無線センサ装置
【課題】 無線センサ装置の特性ばらつきを考慮しつつ、検出値から計測値への変換処理を行う。
【解決手段】 少なくとも一つのセンサ１０１と、センサ１０１の検出値Ｓ１を近似式に代入することによって計測値Ｓ３に変換する信号処理部１９０と、計測値Ｓ３を無線により送出するための送信回路部１４１とを備える。信号処理部１９０は、センサ１０１の特性を記憶するフラグ１３１〜１３３を参照し、これに応じて異なる近似式を用いた変換を行う。本発明によれば、センサ１０１の特性に応じて異なる近似式を用いた変換を行うことにより、計測値Ｓ３を算出していることから、湿度センサのようにばらつきの大きいセンサを使用する場合であっても、高精度な計測を行うことが可能となる。
【解決手段】 少なくとも一つのセンサ１０１と、センサ１０１の検出値Ｓ１を近似式に代入することによって計測値Ｓ３に変換する信号処理部１９０と、計測値Ｓ３を無線により送出するための送信回路部１４１とを備える。信号処理部１９０は、センサ１０１の特性を記憶するフラグ１３１〜１３３を参照し、これに応じて異なる近似式を用いた変換を行う。本発明によれば、センサ１０１の特性に応じて異なる近似式を用いた変換を行うことにより、計測値Ｓ３を算出していることから、湿度センサのようにばらつきの大きいセンサを使用する場合であっても、高精度な計測を行うことが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線センサ装置に関し、特に、検出値から計測値への変換処理を行う無線センサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、温度や湿度等を計測するセンサと無線送信部を一体化した無線センサ装置が知られている（特許文献１参照）。無線センサ装置は、センサ本体と温度や湿度等の計測値を利用する機器（以下、「利用機器」という）とを空間的に離間させることができるため、複数の場所にそれぞれ無線センサ装置を配置して、得られる計測値を集中管理したり、無線センサ装置を移動・携帯することができるなど、多様な形態での利用が可能となる。しかしながら、多くのセンサは、計測対象である温度や湿度等の変化に対してその検出値（電圧レベル等）の変化が直線的でないことから、センサの検出値から実際に温度や湿度等の計測値を得るためには、何らかの方法で変換を行う必要がある。この場合、無線センサ装置のように、利用機器とセンサとが空間的に離間しているケースでは、この変換処理に関して種々の問題が生じる。
【０００３】
まず、検出値から計測値への変換処理を無線センサ装置側ではなく利用機器側で行うことが考えられるが、上述の通り、無線センサ装置は一つの利用機器に対して複数個用いられることがあるため、この場合、利用機器側における処理負担が過大となるおそれがある。
【０００４】
一方、検出値から計測値への変換処理を無線センサ装置側で行う場合、無線センサ装置内に変換テーブルを設けることによって変換処理を行うことが考えられるが、無線センサ装置に複数のセンサが内蔵されている場合にはセンサごとに変換テーブルを用意しなければならず、また、センサの計測範囲が広い場合には各テーブルのサイズもこれに比例して大きくなってしまう。無線センサ装置は、その特性上小型であることが非常に重要であることから、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とメモリ領域（ＲＯＭ（Read Only Memory）領域及びＲＡＭ（Random Access Memory）領域）がワンチップ化された所謂マイコンチップを用いることが好ましいと考えられるが、この場合、変換テーブルを格納するＲＯＭ領域の容量については大きく制限され、サイズの大きな変換テーブルを格納することができないといったケースも生じる。
【０００５】
以上を考慮すれば、検出値から計測値への変換処理は、無線センサ装置内のＣＰＵを用いて演算により行うことが好ましいと考えられる。しかしながら、一般的な演算方法を用いた場合、ＣＰＵの処理負担が過大となるおそれがあり、また、変換処理を行うためのプログラムが複雑でその開発に手間がかかるという問題があった。例えば、温度センサとしてサーミスタを用いた場合、２５℃でのサーミスタの抵抗値をＲ２５とすると、温度Ｘでのサーミスタの抵抗値Ｒｘは、
【０００６】
【数１】
によって表される。Ｂは定数である。つまり、温度（Ｘ）とサーミスタの抵抗値（Ｒｘ）との関係は対数関数的であり、その演算を行うＣＰＵの処理負担が重いばかりでなく、これを演算するためのプログラム自体も大きくなってしまう。
【０００７】
ＣＰＵによるこのような変換処理を比較的簡単に行う方法としては、最小二乗近似多項式などの近似式を用いた演算方法が知られている（特許文献２参照）。最小二乗近似多項式を用いた演算は、単純な四則演算の繰り返しであることからＣＰＵの処理負担が軽く、また、演算に必要なプログラム等も比較的小さく且つ単純であるという利点がある。
【特許文献１】特公平８−６９５５号公報
【特許文献２】特開平６−１０１８９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、センサにはある程度の特性ばらつきが不可避的に存在するため、同じ部品を使用して同じ工程で製造した場合であっても、測定対象となる物理量（温度、湿度など）と実際の検出値との関係は、製品によって多少異なってしまう。このようなばらつきは湿度センサにおいて顕著であり、特に、湿度が高い領域においては、製品によってかなり大きなばらつきが発生することになる。
【０００９】
したがって、本発明は、製品による特性ばらつきを考慮しつつ、検出値から計測値への変換処理を行うことが可能な無線センサ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による無線センサ装置は、少なくとも一つのセンサと、前記センサの検出値を近似式に代入することによって計測値に変換する信号処理部と、前記計測値を無線により送出するための送信回路部とを備え、前記信号処理部は、前記センサの特性に応じて異なる近似式を用いた変換を行うことを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、センサの特性に応じて異なる近似式を用いた変換を行うことにより、計測値を算出していることから、湿度センサのようにばらつきの大きいセンサを使用する場合であっても、高精度な計測を行うことが可能となる。
【００１２】
本発明において、信号処理部は、センサによる検出値をデジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータと、センサの特性に応じた複数の近似式の演算にそれぞれ必要なデータを少なくとも格納するメモリと、少なくともＡ／Ｄコンバータの出力及びメモリに格納された前記データを用いた演算を行うＣＰＵとを有していることが好ましい。また、メモリは、使用すべき近似式を指定するフラグ有していることが好ましい。フラグとしては、ＥＰＲＯＭのように、電気的に書き込みが可能な不揮発性メモリを使用することが特に好ましい。
【００１３】
本発明において使用するセンサは、温度センサ、湿度センサ、照度センサ、加速度センサ、傾斜センサ、人感センサ、衝撃センサ及びトナーセンサからなる群より選ばれた少なくとも１種とすることができる。また、本発明による無線センサ装置は、少なくとも前記信号処理部及び前記送信回路部に電力を供給するバッテリをさらに備えることがさらに好ましい。無線センサ装置にバッテリを内蔵させれば、移動・携帯が可能であるという無線センサ装置の利点を十分に活かすことが可能となる。
【００１４】
センサの数は複数であることが好ましく、この場合、複数のセンサのうち少なくとも２つのセンサの計測対象は、互いに異なっていても構わないし、互いに同一であっても構わない。これら２つのセンサの計測対象が互いに異なっていれば、複数の事象を同時に測定することが可能となるし、これら２つのセンサの計測対象が互いに同一であれば、一つの事象を異なる側面から測定することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
このように、本発明によれば、センサの特性に応じて異なる近似式を用いた変換を行うことにより、計測値を算出していることから、湿度センサのようにばらつきの大きいセンサを使用する場合であっても、高精度な計測を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の好ましい第１の実施形態による無線センサ装置１００の構成を概略的に示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態による無線センサ装置１００は、センサ１０１と、Ａ／Ｄコンバータ１１０と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１２０と、メモリ１３０と、送信回路部１４１と、アンテナ１４２と、バッテリ１５０とを備えて構成されている。この他、無線センサ装置１００には、ＩＤや初期値などをセットするための入力部が備えられているが、本発明の要旨とは直接関係がないことから、入力部の図示及びその説明は省略する。
【００１８】
センサ１０１は、温度センサ、湿度センサ、照度センサ、加速度センサ、傾斜センサ、人感センサ、衝撃センサ、トナーセンサ等から選ばれたセンサであり、図１に示すように、センサ素子１０１ａとセンサ回路１０１ｂによって構成されている。センサ素子１０１ａとは、例えば温度センサであればサーミスタ自体であり、センサ回路１０１ｂとは、例えばサーミスタの抵抗値を電圧変換する抵抗素子などである。
【００１９】
Ａ／Ｄコンバータ１１０は、センサ回路１０１ｂより得られる検出値Ｓ１をデジタル値である検出値Ｓ２変換するため機能ブロックである。つまり、センサ回路１０１ｂより得られる検出値Ｓ１は、電圧値や電流値といったアナログ量であることから、これをデジタル処理するための前処理としてＡ／Ｄコンバータ１１０が必要となるのである。Ａ／Ｄコンバータ１１０の分解能としては、無線センサ装置１００の用途にもよるが、８ビット以上の分解能であることが好ましく、１２ビット以上の分解等であることがより好ましい。
【００２０】
ＣＰＵ１２０は、無線センサ装置１００の全体の動作を制御するとともに、Ａ／Ｄコンバータ１１０より与えられるデジタル形式の検出値Ｓ２を受け、これを温度や湿度等の計測値Ｓ３に変換するための演算を行うための機能ブロックである。詳細については後述するが、かかる変換には最小二乗近似多項式を用いた演算が用いられる。特に限定されるものではないが、ＣＰＵ１２０としては、スリープ機能（待機時における消費電力を大幅に抑える機能）を有しているものを用いることが好ましい。
【００２１】
メモリ１３０は、ＣＰＵ１２０による演算処理に必要なプログラムやデータを格納するための機能ブロックである。メモリ１３０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）領域及びＲＡＭ（Random Access Memory）領域が含まれていることが好ましく、この場合、ＲＯＭ領域にはＣＰＵ１２０による演算処理に必要なプログラムや係数等のデータが格納され、ＲＡＭ領域にはＣＰＵ１２０による演算処理に必要な作業データや、得られた計測値等が格納されることになる。
【００２２】
メモリ１３０には、３つのフラグ１３１〜１３３が含まれている。フラグ１３１〜１３３としては、ＥＰＲＯＭのように、電気的に書き込みが可能な不揮発性メモリを使用することが好ましい。不揮発性メモリを使用すれば、出荷時にフラグの書き込みを行うことにより、その後、ユーザはこれを意識する必要がなくなる。フラグ１３１〜１３３は、センサ１０１の特性を記憶させるために用いられ、そのいずれか一つがＯＮ状態、残りの２つがＯＦＦ状態とされる。フラグをＯＮさせる具体的な手順については後述するが、フラグを用いてセンサ１０１の特性を記憶させる理由は次の通りである。
【００２３】
すなわち、センサ１０１にはある程度の特性ばらつきが不可避的に存在するため、同じ部品を使用して同じ工程で製造した場合であっても、測定対象となる物理量（温度、湿度など）と検出値Ｓ１との関係は、製品によって多少異なってしまう。このようなばらつきは、センサ１０１が湿度センサである場合に顕著であり、特に、湿度が高い領域においては、製品によってかなり大きなばらつきが発生することになる。図２はこれを説明するためのグラフであり、横軸が湿度を示し、縦軸が得られる検出値（検出値Ｓ１又は検出値Ｓ２）を示している。
【００２４】
図２に示すように、同じ部品を使用し、同じ工程で製造したセンサであっても、湿度と検出値との関係はセンサによって異なり、湿度がゼロに近い領域ではばらつきは比較的小さいものの、湿度が高くなるに連れてばらつきは増大する。一般に、湿度センサに許容される誤差は、湿度領域にかかわらず一定値（例えば±５％）であり、このため、湿度の高い領域においては、このばらつきによって許容誤差を超えてしまうおそれがある。
【００２５】
メモリ１３０に設けられたフラグ１３１〜１３３は、このようなばらつきの影響を低減するために設けられている。例えば、センサ１０１の実際の特性が図２に示す特性ａ１である場合にはフラグ１３１をオン状態とし、特性ａ２である場合にはフラグ１３２をオン状態とし、特性ａ３である場合にはフラグ１３３をオン状態とすることによって、センサ１０１の実際の特性を記憶させる。
【００２６】
一方、メモリ１３０の他の領域には、３種類の最小二乗近似多項式（Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３）の演算にそれぞれ必要なデータが格納されている。これら３種類の最小二乗近似多項式のうち、最小二乗近似多項式Ｆ１はセンサ１０１の実際の特性が図２に示す特性ａ１である場合に適合した式であり、最小二乗近似多項式Ｆ２はセンサ１０１の実際の特性が図２に示す特性ａ２である場合に適合した式であり、最小二乗近似多項式Ｆ３は、センサ１０１の実際の特性が図２に示す特性ａ３である場合に適合した式である。
【００２７】
図３は、本実施形態による無線センサ装置１００の動作を示すフローチャートである。
【００２８】
図３に示すように、本実施形態による無線センサ装置１００に対して電源投入、すなわちバッテリ１５０をセットし（ステップＳ１）、図示しない入力部を介して、無線センサ装置１００のＩＤや信号処理部１９０に対する初期値などのセット（ステップＳ２）が完了すると、ＣＰＵ１２０はまず、フラグ１３１〜１３３のうちオンしているフラグがあるか否かを判断する（ステップＳ３）。その結果、オンしているフラグが無ければ（ステップＳ３：ＮＯ）、フラグ選択動作を行い（ステップＳ４）、オンしているフラグがあれば（ステップＳ３：ＹＥＳ）、フラグ選択動作をスキップする。
【００２９】
図４は、フラグ選択動作Ｓ４の一例を説明するためのフローチャートである。
【００３０】
フラグ選択動作Ｓ４は、センサ１０１の実際の特性を計測し、これに基づいてフラグ１３１〜１３３のいずれかをオンさせる動作である。すなわち、あらかじめ定められた条件下（例えば、湿度８０％の環境下）に無線センサ装置１００を載置し、タイマーカウントを開始させる（ステップＳ１１）。タイマーのカウント値については、センサ１０１の検出値Ｓ１が飽和するのに必要な時間以上であれば特に限定されず、１秒であっても構わないし、６０秒や６００秒であっても構わない。タイマーカウントがされている間、センサ１０１から検出値Ｓ１が信号処理部１９０へ入力され（ステップＳ１２）、これがＡ／Ｄコンバータ１１０によってデジタル形式の検出値Ｓ２に変換される。
【００３１】
そして、タイマーカウントが終了すると（ステップＳ１３）、飽和している検出値Ｓ２の出力レベルに基づいて、フラグ１３１〜１３３のいずれかをオンする（ステップＳ１４）。これは、あらかじめ定められた条件下における検出値Ｓ２の飽和出力レベルが、センサ１０１の実際の特性を示していることを利用したものである。以上により、フラグ選択動作Ｓ４が完了する。
【００３２】
また、フラグ選択動作Ｓ４は、次の方法によって行うことも可能である。
【００３３】
図５は、フラグ選択動作Ｓ４の他の例を説明するためのフローチャートである。
【００３４】
まず、あらかじめ定められた条件下（例えば、湿度８０％の環境下）に無線センサ装置１００を載置し、センサ１０１を一定時間動作させる（ステップＳ２１）。この一定時間についても、センサ１０１の検出値Ｓ１が飽和するのに必要な時間以上であれば、特に限定されない。タイマなどにより一定時間が経過したことが検出されると（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、センサ１０１より得られる検出値Ｓ２を取り込む。すなわち、実際の計測を行う（ステップＳ２２）。そして、得られた検出値Ｓ２と所定値Ａ１，Ａ２との大小関係を判断する。つまり、検出値Ｓ２と所定値Ａ１，Ａ２との関係が下記（１）〜（３）のいずれの条件を満たしているかを判断する（ステップＳ２３，Ｓ２４）。
Ａ１≧Ｓ２ ・・・（１）
Ａ２＞Ｓ２＞Ａ１ ・・・（２）
Ｓ２≧Ａ２ ・・・（３）
【００３５】
所定値Ａ１とは、図２に示したように、あらかじめ定められた条件下（例えば、湿度８０％の環境下）でセンサ１０１を一定時間動作させた場合、センサ１０１が特性ａ１である場合に得られる値と特性ａ２である場合に得られる値の中間値であり、同様に、所定値Ａ２とは、上記の条件下でセンサ１０１を一定時間動作させた場合、センサ１０１が特性ａ２である場合に得られる値と特性ａ３である場合に得られる値の中間値である。
【００３６】
その結果、検出値Ｓ２と所定値Ａ１，Ａ２とが上記（１）の条件を満たしていると判断された場合、つまり、センサ１０１の実際の特性が図２に示す特性ａ１に近いと判断された場合には（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、フラグ１３１をオンする（ステップＳ２５）。また、検出値Ｓ２と所定値Ａ１，Ａ２とが上記（２）の条件を満たしていると判断された場合、つまり、センサ１０１の実際の特性が図２に示す特性ａ２に近いと判断された場合には（ステップＳ２４：ＮＯ）、フラグ１３２をオンする（ステップＳ２６）。そして、検出値Ｓ２と所定値Ａ１，Ａ２とが上記（３）の条件を満たしていると判断された場合、つまり、センサ１０１の実際の特性が図２に示す特性ａ３に近いと判断された場合には（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、フラグ１３３をオンする（ステップＳ２７）。
【００３７】
このようなフラグ選択動作Ｓ４が完了、若しくは、フラグ選択動作がスキップされると、信号処理部１９０は、センサ１０１からのデータ入力準備を行う（ステップＳ５）。データ入力準備とは、センサ回路１０１ｂに対し、動作に必要な電圧Ｖｃｃの供給を開始するとともに、Ａ／Ｄコンバータ１１０をウォーミングアップさせる動作である。かかる動作により、センサ回路１０１ｂからは検出値Ｓ１の出力が開始され、これがＡ／Ｄコンバータ１１０によってデジタル形式の検出値Ｓ２に正しく変換されることになる。但し、Ａ／Ｄコンバータ１１０のウォーミングアップが既に完了している場合は、これを省略しても構わない。
【００３８】
このようなデータ入力準備が完了すると、ＣＰＵ１２０は、Ａ／Ｄコンバータ１１０の出力である検出値Ｓ２の取り込みを行う（ステップＳ６）。つまり、実際にデータ入力を行う。これに応答してＣＰＵ１２０は、入力された検出値Ｓ２から計測値Ｓ３への変換を行う（ステップＳ７）。
【００３９】
図６は、変換動作Ｓ７を説明するためのフローチャートである。
【００４０】
変換Ｓ７においては、まず、フラグ１３１〜１３３のうちどのフラグがオンしているかを判断する（ステップＳ３１）。その結果、オンしているフラグがフラグ１３１であれば、メモリ１３０に格納されている最小二乗近似多項式Ｆ１を選択し、これを用いて検出値Ｓ２から計測値Ｓ３への変換を行う（ステップＳ３２）。また、オンしているフラグがフラグ１３２であれば、メモリ１３０に格納されている最小二乗近似多項式Ｆ２を選択し、これを用いて検出値Ｓ２から計測値Ｓ３への変換を行う（ステップＳ３３）。そして、オンしているフラグがフラグ１３３であれば、メモリ１３０に格納されている最小二乗近似多項式Ｆ３を選択し、これを用いて検出値Ｓ２から計測値Ｓ３への変換を行う（ステップＳ３４）。
【００４１】
最小二乗近似多項式とは、
【００４２】
【数２】
で表される近似式の一種であり、複数の定数ａ０〜ａｎを用いることによって検出値Ｓ２を計測値Ｓ３に近似することができる。
【００４３】
このようにして検出値Ｓ２から計測値Ｓ３への変換が完了すると、ＣＰＵ１２０は、送信回路部１４１に間欠動作信号Ｐ及び得られた計測値Ｓ３を出力する（ステップＳ８）。間欠動作信号Ｐは、送信回路部１４１を起動させる為の信号であり、送信回路部１４１はこれを受けて活性状態となる。これにより、送信回路部１４１は計測値Ｓ３をアンテナ１４２へ送出し、アンテナ１４２を介して図示しない利用機器へと無線送信する。このとき、計測値Ｓ３を送出する前に、無線センサ装置１００のＩＤデータを送出すれば、複数の無線センサ装置１００が存在する場合であっても、いずれの無線センサ装置１００から送信された計測値Ｓ３であるのか、利用機器側において判断することが可能となる。
【００４４】
その後、ＣＰＵ１２０は所定の期間スリープモードとなり（ステップＳ９）、所定の期間が経過すると、ステップＳ５に戻って上記一連の動作を再実行する。図２に示すフローチャートでは、データ入力準備（ステップＳ５）を行う直前にスリープモードから復帰させているが、データ入力準備（ステップＳ５）を実行するに際してＣＰＵ１２０の負荷はほとんどないことから、データ入力準備（ステップＳ５）が完了した後、データ入力（ステップＳ６）を行う際に復帰させても構わない。
【００４５】
図７は、無線センサ装置１００の好ましい一利用形態を模式的に示すブロック図である。無線センサ装置１００は、温度や湿度等の計測値を無線送信することが可能であるため、図７に示すようにこれを利用する一つの利用機器１０に対して複数個の無線センサ装置１００を割り当てることが可能である。例えば、一つの部屋の複数箇所にこれら無線センサ装置１００を設置したり、各部屋にそれぞれ無線センサ装置１００を設置したり、さらには、各人が無線センサ装置１００を携帯するといった利用の形態が考えられる。いずれにしても、図７に示すように一つの利用機器１０に対して複数個の無線センサ装置１００を割り当てた場合、利用機器１０側において各センサによる検出値を温度や湿度等の計測値に変換すると、処理負担が過大となるおそれがあるが、本実施形態による無線センサ装置１００では、このような変換処理を無線センサ装置１００の内部で行い、計測値の形で無線送信していることから、利用機器１０側においては受信した計測値をそのまま記録するだけで容易に集中管理することが可能となる。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態においては、センサ１０１の特性に応じた複数の最小二乗近似多項式をあらかじめ用意しておき、センサ１０１による実際の計測結果に基づいて最適な最小二乗近似多項式を選択していることから、湿度センサのようにばらつきの大きいセンサを使用する場合であっても、高精度な計測を行うことが可能となる。
【００４７】
尚、上記実施形態では、センサ１０１の実際の特性を３段階に分類し、これに基づいて最小二乗近似多項式を選択しているが、特性の分類としては３段階に限定されるものではなく、２段階又は４段階以上であっても構わない。
【００４８】
次に、本発明の好ましい第２の実施形態について説明する。
【００４９】
図８は、本発明の好ましい第２の実施形態による無線センサ装置２００の構成を概略的に示すブロック図である。図８に示すように、本実施形態による無線センサ装置２００は、複数のセンサ１０１〜１０３を備えるとともに、信号処理部１９０に含まれるメモリ１３０がメモリ２３０に置き換えられている点において、上記実施形態による無線センサ装置１００と異なる。その他の点については、上記実施形態による無線センサ装置１００と同一であることから、同じ要素には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５０】
これら複数のセンサ１０１〜１０３は、温度センサ、湿度センサ、照度センサ、加速度センサ、傾斜センサ、人感センサ、衝撃センサ、トナーセンサ等の各種センサであり、それぞれセンサ素子１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ及びセンサ回路１０１ｂ，１０２ｂ，１０３ｂによって構成されている。これら複数のセンサ１０１〜１０３の計測対象は、互いに異なっていても構わないし、一部又は全部が同じであっても構わない。例えば、３つのセンサ１０１〜１０３がそれぞれ温度センサ、湿度センサ及び照度センサであっても構わないし、全てが温度センサであっても構わないし、さらには、センサ１０１及び１０２が温度センサであり、センサ１０３が湿度センサであっても構わない。無線センサ装置２００内に計測対象の異なる複数のセンサが含まれていれば、複数の事象を同時に測定することが可能となるし、無線センサ装置２００内に計測対象が同じである複数のセンサが含まれていれば、一つの事象を異なる側面から測定することが可能となる。例えば、高精度であるが計測可能な範囲が狭い温度センサと、計測可能な範囲は広いが低精度である温度センサの両方を用いれば、広い温度範囲での測定を可能としつつ、所定の温度範囲については特に高精度な温度測定を行うといった使い方が可能となる。また、サーミスタを用いた温度センサと赤外線を用いた温度センサを併用すれば、無線センサ装置２００の近傍の温度と、無線センサ装置２００から離れた場所の温度の両方を測定することが可能となる。
【００５１】
メモリ２３０には、図８に示すように、９つのフラグ２３１〜２３９が含まれている。このうち、フラグ２３１〜２３３はセンサ１０１に対応するフラグであり、フラグ２３４〜２３６はセンサ１０２に対応するフラグであり、フラグ２３７〜２３９はセンサ１０３に対応するフラグである。本実施形態においては、図４又は図５に示したフラグ選択動作Ｓ４をセンサ１０１〜１０３についてそれぞれ実行する必要がある。つまり、センサ１０１についてのフラグ選択動作を行うことによってフラグ２３１〜２３３のいずれか一つをオンさせ、センサ１０２についてのフラグ選択動作を行うことによってフラグ２３４〜２３６のいずれか一つをオンさせ、さらに、センサ１０３についてのフラグ選択動作を行うことによってフラグ２３７〜２３９のいずれか一つをオンさせる。
【００５２】
さらに、本実施形態においては、センサが複数設けられていることから、データ入力準備（図３のステップＳ５参照）及びデータ入力（図３のステップＳ６参照）については、時分割的に行われる。つまり、部分的なフローチャートである図９に示すように、まず、センサ１０１からのデータ入力準備（ステップＳ５−１）及びセンサ１０１に対応する検出値Ｓ２のデータ入力（ステップＳ６−１）を行った後、センサ１０２からのデータ入力準備（ステップＳ５−２）及びセンサ１０２に対応する検出値Ｓ２のデータ入力（ステップＳ６−２）を行い、さらに、センサ１０３からのデータ入力準備（ステップＳ５−３）及びセンサ１０３に対応する検出値Ｓ２のデータ入力（ステップＳ６−３）を行う。
【００５３】
このようにして、フラグの書き込み、並びに、データ入力準備及びデータ入力が全て完了すると、入力された３つの検出値Ｓ２それぞれに対し、最小二乗近似多項式を用いて計測値Ｓ３への変換を行う。この場合、各センサに対応する検出値Ｓ２は、図６を用いて説明したように、オンしているフラグに応じて異なる最小二乗近似多項式を用いて計測値Ｓ３に変換される。
【００５４】
このようにして、全てのセンサ１０１〜１０３に対応する検出値Ｓ２から計測値Ｓ３への変換が完了すると、上記実施形態と同様、ＣＰＵ１２０は送信回路部１４１に間欠動作信号Ｐ及び得られた計測値Ｓ３を出力する。この場合も、部分的なフローチャートである図１０に示すように、センサ１０１，１０２，１０３に対応するそれぞれの計測値Ｓ３を時分割的に出力する（ステップＳ８−１，Ｓ８−２，Ｓ８−３）。その後は、図３のフローチャートに示したとおり、所定の期間スリープモードとなり（ステップＳ９）、所定の期間が経過すると、ステップＳ５に戻って上記一連の動作を再実行する。
【００５５】
このように、本実施形態では３つのセンサ１０１〜１０３の全てについて、実際の計測結果に基づき最適な最小二乗近似多項式を選択していることから、各センサによる高精度な計測を行うことが可能となる。
【００５６】
尚、上記実施形態では、３つのセンサ１０１〜１０３の全てに３つのフラグを割り当て、これにより、各センサにおいて３種類の最小二乗近似多項式の中から一つを選択可能に構成しているが、全てのセンサにフラグを割り当てることは必須でない。したがって、例えば、センサ１０１については３つのフラグを割り当てる一方、センサ１０２，１０３についてはフラグを割り当てず、それぞれ単一の最小二乗近似多項式を用いて変換を行っても構わない。これは、センサ１０１については特性ばらつきが大きいものの、センサ１０２，１０３についてはそれほど特性ばらつきが大きくない場合や、センサ１０１による計測対象については高精度な変換が要求される一方、センサ１０２，１０３による計測対象についてはそれほど高精度な変換が要求されないといった場合に好適である。
【００５７】
さらに、各センサに割り当てるフラグの数についても、各センサにおいて異なっていても構わない。したがって、例えば、センサ１０１については４つのフラグを割り当て、センサ１０２については３つのフラグを割り当て、さらに、センサ１０３については２つのフラグを割り当てても構わない。これは、特性ばらつきがセンサ１０１において最も顕著であり、センサ１０３において特性ばらつきが最も小さい場合や、センサ１０１による計測対象についての変換に最も高い精度が要求される一方、センサ１０３による計測対象についての変換に最も精度が要求されないといった場合に好適である。
【００５８】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の好ましい第１の実施形態による無線センサ装置１００の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】湿度センサと検出値との関係を示すグラフである。
【図３】無線センサ装置１００の動作を示すフローチャートである。
【図４】フラグ選択動作Ｓ４の一例を説明するためのフローチャートである。
【図５】フラグ選択動作Ｓ４の他の例を説明するためのフローチャートである。
【図６】変換動作Ｓ７を説明するためのフローチャートである。
【図７】無線センサ装置１００の好ましい一利用形態を模式的に示すブロック図である。
【図８】本発明の好ましい第２の実施形態による無線センサ装置２００の構成を概略的に示すブロック図である。
【図９】無線センサ装置２００におけるデータ入力準備及びデータ入力動作を示す部分的なフローチャートである。
【図１０】無線センサ装置２００におけるデータ出力動作を示す部分的なフローチャートである。
【符号の説明】
【００６０】
１０ 利用機器
１００，２００ 無線センサ装置
１０１〜１０３ センサ
１０１ａ〜１０３ａ センサ素子
１０１ｂ〜１０３ｂ センサ回路
１１０ Ａ／Ｄコンバータ
１２０ ＣＰＵ
１３０，２３０ メモリ
１４１ 送信回路部
１４２ アンテナ
１５０ バッテリ
１９０ 信号処理部
１３１〜１３３，２３１〜２３９ フラグ
Ｐ 間欠動作信号
Ｓ１ 検出値（アナログ）
Ｓ２ 検出値（デジタル）
Ｓ３ 計測値
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線センサ装置に関し、特に、検出値から計測値への変換処理を行う無線センサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、温度や湿度等を計測するセンサと無線送信部を一体化した無線センサ装置が知られている（特許文献１参照）。無線センサ装置は、センサ本体と温度や湿度等の計測値を利用する機器（以下、「利用機器」という）とを空間的に離間させることができるため、複数の場所にそれぞれ無線センサ装置を配置して、得られる計測値を集中管理したり、無線センサ装置を移動・携帯することができるなど、多様な形態での利用が可能となる。しかしながら、多くのセンサは、計測対象である温度や湿度等の変化に対してその検出値（電圧レベル等）の変化が直線的でないことから、センサの検出値から実際に温度や湿度等の計測値を得るためには、何らかの方法で変換を行う必要がある。この場合、無線センサ装置のように、利用機器とセンサとが空間的に離間しているケースでは、この変換処理に関して種々の問題が生じる。
【０００３】
まず、検出値から計測値への変換処理を無線センサ装置側ではなく利用機器側で行うことが考えられるが、上述の通り、無線センサ装置は一つの利用機器に対して複数個用いられることがあるため、この場合、利用機器側における処理負担が過大となるおそれがある。
【０００４】
一方、検出値から計測値への変換処理を無線センサ装置側で行う場合、無線センサ装置内に変換テーブルを設けることによって変換処理を行うことが考えられるが、無線センサ装置に複数のセンサが内蔵されている場合にはセンサごとに変換テーブルを用意しなければならず、また、センサの計測範囲が広い場合には各テーブルのサイズもこれに比例して大きくなってしまう。無線センサ装置は、その特性上小型であることが非常に重要であることから、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とメモリ領域（ＲＯＭ（Read Only Memory）領域及びＲＡＭ（Random Access Memory）領域）がワンチップ化された所謂マイコンチップを用いることが好ましいと考えられるが、この場合、変換テーブルを格納するＲＯＭ領域の容量については大きく制限され、サイズの大きな変換テーブルを格納することができないといったケースも生じる。
【０００５】
以上を考慮すれば、検出値から計測値への変換処理は、無線センサ装置内のＣＰＵを用いて演算により行うことが好ましいと考えられる。しかしながら、一般的な演算方法を用いた場合、ＣＰＵの処理負担が過大となるおそれがあり、また、変換処理を行うためのプログラムが複雑でその開発に手間がかかるという問題があった。例えば、温度センサとしてサーミスタを用いた場合、２５℃でのサーミスタの抵抗値をＲ２５とすると、温度Ｘでのサーミスタの抵抗値Ｒｘは、
【０００６】
【数１】
によって表される。Ｂは定数である。つまり、温度（Ｘ）とサーミスタの抵抗値（Ｒｘ）との関係は対数関数的であり、その演算を行うＣＰＵの処理負担が重いばかりでなく、これを演算するためのプログラム自体も大きくなってしまう。
【０００７】
ＣＰＵによるこのような変換処理を比較的簡単に行う方法としては、最小二乗近似多項式などの近似式を用いた演算方法が知られている（特許文献２参照）。最小二乗近似多項式を用いた演算は、単純な四則演算の繰り返しであることからＣＰＵの処理負担が軽く、また、演算に必要なプログラム等も比較的小さく且つ単純であるという利点がある。
【特許文献１】特公平８−６９５５号公報
【特許文献２】特開平６−１０１８９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、センサにはある程度の特性ばらつきが不可避的に存在するため、同じ部品を使用して同じ工程で製造した場合であっても、測定対象となる物理量（温度、湿度など）と実際の検出値との関係は、製品によって多少異なってしまう。このようなばらつきは湿度センサにおいて顕著であり、特に、湿度が高い領域においては、製品によってかなり大きなばらつきが発生することになる。
【０００９】
したがって、本発明は、製品による特性ばらつきを考慮しつつ、検出値から計測値への変換処理を行うことが可能な無線センサ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による無線センサ装置は、少なくとも一つのセンサと、前記センサの検出値を近似式に代入することによって計測値に変換する信号処理部と、前記計測値を無線により送出するための送信回路部とを備え、前記信号処理部は、前記センサの特性に応じて異なる近似式を用いた変換を行うことを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、センサの特性に応じて異なる近似式を用いた変換を行うことにより、計測値を算出していることから、湿度センサのようにばらつきの大きいセンサを使用する場合であっても、高精度な計測を行うことが可能となる。
【００１２】
本発明において、信号処理部は、センサによる検出値をデジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータと、センサの特性に応じた複数の近似式の演算にそれぞれ必要なデータを少なくとも格納するメモリと、少なくともＡ／Ｄコンバータの出力及びメモリに格納された前記データを用いた演算を行うＣＰＵとを有していることが好ましい。また、メモリは、使用すべき近似式を指定するフラグ有していることが好ましい。フラグとしては、ＥＰＲＯＭのように、電気的に書き込みが可能な不揮発性メモリを使用することが特に好ましい。
【００１３】
本発明において使用するセンサは、温度センサ、湿度センサ、照度センサ、加速度センサ、傾斜センサ、人感センサ、衝撃センサ及びトナーセンサからなる群より選ばれた少なくとも１種とすることができる。また、本発明による無線センサ装置は、少なくとも前記信号処理部及び前記送信回路部に電力を供給するバッテリをさらに備えることがさらに好ましい。無線センサ装置にバッテリを内蔵させれば、移動・携帯が可能であるという無線センサ装置の利点を十分に活かすことが可能となる。
【００１４】
センサの数は複数であることが好ましく、この場合、複数のセンサのうち少なくとも２つのセンサの計測対象は、互いに異なっていても構わないし、互いに同一であっても構わない。これら２つのセンサの計測対象が互いに異なっていれば、複数の事象を同時に測定することが可能となるし、これら２つのセンサの計測対象が互いに同一であれば、一つの事象を異なる側面から測定することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
このように、本発明によれば、センサの特性に応じて異なる近似式を用いた変換を行うことにより、計測値を算出していることから、湿度センサのようにばらつきの大きいセンサを使用する場合であっても、高精度な計測を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の好ましい第１の実施形態による無線センサ装置１００の構成を概略的に示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態による無線センサ装置１００は、センサ１０１と、Ａ／Ｄコンバータ１１０と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１２０と、メモリ１３０と、送信回路部１４１と、アンテナ１４２と、バッテリ１５０とを備えて構成されている。この他、無線センサ装置１００には、ＩＤや初期値などをセットするための入力部が備えられているが、本発明の要旨とは直接関係がないことから、入力部の図示及びその説明は省略する。
【００１８】
センサ１０１は、温度センサ、湿度センサ、照度センサ、加速度センサ、傾斜センサ、人感センサ、衝撃センサ、トナーセンサ等から選ばれたセンサであり、図１に示すように、センサ素子１０１ａとセンサ回路１０１ｂによって構成されている。センサ素子１０１ａとは、例えば温度センサであればサーミスタ自体であり、センサ回路１０１ｂとは、例えばサーミスタの抵抗値を電圧変換する抵抗素子などである。
【００１９】
Ａ／Ｄコンバータ１１０は、センサ回路１０１ｂより得られる検出値Ｓ１をデジタル値である検出値Ｓ２変換するため機能ブロックである。つまり、センサ回路１０１ｂより得られる検出値Ｓ１は、電圧値や電流値といったアナログ量であることから、これをデジタル処理するための前処理としてＡ／Ｄコンバータ１１０が必要となるのである。Ａ／Ｄコンバータ１１０の分解能としては、無線センサ装置１００の用途にもよるが、８ビット以上の分解能であることが好ましく、１２ビット以上の分解等であることがより好ましい。
【００２０】
ＣＰＵ１２０は、無線センサ装置１００の全体の動作を制御するとともに、Ａ／Ｄコンバータ１１０より与えられるデジタル形式の検出値Ｓ２を受け、これを温度や湿度等の計測値Ｓ３に変換するための演算を行うための機能ブロックである。詳細については後述するが、かかる変換には最小二乗近似多項式を用いた演算が用いられる。特に限定されるものではないが、ＣＰＵ１２０としては、スリープ機能（待機時における消費電力を大幅に抑える機能）を有しているものを用いることが好ましい。
【００２１】
メモリ１３０は、ＣＰＵ１２０による演算処理に必要なプログラムやデータを格納するための機能ブロックである。メモリ１３０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）領域及びＲＡＭ（Random Access Memory）領域が含まれていることが好ましく、この場合、ＲＯＭ領域にはＣＰＵ１２０による演算処理に必要なプログラムや係数等のデータが格納され、ＲＡＭ領域にはＣＰＵ１２０による演算処理に必要な作業データや、得られた計測値等が格納されることになる。
【００２２】
メモリ１３０には、３つのフラグ１３１〜１３３が含まれている。フラグ１３１〜１３３としては、ＥＰＲＯＭのように、電気的に書き込みが可能な不揮発性メモリを使用することが好ましい。不揮発性メモリを使用すれば、出荷時にフラグの書き込みを行うことにより、その後、ユーザはこれを意識する必要がなくなる。フラグ１３１〜１３３は、センサ１０１の特性を記憶させるために用いられ、そのいずれか一つがＯＮ状態、残りの２つがＯＦＦ状態とされる。フラグをＯＮさせる具体的な手順については後述するが、フラグを用いてセンサ１０１の特性を記憶させる理由は次の通りである。
【００２３】
すなわち、センサ１０１にはある程度の特性ばらつきが不可避的に存在するため、同じ部品を使用して同じ工程で製造した場合であっても、測定対象となる物理量（温度、湿度など）と検出値Ｓ１との関係は、製品によって多少異なってしまう。このようなばらつきは、センサ１０１が湿度センサである場合に顕著であり、特に、湿度が高い領域においては、製品によってかなり大きなばらつきが発生することになる。図２はこれを説明するためのグラフであり、横軸が湿度を示し、縦軸が得られる検出値（検出値Ｓ１又は検出値Ｓ２）を示している。
【００２４】
図２に示すように、同じ部品を使用し、同じ工程で製造したセンサであっても、湿度と検出値との関係はセンサによって異なり、湿度がゼロに近い領域ではばらつきは比較的小さいものの、湿度が高くなるに連れてばらつきは増大する。一般に、湿度センサに許容される誤差は、湿度領域にかかわらず一定値（例えば±５％）であり、このため、湿度の高い領域においては、このばらつきによって許容誤差を超えてしまうおそれがある。
【００２５】
メモリ１３０に設けられたフラグ１３１〜１３３は、このようなばらつきの影響を低減するために設けられている。例えば、センサ１０１の実際の特性が図２に示す特性ａ１である場合にはフラグ１３１をオン状態とし、特性ａ２である場合にはフラグ１３２をオン状態とし、特性ａ３である場合にはフラグ１３３をオン状態とすることによって、センサ１０１の実際の特性を記憶させる。
【００２６】
一方、メモリ１３０の他の領域には、３種類の最小二乗近似多項式（Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３）の演算にそれぞれ必要なデータが格納されている。これら３種類の最小二乗近似多項式のうち、最小二乗近似多項式Ｆ１はセンサ１０１の実際の特性が図２に示す特性ａ１である場合に適合した式であり、最小二乗近似多項式Ｆ２はセンサ１０１の実際の特性が図２に示す特性ａ２である場合に適合した式であり、最小二乗近似多項式Ｆ３は、センサ１０１の実際の特性が図２に示す特性ａ３である場合に適合した式である。
【００２７】
図３は、本実施形態による無線センサ装置１００の動作を示すフローチャートである。
【００２８】
図３に示すように、本実施形態による無線センサ装置１００に対して電源投入、すなわちバッテリ１５０をセットし（ステップＳ１）、図示しない入力部を介して、無線センサ装置１００のＩＤや信号処理部１９０に対する初期値などのセット（ステップＳ２）が完了すると、ＣＰＵ１２０はまず、フラグ１３１〜１３３のうちオンしているフラグがあるか否かを判断する（ステップＳ３）。その結果、オンしているフラグが無ければ（ステップＳ３：ＮＯ）、フラグ選択動作を行い（ステップＳ４）、オンしているフラグがあれば（ステップＳ３：ＹＥＳ）、フラグ選択動作をスキップする。
【００２９】
図４は、フラグ選択動作Ｓ４の一例を説明するためのフローチャートである。
【００３０】
フラグ選択動作Ｓ４は、センサ１０１の実際の特性を計測し、これに基づいてフラグ１３１〜１３３のいずれかをオンさせる動作である。すなわち、あらかじめ定められた条件下（例えば、湿度８０％の環境下）に無線センサ装置１００を載置し、タイマーカウントを開始させる（ステップＳ１１）。タイマーのカウント値については、センサ１０１の検出値Ｓ１が飽和するのに必要な時間以上であれば特に限定されず、１秒であっても構わないし、６０秒や６００秒であっても構わない。タイマーカウントがされている間、センサ１０１から検出値Ｓ１が信号処理部１９０へ入力され（ステップＳ１２）、これがＡ／Ｄコンバータ１１０によってデジタル形式の検出値Ｓ２に変換される。
【００３１】
そして、タイマーカウントが終了すると（ステップＳ１３）、飽和している検出値Ｓ２の出力レベルに基づいて、フラグ１３１〜１３３のいずれかをオンする（ステップＳ１４）。これは、あらかじめ定められた条件下における検出値Ｓ２の飽和出力レベルが、センサ１０１の実際の特性を示していることを利用したものである。以上により、フラグ選択動作Ｓ４が完了する。
【００３２】
また、フラグ選択動作Ｓ４は、次の方法によって行うことも可能である。
【００３３】
図５は、フラグ選択動作Ｓ４の他の例を説明するためのフローチャートである。
【００３４】
まず、あらかじめ定められた条件下（例えば、湿度８０％の環境下）に無線センサ装置１００を載置し、センサ１０１を一定時間動作させる（ステップＳ２１）。この一定時間についても、センサ１０１の検出値Ｓ１が飽和するのに必要な時間以上であれば、特に限定されない。タイマなどにより一定時間が経過したことが検出されると（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、センサ１０１より得られる検出値Ｓ２を取り込む。すなわち、実際の計測を行う（ステップＳ２２）。そして、得られた検出値Ｓ２と所定値Ａ１，Ａ２との大小関係を判断する。つまり、検出値Ｓ２と所定値Ａ１，Ａ２との関係が下記（１）〜（３）のいずれの条件を満たしているかを判断する（ステップＳ２３，Ｓ２４）。
Ａ１≧Ｓ２ ・・・（１）
Ａ２＞Ｓ２＞Ａ１ ・・・（２）
Ｓ２≧Ａ２ ・・・（３）
【００３５】
所定値Ａ１とは、図２に示したように、あらかじめ定められた条件下（例えば、湿度８０％の環境下）でセンサ１０１を一定時間動作させた場合、センサ１０１が特性ａ１である場合に得られる値と特性ａ２である場合に得られる値の中間値であり、同様に、所定値Ａ２とは、上記の条件下でセンサ１０１を一定時間動作させた場合、センサ１０１が特性ａ２である場合に得られる値と特性ａ３である場合に得られる値の中間値である。
【００３６】
その結果、検出値Ｓ２と所定値Ａ１，Ａ２とが上記（１）の条件を満たしていると判断された場合、つまり、センサ１０１の実際の特性が図２に示す特性ａ１に近いと判断された場合には（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、フラグ１３１をオンする（ステップＳ２５）。また、検出値Ｓ２と所定値Ａ１，Ａ２とが上記（２）の条件を満たしていると判断された場合、つまり、センサ１０１の実際の特性が図２に示す特性ａ２に近いと判断された場合には（ステップＳ２４：ＮＯ）、フラグ１３２をオンする（ステップＳ２６）。そして、検出値Ｓ２と所定値Ａ１，Ａ２とが上記（３）の条件を満たしていると判断された場合、つまり、センサ１０１の実際の特性が図２に示す特性ａ３に近いと判断された場合には（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、フラグ１３３をオンする（ステップＳ２７）。
【００３７】
このようなフラグ選択動作Ｓ４が完了、若しくは、フラグ選択動作がスキップされると、信号処理部１９０は、センサ１０１からのデータ入力準備を行う（ステップＳ５）。データ入力準備とは、センサ回路１０１ｂに対し、動作に必要な電圧Ｖｃｃの供給を開始するとともに、Ａ／Ｄコンバータ１１０をウォーミングアップさせる動作である。かかる動作により、センサ回路１０１ｂからは検出値Ｓ１の出力が開始され、これがＡ／Ｄコンバータ１１０によってデジタル形式の検出値Ｓ２に正しく変換されることになる。但し、Ａ／Ｄコンバータ１１０のウォーミングアップが既に完了している場合は、これを省略しても構わない。
【００３８】
このようなデータ入力準備が完了すると、ＣＰＵ１２０は、Ａ／Ｄコンバータ１１０の出力である検出値Ｓ２の取り込みを行う（ステップＳ６）。つまり、実際にデータ入力を行う。これに応答してＣＰＵ１２０は、入力された検出値Ｓ２から計測値Ｓ３への変換を行う（ステップＳ７）。
【００３９】
図６は、変換動作Ｓ７を説明するためのフローチャートである。
【００４０】
変換Ｓ７においては、まず、フラグ１３１〜１３３のうちどのフラグがオンしているかを判断する（ステップＳ３１）。その結果、オンしているフラグがフラグ１３１であれば、メモリ１３０に格納されている最小二乗近似多項式Ｆ１を選択し、これを用いて検出値Ｓ２から計測値Ｓ３への変換を行う（ステップＳ３２）。また、オンしているフラグがフラグ１３２であれば、メモリ１３０に格納されている最小二乗近似多項式Ｆ２を選択し、これを用いて検出値Ｓ２から計測値Ｓ３への変換を行う（ステップＳ３３）。そして、オンしているフラグがフラグ１３３であれば、メモリ１３０に格納されている最小二乗近似多項式Ｆ３を選択し、これを用いて検出値Ｓ２から計測値Ｓ３への変換を行う（ステップＳ３４）。
【００４１】
最小二乗近似多項式とは、
【００４２】
【数２】
で表される近似式の一種であり、複数の定数ａ０〜ａｎを用いることによって検出値Ｓ２を計測値Ｓ３に近似することができる。
【００４３】
このようにして検出値Ｓ２から計測値Ｓ３への変換が完了すると、ＣＰＵ１２０は、送信回路部１４１に間欠動作信号Ｐ及び得られた計測値Ｓ３を出力する（ステップＳ８）。間欠動作信号Ｐは、送信回路部１４１を起動させる為の信号であり、送信回路部１４１はこれを受けて活性状態となる。これにより、送信回路部１４１は計測値Ｓ３をアンテナ１４２へ送出し、アンテナ１４２を介して図示しない利用機器へと無線送信する。このとき、計測値Ｓ３を送出する前に、無線センサ装置１００のＩＤデータを送出すれば、複数の無線センサ装置１００が存在する場合であっても、いずれの無線センサ装置１００から送信された計測値Ｓ３であるのか、利用機器側において判断することが可能となる。
【００４４】
その後、ＣＰＵ１２０は所定の期間スリープモードとなり（ステップＳ９）、所定の期間が経過すると、ステップＳ５に戻って上記一連の動作を再実行する。図２に示すフローチャートでは、データ入力準備（ステップＳ５）を行う直前にスリープモードから復帰させているが、データ入力準備（ステップＳ５）を実行するに際してＣＰＵ１２０の負荷はほとんどないことから、データ入力準備（ステップＳ５）が完了した後、データ入力（ステップＳ６）を行う際に復帰させても構わない。
【００４５】
図７は、無線センサ装置１００の好ましい一利用形態を模式的に示すブロック図である。無線センサ装置１００は、温度や湿度等の計測値を無線送信することが可能であるため、図７に示すようにこれを利用する一つの利用機器１０に対して複数個の無線センサ装置１００を割り当てることが可能である。例えば、一つの部屋の複数箇所にこれら無線センサ装置１００を設置したり、各部屋にそれぞれ無線センサ装置１００を設置したり、さらには、各人が無線センサ装置１００を携帯するといった利用の形態が考えられる。いずれにしても、図７に示すように一つの利用機器１０に対して複数個の無線センサ装置１００を割り当てた場合、利用機器１０側において各センサによる検出値を温度や湿度等の計測値に変換すると、処理負担が過大となるおそれがあるが、本実施形態による無線センサ装置１００では、このような変換処理を無線センサ装置１００の内部で行い、計測値の形で無線送信していることから、利用機器１０側においては受信した計測値をそのまま記録するだけで容易に集中管理することが可能となる。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態においては、センサ１０１の特性に応じた複数の最小二乗近似多項式をあらかじめ用意しておき、センサ１０１による実際の計測結果に基づいて最適な最小二乗近似多項式を選択していることから、湿度センサのようにばらつきの大きいセンサを使用する場合であっても、高精度な計測を行うことが可能となる。
【００４７】
尚、上記実施形態では、センサ１０１の実際の特性を３段階に分類し、これに基づいて最小二乗近似多項式を選択しているが、特性の分類としては３段階に限定されるものではなく、２段階又は４段階以上であっても構わない。
【００４８】
次に、本発明の好ましい第２の実施形態について説明する。
【００４９】
図８は、本発明の好ましい第２の実施形態による無線センサ装置２００の構成を概略的に示すブロック図である。図８に示すように、本実施形態による無線センサ装置２００は、複数のセンサ１０１〜１０３を備えるとともに、信号処理部１９０に含まれるメモリ１３０がメモリ２３０に置き換えられている点において、上記実施形態による無線センサ装置１００と異なる。その他の点については、上記実施形態による無線センサ装置１００と同一であることから、同じ要素には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５０】
これら複数のセンサ１０１〜１０３は、温度センサ、湿度センサ、照度センサ、加速度センサ、傾斜センサ、人感センサ、衝撃センサ、トナーセンサ等の各種センサであり、それぞれセンサ素子１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ及びセンサ回路１０１ｂ，１０２ｂ，１０３ｂによって構成されている。これら複数のセンサ１０１〜１０３の計測対象は、互いに異なっていても構わないし、一部又は全部が同じであっても構わない。例えば、３つのセンサ１０１〜１０３がそれぞれ温度センサ、湿度センサ及び照度センサであっても構わないし、全てが温度センサであっても構わないし、さらには、センサ１０１及び１０２が温度センサであり、センサ１０３が湿度センサであっても構わない。無線センサ装置２００内に計測対象の異なる複数のセンサが含まれていれば、複数の事象を同時に測定することが可能となるし、無線センサ装置２００内に計測対象が同じである複数のセンサが含まれていれば、一つの事象を異なる側面から測定することが可能となる。例えば、高精度であるが計測可能な範囲が狭い温度センサと、計測可能な範囲は広いが低精度である温度センサの両方を用いれば、広い温度範囲での測定を可能としつつ、所定の温度範囲については特に高精度な温度測定を行うといった使い方が可能となる。また、サーミスタを用いた温度センサと赤外線を用いた温度センサを併用すれば、無線センサ装置２００の近傍の温度と、無線センサ装置２００から離れた場所の温度の両方を測定することが可能となる。
【００５１】
メモリ２３０には、図８に示すように、９つのフラグ２３１〜２３９が含まれている。このうち、フラグ２３１〜２３３はセンサ１０１に対応するフラグであり、フラグ２３４〜２３６はセンサ１０２に対応するフラグであり、フラグ２３７〜２３９はセンサ１０３に対応するフラグである。本実施形態においては、図４又は図５に示したフラグ選択動作Ｓ４をセンサ１０１〜１０３についてそれぞれ実行する必要がある。つまり、センサ１０１についてのフラグ選択動作を行うことによってフラグ２３１〜２３３のいずれか一つをオンさせ、センサ１０２についてのフラグ選択動作を行うことによってフラグ２３４〜２３６のいずれか一つをオンさせ、さらに、センサ１０３についてのフラグ選択動作を行うことによってフラグ２３７〜２３９のいずれか一つをオンさせる。
【００５２】
さらに、本実施形態においては、センサが複数設けられていることから、データ入力準備（図３のステップＳ５参照）及びデータ入力（図３のステップＳ６参照）については、時分割的に行われる。つまり、部分的なフローチャートである図９に示すように、まず、センサ１０１からのデータ入力準備（ステップＳ５−１）及びセンサ１０１に対応する検出値Ｓ２のデータ入力（ステップＳ６−１）を行った後、センサ１０２からのデータ入力準備（ステップＳ５−２）及びセンサ１０２に対応する検出値Ｓ２のデータ入力（ステップＳ６−２）を行い、さらに、センサ１０３からのデータ入力準備（ステップＳ５−３）及びセンサ１０３に対応する検出値Ｓ２のデータ入力（ステップＳ６−３）を行う。
【００５３】
このようにして、フラグの書き込み、並びに、データ入力準備及びデータ入力が全て完了すると、入力された３つの検出値Ｓ２それぞれに対し、最小二乗近似多項式を用いて計測値Ｓ３への変換を行う。この場合、各センサに対応する検出値Ｓ２は、図６を用いて説明したように、オンしているフラグに応じて異なる最小二乗近似多項式を用いて計測値Ｓ３に変換される。
【００５４】
このようにして、全てのセンサ１０１〜１０３に対応する検出値Ｓ２から計測値Ｓ３への変換が完了すると、上記実施形態と同様、ＣＰＵ１２０は送信回路部１４１に間欠動作信号Ｐ及び得られた計測値Ｓ３を出力する。この場合も、部分的なフローチャートである図１０に示すように、センサ１０１，１０２，１０３に対応するそれぞれの計測値Ｓ３を時分割的に出力する（ステップＳ８−１，Ｓ８−２，Ｓ８−３）。その後は、図３のフローチャートに示したとおり、所定の期間スリープモードとなり（ステップＳ９）、所定の期間が経過すると、ステップＳ５に戻って上記一連の動作を再実行する。
【００５５】
このように、本実施形態では３つのセンサ１０１〜１０３の全てについて、実際の計測結果に基づき最適な最小二乗近似多項式を選択していることから、各センサによる高精度な計測を行うことが可能となる。
【００５６】
尚、上記実施形態では、３つのセンサ１０１〜１０３の全てに３つのフラグを割り当て、これにより、各センサにおいて３種類の最小二乗近似多項式の中から一つを選択可能に構成しているが、全てのセンサにフラグを割り当てることは必須でない。したがって、例えば、センサ１０１については３つのフラグを割り当てる一方、センサ１０２，１０３についてはフラグを割り当てず、それぞれ単一の最小二乗近似多項式を用いて変換を行っても構わない。これは、センサ１０１については特性ばらつきが大きいものの、センサ１０２，１０３についてはそれほど特性ばらつきが大きくない場合や、センサ１０１による計測対象については高精度な変換が要求される一方、センサ１０２，１０３による計測対象についてはそれほど高精度な変換が要求されないといった場合に好適である。
【００５７】
さらに、各センサに割り当てるフラグの数についても、各センサにおいて異なっていても構わない。したがって、例えば、センサ１０１については４つのフラグを割り当て、センサ１０２については３つのフラグを割り当て、さらに、センサ１０３については２つのフラグを割り当てても構わない。これは、特性ばらつきがセンサ１０１において最も顕著であり、センサ１０３において特性ばらつきが最も小さい場合や、センサ１０１による計測対象についての変換に最も高い精度が要求される一方、センサ１０３による計測対象についての変換に最も精度が要求されないといった場合に好適である。
【００５８】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の好ましい第１の実施形態による無線センサ装置１００の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】湿度センサと検出値との関係を示すグラフである。
【図３】無線センサ装置１００の動作を示すフローチャートである。
【図４】フラグ選択動作Ｓ４の一例を説明するためのフローチャートである。
【図５】フラグ選択動作Ｓ４の他の例を説明するためのフローチャートである。
【図６】変換動作Ｓ７を説明するためのフローチャートである。
【図７】無線センサ装置１００の好ましい一利用形態を模式的に示すブロック図である。
【図８】本発明の好ましい第２の実施形態による無線センサ装置２００の構成を概略的に示すブロック図である。
【図９】無線センサ装置２００におけるデータ入力準備及びデータ入力動作を示す部分的なフローチャートである。
【図１０】無線センサ装置２００におけるデータ出力動作を示す部分的なフローチャートである。
【符号の説明】
【００６０】
１０ 利用機器
１００，２００ 無線センサ装置
１０１〜１０３ センサ
１０１ａ〜１０３ａ センサ素子
１０１ｂ〜１０３ｂ センサ回路
１１０ Ａ／Ｄコンバータ
１２０ ＣＰＵ
１３０，２３０ メモリ
１４１ 送信回路部
１４２ アンテナ
１５０ バッテリ
１９０ 信号処理部
１３１〜１３３，２３１〜２３９ フラグ
Ｐ 間欠動作信号
Ｓ１ 検出値（アナログ）
Ｓ２ 検出値（デジタル）
Ｓ３ 計測値
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つのセンサと、前記センサの検出値を近似式に代入することによって計測値に変換する信号処理部と、前記計測値を無線により送出するための送信回路部とを備え、前記信号処理部は、前記センサの特性に応じて異なる近似式を用いた変換を行うことを特徴とする無線センサ装置。
【請求項２】
前記信号処理部は、前記センサによる検出値をデジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータと、前記センサの特性に応じた複数の近似式の演算にそれぞれ必要なデータを少なくとも格納するメモリと、少なくとも前記Ａ／Ｄコンバータの出力及び前記メモリに格納された前記データを用いた演算を行うＣＰＵとを有し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】
前記メモリは、使用すべき近似式を指定するフラグ有してい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】
前記センサには、温度センサ、湿度センサ、照度センサ、加速度センサ、傾斜センサ、人感センサ、衝撃センサ及びトナーセンサからなる群より選ばれた少なくとも１種のセンサが含まれていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の無線センサ装置。
【請求項５】
少なくとも前記信号処理部及び前記送信回路部に電力を供給するバッテリをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の無線センサ装置。
【請求項６】
センサの数が少なくとも２つであり、前記２つのセンサの計測対象が互いに異なってい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】
センサの数が少なくとも２つであり、前記２つのセンサの計測対象が互いに同一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１】
少なくとも一つのセンサと、前記センサの検出値を近似式に代入することによって計測値に変換する信号処理部と、前記計測値を無線により送出するための送信回路部とを備え、前記信号処理部は、前記センサの特性に応じて異なる近似式を用いた変換を行うことを特徴とする無線センサ装置。
【請求項２】
前記信号処理部は、前記センサによる検出値をデジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータと、前記センサの特性に応じた複数の近似式の演算にそれぞれ必要なデータを少なくとも格納するメモリと、少なくとも前記Ａ／Ｄコンバータの出力及び前記メモリに格納された前記データを用いた演算を行うＣＰＵとを有し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】
前記メモリは、使用すべき近似式を指定するフラグ有してい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】
前記センサには、温度センサ、湿度センサ、照度センサ、加速度センサ、傾斜センサ、人感センサ、衝撃センサ及びトナーセンサからなる群より選ばれた少なくとも１種のセンサが含まれていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の無線センサ装置。
【請求項５】
少なくとも前記信号処理部及び前記送信回路部に電力を供給するバッテリをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の無線センサ装置。
【請求項６】
センサの数が少なくとも２つであり、前記２つのセンサの計測対象が互いに異なってい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】
センサの数が少なくとも２つであり、前記２つのセンサの計測対象が互いに同一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。
【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２００６−２５２２１６（Ｐ２００６−２５２２１６Ａ）
【公開日】平成１８年９月２１日（２００６．９．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−６８３８２（Ｐ２００５−６８３８２）
【出願日】平成１７年３月１１日（２００５．３．１１）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月２１日（２００６．９．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月１１日（２００５．３．１１）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
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