(57)【要約】【課題】２つ以上のアナログ信号をディジタル信号に変換した後にデータ処理して送信するときの電力消費を低減して電池の寿命を延ばすことができるデータ送信装置を提供する。【解決手段】センサ210,220,230から出力されるアナログ信号AS-X,AS-Y,AS-Zをそれぞれ異なるマイクロプロセッサ111,112,113によってディジタル信号に変換してから、このディジタル信号に所定の処理を施して所定フォーマットの送信情報DATA1,DATA2,DATA3となし、これらの送信情報から送信部120によって１つの送信情報を作成し、アンテナ130を介して所定周波数の電波で送信する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池又は蓄電池或いは蓄電器のうちの少なくとも何れか１つを電源として備えると共に、該電源から供給される電力によって動作し、２つ以上の所定のアナログ信号を入力し、該アナログ信号をそれぞれディジタル信号に変換してから、該ディジタル信号に所定の処理を施して所定フォーマットの送信情報となして送信部に出力するデータ処理部を備えたデータ送信装置において、
前記データ処理部は、前記アナログ信号を入力してディジタル信号に変換する機能をもち、予め設定されている所定のプログラムに基づいて動作するマイクロプロセッサを前記アナログ信号毎に備え、
前記２つ以上のマイクロプロセッサのうちの１つがマスタプロセッサに設定されて、該マスタプロセッサは、アナログ信号をディジタル信号に変換してから、該ディジタル信号に所定の処理を施して所定フォーマットの送信情報となして送信部に出力する手段と、前記送信部が時分割で情報送信可能なように他のマイクロプロセッサに情報出力タイミング信号を出力する手段とを備え、
前記マスタプロセッサ以外のマイクロプロセッサは、前記マスタプロセッサから出力された情報出力タイミング信号を入力する手段と、アナログ信号をディジタル信号に変換してから、該ディジタル信号に所定の処理を施して所定フォーマットの送信情報とし、前記マスタプロセッサから前記情報出力タイミング信号を入力したときに前記送信情報を送信部に出力する手段とを備えている
ことを特徴とするデータ送信装置。
【請求項２】
前記送信部は、各マイクロプロセッサから入力した送信情報を電波によって送信する手段を有している
ことを特徴とする請求項１に記載のデータ送信装置。
【請求項３】
前記２つ以上のマイクロプロセッサは全て同じ構造を有するものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のデータ送信装置。
【請求項４】
検出結果を前記アナログ信号として出力するセンサを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載のデータ送信装置。
【請求項５】
前記センサとして所定方向の加速度を検出して該検出加速度の値に対応したアナログ信号を出力する加速度センサを備えている
ことを特徴とする請求項４に記載のデータ送信装置。
【請求項６】
タイヤ又はタイヤホイールの何れかに取付け可能な筐体を有し、該筐体の内部にデータ送信装置の全体が配置されている
ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のデータ送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池によって動作し、２つ以上のアナログ信号を入力してディジタル信号に変換した後、ディジタルデータを生成して送信するデータ送信装置において、同じ構造を持ったマイクロプロセッサをアナログ信号と同数の２つ以上併設して、消費電力の低減を図ったデータ送信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、２つ以上のセンサによる検出結果を送信する電池を利用したデータ送信装置の一例として、例えば、特表２００３−５３４１９６号公報（特許文献１）に開示される車両の複数の運転システム装置を調整する方法および装置、特開２００４−２９１７６８号公報（特許文献２）に開示されるタイヤ状態量検出システムが知られている。
【０００３】
上記特許文献１に開示されるシステムでは、複数のセンサによって検出した結果を中央演算処理装置に入力し、この中央演算処理装置においてデータ処理を行い、制御用の信号を生成して、この信号をアクチュエータに送信している。ここで、中央演算処理装置は、複数の運転システムコントローラと調整装置とレギュレータ等を１つのアセンブリとして統合したものであり、中央演算処理装置として、いわゆるワンチップマイクロプロセッサを使用可能である。
【０００４】
また、上記特許文献２に開示されるシステムでは、圧力センサや温度センサ、力センサなどの複数のセンサを有すると共に、これらのセンサの出力を入力してこれらのセンサの検出結果の情報を送信するコンピュータ及び送受信機を有する検出ユニットを各タイヤに設け、各タイヤ毎にタイヤ状態量を検出する。
【特許文献１】特表２００３−５３４１９６号公報
【特許文献２】特開２００４−２９１７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述した従来のシステムでは、中央演算処理装置あるいはコンピュータにおいて、複数のセンサから入力したアナログ信号を所定時間内にディジタル信号に変換してからデータ処理して処理結果を送信しなければならない。このため、中央演算処理装置あるいはコンピュータにかかる負荷が大きくなり、特にアナログ／ディジタル変換の消費電力が大きいため、消費電力が増大して電池の寿命が短くなるという問題があった。
【０００６】
一般的に、この種の中央演算処理装置あるいはコンピュータとして用いられるマイクロプロセッサの消費電力はデータ処理速度の基準となるクロック周波数の２乗に比例して増大する。このため、１つのセンサ出力をデータ処理する時間と同じ時間内に、３つのセンサ出力をデータ処理する場合は、３倍の処理速度が必要となるので、３倍以上のクロック周波数が必要となり、マイクロプロセッサの消費電力は９倍以上に増大する。
【０００７】
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、２つ以上のアナログ信号をディジタル信号に変換した後にデータ処理して送信するときの電力消費を低減して電池の寿命を延ばすことができるデータ送信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は前記目的を達成するために、電池又は蓄電池或いは蓄電器のうちの少なくとも何れか１つを電源として備えると共に、該電源から供給される電力によって動作し、２つ以上の所定のアナログ信号を入力し、該アナログ信号をそれぞれディジタル信号に変換してから、該ディジタル信号に所定の処理を施して所定フォーマットの送信情報となして送信部に出力するデータ処理部を備えたデータ送信装置において、前記データ処理部は、前記アナログ信号を入力してディジタル信号に変換する機能をもち、予め設定されている所定のプログラムに基づいて動作するマイクロプロセッサを前記アナログ信号毎に備え、前記２つ以上のマイクロプロセッサのうちの１つがマスタプロセッサに設定されて、該マスタプロセッサは、アナログ信号をディジタル信号に変換してから、該ディジタル信号に所定の処理を施して所定フォーマットの送信情報となして送信部に出力する手段と、前記送信部が時分割で情報送信可能なように他のマイクロプロセッサに情報出力タイミング信号を出力する手段とを備え、前記マスタプロセッサ以外のマイクロプロセッサは、前記マスタプロセッサから出力された情報出力タイミング信号を入力する手段と、アナログ信号をディジタル信号に変換してから、該ディジタル信号に所定の処理を施して所定フォーマットの送信情報とし、前記マスタプロセッサから前記情報出力タイミング信号を入力したときに前記送信情報を送信部に出力する手段とを備えているデータ送信装置を提案する。
【０００９】
本発明のデータ送信装置によれば、各アナログ信号はそれぞれ個別に設けられたマイクロプロセッサによってデータ処理される。さらに、前記マスタプロセッサによって他のマイクロプロセッサから送信情報が出力されるタイミングが、前記送信部による情報送信が時分割で可能なように制御される。したがって、各マイクロプロセッサは１つのアナログ信号をデータ処理するために必要最小限の処理速度を備えていればよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のデータ送信装置によれば、各マイクロプロセッサは１つのセンサの出力信号をデータ処理するために必要最小限の処理速度を備えていればよいので、所定時間内に全てのセンサの出力信号を処理する場合には、従来のように全てのセンサの出力信号を１つのマイクロプロセッサによってデータ処理するときの処理速度の２分の１以下の低い値の処理速度に設定することができる。このため、全てのマイクロプロセッサの総合消費電力を従来に比べて大幅に低減することができるので、従来に比べて電池の寿命を延ばすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
【００１２】
図１は本発明の一実施形態におけるセンサユニットの電気系回路を示すブロック図である。本実施形態のセンサユニットは本発明のデータ送信装置を用いて構成されている。図において、１０はセンサユニットで、互いに直交する３方向の加速度を検出して、検出結果の加速度データを電波によって上位装置（図示せず）に送信する。このセンサユニットは、図２及び図３に示すような周知の車両用タイヤに取り付けられて、タイヤ・ホイール組立体１の回転方向をＸ軸方向、回転軸（車軸）方向をＹ軸方向、車軸に直交する遠心力が生ずる方向をＺ軸方向として、それぞれの方向の加速度を検出する。
【００１３】
図３及び図４において、１はタイヤ・ホイール組立体であり、タイヤ本体２とホイール３から構成されている。また、ホイール３にはリム３１に筐体１１が装着されたセンサユニット１０が設けられている。
【００１４】
センサユニット１０は、その筐体が、タイヤ本体２の空気室２１内部においてリム３１の所定位置に接着剤によって固定されており、このセンサユニット１０内に設けられている後述する加速度センサによってタイヤに生ずる加速度を検出し、この検出結果を電波で送信する。また、センサユニット１０からの送信データには検出結果の他にセンサユニット１０に固有の識別情報が含まれる。尚、センサユニット１０をタイヤ本体２の内壁或いは内部に設けても良い。
【００１５】
センサユニット１０は、図１に示すように、データ送信装置100と、Ｘ軸方向加速度センサ210、Ｙ軸方向加速度センサ220、Ｚ軸方向加速度センサ230、電池300から構成されている。
【００１６】
データ送信装置100は、データ処理部110と送信部120及びアンテナ130から構成されている。
【００１７】
データ処理部110は、３つのマイクロプロセッサ111,112,113から構成されている。これらのマイクロプロセッサ111〜113は全て同じ構成を有する周知のワンチップマイクロコンピュータであり、内部に格納されているプログラムのみが異なる。また、マイクロプロセッサ111はプログラムによってマスタプロセッサに設定され、他の２つのマイクロプロセッサ112,113はプログラムによってスレーブプロセッサに設定されている。
【００１８】
マイクロプロセッサ111は、電池300から電力供給を受け、プログラムに基づいて例えば２ＭＨｚの周波数のクロック信号によって動作するＣＰＵを主体として構成されたワンチップマイクロコンピュータからなる。また、マイクロプロセッサ111は、アナログ／ディジタル変換器を含み、Ｘ軸方向加速度センサ210から出力された検出結果のアナログ信号AS-Xを入力し、このアナログ信号AS-Xをディジタル信号に変換してから、このディジタル信号に所定の処理を施して所定フォーマットのデータ（送信情報）DATA1となして送信部120に送出する。尚、このセンサユニット１０に固有の識別情報がマイクロプロセッサ111のメモリに予め記憶されており、この識別情報が前記送信情報に含められる。
【００１９】
マイクロプロセッサ112は、電池300から電力供給を受け、プログラムに基づいて例えば２ＭＨｚの周波数のクロック信号によって動作するＣＰＵを主体として構成されたワンチップマイクロコンピュータからなる。また、マイクロプロセッサ112は、アナログ／ディジタル変換器を含み、Ｙ軸方向加速度センサ220から出力された検出結果のアナログ信号AS-Yを入力し、このアナログ信号AS-Yをディジタル信号に変換してから、このディジタル信号に所定の処理を施して所定フォーマットのデータ（送信情報）DATA2となして、マイクロプロセッサ111からの指示を受けたときに送信部120に送出する。
【００２０】
マイクロプロセッサ113は、電池300から電力供給を受け、プログラムに基づいて例えば２ＭＨｚの周波数のクロック信号によって動作するＣＰＵを主体として構成されたワンチップマイクロコンピュータからなる。また、マイクロプロセッサ113は、アナログ／ディジタル変換器を含み、Ｚ軸方向加速度センサ230から出力された検出結果のアナログ信号AS-Zを入力し、このアナログ信号AS-Zをディジタル信号に変換してから、このディジタル信号に所定の処理を施して所定フォーマットのデータ（送信情報）DATA3となして、マイクロプロセッサ111からの指示を受けたときに送信部120に送出する。
【００２１】
送信部120は、電池300から電力供給を受け、各マイクロプロセッサ111〜113から送出されるデータ（送信情報）DATA1,DATA2,DATA3を入力して、これら３つのデータを１つにまとめた送信情報を作成し、この送信情報を所定周波数の電波によってアンテナ130を介して上位装置（図示せず）に送信する。
【００２２】
Ｘ軸方向加速度センサ210は、電池300から電力供給を受け、ＸＹＺ直交座標におけるＸ軸方向の加速度を検出して、この加速度値に対応するアナログ信号AS-Xを出力する。
【００２３】
Ｙ軸方向加速度センサ220は、電池300から電力供給を受け、ＸＹＺ直交座標におけるＹ軸方向の加速度を検出して、この加速度値に対応するアナログ信号AS-Yを出力する。
【００２４】
Ｚ軸方向加速度センサ230は、電池300から電力供給を受け、ＸＹＺ直交座標におけるＺ軸方向の加速度を検出して、この加速度値に対応するアナログ信号AS-Zを出力する。
【００２５】
電池300は、センサユニット１０内の各部に駆動電力を供給する。
【００２６】
次に上記構成からなるセンサユニット１０の動作を図４乃至図６のフローチャートを参照して説明する。図４はマスタープロセッサであるマイクロプロセッサ111の動作を説明するフローチャート、図５はスレーブプロセッサであるマイクロプロセッサ112の動作を説明するフローチャート、図６はスレーブプロセッサであるマイクロプロセッサ113の動作を説明するフローチャートである。
【００２７】
センサユニット１０が動作を開始すると、マイクロプロセッサ111は、タイマを初期化して計時を開始すると共に（ＳＡ１）、マイクロプロセッサ112に対して要求信号REQ1を送信し（ＳＡ２）、マイクロプロセッサ113に対して要求信号REQ2を送信する（ＳＡ３）。
【００２８】
この後、マイクロプロセッサ111は、Ｘ軸方向加速度センサ210から出力されるアナログ信号を入力して、これをディジタル信号に変換し、ディジタルデータとして検出結果のデータを取り込む（ＳＡ４）。次いで、マイクロプロセッサ111は、取り込んだ検出結果のデータに対して所定の処理を施して所定フォーマットのデータ（送信情報）DATA1を作成し（ＳＡ５）、これを送信部120に送出する（ＳＡ６）。尚、このセンサユニット１０に固有の識別情報がマイクロプロセッサ111のメモリに予め記憶されており、この識別情報が前記送信情報DATA1に含められる。
【００２９】
次に、マイクロプロセッサ111は、データの送出が完了したか否かを判定し（ＳＡ７）、データの送出が完了した後にマイクロプロセッサ112に対して要求信号REQ1を送信し（ＳＡ８）、この後、マイクロプロセッサ112から肯定応答信号ACK1を受信したか否かを判定する（ＳＡ９）。この判定の結果、マイクロプロセッサ112から肯定応答信号ACK1を受信した後、マイクロプロセッサ111は、マイクロプロセッサ113に対して要求信号REQ2を送信し（ＳＡ１０）、この後、マイクロプロセッサ113から肯定応答信号ACK2を受信したか否かを判定する（ＳＡ１１）。マイクロプロセッサ111は、マイクロプロセッサ113から肯定応答信号ACK2を受信した後に、タイマの計時時間Ｔが所定の繰り返し間隔時間Ｔth以上になったか否かを判定し（ＳＡ１２）、タイマの計時時間Ｔが所定の繰り返し間隔時間Ｔth以上であるときに前記ＳＡ１の処理に移行する。
【００３０】
また、センサユニット１０が動作を開始すると、マイクロプロセッサ112は、マイクロプロセッサ111から要求信号REQ1を受信したか否かを監視し（ＳＢ１）、要求信号REQ1を受信したときに、Ｙ軸方向加速度センサ220から出力されるアナログ信号を入力して、これをディジタル信号に変換し、ディジタルデータとして検出結果のデータを取り込む（ＳＢ２）。次いで、マイクロプロセッサ112は、取り込んだ検出結果のデータに対して所定の処理を施して所定フォーマットのデータ（送信情報）DATA2を作成する（ＳＢ３）。この後、マイクロプロセッサ112は、マイクロプロセッサ111から要求信号REQ1を受信したか否かを監視し（ＳＢ４）、要求信号REQ1を受信したときに、送信情報DATA2を送信部120に送出する（ＳＢ５）。次いで、マイクロプロセッサ112は、送信情報DATA2の送出が完了したか否かを判定し（ＳＢ６）、送信情報DATA2の送出が完了した後にマイクロプロセッサ111に対して肯定応答信号ACK1を送信し（ＳＢ７）、前記ＳＢ１の処理に移行する。
【００３１】
さらに、センサユニット１０が動作を開始すると、マイクロプロセッサ113は、マイクロプロセッサ111から要求信号REQ2を受信したか否かを監視し（ＳＣ１）、要求信号REQ2を受信したときに、Ｚ軸方向加速度センサ230から出力されるアナログ信号を入力して、これをディジタル信号に変換し、ディジタルデータとして検出結果のデータを取り込む（ＳＣ２）。次いで、マイクロプロセッサ113は、取り込んだ検出結果のデータに対して所定の処理を施して所定フォーマットのデータ（送信情報）DATA3を作成する（ＳＣ３）。この後、マイクロプロセッサ113は、マイクロプロセッサ111から要求信号REQ2を受信したか否かを監視し（ＳＣ４）、要求信号REQ2を受信したときに、送信情報DATA3を送信部120に送出する（ＳＣ５）。次いで、マイクロプロセッサ113は、送信情報DATA3の送出が完了したか否かを判定し（ＳＣ６）、送信情報DATA3の送出が完了した後にマイクロプロセッサ111に対して肯定応答信号ACK2を送信し（ＳＣ７）、前記ＳＣ１の処理に移行する。
【００３２】
前述したように本実施形態のセンサユニット１０では、データ処理部100に各加速度センサ210,220,230毎に対応したマイクロプロセッサ111,112,113を備え、それぞれのセンサ210,220,230の出力信号を個別にデータ処理するようにしたので、従来のように１つのマイクロプロセッサによって全てのセンサの出力信号をデータ処理するときに比べてマイクロプロセッサの消費電力を大幅に低減することができた。一例としては、本実施形態のマイクロプロセッサ111,112,113のそれぞれにおけるデータ処理中の消費電流は単位時間あたり約２００μＡであり、全体では単位時間あたり約６００μＡの電流を消費している。これに対して従来のように１つのマイクロプロセッサによって３つのセンサの出力信号をデータ処理する場合、データ処理に要する時間を本実施形態と同じとすると３倍の処理速度が必要になるため、マイクロプロセッサのクロック信号周波数として６ＭＨｚ以上の周波数が必要になり、電源電圧を同じとした場合、マイクロプロセッサはデータ処理中に単位時間あたり約１８００μＡの電流を消費した。したがって、本実施形態のセンサユニット１０によれば、従来に比べて大幅に消費電力を低減できることがわかる。これにより電池の寿命を従来よりものばすことができ、電池交換等のメンテナンスにかかる時間も削減することができる。
【００３３】
また、本実施形態では、マイクロプロセッサ111,112,113として同じ構造を有するものを使用しているので、製造コストの削減を図ることができる。
【００３４】
尚、上記実施形態では、センサユニット１０の駆動電源として電池300を用いたが蓄電池や蓄電器を電源として用い、各部に電力供給を行っても良い。
【００３５】
また、電源として蓄電池や蓄電器を用いる場合は、外部から入力した電磁波のエネルギーを電気エネルギーに変換して充電するようにしても良い。
【００３６】
また、本実施形態では、３つのマイクロプロセッサを備えたデータ送信装置を構成したが、入力するアナログ信号の数に対応させて２つ或いは４つ以上のマイクロプロセッサを備えたデータ送信装置を構成しても上記実施形態と同様に従来よりも消費電力を削減することができることは言うまでもないことである。
【００３７】
また、本実施形態ではセンサユニット１０を車両用タイヤに装着した例を説明したが、これに限定されることはなく、自動車や列車或いは電車の車体、列車や電車の車輪にセンサユニット１０を装着して用いても良い。
【００３８】
また、本実施形態では加速度センサ210,220,230から出力されるアナログ信号AS-X,AS-Y,AS-Zをデータ処理するデータ送信装置を一例として説明したが、これに限定されることはなく、処理するアナログ信号は用途に応じた信号でよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態におけるセンサユニットの電気系回路を示すブロック図
【図２】本発明の一実施形態におけるセンサユニットの装着例を説明する図
【図３】本発明の一実施形態におけるセンサユニットの装着例を説明する図
【図４】本発明の一実施形態におけるマイクロプロセッサの動作を説明するフローチャート
【図５】本発明の一実施形態におけるマイクロプロセッサの動作を説明するフローチャート
【図６】本発明の一実施形態におけるマイクロプロセッサの動作を説明するフローチャート
【符号の説明】
【００４０】
１…タイヤ・ホイール組立体、２…タイヤ本体、２１…空気室、３…ホイール、３１…リム、１０…センサユニット、１１…筐体、100…データ送信装置、110…データ処理部、111…マイクロプロセッサ（マスタプロセッサ）、112,113…マイクロプロセッサ（スレーブプロセッサ）、120…送信部、130…アンテナ、210…Ｘ軸方向加速度センサ、220…Ｙ軸方向加速度センサ、230…Ｚ軸方向加速度センサ、300…電池。
【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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