KR101423442B1 - 센서 장치 - Google Patents

센서 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101423442B1
KR101423442B1 KR1020137003625A KR20137003625A KR101423442B1 KR 101423442 B1 KR101423442 B1 KR 101423442B1 KR 1020137003625 A KR1020137003625 A KR 1020137003625A KR 20137003625 A KR20137003625 A KR 20137003625A KR 101423442 B1 KR101423442 B1 KR 101423442B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
measurement
sensor
power supply
power
sensor unit
Prior art date
Application number
KR1020137003625A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130038923A (ko
Inventor
히로시 이마이
야스히로 카와바타
히로시 사메시마
Original Assignee
오므론 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 오므론 가부시키가이샤 filed Critical 오므론 가부시키가이샤
Publication of KR20130038923A publication Critical patent/KR20130038923A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101423442B1 publication Critical patent/KR101423442B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D3/00—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
    • G01D3/10—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups with provision for switching-in of additional or auxiliary indicators or recorders
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/04—Constant-current supply systems
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Primary Cells (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

센서 장치(100)는, 센서부(101), 무선통신기(102), 및 제어IC(105)에의 전력 공급을, 직류 전원(103)으로부터 DC 컨버터(104)를 통하여 행하는 경로와, 직류 전원(103)으로부터 직접 행하는 경로로 전환할 수 있다. 이들의 전력 공급 경로의 전환은, 센서부(101) 및 무선통신기(102)의 동작 상태로부터, 센서 계측 스타트 조건을 판정함으로써 행하여진다.

Description

센서 장치{SENSOR DEVICE}
본 발명은, 온도나 습도 등 다양한 계측 대상을 계측하는 센서 장치에 관한 것이다.
우리들의 주변 환경에는, 다종다양한 센서가 설치되어 있고, 센서에 의한 계측 데이터를 서버 장치(또는 본체 장치)에 송신하고, 서버 장치에서 해석하는 것이 행하여져 있다. 그리고, 이 해석 결과에 의해, 주변 환경에 설치된 기기류를 제어하는 것이 행하여져 있다.
센서에서의 계측 및 데이터 송신이 많아지면, 당연히 소비 전력도 많아진다. 예를 들면, 센서를 전지로 동작시키는 경우, 계측 및 데이터 송신이 많아지면, 전지의 수명이 짧아져서, 전지를 빈번하게 교환할 필요가 있다.
한편, 범용되어 있는 전자 기기에서 소비 전력을 저감시키는 기술이 알려져 있다. 예를 들면, 특허 문헌 1에는, 배터리와, 배터리 전압보다 낮은 직류 전압을 생성하는 직류 전압 변환 수단을 구비하고, 소비 전력이 큰 주구동(主驅動) 상태시(주구동/대기 상태 신호가 주구동 상태를 나타내고 있을 때)에 직류 전압 변환 수단에서 생성한 직류 전압으로 하고, 소비 전력이 작은 대기 상태시(주구동/대기 상태 신호가 대기 상태를 나타내고 있을 때)에 배터리 전압으로 하는 것이 기재되어 있다. 이에 의해, 소비 전력이 큰 주구동 상태시에는, 직류 전압 변환 수단에 의해 배터리 전압보다도 낮은 전압을 공급하여 전력 손실을 적게 할 수 있다. 또한, 소비 전력이 작은 대기 상태시에는, 직류 전압 변환 수단의 동작을 멈춤에 의해, 직류 전압 변환 수단에서의 전력 손실을 제로로 할 수 있다. 또한, 특허 문헌 2에는, 반도체 장치의 동작 모드를 나타내는 모드 신호에 응하여 전원 전압의 변환을 행하는 것이 기재되어 있다.
특허 문헌 1 : 일본 공개특허공보 「특개평11-41825호 공보(1999년 2월 12일 공개)」 특허 문헌 2 : 일본 공개특허공보 「특개평11-353040호 공보(1999년 12월 24일 공개)」
특허 문헌 1이나 특허 문헌 2의 기술을 센서 장치에 적용하는 것이 생각된다. 그렇지만, 특허 문헌 1이나 특허 문헌 2에서는, 모드를 설정하기 위한 주구동/대기 상태 신호나 모드 신호를 이용하고 있어서, 단순하게 센서 장치에 적용할 수가 없다. 즉, 센서 장치는, 그 설치 환경이나 계측 대상에 응하여, 외부로부터 동작 모드를 설정할 수 있는 것은 아니다. 예를 들면, 어느 소정의 환경하에서 계측하는 센서 장치인 경우, 주위의 환경이 당해 소정의 환경이 되었을 때가 동작 모드의 변경시가 되고, 외부 입력 신호에 의해 변경되는 것이 아니다.
본 발명은, 상기한 과제를 감안하여 이루어진 것이고, 설치 환경 등에 응하여 동작 상태가 변화할 수 있는 센서 장치라도, 소비 전력을 저감할 수 있는 센서 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기한 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 센서부, 제어부를 갖는 센서 장치로서, 전원으로부터 센서부 및 제어부에의 전력 공급 경로를 복수 가지며, 이들의 전력 공급 경로를 상기 센서부의 동작 상태에 의해 전환 가능한 것을 특징으로 하고 있다.
상기한 구성에 의하면, 센서 장치의 동작 모드에 응하여 전력 공급 경로의 전환(전원 전환)을 행함으로써, 최적의 전력 공급 경로를 선택하고, 저소비 전력화를 도모할 수 있다. 또한, 상기 전원 전환은, 동작 모드를 설정하기 위한 주구동/대기 상태 신호나 모드 신호를 이용하여 전원 전환을 행하는 것이 아니고, 장치 자체의 동작 상태(센서부나 무선통신기의 출력 신호)에 의해 행할 수 있다. 즉, 설치 환경 등에 응하여 동작 상태가 변화할 수 있는 센서 장치라도, 소비 전력을 저감할 수 있다.
본 발명에 의하면, 센서부, 제어부를 갖는 센서 장치로서, 전원으로부터 센서부 및 제어부에의 전력 공급 경로를 복수 가지며, 이들의 전력 공급 경로를 상기 센서부의 동작 상태에 의해 전환 가능하다.
그 때문에, 센서 장치의 동작 모드에 응하여 전력 공급 경로의 전환(전원 전환)을 행함으로써, 최적의 전력 공급 경로를 선택하고, 저소비 전력화를 도모할 수 있다. 또한, 상기 전원 전환은, 장치 자체의 동작 상태(센서부의 출력 신호)에 의해 행함으로써, 설치 환경 등에 응하여 동작 상태가 변화할 수 있는 센서 장치라도, 소비 전력을 저감할 수 있다.
도 1은 실시의 형태 1에 관한 센서 장치의 개략 구성을 도시하는 블록도.
도 2는 실시의 형태 1에서의 전원 전환 알고리즘을 도시하는 플로 차트.
도 3은 실시의 형태 2에서의 전원 전환 알고리즘을 도시하는 플로 차트.
도 4는 실시의 형태 3에 관한 센서 장치의 개략 구성을 도시하는 블록도.
도 5는 실시의 형태 3에서의 전원 전환 알고리즘을 도시하는 플로 차트.
도 6은 실시의 형태 4에 관한 센서 장치의 개략 구성을 도시하는 블록도.
도 7은 실시의 형태 4에서의 전원 전환 알고리즘을 도시하는 플로 차트.
도 8은 실시의 형태 5에서의 전원 전환 알고리즘을 도시하는 플로 차트.
도 9는 실시의 형태 6에 관한 센서 장치의 개략 구성을 도시하는 블록도.
도 10은 실시의 형태 6에서의 전원 전환 알고리즘을 도시하는 플로 차트.
도 11은 실시의 형태 7에 관한 센서 장치의 개략 구성을 도시하는 블록도.
도 12는 실시의 형태 7에서의 전원 전환 알고리즘을 도시하는 플로 차트.
도 13은 실시의 형태 8에서의 센서 계측 스타트 조건의 판정 알고리즘을 도시하는 플로 차트.
본 발명의 실시 형태에 관해 도 1로부터 도 13에 의거하여 설명하면 이하와 같다.
[실시의 형태 1]
도 1은, 본 실시의 형태에 관한 센서 장치의 개략 구성을 도시하는 블록도이다. 본 실시 형태의 센서 장치(100)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 센서부(101), 무선통신기(102), 직류 전원(103), DC 컨버터(104), 제어IC(제어부)(105), 및 스위치(SW1·SW2)를 구비하여 구성되어 있다.
센서 장치(100)는, 온도나 습도 등의 계측 대상을 센서부(101)에 의해 계측하고, 계측에 의해 얻어진 계측 데이터를 무선통신기(102)에 의해 서버 장치 등에 송신한다. 또한, 센서 장치(100)는, 계측 처리와 송신 처리를 설정된 타이밍에서 실행한다.
직류 전원(103)은, 예를 들면 전지 등의 유한한 전력 공급원이지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 직류 전원(103)이 전지인 경우는, 전지의 장수명화라는 목적에 크게 기여하지만, 직류 전원(103)이 유한한 전력 공급원이 아니라도 본 발명에서는 소비 전력의 삭감 효과를 얻을 수 있다. 직류 전원(103)으로부터 센서부(101), 무선통신기(102) 및 제어IC(105)에 공급된 전력은, 2개의 전력 공급 경로의 한쪽에서 공급된다. 즉, 한쪽은 직류 전원(103)으로부터 DC 컨버터(104)를 통하여 전력을 공급하는 경로이고, 다른쪽은 직류 전원(103)으로부터 직접 전력을 공급하는 경로이다. 이들의 전력 공급 경로는 스위치(SW1 및 SW2)의 온/오프에 의해 전환된다. 또한, 본 실시의 형태에서는, DC 컨버터(104)는 강압형(降壓型)의 DC 컨버터라고 한다.
제어IC(105)는, 센서 장치(100)의 제어를 행함으로써, 센서부(101) 및 무선통신부(102)의 동작 제어, 및, 스위치(SW1 및 SW2)의 온/오프 전환 제어를 행한다. 도 1에서, γs1은 센서-제어IC 사이 신호, γs2는 무선통신기-제어IC 사이 신호, φs1·φs2는 스위치 동작 신호이다.
센서 장치(100)는, 직류 전원(103)으로 유한한 전력 공급원을 이용하기 때문에, 소비 전력을 삭감하여 전원의 장수명화를 도모하는 것이 중요해진다. 센서 장치(100)에서는, 동작 모드에 응하여 전력 공급 경로를 전환함에 의해, 소비 전력의 삭감을 도모하는 것으로 되어 있다.
구체적으로는, 센서 장치(100)는, 그 동작 모드로서, 센서부(101)에 의한 계측을 행하는 센싱 모드, 계측 데이터를 무선통신기(102)에 의해 송신하는 송신 모드, 및 계측 및 송신의 어느것도 행하지 않는 슬립 모드를 갖고 있다. 센서 장치(100)는, 센싱 모드 및 송신 모드에서는 DC 컨버터(104)를 통하여 전력 공급을 행하고, 슬립 모드에서는 직류 전원(103)으로부터 직접 전력을 공급한다. 이와 같은 이유는 이하와 같다..
DC 컨버터(104)를 통하여 전력 공급을 행하는 경우, 출력 전압이 큰 영역에서는 전류 변환 효율이 커지지만, 출력 전압이 작은 영역에서는 전류 변환 효율이 작아진다. 센싱 모드 또는 송신 모드에서는, 센서부(101) 또는 무선통신기(102)의 동작에 비교적 큰 전류를 필요로 하기 때문에, 전류 변환 효율이 큰 상태에서 DC 컨버터(104)를 구동할 수 있다. 또한, 센서부(101)에 대해 전지 등의 직류 전원(103)으로부터 직접 전력을 공급하면, 전지 전압이 저하되면 센서의 정밀도가 저하되기 때문에, 센서의 정밀도를 유지하려고 하면, 전지 용량을 전부 사용할 수가 없다는 문제가 있다. DC 컨버터(104)를 통하여 전력 공급을 행함으로써 센서부(101)에 대해 전압 변동이 없는 안정된 전력 공급을 행할 수 있고, 센서의 검지 정밀도를 유지하면서, 전지 용량을 효율적으로 전부 사용할 수 있다. 또한, DC 컨버터(104)를 강압형 컨버터로 하면, 제어IC(105)의 동작 전압을 규격 사용 전압의 하한에 가까운 전압으로 할 수가 있어서, 제어IC(105)에 의한 소비 전력도 삭감할 수 있다.
한편, 슬립 모드에서는, 센서부(101) 및 무선통신기(102)를 동작시킬 필요가 없기 때문에, 출력 전류는 작아지고, DC 컨버터(104)를 정지시킴으로써, DC 컨버터(104)에서의 동작 전력을 삭감할 수 있다.
이와 같이, 본 실시의 형태에 관한 센서 장치(100)는, 동작 모드에 응하여 전력 공급 경로를 전환함으로써 소비 전력을 삭감하는 것이지만, 특히, 전력 공급 경로의 전환 알고리즘(전원 전환 알고리즘)에서 특징을 갖는다. 이하에, 이 알고리즘의 한 예에 관해 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2에 도시하는 플로 차트에서는, 최초에 슬립 모드로의 이행이 행하여져 있다. 즉, 제어IC(105)는, 스위치(SW1)를 오프로 하고 스위치(SW2)를 온으로 하고 있다(S1). 이에 의해, DC 컨버터(104)는 정지하고, 센서부(101), 무선통신기(102) 및 제어IC(105)에는 직류 전원(103)으로부터 직접 전력이 공급된다(전지 직결). 이에 의해, 센서 장치(100)는 슬립 모드가 된다(S2). 또한, 스위치(SW1)가 오프로 됨에 의해, DC 컨버터(104) 자신에게의 전력 공급도 정지되기 때문에, 슬립 모드에서는 DC 컨버터(104)가 정지한다.
슬립 모드에서는, 제어IC(105)는, 적절한 타이밍에서 센싱 모드 및 송신 모드로 이행하기 위해, 센서 상태 신호 및 통신기 상태 신호를 감시하고 있다. 센서 상태 신호가 계측 대기 상태이고, 또한, 센서 계측 스타트 조건이 충족되면(S3에서 Yes), 제어IC(105)는 센싱 모드로의 이행이 가능하다고 판단하고, 스위치(SW1)를 온, 스위치(SW2)를 오프로 한다(S4). 이에 의해, DC 컨버터(104)가 동작하고, 센서부(101), 무선통신기(102) 및 제어IC(105)에는 DC 컨버터(104)를 통하여 전력이 공급된다.
이리하여 센싱 모드로 이행하면, 센서부(101)가 측정 동작을 시작하고, 측정치를 취득한다(S5). 취득된 측정 데이터는, 메모리에 보존된다(S6).
센싱 모드가 종료되면, 계속해서 송신 모드로의 이행이 가능한지의 여부가 판단된다. 통신기 상태 신호가 통신 대기 상태이고, 또한, 데이터 송신 조건이 충족되면(S7에서 Yes), 제어IC(105)는 송신 모드로의 이행이 가능하다고 판단한다. 송신 모드에서는, 무선통신기(102)가 메모리에 보존되어 있는 측정 데이터를 송신한다(S8). 또한, 통신 상태의 악화 등에 의해 송신 모드로의 이행이 가능하지 않으면(S7에서 No), 그 시점에서의 데이터 송신은 행하지 않고 슬립 모드로 되돌아온다(S1에 돌아온다).
상기 플로에서는, 센서 상태 신호가 계측 대기 상태이고, 또한, 센서 계측 스타트 조건이 충족되면, 센싱 모드로의 이행이 가능하다고 판단되어 있다.
여기서, 센서 상태 신호가 계측 대기 상태에 있다는 것은, 센서가, 측정하여야 할 주위 환경의 값을 소정의 허용 오차 범위 내에서 측정할 수 있는 상태를 가리킨다. 구체적으로는, 이하와 같은 상태가 생각된다.
(1) 전원 전압이 소정의 범위 내에 있을 것. 측정 시간 내에 소정의 범위의 전원 전압에 수속되어 있을 것.
(2) 센서의 검출부의 환경이 측정 대상의 주위 환경과 허용 오차 범위 내에서 동일한 것.
예 :
·온도 센서의 경우, 검출부가 열용량을 갖기 때문에, 주위 환경의 온도가 급격하게 변화한 경우, 검출부의 온도는 주위 환경에 대해 지연되어 변화에 추종한다. 검출부의 온도가 주위 환경에 대해 허용 오차 이내에 있는 상태가, 계측 대기 상태를 충족시키는 한 요건이 된다. 습도 센서, CO2 센서 등도 마찬가지이다.
·가속도 센서를 이용하는 경우, 일정한 주파수의 신호를 취득하고 싶은 경우가 있다(예를 들면, 모터의 회전에 의한 특정한 진동수 등, 주기가 정해진 동작에 수반하는 진동을 검출한 경우). 특정 주기의 신호를 선택적으로 추출하기 위해 적어도 측정 대상의 주파수의 2배의 샘플링 주기로 측정을 행할 필요가 있고, 이 샘플링 주기를 결정하기 위해, 사전에 고속으로 샘플링을 행하는 일이 있다. 이 사전 샘플링의 결과를 이용하여, 본(本) 샘플링의 주기가 센서에 세트된 상태가, 계측 대기 상태를 충족시키는 한 요건이 된다.
(3) 주위 환경의 노이즈가 측정 시간 내에 소정의 레벨 이하로 수속되어 있을 것.
·측정 대상에 의해서는, 측정에 오차를 생기게 하는 노이즈를 발생하고 있는 경우가 있다. 이 노이즈 레벨을 다른 센서로 측정하고, 노이즈 레벨이 허용 이하가 된 경우가 계측 대기 상태를 충족시키는 한 요인이 된다. 예를 들면, 센서 부근에서 강한 전자파 노이즈가 방사되고 있는 경우(휴대 전화 등), 센서의 전원 전압을 변동하여 센서 측정 정밀도를 악화시키는 경우가 있다. 전자파 레벨을 다른 센서·무선기 등으로 측정하여, 센서의 계측 대기 상태를 결정할 수 있다.
센서 상태 신호는, 상기 (1) 내지 (3)의 상태를 충족시키고 있는지의 여부를 미리 측정하여 생성된다. 또는, 이전의 측정 결과로부터 학습에 의해 생성하는 것도 가능하다. 예를 들면, 온도 변화가 급격한 경우, 이전의 측정 결과로부터 검출부의 온도 변화에 의한 측정 타이밍의 지연을 계산하고, 센서 상태 신호를 계측 대기 상태로 하는 신호를 생성하는 것이 생각된다.
또한, 센서 계측 스타트 조건이 충족된다는 것은, 센싱이 필요한 타이밍이 되는 것을 가리킨다. 이 조건에서는, 일정 시간마다의 계측도 포함되지만, 예를 들면 전회의 측정 결과의 경향으로부터 다음회의 측정 타이밍을 생성하는 것이나, 다른 센서로부터의 측정 신호에 의해 계측 타이밍을 생성할 수 있다. 또한, 타(他) 노드나 서버로부터의 신호를 수신하여 계측 스타트 조건을 설정하는 것도 가능하다. 센서 계측 스타트 조건이 충족된 경우도, 그것을 나타내는 신호가 센서부(101)에 생성되고, 제어IC(105)에 송신된다.
또한, 통신기 상태 신호가 통신 대기 상태란,
(1) 자체 노드에 탑재하고 있는 무선통신기의 상태가 통신 가능한 상태일 것,
(2) 수신측(서버·타 노드) 통신기의 상태가 통신 가능한 상태일 것,
(3) 무선 통신 경로가 통신 가능할 것,
의 3점이 확보되어 있는 상태를 가리킨다. 구체적으로는 이하와 같은 상태가 생각된다.
(1)의 상태로서는,
·통신기에 공급하는 전원 전압이 소정의 범위 내에 있을 것. 통신 시간 내에 소정의 범위의 전원 전압에 수속되어 있을 것.
·수신측 통신기와의 접속 정보를 유지하고 있을 것. 예를 들면, WiFi 무선이라면, 수신측 통신기의 IP 어드레스, 포트 번호, 무선 통신 채널 등이 필요해진다. 이 조건은, 노드가 슬립 상태에 있는 경우 등에 무선통신기의 전원을 오프로 하여 저소비 전력화를 도모하는 경우가 있기 때문에, 전원 온 시에 접속 정보를 다시 취득할 필요가 있는 경우 등에 필요해진다.
(2)의 상태로서는, 상기한 바와 마찬가지로 수신기측의 전원 전압이 소정의 범위에 수속되어 있을 것이 필요해진다. 또한, 접속 정보를 유지할 것도 필요해진다.
(3)의 상태로서는,
·무선 통신 대역(帶域)을 확보할 수 있을 것. 다른 노드나 같은 주파수대의 무선통신기를 사용하는 다른 기기에 의해 통신 주파수 대역이 묻혀 있으면, 통신이 불가능한 경우가 있다.
·장애물 등에 의한 통신 환경의 악화가 있는 경우에도, 통신 가능한 전파 송수신 강도를 확보할 수 있을 것. 인체나 장애물의 이동에 의한 환경 변화에 의해 시간 축 방향으로 변화하는 경우도 있다.
통신 대기 상태 신호는, 상기 3개의 상태를 충족시키고 있는지의 여부를 전회(前回)의 송신 결과, 또는 본 송신 전의 통신 경로의 테스트, 이전의 송신 상태로부터의 예측 등으로부터 생성한다.
또한, 데이터 송신 조건이 충족된다는 것은, 데이터 송신이 필요한 타이밍이 되는 것을 가리킨다. 이 조건도 센서 계측 스타트 조건과 마찬가지로, 일정 시간마다의 송신도 포함되지만, 예를 들면 전회의 측정 결과의 경향으로부터 다음회의 송신 타이밍을 생성하는 것이나, 다른 센서로부터의 측정 신호에 의해 송신 타이밍을 생성할 수 있다. 또한, 타 노드나 서버로부터의 신호를 수신하여 데이터 송신 조건을 설정할 수도 있다. 데이터 송신 조건이 충족된 경우도, 그것을 나타내는 신호가 무선통신부로부터 제어IC(105)에 송신된다.
[실시의 형태 2 : 측정 빈도에 의한 전원 전환 알고리즘]
도 3은, 측정 빈도에 의해 전원 전환을 행하는 경우의 알고리즘을 도시하는 플로 차트이다. 이 알고리즘에서는 측정 빈도가 임의로 설정 가능하고, 그 측정 빈도에 의해 전원 전환을 행하고 있다. 또한, 측정 빈도는, 예를 들면 무선통신기(102)를 통하여 외부로부터의 설정이 가능하여도 좋다.
도 3에 도시하는 플로 차트에서도, 최초에 슬립 모드로의 이행이 행하여져 있다. 본 알고리즘에서는, 측정 빈도가 임계치(N/분) 이하인지의 여부에 의해, 슬립 모드에서의 전원 공급을 다르게 할 수 있고 있다.
측정 빈도가 임계치(N/분) 이하인 경우(S11에서 Yes)는, 측정 빈도가 작고, 동작 모드의 변경은 그다지 빈번하게 행하여지지 않기 때문에, 슬립 모드에서 DC 컨버터(104)를 정지함으로써 소비 전력을 효과적으로 삭감할 수 있다. 이 때문에, 측정 빈도가 임계치(N/분) 이하인 경우는, 제어IC(105)는, 스위치(SW1)를 오프로 하고 스위치(SW2)를 온으로 한다(S12). 이에 의해, DC 컨버터(104)는 정지하여, 센서 장치(100)는 슬립 모드가 된다(S14).
한편, 측정 빈도가 임계치(N/분) 이하가 아닌 경우(S11에서 No)는, 측정 빈도가 크고, 동작 모드의 변경이 빈번하게 생기게 된다. 이와 같은 경우, 동작 모드의 변경에 응하여 전원 공급 경로를 전환하면, 스위치의 전환에서의 소비 전력이 커져서, 전체로서는 소비 전력 삭감 효과를 얻을 수가 없게 된다. 이 때문에, 측정 빈도가 임계치(N/분) 이하가 아닌 경우는, 제어IC(105)는, 스위치(SW1)를 온으로 하고 스위치(SW2)를 오프로 하여(S13), 슬립 모드로 이행한다(S14). 즉, 슬립 모드에서도 DC 컨버터(104)를 통한 전력 공급을 행한다.
도 3의 플로에서, S15 내지 S20의 처리는, 도 2에서의 S3 내지 S8의 처리와 같기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.
[실시의 형태 3 : 센싱 정밀도에 의한 전원 전환 알고리즘]
도 4는, 본 실시의 형태에 관한 센서 장치의 개략 구성을 도시하는 블록도이다. 이 센서 장치(200)는, 특히 센싱 정밀도에 의한 전원 전환을 행하는 경우에, 양호한 소비 전력 삭감 효과를 얻을 수 있는 구성으로 되어 있다. 도 4의 센서 장치(200)는, 도 1의 센서 장치(100)와 유사한 구성으로 되어 있지만, 직류 전원(103)과, 센서부(101), 무선통신기(102), 및 제어IC(105)의 사이에, 스위치(SW3)와 제 2 DC 컨버터(201)가 직렬로 접속된 구성으로 되어 있다. 또한, 이하의 설명에서는, DC 컨버터(104)를 제 1 DC 컨버터(104)라고 칭한다. 또한, 제 2 DC 컨버터(201)는 승압형의 DC 컨버터이다.
도 5는, 센싱 정밀도에 의해 전원 전환을 행하는 경우의 알고리즘을 도시하는 플로 차트이다. 본 실시의 형태에서는, 예를 들면, 측정 범위가 α로부터 β의 범위에서는 고정밀한 측정을 행하고 싶다는 요구가 있는 것으로 한다. 상기 요구에 응하기 위해, 도 4의 센서 장치(200)에서는, α로부터 β의 범위에서는 제 2 DC 컨버터(201)를 통하여 전원 공급을 행하는 것으로 한다. 이것은, 센서류는 일반적으로 아날로그 동작을 행하는 것이어서, 동작 전압을 고압으로 하는 편이 측정 오차가 작아지고 고정밀도의 측정을 행할 수가 있기 때문이다.
도 5에 도시하는 플로 차트에서도, 최초에 슬립 모드로의 이행이 행하여져 있다. 즉, 제어IC(105)는, 스위치(SW1 및 SW3)를 오프로 하고 스위치(SW2)를 온으로 하고 있다(S21). 이에 의해, 제 1 및 제 2 DC 컨버터(104·201)는 정지하고, 센서부(101), 무선통신기(102) 및 제어IC(105)에는 직류 전원(103)으로부터 직접 전력이 공급된다(전지 직결). 이에 의해, 센서 장치(200)는 슬립 모드가 된다(S22).
슬립 모드에서는, 제어IC(105)는, 적절한 타이밍에서 센싱 모드 및 송신 모드로 이행하기 위해, 센서 상태 신호 및 통신기 상태 신호를 감시하고 있다. 센서 상태 신호가 계측 대기 상태이고, 또한, 센서 계측 스타트 조건이 충족되면(S23에서 Yes), 제어IC(105)는 센싱 모드로의 이행이 가능하다고 판단하고, 스위치(SW1)를 온, 스위치(SW2 및 SW3)를 오프로 한다(S24). 이에 의해, 제 1 DC 컨버터(104)가 동작하고, 센서부(101), 무선통신기(102) 및 제어IC(105)에는 강압형 DC 컨버터인 제 1 DC 컨버터(104)를 통하여 전력이 공급된다.
이리하여 센싱 모드로 이행하면, 센서부(101)가 측정 동작을 시작하고, 측정치를 취득한다(S25). 단, S25에서 얻어지는 측정치는, 제 1 DC 컨버터(104)를 통한 전력 공급하에서 얻어진 것이고, 이 측정 데이터는 고정밀한 측정에 의해 얻어진 것이 아니다. 이 때문에, S25에서 얻어진 측정치(γs1)에 대해, α≤γs1≤β가 충족되어 있는지의 여부의 판정을 행한다(S26).
α≤γs1≤β라면(S26에서 Yes), 이 범위에 관해서는 고정밀도의 측정을 행하기 위해, 스위치(SW1 및 SW2)를 오프, 스위치(SW3)를 온으로 한다(S27). 이에 의해, 제 2 DC 컨버터(201)가 동작하고, 센서부(101), 무선통신기(102) 및 제어IC(105)에는 승압형 DC 컨버터인 제 2 DC 컨버터(201)를 통하여 전력이 공급된다.
이 상태에서, 센서부(101)는 재차 측정 동작을 시작하고, 측정치를 취득한다(S28). 또한, 스위치(SW1)를 온, 스위치(SW2 및 SW3)를 오프로 하여(S29), 제 1 DC 컨버터를 동작시켜, S28에서 취득한 측정 데이터를 메모리에 보존한다(S30). 또한, S26로 α≤γs1≤β가 아니면, 고정밀도의 측정은 필요하지 않기 때문에, S25에서 취득한 측정 데이터를 메모리에 보존한다(S30).
이리하여 센싱 모드가 종료되면, 계속해서 송신 모드로의 이행이 가능한지의 여부가 판단되고, 가능하면, 송신 모드의 처리를 행한다(S31 내지 S32). S31 내지 S32의 처리는, 도 2에서의 S7 내지 S8의 처리와 같기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.
[실시의 형태 4 : 센싱 정밀도에 의한 전원 전환 알고리즘(복수 센서)]
도 6은, 본 실시의 형태에 관한 센서 장치의 개략 구성을 도시하는 블록도이다. 이 센서 장치(300)는, 특히 센싱 정밀도에 의한 전원 전환을 행하는 경우에, 양호한 소비 전력 삭감 효과를 얻을 수 있는 구성이지만, 도 4의 센서 장치(200)와는 센서부를 복수 구비하고 있는 점에서 다르다. 도 6의 센서 장치(300)는, 도 4의 센서 장치(200)와 유사한 구성으로 되어 있지만, 또한, 제 2 센서부(301)를 구비하고 있다. 또한, 이하의 설명에서는, 센서부(101)를 제 1 센서부(101)라고 칭한다. 또한, 제 1 센서부(101)와 제 2 센서부(301)란, 예를 들면, 온도 센서와 습도 센서 등, 각각 종류가 다른 센서라고 한다.
도 7은, 센싱 정밀도에 의해 전원 전환을 행하는 경우의 알고리즘을 도시하는 플로 차트이다. 본 실시의 형태에서는, 예를 들면, 제 1 센서부(101)는 측정 범위가 α1로부터 β1의 범위에서 고정밀한 측정을 행하고 싶다는 요구가 있고, 제 2 센서부(301)는 측정 범위가 α2로부터 β2의 범위에서 고정밀한 측정을 행하고 싶다는 요구가 있는 것으로 한다. 상기 요구에 응하기 위해, 도 6의 센서 장치(300)에서는, 제 1 센서부(101)의 측정치가 α1로부터 β1의 범위인 경우, 또는, 제 2 센서부(101)의 측정치가 α2로부터 β2의 범위인 경우는 제 2 DC 컨버터(201)를 통하여 전원 공급을 행하는 것으로 한다.
도 7에 도시하는 플로 차트에서도, 최초에 슬립 모드로의 이행이 행하여져 있다. 즉, 제어IC(105)는, 스위치(SW1 및 SW3)를 오프로 하고 스위치(SW2)를 온으로 하고 있다(S41). 이에 의해, 제 1 및 제 2 DC 컨버터(104·201)는 정지하고, 제 1 센서부(101), 제 2 센서부(301), 무선통신기(102) 및 제어IC(105)에는 직류 전원(103)으로부터 직접 전력이 공급된다(전지 직결). 이에 의해, 센서 장치(300)는 슬립 모드가 된다(S42).
슬립 모드에서는, 제어IC(105)는, 적절한 타이밍에서 센싱 모드 및 송신 모드로 이행하기 위해, 센서 상태 신호 및 통신기 상태 신호를 감시하고 있다. 센서 상태 신호가 계측 대기 상태이고, 또한, 센서 계측 스타트 조건이 충족되면(S43에서 Yes), 제어IC(105)는 센싱 모드로의 이행이 가능하다고 판단하고, 스위치(SW1)를 온, 스위치(SW2 및 SW3)를 오프로 한다(S44). 이에 의해, 제 1 DC 컨버터(104)가 동작하고, 제 1 센서부(101), 제 2 센서부(301), 무선통신기(102) 및 제어IC(105)에는 강압형 DC 컨버터인 제 1 DC 컨버터(104)를 통하여 전력이 공급된다.
이리하여 센싱 모드로 이행하면, 제 1 센서부(101), 제 2 센서부(301)가 측정 동작을 시작하고, 측정치를 취득한다(S45). 단, S45에서 얻어지는 측정치는, 제 1 DC 컨버터(104)를 통한 전력 공급하에서 얻어진 것이고, 이 측정 데이터는 고정밀한 측정에 의해 얻어진 것이 아니다. 이 때문에, S45에서 얻어진 측정치(γs1, γs3)에 대해, α1≤γs1≤β1 또는 α2≤γs3≤β2가 충족되어 있는지의 여부의 판정을 행한다(S46).
α1≤γs1≤β1 또는 α2≤γs3≤β2가 충족되어 있으면(S46에서 Yes), 제 1 센서부(101) 및 제 2 센서부(301)의 적어도 한쪽에서는 고정밀한 측정이 필요하기 때문에, 스위치(SW1 및 SW2)를 오프, 스위치(SW3)를 온으로 한다(S47). 이에 의해, 제 2 DC 컨버터(201)가 동작하고, 제 1 센서부(101), 제 2 센서부(301), 무선통신기(102) 및 제어IC(105)에는 승압형 DC 컨버터인 제 2 DC 컨버터(201)를 통하여 전력이 공급된다.
이 상태에서, 제 1 센서부(101) 및 제 2 센서부(301)는 재차 측정 동작을 시작하고, 측정치를 취득한다(S48). 또한, 스위치(SW1)를 온, 스위치(SW2 및 SW3)를 오프로 하여(S49), 제 1 DC 컨버터를 동작시켜, S48에서 취득한 측정 데이터를 메모리에 보존한다(S50). 또한, S46에서의 판정 조건이 충족되지 않으면, 고정밀도의 측정은 필요하지 않기 때문에, S45에서 취득한 측정 데이터를 메모리에 보존한다(S50).
이리하여 센싱 모드가 종료되면, 계속해서 송신 모드로의 이행이 가능한지의 여부가 판단되고, 가능하면, 송신 모드의 처리를 행한다(S51 내지 S52). S51 내지 S52의 처리는, 도 2에서의 S7 내지 S8의 처리와 같기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.
[실시의 형태 5 : 센싱 정밀도에 의한 전원 전환 알고리즘(복수 센서)]
도 8은, 센싱 정밀도에 의해 전원 전환을 행하는 경우의 다른 알고리즘을 도시하는 플로 차트이다. 여기서 센서 장치의 구성은, 도 6의 센서 장치(300)와 같다. 본 실시의 형태에서는, 예를 들면, 제 1 센서부(101)의 측정치가 α1로부터 β1의 범위인 때에만 제 2 센서부(301)에서의 측정을 행하고, 제 2 센서부(301)의 측정에서는 비교적 고전압을 공급하여서 고정밀한 측정을 행하고 싶다는 요구가 있는 것으로 한다.
도 8에 도시하는 플로 차트에서도, 최초에 슬립 모드로의 이행이 행하여져 있다. 즉, 제어IC(105)는, 스위치(SW1 및 SW3)를 오프로 하고 스위치(SW2)를 온으로 하고 있다(S61). 이에 의해, 제 1 및 제 2 DC 컨버터(104·201)는 정지하고, 제 1 센서부(101), 제 2 센서부(301), 무선통신기(102) 및 제어IC(105)에는 직류 전원(103)으로부터 직접 전력이 공급된다(전지 직결). 이에 의해, 센서 장치(300)는 슬립 모드가 된다(S62).
슬립 모드에서는, 제어IC(105)는, 적절한 타이밍에서 센싱 모드 및 송신 모드로 이행하기 위해, 센서 상태 신호 및 통신기 상태 신호를 감시하고 있다. 센서 상태 신호가 계측 대기 상태이고, 또한, 센서 계측 스타트 조건이 충족되면(S63에서 Yes), 제어IC(105)는 센싱 모드로의 이행이 가능하다고 판단하고, 스위치(SW1)를 온, 스위치(SW2 및 SW3)를 오프로 한다(S64). 이에 의해, 제 1 DC 컨버터(104)가 동작하고, 제 1 센서부(101), 제 2 센서부(301), 무선통신기(102) 및 제어IC(105)에는 강압형 DC 컨버터인 제 1 DC 컨버터(104)를 통하여 전력이 공급된다.
이리하여 센싱 모드로 이행하면, 우선 제 1 센서부(101)가 측정 동작을 시작하고, 측정치를 취득한다(S65). 또한, S65에서 얻어진 측정치(γs1)에 대해, α1≤γs1≤β1가 충족되어 있는지의 여부의 판정을 행한다(S66).
α1≤γs1≤β1가 충족되어 있으면(S66에서 Yes), 제 2 센서부(301)에서의 고정밀한 측정이 필요하기 때문에, 스위치(SW1 및 SW2)를 오프, 스위치(SW3)를 온으로 한다(S67). 이에 의해, 제 2 DC 컨버터(201)가 동작하고, 제 1 센서부(101), 제 2 센서부(301), 무선통신기(102) 및 제어IC(105)에는 승압형 DC 컨버터인 제 2 DC 컨버터(201)를 통하여 전력이 공급된다.
이 상태에서, 제 2 센서부(301)는 측정 동작을 시작하고, 측정치를 취득한다(S68). 또한, 스위치(SW1)를 온, 스위치(SW2 및 SW3)를 오프로 하여(S69), 제 1 DC 컨버터를 동작시켜, S65 및 S68에서 취득한 측정 데이터를 메모리에 보존한다(S70). 또한, S66에서의 판정 조건이 충족되지 않으면, 제 2 센서부(301)에서의 측정은 필요하지 않기 때문에, S65에서 취득한 측정 데이터만을 메모리에 보존한다(S70).
이리하여 센싱 모드가 종료되면, 계속해서 송신 모드로의 이행이 가능한지의 여부가 판단되고, 가능하면, 송신 모드의 처리를 행한다(S71 내지 S72). S71 내지 S72의 처리는, 도 2에서의 S7 내지 S8의 처리와 같기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.
[실시의 형태 6 : 무선 통신 품질에 의한 전원 전환 알고리즘]
도 9는, 본 실시의 형태에 관한 센서 장치의 개략 구성을 도시하는 블록도이다. 이 센서 장치(400)는, 특히 무선 통신 품질에 의한 전원 전환을 행하는 경우에, 양호한 소비 전력 삭감 효과를 얻을 수 있는 구성으로 되어 있다. 도 9의 센서 장치(400)는, 도 4의 센서 장치(200)와 유사한 구성으로 되어 있지만, 무선통신기(102)에 대신하여 무선통신기(401)를 구비한 구성으로 되어 있다. 무선통신기(401)는, 공급 전압에 의해 무선 통신 품질이 변경할 수 있는 것이고, 정해진 동작 전압 범위 내에서 공급 전압이 높을수록 무선 통신 품질도 높아진다.
도 10은, 무선 통신 품질에 의해 전원 전환을 행하는 경우의 알고리즘을 도시하는 플로 차트이다. 본 실시의 형태에서는, 무선 통신 상태에 응하여 최적의 무선 통신 품질이 선택되도록 전원 전환을 행함으로써, 소비 전력의 삭감을 도모할 수 있다.
도 10에 도시하는 플로 차트는, 송신 처리시의 전원 전환 동작만을 나타내고 있다. S81 내지 S84에서는, 최초에 전원 스테이트(Ps)의 초기 설정이 이루어진다. 센서 장치(400)에서는, 3개의 전원 스테이트(Ps)중에서 선택 가능하다(S81). state1에서는, 스위치(SW1)를 온, 스위치(SW2 및 SW3)를 오프로 한다(S82). 이에 의해, 제 1 DC 컨버터(104)가 동작하고, 무선통신기(401)에는 강압형 DC 컨버터인 제 1 DC 컨버터(104)를 통하여 전력이 공급된다. state2에서는, 스위치(SW2)를 온, 스위치(SW1 및 SW3)를 오프로 한다(S83). 이에 의해, 제 1 DC 컨버터(104) 및 제 2 DC 컨버터(201)가 정지하고, 무선통신기(401)에는 전지 직결로 전력이 공급된다. state3에서는, 스위치(SW3)를 온, 스위치(SW1 및 SW2)를 오프로 한다(S84). 이에 의해, 제 2 DC 컨버터(201)가 동작하고, 무선통신기(401)에는 승압형 DC 컨버터인 제 2 DC 컨버터(201)를 통하여 전력이 공급된다.
상술한 바와 같이, 무선통신기(401)는 공급 전압이 높을수록 무선 통신 품질도 높아지는 것이고, state1에서의 통신 품질이 가장 낮고, state3에서의 통신 품질이 가장 높다. 또한, 설명의 편의상, 도 10의 플로에서는, 최초에 전원 스테이트(Ps)의 초기 설정 공정 S81 내지 S84를 넣었지만, 실제로는, 송신 처리 시작 직전의 전원 스테이트를 그대로 초기의 전원 스테이트로 하면 좋다.
송신 모드에서는, 설정되어 있는 전원 스테이트에 의해 메모리에 보존되어 있는 측정 데이터의 무선 송신이 행하여진다(S85). 또한, 과부족이 없는 최적의 무선 통신 품질을 유지하기 위해, 송신 모드의 사이는 통신 상태가 감시된다. 즉, S86에서는, 예를 들면 ACK 수신 지연 시간이나 패킷 송신 로스율이 임계치를 초과하지 않는지가 감시되어 있다.
ACK 수신 지연 시간의 임계치를 t, 패킷 송신 로스율의 임계치를 p로 하고, ACK 수신 지연 시간≥t 또는 패킷 송신 로스율≥p%가 된 경우는, 그때의 무선 통신 상태에 대해 무선 통신 품질이 부족하다고 판단되고, 무선 통신 품질을 향상시키도록 전원 스테이트가 전환된다. 즉, 그때의 전원 스테이트가 state1이라면 state2로 전환되고(S87), state2라면 state3으로 전환된다(S88). 또한, 그 때의 전원 스테이트가 state3이라면 그 이상 무선 통신 품질을 올릴 수가 없기 때문에, state3인채로 된다(S88).
ACK 수신 지연 시간≥t 및 패킷 송신 로스율≥p%의 어느 것도 충족되지 않은 경우는, 그때의 무선 통신 상태에 대해 무선 통신 품질이 과잉하다고 판단되고, 무선 통신 품질을 저하시키도록 전원 스테이트가 전환된다. 즉, 그때의 전원 스테이트가 state2라면 state1로 전환되고(S89), state3이라면 state2로 전환된다(S90). 또한, 그때의 전원 스테이트가 state1이라면 그 이상 무선 통신 품질을 내릴 수가 없기 때문에, state1인채로 된다(S89).
송신 모드의 종료시에는, 스위치(SW2)를 온, 스위치(SW1 및 SW3)를 오프로 함으로써, 제 1 DC 컨버터(104) 및 제 2 DC 컨버터(201)가 정지되고(S91), 슬립 모드로 이행한다(S92).
[실시의 형태 7 : 센싱 정밀도에 의한 전원 전환 알고리즘]
도 11은, 본 실시의 형태에 관한 센서 장치의 개략 구성을 도시하는 블록도이다. 이 센서 장치(500)는, 특히 센싱 정밀도에 의한 전원 전환을 행하는 경우에, 양호한 소비 전력 삭감 효과를 얻을 수 있는 구성으로 되어 있다. 도 11의 센서 장치(500)는, 도 4의 센서 장치(200)와 유사한 구성으로 되어 있지만, 무선통신기(102)에 대신하여 무선 송수신기(501)를 구비한 구성으로 되어 있다. 즉, 본 실시의 형태에서는, 어느 공간 내에 복수의 센서 장치를 배치하고, 이들 복수의 센서 장치로부터의 측정 결과를 서버 장치에 집약하고, 당해 공간 내의 상태를 검지하는 센서 시스템을 구성하고 있다. 본 실시의 형태에서의 센서 장치(500)는, 상기 센서 시스템을 구성하는 센서 장치의 하나이고, 무선 송수신기(501)에 의해, 서버 장치로의 측정치의 송신뿐만 아니라, 다른 센서 장치(타 노드)와의 통신도 가능하게 되어 있다. 센서 장치(500)는, 센싱 정밀도에 의한 전원 전환 명령을 자체 노드 내에서 생성하는 것은 아니라, 근처 외 노드의 전원 상태 정보를 수신하여 설정함으로써, 예측에 의거한 전원 관리를 행할 수가 있도록 되어 있다.
도 12는, 본 실시의 형태에 관한 센싱 정밀도에 의해 전원 전환을 행하는 경우의 알고리즘을 도시하는 플로 차트이다.
도 12에 도시하는 플로 차트는, 측정 처리시의 전원 전환 동작을 나타내고 있다. S101 내지 S84에서는, 최초에 타 노드에서의 전원 스테이트 신호가 수신된다(S101). 여기서는, 상기 전원 스테이트 신호는 모든 타 노드로부터 수신하여도 좋고, 미리 정해진 특정한 노드(예를 들면, 가장 근처의 노드나, 특정한 위치에 설치된 노드 등)로부터 수신하여도 좋다.
계속해서, 수신한 타 노드의 전원 스테이트를 판정하고(S102), 이에 맞추어서 자체 노드의 전원 스테이트를 설정한다(S103, S104). 여기서는, state1이 제 1 DC 컨버터(104)를 동작시키는 전원 스테이트, state2가 제 2 DC 컨버터(201)를 동작시키는 전원 스테이트라고 하다. 또한, S101에서 복수의 타 노드로부터 전원 스테이트 신호를 수신한 경우, 제어IC(105)는, 소정의 알고리즘에 따라, 자체장치의 전원 스테이트를 설정하면 좋다. 예를 들면, 가장 다수의 전원 스테이트에 맞추어서 자체 노드의 전원 스테이트를 설정하면 좋다.
그 후, S103 또는 S104에서 설정된 전원 스테이트하에서 센서부(101)가 측정 동작을 시작하고, 측정치를 취득한다(S105). 측정이 종료되면, 스위치(SW1)를 온, 스위치(SW2) 및 스위치(SW3)를 오프 하여, 제 1 DC 컨버터(104)를 동작시키고 나서(S106), S105에서 얻어진 측정 데이터를 메모리에 보존한다(S107).
그리고, 스위치(SW1) 및 스위치(SW3)를 오프, 스위치(SW2)를 온 하여, DC 컨버터를 정지시키고 전지 직결에 의한 전력 공급으로 하고(S108), 슬립 모드로 이행한다(S109).
[실시의 형태 8 : 센서 계측 스타트 조건의 판정]
본 발명에 관한 센서 장치는, 동작 모드에 응하여 전원 전환을 하고 있고, 이에 의해 소비 전력의 삭감을 도모하는 것이지만, 특허 문헌 1이나 특허 문헌 2와 같이, 모드를 설정하기 위한 주구동/대기 상태 신호나 모드 신호를 이용하여 상기 전환을 행하는 것이 아니다. 본 발명에 관한 센서 장치는, 장치 자체의 동작 상태, 환언하면, 센서부나 무선통신기의 출력 신호로부터 센서 계측 스타트 조건을 판정하고, 센서 계측 스타트 조건이 충족된 경우에 모드 이행과 전원 전환을 행하는 것을 특징으로 하고 있다. 이하에, 도 13을 참조하여 구체예를 설명한다.
본 실시의 형태에서는, 도 4에 도시하는 센서 장치(200)가 이용되는 것으로 한다. 또한, 센서부(101)는 온도 센서라고 가정하고 온도(T2부터 T3)의 범위에서 고정밀도로 측정을 행하고 싶은 요구가 있다고 한다. 또한, 고정밀도로 측정을 행하고 싶은 범위에서는, 측정 빈도도 많이 하고 싶다는 요구가 있다고 한다. 이러한 요구가 있는 경우의 센서 계측 스타트 조건의 판정 알고리즘의 한 예를 도 13에 도시한다.
센서 계측 스타트 조건의 판정에서는, 최후에 측정을 행한 때의 센서 측정치(γs1)에 응하여 다음회 측정까지의 측정 시간(t0)을 설정한다. 그리고, 측정 시간(t0)이 경과하면, 센서 계측 스타트 조건이 채워졌다고 하여 다음회 측정을 행한다.
도 13의 플로에서는, 최초에 센서 측정치(γs1)를 임계치와 비교한다(S110). 여기서 사용되는 임계치는, T1<T2<T3<T4의 관계를 충족시키는 4개의 임계치이다. 상술한 바와 같이, 임계치(T2 및 T3)는 고정밀도로 측정을 행하고 싶은 측정 범위를 나타내고 있다. 또한, T1 및 T4는 상기 측정 범위에 근접하고 있는 상태를 판정하기 위한 영역을 설정하는 것이다.
센서 측정치(γs1)를 이들의 임계치와 비교한 결과, γs1≤T1 또는 γs1≥T4인 경우는, 고정밀도로 측정을 행하고 싶은 측정 범위로부터는 크게 벗어나 있다고 인식하고, 이 경우는, 다음회 측정까지의 측정 시간(t0)을 X0로 설정한다(S111, S117). 또한, T2≤γs1≤T3인 경우는, 고정밀도로 측정을 행하고 싶은 측정 범위 내에 있다고 인식하고, 이 경우는, 다음회 측정까지의 측정 시간(t0)을 X1로 설정한다(S114). 여기서, 고정밀도로 측정을 행하고 싶은 범위에서는, 측정 빈도도 많이 하고 싶다는 요구가 있기 때문에, X1는 X0보다도 짧은 시간 설정으로 되어 있다(X1<X0).
또한, T1<γs1<T2인 경우에는, 측정치의 변화량이 T2에 근접하고 있는 것인지 멀어지고 있는 것인지가 판정된다. 즉, 변화량의 기울기(△γs1/△t)가 정(正)이라면, T2에 근접하고 있다고 인식하고, T2부터 T3의 범위의 측정을 확실하게 정밀도 좋게 행하기 위해, 측정 시간(t0)을 △T(△γs1/△t)로 설정한다(S112). 변화량의 기울기(△γs1/△t)가 부(負)라면, T2로부터 멀어지고 있다고 인식하고, 측정 시간(t0)을 X0로 설정한다(S113)
마찬가지로, T3<γs1<T4인 경우에는, 측정치의 변화량이 T3에 근접하고 있는 것인지 멀어지고 있는 것인지가 판정된다. 즉, 변화량의 기울기(△γs1/△t)가 부라면, T3에 근접하고 있다고 인식하고, 측정 시간(t0)을 △T(△γs1/△t)로 설정한다(S115). 변화량의 기울기(△γs1/△t)가 정이라면, T3으로부터 멀어지고 있다고 인식하고, 측정 시간(t0)을 X0로 설정한다(S116)
상기 플로에 따라 센서 계측 스타트 조건의 판정을 행하면, 고정밀도의 측정을 행하고 싶은 범위에서 확실하게 정밀도 좋게 측정을 행 수가 있고, 그 이외의 범위에서는 측정 정밀도를 측정 빈도를 떨어뜨려서 정함으로써 저소비 전력화를 할 수 있다.
측정 정밀도의 문제뿐만 아니라, 슬립시의 전원 전환 타이밍에 같은 개념을 이용함으로써 측정하고 싶은 센서 범위에서 동작 빈도를 늘려서 시간 방향의 정밀도를 확보하면서, 전원 회로의 전환에 의해 저소비 전력화를 실현할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 센서 장치는, 센서부, 제어부를 갖는 센서 장치로서, 전원으로부터 센서부 및 제어부에의 전력 공급 경로를 복수 가지며, 이들의 전력 공급 경로를 상기 센서부의 동작 상태에 의해 전환 가능한 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 상기 센서 장치는, 상기 센서부의 측정 결과를 송신하기 위한 무선통신기를 가지며, 상기 복수의 전력 공급 경로는, 전원으로부터 상기 무선통신기에의 전력 공급도 행하는 것이고, 또한, 상기 복수의 전력 공급 경로는 상기 무선통신기의 동작 상태에 의해서도 전환 가능한 구성으로 할 수 있다.
상기한 구성에 의하면, 센서 장치의 동작 모드에 응하여 전력 공급 경로의 전환(전원 전환)을 행함으로써, 최적의 전력 공급 경로를 선택하고, 저소비 전력화를 도모할 수 있다. 또한, 상기 전원 전환은, 동작 모드를 설정하기 위한 주구동/대기 상태 신호나 모드 신호를 이용하여 전원 전환을 행하는 것이 아니고, 장치 자체의 동작 상태(센서부나 무선통신기의 출력 신호)에 의해 행할 수 있다. 즉, 설치 환경 등에 응하여 동작 상태가 변화될 수 있는 센서 장치라도, 소비 전력을 저감할 수 있다.
또한, 상기 센서 장치에서는, 상기 전력 공급 경로는, 소비 전류가 비교적 커지는 동작 모드시에는 DC 컨버터를 통하여 전력 공급을 행하는 경로가 되고, 소비 전류가 비교적 작아지는 동작 모드시에는 전원이 부하에 직결되어 전력 공급을 행하는 경로가 되는 전력 공급 경로의 전환이 가능한 구성으로 할 수 있다.
상기한 구성에 의하면, 소비 전류가 비교적 커지는 동작 모드(예를 들면, 센싱 모드 또는 송신 모드)에서는, 전류 변환 효율이 큰 상태에서 DC 컨버터를 구동할 수 있다. 또한, 소비 전류가 비교적 작아지는 동작 모드(예를 들면, 슬립 모드)에서는, DC 컨버터에서의 동작 전력을 삭감할 수 있다.
또한, 상기 센서 장치에서는, 상기 전력 공급 경로는, 상기 센서부의 센싱 정밀도에 의해 전환되는 것이고, 상기 센서부가 고정밀도의 측정을 행하는 측정 범위에서는 승압형 DC 컨버터를 통하여 전력 공급을 행하는 경로가 되고, 그 밖의 측정 범위에서는, 강압형 DC 컨버터를 통하여 전력 공급을 행하는 경로가 되는 구성으로 할 수 있다.
상기한 구성에 의하면, 고정밀도의 측정을 행하는 측정 범위에서 동작 전압을 고압함으로써 측정 오차가 작아지고 고정밀도의 측정을 행할 수 있지만, 그 밖의 범위에서는 필요 이상의 전압이 공급되지 않기 때문에 소비 전력의 삭감에 연결된다.
또한, 상기 센서 장치에서는, 적어도 제 1 및 제 2의 센서부를 갖고 있고, 강압형 DC 컨버터를 통하여 전력 공급을 행하는 상태에서 상기 제 1의 센서부에서의 계측을 행하고, 상기 제 1의 센서부로의 계측치가 소정의 범위 내에 있는 경우에, 승압형 DC 컨버터를 통하여 전력 공급을 행하는 상태에서 상기 제 2의 센서부로의 계측을 행하는 구성으로 할 수 있다.
상기한 구성에 의하면, 소망하는 측정 범위에서 고정밀도의 측정을 행하면서, 그 이외의 범위에서는 필요 이상의 전압이 공급되지 않기 때문에 소비 전력의 삭감에 연결된다.
또한, 상기 센서 장치에서는, 상기 센서부가 측정을 행하는 측정 빈도가 임계치 이하인 경우에는 전력 공급 경로의 상기 전환를 행하고, 상기 측정 빈도가 상기 임계치를 초과하는 경우에는 전력 공급 경로의 상기 전환를 행하지 않는 구성으로 할 수 있다.
상기한 구성에 의하면, 측정 빈도가 상기 임계치를 초과하는 경우에는, 전원 공급 경로를 빈번하게 전환하면, 스위치의 전환에서의 소비 전력이 커지기 때문에, 측정 빈도에 응하여 전환 제어를 행함으로써 상기 전환 제어가 소비 전력 삭감에 유효한 경우에만, 그것을 행할 수 있다.
또한, 상기 센서 장치에서는, 상기 무선통신기를 통하여 다른 센서 장치로부터 계측 결과를 수신하고, 수신한 상기 계측치가, 상기 센서부가 고정밀도의 측정을 행하는 측정 범위에 있는지의 여부로 상기 전력 공급 경로를 전환하는 구성으로 할 수 있다.
상기 구성에 의하면, 다른 센서 장치로부터 계측 결과를 이용하여, 소망하는 측정 범위에서 고정밀도의 측정을 행하면서, 그 이외의 범위에서는 필요 이상의 전압이 공급되지 않기 때문에 소비 전력의 삭감에 연결된다.
또한, 상기 센서 장치에서는, 상기 무선통신기에 의해 통신 상태를 감시하고, 상기 통신 상태에 응하여 상기 전력 공급 경로를 전환하고, 상기 통신 상태에 대해 최적의 전력 공급을 행하는 구성으로 할 수 있다.
상기 구성에 의하면, 예를 들면, 그때의 무선 통신 상태에 대해 무선 통신 품질이 부족하고 있는 경우에는 공급 전압을 증가시키고, 무선 통신 품질이 과잉한 경우에는 공급 전압을 저하시킴으로써, 항상 통신 상태에 대해 과부족이 없는 전력 공급을 행하여, 무선 통신 품질을 유지하면서, 필요없는 전력 소비를 억제할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시 형태로 한정되는 것이 아니고, 청구항에 나타난 범위에서 여러 가지의 변경이 가능하다. 즉, 청구항에 나타난 범위에서 적절히 변경한 기술적 수단을 조합시켜서 얻어지는 실시 형태에 대해서도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명은, 전지 등의 유한한 전력 공급원을 이용한 센서 장치에 있어서 저소비 전력화(전지의 장수명화)를 도모할 수 있고, 센서에 의한 측정 결과를 무선으로 서버에 송신하는 센서 시스템 등에 적용할 수 있다.
100, 200, 300, 400, 500 : 센서 장치
101, 301 : 센서부
102, 401 : 무선통신기
103 : 직류 전원
104, 201 : DC 컨버터
105 : 제어IC
501 : 무선 송수신기

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 센서부, 제어부를 갖는 센서 장치로서,
    전원으로부터 센서부 및 제어부에의 전력 공급 경로를 복수 가지며, 이들의 전력 공급 경로를 상기 센서부의 동작 상태에 의해 전환 가능하고,
    상기 전력 공급 경로는, 소비 전류가 비교적 커지는 동작 모드시에는 DC 컨버터를 통하여 전력 공급을 행하는 경로가 되고, 소비 전류가 비교적 작아지는 동작 모드시에는 전원이 부하에 직결되어 전력 공급을 행하는 경로가 되는 전력 공급 경로의 전환이 가능한 것을 특징으로 하는 센서 장치.
  3. 센서부, 제어부를 갖는 센서 장치로서,
    전원으로부터 센서부 및 제어부에의 전력 공급 경로를 복수 가지며, 이들의 전력 공급 경로를 상기 센서부의 동작 상태에 의해 전환 가능하고,
    상기 전력 공급 경로는, 상기 센서부의 센싱 정밀도에 의해 전환되는 것이고, 상기 센서부가 고정밀도의 측정을 행하는 측정 범위에서는 승압형 DC 컨버터를 통하여 전력 공급을 행하는 경로가 되고, 그 밖의 측정 범위에서는, 강압형 DC 컨버터를 통하여 전력 공급을 행하는 경로가 되는 것을 특징으로 하는 센서 장치.
  4. 제 2항 또는 제3항에 있어서,
    또한, 상기 센서부의 측정 결과를 송신하기 위한 무선통신기를 가지며,
    상기 복수의 전력 공급 경로는, 전원으로부터 상기 무선통신기에의 전력 공급도 행하는 것이고, 또한, 상기 복수의 전력 공급 경로는 상기 무선통신기의 동작 상태에 의해서도 전환 가능한 것을 특징으로 하는 센서 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    적어도 제 1 및 제 2의 센서부를 갖고 있고,
    강압형 DC 컨버터를 통하여 전력 공급을 행하는 상태에서 상기 제 1의 센서부로의 계측을 행하고,
    상기 제 1의 센서부에서의 계측치가 소정의 범위 내에 있는 경우에, 승압형 DC 컨버터를 통하여 전력 공급을 행하는 상태에서 상기 제 2의 센서부에서의 계측을 행하는 것을 특징으로 하는 센서 장치.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 센서부가 측정을 행하는 측정 빈도가 임계치 이하인 경우에는 전력 공급 경로의 상기 전환를 행하고, 상기 측정 빈도가 상기 임계치를 초과하는 경우에는 전력 공급 경로의 상기 전환를 행하지 않는 것을 특징으로 하는 센서 장치.
  7. 제 3항에 있어서,
    무선통신기를 통하여 다른 센서 장치로부터 계측 결과를 수신하고,
    수신한 상기 계측결과가, 상기 센서부가 고정밀도의 측정을 행하는 측정 범위에 있는지의 여부로 상기 전력 공급 경로를 전환하는 것을 특징으로 하는 센서 장치.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 무선통신기에 의해 통신 상태를 감시하고,
    상기 통신 상태에 응하여 상기 전력 공급 경로를 전환하여, 전력 공급을 행하는 것을 특징으로 하는 센서 장치.
KR1020137003625A 2010-10-29 2011-03-16 센서 장치 KR101423442B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010244188A JP5353861B2 (ja) 2010-10-29 2010-10-29 センサ装置
JPJP-P-2010-244188 2010-10-29
PCT/JP2011/056246 WO2012056741A1 (ja) 2010-10-29 2011-03-16 センサ装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130038923A KR20130038923A (ko) 2013-04-18
KR101423442B1 true KR101423442B1 (ko) 2014-08-13

Family

ID=45993482

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137003625A KR101423442B1 (ko) 2010-10-29 2011-03-16 센서 장치

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9331479B2 (ko)
EP (1) EP2634540B1 (ko)
JP (1) JP5353861B2 (ko)
KR (1) KR101423442B1 (ko)
CN (1) CN103080702B (ko)
WO (1) WO2012056741A1 (ko)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140120265A (ko) * 2013-04-02 2014-10-13 삼성전기주식회사 Esl 태그
JP6115262B2 (ja) 2013-04-02 2017-04-19 オムロン株式会社 センサ装置およびモニタリングシステム
EP2787469A1 (en) * 2013-04-02 2014-10-08 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Electronic shelf label (ESL) tag
JP5954304B2 (ja) * 2013-12-16 2016-07-20 カシオ計算機株式会社 無線通信装置、無線通信システム、無線通信方法、プログラム、及びペリフェラル
US10082598B2 (en) 2014-08-18 2018-09-25 Intel Corporation Sensor power management
JP6403010B2 (ja) * 2015-02-24 2018-10-10 セイコーエプソン株式会社 回路装置及び電子機器
US9826387B2 (en) * 2015-11-04 2017-11-21 Abb Technology Oy Indicating a drive status in communications
CN105337502B (zh) * 2015-12-02 2018-08-10 珠海格力电器股份有限公司 一种低功耗电路能量采集电路
EP3524454B1 (en) 2018-02-08 2022-03-30 Carrier Corporation Power distribution for end-point failure detection and recovery for a transport refrigeration system
US10935268B2 (en) 2018-04-03 2021-03-02 Carrier Corporation HVAC system controller and method for obtaining environmental data for HVAC system
CN110758400A (zh) * 2018-07-27 2020-02-07 郑州宇通客车股份有限公司 一种智能驾驶车辆的控制方法及装置
JP7218848B2 (ja) * 2018-08-11 2023-02-07 アルセンス株式会社 センサデバイス及び家畜管理システム
JP2020061070A (ja) * 2018-10-12 2020-04-16 アズビル株式会社 無線センサ
JP7223605B2 (ja) * 2019-03-12 2023-02-16 マクセル株式会社 電力供給装置、電力供給方法、プログラム
CN112018863B (zh) * 2020-08-31 2023-02-14 广州极飞科技股份有限公司 供电调整电路和供电装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007243478A (ja) * 2006-03-07 2007-09-20 Hitachi Ltd センサネットシステム、基地局及びセンシングデータの中継方法
JP2007316770A (ja) * 2006-05-23 2007-12-06 Keyence Corp センサ装置、センサシステム及び異種物理量を検出可能なセンサ装置の接続方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07273715A (ja) * 1994-03-29 1995-10-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電池接続切替回路
JP3622250B2 (ja) * 1995-02-02 2005-02-23 松下電器産業株式会社 ガス保安装置
US5499187A (en) * 1995-04-03 1996-03-12 Arinc Research Corporation Voltage sensing, autoselecting aircraft power supply interface
US6124692A (en) * 1996-08-22 2000-09-26 Csi Technology, Inc. Method and apparatus for reducing electrical power consumption in a machine monitor
JPH1141825A (ja) * 1997-07-14 1999-02-12 Victor Co Of Japan Ltd 電源切替装置
JPH11353040A (ja) 1998-04-10 1999-12-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電源装置
EP0949739A3 (en) * 1998-04-10 1999-10-20 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Power supply apparatus
JP2000014043A (ja) * 1998-06-05 2000-01-14 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 無停電電源装置
WO2002029964A1 (fr) * 2000-10-02 2002-04-11 Omron Corporation Alimentation
DE60204986T2 (de) * 2001-12-21 2006-05-18 Koninklijke Philips Electronics N.V. Kommunikations-bussystem betreibbar im schlafmodus und im normalbetrieb
JP2005284596A (ja) * 2004-03-29 2005-10-13 Sony Corp 情報処理装置および方法、並びにプログラム
JP4639643B2 (ja) * 2004-05-26 2011-02-23 株式会社日立製作所 電子装置
JP4797487B2 (ja) * 2005-07-26 2011-10-19 パナソニック株式会社 車両用電源装置
JP2007235394A (ja) * 2006-02-28 2007-09-13 Icom Inc 電子回路装置、および携帯用無線通信機
JP5038813B2 (ja) * 2007-08-07 2012-10-03 株式会社東芝 無線センサ装置及び無線センサ装置の起動制御方法
KR20100066888A (ko) * 2008-12-10 2010-06-18 삼성전자주식회사 스텝-다운 컨버터 및 전원 공급기
JP2011055186A (ja) * 2009-09-01 2011-03-17 Yamatake Corp 間欠動作無線装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007243478A (ja) * 2006-03-07 2007-09-20 Hitachi Ltd センサネットシステム、基地局及びセンシングデータの中継方法
JP2007316770A (ja) * 2006-05-23 2007-12-06 Keyence Corp センサ装置、センサシステム及び異種物理量を検出可能なセンサ装置の接続方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012056741A1 (ja) 2012-05-03
KR20130038923A (ko) 2013-04-18
EP2634540B1 (en) 2017-11-08
CN103080702B (zh) 2015-11-25
JP5353861B2 (ja) 2013-11-27
CN103080702A (zh) 2013-05-01
US9331479B2 (en) 2016-05-03
JP2012098809A (ja) 2012-05-24
EP2634540A4 (en) 2015-10-07
EP2634540A1 (en) 2013-09-04
US20130140910A1 (en) 2013-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101423442B1 (ko) 센서 장치
JP5208273B2 (ja) 移動距離に応じたｒｆ送信機／受信機の電力デューティサイクル調整
US9160833B2 (en) Method and apparatus for dynamic battery management control in a mobile communication device
EP2985851B1 (en) Wireless charging module and wireless charging system
US8095159B2 (en) Radio power-fed terminal, system, and method
JP4218697B2 (ja) マルチホップネットワークにおけるハンドオーバ方法、移動通信端末、基地局及びハンドオーバ制御プログラム
KR101569299B1 (ko) 수신 신호 품질이 낮을 때 레귤레이터에 대한 펄스 주파수 변조(pfm) 모드 록아웃
US7313420B2 (en) Mobile terminal, control device, communication system and communication method with multistate reception control
KR101476103B1 (ko) 웨어러블 디바이스의 무선 충전을 위한 스마트 폰 및 그 무선 전력 송신 방법
KR101709886B1 (ko) 센서 장치 및 모니터링 시스템
WO2007056165A3 (en) Signal-to-noise improvement for power loss minimizing dead time
KR20110049731A (ko) 무선 통신 시스템의 안테나 전환 방법
US11979035B2 (en) Wireless power transmission system for wirelessly transmitting power to prevent power shortage in load device of wireless power receiving apparatus
KR102121744B1 (ko) 주변 에너지 세기를 추정하는 에너지 하베스팅 장치, 시스템 및 방법
KR20160121220A (ko) 무선 전력 송신 장치 및 방법
KR20130111510A (ko) 무선 충전 장치 및 방법
KR20180083570A (ko) 모바일 단말의 레인징 주기를 조절할 수 있는 실내 측위 방법 및 시스템
US20160050046A1 (en) Wireless Network with Power Aware Transmission Control
KR102028434B1 (ko) 도어 감지기 회로
KR101126445B1 (ko) 간헐동작이 가능한 회로를 가진 장치
JP5217738B2 (ja) タイヤ空気圧送信機
JP6020127B2 (ja) 無線通信装置
JP2008193199A (ja) 無線端末および電源制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170616

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180628

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190627

Year of fee payment: 6