ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ及び計測システム
【課題】リーダーとの通信距離を延長することができるＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ及びこれを用いてシステム構築を簡素化した計測システムを得る。
【解決手段】ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサは、リーダーから送信されるＲＦＩＤタグ通信用のコマンド信号を受信し、該コマンド信号の内容に対応したＳＡＷセンサの動作制御と、該制御にて得られたセンサデータの解析及び記録処理と、該処理にて得られた計測データの伝送制御を行うセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグと、前記リーダーから送信されるＳＡＷセンサ用の駆動信号を受信し、該駆動信号より直接得られた基準波とＳＡＷチップ上のリフレクタにて反射された遅延波との位相差を検出してアナログ信号に変換しセンサデータとして出力を行うＳＡＷセンサとにて構成し、当該ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ内でセンサ信号処理を行い、ＲＦＩＤタグ通信にて計測データを前記リーダーに送信する。
【解決手段】ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサは、リーダーから送信されるＲＦＩＤタグ通信用のコマンド信号を受信し、該コマンド信号の内容に対応したＳＡＷセンサの動作制御と、該制御にて得られたセンサデータの解析及び記録処理と、該処理にて得られた計測データの伝送制御を行うセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグと、前記リーダーから送信されるＳＡＷセンサ用の駆動信号を受信し、該駆動信号より直接得られた基準波とＳＡＷチップ上のリフレクタにて反射された遅延波との位相差を検出してアナログ信号に変換しセンサデータとして出力を行うＳＡＷセンサとにて構成し、当該ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ内でセンサ信号処理を行い、ＲＦＩＤタグ通信にて計測データを前記リーダーに送信する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）センサ及びこれを利用して外部の温度，圧力，応力等を計測するシステムに関し、特にセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグを利用することによりリーダーとの通信距離を延長することができる、ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ及び計測システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、センサ、例えば温度を計測するための温度センサとして、サーミスタ，測温抵抗体，熱電対，ＩＣ化温度センサ等があるが、何れも当該温度センサから得られる信号を温度データに変換するためには周辺回路及び電源が必要であった。このため、前記温度センサを多数設置する用途にあっては、電源線や信号線等の敷設が複雑となっていた。しかし、温度センサとしてＳＡＷセンサを用いれば、前記電源線や信号線等の敷設が不要となり、前記用途として相応しいシステム構築が可能となる。該ＳＡＷセンサは、例えば特開２００４−１２９１８５号公報の『ＳＡＷセンサ、ＳＡＷセンサを用いた個体識別装置、およびＳＡＷセンサの製造方法』に記載されているように、圧電基板上に櫛型電極よりなるＳＡＷ素子とアンテナとを配し、ＳＡＷ素子駆動信号発生部より駆動信号を送信して測定対象物の温度変化を弾性表面波の速度や遅延時間等の変化として受信し、演算処理により温度を算出するものである。
【０００３】
上記公報例のように、弾性表面波による反射信号の速度や遅延時間等の変化により温度測定を行う方式では、ＳＡＷ素子部における遅延時間がナノ秒単位であるために演算処理を高速に行う必要があり、演算回路が複雑且つ高価になってしまうという欠点があった。
【０００４】
上記欠点を解決すべく、本願出願人による特開２００６−１７０８６４号公報の『ＳＡＷ温度計による室温管理及び火災報知システム』では、室温測定用ＳＡＷ素子及び高温測定用ＳＡＷ素子の各圧電基板上に、櫛型電極であるＩＤＴ（Interdigital Transducers）と温度計測用リフレクタを配置し、さらに何れか一方の圧電基板上にＩＤ（Identification）検出用リフレクタを配置し、温度計測時において、リーダーが送信した基準信号と各ＳＡＷ素子から反射された反射信号との位相差を位相検出器にて電圧信号に変換し、さらにＡ／Ｄ変換器にて温度データに変換することにより、前記ＳＡＷセンサを多数設置した広範囲の温度計測を容易且つ安価に行えるＳＡＷ温度計及び火災報知システムを提案した。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１２９１８５
【特許文献２】特開２００６−１７０８６４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記公報例に記載のものはＳＡＷセンサからリーダーへの反射信号伝播が直接的な空中伝播のため、反射信号の減衰が大きかった。このため、該反射信号の伝送距離が短くなってしまい、システムが十分に機能することができないという問題点が生じた。リーダーからの電波送信レベルを上げることにより、前記反射信号の減衰に対する問題点は解決するが、キャリア周波数によっては電波法上の制限があるため実際には困難である。
【０００７】
本発明は、上記のような問題点を解決するために成されたものであり、ＳＡＷセンサからの反射信号の空中伝播に伴う減衰問題を排除し、電波法の下で使用可能な十分大きな電波送信レベルを用いることにより、安定してリーダーとの通信距離を延長することができるＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサと、該ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサを用いてシステム構築を簡素化した計測システム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】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサにあっては、リーダーから送信されるＲＦＩＤタグ通信用のコマンド信号を受信し、該コマンド信号の内容に対応したＳＡＷセンサの動作制御と該制御にて得られたセンサデータの解析及び記録処理と該処理にて得られた計測データの伝送制御を行うセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグと、前記リーダーから送信されるＳＡＷセンサ用の駆動信号を受信し、該駆動信号より直接得られた基準波とＳＡＷチップ上のリフレクタにて反射された遅延波との位相差を検出してアナログ信号に変換しセンサデータとして出力を行うＳＡＷセンサとにて構成し、当該ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ内でセンサ信号処理を行い、ＲＦＩＤタグ通信にて計測データを前記リーダーに送信することを特徴とする。
【０００９】
上記センサ入力端子付きＲＦＩＤタグは、リーダーから送信されるＲＦＩＤタグ通信用のコマンド信号を受信するためのアンテナ及びＲＦＩＤチップと、前記コマンド信号の内容に対応してＳＡＷセンサを制御する駆動電源を供給するための電源回路と、前記ＳＡＷセンサの制御にて得られたセンサデータの解析処理を行うためのＡ／Ｄ変換器とにて構成する。
【００１０】
上記ＳＡＷセンサは、リーダーから送信されるＳＡＷセンサ用の駆動信号を受信するためのアンテナ及びＳＡＷチップと、上記センサ入力端子付きＲＦＩＤタグからの駆動電源供給をトリガーとして作動するスイッチ制御回路と、前記駆動信号より直接得られる信号を基準波としＳＡＷチップ上のＩＤＴとリフレクタ間で反射された信号を遅延波とするよう前記スイッチ制御回路により駆動されるスイッチと、前記基準波と遅延波との位相差を検出してアナログ信号に変換するための位相差検出器と、前記位相差検出器からのセンサデータを一時保持するサンプルホールド回路とにて構成する。
【００１１】
また、本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサを用いた計測システムにあっては、リーダー及び当該リーダーと無線通信を行うことにより計測データの伝送が行える１個乃至複数のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサにて構成したものを１ユニットとし、システムの規模により１ユニット乃至複数ユニットをネットワークに接続して構成する。
【００１２】
上記リーダーは、ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ内のセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグ間との無線通信及びＳＡＷセンサの駆動を行うためのＲＦＩＤ通信部と、外部ネットワークと通信を行うためのネットワーク通信部と、前記各通信部の制御を行うためのＣＰＵと、メモリ，クロック及び電源部とにて構成する。
【００１３】
また、リーダーとＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ内のセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグ間との無線通信及びＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ内のＳＡＷセンサの駆動に用いるキャリアは、ＲＦＩＤ通信用として電波法で定められた周波数及び電波送信レベルを使用する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ及び計測システムによれば、リーダーから送信された計測用の駆動信号に対して反射信号を直接リーダーに空中伝播させる必要がなく、ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ内でセンサ信号処理を行い、ＲＦＩＤタグ通信にて計測データをリーダーに送信する方式であるため、反射信号の減衰問題はなくなり、長い通信距離を有することができるという効果を奏する。また、リーダーとＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ内のセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグ間との無線通信及びＳＡＷセンサの駆動に用いるキャリア周波数をＲＦＩＤ通信用として電波法で定められた周波数で統一したため、リーダーの設置個数が少なく済むことによりシステム構築が簡素化されるという効果も奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明を実施するための最良の形態を図を用いて説明する。
【００１６】
図１は本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサを構成する概略回路ブロック図であり、ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ３は、リーダーから送信されるＲＦＩＤタグ通信用のコマンド信号を受信し、該コマンド信号の内容に対応したＳＡＷセンサ６の動作制御と該制御にて得られたセンサデータの解析及び記録処理と該処理にて得られた計測データの伝送制御を行うセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグ４と、前記リーダーから送信されるＳＡＷセンサ用の駆動信号を受信し、該駆動信号より直接得られた基準波とＳＡＷチップ１４上のリフレクタ１６にて反射された遅延波との位相差を検出してアナログ信号に変換しセンサデータとして出力を行うＳＡＷセンサ６とにて構成し、当該ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ３内でセンサ信号処理を行い、ＲＦＩＤタグ通信にて計測データを前記リーダーに送信する。
【００１７】
上記センサ入力端子付きＲＦＩＤタグ４は、リーダーから送信されるＲＦＩＤタグ通信用のコマンド信号を受信するためのアンテナ５及びＲＦＩＤチップ８と、前記コマンド信号の内容に対応してＳＡＷセンサ６を制御する駆動電源１０を供給するための電源回路と、前記ＳＡＷセンサ６の制御にて得られたセンサデータの解析処理を行うためのＡ／Ｄ変換器９とにて構成する。なお、該Ａ／Ｄ変換器９は、ＲＦＩＤチップ８に内蔵して一体化したものであっても構わない。
【００１８】
上記ＳＡＷセンサ６は、リーダーから送信されるＳＡＷセンサ用の駆動信号を受信するためのアンテナ７及びＳＡＷチップ１４と、上記センサ入力端子付きＲＦＩＤタグ４からの駆動電源供給をトリガーとして作動するスイッチ制御回路１１と、前記駆動信号より直接得られる信号を基準波としＳＡＷチップ１４上のＩＤＴ１５とリフレクタ１６間で反射された信号を遅延波とするよう前記スイッチ制御回路１１により駆動されるスイッチ１７，１８と、前記基準波と遅延波との位相差を検出してアナログ信号に変換するための位相差検出器１９と、前記位相差検出器１９からのセンサデータを一時保持するスイッチ１２及びコンデンサ１３より構成されるサンプルホールド回路とにて構成する。なお、前記スイッチ１７，１８，１２は、リレーのようなメカニカルスイッチではなく、高速スイッチングが可能な半導体スイッチとする。
【００１９】
次に、図２は本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサを用いた計測システムの概略構成図であり、計測システムは、リーダー１及び当該リーダー１と無線通信を行うことにより計測データの伝送が行える１個乃至複数のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ３にて構成したものを１ユニットとし、計測システムの規模により１ユニット乃至複数ユニットをネットワークに接続して構成する。なお、前記ネットワークは、インターネットやイントラネットなどが一般的であるが、特に限定するものではない。また、小規模であればスタンドアロンであっても構わない。また、該ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ３は、温度，圧力，応力等を測定する箇所に直接設置する構造とする。このため、ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ３内のセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグ４は、パッシブ動作を行うバッテリーレス型が好適となる。
【００２０】
次に、図３は本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサを用いた計測システムで用いるリーダーの概略回路ブロック図であり、リーダー１は、ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ３内のセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグ４間との無線通信及びＳＡＷセンサ６の駆動を行うためのアンテナ２及びＲＦＩＤ通信部２０と、ネットワークと通信を行うためのネットワーク通信部２２と、前記各通信部の制御を行うためのＣＰＵ２１と、メモリ２３，クロック２４及び電源部２５とにて構成する。
【００２１】
また、リーダー１とＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ３内のセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグ４間との無線通信及びＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ３内のＳＡＷセンサ６の駆動に用いるキャリアは、ＲＦＩＤ通信用として電波法で定められた周波数及び電波送信レベルを使用し、例えば９５３ＭＨｚ帯が好適となる。該９５３ＭＨｚ帯は、遠隔型ＲＦＩＤタグ通信で用いられる周波数であり、通信距離はパッシブ動作であっても３〜５ｍ程度あるため、従来のＳＡＷセンサの反射信号伝播に比べて格段に通信距離を延長することができる。
【００２２】
図４は図１における位相差検出器の動作原理図であり、位相差検出器１９の一方の入力端子に基準波を入力し、他方の入力端子に反射波を入力すると、内蔵ログアンプにて信号レベルを適正に調整した後、両信号の位相差を演算してアナログ信号（電圧信号）で出力するものである。この型のＩＣとして、例えばアナログデバイセズ社のＡＤ８３０２があり、位相差の測定範囲は−１８０〜＋１８０°で±９０°の違いを区別しないのが一般的であるため、−９０°を中心とする０〜−１８０°又は＋９０°を中心とする０〜＋１８０°の範囲となる。出力電圧は、−１８０〜０°の範囲で０〜１．８Ｖ、０〜＋１８０°の範囲で１．８Ｖ〜０Ｖであり、どちらか一方の位相範囲を使用する。このように、位相差検出器１８は前記ＩＣ又は同等の機能を有したＩＣを使用する。
【００２３】
図５は本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサにおけるセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグの第一実施例の回路ブロック図であり、センサ入力端子付きＲＦＩＤタグ４は、ＳＡＷセンサ６からのセンサデータをＡ／Ｄ変換器９で計測データに変換して得られたシリアルデータを入力し、読出しコマンドにてリーダー１に送信するなどの機能を有するＲＦＩＤチップ８と、該ＲＦＩＤチップ８にアンテナ５を接続して構成する。
【００２４】
上記アンテナ５はリーダー１と電磁波による無線通信を行うため、ＲＦＩＤチップ８内又は一部ＲＦＩＤチップ８外の同調キャパシタ（図示せず）から成る同調回路２６に接続し、９５３ＭＨｚ帯等のキャリア周波数に同調させて共振回路を構成する。
【００２５】
上記同調回路２６の後段には、リーダー１のアンテナ２から出力された電磁波が当該センサ入力端子付きＲＦＩＤタグ４のアンテナ５を通過した時に発生する誘導起電力の電圧波形を検波したり、該誘導起電力を半波又は全波整流して直流電圧を取り出すための整流回路２７を接続する。
【００２６】
次に、上記整流回路２７の後段には、検波したキャリアを分周してシステム用のクロックを生成するためのクロック生成回路２８と、信号受信時においてキャリアから信号を取り出す復調動作を行ったり信号送信時においてスイッチング素子（図示せず）により変調動作を行うための変復調回路２９と、上記直流電圧を安定化して当該ＲＦＩＤチップ８及び周辺回路に回路電源を供給したり、充電用コンデンサ３１に充電電圧を供給するための電源回路３０を接続する。該電源回路３０は、ＳＡＷセンサ６を制御する駆動電源１０の供給にも使用される。
【００２７】
次に、上記変復調回路２９の後段には、該変復調回路２９の制御や不揮発性メモリであるＦＲＡＭ（Ferroelectric RAM：米国Ramtron社の登録商標）３３に対する当該ＲＦＩＤチップ８のＩＤデータや計測データ等の書込み又は読出し制御を行うためのロジック回路３２を接続する。該ロジック回路３２には、外部のＡ／Ｄ変換器９で得られたシリアルデータを入力するためのクロック信号（ＣＬＫ）とシリアル入力信号（ＳＩ）の端子を設ける。
【００２８】
上記ＦＲＡＭ３３は強誘電体型の不揮発性メモリであり、回路電源がＯＦＦになっても当該ＲＦＩＤチップ８のＩＤデータや計測データ等は消失することはない。また、データの書込み電圧は、ＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリのように高圧に昇圧する必要がないため、昇圧回路が簡略化される。また、書込み又は読出し速度はＤＲＡＭと同等であり、ＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリよりはるかに高速であるという特徴を持つものである。このように、不揮発性メモリとしてはＦＲＡＭ３３が好適であるが、他のメモリを使用しても構わない。
【００２９】
また、図６は本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサにおけるセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグの第二実施例の回路ブロック図であり、基本的には上記第一実施例と同様であるが、外部のＡ／Ｄ変換器９をＡ／Ｄ変換回路３４として内蔵した点のみが異なる。この場合、前記Ａ／Ｄ変換回路３４には、ＳＡＷセンサ６で得られたセンサデータを入力するためのアナログ入力信号（Ａｉ）の端子を設ける。何れの実施例においても、サンプルホールド回路でホールドされたセンサデータは、Ａ／Ｄ変換器９又はＡ／Ｄ変換回路３４に内蔵のスケーラーアンプ（図示せず）にて適正レベルにスケーリングした後、Ａ／Ｄ変換を行うことにより計測データが得られる。
【００３０】
次に、計測システムの動作概要をフローチャートを用いて説明する。
【００３１】
図７は本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサを用いた計測システムの計測開始時のフローチャートである。該動作ではまず、リーダー１内のＲＦＩＤ通信部２０よりＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ３に対し、計測開始コマンドを送信する。（ステップＳ１−１）該コマンド信号は、キャリアにマンチェスタ符号を重畳した変調波である。
【００３２】
次に、上記コマンド信号は、ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ３内のセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグ４のアンテナ５で受信される。（ステップＳ１−２）この時、該アンテナ５及びＲＦＩＤチップ８内の同調回路２６にて変調信号が共振し、誘導起電力が発生する。そこで、該誘導起電力をＲＦＩＤチップ８内の電源回路３０より充電用コンデンサ３１に充電し、当該ＲＦＩＤチップ８及び周辺回路用電源並びにＳＡＷセンサ６を制御する駆動電源１０とする。（ステップＳ１−３）
【００３３】
次に、リーダー１内のＲＦＩＤ通信部２０よりＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ３に対し、駆動信号を送信する。（ステップＳ１−４）該駆動信号は、上記コマンド信号の送信後に継続して送信されるキャリア信号である。
【００３４】
次に、上記駆動信号は、ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ３内のＳＡＷセンサ６のアンテナ７でも受信される。（ステップＳ１−５）この時、ＳＡＷセンサ６内のスイッチ制御回路１１の制御によりＳＡＷセンサ６内のスイッチ１７及びスイッチ１８を切替え、駆動信号より直接得られた基準波とＳＡＷチップ１４上のＩＤＴ１５とリフレクタ１６間で反射された遅延波を位相差検出器１９に入力する。（ステップＳ１−６）なお、図中におけるスイッチ１７，１８の状態は、前記駆動信号をＩＤＴ１５に供給している状態を示しており、リフレクタ１６からの遅延波をＩＤＴ１５から受信する場合は、図示とは逆に接続するようにスイッチ制御回路１１にて制御する。
【００３５】
次に、上記位相差検出器１８にて得られたセンサデータを、ＳＡＷセンサ６内のスイッチ制御回路１１の制御によりサンプルホールド回路を構成するコンデンサ１３に入力して一時保持する。（ステップＳ１−７）
【００３６】
次に、上記ホールド電圧をセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグ４内のＡ／Ｄ変換器９又はＲＦＩＤチップ８に内蔵のＡ／Ｄ変換回路３４に入力し、計測データとしてデジタルデータに変換する。（ステップＳ１−８）その後、ＲＦＩＤチップ８内のロジック回路３２の制御により前記計測データをＦＲＡＭ３３に書込む。（ステップＳ１−９）以上のようにして、ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ３により、外部の温度，圧力，応力等の計測が行われる。
【００３７】
図８は本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサを用いた計測システムの計測データ読出し時のフローチャートである。該動作ではまず、リーダー１内のＲＦＩＤ通信部２０よりＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ３に対し、データ読出しコマンドを送信する。（ステップＳ２−１）
【００３８】
次に、上記コマンド信号は、ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ３内のＲＦＩＤタグ４のアンテナ５で受信される。（ステップＳ２−２）
【００３９】
次に、ＲＦＩＤチップ８内のロジック回路３２の制御により計測データをＦＲＡＭ３３より読出す。（ステップＳ２−３）
【００４０】
次に、キャリア信号に対して上記計測データで変調をかけ、リーダー１に応答することによりデータ読出しが行われる。（ステップＳ２−４）
【００４１】
以上のようにして、ＳＡＷセンサ６からの反射信号の空中伝播に伴う減衰問題もなく、安定してリーダー１との通信距離を延長することができるＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ３が得られ、該ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ３内のセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグ４及びＳＡＷセンサ６が同一のリーダー１と無線通信できるため、システム構築を簡素化した計測システムが得られることになる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサを構成する概略回路ブロック図である。
【図２】本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサを用いた計測システムの概略構成図である。
【図３】本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサを用いた計測システムで用いるリーダーの概略回路ブロック図である。
【図４】図１における位相差検出器の動作原理図である。
【図５】本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサにおけるセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグの第一実施例の回路ブロック図である。
【図６】本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサにおけるセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグの第二実施例の回路ブロック図である。
【図７】本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサを用いた計測システムの計測開始時のフローチャートである。
【図８】本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサを用いた計測システムの計測データ読出し時のフローチャートである。
【符号の説明】
【００４３】
１ リーダー
２ アンテナ
３ ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ
４ センサ入力端子付きＲＦＩＤタグ
５ アンテナ
６ ＳＡＷセンサ
７ アンテナ
８ ＲＦＩＤチップ
９ Ａ／Ｄ変換器
１０ 駆動電源
１１ スイッチ制御回路
１２ スイッチ
１３ コンデンサ
１４ ＳＡＷチップ
１５ ＩＤＴ
１６ リフレクタ
１７ スイッチ
１８ スイッチ
１９ 位相差検出器
２０ ＲＦＩＤ通信部
２１ ＣＰＵ
２２ ネットワーク通信部
２３ メモリ
２４ クロック
２５ 電源部
２６ 同調回路
２７ 整流回路
２８ クロック生成回路
２９ 変復調回路
３０ 電源回路
３１ 充電用コンデンサ
３２ ロジック回路
３３ ＦＲＡＭ
３４ Ａ／Ｄ変換回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）センサ及びこれを利用して外部の温度，圧力，応力等を計測するシステムに関し、特にセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグを利用することによりリーダーとの通信距離を延長することができる、ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ及び計測システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、センサ、例えば温度を計測するための温度センサとして、サーミスタ，測温抵抗体，熱電対，ＩＣ化温度センサ等があるが、何れも当該温度センサから得られる信号を温度データに変換するためには周辺回路及び電源が必要であった。このため、前記温度センサを多数設置する用途にあっては、電源線や信号線等の敷設が複雑となっていた。しかし、温度センサとしてＳＡＷセンサを用いれば、前記電源線や信号線等の敷設が不要となり、前記用途として相応しいシステム構築が可能となる。該ＳＡＷセンサは、例えば特開２００４−１２９１８５号公報の『ＳＡＷセンサ、ＳＡＷセンサを用いた個体識別装置、およびＳＡＷセンサの製造方法』に記載されているように、圧電基板上に櫛型電極よりなるＳＡＷ素子とアンテナとを配し、ＳＡＷ素子駆動信号発生部より駆動信号を送信して測定対象物の温度変化を弾性表面波の速度や遅延時間等の変化として受信し、演算処理により温度を算出するものである。
【０００３】
上記公報例のように、弾性表面波による反射信号の速度や遅延時間等の変化により温度測定を行う方式では、ＳＡＷ素子部における遅延時間がナノ秒単位であるために演算処理を高速に行う必要があり、演算回路が複雑且つ高価になってしまうという欠点があった。
【０００４】
上記欠点を解決すべく、本願出願人による特開２００６−１７０８６４号公報の『ＳＡＷ温度計による室温管理及び火災報知システム』では、室温測定用ＳＡＷ素子及び高温測定用ＳＡＷ素子の各圧電基板上に、櫛型電極であるＩＤＴ（Interdigital Transducers）と温度計測用リフレクタを配置し、さらに何れか一方の圧電基板上にＩＤ（Identification）検出用リフレクタを配置し、温度計測時において、リーダーが送信した基準信号と各ＳＡＷ素子から反射された反射信号との位相差を位相検出器にて電圧信号に変換し、さらにＡ／Ｄ変換器にて温度データに変換することにより、前記ＳＡＷセンサを多数設置した広範囲の温度計測を容易且つ安価に行えるＳＡＷ温度計及び火災報知システムを提案した。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１２９１８５
【特許文献２】特開２００６−１７０８６４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記公報例に記載のものはＳＡＷセンサからリーダーへの反射信号伝播が直接的な空中伝播のため、反射信号の減衰が大きかった。このため、該反射信号の伝送距離が短くなってしまい、システムが十分に機能することができないという問題点が生じた。リーダーからの電波送信レベルを上げることにより、前記反射信号の減衰に対する問題点は解決するが、キャリア周波数によっては電波法上の制限があるため実際には困難である。
【０００７】
本発明は、上記のような問題点を解決するために成されたものであり、ＳＡＷセンサからの反射信号の空中伝播に伴う減衰問題を排除し、電波法の下で使用可能な十分大きな電波送信レベルを用いることにより、安定してリーダーとの通信距離を延長することができるＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサと、該ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサを用いてシステム構築を簡素化した計測システム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】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサにあっては、リーダーから送信されるＲＦＩＤタグ通信用のコマンド信号を受信し、該コマンド信号の内容に対応したＳＡＷセンサの動作制御と該制御にて得られたセンサデータの解析及び記録処理と該処理にて得られた計測データの伝送制御を行うセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグと、前記リーダーから送信されるＳＡＷセンサ用の駆動信号を受信し、該駆動信号より直接得られた基準波とＳＡＷチップ上のリフレクタにて反射された遅延波との位相差を検出してアナログ信号に変換しセンサデータとして出力を行うＳＡＷセンサとにて構成し、当該ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ内でセンサ信号処理を行い、ＲＦＩＤタグ通信にて計測データを前記リーダーに送信することを特徴とする。
【０００９】
上記センサ入力端子付きＲＦＩＤタグは、リーダーから送信されるＲＦＩＤタグ通信用のコマンド信号を受信するためのアンテナ及びＲＦＩＤチップと、前記コマンド信号の内容に対応してＳＡＷセンサを制御する駆動電源を供給するための電源回路と、前記ＳＡＷセンサの制御にて得られたセンサデータの解析処理を行うためのＡ／Ｄ変換器とにて構成する。
【００１０】
上記ＳＡＷセンサは、リーダーから送信されるＳＡＷセンサ用の駆動信号を受信するためのアンテナ及びＳＡＷチップと、上記センサ入力端子付きＲＦＩＤタグからの駆動電源供給をトリガーとして作動するスイッチ制御回路と、前記駆動信号より直接得られる信号を基準波としＳＡＷチップ上のＩＤＴとリフレクタ間で反射された信号を遅延波とするよう前記スイッチ制御回路により駆動されるスイッチと、前記基準波と遅延波との位相差を検出してアナログ信号に変換するための位相差検出器と、前記位相差検出器からのセンサデータを一時保持するサンプルホールド回路とにて構成する。
【００１１】
また、本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサを用いた計測システムにあっては、リーダー及び当該リーダーと無線通信を行うことにより計測データの伝送が行える１個乃至複数のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサにて構成したものを１ユニットとし、システムの規模により１ユニット乃至複数ユニットをネットワークに接続して構成する。
【００１２】
上記リーダーは、ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ内のセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグ間との無線通信及びＳＡＷセンサの駆動を行うためのＲＦＩＤ通信部と、外部ネットワークと通信を行うためのネットワーク通信部と、前記各通信部の制御を行うためのＣＰＵと、メモリ，クロック及び電源部とにて構成する。
【００１３】
また、リーダーとＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ内のセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグ間との無線通信及びＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ内のＳＡＷセンサの駆動に用いるキャリアは、ＲＦＩＤ通信用として電波法で定められた周波数及び電波送信レベルを使用する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ及び計測システムによれば、リーダーから送信された計測用の駆動信号に対して反射信号を直接リーダーに空中伝播させる必要がなく、ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ内でセンサ信号処理を行い、ＲＦＩＤタグ通信にて計測データをリーダーに送信する方式であるため、反射信号の減衰問題はなくなり、長い通信距離を有することができるという効果を奏する。また、リーダーとＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ内のセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグ間との無線通信及びＳＡＷセンサの駆動に用いるキャリア周波数をＲＦＩＤ通信用として電波法で定められた周波数で統一したため、リーダーの設置個数が少なく済むことによりシステム構築が簡素化されるという効果も奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明を実施するための最良の形態を図を用いて説明する。
【００１６】
図１は本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサを構成する概略回路ブロック図であり、ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ３は、リーダーから送信されるＲＦＩＤタグ通信用のコマンド信号を受信し、該コマンド信号の内容に対応したＳＡＷセンサ６の動作制御と該制御にて得られたセンサデータの解析及び記録処理と該処理にて得られた計測データの伝送制御を行うセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグ４と、前記リーダーから送信されるＳＡＷセンサ用の駆動信号を受信し、該駆動信号より直接得られた基準波とＳＡＷチップ１４上のリフレクタ１６にて反射された遅延波との位相差を検出してアナログ信号に変換しセンサデータとして出力を行うＳＡＷセンサ６とにて構成し、当該ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ３内でセンサ信号処理を行い、ＲＦＩＤタグ通信にて計測データを前記リーダーに送信する。
【００１７】
上記センサ入力端子付きＲＦＩＤタグ４は、リーダーから送信されるＲＦＩＤタグ通信用のコマンド信号を受信するためのアンテナ５及びＲＦＩＤチップ８と、前記コマンド信号の内容に対応してＳＡＷセンサ６を制御する駆動電源１０を供給するための電源回路と、前記ＳＡＷセンサ６の制御にて得られたセンサデータの解析処理を行うためのＡ／Ｄ変換器９とにて構成する。なお、該Ａ／Ｄ変換器９は、ＲＦＩＤチップ８に内蔵して一体化したものであっても構わない。
【００１８】
上記ＳＡＷセンサ６は、リーダーから送信されるＳＡＷセンサ用の駆動信号を受信するためのアンテナ７及びＳＡＷチップ１４と、上記センサ入力端子付きＲＦＩＤタグ４からの駆動電源供給をトリガーとして作動するスイッチ制御回路１１と、前記駆動信号より直接得られる信号を基準波としＳＡＷチップ１４上のＩＤＴ１５とリフレクタ１６間で反射された信号を遅延波とするよう前記スイッチ制御回路１１により駆動されるスイッチ１７，１８と、前記基準波と遅延波との位相差を検出してアナログ信号に変換するための位相差検出器１９と、前記位相差検出器１９からのセンサデータを一時保持するスイッチ１２及びコンデンサ１３より構成されるサンプルホールド回路とにて構成する。なお、前記スイッチ１７，１８，１２は、リレーのようなメカニカルスイッチではなく、高速スイッチングが可能な半導体スイッチとする。
【００１９】
次に、図２は本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサを用いた計測システムの概略構成図であり、計測システムは、リーダー１及び当該リーダー１と無線通信を行うことにより計測データの伝送が行える１個乃至複数のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ３にて構成したものを１ユニットとし、計測システムの規模により１ユニット乃至複数ユニットをネットワークに接続して構成する。なお、前記ネットワークは、インターネットやイントラネットなどが一般的であるが、特に限定するものではない。また、小規模であればスタンドアロンであっても構わない。また、該ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ３は、温度，圧力，応力等を測定する箇所に直接設置する構造とする。このため、ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ３内のセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグ４は、パッシブ動作を行うバッテリーレス型が好適となる。
【００２０】
次に、図３は本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサを用いた計測システムで用いるリーダーの概略回路ブロック図であり、リーダー１は、ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ３内のセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグ４間との無線通信及びＳＡＷセンサ６の駆動を行うためのアンテナ２及びＲＦＩＤ通信部２０と、ネットワークと通信を行うためのネットワーク通信部２２と、前記各通信部の制御を行うためのＣＰＵ２１と、メモリ２３，クロック２４及び電源部２５とにて構成する。
【００２１】
また、リーダー１とＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ３内のセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグ４間との無線通信及びＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ３内のＳＡＷセンサ６の駆動に用いるキャリアは、ＲＦＩＤ通信用として電波法で定められた周波数及び電波送信レベルを使用し、例えば９５３ＭＨｚ帯が好適となる。該９５３ＭＨｚ帯は、遠隔型ＲＦＩＤタグ通信で用いられる周波数であり、通信距離はパッシブ動作であっても３〜５ｍ程度あるため、従来のＳＡＷセンサの反射信号伝播に比べて格段に通信距離を延長することができる。
【００２２】
図４は図１における位相差検出器の動作原理図であり、位相差検出器１９の一方の入力端子に基準波を入力し、他方の入力端子に反射波を入力すると、内蔵ログアンプにて信号レベルを適正に調整した後、両信号の位相差を演算してアナログ信号（電圧信号）で出力するものである。この型のＩＣとして、例えばアナログデバイセズ社のＡＤ８３０２があり、位相差の測定範囲は−１８０〜＋１８０°で±９０°の違いを区別しないのが一般的であるため、−９０°を中心とする０〜−１８０°又は＋９０°を中心とする０〜＋１８０°の範囲となる。出力電圧は、−１８０〜０°の範囲で０〜１．８Ｖ、０〜＋１８０°の範囲で１．８Ｖ〜０Ｖであり、どちらか一方の位相範囲を使用する。このように、位相差検出器１８は前記ＩＣ又は同等の機能を有したＩＣを使用する。
【００２３】
図５は本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサにおけるセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグの第一実施例の回路ブロック図であり、センサ入力端子付きＲＦＩＤタグ４は、ＳＡＷセンサ６からのセンサデータをＡ／Ｄ変換器９で計測データに変換して得られたシリアルデータを入力し、読出しコマンドにてリーダー１に送信するなどの機能を有するＲＦＩＤチップ８と、該ＲＦＩＤチップ８にアンテナ５を接続して構成する。
【００２４】
上記アンテナ５はリーダー１と電磁波による無線通信を行うため、ＲＦＩＤチップ８内又は一部ＲＦＩＤチップ８外の同調キャパシタ（図示せず）から成る同調回路２６に接続し、９５３ＭＨｚ帯等のキャリア周波数に同調させて共振回路を構成する。
【００２５】
上記同調回路２６の後段には、リーダー１のアンテナ２から出力された電磁波が当該センサ入力端子付きＲＦＩＤタグ４のアンテナ５を通過した時に発生する誘導起電力の電圧波形を検波したり、該誘導起電力を半波又は全波整流して直流電圧を取り出すための整流回路２７を接続する。
【００２６】
次に、上記整流回路２７の後段には、検波したキャリアを分周してシステム用のクロックを生成するためのクロック生成回路２８と、信号受信時においてキャリアから信号を取り出す復調動作を行ったり信号送信時においてスイッチング素子（図示せず）により変調動作を行うための変復調回路２９と、上記直流電圧を安定化して当該ＲＦＩＤチップ８及び周辺回路に回路電源を供給したり、充電用コンデンサ３１に充電電圧を供給するための電源回路３０を接続する。該電源回路３０は、ＳＡＷセンサ６を制御する駆動電源１０の供給にも使用される。
【００２７】
次に、上記変復調回路２９の後段には、該変復調回路２９の制御や不揮発性メモリであるＦＲＡＭ（Ferroelectric RAM：米国Ramtron社の登録商標）３３に対する当該ＲＦＩＤチップ８のＩＤデータや計測データ等の書込み又は読出し制御を行うためのロジック回路３２を接続する。該ロジック回路３２には、外部のＡ／Ｄ変換器９で得られたシリアルデータを入力するためのクロック信号（ＣＬＫ）とシリアル入力信号（ＳＩ）の端子を設ける。
【００２８】
上記ＦＲＡＭ３３は強誘電体型の不揮発性メモリであり、回路電源がＯＦＦになっても当該ＲＦＩＤチップ８のＩＤデータや計測データ等は消失することはない。また、データの書込み電圧は、ＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリのように高圧に昇圧する必要がないため、昇圧回路が簡略化される。また、書込み又は読出し速度はＤＲＡＭと同等であり、ＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリよりはるかに高速であるという特徴を持つものである。このように、不揮発性メモリとしてはＦＲＡＭ３３が好適であるが、他のメモリを使用しても構わない。
【００２９】
また、図６は本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサにおけるセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグの第二実施例の回路ブロック図であり、基本的には上記第一実施例と同様であるが、外部のＡ／Ｄ変換器９をＡ／Ｄ変換回路３４として内蔵した点のみが異なる。この場合、前記Ａ／Ｄ変換回路３４には、ＳＡＷセンサ６で得られたセンサデータを入力するためのアナログ入力信号（Ａｉ）の端子を設ける。何れの実施例においても、サンプルホールド回路でホールドされたセンサデータは、Ａ／Ｄ変換器９又はＡ／Ｄ変換回路３４に内蔵のスケーラーアンプ（図示せず）にて適正レベルにスケーリングした後、Ａ／Ｄ変換を行うことにより計測データが得られる。
【００３０】
次に、計測システムの動作概要をフローチャートを用いて説明する。
【００３１】
図７は本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサを用いた計測システムの計測開始時のフローチャートである。該動作ではまず、リーダー１内のＲＦＩＤ通信部２０よりＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ３に対し、計測開始コマンドを送信する。（ステップＳ１−１）該コマンド信号は、キャリアにマンチェスタ符号を重畳した変調波である。
【００３２】
次に、上記コマンド信号は、ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ３内のセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグ４のアンテナ５で受信される。（ステップＳ１−２）この時、該アンテナ５及びＲＦＩＤチップ８内の同調回路２６にて変調信号が共振し、誘導起電力が発生する。そこで、該誘導起電力をＲＦＩＤチップ８内の電源回路３０より充電用コンデンサ３１に充電し、当該ＲＦＩＤチップ８及び周辺回路用電源並びにＳＡＷセンサ６を制御する駆動電源１０とする。（ステップＳ１−３）
【００３３】
次に、リーダー１内のＲＦＩＤ通信部２０よりＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ３に対し、駆動信号を送信する。（ステップＳ１−４）該駆動信号は、上記コマンド信号の送信後に継続して送信されるキャリア信号である。
【００３４】
次に、上記駆動信号は、ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ３内のＳＡＷセンサ６のアンテナ７でも受信される。（ステップＳ１−５）この時、ＳＡＷセンサ６内のスイッチ制御回路１１の制御によりＳＡＷセンサ６内のスイッチ１７及びスイッチ１８を切替え、駆動信号より直接得られた基準波とＳＡＷチップ１４上のＩＤＴ１５とリフレクタ１６間で反射された遅延波を位相差検出器１９に入力する。（ステップＳ１−６）なお、図中におけるスイッチ１７，１８の状態は、前記駆動信号をＩＤＴ１５に供給している状態を示しており、リフレクタ１６からの遅延波をＩＤＴ１５から受信する場合は、図示とは逆に接続するようにスイッチ制御回路１１にて制御する。
【００３５】
次に、上記位相差検出器１８にて得られたセンサデータを、ＳＡＷセンサ６内のスイッチ制御回路１１の制御によりサンプルホールド回路を構成するコンデンサ１３に入力して一時保持する。（ステップＳ１−７）
【００３６】
次に、上記ホールド電圧をセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグ４内のＡ／Ｄ変換器９又はＲＦＩＤチップ８に内蔵のＡ／Ｄ変換回路３４に入力し、計測データとしてデジタルデータに変換する。（ステップＳ１−８）その後、ＲＦＩＤチップ８内のロジック回路３２の制御により前記計測データをＦＲＡＭ３３に書込む。（ステップＳ１−９）以上のようにして、ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ３により、外部の温度，圧力，応力等の計測が行われる。
【００３７】
図８は本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサを用いた計測システムの計測データ読出し時のフローチャートである。該動作ではまず、リーダー１内のＲＦＩＤ通信部２０よりＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ３に対し、データ読出しコマンドを送信する。（ステップＳ２−１）
【００３８】
次に、上記コマンド信号は、ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ３内のＲＦＩＤタグ４のアンテナ５で受信される。（ステップＳ２−２）
【００３９】
次に、ＲＦＩＤチップ８内のロジック回路３２の制御により計測データをＦＲＡＭ３３より読出す。（ステップＳ２−３）
【００４０】
次に、キャリア信号に対して上記計測データで変調をかけ、リーダー１に応答することによりデータ読出しが行われる。（ステップＳ２−４）
【００４１】
以上のようにして、ＳＡＷセンサ６からの反射信号の空中伝播に伴う減衰問題もなく、安定してリーダー１との通信距離を延長することができるＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ３が得られ、該ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ３内のセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグ４及びＳＡＷセンサ６が同一のリーダー１と無線通信できるため、システム構築を簡素化した計測システムが得られることになる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサを構成する概略回路ブロック図である。
【図２】本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサを用いた計測システムの概略構成図である。
【図３】本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサを用いた計測システムで用いるリーダーの概略回路ブロック図である。
【図４】図１における位相差検出器の動作原理図である。
【図５】本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサにおけるセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグの第一実施例の回路ブロック図である。
【図６】本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサにおけるセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグの第二実施例の回路ブロック図である。
【図７】本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサを用いた計測システムの計測開始時のフローチャートである。
【図８】本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサを用いた計測システムの計測データ読出し時のフローチャートである。
【符号の説明】
【００４３】
１ リーダー
２ アンテナ
３ ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ
４ センサ入力端子付きＲＦＩＤタグ
５ アンテナ
６ ＳＡＷセンサ
７ アンテナ
８ ＲＦＩＤチップ
９ Ａ／Ｄ変換器
１０ 駆動電源
１１ スイッチ制御回路
１２ スイッチ
１３ コンデンサ
１４ ＳＡＷチップ
１５ ＩＤＴ
１６ リフレクタ
１７ スイッチ
１８ スイッチ
１９ 位相差検出器
２０ ＲＦＩＤ通信部
２１ ＣＰＵ
２２ ネットワーク通信部
２３ メモリ
２４ クロック
２５ 電源部
２６ 同調回路
２７ 整流回路
２８ クロック生成回路
２９ 変復調回路
３０ 電源回路
３１ 充電用コンデンサ
３２ ロジック回路
３３ ＦＲＡＭ
３４ Ａ／Ｄ変換回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサにあっては、リーダーから送信されるＲＦＩＤタグ通信用のコマンド信号を受信し、該コマンド信号の内容に対応したＳＡＷセンサの動作制御と該制御にて得られたセンサデータの解析及び記録処理と該処理にて得られた計測データの伝送制御を行うセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグと、前記リーダーから送信されるＳＡＷセンサ用の駆動信号を受信し、該駆動信号より直接得られた基準波とＳＡＷチップ上のリフレクタにて反射された遅延波との位相差を検出してアナログ信号に変換しセンサデータとして出力を行うＳＡＷセンサとにて構成し、当該ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ内でセンサ信号処理を行い、ＲＦＩＤタグ通信にて計測データを前記リーダーに送信することを特徴とした、ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ及び計測システム。
【請求項２】
上記センサ入力端子付きＲＦＩＤタグは、リーダーから送信されるＲＦＩＤタグ通信用のコマンド信号を受信するためのアンテナ及びＲＦＩＤチップと、前記コマンド信号の内容に対応してＳＡＷセンサを制御する駆動電源を供給するための電源回路と、前記ＳＡＷセンサの制御にて得られたセンサデータの解析処理を行うためのＡ／Ｄ変換器とにて構成することを特徴とした、請求項１に記載のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ及び計測システム。
【請求項３】
上記ＳＡＷセンサは、リーダーから送信されるＳＡＷセンサ用の駆動信号を受信するためのアンテナ及びＳＡＷチップと、上記センサ入力端子付きＲＦＩＤタグからの駆動電源供給をトリガーとして作動するスイッチ制御回路と、前記駆動信号より直接得られる信号を基準波としＳＡＷチップ上のＩＤＴとリフレクタ間で反射された信号を遅延波とするよう前記スイッチ制御回路により駆動されるスイッチと、前記基準波と遅延波との位相差を検出してアナログ信号に変換するための位相差検出器と、前記位相差検出器からのセンサデータを一時保持するサンプルホールド回路とにて構成することを特徴とした、請求項１に記載のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ及び計測システム。
【請求項４】
ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサを用いた計測システムにあっては、リーダー及び当該リーダーと無線通信を行うことにより計測データの伝送が行える１個乃至複数のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサにて構成したものを１ユニットとし、システムの規模により１ユニット乃至複数ユニットをネットワークに接続して構成することを特徴とした、請求項１から３の何れかに記載のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ及び計測システム。
【請求項５】
上記リーダーは、ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ内のセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグ間との無線通信及びＳＡＷセンサの駆動を行うためのＲＦＩＤ通信部と、外部ネットワークと通信を行うためのネットワーク通信部と、前記各通信部の制御を行うためのＣＰＵと、メモリ，クロック及び電源部とにて構成することを特徴とした、請求項１から４の何れかに記載のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ及び計測システム。
【請求項６】
リーダーとＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ内のセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグ間との無線通信及びＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ内のＳＡＷセンサの駆動に用いるキャリアは、ＲＦＩＤ通信用として電波法で定められた周波数及び電波送信レベルを使用することを特徴とした、請求項１から５の何れかに記載のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ及び計測システム。
【請求項７】
センサ入力端子付きＲＦＩＤタグがバッテリーレス型であることを特徴とした、請求項１から６の何れかに記載のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ及び計測システム。
【請求項１】
ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサにあっては、リーダーから送信されるＲＦＩＤタグ通信用のコマンド信号を受信し、該コマンド信号の内容に対応したＳＡＷセンサの動作制御と該制御にて得られたセンサデータの解析及び記録処理と該処理にて得られた計測データの伝送制御を行うセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグと、前記リーダーから送信されるＳＡＷセンサ用の駆動信号を受信し、該駆動信号より直接得られた基準波とＳＡＷチップ上のリフレクタにて反射された遅延波との位相差を検出してアナログ信号に変換しセンサデータとして出力を行うＳＡＷセンサとにて構成し、当該ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ内でセンサ信号処理を行い、ＲＦＩＤタグ通信にて計測データを前記リーダーに送信することを特徴とした、ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ及び計測システム。
【請求項２】
上記センサ入力端子付きＲＦＩＤタグは、リーダーから送信されるＲＦＩＤタグ通信用のコマンド信号を受信するためのアンテナ及びＲＦＩＤチップと、前記コマンド信号の内容に対応してＳＡＷセンサを制御する駆動電源を供給するための電源回路と、前記ＳＡＷセンサの制御にて得られたセンサデータの解析処理を行うためのＡ／Ｄ変換器とにて構成することを特徴とした、請求項１に記載のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ及び計測システム。
【請求項３】
上記ＳＡＷセンサは、リーダーから送信されるＳＡＷセンサ用の駆動信号を受信するためのアンテナ及びＳＡＷチップと、上記センサ入力端子付きＲＦＩＤタグからの駆動電源供給をトリガーとして作動するスイッチ制御回路と、前記駆動信号より直接得られる信号を基準波としＳＡＷチップ上のＩＤＴとリフレクタ間で反射された信号を遅延波とするよう前記スイッチ制御回路により駆動されるスイッチと、前記基準波と遅延波との位相差を検出してアナログ信号に変換するための位相差検出器と、前記位相差検出器からのセンサデータを一時保持するサンプルホールド回路とにて構成することを特徴とした、請求項１に記載のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ及び計測システム。
【請求項４】
ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサを用いた計測システムにあっては、リーダー及び当該リーダーと無線通信を行うことにより計測データの伝送が行える１個乃至複数のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサにて構成したものを１ユニットとし、システムの規模により１ユニット乃至複数ユニットをネットワークに接続して構成することを特徴とした、請求項１から３の何れかに記載のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ及び計測システム。
【請求項５】
上記リーダーは、ＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ内のセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグ間との無線通信及びＳＡＷセンサの駆動を行うためのＲＦＩＤ通信部と、外部ネットワークと通信を行うためのネットワーク通信部と、前記各通信部の制御を行うためのＣＰＵと、メモリ，クロック及び電源部とにて構成することを特徴とした、請求項１から４の何れかに記載のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ及び計測システム。
【請求項６】
リーダーとＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ内のセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグ間との無線通信及びＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ内のＳＡＷセンサの駆動に用いるキャリアは、ＲＦＩＤ通信用として電波法で定められた周波数及び電波送信レベルを使用することを特徴とした、請求項１から５の何れかに記載のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ及び計測システム。
【請求項７】
センサ入力端子付きＲＦＩＤタグがバッテリーレス型であることを特徴とした、請求項１から６の何れかに記載のＲＦＩＤタグ内蔵型ＳＡＷセンサ及び計測システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−２０４２３４（Ｐ２００８−２０４２３４Ａ）
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−４０５３３（Ｐ２００７−４０５３３）
【出願日】平成１９年２月２１日（２００７．２．２１）
【出願人】（３９４００７６１０）株式会社テルヤ (30)
【出願人】（３０１０４６６１７）ペガサスネット株式会社 (34)
【出願人】（３０４０２７３４９）国立大学法人豊橋技術科学大学 (391)
【出願人】（５０１３６０９７９）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月２１日（２００７．２．２１）
【出願人】（３９４００７６１０）株式会社テルヤ (30)
【出願人】（３０１０４６６１７）ペガサスネット株式会社 (34)
【出願人】（３０４０２７３４９）国立大学法人豊橋技術科学大学 (391)
【出願人】（５０１３６０９７９）
【Ｆターム（参考）】
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