JP6402470B2 - センサ付無線タグおよびデータ収集方法 - 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。

この発明によるセンサ付無線タグは、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、前記電池の電源電圧の変動により発生する前記アナログ信号の誤差を補正する補正値を、前記電源電圧と対応付けて格納する補正テーブルを記憶する記憶手段と、前記Ａ／Ｄ変換器に前記アナログ信号のＡ／Ｄ変換を行わせるのに先立って、前記電池の電源電圧に基づいて発生される固定電圧のＡ／Ｄ変換を行わせ、その結果得られるＡ／Ｄ変換値に基づいて補正値を前記補正テーブルから読み出し、当該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。

また、この発明によるデータ収集方法は、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データ収集方法において、前記センサ付無線タグの電池の電源電圧の変動により発生する前記アナログ信号の誤差を補正する補正値を求め、前記電源電圧と対応付けて前記補正値を格納する補正テーブルを前記センサ付無線タグの記憶手段に書き込み、前記センサ付無線タグの制御手段が、前記Ａ／Ｄ変換器に前記アナログ信号のＡ／Ｄ変換を行わせるのに先立って、前記電池の電源電圧に基づいて発生される固定電圧のＡ／Ｄ変換を行わせ、その結果得られるＡ／Ｄ変換値に基づいて補正値を前記補正テーブルから読み出し、当該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とを特徴とする。

この発明によれば、アナログ信号のＡ／Ｄ変換に先立って、固定電圧のＡ／Ｄ変換が行われ、そのＡ／Ｄ変換結果に基づいて補正値が補正テーブルから読み出され、当該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が補正される。従って、センサ付無線タグにおいて、センサにより得られるアナログ信号のＡ／Ｄ変換精度の劣化を防止することができる。

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および補正テーブルである。 同実施形態において行われるＡ／Ｄ変換の制御の態様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の反転入力端子には基準電圧発生回路３が発生する基準電圧Ｖ１＝Ｒｅｆ＋が与えられる。また、抵抗６１は、オペアンプ６０の非反転入力端子と接地との間に介挿され、抵抗６２は、オペアンプ６０の出力端子と非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、基準電圧発生回路３が発生する基準電圧Ｖ１を（Ｒ６１＋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、オペアンプ７０の反転入力端子にはセンサ５が出力するアナログ信号Ｖ３が与えられる。また、抵抗７１は、オペアンプ７０の非反転入力端子と接地との間に介挿され、抵抗７２は、オペアンプ７０の出力端子と非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（Ｒ７１＋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、各種のプログラムと補正テーブルとを記憶したＲＯＭと、ワークエリアとしてのＲＡＭを内蔵している。ここで、補正テーブルは、センサ値信号Ｖ４のＡ／Ｄ変換結果であるデジタル信号値を補正するための補正値を格納したテーブルであり、センサ付無線タグの出荷時にＲＯＭに書き込まれる。この補正テーブルを記憶するＲＯＭは、例えばＥＥＰＲＯＭ等の書き換え可能な不揮発性メモリであることが好ましい。

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。その際、ＭＣＵ１０は、ＲＯＭ内の補正テーブルを利用し、センサ値信号Ｖ４のＡ／Ｄ変換結果であるデジタル信号値を補正する。

図２は補正テーブルの作成時におけるセンサ付無線タグの動作を示すタイムチャートである。このタイムチャートには、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の時間的変化が例示されている。また、このタイムチャートにおいて、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。

センサ付無線タグにおいては、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、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。そして、この誤差は固定電圧Ｖ２のＡ／Ｄ変換結果であるデジタル信号値ＤＶ２およびセンサ値信号Ｖ４のＡ／Ｄ変換結果であるデジタル信号ＤＶ４の各々に及ぶ。従って、デジタル信号値ＤＶ４に誤差が発生する場合、デジタル信号値ＤＶ２にも同様に誤差が発生する。

本実施形態では、センサ５に入力される物理量を一定値に保持した状態において、ＲＦ送信ＩＣ２０が送信動作を行わせることにより電池１の出力電圧ＶＢを変動させ、その際に固定電圧Ｖ２のＡ／Ｄ変換結果であるデジタル信号値ＤＶ２の理想値からの変動幅と、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に発生する誤差とを測定する。そして、デジタル信号値ＤＶ２の理想値からの変動幅に対応付けてデジタル信号値ＤＶ４の誤差を補正するための補正値を格納した補正テーブルを作成し、ＭＣＵ１０のＲＯＭに書き込むのである。ここで、デジタル信号値ＤＶ２の理想値からの変動は、電池１の電源電圧ＶＢが理想値から変動することに起因しているので、デジタル信号値ＤＶ２の理想値からの変動幅と、理想値から変動した電池１の電源電圧ＶＢとの間には１対１の対応関係がある。従って、補正テーブルは、電池１の電源電圧ＶＢに対応付けてデジタル信号値ＤＶ４の誤差を補正するための補正値を格納したテーブルであるということもできる。

図３は本実施形態によるセンサ付無線タグの稼働時にＭＣＵ１０が補正テーブルを利用して行うＡ／Ｄ変換の制御の態様を示すタイムチャートである。本実施形態において、ＭＣＵ１０は、Ａ／Ｄ変換器９にセンサ値信号Ｖ４のＡ／Ｄ変換を周期的に繰り返し行わせる際、センサ値信号Ｖ４のＡ／Ｄ変換に先立って固定電圧Ｖ２のＡ／Ｄ変換を行わせる。この固定電圧Ｖ２のＡ／Ｄ変換とセンサ値信号Ｖ４のＡ／Ｄ変換は互いに接近したタイミングにおいて行われる。図３において、垂直方向を向いた複数本の破線矢印の各々は、固定電圧Ｖ２のＡ／Ｄ変換とセンサ値信号Ｖ４のＡ／Ｄ変換が行われるタイミングを示している。

図示は省略したが、ＭＣＵ１０は、センサ付無線タグの動作開始後、ＲＦ送信ＩＣ２０の動作を開始させる前に、Ａ／Ｄ変換器９に固定電圧Ｖ２のＡ／Ｄ変換を行わせ、その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求める。この補正初期値は、電池１の継続的な使用による電源電圧の低下等、ＲＦ送信ＩＣ２０の動作等による電池１の消費電流の変動以外の要因により変動する。そこで、ＭＣＵ１０は、以後、Ａ／Ｄ変換器９に固定電圧Ｖ２のＡ／Ｄ変換を行わせる際、補正初期値を固定電圧Ｖ２のＡ／Ｄ変換結果の理想値として扱う。

補正初期値の設定後、ＭＣＵ１０は、Ａ／Ｄ変換器９に固定電圧Ｖ２のＡ／Ｄ変換を行わせたとき、そのＡ／Ｄ変換結果であるデジタル信号値ＤＶ２の補正初期値からの変動幅を求め、ＲＯＭ内の補正テーブルからこの変動幅に対応付けられた補正値を読み出す。そして、ＭＣＵ１０は、Ａ／Ｄ変換器９にセンサ値信号Ｖ４のＡ／Ｄ変換を行わせたとき、そのＡ／Ｄ変換結果であるデジタル信号値ＤＶ４を補正テーブルから読み出した補正値により補正するのである。図３に示す例では、ＩＣ＿ＯＦＦのタイミングにおいて、デジタル信号値ＤＶ２が補正初期値から正方向に変動し、これに応じて補正テーブルから読み出された負の補正値によりデジタル信号値ＤＶ４を減少させる補正が行われている。また、図３に示す例では、ＩＣ＿ＯＮのタイミングにおいて、デジタル信号値ＤＶ２が補正初期値から負方向に変動し、これに応じて補正テーブルから読み出された正の補正値によりデジタル信号値ＤＶ４を増加させる補正が行われている。デジタル信号値ＤＶ２が補正初期値から変動していないタイミングでは、補正値として０が読み出されるため、補正によりデジタル信号値ＤＶ４は変化しない。

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４〜図６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４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。次に内蔵のＲＯＭに記憶されている補正テーブルを内蔵のＲＡＭに読み出す（ＳＡ３９）。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５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ＳＡ４０に進み、補正値オフセット調整を行う。この補正値オフセット調整では、ＳＡ３３で取得した補正初期値に基づいてオフセットを算出し、このオフセットを補正テーブルに格納された補正値に加算することにより補正値の調整を行う。これは、電池１の消耗等、消費電流の変動以外の要因により恒常的に固定電圧Ｖ２が理想値からずれている状況では、センサ値信号Ｖ４にもこの固定電圧Ｖ２の理想値からの恒常的なずれに起因した誤差が発生する可能性があり、この誤差を補正するためのオフセットを補正値に加算する必要があるからである。次に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（ＳＡ５）。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６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変換結果であるデジタル信号値ＤＶ２）とＳＡ３３において取得した補正初期値との差分である固定電圧Ｖ２のデジタル信号値ＤＶ２の変動幅を算出し、この変動幅に対応する補正値を内蔵のＲＡＭに記憶された補正テーブルから読み出す（ＳＡ３５）。次に、この補正値を内蔵のＲＡＭに格納する（ＳＡ３６）。次に、補正値の読み出しが終わったため、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）、補正値の読み出しおよび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が“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、この固定電圧のＡ／Ｄ変換結果の補正初期値からの変動幅に対応した補正値が補正テーブルから読み出され、こ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ＤＶ４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７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がアンプ６Ａに置き換えられている。

アンプ６Ａは、基準電圧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。
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。

（２）上記各実施形態では、アンプ７から出力されるアナログ信号のＡ／Ｄ変換結果に対して補正を行ったが、センサから出力されるアナログ信号を直接Ａ／Ｄ変換し、そのＡ／Ｄ変換結果に対して補正を行ってもよい。

（３）上記各実施形態では、アンプ６を設け、センサ値信号Ｖ４のＡ／Ｄ変換に先立って、アンプ６が出力する固定電圧Ｖ２のＡ／Ｄ変換を行い、そのＡ／Ｄ変換結果に基づいてデジタル信号値ＤＶ４を補正した。しかし、アンプ６を設けず、電池１の電源電圧ＶＢを固定電圧とし、センサ値信号Ｖ４のＡ／Ｄ変換に先立って、この固定電圧ＶＢのＡ／Ｄ変換を行い、そのＡ／Ｄ変換結果に基づいてデジタル信号値ＤＶ４を補正してもよい。

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…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 (6)

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、
   前記電池の電源電圧の変動により発生する前記アナログ信号の誤差を補正する補正値を、前記Ａ／Ｄ変換器により得られ、前記電池の電源電圧の変動に依存する固定電圧のＡ／Ｄ変換値に対応付けて格納する補正テーブルを記憶する記憶手段と、
   前記Ａ／Ｄ変換器に前記アナログ信号のＡ／Ｄ変換を行わせるのに先立って、前記固定電圧のＡ／Ｄ変換を行わせ、その結果得られるＡ／Ｄ変換値に基づいて補正値を前記補正テーブルから読み出し、当該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。
2. 前記センサの出力信号を増幅してアナログ信号を出力するアンプを有し、
   前記制御手段は、前記アンプが出力するアナログ信号の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. 前記制御手段は、前記デジタル信号値の無線送信を行わない状態において、前記Ａ／Ｄ変換器に前記固定電圧のＡ／Ｄ変換を行わせ、そのＡ／Ｄ変換結果を補正初期値とし、前記Ａ／Ｄ変換器に前記アナログ信号のＡ／Ｄ変換を行わせるのに先立って、前記固定電圧のＡ／Ｄ変換を行わせた場合に、当該固定電圧のＡ／Ｄ変換値から前記補正初期値を減算した結果に基づいて前記補正値を前記補正テーブルから読み出す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。
4. 前記補正テーブルを記憶する記憶手段は、書き換え可能な不揮発性メモリであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１の請求項に記載のセンサ付無線タグ。
5. 前記センサ付無線タグは、書き換え可能な揮発性メモリを具備し、
   前記制御手段は、前記記憶手段に格納された補正テーブルを前記揮発性メモリに読み出して前記デジタル信号値の補正に利用することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１の請求項に記載のセンサ付無線タグ。
6. 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データ収集方法において、
   前記センサ付無線タグの電池の電源電圧の変動により発生する前記アナログ信号の誤差を補正する補正値を求め、前記Ａ／Ｄ変換器により得られ、前記電池の電源電圧の変動に依存する固定電圧のＡ／Ｄ変換値に対応付けて前記補正値を格納する補正テーブルを前記センサ付無線タグの記憶手段に書き込み、
   前記センサ付無線タグの制御手段が、前記Ａ／Ｄ変換器に前記アナログ信号のＡ／Ｄ変換を行わせるのに先立って、前記固定電圧のＡ／Ｄ変換を行わせ、その結果得られるＡ／Ｄ変換値に基づいて補正値を前記補正テーブルから読み出し、当該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とを特徴とするデータ収集方法。

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