無線センサ装置
【課題】
省エネルギー化を図ることができる無線センサ装置を提供する。
【解決手段】
無線センサ装置１は、センサ部Ａと、電流電圧変換回路２、電圧増幅回路３、比較回路４、及びモード切替回路５を有してセンサ部Ａからの出力Ｓｉｎをアナログ増幅するとともに、アナログ増幅された出力Ｓｉｎが予め設定された閾値を越えたときに検知出力Ｐｏｕｔを発生する信号処理回路部Ｂと、信号処理回路部Ｂの検知出力Ｐｏｕｔを変換回路１５で変換して無線信号Ｏｕｔにより外部へ送信する無線送信回路部Ｃと、発電素子７を備え該発電素子７により発電された電力を昇圧回路８で昇圧して蓄電素子９に蓄電し、該蓄電素子９から信号処理回路部Ｂ及び無線送信回路部Ｃに動作電力を供給する電力発生装置Ｄとを備えている。
省エネルギー化を図ることができる無線センサ装置を提供する。
【解決手段】
無線センサ装置１は、センサ部Ａと、電流電圧変換回路２、電圧増幅回路３、比較回路４、及びモード切替回路５を有してセンサ部Ａからの出力Ｓｉｎをアナログ増幅するとともに、アナログ増幅された出力Ｓｉｎが予め設定された閾値を越えたときに検知出力Ｐｏｕｔを発生する信号処理回路部Ｂと、信号処理回路部Ｂの検知出力Ｐｏｕｔを変換回路１５で変換して無線信号Ｏｕｔにより外部へ送信する無線送信回路部Ｃと、発電素子７を備え該発電素子７により発電された電力を昇圧回路８で昇圧して蓄電素子９に蓄電し、該蓄電素子９から信号処理回路部Ｂ及び無線送信回路部Ｃに動作電力を供給する電力発生装置Ｄとを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサにより検出される情報を無線により送信する無線センサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、無線センサ装置としては、第１の半導体集積回路、第２の半導体集積回路、発光ダイオードチップ、コンデンサ、インダクタ、及び、これらを搭載するための基板から構成されたものが提供されている（特許文献１）。
【０００３】
上記の第１の半導体集積回路は、マイクロプロセッサ、メモリ、外部との通信を行う高周波送受信回路、基板上に設けられたアンテナの送受信等を切り替える高周波スイッチ、温度センサ、加速度センサ、赤外／赤色光センサ、インピーダンスセンサ等で構成されるセンサ回路、センサからの信号を増幅してデジタル量に変換するＡ／Ｄ変換回路、基板上に搭載された発光ダイオードを駆動するドライバ、上記マイクロプロセッサ、メモリ、高周波送受信回路、高周波スイッチ、温度センサ、加速度センサ、赤外／赤色光センサ、インピーダンスセンサへの電源供給を制限する電源制御回路、該電源制御回路のオン／オフを制御するタイマ回路、及び、上記コンデンサに蓄積された電荷量を監視する電荷監視回路から構成されている。
【０００４】
また、第２の半導体集積回路は、微弱な外部振動を電気エネルギーに変換する小型の発電チップであり、外部の振動により静電容量が変化する可変容量コンデンサ、及び、該可変容量コンデンサにより外部振動の力学エネルギーから変換された電気エネルギーを回収して基板上の所定のコンデンサを充電する機能を有した電力回収回路から構成されている。
【特許文献１】特開２００４−２４５５１号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、無線センサ装置では、駆動時間の長寿命化の必要性から、装置の省エネルギー化が要求されている。
【０００６】
しかし、上記の無線センサ装置は、センサの出力をマイクロプロセッサに取り込んで高周波送受信回路経由で外部機器に無線送信するために、Ａ／Ｄ変換器を用いてセンサ出力をアナログ値からデジタル値へ変換しており、このＡ／Ｄ変換器は、一般的にはマイコンを備えているので、Ａ／Ｄ変換器における消費電力は非常に大きく、これが装置全体の省エネルギー化を図るにあたっては大きな問題となっていた。
【０００７】
本発明は上述の点に鑑みて為されたもので、その目的は、省エネルギー化を図ることができる無線センサ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を解決するために、請求項１の発明では、センサ部と、該センサ部からの出力をアナログ増幅するとともに、アナログ増幅された出力が予め設定された閾値を越えたときに検知出力を発生する信号処理回路部と、前記信号処理回路部からの検知出力を無線信号により外部へ送信する無線送信回路部と、発電素子を備え該発電素子により発電された電力を蓄電素子に蓄電し、該蓄電素子から前記信号処理回路部及び前記無線送信回路部に動作電力を供給する電力発生装置とを具備していることを特徴とする無線センサ装置とした。
【０００９】
請求項１の発明によれば、センサ部からの出力をアナログ増幅し、増幅後の出力が予め設定された閾値を越えたときに検知出力を発生することにより、センサ部からの出力を１ビットの信号に変換しているから、センサ部の出力を１ビットの信号に変換するためにＡ／Ｄ変換器を用いてデジタル信号処理を行う必要がなくなり、これにより信号処理回路部の消費電流を抑えて省エネルギー化を図ることができる。また、信号処理回路部及び無線送信回路部に動作電力を供給する電力発生装置を備えているために長寿命で電池交換不要となるから、メンテナンスの必要がなくなり、その上無線により外部への送信を行うから、配線工事をする必要がなく、取り付け場所の自由度を向上することができる。
【００１０】
請求項２の発明では、請求項１の発明の構成に加えて、前記信号処理回路部と前記無線送信回路部の少なくとも一方の消費電流を切り替えるための切替手段を備えていることを特徴とする無線センサ装置とした。
【００１１】
請求項２の発明によれば、例えば、信号処理回路部や無線送信回路部を動作させておく必要が無い場合には、切替手段により消費電流を切り替えて消費電流を低くすることで省エネルギー化を図ることができる。
【００１２】
請求項３の発明では、請求項２の発明の構成に加えて、前記切替手段は、前記センサ部の出力が予め設定された閾値を越えない場合には、前記信号処理回路部を、該信号処理回路部の消費電流が制限された待機モードに設定し、前記センサ部の出力が前記閾値を越える場合には、前記信号処理回路部を、該信号処理回路部の消費電流が前記信号処理回路部の定格電流となる動作モードに設定することを特徴とする無線センサ装置とした。
【００１３】
請求項３の発明によれば、センサ部からの出力が予め設定された閾値を越えない場合は、切替手段によって信号処理回路部を消費電流が制限された待機モードに設定するようにしてあるので、信号処理回路部の消費電流を抑えて省エネルギー化を図ることができる。
【００１４】
請求項４の発明では、請求項２又は３の発明の構成に加えて、前記切替手段は、前記センサ部の出力が予め設定された閾値を越えない場合には、前記無線送信回路部を、該無線送信回路部の消費電流が制限された待機モード又は停止モードに設定し、前記センサ部の出力が前記閾値を越える場合には、前記無線送信回路部を、該無線送信回路部の消費電流が前記無線送信回路部の定格電流となる動作モードに設定することを特徴とする無線センサ装置とした。
【００１５】
請求項４の発明によれば、センサ部からの出力が予め設定された閾値を越えない場合は、切替手段によって無線送信回路部を消費電流が制限された待機モード又は停止モードに設定するようにしてあるので、無線送信回路部の消費電流を抑えて省エネルギー化を図ることができる。
【００１６】
請求項５の発明では、請求項３又は４の発明の構成に加えて、前記切替手段は、前記発電素子により発電されるエネルギーが予め設定された閾値を越えている間、前記動作モードに設定し、この状態を維持することを特徴とする無線センサ装置とした。
【００１７】
請求項５の発明によれば、例えば、発電素子により発電されるエネルギーの供給量が十分である場合には、センサ部の出力によらず信号処理回路部や無線送信回路部を動作モードに設定し、この状態を維持するので、待機モードと動作モードとを切り替える際の消費電流の変動によって生じるおそれのある誤動作を防止することができる。
【００１８】
請求項６の発明では、請求項１乃至５のいずれか１項の発明の構成に加えて、前記センサ部は、人体から輻射される赤外線エネルギーを検出する人体検知用の焦電センサであることを特徴とする無線センサ装置とした。
【００１９】
請求項６の発明によれば、省エネルギー化を図ることができるとともに、長寿命で電池交換不要となってメンテナンスの必要がなくなり、且つ無線により外部への送信を行うために取り付け場所の自由度が増した、センサ部の感知エリア内における人体の存在や移動を検出する人体検知用の無線センサ装置を得ることができる。
【００２０】
請求項７の発明では、請求項１乃至６のいずれか１項の発明の構成に加えて、前記センサ部で検出するエネルギーと、前記発電素子で利用するエネルギーとが、同じエネルギー源から得られるように構成されていることを特徴とする無線センサ装置とした。
【００２１】
請求項７の発明によれば、センサ部がエネルギーを検出した際、同時に発電素子で発電が行われることになるので、電力発生装置から信号処理回路部や無線送信回路部に安定して動作電流を供給することができるようになる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、センサ部からの出力をアナログ増幅し、増幅後の出力が予め設定された閾値を越えたときに検知出力を発生することにより、センサ部からの出力を１ビットの信号に変換しているから、センサ部の出力を１ビットの信号に変換するために、Ａ／Ｄ変換器を用いてデジタル信号処理を行う必要がなくなり、これにより信号処理回路部の消費電流を抑えて省エネルギー化を図ることができるという効果がある。また、信号処理回路部及び無線送信回路部に動作電力を供給する電力発生装置を備えているために長寿命で電池交換不要となるから、従来から面倒であった装置のメンテナンスの必要がなくなるという効果があり、その上無線により外部への送信を行うので配線工事をする必要がなく、取り付け場所の自由度が向上するという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、図１乃至図５を用いて、本発明の無線センサ装置の実施形態について説明する。
【００２４】
（実施形態１）
本実施形態の無線センサ装置１は、図１に示すように、センサ部Ａと、電流電圧変換回路２、電圧増幅回路３、比較回路４、及びモード切替回路５を有し、センサ部Ａからの出力Ｓｉｎをアナログ増幅するとともにアナログ増幅された出力Ｓｉｎが予め設定された閾値を越えたときに検知出力Ｐｏｕｔを発生する信号処理回路部Ｂと、信号処理回路部Ｂの検知出力Ｐｏｕｔを変換回路１５で変換してなる無線信号Ｏｕｔにより外部へ送信する無線送信回路部Ｃと、発電素子７を備え該発電素子７により発電された電力を昇圧回路８で昇圧して蓄電素子９に蓄電し、該蓄電素子９から信号処理回路部Ｂ及び無線送信回路部Ｃに動作電力を供給する電力発生装置Ｄとを具備している。
【００２５】
センサ部Ａは、赤外線のエネルギー量の変化により微小な電流信号である出力Ｓｉｎを発生する焦電素子を用いた焦電センサであり、例えば人体から輻射される赤外線エネルギーを検出し、センサ部Ａの感知エリア内における人体の存在や移動を検出するものである。
【００２６】
信号処理回路部Ｂは、センサ部Ａの出力Ｓｉｎが入力され、電流信号である出力Ｓｉｎを電圧信号Ｓｏｕｔに変換して電圧増幅回路３へ出力する電流電圧変換回路２と、電流電圧変換回路２から入力された電圧信号Ｓｏｕｔを増幅して増幅電圧信号Ｖｏｕｔを比較回路４へ出力する電圧増幅回路３と、電圧増幅回路３から入力された増幅電圧信号Ｖｏｕｔを予め設定された閾値と比較し、比較結果に応じた検知出力Ｐｏｕｔを発生する比較回路４と、信号処理回路部Ｂの消費電流を信号処理回路部Ｂの定格電流とした動作モード、或いは、信号処理回路部Ｂの消費電流を制限した待機モードに設定するモード切替回路５とを有している。
【００２７】
電流電圧変換回路２は、図２に示すように、１対のオペアンプＯＰ１，ＯＰ２を有しており、第１のオペアンプＯＰ１は、反転入力端子がセンサ部Ａからの出力Ｓｉｎが入力される入力端子２ａに接続され、非反転入力端子が、一端が接地されて基準電位を与える電源Ｖｒ１の他端に接続され、出力端子が電流電圧変換回路２の出力端子２ｂに接続されている。この第１のオペアンプＯＰ１の出力端子と反転入力端子との間には１０ｐＦのコンデンサＣ１が接続され、これにより交流帰還回路が構成されている。加えて、第１のオペアンプＯＰ１の出力端子と反転入力端子との間には前記交流帰還回路と並列に直流帰還回路が接続され、第１のオペアンプＯＰ１の出力を６ＴΩの抵抗Ｒ１を介して帰還させている。この直流帰還回路は、第２のオペアンプＯＰ２と、２ＴΩの抵抗Ｒ２と、５０ｐＦのコンデンサＣ２とからなる積分回路であり、次のようにして接続されている。すなわち、第２のオペアンプＯＰ２の非反転入力端子が第１のオペアンプＯＰ１の出力端子に接続されるとともに、出力端子が抵抗Ｒ１を介して第１のオペアンプＯＰ１の反転入力端子に接続され、反転入力端子が電源Ｖｒ１の他端に抵抗Ｒ２を介して接続されている。さらにコンデンサＣ２が、一端を第２のオペアンプＯＰ２の出力端子に接続され、他端を第２のオペアンプＯＰ２の反転入力端子と抵抗Ｒ２との間に接続されている。
【００２８】
以上により構成された電流電圧変換回路２によれば、センサ部Ａの出力Ｓｉｎは、交流帰還回路を構成するコンデンサＣ１の帰還容量のインピーダンスを用いて電圧信号Ｓｏｕｔに変換され、加えて直流帰還回路によって回路動作の安定が図られている。さらに電流電圧変換回路２は、両帰還回路による帰還時定数によってバンドパスフィルタとして作用するため、人体検出を考えた場合、人の動きに伴う赤外線量の変化は１Ｈｚを中心とした周波数帯域であるから、例えば０．１Ｈｚ〜１０Ｈｚの電流信号がコンデンサＣ１の帰還容量のインピーダンスで変換されるように、その中心周波数は０．１Ｈｚより低く設定するのが好ましい。また、このようなインピーダンスを用いた電流電圧変換回路２は、従来の高い抵抗値の抵抗を用いた電流電圧変換回路に比べて、変換後の信号のＳ／Ｎ比が大きく改善されており、このようにＳ／Ｎ比が改善されると、電圧増幅回路３において電圧信号Ｓｏｕｔが増幅された際に増幅電圧信号Ｖｏｕｔに定常的に発生するノイズも小さくなって、比較回路４において閾値に対するノイズ比が小さくなるから、誤動作が起こる可能性を低くすることができる。尚、このインピーダンスを用いた電流電圧変換回路の詳細な説明については、特許第３３９９３１４号公報に記載されている。
【００２９】
電圧増幅回路３は、図３に示すように構成されている。すなわち、電流電圧変換回路２の出力端子２ｂと電気的に接続されて電圧信号Ｓｏｕｔが入力される入力端子３ａは、１００ｎＦのコンデンサＣ３の一端に接続されており、コンデンサＣ３の他端は、一端が接地されて基準電位を与える電源Ｖｒ２の他端に５ＭΩの抵抗Ｒ３を介して接続されるとともに、第１のオペアンプＯＰ３の非反転入力端子に接続されている。この第１のオペアンプＯＰ３の反転入力端子は、電源Ｖｒ２の他端に１５０ｋΩの抵抗Ｒ４を介して接続されており、第１のオペアンプＯＰ３の出力端子と反転入力端子との間には１０ｎＦのコンデンサＣ４と６ＭΩの抵抗Ｒ５とが並列に接続されている。
【００３０】
また、第１のオペアンプＯＰ３の出力端子は、１００ｎＦのコンデンサＣ５の一端に接続されており、コンデンサＣ５の他端は、電源Ｖｒ２の他端に５ＭΩの抵抗Ｒ６を介して接続されるとともに、第２のオペアンプＯＰ４の非反転入力端子に接続されている。この第２のオペアンプＯＰ４の反転入力端子は、電源Ｖｒ２の他端に１５０ｋΩの抵抗Ｒ７を介して接続されており、第２のオペアンプＯＰ４の出力端子と反転入力端子との間には１０ｎＦのコンデンサＣ６と６ＭΩの抵抗Ｒ８とが並列に接続されている。
【００３１】
さらに、第２のオペアンプＯＰ４の出力端子は、１００ｎＦのコンデンサＣ７の一端に接続されており、コンデンサＣ７の他端は、電源Ｖｒ２の他端に５ＭΩの抵抗Ｒ９を介して接続されるとともに、増幅した電圧信号Ｓｏｕｔである増幅電圧信号Ｖｏｕｔを比較回路４へ出力するための出力端子３ｂに接続されている。
【００３２】
以上により構成された電圧増幅回路３は、コンデンサＣ３と抵抗Ｒ３、コンデンサＣ５と抵抗Ｒ６、コンデンサＣ７と抵抗Ｒ９の３組からハイパスフィルタが構成され、第１のオペアンプＯＰ３とコンデンサＣ４と抵抗Ｒ４，Ｒ５、第２のオペアンプＯＰ４とコンデンサＣ６と抵抗Ｒ７，Ｒ８の２組からローパスフィルタを兼ねた非反転増幅器が構成されている。すなわち、電圧増幅回路３は、３次のハイパスフィルタと、２次のローパスフィルタと、２つの非反転増幅器を有している。このような電圧増幅回路３は、３次のハイパスフィルタと２次のローパスフィルタとによって、１Ｈｚを中心とした周波数帯の電圧信号のみを通すように設定するとともに、各非反転増幅器の利得を約３２ｄＢにして電圧増幅回路３全体での利得が約６４ｄＢとなるように設定してある。そのため、電圧増幅回路３によれば、電圧信号Ｓｏｕｔのうち１Ｈｚを中心とした周波数帯の電圧信号のみを利得が約６４ｄＢとなるように増幅し、これにより得られた増幅電圧信号Ｖｏｕｔを出力することができるようになっているのである。
【００３３】
比較回路４は、図４に示すように、予め設定された閾値として閾値電圧Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２を生成する閾値電圧生成部１１と、閾値電圧生成部１１の閾値電圧Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２と増幅電圧信号Ｖｏｕｔとを比較して出力を発生する１組のコンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２と、各コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２の出力端子が各別に接続され、各コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２からの出力の論理積である出力信号Ｃｏｕｔを出力するＡＮＤ回路１２と、出力信号Ｃｏｕｔに応じた検知出力Ｐｏｕｔを発生して無線送信回路部Ｃへ送る出力部１３とを備えた、所謂ウィンドコンパレータである。
【００３４】
閾値電圧生成部１１は、内部電源Ｖｃｃを抵抗Ｒ１０，Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４，Ｒ１５を抵抗Ｒ１０，Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４，Ｒ１５の順に接続してなる直列回路を介して接地することで構成され、抵抗Ｒ１０，Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４，Ｒ１５を用いて内部電源Ｖｃｃを分圧することで、抵抗Ｒ１０，Ｒ１１間において閾値電圧Ａ１、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２間において閾値電圧Ａ１より低い閾値電圧Ｂ１、抵抗Ｒ１３，Ｒ１４間において閾値電圧Ｂ１より低い閾値電圧Ｂ２、抵抗Ｒ１４，Ｒ１５間において閾値電圧Ｂ２より低い閾値電圧Ａ２を生成している。ここで、閾値電圧Ａ１，Ａ２からなる閾値幅は、センサ部Ａによって人体を検知したか否かの判断基準となる人体検知用の閾値幅であり、閾値電圧Ｂ１，Ｂ２からなる閾値幅は、モード切替回路５による動作モード／待機モードの切り替えの判断基準となる切替判断用の閾値幅である。
【００３５】
コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２は、非反転入力端子に入力された電圧が反転入力端子に入力された電圧よりも大きいときにハイレベルの信号を出力し、非反転入力端子に入力された電圧が反転入力端子に入力された電圧よりも小さいときにローレベルの信号を出力するものである。第１のコンパレータＣＯＭＰ１は、非反転入力端子がスイッチＳＷ１を介して抵抗Ｒ１０，Ｒ１１間に接続されるとともに、スイッチＳＷ２を介して抵抗Ｒ１１，Ｒ１２間に接続され、反転入力端子が、電圧増幅回路３の出力端子３ｂと電気的に接続されて増幅電圧信号Ｖｏｕｔが入力される入力端子４ａに接続されている。第２のコンパレータＣＯＭＰ２は、反転入力端子がスイッチＳＷ３を介して抵抗Ｒ１３，Ｒ１４間に接続されるとともに、スイッチＳＷ４を介して抵抗Ｒ１４，Ｒ１５間に接続され、非反転入力端子が入力端子４ａに接続されている。
【００３６】
ＡＮＤ回路１２は、２つの入力端子にそれぞれコンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２の出力端子が接続され、コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２の出力の論理積を出力信号Ｃｏｕｔとして出力するものであり、コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２の信号がともにハイレベルであるときはハイレベルの出力信号Ｃｏｕｔを出力し、それ以外の場合は、ローレベルの出力信号Ｃｏｕｔを出力する。
【００３７】
出力部１３は、電源Ｖｄｄと、トランジスタＴｒと、プルアップ抵抗Ｒ１６と、無線送信回路部Ｃに検知出力Ｐｏｕｔを出力する出力端子１４とから形成され、トランジスタＴｒのゲート電極にＡＮＤ回路１２の出力端子がスイッチＳＷ５を介して接続され、ドレイン電極に電源Ｖｄｄが接続され、ソース電極に出力端子１４が接続されている。このトランジスタＴｒは例えばＰ型ＭＯＳＦＥＴ等であり、トランジスタＴｒのゲート電極にローレベルの信号が入力されているときは、ドレイン−ソース電極間を通電して、出力端子１４からハイレベルの検知出力Ｐｏｕｔを出力し、ゲート電極にハイレベルの信号が入力されているときは、ドレイン−ソース電極間を遮断して、出力端子１４からローレベルの検知出力Ｐｏｕｔを出力する。したがって出力部１３は、トランジスタＴｒのゲート電極にローレベルの出力信号Ｃｏｕｔが入力されたときのみハイレベルの検知出力Ｐｏｕｔを出力するのである。
【００３８】
モード切替回路５は、図４に示すように、比較回路４のＡＮＤ回路１２の出力端子と接続されて、ＡＮＤ回路１２の出力信号Ｃｏｕｔによって、信号処理回路部Ｂのモード切り替えを行うものであり、ＡＮＤ回路１２の出力信号Ｃｏｕｔがハイレベルの信号であれば、信号処理回路部Ｂを待機モードに設定し、出力信号Ｃｏｕｔがローレベルの信号であれば、信号処理回路部Ｂを動作モードに設定するようにしてある。
【００３９】
ここで、待機モードは、各回路２，３が最低限動作可能な程度に各回路２，３のバイアス電流を制限することで、消費電流を極限まで制限したモードであり、同時に、比較回路４のスイッチＳＷ１，ＳＷ４をオフ、スイッチＳＷ２，ＳＷ３をオンにして、各コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２に閾値電圧Ｂ１，Ｂ２が入力されるようにするとともに、スイッチＳＷ５をオフしてＡＮＤ回路１２の出力端子と出力部１３のトランジスタＴｒのゲート電極とを遮断している。このとき、トランジスタＴｒのゲート電極はプルアップ抵抗Ｒ１６によりハイレベルとなるためにドレイン−ソース電極間が遮断され、その結果、検知出力Ｐｏｕｔはローレベルとなる。
【００４０】
また、動作モードは、各回路２，３が確実に動作できるように各回路２，３のバイアス電流を十分な値とすることで、消費電流が定格電流となるようにしたモードであり、同時に、比較回路４のスイッチＳＷ１，ＳＷ４をオン、スイッチＳＷ２，ＳＷ３をオフにして、各コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２に閾値電圧Ａ１，Ａ２が入力されるようにするとともに、スイッチＳＷ５をオンしてＡＮＤ回路１２の出力端子と出力部１３のトランジスタＴｒのゲート電極とを通電させている。
【００４１】
このようなモード切替回路５によれば、増幅電圧信号Ｖｏｕｔがその上限及び下限においてそれぞれ閾値電圧Ｂ１，Ｂ２を越えない、すなわち閾値電圧Ｂ１，Ｂ２による切替判断用の閾値幅内に収まる場合は、ＡＮＤ回路１２の出力信号Ｃｏｕｔがハイレベルの信号となるから、信号処理回路部Ｂを上記の待機モードに設定することで、無線センサ装置１全体でのエネルギー消費を抑えることができる。また逆に、増幅電圧信号Ｖｏｕｔが閾値電圧Ｂ１，Ｂ２を越える、すなわち閾値電圧Ｂ１，Ｂ２の閾値幅内に収まらない場合は、ＡＮＤ回路１２の出力信号Ｃｏｕｔがローレベルの信号となるから、信号処理回路部Ｂを上記の動作モードに設定することで、コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２に入力される閾値電圧を人体検知用の閾値電圧Ａ１，Ａ２にして、人体の検出を行えるようにするのである。
【００４２】
ところで、このようなモード切替時の問題として、電流値が変わる瞬間の変動が大きい場合は、変動が電圧増幅回路３を通して誤動作として現れてしまうおそれがあるため、モード切替後は一定時間、出力信号を出力しないようにする回路を設けることが好ましい。
【００４３】
無線送信回路部Ｃは、信号処理回路部Ｂからの検知出力Ｐｏｕｔを、無線センサ装置１の出力端子部６（図１参照）から無線信号Ｏｕｔにより外部へ出力するための変換処理を行う変換回路１５を有しており、本実施形態において無線送信回路部Ｃは、超広帯域無線方式（Ultra Wide Band）を用いて外部への送信を行うようにしてある。この超広帯域無線方式は、無線通信の方式のひとつで、データを数ＧＨｚ程度の極めて広い周波数帯に拡散して送受信を行なうものであり、例えばＵＷＢ−ＩＲ（Impulse Radio）方式のものが提供されている。次にＵＷＢ−ＩＲ方式について簡単に説明すると、ＵＷＢ−ＩＲ方式は、送信データを用いてパルスを変調することで無線信号を生成し、直接送信するものであり、ここで生成される無線信号は従来の搬送波を用いた通信（例えば、Bluetooth（Ｒ）や無線ＬＡＮ等）とは異なり、搬送波を持たないベースバンド信号の形式となっている。また、ＵＷＢ−ＩＲ方式における占有帯域幅は、パルスの形状によって決定され、代表的なパルスの形状としては数百ｐｓのパルス幅を有するインパルス波形が用いられているため、数ＧＨｚの極めて広い周波数帯域を占有しているものである。
【００４４】
上述の超広帯域無線方式は、搬送波を用いずに送信データを直接数百ｐｓのパルス幅のパルス列によって伝搬するから、送信時の瞬間的な電力しか必要とせず、そのため超広帯域無線方式を用いることにより、無線センサ装置１全体での消費電流を抑えることができる。例えば、無線センサ装置１を複数使用することを考えた場合、無線センサ装置１の検知出力Ｐｏｕｔは、ハイレベルかローレベルかの１ビットの信号であるので、装置１の個々のアドレス情報と１ビット信号とからの比較的少ない情報量でシステムを構築することができ、このとき、無線センサ装置１からの出力が１０ｓに１回送信され、送信時のパルス列幅１ｍｓ、平均動作電流が２ｍＡとすると、消費電流は０．２μＡとなる。このように、情報量の少ないデータを送信する場合には、超広帯域無線方式が有効であり、平均消費電流を１μＡ以下まで落とすことができるから、無線センサ装置１全体として省エネルギー化を図ることができるのである。
【００４５】
電力発生装置Ｄは、図１に示すように、太陽電池である発電素子７と、該発電素子７からの出力電圧を昇圧する昇圧回路８、及び該昇圧回路８により昇圧された出力電圧を蓄電する、例えばコンデンサ（キャパシタ）である蓄電素子９を備えた蓄電回路１０とから構成され、該蓄電素子９から信号処理回路部Ｂ及び無線送信回路部Ｃに動作電力を供給するものである。
【００４６】
発電素子７は上記したように太陽光を受光して電流を発生する太陽電池であり、一端が接地されるとともに他端が昇圧回路８に接続されている。昇圧回路８は、発電素子７により生じる出力電圧を昇圧して出力するためのものである。蓄電素子９は、例えば電気二重層コンデンサが最適であり、一端が接地されて他端が昇圧回路８の出力端子に接続され、昇圧回路８により昇圧された出力電圧を自身に蓄電し、又、蓄電素子９の他端は各回路部Ｂ，Ｃに接続され動作電力を供給することができるようになっている。このような電力発生装置Ｄによれば、発電素子７が太陽光を受光することにより発電素子７に電流が発生し、このときに生じる出力電圧を昇圧回路８により昇圧して蓄電素子９に蓄えると同時に各回路部Ｂ，Ｃへ動作電力の供給を行うことができるのである。
【００４７】
ここで、上記の信号処理回路部Ｂ、無線送信回路部Ｃ、及び昇圧回路８からなる回路部の平均消費電流を５μＡとし、信号処理回路部Ｂと無線送信回路部Ｃがそれぞれ３Ｖで動作し、各動作限界電圧が２Ｖであるように設定すると、信号処理回路部Ｂと無線送信回路部Ｃは、電力発生装置Ｄの電力を平均１０μＷ〜１５μＷ消費することになる。このとき、昇圧回路８によって昇圧する際の電力変換効率が一般的な８０％であるとすると、発電素子７において最低でも１５μＷ以上の発電が必要となるが、これは、昼間の晴れた状態における一般的な１０畳のリビングの明るさ（約３００ｌｘ）において１セルの太陽電池から得られるエネルギーにより実現することができる。したがって上記の場合は太陽電池１セルにより動作でき、これにより無線センサ装置１の小型化を図ることができる。
【００４８】
加えて、発電素子７により発電された電力を蓄電素子９に充電しておけば、発電素子７に光が当たらない状態となっても一定時間は信号処理回路部Ｂと無線送信回路部Ｃに電力を供給して無線センサ装置１を動作させることができる。例えば、蓄電素子９に１Ｆ蓄えられている場合、信号処理回路部Ｂと無線送信回路部Ｃの動作電圧が３Ｖから２Ｖまで落ちるのに要する時間は、およそ５５時間である。つまり、発電素子７に光が当たらなくても、５５時間は動作することができる。また、電力発生装置Ｄに２次電池を設けて、光が当たらないときは２次電池から電力を賄うようにしてもよい。
【００４９】
以上により本実施形態の無線センサ装置１は構成されており、次にその動作について説明する。尚、信号処理回路部Ｂは初期状態において待機モードに設定されているとする。
【００５０】
センサ部Ａは、その感知範囲内で赤外線を検出すると出力Ｓｉｎを発生する。そして、センサ部Ａの出力Ｓｉｎは、図１に示すように、信号処理回路部Ｂの電流電圧変換回路２に入力される。この電流電圧変換回路２において、出力Ｓｉｎは、コンデンサＣ１の帰還容量のインピーダンスを用いて電圧信号Ｓｏｕｔに変換され、この後に電圧増幅回路３に入力される。電圧増幅回路３に入力された電圧信号Ｓｏｕｔは、電圧増幅回路３の３次のハイパスフィルタと２次のローパスフィルタと１組の非反転増幅器とによって、１Ｈｚを中心とした周波数帯の電圧信号を選択的に増幅されて（中心周波数１Ｈｚで約６４ｄＢ）、増幅電圧信号Ｖｏｕｔとして比較回路４へ出力される。比較回路４に入力された増幅電圧信号Ｖｏｕｔは、第１のコンパレータＣＯＭＰ１の反転入力端子と、第２のコンパレータＣＯＭＰ２の非反転入力端子へと入力される。
【００５１】
ここで、増幅電圧信号Ｖｏｕｔが閾値電圧Ｂ１を下回り、且つ閾値電圧Ｂ２を上回る場合（つまり、増幅電圧信号Ｖｏｕｔが閾値電圧Ｂ１，Ｂ２による切替判断用の閾値幅内に収まる場合）、コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２からの出力信号はともにハイレベルの信号となり、ＡＮＤ回路１２は、ハイレベルの出力信号Ｃｏｕｔを出力する。そして、ハイレベルの出力信号Ｃｏｕｔを受けたモード切替回路５は、待機モードを維持し、出力部１３は、トランジスタＴｒのゲート電極がハイレベルのままなので出力端子１４から、センサ部Ａが人を検知していないことを示すローレベルの検知出力Ｐｏｕｔが出力されることになる。
【００５２】
一方、増幅電圧信号Ｖｏｕｔが少なくとも閾値電圧Ｂ１を上回る、或いは閾値電圧Ｂ２を下回る場合（つまり、増幅電圧信号Ｖｏｕｔが閾値電圧Ｂ１，Ｂ２による切替判断用の閾値幅内に収まらない場合）、コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２からの出力信号のうち少なくとも一方はローレベルの信号となるから、ＡＮＤ回路１２は、ローレベルの出力信号Ｃｏｕｔを出力する。そして、ローレベルの出力信号Ｃｏｕｔを受けたモード切替回路５は、待機モードから動作モードへの切り替えを行う。このとき、検知出力Ｐｏｕｔはまだローレベルのままであるが、この電圧増幅信号Ｖｏｕｔが引き続き変動し、少なくとも閾値電圧Ａ１を上回る、或いは閾値電圧Ａ２を下回る場合（つまり、増幅電圧信号Ｖｏｕｔが閾値電圧Ａ１，Ａ２による人体検知用の閾値幅内に収まらない場合）、コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２からの出力信号のうちいずれか１つがローレベルの信号となるので、ＡＮＤ回路１２はローレベルの出力信号Ｃｏｕｔを出力する。このとき、モード切替回路５は動作モードを設定するとともにスイッチＳＷ５をオンとしているから、ＡＮＤ回路１２から出力されたローレベルの出力信号ＣｏｕｔはスイッチＳＷ５を通過してトランジスタＴｒのゲート電極に入力される。これによりトランジスタＴｒのゲート電極がローレベルとなるから、トランジスタＴｒのソース−ドレイン電極間が通電され、その結果、出力端子１４からセンサ部Ａが人を検知したことを示すハイレベルの検知出力Ｐｏｕｔが出力されることになる。尚、モード切替回路５により待機モードから動作モードに切り替えられた後に、入力された増幅電圧信号Ｖｏｕｔが閾値電圧Ａ１を下回り、且つ閾値電圧Ａ２を上回る場合（つまり、増幅電圧信号Ｖｏｕｔが閾値電圧Ａ１，Ａ２による人体検知用の閾値幅内に収まる場合）、コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２からの出力信号はともにハイレベルの信号となるので、ＡＮＤ回路１２はハイレベルの出力信号Ｃｏｕｔを出力する。そして、ハイレベルの出力信号Ｃｏｕｔが出力されると、モード切替回路５はモードを動作モードから待機モードに切り替えるとともに、スイッチＳＷ５をオフにするので、トランジスタＴｒのゲート電極はプルアップ抵抗Ｒ１６によりハイレベルとなり、出力回路１３からはローレベルの検知出力Ｐｏｕｔが出力されることになる。
【００５３】
このようにして信号処理回路部Ｂから出力された検知出力Ｐｏｕｔは、無線送信回路部Ｃの変換回路１５に入力される。そして変換回路１５によって、上記の超広帯域方式の無線信号Ｏｕｔに変換されて無線センサ装置１の出力端子６から外部へと出力されることになる。
【００５４】
本実施形態の無線センサ装置１によれば、センサ部Ａからの出力Ｓｉｎを電流電圧変換回路２により電圧信号Ｓｏｕｔに変換した後に電圧増幅回路３によってアナログ増幅し、増幅後の増幅電圧信号Ｖｏｕｔを比較回路４に入力して、増幅電圧信号Ｖｏｕｔが予め設定された閾値である閾値電圧Ａ１，Ａ２を越えたときにハイレベルの検知出力Ｐｏｕｔを発生することにより、センサ部Ａからの出力Ｓｉｎをハイレベルかローレベル、すなわちオン・オフの１ビットの信号に変換することができる。これにより従来のようにマイコン等が用いられているＡ／Ｄ変換器等を用いてデジタル信号処理を行う必要がなくなるから、信号処理回路部Ｂの消費電流を抑えて省エネルギー化を図ることができる。
【００５５】
さらに、信号処理回路部Ｂの消費電流を切り替えるための切替手段としてモード切替回路５を備え、このモード切替回路５により、増幅されたセンサ部Ａの出力Ｓｉｎである増幅電圧信号Ｖｏｕｔが予め設定された閾値である閾値電圧Ｂ１，Ｂ２を越えない場合は、信号処理回路部Ｂを信号処理回路部Ｂの消費電流を制限した待機モードに設定し、越える場合は、信号処理回路部Ｂを信号処理回路部Ｂの消費電流を定格電流とした動作モードに設定するようにしてある。そのため、センサ部Ａからの出力Ｓｉｎが弱いときには、信号処理回路部Ｂが待機モードに設定され、これにより信号処理回路部Ｂの消費電流を低くすることができ、省エネルギー化を図ることができる。加えて、無線送信回路部Ｃの無線方式として、従来の無線通信方式よりも低電力で通信を行える超広帯域無線通信方式を採用して、これにより外部へ出力を送信するようにしてあるので、さらに省エネルギー化を図ることができる。
【００５６】
また、信号処理回路部Ｂ及び無線送信回路部Ｃに動作電力を供給する電力発生装置Ｄを備えているために長寿命で電池交換不要となるから、従来から面倒であった無線センサ装置１のメンテナンスを行う必要がなくなり、取り付けが困難であった場所、例えば天井等の高いところにも問題無く設置することができる。その上、無線により外部への送信を行うから、配線工事をする必要がなくなり、取り付け場所の自由度を向上することができる。これにより、無線センサ装置１を様々な場所に複数設置して使用することができるようになり、例えば、施設の各部屋やトイレ等に無線センサ装置１を取り付けて常に部屋の利用状況が分かるようにすれば、利用者が部屋に行って空き状態を確認する手間を省くことができる。
【００５７】
加えて、無線送信回路部Ｃにも、上記のモード切替回路５と同様なモード切替手段を設けることとしてもよく、この場合、モード切替の判断は、例えば信号処理回路部Ｂの検知出力Ｐｏｕｔがハイレベルの信号であれば動作モードに設定し、ローレベルの信号であれば待機モードに設定するようにすればよい。すなわち、前記モード切替手段は、信号処理回路部Ｂの検知出力Ｐｏｕｔがローレベルの信号であれば、無線送信回路部Ｃを無線送信回路部Ｃの消費電流を制限して最低限動作できる程度とした待機モードに設定し、検知出力Ｐｏｕｔがハイレベルの信号であれば、無線送信回路部Ｃを無線送信回路部Ｃの消費電流を定格電流にして十分に動作することができる動作モードに設定する。このようにすれば、人体を検知したことを示すハイレベルの検知出力Ｐｏｕｔを受けたときのみ無線送信回路部Ｃが動作モードとなり、人体を検知していないとき（つまり、検知出力Ｐｏｕｔがローレベルのとき）は、無線送信回路部Ｃの消費電力を抑えて無線センサ装置１の省エネルギー化を図ることができる。また、上記の信号処理回路部Ｂでは、最低限増幅電圧信号Ｖｏｕｔの比較を行わなければならないために動作を停止する停止モードに設定することはできないが、無線送信回路部Ｃでは、待機モードに設定するかわりにモード切替手段を除いて無線送信回路部Ｃの動作を停止する停止モードに設定することができる。したがって、上記のモード切替手段によって、検知出力Ｐｏｕｔがローレベルの信号であるときに無線送信回路部Ｃを停止モードに設定するようにすれば、さらなる省エネルギー化を図ることができる。
【００５８】
ところで、上記の電圧増幅回路３の消費電流を低くするためには、増幅電圧信号Ｖｏｕｔの振幅を抑える、つまり増幅電圧信号Ｖｏｕｔの増幅利得を小さくすることが必要となるが、このとき無線センサ装置１の感度は、増幅電圧信号Ｖｏｕｔの振幅に対する比較回路４の閾値電圧Ａ１，Ａ２による人体検知用の閾値幅により定義されるため、増幅電圧信号Ｖｏｕｔの増幅利得を小さくして振幅を抑えた場合は、これに合わせて閾値電圧Ａ１，Ａ２による閾値幅も小さくする必要がある。また、上記電圧増幅回路３において増幅電圧信号Ｖｏｕｔの増幅利得は、非反転増幅器の抵抗Ｒ４，Ｒ７と抵抗Ｒ５，Ｒ８との比率によって決定されるため、このような抵抗値を例えば数ＭΩと集積化できる最大レベルとすることで、回路に流れる電流を抑えることができ、これにより電圧増幅回路３全体の消費電流を低くすることができ、無線センサ装置１の省エネルギー化を図ることができる。一方、比較回路４の閾値電圧Ａ１，Ａ２による人体検知用の閾値幅を例えば４００ｍＶｐｐで、例えば抵抗Ｒ８が数ＭΩとすると、電圧増幅回路３で最も振幅が振れる第２のオペアンプＯＰ４を用いた非反転増幅器の出力電流能力、及び比較器４の閾値電圧生成部１１の電流能力は約５０ｎＡあれば十分であるから、第２のオペアンプＯＰ４より前の第１のオペアンプＯＰ３を用いた非反転増幅器はさらに低消費化することができ、これによっても無線センサ装置１の省エネルギー化を図ることができる。
【００５９】
尚、本実施形態において、センサ部Ａは、人体から輻射される赤外線エネルギーを検出する人体検知用の焦電センサとしているが、本実施形態のセンサ部Ａは、焦電センサに限られるものではなく、照度センサ、又は振動センサ、或いは温度センサとしてもよい。特に振動センサを利用する例としては、建造物の微小振動（振動エネルギー）を電力に変換し、その電力で内部回路を動作させ、ある一定の揺れを検知すると発報信号を出力する振動センサが挙げられる。尚、このような微小振動からエネルギーを得ることができる素子としては、建造物の壁面、床等の振幅が数μｍ以下の微小振動のエネルギーを電力に変換できるものが提供されている。
【００６０】
（実施形態２）
本実施形態の無線センサ装置１は、上記の実施形態１の無線センサ装置１に比べて、モード切替回路５に特徴があり、その他の構成は上記実施形態１と略同様であるので同一の符号を付し説明を省略する。
【００６１】
本実施形態のモード切替回路５は、図５（ａ）に示すように、発電素子７に接続された電線Ｌによって発電素子７の出力電圧を常時モニタするように構成してあり、この出力電圧がモード切替回路５に予め設定された閾値、例えば発電素子７によるエネルギー供給が十分であるか否かを判断する基準となる電圧値未満となった場合は、上記の実施形態１と同様に、比較回路４のＡＮＤ回路１２の出力信号Ｃｏｕｔによって、信号処理回路部Ｂを待機モード、或いは動作モードに設定し、発電素子７の出力電圧がモード切替回路５の前記閾値以上となった場合は、ＡＮＤ回路１２の出力信号Ｃｏｕｔの値に依らず、信号処理回路部Ｂを動作モードに設定するようにしてある。
【００６２】
つまり、モード切替回路５は、発電素子７から得られる出力電圧が予め設定された閾値未満である場合は、発電素子７によるエネルギー供給が不十分であると判断して、上記の実施形態１と同様にＡＮＤ回路１２の出力信号Ｃｏｕｔがハイレベルの信号のときに信号処理回路部Ｂを待機モードに設定し、出力信号Ｃｏｕｔがローレベルの信号のときに信号処理回路部Ｂを動作モードに設定するが、発電素子７から得られる出力電圧が予め設定された閾値以上である場合は、発電素子７によるエネルギー供給が十分であると判断して、信号処理回路部Ｂのモードの切り替えを行わず、信号処理回路部Ｂを常に動作モードに設定するのである。
【００６３】
このような無線センサ装置１によれば、発電素子７により発電されるエネルギーの供給量が十分である場合には、センサ部Ａの出力によらず信号処理回路部Ｂを動作モードに設定し、この状態を維持するので、上述の信号処理回路部Ｂを待機モード或いは動作モードに切り替える際の消費電流の変動によって生じるおそれのある誤動作を防止することができるのである。
【００６４】
一方、発電素子７の出力電圧をモニタする替わりに、蓄電素子９の電圧値をモニタする、若しくは信号処理回路部Ｂの電源電圧を直接モニタする構成としてもよいが、この場合、発電素子７によるエネルギー供給の状態とは直接関係していないため、エネルギーの有効利用という点では効率が悪くなってしまう。例えば、蓄電素子９の電圧値がモード切替回路５の予め設定された閾値を越えていたとしても、発電素子７によるエネルギー供給が十分であるとは限らないため、発電素子７によるエネルギー供給が少ない場合でも、信号処理回路部Ｂを動作モードに設定してしまうから、蓄電素子９の電圧降下を早めてしまうおそれがある。
【００６５】
（実施形態３）
本実施形態の無線センサ装置１は、上記の実施形態１に比べて、センサ部Ａと発電素子７とを一体としたことに特徴があり、上記実施形態１と略同様の構成については同一の符号を付し説明を省略する。
【００６６】
本実施形態の無線センサ装置１は、図５（ｂ）に示すように、電力発生装置Ｄに備えられてセンサ部及び発電素子を兼ねる素子Ｅと、該素子Ｅからの出力Ｓｉｎに応じて検知出力Ｐｏｕｔを発生する信号処理回路部Ｂと、信号処理回路部Ｂからの検知出力Ｐｏｕｔを無線信号Ｏｕｔにより外部へ送信する無線送信回路部Ｃと、無線信号を外部へ出力するための出力端子６と、素子Ｅにより発電された電力を昇圧回路８で昇圧して蓄電素子９に蓄電し、該蓄電素子９から信号処理回路部Ｂ及び無線送信回路部Ｃに動作電力を供給する電力発生装置Ｄとを具備している。
【００６７】
素子Ｅは、例えば、太陽電池のような光電効果を利用した素子であり、太陽電池は受光した光の照度に応じて発電する電流量が変化するため、太陽電池を照度センサとしても利用することができる。また、モード切替回路５は、図５（ｂ）に示すように、素子Ｅの出力電圧を電線Ｌによって常時モニタするように構成してあり、この出力電圧がモード切替回路５に予め設定された閾値を下回る場合は、信号処理回路部Ｂを待機モードに設定し、出力電圧が予め設定された閾値を上回る場合は、信号処理回路部Ｂを動作モードに設定するようにしてある。
【００６８】
したがって、素子Ｅの出力電圧が前記閾値を下回る場合は、当然照度も低く、このときは信号処理回路部Ｂがモード切替回路５によって待機モードに設定され、省エネルギー化が図られることになる。一方、素子Ｅの出力電圧が前記閾値を上回る場合は、当然照度も高く、このときは信号処理回路部Ｂがモード切替回路５によって動作モードに設定され、これにより照度の検出が行えるようになるのである。
【００６９】
本実施形態の無線センサ装置１によれば、照度センサと発電素子との役割を１つの素子により得ることができるため、無線センサ装置１の小型化、高効率化が実現できる。また、センサにより検出するエネルギーと、発電に利用するエネルギーとが、同じエネルギー源から得られるため、センサによりエネルギーを検出した際、同時に発電が行われることになるので、電力発生装置Ｄから信号処理回路部Ｂや無線送信回路部Ｃに安定して動作電流を供給することができるようになる。
【００７０】
尚、本実施形態は、太陽電池のような光電効果を利用した素子を用いた照度センサについて述べたが、熱電素子や振動素子を用いたセンサについても同様の構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施形態１の無線センサ装置のブロック図である。
【図２】同上の無線センサ装置の電流電圧変換回路を示す回路図である。
【図３】同上の無線センサ装置の電圧増幅回路を示す回路図である。
【図４】同上の無線センサ装置の比較回路及びモード切替回路を示す回路図である。
【図５】（ａ）は、本発明の実施形態２の無線センサ装置のブロック図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態３の無線センサ装置のブロック図である。
【符号の説明】
【００７２】
１ 無線センサ装置
２ 電流電圧変換回路
３ 電圧増幅回路
４ 比較回路
５ モード切替回路
６ 出力端子
７ 発電素子
８ 昇圧回路
９ 蓄電素子
１０ 蓄電回路
１５ 変換回路
Ａ センサ部
Ｂ 信号処理回路部
Ｃ 無線送信回路部
Ｄ 電力発生装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサにより検出される情報を無線により送信する無線センサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、無線センサ装置としては、第１の半導体集積回路、第２の半導体集積回路、発光ダイオードチップ、コンデンサ、インダクタ、及び、これらを搭載するための基板から構成されたものが提供されている（特許文献１）。
【０００３】
上記の第１の半導体集積回路は、マイクロプロセッサ、メモリ、外部との通信を行う高周波送受信回路、基板上に設けられたアンテナの送受信等を切り替える高周波スイッチ、温度センサ、加速度センサ、赤外／赤色光センサ、インピーダンスセンサ等で構成されるセンサ回路、センサからの信号を増幅してデジタル量に変換するＡ／Ｄ変換回路、基板上に搭載された発光ダイオードを駆動するドライバ、上記マイクロプロセッサ、メモリ、高周波送受信回路、高周波スイッチ、温度センサ、加速度センサ、赤外／赤色光センサ、インピーダンスセンサへの電源供給を制限する電源制御回路、該電源制御回路のオン／オフを制御するタイマ回路、及び、上記コンデンサに蓄積された電荷量を監視する電荷監視回路から構成されている。
【０００４】
また、第２の半導体集積回路は、微弱な外部振動を電気エネルギーに変換する小型の発電チップであり、外部の振動により静電容量が変化する可変容量コンデンサ、及び、該可変容量コンデンサにより外部振動の力学エネルギーから変換された電気エネルギーを回収して基板上の所定のコンデンサを充電する機能を有した電力回収回路から構成されている。
【特許文献１】特開２００４−２４５５１号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、無線センサ装置では、駆動時間の長寿命化の必要性から、装置の省エネルギー化が要求されている。
【０００６】
しかし、上記の無線センサ装置は、センサの出力をマイクロプロセッサに取り込んで高周波送受信回路経由で外部機器に無線送信するために、Ａ／Ｄ変換器を用いてセンサ出力をアナログ値からデジタル値へ変換しており、このＡ／Ｄ変換器は、一般的にはマイコンを備えているので、Ａ／Ｄ変換器における消費電力は非常に大きく、これが装置全体の省エネルギー化を図るにあたっては大きな問題となっていた。
【０００７】
本発明は上述の点に鑑みて為されたもので、その目的は、省エネルギー化を図ることができる無線センサ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を解決するために、請求項１の発明では、センサ部と、該センサ部からの出力をアナログ増幅するとともに、アナログ増幅された出力が予め設定された閾値を越えたときに検知出力を発生する信号処理回路部と、前記信号処理回路部からの検知出力を無線信号により外部へ送信する無線送信回路部と、発電素子を備え該発電素子により発電された電力を蓄電素子に蓄電し、該蓄電素子から前記信号処理回路部及び前記無線送信回路部に動作電力を供給する電力発生装置とを具備していることを特徴とする無線センサ装置とした。
【０００９】
請求項１の発明によれば、センサ部からの出力をアナログ増幅し、増幅後の出力が予め設定された閾値を越えたときに検知出力を発生することにより、センサ部からの出力を１ビットの信号に変換しているから、センサ部の出力を１ビットの信号に変換するためにＡ／Ｄ変換器を用いてデジタル信号処理を行う必要がなくなり、これにより信号処理回路部の消費電流を抑えて省エネルギー化を図ることができる。また、信号処理回路部及び無線送信回路部に動作電力を供給する電力発生装置を備えているために長寿命で電池交換不要となるから、メンテナンスの必要がなくなり、その上無線により外部への送信を行うから、配線工事をする必要がなく、取り付け場所の自由度を向上することができる。
【００１０】
請求項２の発明では、請求項１の発明の構成に加えて、前記信号処理回路部と前記無線送信回路部の少なくとも一方の消費電流を切り替えるための切替手段を備えていることを特徴とする無線センサ装置とした。
【００１１】
請求項２の発明によれば、例えば、信号処理回路部や無線送信回路部を動作させておく必要が無い場合には、切替手段により消費電流を切り替えて消費電流を低くすることで省エネルギー化を図ることができる。
【００１２】
請求項３の発明では、請求項２の発明の構成に加えて、前記切替手段は、前記センサ部の出力が予め設定された閾値を越えない場合には、前記信号処理回路部を、該信号処理回路部の消費電流が制限された待機モードに設定し、前記センサ部の出力が前記閾値を越える場合には、前記信号処理回路部を、該信号処理回路部の消費電流が前記信号処理回路部の定格電流となる動作モードに設定することを特徴とする無線センサ装置とした。
【００１３】
請求項３の発明によれば、センサ部からの出力が予め設定された閾値を越えない場合は、切替手段によって信号処理回路部を消費電流が制限された待機モードに設定するようにしてあるので、信号処理回路部の消費電流を抑えて省エネルギー化を図ることができる。
【００１４】
請求項４の発明では、請求項２又は３の発明の構成に加えて、前記切替手段は、前記センサ部の出力が予め設定された閾値を越えない場合には、前記無線送信回路部を、該無線送信回路部の消費電流が制限された待機モード又は停止モードに設定し、前記センサ部の出力が前記閾値を越える場合には、前記無線送信回路部を、該無線送信回路部の消費電流が前記無線送信回路部の定格電流となる動作モードに設定することを特徴とする無線センサ装置とした。
【００１５】
請求項４の発明によれば、センサ部からの出力が予め設定された閾値を越えない場合は、切替手段によって無線送信回路部を消費電流が制限された待機モード又は停止モードに設定するようにしてあるので、無線送信回路部の消費電流を抑えて省エネルギー化を図ることができる。
【００１６】
請求項５の発明では、請求項３又は４の発明の構成に加えて、前記切替手段は、前記発電素子により発電されるエネルギーが予め設定された閾値を越えている間、前記動作モードに設定し、この状態を維持することを特徴とする無線センサ装置とした。
【００１７】
請求項５の発明によれば、例えば、発電素子により発電されるエネルギーの供給量が十分である場合には、センサ部の出力によらず信号処理回路部や無線送信回路部を動作モードに設定し、この状態を維持するので、待機モードと動作モードとを切り替える際の消費電流の変動によって生じるおそれのある誤動作を防止することができる。
【００１８】
請求項６の発明では、請求項１乃至５のいずれか１項の発明の構成に加えて、前記センサ部は、人体から輻射される赤外線エネルギーを検出する人体検知用の焦電センサであることを特徴とする無線センサ装置とした。
【００１９】
請求項６の発明によれば、省エネルギー化を図ることができるとともに、長寿命で電池交換不要となってメンテナンスの必要がなくなり、且つ無線により外部への送信を行うために取り付け場所の自由度が増した、センサ部の感知エリア内における人体の存在や移動を検出する人体検知用の無線センサ装置を得ることができる。
【００２０】
請求項７の発明では、請求項１乃至６のいずれか１項の発明の構成に加えて、前記センサ部で検出するエネルギーと、前記発電素子で利用するエネルギーとが、同じエネルギー源から得られるように構成されていることを特徴とする無線センサ装置とした。
【００２１】
請求項７の発明によれば、センサ部がエネルギーを検出した際、同時に発電素子で発電が行われることになるので、電力発生装置から信号処理回路部や無線送信回路部に安定して動作電流を供給することができるようになる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、センサ部からの出力をアナログ増幅し、増幅後の出力が予め設定された閾値を越えたときに検知出力を発生することにより、センサ部からの出力を１ビットの信号に変換しているから、センサ部の出力を１ビットの信号に変換するために、Ａ／Ｄ変換器を用いてデジタル信号処理を行う必要がなくなり、これにより信号処理回路部の消費電流を抑えて省エネルギー化を図ることができるという効果がある。また、信号処理回路部及び無線送信回路部に動作電力を供給する電力発生装置を備えているために長寿命で電池交換不要となるから、従来から面倒であった装置のメンテナンスの必要がなくなるという効果があり、その上無線により外部への送信を行うので配線工事をする必要がなく、取り付け場所の自由度が向上するという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、図１乃至図５を用いて、本発明の無線センサ装置の実施形態について説明する。
【００２４】
（実施形態１）
本実施形態の無線センサ装置１は、図１に示すように、センサ部Ａと、電流電圧変換回路２、電圧増幅回路３、比較回路４、及びモード切替回路５を有し、センサ部Ａからの出力Ｓｉｎをアナログ増幅するとともにアナログ増幅された出力Ｓｉｎが予め設定された閾値を越えたときに検知出力Ｐｏｕｔを発生する信号処理回路部Ｂと、信号処理回路部Ｂの検知出力Ｐｏｕｔを変換回路１５で変換してなる無線信号Ｏｕｔにより外部へ送信する無線送信回路部Ｃと、発電素子７を備え該発電素子７により発電された電力を昇圧回路８で昇圧して蓄電素子９に蓄電し、該蓄電素子９から信号処理回路部Ｂ及び無線送信回路部Ｃに動作電力を供給する電力発生装置Ｄとを具備している。
【００２５】
センサ部Ａは、赤外線のエネルギー量の変化により微小な電流信号である出力Ｓｉｎを発生する焦電素子を用いた焦電センサであり、例えば人体から輻射される赤外線エネルギーを検出し、センサ部Ａの感知エリア内における人体の存在や移動を検出するものである。
【００２６】
信号処理回路部Ｂは、センサ部Ａの出力Ｓｉｎが入力され、電流信号である出力Ｓｉｎを電圧信号Ｓｏｕｔに変換して電圧増幅回路３へ出力する電流電圧変換回路２と、電流電圧変換回路２から入力された電圧信号Ｓｏｕｔを増幅して増幅電圧信号Ｖｏｕｔを比較回路４へ出力する電圧増幅回路３と、電圧増幅回路３から入力された増幅電圧信号Ｖｏｕｔを予め設定された閾値と比較し、比較結果に応じた検知出力Ｐｏｕｔを発生する比較回路４と、信号処理回路部Ｂの消費電流を信号処理回路部Ｂの定格電流とした動作モード、或いは、信号処理回路部Ｂの消費電流を制限した待機モードに設定するモード切替回路５とを有している。
【００２７】
電流電圧変換回路２は、図２に示すように、１対のオペアンプＯＰ１，ＯＰ２を有しており、第１のオペアンプＯＰ１は、反転入力端子がセンサ部Ａからの出力Ｓｉｎが入力される入力端子２ａに接続され、非反転入力端子が、一端が接地されて基準電位を与える電源Ｖｒ１の他端に接続され、出力端子が電流電圧変換回路２の出力端子２ｂに接続されている。この第１のオペアンプＯＰ１の出力端子と反転入力端子との間には１０ｐＦのコンデンサＣ１が接続され、これにより交流帰還回路が構成されている。加えて、第１のオペアンプＯＰ１の出力端子と反転入力端子との間には前記交流帰還回路と並列に直流帰還回路が接続され、第１のオペアンプＯＰ１の出力を６ＴΩの抵抗Ｒ１を介して帰還させている。この直流帰還回路は、第２のオペアンプＯＰ２と、２ＴΩの抵抗Ｒ２と、５０ｐＦのコンデンサＣ２とからなる積分回路であり、次のようにして接続されている。すなわち、第２のオペアンプＯＰ２の非反転入力端子が第１のオペアンプＯＰ１の出力端子に接続されるとともに、出力端子が抵抗Ｒ１を介して第１のオペアンプＯＰ１の反転入力端子に接続され、反転入力端子が電源Ｖｒ１の他端に抵抗Ｒ２を介して接続されている。さらにコンデンサＣ２が、一端を第２のオペアンプＯＰ２の出力端子に接続され、他端を第２のオペアンプＯＰ２の反転入力端子と抵抗Ｒ２との間に接続されている。
【００２８】
以上により構成された電流電圧変換回路２によれば、センサ部Ａの出力Ｓｉｎは、交流帰還回路を構成するコンデンサＣ１の帰還容量のインピーダンスを用いて電圧信号Ｓｏｕｔに変換され、加えて直流帰還回路によって回路動作の安定が図られている。さらに電流電圧変換回路２は、両帰還回路による帰還時定数によってバンドパスフィルタとして作用するため、人体検出を考えた場合、人の動きに伴う赤外線量の変化は１Ｈｚを中心とした周波数帯域であるから、例えば０．１Ｈｚ〜１０Ｈｚの電流信号がコンデンサＣ１の帰還容量のインピーダンスで変換されるように、その中心周波数は０．１Ｈｚより低く設定するのが好ましい。また、このようなインピーダンスを用いた電流電圧変換回路２は、従来の高い抵抗値の抵抗を用いた電流電圧変換回路に比べて、変換後の信号のＳ／Ｎ比が大きく改善されており、このようにＳ／Ｎ比が改善されると、電圧増幅回路３において電圧信号Ｓｏｕｔが増幅された際に増幅電圧信号Ｖｏｕｔに定常的に発生するノイズも小さくなって、比較回路４において閾値に対するノイズ比が小さくなるから、誤動作が起こる可能性を低くすることができる。尚、このインピーダンスを用いた電流電圧変換回路の詳細な説明については、特許第３３９９３１４号公報に記載されている。
【００２９】
電圧増幅回路３は、図３に示すように構成されている。すなわち、電流電圧変換回路２の出力端子２ｂと電気的に接続されて電圧信号Ｓｏｕｔが入力される入力端子３ａは、１００ｎＦのコンデンサＣ３の一端に接続されており、コンデンサＣ３の他端は、一端が接地されて基準電位を与える電源Ｖｒ２の他端に５ＭΩの抵抗Ｒ３を介して接続されるとともに、第１のオペアンプＯＰ３の非反転入力端子に接続されている。この第１のオペアンプＯＰ３の反転入力端子は、電源Ｖｒ２の他端に１５０ｋΩの抵抗Ｒ４を介して接続されており、第１のオペアンプＯＰ３の出力端子と反転入力端子との間には１０ｎＦのコンデンサＣ４と６ＭΩの抵抗Ｒ５とが並列に接続されている。
【００３０】
また、第１のオペアンプＯＰ３の出力端子は、１００ｎＦのコンデンサＣ５の一端に接続されており、コンデンサＣ５の他端は、電源Ｖｒ２の他端に５ＭΩの抵抗Ｒ６を介して接続されるとともに、第２のオペアンプＯＰ４の非反転入力端子に接続されている。この第２のオペアンプＯＰ４の反転入力端子は、電源Ｖｒ２の他端に１５０ｋΩの抵抗Ｒ７を介して接続されており、第２のオペアンプＯＰ４の出力端子と反転入力端子との間には１０ｎＦのコンデンサＣ６と６ＭΩの抵抗Ｒ８とが並列に接続されている。
【００３１】
さらに、第２のオペアンプＯＰ４の出力端子は、１００ｎＦのコンデンサＣ７の一端に接続されており、コンデンサＣ７の他端は、電源Ｖｒ２の他端に５ＭΩの抵抗Ｒ９を介して接続されるとともに、増幅した電圧信号Ｓｏｕｔである増幅電圧信号Ｖｏｕｔを比較回路４へ出力するための出力端子３ｂに接続されている。
【００３２】
以上により構成された電圧増幅回路３は、コンデンサＣ３と抵抗Ｒ３、コンデンサＣ５と抵抗Ｒ６、コンデンサＣ７と抵抗Ｒ９の３組からハイパスフィルタが構成され、第１のオペアンプＯＰ３とコンデンサＣ４と抵抗Ｒ４，Ｒ５、第２のオペアンプＯＰ４とコンデンサＣ６と抵抗Ｒ７，Ｒ８の２組からローパスフィルタを兼ねた非反転増幅器が構成されている。すなわち、電圧増幅回路３は、３次のハイパスフィルタと、２次のローパスフィルタと、２つの非反転増幅器を有している。このような電圧増幅回路３は、３次のハイパスフィルタと２次のローパスフィルタとによって、１Ｈｚを中心とした周波数帯の電圧信号のみを通すように設定するとともに、各非反転増幅器の利得を約３２ｄＢにして電圧増幅回路３全体での利得が約６４ｄＢとなるように設定してある。そのため、電圧増幅回路３によれば、電圧信号Ｓｏｕｔのうち１Ｈｚを中心とした周波数帯の電圧信号のみを利得が約６４ｄＢとなるように増幅し、これにより得られた増幅電圧信号Ｖｏｕｔを出力することができるようになっているのである。
【００３３】
比較回路４は、図４に示すように、予め設定された閾値として閾値電圧Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２を生成する閾値電圧生成部１１と、閾値電圧生成部１１の閾値電圧Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２と増幅電圧信号Ｖｏｕｔとを比較して出力を発生する１組のコンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２と、各コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２の出力端子が各別に接続され、各コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２からの出力の論理積である出力信号Ｃｏｕｔを出力するＡＮＤ回路１２と、出力信号Ｃｏｕｔに応じた検知出力Ｐｏｕｔを発生して無線送信回路部Ｃへ送る出力部１３とを備えた、所謂ウィンドコンパレータである。
【００３４】
閾値電圧生成部１１は、内部電源Ｖｃｃを抵抗Ｒ１０，Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４，Ｒ１５を抵抗Ｒ１０，Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４，Ｒ１５の順に接続してなる直列回路を介して接地することで構成され、抵抗Ｒ１０，Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４，Ｒ１５を用いて内部電源Ｖｃｃを分圧することで、抵抗Ｒ１０，Ｒ１１間において閾値電圧Ａ１、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２間において閾値電圧Ａ１より低い閾値電圧Ｂ１、抵抗Ｒ１３，Ｒ１４間において閾値電圧Ｂ１より低い閾値電圧Ｂ２、抵抗Ｒ１４，Ｒ１５間において閾値電圧Ｂ２より低い閾値電圧Ａ２を生成している。ここで、閾値電圧Ａ１，Ａ２からなる閾値幅は、センサ部Ａによって人体を検知したか否かの判断基準となる人体検知用の閾値幅であり、閾値電圧Ｂ１，Ｂ２からなる閾値幅は、モード切替回路５による動作モード／待機モードの切り替えの判断基準となる切替判断用の閾値幅である。
【００３５】
コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２は、非反転入力端子に入力された電圧が反転入力端子に入力された電圧よりも大きいときにハイレベルの信号を出力し、非反転入力端子に入力された電圧が反転入力端子に入力された電圧よりも小さいときにローレベルの信号を出力するものである。第１のコンパレータＣＯＭＰ１は、非反転入力端子がスイッチＳＷ１を介して抵抗Ｒ１０，Ｒ１１間に接続されるとともに、スイッチＳＷ２を介して抵抗Ｒ１１，Ｒ１２間に接続され、反転入力端子が、電圧増幅回路３の出力端子３ｂと電気的に接続されて増幅電圧信号Ｖｏｕｔが入力される入力端子４ａに接続されている。第２のコンパレータＣＯＭＰ２は、反転入力端子がスイッチＳＷ３を介して抵抗Ｒ１３，Ｒ１４間に接続されるとともに、スイッチＳＷ４を介して抵抗Ｒ１４，Ｒ１５間に接続され、非反転入力端子が入力端子４ａに接続されている。
【００３６】
ＡＮＤ回路１２は、２つの入力端子にそれぞれコンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２の出力端子が接続され、コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２の出力の論理積を出力信号Ｃｏｕｔとして出力するものであり、コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２の信号がともにハイレベルであるときはハイレベルの出力信号Ｃｏｕｔを出力し、それ以外の場合は、ローレベルの出力信号Ｃｏｕｔを出力する。
【００３７】
出力部１３は、電源Ｖｄｄと、トランジスタＴｒと、プルアップ抵抗Ｒ１６と、無線送信回路部Ｃに検知出力Ｐｏｕｔを出力する出力端子１４とから形成され、トランジスタＴｒのゲート電極にＡＮＤ回路１２の出力端子がスイッチＳＷ５を介して接続され、ドレイン電極に電源Ｖｄｄが接続され、ソース電極に出力端子１４が接続されている。このトランジスタＴｒは例えばＰ型ＭＯＳＦＥＴ等であり、トランジスタＴｒのゲート電極にローレベルの信号が入力されているときは、ドレイン−ソース電極間を通電して、出力端子１４からハイレベルの検知出力Ｐｏｕｔを出力し、ゲート電極にハイレベルの信号が入力されているときは、ドレイン−ソース電極間を遮断して、出力端子１４からローレベルの検知出力Ｐｏｕｔを出力する。したがって出力部１３は、トランジスタＴｒのゲート電極にローレベルの出力信号Ｃｏｕｔが入力されたときのみハイレベルの検知出力Ｐｏｕｔを出力するのである。
【００３８】
モード切替回路５は、図４に示すように、比較回路４のＡＮＤ回路１２の出力端子と接続されて、ＡＮＤ回路１２の出力信号Ｃｏｕｔによって、信号処理回路部Ｂのモード切り替えを行うものであり、ＡＮＤ回路１２の出力信号Ｃｏｕｔがハイレベルの信号であれば、信号処理回路部Ｂを待機モードに設定し、出力信号Ｃｏｕｔがローレベルの信号であれば、信号処理回路部Ｂを動作モードに設定するようにしてある。
【００３９】
ここで、待機モードは、各回路２，３が最低限動作可能な程度に各回路２，３のバイアス電流を制限することで、消費電流を極限まで制限したモードであり、同時に、比較回路４のスイッチＳＷ１，ＳＷ４をオフ、スイッチＳＷ２，ＳＷ３をオンにして、各コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２に閾値電圧Ｂ１，Ｂ２が入力されるようにするとともに、スイッチＳＷ５をオフしてＡＮＤ回路１２の出力端子と出力部１３のトランジスタＴｒのゲート電極とを遮断している。このとき、トランジスタＴｒのゲート電極はプルアップ抵抗Ｒ１６によりハイレベルとなるためにドレイン−ソース電極間が遮断され、その結果、検知出力Ｐｏｕｔはローレベルとなる。
【００４０】
また、動作モードは、各回路２，３が確実に動作できるように各回路２，３のバイアス電流を十分な値とすることで、消費電流が定格電流となるようにしたモードであり、同時に、比較回路４のスイッチＳＷ１，ＳＷ４をオン、スイッチＳＷ２，ＳＷ３をオフにして、各コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２に閾値電圧Ａ１，Ａ２が入力されるようにするとともに、スイッチＳＷ５をオンしてＡＮＤ回路１２の出力端子と出力部１３のトランジスタＴｒのゲート電極とを通電させている。
【００４１】
このようなモード切替回路５によれば、増幅電圧信号Ｖｏｕｔがその上限及び下限においてそれぞれ閾値電圧Ｂ１，Ｂ２を越えない、すなわち閾値電圧Ｂ１，Ｂ２による切替判断用の閾値幅内に収まる場合は、ＡＮＤ回路１２の出力信号Ｃｏｕｔがハイレベルの信号となるから、信号処理回路部Ｂを上記の待機モードに設定することで、無線センサ装置１全体でのエネルギー消費を抑えることができる。また逆に、増幅電圧信号Ｖｏｕｔが閾値電圧Ｂ１，Ｂ２を越える、すなわち閾値電圧Ｂ１，Ｂ２の閾値幅内に収まらない場合は、ＡＮＤ回路１２の出力信号Ｃｏｕｔがローレベルの信号となるから、信号処理回路部Ｂを上記の動作モードに設定することで、コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２に入力される閾値電圧を人体検知用の閾値電圧Ａ１，Ａ２にして、人体の検出を行えるようにするのである。
【００４２】
ところで、このようなモード切替時の問題として、電流値が変わる瞬間の変動が大きい場合は、変動が電圧増幅回路３を通して誤動作として現れてしまうおそれがあるため、モード切替後は一定時間、出力信号を出力しないようにする回路を設けることが好ましい。
【００４３】
無線送信回路部Ｃは、信号処理回路部Ｂからの検知出力Ｐｏｕｔを、無線センサ装置１の出力端子部６（図１参照）から無線信号Ｏｕｔにより外部へ出力するための変換処理を行う変換回路１５を有しており、本実施形態において無線送信回路部Ｃは、超広帯域無線方式（Ultra Wide Band）を用いて外部への送信を行うようにしてある。この超広帯域無線方式は、無線通信の方式のひとつで、データを数ＧＨｚ程度の極めて広い周波数帯に拡散して送受信を行なうものであり、例えばＵＷＢ−ＩＲ（Impulse Radio）方式のものが提供されている。次にＵＷＢ−ＩＲ方式について簡単に説明すると、ＵＷＢ−ＩＲ方式は、送信データを用いてパルスを変調することで無線信号を生成し、直接送信するものであり、ここで生成される無線信号は従来の搬送波を用いた通信（例えば、Bluetooth（Ｒ）や無線ＬＡＮ等）とは異なり、搬送波を持たないベースバンド信号の形式となっている。また、ＵＷＢ−ＩＲ方式における占有帯域幅は、パルスの形状によって決定され、代表的なパルスの形状としては数百ｐｓのパルス幅を有するインパルス波形が用いられているため、数ＧＨｚの極めて広い周波数帯域を占有しているものである。
【００４４】
上述の超広帯域無線方式は、搬送波を用いずに送信データを直接数百ｐｓのパルス幅のパルス列によって伝搬するから、送信時の瞬間的な電力しか必要とせず、そのため超広帯域無線方式を用いることにより、無線センサ装置１全体での消費電流を抑えることができる。例えば、無線センサ装置１を複数使用することを考えた場合、無線センサ装置１の検知出力Ｐｏｕｔは、ハイレベルかローレベルかの１ビットの信号であるので、装置１の個々のアドレス情報と１ビット信号とからの比較的少ない情報量でシステムを構築することができ、このとき、無線センサ装置１からの出力が１０ｓに１回送信され、送信時のパルス列幅１ｍｓ、平均動作電流が２ｍＡとすると、消費電流は０．２μＡとなる。このように、情報量の少ないデータを送信する場合には、超広帯域無線方式が有効であり、平均消費電流を１μＡ以下まで落とすことができるから、無線センサ装置１全体として省エネルギー化を図ることができるのである。
【００４５】
電力発生装置Ｄは、図１に示すように、太陽電池である発電素子７と、該発電素子７からの出力電圧を昇圧する昇圧回路８、及び該昇圧回路８により昇圧された出力電圧を蓄電する、例えばコンデンサ（キャパシタ）である蓄電素子９を備えた蓄電回路１０とから構成され、該蓄電素子９から信号処理回路部Ｂ及び無線送信回路部Ｃに動作電力を供給するものである。
【００４６】
発電素子７は上記したように太陽光を受光して電流を発生する太陽電池であり、一端が接地されるとともに他端が昇圧回路８に接続されている。昇圧回路８は、発電素子７により生じる出力電圧を昇圧して出力するためのものである。蓄電素子９は、例えば電気二重層コンデンサが最適であり、一端が接地されて他端が昇圧回路８の出力端子に接続され、昇圧回路８により昇圧された出力電圧を自身に蓄電し、又、蓄電素子９の他端は各回路部Ｂ，Ｃに接続され動作電力を供給することができるようになっている。このような電力発生装置Ｄによれば、発電素子７が太陽光を受光することにより発電素子７に電流が発生し、このときに生じる出力電圧を昇圧回路８により昇圧して蓄電素子９に蓄えると同時に各回路部Ｂ，Ｃへ動作電力の供給を行うことができるのである。
【００４７】
ここで、上記の信号処理回路部Ｂ、無線送信回路部Ｃ、及び昇圧回路８からなる回路部の平均消費電流を５μＡとし、信号処理回路部Ｂと無線送信回路部Ｃがそれぞれ３Ｖで動作し、各動作限界電圧が２Ｖであるように設定すると、信号処理回路部Ｂと無線送信回路部Ｃは、電力発生装置Ｄの電力を平均１０μＷ〜１５μＷ消費することになる。このとき、昇圧回路８によって昇圧する際の電力変換効率が一般的な８０％であるとすると、発電素子７において最低でも１５μＷ以上の発電が必要となるが、これは、昼間の晴れた状態における一般的な１０畳のリビングの明るさ（約３００ｌｘ）において１セルの太陽電池から得られるエネルギーにより実現することができる。したがって上記の場合は太陽電池１セルにより動作でき、これにより無線センサ装置１の小型化を図ることができる。
【００４８】
加えて、発電素子７により発電された電力を蓄電素子９に充電しておけば、発電素子７に光が当たらない状態となっても一定時間は信号処理回路部Ｂと無線送信回路部Ｃに電力を供給して無線センサ装置１を動作させることができる。例えば、蓄電素子９に１Ｆ蓄えられている場合、信号処理回路部Ｂと無線送信回路部Ｃの動作電圧が３Ｖから２Ｖまで落ちるのに要する時間は、およそ５５時間である。つまり、発電素子７に光が当たらなくても、５５時間は動作することができる。また、電力発生装置Ｄに２次電池を設けて、光が当たらないときは２次電池から電力を賄うようにしてもよい。
【００４９】
以上により本実施形態の無線センサ装置１は構成されており、次にその動作について説明する。尚、信号処理回路部Ｂは初期状態において待機モードに設定されているとする。
【００５０】
センサ部Ａは、その感知範囲内で赤外線を検出すると出力Ｓｉｎを発生する。そして、センサ部Ａの出力Ｓｉｎは、図１に示すように、信号処理回路部Ｂの電流電圧変換回路２に入力される。この電流電圧変換回路２において、出力Ｓｉｎは、コンデンサＣ１の帰還容量のインピーダンスを用いて電圧信号Ｓｏｕｔに変換され、この後に電圧増幅回路３に入力される。電圧増幅回路３に入力された電圧信号Ｓｏｕｔは、電圧増幅回路３の３次のハイパスフィルタと２次のローパスフィルタと１組の非反転増幅器とによって、１Ｈｚを中心とした周波数帯の電圧信号を選択的に増幅されて（中心周波数１Ｈｚで約６４ｄＢ）、増幅電圧信号Ｖｏｕｔとして比較回路４へ出力される。比較回路４に入力された増幅電圧信号Ｖｏｕｔは、第１のコンパレータＣＯＭＰ１の反転入力端子と、第２のコンパレータＣＯＭＰ２の非反転入力端子へと入力される。
【００５１】
ここで、増幅電圧信号Ｖｏｕｔが閾値電圧Ｂ１を下回り、且つ閾値電圧Ｂ２を上回る場合（つまり、増幅電圧信号Ｖｏｕｔが閾値電圧Ｂ１，Ｂ２による切替判断用の閾値幅内に収まる場合）、コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２からの出力信号はともにハイレベルの信号となり、ＡＮＤ回路１２は、ハイレベルの出力信号Ｃｏｕｔを出力する。そして、ハイレベルの出力信号Ｃｏｕｔを受けたモード切替回路５は、待機モードを維持し、出力部１３は、トランジスタＴｒのゲート電極がハイレベルのままなので出力端子１４から、センサ部Ａが人を検知していないことを示すローレベルの検知出力Ｐｏｕｔが出力されることになる。
【００５２】
一方、増幅電圧信号Ｖｏｕｔが少なくとも閾値電圧Ｂ１を上回る、或いは閾値電圧Ｂ２を下回る場合（つまり、増幅電圧信号Ｖｏｕｔが閾値電圧Ｂ１，Ｂ２による切替判断用の閾値幅内に収まらない場合）、コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２からの出力信号のうち少なくとも一方はローレベルの信号となるから、ＡＮＤ回路１２は、ローレベルの出力信号Ｃｏｕｔを出力する。そして、ローレベルの出力信号Ｃｏｕｔを受けたモード切替回路５は、待機モードから動作モードへの切り替えを行う。このとき、検知出力Ｐｏｕｔはまだローレベルのままであるが、この電圧増幅信号Ｖｏｕｔが引き続き変動し、少なくとも閾値電圧Ａ１を上回る、或いは閾値電圧Ａ２を下回る場合（つまり、増幅電圧信号Ｖｏｕｔが閾値電圧Ａ１，Ａ２による人体検知用の閾値幅内に収まらない場合）、コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２からの出力信号のうちいずれか１つがローレベルの信号となるので、ＡＮＤ回路１２はローレベルの出力信号Ｃｏｕｔを出力する。このとき、モード切替回路５は動作モードを設定するとともにスイッチＳＷ５をオンとしているから、ＡＮＤ回路１２から出力されたローレベルの出力信号ＣｏｕｔはスイッチＳＷ５を通過してトランジスタＴｒのゲート電極に入力される。これによりトランジスタＴｒのゲート電極がローレベルとなるから、トランジスタＴｒのソース−ドレイン電極間が通電され、その結果、出力端子１４からセンサ部Ａが人を検知したことを示すハイレベルの検知出力Ｐｏｕｔが出力されることになる。尚、モード切替回路５により待機モードから動作モードに切り替えられた後に、入力された増幅電圧信号Ｖｏｕｔが閾値電圧Ａ１を下回り、且つ閾値電圧Ａ２を上回る場合（つまり、増幅電圧信号Ｖｏｕｔが閾値電圧Ａ１，Ａ２による人体検知用の閾値幅内に収まる場合）、コンパレータＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２からの出力信号はともにハイレベルの信号となるので、ＡＮＤ回路１２はハイレベルの出力信号Ｃｏｕｔを出力する。そして、ハイレベルの出力信号Ｃｏｕｔが出力されると、モード切替回路５はモードを動作モードから待機モードに切り替えるとともに、スイッチＳＷ５をオフにするので、トランジスタＴｒのゲート電極はプルアップ抵抗Ｒ１６によりハイレベルとなり、出力回路１３からはローレベルの検知出力Ｐｏｕｔが出力されることになる。
【００５３】
このようにして信号処理回路部Ｂから出力された検知出力Ｐｏｕｔは、無線送信回路部Ｃの変換回路１５に入力される。そして変換回路１５によって、上記の超広帯域方式の無線信号Ｏｕｔに変換されて無線センサ装置１の出力端子６から外部へと出力されることになる。
【００５４】
本実施形態の無線センサ装置１によれば、センサ部Ａからの出力Ｓｉｎを電流電圧変換回路２により電圧信号Ｓｏｕｔに変換した後に電圧増幅回路３によってアナログ増幅し、増幅後の増幅電圧信号Ｖｏｕｔを比較回路４に入力して、増幅電圧信号Ｖｏｕｔが予め設定された閾値である閾値電圧Ａ１，Ａ２を越えたときにハイレベルの検知出力Ｐｏｕｔを発生することにより、センサ部Ａからの出力Ｓｉｎをハイレベルかローレベル、すなわちオン・オフの１ビットの信号に変換することができる。これにより従来のようにマイコン等が用いられているＡ／Ｄ変換器等を用いてデジタル信号処理を行う必要がなくなるから、信号処理回路部Ｂの消費電流を抑えて省エネルギー化を図ることができる。
【００５５】
さらに、信号処理回路部Ｂの消費電流を切り替えるための切替手段としてモード切替回路５を備え、このモード切替回路５により、増幅されたセンサ部Ａの出力Ｓｉｎである増幅電圧信号Ｖｏｕｔが予め設定された閾値である閾値電圧Ｂ１，Ｂ２を越えない場合は、信号処理回路部Ｂを信号処理回路部Ｂの消費電流を制限した待機モードに設定し、越える場合は、信号処理回路部Ｂを信号処理回路部Ｂの消費電流を定格電流とした動作モードに設定するようにしてある。そのため、センサ部Ａからの出力Ｓｉｎが弱いときには、信号処理回路部Ｂが待機モードに設定され、これにより信号処理回路部Ｂの消費電流を低くすることができ、省エネルギー化を図ることができる。加えて、無線送信回路部Ｃの無線方式として、従来の無線通信方式よりも低電力で通信を行える超広帯域無線通信方式を採用して、これにより外部へ出力を送信するようにしてあるので、さらに省エネルギー化を図ることができる。
【００５６】
また、信号処理回路部Ｂ及び無線送信回路部Ｃに動作電力を供給する電力発生装置Ｄを備えているために長寿命で電池交換不要となるから、従来から面倒であった無線センサ装置１のメンテナンスを行う必要がなくなり、取り付けが困難であった場所、例えば天井等の高いところにも問題無く設置することができる。その上、無線により外部への送信を行うから、配線工事をする必要がなくなり、取り付け場所の自由度を向上することができる。これにより、無線センサ装置１を様々な場所に複数設置して使用することができるようになり、例えば、施設の各部屋やトイレ等に無線センサ装置１を取り付けて常に部屋の利用状況が分かるようにすれば、利用者が部屋に行って空き状態を確認する手間を省くことができる。
【００５７】
加えて、無線送信回路部Ｃにも、上記のモード切替回路５と同様なモード切替手段を設けることとしてもよく、この場合、モード切替の判断は、例えば信号処理回路部Ｂの検知出力Ｐｏｕｔがハイレベルの信号であれば動作モードに設定し、ローレベルの信号であれば待機モードに設定するようにすればよい。すなわち、前記モード切替手段は、信号処理回路部Ｂの検知出力Ｐｏｕｔがローレベルの信号であれば、無線送信回路部Ｃを無線送信回路部Ｃの消費電流を制限して最低限動作できる程度とした待機モードに設定し、検知出力Ｐｏｕｔがハイレベルの信号であれば、無線送信回路部Ｃを無線送信回路部Ｃの消費電流を定格電流にして十分に動作することができる動作モードに設定する。このようにすれば、人体を検知したことを示すハイレベルの検知出力Ｐｏｕｔを受けたときのみ無線送信回路部Ｃが動作モードとなり、人体を検知していないとき（つまり、検知出力Ｐｏｕｔがローレベルのとき）は、無線送信回路部Ｃの消費電力を抑えて無線センサ装置１の省エネルギー化を図ることができる。また、上記の信号処理回路部Ｂでは、最低限増幅電圧信号Ｖｏｕｔの比較を行わなければならないために動作を停止する停止モードに設定することはできないが、無線送信回路部Ｃでは、待機モードに設定するかわりにモード切替手段を除いて無線送信回路部Ｃの動作を停止する停止モードに設定することができる。したがって、上記のモード切替手段によって、検知出力Ｐｏｕｔがローレベルの信号であるときに無線送信回路部Ｃを停止モードに設定するようにすれば、さらなる省エネルギー化を図ることができる。
【００５８】
ところで、上記の電圧増幅回路３の消費電流を低くするためには、増幅電圧信号Ｖｏｕｔの振幅を抑える、つまり増幅電圧信号Ｖｏｕｔの増幅利得を小さくすることが必要となるが、このとき無線センサ装置１の感度は、増幅電圧信号Ｖｏｕｔの振幅に対する比較回路４の閾値電圧Ａ１，Ａ２による人体検知用の閾値幅により定義されるため、増幅電圧信号Ｖｏｕｔの増幅利得を小さくして振幅を抑えた場合は、これに合わせて閾値電圧Ａ１，Ａ２による閾値幅も小さくする必要がある。また、上記電圧増幅回路３において増幅電圧信号Ｖｏｕｔの増幅利得は、非反転増幅器の抵抗Ｒ４，Ｒ７と抵抗Ｒ５，Ｒ８との比率によって決定されるため、このような抵抗値を例えば数ＭΩと集積化できる最大レベルとすることで、回路に流れる電流を抑えることができ、これにより電圧増幅回路３全体の消費電流を低くすることができ、無線センサ装置１の省エネルギー化を図ることができる。一方、比較回路４の閾値電圧Ａ１，Ａ２による人体検知用の閾値幅を例えば４００ｍＶｐｐで、例えば抵抗Ｒ８が数ＭΩとすると、電圧増幅回路３で最も振幅が振れる第２のオペアンプＯＰ４を用いた非反転増幅器の出力電流能力、及び比較器４の閾値電圧生成部１１の電流能力は約５０ｎＡあれば十分であるから、第２のオペアンプＯＰ４より前の第１のオペアンプＯＰ３を用いた非反転増幅器はさらに低消費化することができ、これによっても無線センサ装置１の省エネルギー化を図ることができる。
【００５９】
尚、本実施形態において、センサ部Ａは、人体から輻射される赤外線エネルギーを検出する人体検知用の焦電センサとしているが、本実施形態のセンサ部Ａは、焦電センサに限られるものではなく、照度センサ、又は振動センサ、或いは温度センサとしてもよい。特に振動センサを利用する例としては、建造物の微小振動（振動エネルギー）を電力に変換し、その電力で内部回路を動作させ、ある一定の揺れを検知すると発報信号を出力する振動センサが挙げられる。尚、このような微小振動からエネルギーを得ることができる素子としては、建造物の壁面、床等の振幅が数μｍ以下の微小振動のエネルギーを電力に変換できるものが提供されている。
【００６０】
（実施形態２）
本実施形態の無線センサ装置１は、上記の実施形態１の無線センサ装置１に比べて、モード切替回路５に特徴があり、その他の構成は上記実施形態１と略同様であるので同一の符号を付し説明を省略する。
【００６１】
本実施形態のモード切替回路５は、図５（ａ）に示すように、発電素子７に接続された電線Ｌによって発電素子７の出力電圧を常時モニタするように構成してあり、この出力電圧がモード切替回路５に予め設定された閾値、例えば発電素子７によるエネルギー供給が十分であるか否かを判断する基準となる電圧値未満となった場合は、上記の実施形態１と同様に、比較回路４のＡＮＤ回路１２の出力信号Ｃｏｕｔによって、信号処理回路部Ｂを待機モード、或いは動作モードに設定し、発電素子７の出力電圧がモード切替回路５の前記閾値以上となった場合は、ＡＮＤ回路１２の出力信号Ｃｏｕｔの値に依らず、信号処理回路部Ｂを動作モードに設定するようにしてある。
【００６２】
つまり、モード切替回路５は、発電素子７から得られる出力電圧が予め設定された閾値未満である場合は、発電素子７によるエネルギー供給が不十分であると判断して、上記の実施形態１と同様にＡＮＤ回路１２の出力信号Ｃｏｕｔがハイレベルの信号のときに信号処理回路部Ｂを待機モードに設定し、出力信号Ｃｏｕｔがローレベルの信号のときに信号処理回路部Ｂを動作モードに設定するが、発電素子７から得られる出力電圧が予め設定された閾値以上である場合は、発電素子７によるエネルギー供給が十分であると判断して、信号処理回路部Ｂのモードの切り替えを行わず、信号処理回路部Ｂを常に動作モードに設定するのである。
【００６３】
このような無線センサ装置１によれば、発電素子７により発電されるエネルギーの供給量が十分である場合には、センサ部Ａの出力によらず信号処理回路部Ｂを動作モードに設定し、この状態を維持するので、上述の信号処理回路部Ｂを待機モード或いは動作モードに切り替える際の消費電流の変動によって生じるおそれのある誤動作を防止することができるのである。
【００６４】
一方、発電素子７の出力電圧をモニタする替わりに、蓄電素子９の電圧値をモニタする、若しくは信号処理回路部Ｂの電源電圧を直接モニタする構成としてもよいが、この場合、発電素子７によるエネルギー供給の状態とは直接関係していないため、エネルギーの有効利用という点では効率が悪くなってしまう。例えば、蓄電素子９の電圧値がモード切替回路５の予め設定された閾値を越えていたとしても、発電素子７によるエネルギー供給が十分であるとは限らないため、発電素子７によるエネルギー供給が少ない場合でも、信号処理回路部Ｂを動作モードに設定してしまうから、蓄電素子９の電圧降下を早めてしまうおそれがある。
【００６５】
（実施形態３）
本実施形態の無線センサ装置１は、上記の実施形態１に比べて、センサ部Ａと発電素子７とを一体としたことに特徴があり、上記実施形態１と略同様の構成については同一の符号を付し説明を省略する。
【００６６】
本実施形態の無線センサ装置１は、図５（ｂ）に示すように、電力発生装置Ｄに備えられてセンサ部及び発電素子を兼ねる素子Ｅと、該素子Ｅからの出力Ｓｉｎに応じて検知出力Ｐｏｕｔを発生する信号処理回路部Ｂと、信号処理回路部Ｂからの検知出力Ｐｏｕｔを無線信号Ｏｕｔにより外部へ送信する無線送信回路部Ｃと、無線信号を外部へ出力するための出力端子６と、素子Ｅにより発電された電力を昇圧回路８で昇圧して蓄電素子９に蓄電し、該蓄電素子９から信号処理回路部Ｂ及び無線送信回路部Ｃに動作電力を供給する電力発生装置Ｄとを具備している。
【００６７】
素子Ｅは、例えば、太陽電池のような光電効果を利用した素子であり、太陽電池は受光した光の照度に応じて発電する電流量が変化するため、太陽電池を照度センサとしても利用することができる。また、モード切替回路５は、図５（ｂ）に示すように、素子Ｅの出力電圧を電線Ｌによって常時モニタするように構成してあり、この出力電圧がモード切替回路５に予め設定された閾値を下回る場合は、信号処理回路部Ｂを待機モードに設定し、出力電圧が予め設定された閾値を上回る場合は、信号処理回路部Ｂを動作モードに設定するようにしてある。
【００６８】
したがって、素子Ｅの出力電圧が前記閾値を下回る場合は、当然照度も低く、このときは信号処理回路部Ｂがモード切替回路５によって待機モードに設定され、省エネルギー化が図られることになる。一方、素子Ｅの出力電圧が前記閾値を上回る場合は、当然照度も高く、このときは信号処理回路部Ｂがモード切替回路５によって動作モードに設定され、これにより照度の検出が行えるようになるのである。
【００６９】
本実施形態の無線センサ装置１によれば、照度センサと発電素子との役割を１つの素子により得ることができるため、無線センサ装置１の小型化、高効率化が実現できる。また、センサにより検出するエネルギーと、発電に利用するエネルギーとが、同じエネルギー源から得られるため、センサによりエネルギーを検出した際、同時に発電が行われることになるので、電力発生装置Ｄから信号処理回路部Ｂや無線送信回路部Ｃに安定して動作電流を供給することができるようになる。
【００７０】
尚、本実施形態は、太陽電池のような光電効果を利用した素子を用いた照度センサについて述べたが、熱電素子や振動素子を用いたセンサについても同様の構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施形態１の無線センサ装置のブロック図である。
【図２】同上の無線センサ装置の電流電圧変換回路を示す回路図である。
【図３】同上の無線センサ装置の電圧増幅回路を示す回路図である。
【図４】同上の無線センサ装置の比較回路及びモード切替回路を示す回路図である。
【図５】（ａ）は、本発明の実施形態２の無線センサ装置のブロック図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態３の無線センサ装置のブロック図である。
【符号の説明】
【００７２】
１ 無線センサ装置
２ 電流電圧変換回路
３ 電圧増幅回路
４ 比較回路
５ モード切替回路
６ 出力端子
７ 発電素子
８ 昇圧回路
９ 蓄電素子
１０ 蓄電回路
１５ 変換回路
Ａ センサ部
Ｂ 信号処理回路部
Ｃ 無線送信回路部
Ｄ 電力発生装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ部と、該センサ部からの出力をアナログ増幅するとともに、アナログ増幅された出力が予め設定された閾値を越えたときに検知出力を発生する信号処理回路部と、前記信号処理回路部からの検知出力を無線信号により外部へ送信する無線送信回路部と、発電素子を備え該発電素子により発電された電力を蓄電素子に蓄電し、該蓄電素子から前記信号処理回路部及び前記無線送信回路部に動作電力を供給する電力発生装置とを具備していることを特徴とする無線センサ装置。
【請求項２】
前記信号処理回路部と前記無線送信回路部の少なくとも一方の消費電流を切り替えるための切替手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の無線センサ装置。
【請求項３】
前記切替手段は、前記センサ部の出力が予め設定された閾値を越えない場合には、前記信号処理回路部を、該信号処理回路部の消費電流が制限された待機モードに設定し、前記センサ部の出力が前記閾値を越える場合には、前記信号処理回路部を、該信号処理回路部の消費電流が前記信号処理回路部の定格電流となる動作モードに設定することを特徴とする請求項２に記載の無線センサ装置。
【請求項４】
前記切替手段は、前記センサ部の出力が予め設定された閾値を越えない場合には、前記無線送信回路部を、該無線送信回路部の消費電流が制限された待機モード又は停止モードに設定し、前記センサ部の出力が前記閾値を越える場合には、前記無線送信回路部を、該無線送信回路部の消費電流が前記無線送信回路部の定格電流となる動作モードに設定することを特徴とする請求項２又は３に記載の無線センサ装置。
【請求項５】
前記切替手段は、前記発電素子により発電されるエネルギーが予め設定された閾値を越えている間、前記動作モードに設定し、この状態を維持することを特徴とする請求項３又は４に記載の無線センサ装置。
【請求項６】
前記センサ部は、人体から輻射される赤外線エネルギーを検出する人体検知用の焦電センサであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の無線センサ装置。
【請求項７】
前記センサ部で検出するエネルギーと、前記発電素子で利用するエネルギーとが、同じエネルギー源から得られるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の無線センサ装置。
【請求項１】
センサ部と、該センサ部からの出力をアナログ増幅するとともに、アナログ増幅された出力が予め設定された閾値を越えたときに検知出力を発生する信号処理回路部と、前記信号処理回路部からの検知出力を無線信号により外部へ送信する無線送信回路部と、発電素子を備え該発電素子により発電された電力を蓄電素子に蓄電し、該蓄電素子から前記信号処理回路部及び前記無線送信回路部に動作電力を供給する電力発生装置とを具備していることを特徴とする無線センサ装置。
【請求項２】
前記信号処理回路部と前記無線送信回路部の少なくとも一方の消費電流を切り替えるための切替手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の無線センサ装置。
【請求項３】
前記切替手段は、前記センサ部の出力が予め設定された閾値を越えない場合には、前記信号処理回路部を、該信号処理回路部の消費電流が制限された待機モードに設定し、前記センサ部の出力が前記閾値を越える場合には、前記信号処理回路部を、該信号処理回路部の消費電流が前記信号処理回路部の定格電流となる動作モードに設定することを特徴とする請求項２に記載の無線センサ装置。
【請求項４】
前記切替手段は、前記センサ部の出力が予め設定された閾値を越えない場合には、前記無線送信回路部を、該無線送信回路部の消費電流が制限された待機モード又は停止モードに設定し、前記センサ部の出力が前記閾値を越える場合には、前記無線送信回路部を、該無線送信回路部の消費電流が前記無線送信回路部の定格電流となる動作モードに設定することを特徴とする請求項２又は３に記載の無線センサ装置。
【請求項５】
前記切替手段は、前記発電素子により発電されるエネルギーが予め設定された閾値を越えている間、前記動作モードに設定し、この状態を維持することを特徴とする請求項３又は４に記載の無線センサ装置。
【請求項６】
前記センサ部は、人体から輻射される赤外線エネルギーを検出する人体検知用の焦電センサであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の無線センサ装置。
【請求項７】
前記センサ部で検出するエネルギーと、前記発電素子で利用するエネルギーとが、同じエネルギー源から得られるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の無線センサ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−１５４９６３（Ｐ２００６−１５４９６３Ａ）
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３４１０７４（Ｐ２００４−３４１０７４）
【出願日】平成１６年１１月２５日（２００４．１１．２５）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月２５日（２００４．１１．２５）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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