転入力端子は、閾値電圧生成部４ａの抵抗Ｒ２，Ｒ３間に接続されて閾値電圧Ａ２が入力され、非反転入力端子には電圧増幅回路３から出力された増幅電圧信号Ｖｏｕｔが入力される。   The comparators COMP1 and COMP2 output a high level signal when the voltage input to the non-inverting input terminal is larger than the voltage input to the inverting input terminal, and the voltage input to the non-inverting input terminal is the inverting input terminal. A low level signal is output when the voltage is smaller than the voltage input to. Here, the non-inverting input terminal of the first comparator COMP1 is connected between the resistors R1 and R2 of the threshold voltage generation unit 4a and the threshold voltage A1 is input. The inverting input terminal is output from the voltage amplifier circuit 3. An amplified voltage signal Vout is input. The inverting input terminal of the second comparator COMP2 is connected between the resistors R2 and R3 of the threshold voltage generating unit 4a, and the threshold voltage A2 is input. The non-inverting input terminal outputs the amplification output from the voltage amplifier circuit 3. A voltage signal Vout is input.

ＮＡＮＤ回路４ｂは、２つの入力端子にそれぞれコンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２の出力端子が接続され、コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２の出力の否定論理積を出力信号Ｃｏｕｔとして出力するものであり、コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２の信号がともにハイレベルであるときはローレベルの出力信号Ｃｏｕｔを出力し、それ以外の場合は、ハイレベルの出力信号Ｃｏｕｔを出力する。   The NAND circuit 4b has two input terminals connected to the output terminals of the comparators COMP1 and COMP2, respectively, and outputs a negative logical product of the outputs of the comparators COMP1 and COMP2 as an output signal Cout. The signals of the comparators COMP1 and COMP2 are output from the NAND circuit 4b. When both are at the high level, the low level output signal Cout is output. In other cases, the high level output signal Cout is output.

ＮＯＴ回路４ｃは、入力信号を反転して出力するものであり、ローレベルの出力信号Ｃｏｕｔが入力された際には、ハイレベルの反転信号Ｎｏｕｔを出力し、ハイレベルの出力信号Ｃｏｕｔが入力された際には、ローレベルの反転信号Ｎｏｕｔを出力する。   The NOT circuit 4c inverts and outputs an input signal. When a low-level output signal Cout is input, the NOT circuit 4c outputs a high-level inverted signal Nout and the high-level output signal Cout is input. In this case, a low level inversion signal Nout is output.

出力部４ｄは、電源Ｖｄｄと、トランジスタＴｒ１と、無線送信回路部Ｃに検知出力Ｐｏｕｔを出力する出力端子Ｔ１とを備え、トランジスタＴｒ１のゲート電極にＮＯＴ回路４ｃの出力端子が接続され、ドレイン電極に電源Ｖｄｄが接続され、ソース電極に出力端子Ｔ１が接続されている。このトランジスタＴｒ１は例えばＰ型ＭＯＳＦＥＴ等であり、トランジスタＴｒ１のゲート電極にローレベルの信号が入力されているときは、ドレイン−ソース電極間を通電して、出力端子Ｔ１からハイレベルの検知出力Ｐｏｕｔを出力し、ゲート電極にハイレベルの信号が入力されているときは、ドレイン−ソース電極間を遮断して、出力端子Ｔ１からローレベルの検知出力Ｐｏｕｔを出力する。したがって出力部４ｄは、トランジスタＴｒ１のゲート電極にローレベルの反転信号Ｎｏｕｔが入力されたときのみハイレベルの検知出力Ｐｏｕｔを出力するのである。   The output unit 4d includes a power source Vdd, a transistor Tr1, and an output terminal T1 that outputs a detection output Pout to the wireless transmission circuit unit C. The output terminal of the NOT circuit 4c is connected to the gate electrode of the transistor Tr1, and the drain electrode Is connected to the power source Vdd, and the output terminal T1 is connected to the source electrode. The transistor Tr1 is, for example, a P-type MOSFET. When a low level signal is input to the gate electrode of the transistor Tr1, the drain-source electrode is energized to detect the high level detection output Pout from the output terminal T1. When a high level signal is input to the gate electrode, the drain-source electrode is cut off and a low level detection output Pout is output from the output terminal T1. Therefore, the output unit 4d outputs the high level detection output Pout only when the low level inversion signal Nout is input to the gate electrode of the transistor Tr1.

無線送信回路部Ｃは、信号処理回路部Ｂからの検知出力Ｐｏｕｔを、無線センサ装置１から無線信号Ｏｕｔにより外部へ出力するための変換処理を行う変換回路５を有しており、本実施形態において無線送信回路部Ｃは、超広帯域無線方式（Ultra Wide Band、超広帯域無線通信ともいう）の無線信号により信号処理回路部Ｂからの検知出力を外部へ送信するようにしてある。この超広帯域無線方式は、無線通信の方式のひとつで、データを数ＧＨｚ程度の極めて広い周波数帯に拡散して送受信を行なうものであり、例えばＵＷＢ−ＩＲ（Impulse Radio）方式のものが提供されている。次にＵＷＢ−ＩＲ方式について簡単に説明すると、ＵＷＢ−ＩＲ方式は、送信データを用いてパルスを変調することで無線信号を生成し、直接送信するものであり、ここで生成される無線信号は従来の搬送波を用いた通信（例えば、Bluetooth（登録商標）や無線ＬＡＮ等）とは異なり、搬送波を持たないベースバンド信号の形式となっている。また、ＵＷＢ−ＩＲ方式における占有帯域幅は、パルスの形状によって決定され、代表的なパルスの形状としては数百ｐｓのパルス幅を有するインパルス波形が用いられているため、数ＧＨｚの極めて広い周波数帯域を占有しているものである。   The wireless transmission circuit unit C includes a conversion circuit 5 that performs conversion processing for outputting the detection output Pout from the signal processing circuit unit B to the outside from the wireless sensor device 1 by the wireless signal Out. The wireless transmission circuit unit C transmits a detection output from the signal processing circuit unit B to the outside by a radio signal of an ultra-wideband wireless system (also referred to as an ultra-wideband communication). This ultra-wideband wireless system is one of wireless communication systems, and transmits and receives data by spreading it over an extremely wide frequency band of about several GHz. For example, a UWB-IR (Impulse Radio) system is provided. ing. Next, the UWB-IR system will be briefly described. In the UWB-IR system, a radio signal is generated by directly modulating a pulse using transmission data, and the radio signal is generated. Unlike conventional communication using a carrier wave (for example, Bluetooth (registered trademark) or wireless LAN), it is in the form of a baseband signal having no carrier wave. In addition, the occupied bandwidth in the UWB-IR system is determined by the shape of the pulse, and an impulse waveform having a pulse width of several hundreds ps is used as a typical pulse shape. Therefore, an extremely wide frequency of several GHz is used. It occupies the bandwidth.

上述の超広帯域無線方式は、搬送波を用いずに送信データを直接数百ｐｓのパルス幅のパルス列によって伝搬するから、送信時の瞬間的な電力しか必要とせず、そのため超広帯域無線方式を用いることにより、無線センサ装置１全体での消費電流を抑えることができる。例えば、無線センサ装置１を複数使用することを考えた場合、無線センサ装置１の検知出力Ｐｏｕｔは、ハイレベルかローレベルかの１ビットの信号であるので、装置１の個々のアドレス情報と１ビット信号とからの比較的少ない情報量でシステムを構築することができ、このとき、無線センサ装置１からの出力が１０ｓに１回送信され、送信時のパルス列幅１ｍｓ、平均動作電流が２ｍＡとすると、消費電流は０．２μＡとなる。このように、情報量の少ないデータを送信する場合には、超広帯域無線方式が有効であり、平均消費電流を１μＡ以下まで落とすことができるから、無線センサ装置１全体として省エネルギー化を図ることができるのである。   The above ultra-wideband radio system directly propagates transmission data by using a pulse train having a pulse width of several hundreds ps without using a carrier wave, so only an instantaneous power at the time of transmission is required. Therefore, an ultra-wideband radio system should be used. Thus, current consumption in the entire wireless sensor device 1 can be suppressed. For example, when considering using a plurality of wireless sensor devices 1, the detection output Pout of the wireless sensor device 1 is a 1-bit signal of high level or low level. A system can be constructed with a relatively small amount of information from the bit signal. At this time, the output from the wireless sensor device 1 is transmitted once every 10 s, the pulse train width at the time of transmission is 1 ms, and the average operating current is 2 mA. Then, the current consumption becomes 0.2 μA. Thus, when transmitting data with a small amount of information, the ultra-wideband wireless method is effective, and the average current consumption can be reduced to 1 μA or less, so that the wireless sensor device 1 as a whole can save energy. It can be done.

電力発生部Ｄは、図１に示すように、発電素子６と、電源回路７とを備え、信号処理回路部Ｂ及び無線送信回路部Ｃに動作電力を供給するものである。   As shown in FIG. 1, the power generation unit D includes a power generation element 6 and a power supply circuit 7, and supplies operating power to the signal processing circuit unit B and the wireless transmission circuit unit C.

発電素子６は、酸化還元反応により発電する色素増感型太陽電池（Dye-Sensitized Solar Cell、湿式太陽電池、或いはグレッツェル電池ともいう）であり、図３に示すように、透明ガラス基板６０と、透明ガラス基板６０の一面に形成されるＦＴＯ、ＩＴＯ等の透明電極６１と、透明電極６１における透明ガラス基板６０と反対の面に設けられ、金属錯体色素（例えばルテニウム金属錯体色素）や、有機色素（例えばメチン色素）等の色素（増感色素）が吸着された多孔質のナノサイズのチタニア（ＴｉＯ２）薄膜からなる半導体層６２と、半導体層６２における透明電極６１と反対の面側に設けられるＰｔ電極からなる対向電極６３と、対向電極６３が形成される透明ガラス基板６４と、半導体層６２と対向電極６３との間に充填される電解質溶液（電解液）からなる電解質層６５と、電解質層６５を封止する封止材６６とを備え、電解質層６５は、ヨウ化物イオン（Ｉ−）と、三ヨウ化物イオン（Ｉ３ −）とを含んでいる。 The power generation element 6 is a dye-sensitized solar cell (also referred to as a dye-sensitized solar cell, a wet solar cell, or a Gretzel cell) that generates power by an oxidation-reduction reaction, and as illustrated in FIG. A transparent electrode 61 such as FTO or ITO formed on one surface of the transparent glass substrate 60, and provided on the surface of the transparent electrode 61 opposite to the transparent glass substrate 60, a metal complex dye (for example, ruthenium metal complex dye), an organic dye A semiconductor layer 62 made of a porous nano-sized titania (TiO 2 ) thin film adsorbed with a dye (sensitizing dye) such as a methine dye (for example, methine dye), and provided on the opposite side of the transparent electrode 61 in the semiconductor layer 62 A counter electrode 63 made of a Pt electrode, a transparent glass substrate 64 on which the counter electrode 63 is formed, and an electrolyte solution filled between the semiconductor layer 62 and the counter electrode 63. An electrolyte layer 65 made of (electrolyte), and a sealing member 66 for sealing the electrolyte layer 65, electrolyte layer 65 is, iodide - with triiodide ions (I) (I 3 -) and Is included.

以下、色素増感型太陽電池からなる発電素子６の動作原理について簡単に説明する。発電素子６が太陽光を受光すると、半導体層６２に吸着された色素が光のエネルギーを吸収し、これにより色素中の電子が励起されて、色素が電子を放出して陽イオンとなる。色素から放出された電子は、半導体層６２のチタニアを介して速やかに透明電極６１に移動した後に対向電極６３に移動し、これにより電解質層６５中のＩ３ −が対向電極６３から電子を受け取ってＩ−に還元される（Ｉ３ −＋２ｅ−→３Ｉ−）。一方で、半導体層６２において陽イオンとなった色素が電解質層６５中のＩ−から電子を奪い、これにより電解質層６５中のＩ−がＩ３ −に酸化される（３Ｉ−→Ｉ３ −＋２ｅ−）。このような酸化還元反応は、発電素子６が太陽光を受光している間繰り返し行われ、これにより発電素子６が、透明電極６１を低電位側、対向電極６３を高電位側とする電池として作用することになる。 Hereinafter, the operation principle of the power generation element 6 composed of a dye-sensitized solar cell will be briefly described. When the power generation element 6 receives sunlight, the dye adsorbed on the semiconductor layer 62 absorbs the energy of light, whereby the electrons in the dye are excited, and the dye emits electrons to become cations. The electrons emitted from the dye quickly move to the transparent electrode 61 through the titania of the semiconductor layer 62 and then move to the counter electrode 63, whereby I 3 − in the electrolyte layer 65 receives the electrons from the counter electrode 63. To I − (I 3 − + 2e − → 3I − ). On the other hand, the dye that has become a cation in the semiconductor layer 62 takes electrons from I − in the electrolyte layer 65, whereby I − in the electrolyte layer 65 is oxidized to I 3 − (3I − → I 3 − + 2e − ). Such a redox reaction is repeated while the power generation element 6 receives sunlight, whereby the power generation element 6 is a battery having the transparent electrode 61 as the low potential side and the counter electrode 63 as the high potential side. Will work.

電源回路７は、レギュレータ回路や昇圧回路等を有して、発電素子６の発電電圧Ｖを安定化する安定化回路７ａと、安定化回路７ａの出力電圧により充電される２次電池７ｂと、２次電池７ｂと安定化回路７ａとの間に設けられて、２次電池７ｂから安定化回路７ａに電流が流れることを防止する逆流防止用のダイオード７ｃとを備えている。ここで、安定化回路７ａは、発電素子６の発電電圧Ｖを安定化する機能に加えて、２次電池７ｂの過充電及び過放電等を防止する機能を有しているものを用いてあり、このような安定化回路７ａは従来周知のものであるから、説明を省略する。２次電池７ｂは、一端が接地されて他端が安定化回路７ａの出力端子にダイオード７ｃを介して接続され、安定化回路７ａにより安定化された発電電圧Ｖを自身に蓄電し、又、２次電池７ｂの他端は各回路部Ｂ，Ｃに接続され動作電力を供給することができるようになっている。さらに、この２次電池７ｂは、安定化回路７ａに動作電力を供給するようになっている。   The power supply circuit 7 includes a regulator circuit, a booster circuit, and the like, a stabilization circuit 7a that stabilizes the power generation voltage V of the power generation element 6, a secondary battery 7b that is charged by the output voltage of the stabilization circuit 7a, A reverse-flow preventing diode 7c is provided between the secondary battery 7b and the stabilization circuit 7a and prevents current from flowing from the secondary battery 7b to the stabilization circuit 7a. Here, the stabilization circuit 7a uses a circuit having a function of preventing overcharge and overdischarge of the secondary battery 7b in addition to a function of stabilizing the power generation voltage V of the power generation element 6. Such a stabilization circuit 7a is well known in the art and will not be described. The secondary battery 7b has one end grounded and the other end connected to the output terminal of the stabilization circuit 7a via the diode 7c, and stores the generated voltage V stabilized by the stabilization circuit 7a in itself. The other end of the secondary battery 7b is connected to the circuit portions B and C so as to supply operating power. Further, the secondary battery 7b supplies operating power to the stabilization circuit 7a.

このような電力発生部Ｄによれば、発電素子６が太陽光を受光することにより発電素子６に発電電圧Ｖが発生し、この発電電圧Ｖを安定化回路７ａにより安定化して２次電池７ｂに蓄えると同時に各回路部Ｂ，Ｃへ動作電力の供給を行うことができる。   According to such a power generation unit D, when the power generation element 6 receives sunlight, a power generation voltage V is generated in the power generation element 6, and the power generation voltage V is stabilized by the stabilization circuit 7a, and the secondary battery 7b. The operating power can be supplied to each of the circuit parts B and C at the same time.

以上により本実施形態の無線センサ装置１は構成されており、次にその動作について説明する。   The wireless sensor device 1 of the present embodiment is configured as described above, and the operation thereof will be described next.

センサ部Ａは、その感知範囲内で赤外線を検出すると出力Ｓｉｎを発生する。そして、センサ部Ａの出力Ｓｉｎは、図１に示すように、信号処理回路部ＢのＩ／Ｖ変換回路２に入力される。このＩ／Ｖ変換回路２において、出力Ｓｉｎは、電圧信号Ｓｏｕｔに変換され、この後に電圧増幅回路３に入力される。電圧増幅回路３に入力された電圧信号Ｓｏｕｔは、電圧増幅回路３の３次のハイパスフィルタと２次のローパスフィルタと１組の非反転増幅器とによって、１Ｈｚを中心とした周波数帯の電圧信号を選択的に増幅されて（中心周波数１Ｈｚで約６４ｄＢ）、増幅電圧信号Ｖｏｕｔとして比較回路４へ出力される。比較回路４に入力された増幅電圧信号Ｖｏｕｔは、第１のコンパレータＣＯＭＰ１の反転入力端子と、第２のコンパレータＣＯＭＰ２の非反転入力端子へと入力される。   The sensor unit A generates an output Sin when detecting infrared rays within the sensing range. The output Sin of the sensor unit A is input to the I / V conversion circuit 2 of the signal processing circuit unit B as shown in FIG. In the I / V conversion circuit 2, the output Sin is converted into a voltage signal Sout and then input to the voltage amplification circuit 3. The voltage signal Sout input to the voltage amplifier circuit 3 is converted into a voltage signal in a frequency band centered on 1 Hz by the third-order high-pass filter, the second-order low-pass filter, and a set of non-inverting amplifiers of the voltage amplifier circuit 3. It is selectively amplified (about 64 dB at a center frequency of 1 Hz) and output to the comparison circuit 4 as an amplified voltage signal Vout. The amplified voltage signal Vout input to the comparison circuit 4 is input to the inverting input terminal of the first comparator COMP1 and the non-inverting input terminal of the second comparator COMP2.

ここで、増幅電圧信号Ｖｏｕｔが閾値電圧Ａ１を下回り、且つ閾値電圧Ａ２を上回る場合（つまり、増幅電圧信号Ｖｏｕｔが閾値電圧Ａ１，Ａ２による人体検知用の閾値幅内に収まる場合）、コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２からの出力信号はともにハイレベルの信号となり、ＮＡＮＤ回路４ｂは、ローレベルの出力信号Ｃｏｕｔを出力する。そして、ローレベルの出力信号Ｃｏｕｔを受けたＮＯＴ回路４ｃは、ハイレベルの反転信号Ｎｏｕｔを出力し、その結果、出力部４ｄのトランジスタＴｒ１のゲート電極がハイレベルとなって、出力端子Ｔ１からは、センサ部Ａが人を検知していないことを示すローレベルの検知出力Ｐｏｕｔが出力される。   Here, when the amplified voltage signal Vout falls below the threshold voltage A1 and exceeds the threshold voltage A2 (that is, when the amplified voltage signal Vout falls within the threshold width for human body detection by the threshold voltages A1 and A2), the comparators COMP1 and COMP1 The output signals from COMP2 are both high level signals, and the NAND circuit 4b outputs a low level output signal Cout. The NOT circuit 4c that receives the low level output signal Cout outputs the high level inversion signal Nout. As a result, the gate electrode of the transistor Tr1 of the output unit 4d becomes high level, and the output terminal T1 The low-level detection output Pout indicating that the sensor unit A is not detecting a person is output.

一方、増幅電圧信号Ｖｏｕｔが少なくとも閾値電圧Ａ１を上回る、或いは閾値電圧Ａ２を下回る場合（つまり、増幅電圧信号Ｖｏｕｔが閾値電圧Ａ１，Ａ２による人体検知用の閾値幅内に収まらない場合）、コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２からの出力信号のうち少なくとも一方はローレベルの信号となるから、ＮＡＮＤ回路４ｂは、ハイレベルの出力信号Ｃｏｕｔを出力する。そして、ハイレベルの出力信号Ｃｏｕｔを受けたＮＯＴ回路４ｃは、ローレベルの反転信号Ｎｏｕｔを出力し、その結果、出力部４ｄのトランジスタＴｒ１のゲート電極がローレベルとなって、出力端子Ｔ１からは、センサ部Ａが人を検知したことを示すハイレベルの検知出力Ｐｏｕｔが出力される。   On the other hand, when the amplified voltage signal Vout exceeds at least the threshold voltage A1 or lower than the threshold voltage A2 (that is, when the amplified voltage signal Vout does not fall within the threshold width for human body detection by the threshold voltages A1 and A2), the comparator COMP1 , COMP2 are low level signals, the NAND circuit 4b outputs a high level output signal Cout. The NOT circuit 4c receiving the high level output signal Cout outputs the low level inversion signal Nout. As a result, the gate electrode of the transistor Tr1 of the output unit 4d becomes low level, and the output terminal T1 A high-level detection output Pout indicating that the sensor unit A has detected a person is output.

このようにして信号処理回路部Ｂから出力された検知出力Ｐｏｕｔは、無線送信回路部Ｃの変換回路５に入力されて、変換回路５によって、上記の超広帯域無線方式の無線信号Ｏｕｔに変換されて無線センサ装置１から外部へと出力される。   The detection output Pout output from the signal processing circuit unit B in this way is input to the conversion circuit 5 of the wireless transmission circuit unit C, and is converted by the conversion circuit 5 into the above-described radio signal Out of the ultra-wideband radio system. And output from the wireless sensor device 1 to the outside.

以上述べたように、本実施形態の無線センサ装置１によれば、センサ部Ａからの出力ＳｉｎをＩ／Ｖ変換回路２により電圧信号Ｓｏｕｔに変換した後に電圧増幅回路３によってアナログ増幅し、増幅後の増幅電圧信号Ｖｏｕｔを比較回路４に入力して、増幅電圧信号Ｖｏｕｔが予め設定された閾値である閾値電圧Ａ１，Ａ２を越えたときにハイレベルの検知出力Ｐｏｕｔを発生することにより、センサ部Ａからの出力Ｓｉｎをハイレベルかローレベル、すなわちオン・オフの１ビットの信号に変換することができる。これにより従来のようにマイコン等が用いられているＡ／Ｄ変換器等を用いてデジタル信号処理を行う必要がなくなるから、信号処理回路部Ｂの消費電流を抑えて省エネルギー化を図ることができる。加えて、無線送信回路部Ｃの無線方式として、従来の無線通信方式よりも低電力で通信を行える超広帯域無線通信方式を採用して、これにより外部へ出力を送信するようにしてあるので、さらなる省エネルギー化を図ることができる。   As described above, according to the wireless sensor device 1 of the present embodiment, the output Sin from the sensor unit A is converted into the voltage signal Sout by the I / V conversion circuit 2 and then analog-amplified and amplified by the voltage amplifier circuit 3. The subsequent amplified voltage signal Vout is input to the comparison circuit 4, and a high level detection output Pout is generated when the amplified voltage signal Vout exceeds threshold voltages A1 and A2, which are preset threshold values. The output Sin from the part A can be converted into a 1-bit signal of high level or low level, that is, on / off. This eliminates the need to perform digital signal processing using an A / D converter or the like in which a microcomputer or the like is used as in the prior art, so that the current consumption of the signal processing circuit unit B can be suppressed to save energy. . In addition, as a wireless method of the wireless transmission circuit unit C, an ultra-wideband wireless communication method capable of performing communication with lower power than the conventional wireless communication method is adopted, so that the output is transmitted to the outside. Further energy saving can be achieved.

また、信号処理回路部Ｂ及び無線送信回路部Ｃに動作電力を供給する電力発生部Ｄを備えているために長寿命で電池交換不要となるから、従来から面倒であった無線センサ装置１のメンテナンスを行う必要がなくなり、取り付けが困難であった場所、例えば天井等の高いところにも問題無く設置することができる。しかも、電力発生部Ｄは、信号処理回路部Ｂ及び無線送信回路部Ｃを動作させるのに必要な電力が発電素子６から得られない場合でも、２次電池７ｂによって無線センサ装置１の動作に最低限必要な信号処理回路部Ｂ及び無線送信回路部Ｃに電力供給を行うから、無線センサ装置の動作を継続して行うことができるという効果を奏する。   In addition, since the power generation unit D that supplies the operation power to the signal processing circuit unit B and the wireless transmission circuit unit C is provided, the battery life is long and it is not necessary to replace the battery. There is no need to perform maintenance, and it can be installed without problems in places where installation is difficult, for example, high places such as the ceiling. Moreover, even when the power generation unit D cannot obtain the power necessary for operating the signal processing circuit unit B and the wireless transmission circuit unit C from the power generation element 6, the secondary battery 7b allows the power generation unit D to operate the wireless sensor device 1. Since power is supplied to the minimum required signal processing circuit unit B and wireless transmission circuit unit C, there is an effect that the operation of the wireless sensor device can be continuously performed.

その上、無線により外部への送信を行うから、配線工事をする必要がなくなり、取り付け場所の自由度を向上することができる。これにより、無線センサ装置１を様々な場所に複数設置して使用することができるようになり、例えば、施設の各部屋やトイレ等に無線センサ装置１を取り付けて常に部屋の利用状況が分かるようにすれば、利用者が部屋に行って空き状態を確認する手間を省くことができる。   In addition, since transmission to the outside is performed wirelessly, it is not necessary to perform wiring work, and the degree of freedom of the installation location can be improved. As a result, a plurality of wireless sensor devices 1 can be installed and used at various places. For example, the wireless sensor device 1 can be attached to each room, toilet, etc. of the facility so that the usage status of the room can always be known. By doing so, it is possible to save the user from having to go to the room and check the availability.

特に、本実施形態の無線センサ装置１では、発電素子６として従来から用いられているアモルファス型太陽電池に代えて、色素増感型太陽電池を用いていることに特徴があり、このような色素増感型電池を用いたことによる利点について、以下に説明する。   In particular, the wireless sensor device 1 of the present embodiment is characterized in that a dye-sensitized solar cell is used as the power generation element 6 in place of the amorphous solar cell conventionally used. Advantages of using the sensitized battery will be described below.

例えば、上記の信号処理回路部Ｂ、無線送信回路部Ｃ、及び安定化回路７ａからなる回路部の平均消費電流を１０μＡとし、これらの各動作限界電圧が３Ｖであるように設定すると、前記回路部は、電力発生部Ｄの電力を平均３０μＷ以上消費し、このとき、無線センサ装置１が動作するためには、発電素子６において最低でも３０μＷ以上の発電が必要となる。これは、一般的に屋内で用いられるセルサイズ４ｃｍ２のアモルファス型太陽電池１セルを、約２００ｌｘの照度下においた場合に得られるエネルギーに相当するため、上記の場合、照度が２００ｌｘ以上の場所であれば、アモルファス型太陽電池１セルにより動作可能となる。 For example, when the average current consumption of the circuit unit including the signal processing circuit unit B, the wireless transmission circuit unit C, and the stabilization circuit 7a is set to 10 μA and each of these operation limit voltages is set to 3 V, the circuit The unit consumes an average of 30 μW or more of the power of the power generation unit D. At this time, in order for the wireless sensor device 1 to operate, the power generation element 6 needs to generate power of at least 30 μW. This is equivalent to energy obtained when an amorphous solar cell having a cell size of 4 cm 2 that is generally used indoors is placed under an illuminance of about 200 lx. In the above case, the illuminance is 200 lx or more. Then, it becomes possible to operate with one cell of the amorphous solar cell.

しかしながら、上記のようにアモルファス型太陽電池を１セル用いる場合、居間等の照度が２００ｌｘ以上得られる場所であれば、電力発生装置Ｄから前記回路部に十分な動作電力を供給することができるが、屋内において人が通る廊下等は、一般に居間等に比べて暗く、その照度が約数十ｌｘであるから、上記のアモルファス型太陽電池１セルでは、電力を賄うことができず、無線センサ装置１を動作させるためには、アモルファス型太陽電池を複数セル必要とし、その結果、無線センサ装置１が大型化することとなる。   However, when one cell of an amorphous solar cell is used as described above, a sufficient operating power can be supplied from the power generator D to the circuit unit in a place where illuminance such as a living room can be obtained at 200 lx or more. A corridor or the like through which a person passes indoors is generally darker than a living room or the like and has an illuminance of about several tens of lx. Therefore, the above-described amorphous solar cell 1 cell cannot provide power, and a wireless sensor device In order to operate 1, a plurality of amorphous solar cells are required, and as a result, the wireless sensor device 1 is increased in size.

これに対して、色素増感型太陽電池は、図４（ａ），（ｂ）に示すように、同じ照度下であれば、アモルファス型太陽電池に比べて発電される電力が大きいため、低照度下においてもアモルファス型太陽電池と同程度の電力を得ることが可能となる。尚、図４（ａ）は、高照度下での各太陽電池の電流−電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）を示すグラフであり、ＳＤが色素増感型太陽電池を、ＳＡがアモルファス型太陽電池を示している。また、図４（ｂ）は、低照度下での各太陽電池の電流−電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）を示すグラフであり、ＳＤが色素増感型太陽電池を、ＳＡがアモルファス型太陽電池を示している。 On the other hand, as shown in FIGS. 4A and 4B, the dye-sensitized solar cell generates less power than the amorphous solar cell under the same illuminance. Even under illuminance, it is possible to obtain the same level of power as that of an amorphous solar cell. Incidentally, FIG. 4 (a), current of the solar cell under high illumination - a graph showing the voltage characteristic (I-V characteristic), S D is a dye-sensitized solar cell, S A is amorphous form A solar cell is shown. Further, FIG. 4 (b) of the solar cell under low illumination current - is a graph showing the voltage characteristic (I-V characteristic), S D is a dye-sensitized solar cell, S A is amorphous form A solar cell is shown.

以上述べたように、同照度、同セルサイズであれば、色素増感型太陽電池は、アモルファス型太陽電池よりも大きい電力を発電することができるから、発電素子６として色素増感型太陽電池を用いることにより、アモルファス型太陽電池を用いる場合に比べて、セルサイズやセルの数を少なくすることができる。さらに、低照度でも、信号処理回路部Ｂ、無線送信回路部Ｃ、及び安定化回路７ａからなる回路部を最低限動作させるのに必要な電力（動作限界消費電力）を得ることができるので、低照度の場所に無線センサ装置１を設置した場合でも十分な動作電力を供給することができる。そのため、無線センサ装置１を小型化した際でも、廊下等の数十ｌｘの低照度下で動作させることが可能になる。   As described above, if the illuminance and the cell size are the same, the dye-sensitized solar cell can generate larger power than the amorphous solar cell. By using, the cell size and the number of cells can be reduced as compared with the case of using an amorphous solar cell. Furthermore, even with low illuminance, it is possible to obtain the power (operating limit power consumption) necessary to operate the circuit unit consisting of the signal processing circuit unit B, the wireless transmission circuit unit C, and the stabilization circuit 7a as a minimum. Even when the wireless sensor device 1 is installed in a place with low illuminance, sufficient operating power can be supplied. Therefore, even when the wireless sensor device 1 is downsized, it is possible to operate under a low illuminance of several tens of lx such as a corridor.

ところで、図３に示すような色素増感型太陽電池からなる発電素子６では、従来から、電解質層６５の呈色による透光性の低下等によって、発電電力が小さくなるという問題があったが、本発明者らが鋭意検討した結果、電解質層６５に含まれる酸化物であるＩ３ −の濃度を０ｍｏｌ／ｄｍ３超、０．０２ｍｏｌ／ｄｍ３以下とすれば、数十ｌｘ程度の低照度下において、従来から良く用いられているＩ３ −の濃度が０．０５ｍｏｌ／ｄｍ３であるような電解質層６５を用いる場合に比べて、高い出力特性が得られ、本発明の課題を解決するのにふさわしい特性を有する発電素子が得られることを見出した。尚、Ｉ３ −の濃度の下限値については、特に制限はないが、ヨウ素Ｉ２等のＩ３ −の供給源を溶媒等に添加せずに、ヨウ化物等のＩ−の供給源のみを溶媒等に添加した場合に、吸光光度法によりＩ３ −の濃度が１０×１０−９ｍｏｌ／ｄｍ３となることがわかっている。 By the way, in the power generation element 6 made of a dye-sensitized solar cell as shown in FIG. 3, there has been a problem that the generated power is reduced due to a decrease in translucency due to coloration of the electrolyte layer 65. As a result of intensive studies by the present inventors, if the concentration of I 3 − that is an oxide contained in the electrolyte layer 65 is set to be more than 0 mol / dm 3 and 0.02 mol / dm 3 or less, the concentration is as low as several tens of lx. Compared with the case where the electrolyte layer 65 having a concentration of I 3 − of 0.05 mol / dm 3 , which has been often used in the past, is used under illuminance, high output characteristics can be obtained, thereby solving the problems of the present invention. It has been found that a power generating element having characteristics suitable for this can be obtained. The lower limit of the concentration of I 3 − is not particularly limited, but only the source of I − such as iodide is added without adding the source of I 3 − such as iodine I 2 to the solvent or the like. When added to a solvent or the like, it is known that the concentration of I 3 − is 10 × 10 −9 mol / dm 3 by spectrophotometry.

すなわち、電解質層６５におけるＩ３ −の濃度が０ｍｏｌ／ｄｍ３超、０．０２ｍｏｌ／ｄｍ３以下であるような発電素子６によれば、Ｉ３ −の濃度が０．０５ｍｏｌ／ｄｍ３であるような電解質層６５を用いた発電素子６に比較して、数十ｌｘ程度の低照度下において大きい曲線因子（fill factor、F,F）を得ることができる。これは、低照度下のように、流れる電流が小さい状況では、上記の０．０５ｍｏｌ／ｄｍ３というＩ３ −の濃度が過剰であり、このような過剰なＩ３ −が酸化還元反応（電荷の輸送）に悪影響を及ぼして、太陽電池の内部抵抗を大きくする方向に作用し、これにより曲線因子に悪影響を及ぼしていた（曲線因子を低下させていた）点が、Ｉ３ −の濃度を０ｍｏｌ／ｄｍ３超、０．０２ｍｏｌ／ｄｍ３以下のように低くすることで解消されたからである。 That is, according to the power generation element 6 in which the concentration of I 3 − in the electrolyte layer 65 is more than 0 mol / dm 3 and 0.02 mol / dm 3 or less, the concentration of I 3 − is 0.05 mol / dm 3 . Compared with the power generation element 6 using such an electrolyte layer 65, a large fill factor (F, F) can be obtained under a low illuminance of about several tens of lx. This is because the concentration of I 3 − of 0.05 mol / dm 3 is excessive in a situation where the flowing current is small, such as under low illuminance, and such excessive I 3 − is converted into a redox reaction (charge). transport) to exert an adverse effect, it acts in a direction to increase the internal resistance of the solar cell, thereby had an adverse effect on the fill factor (curve factor has been lowered) points, I 3 - the concentration of It is because it was eliminated by making it low as above 0 mol / dm 3 and 0.02 mol / dm 3 or less.

さらに、電解質層６５におけるＩ３ −の濃度を０ｍｏｌ／ｄｍ３超、０．０２ｍｏｌ／ｄｍ３以下としたことによって、Ｉ３ −の濃度が０．０５ｍｏｌ／ｄｍ３である場合に比べて電解質溶液の呈色が抑制されるので、電解質層６５で吸収されていた光を色素に与えることができるようになり、これにより色素から放出される電子の数を増やして、短絡電流Ｉｓｃをより大きくすることができる。 Furthermore, I 3 in the electrolyte layer 65 - concentration of 0 mol / dm 3 in excess of, by which the 0.02 mol / dm 3 or less, I 3 - electrolyte solution as compared with when the concentration of a 0.05 mol / dm 3 Therefore, the light absorbed by the electrolyte layer 65 can be given to the dye, thereby increasing the number of electrons emitted from the dye and increasing the short-circuit current Isc. be able to.

その上、Ｉ３ −の濃度が０ｍｏｌ／ｄｍ３超、０．０２ｍｏｌ／ｄｍ３以下と、０．０５ｍｏｌ／ｄｍ３に比べて低くすることで、色素から対向電極６３に移動した電子を受け取るＩ３ −の量が少なくなるので、対向電極６３に移動した電子が電解質層６５を介して半導体層６２の色素へ移動することを抑制でき、これにより開放電圧（半導体層６２の電位（フェルミ準位）と対向電極６３の電位との間の電位差）Ｖｏｃを高くすることができる。 Moreover, I 3 - concentrations 0 mol / dm 3 greater, and 0.02 mol / dm 3 or less, by lower than the 0.05 mol / dm 3, I receive the electrons moved to the counter electrode 63 from the dye 3 - of the amount is reduced, electrons move to the counter electrode 63 through the electrolyte layer 65 can be suppressed from moving to the dye of the semiconductor layer 62, thereby the potential of the open circuit voltage (semiconductor layer 62 (the Fermi level ) And the potential of the counter electrode 63) Voc can be increased.

したがって、電解質層６５に含まれる酸化物であるＩ３ −の濃度を０ｍｏｌ／ｄｍ３超、０．０２ｍｏｌ／ｄｍ３以下とすれば、数十ｌｘ程度の低照度下において、例えばＩ３ −の濃度を０．０５ｍｏｌ／ｄｍ３とした場合に比べて、曲線因子、短絡電流、及び開放電圧の各値を大きくすることができ、これによりエネルギー変換効率等の出力特性を向上できる。ここで、曲線因子、短絡電流、及び開放電圧の各値を大きくすることができるのは、数十ｌｘ程度の低照度下に限らず、室内の明るさ、例えば照度が５０００ｌｘ以下であればよく、好ましくは照度が２００ｌｘ以下であればよい。 Therefore, if the concentration of I 3 − that is an oxide contained in the electrolyte layer 65 is set to be greater than 0 mol / dm 3 and 0.02 mol / dm 3 or less, for example, I 3 − Compared with the case where the concentration is 0.05 mol / dm 3, the values of the fill factor, the short circuit current, and the open circuit voltage can be increased, thereby improving the output characteristics such as energy conversion efficiency. Here, the values of the fill factor, the short-circuit current, and the open-circuit voltage can be increased not only under a low illuminance of about several tens of lx, but only when the room brightness, for example, the illuminance is 5000 lx or less. The illuminance is preferably 200 lx or less.

尚、本実施形態において、センサ部Ａは、人体から輻射される赤外線エネルギーを検出する人体検知用の焦電センサとしているが、本実施形態のセンサ部Ａは、焦電センサに限られるものではなく、照度センサ、又は振動センサ、或いは温度センサとしてもよい。特に振動センサを利用する例としては、建造物の微小振動（振動エネルギー）を電力に変換し、その電力で内部回路を動作させ、ある一定の揺れを検知すると発報信号を出力する振動センサが挙げられる。尚、このような微小振動からエネルギーを得ることができる素子としては、建造物の壁面、床等の振幅が数μｍ以下の微小振動のエネルギーを電力に変換できるものが提供されている。この点は、後述する実施形態２〜４においても同様である。   In the present embodiment, the sensor unit A is a pyroelectric sensor for human body detection that detects infrared energy radiated from the human body, but the sensor unit A of the present embodiment is not limited to a pyroelectric sensor. Alternatively, an illuminance sensor, a vibration sensor, or a temperature sensor may be used. An example of using a vibration sensor is a vibration sensor that converts a minute vibration (vibration energy) of a building into electric power, operates an internal circuit with the electric power, and outputs a warning signal when a certain amount of vibration is detected. Can be mentioned. As elements capable of obtaining energy from such minute vibrations, there are provided elements capable of converting the energy of minute vibrations having an amplitude of several μm or less, such as the wall and floor of a building, into electric power. This also applies to Embodiments 2 to 4 described later.

（実施形態２）
本実施形態の無線センサ装置１０は、図５に示すように、センサ部Ａと、Ｉ／Ｖ変換回路２、電圧増幅回路３、比較回路４０、及びモード切換回路８を有し、センサ部Ａからの出力Ｓｉｎをアナログ増幅するとともにアナログ増幅された出力Ｓｉｎが予め設定された閾値を越えたときに検知出力Ｐｏｕｔを発生する信号処理回路部Ｂと、信号処理回路部Ｂの検知出力Ｐｏｕｔを変換回路５で変換してなる無線信号Ｏｕｔにより外部へ送信する無線送信回路部Ｃと、発電素子６、該発電素子６の発電電圧Ｖを安定化する安定化回路７ａ、安定化回路７ａの出力電圧により充電される２次電池７ｂ、及び２次電池７ｂから安定化回路７ａに電流が流れることを防止する逆流防止回路７ｄを備え、信号処理回路部Ｂ及び無線送信回路部Ｃに動作電力を供給する電力発生部Ｄとを具備している。 (Embodiment 2)
As shown in FIG. 5, the wireless sensor device 10 of the present embodiment includes a sensor unit A, an I / V conversion circuit 2, a voltage amplification circuit 3, a comparison circuit 40, and a mode switching circuit 8. The signal output circuit Sin from the signal processing circuit B that generates the detection output Pout when the analog amplified output Sin exceeds a preset threshold value, and the detection output Pout of the signal processing circuit unit B is converted. A wireless transmission circuit C that transmits to the outside by a wireless signal Out converted by the circuit 5, a power generation element 6, a stabilization circuit 7a that stabilizes the power generation voltage V of the power generation element 6, and an output voltage of the stabilization circuit 7a And a backflow prevention circuit 7d for preventing current from flowing from the secondary battery 7b to the stabilization circuit 7a, and operating power to the signal processing circuit unit B and the wireless transmission circuit unit C. And it includes a power generation unit D supplies.

ここで、センサ部Ａ、無線送信回路部Ｃ、及び発電素子６については上記実施形態１と同様のものであるから本実施形態では説明を省略し、主に信号処理回路部Ｂと、電力発生部Ｄとについて説明する。   Here, since the sensor unit A, the wireless transmission circuit unit C, and the power generation element 6 are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted in this embodiment, and the signal processing circuit unit B and the power generation are mainly performed. Part D will be described.

信号処理回路部Ｂは、センサ部Ａの出力Ｓｉｎが入力され、電流信号である出力Ｓｉｎを電圧信号Ｓｏｕｔに変換して電圧増幅回路３へ出力するＩ／Ｖ変換回路２と、Ｉ／Ｖ変換回路２から入力された電圧信号Ｓｏｕｔを増幅して増幅電圧信号Ｖｏｕｔを比較回路４０へ出力する電圧増幅回路３と、電圧増幅回路３から入力された増幅電圧信号Ｖｏｕｔを予め設定された閾値と比較し、比較結果に応じた検知出力Ｐｏｕｔを発生する比較回路４０と、信号処理回路部Ｂの消費電流を信号処理回路部Ｂの定格電流とした動作モード、或いは、信号処理回路部Ｂの消費電流を制限した待機モードに設定するモード切替回路８とを有している。尚、Ｉ／Ｖ変換回路２及び電圧増幅回路３の構成は、上記実施形態１と同様のものを用いることができるので、本実施形態では説明を省略する。   The signal processing circuit unit B receives the output Sin of the sensor unit A, converts the output signal Sin, which is a current signal, into a voltage signal Sout and outputs the voltage signal Sout to the voltage amplification circuit 3, and the I / V conversion. The voltage amplification circuit 3 that amplifies the voltage signal Sout input from the circuit 2 and outputs the amplified voltage signal Vout to the comparison circuit 40, and compares the amplified voltage signal Vout input from the voltage amplification circuit 3 with a preset threshold value. Then, the comparison circuit 40 that generates the detection output Pout according to the comparison result and the operation mode in which the current consumption of the signal processing circuit unit B is the rated current of the signal processing circuit unit B, or the current consumption of the signal processing circuit unit B And a mode switching circuit 8 for setting a standby mode in which Note that the configurations of the I / V conversion circuit 2 and the voltage amplification circuit 3 can be the same as those of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted in this embodiment.

比較回路４０は、図６に示すように、予め設定された閾値として閾値電圧Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２を生成する閾値電圧生成部４０ａと、閾値電圧生成部４０ａの閾値電圧Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２と増幅電圧信号Ｖｏｕｔとを比較して出力を発生する１組のコンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２と、各コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２の出力端子が各別に接続され、各コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２からの出力の論理積である出力信号Ｃｏｕｔを出力するＡＮＤ回路４０ｂと、出力信号Ｃｏｕｔに応じた検知出力Ｐｏｕｔを発生して無線送信回路部Ｃへ送る出力部４０ｃとを備えた、所謂ウィンドコンパレータである。   As shown in FIG. 6, the comparison circuit 40 includes a threshold voltage generator 40a that generates threshold voltages A1, A2, B1, and B2 as preset threshold values, and threshold voltages A1, A2, and B1 of the threshold voltage generator 40a. , B2 and the amplified voltage signal Vout to generate a set of comparators COMP1, COMP2, and output terminals of the comparators COMP1, COMP2 are connected to each other, and the logical product of the outputs from the comparators COMP1, COMP2 This is a so-called window comparator provided with an AND circuit 40b that outputs an output signal Cout and an output unit 40c that generates a detection output Pout corresponding to the output signal Cout and sends it to the wireless transmission circuit unit C.

閾値電圧生成部４０ａは、抵抗Ｒ４〜Ｒ９を順次接続してなる直列回路を介して内部電源Ｖｃｃを接地することで構成され、抵抗Ｒ４〜Ｒ９を用いて内部電源Ｖｃｃを分圧することで、抵抗Ｒ４，Ｒ５間において閾値電圧Ａ１、抵抗Ｒ５，Ｒ６間において閾値電圧Ａ１より低い閾値電圧Ｂ１、抵抗Ｒ７，Ｒ８間において閾値電圧Ｂ１より低い閾値電圧Ｂ２、抵抗Ｒ８，Ｒ９間において閾値電圧Ｂ２より低い閾値電圧Ａ２を生成している。ここで、閾値電圧Ａ１，Ａ２からなる閾値幅は、センサ部Ａによって人体を検知したか否かの判断基準となる人体検知用の閾値幅であり、閾値電圧Ｂ１，Ｂ２からなる閾値幅は、モード切替回路８による動作モード／待機モードの切り替えの判断基準となる切替判断用の閾値幅である。   The threshold voltage generator 40a is configured by grounding the internal power supply Vcc through a series circuit formed by sequentially connecting resistors R4 to R9, and by dividing the internal power supply Vcc using the resistors R4 to R9, Threshold voltage A1 between R4 and R5, threshold voltage B1 lower than threshold voltage A1 between resistors R5 and R6, threshold voltage B2 lower than threshold voltage B1 between resistors R7 and R8, and lower than threshold voltage B2 between resistors R8 and R9 A threshold voltage A2 is generated. Here, the threshold width composed of threshold voltages A1 and A2 is a threshold width for human body detection that is a criterion for determining whether or not a human body has been detected by the sensor unit A, and the threshold width composed of threshold voltages B1 and B2 is This is a threshold value for switching determination, which is a determination criterion for switching between the operation mode / standby mode by the mode switching circuit 8.

コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２は、上記実施形態１と同様のものであり、第１のコンパレータＣＯＭＰ１は、非反転入力端子がスイッチＳＷ１を介して抵抗Ｒ４，Ｒ５間に接続されるとともに、スイッチＳＷ２を介して抵抗Ｒ５，Ｒ６間に接続され、反転入力端子に増幅電圧信号Ｖｏｕｔが入力されている。第２のコンパレータＣＯＭＰ２は、反転入力端子がスイッチＳＷ３を介して抵抗Ｒ７，Ｒ８間に接続されるとともに、スイッチＳＷ４を介して抵抗Ｒ８，Ｒ９間に接続され、非反転入力端子に増幅電圧信号Ｖｏｕｔが入力されている。   The comparators COMP1 and COMP2 are the same as those in the first embodiment. The first comparator COMP1 has a non-inverting input terminal connected between the resistors R4 and R5 via the switch SW1 and via the switch SW2. Connected between the resistors R5 and R6, the amplified voltage signal Vout is input to the inverting input terminal. The second comparator COMP2 has an inverting input terminal connected between the resistors R7 and R8 via the switch SW3, and is connected between the resistors R8 and R9 via the switch SW4. The amplified voltage signal Vout is connected to the non-inverting input terminal. Is entered.

ＡＮＤ回路４０ｂは、２つの入力端子にそれぞれコンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２の出力端子が接続され、コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２の出力の論理積を出力信号Ｃｏｕｔとして出力するものであり、コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２の信号がともにハイレベルであるときはハイレベルの出力信号Ｃｏｕｔを出力し、それ以外の場合は、ローレベルの出力信号Ｃｏｕｔを出力する。   The AND circuit 40b has two input terminals connected to the output terminals of the comparators COMP1 and COMP2, respectively, and outputs a logical product of the outputs of the comparators COMP1 and COMP2 as an output signal Cout. The signals of the comparators COMP1 and COMP2 are both When it is at the high level, the output signal Cout at the high level is output, and when it is not, the output signal Cout at the low level is output.

出力部４０ｃは、電源Ｖｄｄと、トランジスタＴｒ２と、プルアップ抵抗Ｒ１０と、無線送信回路部Ｃに検知出力Ｐｏｕｔを出力する出力端子Ｔ２とから形成され、トランジスタＴｒ２のゲート電極にＡＮＤ回路４０ｂの出力端子がスイッチＳＷ５を介して接続され、ドレイン電極に電源Ｖｄｄが接続され、ソース電極に出力端子Ｔ２が接続されている。このトランジスタＴｒ２は例えばＰ型ＭＯＳＦＥＴ等であり、トランジスタＴｒ２のゲート電極にローレベルの信号が入力されているときは、ドレイン−ソース電極間を通電して、出力端子Ｔ２からハイレベルの検知出力Ｐｏｕｔを出力し、ゲート電極にハイレベルの信号が入力されているときは、ドレイン−ソース電極間を遮断して、出力端子Ｔ２からローレベルの検知出力Ｐｏｕｔを出力する。したがって出力部４０ｃは、トランジスタＴｒ２のゲート電極にローレベルの出力信号Ｃｏｕｔが入力されたときのみハイレベルの検知出力Ｐｏｕｔを出力するのである。   The output unit 40c is formed by a power supply Vdd, a transistor Tr2, a pull-up resistor R10, and an output terminal T2 that outputs a detection output Pout to the wireless transmission circuit unit C. The output of the AND circuit 40b is output to the gate electrode of the transistor Tr2. The terminal is connected via the switch SW5, the power supply Vdd is connected to the drain electrode, and the output terminal T2 is connected to the source electrode. The transistor Tr2 is, for example, a P-type MOSFET. When a low level signal is input to the gate electrode of the transistor Tr2, the drain-source electrode is energized to detect the high level detection output Pout from the output terminal T2. When a high level signal is input to the gate electrode, the drain-source electrode is cut off and a low level detection output Pout is output from the output terminal T2. Therefore, the output unit 40c outputs the high level detection output Pout only when the low level output signal Cout is input to the gate electrode of the transistor Tr2.

モード切替回路８は、図６に示すように、比較回路４０のＡＮＤ回路４０ｂの出力端子と接続されて、ＡＮＤ回路４０ｂの出力信号Ｃｏｕｔによって、信号処理回路部Ｂのモード切り替えを行うものであり、ＡＮＤ回路４０ｂの出力信号Ｃｏｕｔがハイレベルの信号であれば、信号処理回路部Ｂを待機モードに設定し、出力信号Ｃｏｕｔがローレベルの信号であれば、信号処理回路部Ｂを動作モードに設定するようにしてある。   As shown in FIG. 6, the mode switching circuit 8 is connected to the output terminal of the AND circuit 40b of the comparison circuit 40, and switches the mode of the signal processing circuit unit B by the output signal Cout of the AND circuit 40b. If the output signal Cout of the AND circuit 40b is a high level signal, the signal processing circuit unit B is set to the standby mode, and if the output signal Cout is a low level signal, the signal processing circuit unit B is set to the operation mode. It is set up.

ここで、待機モードは、Ｉ／Ｖ変換回路２及び電圧増幅回路３が最低限動作可能な程度に各回路２，３のバイアス電流を制限することで、消費電流を極限まで制限したモードであり、同時に、比較回路４０のスイッチＳＷ１，ＳＷ４をオフ、スイッチＳＷ２，ＳＷ３をオンにして、各コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２に閾値電圧Ｂ１，Ｂ２が入力されるようにするとともに、スイッチＳＷ５をオフしてＡＮＤ回路４０ｂの出力端子と出力部４０ｃのトランジスタＴｒ２のゲート電極とを遮断している。このとき、トランジスタＴｒ２のゲート電極はプルアップ抵抗Ｒ１０によりハイレベルとなるためにドレイン−ソース電極間が遮断され、その結果、検知出力Ｐｏｕｔはローレベルとなる。   Here, the standby mode is a mode in which the current consumption is limited to the limit by limiting the bias currents of the circuits 2 and 3 to such an extent that the I / V conversion circuit 2 and the voltage amplification circuit 3 can operate at a minimum. At the same time, the switches SW1 and SW4 of the comparison circuit 40 are turned off and the switches SW2 and SW3 are turned on so that the threshold voltages B1 and B2 are input to the comparators COMP1 and COMP2, and the switch SW5 is turned off and the AND circuit is turned on. The output terminal of the circuit 40b and the gate electrode of the transistor Tr2 of the output unit 40c are cut off. At this time, since the gate electrode of the transistor Tr2 is set to the high level by the pull-up resistor R10, the drain-source electrode is disconnected, and as a result, the detection output Pout is set to the low level.

また、動作モードは、各回路２，３が確実に動作できるように各回路２，３のバイアス電流を十分な値とすることで、消費電流が定格電流となるようにしたモードであり、同時に、比較回路４０のスイッチＳＷ１，ＳＷ４をオン、スイッチＳＷ２，ＳＷ３をオフにして、各コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２に閾値電圧Ａ１，Ａ２が入力されるようにするとともに、スイッチＳＷ５をオンしてＡＮＤ回路４０ｂの出力端子と出力部４０ｃのトランジスタＴｒ２のゲート電極とを通電させている。   The operation mode is a mode in which the current consumption becomes the rated current by setting the bias current of each circuit 2 and 3 to a sufficient value so that each circuit 2 and 3 can operate reliably. The switches SW1 and SW4 of the comparison circuit 40 are turned on and the switches SW2 and SW3 are turned off so that the threshold voltages A1 and A2 are input to the comparators COMP1 and COMP2, and the switch SW5 is turned on and the AND circuit 40b. And the gate electrode of the transistor Tr2 of the output unit 40c are energized.

このようなモード切替回路８によれば、増幅電圧信号Ｖｏｕｔがその上限及び下限においてそれぞれ閾値電圧Ｂ１，Ｂ２を越えない、すなわち閾値電圧Ｂ１，Ｂ２による切替判断用の閾値幅内に収まる場合は、ＡＮＤ回路４０ｂの出力信号Ｃｏｕｔがハイレベルの信号となるから、信号処理回路部Ｂを上記の待機モードに設定することで、無線センサ装置１全体でのエネルギー消費を抑えることができる。また逆に、増幅電圧信号Ｖｏｕｔが閾値電圧Ｂ１，Ｂ２を越える、すなわち閾値電圧Ｂ１，Ｂ２の閾値幅内に収まらない場合は、ＡＮＤ回路４０ｂの出力信号Ｃｏｕｔがローレベルの信号となるから、信号処理回路部Ｂを上記の動作モードに設定することで、コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２に入力される閾値電圧を人体検知用の閾値電圧Ａ１，Ａ２にして、人体の検出を行えるようにするのである。   According to such a mode switching circuit 8, when the amplified voltage signal Vout does not exceed the threshold voltages B1 and B2 at the upper and lower limits, that is, falls within the threshold width for switching determination by the threshold voltages B1 and B2, Since the output signal Cout of the AND circuit 40b is a high level signal, the energy consumption of the entire wireless sensor device 1 can be suppressed by setting the signal processing circuit unit B to the standby mode. Conversely, if the amplified voltage signal Vout exceeds the threshold voltages B1 and B2, that is, does not fall within the threshold width of the threshold voltages B1 and B2, the output signal Cout of the AND circuit 40b becomes a low level signal. By setting the processing circuit unit B to the above-described operation mode, the threshold voltage input to the comparators COMP1 and COMP2 is set to the threshold voltages A1 and A2 for human body detection so that the human body can be detected.

ところで、このようなモード切替時において、電流値が変わる瞬間の変動が大きいと、このような変動が電圧増幅回路３を通して誤動作として現れてしまうおそれがある。そこで、上記の誤動作を防止するために、モード切替後から一定時間の間は、出力信号を出力しないようにする回路を設けることが好ましい。   By the way, at the time of such mode switching, if the fluctuation at the moment when the current value changes is large, such fluctuation may appear as a malfunction through the voltage amplifier circuit 3. Therefore, in order to prevent the above-described malfunction, it is preferable to provide a circuit that does not output an output signal for a certain period of time after mode switching.

電力発生部Ｄは、図５に示すように、発電素子６と、電源回路７０とを備え、信号処理回路部Ｂ及び無線送信回路部Ｃに動作電力を供給するものである。   As shown in FIG. 5, the power generation unit D includes a power generation element 6 and a power supply circuit 70, and supplies operating power to the signal processing circuit unit B and the wireless transmission circuit unit C.

電源回路７０は、発電素子６の発電電圧Ｖを安定化する安定化回路７ａと、安定化回路７ａの出力電圧により充電される２次電池７ｂと、２次電池７ｂから安定化回路７ａに電流が流れることを防止する逆流防止回路７ｄとを備えている。尚、本実施形態の安定化回路７ａは、発電素子６の発電電圧を動作電源として用いるもの（例えば、３端子レギュレータ等）を使用している。つまり、本実施形態では、２次電池７ｂから安定化回路７ａへの電力供給は行わない構成としている。   The power supply circuit 70 includes a stabilization circuit 7a that stabilizes the power generation voltage V of the power generation element 6, a secondary battery 7b that is charged by the output voltage of the stabilization circuit 7a, and a current from the secondary battery 7b to the stabilization circuit 7a. And a backflow prevention circuit 7d for preventing the current from flowing. In addition, the stabilization circuit 7a of this embodiment uses the thing (for example, 3 terminal regulator etc.) which uses the electric power generation voltage of the electric power generation element 6 as an operating power supply. That is, in this embodiment, power is not supplied from the secondary battery 7b to the stabilization circuit 7a.

逆流防止回路７ｄは、発電素子６の発電電圧Ｖを分圧する抵抗Ｒ１１，Ｒ１２からなる直列回路と、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２間に入力端子が接続され、２次電池７ｂから動作電源を得るインバータＩＮＶと、ドレイン電極が安定化回路７ａの出力端子に、ソース電極が２次電池７ｂの高電位側に、ゲート電極がインバータＩＮＶの出力端子にそれぞれ接続されたＰ型ＭＯＳＦＥＴからなるスイッチＴｒ３とを備えている。   The backflow prevention circuit 7d includes a series circuit composed of resistors R11 and R12 that divide the generated voltage V of the power generating element 6, and an inverter INV that has an input terminal connected between the resistors R11 and R12 to obtain an operating power supply from the secondary battery 7b. A switch Tr3 made of a P-type MOSFET having a drain electrode connected to the output terminal of the stabilization circuit 7a, a source electrode connected to the high potential side of the secondary battery 7b, and a gate electrode connected to the output terminal of the inverter INV. Yes.

ここで、インバータＩＮＶは、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２からなる直列回路により分圧された発電電圧Ｖと、所定の閾値（２次電池７ｂから安定化回路７ａに逆流が生じるか否かを判断するための閾値）とを比較し、前記分圧された発電電圧Ｖが所定の閾値を越えると、ロウレベルの信号を出力してスイッチＴｒ３をオンし、前記分圧された発電電圧Ｖが所定の閾値以下であれば、ハイレベルの信号を出力してスイッチＴｒ３をオフするように構成されている。また、スイッチＴｒ３がオンとなって、発電素子６から電流を引き抜き始めたときには、発電素子６の発電電圧Ｖが大きく下がるため、このような発電電圧Ｖの低下によってスイッチＴｒ３がオフとなってしまわないように、インバータＩＮＶの閾値にはヒステリシスを持たせている。   Here, the inverter INV determines the generated voltage V divided by the series circuit composed of the resistors R11 and R12 and a predetermined threshold value (whether or not a reverse flow occurs from the secondary battery 7b to the stabilization circuit 7a). When the divided power generation voltage V exceeds a predetermined threshold value, a low level signal is output to turn on the switch Tr3, and the divided power generation voltage V is equal to or lower than the predetermined threshold value. If there is, a high level signal is output to turn off the switch Tr3. In addition, when the switch Tr3 is turned on and the current starts to be drawn from the power generation element 6, the power generation voltage V of the power generation element 6 is greatly reduced. Therefore, the decrease in the power generation voltage V causes the switch Tr3 to be turned off. In order to avoid this, the threshold value of the inverter INV is provided with hysteresis.

したがって、この逆流防止回路７ｄによれば、前記分圧された発電電圧Ｖが所定の閾値を越える場合（発電素子６の発電電圧Ｖが十分に高く、２次電池７ｂから安定化回路７ａに逆流が生じるおそれがない場合）には、スイッチＴｒ３がオンとなって、安定化回路７ａの出力が２次電池７ｂに供給され、これにより発電素子６で発電された電力が２次電池７ｂの充電や各回路部Ｂ，Ｃの動作電源として用いられる。一方、前記分圧された発電電圧Ｖが所定の閾値以下である場合（発電素子６の発電電圧Ｖが低く、２次電池７ｂから安定化回路７ａに逆流が生じるおそれがある場合）には、スイッチＴｒ３がオフとなって、安定化回路７ａと２次電池７ｂとの間が遮断され、これにより、発電素子６に入射される光量が足りずに、発電素子６の発電電圧Ｖが低下した際に、２次電池７ｂから安定化回路７ａに電流が流れてしまうことを防止できる。   Therefore, according to the backflow prevention circuit 7d, when the divided power generation voltage V exceeds a predetermined threshold value (the power generation voltage V of the power generation element 6 is sufficiently high, backflow from the secondary battery 7b to the stabilization circuit 7a). When the switch Tr3 is turned on, the output of the stabilization circuit 7a is supplied to the secondary battery 7b, so that the electric power generated by the power generation element 6 is charged to the secondary battery 7b. And used as an operating power source for the circuit units B and C. On the other hand, when the divided power generation voltage V is equal to or lower than a predetermined threshold (when the power generation voltage V of the power generation element 6 is low and there is a possibility that a reverse flow may occur from the secondary battery 7b to the stabilization circuit 7a), The switch Tr3 is turned off, and the stabilization circuit 7a and the secondary battery 7b are disconnected. As a result, the amount of light incident on the power generation element 6 is insufficient, and the power generation voltage V of the power generation element 6 is reduced. At this time, it is possible to prevent a current from flowing from the secondary battery 7b to the stabilization circuit 7a.

このような電力発生部Ｄによれば、発電素子６が太陽光を受光することにより発電素子６に発電電圧Ｖが発生し、この発電電圧Ｖを安定化回路７ａにより安定化して２次電池７ｂに蓄えると同時に各回路部Ｂ，Ｃへ動作電力の供給を行うことができる。また、発電素子６の発電電圧Ｖ（抵抗Ｒ１１，Ｒ１２からなる直列回路により分圧された発電電圧Ｖ）が所定の閾値をよりも低い場合には、スイッチＴｒ３がオフとなるから、２次電池７ｂから安定化回路７ａに電流が流れてしまうこと、つまりは逆流を防止できる。   According to such a power generation unit D, when the power generation element 6 receives sunlight, a power generation voltage V is generated in the power generation element 6, and the power generation voltage V is stabilized by the stabilization circuit 7a, and the secondary battery 7b. The operating power can be supplied to each of the circuit parts B and C at the same time. Further, when the power generation voltage V of the power generation element 6 (the power generation voltage V divided by the series circuit including the resistors R11 and R12) is lower than a predetermined threshold value, the switch Tr3 is turned off, so the secondary battery. It is possible to prevent a current from flowing from 7b to the stabilization circuit 7a, that is, backflow.

以上により本実施形態の無線センサ装置１０は構成されており、次にその動作について説明する。尚、信号処理回路部Ｂは初期状態において待機モードに設定されているものとする。   The wireless sensor device 10 of the present embodiment is configured as described above, and the operation thereof will be described next. It is assumed that the signal processing circuit unit B is set to the standby mode in the initial state.

センサ部Ａの出力Ｓｉｎは、上記実施形態１と同様に、Ｉ／Ｖ変換回路２において電圧信号Ｓｏｕｔに変換され、この後に電圧増幅回路３で増幅電圧信号Ｖｏｕｔに増幅されて比較回路４０へ出力される。比較回路４０に入力された増幅電圧信号Ｖｏｕｔは、第１のコンパレータＣＯＭＰ１の反転入力端子と、第２のコンパレータＣＯＭＰ２の非反転入力端子へと入力される。   The output Sin of the sensor unit A is converted into the voltage signal Sout in the I / V conversion circuit 2 as in the first embodiment, and then amplified to the amplified voltage signal Vout in the voltage amplification circuit 3 and output to the comparison circuit 40. Is done. The amplified voltage signal Vout input to the comparison circuit 40 is input to the inverting input terminal of the first comparator COMP1 and the non-inverting input terminal of the second comparator COMP2.

ここで、増幅電圧信号Ｖｏｕｔが閾値電圧Ｂ１を下回り、且つ閾値電圧Ｂ２を上回る場合（つまり、増幅電圧信号Ｖｏｕｔが閾値電圧Ｂ１，Ｂ２による切替判断用の閾値幅内に収まる場合）、コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２からの出力信号はともにハイレベルの信号となり、ＡＮＤ回路４０ｂは、ハイレベルの出力信号Ｃｏｕｔを出力する。そして、ハイレベルの出力信号Ｃｏｕｔを受けたモード切替回路８は、待機モードを維持し、出力部４０ｃは、トランジスタＴｒ２のゲート電極がハイレベルのままなので出力端子Ｔ２から、センサ部Ａが人を検知していないことを示すローレベルの検知出力Ｐｏｕｔが出力されることになる。   Here, when the amplified voltage signal Vout is lower than the threshold voltage B1 and higher than the threshold voltage B2 (that is, when the amplified voltage signal Vout is within the threshold width for switching determination by the threshold voltages B1 and B2), the comparators COMP1, The output signals from COMP2 are both high level signals, and the AND circuit 40b outputs a high level output signal Cout. The mode switching circuit 8 that has received the high-level output signal Cout maintains the standby mode, and the output unit 40c has the sensor unit A connected to the person from the output terminal T2 because the gate electrode of the transistor Tr2 remains at the high level. A low level detection output Pout indicating no detection is output.

一方、増幅電圧信号Ｖｏｕｔが少なくとも閾値電圧Ｂ１を上回る、或いは閾値電圧Ｂ２を下回る場合（つまり、増幅電圧信号Ｖｏｕｔが閾値電圧Ｂ１，Ｂ２による切替判断用の閾値幅内に収まらない場合）、コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２からの出力信号のうち少なくとも一方はローレベルの信号となるから、ＡＮＤ回路４０ｂは、ローレベルの出力信号Ｃｏｕｔを出力する。そして、ローレベルの出力信号Ｃｏｕｔを受けたモード切替回路８は、待機モードから動作モードへの切り替えを行う。ここでは、検知出力Ｐｏｕｔはまだローレベルのままであるが、この電圧増幅信号Ｖｏｕｔが引き続き変動し、少なくとも閾値電圧Ａ１を上回る、或いは閾値電圧Ａ２を下回る場合（つまり、増幅電圧信号Ｖｏｕｔが閾値電圧Ａ１，Ａ２による人体検知用の閾値幅内に収まらない場合）、コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２からの出力信号のうちいずれか１つがローレベルの信号となるので、ＡＮＤ回路４０ｂはローレベルの出力信号Ｃｏｕｔを出力する。このとき、モード切替回路８は動作モードを設定するとともにスイッチＳＷ５をオンとしているから、ＡＮＤ回路４０ｂから出力されたローレベルの出力信号ＣｏｕｔはスイッチＳＷ５を通過してトランジスタＴｒ２のゲート電極に入力される。   On the other hand, when the amplified voltage signal Vout exceeds at least the threshold voltage B1 or lower than the threshold voltage B2 (that is, when the amplified voltage signal Vout does not fall within the threshold width for switching determination by the threshold voltages B1 and B2), the comparator COMP1 , COMP2 are low level signals, the AND circuit 40b outputs a low level output signal Cout. The mode switching circuit 8 that has received the low-level output signal Cout performs switching from the standby mode to the operation mode. Here, the detection output Pout is still at a low level, but the voltage amplification signal Vout continues to fluctuate and is at least above the threshold voltage A1 or below the threshold voltage A2 (that is, the amplification voltage signal Vout is the threshold voltage). When one of the output signals from the comparators COMP1 and COMP2 becomes a low level signal, the AND circuit 40b outputs the low level output signal Cout. Output. At this time, since the mode switching circuit 8 sets the operation mode and turns on the switch SW5, the low level output signal Cout output from the AND circuit 40b passes through the switch SW5 and is input to the gate electrode of the transistor Tr2. The

これによりトランジスタＴｒ２のゲート電極がローレベルとなるから、トランジスタＴｒ２のソース−ドレイン電極間が通電され、その結果、出力端子Ｔ２からセンサ部Ａが人を検知したことを示すハイレベルの検知出力Ｐｏｕｔが出力されることになる。尚、モード切替回路８により待機モードから動作モードに切り替えられた後に、入力された増幅電圧信号Ｖｏｕｔが閾値電圧Ａ１を下回り、且つ閾値電圧Ａ２を上回る場合（つまり、増幅電圧信号Ｖｏｕｔが閾値電圧Ａ１，Ａ２による人体検知用の閾値幅内に収まる場合）、コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２からの出力信号はともにハイレベルの信号となるので、ＡＮＤ回路４０ｂはハイレベルの出力信号Ｃｏｕｔを出力する。そして、ハイレベルの出力信号Ｃｏｕｔが出力されると、モード切替回路８はモードを動作モードから待機モードに切り替えるとともに、スイッチＳＷ５をオフにするので、トランジスタＴｒ２のゲート電極はプルアップ抵抗Ｒ１０によりハイレベルとなり、出力回路４０ｃからはローレベルの検知出力Ｐｏｕｔが出力されることになる。   As a result, since the gate electrode of the transistor Tr2 becomes low level, the source-drain electrode of the transistor Tr2 is energized, and as a result, a high level detection output Pout indicating that the sensor unit A has detected a person from the output terminal T2. Will be output. When the input amplified voltage signal Vout is lower than the threshold voltage A1 and exceeds the threshold voltage A2 after the mode switching circuit 8 switches from the standby mode to the operation mode (that is, the amplified voltage signal Vout is higher than the threshold voltage A1). Since the output signals from the comparators COMP1 and COMP2 are both high level signals, the AND circuit 40b outputs the high level output signal Cout. When the high-level output signal Cout is output, the mode switching circuit 8 switches the mode from the operation mode to the standby mode and turns off the switch SW5, so that the gate electrode of the transistor Tr2 is high by the pull-up resistor R10. The output circuit 40c outputs a low level detection output Pout.

このようにして信号処理回路部Ｂから出力された検知出力Ｐｏｕｔは、無線送信回路部Ｃの変換回路５に入力される。そして変換回路５によって、上記の超広帯域方式の無線信号Ｏｕｔに変換されて無線センサ装置１０から外部へと出力されることになる。   The detection output Pout output from the signal processing circuit unit B in this way is input to the conversion circuit 5 of the wireless transmission circuit unit C. Then, the conversion circuit 5 converts the signal into the above-described ultra-wideband wireless signal Out and outputs the signal from the wireless sensor device 10 to the outside.

以上述べた本実施形態の無線センサ装置１０によれば、上記実施形態１と同様の効果を奏することができる。加えて、増幅されたセンサ部Ａの出力Ｓｉｎである増幅電圧信号Ｖｏｕｔが予め設定された閾値である閾値電圧Ｂ１，Ｂ２を越えない場合は、信号処理回路部Ｂを信号処理回路部Ｂの消費電流を制限した待機モードに設定し、越える場合は、信号処理回路部Ｂを信号処理回路部Ｂの消費電流を定格電流とした動作モードに設定するモード切替回路８を備えているので、信号処理回路部Ｂの消費電流を抑えて省エネルギー化を図ることができる。 According to the wireless sensor device 10 of the present embodiment described above, the same effects as those of the first embodiment can be obtained. In addition, if the amplified voltage signal Vout that is the amplified output Sin of the sensor unit A does not exceed the threshold voltages B1 and B2 that are preset thresholds, the signal processing circuit unit B is consumed by the signal processing circuit unit B. The mode switching circuit 8 is provided to set the operation mode in which the current consumption of the signal processing circuit unit B is set to the rated current when the standby mode in which the current is limited is set. It is possible to save energy by suppressing current consumption of the circuit portion B.

また、本実施形態の無線センサ装置１０は、２次電池７ｂから安定化回路７ａに電流が流れることを防止するために、上記実施形態１のような逆流阻止用のダイオードの代わりに、インバータＩＮＶとスイッチＴｒ３からなる逆流防止回路７ｄを備えているので、ダイオードの順方向電圧に起因する電力損失をなくすことができて、無線センサ装置１０のさらなる省エネルギー化を図ることができ、これにより小型化した際でも、廊下等の数十ｌｘの低照度下で動作させることが可能になる。   Further, the wireless sensor device 10 of the present embodiment uses an inverter INV instead of the backflow prevention diode as in the first embodiment in order to prevent a current from flowing from the secondary battery 7b to the stabilization circuit 7a. And a reverse flow prevention circuit 7d comprising the switch Tr3, the power loss due to the forward voltage of the diode can be eliminated, and further energy saving of the wireless sensor device 10 can be achieved. Even in this case, it is possible to operate under a low illuminance of several tens of lx such as a hallway.

尚、無線送信回路部Ｃにも、上記のモード切替回路８と同様なモード切替手段を設けることとしてもよく、この場合、モード切替の判断は、例えば信号処理回路部Ｂの検知出力Ｐｏｕｔがハイレベルの信号であれば動作モードに設定し、ローレベルの信号であれば待機モードに設定するようにすればよい。すなわち、前記モード切替手段は、信号処理回路部Ｂの検知出力Ｐｏｕｔがローレベルの信号であれば、無線送信回路部Ｃを無線送信回路部Ｃの消費電流を制限して最低限動作できる程度とした待機モードに設定し、検知出力Ｐｏｕｔがハイレベルの信号であれば、無線送信回路部Ｃを無線送信回路部Ｃの消費電流を定格電流にして十分に動作することができる動作モードに設定する。   The wireless transmission circuit unit C may also be provided with mode switching means similar to the mode switching circuit 8 described above. In this case, for example, the detection output Pout of the signal processing circuit unit B is high. If it is a level signal, the operation mode may be set, and if it is a low level signal, the standby mode may be set. That is, if the detection output Pout of the signal processing circuit unit B is a low level signal, the mode switching unit can operate the wireless transmission circuit unit C at a minimum while limiting the current consumption of the wireless transmission circuit unit C. If the detection output Pout is a high level signal, the wireless transmission circuit unit C is set to an operation mode in which the current consumption of the wireless transmission circuit unit C can be set to the rated current and can be sufficiently operated. .

このようにすれば、人体を検知したことを示すハイレベルの検知出力Ｐｏｕｔを受けたときのみ無線送信回路部Ｃが動作モードとなり、人体を検知していないとき（つまり、検知出力Ｐｏｕｔがローレベルのとき）は、無線送信回路部Ｃの消費電力を抑えて無線センサ装置１の省エネルギー化を図ることができる。また、上記の信号処理回路部Ｂでは、最低限増幅電圧信号Ｖｏｕｔの比較を行わなければならないために動作を停止する停止モードに設定することはできないが、無線送信回路部Ｃでは、待機モードに設定するかわりにモード切替手段を除いて無線送信回路部Ｃの動作を停止する停止モードに設定することができる。したがって、上記のモード切替手段によって、検知出力Ｐｏｕｔがローレベルの信号であるときに無線送信回路部Ｃを停止モードに設定するようにすれば、さらなる省エネルギー化を図ることができる。   In this way, only when the high-level detection output Pout indicating that a human body is detected is received, the wireless transmission circuit unit C enters the operation mode, and when no human body is detected (that is, the detection output Pout is low level). In this case, the power consumption of the wireless transmission circuit unit C can be suppressed and energy saving of the wireless sensor device 1 can be achieved. In the signal processing circuit unit B, the amplified voltage signal Vout must be compared at least, so that it cannot be set to the stop mode in which the operation is stopped. However, in the wireless transmission circuit unit C, the standby mode is set. Instead of setting, it is possible to set to a stop mode in which the operation of the wireless transmission circuit unit C is stopped except for the mode switching means. Therefore, further energy saving can be achieved if the wireless transmission circuit unit C is set to the stop mode when the detection output Pout is a low level signal by the mode switching means.

（実施形態３）
本実施形態の無線センサ装置１１は、上記の実施形態１の無線センサ装置１において、電力発生部Ｄに停止回路７ｅを設けて、信号処理回路部Ｂ及び無線送信回路部Ｃを動作させるのに必要な電力が発電素子６から得られない場合には、２次電池７ｂから安定化回路７ａへの電力供給を停止して、２次電池７ｂから信号処理回路部Ｂ及び無線送信回路部Ｃのみに電力供給を行わせるようにしたことに特徴があり、その他の構成は上記実施形態１と同様であるから、同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。 (Embodiment 3)
The wireless sensor device 11 of this embodiment is the same as the wireless sensor device 1 of Embodiment 1 described above, in which the power generation unit D is provided with the stop circuit 7e to operate the signal processing circuit unit B and the wireless transmission circuit unit C. When the necessary power cannot be obtained from the power generation element 6, the power supply from the secondary battery 7b to the stabilization circuit 7a is stopped, and only the signal processing circuit unit B and the radio transmission circuit unit C are transmitted from the secondary battery 7b. Since the other configuration is the same as that of the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

すなわち、本実施形態の電力発生部Ｄは、図７に示すように、発電素子６と、電源回路７１とを備え、電源回路７１は、発電素子６の発電電圧Ｖを安定化する安定化回路である安定化回路７ａと、安定化回路７ａの出力電圧により充電される２次電池７ｂと、２次電池７ｂと安定化回路７ａとの間に設けられて、２次電池７ｂから安定化回路７ａに電流が流れることを防止する逆流防止用のダイオード７ｃと、停止回路７ｅとを具備している。   That is, as shown in FIG. 7, the power generation unit D of the present embodiment includes a power generation element 6 and a power supply circuit 71, and the power supply circuit 71 stabilizes the power generation voltage V of the power generation element 6. A stabilization circuit 7a, a secondary battery 7b charged by the output voltage of the stabilization circuit 7a, a secondary battery 7b, and a stabilization circuit 7a provided between the secondary battery 7b and the stabilization circuit 7a. A reverse-flow preventing diode 7c for preventing a current from flowing through 7a and a stop circuit 7e are provided.

停止回路７ｅは、例えば、発電素子６によるエネルギー供給が十分であるか否かを判断する基準となる動作停止用の閾値と発電電圧Ｖとの比較、並びに動作停止用の閾値より大きい動作開始用の閾値と発電電圧Ｖとの比較を行うコンパレータ（図示せず）や、該コンパレータの出力信号によって２次電池７ｂから安定化回路７ａへの電力供給をオン／オフするスイッチ（図示せず）等を備えている。そして、停止回路７ｅは、発電素子６から得られる発電電圧Ｖが予め設定された動作停止用の閾値未満である場合は、信号処理回路部Ｂ及び無線送信回路部Ｃを動作させるのに必要な電力が発電素子６から得られていないとみなして、２次電池７ｂから安定化回路７ａへの電力供給を停止する。また、停止回路７ｅは、発電素子６から得られる発電電圧Ｖが動作開始用の閾値以上である場合は、信号処理回路部Ｂ及び無線送信回路部Ｃを動作させるのに必要な電力が発電素子６から得られているとみなして、２次電池７ｂから安定化回路７ａへの電力供給を行う。ここで、動作開始用の閾値を動作停止用の閾値より大きくしているのは、発電素子６から電流を引き抜き始めたときに、発電素子６の発電電圧Ｖが大きく低下して、このような発電電圧Ｖの低下によって動作開始直後に動作が停止されてしまうことを防止するためである。   The stop circuit 7e is, for example, for comparing an operation stop threshold value that is a reference for determining whether or not the energy supply by the power generation element 6 is sufficient and the generated voltage V, and for starting an operation that is larger than the operation stop threshold value. A comparator (not shown) that compares the threshold value of the battery and the generated voltage V, a switch (not shown) that turns on / off the power supply from the secondary battery 7b to the stabilization circuit 7a by an output signal of the comparator, etc. It has. The stop circuit 7e is necessary for operating the signal processing circuit unit B and the wireless transmission circuit unit C when the generated voltage V obtained from the power generation element 6 is less than a preset threshold for operation stop. The power supply from the secondary battery 7b to the stabilization circuit 7a is stopped assuming that power is not obtained from the power generation element 6. Further, when the generated voltage V obtained from the power generation element 6 is equal to or higher than the threshold value for starting operation, the stop circuit 7e generates power necessary for operating the signal processing circuit unit B and the wireless transmission circuit unit C. 6, power is supplied from the secondary battery 7 b to the stabilization circuit 7 a. Here, the threshold value for starting the operation is made larger than the threshold value for stopping the operation because the generated voltage V of the power generation element 6 greatly decreases when the current starts to be extracted from the power generation element 6. This is to prevent the operation from being stopped immediately after the operation is started due to a decrease in the generated voltage V.

このような停止回路７ｅを設ける場合でも、発電素子６として色素増感型太陽電池を用いることにより、アモルファス型太陽電池を用いる場合に比べて省エネルギー化を図ることが可能となる。これは、図４（ａ），（ｂ）に示すように、色素増感型太陽電池の曲線因子がアモルファス型太陽電池の曲線因子よりも大きいことに起因する。すなわち、色素増感型太陽電池は、Ｉ−Ｖ特性がアモルファス型太陽電池よりも大きいために、発電素子６から電流を引き抜き始めた際の発電電圧Ｖの電圧降下が小さく、これにより停止回路７ｅにおける動作開始用の閾値と、動作停止用の閾値との差を小さくして、発電電圧Ｖが動作開始用の閾値を越えるまでの間に消費される電力を低減することが可能となるからである。   Even when such a stop circuit 7e is provided, it is possible to save energy by using a dye-sensitized solar cell as the power generation element 6 as compared with the case of using an amorphous solar cell. As shown in FIGS. 4A and 4B, this is because the curve factor of the dye-sensitized solar cell is larger than the curve factor of the amorphous solar cell. That is, since the dye-sensitized solar cell has a larger IV characteristic than the amorphous solar cell, the voltage drop of the generated voltage V when the current starts to be extracted from the power generating element 6 is small, thereby the stop circuit 7e. Because the difference between the threshold value for starting operation and the threshold value for stopping operation can be reduced, the power consumed until the generated voltage V exceeds the threshold value for starting operation can be reduced. is there.

したがって、本実施形態の無線センサ装置１１によれば、上記の実施形態１の利点を得ることができるのは勿論、信号処理回路部Ｂ及び無線送信回路部Ｃを動作させるのに必要な電力が発電素子６から得られない場合には、停止回路７ｅによって安定化回路７ａの動作を停止して、無線センサ装置１１を動作させるのに最低限必要な信号処理回路部Ｂ及び無線送信回路部Ｃのみに２次電池７ｂから電力供給を行うようにしているので、無駄な電力消費を抑えて無線センサ装置の省エネルギー化を図れ、これにより２次電池７ｂによる動作時間を長くできるという効果を奏する。   Therefore, according to the wireless sensor device 11 of the present embodiment, not only the advantages of the first embodiment can be obtained, but also the power necessary to operate the signal processing circuit unit B and the wireless transmission circuit unit C is obtained. If the power generation element 6 cannot be obtained, the operation of the stabilization circuit 7a is stopped by the stop circuit 7e, and the signal processing circuit unit B and the wireless transmission circuit unit C that are necessary for operating the wireless sensor device 11 are stopped. Only the power is supplied from the secondary battery 7b, so that wasteful power consumption can be suppressed and energy saving of the wireless sensor device can be achieved, whereby the operation time of the secondary battery 7b can be extended.

（実施形態４）
ところで、発電素子６は、上記実施形態１で述べたように色素増感型太陽電池であり、このような色素増感型太陽電池は、アモルファス型太陽電池に比べて同照度下での発電電力が大きく、また図４（ａ），（ｂ）に示すように、低照度で曲線因子が大きくなるというＩ―Ｖ特性を有し、この傾向は低照度になればなるほど強まることがわかっている（特に１００ｌｘ以下のような低照度下において、色素増感型太陽電池の曲線因子がアモルファス型太陽電池の曲線因子に比べて顕著に大きくなることがわかっている）。 (Embodiment 4)
By the way, the power generation element 6 is a dye-sensitized solar cell as described in the first embodiment, and such a dye-sensitized solar cell generates power under the same illuminance as compared with an amorphous solar cell. As shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), it has an IV characteristic that the curve factor increases at low illuminance, and it is known that this tendency becomes stronger as the illuminance becomes lower. (It is known that the curve factor of the dye-sensitized solar cell is significantly larger than that of the amorphous solar cell, particularly under low illuminance such as 100 lx or less).

そのため、発電素子６を低照度下（数十ルクス程度）で用いる際には、図４（ｂ）に示すように、発電素子６の発電電流を、発電電力が最大となる電流値Ｉｍ以下で使用するようにすれば（言い換えれば、信号処理回路部Ｂお帯び無線送信回路部Ｃの消費電流がＩｍ以下となるようにすれば）、発電素子６の発電電圧を略一定に保つことが可能となる。   Therefore, when the power generating element 6 is used under a low illuminance (several tens of lux), as shown in FIG. 4B, the generated current of the power generating element 6 is set to a current value Im or less that maximizes the generated power. If used (in other words, if the current consumption of the signal processing circuit unit B and the wireless transmission circuit unit C is set to Im or less), the power generation voltage of the power generation element 6 can be kept substantially constant. It becomes.

このような発電素子６の特性に鑑み、本実施形態の無線センサ装置１２は、電力発生部Ｄに安定化回路７ａを設けていないことに特徴があり、その他の構成は上記実施形態１と同様であるから、同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。また、電力発生部Ｄを除く無線センサ装置１２の動作については、上記実施形態１の無線センサ装置１と同様であるから説明を省略する。   In view of the characteristics of the power generation element 6, the wireless sensor device 12 of the present embodiment is characterized in that the stabilization circuit 7 a is not provided in the power generation unit D, and other configurations are the same as in the first embodiment. Therefore, the same reference numerals are assigned to the same components, and the description thereof is omitted. The operation of the wireless sensor device 12 excluding the power generation unit D is the same as that of the wireless sensor device 1 of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.

すなわち、本実施形態の無線センサ装置１２は、図８に示すように、センサ部Ａと、Ｉ／Ｖ変換回路２、電圧増幅回路３、及び比較回路４を有し、センサ部Ａからの出力Ｓｉｎをアナログ増幅するとともにアナログ増幅された出力Ｓｉｎが予め設定された閾値を越えたときに検知出力Ｐｏｕｔを発生する信号処理回路部Ｂと、信号処理回路部Ｂの検知出力Ｐｏｕｔを変換回路５で変換してなる無線信号Ｏｕｔにより外部へ送信する無線送信回路部Ｃと、発電素子６及び電源回路７２を備え、信号処理回路部Ｂ及び無線送信回路部Ｃに動作電力を供給する電力発生部Ｄとを具備し、電力発生部Ｄの電源回路７２は、発電素子６の発電電圧Ｖにより充電される２次電池７ｂと、２次電池７ｂと発電素子６との間に設けられて、２次電池７ｂから発電素子６に電流が流れることを防止する逆流防止用のダイオード７ｃとで構成されている。   That is, the wireless sensor device 12 according to the present embodiment includes a sensor unit A, an I / V conversion circuit 2, a voltage amplification circuit 3, and a comparison circuit 4, as shown in FIG. The signal processing circuit unit B that amplifies Sin and generates the detection output Pout when the analog amplified output Sin exceeds a preset threshold value, and the detection output Pout of the signal processing circuit unit B by the conversion circuit 5 A power generation unit D that includes a wireless transmission circuit unit C that transmits to the outside by a converted wireless signal Out, a power generation element 6 and a power supply circuit 72, and supplies operating power to the signal processing circuit unit B and the wireless transmission circuit unit C. And the power supply circuit 72 of the power generation unit D is provided between the secondary battery 7b charged by the power generation voltage V of the power generation element 6, the secondary battery 7b, and the power generation element 6, and the secondary battery 7b. Departing from battery 7b It is composed of a diode 7c for backflow prevention to prevent current from flowing through the device 6.

したがって、本実施形態の無線センサ装置１２によれば、上記実施形態１の利点を得ることができるのは勿論、発電素子６により発電された電力を信号処理回路部Ｂ及び無線送信回路部Ｄに直接供給することで、安定化回路７ａを設けないようにしているので、安定化回路７ａの消費電力分だけ、省エネルギー化を図ることが可能となる。そのため、上記実施形態１の無線センサ装置１に比べて、さらに小型化を図ることができるとともに、廊下等の数十ｌｘの低照度下低照度下でも動作させることが可能になる。   Therefore, according to the wireless sensor device 12 of the present embodiment, the advantages of the first embodiment can be obtained, and the electric power generated by the power generation element 6 is supplied to the signal processing circuit unit B and the wireless transmission circuit unit D. Since the stabilization circuit 7a is not provided by supplying directly, it is possible to save energy by the power consumption of the stabilization circuit 7a. Therefore, it is possible to further reduce the size as compared with the wireless sensor device 1 of the first embodiment, and it is possible to operate even under a low illuminance of several tens of lx such as a corridor.

本発明の実施形態１の無線センサ装置のブロック図である。It is a block diagram of the radio | wireless sensor apparatus of Embodiment 1 of this invention. 同上の比較回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows a comparison circuit same as the above. 同上の発電素子を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows a power generating element same as the above. （ａ）は、高照度下における太陽電池のＩ−Ｖ特性を示すグラフであり、（ｂ）は、低照度下における太陽電池のＩ−Ｖ特性を示すグラフである。(A) is a graph which shows the IV characteristic of the solar cell under high illumination intensity, (b) is a graph which shows the IV characteristic of the solar cell under low illumination intensity. 本発明の実施形態２の無線センサ装置のブロック図である。It is a block diagram of the radio | wireless sensor apparatus of Embodiment 2 of this invention. 同上の比較回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows a comparison circuit same as the above. 本発明の実施形態３の無線センサ装置のブロック図である。It is a block diagram of the wireless sensor apparatus of Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施形態４の無線センサ装置のブロック図である。It is a block diagram of the wireless sensor apparatus of Embodiment 4 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ 無線センサ装置
２ Ｉ／Ｖ変換回路
３ 電圧増幅回路
４ 比較回路
５ 変換回路
６ 発電素子
７ａ 安定化回路
７ｂ ２次電池
Ａ センサ部
Ｂ 信号処理回路部
Ｃ 無線送信回路部
Ｄ 電力発生部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wireless sensor apparatus 2 I / V conversion circuit 3 Voltage amplification circuit 4 Comparison circuit 5 Conversion circuit 6 Power generation element 7a Stabilization circuit 7b Secondary battery A Sensor part B Signal processing circuit part C Wireless transmission circuit part D Power generation part

Claims (5)

センサ部と、該センサ部からの出力をアナログ増幅するとともに、アナログ増幅された出力が予め設定された閾値を越えたときに検知出力を発生する信号処理回路部と、前記信号処理回路部からの検知出力を無線信号により外部へ送信する無線送信回路部と、色素増感型太陽電池からなる発電素子、及び該発電素子の発電電圧を安定化する安定化回路を備えて前記信号処理回路部及び前記無線送信回路部に動作電力を供給する電力発生部と、前記センサ部の出力が予め設定された閾値を越えない場合には、前記信号処理回路部を最低限動作可能な程度に消費電流が制限された待機モードに設定し、前記センサ部の出力が前記閾値を越える場合には、前記信号処理回路部を消費電流が前記信号処理回路部の定格電流となる動作モードに設定する切替手段とを具備していることを特徴とする無線センサ装置。 A sensor unit, a signal processing circuit unit that amplifies the output from the sensor unit and generates a detection output when the analog amplified output exceeds a preset threshold, and the signal processing circuit unit The signal processing circuit unit comprising: a wireless transmission circuit unit that transmits a detection output to the outside by a wireless signal; a power generation element that includes a dye-sensitized solar cell; and a stabilization circuit that stabilizes a power generation voltage of the power generation element; When the power generation unit that supplies operating power to the wireless transmission circuit unit and the output of the sensor unit do not exceed a preset threshold, the current consumption is low enough to operate the signal processing circuit unit to a minimum. Set to a limited standby mode, and if the output of the sensor unit exceeds the threshold value, set the signal processing circuit unit to an operation mode in which the current consumption becomes the rated current of the signal processing circuit unit Wireless sensor device characterized in that it comprises a replacement unit. センサ部と、該センサ部からの出力をアナログ増幅するとともに、アナログ増幅された出力が予め設定された閾値を越えたときに検知出力を発生する信号処理回路部と、前記信号処理回路部からの検知出力を無線信号により外部へ送信する無線送信回路部と、色素増感型太陽電池からなる発電素子を備え該発電素子により発電された電力を前記信号処理回路部及び前記無線送信回路部に直接供給する電力発生部と、前記センサ部の出力が予め設定された閾値を越えない場合には、前記信号処理回路部を最低限動作可能な程度に消費電流が制限された待機モードに設定し、前記センサ部の出力が前記閾値を越える場合には、前記信号処理回路部を消費電流が前記信号処理回路部の定格電流となる動作モードに設定する切替手段とを具備していることを特徴とする無線センサ装置。 A sensor unit, a signal processing circuit unit that amplifies the output from the sensor unit and generates a detection output when the analog amplified output exceeds a preset threshold, and the signal processing circuit unit A wireless transmission circuit unit that transmits a detection output to the outside by a wireless signal, and a power generation element composed of a dye-sensitized solar cell, and the power generated by the power generation element is directly transmitted to the signal processing circuit unit and the wireless transmission circuit unit When the power generation unit to be supplied and the output of the sensor unit do not exceed a preset threshold, the signal processing circuit unit is set to a standby mode in which current consumption is limited to a minimum operable level , And switching means for setting the signal processing circuit unit to an operation mode in which the current consumption becomes the rated current of the signal processing circuit unit when the output of the sensor unit exceeds the threshold value. Wireless sensor device comprising and. 前記発電素子は、透明電極と、該透明電極の一面側に設けられ色素が吸着された半導体層と、該半導体層における透明電極と反対の面側に設けられる対向電極と、前記半導体層と前記対向電極との間に設けられる電解質層とからなる色素増感型太陽電池であって、前記電解質層は、少なくともＩ−とＩ３ −とを含み、Ｉ３ −の濃度が０ｍｏｌ／ｄｍ３超、０．０２ｍｏｌ／ｄｍ３以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の無線センサ装置。 The power generation element includes a transparent electrode, a semiconductor layer provided on one surface side of the transparent electrode and adsorbed with a dye, a counter electrode provided on the surface of the semiconductor layer opposite to the transparent electrode, the semiconductor layer, A dye-sensitized solar cell including an electrolyte layer provided between the counter electrode and the counter electrode, wherein the electrolyte layer includes at least I − and I 3 −, and the concentration of I 3 − exceeds 0 mol / dm 3. The wireless sensor device according to claim 1, wherein the wireless sensor device is 0.02 mol / dm 3 or less. 前記電力発生部は、前記発電素子の発電電圧により充電される蓄電素子を備え、前記信号処理回路部及び前記無線送信回路部を動作させるのに必要な電力が前記発電素子から得られない場合には、前記蓄電素子から前記信号処理回路部及び前記無線送信回路部のみに電力供給を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の無線センサ装置。   The power generation unit includes a power storage element that is charged by a power generation voltage of the power generation element, and when the power necessary to operate the signal processing circuit unit and the wireless transmission circuit unit is not obtained from the power generation element. 4. The wireless sensor device according to claim 1, wherein power is supplied from the power storage element only to the signal processing circuit unit and the wireless transmission circuit unit. 5. 前記無線送信回路部は、超広帯域無線通信により前記信号処理回路部からの検知出力を外部へ送信することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の無線センサ装置。   The wireless sensor device according to any one of claims 1 to 4, wherein the wireless transmission circuit unit transmits the detection output from the signal processing circuit unit to the outside through ultra-wideband wireless communication.
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