JPH0499983A - 電池充電式データキャリアシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は識別対象の移動体に取付けられたタグが固定局
と微弱な電波を用いて当該の移動体に関わる識別データ
を交信するいわゆるデータキャリアシステム、特に前記
タグに内蔵されて、その電源となる電池の充電を可能と
した電池充電式データキャリアシステムに関する。 なお以下各図において同一の符号は同一もしくは相当部
分を示す。

【従来の技術】

この種のデータキャリアシステムに関わる従来技術とし
ては本出願人の先願になる、 特開昭６２−２８１５３３　　ｒ無線データ通信システ
ム」、特開昭６３−２６２９４５　　ｒ　Ｆ　Ｓ　Ｋ信
号電波の送信装置」、特開平１−１４３４２５　　ｒ移
動物体との交信装置」、特願平１−２４０５３５　　ｒ
固体識別装置」、等がある。 第１０図は従来のタグの構成例を示すブロック回路図で
ある。同図において１ａ、６はそれぞれ図外の固定局と
交信を行うための受信アンテナ、送信アンテナであり、
１は受信アンテナ１ａと組合された共振回路、２はこの
共振回路１の出力電圧を検波する検波回路、５は１チツ
プマイコン、４は検波回路２の出力信号から得られた受
信データを１チツプマイコン５に与え、かつ１チツプマ
イコン５の出力データを送信信号に変換して送信アンテ
ナ６に出力する通信用ＩＣ１７はこの通信用ＩＣ４に付
されたクロック発振用の水晶、１０はこのタグの電源と
なる充電不能の一次電池としてのリチウム電池である。 このように従来のタグの電源には充電できない電池１０
を使用している。またタグ自体は完全にモールドされて
いて、中の電池１０を容易に交換することができない構
造になっている。また、タグの受信周波数と同一の周波
数をタグに加えると、ノイズなどの信号に対しても、そ
の内容の読出しのため、水晶７からなる発振回路を発振
させタグを起動させる回路構成になっている。

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら第１０図のタグは、充電できない電池１０
を使用し、かつタグ自体がモールドされているため電池
１０の交換ができない。このためタグは電池１０の寿命
が来ると使い捨てとなっている。そこで電池１０の交換
可能な構成とすることも考えられるが、この場合、タグ
の機械的な構造が複雑になり、タグの耐環境性にも悪影
響があり、加えてタグの製造コストも高くなることが予
想される。 他方、電池１０を充電式電池とした場合、外部から受信
周波数と同一の充電信号を与えると、タグは勝手に起動
する。このため電池に充電するための電流が起動により
消費されることになり、効率よく電池を充電することが
できない。 そこで本発明は前記の問題を解消できる電池充電式デー
タキャリアシステムを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

前記の課題を解決するために請求項１）のデータキャリ
アシステムは、 「受信アンテナ（ｌａなど）を含む並列共振回路（１な
ど）を持つ無線通信手段、自身の識別データを含むデー
タの記憶手段（゛１チップマイコン５など）、この記憶
手段を制御する左共に前記無線通信手段を介して交信す
るＣＰＵ’（４チツプマイコン５など）を備え、電池を
電源とする移動可能なタグ（０１など）と、 （アンテナ０２などを用い）前記無線通信手段を介し前
記ＣＰＵと無線で交信し前記データを取出す固定局（無
線データ通信装置０３など）とを備えたデータキャリア
システムにおいて、 前記並列共振回路と共振する周波数の磁界を（パワーア
ンプ４２．励磁コイル４１．磁気コア４３などを介し）
前記受信アンテナに鎖交させる充電器（０４など）を前
記固定局側に設けると共に、前記電池を充電可能な二次
電池（１０Ａなど）とし、かつ 前記並列共振回路の発生電圧を整流して前記二次電池を
充電する整流充電手段（整流充電回路９など）を前記タ
グに備えたＪものとする。 また請求項２）のデータキャリアシステムは前記請求項
１）のデータキャリアシステムにおいて、「前起磁界を
充電コマンド（ＣＭｌなど）とこのコマンドに続く連続
波とで構成シ、 所定時間以上の前記連続波を検出する積分回路（１３な
ど）と、 この積分回路の検出信号および前記充電コマンドを前記
ＣＰＵが識別して（出力ポートＰＯなどを介し）出力す
る信号の２つの信号の存在に基づいて前記ＣＰＵを駆動
するクロック（ＣＬ　Ｋなど）を停止させる手段（ＮＡ
ＮＤ回路ＱＬ　Ａ　Ｎ　Ｄ回路Ｑ２．　ＲＳフリップフ
ロップＱ３，１チツプマイコン５、デイレイ回路１６．
クロック回路１７など）とを前記タグに備えた」ものと
する。 また請求項３）のデータキャリアシステムは前記請求項
１）または２）のデータキャリアシステムにおいて、ｒ
前記整流充電手段は前記無線通信手段を構成する通信用
ＩＣ（４など）の通信信号入力端子と電源端子との間に
設けられた入力保護用ダイオード（寄生ダイオードＤＰ
など）を用いるものであるＪようにする。

【作　用】

タグに充電可能な二次電池を使用し、タグの外部から受
信周波数と同一の強い磁界をかける。これによりタグの
受信用並列共振回路には電圧が発生し、これを整流素子
を用いて整流し、二次電池を充電する。また、このまま
ではタグが起動して充電効率が低下するため、通信用Ｉ
Ｃにゲートを付加してタグの起動を停止させる。

【実施例】

第１図は本発明の実施例としてのデータキャリアシステ
ムの全体の構成図、第２図は第１図の充電器の構成図、
第３図は請求項１）に関わるタグの実施例としての構成
を示すブロック図で、第１０図に対応するものである。 第１図に示すように本発明のデータキャリアシステムは
後述の二次電池１〇八を備えたタグ０１、固定局として
の無線データ通信装置０３とそのアンテナ０２）及び充
電器０４からなる。この充電器０４は無線データ通信装
置０３に内蔵されていて、タグ内の二次電池の充電は、
タグ挿入口０５にタグ０１を入れることにより行われる
。なお０６は充電器０４に付され、充電を指令するだめ
の充電スイッチ、０７は同じく充電器０４に付され充電
終了を表示する表示ランプである。 また第２図において同図（Ａ）は充電器０４の回路構成
を示し、同図（Ｂ）は充電器０４にタグｏ１が挿入され
た状態の原理的な構成を示す。ここで４１はタグ０１に
充電用の強い磁界を印加するための励磁コイル、４３は
フェライトコアなどからなる、コイル４１の磁気コア、
４５は磁気コア４３に巻かれたステータス信号受信用コ
イルで、タグ０１が充電器０４に挿入された状態で出力
するステータス信号を無線データ検出装置０３が受信す
るためのコイルである。 また第３図において１は受信１ａを含む並列共振回路、
１１は通信用ＩＣ内のコンパレータで検波回路２の出力
の有無を°゛Ｈ”、“Ｌ″（“１”、“０”）のデータ
（コマンドを含む）ＤＴに変換して１チツプマイコン５
に与える。なお３はこのコンパレータ１１の（−）入力
端子とグランドラインＧＮＤ間に接続された抵抗である
。 またＩＯＡは従来の電池に置換ねる二次電池、９はこの
二次電池を充電するための整流充電回路であり、この整
流充電回路９は充電用ダイオード９１゜この例では２０
Ｖのツェナ電圧のツェナダイオード９２）抵抗９３によ
り構成されている。 次に第１図〜第３図を用いてタグ０１の二次電池１０Ａ
を充電する場合の動作を説明する。まずタグ０１の共振
回路１を充電器０４のタグ挿入口０５に入れ、励磁コイ
ル４１に近づける。充電器０４内では、無線データ通信
装置０３からの送信信号をパワーアンプ４２で増幅し、
励磁コイル４１により磁界を発生させる。この磁界によ
り、タグ０１の共振回路１には電圧が発生し、この電圧
を整流用ダイオード９１により整流し、二次電池１０Ａ
を充電する。 なお第３図では共振回路１の両端に過電圧保護のための
ツェナダイオード９２を付加し、また抵抗９３により共
振回路１と二次電池１〇八間を高インピーダンスにする
ことで、通常の交信に整流充電回路９の影響をあまり受
けないように配慮している。 第４図は請求項２）に関わるタグの実施例としての構成
を示すブロック図である。同図に第３図に対し充電時に
おけるマイコン５の起動停止回路を付加したものである
。即ち第４図で新しく付加した回路は、積分回路１３、
通信用ＩＣｄ内のＮＡＮＤ回路ＱＣＡ　Ｎ　Ｄ　回路Ｑ
２．　ＲＳ　７　’Ｊ　ｙ　７”７　ｔｌｌ　ツブＱ３
．およびデイレイ回路１６．１チツプマイコン５の出力
ポートＰＯ，入力ポートＰＩである。なお１７は水晶７
と共にフロックＣＬＫを発振生成するクロック回路であ
る。但しこのクロック回路１７はクロックスタート信号
ＳＴＲおよびデイレイ回路１６を経て与えられるクロッ
クストップ信号ＳＴＰによってその発停を制御すること
ができる。 第６図は充電開始時に無線データ通信装置ｏ３が送信す
る信号（充電信号）ＣＨの構成を示し、第７図は充電開
始時における第４図の各部の動作のタイミングを示す。 次に第１図、第２図、第６図、第７図を参照しつつ、第
４図の充電開始時の動作を述べる。まず第３図の実施例
と同様にタグ挿入口５に第４図のタグ０１を入れ、充電
スイッチ０６をＯＮすると、無線データ通信装置０３の
送信部から充電器ｏ４の励磁コイル４１に対して、第６
図に示すような信号、即ち充電コマンドＣＭＨ値Ａ８）
十連続波が送信される。充電器０４ではこの送信信号を
パワーアンプ４２を介して増幅し、励磁コイル４１から
タグｏ１に磁界を与える。この後の第４図の各部の動作
タイミングを第７図に示す。まず、充電コマンドＣＭｌ
十連続波は検波回路２で検波され、通信用ＩＣ４のコン
パレータ１１を介してデジタルデータに直され、１チツ
プマイコン５に送られる。この時、出力ポートＰＯの出
力は“Ｌ”、従ってＮＡＮＤ回路Ｑ１の出力は“Ｈ”で
あり、ＡＮＤ回路Ｑ２の出力はコンパレーク１１の出力
、従って充電コマンドＣＭ１の“Ｈ”、“Ｌ”に応じて
“Ｈ″、“Ｌｏとなる。一方この時、１チツプマイコン
５の発しているクロックストップ信号ＳＴＰはＬ”であ
るから、ＲＳフリップフロップＱ３の出力（つまりクロ
ックスタート信号）ＳＴＲは充電コマンドＣＭＩの最初
の“ＨＩ＋ビットの立上がりで“Ｈ”となり、クロック
回路１７は発振してクロックＣＬＫをマイコン５に出力
し、タグ０１は起動する。このようにして充電コマンド
ＣＭＩを１チツプマイコン５が受取ると、その出力ポー
トＰＯを“Ｈ”にする。 一方、積分回路１３のコンデンサＣの電圧は連続波を受
けることにより、徐々に上がっていき、やがてＮＡＮＤ
回路Ｑ１のゲート入力の１つを“Ｈ”にする。これによ
りＮＡＮＤ回路Ｑ１の出力はＬ′”となり、よってＡＮ
Ｄ回路Ｑ２の出力も“Ｌｏ”になる。この結果、外部よ
りの信号に対して、クロックスタート信号ＳＴＲの出力
は阻止される。ここでマイコン５は入カポ−）ＰＩを介
し積分回路１３の電圧が“Ｈ“レベルになったことを確
認して、その出力するクロックストップ信号ＳＴＰを“
Ｌ　ＩＩ→′Ｉ　Ｈ＋＋→“Ｌ　Ｉ＋と変化させる。 これによりこの信号ＳＴＰの“Ｌｏ”→“Ｈｏ”の立上
りでＲＳフリップフロップＱ３の出力（つまりクロック
スタート信号）ＳＴＲは“Ｌｏ”となる。 一方、前記クロックストップ信号ＳＴＰはデイレイ回路
１６を起動して、所定の遅れ時間ＴＤ（第７図）の後に
クロック回路１７に停止信号を与えるので、このときク
ロックＣＬＫが停止される。 第８図は第４図の各部の充電終了時の動作を示すタイム
チャートである。次に第１図、第２図第８図を参照しな
がら第４図の充電終了時の動作を説明する。無線データ
通信装置０３は充電を開始してから一定時間毎に充電器
０４の出力を止め、タグ０１の出力するステータス信号
をモニタすることでタグ内のデータの読出しを行う。な
おこのステータス信号には、充電終了か未終了かのフラ
グがある。即ち充電器０４の出力を止めると、タグ０１
内の積分回路１３の出力電圧はダイオードＤ１および検
波回路２内の抵抗Ｒ１を通して短時間内で”Ｌ”となり
、ＮＡＮＤ回路Ｑ１の出力“Ｈ”になる。 よってＡＮＤ回路Ｑ２の出力はコンパレータ１１の出力
が“Ｈ”°になれば“Ｈ”になり、このときＲＳフリッ
プフロップＱ３の出力（つまりクロックスタート信号）
ＳＴＲも“Ｈ”になることでクロック回路１７が発振し
、クロックＣＬＫを出力することで、タグが起動しなが
ら、コマンドを受付ける状態になる。ここで第８図のよ
うにタグ０１のマイコン５が無線データ通信装置０３か
らステータス送信コマンドＣＭ２を受信すると、マイコ
ン５は積分回路１３の出力を無効化するため出力ポート
Ｐ０を“■、“にする。ここでタグ０１はステータス信
号を送信し、この送信信号は充電器０４のステータス信
号受信コイル４５を介して無線データ通信装置０３の受
信部に送られる。これにより無線データ通信装置０３（
従って充電器０４は充電終了か未終了かを判断する。充
電終了の場合は、充電器０４は表示ランプ０７（第１図
）をＯＮにして充電終了を知らせ、励磁コイル４１によ
る磁界の発生を止める。充電未終了の場合は再度、充電
器０４は充電コマンドＣＭＩをタグ０１に送り、充電を
始める。この確認を１時間に１回行う時の、以上の充電
動作のフローチャートを第９図に示す。なお二次電池１
０Ａ充電は第３図の場合と同様に行われる。 次に第５図は請求項３）に関わるタグ０１の実施例とし
ての構成を示すブロック図で、二次電池１０Ａの充電を
第４図のような充電回路９を使用しない場合を示す。第
５図では、充電器０４から与えられた磁界で共振回路１
には交流電圧が発生し、これを検波回路２で検波して、
その出力を通信用ＩＣ４に送るが、通信用ＩＣ４の通信
信号入力端子とその電源端子間には入力保護用の寄生ダ
イオードＤＰが有り、これを通して二次電池１０Ａを充
電することができる。

【発明の効果】

本発明によれば、受信アンテナ１ａを含む並列共振回路
１を持つ無線通信手段、自身の識別データを含むデータ
の記憶手段、およびこの記憶手段を制御すると共に前記
無線通信手段を介して交信する手段を兼ねるＩチップマ
イコン５を備え、電池を電源とする移動可能なタグ０１
と、アンテナ０２を用い前記無線通信手段を介し前記１
チツプマイコン５と無線で交信し前記データを取出す固
定局としての無線データ通信装置０３とを備えたデータ
キャリアシステムにおいて、前記並列共振回路１と共振
する周波数の磁界をパワーアンプ４２．励磁コイル４１
．磁気コア４３などう介し前記受信アンテナ１ａに鎖交
させる充電器０４を前記無線データ通信装置０３側に設
けると共に、前記電池を充電可能な二次電池１〇八とし
、かつ前記並列共振回路ｌの発生電圧を整流して前記二
次電池を充電する整流充電回路９を前記タグｏ１に備え
たものとしたので、 現行のタグにおいては、電池寿命は約５年となっている
が、充電して再使用が可能なため、タグ自体を完全にモ
ールドし、耐環境性を保ちながらタグの寿命を延ばすこ
とができ、タグの使用コストの低減を図ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例としてのシステム構成図、 第２図は第１図の充電器の構成図、 第３図ないし第５図はそれぞれ第１図のタグの請求項１
）ないし３）に関わる実施例としての構成を示すブロッ
ク回路図、 第６図は第４図のタグに対する充電信号の構成の実施例
を示す図、 第７図は第４図のタグの充電開始時の各部動作を示すタ
イムチャート、 第８図は第４図のタグの充電終了時の各部動作を示すタ
イムチャート、 第９図は第４図のタグ充電開始から終了までの概略動作
を示すジェネラルフローチャート、第１θ図は従来のタ
グの構成例を示すブロック回路図である。 ０１：タグ、０２：アンテナ、０３：無線データ通信装
置、０４：充電器、４１：励磁コイル、４２：パワーア
ンプ、４３：磁気コア、４５：ステータス信号受信用コ
イル、０５：タグ挿入口、０６二充電スイツチ、０７：
表示ランプ、１：共振回路、１ａ　：受信アンテナ、２
：検波回路、４：通信用ＩＣｌ３：１チツプマイコン、
６：送信アンテナ、７：水晶、９：整流充電回路、９１
：充電用ダイオード、９２：ツェナダイオード、９３：
砥抗、１０Ａ＝二次電池、１１：コンパレータ、１３：
積分回路、Ｑｌ　　：ＮＡＮＤＡＮＤ回路　：ＡＮＤ回
路、Ｑ３：ＲＳフリップフロップ、１６：デイレイ回路
、１７：クロック回路、ＰＯ：出力ポート、ＰＩ：入力
ポート、ＤＰ：寄生ダイオード、ＤＴ：データおよびコ
マンド、ＳＴＲ：クロックスタート信号、ＳＴＰ　：ク
ロックストップ信号、ＣＬＫ：クロック、ＣＭｌ　：充
電コマンド、 ＣＭ２ ：ステータス送信コマンド。 オ ９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）受信アンテナを含む並列共振回路を持つ無線通信手
   段、自身の識別データを含むデータの記憶手段、この記
   憶手段を制御すると共に前記無線通信手段を介して受信
   するＣＰＵを備え、電池を電源とする移動可能なタグと
   、前記無線通信手段を介し前記ＣＰＵと無線で交信し前
   記データを取出す固定局とを備えたデータキャリアシス
   テムにおいて、前記並列共振回路と共振する周波数の磁
   界を前記受信アンテナに鎖交させる充電器を前記固定局
   側に設けると共に、前記電池を充電可能な二次電池とし
   、かつ前記並列共振回路の発生電圧を整流して前記二次
   電池を充電する整流充電手段を前記タグに備えたことを
   特徴とする電池充電式データキャリアシステム。 ２）特許請求の範囲第１項に記載のデータキャリアシス
   テムにおいて、前記磁界を充電コマンドとこのコマンド
   に続く連続波とで構成し、所定時間以上の前記連続波を
   検出する積分回路と、この積分回路の検出信号および前
   記充電コマンドを前記ＣＰＵが識別して出力する信号の
   ２つの信号の存在に基づいて前記ＣＰＵを駆動するクロ
   ックを停止させる手段とを前記タグに備えたことを特徴
   とする電池充電式データキャリアシステム。 ３）特許請求の範囲第１項または第２項に記載のデータ
   キャリアシステムにおいて、前記整流充電手段は前記無
   線通信手段を構成する通信用ＩＣの通信信号入力端子と
   電源端子との間に設けられた入力保護用ダイオードを用
   いるものであることを特徴とする電池充電式データキャ
   リアシステム。