(57)【要約】【課題】  低電力で、且つ、通信品質の劣化を招くことなく、センサから出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換することが可能な無線通信装置を提供する。【解決手段】  無線通信装置１００は、基準信号を発生する基準信号発生回路、センサ素子から出力されたアナログ信号Ｖ１を基準信号と比較するための比較器７、及び、基準信号発生回路が発生する基準信号のレベルを無線通信コマンドを介して任意に選択可能とする基準信号選択回路を備える。具体的には、基準信号発生回路は、抵抗４と可変抵抗回路５の直列回路で構成され、抵抗４と可変抵抗回路５の中間ノードの電圧として基準信号Ｖ１を発生する。基準信号Ｖ１のレベルは、可変抵抗選択回路８を介して変更可能である。外部読み取り装置から、無線通信コマンドを介して基準信号Ｖ１を選択する設定値を受信すると、選択された基準信号Ｖ１とアナログ信号Ｖ２を比較し、比較結果を外部読み取り装置に送信する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環境変化に応じて電気的特性が変動するセンサ素子と、
基準信号を発生する基準信号発生回路と、
前記センサ素子から前記電気的特性の変動に応じて出力されるアナログ信号を前記基準信号と比較するための比較器と、
前記基準信号発生回路が発生する前記基準信号のレベルを無線通信コマンドを介して任意に選択可能とする基準信号選択回路を備え、
外部読み取り装置から、前記無線通信コマンドを介して前記基準信号を選択する設定値を受信すると、前記設定値に応じて選択された前記基準信号と前記アナログ信号を比較し、比較結果を前記外部読み取り装置に送信することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記外部読み取り装置からの前記無線通信コマンドを介した前記設定値の受信、及び、当該設定値に応じて選択された前記基準信号と前記アナログ信号の比較結果の送信が、異なる複数の前記設定値に対して、逐次繰り返されることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記基準信号発生回路が、所定のビット数に応じて重み付された抵抗値を有する複数の直列に接続される抵抗素子を備え、前記抵抗素子の夫々の両端を短絡するためのスイッチを前記抵抗素子毎に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の無線通信装置の前記センサ素子、前記変換回路、前記基準信号発生回路、前記比較器、及び、前記基準信号選択回路が、同一の半導体集積回路に内蔵されていることを特徴とする無線通信装置用半導体集積回路。
【請求項５】
請求項１〜３の何れか１項に記載の無線通信装置の前記変換回路、前記基準信号発生回路、前記比較器、及び、前記基準信号選択回路が、同一の半導体集積回路に内蔵され、
前記センサ素子が、当該半導体集積回路に対し外付けで接続可能に構成されていることを特徴とする無線通信装置用半導体集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線波等の電磁波を介して外部読み取り装置と非接触で通信を行うことが可能な無線通信装置に関し、特にセンサ機能を搭載した無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁波を介して外部読み取り装置と非接触で通信を行う無線通信装置として、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグや、非接触ＩＣカードなどが一般に知られている。
【０００３】
これらの無線通信装置は、読み取り装置から電磁波を介してコマンドを送信または受信することにより、コマンドの要求に応じてデータの書き込みや読み出しを行うことができる。
【０００４】
一般にＲＦＩＤタグは、非接触ＩＣカードなどに比べると読み取れる情報量は少ないが、バーコードよりは情報量が多く、また、数メートルの距離でも複数を同時に読み取ることができるという利点があり、商品や人の管理をはじめ、物流、医療、建築分野など、幅広く活用されている。
【０００５】
ここで、ＲＦＩＤタグには電池などの電源を内蔵したアクティブタグと、電源を内蔵していないパッシブタグがある。アクティブタグは、コマンド処理に必要な電力が内蔵電源から供給されるため、通信距離は比較的長いが、電池などの外部電源が必要となるため、製造コストが高い。一方、パッシブタグは読み取り装置から非接触で受信した電磁波を電源としているため、電池などの外部電源が不要となり製造コストは低いが、受信可能な電力に限りがあるため、コマンド処理にかかる消費電力が大きくなると通信距離が短くなるという特性を持っている。
【０００６】
このため、アクティブタグとパッシブタグは、それぞれ用途に合わせて使い分けられている。
【０００７】
さらに、近年ではセンサ機能を内蔵したＲＦＩＤタグが提案されている。これは、ＲＦＩＤタグに環境変化をセンシングするためのセンサ機能を内蔵し、外部読み取り装置からセンシング結果を読み取るものであり、様々な技術が公開されている。
【０００８】
上述の通り、パッシブＲＦＩＤタグでは外部からの電波等で自ら起電を行うため利用できる電力が限られている。このため、センサで測定されるアナログ値をデジタル値に変換するためのＡＤ変換回路を十分に動作させることができないことがある。そこで、測定値を外部に読み出すため、測定値を外部から検知可能な物理変化に変換することにより読み出すことが行われている。
【０００９】
例えば、特許文献１には、ＲＦＩＤタグ用半導体集積回路と感応性受動素子とを備え、センシング対象に感応すると特性が変化し、ＲＦ信号の伝搬特性を変化させる方法が開示されている。
【００１０】
また、特許文献２では、ＲＦＩＤシステムにおいて既存のＲＦＩＤタグにセンサを設け、読み取り装置が送信する無線通信コマンドによりＲＦＩＤタグのＩＤ情報を取得するとともに、センサが検出したアナログ値をＲＦ信号の周波数変化として取得している。
【００１１】
また、特許文献３では、温度や湿度などの環境が変化すると急激に抵抗値が変化する特性の素子を用い、素子の特性変化が生じている場合、起動時にメモリブロックを直接書き換える手段を設けている。これにより、外部からメモリブロックの情報を読み出したときに環境変化があったことを検知する構成である。
【００１２】
また、特許文献４は、尿漏れによる環境変化によりアンテナの同調回路が変化することによる通信不能状態により、尿漏れが発生したことを検知するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０１１−２８４２４号公報
【特許文献２】特許第４６８５０４６号明細書
【特許文献３】特開２００９−４８５８７号公報
【特許文献４】特許第４８１５６４３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
特許文献１及び２に開示されたＲＦＩＤタグ及びＲＦＩＤタグシステムは、何れもＲＦＩＤタグにアンテナ、センサ及び可変コンデンサ（または可変抵抗）を備えており、センサがセンシング対象に関する検出値を検出し、その検出値に応じて可変コンデンサを変化させ、キャパシタンスが変化することによりＲＦ信号の周波数を遷移させてセンシング対象の検出を行うものである。
【００１５】
しかしながら、上記特許文献１及び２に記載の方法では、以下の問題がある。
【００１６】
先ず、ＲＦＩＤタグや非接触ＩＣカードの読み取り装置は、一般的にＩＳＯ等の国際規格で決められた周波数の伝送信号で送信および受信を行うように作られているため、伝送信号の周波数を変化させた場合、一般的な読み取り装置では読み取りができず、専用の読み取り装置が必要になるという問題が生じる。
【００１７】
また、周波数を遷移させるためには、既存のＲＦＩＤタグにアンテナや可変コンデンサを実装する必要があり、信号線をチップの外に引き出すことによる消費電力の増加の要因となる。また、これらの付加回路の実装はコストアップの要因となる。
【００１８】
さらに、複数のＲＦＩＤタグを同時に読み取る場合、同一磁界内に存在するＲＦＩＤタグの数や、周辺の環境による電磁界の反射などによってＲＦ信号の振幅は変動するため、センサから出力されたアナログ信号を振幅変化に変換しても、読み取り装置側で正しく検知することが困難であるという問題が生じる。
【００１９】
特に、ＵＨＦ帯ＲＦＩＤタグのように、比較的長い距離で通信を行う場合は、周囲の金属の有無や金属との距離など読み取り環境の影響を受けやすく、場合によっては通信ができない場合も起こり得る。この状況で従来のコマンド通信以外に周波数や振幅変化を加えるとさらに通信が不安定になるという問題がある。
【００２０】
一方で、特許文献３及び４に記載の方法では、上記の問題は生じないが、センサ素子の検出値が一定値を超えたか否かを検出することしかできないため、３以上の多値情報として検出値を取得可能な方法が望まれていた。
【００２１】
上記の状況を鑑み、本発明は、特にセンサ素子の検出情報を外部へと無線送信可能に構成された無線通信装置において、通信品質の劣化を招くことなく、低電力で、且つ、３以上の多値情報としてセンサからの検出値を取得可能な無線通信装置、及び、当該無線通信装置を搭載した半導体集積回路、及び、ＲＦＩＤタグを提供することを目的とする。
【００２２】
さらに、本発明は、上記の無線通信装置において、センサ素子から出力されアナログ信号を低電力で３以上の多値デジタル信号へ変換することができるデータ変換方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記目的を達成するための本発明に係る無線通信装置は、
環境変化に応じて電気的特性が変動するセンサ素子と、
基準信号を発生する基準信号発生回路と、
前記センサ素子から前記電気的特性の変動に応じて出力されるアナログ信号を前記基準信号と比較するための比較器と、
前記基準信号発生回路が発生する前記基準信号のレベルを無線通信コマンドを介して任意に選択可能とする基準信号選択回路を備え、
外部読み取り装置から、前記無線通信コマンドを介して前記基準信号を選択する設定値を受信すると、前記設定値に応じて選択された前記基準信号と前記アナログ信号を比較し、比較結果を前記外部読み取り装置に送信することを特徴とする。
【００２４】
上記特徴の本発明に係る無線通信装置は、更に、
前記外部読み取り装置からの前記無線通信コマンドを介した前記設定値の受信、及び、当該設定値に応じて選択された前記基準信号と前記アナログ信号の比較結果の送信が、異なる複数の前記設定値に対して、逐次繰り返されることを別の特徴とする。
【００２５】
上記特徴の本発明に係る無線通信装置は、更に、
前記基準信号発生回路が、所定のビット数に応じて重み付された抵抗値を有する複数の直列に接続される抵抗素子を備え、前記抵抗素子の夫々の両端を短絡するためのスイッチを前記抵抗素子毎に備えることが好ましい。
【００２６】
上記特徴の本発明に係る無線通信装置は、更に、
前記センサ素子が、圧力センサ素子を備えて構成されることができる。
【００２７】
上記特徴の本発明に係る無線通信装置は、更に、
前記センサ素子が、濡れセンサ素子を備えて構成されることができる。
【００２８】
上記特徴の本発明に係る無線通信装置は、更に、
前記センサ素子が、温度センサ素子を備えて構成されることができる。
【００２９】
上記特徴の本発明に係る無線通信装置は、更に、
前記センサ素子が、磁気センサ素子を備えて構成されることができる。
【００３０】
上記目的を達成するための本発明に係る半導体集積回路は、上記特徴の本発明に係る無線通信装置における前記センサ素子、前記変換回路、前記基準信号発生回路、前記比較器、及び、前記基準信号選択回路が、同一の半導体集積回路に内蔵された無線通信装置用半導体集積回路とすることができる。
【００３１】
上記目的を達成するための本発明に係る半導体集積回路は、上記特徴の本発明に係る無線通信装置の前記変換回路、前記基準信号発生回路、前記比較器、及び、前記基準信号選択回路が、同一の半導体集積回路に内蔵され、
前記センサ素子が、当該半導体集積回路に対し外付けで接続可能に構成された無線通信装置用半導体集積回路とすることができる。
【００３２】
また、本発明は、上記本発明に係る無線通信装置用半導体集積回路を搭載したＲＦＩＤタグとすることができる。
【発明の効果】
【００３３】
上記特徴の本発明の無線通信装置によれば、センサ素子から出力されたアナログ値の読み取りに際して、出力されたアナログ信号を直接外部読み取り装置への送信対象とするのではなく、代わりに、外部読み取り装置から基準信号を選択するための設定値を受信すると、当該受信された設定値に応じて選択された基準信号を出力されたアナログ信号と比較し、その比較結果を外部読み取り装置に送信する構成とした。
【００３４】
基準信号発生回路は、センサ素子が検出したアナログ信号と比較するための基準信号を発生する。この基準信号発生回路が発生する基準信号のレベルは、基準信号選択回路によって、外部読み取り装置からの無線通信コマンドに従って選択・変更が可能となっている。
【００３５】
これにより、センシング対象の変化を検知する場合に、予めセンサ素子の検出量に対応する基準信号の設定値を決めておくことにより、必要に応じて設定値毎のセンシング結果を、アナログ信号と当該設定値に対応する基準信号との比較結果として得ることができる。
【００３６】
出力アナログ信号と基準信号との比較を、異なる設定値に対して都度行い、設定値の受信と設定値に応じた比較結果の送信を必要な回数だけ繰り返すことにより、センサ素子から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するのと同様の結果を得ることができる。これにより、センサ素子から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器等の周辺回路が不要となり、低電力で、且つ、３以上の多値情報として、センサの検出アナログ信号に基づいたデジタル信号を取得することができる。
【００３７】
上記特徴の本発明の無線通信装置では、センサ素子から出力されたアナログ信号の読み取りに際して何ら専用の装置は必要なく、ＲＦＩＤタグにおいて一般的なコマンド通信方式で比較結果を読み取り装置に送信することができる。したがって、専用の読み取り装置を必要とせず、一般的なＲＦＩＤタグ用の読み取り装置を利用して読み取ることができる。
【００３８】
また、読み取り特性についても、一般的なＲＦＩＤタグと同様であるため、特許文献１及び２に記載の従来技術に比べ通信品質が劣化することがなく、読み取り率も向上される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態に係る無線通信装置の構成例を示す模式的回路図
【図２】可変抵抗回路の具体的構成の一例を示す回路図
【図３】本発明の一実施形態に係る無線通信装置を用いて、逐次比較によるアナログ‐デジタル変換を行う方法を説明する概念図
【図４】本発明の一実施形態に係る無線通信装置の構成例を示す模式的回路図
【図５】本発明の一実施形態に係る無線通信装置の構成例を示す模式的回路図
【図６】本発明の一実施形態に係る無線通信装置の構成例を示す模式的回路図
【図７】本発明の一実施形態に係る無線通信装置の構成例を示す模式的回路図
【発明を実施するための形態】
【００４０】
〈第１実施形態〉
本発明の一実施形態に係る無線通信装置１００（以降、適宜「本発明装置１００」と称する）の構成例を図１の模式的回路図に示す。尚、以降の実施形態の説明に用いる図面では、同一の構成要素には同一の符号を付すこととし、また、名称及び機能も同一であるので、同様の説明を繰り返すことはしない。また、本発明装置１００は、パッシブ型ＲＦＩＤタグにおける利用が想定されているが、これに限られるものではない。
【００４１】
図１に示すように、本発明装置１００は、アンテナ素子１２及びセンサ素子１３を、電極１１を介して半導体集積回路９に接続してなる。半導体集積回路９は、ＲＦ／ＩＦ回路１、通信制御回路２、不揮発性メモリ３で構成されるＲＦＩＤタグ部と、分圧用抵抗４、６、可変抵抗回路５、比較器７、可変抵抗選択回路８で構成されるセンサ情報取得部１０で構成されている。
【００４２】
ＲＦ／ＩＦ回路１は、アンテナ素子１２から受信した高周波信号を電力に変換するための整流回路、レギュレータ回路、バンドギャップ回路の他、外部読み取り装置と通信するための復調回路、変調回路、ＯＳＣ（発振）回路、リセット回路が含まれる。
【００４３】
ＲＦ／ＩＦ回路１は、外部読み取り装置から電磁波を介して送信され、アンテナ素子１２によって受信された無線通信コマンドを、半導体集積回路９内で処理可能な電気信号に変換する。当該変換された無線通信コマンドは、通信制御回路２によってコマンド解釈が行われ、当該コマンド解釈に基づいて不揮発性メモリ３乃至センサ情報取得部１０に対し、コマンドに応じた所望の電気信号（コマンド信号）が伝送される。
【００４４】
不揮発性メモリ３乃至センサ情報取得部１０は、通信制御回路２から伝送されたコマンド信号を受信すると、それに応答して、所望の電気信号（データ信号）を通信制御回路２に出力し、出力されたデータは、ＲＦ／ＩＦ回路１およびアンテナ１２を介して外部読み取り装置へ送信される。
【００４５】
センサ情報取得部１０は、分圧用抵抗４、６、可変抵抗回路５、及び、比較器７を備える。抵抗６とセンサ素子１３は直列に接続され、直列回路の抵抗６側の一端がＲＦ／ＩＦ回路１で生成される電源電圧（ＶＤＤ）に接続され、センサ素子１３側の他端がＧＮＤに接続されている。同様に、抵抗４と可変抵抗５は直列に接続され、直列回路の抵抗４側の一端がＶＤＤに、可変抵抗５側の他端がＧＮＤに接続されている。抵抗６とセンサ素子１３との間で電源電圧ＶＤＤが分圧されることによって、抵抗６は、センサ素子１３の電気的特性（ここでは、抵抗値）を、抵抗６とセンサ素子１３の接続ノードの電圧Ｖ１として、アナログ電圧信号の形に変換する回路としての役割を有している。一方、抵抗４と可変抵抗回路５は、抵抗４と可変抵抗回路５との間で電源電圧ＶＤＤが分圧されることによって、抵抗４と可変抵抗回路５の接続ノードの電圧Ｖ２として、基準信号を発生する回路としての役割を有している。
【００４６】
ここで、可変抵抗回路５の抵抗値は可変抵抗選択回路８によって切替が可能であり、基準信号とする抵抗４と可変抵抗回路５の接続ノードの電圧Ｖ２を、外部読み取り装置から受信した無線通信コマンドに応じて任意に変更・選択が可能になっている。可変抵抗選択回路８は通信制御回路２と接続され、可変抵抗選択回路８からの選択信号ＳＥＬ１〜ｎによって可変抵抗回路５の抵抗値が制御される。
【００４７】
比較器７は、抵抗６とセンサ素子１３の接続ノードの電圧Ｖ１を、抵抗４と可変抵抗回路５の接続ノードの電圧Ｖ２と比較し、比較結果を通信制御回路２に出力する。通信制御回路２は、受信した比較結果をＲＦ／ＩＦ回路１を介し外部読み出し装置に送信する。
【００４８】
図２に、可変抵抗回路５の構成例を示す。図２において、可変抵抗回路５は、５０１〜５０ｎまでの重み付けされた抵抗値を有するｎ個の抵抗素子、及び、ＮＭＯＳＦＥＴ５１１〜５１ｎ、ＰＭＯＳＦＥＴ５２１〜５２ｎ、インバータ５３１〜５３ｎからなるｎ個のアナログスイッチで構成されている。抵抗５０１〜５０ｎは、その抵抗値がＲから２ｎ−１・Ｒまで、夫々異なる抵抗値を有し、直列に接続されている。抵抗素子５０１〜５０ｎ毎に、１つのアナログスイッチが対応し、抵抗素子５０１〜５０ｎを個別に短絡可能に構成されている。
【００４９】
ＮＭＯＳＦＥＴ５１１〜５１ｎのゲートには夫々可変抵抗選択回路８からの選択信号ＳＥＬ１〜ｎが入力され、ＰＭＯＳＦＥＴ５２１〜５２ｎのゲートには、夫々、極性反転用のインバータ５３１〜５３ｎを介して可変抵抗選択回路８からの選択信号ＳＥＬ１〜ｎの反転信号が入力されることで、オン／オフが制御される。ＮＭＯＳＦＥＴ５１１〜５１ｎとＰＭＯＳＦＥＴ５２１〜５２ｎは、夫々、対応する抵抗素子５０１〜５０ｎと並列に接続され、オンとなる選択信号ＳＥＬ１〜ｎが入力されると、直列接続された抵抗素子５０１〜５０ｎのうち当該選択信号に対応する抵抗素子の両端を短絡して、当該抵抗素子に流れるべき電流をバイパスする。これにより、可変抵抗回路５の抵抗値は、ほぼ０（ＳＥＬ１〜ｎがすべてオンの場合）から（２ｎ−１）・Ｒ（ＳＥＬ１〜ｎがすべてオフの場合）まで、２ｎ通り（つまり、ｎビット）の中から選択・変更が可能となる。これにより、可変抵抗回路５は、可変抵抗選択回路８から設定値に応じて出力される制御信号ＳＥＬ１〜ＳＥＬｎの組み合わせにより、所望の抵抗値を得ることができる。
【００５０】
この可変抵抗回路５の構成により、後述する逐次比較方式でデータを比較する際の回路構成が容易となる。なお、抵抗５０１〜５０ｎの各抵抗値は、アナログスイッチを構成するＮＭＯＳＦＥＴ５１１〜５１ｎ及びＰＭＯＳＦＥＴ５２１〜５２ｎのオン抵抗に比べて十分大きな値とすることが好ましい。
【００５１】
以上の構成によれば、センシング対象の変化を検知する場合に、予めセンサ素子の検出量に対応する基準電圧信号Ｖ２の設定値を決めておくことにより、必要に応じて設定値毎のセンシング結果を得ることができる。
【００５２】
なお、センサ素子１３は、環境変化に応じて電気的特性が変動する素子であれば良く、例えば、形状の変化に応じて電気抵抗が変動する導電性ゴムや、液体が付着すると電気抵抗が変動する導電帯に置き換えることにより、形状変化や液体センサとして動作させることが可能である。
【００５３】
〈第２実施形態〉
以下に、本発明装置１００において、逐次比較によりセンサ素子１３から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する方法を説明する。図３に、逐次比較方式によるアナログ‐デジタル変換の方法を説明する概念図を示す。
【００５４】
例えば、可変抵抗選択回路８および可変抵抗回路５を４ビットで構成し、アナログ変化範囲に対して設定値を０から１５までの１６段階とした場合、センサから出力されたアナログ値が５．５であると仮定すると、アナログ信号は以下の方法でデジタル値に変換することができる。
【００５５】
（１）先ず、抵抗６とセンサ素子１３の接続ノードの電圧Ｖ１をアナログ変化範囲の１／２である設定値８となる電圧Ｖ２と比較する。８＞５．５であり、Ｖ１＜Ｖ２であることにより、比較器７の出力は低レベル「０」となる。
【００５６】
（２）次に、（１）の比較結果が「０」であるので、電圧Ｖ１をアナログ変化範囲の１／４（１／２−１／４）である設定値４となる電圧Ｖ２と比較する。４＜５．５であり、Ｖ１＞Ｖ２であることにより、比較器７の出力は高レベル「１」となる。
【００５７】
（３）次に、（２）の比較結果が「１」であるので、電圧Ｖ１をアナログ変化範囲の３／８（１／４＋１／８）である設定値６となる電圧Ｖ２と比較する。６＞５．５であり、Ｖ１＜Ｖ２であることにより、比較器７の出力は低レベル「０」となる。
【００５８】
（４）次に、（３）の比較結果が「０」であるので、電圧Ｖ１をアナログ変化範囲の５／１６（３／８−１／１６）である設定値５となる電圧Ｖ２と比較する。５＜５．５であり、Ｖ１＞Ｖ２であることにより、比較器７の出力は高レベル「１」となる。
【００５９】
（５）以上の手順（１）〜（４）で得た比較結果を順に連接すると「０１０１」となる。「０１０１」を２進数として、これを十進数に変換すると「５」となる。つまり、これはアナログ値５．５が「５」と「６」の間であることを示している。
【００６０】
この方法により、センサから出力されたアナログ値Ｘを、デジタル値［Ｘ］（Ｘを超えない最大の整数値）に変換することができる。変換精度は、アナログ変化範囲に対する設定値のビット数（分解能）を調整することにより、用途に合わせて自由に設定することが可能である。
【００６１】
ここで、上記の逐次比較方式によるアナログ‐デジタル変換を行う場合の本発明装置１００の動作について説明する。なお、センサ情報取得部１０以外の動作については、一般的なＲＦＩＤタグと同様であるため、詳細な説明は割愛する。
【００６２】
外部読み取り装置から所望の設定値を含むコマンド乃至データが送信されると、無線通信装置１００はこれをアンテナ素子１２を介して受信する。受信したコマンド乃至データは、ＲＦ／ＩＦ回路１を介して通信制御回路２に伝送される。
【００６３】
通信制御回路２は、伝送されたコマンド乃至データを解釈し、所望の設定値選択信号に変換して可変抵抗選択回路８に伝送する。
【００６４】
可変抵抗選択回路８は、通信制御回路２から伝送された設定値選択信号をデコードし、可変抵抗回路５に対して選択信号ＳＥＬ１〜ＳＥＬｎを出力する。可変抵抗回路５は、可変抵抗選択回路８から出力された選択信号ＳＥＬ１〜ＳＥＬｎに従って、ＮＭＯＳＦＥＴ５１１〜５１ｎ及びＰＭＯＳＦＥＴ５２１〜５２ｎのオン／オフを制御する。この結果、抵抗４と可変抵抗回路５の接続ノードの電圧Ｖ２（基準信号）が、上記設定値に応じた値に設定される。
【００６５】
比較器７は、抵抗６とセンサ素子１３の接続ノードの電圧Ｖ１を、上記電圧Ｖ２と比較し、比較結果を通信制御回路２に送信する。比較結果は、通信制御回路２でコマンド乃至データに変換され、ＲＦ／ＩＦ回路１及びアンテナ１２を介して外部読み取り装置へと送信される。
【００６６】
このようにして、外部読み取り装置からの無線通信コマンドを介した設定値の受信、及び、比較器７が行った比較結果の送信を逐次繰り返すことによって、センサ素子から出力されたアナログ信号からデジタル値を得ることができる。このとき、センサ素子から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換器などの周辺回路は不要であり、低電力でセンシング結果をデジタル信号に変換することができる。
【００６７】
また、変換精度が必要な場合は、必要に応じて可変抵抗回路５の分解能や通信回数を増やすことで対応が可能であり、また、ある設定値との比較のみ行うような簡易な検知を行う場合は、一回の変換で良いため、用途によって様々な変換を行うことが可能となる。
【００６８】
〈第３実施形態〉
（センサ素子の利用の具体例）
センサ素子１３としては、例えば、濡れセンサを採用することができる。濡れセンサの例として、液体が付着すると電気抵抗が変動する導電帯を利用したものがある。外部読み取り装置から、検知したい液体量に応じた設定値を送信することにより、検知対象物に付着した液体量を知ることができる。
【００６９】
上記の濡れセンサは例えば紙おむつなどの排尿検知システムに応用が可能であり、液体が付着すると電気抵抗が変動する導電帯部分を紙おむつの吸水パッド内に取り付け、ＲＦＩＤタグ部を紙おむつの外側に取り付けることにより、外部読み取り装置から一定間隔で濡れの有無をポーリングすることにより、排尿の有無を検知することができる。さらに、送信する設定値を変更することで、検知する排尿量を調節することができる。
【００７０】
図４は、圧力センサ素子をセンサ素子１４として用いた本発明の一実施形態に係る無線通信装置１０１の構成例である。当該圧力センサは、例えば、形状の変化に応じて電気抵抗が変動する導電性ゴムを設けてなる。導電性ゴムの例としては、イナバゴム株式会社製イナストマー（登録商標）のように、絶縁体とされるゴム材料に導電性微粒子を分散させ、加圧によって当該導電性微粒子間の導電経路が形成されるものがある。外部読み取り装置から、検知したい形状変化量に応じた設定値を無線通信装置１０１に送信することにより、検知対象物の形状変化量を知ることができる。
【００７１】
図４に示す無線通信装置１０１も、例えば紙おむつなどの排尿検知システムに応用が可能であり、導電性ゴムを紙おむつの吸水パッド内に取り付け、ＲＦＩＤタグ部を紙おむつの外側に取り付け、排尿による吸水パッドの形状変化を外部読み取り装置から一定間隔でポーリングすることにより、排尿の有無を検知することが可能である。さらに、送信する設定値を変更することで検知する変化量を調節することが可能となる。
【００７２】
図５は、温度センサ素子をセンサ素子１５として採用した本発明の一実施形態に係る無線通信装置１０２の構成例である。外部読み取り装置から、検知したい温度に応じた設定値を無線通信装置１０２に送信することにより、検知対象物の温度を知ることができる。
【００７３】
温度センサ素子は、ダイオードの温度特性を利用するものであってよく、外部環境変化によって変化するダイオードの順方向電流を検知することにより、温度を検知することが可能である。
【００７４】
図５に示す無線通信装置１０２は、例えば道路の凍結対策に応用が可能であり、特に冬場に凍結しやすい道路などに無線通信装置１０２を複数埋め込み、外部読み取り装置から温度を読み取ることにより、埋め込んだ位置毎に温度を管理することができる。そして、所定の位置の温度が一定以下になると融雪剤を自動散布するシステムなどを構築することが可能となる。
【００７５】
図６は、磁気センサ素子をセンサ素子１６として採用した本発明の一実施形態に係る無線通信装置１０３の構成例である。磁気センサ素子としては、例えば磁界に応じた起電力が発生するホール（Ｈａｌｌ）素子１６を利用できる。外部読み取り装置から、検知したい磁気に応じた設定値を無線通信装置１０３に送信することにより、検知対象物の磁気を知ることができる。
【００７６】
図６に示す無線通信装置１０３は、センサ周辺の磁気の有無を検出することができるため、ドアや窓などの開閉センサとして利用可能である。特に、扉の固定部と可動部に、夫々磁性体の小片と無線通信装置１０３を取り付けることで、窓や扉の防犯システムへの応用が可能である。
【００７７】
通常、扉が閉まっている時は、磁性体と無線通信装置が密着しているため、磁気の影響を大きく受けるが、扉を開けると磁性体の影響は小さくなる。この磁気の変化を検知することにより、防犯システムを構築することが可能となる。
【００７８】
〈第４実施形態〉
図７に、本発明の一実施形態に係る無線通信装置１０４の回路構成例を示す。図１及び図４〜図６に示す無線通信装置１００〜１０３と異なり、本実施形態では、センサ素子１３が半導体集積回路９に内蔵されて、無線通信装置１０５が構成されている。
【００７９】
この構成では、可変コンデンサや専用アンテナなどの付加回路は不要であり、アンテナ素子１３だけを半導体集積回路９外部に実装すれば良いため、これにより、低コストでセンサ内蔵のＲＦＩＤタグを実現することができる。
【００８０】
これに対し、無線通信装置１００〜１０３では、ＲＦ／ＩＦ回路１、通信制御回路２、不揮発性メモリ３、及び、分圧用抵抗４、６、可変抵抗回路５、比較器７、可変抵抗選択回路８が同一の半導体集積回路に内蔵されているが、センサ素子１３は外付けで接続されている。この場合、同一の半導体集積回路を用いて様々なセンサ機能付きＲＦＩＤタグを実現することができる。
【００８１】
〈別実施形態〉
以下に、別実施形態について説明する。
【００８２】
〈１〉上記第１実施形態において、可変抵抗回路５の構成として、図２に示すｎ個の重み付された複数の抵抗とｎ個のアナログスイッチからなる構成を例示したが、本発明はこれに限られるものではない。
【００８３】
〈２〉また、センサ素子についても、上記第１〜第３実施形態で挙げたセンサ素子１３〜１６に限られるものではなく、検知対象の環境変化に応じて電気的特性が変動する素子であれば、任意のものを用いてよい。電気的特性としては、例えば、上述した抵抗値の変化や、電圧の変化、容量の変化などが考えられる。
【００８４】
センサ素子としては、検知対象の環境変化に応じて抵抗値が変化するもののほか、上述したホール素子のように、電圧が変化するものがある。その場合、当該センサ素子の出力端を抵抗６を介して電源電圧ＶＤＤと接続する必要はなく、図６に示すように、当該センサ素子の出力端の電圧を直接、或いは必要に応じて増幅器を介して増幅した電圧をアナログ電圧信号Ｖ１とし、比較器７の入力端子に出力する構成とすればよい。このとき、ホール素子１６の入力端の一方は、抵抗６を介して電源電圧ＶＤＤと接続するとよい。
【００８５】
また、磁気センサ素子としては、上述のホール素子のほか、磁気抵抗素子を用いてもよい。
【００８６】
〈３〉上記第１〜第４実施形態において、比較器７は、図１に示すように、抵抗６とセンサ素子１３の接続ノードの電圧Ｖ１を比較器７の＋側入力端子に、抵抗４と可変抵抗回路５の接続ノードの電圧Ｖ２を比較器７の−側入力端子に接続してなるが、比較器の−端子と＋端子は比較結果を示す出力信号の極性のみに影響するものであり、逆であっても差し支えない。
【００８７】
〈４〉上記第１〜第４実施形態において、センサ素子が環境変化に応じて抵抗が変化するものである場合に、当該抵抗変化を直列回路に分圧される電圧の変化に換算し、電圧の比較を行っている。しかしながら、抵抗変化を電流の変化に換算し、電流の比較を行う構成も可能であり、その場合の比較器７としては電流比較型の比較・増幅器を用いることができる。換言すると、アナログ信号及び基準信号は電圧信号に限られず、電流信号であってもよい。
【００８８】
〈５〉また、センサ素子が検知対象の環境変化を容量の変化として出力するものの場合には、上記第１〜第４実施形態の抵抗４、６をコンデンサで、可変抵抗回路５を可変容量回路で置き換えることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、センサ機能を搭載し、無線波等の電磁波を介して外部読み取り装置と非接触で通信を行うことが可能な無線通信装置に利用可能であり、特にＲＦＩＤタグに利用可能である。
【符号の説明】
【００９０】
１：    ＲＦ／ＩＦ回路
２：    通信制御回路
３：    不揮発性メモリ
４、６：  分圧用抵抗
５：    可変抵抗回路
７：    比較器
８：    可変抵抗選択回路
９：    半導体集積回路
１０：  センサ情報取得部
１１：  電極
１２：  アンテナ素子
１３〜１６：  センサ素子
１００〜１０４：  本発明の実施形態に係る無線通信装置
５０１〜５０ｎ：  抵抗
５１１〜５１ｎ：  ＮＭＯＳＦＥＴ
５２１〜５２ｎ：  ＰＭＯＳＦＥＴ
５３１〜５３ｎ：  インバータ
ＳＥＬ１〜ＳＥＬｎ：  選択信号
【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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