(57)【要約】      （修正有）【課題】センサ端末が設置済みであっても、センサ端末へ情報を設定できるように、センサ端末とセンタ端末の外部との間で、センサ端末へ設定可能な情報を共有する手段を提供する。【解決手段】センサエレメント１２０を含むセンサ端末１００であって、センサエレメント１２０が出力するアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤＣ１１３と、ＡＤＣ１１３を制御する情報となる複数の第１の格納設定番号と、ＡＤＣ１１３の動作の記述を含む複数の第１の特性情報とが対応付けられて格納される記憶装置１１６と、第１の受信設定番号をセンサ端末１００の外部から受信し、第１の受信設定番号と一致する第１の格納設定番号に対応する第１の特性情報を、センサ端末１００の外部へ送信する通信装置１３０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサエレメントを含むセンサ端末であって、
センサエレメントが出力するアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤＣと、
前記ＡＤＣを制御する情報となる複数の第１の格納設定番号と、前記ＡＤＣの動作の記述を含む複数の第１の特性情報とが対応付けられて格納される記憶装置と、
第１の受信設定番号を前記センサ端末の外部から受信し、前記第１の受信設定番号と一致する前記第１の格納設定番号に対応する前記第１の特性情報を、前記センサ端末の外部へ送信する通信装置と、
を備えたことを特徴とするセンサ端末。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサ端末であって、
複数の前記第１の特性情報は、前記ＡＤＣが動作する複数の分解能の情報を含むこと
を特徴とするセンサ端末。
【請求項３】
請求項１に記載のセンサ端末であって、
前記記憶装置は、
前記ＡＤＣに影響する項目の第１の格納項目番号に対する複数の前記第１の格納設定番号と複数の前記第１の特性情報を含めて、複数の項目の格納項目番号毎に複数の格納設定番号と複数の特性情報とが対応付けて格納され、
前記通信装置は、
第１の受信項目番号および前記第１の受信設定番号を前記センサ端末の外部から受信し、前記第１の受信項目番号および前記第１の受信設定番号と一致する前記第１の格納項目番号および前記第１の格納設定番号に対応する前記第１の特性情報を、前記センサ端末の外部へ送信すること
を特徴とするセンサ端末。
【請求項４】
請求項３に記載のセンサ端末であって、
前記センサエレメントが出力するアナログ信号を制限し、制限されたアナログ信号を前記ＡＤＣへ出力するフィルタを、さらに備え、
前記記憶装置は、
前記フィルタに影響する項目の第２の格納項目番号に対して、前記フィルタを制御する情報となる複数の第２の格納設定番号と、前記フィルタの動作の記述を含む複数の第２の特性情報をさらに含めて、複数の項目の格納項目番号毎に複数の格納設定番号と複数の特性情報とが対応付けて格納され、
前記通信装置は、
第２の受信項目番号および第２の受信設定番号を前記センサ端末の外部から受信し、前記第２の受信項目番号および前記第２の受信設定番号と一致する前記第２の格納項目番号および前記第２の格納設定番号に対応する前記第２の特性情報を、前記センサ端末の外部へ送信すること
を特徴とするセンサ端末。
【請求項５】
請求項４に記載のセンサ端末であって、
複数の前記第１の特性情報は、前記フィルタが制限する複数の帯域の情報を含むこと
を特徴とするセンサ端末。
【請求項６】
請求項４に記載のセンサ端末であって、
前記記憶装置は、
複数の格納項目番号と、他の項目への依存関係の情報とが対応付けられて格納され、
前記通信装置は、
項目を読み取る命令を前記センサ端末の外部から受信し、複数の格納項目番号と、複数の格納項目番号に対応付けられた他の項目への依存関係の情報を、前記センサ端末の外部へ送信すること
を特徴とするセンサ端末。
【請求項７】
請求項６に記載のセンサ端末であって、
前記記憶装置は、
前記第２の格納項目番号が前記第１の格納項目番号に依存する情報を含めて、複数の項目番号と、他の項目への依存関係の情報とが対応付けられて格納されること
を特徴とするセンサ端末。
【請求項８】
請求項７に記載のセンサ端末であって、
前記記憶装置は、
前記第１の格納設定番号および前記第２の格納設定番号に対応付けられた前記第２の特性情報が格納されること
を特徴とするセンサ端末。
【請求項９】
請求項８に記載のセンサ端末であって、
前記通信装置は、
項目を読み取る命令を前記センサ端末の外部から受信し、
前記第２の格納項目番号および前記第１の格納項目番号を含む複数の格納項目番号と、前記第２の格納項目番号が前記第１の格納項目番号に依存する情報を含む他の項目への依存関係の情報を前記センサ端末の外部へ送信し、
前記第１の受信項目番号、前記第１の受信設定番号、前記第２の受信項目番号、および前記第２の受信設定番号の４つの番号を前記センサ端末の外部から受信し、
受信した前記４つの番号と一致する前記第１の格納項目番号、前記第１の格納設定番号、前記第２の格納項目番号、および前記第２の格納設定番号に対応付けられた前記第２の特性情報を前記センサ端末の外部へ送信すること
を特徴とするセンサ端末。
【請求項１０】
請求項９に記載のセンサ端末であって、
前記記憶装置は、
前記第１の格納項目番号が独立である情報を含めて、複数の格納項目番号と、他の項目への依存関係の情報とが対応付けて格納されること
を特徴とするセンサ端末。
【請求項１１】
請求項１に記載のセンサ端末であって、
前記第１の格納設定番号と前記第１の特性情報との対応付けを校正するため、前記ＡＤＣが変換したデジタル信号を入力し、比較対象のデジタル信号を出力する制御装置と、
前記制御装置が出力するデジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡＣと、
をさらに備え、
前記センサエレメントは、
前記ＤＡＣにより変換されたアナログ信号を物理信号に変換し、変換された物理信号をアナログ信号に変換して前記ＡＤＣへ出力すること
を特徴とするセンサ端末。
【請求項１２】
センサ端末と外部制御装置を備えたセンサシステムであって、
前記センサ端末は、
センサエレメントと、
センサエレメントが出力するアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤＣと、
前記ＡＤＣを制御する情報となる複数の第１の格納設定番号と、前記ＡＤＣの動作を記述した複数の第１の特性情報とが対応付けられて格納される記憶装置と、
第１の受信設定番号を前記外部制御装置から受信し、前記第１の受信設定番号と一致する前記第１の格納設定番号に対応する前記第１の特性情報を、前記外部制御装置へ送信する通信装置と
を備え、
前記外部制御装置は、
前記第１の受信設定番号と同じ番号の第１の送信設定番号を送信し、
前記第１の特性情報を受信して記憶すること
を特徴とするセンサシステム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のセンサシステムであって、
前記センサ端末の前記通信装置は、
特性を読み取る命令と前記第１の受信設定番号を前記外部制御装置から受信すると、前記第１の受信設定番号に一致する前記第１の格納設定番号に対応する前記第１の特性情報を前記外部制御装置へ送信し、
設定命令と前記第１の受信設定番号を前記外部制御装置から受信すると、前記第１の受信設定番号がエンコードされて動作する前記ＡＤＣで変換されたデジタル信号を前記外部制御装置へ送信し、
前記外部制御装置は、
特性を読み取る命令と複数の前記第１の送信設定番号を前記センサ端末へ送信し、複数の前記第１の送信設定番号に対応する複数の前記第１の特性情報を受信して記憶し、
複数の前記第１の送信設定番号の中の第３の番号と設定命令を送信し、
前記第３の番号がエンコードされて動作する前記ＡＤＣで変換されたデジタル信号を受信し、
受信されたデジタル信号の波形情報を損なわせない第４の番号として、複数の前記第１の送信設定番号の中の前記第４の番号と設定命令を送信し、
前記第４の番号がコンバートされて動作する前記ＡＤＣで変換されたデジタル信号を受信すること
を特徴とするセンサシステム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のセンサシステムであって、
複数の前記第１の特性情報は、前記ＡＤＣが操作する複数の分解能の情報を含み、
前記第３の番号に含まれる分解能の情報より前記第４の番号に含まれる分解能の情報が、低い分解能の情報であること
を特徴とするセンサシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ端末およびセンサシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のセンサ端末を工場の設備などに配置し、センサ端末から取得されたデータを解析する事で、故障の予知や最適な稼働方法を求めることが期待されている。このようなセンサ端末から集められる大量の情報は、機械学習の手法などを用いて、設備の状態が分類・検知されるが、設置の初期段階ではセンサ端末から得られるどのような情報が検知において致命的な役割を果たしているか明らかではないことが多い。
【０００３】
そのような場合、センサ端末は本来必要な性能に対して過剰な性能が要求されてしまい、データレートの増大や、消費電力の増大により、運用コストの増大を招く。また、最適性能が判明した段階で、再設計されたセンサ端末を再配置したとしても、大量のセンサ端末を再配置するためのコストがかかる。
【０００４】
そこで、センサ端末の設置後も性能の特性を変更することが可能なセンサ端末の利用も提案されている。例えば特許文献１では、データ収集装置（制御部）がもつ記憶装置にあらかじめ記憶されている設定テーブルの情報をもとに、センサ端末内にある回路のゲインなどを切り替える手段を提供している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１０３０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１で提供される手段を用いれば、センサ端末の設置後に特性を変更することは可能になる。しかしながら、多くの種類のセンサ端末が混在して設置される場合、センサ端末の種類によって異なる特性の情報を、情報を設定する装置が設置前に一括して管理するのは、装置の種類を確認しながら、設定可能な情報と対応付けるなどの煩雑な作業を必要とする。
【０００７】
本発明は、センサ端末が設置済みであっても、センサ端末へ情報を設定できるように、センサ端末とセンタ端末の外部との間で、センサ端末へ設定可能な情報を共有する手段を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る代表的なセンサ端末は、センサエレメントを含むセンサ端末であって、センサエレメントが出力するアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤＣと、前記ＡＤＣを制御する情報となる複数の第１の格納設定番号と、前記ＡＤＣの動作の記述を含む複数の第１の特性情報とが対応付けられて格納される記憶装置と、第１の受信設定番号を前記センサ端末の外部から受信し、前記第１の受信設定番号と一致する前記第１の格納設定番号に対応する前記第１の特性情報を、前記センサ端末の外部へ送信する通信装置と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、センサ端末が設置済みであっても、センサ端末へ情報を設定できるように、センサ端末とセンタ端末の外部との間で、センサ端末へ設定可能な情報を共有する手段を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】センサシステムの例を示す図である。
【図２Ａ】複数の項目に共通する特性テーブルの例を示す図である。
【図２Ｂ】独立型の項目の特性テーブルの例を示す図である。
【図２Ｃ】変化型の項目の特性テーブルの例を示す図である。
【図２Ｄ】制約型の項目の特性テーブルの例を示す図である。
【図２Ｅ】変化型の項目の別の特性テーブルの例を示す図である。
【図３Ａ】項目を読み取るための電文の例を示す図である。
【図３Ｂ】独立型の項目の特性を読み取るための電文の例を示す図である。
【図３Ｃ】変化型の項目の特性を読み取るための電文の例を示す図である。
【図４】ＡＤＣに関連する回路の例を示す図である。
【図５】設定切り替え時に必要な応答待ち時間の例を示す図である。
【図６Ａ】帯域の特性の変更の例を示す図である。
【図６Ｂ】分解能の特性の変更の例を示す図である。
【図７】特性テーブルの内容を校正するセンサシステムの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を用いて本発明の好ましい実施形態を実施例として説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１に、実施例１におけるセンサ端末１００と外部制御装置１４０から構成されたセンサシステムの例を示す。センサ端末１００は、外部からの設定により特性が変更可能な可変性能のセンサと、その設定値を記憶する記憶装置を備えたセンサ端末であり、以下にセンサ端末１００の各回路を説明する。
【００１３】
センサエレメント１２０は、物理信号（物理現象）を電気信号に変換する素子であり、どのような物理信号を変換する素子であるかは限定されるものではないが、帯域のある電気信号に変換される物理信号を変換する素子であることが好ましい。また、変換された電気信号はアナログ信号であることが好ましい。
【００１４】
アンプ１１１は、センサエレメント１２０からの電気信号を増幅する回路であり、例えば、後段のＡＤＣ１１３に必要な値まで増幅してもよい。帯域フィルタ１１２は、アンプ１１１が増幅した電気信号の周波数帯域を制限する回路であり、例えば、ローパスフィルタであってもよいし、バンドパスフィルタであってもよいし、ハイパスフィルタであってもよい。
【００１５】
ＡＤＣ１１３（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｖｅｒｔｅｒ）は、アナログの電気信号をデジタルの電気信号に変換する回路である。ＡＤＣ１１３については図４を用いて後でさらに説明する。発信器１１４は、センサ端末１００内の各回路へクロックを供給する回路であり、例えば、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）回路であってもよい。
【００１６】
センサエレメント１２０は、発信器１１４からのクロックにしたがって物理信号を取得したり、アナログの電気信号を出力したりしてもよい。ＡＤＣ１１３は、発信器１１４からのクロックにしたがってアナログの電気信号を取得したり、デジタルの電気信号を出力したりしてもよい。
【００１７】
このようなクロックに基づく動作により、センサエレメント１２０の出力とＡＤＣ１１３の入力とが同期してもよい。なお、センサエレメント１２０は、クロックの入力が無く、物理信号を連続的に取得し、アナログの電気信号を連続的に出力してもよい。
【００１８】
演算・制御装置１１７は、センサ端末１００内の各回路を制御する回路である。記憶装置１１６から読み出した特性のデータに基づいてエンコーダ１１５へ信号を出力したり、ＡＤＣ１１３からのデジタルの電気信号を通信装置１３０経由で外部へ送信したり、通信装置１３０経由で外部から受信したデータを記憶装置へ書き込んだりする。
【００１９】
記憶装置１１６は、テーブル化された可変特性（特性テーブル）をデータとして記憶する回路である。テーブル化された可変特性については、図２Ａ〜２Ｅを用いて後でさらに説明する。エンコーダ１１５は、演算・制御装置１１７からの特性の設定信号を受けて、特性の設定信号に対応する各回路のレジスタ値を各回路へ出力する。
【００２０】
アンプ１１１、帯域フィルタ１１２、ＡＤＣ１１３、発信器１１４、エンコーダ１１５、記憶装置１１６、および演算・制御装置１１７は、センサエレメント１２０に対する制御回路１１０を構成する。
【００２１】
通信装置１３０は、センサ端末１００の外部と通信を行う回路である。以上で説明したセンサエレメント１２０、制御回路１１０、および通信装置１３０がセンサ端末１００を構成する。
【００２２】
以上のセンサ端末１００に対し、外部制御装置１４０は、センサ端末１００と通信する通信装置１４１と、センサ端末１００により送信された通信結果をもとに演算し、通信内容を決定する演算回路１４２と、センサ端末１００により送信されたセンサの特性テーブルを記憶する記憶装置１４３から構成される。
【００２３】
外部制御装置１４０は、センサ端末１００からＡＤＣ１１３で変換された信号以外に、センサ端末１００の記憶装置１１６に格納された特性テーブルを受信し、受信した特性テーブルを外部制御装置１４０の記憶装置１４３へ格納することにより、センサ端末１００に記憶された特性テーブルは、外部制御装置１４０と共有可能となる。
【００２４】
図１では、１つのセンサ端末１００と１つの外部制御装置１４０とを接続した例を示したが、複数のセンサ端末１００と１つの外部制御装置１４０とを接続してもよい。複数のセンサ端末１００を識別するために、複数のセンサ端末１００のそれぞれに識別子が割り当てられてもよい。
【００２５】
図２Ａ〜２Ｅに、記憶装置１１６に記憶される特性テーブルの例を示す。図２Ａは、特性が変更可能な複数の項目をまとめた特性テーブルの例を示す図である。項目番号２１１は項目を識別するための番号であり、項目番号２１１で識別される項目についての情報が項目名２１２から設定番号数２１６まで並ぶ。このため、図２Ａに示した特性テーブルは項目情報でもある。
【００２６】
図２Ａの例における項目番号２１１の「（１１）」などは説明のための番号であり、符号と区別が容易なように括弧を付けているが、このような番号に限定されるものではなく、項目が識別できる情報であればよい。項目名２１２は項目の名称であり、項目の説明２１３は項目の内容を説明する情報である。図２Ａの例において項目の説明２１３の「ｘｘｘｘ」などは任意の文字列の情報であり、具体的な内容は省略する。
【００２７】
依存項目２１４は、依存する先の項目を識別するための番号であり、項目番号２１１の番号に対応する。例えば、項目番号２１１が「（１１）」であり項目名２１２が「帯域」である項目の依存項目２１４は「（１２）」であり、項目番号２１１が「（１２）」であって項目名２１２が「分解能」の項目に依存することを表す。
【００２８】
依存項目２１４は、依存する先の項目が無いという情報であってもよく、図２Ａの例では「−」で表した。依存型２１５は、設定が変更されなくても依存項目２１４の項目の設定で特性が変化することを示す「変化」、依存項目２１４の項目の設定に応じて設定可能な範囲が制約を受けることを示す「制約」、他の項目の設定の影響を受けないことを示す「独立」という情報である。
【００２９】
なお、図２Ｂ〜２Ｄのそれぞれを用いて、依存項目２１４が「独立」、「変化」、および「制約」の場合の例を説明する。また、依存項目２１４は、これら以外の情報であってもよい。設定番号数２１６は、その１つの項目における設定可能な設定情報の種類の総数、すなわちエンコーダ１１５が１つの項目について受け付け可能な設定情報（設定番号）の種類の総数である。これについても図２Ｂ〜２Ｄを用いて説明する。
【００３０】
図２Ｂは、他の項目設定から影響の無い項目の特性テーブルの例、すなわち依存型２１５が「独立」の特性テーブルの例を示す図である。そして、そのような特性テーブルの中でも図２Ｂの例は、図２Ａに示した項目番号２１１が「（１２）」の項目名２１２が「分解能」の特性テーブルの例である。
【００３１】
このため、図２Ｂに示した特性テーブルの内容そのものには必要ないが、図２Ｂに示した特性テーブルを識別するために、項目番号２１１が「（１２）」の特性テーブルを示す管理情報がどこかに存在してもよい。
【００３２】
設定番号２２１は、エンコーダ１１５に設定される番号（情報）である。設定番号２２１の「（２１）」なども説明のための番号であり、符号と区別が容易なように括弧を付けて、項目番号２１１とは異なる番号としているが、このような番号に限定されるものではなく、項目に対する設定番号が識別できる情報であればよい。
【００３３】
分解能２２２は、設定番号２２１の番号に対して、制御回路１１０の中で顕現する特性である。例えば、設定番号２２１の「（２１）」がエンコーダ１１５に設定されると、制御回路１１０あるいは制御回路１１０の中の一部の回路で信号に対する分解能が「８ｂｉｔ」になる。
【００３４】
図２Ｂに示した特性テーブルの例に対する設定番号数２１６は、設定番号２２１の個数である。すなわち、図２Ｂは３個に限定されるものではないが、例えば設定番号２２１が「（２１）」、「（２２）」、および「（２３）」の３個であれば、図２Ａに示した設定番号数２１６の「ｙ」は３である。
【００３５】
図２Ｃは、依存する先の項目の設定に応じて、設定が変更されなくても顕現する特性が変化する特性テーブルの例、すなわち依存型２１５が「変化」の特性テーブルの例を示す図である。そして、そのような特性テーブルの中でも図２Ｃの例は、図２Ａに示した項目番号２１１が「（１１）」の項目名２１２が「帯域」の特性テーブルの例である。
【００３６】
このため、図２Ｃに示した特性テーブルの内容そのものには必要ないが、図２Ｃに示した特性テーブルを識別するために、項目番号２１１が「（１１）」の特性テーブルを示す管理情報がどこかに存在してもよい。
【００３７】
帯域２３２は、帯域の設定番号２３３の番号に対して、制御回路１１０の中で顕現する特性である。例えば、設定番号２３３の「（３１）」がエンコーダ１１５に設定されると、制御回路１１０あるいは制御回路１１０の中の一部の回路で信号に対する帯域が「１００ＫＨｚ」などになる。
【００３８】
図２Ｃの例において、帯域の設定番号２３３は、「（３１）」、「（３２）」から「（３ｎ）」までであるが、この番号も説明のための番号であり、このような番号に限定されるものではない。そして、図２Ｃに示した特性テーブルの例に対する設定番号数２１６は、設定番号２３３の個数であり、設定番号２３３がｎ個であれば、図２Ａに示した設定番号数２１６の「ｘ」はｎである。
【００３９】
また、図２Ａに示したように、依存型２１５が「変化」であって依存項目２１４が「（１２）」であるから、分解能の設定番号２３１と帯域２３２との対応の情報を、特性テーブルは持つ。分解能の設定番号２３１の番号は、図２Ｂに示した設定番号２２１の番号である。
【００４０】
このため、帯域の設定番号２３３が「（３１）」に固定であっても、分解能の設定番号２３１が「（２１）」であれば、制御回路１１０内の帯域は「１００ＫＨｚ」となるが、分解能の設定番号２３１が「（２２）」であれば、制御回路１１０内の帯域は「５０ＫＨｚ」となる。
【００４１】
応答２３４は、帯域の設定番号２３３あるいは分解能の設定番号２３１の番号がエンコーダ１１５にて変更されてから、制御回路１１０の中で顕現する特性が変化するまでの応答の待ち時間である。
【００４２】
図２Ｄは、依存する先の項目の設定に応じて、設定の可能な範囲が制約を受ける特性テーブルの例、すなわち依存項目２１４が「制約」の特性テーブルの例を示す図である。そして、そのような特性テーブルの中でも図２Ｄの例は、図２Ａに示した項目番号２１１が「（１３）」の項目名２１２が「サンプリングレート」の特性テーブルの例である。
【００４３】
このため、図２Ｄに示した特性テーブルの内容そのものには必要ないが、図２Ｄに示した特性テーブルを識別するために、項目番号２１１が「（１３）」の特性テーブルを示す管理情報がどこかに存在してもよい。
【００４４】
サンプリングレート２４２は、サンプリングレートの設定番号の制約であるが、図２Ａに示したように、依存型２１５が「制約」であって依存項目２１４が「（１２）」であるから、分解能の設定番号２４１とサンプリングレート２４２との対応の情報を、特性テーブルは持つ。分解能の設定番号２４１の番号は、図２Ｂに示した設定番号２２１の番号である。
【００４５】
このため、エンコーダ１１５に設定されるサンプリングレートの設定番号２４３は「（４１）」から「（４９）」までの番号であるが、分解能の設定番号２４１が「（２２）」であれば、サンプリングレートの設定番号の設定可能な最小値は「（４１）」となり、設定可能な最大値は「（４８）」となる。
【００４６】
また、分解能の設定番号２４１が「（２３）」であれば、サンプリングレートの設定番号の設定可能な最小値は「（４２）」となり、最大値は「（４６）」となる。なお、制約は、最小値と最大値に限定されるものではなく、設定できる番号が列挙されたり、設定できない番号が列挙されたりしてもよい。
【００４７】
図２Ｄに示した特性テーブルの例に対する設定番号数２１６は、設定番号２４３の種類の数である。すなわち、設定番号２４３が「（４１）」から「（４９）」までの９個であれば、図２Ａに示した設定番号数２１６の「ｚ」は９である。
【００４８】
図２Ｄに示した例では、サンプリングレート２４２を設定番号２４３としたが、サンプリングレートではサンプリングレートの値と設定番号とが１対１に対応し、サンプリングレートの値の高低と設定番号の大小とが対応しているため、設定番号２４３はサンプリングレートの値そのものとみなしてもよい。
【００４９】
図２Ｅは、依存型２１５が「変化」の特性テーブルの別の例を示す図である。図２Ｃに示した例では、設定番号２３１と設定番号２３３に基づいて、設定番号２３３の項目の特性が変化するという特性テーブルであってが、図２Ｅに示す例は、設定番号２５１と設定番号２５２に基づいて、設定番号２５１と設定番号２５２のどちらの項目でもない特性が変化するという特性テーブルである。
【００５０】
分解能の設定番号２５１の番号である「（２１）」などは、図２Ｂに示した設定番号２２１の番号であり、帯域の設定番号２５２の番号である「（３１）」などは、図２Ｃに示した設定番号２３３の番号である。これらの分解能と帯域に対して、消費電力２５３の「１６μＷ」は、消費電力の設定される項目が無いにしても制御回路１１０に顕現する特性である。
【００５１】
図２Ｅの例において、分解能の設定番号２５１が「（２１）」であり、帯域の設定番号２５２が「（３１）」である場合、消費電力２５３は「１μＷ」であるが、分解能の設定番号２５１の方を「（２２）」に変更すると、消費電力２５３は「４μＷ」となり、帯域の設定番号２５２の方を「（３２）」に変更すると、消費電力２５３は「２μＷ」となる。
【００５２】
以上、図２Ｂ〜２Ｅに示した特性テーブルの中で、図２Ｃに示した特性テーブルが応答２３４を含むが、他の特性においても、設定番号がエンコーダ１１５にて変更されてから、制御回路１１０の中で顕現する特性が変化するまでに応答の待ち時間が生じるのであれば、他の特性テーブルが応答待ち時間の情報を含んでもよい。
【００５３】
また、図２Ａ〜２Ｅの説明において、番号の対応を理解しやすくするために、項目番号２１１を「（１１）」などとし、分解能の設定番号２２１を「（２１）」などとし、帯域の設定番号２３３を「（３１）」などとして、区別したが、項目番号２１１と設定番号２２１と設定番号２３３との間では、番号の値そのものは同じであっても異なっていてもよい。
【００５４】
そして、例えば設定番号２２１の「（２１）」と「（２２）」と「（２３）」とが異なる番号の値であればよい。また、設定番号２２１などの番号の値そのものは、エンコーダ１１５の入力を規定するエンコーダ１１５の回路またはエンコーダ１１５に記憶された情報に基づいた値であってもよい。
【００５５】
図３Ａ〜３Ｃは、外部制御装置１４０がセンサ端末１００から特性を読み取る際に送信する電文の例である。複数のセンサ端末１００の中から特定のセンサ端末１００の特性テーブルの項目情報を読み取るとき、図３Ａに示すように、送信される電文にはセンサ端末１００を特定するセンサ識別子３１１と項目を読み取る命令コード３１２が含まれる。
【００５６】
センサ端末１００は、図３Ａに示した電文を受信すると、センサ識別子３１１が自センサ端末の識別子であることを判定し、命令コード３１２が項目読取であることを判定して、図２Ａに示した特性テーブルの項目情報を、外部制御装置１４０へ返送する。これにより、センサ端末１００と外部制御装置１４０との間で、項目のそれぞれに対応する項目番号と設定番号数が共有される。
【００５７】
外部制御装置１４０は、図２Ｂ〜２Ｅに示した特性テーブルの情報をセンサ端末１００から読み取る。外部制御装置１４０は１つの電文で複数の情報を読み取ってもよいし、１つの情報を読み取ってもよいが、以下では１つの電文で１つの情報を読み取る例を説明する。複数の情報を読み取る場合は、複数の電文が送信される。
【００５８】
読み取る対象の項目の依存型２１５が「独立」である場合、外部制御装置１４０は、図３Ｂに示すように、センサ識別子３２１、特性を読み取る命令コード３２２、項目番号３２３２、および設定番号３２４を含む電文を、センサ端末１００へ送信する。
【００５９】
読み取る対象の項目の依存型２１５が「変化」である場合、外部制御装置１４０は、図３Ｃに示すように、センサ識別子３３１、特性を読み取る命令コード３３２、項目番号Ａ３３３、設定番号Ａ３３４、項目番号Ｂ３３５、および設定番号Ｂ３３６を含む電文を、センサ端末１００へ送信する。
【００６０】
ここで、項目番号Ｂ３３５は項目番号Ａ３３３の依存する先の項目であり、依存項目２１４の項目番号である。依存する先の項目が２以上である場合、電文は項目番号と設定番号をさらに含んでもよい。
【００６１】
なお、説明として、どの位置の項目番号と設定番号かを見分けるために、記憶装置１１６あるいは記憶装置１４３に格納された項目番号と設定番号は、それぞれ格納項目番号と格納設定番号と称してもよく、送信された項目番号と設定番号は、それぞれ送信項目番号と送信設定番号と称してもよく、受信された項目番号と設定番号は、それぞれ受信項目番号と受信設定番号と称してもよい。
【００６２】
図４は、ＡＤＣ１１３に関連する回路の例を示す図である。ＡＤＣ１１３は可変性能で逐次比較型のアナログデジタル変換器である。バッファ４０１は、アナログの入力信号を増幅する回路であって、電流設定により帯域が可変である増幅回路である。
【００６３】
サンプルホールド・可変段数ＤＡＣ４０３は、バッファ４０１で増幅されたアナログの信号をサンプルホールドしてコンパレータ４０４へ出力し、シフトレジスタ４０２からのデジタル値をアナログの信号に変換してコンパレータ４０４へ出力する。ここで、シフトレジスタ４０２からのデジタル値のビット数、すなわちアナログの信号に変換されるビット数は、段数として設定される。
【００６４】
コンパレータ４０４は、アナログの２つの信号の電圧の大小を比較し、その比較結果を出力する。アナログの信号には雑音成分が含まれるので、雑音成分のマージンを設けて電圧が比較されるように、雑音の値が設定される。
【００６５】
シフトレジスタ４０２は、各ビットに初期値が設定され、ＭＳＢ（Ｍｏｓｔ  Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ  Ｂｉｔ）からＬＳＢ（Ｌｅａｓｔ  Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ  Ｂｉｔ）まで１ビットずつ順次に、コンパレータ４０４の比較結果で更新する。
【００６６】
シフトレジスタ４０２は、比較結果で１ビット更新されたＭＳＢからＬＳＢまでのビットをデジタル値としてサンプルホールド・可変段数ＤＡＣ４０３へ出力し、比較結果でＬＳＢに更新されるとＭＳＢからＬＳＢまでのヒットのデジタル値をデジタルの信号としてＡＤＣ１１３の外へ出力する。
【００６７】
ＡＤＣ１１３は、バッファ４０１、シフトレジスタ４０２、サンプルホールド・可変段数ＤＡＣ４０３、およびコンパレータ４０４のそれぞれに出力する値を保持するためのレジスタ４０５を備える。レジスタ４０５に保持される値はエンコーダ１１５から受け取る。
【００６８】
エンコーダ１１５は、演算・制御装置１１７から設定番号を受け取り、受け取った設定番号をレジスタ４０５の設定値にエンコードする。帯域設定番号４１１は図２Ｃに示した帯域の設定番号２３３の番号であり、分解能設定番号４１２は図２Ｂに示した分解能の設定番号２２１の番号である。
【００６９】
演算・制御装置１１７が分解能設定番号４１２をエンコーダ１１５へ出力すると、エンコーダ１１５は、ＡＤＣ１１３が設定番号に対応する分解能の特性となるように、段数設定値４２２とシフトレジスタ設定値４２３の値をレジスタ４０５へ出力する。ここで、エンコーダ１１５は、分解能に応じた雑音設定値４２４を出力してもよい。
【００７０】
演算・制御装置１１７が帯域設定番号４１１をエンコーダ１１５へ出力すると、帯域は分解能にも依存するため、エンコーダ１１５は、ＡＤＣ１１３が帯域と分解能の設定番号に対応する帯域の特性となるように、電流設定値４２１をレジスタ４０５へ出力する。
【００７１】
なお、図４では、帯域設定番号４１１に対するエンコーダ１１５の出力先としてＡＤＣ１１３を示したが、既に説明したように周波数帯域を制限する回路には帯域フィルタ１１２も有るため、帯域設定番号４１１に対するエンコーダ１１５の出力先として帯域フィルタ１１２が含まれてもよい。以上のような、設定番号から設定値へのエンコードのために、エンコーダ１１５はルックアップテーブルを保持していてもよい。
【００７２】
図５は、図２Ｃを用いて説明した設定切り替え時に必要な応答待ち時間の例を示す図である。センサ端末１００の構成の移行として設定Ａ５０１から別の設定Ｂ５０２に切り替わるとき、応答待ち時間は、エンコーダ１１５が設定値にエンコードしてレジスタ４０５を書き換えるまでの遅延時間、およびレジスタ４０５が書き換わった後に回路の出力が案定するまでの時間などを含む。
【００７３】
すなわち、設定Ａ５０１に応じたデータ５１１が出力されている状態で、時刻５２１に設定Ｂ５０２へ変更されると、不安定なデータ５１２が出力された後で、設定Ｂ５０２に応じたデータ５１３が出力され、不安定なデータ５１２の出力される時間５２２が、応答待ち時間となる。
【００７４】
外部制御装置１４０は、この応答待ち時間を特性テーブルに含めて、センサ端末１００と共有することにより、センサ端末１００の変更にともなう、時刻的に有効なデータと無効なデータを特定することが可能になる。
【００７５】
図６Ａ、６Ｂは、センサ端末１００の設定の切り替えの例を示す図である。図６Ａを用いてセンサ端末１００の帯域の特性の変更の例を説明する。先ず、分解能の設定番号として「（２２）」が設定され、帯域の設定番号として「（３３）」が設定される。これらの設定により帯域６２１のように「３００ＫＨｚ」が上限となる。
【００７６】
これらの設定において、例えばセンサ端末１００に所定の物理信号を入力すると、図６Ａに示す信号値と周波数をスペクトル表示したグラフが得られ、上限６１１の帯域には信号ピーク６０１ａ、６０２ａ、６０３ａが含まれる。
【００７７】
ここで、所定の物理信号を特定するために、信号ピーク６０１ａ、６０２ａの情報があれば十分な場合、信号ピーク６０３ａは不要な情報となり、グラフとしてはセンサ端末１００の帯域の上限を低下させる余地がある。
【００７８】
外部制御装置１４０は、センサ端末１００と共有する特性テーブルを参照し、帯域６２１より帯域の上限が低い帯域６２２を取得して、センサ端末１００へ帯域の設定番号として「（３２）」の設定を指示する。これにより、グラフの上限６１１が上限６１２となり、信号ピーク６０１ａ、６０２ａは信号ピーク６０１ｂ、６０２ｂとして残るセンサ端末１００の信号が得られる。
【００７９】
また、帯域の設定番号を「（３２）」とすることにより、すなわち帯域の上限を上限６１１から上限６１２へ下げることにより、図２Ｅに示したように制御回路１１０の消費電力を低減することが可能となる。
【００８０】
なお、外部制御装置１４０からセンサ端末１００へ設定番号の設定を指示するため、外部制御装置１４０は、図３Ａ〜３Ｃに示した命令コードとは異なる命令コードであって設定のための命令コード（設定命令）、項目番号、および設定番号をセンサ端末１００へ送信する。
【００８１】
次に図６Ｂを用いてセンサ端末１００の分解能の特性の変更の例を説明する。先ず、分解能の設定番号として「（２２）」が設定されており、分解能６５１に応じた「９ビット」が分解能となる。この設定において、例えばセンサ端末１００に所定の物理信号を入力すると、図６Ａと同様に、図６Ｂに示す信号値と周波数をスペクトル表示したグラフが得られ、信号ピーク６４１ａ、６４２ａが含まれる。
【００８２】
ここで、所定の物理信号を特定するために、信号ピーク６４１ａ、６４２ａの情報があれば十分な場合、分解能を低下させる余地がある。外部制御装置１４０は、センサ端末１００と共有する特性テーブルを参照し、分解能６５１より低い分解能６５２を取得して、センサ端末１００へ分解能の設定番号として「（２１）」の設定を指示する。
【００８３】
これにより、信号ピーク６４１ａ、６４２ａが信号ピーク６４１ｂ、６４２ｂとして残るセンサ端末１００の信号が得られるのであれば、その分解能６５２を維持する。また、分解能の設定番号を「（２１）」とすることにより、図２Ｅに示したように制御回路１１０の消費電力を低減することが可能となる。
【００８４】
なお、「（２２）」は外部制御装置１４０の送信により設定されてもよいし、センサ端末１００の初期値として設定されていてもよい。外部制御装置１４０の送信により「（２２）」が設定される場合、その送信より前に、外部制御装置１４０は、センサ端末１００と特性テーブルを共有するため、図３Ａ〜３Ｃを用いて説明した電文を予め送信して特性テーブルの情報を受信し、記憶してもよい。
【００８５】
以上で説明したように、外部制御装置１４０は、センサ端末１００の記憶装置１１６に格納された特性テーブルを取得して、外部制御装置１４０の記憶装置１４３に格納することが可能になる。これにより、外部制御装置１４０に特性テーブルを予め設定しなくても、センサ端末１００の設置後に、センサ端末１００と外部制御装置１４０とで特性テーブルを共有できる。
【００８６】
外部制御装置１４０は、特性テーブルの内容に応じた設定番号を送信し、センサ端末１００は、受信した設定番号に基づいた特性に変更することで、性能を抑えることも可能となり、動作電力を低減することも可能となる。
【実施例２】
【００８７】
実施例１では特性テーブルを単に参照する例を説明したが、実施例２では特定テーブルの内容を校正する例を説明する。図７は、実施例２におけるセンサ端末７００と外部制御装置１４０から構成されたセンサシステムの例を示す図である。図１に示した回路と同じ回路は同じ符号を付けて説明を省略する。
【００８８】
センサ端末７００は、センサ端末１００とセンサエレメント７２０および制御回路７１０が異なる。センサエレメント７２０は、センサエレメント１２０と同じく物理信号（物理現象）を電気信号に変換する素子を含み、この素子に加えて電気信号を物理信号に変換する素子を含む。これにより、センサエレメント７２０に含まれる素子を経由して電気信号をフィードバックできる。
【００８９】
制御回路７１０のＤＡＣ７１４（Ｄｉｇｉｔａｌ−ｔｏ−Ａｎａｌｏｇ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）は、デジタルの電気信号をアナログの電気信号に変換する回路である。ＤＡＣ７１４は、演算・制御装置１１７により設定されたデジタル値をアナログの電気信号に変換して変調器７１３へ出力する。
【００９０】
変調器７１３は、ＤＡＣ７１４の出力した電気信号を発信器１１４の信号により変調し、ドライバ７１２へ出力する。ドライバ７１２は、変調された信号を増幅して、センサエレメント７２０の電気信号を物理信号に変換する素子へ出力する。このようにして、センサエレメント７２０が検出する物理信号を疑似的に生成する。
【００９１】
センサエレメント７２０の中では、変換された物理信号が電気信号に変換されてアンプ１１１へ出力される。制御回路７１０の復調器７１１は、変調器７１３に対応して、変調された信号を復調する回路である。
【００９２】
演算・制御装置１１７の制御に基づいて、ＤＡＣ７１４および変調器７１３により、物理信号を疑似的に生成するための電気信号である疑似信号の周波数を掃引し、ＡＤＣ１１３の出力する信号と疑似信号（疑似信号を生成するための信号）を比較することにより、掃引の各点でのセンサ端末の周波数特性や感度の情報を特定する。
【００９３】
そして、演算・制御装置１１７は、疑似信号の掃引により特定された情報と、記憶装置１１６に既に格納された情報とを比較して、予め設定された閾値に基づいて情報が異なると判定すると、記憶装置１１６に既に格納された情報に対応する特性テーブルを書き換えて、疑似信号の掃引により特定された情報を格納し、最新の状態に校正する。
【００９４】
なお、センサエレメント７２０の物理信号を電気信号に変換する素子がマイクあるいは振動センサであれば、センサエレメント７２０の電気信号を物理信号に変換する素子はスピーカあるいは振動発生素子であってもよい。この場合の変調器７１３は、ＤＡＣ７１４の出力により音あるいは振動の強度を決めて、発信器１１４の出力により音あるいは振動の周波数を決める変調を行ってもよい。
【００９５】
以上で説明したように、本実施例によれば、センサ端末７００内の回路が経年変化しても、センサ端末７００を校正し、記憶装置１１６に格納された特性テーブルを最新の状態に保つことが可能になる。
【符号の説明】
【００９６】
１００  センサ端末
１１１  アンプ
１１２  帯域フィルタ
１１３  ＡＤＣ
１１６  記憶装置
１１７  演算・制御装置
１２０  センサエレメント
１４０  外部制御装置
【図１】
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【図２Ａ】
2019113485.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３Ａ】
2019113485.tif 000009
【図３Ｂ】
2019113485.tif 000010
【図３Ｃ】
2019113485.tif 000011
【図４】
2019113485.tif 000012
【図５】
2019113485.tif 000013
【図６Ａ】
2019113485.tif 000014
【図６Ｂ】
2019113485.tif 000015
【図７】
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