JP5617111B2 - 監視具、付設用状態センサ、及び、遠隔監視システム - Google Patents

Description

本発明は遠隔、特に直接は目に見えない箇所の物理量の値の範囲をセンスしデジタル値として出力し、無線により受信してその状態を遠隔監視するためのセンサＴＡＧシステムとセンサＴＡＧ付設監視具に関するものである。

被監視対象物についた安全具等の状態の監視を電気端子の接続状況を監視する場合を例に取り説明すると、電気端子は接続が緩むと接触抵抗が大きくなるため、その部分で発熱し昇温する。また、電気端子間の絶縁が悪くなってショート状態に近づいても電流により発熱し昇温する。このような危険を防止するためと、感電を防止するために電気端子には絶縁カバー又はキャップが被せられていて、且つこの絶縁カバー又はキャップは、ある規定の温度（例えば７５℃）を超えると変色する感温色素を有しているものがある。これは、目でみて電気端子が危険な状態にないかをみることができて好都合なものであるが、電気端子は配電盤の中に通常設置されていて、蓋がされていること、必ずしも監視者の近くにないこと、又、感温色素が紫外線に弱いので蛍光灯や昼光の当たる場所に設置していないことなどのため、常時人の目の監視状態に置かれていないことが問題である。然るに、危険状態になるのはいつかを知ることができない。且つ、沢山の数の監視必要部があると監視の確かさは十分とはならない欠点があった。センサとタグを使用し物理量を監視するシステムが提案されている。特許文献１では、特に流通過程の商品（例えば、温度管理が必要な生物などが該当）の温度を監視する目的で、温度センサとデータ記憶部とデータを送信する無線部とこれを受信する携帯端末から構成された温度監視システムが提案されている。このような場合、温度センサとデータ記憶部とデータを送信する無線部は、流通過程のような短期間の使用の場合には、電源を持たせ、不使用時に充電を行うことで使用が可能であるが、前例の電気端子のように常時、長期の安全の確認をするためには、徹底した低消費電力であることが重要な要素となる。多数の監視点を対象にする場合は、電源用の配線をできるだけしたくないので、高周波誘導により電力を与えるか、小型電池を搭載して低消費電力回路により、長期の対応を可能とすることが必須となる。尚、高周波誘導の場合は、長期対応には、定期的に又は常時誘導電波を送信する必要があり不便である。この例では、温度をセンサで測定し、デジタルの数値に変換してデータ記憶部に蓄え、送信部に送付している。この構成には直接の記述が無いが、温度というアナログ量を捉え、デジタル量にしているので、必然的にアナログデジタル変換器（ＡＤ変換器）が構成の中に含まれるのは必須であり、これは、このシステムのコストを増大させるだけでなく、消費電力を大きくする点でも、この用途のためには良いが、長期の安全の確認の用途のために適用する場合には、不都合な構成となってしまっている。又、特許文献２には、物品探索を主に行う又は、複数の物品から所定の物理量の状態を有する物品を特定する目的で、リーダからの電波を受信するアンテナと、探索或いは特定された物品を示す報知機能を有する報知部と、電波受信に応じて所定の処理をする機能部と、機能部の処理結果で報知部を駆動する駆動部と、無線電波を受信して電力を取得して、前記の各部に電力を供給する電力変換部とを備えるものであるが、この物品の探索或いは、物品の特定のためには、探索或いは特定の処理を行いたい時点で探索又は特定の開始の電波を送信すればよいので問題はない。しかし、常時、長期の安全の確認をするためには多くの不都合がある。例えば、常時、長期の安全の確認のためには、常に確認動作が常時又は一定時間間隔で行われる必要があり、電波が送られてからセンサやＴＡＧを動作させるのでは対応ができない。又は、誘導電波の送信を頻繁に行わなくてはならなくなってしまう。多数の監視点を同時に監視するには、大きな送信電力が必要になってくる。又、常時、長期の安全の確認のためには、常にセンサや機能部が動作状態にある方が好都合となり、その代わり低消費電力であることが必要である。かつ、探索或いは特定の目的でなく、常時、長期の安全の確認の目的には、特にＴＡＧの周りの消費電力を小さくするには報知部は物品に付設或いはＴＡＧと一緒にあるのは不都合であり、監視の面では報知部はリーダ側にある方がよい。そして、常時、長期の安全の確認を行う目的では、特に物品そのものを見て管理するよりも遠隔に監視するのである（配電盤の中の電気端子のどの端子が昇温しているかを使用状態の装置の蓋の外側から、或いは装置とは離れた集中監視装置から監視する）から、当然、報知部はリーダ側にあることが必須となる。以上のような状態で、対象とするものの長期の安全を確認するためには、この要求にあった低消費電力で遠隔に監視することに対応したシステムが要望されていた。
特開２００１−４１８２７ 特開２００５−１０１９８７

上記のような事情から、解決しようとする課題は、被監視対象の物理量の値の存在範囲を獲得することに限定することで、ＡＤ変換器のような電力消費を大きくする要因を省いて
最低必須な構成にして低消費電力にし、常時且つ長期の電池駆動をも可能とした物品の安全又は装置の健全性に関する遠隔監視を実現した監視具、付設用状態センサ、及び、遠隔監視システムを提供することである。

上記の課題を解決するための手段として、本発明による付設用状態センサは、被監視物の安全又は健全性などの状態の監視を行うための被監視物又はその近傍に付設する監視具を形成する監視具基体に付設する付設用状態センサであって、被監視物の物理量が規定の値に対してどの範囲に属するかを判別して出力する計測部と、ＩＤ−ＴＡＧと、これらを可動するための電源とを有し、ＩＤ−ＴＡＧはタグ認識符号データと判別結果データを格納するレジスタと、これらのデータを送受信するための送受信器とその制御器を含む送受信制御器と、アンテナとを有し、計測部はセンサと閾値判別器とこれらを制御する計測制御器を有する。監視具は、付設用状態センサが付設された監視具基体であり、監視したいものに設置して監視に使用する。
又、遠隔監視システムとしては、付設用状態センサと前記のデータをアンテナを介して送受信するタグリーダとこのデータから被監視物の状態を表示又は報知するための出力器とこれらを制御するリーダ・出力制御器と、必要の場合にはタグリーダとの間でデータをやり取りするための無線、インターネットなどの通信手段を有する遠隔監視部を更に有している。以下、請求項に沿って説明する。

請求項１記載の発明は、監視具であって、監視したい被監視対象物に関連する物理量の存在する範囲を判別するためのものであって、前記被監視対象物又はその近傍に設置されるための監視具基体と前記監視具基体に付設される付設用状態センサとを有するか、又は、前記被監視対象物に付設される付設用状態センサを有し、前記付設用状態センサは、前記被監視対象物に関連する前記物理量を検知して前記物理量の存在する範囲を判別し、前記物理量の存在する前記範囲に対応するデジタル出力をする計測部と、前記デジタル出力と前記付設用状態センサの固体を識別するタグ認識符号を少なくとも含むデータを送信するＩＤ−ＴＡＧと、前記計測部と前記ＩＤ−ＴＡＧを駆動する電源とを有し、前記計測部は、前記物理量を検出するセンサと、前記物理量の存在する範囲を判別するための閾値判別器と、前記センサと前記閾値判別器を制御する計測制御器とを有し、前記ＩＤ−ＴＡＧは、前記データを格納し転送するレジスタと、前記データを送信又は外部のタグリーダからの電波を受信する送受信のためのアンテナと、前記送受信のための送受信器を含み前記レジスタを制御する送受信制御器とを有することを特徴とする。これにより、被監視対象物の異常や範囲の逸脱を検出できる。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の監視具において、前記監視具基体は、電気絶縁キャップ、電気絶縁カバー、電気絶縁ラベル、ダイアフラム、圧力検出用カバー、圧力検出用ラベル、電子基板のうちの少なくとも一つであることを特徴とする。これにより、安全の確保が出来る。

請求項３記載の発明は、遠隔監視システムであって、監視したい被監視対象物に関連する物理量の存在する範囲を判別するためのものであって、前記被監視対象物又はその近傍に設置されるための監視具基体又は前記被監視対象物に付設される付設用状態センサと遠隔監視部とを有し、前記付設用状態センサは、前記被監視対象物に関連する前記物理量を検知して前記物理量の存在する範囲を判別し、前記物理量の存在する前記範囲に対応するデジタル出力をする計測部と、前記デジタル出力と前記付設用状態センサの固体を識別するタグ認識符号を少なくとも含むデータを送信するＩＤ−ＴＡＧと、前記計測部と前記ＩＤ−ＴＡＧを駆動する電源とを有し、前記計測部は、前記物理量を検出するセンサと、前記物理量の存在する範囲を判別するための閾値判別器と、前記センサと前記閾値判別器を制御する計測制御器とを有し、前記ＩＤ−ＴＡＧは、前記データを格納し転送するレジスタと、前記データを送信又は外部のタグリーダからの電波を受信する送受信のためのアンテナと、前記送受信のための送受信器を含み前記レジスタを制御する送受信制御器とを有し、前記遠隔監視部は、前記タグリーダと、前記送受信により得られたデータを表示又は／及び報知として出力する出力器と、前記タグリーダと前記出力器のうち少なくとも一つを制御するリーダ・出力制御器とを有することを特徴とする。これにより遠隔で安全や装置の健全稼動状態の監視ができ、監視の確度が増大する。

請求項４記載の発明は、請求項３に記載の遠隔監視システムにおいて、前記タグリーダが読み取った前記閾値判別器の判別結果により前記物理量を調整する制御量を調整することを特徴とする。これにより、製造他の物理量の監視が出来る。

請求項５記載の発明は、請求項３又は請求項４に記載の遠隔監視システムにおいて、前記センサは、交流電流による磁界を検出するコイルを用いたセンサ又は巨大磁気センサであることにより、電気配線が活線であるかどうかを前記タグリーダにより遠隔に検出することを特徴とする。これにより活線の検出が出来る。

請求項６記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の監視具又は請求項３〜請求項５のいずれか一つに記載の遠隔監視システムに使用する付設用状態センサであり、
監視したい被監視対象物に関連する物理量の存在する範囲を判別するためのものであって、前記被監視対象物に関連する前記物理量を検知して前記物理量の存在する範囲を判別し、前記物理量の存在する前記範囲に対応するデジタル出力をする計測部と、前記デジタル出力と前記付設用状態センサの固体を識別するタグ認識符号を少なくとも含むデータを送信するＩＤ−ＴＡＧと、前記計測部と前記ＩＤ−ＴＡＧを駆動する電源とを有し、前記計測部は、前記物理量を検出するセンサと、前記物理量の存在する範囲を判別するための閾値判別器と、前記センサと前記閾値判別器を制御する計測制御器とを有し、前記ＩＤ−ＴＡＧは、前記データを格納し転送するレジスタと、前記データを送信又は外部のタグリーダからの電波を受信する送受信のためのアンテナと、前記送受信のための送受信器を含み前記レジスタを制御する送受信制御器とを有することを特徴とする。これにより監視具及び遠隔監視システムを有効に構成することが出来る。

請求項７記載の発明は、請求項６記載の付設用状態センサにおいて、前記物理量は、温度、湿度、圧力、ガス濃度、電流、磁界、光量、においのうちの少なくとも一つであることを特徴とする。これにより種々の安全や装置の健全性の監視対応が可能である。

請求項８記載の発明は、請求項６又は請求項７に記載の付設用状態センサにおいて、前記物理量の存在する前記範囲に対応するデジタル出力が異常な範囲にある場合に、前記電源が前記ＩＤ−ＴＡＧ又は、前記送受信制御器を駆動して前記送受信を行うためのスイッチを有することを特徴とする。これにより、低消費電力化を実現できる。

請求項９記載の発明は、請求項６から請求項８のいずれかに記載の付設用状態センサにおいて、前記センサと前記閾値判別器と前記計測制御器と前記レジスタと前記送受信制御器の中のデジタル回路部のうちの少なくとも一つをＣＭＯＳ回路又は単電子トランジスタによる回路で構成して低消費電力化を図ったことを特徴とする。これにより、低消費電力化を実現できる。

請求項１０記載の発明は、請求項６から請求項９のいずれかに記載の付設用状態センサにおいて、前記閾値判別器の閾値の使用者による設定のために、手動で閾値を設定するための電気端子、可変抵抗、スイッチを前記付設用状態センサ内に設けるか、又は、前記タグリーダから設定用のデータを送信して設定するようにしたことを特徴とする。これによりユーザでも閾値を設定が容易になる。

請求項１１記載の発明は、請求項１０に記載の付設用状態センサにおいて、前記閾値の設定時に、閾値に対応する値を表示又は報知する手段を有することを特徴とする。これにより閾値の設定時の利便性が向上する。

請求項１２記載の発明は、請求項６から請求項１１のいずれか一つに記載の付設用状態センサにおいて、前記アンテナと前記送受信器が有する共振回路で、前記タグリーダ側からの受けた電波を受信し、整流器により受信電力を直流電圧とし、前記直流電圧又は、その立ち上がりによる信号で、前記ＩＤ−ＴＡＧ又は、前記送受信を行うための前記送受信制御器を駆動する前記電源を接続する前記スイッチを有することを特徴とする。これにより、常時は、低消費電力で、タグリーダからの読み出しのときだけ、電源を入れることができる。

請求項１３記載の発明は、請求項１２記載の付設用状態センサにおいて、前記スイッチを接続することで、前記送受信制御器を駆動し、前記ＩＤ−ＴＡＧの有する前記タグ認識符号を前記タグリーダが読み取ることで、前記付設用状態センサの設置状況での通信状況を読み取ることを可能にしたことを特徴とする。これにより、設置状況が悪くて通信ができないことや、良好な設置状況であることを設置時や適時に確認できる。

請求項１４記載の発明は、請求項６から請求項１３のいずれか一つに記載の付設用状態センサにおいて、1枚の誘電体フィルム又はフレキシブル基板上に形成されたことを特徴とする。これにより、小型、軽量、柔軟性を備える監視具基体に付設に好都合となる。

請求項１５記載の発明は、請求項６から請求項１４のいずれか一つに記載の付設用状態センサにおいて、複数の前記物理量を検出する複数センサを集積形成したことを特徴とする。これにより、1つの付設用状態センサにおいて、複数の物理量検出に対応できる。

請求項１６記載の発明は、請求項６から請求項１５のいずれか一つに記載の付設用状態センサにおいて、前記センサのみ前記1枚の誘電体フィルム又はフレキシブル基板とは異なる基板に形成したことを特徴とする。これにより、センサを除く付設用状態センサを形成しておき、物理量に対応したセンサを接続できる。

請求項１７記載の発明は、請求項６から請求項１６のいずれか一つに記載の付設用状態センサにおいて、前記電源が電気二重層コンデンサであることを特徴とする。
これにより、誘電体フィルム又はフレキシブル基板等の薄膜に形成が容易となる。

請求項１８記載の発明は、請求項６から請求項１７のいずれか一つに記載の付設用状態センサにおいて、前記電気二重層コンデンサが前記誘電体フィルム又はフレキシブル基板の片面に形成されるか、又は、前記誘電体フィルム又はフレキシブル基板を前記電気二重層コンデンサ用の誘電体とするべく、前記誘電体フィルム又はフレキシブル基板の表裏の両面に前記電気二重層コンデンサの電極を形成することで前記電気二重層コンデンサが形成されたことを特徴とする。これにより、誘電体フィルム又はフレキシブル基板等の薄膜に形成が容易となる。

以上のように構成されているので、本発明による監視具、付設用状態センサ、及び、遠隔監視システムでは、付設用状態センサの構成がＡＤ変換器を不要とし簡単で消費電力が小さくでき、更に、異常時のみ送信部を能動状態にすることも可能、且つ小型に出来るので、安全具等の監視具基体に付設して装置等に付けるか、装置に直接付設しても、電池の交換等の保守の手間を少なくでき、常時または一定時間間隔での長期の遠隔監視をさせることができる。

本発明による監視具、付設用状態センサ、及び、遠隔監視システムの付設用状態センサと、遠隔監視部とこれらによる遠隔監視システムの構成を説明するブロック図である。 本発明による付設用状態センサの計測部の閾値判別器の一実施態様を示す図である。 本発明にかかる監視具であって、付設用状態センサを各種の監視具基体に付設したものの一実施態様を説明する図である。 本発明にかかる付設用状態センサのセンサに用いる交流電流を検地する電流センサの一実施態様を示す図である。 本発明による監視具、付設用状態センサ、及び、遠隔監視システムを装置に適用した状態の一実施態様を示す図である。

符号の説明

１００ 付設用状態センサ
１０１ 計測部
１０２ センサ
１０３ 閾値判別器
１０４ 計測制御器
１１０ ＩＤ−ＴＡＧ
１１１ レジスタ
１１２ アンテナ
１１３ 送受信制御器
１１４ スイッチ
１２０ 電源
１３０ 監視具基体
１５０ 遠隔監視部
１５１、５０７ タグリーダ
１５２ 出力器
１５３、５０８ リーダ・出力制御器
１５４ 通信手段
２０１、２０１Ａ、２０１Ｂ 閾値設定部
２０２、２０２Ａ、２０２Ｂ 比較器
２０３ エンコーダ
２０４ チャタリング防止回路
３００、５０３ 電気端子
３０１ 絶縁カバー
３０２ 接続ナット
３０３ シート又はラベル体
３０４、３０５ 管状体
３０６ ダイアフラム
４０１ コイル
４０２ ダイオード
４０３ コンデンサ
５００ 装置
５０１ 配電盤
５０２ 蓋
５０４、５０６ 監視具
５０５ コンプレッサ
５０９ ＬＥＤ表示器
５１０ 表示画面
５１１ 監視装置

本発明による監視具、付設用状態センサ、及び、遠隔監視システムは、被監視物又はその近傍に付設する監視具を形成する監視具基体に付設する付設用状態センサであり、それを付設した監視具であり、付設用状態センサと遠隔監視部を有する遠隔監視システムであり、その構成については実施例を用い以下に説明する。

図１は、本発明による監視具、付設用状態センサ、及び、遠隔監視システムの付設用状態センサと、遠隔監視部とこれらによる遠隔監視システムの構成を説明するブロック図である。遠隔監視システム全体としては、付設用状態センサ１００と遠隔監視部１５０を有している。付設用状態センサ１００は、計測部１０１とＩＤ−ＴＡＧ１１０とこれらに駆動のための電力を供給する電源１２０を有している。このうち、付設用状態センサ１００は、監視すべき安全具／装置等に付設され、配電盤の中、製造装置の中、部屋の中などに設置されて、常時又一定間隔毎の長期の安全／装置の健全性の監視をすること、多数の安全具／装置等を容易に監視できることを目的に作られるために、特に消費電力の削減の面で可能な限り余分なものを省く必要がある。そのため、監視する物理量のアナログ値を検知するセンサ１０２と、このアナログ値をデジタル値に変換することなく、アナログ値が規定の範囲のどこにあるかを判別する閾値判別器１０３とこの動作を制御する計測制御器１０４とを計測部１０１が有している。このため、ＡＤ変換器を不要とし、デジタル値のビット数も小さくなり、後述のレジスタのビット数も節約でき、回路規模と消費電力の両面で好都合となる。ＩＤ−ＴＡＧ１１０は、少なくとも閾値判別器１０３からの判別結果とそのものを区別するためのタグ認識符合を格納するレジスタ１１１とレジスタ１１１内のデータをアンテナ１１２を通じて送信するか、場合によっては、外部のタグリーダからの電波の受信をするための送受信器とその動作を制御する送受信制御器１１３を有している。判別結果等のデータの送信は、測定ごとに行ってもよいが、この安全具／装置等の異常な状態は頻繁に起こるのはありえないことなので、異常でない場合は送信をしないことも可能となる。この場合には、ＩＤ−ＴＡＧ１１０の電源供給自体を切っておくことも可能であり、好ましい特徴となる。これにより、通常時は、ＩＤ−ＴＡＧ１１０は電力消費をしない状態にできる。異常時になると、閾値判別器１０３の出力が異常時に対応したデジタル値を示し、この値でＩＤ−ＴＡＧ１１０に電源を供給するスイッチ１１４をＯＮにすれば、数ｍ秒の後にはＩＤ−ＴＡＧ１１０内の電源が安定状態になって、送受信制御器１１３は、送信動作の開始が可能となる。このようにすれば、通常時は電力消費を激減させることができる。
図では、スイッチ１１４の出力は送受信制御器１１３にのみ接続されているが、送受信制御器１１３を介してＩＤ−ＴＡＧ１１０に電源を供給すれば、同じである。尚、計測部１０１の低消費電力の手段は図２において説明する。又、スイッチ１１４のＯＦＦ状態の通常時にタグリーダ側から臨時に読み込みを行いたい等の通信を行うには、電波を送り、アンテナ１１２のインダクタンスとコンデンサによる共振回路で受信して、その電力を整流し、直流電圧を作り、直流電圧又はその立ち上がりによる信号により、スイッチ１１４をＯＮにして、ＩＤ−ＴＡＧ１１０内に電力が供給された能動の状態にしたあと、必要な送受信を行うことが可能である。これらの共振回路や整流回路は、一般に知ることができるので図示を省略している。又、よく行われるように、共振回路で受信され整流され作られた直流電圧で電源１２０を充電することも可能である。付設用状態センサ１００は、監視具基体１３０に付設して使われ付設用状態センサを付設した監視具となる。尚、付設用状態センサ１００は、監視具基体１３０に付設して使われる以外に被監視対象物自体に付設して使用することが出来ることは言うまでもない。監視具の例は、図４で説明する。例えば、半導体製造装置の内部の多数の電気端子の接続状態の監視を行う目的を考える。各電気端子の接続部に絶縁カバーが被っているが、従来は、感温変色色素を樹脂中に内在する感温変色カバーが使われていた。しかし、これらの電気端子は、装置のカバーに覆われ、カバーを開けないと状態を見ることはできない。多数のものを常時監視するには不都合で、珠に点検することになる。しかし安全や装置トラブル等上の不具合はいつ起こるかわからない。まして多数のものの点検は管理の負荷が大きすぎることになる。このような場合に、センサに温度センサを使い、閾値として例えば７５℃に対応する値を設定した付設用状態センサ１００を付設した絶縁カバーを各電気端子に付け、近くにＴＡＧリーダを設置して、読み取りを行えば、装置の操作盤面やその他の場所での遠隔監視が容易に出来る。わざわざ見にゆかなくとも、異常になったときに表示や警報で知らせてくれる。どこが異常かも一目瞭然であるので極めて便利である。ここで遠隔監視部１５０について説明する。遠隔監視部１５０は、アンテナと電波の送受信を行うタグリーダ１５１と、その結果から監視具基体１３０の状態の判別結果から表示或いは警報を行う出力器１５２と両者の動作を制御するリーダ・出力制御器１５３と、必要によっては、タグリーダ１５１と通信を行うための電波やインターネットなどの通信手段１５４を有している。特に、出力器１５２が監視する装置に付属していれば、通信手段は省くことができるが、装置とは別体に構成されるか、離れたところでの集中監視をするには通信手段１５４は好都合である。尚、集中監視では、多くの装置を監視画面で監視し、異常がある場合にその部分の詳細を示すなどの階層構造により、多数の集中監視が可能となる。尚、閾値判別器１０３の出力は、フィードバック制御の入力として使用することも出来る。

図２は、本発明による付設用状態センサの計測部の閾値判別器の一実施態様を示す図である。この中で物理量の範囲を判別するために規定の大きさの判別参照値（比較の基準値＝閾値）として、閾値設定部２０１があり、２−Ａでは１個の閾値設定部２０１を有している。これは比較器２０２の比較入力の一つに入っている。他の比較入力にはセンサ１０２での出力が入力する。こうすると、この接続の場合には、センサ１０２の出力値が閾値を超えると、比較器２０２のデジタル出力は「０」となり、閾値を下回る場合には「１」となる。閾値が１個の場合は、１ビットのデータでよい。２−Ｂでは、二つの異なる閾値の閾値設定部２０１Ａ、２０１Ｂを有している。閾値の値を多く設定すれば範囲を沢山設定することができる。２−Ｂにおいて２個の比較器２０２Ａ、２０２Ｂを持ち、各々の比較器の比較入力には、閾値とセンサ出力が入力していて、センサ出力と二つの閾値を比較し、その結果、各比較器２０２Ａ、２０２Ｂには１ビットのデジタル出力が出ている。この場合には、閾値が二つなので、二つの閾値の間の範囲と二つの閾値の外側の範囲の３つの状態が存在する。各比較器２０２Ａ、２０２Ｂの出力をそのままレジスタに転送すればこの場合はよいが、閾値が更に多い場合には、エンコーダ２０３を介してビット数を小さくする方が便利である。例えば、３つの閾値では４つの状態ができるが、３ビットでなく、２ビットで表現ができる。尚、２−Ａ、２−Ｂともチャタリング防止回路２０４が比較器入力に入っているが、これは、センサから入ってくる出力の値が閾値の近傍で揺らぐと比較出力がバタつく（チャタリング）ことを防止するもので、よく知られた便利な手段である。比較器２０２、２０２Ａ、２０２Ｂは、通常行われるように＋と−の２つの入力を持つ三角マークで表現してあるが、これには、電圧比較器として、多くの回路が知られている。差動増幅器も比較器として使われる。低消費電力を考えると、ＣＭＯＳの比較器、ＣＭＯＳインバータ、更にチャタリング防止のためヒステレシスを持たせたＣＭＯＳインバータ、更に超低消費電力のためには、ナノテクノロジの用いた単電子トランジスタのよる比較器が利用して好都合である。単電子トランジスタでは、扱う電子の量が極めて少ないだけでなく、回路の構成トランジスタ数も少なくてよい利点がある。尚、計測制御器１０４や、レジスタ１１１や送受信制御器１１３のデジタル部は、ＣＭＯＳや単電子トランジスタによる回路で構成することで、低消費電力を図ることが重要である。尚、閾値を比較器入力に入れる構成を示したが、閾値が比較器の構成要素で自動的に決る場合もある。例えば、インバータを比較器に用いたときに、インバータを構成する上下の二つのトランジスタのコンダクタンスの比により、閾値は決まってしまう。トランジスタの代わりに抵抗を負荷としても同じことが言える。尚、閾値の設定において、ユーザーによる随時の設定を行いたい場合は、付設用状態センサ１００の側に可変抵抗、スイッチなどの閾値の設定手段を設け、タグリーダ１５１により閾値データを読み出し、出力器１５２に表示できることが好都合である。尚、付設用状態センサ１００の側に可変抵抗、スイッチなどを手動で設定するか、タグリーダ１５１から設定のデータを送ってこれによりスイッチを駆動して設定することも好都合である。出力器１５２を付設用状態センサ１００の側に付けることも可能だが、コスト面や消費電力の面で好ましくない。

図３は、本発明にかかる監視具であって、付設用状態センサを各種の監視具基体に付設したものの一実施態様を説明する図である。３−Ａでは、配電盤などの電気端子３００の接続部の接続異常による端子の温度上昇を捕らえるもので、電気端子３００を通しカバーする樹脂等で出来た絶縁カバー３０１であり、付設用状態センサ１００が絶縁カバー３０１に付設されている。センサは例えば温度を検知するもので、サーミスタやダイオードなど温度で物理量が変わるものを利用できる。閾値として例えば７５℃に対応する値が設定される。３−Ｂでは、３−Ａと同様であるが、電気端子の接続ナット３０２に被せる樹脂製のキャップであって、付設用状態センサ１００が付設してある。３−Ｃは、付設用状態センサ１００を付設したシート又はラベル体３０３であり、これは監視を必要とするものに貼り付けやネジ止めなどで付設して用いるものである。３−Ｄは、付設用状態センサ１００を管状体３０４に付設したものである。３−Ｅは、付設用状態センサ１００を水道管やガス管のような堅牢な管状体３０５に設置した圧力検知用のダイアフラム３０６に付設したものである。ダイアフラム３０６の膨張／収縮に応じてセンサは圧力を検知するものになる。又、温度センサでは管状体３０５の中を通過するものの温度を見ることが出来る。付設用状態センサ１００では、物理量として温度、湿度、圧力（歪み）、ガス（危険ガス、有害ガス、酸素）濃度、電流、磁界、光量、においなどを検知するセンサを使うことができる。圧力では、血圧や脈拍の監視が可能なので健康上の安全監視にも使用可能である。同様に、工場等の製造ライン等での装置に流れる電流（他の物理量でもよい）の上限、下限値に対してどの範囲にあるか、異常電流や電流遮断などをモニタすれば、装置の動作上の不具合など危険という意味での単なる安全以外に操業上の健全性の監視が行えて広義の安全でも寄与が出来る。

図４は、本発明にかかる付設用状態センサのセンサに用いる交流電流を検知する電流センサの一実施態様を示す図である。コイル４０１を交流電流による磁束が貫くと、コイル４０１を誘導電流が流れ、ダイオード４０２で半波整流され、直流電圧がコンデンサ４０３の両端に出力する。この出力により、交流電流が流れていることを知ることが出来る。この場合の閾値は、ダイオードの電流電圧特性で決まり、ある電流以上では、ダイオードの電圧は順方向電圧（０．６Ｖ程度）になり、閾値の設定と閾値判別器１０３の役割は、ダイオードそのものが果たすことになり、特別に設ける必要はない。尚、閾値の設定と閾値判別器１０３を設けて閾値の範囲を大きい電流側にシフトしたいときは、ダイオード４０２に直列に適当な抵抗を入れればよい。尚、この場合は、この付設用状態センサと遠隔監視部により交流電力線の活線監視システムが可能である。

図５は、本発明による監視具、付設用状態センサ、及び、遠隔監視システムを装置に適用した状態の一実施態様を示す図である。装置の例としては半導体製造装置でもプレス機でも分野を問わず挙げることが出来る。装置５００には、電源を集中した配電盤５０１があり、これは、装置５００の中に格納され、蓋５０２で保護されているので、外からは見えない。配電盤の各電気端子５０３には、付設用状態センサ１００の付いた絶縁カバー３０１による監視具５０４が付設してある。温度の閾値は７５℃に対応させてある。装置内部には、コンプレサ５０５があって、ここには、圧力の異常値を検知する付設用状態センサ１００の付いたダイアフラム状の監視具５０６が付設してある。各監視具５０４、５０６のどれかが異常になり、閾値を超えると、付設用状態センサ１００はタグリーダ５０７にデータを送信し、リーダ・出力制御器５０８が出力器としてのＬＥＤ表示器５０９や表示画面５１０に表示またはその制御を行う。どのものが異常かは一目で確認される。又、音声などで報知される。同様に、無線やインターネットの通信手段を介して、更に遠隔の監視装置５１１に表示や報知を行わせることが出来る。

尚、本明細書及び特許請求の範囲の中で記述したＩＤ−ＴＡＧの用語は、通常、広く普及している意味で使用しているが、タグ内に認識符号（名称などの個々を認識する符号や文字、数字図形などの認識符号）を内蔵でき、電磁結合、電磁誘導、電波のいずれかの送受信機能を有しているもので、タグリーダは、無線通信によりＩＤ−ＴＡＧの認識符号を含むデータを読み取り、ＩＤ−ＴＡＧ又は、それが付いた所持者又は物を認識するものである。ＩＤ−ＴＡＧには、電源をタグ内に持たずタグリーダからの電波に依存している近距離用（凡そ１ｍ以下）の受動ＴＡＧと言われるものと、電源を内蔵した長距離用（凡そ１ｍ以上１０ｍ位まで）の能動ＴＡＧがある。

又、付設用状態センサ１００は、絶縁キャップなどの監視具基体に付設する場合に対応して、小型、薄型、柔軟性などの特徴があることが必要であり、そのため、これを構成する計測部１０１、ＩＤ−ＴＡＧ１１０、電源１２０などが1枚の基板に集積されていることが好ましい。特に、この場合、1枚の基板に複数の物理量を検知する複数センサが集積されていることが望ましい。然し、1つの被監視対象物では、1つの物理量しか検出しない場合もあるので、このためには、センサのみ他の構成要素とは異種の基板に構成するか、後で同一基板に載せることでも対応できる。上記の基板は、フレキシブル基板又は誘電体フィルム基板であることが小型、薄型、柔軟性の要求仕様を満足するものとして好ましい。
又、付設用状態センサ１００が基板上に形成される場合に、フレキシブル基板又は誘電体フィルム上に形成され、電源１２０は、このフレキシブル基板又は誘電体フィルム基板の表裏に形成された電気二重層コンデンサとなっていると小型、薄型、柔軟性などの特徴を持たせることができ、特に、フレキシブル基板又は誘電体フィルム基板の表裏の1面に電気二重層コンデンサを形成すること、或いは、表裏の両面に電極を形成して、フレキシブル基板又は誘電体フィルム基板の誘電体をコンデンサの誘電体として使用することもでき、電源を有効に形成でき、本願の低消費電力で且つ、監視具基体または被監視対象物に配線処理無く、遊離して付設できて、極めて好都合である。又、ここで使用するＩＤ−ＴＡＧ用アンテナは無指向性アンテナであるほうが好ましい。
実施例１において、スイッチ１１４のＯＦＦ状態の通常時にタグリーダ側から臨時に読み込みを行いたい等の通信を行うには、電波を送り、アンテナ１１２のインダクタンスとコンデンサによる共振回路で受信して、その電力を整流し、直流電圧を作り、直流電圧又はその立ち上がりによる信号により、スイッチ１１４をＯＮにして、ＩＤ−ＴＡＧ１１０内に電力が供給された能動の状態にしたあと、必要な送受信を行うことが可能であることを述べたが、このとき、スイッチ１１４を接続することで、送受信制御器１１３を駆動し、ＩＤ−ＴＡＧ１１０の有するタグ認識符号をタグリーダ１５１が読み取ることで、付設用状態センサの設置状況での通信状況を読み取ることができる。これにより、設置状況が悪くて通信ができないことや、良好な設置状況であることを設置時や適時に確認できる。特に、付設用状態センサを他の装置に設置時に通信が可能な状況にあるかをチェックできて極めて好都合である。この機能がないと、通信が可能でない設置状況にあることを気づかないでいると、異常時になった場合でも、異常を通信できないことになり、不都合である。これにより付設用状態センサとタグリーダの機能が良好な状態にあることがチェックして設置できることになる。

以上の様に、本発明による付設用状態センサ、これを付設した監視具及び、遠隔監視システムでは、低消費電力化と低コスト化が図れ、電源の保守の手間を少なくできるので、装置などの内部に格納して遠隔で多数の観測対象を常時又は一定時間間隔で長期にわたり安全／装置等の健全性上の監視が可能となり、異常時は自動的に表示や報知をしてくれるので、産業上大きな利用性を有している。

Claims (4)

1. 監視具又は遠隔監視システムに使用する付設用状態センサであって、
   監視したい被監視対象物に関連する物理量の存在する範囲を判別するためのものであって、前記被監視対象物に関連する前記物理量を検知して前記物理量の存在する範囲を判別し、前記物理量の存在する前記範囲に対応するデジタル出力をする計測部と、前記デジタル出力と前記付設用状態センサの固体を識別するタグ認識符号を少なくとも含むデータを送信するＩＤ−ＴＡＧと、前記計測部と前記ＩＤ−ＴＡＧを駆動する電源とを有し、前記計測部は、前記物理量を検出するセンサと、前記物理量の存在する範囲を判別するための閾値判別器と、前記センサと前記閾値判別器を制御する計測制御器とを有し、前記ＩＤ−ＴＡＧは、前記データを格納し転送するレジスタと、前記データを送信又は外部のタグリーダからの電波を受信する送受信のためのアンテナと、前記送受信のための送受信器を含み前記レジスタを制御する送受信制御器とを有し、
   前記閾値判別器の閾値の使用者による設定のために、前記タグリーダから設定用のデータを送信して設定するようにし、前記タグリーダが、付設用状態センサから読み出した閾値データを前記タグリーダ上で前記閾値の設定時に表示又は報知する手段を有し、
   1枚の誘電体フィルム又はフレキシブル基板上に形成され、
   前記アンテナと前記送受信器が有する共振回路で、前記タグリーダ側からの受けた電波を受信し、整流器により受信電力を直流電圧とし、前記直流電圧又は、その立ち上がりによる信号で、前記ＩＤ−ＴＡＧ又は、前記送受信を行うための前記送受信制御器を駆動する前記電源を接続するスイッチを有し、
   前記スイッチを接続することで、前記送受信制御器を駆動し、前記ＩＤ−ＴＡＧの有する前記タグ認識符号を前記タグリーダが読み取ることで、前記付設用状態センサの設置状況での通信状況を読み取ることを可能にしたことを特徴とする付設用状態センサ。
2. 前記電源が電気二重層コンデンサであり、前記電気二重層コンデンサが前記誘電体フィルム又はフレキシブル基板の片面に形成されるか、又は、前記誘電体フィルム又はフレキシブル基板を前記電気二重層コンデンサ用の誘電体とするべく、前記誘電体フィルム又はフレキシブル基板の表裏の両面に前記電気二重層コンデンサの電極を形成することで前記電気二重層コンデンサが形成されたことを特徴とする請求項１記載の付設用状態センサ。
3. 前記被監視対象物又はその近傍に設置されるための監視具基体又は前記被監視対象物に付設される請求項１又は請求項２のいずれかに記載の付設用状態センサと遠隔監視部とを有し、前記遠隔監視部は、前記タグリーダと、前記送受信により得られたデータを表示又は／及び報知として出力する出力器と、前記タグリーダと前記出力器のうち少なくとも一つを制御するリーダ・出力制御器とを有することを特徴とする遠隔監視システム。
4. 前記センサは、交流電流による磁界を検出するコイルを用いたセンサ又は巨大磁気センサであることにより、電気配線が活線であるかどうかを前記タグリーダにより遠隔に検出することを特徴とする請求項３記載の遠隔監視システム。
   

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