(57)【要約】【課題】  電池駆動式の接点入力型通信装置において、電池寿命の延命化を図ること。【解決手段】  接点の開閉状態を検出する接点状態検出手段と、少なくとも接点の開閉状態の変化検出後に所定時間だけ接点電流を多く流すように制御する手段と、接点電流を多く流した状態での判定結果である接点状態情報を通信する通信手段とを、具備した電池駆動による接点入力型通信装置において、接点が閉じていることを検出するために接点が閉じている期間に接点に流す電流を、周期的に通電状態と非通電状態とが繰り返されるように制御する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接点の開閉状態を検出する接点状態検出手段と、少なくとも前記接点の開閉状態の変化検出後に所定時間だけ接点電流を多く流すように制御する手段と、接点電流を多く流した状態での判定結果である接点状態情報を通信する通信手段とを、具備した電池駆動による接点入力型通信装置において、
前記接点が閉じていることを検出するために前記接点が閉じている期間に前記接点に流す電流を、周期的に通電状態と非通電状態とが繰り返されるように制御する手段を備えたことを特徴とする接点入力型通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の接点入力型通信装置において、
電池の状態を検出する電池状態検出手段と、時間を計測する時間計測手段とを備え、
前記通信手段による通信の実行後に前記時間計測手段により一定時間の経過を計測すると、前記した接点状態情報の検出と、前記電池状態検出手段による電池状態情報の検出とを行って、前記通信手段によって、前記接点状態情報および前記電池状態情報を通信することを特徴とする接点入力型通信装置。
【請求項３】
請求項１に記載の接点入力型通信装置において、
電池の状態を検出する電池状態検出手段を備え、
前記接点の開閉状態の変化が検出されると、前記通信手段によって、前記接点状態情報および前記電池状態検出手段が検出した電池状態情報を通信することを特徴とする接点入力型通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窓開閉センサなどに用いられる電池駆動式の接点入力型通信装置に係り、特に、この種の接点入力型通信装置における電池寿命の延命化を図る技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電池駆動式の接点入力型通信装置において、入力回路が接点の開閉状態の変化を検出したときに、誤判定を避けるため即座に判定を下さず、接点に流す電流を通常時よりも大きくして、この大きな接点電流を流した状態で接点状態を確認するようにして、電池寿命を長くするようにした技術が知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−３２１２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記した特許文献１に記載された技術では、接点状態確認時間のみ、通常時よりも電流を多く流すようにして、電池寿命の延命化を図っているも、接点が閉じている状態では、閉じている接点に常時検出電流が流れる構成となっている。
【０００４】
ここで、一般的な窓開閉センサなどの接点入力型通信装置は電池で駆動され、検出器は磁石と接点であるリードスイッチにより構成されて、窓が開いた場合には、接点が閉じた状態から開いた状態に変化して通信が行われ、また、窓を閉じた場合には、接点が開いた状態から閉じた状態に変化して通信が行われるようになっている。このように、窓の開閉に伴い通信が行われるが、１日の中で実際に通信を行う時間と通信を行わない時間とを比較すると、殆どが通信を行わない時間であり、また、窓が開いている時間と窓を閉じている時間を比較すると、閉じている時間の方が長い。
【０００５】
従って、接点が閉じている状態の消費電流によって、電池の寿命が大幅に左右される。しかしながら、前記特許文献１に開示されている技術では、閉じている接点に常時検出電流が流れるため、この接点が閉じている状態での消費電力が嵩むことは否めず、このため、電池の消耗が激しく、使用者が頻繁に電池を交換したり充電する必要があるという問題があった。
【０００６】
また、この種の電池駆動式の接点入力型通信装置においては、電池電圧が低下した場合に、電池を交換したり充電するための情報として、電池電圧の状態のみを定期的に通信するようになっている。しかし、定期的に電池電圧の状態を通信するため、通信に必要な電力が多くなり、電池の消耗が激しいという指摘もあった。
【０００７】
本発明は上述したような点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、閉じている接点に流す検出電流の平均値をできるだけ低減して、電池寿命の延命化を図ることにある。また、本発明の目的とするところは、接点状態情報と電池状態情報とを同時に通信することにより、通信に必要な電力を削減し、電池寿命の延命化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記した目的を達成するため、接点の開閉状態を検出する接点状態検出手段と、少なくとも前記接点の開閉状態の変化検出後に所定時間だけ接点電流を多く流すように制御する手段と、接点電流を多く流した状態での判定結果である接点状態情報を通信する通信手段とを、具備した電池駆動による接点入力型通信装置において、前記接点が閉じていることを検出するために前記接点が閉じている期間に前記接点に流す電流を、周期的に通電状態と非通電状態とが繰り返されるように制御する手段を備える。
【０００９】
さらに、電池の状態を検出する電池状態検出手段と、時間を計測する時間計測手段とを備え、前記通信手段による通信の実行後に前記時間計測手段により一定時間の経過を計測すると、前記した接点状態情報の検出と、前記電池状態検出手段による電池状態情報の検出とを行って、前記通信手段によって、前記接点状態情報および前記電池状態情報を通信を行うように、構成する。
【００１０】
あるいは、電池の状態を検出する電池状態検出手段を備え、前記接点の開閉状態の変化が検出されると、前記通信手段によって、前記接点状態情報および前記電池状態検出手段が検出した電池状態情報を通信するように、構成する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、接点が閉じていることを検出するために接点が閉じている期間に接点に流す電流を、周期的に通電状態と非通電状態とが繰り返されるように制御するので、閉じている接点に流す検出電流の平均値を大幅に低減することが可能となり、したがって、従来の技術と比較すると、接点が閉じている状態での消費電力が大幅に低減されて、電池寿命の延命化が達成できる。  
また、接点状態情報と電池状態情報とを同時に通信するので、従来のように接点状態情報と電池状態情報を個別に異なるタイミングで通信する場合に較べて、通信のための消費電力を低減することが可能となり、したがって、この点でも電池寿命の延命化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。  
図１〜図５は本発明の一実施形態（以下、本実施形態と記す）による電池駆動式の接点入力型通信装置に係り、図１は本実施形態の接点入力型通信装置の構成図、図２は図１中のＭＰＵの内部構成図、図３は本実施形態の接点入力型通信装置の動作を示すタイミングチャート、図４は本実施形態の接点入力型通信装置が用いる電文構成の説明図、図５は本実施形態の接点入力型通信装置の通信タイミングを示す説明図である。
【００１３】
図１において、１は接点入力型通信装置、２は窓が開いた場合に開き（開成し）窓が閉じた場合に閉じる（閉成する）接点（図中ではＳＷと表記）、３は接点入力型通信装置１の全体制御を司るＭＰＵ（Micro Processing Unit）、４は第１の検出抵抗、５は第２の検出抵抗、６は第１の電流制御素子、７は第２の電流制御素子、８は第１の出力回路、９は第２の出力回路、１０は入力回路、１１は第１の電流制御出力端子、１２は第２の電流制御出力端子、１３は入力端子、１４は電池、１５は電源回路、１６は通信機能部、１７は電圧検出回路、１８は発振子、１９は通信される電文、２０は複数の接点入力型通信装置と通信を行う通信機器である。
【００１４】
図１に示す構成において、接点２の状態は、第１の検出抵抗４、第２の検出抵抗５に流れる電流によって発生する電圧ＳＮＳの状態を、入力回路１０を経由して入力端子１３に入力することによって、ＭＰＵ３が認識する。ＭＰＵ３は、後述するようなタイミングで、入力端子１３の情報（接点状態情報）と、後述する電池状態情報とを含む電文１９を、通信機能部１６を使用して通信機器２０へ通信する。
【００１５】
第１の検出抵抗４に流れる電流は、第１の電流制御素子６によって制御され、第２の検出抵抗５に流れる電流は、第２の電流制御素子７によって制御される。第１の電流制御素子６は、第１の電流制御出力端子１１の信号によって、第１の出力回路８を経由して制御され、第２の電流制御素子７は、第２の電流制御出力端子１２の信号によって、第２の出力回路９を経由して制御される。
【００１６】
第１の検出抵抗４に流れる電流Ｉ１１と第２の検出抵抗５に流れる電流Ｉ１２は、Ｉ１１＜Ｉ１２になるような値に設定する。通常、Ｉ１１は数μＡ、Ｉ１２は数ｍＡになるように各検出抵抗４、５の値を設定する。
【００１７】
第１、第２の電流制御素子６、７は、制御を行うために必要な消費電流が少ない電圧制御素子であるＦＥＴ等を使用する。第１、第２の出力回路８、９や、入力回路１０も、消費電力が少ないＣ−ＭＯＳ等によるロジック回路を使用する。
【００１８】
ＭＰＵ３および接点２に流す電流は、電源回路１５によって電池１４から供給され、ＭＰＵ３は発振子１８が発生するクロックによって動作する。また、ＭＰＵ３は、電池１４の状態（電池の残量）を電圧検出回路１７によって認識する。電池１４の電圧検出回路１７は、一般的なコンパレータによるものや、Ａ／Ｄコンバータを使用する（Ａ／Ｄコンバータの場合は、ＭＰＵ３の内部に備えるＡ／Ｄコンバータを使用する場合もあり得る）。
【００１９】
通信装置１６は有線の場合と無線の場合があり、そのシステムで決定する。発振子１８は、１個の場合と２個の場合があり、２個の場合は一方の発振を非通信時に停止する。ＭＰＵ３は、発振子１８の制御や内部のクロック制御を行い、高速で動作する通常動作モードの他に、低消費電力で動作する低消費電力モードを持つ。
【００２０】
電源回路１５は、第１、第２の電流制御素子６、７に対しては検出電圧Ｖｃｃ１を供給し、ＭＰＵ３と通信機能部１６に対しては、電源電圧Ｖｃｃ２を供給する。Ｖｃｃ１とＶｃｃ２は、異なった電圧にする場合と、同一の回路により同一の電圧にする場合とがあり得る。また、電源回路１５は、定電圧を発生するのではなく、コンデンサによる平滑回路である場合もあり得る。
【００２１】
次に、図１中のＭＰＵ３の内部構成を、図２を用いて説明する。図２において、３０はＣＰＵ（Central Processing Unit）、３１はクロック回路、３２は第１のタイマ、３３は第２のタイマ、３４はＩ／Ｏ（入出力）回路、３５は切替機能部、３６は割込制御機能部である。
【００２２】
図２に示すように、ＭＰＵ３は内部にＣＰＵ３０を備え、ＣＰＵ３０がＭＰＵ３内の各部の制御を行う。クロック回路３１は、１つまたは複数の発振子１８を用いて作成したクロックを、ＭＰＵ３内の各部に供給する。クロック回路３１を制御することにより、ＣＰＵ３０に供給するクロックを低速にしたり、停止することにより、ＭＰＵ３全体の消費電流Ｉ２を低減させる低消費電力モードを実現する。通常の動作電流をＩ２２とし、低消費電力モードの動作電流をＩ２１とする。
【００２３】
第１のタイマ３２は、クロック回路３１から供給されるクロックを分周して、Ｔ１の周期でＴ２の期間だけ電流制御素子６を通電状態にするような波形信号を発生する。第２のタイマ３３は、クロック回路３１から供給されるクロックを分周して、一定間隔Ｔ９で割込信号を発生する。Ｉ／Ｏ回路３４は、第１の出力回路８や第２の出力回路９の出力状態を設定したり、入力端子１３の状態を取得する。
【００２４】
切替機能部３５は、第１の出力回路８の制御信号を、第１のタイマ３２の出力にするか、Ｉ／Ｏ回路３４の出力にするかを選択する。
【００２５】
割込制御機能部３６は、入力端子１３の状態変化や第２のタイマ３３からの信号によって、ＣＰＵ３０に割込を発生させる。また、割込により、低速または停止していたＣＰＵ３０を通常の動作に戻す機能も持つ。
【００２６】
図３によって、本実施形態の基本動作を説明する。最初に、接点２が開いている（Ａ）に示す状態を考える。ＣＰＵ３０は、Ｉ／Ｏ回路３４および切替機能部３５を制御して、第１の電流制御素子６および第２の電流制御素子７を通電状態に設定する。この状態では、接点２が開いているため電流Ｉ１は０である。このとき、ＳＮＳ信号は低インピーダンスのため、ノイズによって誤動作することはない。ＣＰＵ３０は動作する必要がないので、低消費電力モードに設定して、消費電流Ｉ２をＩ２１の値まで低減させる。
【００２７】
次に、接点２が開いた状態から、閉じた状態へ変化した（Ｂ）に示す状態を考える。このとき、接点２には電流Ｉ１２が流れ、ＳＮＳ信号の電圧はＨレベルからＬレベルに遷移する。ＳＮＳ信号がＬレベルになることにより、入力回路１０を経由して入力端子１３の状態が変化し、割込制御機能部３６が割込信号をＣＰＵ３０に発生させる。割込が入力されたＣＰＵ３０は、ＣＰＵ３０に供給するクロックを通常に戻し、高速で動作する。このため、ＭＰＵ３の消費電流はＩ２２になる。
【００２８】
誤動作を防ぐために、接点２が閉じていることを確認する。ＣＰＵ３０は、Ｉ／Ｏ回路３４を制御して、Ｔ３の周期でＴ４の時間だけ、第１の電流制御素子６および第２の電流制御素子７を通電状態に設定し、通電中にＳＮＳの状態をＩ／Ｏ回路３４を用いて複数回確認する。接点２に大電流Ｉ１２を流すことによって、接点２の接触不良による誤動作（誤判定）や、ノイズによる誤動作（誤判定）を防ぐことができる。接点２が閉じていると判定した場合、第１の電流制御素子６および第２の電流制御素子７を非通電状態に設定し、消費電流を低減する。また、接点２の開閉状態を電文に変換する。
【００２９】
接点２の開閉状態を確認した後、電池１４の状態を電圧検出回路１７を使用して検出する。その結果を電文に変換する。また、第２のタイマ３３内部のカウンタをクリアして、割込をＴ９（図５参照）後に発生するように設定する。
【００３０】
続いて、接点１が開いている状態から閉じた状態へ変化したことを、ＭＰＵ３は通信機能部１６を用いて、通信機器２０へ電文１９として送信する。同時に、電池１４の状態も電文１９として送信する。通信時には、通信機能部１６には通信のために必要な電流Ｉ３１が流れる。
【００３１】
電文１９を送信後、ＣＰＵ３０は切替機能部３５を制御して、第１の電流制御出力端子１１からの出力を第１のタイマ３２の出力に設定する。この結果、第１の電流制御素子６は、Ｔ１の周期でＴ２の期間だけ通電する状態に設定される。その後、ＣＰＵ３０はクロック回路３１を制御して低消費電力モードに設定し、ＭＰＵ３に流れる電流をＩ２１まで低減する。ＣＰＵ３０は接点２の変化、またはタイマ３３の割込が発生するまで、低消費電力モードを維持する。
【００３２】
次に、接点２が閉じている（Ｃ）で示す状態を考える。従来の技術では、接点２が閉じている場合の検出電流はＩ１１であったが、本発明による技術では、検出電流の平均値をＩ１１×Ｔ２／Ｔ１まで低減することができる。窓センサなどの場合、一般的に接点２が閉じている時間Ｔ７が長いため、従来の技術では接点２が閉じている間は常に電流Ｉ１１が流れ続けて、電池１４の消耗が激しかったが、本発明では、電池１４の消耗をＴ２／Ｔ１に低減することができ、電池寿命の延命化を図ることができる。なお、本実施形態では、Ｔ２は０．１〜０．２秒程度、Ｔ１は５〜１０秒程度に設定するようにしているが、Ｔ１の値は、数十秒程度の値や場合によっては数分程度の値であっても差し支えない。
【００３３】
次に、接点２が閉じた状態から、開いた状態へ変化した（Ｄ）に示す状態を考える。接点２が開いている状態で第１の電流制御素子６が通電状態になった場合、接点２に電流Ｉ１１が流れないので、ＳＮＳ信号はＨレベルになる。ＳＮＳ信号が変化したことにより、割込制御機能部３６が割込信号を発生し、ＣＰＵ３０を低消費電力モードから通常モードへ遷移させる。また、第１の電流制御素子６を、Ｉ／Ｏ回路３４の出力によって制御するように、切替機能部３５を切り替え制御する。
【００３４】
誤動作を防ぐために、接点２が開いていることを確認する。ＣＰＵ３０はＩ／Ｏ回路３４を制御して、Ｔ３の周期でＴ４の時間だけ第１の電流制御素子６および第２の電流制御素子７を通電状態に設定し、通電中にＳＮＳの状態をＩ／Ｏ回路３４を用いて複数回確認する。第１の電流制御素子６および第２の電流制御素子７を通電状態に設定することによって、ＳＮＳ信号を低インピーダンス状態で判定するため、ノイズによって誤動作することはない。接点２が開いていると判定した場合、第１の電流制御素子６および第２の電流制御素子７を通電状態に設定し、これにより、接点２が閉じたときに割込が発生できるように設定する。また、接点２の開閉状態を電文に変換する。
【００３５】
接点２の開閉状態を確認した後、電池１４の状態を電圧検出回路１７を使用して検出し、その結果を電文に変換する。また、第２のタイマ３３内部のカウンタをクリアして、割込をＴ９後に発生するように設定する。
【００３６】
接点２が閉じた状態から開いている状態へ変化したことを、ＭＰＵ３は通信機能部１６を用いて、通信機器２０へ電文１９として送信する。同時に、電池１４の状態も電文１９として送信する。通信時には、通信機能部１６には通信のために必要な電流Ｉ３１が流れる。
【００３７】
電文１９を送信後、ＣＰＵ３０は、クロック回路３１を制御して低消費電力モードに設定し、ＭＰＵ３に流れる電流をＩ２１まで低減する。ＣＰＵ３０は、接点２の変化、またはタイマ３３の割込が発生するまで、低消費電力モードを維持し、（Ａ）の状態に戻る。
【００３８】
接点２が変化しなくても、第２のタイマ３３によって割込が発生した場合、接点２の状態と電池１４の状態を検出し、その結果を通信機器２０に送信する。接点２の状態確認動作や電池１４の検出動作は、（Ｂ）および（Ｄ）の動作と同一である。Ｔ９の間隔で定期的に通信を行うことにより、通信機器２０は、接点入力型通信装置１の接点２と電池１４の状態を同時に確認することができる。また、接点入力型通信装置１に故障が発生していないことを確認することもできる。
【００３９】
図４に、電文１９が持つ情報の例を示す。システム内に接点入力型通信装置１を複数備えることを想定し、電文１９には、接点入力型通信装置１が持つシステム内での独自の番号である機器ＩＤ情報４１を含める。また、接点２の開閉状態を示す接点状態情報４２と、電池１４の状態を示す電池状態情報４３とを含める。機器ＩＤ情報４１と電池状態情報４３によって、通信機器２０は、どの接点入力型通信装置１の電池１４が消耗しているかを判定することができ、必要に応じて使用者に電池１４の交換や充電を促すことができる。
【００４０】
なお、電文１９には、必要に応じてその他の情報４４を含める。また、電文１９のフォーマットはそのシステムに応じた形式とする。
【００４１】
図５に、全体的な通信タイミングを示す。同図に示すように、接点２の開閉の変化が発生した場合、通信を行う。また、通信終了後にＴ９が経過した場合も通信を行う。
【００４２】
接点２の開閉に関係なく、一定間隔で電池１４の状態を通信機器２０に送信する場合、１日の接点２の開閉の回数をＮ、電池１４の状態を送信する回数をＭとすると、１日にＮ＋Ｍ回電文１９を送信することになる。通信を行うには電力が必要であり、通信回数が多い場合、電池１４の消耗が激しく、電池１４の交換頻度や充電頻度が高くなる。
【００４３】
本発明では、接点２が開から閉へ、または閉から開へ変化した場合、図４に示す電文１９を用いて、接点２の状態と電池１４の状態を同時に通信機器２０に送信する。その場合、第２のタイマ３３の内部カウンタをクリアするため、最後の通信を行ってからＴ９後に通信を行うことになる。従って、Ｔ９以上接点２の開閉がない場合のみ通信を行うため、１日の通信回数はＮ＋Ｍ回より少なくなり、電池１４の消耗を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態に係る接点入力型通信装置の構成図である。
【図２】図１中のＭＰＵの内部構成図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る接点入力型通信装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の一実施形態に係る接点入力型通信装置が用いる電文構成の説明図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る接点入力型通信装置の通信タイミングを示す説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  接点入力型通信装置
２  接点
３  ＭＰＵ
４  第１の検出抵抗
５  第２の検出抵抗
６  第１の電流制御素子
７  第２の電流制御素子
８  第１の出力回路
９  第２の出力回路
１０  入力回路
１１  第１の電流制御出力端子
１２  第２の電流制御出力端子
１３  入力端子
１４  電池
１５  電源回路
１６  通信機能部
１７  電圧検出回路
１８  発振子
１９  電文
２０  通信機器
３０  ＣＰＵ
３１  クロック回路
３２  第１のタイマ
３３  第２のタイマ
３４  Ｉ／Ｏ回路
３５  切替機能部
３６  割込制御機能部
４１  機器ＩＤ情報
４２  接点状態情報
４３  電池状態情報
４４  その他の情報
【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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