JP6079286B2 - センサ付無線タグ - Google Patents

Description

この発明は、センサ付無線タグに係り、特にレギュレータを介すことなく電池からの電力を受けて動作するセンサ付無線タグおよびこのセンサ付無線タグを用いたデータ収集方法に関する。

電力の供給が困難な環境において、振動や歪等の物理量の測定データのデータ収集を行うための手段として、センサ付無線タグが使用される。このセンサ付無線タグは、歪センサ、加速度センサ等の各種のセンサと、このセンサにより得られるアナログ信号のＡ／Ｄ変換を行うＡ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換器の出力信号を送信する無線通信装置と、これらの各部に電力を供給する電源装置とをモジュール化したものである。

特開２０１０−２６８３８号公報

ところで、センサ付無線タグのうち高いＡ／Ｄ変換精度が要求されるものでは、電源装置の電源電圧変動を抑える必要がある。そこで、このようなセンサ付無線タグでは、電池とその出力電圧を安定化してタグ内の各装置に供給するレギュレータとからなるものが電源装置として一般的に採用されている（例えば特許文献１参照）。しかし、このようなレギュレータを備えたセンサ付無線タグには、次の問題がある。まず、センサ付無線タグにレギュレータを設けると、このレギュレータによる電力損失や消費電流が発生するため、その分だけ電池寿命が短くなる問題がある。また、レギュレータを動作させるためには、入力電圧下限値以上の電圧を電池からレギュレータに供給する必要がある。このため、レギュレータを備えたセンサ付無線タグは、電池の出力電圧がこの入力電圧下限値以上である期間しか動作させることができず、電池容量の全てを使い切る長時間の動作をさせることができない。このような問題を回避するため、センサ付無線タグにレギュレータを設けず、電池とＡ／Ｄ変換器等のモジュール内の装置とを直結した構成にする必要がある。しかし、この構成では、センサ付無線タグ内の電源電圧変動が大きくなり、Ａ／Ｄ変換結果の精度が劣化する問題が発生する。そこで、大容量のコンデンサをセンサ付無線タグの電源および接地間に設けることが考えられる。しかし、このような大容量のコンデンサは大型になるため、センサ付無線タグに設けるのは困難である。しかしその一方、センサ付無線タグにレギュレータも設けず、大容量のコンデンサも設けないとなると、電池の内部抵抗が高いため、センサ付無線タグの消費電流の増減によって大きな電源電圧変動が発生し、センサ付無線タグからデータ収集装置に送信されるＡ／Ｄ変換結果の誤差が大きくなり、データ収集装置におけるＡ／Ｄ変換結果のデータ処理の信頼性が損なわれるという問題がある。

この発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、電池をモジュール内の各装置に直結した構成のセンサ付無線タグを用いたデータ収集において、Ａ／Ｄ変換精度の劣化を防止するための技術的手段を提供することを目的としている。

この発明によるデータ収集方法では、内蔵の電池から電力の供給を受け、センサにより得られるアナログ信号のＡ／Ｄ変換をＡ／Ｄ変換器により繰り返し実行し、Ａ／Ｄ変換結果であるデジタル信号値を繰り返し無線送信するセンサ付無線タグを用いてデータ収集を行う。そして、このデータ収集方法では、前記Ａ／Ｄ変換器に前記センサにより得られるアナログ信号のＡ／Ｄ変換を行わせるのと接近したタイミングにおいて、固定電圧のＡ／Ｄ変換を行わせ、そのＡ／Ｄ変換結果と前記固定電圧の理想的なＡ／Ｄ変換結果である補正初期値との差分である補正値を算出し、この補正値により前記アナログ信号のＡ／Ｄ変換結果であるデジタル信号値を補正する。

ここで、固定電圧のＡ／Ｄ変換結果とこの固定電圧の理想的なＡ／Ｄ変換結果である補正初期値との差分である補正値は、電源電圧変動に起因して発生しているＡ／Ｄ変換の誤差である。そして、このＡ／Ｄ変換の誤差は、固定電圧のＡ／Ｄ変換の結果とアナログ信号のＡ／Ｄ変換の結果に等しく含まれていると考えられる。従って、補正値によりアナログ信号のＡ／Ｄ変換結果であるデジタル信号値を補正することにより、デジタル信号値に含まれる誤差を減らすことができる。

補正値の算出や補正値を用いたデジタル信号値の補正はセンサ付無線タグ内において行ってもよいし、センサ付無線タグからデジタル信号値を受信するデータ収集装置において行ってもよい。

このようなデータ収集方法を実現するため、この発明は、内蔵の電池から電力の供給を受け、センサにより得られるアナログ信号のＡ／Ｄ変換をＡ／Ｄ変換器により繰り返し実行し、Ａ／Ｄ変換結果であるデジタル信号値を繰り返し無線送信するセンサ付無線タグにおいて、固定電圧を発生する固定電圧源と、前記Ａ／Ｄ変換器に前記センサにより得られるアナログ信号のＡ／Ｄ変換を行わせるのと接近したタイミングにおいて、前記固定電圧のＡ／Ｄ変換を行わせ、そのＡ／Ｄ変換結果と前記固定電圧の理想的なＡ／Ｄ変換結果である補正初期値との差分である補正値を算出し、この補正値により前記アナログ信号のＡ／Ｄ変換結果であるデジタル信号値を補正する制御手段とを具備することを特徴とするセンサ付無線タグを提供する。

好ましい態様において、前記制御手段は、前記Ａ／Ｄ変換器にアナログ信号のＡ／Ｄ変換を行わせる際に、前記アナログ信号のＡ／Ｄ変換に先立って前記固定電圧のＡ／Ｄ変換を前記Ａ／Ｄ変換器に行わせる。

また、好ましい態様において、センサ付無線タグは、前記補正初期値を記憶するための記憶手段を具備し、前記制御手段は、初期設定指令に応じて、前記固定電圧のＡ／Ｄ変換を前記Ａ／Ｄ変換器に行わせ、そのＡ／Ｄ変換結果を前記補正初期値として前記記憶手段に書き込む。

この発明の第1実施形態であるセンサ付無線タグの構成を示す回路図である。 同実施形態の動作を示すタイムチャートである。 同実施形態におけるＭＣＵが実行するメインルーチンの処理内容を示すフローチャートである。 同実施形態におけるＭＣＵが実行するＡ／Ｄ変換完了割り込みルーチンの処理内容を示すフローチャートである。 同実施形態におけるＭＣＵが実行するタイマ割り込みルーチンの処理内容を示すフローチャートである。 この発明の第２実施形態であるセンサ付無線タグの構成を示す回路図である。

以下、図面を参照し、この発明の実施形態について説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、この発明の第１実施形態であるセンサ付無線タグの構成を示す回路図である。図１において、電池１の正負の電極間にはコンデンサ２が接続されている。このコンデンサ２は、急激な電源雑音を吸収するに足る必要最低限の容量を有しており、センサ付無線タグ内に収容可能な小型のコンデンサである。本実施形態では、電池１の出力電圧がタグ内の各回路に直接供給される構成となっている。

基準電圧発生回路３は、電池１から供給される電源電圧に基づき、Ａ／Ｄ変換器９に与える基準電圧Ｒｅｆ＋およびＲｅｆ−等の各種の基準電圧を発生する回路である。オペアンプにより構成されたボルテージフォロア４は、この基準電圧発生回路３が発生する基準電圧Ｖ１＝Ｒｅｆ＋をゲイン１で増幅し、センサ５に対する電源電圧として出力する。センサ５は例えば歪ゲージである。

アンプ６は、基準電圧発生回路３からボルテージフォロア４に供給される基準電圧Ｖ１＝Ｒｅｆ＋を増幅し、固定電圧Ｖ２として出力するアンプである。図１に示す例では、アンプ６は、オペアンプ６０と、抵抗６１および６２とにより構成されている。ここで、オペアンプ６０の非反転入力端子は接地されている。抵抗６１は、オペアンプ６０の反転入力端子と基準電圧発生回路３との間に介挿され、抵抗６２は、オペアンプ６０の出力端子と反転入力端子との間に介挿されている。抵抗６１および６２の抵抗値をＲ６１およびＲ６２とした場合、アンプ６は、基準電圧Ｖ１をＲ６２／Ｒ６１のゲインで増幅し、固定電圧Ｖ２として出力する。アンプ６は、固定電圧を発生する固定電圧源として機能する。

アンプ７はセンサ５が出力するアナログ信号Ｖ３を増幅し、センサ値信号Ｖ４として出力する。アンプ７は、オペアンプ７０と、抵抗７１および７２とにより構成されている。ここで、アンプ６と同様、アンプ７のオペアンプ７０の非反転入力端子は接地されている。また、抵抗７１は、オペアンプ７０の反転入力端子とセンサ５の出力端子の間に介挿され、抵抗７２は、オペアンプ７０の出力端子と反転入力端子との間に介挿されている。抵抗７１および７２の抵抗値をＲ７１およびＲ７２とした場合、アンプ７は、センサ５が出力するアナログ信号Ｖ３をＲ７２／Ｒ７１のゲインで増幅し、センサ値信号Ｖ４として出力する。

本実施形態では、抵抗６１、７１、６２、７２の各抵抗値間にＲ６１＝Ｒ７１、Ｒ６２＝Ｒ７２の関係がある。従って、アンプ７は、アンプ６と同じゲインを有している。そして、本実施形態では、アンプ６および７のゲインを１より小さいゲインとしている。

本実施形態において、アンプ６および７のゲインを１よりも小さくしているのは、電池１からの電源電圧の変動に伴う基準電圧Ｒｅｆ＋、Ｒｅｆ−の変動に起因したＡ／Ｄ変換の誤差を取り除くためである。ボルテージフォロア４およびアンプ６については、電池１からの電源電圧の変動によるアンプ出力変化の条件をできるだけ同じにするため、２つのオペアンプが同一パッケージにモールドされ、２つのオペアンプの電源端子が共通になっている２素子入りのオペアンプを使用するのが好ましい。アンプ７についても、可能であれば、ボルテージフォロア４、アンプ６と同一パッケージのモールドされたオペアンプを使用し、３つのオペアンプの電源端子を共通化することで電池電圧変動によるアンプの出力変化の条件を同じにする。

マルチプレクサ８は、アンプ６が出力する固定電圧Ｖ２またはアンプ７が出力するセンサ値信号Ｖ４のうち一方を選択してＡ／Ｄ変換器９へ出力する回路である。Ａ／Ｄ変換器９は、マルチプレクサ８によって選択されたアナログ信号をデジタル信号に変換する回路である。ＲＦ送信ＩＣ２０は、Ａ／Ｄ変換器９から出力されるデジタル信号によってキャリアを変調し、無線信号として送信する無線通信回路である。

ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ）１０は、センサ付無線タグ内の各回路を制御する制御手段である。このＭＣＵ１０は、各種のプログラムを記憶したＲＯＭと、ワークエリアとしてのＲＡＭを内蔵している。ＭＣＵ１０は、ＲＯＭ内のプログラムに従い、Ａ／Ｄ変換器９にＡ／Ｄ変換を実行させ、ＲＦ送信ＩＣ２０にＡ／Ｄ変換結果であるデジタル信号を送信させる制御を繰り返す。

本実施形態の特徴は、このＭＣＵ１０によって行われるＡ／Ｄ変換の制御にある。要約すると次の通りである。

（１）初期設定指令の発生時、ＭＣＵ１０は、マルチプレクサ８にアンプ６が出力する固定電圧Ｖ２を選択させ、Ａ／Ｄ変換器９にこの固定電圧Ｖ２のＡ／Ｄ変換を行わせ、Ａ／Ｄ変換結果であるデジタル信号値ＤＶ２を補正初期値として内蔵のＲＡＭに書き込む。

（２）初期設定完了後は、周期的に２種類のＡ／Ｄ変換、すなわち、アンプ６が出力する固定電圧Ｖ２のＡ／Ｄ変換とアンプ７が出力するセンサ値信号Ｖ４のＡ／Ｄ変換とを繰り返す。そして、固定電圧Ｖ２のＡ／Ｄ変換結果とＲＡＭ内の補正初期値の差分を補正値とし、この補正値によりセンサ値信号Ｖ４のＡ／Ｄ変換結果を補正し、補正されたＡ／Ｄ変換結果をＲＦ送信ＩＣ２０により送信する。

図２はセンサ値信号Ｖ４のＡ／Ｄ変換結果であるデジタル信号値ＤＶ４と、固定電圧Ｖ２のＡ／Ｄ変換結果であるデジタル信号値ＤＶ２と、電池１の出力電圧ＶＢの時間的変化を例示するタイムチャートである。

図２において、ＩＣ＿ＯＮはＭＣＵ１０がデジタル信号の送信を行わせるためにＲＦ送信ＩＣ２０の電源をＯＮにするタイミング、ＩＣ＿ＯＦＦはＭＣＵ１０がデジタル信号の送信を終えたＲＦ送信ＩＣ２０の電源をＯＦＦにするタイミングを示している。本実施形態では、ＲＦ送信ＩＣ２０が送信動作を行うときに最も大きな消費電流が発生する。このため、電池１の出力電圧ＶＢは、ＩＣ＿ＯＮのタイミングにおいて大きく低下し、ＩＣ＿ＯＦＦのタイミングにおいて大きく上昇する。

このように電源電圧が変動すると、この電源電圧の変動のタイミングにおいて、Ａ／Ｄ変換器９のＡ／Ｄ変換結果に誤差が発生する。この場合、固定電圧Ｖ２のＡ／Ｄ変換のタイミングとセンサ値信号Ｖ４のＡ／Ｄ変換のタイミングが時間軸上において接近していると、センサ値信号Ｖ４のＡ／Ｄ変換結果であるデジタル信号値ＤＶ４には、固定電圧Ｖ２のＡ／Ｄ変換結果であるデジタル信号値ＤＶ２に発生する誤差に近い誤差が発生する。

本実施形態では、この点を利用し、センサ値信号Ｖ４のＡ／Ｄ変換結果であるデジタル信号値ＤＶ４の補正を行う。例えばＩＣ＿ＯＦＦのタイミングにおいて、電源電圧ＶＢが上昇し、固定電圧Ｖ２のＡ／Ｄ変換結果であるデジタル信号値ＤＶ２が補正初期値よりも増加すると、補正初期値−ＤＶ２を補正値（この場合、負の値）とし、この補正値をセンサ値信号Ｖ４のＡ／Ｄ変換結果であるデジタル信号値ＤＶ４に加えることによりデジタル信号値ＤＶ４を補正する。また、ＩＣ＿ＯＮのタイミングにおいて、電源電圧ＶＢが低下し、固定電圧Ｖ２のＡ／Ｄ変換結果であるデジタル信号値ＤＶ２が補正初期値よりも減少すると、補正初期値−ＤＶ２を補正値（この場合、正の値）とし、この補正値をセンサ値信号Ｖ４のＡ／Ｄ変換結果であるデジタル信号値ＤＶ４に加えることによりデジタル信号値ＤＶ４を補正する。

本実施形態によれば、このような補正動作が行われるため、電池１がタグ内の各回路に直結された構成においても、センサ５によって得られるアナログ信号を精度よくデジタル信号に変換し、その結果の無線送信を行うことができる。

次にこのようなＡ／Ｄ変換の制御を実現するための具体的なプログラム例を説明する。図３〜図５は本実施形態におけるＭＣＵ１０が実行する各種のルーチンの処理内容を示すフローチャートである。本実施形態において、ＭＣＵ１０は、初期設定指令が与えられることにより図３に示すメインルーチンの実行を開始する。ここで、初期設定指令は、例えばセンサ付無線タグに設けられた電源スイッチ（図示略）がＯＮになったとき、あるいはセンサ付無線タグに対して外部から何等かの起動指令が与えられた場合に発生される指令である。

ＭＣＵ１０は、メインルーチンの実行を開始すると、まず、イニシャル処理を実行する（ＳＡ１）。このイニシャル処理では、内蔵のＲＡＭ内に設定された制御用のフラグ、カウンタ、レジスタ類の初期設定を行う。次にＡ／Ｄ変換の制御の初期化を要求するＡ／Ｄ＿ｉｎｉ＿Ｆｌａｇに“１”を書き込む（ＳＡ２）。次にマルチプレクサ８にアンプ６が出力する固定電圧Ｖ２を選択させ、Ａ／Ｄ変換器９にこの固定電圧Ｖ２のＡ／Ｄ変換を開始させる（ＳＡ３）。そして、Ａ／Ｄ＿ｉｎｉ＿Ｆｌａｇが“０”になったか否かを判断し（ＳＡ４）、判断結果が「ＹＥＳ」になるまで同判断を繰り返す。

Ａ／Ｄ変換器９は、ＭＣＵ１０から指示されたＡ／Ｄ変換を完了すると、Ａ／Ｄ変換完了割り込み信号をＭＣＵ１０に対して出力する。これによりＭＣＵ１０は、図４に示すＡ／Ｄ変換完了割り込みルーチンを実行する。まず、ＭＣＵ１０は、Ａ／Ｄ変換器９からＡ／Ｄ変換結果であるデジタル信号値を取得する（ＳＡ２４）。次にＡ／Ｄ＿ｉｎｉ＿Ｆｌａｇが“０”か否か判断する（ＳＡ２５）。この場合、メインルーチンのＳＡ２においてＡ／Ｄ＿ｉｎｉ＿Ｆｌａｇが“１”に設定された後であるので、判断結果は「ＮＯ」となり、Ａ／Ｄ変換器９から取得したデジタル信号値（この場合、固定電圧Ｖ２のＡ／Ｄ変換結果）を補正初期値として内蔵のＲＡＭに書き込む（ＳＡ３３）。次にＭＣＵ１０は、Ａ／Ｄ変換の制御の初期設定が終了したことを示す“０”をＡ／Ｄ＿ｉｎｉ＿Ｆｌａｇに書き込み（ＳＡ３４）、Ａ／Ｄ変換完了割り込みルーチンを終了する。

Ａ／Ｄ変換完了割り込みルーチンが終了すると、ＭＣＵ１０は、メインルーチンの処理に復帰する。この場合、Ａ／Ｄ変換完了割り込みルーチンのＳＡ３４においてＡ／Ｄ＿ｉｎｉ＿Ｆｌａｇが“０”に設定された後であるので、メインルーチンのＳＡ５に進み、タイマ割り込み信号の発生間隔であるタイマ周期の設定を行うとともに、ＭＣＵ１０のタイマ割り込みを許可する。次にＡ／Ｄ変換結果の送信を要求するＲＦ＿ＴＸ＿Ｆｌａｇが“１”になったか否かを判断し（ＳＡ６）、判断結果が「ＹＥＳ」になるまで同判断を繰り返す。

メインルーチンのＳＡ５が実行されると、以後、設定されたタイマ周期の計時が完了する都度、タイマ割り込み信号が発生し、これによりＭＣＵ１０は図５に示すタイマ割り込みルーチンを実行する。

まず、ＭＣＵ１０は、Ａ／Ｄ＿Ｃｏｕｎｔｅｒを１だけインクリメントする（ＳＡ１８）。次にＭＣＵ１０はＡ／Ｄ＿Ｃｏｕｎｔｅｒの内容が設定されたＡ／Ｄ変換周期に到達したか否かを判断し（ＳＡ１９）、この判断結果が「ＮＯ」である場合はタイマ割り込みルーチンを終了する。

Ａ／Ｄ＿Ｃｏｕｎｔｅｒの内容がＡ／Ｄ変換周期よりも小さい間、ＭＣＵ１０は、タイマ割り込み信号が発生する都度、以上のような処理を繰り返す。

そして、タイマ割り込みルーチンの実行時、Ａ／Ｄ＿Ｃｏｕｎｔｅｒの内容がＡ／Ｄ変換周期に到達して、ＳＡ１９の判断結果が「ＹＥＳ」になると、ＭＣＵ１０は、Ａ／Ｄ変換結果の補正に用いる補正値の算出が未了であることを示すＡ／Ｄ補正Ｆｌａｇに“１”を書き込む（ＳＡ２０）。次いでセンサ値信号のＡ／Ｄ変換が未了であることを示すＡ／Ｄ＿Ｆｌａｇに“１”を書き込む（ＳＡ２１）。次にマルチプレクサ８にアンプ６が出力する固定電圧Ｖ２を選択させ、Ａ／Ｄ変換器９にＡ／Ｄ変換の開始を指示する（ＳＡ２２）。次にＡ／Ｄ＿Ｃｏｕｎｔｅｒを０に初期化し（ＳＡ２３）、タイマ割り込みルーチンを終了する。

Ａ／Ｄ変換器９は、ＭＣＵ１０から指示されたＡ／Ｄ変換を完了すると、Ａ／Ｄ変換完了割り込み信号をＭＣＵ１０に対して出力する。これによりＭＣＵ１０は、Ａ／Ｄ変換完了割り込みルーチンを実行する。

この場合もＭＣＵ１０は、Ａ／Ｄ変換器９からＡ／Ｄ変換結果であるデジタル信号値（この場合、固定電圧のＡ／Ｄ変換結果）を取得する（ＳＡ２４）。次に、Ａ／Ｄ＿ｉｎｉ＿Ｆｌａｇが“０”になっているか否か判断する（ＳＡ２５）。この場合、Ａ／Ｄ変換完了割り込みルーチンのＳＡ３４においてＡ／Ｄ＿ｉｎｉ＿Ｆｌａｇが“０”に設定された後であるので、判断結果は「ＹＥＳ」となる。そこで、Ａ／Ｄ補正Ｆｌａｇが“０”か否かを判断する（ＳＡ２６）。この場合、タイマ割り込みルーチンのＳＡ２０においてＡ／Ｄ補正Ｆｌａｇが“１”に設定された後であるので、判断結果は「ＮＯ」となる。そこで、ＳＡ２４においてＡ／Ｄ変換器９から取得したデジタル信号値（この場合、固定電圧Ｖ２のＡ／Ｄ変換結果）から内蔵のＲＡＭに記憶された補正初期値を減算し、その減算結果を補正値とする（ＳＡ３５）。次にこの補正値を内蔵のＲＡＭに格納する（ＳＡ３６）。次に、補正値の算出が終わったため、Ａ／Ｄ補正Ｆｌａｇを“０”とする（ＳＡ３７）。

次にマルチプレクサ８にアンプ７が出力するセンサ値信号Ｖ４を選択させ、Ａ／Ｄ変換器９にＡ／Ｄ変換の開始を指示し（ＳＡ３８）、Ａ／Ｄ変換完了割り込みルーチンを終了する。

その後、Ａ／Ｄ変換器９がＭＣＵ１０から指示されたセンサ値信号のＡ／Ｄ変換を完了し、ＭＣＵ１０がＡ／Ｄ変換完了割り込みルーチンを実行すると、ＭＣＵ１０は、センサ値信号Ｖ４のＡ／Ｄ変換結果であるデジタル信号値ＤＶ４をＡ／Ｄ変換器９から取得する（ＳＡ２４）。次に、Ａ／Ｄ＿ｉｎｉ＿Ｆｌａｇが“０”であることからＳＡ２５を介してＳＡ２６に進み、Ａ／Ｄ補正Ｆｌａｇが“０”になっていることからＳＡ２６の判断結果が「ＹＥＳ」となる。

そこで、ＭＣＵ１０は、ＳＡ２４においてＡ／Ｄ変換器９から取得したセンサ値信号Ｖ４のデジタル信号値ＤＶ４にＲＡＭ内の補正値（すなわち、直前に実行したＡ／Ｄ変換完了割り込みルーチンのＳＡ３６において格納した補正値）を加算することにより、センサ値信号のデジタル信号値ＤＶ４を補正し、補正後のデジタル信号値ＤＶ４をＲＡＭに格納する（ＳＡ２７）。

次に、センサ値信号Ｖ４のＡ／Ｄ変換が終わっているため、Ａ／Ｄ＿Ｆｌａｇを“０”とする（ＳＡ２８）。次にセンサ値信号のＡ／Ｄ変換回数を示すＡ／Ｄ＿Ｃｏｕｎｔを１だけインクリメントする（ＳＡ２９）。

次にＡ／Ｄ＿Ｃｏｕｎｔの内容が所定のＡ／Ｄ変換回数に達したか否かを判断し（ＳＡ３０）、この判断結果が「ＮＯ」の場合はＡ／Ｄ変換完了割り込みルーチンを終了する。

以後、タイマ割り込みルーチンが起動され、ＳＡ１９の判断結果が「ＹＥＳ」になる都度（すなわち、Ａ／Ｄ変換周期が経過する都度）、固定電圧のＡ／Ｄ変換（ＳＡ２２）、補正値の算出およびＲＡＭへの格納（ＳＡ３５、ＳＡ３６）、センサ値信号Ｖ４のＡ／Ｄ変換（ＳＡ３８）、センサ値信号のデジタル信号値の補正および補正後のデジタル信号値のＲＡＭへの格納（ＳＡ２７）が行われるとともに、Ａ／Ｄ＿Ｃｏｕｎｔがインクリメントされる（ＳＡ２９）、という動作が繰り返される。

そして、Ａ／Ｄ変換完了割り込みルーチンの実行時、Ａ／Ｄ＿Ｃｏｕｎｔの内容が所定のＡ／Ｄ変換回数に達すると、ＳＡ３０の判断結果が「ＹＥＳ」となる。そこで、ＭＣＵ１０は、デジタル信号値の送信を要求するＲＦ＿ＴＸ＿Ｆｌａｇを“１”とする（ＳＡ３１）。次にＡ／Ｄ＿Ｃｏｕｎｔを０に初期化する（ＳＡ３２）。そして、Ａ／Ｄ変換完了割り込みルーチンを終了する。

Ａ／Ｄ変換完了割り込みルーチンが終了すると、ＭＣＵ１０はメインルーチンの処理、具体的にはＳＡ６に復帰する。この場合、ＲＦ＿ＴＸ＿Ｆｌａｇが“１”であるのでＳＡ６の判断結果が「ＹＥＳ」になる。そこで、ＭＣＵ１０は、ＲＦ＿ＴＸ＿Ｆｌａｇを“０”とする（ＳＡ７）。次にＭＣＵ１０はＲＡＭ内の補正後のセンサ値信号のデジタル信号値を含む無線送信フレームを作成する（ＳＡ８）。次にＭＣＵ１０は、Ａ／Ｄ＿Ｆｌａｇが“０”か否かを判断し（ＳＡ９）、判断結果が「ＮＯ」である間は同判断を繰り返す。そして、Ａ／Ｄ＿Ｆｌａｇが“０”であり、ＳＡ９の判断結果が「ＹＥＳ」である場合はＳＡ１０に進み、ＲＦ送信ＩＣ２０の電源をＯＮにする。

ここで、Ａ／Ｄ＿Ｆｌａｇは、タイマ割り込みルーチンのＳＡ２１において“１”とされ、Ａ／Ｄ変換完了割り込みルーチンのＳＡ２８において“０”とされる。従って、固定電圧のＡ／Ｄ変換が開始され（ＳＡ２２）、センサ値信号のＡ／Ｄ変換およびＡ／Ｄ変換結果の補正が行われ、補正後のデジタル信号値がＲＡＭに格納される（ＳＡ２７）までの間、Ａ／Ｄ＿Ｆｌａｇは“１”を維持する。従って、このＡ／Ｄ＿Ｆｌａｇが“１”である期間内にメインルーチンのＳＡ６が「ＹＥＳ」となった場合には、センサ値信号のＡ／Ｄ変換およびＡ／Ｄ変換結果の補正が終了し、補正後のデジタル信号値がＲＡＭに格納されてＡ／Ｄ＿Ｆｌａｇが“０”となるまでの間、ＲＦ送信ＩＣ２０の電源ＯＮ（ＳＡ１０）は延期されることとなる。

ＲＦ送信ＩＣ２０の電源投入（ＳＡ１０）を行うと、ＭＣＵ１０は、無線送信フレームの内容を何回かに分けてＲＦ送信ＩＣ２０の送信レジスタに書き込む制御を行う。具体的には、まず、送信レジスタへの書き込み回数が規定値に達したか否かを判断する（ＳＡ１１）。この判断結果が「ＮＯ」である場合、ＲＦ送信ＩＣ２０の送信レジスタが書き込み可能な状態であるか否かを判断し（ＳＡ１５）、判断結果が「ＮＯ」である間は同判断を繰り返す。ＳＡ１５の判断結果が「ＹＥＳ」になると、無線送信フレームの内容を一定量だけ送信レジスタに書き込む（ＳＡ１６）。次に送信レジスタへの書き込み回数を１だけインクリメントし（ＳＡ１７）、ＳＡ１１に戻る。以下、同様にＳＡ１１、ＳＡ１５、ＳＡ１６、ＳＡ１７を繰り返す。

そして、送信レジスタへの書き込み回数が規定値となってＳＡ１１の判断結果が「ＹＥＳ」になると、送信レジスタへの書き込み回数を０に初期化する（ＳＡ１２）。次にＡ／Ｄ＿Ｆｌａｇが“０”か否かを判断し（ＳＡ１３）、判断結果が「ＮＯ」である間は同判断を繰り返す。そして、Ａ／Ｄ＿Ｆｌａｇが“０”であり、ＳＡ１３の判断結果が「ＹＥＳ」である場合はＳＡ１４に進み、ＲＦ送信ＩＣ２０の電源をＯＦＦにする。

従って、Ａ／Ｄ＿Ｆｌａｇは“１”である期間内にメインルーチンのＳＡ１１が「ＹＥＳ」となった場合には、センサ値信号のＡ／Ｄ変換およびＡ／Ｄ変換結果の補正が終了し、補正後のデジタル信号値がＲＡＭに格納されてＡ／Ｄ＿Ｆｌａｇが“０”となるまでの間、ＲＦ送信ＩＣ２０の電源ＯＦＦ（ＳＡ１４）は延期されることとなる。

ＲＦ送信ＩＣ２０の電源をＯＦＦにすると（ＳＡ１４）、ＭＣＵ１０の処理は、ＳＡ６に戻り、再び送信対象である補正後のセンサ値信号のデジタル信号がＲＡＭに格納され、ＲＦ＿ＴＸ＿Ｆｌａｇが“１”になるまで待機する。そして、ＲＦ＿ＴＸ＿Ｆｌａｇが“１”になると、以上説明したＳＡ８〜ＳＡ１７の処理が繰り返される。

以上のように、本実施形態によれば、センサ値信号のＡ／Ｄ変換に先立って固定電圧のＡ／Ｄ変換が行われ、その固定電圧のＡ／Ｄ変換結果に基づいてＡ／Ｄ変換の誤差を補正するための補正値が算出され、その補正値によりセンサ値信号のＡ／Ｄ変換結果であるデジタル信号値が補正される。従って、センサ付無線タグ内の各回路に電池が直結された構成において、センサ値信号のＡ／Ｄ変換の精度を改善することができる。

この効果について具体例を挙げて説明する。本実施形態において、固定電圧Ｖ２のＡ／Ｄ変換終了後、マルチプレクサ８を切り換え、センサ値信号Ｖ４のＡ／Ｄ変換を開始するまでの所要時間は数μＳである。電池１に並列接続されたコンデンサ２の容量を数１０μＦとした場合、電池１の内部抵抗を１Ω以下とすれば、電池１の内部抵抗とコンデンサ２の容量とにより定まる時定数の３倍の値を上記所要時間以下とすることができる。そして、ＲＦ送信ＩＣ２０の最大消費電流を２０ｍＡとすると、電池１の内部抵抗が１Ωである場合にＲＦ送信ＩＣ２０の消費電流によって発生する電源電圧の低下は２０ｍＶになる。この値は一般的なシリーズレギュレータの出力安定度と同等の値である。このように本実施形態では、固定電圧Ｖ２のＡ／Ｄ変換完了後からセンサ値信号のＡ／Ｄ変換を開始するまでの数μＳの間に電源電圧が急激に変化することがないので、レギュレータを使用した場合と同等のＡ／Ｄ変換精度を期待することができる。

＜第２実施形態＞
図６はこの発明の第２実施形態であるセンサ付無線タグの構成を示す回路図である。このセンサ付無線タグでは、上記第１実施形態におけるアンプ６、７がアンプ６Ａ、７Ａに置き換えられている。

アンプ６Ａは、電圧Ｖ１をゲイン１で増幅するボルテージフォロアを構成するオペアンプ６０と、ボルテージフォロアの出力電圧を分圧し、固定電圧Ｖ２として出力する分圧抵抗６３および６４とにより構成されている。

また、アンプ７Ａは、センサ５の出力信号Ｖ３をゲイン１で増幅するボルテージフォロアを構成するオペアンプ７０と、ボルテージフォロアの出力電圧を分圧し、センサ値信号Ｖ４として出力する分圧抵抗７３および７４とにより構成されている。
他の構成は上記第１実施形態と同様である。
本実施形態においても上記第１実施形態と同様な効果が得られる。

＜他の実施形態＞
以上、この発明の第1および第2実施形態について説明したが、この発明には他にも実施形態が考えられる。例えば次の通りである。

（１）上記各実施形態では、デジタル信号値ＤＶ４の補正をセンサ付無線タグのＭＣＵ１０が行ったが、センサ付無線タグから無線送信フレームを受信するデータ収集装置がこの補正を行うようにしてもよい。具体的には、センサ付無線タグのＭＣＵ１０は、補正初期値が得られたときに、その補正初期値をデータ収集装置に送信する。そして、以後、センサ付無線タグのＭＣＵ１０は、固定電圧Ｖ２のＡ／Ｄ変換結果であるデジタル信号値ＤＶ２とセンサ値信号Ｖ４のＡ／Ｄ変換結果であるデジタル信号値ＤＶ４の両方をデータ収集装置に無線送信する。データ収集装置では、受信したデジタル信号値ＤＶ２と補正初期値から補正値を算出し、受信したデジタル信号値ＤＶ２をこの補正値により補正するのである。この態様によれば、センサ付無線タグおよびデータ収集装置間の通信量は増えるが、上記実施形態と同様、センサ値信号Ｖ４のＡ／Ｄ変換の精度を高めることができる。

（２）上記各実施形態では、固定電圧Ｖ２のＡ／Ｄ変換を行ってからセンサ値信号Ｖ４のＡ／Ｄ変換を行ったが、両Ａ／Ｄ変換の順序を逆にしてもよい。すなわち、センサ値信号Ｖ４のＡ／Ｄ変換を行ってデジタル信号値ＤＶ４を求め、次に固定電圧Ｖ２のＡ／Ｄ変換を行って補正値を求め、この補正値によりデジタル信号値ＤＶ４を補正するのである。この態様においても、上記実施形態と同様、センサ値信号Ｖ４のＡ／Ｄ変換の精度を高めることができる。

（３）上記各実施形態において、固定電圧Ｖ２のＡ／Ｄ変換を行って算出した補正値が大きな値になった場合、その時点において大きな電源電圧変動が発生していると考えられる。そこで、補正値が極端に大きくなった場合には、その後のセンサ値信号Ｖ４のＡ／Ｄ変換を行わず、直前に得られた補正後のデジタル信号値ＤＶ４をデータ収集装置に無線送信するようにしてもよい。

１…電池、２…コンデンサ、３…基準電圧発生回路、４…ボルテージフォロア、５…センサ、６，７，６Ａ，７Ａ…アンプ、８…マルチプレクサ、９…Ａ／Ｄ変換器、１０…ＭＣＵ、２０…ＲＦ送信ＩＣ。

Claims (3)

1. 内蔵の電池から電力の供給を受け、センサにより得られるアナログ信号を増幅するアンプと、
   前記アンプの出力信号のＡ／Ｄ変換を行うＡ／Ｄ変換器と、
   前記電池から電力の供給を受け、前記Ａ／Ｄ変換の結果であるデジタル信号値を無線送信する無線通信回路と、
   前記電池の出力電圧に基づき、固定電圧を発生する固定電圧源と、
   前記Ａ／Ｄ変換器に前記アンプの出力信号のＡ／Ｄ変換を行わせるのと接近したタイミングにおいて、前記固定電圧のＡ／Ｄ変換を行わせ、そのＡ／Ｄ変換結果と前記固定電圧の理想的なＡ／Ｄ変換結果である補正初期値との差分である補正値を算出し、この補正値により前記アンプの出力信号のＡ／Ｄ変換結果であるデジタル信号値を補正する制御手段と
   を具備することを特徴とするセンサ付無線タグ。
2. 前記制御手段は、前記Ａ／Ｄ変換器にＡ／Ｄ変換を行わせる際に、前記アンプの出力信号のＡ／Ｄ変換に先立って前記固定電圧のＡ／Ｄ変換を前記Ａ／Ｄ変換器に行わせることを特徴とする請求項１に記載のセンサ付無線タグ。
3. 前記補正初期値を記憶するための記憶手段を具備し、
   前記制御手段は、初期設定指令に応じて、前記固定電圧のＡ／Ｄ変換を前記Ａ／Ｄ変換器に行わせ、そのＡ／Ｄ変換結果を前記補正初期値として前記記憶手段に書き込むことを特徴とする請求項１または２に記載のセンサ付無線タグ。

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