(57)【要約】【課題】自己発信型のセンサ付非接触データキャリアであって、製造工程を増やすことなく送信用アンテナの平面寸法が回路基板の平面寸法の制約にならないセンサ付非接触データキャリアを提供することを目的とする。【解決手段】送信用アンテナ配線は、回路基板の上面の配線と下面の配線を電気的に接続するスルーホールを用い、回路基板の上面と下面を交互に経由して回路基板面に対し水平方向に延伸する立体型コイル形状で所定の配線長に形成されていることを特徴とする。【選択図】    図１
2006085225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部環境を検出し、その検出値を出力するセンサと、
前記センサからの検出値を記憶するメモリと、
前記検出値に基づく測定結果と固有識別番号を電磁波で送信する送信回路および送信用アンテナと、
前記メモリに前記センサの検出値を書き込み、読み出し、前記検出値に基づく測定結果を送信回路に出力する制御回路と、
から構成されるセンサ付非接触データキャリアにおいて、
前記送信用アンテナは、前記センサ付非接触データキャリアを構成する部品を搭載する回路基板の上面の配線と下面の配線を電気的に接続するスルーホールを用い、前記回路基板の上面と下面を交互に経由して回路基板面に対し水平方向に延伸する立体型コイル形状で所定の配線長に形成されていることを特徴とするセンサ付非接触データキャリア。
【請求項２】
センサ付非接触データキャリアの各部を駆動するための電力源である電池を着脱可能に具備していることを特徴とする請求項１に記載のセンサ付非接触データキャリア。
【請求項３】
センサは、温度センサ、湿度センサ、照度（光）センサ、圧力センサ、ガスセンサ、衝撃センサ、加速度センサ、位置センサのうち１つ、または複数種類を選択して構成されていることを特徴とする請求項１もしくは２に記載のセンサ付非接触データキャリア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触データキャリアに関し、詳しくは外部環境を検出し、検出した情報を電磁波で送信するセンサ付非接触データキャリアに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、物品の輸送環境、保管環境のトレーサビリティやモニタリングが消費者に対しての安心と信頼を提供するため、外部環境を定常的に検出して管理する検出システムが様々な分野で利用されている。例えば、物品の保管倉庫ではその物品に適合した厳格で十分な環境の維持管理を行なうシステムがある。このようなシステムでは、出来るだけ物品に近い場所で環境を検出しなければならないため、環境を検出するセンサと検出値に基づく測定結果の情報を電磁波で送信する送信回路とを一体化した非接触データキャリアを、環境の管理すべき箇所それぞれに設置し、それぞれのデータキャリアから断続的に送信される測定結果の情報を一箇所または複数箇所に設置した受信機で受信し、保管場所の環境の維持管理が行なわれている。複数の非接触データキャリアを出来るだけ物品に近い任意の場所に設置するためには、非接触データキャリアの外形を可能なかぎり小さくすることが望ましい。
【０００３】
測定結果の情報を送信する手段として電磁波が使われているが、その電磁波に光を利用する方法も考案されているが、光の場合非接触データキャリアと受信機間の障害物の存在が許されず、設置場所が制限される。このため、一般的には電磁波は、いわゆる電波が使用されている。送信手段として電波を使う場合、非接触データキャリアに送信用アンテナを具備する必要があり、送信用アンテナは使用される電磁波の周波数帯域に応じて送信用アンテナの長さが決定される。この送信用アンテナの長さを確保するために、送信用アンテナを回路基板の表面の外周部分に平面コイル状に形成したり、（例えば、特許文献１参照。）あるいは送信用アンテナを回路基板とは別工程で作製し、回路基板に取り付ける方法が用いられている。
【特許文献１】特開２００３−３２２５６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
輸送や保管で必要な環境条件は、物品によって異なり管理すべき環境も温度、湿度、照度、圧力、衝撃、加速度、位置などさまざまである。例えば、感光材料の場合では、照度と温度と湿度を管理する必要があり、この場合照度センサと温度センサと湿度センサの３種類のセンサを一つの非接触データキャリアに搭載し、照度と温度と湿度を検出し、その検出結果もしくは測定結果を送信回路から電磁波で送信する。このように、物品によって複数種類のセンサを非接触データキャリアに搭載する必要がある。また送信用のアンテナに関しては、回路基板の表面の外周部分に平面コイル状に形成すると送信用アンテナの平面寸法が制約となり回路基板の平面寸法が大きくなってしまう。または、送信用アンテナを回路基板とは別工程で作製し、回路基板に取り付ける方法により回路基板の平面寸法を小さくすることはできるが、非接触データキャリアの回路基板に送信用アンテナ取り付けの工程が発生し、製造工数が増えるという問題がある。さらに非接触データキャリアは、外部からの電源の供給を受けず、長期間自動的に外部環境を検出し、その情報を外部の制御システムなどに送信することが要求される。
【０００５】
そこで、本発明は、上記従来技術の問題点を解消するために、外部環境を検出し、その検出結果の情報を電磁波で送信するセンサ付非接触データキャリアであって、製造工程を増やすことなく送信用アンテナの平面寸法が回路基板の平面寸法の制約にならない、センサ付非接触データキャリアを提供することを第１の目的とする。
また第２の目的として、自己発信が可能なセンサ付非接触データキャリアを提供することにある。
また第３の目的として、1種類または複数種類の外部環境を検出し、それらの検出値に基づく測定結果を送信するセンサ付非接触データキャリアを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に係るセンサ付非接触データキャリアは、外部環境を検出し、その検出値を出力するセンサと、前記センサからの検出値を記憶するメモリと、前記検出値に基づく測定結果と固有識別番号を電磁波で送信する送信回路および送信用アンテナと、前記メモリに前記センサの検出値を書き込み、読み出し、前記検出値に基づく測定結果を送信回路に出力する制御回路と、から構成されるセンサ付非接触データキャリアにおいて、前記送信用アンテナは、前記センサ付非接触データキャリアを構成する部品を搭載する回路基板の上面の配線と下面の配線を電気的に接続するスルーホールを用い、前記回路基板の上面と下面を交互に経由して回路基板面に対し水平方向に延伸する立体型コイル形状で所定の配線長に形成されていることを特徴とする。
また本発明の請求項２に係るセンサ付非接触データキャリアは、センサ付非接触データキャリアの各部を駆動するための電力源である電池を着脱可能に具備していることを特徴とする。
また本発明の請求項３に係るセンサ付非接触データキャリアは、温度センサ、湿度センサ、照度（光）センサ、圧力センサ、ガスセンサ、衝撃センサ、加速度センサ、位置センサのうち１つ、または複数種類を選択して構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の請求項１に係るセンサ付非接触データキャリアによれば、外部環境を検出し、その検出値を出力するセンサと、前記センサからの検出値を記憶するメモリと、前記検出値に基づく測定結果と固有識別番号を電磁波で送信する送信回路および送信用アンテナと、前記メモリに前記センサの検出値を書き込み、読み出し、前記検出値に基づく測定結果を送信回路に出力する制御回路と、から構成されるセンサ付非接触データキャリアにおいて、前記送信用アンテナは、前記センサ付非接触データキャリアを構成する部品を搭載する回路基板の上面の配線と下面の配線を電気的に接続するスルーホールを用い、前記回路基板の上面と下面を交互に経由して回路基板面に対し水平方向に延伸する立体型コイル形状で所定の配線長に形成されている。したがって外部環境を検出し、その検出結果の情報を電磁波で送信するセンサ付非接触データキャリアであって、製造工程を増やすことなく送信用アンテナの平面寸法が回路基板の平面寸法の制約にならない、センサ付非接触データキャリアを提供することができる。
本発明の請求項２に係るセンサ付非接触データキャリアによれば、センサ付非接触データキャリアの各部を駆動するための電力源である電池を着脱可能に具備している。したがって、自己発信が可能なセンサ付非接触データキャリアを提供することができる。
本発明の請求項３に係るセンサ付非接触データキャリアによれば、温度センサ、湿度センサ、照度（光）センサ、圧力センサ、ガスセンサ、衝撃センサ、加速度センサ、位置センサのうち１つ、または複数種類を選択して構成されている。したがって、1種類または複数種類の外部環境を検出し、それらの検出値に基づく測定結果を送信するセンサ付非接触データキャリアを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について、更に詳しく説明する。
本発明によるセンサ付非接触データキャリアは、環境を検出したい１箇所以上の場所それぞれに設置され、センサ付非接触データキャリアから電磁波で送信される測定結果の情報は受信装置にて受信され、各外部環境の制御装置に送られ、センサ付非接触データキャリアが設置された環境が所定の状態に維持される。あるいは、前記環境の状態が記録として保管される。
【０００９】
本発明のセンサ付非接触データキャリアは、エポキシ樹脂など表面に導電性の配線が形成された回路基板と、この回路基板には複数の種類の外部環境を検出するためのセンサと、前記センサの信号を適宜選択する信号選択回路とＡ／Ｄ変換器（アナログ・デジタル変換器）とメモリと制御回路をもつ演算制御回路としてのマイクロコンピュータを集積した半導体集積回路と、電磁波を送信するための送信用アンテナを含めた送信回路と本装置を駆動するための電力源となる電池が搭載され筐体に組み込まれている。
【００１０】
本発明によるセンサ付非接触データキャリアの一実施例の概略外形図を図１に示す。図１（ａ）は上面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）Ａ−Ａの断面図である。本例では、回路基板１０の上面には、外部環境検出のために温度センサ１１と湿度センサ１２と照度センサ１３が取り付けられている。また、信号選択回路とＡ／Ｄ変換器（アナログ・デジタル変換器）とメモリと制御回路をもつ演算制御回路としてのマイクロコンピュータを集積した半導体集積回路１４と、演算制御回路で編集された送信データを高周波に変調して電波として送信する送信回路１５と、電磁波で送信するための送信用アンテナ１６が取り付けられている。ここで前記送信用アンテナ１６の配線はスルーホールを介して回路基板１０の下面にも配線されている。回路基板の下面には、電力源となる電池２０が電池ホルダー２１に着脱可能となるように収納され、取り付けられている。前記回路基板が、図示されない筐体に組み込まれている。図１において、回路基板上の配線は、図示していない。
【００１１】
次に送信用アンテナに関してさらに詳しく説明する。図２は図１の送信用アンテナ１６の部分拡大図であり図２（ａ）は上面図であり、（ｂ）は下面図であり、（ｃ）は図２（ａ）Ｂ−Ｂの断面図である。回路基板に設けられた送信用アンテナの上面の配線１６ａと下面の配線１６ｂは、スルーホール１７により電気的に接続されており、これにより送信用アンテナの配線は回路基板の上面と下面を交互に経由して、図２（ａ）のＸの方向に延伸し、回路基板の厚さを持った立体型のコイル形状で、所定の送信用アンテナの長さを確保している。図２（ａ）と（ｂ）において、送信用アンテナの配線の回路基板に対して反対の面の配線を破線にて示している。送信用アンテナをこのように回路基板に形成していることにより、回路基板製造工程で送信用アンテナも同時に組み込まれ、製造工程を増やすことなく送信用アンテナの平面寸法が回路基板の平面寸法の制約にならず回路基板の平面寸法を小さくすることができる。
【００１２】
次にセンサ付非接触データキャリアの回路の動作に関して説明する。図４は、本発明による一実施例のセンサ付データキャリアの信号処理構成図である。センサ付非接触データキャリア全体を制御する制御回路３９は、動作を開始すると、最初にメモリ４０に格納されている制御用パラメータと固有識別番号とを読み出す。制御用パラメータには、本装置に搭載されているセンサの種類と接続されている回路番号（チャネル番号）とそれぞれのセンサの検出する時間の間隔（サンプリング周期）と外部にデータを送信する時間の間隔（送信周期）の指示が含まれており、制御用パラメータの情報に基づきセンサ付非接触データキャリアの制御が行なわれる。前記メモリ４０は、不揮発性メモリで外部から書換え可能となっている。
【００１３】
制御回路３９は、指示された各センサのサンプリング周期の時間になるとセンサの電源を入れ、センサの検出信号を切り替える信号選択回路３７により検出するセンサを選択し、制御回路３９によりセンサに外部環境の検出を開始させ検出値を受け取る。Ａ／Ｄ変換器３８はアナログ信号である前記検出値をデジタル信号に変換する。制御回路３９は、デジタル信号に変換された前記検出値をチャネル番号とを一対にしてメモリ４０に一時保存し、引続き、必要に応じて検出するセンサを切り替えて新たな検出値を得、Ａ／Ｄ変換器３８によりデジタル信号に変換してメモリ４０の対応する新しい領域に一時保存する。制御回路３９は所定の種類の前記の検出値が全て一時保存されるとセンサの電源を切る。制御回路３９は、指示された送信周期の時間になると、固有識別番号と前記メモリ４０に一時保存した検出結果をメモリ４０から読み出し、必要に応じ前記検出結果を基に測定結果を算出し（例えば温度と湿度を基に不快指数を算出）、前記固有識別番号、検出結果、測定結果を編集して送信するデータを作成する。次に、送信回路３５の電源を入れ、作成した前記する送信データを送信回路３５に送り、送信が完了したら送信回路３５の電源をきる。このように、回路動作が必要な時のみ、必要な回路部分の電源を入れ、不必要な時は電源を切る。また、送信周期はセンサのサンプリング周期と同じでも良いが、センサのサンプリング周波数の整数倍とすることにより送信回数を減らすことも可能である。このようにしてセンサ付非接触データキャリアの消費電力を削減し、電池の寿命を延ばすことができる。
【００１４】
さらに本発明によるセンサ付非接触データキャリには、電力源となる電池が電池ホルダーに着脱可能となるように収納され、回路基板の下面に取り付けられていることにより、自己発信が可能である。また電池の交換が可能なことにより、センサ付非接触データキャリア本体も再利用可能であり、センサ付非接触データキャリア本体の寿命も延ばすことができる。
【００１５】
本実施例では、温度センサと湿度センサと照度センサとが取り付けられている例を示したが、本実施例のセンサ付非接触データキャリアが部屋の環境管理に使用される場合、部屋の温度と湿度の変動は照度の変動と比較して小さい。部屋の温度と湿度の急激に変化する可能性は低いが、照度は照明器具のＯＮ/ＯＦＦあるいは障害物により急激に変化する可能性が高い。このため温度センサと湿度センサのサンプリング周期は照度センサのサンプリング周期に比べ長く設定することが考えられる。この場合、制御用パラメータの設定においてそれぞれのセンサに対するサンプリング周期の設定を適切な値に指示するのみで容易に対応できる。
【００１６】
また、照度の環境管理が不要で温度と湿度のみの環境管理の場合は、本実施例の照度センサの取り付け工程を省略し、制御用パラメータの設定において搭載されているセンサの種類を温度センサと湿度センサの記述のみとする。これにより、本実施例の３種類のセンサを搭載した回路基板とマイクロコンピュータのプログラムは、そのまま流用できる。特に回路基板の製造に関しては少量多品種になることを回避できるので、回路基板の製造コストを低減することができる。
【００１７】
本実施例では、外部環境を検出するセンサとして、温度センサと湿度センサと照度センサを挙げたが、本発明によるセンサ付非接触データキャリアに搭載するセンサは、外部環境を検出して電気信号として出力できるものであればよい。前記センサ以外に例えば、圧力、ガス、衝撃、加速度、位置センサなどがある。
【００１８】
次に送信用アンテナに関して本実施例の変形例を説明する。図３は図２の本実施例の変形された送信用アンテナの部分拡大図であり図３（ａ）は上面図であり、（ｂ）は下面図であり、（ｃ）は図３（ａ）Ｃ−Ｃの断面図である。回路基板に設けられた送信用アンテナの上面の配線２６ａと下面の配線２６ｂは、スルーホール２７により電気的に接続されており、これにより送信用アンテナの配線は回路基板の上面と下面を交互に経由して、図３（ａ）のＹの方向に延伸し、回路基板の厚さを持った立体型のコイル形状で、所定の送信用アンテナの長さを確保している。図３（ａ）と（ｂ）において、送信用アンテナの配線の回路基板に対して反対の面の配線を破線にて示している。送信用アンテナをこのように回路基板に形成していることにより、回路基板製造工程で送信用アンテナも同時に組み込まれ、製造工程を増やすことなく送信用アンテナの平面寸法が回路基板の平面寸法の制約にならず回路基板の平面寸法を小さくすることができる。
【００１９】
本実施例では、送信周波数３１５ＭＨｚを使用し、送信用アンテナの長さを電磁波の１／４波長の約２４０ｍｍに設定したアンテナを含むセンサ付非接触データキャリアの回路基板の平面寸法は２０ｍｍＸ２０ｍｍで高さ１１ｍｍに収まり、通信距離は１０ｍを達成した。本実施例の回路基板の平面寸法は、電池の平面寸法からの制約によるものであり、送信用アンテナの平面寸法が回路基板の平面寸法の制約にならない、小型で薄型でかつ汎用性のある自己発信型のセンサ付非接触データキャリアが実現できた。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明によるセンサ付非接触データキャリアの一実施形態の概略外形図。
【図２】本発明による送信用アンテナ配線部の部分拡大図。
【図３】本発明による送信用アンテナ配線の変形例の部分拡大図。
【図４】本発明によるセンサ付非接触データキャリアの一実施形態の信号処理構成図。
【符号の説明】
【００２１】
１０、３０  回路基板
１１、３１  温度センサ
１２、３２  湿度センサ
１３、３３  照度センサ
１４、３４  半導体集積回路
１５、３５  送信回路
１６、３６  送信用アンテナ
１６ａ、２６ａ  回路基板上面の送信用アンテナ配線
１６ｂ、２６ｂ  回路基板下面の送信用アンテナ配線
１７、２７  スルーホール
２０  電池
２１  電池ホルダー
３７  信号選択回路
３８  Ａ／Ｄ変換器
３９  制御回路
４０  メモリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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