(57)【要約】【課題】測定対象物の物理変化を非接触で検出できるようにするとともに、上記測定対象物における内部の物理変化をも非接触で検出できるようにする。【解決手段】測定対象物の物理変化量に応じて電気的な特性を変化させるセンサ手段を発振器３０とサーミスタ３１とで構成し、上記センサ手段をタグ本体２０に取り付けるとともに、上記発振回路３０の周波数を検出するためのクロック信号生成手段２２、発振周期カウント手段２４、カウント結果保持手段２５とを上記タグ本体２０内に設けて、上記サーミスタ３１で検出した測定対象物の物理量を上記発振器３０の発信周波数として検出してリーダ／ライタ装置に送信するようにする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リーダ／ライタ装置から供給される交番磁界による起電力を整流して動作電力を得るとともに、上記交番磁界にかけられた変調を復調してコマンド及びデータを受け取り、上記受け取ったコマンドに応じた動作を行って上記リーダ／ライタ装置に応答するデータキャリアであって、
測定対象物の物理変化量に応じて電気的な特性を変化させるセンサ手段と、
上記センサ手段の電気的な特性に応じた発振周波数で発振する発振回路と、
上記発振回路の周波数を検出して上記リーダ／ライタ装置に送信する送信手段とを設けたことを特徴とするセンサ付データキャリア。
【請求項２】
上記センサ手段は、上記測定対象物の物理変化量に応じて電気抵抗の値が変化するサーミスタであることを特徴とする請求項１に記載のセンサ付データキャリア。
【請求項３】
上記発振回路の発振周波数を補正するための補正値を格納するための補正値格納手段を有することを特徴とする請求項１または２に記載のセンサ付データキャリア。
【請求項４】
上記発振回路を、タイマＩＣを使用したマルチバイブレータにより構成したことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のセンサ付データキャリア。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はセンサ付データキャリアに関し、特に、測定対象物の物理変化を非接触で検出するために用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、測定対象物の物理変化を非接触で検出するために種々のセンサが実用化されている。例えば、測定対象物の温度を非接触で検出するためのセンサとしては、上記測定対象物の表面から放射される赤外線を受光してそのスペクトルのピークとなる波長より温度を検出するようにした赤外線温度センサが知られている。上記赤外線温度センサの場合には、測定対象物の温度を非接触で検出することができ、しかも高速に検出することができる利点を有している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記赤外線温度センサの場合は、測定対象物の表面から放射された赤外線を受光して温度を検出しているので、検出可能な温度は上記測定対象物の表面温度のみであり、測定対象物の内部温度を検出することはできない問題があった。
【０００４】
本発明は上述の問題点にかんがみ、測定対象物の物理変化を非接触で検出できるようにするとともに、上記測定対象物における内部の物理変化をも非接触で検出できるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のセンサ付データキャリアは、リーダ／ライタ装置から供給される交番磁界による起電力を整流して動作電力を得るとともに、上記交番磁界にかけられた変調を復調してコマンド及びデータを受け取り、上記受け取ったコマンドに応じた動作を行って上記リーダ／ライタ装置に応答するデータキャリアであって、測定対象物の物理変化量に応じて電気的な特性を変化させるセンサ手段と、上記センサ手段の電気的な特性に応じた発振周波数で発振する発振回路と、上記発振回路の周波数を検出して上記リーダ／ライタ装置に送信する送信手段とを設けたことを特徴としている。
また、本発明の他の特徴とするところは、上記センサ手段は、上記測定対象物の物理変化量に応じて電気抵抗の値が変化するサーミスタであることを特徴としている。
また、本発明のその他の特徴とするところは、上記発振回路の発振周波数を補正するための補正値を格納するための補正値格納手段を有することを特徴としている。
また、本発明のその他の特徴とするところは、上記発振回路を、タイマＩＣを使用したマルチバイブレータにより構成したことを特徴としている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に、図１を参照しながら本発明によるセンサ付データキャリアを説明する。図１は、本実施の形態のセンサ付データキャリアを用いたデータキャリアシステムの一例を示す図である。
【０００７】
図１に示したように、本実施の形態のデータキャリアシステムは、リーダ／ライタ装置とデータキャリアとの間で送受信を行い、リーダ／ライタ装置側で必要とするデータをデータキャリア側から受け取るように構成している。
【０００８】
そして、本実施の形態においては、リーダ／ライタ装置をリーダ／ライタ装置本体１０とリーダ／ライタ装置のアンテナ１１とで構成している。また、データキャリアをタグ本体２０と、発振器３０と、上記発振器３０に接続されたサーミスタ３１と、タグのアンテナ４０とで構成し、測定対象物の温度を検出するようにした例を示している。
【０００９】
上記発振器３０は、測定対象物の温度に応じて発振周波数（発振周期）が変化するように構成されており、発振周波数（発振周期）を検出することにより測定対象物の温度を検出できるようにしたものである。なお、本実施の形態においては、上記タグ本体２０、発振器３０、サーミスタ３１及びタグのアンテナ４０を合成樹脂製のケーシング５０内に収容している。
【００１０】
このような発振器３０は、公知の回路を利用して構成することができるが、図２に一例を示す。
図２に示したように、この発振器３０はタイマ回路ＩＣを利用して構成したものである。上記タイマ回路ＩＣとして、本実施の形態においては、日本電気製の「μＰＤ５５５５」を利用している。
【００１１】
図２に示すように、この例では端子２（トリガ端子）と端子６（スレッシュホールド端子）とが短絡されていることにより、タイマ回路自身でトリガされて無安定動作を持続する。また、端子８と端子７との間に第１の抵抗器Ｒ１が接続され、端子７と端子６との間に第２の抵抗器Ｒ２が接続されている。さらに、端子６と接地間に充放電用コンデンサＣ１が接続されている。
【００１２】
このような構成により、出力電圧（ＯＵＴＰＵＴ）が「Ｈ」の状態では充放電用コンデンサＣ１には第１及び第２の抵抗器Ｒ１、Ｒ２を通して充電電流が流れる。そして、上記充放電用コンデンサＣ１の電位が２／３ＶＤＤに達すると、出力電圧（ＯＵＴＰＵＴ）を「Ｌ」にする。
【００１３】
これにより、充放電用コンデンサＣ１の電荷は第２の抵抗器Ｒ２を通して放電を開始する。この放電により、上記充放電用コンデンサＣ１の電位が１／３ＶＤＤまで低下すると、トリガ端子がＯＮ状態となり、出力電圧（ＯＵＴＰＵＴ）を「Ｈ」にする。
【００１４】
これにより、上記第１及び第２の抵抗器Ｒ１、Ｒ２を通して上記充放電用コンデンサＣ１に充電電流が再び流れ始める。この動作を説明したのが図３の特性図である。
【００１５】
図３に示したように、充放電用コンデンサＣ１は１／３ＶＤＤと２／３ＶＤＤとの間で繰り返すため、発振周波数（発振周期）は供給電圧とは無関係に決定されることになる。したがって、データキャリア内で生成する電源電圧が不安定であっても正確な発振周波数を得ることができる。
【００１６】
本実施の形態の発振器３０の動作を説明すると、充電時間をｔ１、放電時間をｔ２、定数をｋとした場合、出力電圧が「Ｈ」のときの充電時間ｔ１は、
ｔ１＝ｋ（Ｒ１＋Ｒ２）Ｃ１      …（１）
また、放電時間ｔ２は、
ｔ２＝ｋ・Ｒ２・Ｃ１            …（２）
よって、発振周期Ｔは、
Ｔ＝ｔ１＋ｔ２＝ｋ（Ｒ１＋２Ｒ２）Ｃ１      …（３）
また、発振周波数ｆは、
ｆ＝１／Ｔ＝１／ｋ（Ｒ１＋２Ｒ２）Ｃ１      …（４）
となる。
【００１７】
本実施の形態においては、上述のようにして、第１及び第２の抵抗器Ｒ１、Ｒ２の値に応じて発振周波数（発振周期）が変化することを利用して、発振周波数（発振周期）を検出することにより、データキャリアの環境温度を非接触で検出することができるようにしている。
【００１８】
具体的には、上記第１及び第２の抵抗器Ｒ１、Ｒ２をサーミスタ３１で構成することにより、温度に応じて上記発振周期Ｔが変化するように構成し、上記発振周期Ｔを検出することにより測定対象物の温度を非接触で検出することができる。なお、上記第１及び第２の抵抗器Ｒ１、Ｒ２のうち、少なくともどちらか一方の抵抗器をサーミスタで構成すればよい。
【００１９】
図４の機能構成図に示すように、本実施の形態においては、タグ本体２０に配設されているコンピュータシステム（図示せず）により、動作制御手段２１、クロック信号生成手段２２、発振周期カウント手段２４、カウント結果保持手段２５、キャリブレーションデータ格納手段２６等を構成している。
【００２０】
このような構成により、リーダ／ライタ装置本体１０から供給される交番磁界を受けて、タグのアンテナ４０に誘導する起電力を整流して所定の動作電力を得るとともに、上記リーダ／ライタ装置本体１０から供給される交番磁界にかけられた変調を復調することによりコマンドやデータを受け取る。
【００２１】
そして、上記リーダ／ライタ装置から送られれたコマンド信号は動作制御手段２１に与えられ、コマンド内容に応じた所定の動作がタグ本体２０側で行われる。また、リーダ／ライタ装置から供給される交番磁界からクロック信号がクロック信号生成手段２２によって生成される。上記クロック信号生成手段２２で生成されたクロック信号は発振周期カウント手段２４に与えられる。
【００２２】
上記発振周期カウント手段２４には、発振器３０の発振出力が与えられていて、上記クロック信号生成手段２２で生成された所定数のクロック信号の期間における発振器３０の発振出力の総サイクル数がカウントされる。上記リーダ／ライタ装置から供給される交番磁界の周波数は正確なので、上記発振周期カウント手段２４において正確な周期をカウントすることができる。
【００２３】
上記発振周期カウント手段２４でカウントされた値は、カウント結果保持手段２５に保持された後、動作制御手段２１によって読み出されてリーダ／ライタ装置１０に返事を返す際に転送される。この際に、キャリブレーションデータ格納手段２６に格納されていたキャリブレーションデータが読み出されてリーダ／ライタ装置に転送される。
【００２４】
これにより、上記発振周期カウント手段２４によってカウントされた発振周期データ及びキャリブレーションデータの両データより、測定対象物の現在の温度を演算により決定することができ、正確な温度を非接触で検出することが可能となる。また、測定対象物に予め取り付けておくので、検出動作が安定するまで待機する必要がなく、正確な測定を瞬時に行なうことができる。
【００２５】
上述のように構成された本実施の形態のデータキャリアは、例えば、図５に示したように、コンクリート６０を養生する際に、ケーシング５０に収納されているデータキャリアをコンクリートと一緒に埋め込むようにする。これにより、養生する過程におけるコンクリート６０の内部温度を非接触で検出して管理することが可能となる。
【００２６】
上記実施の形態においては、タイマＩＣを使った発振器３０における発振周波数の周期を検出するようにした例を示したが、発振周波数が高い場合は、周波数をリーダ／ライタ装置から検出するようにしてもよい。
【００２７】
なお、温度検出を行なう場合には、特定の温度で抵抗値が急変するタイプの温度センサ抵抗を使い、設定温度の上か下かといった判断はこれで充分である。また、広い範囲の温度等を測定するには、発振周波数一温度特性を合わせ込むようにするのがよい。
【００２８】
上記発振器３０の特性を製造時にトリミングしても良いが、データキャリアは不揮発メモリを備えているので、本実施の形態で示したように、測定温度範囲の数点における発振回路の周波数／周期温度の組データをデータキャリの設定メモリアドレスにキャリブレーションデータとして保持しておき、キャリブレーションをかけた温度と、そのときの測定データとを書き込んでおくようにする。
【００２９】
そして、測定時にはリーダ／ライタ装置から現在の発振回路の周波数／周期を読み出すとともに、キャリブレーションデータを読み出して、両方のデータより現在の温度を演算により決定するようにするのがよい。キャリブレーション（Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）データを取る温度条件数や、キャリブレーションする温度は、測定する範囲、要求精度に応じて設定する。経時変化や取り扱い上の不都合があれば、キャリブレーションデータを再度し直すことも可能である。
【００３０】
なお、リーダ／ライタ装置から過剰に強力な交番磁界を連続してデータキャリアに印加すると、データキャリアが発熱してしまい、温度センサ部品も温度上昇してしまう可能性があるので、過剰な強度の交番磁界は印加しないようにする必要がある。なお、データキャリアは５ｍＷ以下の電力で動作可能である。
【００３１】
測定は色々なデータをリードライトする前に実行してしまうようにするのがよい。何故ならば、測定までの時間が短ければ温度上昇も少ないからである。データキャリア内の駆動電力を発生させる部分等は、発熱の多い部分と温度センサ部品を離すようにする。
【００３２】
上述した実施の形態においては、センサ手段としてサーミスタ３１を配設し、測定対象物の温度に応じて発振器３０の発振周期（周波数）を変化させるようにした例を示したが、本発明は温度検出に限らず、他の物理量を検出することができる。例えば、圧電素子を使用することにより測定対象物の重量や応力等を検出することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、リーダ／ライタ装置から供給される交番磁界による起電力を整流して動作電力を得るとともに、上記交番磁界にかけられた変調を復調してコマンド及びデータを受け取り、上記受け取ったコマンドに応じた動作を行って上記リーダ／ライタ装置に応答するデータキャリアに、測定対象物の物理変化量に応じて電気的な特性を変化させるセンサ手段と、上記センサ手段の電気的な特性に応じた発振周波数で発振する発振回路と、上記発振回路の周波数を検出して上記リーダ／ライタ装置に送信する送信手段とを設けたので、測定対象物の物理変化を非接触で検出することができるとともに、上記測定対象物における内部の物理変化をも非接触で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に実施の形態を示し、実施の形態のセンサ付データキャリアを用いたデータキャリアシステムの一例を示す図である。
【図２】発振回路の一例を示す図である。
【図３】発振回路の動作特性を示す図である。
【図４】データキャリア内のコンピュータシステムにより構成される機能構成の一例を示す図である。
【図５】使用状態の一例を示す図である。
【符号の説明】
１０  リーダ／ライタ装置本体
１１  リーダ／ライタ装置のアンテナ
２０  タグ本体
２１  動作制御手段
２２  クロック信号生成手段
２４  発振周期カウント手段
２５  カウント結果保持手段
２６  キャリブレーションデータ格納手段
３０  発振器
３１  サーミスタ
４０  タグのアンテナ
５０  ケーシング
【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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