(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
親機と子機からなるデータ収集装置であって、
前記親機は、前記子機から送信されたデータを収集する収集手段を有し、
前記子機は、不揮発性メモリと、センサを搭載したセンシング回路と、このセンシング回路の出力を前記不揮発性メモリに所定回数だけ書き込む記憶制御部と、前記センシング回路の出力と前記不揮発性メモリの記憶データとを前記親機に送信する送信部と、外部から加えられた電磁波エネルギをコイルを介して取り込んで前記センシング回路、前記記憶制御部、および前記送信部をそれぞれ駆動する内部電源を生成する電源部とを有し、
前記記憶制御部は、前記不揮発性メモリへの書き込み回数を判定し、その書き込み回数が予め設定した回数に達した後に前記送信部を作動させる判定手段を有することを特徴とするデータ収集装置。
【請求項２】
前記送信部は、前記センシング回路の出力および前記不揮発性メモリの記憶データと共に、子機を識別する固有符号を前記親機に送信するものである請求項１記載のデータ収集装置。
【請求項３】
外部から前記子機に電磁波エネルギを供給する手段は、前記親機に設けられるものであって、情報が重畳されない電磁波エネルギを放射するものである請求項１又は２記載のデータ収集装置。
【請求項４】
前記記憶制御部は、前記センシング回路の出力が所定の範囲内のときにだけ前記不揮発性メモリに書き込む制御手段を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のデータ収集装置。
【請求項５】
前記センサは、感温素子または感圧素子を含むものである請求項１乃至４のいずれかに記載のデータ収集装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体上に電子回路や各種センサを形成した子機と、この子機との間で無線でデータ交信を行う親機とにより構成されるデータ収集装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は、従来のデータ収集装置の全体を説明する図である。
図１１において、１は子機からセンサ信号出力を読み出す親機、２はセンサと電子回路を搭載した子機、３は親機と子機のデータ交信の場、４は子機２がセンシング回路を用いてセンシングする環境である。親機１は交信の場３に向けて電磁エネルギを放射する手段を有しており、子機２はその電磁エネルギを受けて電力に変換し自らの動力とする手段を有している。また、親機１は無線通信により子機２へ指令を与える手段を有しており、子機２はその指令を受信して所定の動作を行うと共に親機１に返信する手段を有している。
【０００３】
ここでは、子機２が温度を検出するセンサを備えていて、その周囲の環境の温度を検出する機能を持つ場合を例にとって説明する。親機１は子機２に対して温度検出指令信号を重畳した電波を送り、子機２はその電波を電力に変換すると共に指令信号を読み取って温度センシング回路の出力値を親機１に返信する。
ここで、半導体にて温度センサなどのセンシング回路がつくられ、ＣＭＯＳなどのプロセスを用いて作成された場合、センシング回路の出力値のばらつき（個体差）が数十％も異なることが多々ある。そこで、子機２に予めメモリを搭載し、子機２を一定温度に制御された環境４に置き、その温度におけるセンシング回路の出力値を基準値としてメモリに記憶させて、温度とセンシング回路の出力値との整合性を取ることで、製造プロセスのばらつきに起因する子機２の個々の検出特性の個体差を抑えることが考えられる。これにより以降所定の環境下以外で温度をセンシングする場合、このメモリに書き込まれた基準値データとセンシング回路の出力値データを比較することで校正を行い、正確な温度値を判断することが可能となる。なお、前記メモリへの基準値の書き込み作業（初期設定作業）は、子機２の使用開始前（計測作業開始前）に一度だけ実施すれば事足りる。
【０００４】
一般にセンシング回路の値をメモリに書き込む作業（初期設定作業）とセンシング回路の値を読み出す作業（計測作業）とは内部の回路動作の処理シーケンスが異なる。よって各作業を遂行させるためには、その処理内容を外部より指示する必要がある。そのため、センシング回路の値をメモリに書き込ませる作業を子機に行わせるには、親機から図１２のような書き込みの命令を示すデータを送信する必要がある。すなわち、親機は通信の始めを示すＳＴＸ、書き込みを実行させるコマンドＣＭＤＷ、書き込みをするメモリのアドレスを指定するＡＤＤＲ、そして無線による通信の信頼性を確保するための誤り検出符号ＣＲＣ（Ｃｙｃｒｉｃ  Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ  Ｃｈｅｃｋ）、を重畳させた電波を送信する。命令の重畳には、親機内で高周波信号に変調をかけることでおこなわれ、変調の方式としてはＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）やＦＳＫ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）などが考えられる。子機２は図１２のデータを受信すると、復調をおこない、命令を判断すると共にＣＲＣにて無線による通信の信頼性が保たれた場合に限り、図１２のＡの期間にセンシング回路の出力を指定されたメモリアドレスに書込む。なお、親機が子機のメモリ内のデータを読み出す場合には、書き込みを実行させるコマンドＣＭＤＷのかわりに読み出しを実行させるコマンドを付加し、同様のデータフレームを送信する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、無線による通信品質をあげるためには、親機から送信する信号の変調方式や誤り検出符号を複雑にする必要があり、子機には信号を復調するための回路やデータフレームを解析する回路などの大規模な電子回路が必要となり、子機を小型化することが困難であった。
【０００６】
この発明が解決しようとする課題は上述のように、従来のデータ収集装置では子機を動作させるためには各種の命令や誤り検出符号などが必要であり、これらが重畳された信号を復調して解析するためには、子機に大規模な電子回路が必要であり、小型化できないということである。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、親機１から書き込み動作及びセンシング回路出力動作の指令を受けることなく、子機２自らの判定によって書き込み動作及びセンシング回路出力動作を選択可能なデータ収集装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するべく本発明に係るデータ収集装置は、親機と子機とからなるものであって、親機は子機から送信されたデータを収集する収集手段を有し、一方、子機は、不揮発性メモリと、センサを搭載したセンシング回路と、このセンシング回路の出力を前記不揮発性メモリに所定回数だけ書き込む記憶制御部と、前記センシング回路の出力と前記不揮発性メモリの記憶データとを前記親機に送信する送信部と、外部から加えられた電磁波エネルギをコイルを介して取り込んで前記センシング回路、前記記憶制御部、および前記送信部をそれぞれ駆動する内部電源を生成する電源部とを備える。そして前記記憶制御部は、特に前記不揮発性メモリへの書き込み回数を判定し、その書き込み回数が予め設定した回数に達した後に前記送信部を作動させる判定手段を有することを特徴としている。
【０００８】
即ち、本発明に係るデータ収集装置の子機は、動作するための電池を搭載せずに外部から加えられる電磁波エネルギをコイルを介して取りこんで内部電源を生成させる電源部を備え、更に不揮発性メモリにセンシング回路の出力を所定の回数のみ記憶する記憶制御部を備え、記憶制御部には不揮発性メモリへの書き込み回数を判定して送信部を稼動する判定手段を有することで、子機が自ら不揮発性メモリへのデータの書き込みを制御し、書き込み回数を判定した結果によりセンシング回路の出力の不揮発性メモリへの書き込みと親機へのデータ送信を区別して遂行することを特徴としている。このようにして子機が自ら不揮発性メモリへのデータの書き込みを制御するようにしたならば、子機は親機からの命令が不用となり、命令を重畳した複雑な変調信号を解析する大規模な電子回路が無くても正確な処理がおこなわれ、簡潔なデータ収集装置を提供することが可能となる。
【０００９】
また本発明では請求項２に記載するように、送信部は前記センシング回路の出力および前記不揮発性メモリの記憶データと共に、子機を識別する固有符号を前記親機に送信するように構成される。このような構成にすれば、親機においては、個々の子機が搭載しているセンシング回路を容易に識別することが可能となる。
また本発明の好ましい態様は、請求項３に記載するように放射手段を親機に設け、親機からの電磁波エネルギには情報を重畳しないことである。子機自ら不揮発性メモリへのデータの書き込みを制御しているので、子機は親機からの命令無しに正常に動作することが可能である。従って命令を解析するための回路を省いて子機を小型化し、かつ従来親機に搭載されていたデータフレームを生成する回路や変調回路等を省くことが可能となる。
【００１０】
また、本発明では、請求項４に記載するように、記憶制御部にセンシング回路の出力が所定の範囲内のときのみ記憶する手段を有する。このような構成にすれば、不揮発性メモリには正確なセンシング回路の出力データを書き込むことが可能となる。
また、本発明の好ましい態様は、請求項４に記載するように前記センシング回路は、感温素子または感圧素子を備えたセンシング回路からなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図１０の図面を参照して本発明の一実施形態に係るデータ収集装置について説明する。
図１は、この実施形態に係るデータ収集装置の概略構成を示すもので、１は親機であり、電磁波エネルギを放射する放射手段１１と、子機から送信されるデータを収集する収集手段１２を備える。一方、２は子機本体であり、コイル２１、不揮発性メモリ２２、電源部２３、センシング回路２４、記憶制御部２５、送信部２７からなり、記憶制御部２５内には判定手段２６があり、３は親機１と子機２との交信空間である。以下、各ブロックの動作について述べる。
【００１２】
子機２は、親機１の放射手段１１から放射する電磁波エネルギが存在する交信空間３内に位置する。電磁波エネルギは、親機１の回路構成を簡単にすることや子機２が搭載する電磁波エネルギを受信するためのアンテナをコイルとするならば、数百ｋＨｚの中波から数十ＭＨｚの短波が適当であるが、それに限らない。親機１は、放射手段１１内にある発振器（図示しない）により生成した高周波信号を増幅し、アンテナを介して交信空間３に放射する。なお、従来とは異なり、親機１から放射される電磁波エネルギには、子機２を動作させるために必要なコマンドなどの情報を重畳させて変調をかける必要は無い。また、この実施形態では、放射手段を親機１に備えたが、本発明ではこれに限らず、親機１以外の外部に設けることも可能である。
【００１３】
子機２は、コイル２１を介して電磁波エネルギを取りこむ。コイル２１は、銅線をループ状に巻いたものでも良いが、子機２を小型化するために半導体のチップ上に形成しても良い。その例を図２に示す。図２中、（ａ）は銅線を複数回巻いてループ状にしたものであり、（ｂ）は半導体チップの表面上にフォトリソグラフィなどにより導体を形成したものである。また、子機２が直径数ｍｍの球状の半導体として実現される場合には、（ｃ）のように球面上に数ターンの導体として設けられる。
【００１４】
コイル２１より取りこまれた電磁波エネルギは、電源部２３にて直流に変換され、内部電源が生成される。電源部２３の例を図３に示す。コイル２１の両端は、全波整流回路３１に接続され、交流から直流に変換される。リミッター３２は、ツェナーダイオードと同様の働きをしており、過電圧になるのを防止している。これは子機２と親機１との交信距離が接近した場合に、コイル２１の両端に数十Ｖ以上の過電圧が発生して子機２内の素子を破壊してしまうのを防ぐためである。全波整流回路３１で直流に変換され、リミッターで過電圧保護をしながら、レギュレータ３３にて所定の電圧ＶＣＣ（電源ライン）−ＧＮＤ（接地ライン）を生成し、内部の各回路に電源として供給する。なお、本例では整流機能を達成するものとして全波整流回路を示しているが、半波整流回路でも良く、またリミッターはシャントレギュレータなど、同様の効果が生まれるものであれば、これに限らない。
【００１５】
電源部２３にて内部電源が生成され、子機２の各回路に供給されることで、子機２は動作可能状態となる。センシング回路２４は、例えば感温素子を備えたリングオシレータ等からなり、動作可能状態になると発振を開始する。センシング回路２４の構成例を図４に示す。センシング回路２４は、抵抗４２、キャパシタ４３および複数のインバータ４４で構成されるリングオシレータ４１と、カウンタ４５と、カウンタで計数されたカウント数をある所定のタイミングで保持させるラッチ４６などで構成される。抵抗４２とキャパシタ４３は、感温素子であり、リングオシレータ４１の発振周波数はこれらの素子の値で決定される。これら素子は、周囲温度が変化することで温度に対応して値が変化し、発振周波数の変化がリングオシレータ４１の出力としてカウンタ４５に入力される。カウンタ４５では、リングオシレータ４１の出力の発振周波数をカウントする。その場合、電磁波エネルギを波形整形回路（図示しない）などにて整形してそのままカウントするクロックとする。また一方で、リングオシレータ４１の出力を、波形整形回路などで整形した波形の周波数（周期）をカウントするクロックとして使用しても良い。なお、水晶発振子のような発振子や別途リングオシレータのような発振回路を搭載すれば波形整形回路は必要としない。カウンタ４５にてカウントしている値は、所定のタイミングでラッチ４６に保持され、そのカウント値は記憶制御部２５に伝送される。
【００１６】
このようなセンシング回路２４を備えた子機が特徴とするところは、外部からの電磁波エネルギをコイル２１を介して取りこんで、該子機の作動に必要な内部電源を生成する電源部２３に加えて、センシング回路の出力データを所定の回数のみ不揮発性メモリ２２に書き込みを行う記憶制御部２５と、不揮発性メモリ２２への書き込み回数を判定し、その書き込み回数が予め設定した回数に達した後に送信部２７を稼動する判定手段を記憶制御部２５内に備える点にある。
【００１７】
前記不揮発性メモリ２２には、センシング回路２４の出力データが記憶される。センシング回路２４の出力データとは、例えば前記のように温感素子で構成されるリングオシレータの周波数（周期）をカウントするセンサの出力であり、図４におけるラッチ４６の出力である。子機２は、電磁波エネルギから内部電源を生成していることから、親機１が存在せず、交信する電磁波エネルギの場が生成されていない場所に存在する場合には、内部電源を生成できないので、メモリは電源が無くても記憶内容を保持する不揮発性メモリが望ましいことはいうまでもない。
【００１８】
ここで前述したように、センシング回路をＣＭＯＳプロセスで作る場合には、センシング回路の出力値のばらつき（個体差）が数十％も異なることがあり、その対策として子機２に搭載されているメモリに恒温槽などの所定の環境下のセンシング回路の値を基準値として記憶させて、温度とセンシング回路の値との整合性を取り、プロセスのばらつきによる子機の個々の出力値の個体差を抑えることが考えられる。その場合、所定の環境下で記憶したセンシング回路の基準値は、書き換えられることなく、以降の温度の測定でセンシング回路の値とメモリに記憶された基準値の整合性をとり校正する必要があることから、使用するメモリは、所定の環境下において１回のみ書き込みができ、以降は誤って書き込みが起こらぬようなヒューズタイプのものが望ましいが、ＥＥＰＲＯＭのように電気的に複数回の書き換えが可能なものでも良い。
【００１９】
上記のような不揮発性メモリ２２への書き込みを制御するのが記憶制御部２５である。その動作の一例を図６を用いて示す。電源部２３にて内部電源が生成され、記憶制御部２５に電源が供給されると動作可能状態となり（ステップ６１）、記憶制御部２５は不揮発性メモリ２２へのアクセスを行い、不揮発性メモリ２２に記憶されているデータを読み出す（ステップ６２）。不揮発性メモリ２２から読み出されるデータは、例えば図５に示すような１０ビットの２進数とする。読み出したデータのうち、上位８ビット（Ｍ１）はセンシング回路２４の基準値データ、下位２ビット（Ｍ２）は書き込みの履歴を示すデータとする。ここで記憶制御部２５の判定手段２６では下位２ビット（Ｍ２）から、既に書き込みが行われているかどうかを判定する（ステップ６３）。判定方法として、例えば製造出荷時の値を”００”とし、それ以外であれば書き込みが既に行われたと判断することなどが考えられる。
【００２０】
記憶制御部２５の判定手段２６では、書き込み済みか否かを判断し、書き込みが過去になされていないと判定した場合には、記憶制御部２５はセンシング回路２４の出力を不揮発性メモリ２２の上位８ビット（Ｍ１）に書き込む（ステップ６５）と共に、書き込みを行ったことを示す履歴として、下位２ビット（Ｍ２）に”０１”を書き込む（ステップ６６）。このとき判定手段２６では、送信部２７の稼動を許可せず、動作させないようにする。一方過去に書き込みが行われたと判断した場合には、判定手段２６は送信部２７の稼動を許可し、記憶制御部２５はセンシング回路２４の出力データと不揮発性メモリ２２に書き込まれている基準値データを伝達する。このとき記憶制御部２５は、子機が再度書き込み動作を行わないように制御される。なお、図５に示すＭ２のデータだけを読み出し、書き込み済みか否かを判断しても良く、その場合には不揮発性メモリ２２から読み出すデータ数を少なくすることができる。
【００２１】
送信部２７では、各データにバイフェーズ符号やマンチェスター符号などの符号化を行い、コイル２１を介して親機１へ送信する（ステップ６４）。送信方法としては、例えば子機２のインピーダンスを変化させたり、電波を発信する方法などが考えられるが、親機１にデータを非接触で伝送する手段であれば、これに限らない。親機１では、子機から送信されるデータを収集する収集手段１２を用いて子機２から伝送されたデータに対して増幅や復調を行い、収集したセンシング回路２４のデータと不揮発性メモリ２２に書き込まれている所定の環境下のセンシング回路２４の基準値データとの整合をとり、センシング回路２４の出力データの校正を行う。校正方法としては、所定の環境下でのセンシング回路２４の基準値データと、データ取得時のセンシング回路２４のデータを比較して、測定対象が温度であれば、基準値データとの差を温度差に変換し、基準値を測定した温度と照らし合わせてデータ取得時の温度を割り出す、などが考えられる。
【００２２】
上述では、不揮発性メモリ２２への書き込み回数を１回と指定した場合の例を示したが、センシング回路２４の基準値をより正確にするために、センシング回路２４の出力の基準値データを複数回取得し、積算して平均化する方法なども考えられる。例えば、記憶制御部２５の判定手段２６にあらかじめ積算する回数を設定し、不揮発性メモリ２２を複数のページのエリアに分け、１ページずつ、その回数だけ不揮発性メモリ２２への書き込みを行う。例えば図５において、Ｍ２に書き込みの回数を記憶させ、出力データを１回書き込む毎にその回数を追加する。判定手段２６には、あらかじめ積算する回数が設定されているので、その設定値以内ならば記憶制御部２５にてセンシング回路２４の出力データの書き込みを行う。判定手段２６は、設定値に達した時点で、記憶制御部２５の書き込み動作を終了し、一方で送信部２７に稼動許可を発行する。送信部２７では、センシング回路２４の出力データと書き込みを行った複数の基準値データを送信する。このような方法により、センシング回路２４の基準値データを多く取得し平均化することができるので、センシング回路２４の出力のばらつきを無くして高精度化を図ることが可能となる。
【００２３】
複数の書き込み動作においては、内部電源がある間に連続して行っても良いし、内部電源が連続して供給されている間は１回の書き込みのみとするようにしても良い。図７のように、親機１が間欠的に電磁波エネルギを放射し、電磁波エネルギが無くなった時点で、子機は回路内部が動作停止となり、再度電磁波エネルギを受信し内部電源が供給されたときに、次の書き込み動作を行うことが考えられる。図７では、判定手段２６で設定された回数を３とした場合を示したもので、親機１が電磁波エネルギを放射している期間の７１ａ、７２ａ、７３ａの始めで内部電源が供給され、記憶制御部２５が動作可能状態となり、判定手段２６にて現在までの書き込み回数を判断し、電磁波エネルギを受信している間にセンシング回路２４の出力を１回限り書き込み、一方で７２ｂ、７３ｂ、７４ｂでは電源部２３からの電源の供給が止まり、動作を停止する。７４ａの始めにおいて、判定手段２６は、すでに設定された書き込み回数を満たしていることから、送信部２７に稼動許可を与える。以降電磁波エネルギを受信しても設定された書き込み回数は満たしているので、送信部２７が稼動される。このような方法により、親機１では放射手段１１を間欠的に動作させることで、子機２の動作タイミングをはかることが可能となる。また、子機内における書き込みのタイミングはあらかじめ記憶制御部２５で設定しても良い。なお、書き込み回数を１回と指定した場合でも同様である。
【００２４】
一方で判定手段２６の判定方法として、子機２の製造時にあらかじめ所定のデータを不揮発性メモリ２２に書き込んでおき、その所定のデータが書き換えられているかどうかを比較する方法も考えられる。その場合の判定手段２６の判定部分の構成例を図８に、判定手順を図９に示す。不揮発性メモリ２２には、製造時にあらかじめ所定のデータが書き込まれている。製造プロセスにより可変にできるが、例えばメモリの各ビットは全て”１”になるとする。記憶制御部２５に内部電源が供給されると、判定手段２６は動作可能状態となり（ステップ９１）、不揮発性メモリ２２のデータを読み出す（ステップ９２）。読み出したデータが全て”１”であるかを調べるため、図８に示すようにラッチ８１に入力して各ビットと”１”の論理積（ＡＮＤ）をとる（ステップ９３）。読み出したデータの全てのビットが”１”だった場合には、図８の回路の出力が”１”となり、そのときは製造後に書き換えがされていないと判断して、記憶制御部２５はセンシング回路２４の出力を基準値データとして不揮発性メモリ２２に書き込む（ステップ９５）。このとき判定手段２６では、送信部２７に稼動許可を発行せず、動作させないようにする。一方、読み出したデータのビットがひとつでも”０”になっている場合には、図８の回路の出力は”０”となり、判定手段２６では、製造後にセンシング回路２４の基準値データの書き込みが行われたと判断して、記憶制御部２５は、読み出したメモリの基準値データと、センシング回路２４の出力データを送信部２７に伝送する。送信部２７は、コイルを介して親機１に各データを送信する（ステップ９４）。
【００２５】
さらに別の実施例として、不揮発性メモリ２２に書き込むセンシング回路２４の出力データがセンシング回路２４の基準値として適切かどうかを判断する方法が考えられる。その手順例を図１０に示す。センシング回路２４の出力にばらつきがあった場合、その出力を基準値として不揮発性メモリ２２に書き込むと、親機１はその値をつかって校正をしてしまうので、校正された温度も間違ったものになってしまう。特に内部電源の低下などにより、たまたまセンシング回路２４内のカウンタ４５やラッチ４６が正常に動作しない場合などは、基準値とはかけ離れたデータが記憶されてしまう可能性がある。そこで記憶制御部２５では、内部電源が供給されると（ステップ１０１）、センシング回路２４の出力データが基準値として適切であるかどうかを判断する（ステップ１０２）。判断の方法として、記憶制御部２５はセンシング回路２４の出力データがあらかじめ設定された値の範囲内に入っているかどうかを判定することなどが考えられる。例えば測定対象が温度であり、２５℃に保たれた恒温槽内で基準値を測定する場合、センシング回路２４のカウンタの出力値が十進数で１２０から１３０の間と設定する。記憶制御部２５では、センシング回路２４の出力データがこの範囲に入っていれば不揮発性メモリ２２へ基準値としてセンシング回路２４の出力を書き込む（ステップ１０３）。一方、センシング回路２４の出力データが所定の範囲外と判定すると、書き込みは行わず、再度センシング回路２４の出力データを取得する。取得するタイミングは、センシング回路２４のカウンタ４５のカウント値が所定の周期でラッチ４６に保持され、その値が更新された後に合わせれば良い。これにより不揮発性メモリ２２には、所定の範囲を満たすセンシング回路２４の基準値データのみが記憶され、不揮発性メモリ２２に不適切なデータの書き込みを行うことを避けることができる。
【００２６】
本発明によれば上述のように、子機内に搭載された感温素子などのセンサを備えたセンシング回路の出力データを非接触で収集するデータ収集装置では、センシング回路の出力データを所定の回数のみ不揮発性メモリに書き込みを行う記憶制御部と、不揮発性メモリへの書き込み回数を判定して、送信部を稼動する判定手段を記憶制御部内に備えていることから、センシング回路の出力データを所定の回数だけセンシング回路の基準値としてメモリに書き込み（初期設定作業）、その回数に達した後は、センシング回路の出力データとメモリに記憶されている基準値データを送信部に伝達し、コイルを介して親機に送信する（計測作業）、という動作を子機内で判断することができる。これにより親機からメモリを制御するためのコマンドが不用となり、コマンドや誤り検出符号ＣＲＣなどの情報を電磁波エネルギに重畳させる必要がなくなり、子機２内では重畳された情報を復調して解析するための大規模な電子回路を省くことができ、回路規模を小さくすることが可能となる。なお、上記の構成では、子機が情報を重畳された変調波を受信しても問題無く動作し、同様の効果を持つことが可能となり、その場合にも親機は、メモリへのアクセスを制御するコマンドフレームを省くことができる。
【００２７】
さらには、図２で示したようなコイル（アンテナ）を子機が具備する場合に、親機との対向する位置によっては電磁波エネルギの受信効率が低下し、動作可能な十分な内部電源を生成できなくなるという問題がある。その場合には子機のコイルの位置に対して複数の方向から電磁波エネルギが与えられるように、複数の親機を設置することなどが考えられるが、複数の親機が同時に電磁波エネルギを放射するとき、コマンドなどの情報が重畳されると各親機間で干渉が生じ、子機では電磁波エネルギから重畳された情報を復調できないという問題が生じる。よって、各親機の電磁波エネルギを放射するタイミングを時間的にずらす必要があり、通信時間がかかってしまうという問題がある。本発明のように情報を重畳する必要が無く、無変調の電磁波エネルギのみで一連の動作が可能な場合には、各々の親機から放射される電磁波エネルギの位相だけ合わせることで、子機には複数方向から同時に、かつ確実に電磁波エネルギを供給することが可能であり、子機は所定の動作を行い、親機はセンシング回路のデータを非接触で取りこむことが可能となる。
【００２８】
さらに、不揮発性メモリ２２にセンシング回路２４の識別を示す固有の符号を記憶させて、親機１が個々のセンシング回路２４を識別できるようにすることが考えられる。前述したように、親機１は子機からの各データを受信し、所定の環境下のときのセンシング回路２４の基準値データを使って、現在の出力データの校正を行う。ここで、複数の子機を異なる環境下にてセンシング回路の基準値データを記憶させることなども想定される。例えば温度を測定する子機の場合、低温で使用するタイプと高温で使用するタイプでは、校正するために必要な所定の環境下におけるセンシング回路２４の基準値データは、温度による感温素子の感度により異なるが、各々の使用する温度付近が適当である。また、測定する温度範囲によっても必要な所定の環境下が異なる場合がある。
【００２９】
そこで、不揮発性メモリ２２に用途別に識別できる固有の符号を記憶させる。例えば低温用は”０１”、高温用は”１０”など、２ビットの２進数とする。メモリへの書き込みは、製造時に行うことなどが考えられる。所定の環境下において、センシング回路２４の基準値データを不揮発性メモリ２２に記憶した子機２は、以降測定するべき場所に移動されセンシング回路２４の出力データと共に収集される。このとき記憶制御部２５の判定手段２６は、既に不揮発性メモリ２２に基準値データが書き込まれたと判定し、送信部２７の稼動を許可し、不揮発性メモリ２２に格納されている所定の環境下におけるセンシング回路２４の基準値データと、現在のセンシング回路２４の出力データを親機１に送信すると共に、前述の固有の符号を送信する。親機１では、固有の符号を解析することで、子機２のタイプを判別して、どの環境下でデータを記憶したのかを把握し、その環境下でのデータと現在のデータを比較することで、現在のデータの校正を行い、正確な温度を導く。
【００３０】
このように親機は、固有の符号により子機のタイプ、種類を区別でき、いかなる環境下においてセンシング回路の基準値データを記憶したかを把握することができるので、異なる環境下にてセンシング回路２４の基準値データを記憶した子機を、同じ親機にて認識して校正することができる。上述では、タイプ、種類ごとに固有の符号を割り当てる例を示したが、個々の子機毎に固有の符号を持たせても良く、その場合には、親機１には各子機の環境下と固有の符号を対にした情報を持たせることで、同様の効果を持たせることが可能となる。なお、固有の符号は、上述と同様の効果が得られるのであれば、ビット数などに制限は無い。また、上述では、不揮発性メモリの固有の符号を格納する例を示したが、子機内のハードロジック回路にあらかじめ設定しても良い。
【００３１】
上述では、感温素子を用いたリングオシレータの例を示したが、温度をセンシングして電気信号に変換するものであればこれによらず、更にはセンサとして圧力を検知する圧感素子を用いても良い。その場合には、周辺のセンシング回路などと１つの半導体上に集積することができる。また、各種センサ素子やセンシング回路でも同様であり、基準とする環境下の出力結果を記憶させることで同様の効果を得ることが可能となる。
【００３２】
本発明は、これら実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、親機と子機からなるデータ収集装置であり、親機は子機からデータを収集する収集手段を有し、子機はセンサを搭載したセンシング回路と、外部の放射手段から加えられる電磁波エネルギを取りこむコイルと、コイルに接続され内部電源を生成する電源部と、不揮発性メモリと、不揮発性メモリにセンシング回路の出力を所定の回数のみ記憶させる記憶制御部と、親機に対してセンシング回路の出力と不揮発性メモリのデータを送信する送信部とを有し、記憶制御部は不揮発性メモリへの書き込み回数を判定して送信部を稼動する判定手段を有するので、子機が自ら不揮発性メモリへの書き込み回数を制御し、書き込み回数を判定した結果から不揮発性メモリへのセンシング回路の出力の書き込みと親機へのデータ送信を区別して遂行することができる。従って子機は親機からの命令が不用となり、命令を重畳した複雑な変調信号を解析する大規模な電子回路が無くても正確な処理を行い得るので、簡潔なデータ収集装置を提供することが可能となる。
【００３４】
また本発明では、前記センシング回路の出力および前記不揮発性メモリの記憶データと共に、子機を識別する固有符号を前記親機に送信するようにしているので、親機においては個々の子機が搭載しているセンシング回路の種類を識別することができ、どのような環境下で不揮発性メモリに基準値データを記憶したかを認識することができる。
また本発明では、子機自ら不揮発性メモリへのデータの書き込みを制御して、書き込み動作と送信動作を特定することができるので、親機から命令を重畳した複雑な変調信号が無くとも正常に動作することが可能であり、大規模な電子回路を必要としない小型の子機を提供することが可能である。また親機も複雑な変調回路を不用とし、無線の信頼性を保つための複雑なデータの受け渡しを必要としないので、簡潔なデータ収集装置を提供することが可能となる。
【００３５】
また、本発明では、記憶制御部にセンシング回路の出力が所定の範囲内のときのみ記憶する手段を有しているので、不揮発性メモリには正確なセンシング回路の出力データを書き込むことが可能となる。
また、本発明では、センシング回路は感温素子または感圧素子を備えたセンシング回路からなるので、周辺の電子回路と１つの半導体上に集積することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る子機の概略構成図である。
【図２】図１に示す子機の実現例と、その子機に設けられるコイルの例を示す図である。
【図３】図１に示す子機の電源部の構成例を示す図である。
【図４】図１に示す子機のセンシング回路の構成例を示す図である。
【図５】図１に示す子機の不揮発性メモリに記憶されるデータ例を示す図である。
【図６】子機の処理手順の例を示す図である。
【図７】親機と子機の動作状態を時間的に示す図である。
【図８】子機の判定手段の回路例を示す図である。
【図９】子機の処理手順の別の例を示す図である。
【図１０】子機の処理手順の別の例を示す図である。
【図１１】従来の子機と親機の位置関係を示す図である。
【図１２】従来の親機から与えられる命令フレームを示す図である。
【符号の説明】
１  親機
２  子機
３  交信空間
１１  放射手段
１２  収集手段
２１  コイル
２２  不揮発性メモリ
２３  電源部
２４  センシング回路
２５  記憶制御部
２６  判定手段
２７  送信部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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