WO2021079857A1 - Ｒｆｉｄタグ - Google Patents

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WO2021079857A1
WO2021079857A1 PCT/JP2020/039319 JP2020039319W WO2021079857A1 WO 2021079857 A1 WO2021079857 A1 WO 2021079857A1 JP 2020039319 W JP2020039319 W JP 2020039319W WO 2021079857 A1 WO2021079857 A1 WO 2021079857A1
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WO
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power
control unit
unit
display
storage unit
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/039319
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English (en)
French (fr)
Inventor
克彦 福元
範高 新納
Original Assignee
京セラ株式会社
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Publication date
Application filed by 京セラ株式会社 filed Critical 京セラ株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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    • G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/077—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier

Definitions

  • This disclosure relates to an RFID tag having a power generation unit.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-65518 discloses an RFID tag including a solar cell and a display device.
  • the RFID tag updates the display on the display device by rewriting the information on the RFID tag using a reader / writer.
  • the operation stops when the generated power falls below the lower limit of the operating power of the functional unit. Even if a storage battery is mounted to avoid stopping the operation, it is difficult to mount a large-capacity storage area on the RFID tag.
  • the RFID tag of the present disclosure is Power generation department and The functional unit and RFID IC driven based on the electric power generated by the power generation unit,
  • the functional unit includes a control unit.
  • the control unit controls the functional unit based on the charge amount of the power storage unit and the electric power consumed by the functional unit.
  • FIG. 1 It is an exploded perspective view which shows the RFID tag of Embodiment 1 of this disclosure. It is a block diagram which shows the internal structure of the RFID tag of Embodiment 1.
  • FIG. It is a time chart explaining an example of the operation of the RFID tag of Embodiment 1.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing an RFID tag according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an internal configuration of the RFID tag of the first embodiment.
  • the RFID tag 1 of the first embodiment of the present disclosure includes power generation units 31, 32, a display unit 33, a circuit board 20, a housing 10, and a lid 40.
  • the housing 10 houses the power generation units 31, 32, the display unit 33, and the circuit board 20.
  • the lid 40 closes the opening of the housing 10.
  • the power generation units 31 and 32 are photovoltaic panels that receive light from the outside to generate power, and are arranged so as to face the transmission window of the lid 40.
  • the power generation units 31 and 32 are not limited to the photovoltaic power generation panel, and may be an energy harvester that absorbs energy such as heat or vibration from the external environment to generate power.
  • the display unit 33 is, for example, a liquid crystal display panel, and is arranged so as to face the transparent window of the lid 40.
  • the RFID tag 1 includes a power supply control unit (for example, PMIC: Power Management Integrated Circuit) 21, a first power supply IC (Integrated Circuit) 22, a second power supply IC 23, and a control unit 24.
  • the RFID IC 25 and the power storage unit 27 are provided. These are mounted on the circuit board 20.
  • the circuit board 20 may have an antenna of the RFID IC 25.
  • the display unit 33 and the control unit 24 correspond to an example of the functional unit according to the present disclosure.
  • the power supply control unit 21 receives electric power from the power generation units 31 and 32, and sends the received electric power to the power storage unit 27, the first power supply IC 22, and the second power supply IC 23.
  • the distribution of electric power to the power storage unit 27, the first power supply IC 22 and the second power supply IC 23 varies as appropriate according to the amount of charge in the power storage unit 27 and the power consumption of the first power supply IC 22 and the second power supply IC 23.
  • the power supply control unit 21 has a switch SW for connecting or disconnecting a power line for transmitting power from the power generation units 31 and 32, and a monitoring unit 21a for monitoring the voltage of the power storage unit 27 and switching the switch SW.
  • the power storage unit 27 is, for example, a capacitor. When a capacitor is adopted, the charge amount may be read as a voltage because the voltage changes according to the charge amount.
  • the power storage unit 27 may be a small-capacity secondary battery.
  • the first power supply IC 22 converts the electric power received from the power supply control unit 21 into a control voltage and supplies it to the control unit 24. This voltage may be supplied to the RFID IC 25.
  • the second power supply IC 23 converts the electric power received from the power supply control unit 21 into a voltage for driving the display and supplies it to the display unit 33.
  • the drive voltage of the display unit 33 may be higher than the drive voltage of the control unit 24, and in this case, the display drive voltage is higher than the control voltage.
  • the RFID IC25 performs wireless communication with a reader / writer using radio waves in the UHF (Ultra High Frequency) band, for example.
  • the RFID IC 25 has a data storage unit that can read and write information from a reader / writer, and a storage unit that stores identification information. Information to be output to the display unit 33 can be written in the data storage unit.
  • the control unit 24 is an integrated circuit having a ROM (Read Only Memory) that stores a control program and control data, a CPU (Central Processing Unit) that executes the control program, and a RAM (Random Access Memory). Based on the update of the display information of the RFID IC 25, the control unit 24 reads the display information from the RFID IC 25, generates image data for display from the read information, and displays the image data. A drawing process (corresponding to the first process according to the present disclosure) such as writing to the display memory of 33 is executed. The display content of the display unit 33 is updated by the drawing process. Further, the control unit 24 estimates the difference between the charge amount of the power storage unit 27 and the power consumption of the control unit 24 and the display unit 33 during the drawing process.
  • ROM Read Only Memory
  • CPU Central Processing Unit
  • RAM Random Access Memory
  • the control unit 24 switches the operation mode of the control unit 24 itself according to the estimated difference.
  • the control unit 24 can shift to a normal mode and a low power consumption mode in which the power consumption of the RFID tag 1 is reduced.
  • the normal mode is an operation mode in which high-load processing is continuously executed.
  • the low power consumption mode is an operation mode in which the power consumption of the control unit 24 (or the control unit 24 and the display unit 33) is reduced by interrupting or terminating the high-load processing.
  • the drawing process corresponds to the above-mentioned high-load process.
  • the operating clock of the control unit 24 In the normal mode, the operating clock of the control unit 24 is set to the normal first speed, and in the low power consumption mode, the operating clock of the control unit 24 is set to be slower than the first speed, so that the power consumption of the control unit 24 is higher than the power consumption of the normal mode. However, the power consumption in the low power consumption mode may be further reduced.
  • FIG. 3 is a time chart illustrating an example of the operation of the RFID tag according to the first embodiment.
  • FIG. 3 shows the operation when the generated power of the power generation units 31 and 32 is close to the lower limit value at which the operation of the RFID tag 1 is guaranteed (hereinafter, referred to as “the lower limit value whose operation is guaranteed”).
  • a plurality of levels PL1 , PL2 , and PL3 are set for the charge amount of the power storage unit 27.
  • the plurality of levels are the first level PL1 in which the voltage of the power storage unit 27 reaches the upper limit voltage, the second level PL2 in which the voltage of the power storage unit 27 reaches the charging restart voltage, and the voltage of the power storage unit 27 is displayed in the display unit 33 and It includes a third level PL3 that reaches an operating lower limit voltage that realizes normal operation of the control unit 24.
  • the period T2 is a period of the low power consumption mode.
  • the power generation units 31 and 32 change the generated power according to the external environment. Even if the generated power of the power generation units 31 and 32 is the lower limit value whose operation is guaranteed, the display of the display unit 33 is only maintained, and when the control unit 24 is in the low power consumption mode during the period T2, the generated power is generated. Exceeds power consumption. Therefore, the monitoring unit 21a of the power supply control unit 21 turns on the switch SW, and the power storage unit 27 takes in the generated power, so that the charge amount of the power storage unit 27 increases.
  • the power storage unit 27 reaches the upper limit voltage, so that the monitoring unit 21a of the power supply control unit 21 turns off the switch SW to generate power. Stop importing.
  • the switch SW off control is similarly executed in other periods.
  • the intake of the generated power is stopped, the power of the power storage unit 27 is slightly consumed, and the charge amount decreases.
  • the monitoring unit 21a turns on the switch SW again to take in the generated power.
  • the charge amount of the power storage unit 27 is maintained between the first level P L1 and the second level P L2. Further, even when the state shifts to the low power consumption mode in a state where the charge amount is low as in the beginning side of the period T2, the charge amount returns to the second level PL2 or higher within a certain period of time by taking in the generated power. ..
  • the period T1 is also a period of the low power consumption mode, and the same control as the period T2 is performed in the period T1.
  • the control unit 24 executes a drawing process for updating the display of the display unit 33.
  • the periods T11, T12, and T13 when the generated power of the power generation units 31 and 32 is the lower limit value whose operation is guaranteed, when the control unit 24 executes the drawing process, the power consumption of the control unit 24 and the display unit 33 is consumed. Is much higher than the generated power. Therefore, in the periods T11, T12, and T13, the charge amount of the power storage unit 27 decreases even if the generated power is taken in.
  • the content displayed on the display unit 33 includes a plurality of image elements (see FIG. 5), and the drawing process includes individual drawing processes for drawing the plurality of image elements in order. Therefore, the drawing process can be divided into a plurality of processing sequences by dividing each drawing of each image element, for example.
  • the processing sequence means a series of a plurality of processing steps for drawing one image element.
  • the control unit 24 estimates the difference between the charge amount of the power storage unit 27 and the power consumption amount of the drawing process when executing a plurality of processing sequences of the drawing process. Then, from the estimation result, the control unit 24 obtains one or a plurality of processing sequences in which the charge amount of the power storage unit 27 does not fall below the third level PL3 , and executes the obtained processing sequence (period T11). Then, when the processing sequence is completed, the control unit 24 temporarily shifts to the low power consumption mode by interrupting the drawing process (period T21). Then, after waiting for the time for the charge amount to recover, the control unit 24 restarts the drawing process again. By repeating such a procedure, the control unit 24 completes all the processing sequences required for the display update. In FIG. 3, the periods T11 to T13 indicate the execution period of the processing sequence, and the periods T21 and T22 indicate the period of the low power consumption mode.
  • the drawing process of the control unit 24 as described above is realized by the display control process shown below.
  • the control unit 24 can update the display without causing the display unit 33 and the control unit 24 to stop operating.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a 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 processing of the periods T11, T21, T12, T22, and T13 of FIG. 3 described above is realized by the display control processing of FIG.
  • the display image E includes a plurality of display elements e1 to e6 separated by a plurality of frames or lines.
  • the plurality of display elements e1 to e6 include the text image display elements e1 to e4 having a small amount of data and low power consumption of drawing processing, and the first code image having a slightly large amount of data and medium power consumption of drawing processing.
  • the display element e5 and the 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, are included.
  • the control unit 24 divides a series of drawing processes into processing sequences for each of the display elements e1 to e6, and executes the divided processing sequences in order. In the flowchart of FIG.
  • the processing sequence n is the processing for displaying the nth display element en (n is any of 1 to 6)
  • the electric energy pn is the electric energy consumption of the processing sequence n
  • P n is. It means the integrated value of the power consumption from the start or restart of the display update to the nth display element en.
  • the control unit 24 starts the display control process shown in FIG.
  • the control unit 24 first initializes the variables n and P 0 to be used by the initialization process (step S1).
  • the variable n indicates the serial number of the divided processing sequence
  • P 0 indicates the initial value of the integrated value of the power consumption.
  • the control unit 24 shifts the processing to the loop processing of steps S2 to S8.
  • the control unit 24 calculates the power consumption p n of the processing sequence n display elements en (Step S2).
  • the control unit 24 has in advance the power consumption required for displaying the text image, the power consumption required for displaying the first code image, and the power consumption required for displaying the second code image as control data, and uses these as control data. , it calculates the power consumption p n of the processing sequence n.
  • the control unit 24 has control data (function or data table) for calculating the power consumption that changes according to the number of characters and the font size of the text image, and uses this control data to correspond to the display elements e1 to e4 of the text image.
  • power consumption p 1 ⁇ p 4 may be calculated.
  • the control unit 24 has control data (function or data table) for calculating the power consumption that changes according to the size of the image for the display elements e5 and e6 of the first code image and the second code image. , the power consumption p 5, p 6 corresponding to the display element e5, e6 code image by using the control data may be calculated.
  • the control unit 24 calculates the integrated value P n of the power consumption p n to the display elements en (Step S3). Then, the control unit 24 compares the integrated value P n, the amount of power that can be supplied from the power storage unit 27 and the (P L1 -P L3) (Step S4). Processing in step S4, the power consumption required for the drawing process (integrated value P n), the difference between the charge amount of the power storage unit 27 (P L1) is on whether the estimation processing below a third level P L3 Equivalent to. As a result of the comparison, if the integrated value Pn is smaller, the control unit 24 executes the processing sequence n for displaying the display element en (step S5).
  • step S5 the display element en is output to the display unit 33.
  • the control unit 24 adds 1 to the variable n (step S6), determines whether the drawing process has been completed for all the display elements (step S7), and if so, shifts to the low power consumption mode. (Step S11), the display control process is terminated, but if it is still there, the process returns to step S2.
  • step S4 if the integrated value P n is larger, the control unit 24 shifts to the low power consumption mode (step S8), waits for a predetermined time (T seconds) (step S9), and waits for a predetermined time (T seconds).
  • the previous integrated value P n-1 is updated to zero (step S10), and the process returns to step S2.
  • step S8 in the waiting time (T seconds) corresponds to the time in which the electric power generation amount is returned from the charging amount third level P L3 of the power storage unit 27 to the first level P L1 or the second level P L2 at the lower limit.
  • the shift to the low power consumption mode in step S8 means the shift to the process (step S9) in which the process sequence n for displaying the display element is interrupted for a standby time. ..
  • the transition to the low power consumption mode in step S11 means the transition to the operation mode in which the above processing sequence n is not executed when the display processing is completed.
  • the power consumption of the control unit 24 is reduced. If the control unit 24 has a function of reducing power consumption by lowering the speed of the operation clock, the control unit 24 may activate the above function in steps S8 and S11. In this case, if the process shifts to step S1 or step S2 during the execution of the above function, the control unit 24 cancels the above function.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of display control processing.
  • 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.
  • the control unit 24 the charge amount of the power storage unit 27 to determine whether not less than a third level P L3 of the lower limit by the power consumption of the integrated value P 1 ⁇ P 4, does not fall below, the display element e1 ⁇ e3 Executes the processing sequence of.
  • the addition of electric energy p 4 of a fourth display element e4 since the integrated value P 4 is falls below the third level P L3, the process sequence for a fourth display element e4 does not execute the processing period T31.
  • the control unit 24 temporarily interrupts the display update to shift to the low power consumption mode, and charges the power storage unit 27 through the standby time T. Then, the charge amount of the power storage unit 27 rises to the vicinity of the first level PL1.
  • control unit 24 proceeds in the same manner with respect to the subsequent drawing processing of the display elements e4 to e6.
  • Control in consideration of the difference between the power consumption amount and the charge amount of the power storage unit 27 is realized by the display control process of FIG. 4, and the charge amount of the power storage unit 27 does not fall below the lower limit of the third level PL3. ,
  • the display of all display elements e1 to e6 can be updated.
  • the control unit 24 is the difference between the charge amount of the power storage unit 27 and the power consumption amount of the control unit 24 itself and the display unit 33 consumed in the drawing process. Guess. Then, the control unit 24 controls the control unit 24 itself based on the estimation result of the difference. For example, as the difference obtained by subtracting the power consumption amount from the charging amount accumulated up to the first level P L1 is not less than the third level P L3 of the lower limit, to limit the number of processing sequence to be executed in succession, then, By interrupting the drawing process, the mode shifts to the low power consumption mode. Therefore, even when the amount of power generation is low, it is possible to prevent the control unit 24 and the display unit 33 from deviating from the normal operation and stopping during the drawing process.
  • the time for the control unit 24 to shift to the low power consumption mode by interrupting the drawing process is set to a certain time. According to such a setting, the charge amount can be restored to a predetermined level even when the generated power is the lower limit value whose operation is guaranteed. Therefore, even when the generated power is low, it is possible to prevent the control unit 24 and the display unit 33 from deviating from the normal operation due to the power decrease.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing a modified example of the display control process.
  • the standby time T for recovering the charge amount of the power storage unit 27 is fixed (see FIG. 6).
  • the amount of power required to recover the charge is, for example, the type of display image (text image, first code image, second code image) and the number of display images, that is, the display image. Determined according to the amount of data.
  • the control unit 24 estimates the power consumption used for the drawing process when shifting to the low power consumption mode, and even if the power generation amount is the lower limit value, the power consumption used for the drawing process.
  • the standby times T41, T42, and T43 that can be charged in the same amount as the amount are obtained. Then, the control unit 24 shifts to the low power consumption mode for the obtained standby time (T41 to T43).
  • the interruption time of the drawing process can be shortened as compared with the first embodiment, there is an advantage that the drawing process can be completed in a short time. Further, since the time for the control unit 24 to interrupt the drawing process and shift to the low power consumption mode is set to the time corresponding to the processing sequence executed immediately before, the generated power is guaranteed to operate during the interruption period. Even if it is the lower limit value, the charge amount can be restored to a predetermined level. Therefore, even when the generated power is low, it is possible to prevent the control unit 24 and the display unit 33 from deviating from the normal operation due to the power decrease.
  • FIG. 8 is a block diagram showing an internal configuration of the RFID tag of the second embodiment.
  • the interrupt generating circuit 29 for generating an interrupt signal S L3, S L1 by comparing the voltage of power storage unit 27 and the reference voltage V L3, V L1 is, are added from the configuration of Embodiment 1 There is. Further, in the second embodiment, the configuration of the control unit 24A and the procedure of the display control process are changed from those of the first embodiment.
  • the interrupt generation circuit 29 corresponds to an example of the detection unit according to the present disclosure.
  • the interruption generation circuit 29 includes a comparator 29a that compares the voltage of the power storage unit 27 with the reference voltage VL3 (corresponding to the second threshold value), and the voltage of the power storage unit 27 and the reference voltage VL1 (corresponding to the first threshold value). It is provided with a comparator 29b for comparing.
  • the reference voltage VL3 corresponds to a voltage at which the charge amount of the power storage unit 27 becomes the third level PL3.
  • the comparator 29a outputs an interrupt signal S L3 when the voltage of power storage unit 27 is smaller than the reference voltage V L3.
  • the reference voltage VL1 corresponds to a voltage at which the charge amount of the power storage unit 27 becomes the first level PL1.
  • the comparator 29b outputs an interrupt signal S L1 when the voltage of power storage unit 27 is larger than the reference voltage V L1.
  • the detection that the voltage of the power storage unit 27 has reached the reference voltages VL3 and VL1 corresponds to the detection that the charge amount of the power storage unit 27 has reached the lower limit value and the detection that the charge amount has reached the upper limit value, respectively.
  • the control unit 24A has interrupt terminals Ia and Ib, and inputs interrupt signals SL3 and SL1 , respectively. Based on the input interrupt terminal Ia, interrupt signal S L3, S L1 to Ib, the control unit 24A can realize the control based on the charged amount and the power consumption amount of the drawing process of the power storage unit 27.
  • FIG. 9A is a flowchart showing a procedure of display control processing executed by the control unit of the second embodiment.
  • FIG. 9B is a flowchart showing a procedure of the PL3 interrupt process executed by the control unit of the second embodiment.
  • FIG. 9C is a flowchart showing a procedure of the PL1 interrupt process executed by the control unit of the second embodiment.
  • the control unit 24A when the RFID IC 25 is written with the display information and the display control process is started, the control unit 24A first sets the interrupt permission as shown in FIG. 9A (step S21). .. Next, the control unit 24A sequentially executes a processing sequence of drawing processing for updating the display contents of the display unit 33 according to the display information written in the RFID IC 25 (step S22).
  • control unit 24A sets interrupt prohibition (step S23), shifts to the low power consumption mode (step S24), and ends the display control processing.
  • the operation mode in which the drawing process is not executed from the end of one display control process to the start of the next display control process corresponds to the low power consumption mode in step S24.
  • the control unit 24A examines the interrupted portion of the process sequence in step S22, determines from which process sequence to restart at the time of restart, and restarts the position. Is stored, and the drawing process in step S22 is interrupted (step S25). Then, the control unit 24A shifts to the low power consumption mode (step S26), and ends the PL3 interrupt process.
  • the operation mode in which the drawing process is interrupted corresponds to the low power consumption mode in step S26.
  • the operating clock of the control unit 24A may be slowed down by the shift to the low power consumption mode in step S26.
  • the control unit 24A When the PL1 interrupt process is started, as shown in FIG. 9C, the control unit 24A returns from the low power consumption mode to the normal mode (step S27). Then, the control unit 24A reads out the restart position stored in step S25 of the PL3 interrupt process, and restarts the processing sequence of the drawing process in step S22 from the restart position (step S28).
  • the operation mode in which the drawing process is executed by resuming may mean returning to the normal mode in step S27. Further, the operation clock of the control unit 24A may return to the normal speed by returning to the normal mode in step S27.
  • the control unit 24A After completing the PL1 interrupt process, the control unit 24A returns the process to the drawing process and continues the drawing process from the middle of step S22.
  • FIG. 10 is a time chart illustrating the display control process of the second embodiment. Also in the second embodiment, in the display update, the plurality of display elements e1, e2, ... Included in the display image are sequentially drawn. Display control processing at timing t41 is started, the control unit 24A is performed rendering of the display element e1, e2 (display update), the amount of power p 1 of these processes, p 2 is taken out from the storage unit 27, the power storage The charge amount of the unit 27 decreases.
  • the interrupt generation circuit 29 for detecting that the voltage of the power storage unit 27 has reached the reference voltages VL1 and VL3 is provided. Then, the control unit 24, based on the interrupt signal S L1, S L3, switching between the shift to a low power consumption mode (interruption of display update) return to the normal mode (resume display update). Therefore, even when the low power generation, the amount of charge of the power storage unit 27 is below a third level P L3 during the drawing process, the control unit 24 and the display unit 33 can be prevented from resulting in deviations from normal operation. Further, in the second embodiment, since the time during which the control unit 24 is in the low power consumption mode can be suppressed to the minimum necessary, the process of updating the display (all drawing processes) is promptly completed according to the magnitude of the generated power. it can.
  • FIG. 11 is a block diagram showing an internal configuration of the RFID tag of the third embodiment.
  • a part of the procedure of the display control process of the control unit 24B is changed from the first embodiment.
  • a configuration is added in which the switch control signal Scsw of the monitoring unit 21a is input from the power supply control unit 21 to the control unit 24B.
  • the duration of the low power consumption mode is determined according to the power generation status of the power generation units 31 and 32. Different from form 1.
  • FIG. 12 is a flowchart showing a 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 unit in the low power consumption mode.
  • the control unit 24B executes the generated power calculation process of FIG. 12 during the low power consumption mode.
  • the control unit 24B first sets the variables m, C ON , and C OFF to be used as initial values by the initialization process (step S31).
  • m is a variable indicating the number of times the loop processing is performed
  • C ON is a variable in which the ON state of the switch SW is coefficiented
  • C OFF is a variable in which the OFF state of the switch SW is counted.
  • control unit 24B shifts to a process of sampling the signal level of the switch control signal Scsw (loop process of steps S32 to S37).
  • the control unit 24B determines whether the switch control signal Scsw is high level or low level (step S32). Then, if the high level, the control unit 24B determines that the switch SW is in the ON state, +1 adding a variable C ON (step S33). On the other hand, if the level is low, the control unit 24B determines that the switch SW is in the OFF state, and adds the variable C OFF by +1 (step S34).
  • control unit 24B waits for a predetermined time (X seconds) (step S35), adds +1 to the variable m (step S36), determines whether the variable m exceeds the specified number of times (step S37), and sets the specified number of times. If it does not exceed, the process returns to step S32.
  • the predetermined time (X seconds) may be a short time such as millisecond order or 1 second or less.
  • the control unit 24B passes through the loop processes S32 to S37 and estimates the generated power PGEN (step S38). Then, the generated power calculation process is completed.
  • the switch SW of the power supply control unit 21 is switched on and off in a relatively long cycle.
  • the generated power of the power generation units 31 and 32 is large, the stored power amount quickly reaches the upper limit of the first level PL1 from the second level PL2 , so that the ON period of the switch SW is shortened.
  • the one off period of the switch SW is substantially constant. Therefore, the generated power of the power generation units 31 and 32 can be estimated by comparing the on period and the off period of the switch SW.
  • the value of the switch control signal Scsw is sampled at an appropriate sampling interval by 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 obtained. Then, in step S33, the control unit 24B may be the ratio between the on period and the off period of the switch SW, estimates the generated power P GEN of the power generation unit 31.
  • 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 every period in which the generated power does not change significantly.
  • control unit 24B starts the display control process (FIG. 14) based on the writing of the display information of the RFID IC 25.
  • the execution time of the drawing process is relatively short, and the generated power of the power generation units 31 and 32 rarely fluctuates significantly during this period. Therefore, the generated power during the drawing process can be considered to be substantially the same as the value calculated by the last executed power generation calculation process in the low power consumption mode.
  • FIG. 14 is a flowchart showing a procedure of display control processing executed by the control unit of the third embodiment.
  • FIG. 15 is a time chart illustrating the display control process of the third embodiment.
  • the display control process of the third embodiment determines the standby time TX (T51, T52, T53: FIG. 15) after the transition to the low power consumption mode in consideration of the generated power of the power generation units 31 and 32.
  • TX standby time
  • step S4 If the comparison result in step S4 is NO, the control unit 24B shifts to the low power consumption mode by interrupting the execution of the processing sequence n in step S5 (step S41), and further, the charging time in consideration of the generated power. Is executed (step S42).
  • the integrated value P n-1 calculated for n-1) is adopted.
  • the charging time is TX.
  • control unit 24B waits for the time TX calculated in step S42 (step S43), and returns to step S2 when the waiting time TX has elapsed.
  • the transition times T51, T52, and T53 to the low power consumption mode during the display control process are the integrated values PX1 and P of the power consumption at that time. It is adjusted based on X2 and PX3 and the generated power of the power generation units 31 and 32.
  • the waiting time in the course timing standby time T51, T52, T53, charge amount of the power storage unit 27, or substantially reaches the first level P L1 of upper, the vicinity. Therefore, in a situation where the generated power is high, the standby times T51, T52, and T53 are appropriately adjusted according to the situation, and the time for executing the display control process can be shortened.
  • the control unit 24B estimates the generated power of the power generation units 31 and 32, and based on the estimation result, the time to shift to the low power consumption mode T51, T52, Determine T53. Therefore, the time of the low power consumption mode can be changed according to the generated power, and it is possible to prevent the interruption period during the display control process from becoming unnecessarily long.
  • the control unit 24B estimates the generated power based on the ratio of the connection time and the disconnection time of the switch SW based on the switch control signal Scsw of the power supply control unit 21. Therefore, a large amount of power is not consumed to estimate the generated power, and even if the control unit 24B slows down the operating clock during the low power consumption mode, the process of estimating the generated power can be executed. Furthermore, the generated power can be accurately estimated with a simple circuit configuration.
  • the RFID tag of the present disclosure is not limited to the above embodiment.
  • the display unit and the control unit are shown as functional units driven by the generated electric power.
  • 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.
  • the low power consumption mode is an operation mode in which the drawing process is not executed.
  • the low power consumption mode is not limited to the above operation mode, and may be any operation mode as long as the power consumption of the functional unit is lower than that of the normal mode.
  • the normal mode is an operation mode in which the drawing process is continuously executed, but the normal mode consumes more power of the functional unit than the low power consumption mode. Any operation mode may be used as long as it is an operation mode.
  • the details shown in the embodiment can be appropriately changed without departing from the spirit of the invention.
  • This disclosure can be used for RFID tags having a power generation unit.

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Abstract

ＲＦＩＤタグは、発電部と、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、発電部が発電した電力を蓄積可能な蓄電部と、を備え、機能部には制御部が含まれ、制御部は、蓄電部の充電量と機能部が消費する電力量とに基づいて機能部を制御する。

Description

ＲＦＩＤタグ
　本開示は、発電部を有するＲＦＩＤタグに関する。
　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。
　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。
　本開示の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機能部を制御する。
本開示の実施形態１のＲＦＩＤタグを示す分解斜視図である。 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。 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。 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４の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。 図４の表示制御処理の一例を示す説明図である。 図４の表示制御処理の変形例を示す説明図である。 本開示の実施形態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。 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。 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ＲＦＩＤタグの内部構成を示すブロック図である。 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。 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。 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１４の表示制御処理を説明するタイムチャートである。
　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。
　（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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　＜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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　＜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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　図６は、表示制御処理の一例を示す説明図である。
　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。
　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。
　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。
　（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。
　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。
　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。
　（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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　（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。
　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。
　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。
　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）。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　本開示は、発電部を有するＲＦＩＤタグに利用できる。
　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

Claims (7)

  1. 　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機能部を制御する、
    　ＲＦＩＤタグ。
  2. 　前記制御部は、前記機能部を制御する第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する、
    　請求項１記載のＲＦＩＤタグ。
  3. 　前記制御部は、
    　前記第１処理の実行中に前記蓄電部の充電量が下限値を下回らない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、
    　請求項２記載のＲＦＩＤタグ。
  4. 　前記第１処理を中断する時間長は、一定時間又は前記処理シーケンスに応じた時間である、
    　請求項２又は請求項３に記載のＲＦＩＤタグ。
  5. 　前記制御部は、前記発電部の発電電力を推測し、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、
    　請求項２又は請求項３に記載のＲＦＩＤタグ。
  6. 　前記発電部から前記蓄電部へ電力を伝送する電力線を接続又は切断するスイッチを更に備え、
    　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５記載のＲＦＩＤタグ。
  7. 　前記蓄電部の電圧が第１閾値に達したこと、並びに、前記蓄電部の電圧が前記第１閾値よりも低い第２閾値に達したことを検出する検出部を更に備え、
    　前記制御部は、前記検出部の検出結果に基づいて前記第１処理の中断と実行とを切り替える、
    　請求項１記載のＲＦＩＤタグ。
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