JP7456184B2 - Wireless power supply system - Google Patents

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Description

本発明は、無線給電システムに関する。 The present invention relates to a wireless power supply system.

工場などにおいて、ワイヤレスセンサシステムが利用されることがある。ワイヤレスセンサシステムでは、各センサに対して有線による給電が行われないため、各センサは無線給電もしくは電池によって駆動される。 Wireless sensor systems are sometimes used in factories and the like. In the wireless sensor system, each sensor is not powered by wires, so each sensor is powered by wireless power supply or a battery.

電池駆動のセンサでは、電池消費量を抑えるためにセンサの間欠動作が実現されている。無線給電されるセンサにおいても、給電を行う期間は限られているため(給電される電力は限られているため)、電力消費量を抑えるために間欠動作が必要となる場合がある。尚、ワイヤレスセンサシステムではないが、特許文献1には、電力消費量を抑えるために間欠動作を行う無線給電システムが開示されている。 In battery-powered sensors, intermittent operation of the sensor is realized to reduce battery consumption. Even in wirelessly powered sensors, the period during which power is supplied is limited (because the amount of power that is supplied is limited), so intermittent operation may be required to reduce power consumption. Although it is not a wireless sensor system, Patent Document 1 discloses a wireless power supply system that performs intermittent operation in order to suppress power consumption.

特開2019-47729号公報JP 2019-47729 Publication

間欠動作を行うセンサは、センサの動作タイミングや動作周期がセンサ内部に設定されているパラメータで決定される。このため、センサからのセンシングデータを使用する機器(上位機器)やシステム(上位システム)では、センサの動作タイミングを制御できず、所望のタイミングでセンシングデータを取得することができない。このため、間欠動作を行うセンサは、センサの動作タイミングが重要でないアプリケーションに適用が限定されているのが現状である。 For sensors that perform intermittent operation, the operation timing and operation cycle of the sensor are determined by parameters set inside the sensor. For this reason, devices (high-level devices) and systems (high-level systems) that use sensing data from sensors cannot control the operation timing of the sensors and cannot acquire sensing data at desired timings. For this reason, the current situation is that the application of sensors that perform intermittent operation is limited to applications where the timing of sensor operation is not important.

また、他の解決策として、センサにおけるセンシング間隔を狭めてセンシング回数を増やし、センサから上位機器や上位システムに対して複数回分のセンシングデータを送信することも考えられる。この場合、上位機器や上位システムでは、受信した複数回分のセンシングデータの中から所望のタイミングのデータを抽出して使用することができる。しかしながら、この解決策では、センサにおけるセンシング回数が必要以上に増加することで、電力消費量が多くなり、間欠動作の効果が低下する。 Another possible solution may be to narrow the sensing interval in the sensor, increase the number of times of sensing, and transmit sensing data for multiple times from the sensor to the host device or system. In this case, the higher-level device or system can extract and use data at a desired timing from among the plurality of received sensing data. However, with this solution, the number of sensing times in the sensor increases more than necessary, which increases power consumption and reduces the effectiveness of intermittent operation.

また、ワイヤレスセンサシステム内で複数のセンサが存在する場合、各センサの通信タイミングを制御しなければ、複数のセンサの通信が互いに干渉し合うことがある。通信の干渉が生じると、通信が成功するまで複数回の送信をしなければならず、電力消費量をさらに増大させることとなる。 Moreover, when a plurality of sensors exist in a wireless sensor system, unless the communication timing of each sensor is controlled, the communications of the plurality of sensors may interfere with each other. If communication interference occurs, multiple transmissions must be made until communication is successful, further increasing power consumption.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、無線給電を受ける子機の間欠動作によって電力消費量が低減でき、かつ、親機からの子機への動作タイミング制御が可能となる無線給電システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and is a wireless device that can reduce power consumption by intermittent operation of a handset that receives wireless power supply, and also enables operation timing control from a base unit to a handset. The purpose is to provide a power supply system.

上記の課題を解決するために、本発明の無線給電システムは、親機から子機へ無線給電を行う無線給電システムであって、前記子機は、当該子機の動作を制御するものであって、間欠動作のために作動状態とスリープ状態とを取り得る子機制御部と、前記子機制御部がスリープ状態であるときに、前記親機からの同期開始指令を検出し、検出した前記同期開始指令に基づいて前記子機制御部を起動させる同期開始指令検出部と、前記親機から送信される同期指令に基づいて動作タイミングが設定され、設定された動作タイミングの計時完了時点で前記子機制御部に動作トリガを出力して前記子機制御部を起動させる動作タイミング制御タイマーとを備え、前記親機は、前記同期開始指令の送信後、前記子機制御部が作動状態である間に前記同期指令を送信し、前記子機制御部は、前記同期指令を受信して前記動作タイミング制御タイマーの計時を開始させた後、および、前記動作タイミング制御タイマーからの動作トリガによって起動して所定の動作時間が経過した後は、作動状態からスリープ状態となることを特徴としている。 In order to solve the above problems, the wireless power supply system of the present invention is a wireless power supply system that wirelessly supplies power from a parent device to a slave device, wherein the slave device controls the operation of the slave device. a handset control unit that can take an operating state and a sleep state for intermittent operation; and a handset controller that detects a synchronization start command from the parent unit when the handset controller is in the sleep state; A synchronization start command detection unit starts the slave device control unit based on the synchronization start command, and an operation timing is set based on the synchronization command transmitted from the base unit, and the synchronization start command detecting unit starts the slave unit control unit based on the synchronization start command. and an operation timing control timer that outputs an operation trigger to a slave unit control unit to start the slave unit control unit, and the base unit is configured such that the slave unit control unit is in an operating state after transmitting the synchronization start command. After receiving the synchronization command and starting time measurement of the operation timing control timer, the slave device control unit starts the operation by an operation trigger from the operation timing control timer. After a predetermined operating time has elapsed, the operating state changes to a sleep state.

上記の構成によれば、子機制御部は、動作タイミング制御タイマーに動作タイミングの計時を行わせ、この計時中はスリープ状態となることができる。これにより、子機における間欠動作が実現でき、電力消費量が低減できる。さらに、動作タイミング制御タイマーは、親機から受信する同期指令に基づいて動作タイミングの計時を行うため、親機からの子機への動作タイミング制御が可能となり、子機の動作を親機にとって必要なタイミングで行わせることができる。 According to the above configuration, the handset controller causes the operation timing control timer to measure the operation timing, and can enter the sleep state during this time measurement. This enables intermittent operation in the slave device and reduces power consumption. Furthermore, since the operation timing control timer measures the operation timing based on the synchronization command received from the base unit, it is possible to control the operation timing from the base unit to the slave unit, and the operation of the slave unit can be controlled by the base unit. It can be done at the appropriate timing.

また、上記無線給電システムでは、前記子機は、センシング部を有するワイヤレスセンサであり、前記子機制御部は、前記所定の動作時間の間に、前記センシング部にセンシング動作を行わせ、かつ、センシングデータを前記親機に送信する構成とすることができる。 Further, in the wireless power supply system, the slave unit is a wireless sensor having a sensing unit, and the slave unit control unit causes the sensing unit to perform a sensing operation during the predetermined operation time, and The sensing data may be configured to be transmitted to the base unit.

上記の構成によれば、本発明の無線給電システムをワイヤレスセンサシステムに適用することができる。 According to the above configuration, the wireless power supply system of the present invention can be applied to a wireless sensor system.

また、上記無線給電システムでは、前記親機は、前記所定の動作時間の間に、前記子機にデータ要求コマンドを送信し、当該データ要求コマンドの返信としてセンシングデータを受信する構成とすることができる。 Furthermore, in the wireless power supply system, the parent unit can be configured to transmit a data request command to the child unit during the predetermined operating time and receive sensing data in response to the data request command.

上記の構成によれば、子機であるワイヤレスセンサが複数存在する場合に、センシングデータの送受信を親機からのデータ要求コマンドに同期して行うことができ、センサ同士の通信の干渉を回避して、干渉によるデータ送信での電力消費を最小限に抑えることができる。 According to the above configuration, when there are multiple wireless sensors that are child devices, sensing data can be sent and received in synchronization with data request commands from the parent device, thereby avoiding communication interference between the sensors. Therefore, power consumption during data transmission due to interference can be minimized.

また、上記無線給電システムは、前記親機が上位システムに接続されており、前記同期開始指令、前記同期指令、および前記データ要求コマンドは、前記上位システムから出され、前記親機を介して前記子機に送信され、前記センシングデータは、前記親機を介して前記上位システムに送信される構成とすることができる。 Further, in the wireless power supply system, the base unit is connected to a higher-level system, and the synchronization start command, the synchronization command, and the data request command are issued from the higher-level system and sent to the base unit via the base unit. The sensing data may be transmitted to the slave device, and the sensing data may be transmitted to the host system via the base device.

上記の構成によれば、ワイヤレスセンサシステムを上位システムに接続し、上位システムが親機を介してワイヤレスセンサの同期制御を行うことができる。 According to the above configuration, the wireless sensor system can be connected to the higher-level system, and the higher-level system can perform synchronous control of the wireless sensor via the parent device.

本発明の無線給電システムは、親機からの同期開始指令および同期指令に基づいて動作タイミング制御タイマーに動作タイミングの計時を行わせ、この計時中は子機制御部をスリープ状態とすることができる。これにより、間欠動作によって子機の電力消費量が低減でき、かつ、親機からの子機への動作タイミング制御が可能になるといった効果を奏する。 The wireless power supply system of the present invention allows the operation timing control timer to time the operation timing based on the synchronization start command and the synchronization command from the base unit, and can put the slave unit control unit in a sleep state during this time measurement. . This has the effect that the power consumption of the handset can be reduced by intermittent operation, and the operation timing of the handsets can be controlled from the master device.

本発明が適用される無線給電システムの構成例を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration example of a wireless power supply system to which the present invention is applied. 図1の無線給電システムにおける親機の概略構成を示す機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram showing a schematic configuration of a base unit in the wireless power supply system of FIG. 1. FIG. 図1の無線給電システムにおけるワイヤレスセンサの概略構成を示す機能ブロック図である。2 is a functional block diagram showing a schematic configuration of a wireless sensor in the wireless power supply system of FIG. 1. FIG. 上位システムにおける溶接工程の1サイクルの動作フローを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an operation flow of one cycle of a welding process in the host system. 上位システムにおける溶接工程とワイヤレスセンサシステムとの動作タイミングを比較するタイミングチャートである。It is a timing chart comparing the operation timing of the welding process in the host system and the wireless sensor system. 親機における同期処理のフローチャートである。It is a flowchart of the synchronization process in a parent device. ワイヤレスセンサシステムにおける親機とセンサとの通信を示すタイミングチャートである。3 is a timing chart showing communication between a base unit and a sensor in the wireless sensor system.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

本発明が適用される無線給電システムの用途の一例として、例えば、工場などで使用されるワイヤレスセンサシステムが挙げられる。工場などで使用される各種ロボットは、ロボット制御のための各種センサ(例えば位置センサ)などを必要とするが、センサへの配線課題を解決するために、マイクロ波を用いた無線給電によってセンサへの給電を行うことがある。このとき、ロボット制御システム(上位システム)は、所望のタイミングでのみセンシングデータを必要とし、それ以外の期間はセンシングデータを必要としない場合が多い。このため、ワイヤレスセンサは、必要な期間のみ動作し、他の期間は休止するように間欠動作することが好ましい。 An example of an application of a wireless power supply system to which the present invention is applied is a wireless sensor system used in a factory or the like. Various robots used in factories etc. require various sensors (for example, position sensors) for robot control, but in order to solve the problem of wiring to the sensors, wireless power supply using microwaves has been developed to connect the sensors to the sensors. may be used to supply power. At this time, the robot control system (upper system) often requires sensing data only at desired timings and does not require sensing data during other periods. For this reason, it is preferable that the wireless sensor operate intermittently so that it operates only during a necessary period and is inactive during other periods.

以下の説明では、このようなワイヤレスセンサシステムに本発明の無線給電システムを適用した構成を例示する。但し、本発明の用途は上記例に限定されるものではない。例えば、本発明の無線給電システムにおける子機は、親機からの給電を受けて所定の動作を行い、その動作に関連する通信を親機と行うものであればよく、子機はワイヤレスセンサに限られるものではない。 In the following explanation, an example of a configuration in which the wireless power supply system of the present invention is applied to such a wireless sensor system is given. However, the use of the present invention is not limited to the above example. For example, the child device in the wireless power supply system of the present invention may be any device that receives power from the parent device, performs a predetermined operation, and communicates with the parent device related to that operation, and the child device is not limited to a wireless sensor.

図1は、本実施の形態に係るワイヤレスセンサシステム10の構成例を示す図である。ワイヤレスセンサシステム10は、親機100、および少なくとも1つ(図1の例では3つ)のワイヤレスセンサ(子機:以下、単にセンサと称する)200を含んで構成される。また、親機100は上位システム30と接続されている。ここでの上位システム30は、例えば、工場などで使用されるロボット制御システムである。親機100は、センサ200に給電を行うと共に、センサ200との間でデータ通信を行い、センサ200に対する同期処理や、センサ200からのデータ取得処理を行う。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a wireless sensor system 10 according to the present embodiment. The wireless sensor system 10 includes a base unit 100 and at least one (three in the example of FIG. 1) wireless sensors (slave units: hereinafter simply referred to as sensors) 200. Furthermore, the master device 100 is connected to the host system 30. The host system 30 here is, for example, a robot control system used in a factory or the like. The master device 100 supplies power to the sensor 200, performs data communication with the sensor 200, and performs synchronization processing with respect to the sensor 200 and data acquisition processing from the sensor 200.

図2は、ワイヤレスセンサシステム10における親機100の概略構成を示す機能ブロック図である。親機100は、通信・給電部110、制御部120、I/F部130、マイクロ波発振部140、電源部150、およびアンテナ160を有している。 FIG. 2 is a functional block diagram showing a schematic configuration of base unit 100 in wireless sensor system 10. As shown in FIG. Base unit 100 includes a communication/power supply section 110, a control section 120, an I/F section 130, a microwave oscillation section 140, a power supply section 150, and an antenna 160.

通信・給電部110は、センサ200との通信(指令送信やデータ受信)、およびセンサ200への給電(給電電波送信)を行う。制御部120は、親機100の全体の動作を制御するものである。I/F部130は、親機100が上位システム30と通信を行うためのインタフェースである。すなわち、制御部120は、上位システム30からの指令(上位システム30が親機100を制御するための動作指令)の受信と、上位システム30へのセンシングデータ(親機100がセンサ200から取得したセンシングデータ)やセンサ動作状態などの送信とを、I/F部130を介して行う。尚、親機100と上位システム30との間の通信方法は特に限定されるものではなく、有線通信であってもよく無線通信であってもよい。マイクロ波発振部140は、通信および給電信号のための電波(マイクロ波)を発振する。 The communication/power supply section 110 performs communication with the sensor 200 (transmission of commands and reception of data) and supply of power to the sensor 200 (transmission of power supply waves). The control unit 120 controls the overall operation of the base device 100. The I/F unit 130 is an interface through which the base device 100 communicates with the host system 30. That is, the control unit 120 receives commands from the host system 30 (operation commands for the host system 30 to control the base device 100), and sends sensing data to the host system 30 (sensing data acquired by the base device 100 from the sensor 200). Sensing data), sensor operating status, etc. are transmitted via the I/F unit 130. Note that the communication method between base device 100 and host system 30 is not particularly limited, and may be wired communication or wireless communication. The microwave oscillator 140 oscillates radio waves (microwaves) for communication and power supply signals.

電源部150は、親機100の各機能部に動作電力を供給する。図2では、電源部150から各機能部への電源供給ラインを破線矢印にて示している。アンテナ160は、通信および給電信号の電波を空間に放射する、または、空間からの通信信号の電波を受信する。 The power supply section 150 supplies operating power to each functional section of the base device 100. In FIG. 2, power supply lines from the power supply section 150 to each functional section are indicated by broken arrows. The antenna 160 radiates radio waves of communication and power feeding signals into space, or receives radio waves of communication signals from space.

図3は、ワイヤレスセンサシステム10におけるセンサ200の概略構成を示す機能ブロック図である。センサ200は、通信部210、受/畜電部220、制御部(子機制御部)230、同期開始指令検出部240、動作タイミング制御タイマー250、センシング部260、およびアンテナ270を有している。 FIG. 3 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the sensor 200 in the wireless sensor system 10. The sensor 200 includes a communication section 210, a power reception/storage section 220, a control section (child unit control section) 230, a synchronization start command detection section 240, an operation timing control timer 250, a sensing section 260, and an antenna 270. .

通信部210は、親機100との通信(動作コマンドの受信、センシングデータやセンサ動作状態の送信)を行う。受/畜電部220は、親機100からの給電電波を直流エネルギーに変換して一時的に蓄え、蓄えた電気をセンサ200の各機能部に動作電力として供給する。図3では、受/畜電部220から各機能部への電源供給ラインを破線矢印にて示している。 The communication unit 210 performs communication with the base device 100 (receiving operation commands and transmitting sensing data and sensor operation status). The power reception/storage unit 220 converts the power supply radio waves from the main unit 100 into DC energy, temporarily stores the DC energy, and supplies the stored electricity to each functional unit of the sensor 200 as operating power. In FIG. 3, power supply lines from the power receiving/storage section 220 to each functional section are indicated by broken arrows.

制御部230は、センサ200の全体の動作を制御するものであり、センサ200の間欠動作のために作動状態とスリープ状態とを取り得るようになっている。同期開始指令検出部240は、親機100から受信した通信信号の中に組み込まれた同期開始指令の信号特徴を検出し、同期開始指令を検出した場合に制御部230を起動させる。動作タイミング制御タイマー250は、同期指令によって設定された動作タイミングを計時し、計時完了時点で制御部230に動作トリガを出力する。センシング部260は、制御部230の制御の下でセンシング動作を行う。アンテナ270は、空間からの通信および給電信号の電波を受信する、または、通信信号の電波を空間に放射する。 The control unit 230 controls the overall operation of the sensor 200, and is capable of taking an active state and a sleep state for intermittent operation of the sensor 200. The synchronization start command detection unit 240 detects the signal characteristics of the synchronization start command incorporated in the communication signal received from the base device 100, and activates the control unit 230 when the synchronization start command is detected. The operation timing control timer 250 measures the operation timing set by the synchronization command, and outputs an operation trigger to the control unit 230 when the timing is completed. The sensing unit 260 performs sensing operations under the control of the control unit 230. The antenna 270 receives radio waves of communication and power feeding signals from space, or radiates radio waves of communication signals into space.

続いて、ワイヤレスセンサシステム10の動作について詳細に説明する。ここでは、ワイヤレスセンサシステム10が接続される上位システム30を、工場での溶接工程を行うシステムとして例示する。この場合、上位システム30で行われる溶接工程は、図4に示すように、溶接対象(ワーク)の搬入(同時に前ワーク排出)、搬入完了、着座検出、溶接、および溶接完了の5ステップで1サイクルが構成されるものとする。ワイヤレスセンサシステム10は、着座検出ステップにおいて、ワークが所定位置に適切に着座しているか否かを検出するためのワイヤレスセンサシステムであるとする。この場合、ワイヤレスセンサシステム10におけるセンサ200は、センシング部260として位置センサを有している。 Next, the operation of the wireless sensor system 10 will be explained in detail. Here, the host system 30 to which the wireless sensor system 10 is connected is illustrated as a system that performs a welding process in a factory. In this case, the welding process performed by the host system 30 consists of five steps, as shown in FIG. Assume that a cycle is configured. It is assumed that the wireless sensor system 10 is a wireless sensor system for detecting whether a workpiece is appropriately seated at a predetermined position in the seating detection step. In this case, the sensor 200 in the wireless sensor system 10 has a position sensor as the sensing section 260.

図5は、上位システム30における溶接工程とワイヤレスセンサシステム10との動作タイミングを比較するタイミングチャートである。ワイヤレスセンサシステム10は、溶接工程における着座検出ステップにおいて、センサ200のセンシング動作(およびセンシングデータの送信)を必要とするが、それ以外はセンシング動作を必要としない。ここで、溶接工程の1サイクル時間が約30秒であり、着座検出のステップ時間が約3秒であるとすれば、センサ200は、1サイクルの全工程時間中、90%の時間においてセンシング動作が不要となる。このため、ワイヤレスセンサシステム10は、センサ200に間欠動作を行わせることで、センサ200の電力消費量を大幅に抑えることができる。 FIG. 5 is a timing chart comparing the operation timings of the welding process in the host system 30 and the wireless sensor system 10. The wireless sensor system 10 requires the sensing operation of the sensor 200 (and the transmission of sensing data) in the seating detection step in the welding process, but does not require any other sensing operation. Here, assuming that one cycle time of the welding process is approximately 30 seconds and the step time of seating detection is approximately 3 seconds, the sensor 200 performs sensing operation 90% of the time during the entire process time of one cycle. becomes unnecessary. Therefore, the wireless sensor system 10 can significantly reduce the power consumption of the sensor 200 by causing the sensor 200 to perform intermittent operation.

一方、センサ200におけるセンシング動作を溶接工程における着座検出ステップに一致させるためには、センサ200に対して親機100側から動作タイミングの制御(同期制御)を行う必要がある。より詳細には、上位システム30が、親機100を介してセンサ200の同期制御を行う必要がある。以下、センサ200の同期制御の方法について説明する。 On the other hand, in order to make the sensing operation of the sensor 200 coincide with the seating detection step in the welding process, it is necessary to control the operation timing of the sensor 200 from the base device 100 side (synchronous control). More specifically, the host system 30 needs to perform synchronous control of the sensor 200 via the base device 100. A method of synchronous control of the sensor 200 will be described below.

図5に示すように、上位システム30における溶接工程とワイヤレスセンサシステム10の1サイクル動作の開始時点において、ワイヤレスセンサシステム10が同期処理を実施する。図6は、親機100における同期処理のフローチャートである。図7は、ワイヤレスセンサシステム10における親機100とセンサ200との通信を示すタイミングチャートである。ここでは、ワイヤレスセンサシステム10に含まれるセンサ200の数がN個であるとし、i(i=1,2,…,N)番目のセンサ200をセンサiとして示す。 As shown in FIG. 5, the wireless sensor system 10 performs synchronization processing at the start of the welding process in the host system 30 and one cycle of operation of the wireless sensor system 10. FIG. 6 is a flowchart of synchronization processing in base device 100. FIG. 7 is a timing chart showing communication between base unit 100 and sensor 200 in wireless sensor system 10. Here, it is assumed that the number of sensors 200 included in the wireless sensor system 10 is N, and the i-th (i=1, 2, . . . , N) sensor 200 is indicated as sensor i.

同期処理は、N個のセンサ200に対して1個ずつ順番に行われる。このため、親機100は、最初にi=1に設定し(図6のS1)、センサiに同期開始指令を送信する(S2)。図6に示すように、同期開始指令を受信したセンサiは同期を開始する。具体的には、センサiは以下のようにして同期を開始する。 The synchronization process is sequentially performed for each of the N sensors 200 one by one. Therefore, the base device 100 first sets i=1 (S1 in FIG. 6) and transmits a synchronization start command to the sensor i (S2). As shown in FIG. 6, the sensor i that has received the synchronization start command starts synchronization. Specifically, sensor i starts synchronization as follows.

間欠動作を行うセンサiは、1サイクル動作の開始時点において休止状態となっており、制御部230はスリープ状態となっている。この状態でセンサiが同期開始指令を受信すると、この同期開始指令は同期開始指令検出部240によって検出される。同期開始指令を検出した同期開始指令検出部240は、制御部230を起動させる。 The sensor i that performs intermittent operation is in a dormant state at the start of one cycle of operation, and the control unit 230 is in a sleep state. When the sensor i receives a synchronization start command in this state, the synchronization start command is detected by the synchronization start command detection section 240. The synchronization start command detection unit 240 that has detected the synchronization start command activates the control unit 230.

尚、親機100が送信する同期開始指令は、制御部230がスリープ状態であるときに同期開始指令検出部240によって検出される必要がある。すなわち、同期開始指令は、制御部230での処理を要するようなコマンド信号ではないが、後述するように、同期開始指令検出部240での検出は可能である。 Note that the synchronization start command transmitted by the base device 100 needs to be detected by the synchronization start command detection unit 240 when the control unit 230 is in the sleep state. That is, although the synchronization start command is not a command signal that requires processing by the control unit 230, it can be detected by the synchronization start command detection unit 240, as described later.

親機100は、同期開始指令の送信後、センサiに向けて同期指令を送信する(S3)。同期指令を受信したセンサiは、親機100に対して指令受信完了通知を行うと共に、動作タイミング制御タイマー250に計時動作を開始させる。同期指令の受信に伴う上記処理は、同期開始指令によって作動状態となった制御部230によって行われる。指令受信完了通知を送信した制御部230は再びスリープ状態となり、センサiは休止状態となる。以上の動作により、センサiに対しての同期処理が完了する。 After transmitting the synchronization start command, base device 100 transmits a synchronization command to sensor i (S3). Upon receiving the synchronization command, the sensor i notifies the base unit 100 that the command has been received, and also causes the operation timing control timer 250 to start timing. The above-mentioned processing accompanying the reception of the synchronization command is performed by the control unit 230 which is activated by the synchronization start command. The control unit 230 that has sent the command reception completion notification goes into a sleep state again, and the sensor i goes into a hibernation state. The above operations complete the synchronization process for sensor i.

センサiに対しての同期処理の完了後(制御部230のスリープ後)、動作タイミング制御タイマー250は、同期指令によって設定された動作タイミングを計時し、動作タイミングの計時完了時点で制御部230に動作トリガを出力して制御部230を起動させる。例えば、同期指令によって設定された動作タイミングが8秒後であれば、動作タイミング制御タイマー250は、計時開始(同期指令の受信)から8秒後に制御部230に動作トリガを出力する。さらに、動作トリガによって起動した制御部230は、その後の動作時間(例えば3秒間)が同期指令によって設定されてもよく、あるいはセンサ200側において予め設定されていてもよい。 After the synchronization process for sensor i is completed (after the control unit 230 goes to sleep), the operation timing control timer 250 measures the operation timing set by the synchronization command, and when the timing of the operation timing is completed, the operation timing control timer 250 transmits a signal to the control unit 230. The control unit 230 is activated by outputting an operation trigger. For example, if the operation timing set by the synchronization command is 8 seconds later, the operation timing control timer 250 outputs an operation trigger to the control unit 230 8 seconds after the start of timing (reception of the synchronization command). Further, the subsequent operation time (for example, 3 seconds) of the control unit 230 activated by the operation trigger may be set by a synchronization command, or may be set in advance on the sensor 200 side.

同期開始指令検出部240による同期開始指令の検出方法としては、例えば以下の例が挙げられる。第1の例としては、同期開始指令の送信電力を他の信号よりも大きくし、同期開始指令検出部240が、電力が所定の閾値よりも大きい信号を受信した場合に同期開始指令として検出する方法がある。第2の例としては、同期開始指令に特徴的なパターンを含ませ、同期開始指令検出部240が、受信信号からそのパターンを認識した場合に同期開始指令として検出する方法がある。このような同期開始指令は、特定のセンサiだけでなく他のセンサ200も起動させるが、その後の同期指令で指定されない他のセンサ200は再び休止状態となる。 As a method for detecting a synchronization start command by the synchronization start command detection unit 240, the following example may be given. As a first example, the transmission power of the synchronization start command is made higher than other signals, and when the synchronization start command detection unit 240 receives a signal whose power is higher than a predetermined threshold value, it is detected as a synchronization start command. There is a way. As a second example, there is a method in which a characteristic pattern is included in the synchronization start command, and when the synchronization start command detection unit 240 recognizes the pattern from the received signal, it is detected as a synchronization start command. Such a synchronization start command activates not only the specific sensor i but also the other sensors 200, but the other sensors 200 that are not designated by the subsequent synchronization command go into a dormant state again.

センサiに対しての同期処理が完了すると、親機100はiの値を1つ増加(i=i+1)させ(S4)、i>Nとならなければ(S5でNO)、S2のステップに戻ってS2~S5のステップを繰り返す。S2~S5のステップの繰り返しにより、N個のセンサ200に対して、同期処理が順次行われる。i>Nとなれば(S5でYES)、N個のセンサ200の全てに対して同期処理が完了したことになり、ワイヤレスセンサシステム10は同期処理を終了する。 When the synchronization process for sensor i is completed, the base device 100 increases the value of i by 1 (i=i+1) (S4), and if i>N does not hold (NO in S5), the process proceeds to step S2. Go back and repeat steps S2 to S5. By repeating steps S2 to S5, the synchronization process is sequentially performed on the N sensors 200. If i>N (YES in S5), it means that the synchronization process has been completed for all N sensors 200, and the wireless sensor system 10 ends the synchronization process.

上述の同期処理が行われたセンサ200は、図5に示す通信・センシングの開始時間になると、動作タイミング制御タイマー250による動作タイミングの計時が完了し、動作タイミング制御タイマー250の出力する動作トリガによって制御部230が起動する。動作トリガによって起動した制御部230は、センシング部260を起動させ、センシング動作を行わせる。通信・センシングの期間において、センサ200のセンシング部260は1回のセンシング動作を行い、そのセンシング動作によって得られるセンシングデータを親機100に送信すればよい。このため、ワイヤレスセンサシステム10におけるセンサ200は、図5に示す同期処理の期間および通信・センシングの期間以外は、制御部230をスリープ状態とさせる休止期間とすることができる。その結果、間欠動作による電力消費量の低減効果を最大限に得ることができる。尚、親機100からセンサ200への給電に関しては、例えば、同期処理から通信・センシングまでの間を給電期間とすることができる。無論、給電期間中は、制御部230はスリープ状態であってもよい。 When the communication/sensing start time shown in FIG. Control unit 230 starts up. The control unit 230 activated by the operation trigger activates the sensing unit 260 to perform a sensing operation. During the communication/sensing period, the sensing unit 260 of the sensor 200 may perform one sensing operation and transmit sensing data obtained by the sensing operation to the base device 100. Therefore, the sensor 200 in the wireless sensor system 10 can have a rest period in which the control unit 230 is in a sleep state except for the synchronization processing period and the communication/sensing period shown in FIG. As a result, the effect of reducing power consumption due to intermittent operation can be maximized. Regarding the power supply from the master device 100 to the sensor 200, the power supply period can be, for example, a period from synchronization processing to communication/sensing. Of course, the control unit 230 may be in a sleep state during the power supply period.

動作タイミング制御タイマー250が計時する動作タイミングは、親機100からの同期指令によって設定される。すなわち、センサ200の動作タイミングを親機100から制御することが可能となる。無論、センサ200の動作タイミングの親機100からの制御とは、上位システム30が親機100を介してセンサ200の動作タイミングを制御することも含む概念である。センサ200の動作タイミングを上位システム30が制御することで、上位システム30は所望のタイミングでセンサ200からセンシングデータを取得することができる。 The operation timing measured by the operation timing control timer 250 is set by a synchronization command from the base unit 100. That is, it becomes possible to control the operation timing of the sensor 200 from the base device 100. Of course, the control of the operation timing of the sensor 200 from the master device 100 is a concept that also includes the control of the operation timing of the sensor 200 by the host system 30 via the master device 100. By controlling the operation timing of the sensor 200 by the higher-level system 30, the higher-level system 30 can acquire sensing data from the sensor 200 at a desired timing.

本例では、上位システム30は、溶接工程の着座検出ステップの期間に合わせてセンサ200を動作させることができ、着座検出ステップ中の所望のタイミングでセンシングデータを取得することができる。すなわち、着座検出ステップの期間中はセンサ200が動作しているため、上位システム30が親機100を介してセンシングデータの要求コマンド(データ要求コマンド)を送信すれば、センサ200からセンシングデータ(あるいはセンサ200のセンサ動作状態のデータ)を取得することができる。 In this example, the host system 30 can operate the sensor 200 in accordance with the period of the seating detection step of the welding process, and can acquire sensing data at a desired timing during the seating detection step. That is, since the sensor 200 is operating during the seating detection step, if the host system 30 transmits a sensing data request command (data request command) via the base unit 100, the sensing data (or (data on the sensor operating state of the sensor 200) can be acquired.

このように、通信・センシングの期間中はセンサ200が動作中であるため、センシングデータの送信処理も上位システム30からのデータ要求コマンドに同期して行われる。このため、センサ200が複数存在する場合にも、センサ200同士の通信の干渉を回避することができ、干渉によるデータ送信(データ送信の繰り返し)での電力消費を最小限に抑えることができる。 In this way, since the sensor 200 is in operation during the communication/sensing period, the sensing data transmission process is also performed in synchronization with the data request command from the host system 30. Therefore, even when a plurality of sensors 200 exist, interference in communication between the sensors 200 can be avoided, and power consumption due to data transmission (repetition of data transmission) due to interference can be minimized.

上記説明におけるワイヤレスセンサシステム10は、親機100が上位システム30に接続されており、センサ200の動作タイミングは上位システム30が親機100を介して制御されるものとなっている。すなわち、上位システム30から出される同期開始指令、同期指令、およびデータ要求コマンドが親機100を介してセンサ200に送信される。しかしながら、本発明はこれに限定されるものでなく、本発明の無線給電システムでは、親機は上位システムに接続されていなくてもよい。すなわち、親機自体が子機の動作タイミングを制御するものであってもよい。 In the wireless sensor system 10 in the above description, the master device 100 is connected to the host system 30, and the operation timing of the sensor 200 is controlled by the host system 30 via the master device 100. That is, a synchronization start command, a synchronization command, and a data request command issued from the host system 30 are transmitted to the sensor 200 via the base device 100. However, the present invention is not limited to this, and in the wireless power supply system of the present invention, the parent device does not need to be connected to the host system. That is, the master device itself may control the operation timing of the slave device.

今回開示した実施形態は全ての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれる。 The embodiment disclosed this time is an illustrative example in all respects, and is not a basis for restrictive interpretation. Therefore, the technical scope of the present invention should not be interpreted only by the above-described embodiments, but should be defined based on the claims. Furthermore, all changes within the meaning and scope of the claims are included.

10 ワイヤレスセンサシステム(無線給電システム)
100 親機
110 通信・給電部
120 制御部
130 I/F部
140 マイクロ波発振部
150 電源部
160 アンテナ
200 ワイヤレスセンサ(子機)
210 通信部
220 受/畜電部
230 制御部(子機制御部)
240 同期開始指令検出部
250 動作タイミング制御タイマー
260 センシング部
270 アンテナ
30 上位システム
10. Wireless sensor system (wireless power supply system)
100 Parent unit 110 Communication and power supply unit 120 Control unit 130 I/F unit 140 Microwave oscillator unit 150 Power supply unit 160 Antenna 200 Wireless sensor (child unit)
210 Communication unit 220 Power receiving/storage unit 230 Control unit (child unit control unit)
240 Synchronization start command detection unit 250 Operation timing control timer 260 Sensing unit 270 Antenna 30 Upper system

Claims (4)

親機から子機へ無線給電を行う無線給電システムであって、
前記子機は、
当該子機の動作を制御するものであって、間欠動作のために作動状態とスリープ状態とを取り得る子機制御部と、
前記子機制御部がスリープ状態であるときに、前記親機からの同期開始指令を検出することで前記子機制御部を起動させる同期開始指令検出部と、
前記親機から送信される同期指令に基づいて動作タイミングが設定され、設定された動作タイミングの計時完了時点で前記子機制御部に動作トリガを出力して前記子機制御部を起動させる動作タイミング制御タイマーとを備え、
前記親機は、前記同期開始指令の送信後、前記子機制御部が作動状態である間に前記同期指令を送信し、
前記子機制御部は、前記同期指令を受信して前記動作タイミング制御タイマーの計時を開始させた後、および、前記動作タイミング制御タイマーからの動作トリガによって起動して所定の動作時間が経過した後は、作動状態からスリープ状態となり、かつ、前記所定の動作時間が経過してスリープ状態となった後は、前記同期開始指令検出部が前記同期開始指令を検出することで作動状態となることを特徴とする無線給電システム。
A wireless power supply system that wirelessly supplies power from a parent device to a slave device,
The slave device is
a slave unit control unit that controls the operation of the slave unit and is capable of switching between an operating state and a sleep state for intermittent operation;
a synchronization start command detection unit that activates the slave unit control unit by detecting a synchronization start command from the base unit when the slave unit control unit is in a sleep state;
An operation timing in which an operation timing is set based on a synchronization command transmitted from the base unit, and an operation trigger is output to the slave unit control unit to start the slave unit control unit at the time when the set operation timing is completed. Equipped with a control timer,
After transmitting the synchronization start command, the base unit transmits the synchronization command while the slave unit control unit is in an operating state,
The handset control unit receives the synchronization command and starts counting the operation timing control timer, and after a predetermined operation time has elapsed after being activated by an operation trigger from the operation timing control timer. enters the sleep state from the operating state , and after the predetermined operating time passes and enters the sleep state, the synchronization start command detecting section detects the synchronization start command, and the synchronization start command enters the operating state. A wireless power supply system characterized by:
請求項1に記載の無線給電システムであって、
前記子機は、センシング部を有するワイヤレスセンサであり、
前記子機制御部は、前記所定の動作時間の間に、前記センシング部にセンシング動作を行わせ、かつ、センシングデータを前記親機に送信することを特徴とする無線給電システム。
The wireless power supply system according to claim 1,
The slave device is a wireless sensor having a sensing section,
The wireless power feeding system is characterized in that the handset control unit causes the sensing unit to perform a sensing operation and transmits sensing data to the base unit during the predetermined operation time.
請求項2に記載の無線給電システムであって、
前記親機は、前記所定の動作時間の間に、前記子機にデータ要求コマンドを送信し、当該データ要求コマンドの返信としてセンシングデータを受信することを特徴とする無線給電システム。
The wireless power supply system according to claim 2,
The wireless power feeding system is characterized in that the parent device transmits a data request command to the child device during the predetermined operating time, and receives sensing data as a reply to the data request command.
請求項3に記載の無線給電システムであって、
前記親機が上位システムに接続されており、
前記同期開始指令、前記同期指令、および前記データ要求コマンドは、前記上位システムから出され、前記親機を介して前記子機に送信され、
前記センシングデータは、前記親機を介して前記上位システムに送信されることを特徴とする無線給電システム。
The wireless power supply system according to claim 3,
The base device is connected to a host system,
The synchronization start command, the synchronization command, and the data request command are issued from the host system and transmitted to the child device via the parent device,
The wireless power supply system is characterized in that the sensing data is transmitted to the host system via the parent device.
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