JP7351919B2 - RFID tag - Google Patents
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Description
本開示は、発電部を有するRFIDタグに関する。 The present disclosure relates to an RFID tag having a power generation section.
特開2002-65418号公報には、太陽電池と表示装置とを備えたRFIDタグが開示されている。このRFIDタグは、リーダライタを用いてRFIDタグの情報を書き換えることで、表示装置の表示が更新される。 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-65418 discloses an RFID tag that includes a solar cell and a display device. The display of this RFID tag on a display device is updated by rewriting the information on the RFID tag using a reader/writer.
太陽電池のような発電部と、表示装置のような機能部とを備えたRFIDタグにおいては、発電電力が機能部の動作電力の下限値を下回ると動作が停止してしまう。蓄電池を搭載して動作の停止を回避するとしても、RFIDタグに大容量の蓄電地を搭載することは難しい。 In an RFID tag that includes a power generation section such as a solar cell and a functional section such as a display device, the operation stops when the generated power falls below the lower limit of the operating power of the functional section. Even if an RFID tag is equipped with a storage battery to avoid operation stoppage, it is difficult to install a large-capacity storage battery into an RFID tag.
(1)
本開示の一つの態様のRFIDタグは、
発電部と、
前記発電部が発電した電力に基づき駆動される機能部及びRFID用ICと、
前記発電部が発電した電力を蓄積可能な蓄電部と、
を備え、
前記機能部には制御部が含まれ、
前記制御部は、
前記機能部を制御する第1処理を複数の処理シーケンスに分割し、前記第1処理の実行中に、前記蓄電部の充電量と前記機能部が消費する電力量とに基づいて、前記複数の処理シーケンスのうち前記蓄電部の充電量が下限値を下回らない1つ又は複数の前記処理シーケンスを計算し、
計算された前記処理シーケンスを実行したら、前記第1処理を中断し、低消費電力モードへ移行する。
(2)
本開示のもう一つの態様のRFIDタグは、
発電部と、
前記発電部が発電した電力に基づき駆動される機能部及びRFID用ICと、
前記発電部が発電した電力を蓄積可能な蓄電部と、
を備え、
前記機能部には制御部が含まれ、
前記制御部は、
前記機能部を制御する第1処理が実行されない期間に、前記発電部の発電電力を推測する推測処理を実行し、
前記第1処理の実行中に、前記蓄電部の充電量と前記機能部が消費する電力量とに基づいて、前記第1処理を中断するか否かを決定し、かつ、前記推測処理で推測された発電電力に基づいて、前記第1処理を中断する時間長を決定する。
(1)
The RFID tag of one aspect of the present disclosure includes:
The power generation section,
a functional unit and an RFID IC that are driven based on the electric power generated by the power generation unit;
a power storage unit capable of storing power generated by the power generation unit;
Equipped with
The functional unit includes a control unit,
The control unit includes:
The first processing for controlling the functional unit is divided into a plurality of processing sequences, and during execution of the first processing, the plurality of processing sequences are performed based on the amount of charge of the power storage unit and the amount of power consumed by the functional unit. calculating one or more of the processing sequences in which the amount of charge of the power storage unit does not fall below a lower limit;
After executing the calculated processing sequence, the first processing is interrupted and a transition is made to a low power consumption mode .
(2)
An RFID tag according to another aspect of the present disclosure includes:
The power generation section,
a functional unit and an RFID IC that are driven based on the electric power generated by the power generation unit;
a power storage unit capable of storing power generated by the power generation unit;
Equipped with
The functional unit includes a control unit,
The control unit includes:
performing an estimation process for estimating the power generated by the power generation unit during a period in which the first process for controlling the functional unit is not executed;
During execution of the first process, it is determined whether or not to interrupt the first process based on the amount of charge of the power storage unit and the amount of power consumed by the functional unit, and the prediction process is performed to determine whether or not to interrupt the first process. A length of time for interrupting the first process is determined based on the generated power.
以下、本開示の各実施形態について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, each embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings.
(実施形態1)
図1は、本開示の実施形態1のRFIDタグを示す分解斜視図である。図2は、実施形態1のRFIDタグの内部構成を示すブロック図である。(Embodiment 1)
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an RFID tag according to
本開示の実施形態1のRFIDタグ1は、図1に示すように、発電部31、32、表示部33、回路基板20、ハウジング10及び蓋体40を備える。ハウジング10は、発電部31、32、表示部33及び回路基板20を収容する。蓋体40はハウジング10の開口を塞ぐ。発電部31、32は、外部から光を受けて発電する光発電パネルであり、蓋体40の透過窓に対向して配置される。なお、発電部31、32は、光発電パネルに限られず、外部環境から熱又は振動等のエネルギーを吸収して発電を行う環境発電器であってもよい。表示部33は、例えば液晶表示パネルであり、蓋体40の透過窓に対向して配置される。
As shown in FIG. 1, the
さらに、RFIDタグ1は、図2に示すように、電源制御部(例えばPMIC:Power Management Integrated Circuit)21と、第1電源IC(Integrated Circuit)22と、第2電源IC23と、制御部24と、RFID用IC25と、蓄電部27とを備える。これらは、回路基板20に搭載されている。回路基板20は、RFID用IC25のアンテナを有してもよい。表示部33及び制御部24は、本開示に係る機能部の一例に相当する。
Further, as shown in FIG. 2, the
電源制御部21は、発電部31、32から電力を受け、受けた電力を蓄電部27、第1電源IC22及び第2電源IC23へ送る。蓄電部27、第1電源IC22及び第2電源IC23への電力の分配は、蓄電部27の充電量、第1電源IC22及び第2電源IC23の使用電力に応じて適宜変化する。電源制御部21は、発電部31、32からの電力を伝送する電力線を接続又は切断するスイッチSWと、蓄電部27の電圧を監視してスイッチSWを切り替える監視部21aとを有する。
The power
蓄電部27は、例えばコンデンサである。コンデンサが採用される場合、充電量に応じて電圧が変化するため、充電量は電圧と読み替えてもよい。蓄電部27は、小容量の二次電池であってもよい。
第1電源IC22は、電源制御部21から受けた電力を制御用の電圧に変換して制御部24へ供給する。この電圧は、RFID用IC25に供給されてもよい。第2電源IC23は、電源制御部21から受けた電力を表示駆動用の電圧に変換して表示部33へ供給する。表示部33の駆動電圧は制御部24の駆動電圧より高くてもよく、この場合、表示駆動用の電圧は制御用の電圧よりも高い。
The first
RFID用IC25は、例えばUHF(Ultra High Frequency)帯の電波を用いてリーダライタと無線通信を行う。RFID用IC25は、リーダライタから情報の読み書きが可能なデータ記憶部、並びに、識別情報を記憶した記憶部を有する。データ記憶部には、表示部33に出力する情報を書き込むことができる。
The
制御部24は、制御プログラム及び制御データを記憶したROM(Read Only Memory)、制御プログラムを実行するCPU(Central Processing Unit)及びRAM(Random Access Memory)を有する集積回路である。制御部24は、RFID用IC25の表示用の情報が更新されたことに基づき、RFID用IC25から表示用の情報を読み出し、読み出した情報から表示用の画像データを生成し、画像データを表示部33の表示メモリへ書き込むといった描画処理(本開示に係る第1処理に相当)を実行する。描画処理により、表示部33の表示内容が更新される。さらに、制御部24は、描画処理に際して、蓄電部27の充電量と制御部24及び表示部33が消費する電力量との差分を推測する。この差分は、電力消費後の蓄電部27の充電残量に相当する。そして、制御部24は、推測された差分に応じて制御部24自体の動作モードを切り替える。制御部24は、通常モードと、RFIDタグ1の消費電力を低くする低消費電力モードとに移行可能である。通常モードは、高負荷の処理を継続的に実行する動作モードである。低消費電力モードは、高負荷の処理の中断又は終了により制御部24(又は制御部24と表示部33)の消費電力を低くした動作モードである。本実施形態では、描画処理が上記の高負荷の処理に相当する。通常モードでは、制御部24の動作クロックが通常の第1速度にされ、低消費電力モードでは、制御部24の動作クロックが第1速度よりも低速にされることで、通常モードの消費電力よりも低消費電力モードの消費電力の方がさらに低くされてもよい。
The
<電力制御の概要>
図3は、実施形態1のRFIDタグの動作の一例を説明するタイムチャートである。図3は、発電部31、32の発電電力がRFIDタグ1の動作が保証される下限値(以下、「動作保証された下限値」と記す)に近いときの動作を示している。<Overview of power control>
FIG. 3 is a time chart illustrating an example of the operation of the RFID tag of the first embodiment. FIG. 3 shows the operation when the power generated by the
RFIDタグ1においては、蓄電部27の充電量に複数のレベルPL1、PL2、PL3が設定される。複数のレベルは、蓄電部27の電圧が上限電圧に達する第1レベルPL1と、蓄電部27の電圧が充電再開電圧に達する第2レベルPL2と、蓄電部27の電圧が表示部33及び制御部24の正常動作を実現する動作下限電圧に達する第3レベルPL3とを含む。In the
まず、表示更新の無い表示維持の期間T2の動作の概要について説明する。期間T2は低消費電力モードの期間である。発電部31、32は、外部環境に応じて発電電力を変える。発電部31、32の発電電力が動作保証された下限値であっても、表示部33の表示が維持されるのみであり、制御部24が低消費電力モードにある期間T2のときには、発電電力が消費電力を上回る。よって、電源制御部21の監視部21aが、スイッチSWをオンし、蓄電部27が発電電力を取り込むことで、蓄電部27の充電量が上昇する。
First, an overview of the operation during the display maintenance period T2 without display update will be explained. Period T2 is a period of low power consumption mode. The
一方、期間T2において、蓄電部27の充電量が第1レベルPL1に達すると、蓄電部27が上限電圧に達するので、電源制御部21の監視部21aはスイッチSWをオフし、発電電力の取り込みを停止する。なお、スイッチSWのオフ制御は、他の期間において同様に実行される。発電電力の取り込みが停止されると、蓄電部27の電力が僅かに消費されていき、充電量は低下する。そして、蓄電部27の充電量が第2レベルPL2に達すると、監視部21aは、再びスイッチSWをオンして、発電電力を取り込む。このような、監視部21aの制御により、消費電力の小さい期間T2において、蓄電部27の充電量は、第1レベルPL1と第2レベルPL2との間に維持される。また、期間T2の始端側のように、充電量が低い状態で、低消費電力モードに移行したときでも、発電電力の取り込みにより、一定時間以内に充電量は第2レベルPL2以上に復帰する。図3において期間T1も低消費電力モードの期間であり、期間T1においても期間T2と同様の制御が行われる。On the other hand, in period T2, when the amount of charge in the
続いて、表示更新期間T11~T13、T21、T22の動作の概要について説明する。図3のタイミングt1において、リーダライタからRFID用IC25に表示情報の書き込みがあったとする。表示情報の更新に基づき、制御部24は、表示部33の表示を更新する描画処理を実行する。期間T11、T12、T13に示すように、発電部31、32の発電電力が動作保証された下限値であるとき、制御部24が描画処理を実行すると、制御部24及び表示部33の消費電力は、発電電力を大きく上回る。よって、期間T11、T12、T13では、発電電力が取り込まれていても、蓄電部27の充電量は低下する。
Next, an overview of the operations during the display update periods T11 to T13, T21, and T22 will be explained. Assume that at timing t1 in FIG. 3, display information is written from the reader/writer to the
表示部33に表示される内容は、複数の画像要素を含み、(図5を参照)、描画処理は、複数の画像要素を順に描画する個々の描画処理を含む。このため、描画処理は、例えば個々の画像要素の描画ごとに区切って、複数の処理シーケンスに分けることができる。処理シーケンスとは、1つの画像要素を描画する一連の複数の処理ステップを意味する。
The content displayed on the
制御部24は、描画処理の複数の処理シーケンスを実行する際、蓄電部27の充電量と描画処理の消費電力量との差分を推定する。そして、推定結果から、制御部24は、蓄電部27の充電量が第3レベルPL3を下回らない1つ又は複数の処理シーケンスを求め、求められた処理シーケンスを実行する(期間T11)。そして、当該処理シーケンスを完了したら、制御部24は、描画処理を中断することで、一旦、低消費電力モードへ移行する(期間T21)。そして、充電量が回復する時間を待機した後、再び、制御部24は、描画処理を再開する。このような手順を繰り返して、制御部24は、表示更新に必要な全ての処理シーケンスを完了する。図3中、期間T11~T13が処理シーケンスの実行期間を示し、期間T21、T22が低消費電力モードの期間を示す。When executing a plurality of processing sequences of the drawing process, the
上記のような制御部24の描画処理は、次に示す表示制御処理により実現される。当該表示制御処理により、発電部31、32の発電電力が低いときでも、表示部33及び制御部24が動作停止に陥ることなく、制御部24は、表示を更新することができる。
The drawing process of the
<表示制御処理>
図4は、制御部により実行される表示制御処理の手順を示すフローチャートである。図5は、表示制御処理による画像の変化の一例を示す説明図である。前述の図3の期間T11、T21、T12、T22、T13の処理は、図4の表示制御処理により実現される。<Display control processing>
FIG. 4 is a flowchart showing the procedure of display control processing executed by the control unit. FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of a change in an image due to display control processing. The processes in the periods T11, T21, T12, T22, and T13 in FIG. 3 described above are realized by the display control process in FIG. 4.
図5に示すように、表示画像Eには、複数の枠又は行により分けられた複数の表示要素e1~e6が含まれる。複数の表示要素e1~e6には、データ量が少なく描画処理の消費電力が小さいテキスト画像の表示要素e1~e4と、データ量がやや多く描画処理の消費電力が中程度な第1コード画像の表示要素e5と、データ量が多く描画処理の消費電力が大きい第2コード画像の表示要素e6とが含まれる。制御部24は、一連の描画処理を、表示要素e1~e6ごとの処理シーケンスに分割し、分割された処理シーケンスを順番に実行する。図4のフローチャートにおいて、処理シーケンスnは、n番目の表示要素en(nは1~6のいずれか)を表示するための処理、電力量pnは処理シーケンスnの消費電力量、Pnは表示更新開始又は再開からn番目の表示要素enまでの消費電力量の積算値を意味する。As shown in FIG. 5, the display image E includes a plurality of display elements e1 to e6 separated by a plurality of frames or rows. The plurality of display elements e1 to e6 include text image display elements e1 to e4, which have a small amount of data and low power consumption for drawing processing, and display elements e1 to e4 for text images, which have a relatively large amount of data and moderate power consumption for drawing processing. The display element e5 includes a display element e5, and a display element e6 of the second code image, which has a large amount of data and consumes a large amount of power for drawing processing. The
RFID用IC25に表示情報の書き込みがあると、制御部24は、図4の表示制御処理を開始する。表示制御処理が開始されると、まず、制御部24は、初期化処理により、使用する変数n、P0を初期化する(ステップS1)。変数nは、分割された処理シーケンスの通し番号を示し、P0は消費電力量の積算値の初期値を示す。When display information is written to the
つぎに、制御部24は、処理をステップS2~S8のループ処理へ移行する。ループ処理は、変数n(=1~6)が更新されながら、表示要素e1~e6の個数分繰り返し実行される。ループ処理において、まず、制御部24は、表示要素enの処理シーケンスnの消費電力量pnを計算する(ステップS2)。制御部24は、予め、テキスト画像の表示に要する消費電力、第1コード画像の表示に要する消費電力、第2コード画像の表示に要する消費電力を、制御データとして持っており、これらを用いて、処理シーケンスnの消費電力量pnを計算する。制御部24は、テキスト画像の文字数及びフォントサイズに応じて変わる消費電力量を計算する制御データ(関数又はデータテーブル)を持ち、この制御データを用いてテキスト画像の表示要素e1~e4に対応する消費電力量p1~p4を計算してもよい。さらに、制御部24は、第1コード画像及び第2コード画像の表示要素e5、e6に対して、画像の大きさに応じて変わる消費電力量を計算する制御データ(関数又はデータテーブル)を持ち、この制御データを用いてコード画像の表示要素e5、e6に対応する消費電力量p5、p6を計算してもよい。Next, the
続いて、制御部24は、表示要素enまでの消費電力量pnの積算値Pnを計算する(ステップS3)。そして、制御部24は、積算値Pnと、蓄電部27から供給可能な電力量(PL1-PL3)とを比較する(ステップS4)。ステップS4の処理は、描画処理に要する消費電力量(積算値Pn)と、蓄電部27の充電量(PL1)との差分が、第3レベルPL3を下回るか否かの推定処理に相当する。比較の結果、積算値Pnの方が小さければ、制御部24は、表示要素enを表示する処理シーケンスnを実行する(ステップS5)。ステップS5により、表示要素enが表示部33に出力される。そして、制御部24は、変数nを1加算し(ステップS6)、全ての表示要素について描画処理が完了したか判別し(ステップS7)、完了していれば、低消費電力モードへ移行して(ステップS11)、表示制御処理を終了するが、未だであれば、ステップS2に戻る。Subsequently, the
一方、ステップS4の比較の結果、積算値Pnの方が大きければ、制御部24は低消費電力モードへ移行し(ステップS8)、所定の時間(T秒)を待機し(ステップS9)、一つ前の積算値Pn-1をゼロに更新して(ステップS10)、ステップS2に戻る。ループ処理(ステップS2~S4、S8~S10)の次の回では、積算値Pn-1がゼロに更新されていることで、ステップS3で計算される積算値Pnはゼロからの積算値となる。ステップS8の待機時間(T秒)は、発電量が下限のときに蓄電部27の充電量が第3レベルPL3から第1レベルPL1又は第2レベルPL2に復帰する時間に相当する。On the other hand, as a result of the comparison in step S4, if the integrated value Pn is larger, the
図4の表示制御処理において、ステップS8の低消費電力モードへの移行とは、上記の表示要素を表示するための処理シーケンスnを待機時間中断する処理(ステップS9)へ移行することを意味する。また、ステップS11の低消費電力モードへの移行とは、表示処理が終了することで上記の処理シーケンスnが実行されない動作モードへ移行することを意味する。上記の処理シーケンスnが中断又は終了することで、制御部24の消費電力が低減する。なお、制御部24が動作クロックの速度を低くするなどして消費電力を低減する機能を有する場合、制御部24は、ステップS8、S11で上記機能を発動してもよい。この場合、上記機能の実行中に処理がステップS1又はステップS2に移行したら、制御部24は、上記の機能を解除する。
In the display control process of FIG. 4, transition to the low power consumption mode in step S8 means transition to a process (step S9) in which the process sequence n for displaying the above-mentioned display elements is interrupted for a waiting period. . Furthermore, the transition to the low power consumption mode in step S11 means transition to an operation mode in which the above processing sequence n is not executed upon completion of the display process. By interrupting or terminating the above processing sequence n, the power consumption of the
図6は、表示制御処理の一例を示す説明図である。 FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of display control processing.
上述の表示制御処理によれば、図5に示すように、第1の表示要素e1から第6の表示要素e6の順に、描画処理の処理シーケンスが実行されて、表示制御処理が完了する。図5の表示工程J1~J4は、それぞれ図6の処理期間T31~T34に実行される。処理期間T31に着目して説明すれば、期間T31に、制御部24は、表示要素e1~e4の表示に必要な電力量p1~p4と、これらの積算値P1(=p1)~P4(=p1+p2+p3+p4)とを計算する。そして、制御部24は、積算値P1~P4の電力消費により蓄電部27の充電量が下限の第3レベルPL3を下回らないか判別し、下回らない範囲で、表示要素e1~e3についての処理シーケンスを実行する。第4の表示要素e4についての電力量p4を加えると、積算値P4は第3レベルPL3下回ってしまうので、第4の表示要素e4についての処理シーケンスは、処理期間T31に実行しない。処理シーケンスの実行後、制御部24は、一旦、表示更新を中断することで低消費電力モードへ移行し、待機時間Tを通して蓄電部27の充電を行う。すると、蓄電部27の充電量が第1レベルPL1の近傍まで上昇する。その後、制御部24は、続く表示要素e4~e6の描画処理について同様に進める。このような消費電力量と蓄電部27の充電量との差分を考慮した制御が、図4の表示制御処理により実現され、蓄電部27の充電量が下限の第3レベルPL3を下回ることなく、全ての表示要素e1~e6の表示を更新できる。According to the display control process described above, as shown in FIG. 5, the process sequence of the drawing process is executed in the order of the first display element e1 to the sixth display element e6, and the display control process is completed. Display steps J1 to J4 in FIG. 5 are executed during processing periods T31 to T34 in FIG. 6, respectively. To explain with focus on the processing period T31, during the period T31, the
以上のように、実施形態1のRFIDタグ1によれば、制御部24が、蓄電部27の充電量と、描画処理で消費される制御部24自体及び表示部33の消費電力量との差分を推測する。そして、制御部24は、差分の推測結果に基づいて、制御部24自体を制御する。例えば、第1レベルPL1まで蓄積された充電量から消費電力量を差し引いた差分が下限の第3レベルPL3を下回らないように、連続して実行する処理シーケンスの数を制限し、その後、描画処理を中断することで低消費電力モードへ移行する。したがって、発電量が低いときでも、制御部24及び表示部33が描画処理中に正常動作を逸脱し、停止してしまうことを抑制できる。As described above, according to the
さらに、実施形態1のRFIDタグ1によれば、制御部24が描画処理を中断することで低消費電力モードへ移行する時間が、一定時間に設定されている。このような設定によれば、発電電力が動作保証された下限値であった場合でも、充電量を所定レベルまで回復させることができる。したがって、発電電力が低い場合であっても、電力低下により制御部24及び表示部33が正常動作から逸脱してしまうことを抑制できる。
Furthermore, according to the
(変形例)
図7は、表示制御処理の変形例を示す説明図である。(Modified example)
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a modification of the display control process.
実施形態1の表示制御処理では、蓄電部27の充電量を回復させる待機時間Tを一定としていた(図6を参照)。しかし、充電量の回復に必要な電力量(使用した消費電力量)は、例えば、表示画像の種類(テキスト画像、第1コード画像、第2コード画像)及び表示画像の数、すなわち表示画像のデータ量に応じて決定される。変形例においては、制御部24は、低消費電力モードへ移行する際、描画処理に使用した消費電力量を推定し、仮に発電量が下限値であるときでも、上記描画処理に使用した消費電力量と同等の充電が可能な待機時間T41、T42、T43を求める。そして、制御部24は、求めた待機時間(T41~T43)だけ、低消費電力モードへ移行する。
In the display control process of the first embodiment, the standby time T for restoring the amount of charge in the
変形例によれば、描画処理の中断時間を実施形態1と比較して短くできるので、短時間で描画処理を完了できるという利点がある。さらに、制御部24が描画処理を中断し、低消費電力モードへ移行する時間が、直前に実行した処理シーケンスに応じた時間に設定されているので、中断期間に、発電電力が動作保証された下限値であった場合でも、充電量を所定レベルまで回復させることができる。したがって、発電電力が低い場合であっても、電力低下により制御部24及び表示部33が正常動作から逸脱してしまうことを抑制できる。
According to the modified example, the interruption time of the drawing process can be shortened compared to the first embodiment, so there is an advantage that the drawing process can be completed in a short time. Furthermore, since the time at which the
(実施形態2)
図8は、実施形態2のRFIDタグの内部構成を示すブロック図である。実施形態2では、蓄電部27の電圧と参照電圧VL3、VL1とを比較して割込信号SL3、SL1を生成する割込発生回路29が、実施形態1の構成から追加されている。さらに、実施形態2では、制御部24Aの構成及び表示制御処理の手順が、実施形態1のものから変更されている。割込発生回路29は、本開示に係る検出部の一例に相当する。(Embodiment 2)
FIG. 8 is a block diagram showing the internal configuration of the RFID tag of the second embodiment. In the second embodiment, an interrupt
割込発生回路29は、蓄電部27の電圧と参照電圧VL3(第2閾値に相当)とを比較するコンパレータ29aと、蓄電部27の電圧と参照電圧VL1(第1閾値に相当)とを比較するコンパレータ29bとを備える。参照電圧VL3は、蓄電部27の充電量が第3レベルPL3となる電圧に相当する。コンパレータ29aは、蓄電部27の電圧が参照電圧VL3より小さいときに割込信号SL3を出力する。参照電圧VL1は、蓄電部27の充電量が第1レベルPL1となる電圧に相当する。コンパレータ29bは、蓄電部27の電圧が参照電圧VL1より大きいときに割込信号SL1を出力する。蓄電部27の電圧が参照電圧VL3、VL1に達したことの検出は、蓄電部27の充電量が下限値になったことの検出と上限値になったことの検出にそれぞれ相当する。The interrupt
制御部24Aは、割込端子Ia、Ibを有し、割込信号SL3、SL1をそれぞれ入力する。割込端子Ia、Ibへの割込信号SL3、SL1の入力に基づき、制御部24Aは、蓄電部27の充電量と描画処理の消費電力量とに基づく制御を実現できる。The
図9Aは、実施形態2の制御部が実行する表示制御処理の手順を示すフローチャートである。図9Bは、実施形態2の制御部が実行するPL3割込処理の手順を示すフローチャートである。図9Cは、実施形態2の制御部が実行するPL1割込処理の手順を示すフローチャートである。実施形態2では、RFID用IC25に表示情報の書き込みがあって、表示制御処理が開始されると、図9Aに示すように、まず、制御部24Aは、割込み許可の設定を行う(ステップS21)。つぎに、制御部24Aは、RFID用IC25に書き込まれた表示情報に従って、表示部33の表示内容を更新する描画処理の処理シーケンスを順に実行する(ステップS22)。そして、全ての処理シーケンスが完了したら、制御部24Aは、割込み禁止の設定を行い(ステップS23)、低消費電力モードへ移行し(ステップS24)、表示制御処理を終了する。1回の表示制御処理が終了してから、次の表示制御処理が開始されるまで、描画処理が実行されない動作モードが、ステップS24の低消費電力モードに相当する。FIG. 9A is a flowchart showing the procedure of display control processing executed by the control unit of the second embodiment. FIG. 9B is a flowchart showing the procedure of PL3 interrupt processing executed by the control unit of the second embodiment. FIG. 9C is a flowchart showing the procedure of PL1 interrupt processing executed by the control unit of the second embodiment. In the second embodiment, when display information is written to the
ステップS21の割込み許可の設定により、ステップS22の描画処理の途中、制御部24Aは、割込信号SL3が入力されるとPL3割込処理を開始し、割込信号SL1が入力されるとPL1割込処理を開始する。Due to the interrupt permission setting in step S21, during the drawing process in step S22, the
PL3割込処理が開始されると、図9Bに示すように、制御部24Aは、ステップS22の処理シーケンスの中断箇所を調べ、再開時にどの処理シーケンスから再開すればよいか判別し、再開位置を記憶し、ステップS22の描画処理を中断する(ステップS25)。そして、制御部24Aは、低消費電力モードへ移行し(ステップS26)、PL3割込処理を終了する。描画処理が中断される動作モードが、ステップS26の低消費電力モードに相当する。ステップS26の低消費電力モードへの移行により、制御部24Aの動作クロックが低速になってもよい。When the P L3 interrupt processing is started, as shown in FIG. 9B, the
PL1割込処理が開始されると、図9Cに示すように、制御部24Aは、低消費電力モードから通常モードに復帰する(ステップS27)。そして、制御部24Aは、PL3割込処理のステップS25で記憶した再開位置を読み出し、再開位置からステップS22の描画処理の処理シーケンスを再開する(ステップS28)。再開により描画処理が実行される動作モードが、ステップS27の通常モードへの復帰を意味してもよい。また、ステップS27の通常モードへの復帰により、制御部24Aの動作クロックが通常の速度に復帰してもよい。PL1割込処理を終了したら、制御部24Aは、処理を描画処理に戻して、ステップS22の途中から描画処理を続行する。When the P L1 interrupt process is started, as shown in FIG. 9C, the
図10は、実施形態2の表示制御処理を説明するタイムチャートである。実施形態2においても、表示更新において、表示画像に含まれる複数の表示要素e1、e2、・・・が、順に描画処理される。タイミングt41で表示制御処理が開始され、制御部24Aが表示要素e1、e2の描画処理(表示更新)を行うと、これらの処理の電力量p1、p2が蓄電部27から持ち出され、蓄電部27の充電量が低下する。そして、充電量が第3レベルPL3に達すると(タイミングt42)、割込信号SL3が制御部24Aに入力され、描画処理(表示更新)が中断されることで制御部24Aが低消費電力モードへ移行し、蓄電部27の充電量が回復する(期間T43)。そして、蓄電部27の充電量が第1レベルPL1に達すると(タイミングt44)、割込信号SL1が制御部24Aに入力され、中断された描画処理が再開される。例えば中断された表示要素e2の途中から描画処理が再開される。表示要素が多ければ、このような、中断と再開とが繰り返される。そして、最後の表示要素e3の描画処理が完了したら(タイミングt45)、制御部24Aは描画処理を終了することで低消費電力モードへ移行する。このような制御により、蓄電部27の電圧が動作下限電圧を下回ることなく、全ての描画処理を遂行できる。FIG. 10 is a time chart illustrating display control processing according to the second embodiment. In the second embodiment as well, in display updating, a plurality of display elements e1, e2, . . . included in a display image are sequentially subjected to drawing processing. When the display control process is started at timing t41 and the
以上のように、実施形態2のRFIDタグ1Aによれば、蓄電部27の電圧が参照電圧VL1、VL3に達したことを検出する割込発生回路29を備える。そして、制御部24が、割込信号SL1、SL3に基づいて、低消費電力モードへの移行(表示更新の中断)と通常モードへの復帰(表示更新の再開)とを切り替える。したがって、発電電力が低い場合でも、描画処理中に蓄電部27の充電量が第3レベルPL3を下回って、制御部24及び表示部33が、正常動作から逸脱してしまうことを抑制できる。さらに、実施形態2では、制御部24が低消費電力モードとなる時間を必要最小に抑制できるため、表示を更新する処理(全ての描画処理)を、発電電力の大きさに応じて速やかに完了できる。As described above, the RFID tag 1A of the second embodiment includes the interrupt
(実施形態3)
図11は、実施形態3のRFIDタグの内部構成を示すブロック図である。実施形態3では、制御部24Bの表示制御処理の一部の手順が実施形態1から変更されている。さらに、実施形態3では、監視部21aのスイッチ制御信号Scswが、電源制御部21から制御部24Bへ入力される構成が追加される。実施形態3では、描画処理の途中で、制御部24Bが低消費電力モードへ移行する際、低消費電力モードの継続時間を、発電部31、32の発電状況に応じて決定する点が、実施形態1と異なる。(Embodiment 3)
FIG. 11 is a block diagram showing the internal configuration of the RFID tag according to the third embodiment. In the third embodiment, a part of the procedure of display control processing by the
図12は、実施形態3の制御部が実行する発電電力算出処理の手順を示すフローチャートである。図13は、低消費電力モードにおける電源制御部の動作を説明するタイムチャートである。 FIG. 12 is a flowchart showing the procedure of the generated power calculation process executed by the control unit of the third embodiment. FIG. 13 is a time chart illustrating the operation of the power supply control section in the low power consumption mode.
制御部24Bは、低消費電力モード中に、図12の発電電力算出処理を実行する。発電電力算出処理では、制御部24Bは、まず、初期化処理により、使用する変数m、CON、COFFを初期値に設定する(ステップS31)。mは、ループ処理の処理回数を示す変数、CONはスイッチSWのオン状態が係数される変数、COFFはスイッチSWのオフ状態が計数される変数である。The
つぎに、制御部24Bは、スイッチ制御信号Scswの信号レベルをサンプリングする処理(ステップS32~S37のループ処理)へ移行する。ループ処理では、まず、制御部24Bは、スイッチ制御信号Scswがハイレベルかローレベルかを判別する(ステップS32)。そして、ハイレベルであれば、制御部24Bは、スイッチSWがオン状態であると判別し、変数CONを+1加算する(ステップS33)。一方、ローレベルであれば、制御部24Bは、スイッチSWがオフ状態であると判別し、変数COFFを+1加算する(ステップS34)。Next, the
続いて、制御部24Bは、所定時間(X秒)待機し(ステップS35)、変数mを+1加算し(ステップS36)、変数mが規定回数を超えたか判別し(ステップS37)、規定回数を超えていなければ、処理をステップS32へ戻す。上記の所定時間(X秒)は例えばミリ秒オーダ又は1秒以下のような短い時間であってもよい。一方、規定回数を超えていれば、制御部24Bは、ループ処理S32~S37を抜けて、発電電力PGENを推定する(ステップS38)。そして、発電電力算出処理が終了する。Next, the
図13に示すように、低消費電力モードにおいては、消費電力が非常に小さいため、比較的に長いサイクルで電源制御部21のスイッチSWがオンとオフとに切り替えられる。ここで、発電部31、32の発電電力が大きければ、速やかに、蓄電電力量が第2レベルPL2から上限の第1レベルPL1に達するので、スイッチSWのオン期間が短くなる。一方、発電部31、32の発電電力が小さければ、蓄電電力量が第2レベルPL2から第1レベルPL1に達するのに長い時間が必要となるので、スイッチSWのオン期間が長くなる。さらに、低消費電力モードでは、発電電力に関わらずに消費電力が一定なので、スイッチSWの1回のオフ期間は略一定である。したがって、スイッチSWのオン期間とオフ期間とを比較することで、発電部31、32の発電電力を推定できる。As shown in FIG. 13, in the low power consumption mode, the power consumption is very small, so the switch SW of the power
発電電力算出処理では、図12のステップS32~ステップS37のループ処理により、適宜なサンプリング間隔で、スイッチ制御信号Scswの値がサンプリングされ、スイッチSWのオン期間とオフ期間との比率が求められる。そして、ステップS33において、制御部24Bは、スイッチSWのオン期間とオフ期間との比率から、発電部31、32の発電電力PGENを推定することができる。In the generated power calculation process, the value of the switch control signal Scsw is sampled at appropriate sampling intervals through the loop process of steps S32 to S37 in FIG. 12, and the ratio between the on period and the off period of the switch SW is determined. Then, in step S33, the
発電電力算出処理は、発電電力が大きく変わらない期間ごとに実行されるように、低消費電力モード中に実行タイミングがスケジュールされてもよい。 The execution timing of the generated power calculation process may be scheduled during the low power consumption mode so that the generated power calculation process is executed for each period in which the generated power does not change significantly.
実施形態3においても、RFID用IC25の表示情報の書き込みに基づき、制御部24Bは、表示制御処理(図14)を開始する。描画処理の実行時間は比較的に短く、この間に発電部31、32の発電電力が大きく変動することは少ない。このため、描画処理中の発電電力は、低消費電力モード中の最後に実行された発電電力算出処理で算出された値とほぼ一致すると見なすことができる。
Also in the third embodiment, the
図14は、実施形態3の制御部が実行する表示制御処理の手順を示すフローチャートである。図15は、実施形態3の表示制御処理を説明するタイムチャートである。実施形態3の表示制御処理は、低消費電力モードへの移行後の待機時間TX(T51、T52、T53:図15)を、発電部31、32の発電電力を考慮して決定する点が、実施形態1と異なる。実施形態1の表示制御処理と同様のステップは、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
FIG. 14 is a flowchart showing the procedure of display control processing executed by the control unit of the third embodiment. FIG. 15 is a time chart illustrating display control processing according to the third embodiment. The display control process of the third embodiment is characterized in that the standby time TX (T51, T52, T53: FIG. 15) after transition to the low power consumption mode is determined by taking into consideration the power generated by the
ステップS4の比較結果がNOであると、制御部24Bは、ステップS5の処理シーケンスnの実行を中断することで低消費電力モードへ移行し(ステップS41)、さらに、発電電力を考慮した充電時間の算出処理を実行する(ステップS42)。ここで、制御部24Bは、発電電力として最後の発電電力算出処理で算出された発電電力PGENの値を採用し、消費される電力量の積算値として1つ前の表示要素em(m=n-1)について計算された積算値Pn-1を採用する。そして、制御部24Bは、上記の消費される電力量の積算値Pn-1を発電電力PGENで賄うのにかかる時間TX=Pn-1/PGENを計算し、計算された時間を充電時間TXとする。その後、制御部24Bは、ステップS42で計算した時間TXを待機し(ステップS43)、待機時間TXを経過したら、ステップS2に戻る。If the comparison result in step S4 is NO, the
このような待機時間TXの決定方法により、図15に示すように、表示制御処理中の低消費電力モードへの移行時間T51、T52、T53が、その時の消費電力量の積算値PX1、PX2、PX3と、発電部31、32の発電電力とに基づいて、調整される。この待機時間の調整により、待機時間T51、T52、T53の経過タイミングで、蓄電部27の充電量は、上限の第1レベルPL1にほぼ達するか、その近辺となる。したがって、発電電力が高い状況では、当該状況に対応して、待機時間T51、T52、T53が適宜調整され、表示制御処理を遂行する時間の短縮を図れる。With such a method of determining the standby time TX, as shown in FIG. 15, the transition times T51, T52, and T53 to the low power consumption mode during display control processing are determined by the integrated values P X1 , P of the power consumption at that time. It is adjusted based on X2 , PX3 , and the generated power of the
以上のように、実施形態3のRFIDタグ1Bによれば、制御部24Bは、発電部31、32の発電電力を推測し、推測結果に基づき低消費電力モードへの移行する時間T51、T52、T53を決定する。したがって、発電電力に応じて低消費電力モードの時間を変えることができ、表示制御処理中の中断期間が無駄に長くなることを抑制できる。
As described above, according to the
さらに、実施形態3のRFIDタグ1Bによれば、制御部24Bは、電源制御部21のスイッチ制御信号Scswに基づきスイッチSWの接続時間と切断時間との比率に基づいて発電電力を推測する。したがって、発電電力を推測するために大きな電力が消費されることがなく、仮に低消費電力モード中に制御部24Bが動作クロックを低速にした場合でも発電電力を推測する処理を遂行できる。さらに、単純な回路構成で発電電力を正確に推測することができる。
Furthermore, according to the
以上、本開示の実施形態について説明した。しかし、本開示のRFIDタグは上記実施形態に限られるものでない。例えば、上記実施形態においては、発電された電力で駆動される機能部として表示部及び制御部を示した。しかし、機能部としては、発光部、音声出力部、各種の検出を行うセンサ部など、様々な機器が含まれてもよい。また、上記実施形態では、低消費電力モードが、描画処理が実行されない動作モードである例を示した。しかし、低消費電力モードは、上記の動作モードに限られず、通常モードと比較して機能部の消費電力が低くなる動作モードあれば、どのような動作モードであってもよい。また、上記実施形態では、通常モードが、描画処理が継続的に実行される動作モードである例を示したが、通常モードは、低消費電力モードと比較して機能部の消費電力が高くなる動作モードであれば、どのような動作モードであってもよい。その他、実施形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 The embodiments of the present disclosure have been described above. However, the RFID tag of the present disclosure is not limited to the above embodiments. For example, in the embodiment described above, the display section and the control section are shown as functional sections driven by the generated electric power. However, the functional unit may include various devices such as a light emitting unit, an audio output unit, and a sensor unit that performs various detections. Further, in the embodiment described above, an example is shown in which the low power consumption mode is an operation mode in which drawing processing is not executed. However, the low power consumption mode is not limited to the above-mentioned operation modes, and may be any operation mode as long as it is an operation mode in which the power consumption of the functional unit is lower than in the normal mode. Further, in the above embodiment, an example was shown in which the normal mode is an operation mode in which drawing processing is continuously executed, but in the normal mode, the power consumption of the functional unit is higher than in the low power consumption mode. Any operation mode may be used as long as it is an operation mode. Other details shown in the embodiments can be changed as appropriate without departing from the spirit of the invention.
本開示は、発電部を有するRFIDタグに利用できる。 The present disclosure can be used in an RFID tag having a power generation section.
1、1A、1B RFIDタグ
20 回路基板
21 電源制御部
21a 監視部
SW スイッチ
Scsw スイッチ制御信号
22 第1電源IC
23 第2電源IC
24、24A、24B 制御部
25 RFID用IC
27 蓄電部
29 割込発生回路
29a、29b コンパレータ
Ia、Ib 割込端子
SL1、SL3 割込信号
VL1、VL3 参照電圧
31、32 発電部
33 表示部
PL1 第1レベル
PL2 第2レベル
PL3 第3レベル
E 表示画像
e1~e6 表示要素
p1~p6 電力量1, 1A,
23 Second power supply IC
24, 24A,
27
Claims (4)
前記発電部が発電した電力に基づき駆動される機能部及びRFID用ICと、
前記発電部が発電した電力を蓄積可能な蓄電部と、
を備え、
前記機能部には制御部が含まれ、
前記制御部は、
前記機能部を制御する第1処理を複数の処理シーケンスに分割し、前記第1処理の実行中に、前記蓄電部の充電量と前記機能部が消費する電力量とに基づいて、前記複数の処理シーケンスのうち前記蓄電部の充電量が下限値を下回らない1つ又は複数の前記処理シーケンスを計算し、
計算された前記処理シーケンスを実行したら、前記第1処理を中断し、低消費電力モードへ移行する、
RFIDタグ。 The power generation section,
a functional unit and an RFID IC that are driven based on the electric power generated by the power generation unit;
a power storage unit capable of storing power generated by the power generation unit;
Equipped with
The functional unit includes a control unit,
The control unit includes:
The first processing for controlling the functional unit is divided into a plurality of processing sequences, and during execution of the first processing, the plurality of processing sequences are performed based on the amount of charge of the power storage unit and the amount of power consumed by the functional unit. calculating one or more of the processing sequences in which the amount of charge of the power storage unit does not fall below a lower limit;
After executing the calculated processing sequence, interrupting the first processing and transitioning to a low power consumption mode;
RFID tag.
前記発電部が発電した電力に基づき駆動される機能部及びRFID用ICと、
前記発電部が発電した電力を蓄積可能な蓄電部と、
を備え、
前記機能部には制御部が含まれ、
前記制御部は、
前記機能部を制御する第1処理が実行されない期間に、前記発電部の発電電力を推測する推測処理を実行し、
前記第1処理の実行中に、前記蓄電部の充電量と前記機能部が消費する電力量とに基づいて、前記第1処理を中断するか否かを決定し、かつ、前記推測処理で推測された発電電力に基づいて、前記第1処理を中断する時間長を決定する、
RFIDタグ。 The power generation section,
a functional unit and an RFID IC that are driven based on the electric power generated by the power generation unit;
a power storage unit capable of storing power generated by the power generation unit;
Equipped with
The functional unit includes a control unit,
The control unit includes:
performing an estimation process for estimating the power generated by the power generation unit during a period in which the first process for controlling the functional unit is not executed;
During execution of the first process, it is determined whether or not to interrupt the first process based on the amount of charge of the power storage unit and the amount of power consumed by the functional unit, and the prediction process is performed to determine whether or not to interrupt the first process. determining a length of time for interrupting the first process based on the generated power;
RFID tag.
請求項1記載のRFIDタグ。 The time length for interrupting the first process is a fixed time or a time according to the process sequence,
RFID tag according to claim 1 .
前記制御部は、前記スイッチの接続時間と切断時間との比率に基づいて発電電力を推測する、
請求項2記載のRFIDタグ。 Further comprising a switch that connects or disconnects a power line that transmits power from the power generation unit to the power storage unit,
The control unit estimates the generated power based on a ratio between a connection time and a disconnection time of the switch.
RFID tag according to claim 2 .
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