センサシステム
【課題】物理量（温度、圧力等）の検出からこの検出データの送信完了までの時間を短縮して精度良く補正後の検出データを求める。
【解決手段】読み取り装置２０から供給された電源電力が、非接触の磁界結合を介して、検出対象物に装着された検出ユニット１０へ、伝送される。ユニット１０内のセンサ素子１１、検出回路１２及び制御回路１４により、検出対象物の物理量が検出される。素子１１、回路１２，１４では、２つの発振回路の相対的な周波数の変化から物理量を検出しているので、この検出結果のオフセット調整及びフルスケール調整が出来、更に、発振回路特性のばらつきを、２つの発振回路によりキャンセル出来る。このような調整後の検出結果と、メモリ１３に格納されたセンサ素子特性の補正データとは、非接触の磁界結合を介して、装置２０へ送信され、検出結果に対する補正データのセンサ素子特性の補正演算が行われる。
【解決手段】読み取り装置２０から供給された電源電力が、非接触の磁界結合を介して、検出対象物に装着された検出ユニット１０へ、伝送される。ユニット１０内のセンサ素子１１、検出回路１２及び制御回路１４により、検出対象物の物理量が検出される。素子１１、回路１２，１４では、２つの発振回路の相対的な周波数の変化から物理量を検出しているので、この検出結果のオフセット調整及びフルスケール調整が出来、更に、発振回路特性のばらつきを、２つの発振回路によりキャンセル出来る。このような調整後の検出結果と、メモリ１３に格納されたセンサ素子特性の補正データとは、非接触の磁界結合を介して、装置２０へ送信され、検出結果に対する補正データのセンサ素子特性の補正演算が行われる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動する検出対象物の物理量（例えば、温度、圧力、応力、変位、加速度、電気量等）を、その検出対象物に装着したセンサにて検出し、この検出結果を非接触で読み取って検出誤差等を補正するセンサシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動する検出対象物の物理量を検出するセンサシステムとして、例えば、下記の特許文献１、２、３に記載された技術が知られている。この特許文献１〜３に記載されたセンサシステムでは、センサ素子及び送信機を有する検出ユニットを車両のタイヤ側に装着し、その検出ユニットによりタイヤの空気圧や温度を検出してこの検出結果を無線で送信し、この送信信号を車両本体側の受信機で受信してタイヤに異常が生じているか否かを判定して車両の安全性を向上させるようになっている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１６１１１３号公報
【特許文献２】特開２００３−２９１６１５号公報
【特許文献３】特開平１０−１０４１０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のセンサシステムでは、次の（Ａ）、（Ｂ）のような課題があった。
【０００５】
（Ａ） 検出結果の無線伝送による課題
従来は、センサ素子及び送信機を有する検出ユニットを車両のタイヤ側に装着し、タイヤの空気圧や温度を検出してこの検出結果を無線で車両本体側の受信機へ送信する構成になっているが、検出ユニット内に電源電力供給用の電池が設けられているので、電池消耗に対する保守点検が必要になり、不利不便であった。
【０００６】
又、特許文献１の段落００２８に記載されているように、車両の走行中にはタイヤの回転に伴ってこれに装着された検出ユニットも回転するので、この検出ユニットの回転角度によって車両本体側の受信機の受信感度が変化し、ある回転角度の範囲において受信機で受信が出来ない点（この点を「ヌルポイント」ともいう。）が生じる。これを防止するためには、送信電波の電力を大きくすればよいが、電波法の規制や混信等の問題が生じるので、そのような対策がとれない。そこで、特許文献ｌの技術では、ヌルポイントを避けたタイヤの回転角度の範囲（例えば、１８０°±６０°の範囲）で、送信機から検出データを受信機へ無線送信するようにしている。
【０００７】
しかし、このような構成では、タイヤの１回転中の限られた回転角度範囲の短時間内に検出データを伝送しなければならないので、検出ユニットが動作して検出データの送信を完了するまでの時間が長いと、データ伝送が途中で遮断されてしまう。これを回避するために、短時間にデータ伝送を完了させようとすると、データ伝送レートを高くしなければならないが、データ伝送レートを高くすると、無線通信に要する帯域が広がって通信回線の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を許容値以上に確保することが難しくなるという問題が生じる。
【０００８】
（Ｂ） 検出結果の補正についての課題
センサ素子の特性には製造ばらつきがあるので、従来は、例えば、センサ素子及び送信機を有する検出ユニットの製造時に、この検出ユニットを動作させて要求される検出精度に応じた補正量を求めておき、センサ素子の検出値に対して補正演算等を行って、補正された検出結果を検出ユニットから出力する構成になっている。しかし、このような構成の検出ユニットをタイヤ側に装着して使用すると、補正演算等のために、検出ユニットが動作して検出データの送信を完了するまでの時間が長くなり、前記（Ａ）で説明したような、データ伝送が途中で遮断されるといった問題が生じるので、センサ素子の検出値に対する補正が困難になり、検出精度を向上させることが難しいという課題があった。又、特性の異なる種類のセンサ素子に対しては、異なる補正演算等を行う補正機能を検出ユニット内に設けなければならず、不利不便であった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のセンサシステムは、移動する検出対象物に装着された検出ユニットと、前記検出ユニットから離間して設置され、前記検出ユニットに対して非接触で、電源電力が重畳された信号を前記検出ユニットへ送信し且つ前記検出ユニットからの信号を受信する読み取り装置とを備えている。
【００１０】
前記検出ユニットは、前記電源電力が重畳された前記信号を受信する第１の受信手段と、前記第１の受信手段で受信した前記信号から前記電源電力を抽出して前記検出ユニットの内部回路に供給する電源手段と、前記検出対象物における物理量の変化に対応して電気的な特性値が変化するセンサ素子と、前記物理量の変化に対して電気的な特性値が前記センサ素子とは異なる基準素子と、前記センサ素子の電気的な特性値に基づいて決まる周波数で発振する第１の発振回路と、前記基準素子の電気的な特性値に基づいて決まる周波数で発振する第２の発振回路と、前記第１及び第２の発振回路の相対的な周波数変化を求めて前記物理量の変化を検出して検出データを出力する検出回路と、前記センサ素子の電気的な特性値を補正するための補正データが格納されたデータ格納手段と、前記検出データ及び前記データ格納手段内の前記補正データを前記読み取り装置へ送信する第１の送信手段とを有している。
【００１１】
更に、前記読み取り装置は、前記電源電力が重畳された前記信号を前記検出ユニットへ送信する第２の送信手段と、前記検出ユニットから送られてくる前記検出データ及び前記補正データを受信する第２の受信手段と、前記第２の受信手段で受信した前記検出データに対して、前記第２の受信手段で受信した前記補正データの補正演算を行って補正済みの検出データを求める演算手段とを有している。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、読み取り装置から電源電力を非接触で、検出ユニットへ供給する構成になっているので、従来のような検出ユニット内の電池の消耗に対する保守点検が不要になり、使い勝手が向上する。検出ユニットでは、第１及び第２の発振回路の相対的な周波数の変化から物理量を検出しているので、この検出データのオフセット調整及びフルスケール調整が出来、更に、発振回路特性のばらつきを、第１及び第２の発振回路によりキャンセル出来る。このような調整後の検出データと、データ格納手段に格納された補正データとを、非接触で読み取り装置へ送信し、この読み取り装置内の演算手段により、検出データに対する補正データの補正演算を行ってセンサ素子特性の補正を行うので、検出ユニットから読み取り装置へ短時間でデータ伝送が可能になり、低消費電力で、精度良く、検出結果の読み取りと補正を行うことが出来る。しかも、通信が途中で途切れて通信の後半の補正データの伝送にたとえ失敗しても、例えば、前回の補正データを用いてセンサ素子特性の補正を行うことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
センサシステムは、移動する検出対象物に装着された検出ユニットと、前記検出ユニットから離間して設置され、前記検出ユニットに対して非接触で、電源電力が重畳された信号を前記検出ユニットへ送信し且つ前記検出ユニットからの信号を受信する読み取り装置とを備えている。前記検出ユニットと前記読み取り装置とは、非接触の磁界結合により信号の授受を行う。
【００１４】
前記検出ユニットは、第１の受信手段、電源手段、センサ素子、基準素子、第１、第２の発振回路、検出回路、データ格納手段、及び第１の送信手段を有している。
【００１５】
前記第１の受信手段は、前記電源電力が重畳された前記信号を受信する。前記電源手段は、前記第１の受信手段で受信した前記信号から前記電源電力を抽出して前記検出ユニットの内部回路に供給する。前記センサ素子は、前記検出対象物における物理量の変化に対応して電気的な特性値が変化する。前記基準素子は、前記物理量の変化に対して電気的な特性値が前記センサ素子とは異なるものであり、例えば、前記物理量の変化に対して前記電気的な特性値が一定の素子により構成されている。
【００１６】
前記第１の発振回路は、前記センサ素子の電気的な特性値に基づいて決まる周波数で発振する。前記第２の発振回路は、前記基準素子の電気的な特性値に基づいて決まる周波数で発振する。前記検出回路は、前記第１及び第２の発振回路の相対的な周波数変化を求めて前記物理量の変化を検出して検出データを出力する。前記データ格納手段は、前記センサ素子の電気的な特性値を補正するための補正データが格納されている。前記第１の送信手段は、前記検出データ及び前記データ格納手段内の前記補正データを前記読み取り装置へ送信する。
【００１７】
更に、前記読み取り装置は、第２の送信手段、第２の受信手段、及び演算手段を有している。
【００１８】
前記第２の送信手段は、前記電源電力が重畳された前記信号を前記検出ユニットへ送信する。前記第２の受信手段は、前記検出ユニットから送られてくる前記検出データ及び前記補正データを受信する。前記演算手段は、前記第２の受信手段で受信した前記検出データに対して、前記第２の受信手段で受信した前記補正データの補正演算を行って補正済みの検出データを求める。
【実施例１】
【００１９】
（図１、図２の構成）
図１は、本発明の実施例１を示すセンサシステムの概略の構成図である。図２は、図１のセンサシステムが適用される車両のタイヤを示す斜視図である。
【００２０】
図１に示すセンサシステムは、移動する検出対象物として、例えば、図２に示す車両のタイヤ１の圧力とこの圧力に密接に関連する温度を検出するものであり、タイヤ１の例えば側部内に埋設される検出ユニット１０と、この検出ユニット１０から離間して車両本体側に取り付けられ、該検出ユニット１０に対して非接触の磁界結合で電源電力の供給及びデータの送受信を行う読み取り装置２０とを備えている。
【００２１】
検出ユニット１０は、タイヤ１の温度を検出する温度検出用センサ素子１１Ａ及びタイヤ１の圧力を検出する圧力検出用センサ素子１１Ｂを有するセンサ素子１１を備え、このセンサ素子１１に、温度用検出回路１２Ａ及び圧力用検出回路１２Ｂを有する検出回路１２が接続されている。
【００２２】
例えば、センサ素子１１を構成する温度検出用センサ素子１１Ａは、温度依存性の大きなサーミスタ抵抗素子等で構成され、圧力検出用センサ素子１０Ｂは、外圧によって静電容量値が変化する可変コンデンサ等で構成されている。検出回路１２を構成する温度用検出回路１２Ａは、温度検出用センサ素子１１Ａで検出された温度検出値をディジタル信号からなる温度検出データに変換する等の機能を有する回路、圧力用検出回路１２Ｂは、圧力検出用センサ素子１１Ｂで検出された圧力検出値をディジタル信号からなる圧力検出データに変換する等の機能を有する回路である。
【００２３】
センサ素子１１Ａ，１１Ｂは、非線形の電気的特性値を有しているので、これを線形に補正するための補正データ（この補正データの中には補正演算式に関するデータ等も含まれる。）を予め格納しておくデータ格納手段（例えば、メモリ）１３が設けられている。これらの検出回路１２及びメモリ１３には、温度用制御回路１４Ａ及び圧力用制御回路１４Ｂを有する制御回路１４が接続されている。制御回路１４は、検出ユニット１０の全体を制御する回路であり、例えば、中央処理装置（以下「ＣＰＵ」という。）、或いは個別回路等により構成されている。
【００２４】
制御回路１４には、電源手段（例えば、整流回路）１５、第１の受信手段（例えば、受信回路）１６、及び第１の送信手段（例えば、送信回路）１７が接続され、これらの回路１５，１６，１７等が、非接触で電源電力及び信号の授受を行うアンテナコイル１８に接続され、更に、このアンテナコイル１８がバーアンテナ１９に巻装されている。アンテナコイル１８には図示しないコンデンサが接続され、これらのアンテナコイル１８及びコンデンサが、読み取り装置２０から供給される交流磁界の周波数に同調している。
【００２５】
整流回路１５は、アンテナコイル１８に誘導される交流起電圧を整流して検出ユニット駆動用の直流電源電圧を生成し、これを制御回路１４等に与える回路である。受信回路１６は、アンテナコイル１８に誘導される交流起電圧に重畳された読み取り装置２０からの制御信号を受信し、この制御信号を復調等してコマンド（命令）やデータを制御回路１４に与える回路である。送信回路１７は、制御回路１４から与えられる検出データ及び補正データの変調等を行って送信信号を生成し、この送信信号をアンテナコイル１８の磁界結合を介して読み取り装置２０へ伝送させる回路である。
【００２６】
読み取り装置２０は、アンテナコイル１８と磁界結合されるループアンテナ２１と、電源電力用のキャリア（例えば、１２５ＫＨｚの搬送波）を発振する発振回路２２と、この発振回路２２に接続された変調回路２３と、この変調回路２３とループアンテナ２１の間に接続された第２の送信手段（例えば、送信回路）２４と、ループアンテナ２１に接続された第２の受信手段（例えば、受信回路）２５と、この受信回路２５に接続された復調回路２６とを有している。更に、変調回路２３及び復調回路２６には、演算手段によるデータ補正処理機能付きの制御回路２７、及びインタフェース２８を介して、センサシステム全体を制御するコンピュータで構成された上位コントローラ２９が接続されている。
【００２７】
変調回路２３は、発振回路２２から与えられる電源電力用のキャリアにより、制御回路２７から出力されるコマンドやデータを変調する回路である。送信回路２４は、変調回路２３で変調された変調信号を送信信号に変換し、この送信信号をループアンテナ２１を介して検出ユニット１０へ伝送させる回路である。受信回路２５は、検出ユニット１０からループアンテナ２１を介して送られてくる検出データ及び補正データを受信する回路である。復調回路２６は、受信回路２５で受信した検出データ及び補正データを復調して制御回路２７へ出力する回路である。制御回路２７は、復調回路２６からの検出データ及び補正データを入力し、該検出データに対して演算手段により該補正データの補正演算を行って補正済みの検出データを求め、この検出データをインタフェース２８を介して上位コントローラ２９へ送る回路である。
【００２８】
（図３の構成）
図３は、図１中の温度検出用センサ素子１１Ａ、温度用検出回路１２Ａ及び温度用制御回路１４Ａの構成例を示す回路図である。
【００２９】
センサ素子１１Ａは、例えば、温度によって抵抗値Rthが変化する温度依存性の大きなサーミスタ抵抗素子で構成され、このセンサ素子１１Ａに検出回路１２Ａが接続されている。検出回路１２Ａは、例えば、ＣＲ発振回路の発振周波数を決める静電容量素子及び抵抗素子からなる時定数回路の内の抵抗素子を用いて温度を検出する回路であり、この検出回路１２Ａに制御回路１４Ａが接続されている。制御回路１４Ａは、検出回路１２Ａを制御するための各種の制御信号及び温度検出データ（例えば、カウント数Ｎ１，Ｎ２）を出力する制御部や、演算部、データ記憶部等を有しており、ＣＰＵ等で構成されている。
【００３０】
検出回路１２Ａは、基準となる固定抵抗値Rrefを有する基準素子（例えば、基準抵抗素子）３１Ａと、センサ素子１１Ａに接続された第１の発振回路３２−１Ａと、基準抵抗素子３１Ａに接続され、第１の発振回路３２−１Ａと同一特性の第２の発振回路３２−２Ａとを有している。第１の発振回路３２−１Ａは、センサ素子１１Ａと共にＣＲ発振回路を構成し、制御回路１４Ａの制御信号により動作して、センサ素子１１Ａの抵抗値に対応した周波数で発振してクロック信号を出力する回路である。第２の発振回路３２−２Ａは、基準抵抗素子３１Ａと共にＣＲ発振回路を構成し、制御回路１４Ａの制御信号により動作して、基準抵抗素子３１Ａの抵抗値に対応した周波数で発振してクロック信号を出力する回路である。
【００３１】
この検出回路１２Ａには、制御回路１４Ａの制御信号により動作してカウント（計数）回数である設定回数（例えば、設定値）Ｍ１を設定する第１のメモリ３３−１Ａと、制御回路１４Ａの制御信号により動作して設定値Ｍ２を設定する第２のメモリ３３−２Ａと、基準のクロック信号からなる基準周波数信号frefを出力する水晶発振回路等で構成された基準信号源３５Ａとが設けられている。第１のメモリ３３−１Ａの出力側には、第１の計数手段（例えば、第１のカウンタ）３４−１Ａが接続され、第２のメモリ３３−２Ａの出力側にも、第１のカウンタ３４−１Ａと同一特性の第２の計数手段（例えば、第２のカウンタ）３４−２Ａが接続されている。
【００３２】
第１のカウンタ３４−１Ａは、制御回路１４Ａの制御信号により動作し、第１のメモリ３３−１Ａに設定された設定値Ｍ１の回数だけ、発振回路３２−１Ａの出力クロック信号の数をカウントするものであり、この出力側に第３の計数手段（例えば、第３のカウンタ）３４−３Ａが接続されている。第２のカウンタ３４−２Ａは、制御回路１４Ａの制御信号により動作し、第２のメモリ３３−２Ａに設定された設定値Ｍ２の回数だけ、発振回路３２−２Ａの出力クロック信号の数をカウントするものであり、この出力側に第４の計数手段（例えば、第４のカウンタ）３４−４Ａが接続されている。
【００３３】
第３のカウンタ３４−３Ａは、制御回路１４Ａの制御信号により動作し、第１のカウンタ３４−１Ａが設定値Ｍ１の回数だけカウント動作を行っている期間に、基準信号源３５Ａから出力される基準周波数信号frefのクロック数をカウントし、このカウント数Ｎ１を制御回路１４Ａに記憶させる。第４のカウンタ３４−４Ａは、第３のカウンタ３４−３Ａと同一特性であり、制御回路１４Ａの制御信号により動作し、第２のカウンタ３４−２Ａが設定値Ｍ２の回数だけカウント動作を行っている期間に、基準信号源３５Ａから出力される基準周波数信号frefのクロック数をカウントし、このカウント数Ｎ２を制御回路１４Ａに記憶させる。カウント数Ｎ１は、設定値Ｍ１に対応し、カウント数Ｎ２は、設定値Ｍ２に対応している。
【００３４】
（図４の構成）
図４は、図１中の圧力検出用センサ素子１１Ｂ、圧力用検出回路１２Ｂ、及び圧力用制御回路１４Ｂの構成例を示す回路図であり、図３中の要素（数字＋Ａ）と共通の要素には、共通の符号（同一数字＋Ｂ）が付されている。
【００３５】
図４の回路では、図３のサーミスタ抵抗からなるセンサ素子１１Ａ、及び基準抵抗素子３１Ａに代えて、容量式のセンサ素子１１Ｂ、及び基準容量素子３１Ｂを設け、そのセンサ素子１１Ｂを用いてタイヤ１の圧力を検出するようになっている。
【００３６】
この図４の回路では、各回路ブロックを制御するための各種の制御信号及び圧力検出データＤ１４Ｂを出力する制御回路１４Ｂと、この制御回路１４Ｂの制御信号により動作してセンサ素子１１Ｂの容量値Csで決まる発振周波数で発振する第１の発振回路３２−１Ｂと、制御回路１４Ｂの制御信号により動作して基準容量素子３１Ｂの固定の容量値Crefで決まる発振周波数で発振する第２の発振回路３２−２Ｂと、制御回路１４Ｂの制御信号により動作してカウント回数である設定値Ｍ１を設定する第１のメモリ３３−１Ｂと、制御回路１４Ｂの制御信号により動作して設定値Ｍ３を設定し、これに対応するカウント数Ｎ３を制御回路１４Ｂへ与える第３のメモリ３３−３Ｂとを有している。
【００３７】
第２の発振回路３２−２Ｂ及び第１のメモリ３３−１Ｂの出力側には、第２のカウンタ３４−２Ｂが接続されている。第２のカウンタ３４−２Ｂは、制御回路１４Ｂの制御信号により動作し、第１のメモリ３３−１Ｂ内の設定値Ｍ１の回数だけ第２の発振回路３２−２Ｂの出力クロック信号数をカウントするものであり、この出力側に第１のカウンタ３４−１Ｂが接続されている。第１のカウンタ３４−１Ｂは、制御回路１４Ｂの制御信号により動作して、第２のカウンタ３４−２Ｂがカウント動作している間に、第１の発振回路３２−１Ｂの出力クロック信号数をカウントしてこのカウント数Ｎ１を制御回路１４Ｂへ出力するものである。制御回路１４Ｂは、各種の制御信号及び圧力検出データ（例えば、カウント数Ｎ１，Ｎ３）を出力する機能を有している。
【００３８】
（実施例１の動作）
図５は、図１の検出データの伝送及び補正方法の動作を示すタイムチャートである。この図５の横軸は、時間である。
【００３９】
先ず、図１の読み取り装置２０内の上位装置２９から、検出ユニット１０を動作させるためのコマンドやデータが出力されると、このコマンドやデータが、インタフェース２８を介して制御回路２７へ送られ、この制御回路２７の制御により、読み取り装置２０が動作モードへ移行する。読み取り装置２０が動作モードに移行すると、変調回路２３が動作し、キャリア発振回路２２から出力される電源源力用のキャリアにより、制御回路２７からの制御信号が変調される。この変調信号が送信回路２４で送信信号に変換され、ループアンテナ２１へ送られと、このループアンテナ２１から交流磁界が発生する。
【００４０】
タイヤ１の側部内に埋設された検出ユニット１０がタイヤ１と共に回転し、この検出ユニット１０のアンテナコイル１８がループアンテナ２１に近接すると、このループアンテナ２１に交流起電圧が誘導される。誘導された交流起電圧は、整流回路１５で整流されて直流電源電圧が生成され、この直流電源電圧が制御回路１４へ供給され（パワーリング）、検出ユニット１０が動作モードへ移行する。動作モードに移行すると、アンテナコイル１８に誘導された交流起電圧が受信回路１６で受信されて復調され、この復調された読み取り装置２０からのコマンドやデータが制御回路１４へ送られ、この制御回路１４内の図３の温度用制御回路１４Ａ、温度用検出回路１２Ａ及び温度検出用センサ素子１１Ａと、図４内の圧力用制御回路１４Ｂ、圧力用検出回路１２Ｂび圧力検出用センサ素子１１Ｂとが、次の（１）、（２）のように動作する。
【００４１】
（１） 図３の動作
先ず、第１の発振回路３２−１Ａが、制御回路１４Ａの制御信号により、センサ素子１１Ａの抵抗値Rthに対応する周波数で発振すると共に、第２の発振回路３２−２Ａが、制御回路１４Ａの制御信号により、基準抵抗素子３１Ａの抵抗値Rrefに対応する周波数で発振する。制御回路１４Ａの制御信号により、第１のメモリ３３−１Ａ内の設定値Ｍ１が第１のカウンタ３４−１Ａにロードされると共に、制御回路１４Ａの制御信号により、第２のメモリ３３−２Ａ内の設定値Ｍ２が第２のカウンタ３４−２Ａにロードされる。制御回路１４Ａの制御信号により第１、第２のカウンタ３４−１Ａ，３４−２Ａが動作し、第１のカウンタ３４−１Ａにより、第１の発振回路３２−１Ａから出力されるクロック信号の数がカウントされると共に、第２のカウンタ３４−２Ａにより、第２の発振回路３２−２Ａから出力されるクロック信号の数がカウントされる。
【００４２】
第１のカウンタ３４−１Ａが設定値Ｍ１回のカウント動作を行っている期間に、制御回路１４Ａの制御信号により第３のカウンタ３４−３Ａが動作し、基準周波数信号frefのクロック数がカウントされ、このカウント数Ｎ１が制御回路１４Ａに記憶される。同時に、第２のカウンタ３４−２Ａが設定値Ｍ２回のカウント動作を行っている期間に、制御回路１４Ａの制御信号により第４のカウンタ３４−４Ａが動作し、基準周波数信号frefのクロック数がカウントされ、このカウント数Ｎ２が制御回路１４Ａに記憶される。
【００４３】
（２） 図４の動作
先ず、制御回路１４Ｂの制御信号により、第１のメモリ３３−１Ｂ内の設定値Ｍ１が第２のカウンタ３４−２Ｂにロードされると共に、制御回路１４Ｂの制御信号により、第１の発振回路３２−１Ｂがセンサ素子１１Ｂの容量値Csで決まる発振周波数で発振し、第２の発振回路３２−２Ｂが基準容量素子３１Ｂの容量値Crefで決まる発振周波数で発振する。制御回路１４Ｂの制御信号により動作する第２のカウンタ３４−２Ｂによって、第２の発振回路３２−２Ｂから出力されるクロック信号の数がカウントされる。
【００４４】
第２のカウンタ３４−２Ｂが設定値Ｍ１回のカウント動作を行っている期間に、制御回路１４Ｂの制御信号により第１のカウンタ３４−１Ｂが動作し、第１の発振回路３２−１Ｂから出力されるクロック信号の数がカウントされ、このカウント数Ｎ１が制御回路１４Ｂに記憶される。
【００４５】
このような（１）、（２）の動作が終了すると、図３の制御回路１４Ａの制御信号により第３、第４のカウンタ３４−３Ａ，３４−４Ａがリセットされると共に、図４の制御回路１４Ｂの制御信号により、第１のカウンタ３４−１Ｂがリセットされる。そして、制御回路１４Ａに記憶された図３のカウント数Ｎ１，Ｎ２及び図４のカウント数Ｎ１からなる検出データと、メモリ１３に格納された補正データ（この補正データの中には補正演算式に関するデータ等も含まれる。）とが、送信回路１７によって例えば次のような送信信号に変換される。
送信信号＝同期信号＋スタート信号＋
検出データ＋誤り検出訂正コード＋補正データ＋エンド信号
【００４６】
この送信信号において、同期信号、スタート信号、及びエンド信号は、データ伝送のために付加される信号である。又、非接触で動作する検出ユニット１０から読み取り装置２０へのデータ伝送は、動作条件により外乱の影響で不安定になったりすることがあるので、これを訂正するために、誤り検出訂正コードが付加されている。このような送信信号は、アンテナコイル１８及びループアンテナ２１の電磁結合を介して読み取り装置２０側へ送られる。
【００４７】
読み取り装置２０側へ送られた送信信号は、受信回路２５で受信され、復調回路２６により、元の図３のカウント数Ｎ１，Ｎ２及び図４のカウント数Ｎ１と補正データとに復調され、制御回路２７へ送られる。制御回路２７において、図３のカウント数Ｎ２からＮ１の減算が行われ、減算結果（Ｎ２−Ｎ１）である温度検出データＤ１４Ａが算出される。この温度検出データＤ１４Ａ（＝Ｎ２−Ｎ１）は、センサ素子１１Ａの抵抗値Rth（即ち、検出温度）に対応しているので、タイヤ１の温度が検出されたことになる。更に、制御回路２７において、図４のカウント数Ｎ３が、カウント数Ｎ１から減算され、減算結果（Ｎ１−Ｎ３）の圧力検出データＤ１４Ｂが算出される。この圧力検出データＤ１４Ｂ（＝Ｎ１−Ｎ３）は、センサ素子１１Ｂの容量値Cs（即ち、圧力）に対応しているので、タイヤ１の圧力が検出されたことになる。
【００４８】
これらの検出された温度及び圧力の値に対して、センサ素子１１Ａ，１１Ｂの非線形を補正するために、制御回路２７により、補正データを用いた補正演算が実行され、補正済みの検出データを得る。
【００４９】
図５に示すように、検出ユニット１０から読み取り装置２０への１回の動作（４１）は、（検出動作（４１ａ）＋通信動作（４１ｂ，４１ｃ））であり、読み取り装置２０から検出ユニット１０への電源電力供給（パワーリング）の持続時間が十分長いときには（４０−１）、２回の動作（４１，４１）が行われ、パワーリングの持続時間が短いときには（４０−２）、１回の動作（４１）が行われる。又、パワーリングの持続時間が短すぎて１回の動作（４１）が完了しなかったときでも（４０−３）、予め、少なくとも検出データ（４１ａ，４１ｂ）の伝送可能な伝送レートに設定され、且つ、この場合には補正データ（４１ｃ）として前回送られたものを再利用する構成に設定されているので、補正演算が実行され、補正済みの検出データが得られる。
【００５０】
（実施例１の効果）
図６〜図９は、本発明の実施例１の効果を示す特性図である。この内、図６は本実施例１による補正をしないときの検出データの特性図、図７は本実施例１によるオフセット調整及びフルスケール調整後の検出データの特性図であり、横軸は温度（℃）、縦軸は検出データである。図８は補正データの特性図であり、横軸は温度（℃）、縦軸は補正データである。図９はオフセット調整、フルスケール調整、及び補正データによる補正後の検出データの特性図であり、横軸は温度（℃）、縦軸は補正済みの補正データである。
【００５１】
本実施例１では、次の（Ａ）〜（Ｃ）のような効果がある。
（Ａ） 図３の効果（Ａ１）〜（Ａ７）
（Ａ１） センサ素子１１Ａと発振回路３２−１Ａの組み合わせ、及び、基準抵抗素子３１Ａと発振回路３２−２Ａの組み合わせで、タイヤ１の温度を検出しているので、初期状態での発振周波数がばらついても、所定の条件（カウント数Ｎ１＝Ｎ２）に初期調整（即ち、オフセット調整）できる。
【００５２】
（Ａ２） センサ素子１１Ａと発振回路３２−１Ａの組み合わせで、所定の温度の変化を加えたときの温度検出データ（カウント値）を所定の値（＝Ｎ２−Ｎ１）に調整（即ち、フルスケール調整）できる。
【００５３】
（Ａ３） 調整は、発振回路３２−１Ａ，３２−２Ａの発振周波数を調整せずに、周りのロジック回路のデータ（例えば、メモリ３３−１Ａ，３３−２Ａへの設定値Ｍ１，Ｍ２）にて調整できる。即ち、発振回路３２−１Ａ，３２−２Ａの発振周波数を調整するのではなく、ばらついたままの状態で動作させて良く、発振周波数を決める抵抗Ｒの調整をしないで良い。しかも、所定の最大の温度の変化を加えたときの温度検出データ（カウント値）を所定の値（＝Ｎ２−Ｎ１）に調整（即ち、フルスケール調整）できるので、発振回路３２−１Ａ，３２−２Ａとの組み合わせで検出特性にばらつきがあっても、調整にて合わせられるので、コストの削減が可能である。
【００５４】
（Ａ４） 設計上、要求される検出能力に応じて設定値Ｍ１，Ｍ２を大きくしていけば、検出に要する時間は延びるが、分解能力を向上できる。この際、ロジック回路での調整の１ステップ分が十分小さくなるように、設定値Ｍ１，Ｍ２は大きい値を選ぶことになる。
【００５５】
（Ａ５） センサ素子１１Ａによる発振と、基準抵抗素子３１Ａによる発振とに、同一特性の発振回路３２−１Ａ，３２−２Ａを使い、発振周波数の変化を相対的に検出しているので、発振回路３２−１Ａ，３２−２Ａの特性変動が原因で発振周波数が同じ割合で変化しても、キャンセルされて影響を与えないので、発振回路３２−１Ａ，３２−２Ａのばらつきや変動の影響を受け難い。
【００５６】
（Ａ６） 第１の発振回路３２−１Ａ、第１のカウンタ３４−１Ａ、及び第３のカウンタ３４−３Ａの動作と、第２の発振回路３２−２Ａ、第２のカウンタ３４−２Ａ、及び第４のカウンタ３４−４Ａの動作とを、同時に実行できる。そのため、検出時間が短く、且つ、第１、第２の発振回路３２−１Ａ，３２−２Ａに印加される電源電力が不安定であっても、この電源電力が第１、第２の発振回路３２−１Ａ，３２−２Ａに共通に同時に印加されることで、その不安定性の影響を減少できる。この際、第１、第２の発振回路３２−１Ａ，３２−２Ａの特性が揃っていることが望ましいので、例えば、同一チップ上に隣接配置して集積回路化することが望ましい。
【００５７】
（Ａ７） 図６に示すように、本実施例１による補正をしないときの温度検出データの特性は、系列１〜７は右上がりであるが、基準温度での値が「０」になっていない（オフセット調整がずれている）し、最大温度での値が一定の値になっていない（フルスケール調整されていない）。系列８〜１０は、変化カーブが逆で右下がりになっている例である。これに対し、図７に示すように、本実施例１による補正をしたときは、系列１〜１０のいずれも、基準温度での値が「０」になっており（オフセット調整されている）、最大温度での値が一定の値になっている（フルスケール調整されている）。系列８〜１０に対しては、読み取り装置２０側の制御回路２７での引き算の極性を反転させることで、右上がりに統一している。この図６及び図７から明らかなように、本実施例１では、従来に比べて顕著な効果がある。
【００５８】
（Ｂ） 図４の効果
図３の回路とほぼ同様の効果がある。
【００５９】
（Ｃ） 図１、図２の効果
図５中の参考例の動作シーケンスでは、例えば、検出ユニット１０内の制御回路１４により、センサ素子１１Ａ，１１Ｂで検出された検出データ（４２ａ）に対して、メモリ１３内の補正データを用いてセンサ素子１１Ａ，１１Ｂの非線形特性を線形特性に補正するための補正演算（４２ｂ）を行い、補正済みの検出データ（４２ｃ）をアンテナコイル１８及びループアンテナ２１による電磁結合を介して読み取り装置２０側へ送信する例が示されている。
【００６０】
センサ素子１１Ａ，１１Ｂは、製造ばらつき等によって種々の非線形特性を有するので、これを線形特性に補正するための補正データも、図８の系列１〜１０に示すように、種々の曲線特性になる。このような補正データを予め検出ユニット１０内のメモリ１３に格納しておき、上記のようなオフセット調整及びフルスケール調整後の検出データに対して、例えば、検出ユニット１０内の制御回路１４により補正演算を行えば、図９に示すように、検出データが線形特性に補正される。この補正済みの検出データは、参考例の動作シーケンスでは、アンテナコイル１８及びループアンテナ２１を介して読み取り装置２０側へ伝送されることになる。このような参考例の動作シーケンスでは、検出ユニット１０から読み取り装置２０への通信データが、補正済みの検出データだけで良いので、データ量を短くできる利点がある。しかしその反面、次のような欠点がある。
【００６１】
検出ユニット１０内でセンサ素子特性の補正演算を行うので、消費電力が大きくなる。補正演算に時間が掛かる。予めセンサ素子１１の特性ばらつきの範囲を想定して補正演算処理ルーチンを用意するので、組み合わせるセンサタイプに応じて検出ユニット１０内の演算式を変える必要がある。このような自由度を持たせるために、より高性能の演算機能が必要で動作電力の制限がある用途には向かない。複数の特性の異なるセンサ素子１１Ａ，１１Ｂと組み合わせる場合には、補正演算式を予め内臓しておく必要があり、特性の異なるセンサ素子１１Ａ，１１Ｂへ切り替えるには、検出ユニット１０内の演算処理を変更する必要があるため、検出ユニット１０の仕様変更に要するコストが高くなる。
【００６２】
又、参考例の動作シーケンスでは、図５に示すように、１回の動作（４２）が（検出動作（４２ａ）＋補正演算（４２ｂ）＋通信動作（４２ｃ））となる。ここで、通信動作（４２ｃ）は、例えば、
同期信号＋スタート信号＋補正済みデータ＋誤り検出訂正コード＋エンド信号
となる。回転するタイヤ１に装着した検出ユニット１０からの１回の伝送で通信が成立する期間が限られる用途では、１回の動作（４２）に要する所要時間が長いと、データ伝送が途中で切れてしまう。特に、検出精度の要求が高くて補正データ量が多い場合は、通信時間が長くなってしまい、データ伝送が途中で切れてしまい、不利不便である。
【００６３】
本実施例１では、このような不都合を解消し、補正精度を確保しながら、１回の動作時間（４１）を短くし、消費電力を減らし、通信が途中で途切れて通信の後半の補正データ（４１ｃ）の伝送にたとえ失敗しても、検出データを正しく補正するために、検出データ及び補正データを読み取り装置２０へ送り、この読み取り装置２０側でセンサ素子特性の補正演算を行う構成にしている。これにより、次の（Ｃ１）〜（Ｃ４）のような効果がある。
【００６４】
（Ｃ１） 検出ユニット１０側でセンサ素子特性の補正演算を行わないので、データ送信開始までの時間が短い。検出ユニット１０側で消費電力の大きなセンサ素子特性の補正演算処理を行わないので、読み取り装置２０側からのパワーリングが容易である。しかも、読み取り装置２０から電源電力を非接触で、検出ユニット１０へ供給する構成になっているので、従来のような検出ユニット１０内の電池の消耗に対する保守点検が不要になり、使い勝手が向上する。
【００６５】
（Ｃ２） データ通信の途中で通信が途絶えても、検出データの補正ができる。即ち、検出ユニット１０から読み取り装置２０への１回の通信（４１）では、データとして、例えば、（同期信号＋スタート信号＋検出データ＋誤り検出訂正コード＋補正データ＋エンド信号）を送るが、少なくとも（同期信号＋スタート信号＋検出データ＋誤り検出訂正コード）までデータを送ることが出来れば、通信が途中で途絶えても、前回の補正データを用いてセンサ素子特性の補正演算が可能である。補正データは、製造時にメモリ１３に格納されたものであり、タイヤ１を交換するまでは、常に同じ補正データが毎回読み取り装置２０側へ送られるので、車両の走行速度が低速で比較的余裕のあるときに、補正データも含めて通信が完全に出来ればそれで十分である。タイヤ１は交換されることもあるので、通信が最後まで出来るときに、補正データを確認すれば良い。
【００６６】
（Ｃ３） 検出データを補正するために、伝送する補正データ量を減らしても実質の補正の細かさは維持出来る。
【００６７】
例えば、検出レンジ内の設定した温度及び圧力に対して、基準条件を所定の条件数印加して検出された値を基に、補正量のマップを作って検出値を基に補正を掛けて読み取る。この際、製造時に補正量を求めた値から補正曲線を演算で求めて使う。
【００６８】
精度を上げるには、基本的には補正データを増やすことになるが、補正のためのデータ量、補正演算を簡単にして且つ必要な精度は確保したい要求がある。この方法として、読み取り装置２０側に予め補正曲線の種類を複数用意しておき、補正データには、どの補正曲線の種類を適用するのかを選択するデータと、該当する補正曲線を適用するのに使うパラメータとで構成することで、読み取り装置２０側に予め補正のために備えておくべきデータ量は多くなるが、伝送しなければならない補正データ量を減らすことが出来き、このようにしても実質の補正の細かさは維持出来る。相対的に見て、読み取り装置２０側に持たせておくべきデータ量が増えてしまっても、伝送しなければならない補正データ量を減らせる方が都合が良い。
【００６９】
読み取り装置２０側に複数もたせておく補正曲線の例としては、
特性の種類分け
変化特性の極性区分
ヒステリシスの有無
直線性からの外れ方
【００７０】
パラメータとしては、
各補正曲線に応じて定義することが出来る。
【００７１】
このように、本実施例１によれば、センサ素子１１と検出回路１２の組み合わせで、検出可能な範囲にあり、補正対象の範囲で特性曲線が単調性を示し、ヒステリシスが無ければ、図９に示すように、直線的（リニア）な特性曲線に補正が可能である。
【００７２】
（Ｃ４） 新規補正特性の設定が容易である。即ち、データ補正は読み取り装置２０側で行うので、動作電力、必要とするメモリ量、演算装置に対する制約が緩く、高級言語で処理が出来る等、設計の自由度が高く、新規補正特性の追加、変更が容易である。
【実施例２】
【００７３】
図１０は、本発明の実施例２を示すセンサシステムの他の適用例を示す概略の斜視図である。
【００７４】
この適用例では、回転するコンベア５０上に製品５１を載せて搬送する装置において、温度検出用の検出ユニット１０がコンベア５０に装着され、このコンベア５０の近傍に読み取り装置２０が配設され、検出ユニット１０で検出されたコンベア５０の検出温度データ及び補正データが非接触で読み取り装置２０へ送信され、この読み取り装置２０側で温度算出とセンサ素子特性の補正演算が行われる。このようなセンサシステムにおいても、実施例１とほぼ同様の効果が得られる。
【００７５】
なお、本発明は、図示の実施例１、２に限定されず、種々の変形や利用形態が可能である。この変形や利用形態としては、例えば、次の（ａ）〜（ｄ）のようなものがある。
【００７６】
（ａ） 検出ユニッ１０及び読み取り装置２０は、図示以外の他の回路構成に変更出来る。例えば、図３、図４では、基準素子として、物理量の変化に対して電気的な特性値が一定の基準抵抗素子３１Ａや基準容量素子３１Ｂを用いているが、これに代えて、物理量の変化に対して電気的な特性値がセンサ素子１１Ａ，１１Ｂとは異なる他の素子を用い、これに対応して図３、図４の回路構成を変更しても良い。又、図３、図４では、第１の発振回路３２−１Ａ，３２−１Ｂと第２の発振回路３２−２Ａ，３２−２Ｂの２つの発振回路を用いているが、これに代えて、１つの共通発振回路を設け、これを切り替え手段で切り替えて使用する構成に変更しても良い。
【００７７】
（ｂ） 検出ユニット１０と読み取り装置２０とは、磁界結合により電力及び信号の授受を行う構成にしているが、電波結合等の他の非接触結合方式に変更しても良い。
【００７８】
（ｃ） 図１では、センサ素子１１として、温度検出用センサ素子１１Ａ及び圧力検出用センサ素子１１Ｂを使用し、図１０では、温度検出用の検出ユニット１０Ａを使用しているが、移動する検出対象物の物理量としては、温度や圧力以外に、応力、変位、加速度、電気量等の種々のものが適用出来る。
【００７９】
（ｄ） 本発明のセンサシステムは、車両のタイヤ１やコンベア５０以外に、読み取り装置２０に対して検出ユニット１０側が循環運動をして通信が繰り返されるような種々の装置やシステムに適用出来る。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施例１を示すセンサシステムの概略の構成図である。
【図２】図１のセンサシステムが適用される車両のタイヤを示す斜視図である。
【図３】図１中の温度検出用センサ素子１１Ａ、温度用検出回路１２Ａ及び温度用制御回路１４Ａの構成例を示す回路図である。
【図４】図１中の圧力検出用センサ素子１１Ｂ、圧力用検出回路１２Ｂ、及び圧力用制御回路１４Ｂの構成例を示す回路図である。
【図５】図１の検出データの伝送及び補正方法の動作を示すタイムチャートである。
【図６】本実施例１による補正をしないときの検出データの特性図である。
【図７】本実施例１によるオフセット調整及びフルスケール調整後の検出データの特性図である。
【図８】本実施例１による補正データの特性図である。
【図９】本実施例１によるオフセット調整、フルスケール調整、及び補正データによる補正後の検出データの特性図である。
【図１０】本発明の実施例２を示すセンサシステムの他の適用例を示す概略の斜視図である。
【符号の説明】
【００８１】
１ タイヤ
１０ 検出ユニット
１１，１１Ａ，１１Ｂ センサ素子
１２，１２Ａ，１２Ｂ 検出回路
１３ メモリ
１４，１４Ａ，１４Ｂ，２７ 制御回路
１５ 整流回路
１６，２５ 受信回路
１７，２４ 送信回路
１８ アンテナコイル
２０ 読み取り装置
２１ ループアンテナ
５０ コンベア
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動する検出対象物の物理量（例えば、温度、圧力、応力、変位、加速度、電気量等）を、その検出対象物に装着したセンサにて検出し、この検出結果を非接触で読み取って検出誤差等を補正するセンサシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動する検出対象物の物理量を検出するセンサシステムとして、例えば、下記の特許文献１、２、３に記載された技術が知られている。この特許文献１〜３に記載されたセンサシステムでは、センサ素子及び送信機を有する検出ユニットを車両のタイヤ側に装着し、その検出ユニットによりタイヤの空気圧や温度を検出してこの検出結果を無線で送信し、この送信信号を車両本体側の受信機で受信してタイヤに異常が生じているか否かを判定して車両の安全性を向上させるようになっている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１６１１１３号公報
【特許文献２】特開２００３−２９１６１５号公報
【特許文献３】特開平１０−１０４１０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のセンサシステムでは、次の（Ａ）、（Ｂ）のような課題があった。
【０００５】
（Ａ） 検出結果の無線伝送による課題
従来は、センサ素子及び送信機を有する検出ユニットを車両のタイヤ側に装着し、タイヤの空気圧や温度を検出してこの検出結果を無線で車両本体側の受信機へ送信する構成になっているが、検出ユニット内に電源電力供給用の電池が設けられているので、電池消耗に対する保守点検が必要になり、不利不便であった。
【０００６】
又、特許文献１の段落００２８に記載されているように、車両の走行中にはタイヤの回転に伴ってこれに装着された検出ユニットも回転するので、この検出ユニットの回転角度によって車両本体側の受信機の受信感度が変化し、ある回転角度の範囲において受信機で受信が出来ない点（この点を「ヌルポイント」ともいう。）が生じる。これを防止するためには、送信電波の電力を大きくすればよいが、電波法の規制や混信等の問題が生じるので、そのような対策がとれない。そこで、特許文献ｌの技術では、ヌルポイントを避けたタイヤの回転角度の範囲（例えば、１８０°±６０°の範囲）で、送信機から検出データを受信機へ無線送信するようにしている。
【０００７】
しかし、このような構成では、タイヤの１回転中の限られた回転角度範囲の短時間内に検出データを伝送しなければならないので、検出ユニットが動作して検出データの送信を完了するまでの時間が長いと、データ伝送が途中で遮断されてしまう。これを回避するために、短時間にデータ伝送を完了させようとすると、データ伝送レートを高くしなければならないが、データ伝送レートを高くすると、無線通信に要する帯域が広がって通信回線の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を許容値以上に確保することが難しくなるという問題が生じる。
【０００８】
（Ｂ） 検出結果の補正についての課題
センサ素子の特性には製造ばらつきがあるので、従来は、例えば、センサ素子及び送信機を有する検出ユニットの製造時に、この検出ユニットを動作させて要求される検出精度に応じた補正量を求めておき、センサ素子の検出値に対して補正演算等を行って、補正された検出結果を検出ユニットから出力する構成になっている。しかし、このような構成の検出ユニットをタイヤ側に装着して使用すると、補正演算等のために、検出ユニットが動作して検出データの送信を完了するまでの時間が長くなり、前記（Ａ）で説明したような、データ伝送が途中で遮断されるといった問題が生じるので、センサ素子の検出値に対する補正が困難になり、検出精度を向上させることが難しいという課題があった。又、特性の異なる種類のセンサ素子に対しては、異なる補正演算等を行う補正機能を検出ユニット内に設けなければならず、不利不便であった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のセンサシステムは、移動する検出対象物に装着された検出ユニットと、前記検出ユニットから離間して設置され、前記検出ユニットに対して非接触で、電源電力が重畳された信号を前記検出ユニットへ送信し且つ前記検出ユニットからの信号を受信する読み取り装置とを備えている。
【００１０】
前記検出ユニットは、前記電源電力が重畳された前記信号を受信する第１の受信手段と、前記第１の受信手段で受信した前記信号から前記電源電力を抽出して前記検出ユニットの内部回路に供給する電源手段と、前記検出対象物における物理量の変化に対応して電気的な特性値が変化するセンサ素子と、前記物理量の変化に対して電気的な特性値が前記センサ素子とは異なる基準素子と、前記センサ素子の電気的な特性値に基づいて決まる周波数で発振する第１の発振回路と、前記基準素子の電気的な特性値に基づいて決まる周波数で発振する第２の発振回路と、前記第１及び第２の発振回路の相対的な周波数変化を求めて前記物理量の変化を検出して検出データを出力する検出回路と、前記センサ素子の電気的な特性値を補正するための補正データが格納されたデータ格納手段と、前記検出データ及び前記データ格納手段内の前記補正データを前記読み取り装置へ送信する第１の送信手段とを有している。
【００１１】
更に、前記読み取り装置は、前記電源電力が重畳された前記信号を前記検出ユニットへ送信する第２の送信手段と、前記検出ユニットから送られてくる前記検出データ及び前記補正データを受信する第２の受信手段と、前記第２の受信手段で受信した前記検出データに対して、前記第２の受信手段で受信した前記補正データの補正演算を行って補正済みの検出データを求める演算手段とを有している。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、読み取り装置から電源電力を非接触で、検出ユニットへ供給する構成になっているので、従来のような検出ユニット内の電池の消耗に対する保守点検が不要になり、使い勝手が向上する。検出ユニットでは、第１及び第２の発振回路の相対的な周波数の変化から物理量を検出しているので、この検出データのオフセット調整及びフルスケール調整が出来、更に、発振回路特性のばらつきを、第１及び第２の発振回路によりキャンセル出来る。このような調整後の検出データと、データ格納手段に格納された補正データとを、非接触で読み取り装置へ送信し、この読み取り装置内の演算手段により、検出データに対する補正データの補正演算を行ってセンサ素子特性の補正を行うので、検出ユニットから読み取り装置へ短時間でデータ伝送が可能になり、低消費電力で、精度良く、検出結果の読み取りと補正を行うことが出来る。しかも、通信が途中で途切れて通信の後半の補正データの伝送にたとえ失敗しても、例えば、前回の補正データを用いてセンサ素子特性の補正を行うことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
センサシステムは、移動する検出対象物に装着された検出ユニットと、前記検出ユニットから離間して設置され、前記検出ユニットに対して非接触で、電源電力が重畳された信号を前記検出ユニットへ送信し且つ前記検出ユニットからの信号を受信する読み取り装置とを備えている。前記検出ユニットと前記読み取り装置とは、非接触の磁界結合により信号の授受を行う。
【００１４】
前記検出ユニットは、第１の受信手段、電源手段、センサ素子、基準素子、第１、第２の発振回路、検出回路、データ格納手段、及び第１の送信手段を有している。
【００１５】
前記第１の受信手段は、前記電源電力が重畳された前記信号を受信する。前記電源手段は、前記第１の受信手段で受信した前記信号から前記電源電力を抽出して前記検出ユニットの内部回路に供給する。前記センサ素子は、前記検出対象物における物理量の変化に対応して電気的な特性値が変化する。前記基準素子は、前記物理量の変化に対して電気的な特性値が前記センサ素子とは異なるものであり、例えば、前記物理量の変化に対して前記電気的な特性値が一定の素子により構成されている。
【００１６】
前記第１の発振回路は、前記センサ素子の電気的な特性値に基づいて決まる周波数で発振する。前記第２の発振回路は、前記基準素子の電気的な特性値に基づいて決まる周波数で発振する。前記検出回路は、前記第１及び第２の発振回路の相対的な周波数変化を求めて前記物理量の変化を検出して検出データを出力する。前記データ格納手段は、前記センサ素子の電気的な特性値を補正するための補正データが格納されている。前記第１の送信手段は、前記検出データ及び前記データ格納手段内の前記補正データを前記読み取り装置へ送信する。
【００１７】
更に、前記読み取り装置は、第２の送信手段、第２の受信手段、及び演算手段を有している。
【００１８】
前記第２の送信手段は、前記電源電力が重畳された前記信号を前記検出ユニットへ送信する。前記第２の受信手段は、前記検出ユニットから送られてくる前記検出データ及び前記補正データを受信する。前記演算手段は、前記第２の受信手段で受信した前記検出データに対して、前記第２の受信手段で受信した前記補正データの補正演算を行って補正済みの検出データを求める。
【実施例１】
【００１９】
（図１、図２の構成）
図１は、本発明の実施例１を示すセンサシステムの概略の構成図である。図２は、図１のセンサシステムが適用される車両のタイヤを示す斜視図である。
【００２０】
図１に示すセンサシステムは、移動する検出対象物として、例えば、図２に示す車両のタイヤ１の圧力とこの圧力に密接に関連する温度を検出するものであり、タイヤ１の例えば側部内に埋設される検出ユニット１０と、この検出ユニット１０から離間して車両本体側に取り付けられ、該検出ユニット１０に対して非接触の磁界結合で電源電力の供給及びデータの送受信を行う読み取り装置２０とを備えている。
【００２１】
検出ユニット１０は、タイヤ１の温度を検出する温度検出用センサ素子１１Ａ及びタイヤ１の圧力を検出する圧力検出用センサ素子１１Ｂを有するセンサ素子１１を備え、このセンサ素子１１に、温度用検出回路１２Ａ及び圧力用検出回路１２Ｂを有する検出回路１２が接続されている。
【００２２】
例えば、センサ素子１１を構成する温度検出用センサ素子１１Ａは、温度依存性の大きなサーミスタ抵抗素子等で構成され、圧力検出用センサ素子１０Ｂは、外圧によって静電容量値が変化する可変コンデンサ等で構成されている。検出回路１２を構成する温度用検出回路１２Ａは、温度検出用センサ素子１１Ａで検出された温度検出値をディジタル信号からなる温度検出データに変換する等の機能を有する回路、圧力用検出回路１２Ｂは、圧力検出用センサ素子１１Ｂで検出された圧力検出値をディジタル信号からなる圧力検出データに変換する等の機能を有する回路である。
【００２３】
センサ素子１１Ａ，１１Ｂは、非線形の電気的特性値を有しているので、これを線形に補正するための補正データ（この補正データの中には補正演算式に関するデータ等も含まれる。）を予め格納しておくデータ格納手段（例えば、メモリ）１３が設けられている。これらの検出回路１２及びメモリ１３には、温度用制御回路１４Ａ及び圧力用制御回路１４Ｂを有する制御回路１４が接続されている。制御回路１４は、検出ユニット１０の全体を制御する回路であり、例えば、中央処理装置（以下「ＣＰＵ」という。）、或いは個別回路等により構成されている。
【００２４】
制御回路１４には、電源手段（例えば、整流回路）１５、第１の受信手段（例えば、受信回路）１６、及び第１の送信手段（例えば、送信回路）１７が接続され、これらの回路１５，１６，１７等が、非接触で電源電力及び信号の授受を行うアンテナコイル１８に接続され、更に、このアンテナコイル１８がバーアンテナ１９に巻装されている。アンテナコイル１８には図示しないコンデンサが接続され、これらのアンテナコイル１８及びコンデンサが、読み取り装置２０から供給される交流磁界の周波数に同調している。
【００２５】
整流回路１５は、アンテナコイル１８に誘導される交流起電圧を整流して検出ユニット駆動用の直流電源電圧を生成し、これを制御回路１４等に与える回路である。受信回路１６は、アンテナコイル１８に誘導される交流起電圧に重畳された読み取り装置２０からの制御信号を受信し、この制御信号を復調等してコマンド（命令）やデータを制御回路１４に与える回路である。送信回路１７は、制御回路１４から与えられる検出データ及び補正データの変調等を行って送信信号を生成し、この送信信号をアンテナコイル１８の磁界結合を介して読み取り装置２０へ伝送させる回路である。
【００２６】
読み取り装置２０は、アンテナコイル１８と磁界結合されるループアンテナ２１と、電源電力用のキャリア（例えば、１２５ＫＨｚの搬送波）を発振する発振回路２２と、この発振回路２２に接続された変調回路２３と、この変調回路２３とループアンテナ２１の間に接続された第２の送信手段（例えば、送信回路）２４と、ループアンテナ２１に接続された第２の受信手段（例えば、受信回路）２５と、この受信回路２５に接続された復調回路２６とを有している。更に、変調回路２３及び復調回路２６には、演算手段によるデータ補正処理機能付きの制御回路２７、及びインタフェース２８を介して、センサシステム全体を制御するコンピュータで構成された上位コントローラ２９が接続されている。
【００２７】
変調回路２３は、発振回路２２から与えられる電源電力用のキャリアにより、制御回路２７から出力されるコマンドやデータを変調する回路である。送信回路２４は、変調回路２３で変調された変調信号を送信信号に変換し、この送信信号をループアンテナ２１を介して検出ユニット１０へ伝送させる回路である。受信回路２５は、検出ユニット１０からループアンテナ２１を介して送られてくる検出データ及び補正データを受信する回路である。復調回路２６は、受信回路２５で受信した検出データ及び補正データを復調して制御回路２７へ出力する回路である。制御回路２７は、復調回路２６からの検出データ及び補正データを入力し、該検出データに対して演算手段により該補正データの補正演算を行って補正済みの検出データを求め、この検出データをインタフェース２８を介して上位コントローラ２９へ送る回路である。
【００２８】
（図３の構成）
図３は、図１中の温度検出用センサ素子１１Ａ、温度用検出回路１２Ａ及び温度用制御回路１４Ａの構成例を示す回路図である。
【００２９】
センサ素子１１Ａは、例えば、温度によって抵抗値Rthが変化する温度依存性の大きなサーミスタ抵抗素子で構成され、このセンサ素子１１Ａに検出回路１２Ａが接続されている。検出回路１２Ａは、例えば、ＣＲ発振回路の発振周波数を決める静電容量素子及び抵抗素子からなる時定数回路の内の抵抗素子を用いて温度を検出する回路であり、この検出回路１２Ａに制御回路１４Ａが接続されている。制御回路１４Ａは、検出回路１２Ａを制御するための各種の制御信号及び温度検出データ（例えば、カウント数Ｎ１，Ｎ２）を出力する制御部や、演算部、データ記憶部等を有しており、ＣＰＵ等で構成されている。
【００３０】
検出回路１２Ａは、基準となる固定抵抗値Rrefを有する基準素子（例えば、基準抵抗素子）３１Ａと、センサ素子１１Ａに接続された第１の発振回路３２−１Ａと、基準抵抗素子３１Ａに接続され、第１の発振回路３２−１Ａと同一特性の第２の発振回路３２−２Ａとを有している。第１の発振回路３２−１Ａは、センサ素子１１Ａと共にＣＲ発振回路を構成し、制御回路１４Ａの制御信号により動作して、センサ素子１１Ａの抵抗値に対応した周波数で発振してクロック信号を出力する回路である。第２の発振回路３２−２Ａは、基準抵抗素子３１Ａと共にＣＲ発振回路を構成し、制御回路１４Ａの制御信号により動作して、基準抵抗素子３１Ａの抵抗値に対応した周波数で発振してクロック信号を出力する回路である。
【００３１】
この検出回路１２Ａには、制御回路１４Ａの制御信号により動作してカウント（計数）回数である設定回数（例えば、設定値）Ｍ１を設定する第１のメモリ３３−１Ａと、制御回路１４Ａの制御信号により動作して設定値Ｍ２を設定する第２のメモリ３３−２Ａと、基準のクロック信号からなる基準周波数信号frefを出力する水晶発振回路等で構成された基準信号源３５Ａとが設けられている。第１のメモリ３３−１Ａの出力側には、第１の計数手段（例えば、第１のカウンタ）３４−１Ａが接続され、第２のメモリ３３−２Ａの出力側にも、第１のカウンタ３４−１Ａと同一特性の第２の計数手段（例えば、第２のカウンタ）３４−２Ａが接続されている。
【００３２】
第１のカウンタ３４−１Ａは、制御回路１４Ａの制御信号により動作し、第１のメモリ３３−１Ａに設定された設定値Ｍ１の回数だけ、発振回路３２−１Ａの出力クロック信号の数をカウントするものであり、この出力側に第３の計数手段（例えば、第３のカウンタ）３４−３Ａが接続されている。第２のカウンタ３４−２Ａは、制御回路１４Ａの制御信号により動作し、第２のメモリ３３−２Ａに設定された設定値Ｍ２の回数だけ、発振回路３２−２Ａの出力クロック信号の数をカウントするものであり、この出力側に第４の計数手段（例えば、第４のカウンタ）３４−４Ａが接続されている。
【００３３】
第３のカウンタ３４−３Ａは、制御回路１４Ａの制御信号により動作し、第１のカウンタ３４−１Ａが設定値Ｍ１の回数だけカウント動作を行っている期間に、基準信号源３５Ａから出力される基準周波数信号frefのクロック数をカウントし、このカウント数Ｎ１を制御回路１４Ａに記憶させる。第４のカウンタ３４−４Ａは、第３のカウンタ３４−３Ａと同一特性であり、制御回路１４Ａの制御信号により動作し、第２のカウンタ３４−２Ａが設定値Ｍ２の回数だけカウント動作を行っている期間に、基準信号源３５Ａから出力される基準周波数信号frefのクロック数をカウントし、このカウント数Ｎ２を制御回路１４Ａに記憶させる。カウント数Ｎ１は、設定値Ｍ１に対応し、カウント数Ｎ２は、設定値Ｍ２に対応している。
【００３４】
（図４の構成）
図４は、図１中の圧力検出用センサ素子１１Ｂ、圧力用検出回路１２Ｂ、及び圧力用制御回路１４Ｂの構成例を示す回路図であり、図３中の要素（数字＋Ａ）と共通の要素には、共通の符号（同一数字＋Ｂ）が付されている。
【００３５】
図４の回路では、図３のサーミスタ抵抗からなるセンサ素子１１Ａ、及び基準抵抗素子３１Ａに代えて、容量式のセンサ素子１１Ｂ、及び基準容量素子３１Ｂを設け、そのセンサ素子１１Ｂを用いてタイヤ１の圧力を検出するようになっている。
【００３６】
この図４の回路では、各回路ブロックを制御するための各種の制御信号及び圧力検出データＤ１４Ｂを出力する制御回路１４Ｂと、この制御回路１４Ｂの制御信号により動作してセンサ素子１１Ｂの容量値Csで決まる発振周波数で発振する第１の発振回路３２−１Ｂと、制御回路１４Ｂの制御信号により動作して基準容量素子３１Ｂの固定の容量値Crefで決まる発振周波数で発振する第２の発振回路３２−２Ｂと、制御回路１４Ｂの制御信号により動作してカウント回数である設定値Ｍ１を設定する第１のメモリ３３−１Ｂと、制御回路１４Ｂの制御信号により動作して設定値Ｍ３を設定し、これに対応するカウント数Ｎ３を制御回路１４Ｂへ与える第３のメモリ３３−３Ｂとを有している。
【００３７】
第２の発振回路３２−２Ｂ及び第１のメモリ３３−１Ｂの出力側には、第２のカウンタ３４−２Ｂが接続されている。第２のカウンタ３４−２Ｂは、制御回路１４Ｂの制御信号により動作し、第１のメモリ３３−１Ｂ内の設定値Ｍ１の回数だけ第２の発振回路３２−２Ｂの出力クロック信号数をカウントするものであり、この出力側に第１のカウンタ３４−１Ｂが接続されている。第１のカウンタ３４−１Ｂは、制御回路１４Ｂの制御信号により動作して、第２のカウンタ３４−２Ｂがカウント動作している間に、第１の発振回路３２−１Ｂの出力クロック信号数をカウントしてこのカウント数Ｎ１を制御回路１４Ｂへ出力するものである。制御回路１４Ｂは、各種の制御信号及び圧力検出データ（例えば、カウント数Ｎ１，Ｎ３）を出力する機能を有している。
【００３８】
（実施例１の動作）
図５は、図１の検出データの伝送及び補正方法の動作を示すタイムチャートである。この図５の横軸は、時間である。
【００３９】
先ず、図１の読み取り装置２０内の上位装置２９から、検出ユニット１０を動作させるためのコマンドやデータが出力されると、このコマンドやデータが、インタフェース２８を介して制御回路２７へ送られ、この制御回路２７の制御により、読み取り装置２０が動作モードへ移行する。読み取り装置２０が動作モードに移行すると、変調回路２３が動作し、キャリア発振回路２２から出力される電源源力用のキャリアにより、制御回路２７からの制御信号が変調される。この変調信号が送信回路２４で送信信号に変換され、ループアンテナ２１へ送られと、このループアンテナ２１から交流磁界が発生する。
【００４０】
タイヤ１の側部内に埋設された検出ユニット１０がタイヤ１と共に回転し、この検出ユニット１０のアンテナコイル１８がループアンテナ２１に近接すると、このループアンテナ２１に交流起電圧が誘導される。誘導された交流起電圧は、整流回路１５で整流されて直流電源電圧が生成され、この直流電源電圧が制御回路１４へ供給され（パワーリング）、検出ユニット１０が動作モードへ移行する。動作モードに移行すると、アンテナコイル１８に誘導された交流起電圧が受信回路１６で受信されて復調され、この復調された読み取り装置２０からのコマンドやデータが制御回路１４へ送られ、この制御回路１４内の図３の温度用制御回路１４Ａ、温度用検出回路１２Ａ及び温度検出用センサ素子１１Ａと、図４内の圧力用制御回路１４Ｂ、圧力用検出回路１２Ｂび圧力検出用センサ素子１１Ｂとが、次の（１）、（２）のように動作する。
【００４１】
（１） 図３の動作
先ず、第１の発振回路３２−１Ａが、制御回路１４Ａの制御信号により、センサ素子１１Ａの抵抗値Rthに対応する周波数で発振すると共に、第２の発振回路３２−２Ａが、制御回路１４Ａの制御信号により、基準抵抗素子３１Ａの抵抗値Rrefに対応する周波数で発振する。制御回路１４Ａの制御信号により、第１のメモリ３３−１Ａ内の設定値Ｍ１が第１のカウンタ３４−１Ａにロードされると共に、制御回路１４Ａの制御信号により、第２のメモリ３３−２Ａ内の設定値Ｍ２が第２のカウンタ３４−２Ａにロードされる。制御回路１４Ａの制御信号により第１、第２のカウンタ３４−１Ａ，３４−２Ａが動作し、第１のカウンタ３４−１Ａにより、第１の発振回路３２−１Ａから出力されるクロック信号の数がカウントされると共に、第２のカウンタ３４−２Ａにより、第２の発振回路３２−２Ａから出力されるクロック信号の数がカウントされる。
【００４２】
第１のカウンタ３４−１Ａが設定値Ｍ１回のカウント動作を行っている期間に、制御回路１４Ａの制御信号により第３のカウンタ３４−３Ａが動作し、基準周波数信号frefのクロック数がカウントされ、このカウント数Ｎ１が制御回路１４Ａに記憶される。同時に、第２のカウンタ３４−２Ａが設定値Ｍ２回のカウント動作を行っている期間に、制御回路１４Ａの制御信号により第４のカウンタ３４−４Ａが動作し、基準周波数信号frefのクロック数がカウントされ、このカウント数Ｎ２が制御回路１４Ａに記憶される。
【００４３】
（２） 図４の動作
先ず、制御回路１４Ｂの制御信号により、第１のメモリ３３−１Ｂ内の設定値Ｍ１が第２のカウンタ３４−２Ｂにロードされると共に、制御回路１４Ｂの制御信号により、第１の発振回路３２−１Ｂがセンサ素子１１Ｂの容量値Csで決まる発振周波数で発振し、第２の発振回路３２−２Ｂが基準容量素子３１Ｂの容量値Crefで決まる発振周波数で発振する。制御回路１４Ｂの制御信号により動作する第２のカウンタ３４−２Ｂによって、第２の発振回路３２−２Ｂから出力されるクロック信号の数がカウントされる。
【００４４】
第２のカウンタ３４−２Ｂが設定値Ｍ１回のカウント動作を行っている期間に、制御回路１４Ｂの制御信号により第１のカウンタ３４−１Ｂが動作し、第１の発振回路３２−１Ｂから出力されるクロック信号の数がカウントされ、このカウント数Ｎ１が制御回路１４Ｂに記憶される。
【００４５】
このような（１）、（２）の動作が終了すると、図３の制御回路１４Ａの制御信号により第３、第４のカウンタ３４−３Ａ，３４−４Ａがリセットされると共に、図４の制御回路１４Ｂの制御信号により、第１のカウンタ３４−１Ｂがリセットされる。そして、制御回路１４Ａに記憶された図３のカウント数Ｎ１，Ｎ２及び図４のカウント数Ｎ１からなる検出データと、メモリ１３に格納された補正データ（この補正データの中には補正演算式に関するデータ等も含まれる。）とが、送信回路１７によって例えば次のような送信信号に変換される。
送信信号＝同期信号＋スタート信号＋
検出データ＋誤り検出訂正コード＋補正データ＋エンド信号
【００４６】
この送信信号において、同期信号、スタート信号、及びエンド信号は、データ伝送のために付加される信号である。又、非接触で動作する検出ユニット１０から読み取り装置２０へのデータ伝送は、動作条件により外乱の影響で不安定になったりすることがあるので、これを訂正するために、誤り検出訂正コードが付加されている。このような送信信号は、アンテナコイル１８及びループアンテナ２１の電磁結合を介して読み取り装置２０側へ送られる。
【００４７】
読み取り装置２０側へ送られた送信信号は、受信回路２５で受信され、復調回路２６により、元の図３のカウント数Ｎ１，Ｎ２及び図４のカウント数Ｎ１と補正データとに復調され、制御回路２７へ送られる。制御回路２７において、図３のカウント数Ｎ２からＮ１の減算が行われ、減算結果（Ｎ２−Ｎ１）である温度検出データＤ１４Ａが算出される。この温度検出データＤ１４Ａ（＝Ｎ２−Ｎ１）は、センサ素子１１Ａの抵抗値Rth（即ち、検出温度）に対応しているので、タイヤ１の温度が検出されたことになる。更に、制御回路２７において、図４のカウント数Ｎ３が、カウント数Ｎ１から減算され、減算結果（Ｎ１−Ｎ３）の圧力検出データＤ１４Ｂが算出される。この圧力検出データＤ１４Ｂ（＝Ｎ１−Ｎ３）は、センサ素子１１Ｂの容量値Cs（即ち、圧力）に対応しているので、タイヤ１の圧力が検出されたことになる。
【００４８】
これらの検出された温度及び圧力の値に対して、センサ素子１１Ａ，１１Ｂの非線形を補正するために、制御回路２７により、補正データを用いた補正演算が実行され、補正済みの検出データを得る。
【００４９】
図５に示すように、検出ユニット１０から読み取り装置２０への１回の動作（４１）は、（検出動作（４１ａ）＋通信動作（４１ｂ，４１ｃ））であり、読み取り装置２０から検出ユニット１０への電源電力供給（パワーリング）の持続時間が十分長いときには（４０−１）、２回の動作（４１，４１）が行われ、パワーリングの持続時間が短いときには（４０−２）、１回の動作（４１）が行われる。又、パワーリングの持続時間が短すぎて１回の動作（４１）が完了しなかったときでも（４０−３）、予め、少なくとも検出データ（４１ａ，４１ｂ）の伝送可能な伝送レートに設定され、且つ、この場合には補正データ（４１ｃ）として前回送られたものを再利用する構成に設定されているので、補正演算が実行され、補正済みの検出データが得られる。
【００５０】
（実施例１の効果）
図６〜図９は、本発明の実施例１の効果を示す特性図である。この内、図６は本実施例１による補正をしないときの検出データの特性図、図７は本実施例１によるオフセット調整及びフルスケール調整後の検出データの特性図であり、横軸は温度（℃）、縦軸は検出データである。図８は補正データの特性図であり、横軸は温度（℃）、縦軸は補正データである。図９はオフセット調整、フルスケール調整、及び補正データによる補正後の検出データの特性図であり、横軸は温度（℃）、縦軸は補正済みの補正データである。
【００５１】
本実施例１では、次の（Ａ）〜（Ｃ）のような効果がある。
（Ａ） 図３の効果（Ａ１）〜（Ａ７）
（Ａ１） センサ素子１１Ａと発振回路３２−１Ａの組み合わせ、及び、基準抵抗素子３１Ａと発振回路３２−２Ａの組み合わせで、タイヤ１の温度を検出しているので、初期状態での発振周波数がばらついても、所定の条件（カウント数Ｎ１＝Ｎ２）に初期調整（即ち、オフセット調整）できる。
【００５２】
（Ａ２） センサ素子１１Ａと発振回路３２−１Ａの組み合わせで、所定の温度の変化を加えたときの温度検出データ（カウント値）を所定の値（＝Ｎ２−Ｎ１）に調整（即ち、フルスケール調整）できる。
【００５３】
（Ａ３） 調整は、発振回路３２−１Ａ，３２−２Ａの発振周波数を調整せずに、周りのロジック回路のデータ（例えば、メモリ３３−１Ａ，３３−２Ａへの設定値Ｍ１，Ｍ２）にて調整できる。即ち、発振回路３２−１Ａ，３２−２Ａの発振周波数を調整するのではなく、ばらついたままの状態で動作させて良く、発振周波数を決める抵抗Ｒの調整をしないで良い。しかも、所定の最大の温度の変化を加えたときの温度検出データ（カウント値）を所定の値（＝Ｎ２−Ｎ１）に調整（即ち、フルスケール調整）できるので、発振回路３２−１Ａ，３２−２Ａとの組み合わせで検出特性にばらつきがあっても、調整にて合わせられるので、コストの削減が可能である。
【００５４】
（Ａ４） 設計上、要求される検出能力に応じて設定値Ｍ１，Ｍ２を大きくしていけば、検出に要する時間は延びるが、分解能力を向上できる。この際、ロジック回路での調整の１ステップ分が十分小さくなるように、設定値Ｍ１，Ｍ２は大きい値を選ぶことになる。
【００５５】
（Ａ５） センサ素子１１Ａによる発振と、基準抵抗素子３１Ａによる発振とに、同一特性の発振回路３２−１Ａ，３２−２Ａを使い、発振周波数の変化を相対的に検出しているので、発振回路３２−１Ａ，３２−２Ａの特性変動が原因で発振周波数が同じ割合で変化しても、キャンセルされて影響を与えないので、発振回路３２−１Ａ，３２−２Ａのばらつきや変動の影響を受け難い。
【００５６】
（Ａ６） 第１の発振回路３２−１Ａ、第１のカウンタ３４−１Ａ、及び第３のカウンタ３４−３Ａの動作と、第２の発振回路３２−２Ａ、第２のカウンタ３４−２Ａ、及び第４のカウンタ３４−４Ａの動作とを、同時に実行できる。そのため、検出時間が短く、且つ、第１、第２の発振回路３２−１Ａ，３２−２Ａに印加される電源電力が不安定であっても、この電源電力が第１、第２の発振回路３２−１Ａ，３２−２Ａに共通に同時に印加されることで、その不安定性の影響を減少できる。この際、第１、第２の発振回路３２−１Ａ，３２−２Ａの特性が揃っていることが望ましいので、例えば、同一チップ上に隣接配置して集積回路化することが望ましい。
【００５７】
（Ａ７） 図６に示すように、本実施例１による補正をしないときの温度検出データの特性は、系列１〜７は右上がりであるが、基準温度での値が「０」になっていない（オフセット調整がずれている）し、最大温度での値が一定の値になっていない（フルスケール調整されていない）。系列８〜１０は、変化カーブが逆で右下がりになっている例である。これに対し、図７に示すように、本実施例１による補正をしたときは、系列１〜１０のいずれも、基準温度での値が「０」になっており（オフセット調整されている）、最大温度での値が一定の値になっている（フルスケール調整されている）。系列８〜１０に対しては、読み取り装置２０側の制御回路２７での引き算の極性を反転させることで、右上がりに統一している。この図６及び図７から明らかなように、本実施例１では、従来に比べて顕著な効果がある。
【００５８】
（Ｂ） 図４の効果
図３の回路とほぼ同様の効果がある。
【００５９】
（Ｃ） 図１、図２の効果
図５中の参考例の動作シーケンスでは、例えば、検出ユニット１０内の制御回路１４により、センサ素子１１Ａ，１１Ｂで検出された検出データ（４２ａ）に対して、メモリ１３内の補正データを用いてセンサ素子１１Ａ，１１Ｂの非線形特性を線形特性に補正するための補正演算（４２ｂ）を行い、補正済みの検出データ（４２ｃ）をアンテナコイル１８及びループアンテナ２１による電磁結合を介して読み取り装置２０側へ送信する例が示されている。
【００６０】
センサ素子１１Ａ，１１Ｂは、製造ばらつき等によって種々の非線形特性を有するので、これを線形特性に補正するための補正データも、図８の系列１〜１０に示すように、種々の曲線特性になる。このような補正データを予め検出ユニット１０内のメモリ１３に格納しておき、上記のようなオフセット調整及びフルスケール調整後の検出データに対して、例えば、検出ユニット１０内の制御回路１４により補正演算を行えば、図９に示すように、検出データが線形特性に補正される。この補正済みの検出データは、参考例の動作シーケンスでは、アンテナコイル１８及びループアンテナ２１を介して読み取り装置２０側へ伝送されることになる。このような参考例の動作シーケンスでは、検出ユニット１０から読み取り装置２０への通信データが、補正済みの検出データだけで良いので、データ量を短くできる利点がある。しかしその反面、次のような欠点がある。
【００６１】
検出ユニット１０内でセンサ素子特性の補正演算を行うので、消費電力が大きくなる。補正演算に時間が掛かる。予めセンサ素子１１の特性ばらつきの範囲を想定して補正演算処理ルーチンを用意するので、組み合わせるセンサタイプに応じて検出ユニット１０内の演算式を変える必要がある。このような自由度を持たせるために、より高性能の演算機能が必要で動作電力の制限がある用途には向かない。複数の特性の異なるセンサ素子１１Ａ，１１Ｂと組み合わせる場合には、補正演算式を予め内臓しておく必要があり、特性の異なるセンサ素子１１Ａ，１１Ｂへ切り替えるには、検出ユニット１０内の演算処理を変更する必要があるため、検出ユニット１０の仕様変更に要するコストが高くなる。
【００６２】
又、参考例の動作シーケンスでは、図５に示すように、１回の動作（４２）が（検出動作（４２ａ）＋補正演算（４２ｂ）＋通信動作（４２ｃ））となる。ここで、通信動作（４２ｃ）は、例えば、
同期信号＋スタート信号＋補正済みデータ＋誤り検出訂正コード＋エンド信号
となる。回転するタイヤ１に装着した検出ユニット１０からの１回の伝送で通信が成立する期間が限られる用途では、１回の動作（４２）に要する所要時間が長いと、データ伝送が途中で切れてしまう。特に、検出精度の要求が高くて補正データ量が多い場合は、通信時間が長くなってしまい、データ伝送が途中で切れてしまい、不利不便である。
【００６３】
本実施例１では、このような不都合を解消し、補正精度を確保しながら、１回の動作時間（４１）を短くし、消費電力を減らし、通信が途中で途切れて通信の後半の補正データ（４１ｃ）の伝送にたとえ失敗しても、検出データを正しく補正するために、検出データ及び補正データを読み取り装置２０へ送り、この読み取り装置２０側でセンサ素子特性の補正演算を行う構成にしている。これにより、次の（Ｃ１）〜（Ｃ４）のような効果がある。
【００６４】
（Ｃ１） 検出ユニット１０側でセンサ素子特性の補正演算を行わないので、データ送信開始までの時間が短い。検出ユニット１０側で消費電力の大きなセンサ素子特性の補正演算処理を行わないので、読み取り装置２０側からのパワーリングが容易である。しかも、読み取り装置２０から電源電力を非接触で、検出ユニット１０へ供給する構成になっているので、従来のような検出ユニット１０内の電池の消耗に対する保守点検が不要になり、使い勝手が向上する。
【００６５】
（Ｃ２） データ通信の途中で通信が途絶えても、検出データの補正ができる。即ち、検出ユニット１０から読み取り装置２０への１回の通信（４１）では、データとして、例えば、（同期信号＋スタート信号＋検出データ＋誤り検出訂正コード＋補正データ＋エンド信号）を送るが、少なくとも（同期信号＋スタート信号＋検出データ＋誤り検出訂正コード）までデータを送ることが出来れば、通信が途中で途絶えても、前回の補正データを用いてセンサ素子特性の補正演算が可能である。補正データは、製造時にメモリ１３に格納されたものであり、タイヤ１を交換するまでは、常に同じ補正データが毎回読み取り装置２０側へ送られるので、車両の走行速度が低速で比較的余裕のあるときに、補正データも含めて通信が完全に出来ればそれで十分である。タイヤ１は交換されることもあるので、通信が最後まで出来るときに、補正データを確認すれば良い。
【００６６】
（Ｃ３） 検出データを補正するために、伝送する補正データ量を減らしても実質の補正の細かさは維持出来る。
【００６７】
例えば、検出レンジ内の設定した温度及び圧力に対して、基準条件を所定の条件数印加して検出された値を基に、補正量のマップを作って検出値を基に補正を掛けて読み取る。この際、製造時に補正量を求めた値から補正曲線を演算で求めて使う。
【００６８】
精度を上げるには、基本的には補正データを増やすことになるが、補正のためのデータ量、補正演算を簡単にして且つ必要な精度は確保したい要求がある。この方法として、読み取り装置２０側に予め補正曲線の種類を複数用意しておき、補正データには、どの補正曲線の種類を適用するのかを選択するデータと、該当する補正曲線を適用するのに使うパラメータとで構成することで、読み取り装置２０側に予め補正のために備えておくべきデータ量は多くなるが、伝送しなければならない補正データ量を減らすことが出来き、このようにしても実質の補正の細かさは維持出来る。相対的に見て、読み取り装置２０側に持たせておくべきデータ量が増えてしまっても、伝送しなければならない補正データ量を減らせる方が都合が良い。
【００６９】
読み取り装置２０側に複数もたせておく補正曲線の例としては、
特性の種類分け
変化特性の極性区分
ヒステリシスの有無
直線性からの外れ方
【００７０】
パラメータとしては、
各補正曲線に応じて定義することが出来る。
【００７１】
このように、本実施例１によれば、センサ素子１１と検出回路１２の組み合わせで、検出可能な範囲にあり、補正対象の範囲で特性曲線が単調性を示し、ヒステリシスが無ければ、図９に示すように、直線的（リニア）な特性曲線に補正が可能である。
【００７２】
（Ｃ４） 新規補正特性の設定が容易である。即ち、データ補正は読み取り装置２０側で行うので、動作電力、必要とするメモリ量、演算装置に対する制約が緩く、高級言語で処理が出来る等、設計の自由度が高く、新規補正特性の追加、変更が容易である。
【実施例２】
【００７３】
図１０は、本発明の実施例２を示すセンサシステムの他の適用例を示す概略の斜視図である。
【００７４】
この適用例では、回転するコンベア５０上に製品５１を載せて搬送する装置において、温度検出用の検出ユニット１０がコンベア５０に装着され、このコンベア５０の近傍に読み取り装置２０が配設され、検出ユニット１０で検出されたコンベア５０の検出温度データ及び補正データが非接触で読み取り装置２０へ送信され、この読み取り装置２０側で温度算出とセンサ素子特性の補正演算が行われる。このようなセンサシステムにおいても、実施例１とほぼ同様の効果が得られる。
【００７５】
なお、本発明は、図示の実施例１、２に限定されず、種々の変形や利用形態が可能である。この変形や利用形態としては、例えば、次の（ａ）〜（ｄ）のようなものがある。
【００７６】
（ａ） 検出ユニッ１０及び読み取り装置２０は、図示以外の他の回路構成に変更出来る。例えば、図３、図４では、基準素子として、物理量の変化に対して電気的な特性値が一定の基準抵抗素子３１Ａや基準容量素子３１Ｂを用いているが、これに代えて、物理量の変化に対して電気的な特性値がセンサ素子１１Ａ，１１Ｂとは異なる他の素子を用い、これに対応して図３、図４の回路構成を変更しても良い。又、図３、図４では、第１の発振回路３２−１Ａ，３２−１Ｂと第２の発振回路３２−２Ａ，３２−２Ｂの２つの発振回路を用いているが、これに代えて、１つの共通発振回路を設け、これを切り替え手段で切り替えて使用する構成に変更しても良い。
【００７７】
（ｂ） 検出ユニット１０と読み取り装置２０とは、磁界結合により電力及び信号の授受を行う構成にしているが、電波結合等の他の非接触結合方式に変更しても良い。
【００７８】
（ｃ） 図１では、センサ素子１１として、温度検出用センサ素子１１Ａ及び圧力検出用センサ素子１１Ｂを使用し、図１０では、温度検出用の検出ユニット１０Ａを使用しているが、移動する検出対象物の物理量としては、温度や圧力以外に、応力、変位、加速度、電気量等の種々のものが適用出来る。
【００７９】
（ｄ） 本発明のセンサシステムは、車両のタイヤ１やコンベア５０以外に、読み取り装置２０に対して検出ユニット１０側が循環運動をして通信が繰り返されるような種々の装置やシステムに適用出来る。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施例１を示すセンサシステムの概略の構成図である。
【図２】図１のセンサシステムが適用される車両のタイヤを示す斜視図である。
【図３】図１中の温度検出用センサ素子１１Ａ、温度用検出回路１２Ａ及び温度用制御回路１４Ａの構成例を示す回路図である。
【図４】図１中の圧力検出用センサ素子１１Ｂ、圧力用検出回路１２Ｂ、及び圧力用制御回路１４Ｂの構成例を示す回路図である。
【図５】図１の検出データの伝送及び補正方法の動作を示すタイムチャートである。
【図６】本実施例１による補正をしないときの検出データの特性図である。
【図７】本実施例１によるオフセット調整及びフルスケール調整後の検出データの特性図である。
【図８】本実施例１による補正データの特性図である。
【図９】本実施例１によるオフセット調整、フルスケール調整、及び補正データによる補正後の検出データの特性図である。
【図１０】本発明の実施例２を示すセンサシステムの他の適用例を示す概略の斜視図である。
【符号の説明】
【００８１】
１ タイヤ
１０ 検出ユニット
１１，１１Ａ，１１Ｂ センサ素子
１２，１２Ａ，１２Ｂ 検出回路
１３ メモリ
１４，１４Ａ，１４Ｂ，２７ 制御回路
１５ 整流回路
１６，２５ 受信回路
１７，２４ 送信回路
１８ アンテナコイル
２０ 読み取り装置
２１ ループアンテナ
５０ コンベア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動する検出対象物に装着された検出ユニットと、
前記検出ユニットから離間して設置され、前記検出ユニットに対して非接触で、電源電力が重畳された信号を前記検出ユニットへ送信し且つ前記検出ユニットからの信号を受信する読み取り装置とを備えたセンサシステムであって、
前記検出ユニットは、
前記電源電力が重畳された前記信号を受信する第１の受信手段と、
前記第１の受信手段で受信した前記信号から前記電源電力を抽出して前記検出ユニットの内部回路に供給する電源手段と、
前記検出対象物における物理量の変化に対応して電気的な特性値が変化するセンサ素子と、
前記物理量の変化に対して電気的な特性値が前記センサ素子とは異なる基準素子と、
前記センサ素子の電気的な特性値に基づいて決まる周波数で発振する第１の発振回路と、
前記基準素子の電気的な特性値に基づいて決まる周波数で発振する第２の発振回路と、
前記第１及び第２の発振回路の相対的な周波数変化を求めて前記物理量の変化を検出して検出データを出力する検出回路と、
前記センサ素子の電気的な特性値を補正するための補正データが格納されたデータ格納手段と、
前記検出データ及び前記データ格納手段内の前記補正データを前記読み取り装置へ送信する第１の送信手段とを有し、
前記読み取り装置は、
前記電源電力が重畳された前記信号を前記検出ユニットへ送信する第２の送信手段と、
前記検出ユニットから送られてくる前記検出データ及び前記補正データを受信する第２に受信手段と、
前記第２の受信手段で受信した前記検出データに対して、前記第２の受信手段で受信した前記補正データの補正演算を行って補正済みの検出データを求める演算手段とを有することを特徴とするセンサシステム。
【請求項２】
前記検出ユニットと前記読み取り装置とは、非接触の磁界結合により信号の授受を行うことを特徴とする請求項１記載のセンサシステム。
【請求項３】
前記検出対象物に装着された前記検出ユニットは、前記読み取り装置に対して循環運動をして通信が繰り返されることを特徴とする請求項１又は２記載のセンサシステム。
【請求項４】
前記第１及び第２の発振回路は、切り替え手段で切り替えて使用する１つの共通発振回路により構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のセンサシステム。
【請求項５】
前記基準素子は、前記物理量の変化に対して前記電気的な特性値が一定の素子により構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のセンサシステム。
【請求項６】
前記物理量には、温度、圧力、応力、変位、加速度、電気量が含まれていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のセンサシステム。
【請求項１】
移動する検出対象物に装着された検出ユニットと、
前記検出ユニットから離間して設置され、前記検出ユニットに対して非接触で、電源電力が重畳された信号を前記検出ユニットへ送信し且つ前記検出ユニットからの信号を受信する読み取り装置とを備えたセンサシステムであって、
前記検出ユニットは、
前記電源電力が重畳された前記信号を受信する第１の受信手段と、
前記第１の受信手段で受信した前記信号から前記電源電力を抽出して前記検出ユニットの内部回路に供給する電源手段と、
前記検出対象物における物理量の変化に対応して電気的な特性値が変化するセンサ素子と、
前記物理量の変化に対して電気的な特性値が前記センサ素子とは異なる基準素子と、
前記センサ素子の電気的な特性値に基づいて決まる周波数で発振する第１の発振回路と、
前記基準素子の電気的な特性値に基づいて決まる周波数で発振する第２の発振回路と、
前記第１及び第２の発振回路の相対的な周波数変化を求めて前記物理量の変化を検出して検出データを出力する検出回路と、
前記センサ素子の電気的な特性値を補正するための補正データが格納されたデータ格納手段と、
前記検出データ及び前記データ格納手段内の前記補正データを前記読み取り装置へ送信する第１の送信手段とを有し、
前記読み取り装置は、
前記電源電力が重畳された前記信号を前記検出ユニットへ送信する第２の送信手段と、
前記検出ユニットから送られてくる前記検出データ及び前記補正データを受信する第２に受信手段と、
前記第２の受信手段で受信した前記検出データに対して、前記第２の受信手段で受信した前記補正データの補正演算を行って補正済みの検出データを求める演算手段とを有することを特徴とするセンサシステム。
【請求項２】
前記検出ユニットと前記読み取り装置とは、非接触の磁界結合により信号の授受を行うことを特徴とする請求項１記載のセンサシステム。
【請求項３】
前記検出対象物に装着された前記検出ユニットは、前記読み取り装置に対して循環運動をして通信が繰り返されることを特徴とする請求項１又は２記載のセンサシステム。
【請求項４】
前記第１及び第２の発振回路は、切り替え手段で切り替えて使用する１つの共通発振回路により構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のセンサシステム。
【請求項５】
前記基準素子は、前記物理量の変化に対して前記電気的な特性値が一定の素子により構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のセンサシステム。
【請求項６】
前記物理量には、温度、圧力、応力、変位、加速度、電気量が含まれていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のセンサシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−２０００７９（Ｐ２００７−２０００７９Ａ）
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１８６８５（Ｐ２００６−１８６８５）
【出願日】平成１８年１月２７日（２００６．１．２７）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月２７日（２００６．１．２７）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
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