特許 6115262 センサ装置およびモニタリングシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6115262

(24)【登録日】2017年3月31日

(45)【発行日】2017年4月19日

(54)【発明の名称】センサ装置およびモニタリングシステム

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20170410BHJP

   H02M 3/156 20060101ALI20170410BHJP

【ＦＩ】

   H02J7/00 302A

   H02M3/156

【請求項の数】12

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-77103(P2013-77103)

(22)【出願日】2013年4月2日

(65)【公開番号】特開2014-204511(P2014-204511A)

(43)【公開日】2014年10月27日

【審査請求日】2016年2月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002945

【氏名又は名称】オムロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100155712

【弁理士】

【氏名又は名称】村上 尚

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 照起

(72)【発明者】

【氏名】今井 紘

(72)【発明者】

【氏名】鮫島 裕

(72)【発明者】

【氏名】尾▲崎▼ 智博

【審査官】 杉田 恵一

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−１６４５５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２５３１７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−８１３６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３５３０５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−８９３７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−９８８０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 韓国公開特許第１０−２００８−００８９８５２（ＫＲ，Ａ）

【文献】 韓国公開特許第１０−２０１３−０００２１０２（ＫＲ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／００８１０８６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００９／０５８１３８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｈ０２Ｍ ３／１５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

計測対象を計測する第１センサ部と、電力供給経路を切り換える制御部と、第１センサ部および制御部に電力供給する電源と、電圧を変換するコンバータと、電圧を調整するレギュレータとを備えたセンサ装置であって、
前記第１センサ部の計測データを送信する通信部をさらに備え、
前記電源から前記第１センサ部および前記制御部への電力供給経路として、
前記第１センサ部が前記電源に直結されるか若しくは前記電源と導通されず、かつ、前記制御部が前記電源に直結される電力供給経路Ａと、
前記電源、前記コンバータおよび前記レギュレータが直列に接続され、前記レギュレータの出力が前記第１センサ部に供給され、前記コンバータまたは前記レギュレータの出力が前記制御部に供給される電力供給経路Ｂと、
前記電源および前記コンバータが接続され、前記コンバータの出力が前記制御部および前記通信部に供給され、前記第１センサ部が電源と導通されない電力供給経路Ｃと、
を有し、
前記制御部は、前記第１センサ部または前記通信部の動作状態に応じて、前記電力供給経路Ａ、前記電力供給経路Ｂおよび前記電力供給経路Ｃを切り換えることを特徴とする、センサ装置。

【請求項2】

前記電力供給経路Ａにおいて、前記通信部が前記電源に直結され、前記電力供給経路Ｂにおいて、前記コンバータの出力が前記通信部および前記制御部に供給されることを特徴とする、請求項１に記載のセンサ装置。

【請求項3】

計測対象を計測する第２センサ部をさらに備え
前記電力供給経路Ａにおいて、前記第２センサ部が前記電源に直結され、
前記電力供給経路Ｂにおいて、前記コンバータの出力が前記制御部、前記通信部および前記第２センサ部に供給され、
前記電力供給経路Ｃにおいて、前記コンバータの出力が前記第２センサ部に供給されることを特徴とする、請求項２に記載のセンサ装置。

【請求項4】

前記通信部は、計測データを無線で送信することを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載のセンサ装置。

【請求項5】

前記コンバータは昇圧型コンバータであることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載のセンサ装置。

【請求項6】

前記コンバータは降圧型コンバータであることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載のセンサ装置。

【請求項7】

前記コンバータは、前記電源の電圧が所定値以上の場合に降圧し、前記電源の電圧が所定値未満の場合に昇圧する昇降圧型コンバータであることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載のセンサ装置。

【請求項8】

環境発電により得られる電力を前記電源として利用することを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載のセンサ装置。

【請求項9】

電池を前記電源として利用することを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載のセンサ装置。

【請求項10】

前記第１センサ部は、アナログ信号を出力するセンサであり、
前記制御部は、前記レギュレータの出力電圧を参照電圧とし、前記第１センサ部から出力されたアナログ信号と参照電圧とを比較することで、計測対象の計測デジタル値を出力することを特徴とする、請求項１から９のいずれか１項に記載のセンサ装置。

【請求項11】

構造物に搭載されるセンサ装置であって、
前記第１センサ部は、前記構造物の振動を計測することを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のセンサ装置。

【請求項12】

請求項１〜１１のいずれか１項に記載のセンサ装置と、
前記センサ装置が有する前記第１センサ部の計測データを当該センサ装置から受信する受信装置とを備えることを特徴とする、モニタリングシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、温度や湿度など様々な計測対象を計測するセンサ装置およびモニタリングシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

我々の周辺環境には、多種多様なセンサが設置されており、センサによる計測データをサーバ装置（あるいは本体装置）に送信し、サーバ装置にて解析することが行われている。そして、この解析結果により、周辺環境に設置された機器類を制御することが行われている。

【0003】

センサでの計測及びデータ送信が多くなると、当然消費電力も多くなる。例えば、センサを電池で動作させる場合、計測及びデータ送信が多くなると、電池の寿命が短くなり、電池を頻繁に交換する必要がある。例えば、特許文献１は、消費電力を低減することが可能なセンサ装置を開示している。

【0004】

具体的には、センサ部、制御部を有するセンサ装置であって、電源からセンサ部および制御部への電力供給経路を複数有し、これらの電力供給経路を上記センサ部の動作状態によって切り替え可能であるセンサ装置が開示されている。また、上記電力供給経路は、消費電流が比較的大きくなる動作モード時にはＤＣコンバータを介して電力供給を行う経路とされ、消費電流が比較的小さくなる動作モード時には電源が負荷に直結されて電力供給を行う経路とされるような電力供給経路の切り替えが可能であることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１２−９８８０９号公報（２０１２年５月２４日公開）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上述のような従来技術は、ＤＣコンバータのスイッチングにより発生するノイズにより変動した電圧がＤＣコンバータからセンサ部に出力される。この電圧の変動が影響して、センサ部による計測の精度が低下するといった問題がある。特に微小な物理量の変化を計測するセンサ部において問題となる。また、電池を電源として使用する場合には、使用とともに電圧が下がることにより電池電圧が変動するという問題点がある。さらに、外部からの電力を蓄電する二次電池や電気二重層キャパシタなどの蓄電デバイス等を電源として使用する場合には、内部の電圧変動も大きいという問題点がある。

【0007】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、動作状態が変化しうる場合においても、消費電力の低減と高精度な計測が可能なセンサ装置およびモニタリングシステムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の課題を解決するために、本発明のセンサ装置は、計測対象を計測する第１センサ部と、電力供給経路を切り換える制御部と、第１センサ部および制御部に電力供給する電源と、電圧を変換するコンバータと、電圧を調整するレギュレータとを備えたセンサ装置であって、前記電源から前記第１センサ部および前記制御部への電力供給経路として、前記第１センサ部が前記電源に直結されるか若しくは前記電源と導通されず、かつ、前記制御部が前記電源に直結される電力供給経路Ａと、前記電源、前記コンバータおよび前記レギュレータが直列に接続され、前記レギュレータの出力が前記第１センサ部に供給され、前記コンバータまたは前記レギュレータの出力が前記制御部に供給される電力供給経路Ｂとを有し、前記制御部は、前記第１センサ部の動作状態に応じて、前記電力供給経路Ａおよび前記電力供給経路Ｂを切り換える。

【0009】

上記の構成によれば、第１センサ部の動作状態に応じて電力供給経路を切り換えるので、最適な電力供給経路を選択し、低消費電力化を図ることができる。例えば、第１センサ部が計測動作を行わない待機モードのときに電力供給経路Ａを選択し、第１センサ部が計測動作を行うセンシングモードのときに電力供給経路Ｂを選択すればよい。待機モードでは制御部で消費される電力が小さいため、電源を制御部に直結することで、コンバータにおける消費電力を削減できる。一方、センシングモードでは第１センサ部で消費される電力が大きいため、コンバータを介して電源と第１センサ部および制御部とを接続することで、電流変換効率が大きい状態でコンバータを駆動させることできる。

【0010】

また、電力供給経路Ｂに切り換えられているとき、コンバータにより変換された電圧変動が不安定な電圧がレギュレータによって一定の電圧に調整されるので、第１センサ部には電圧変動の少ない安定した電力が供給される。

【0011】

これにより、第１センサ部は、高精度に計測することができる。したがって、動作状態が変化しうる場合においても、消費電力の低減と高精度な計測が可能なセンサ装置を提供することができる。

【0012】

また、本発明のセンサ装置は、前記第１センサ部の計測データを送信する通信部を備え、前記電力供給経路Ａにおいて、前記通信部が前記電源に直結されるか若しくは前記電源と導通されず、前記電力供給経路Ｂにおいて、前記コンバータの出力が前記通信部および前記制御部に供給され、前記電力供給経路として、前記電力供給経路Ａおよび前記電力供給経路Ｂに加えて、前記電源および前記コンバータが接続され、前記コンバータの出力が前記制御部および前記通信部に供給され、前記第１センサ部が電源と導通されない電力供給経路Ｃを有し、前記制御部は、前記第１センサ部または前記通信部の動作状態に応じて、前記電力供給経路Ａ，前記電力供給経路Ｂおよび前記電力供給経路Ｃを切り換える構成とすることができる。

【0013】

上記の構成によれば、通信部により計測データを送信させる送信モードのときに電力供給経路Ｃを選択すればよい。通信部が計測データを送信する際、比較的大きな電力が必要なるが、コンバータを介して通信部に電力が供給されるため、電流変換効率が大きい状態でコンバータを駆動させることできる。また、このときレギュレータを駆動させため、レギュレータにおける動作電力を削減できる。

【0014】

また、本発明のセンサ装置は、計測対象を計測する第２センサ部をさらに備え、前記電力供給経路Ａにおいて、前記第２センサ部が前記電源に直結され、前記電力供給経路Ｂにおいて、前記コンバータの出力が前記制御部、前記通信部および前記第２センサ部に供給され、前記電力供給経路Ｃにおいて、前記コンバータの出力が前記第２センサ部に供給される。

【0015】

上記の構成によれば、第２センサ部は、第１センサ部と比べて電圧変動が大きい電力が供給されるので、高精度に計測する必要がない計測対象に対する計測に利用することができる。したがって、高精度に計測する必要がある計測対象と、高精度に計測する必要がない計測対象それぞれについて、センサを使い分けることが可能となる。

【0016】

また、本発明のセンサ装置は、前記第１センサ部の計測データを送信する通信部を備え、前記電力供給経路Ａにおいて、前記通信部および前記第１センサ部が前記電源に直結され、前記電力供給経路Ｂにおいて、前記レギュレータの出力が前記制御部および前記通信部に供給される構成とすることができる。

【0017】

また、本発明のセンサ装置において、前記通信部は、計測データを無線で送信する構成とすることができる。

【0018】

例えば、前記コンバータは昇圧型コンバータまたは降圧型コンバータである。また、前記コンバータは、前記電源の電圧が所定値以上の場合に降圧し、前記電源の電圧が所定値未満の場合に昇圧する昇降圧型コンバータであってもよい。

【0019】

また、本発明のセンサ装置において、環境発電により得られる電力を前記電源として利用したり、電池を前記電源として利用することができる。

【0020】

また、本発明のセンサ装置において、前記第１センサ部は、アナログ信号を出力するセンサであり、前記制御部は、前記レギュレータの出力電圧を参照電圧とし、前記第１センサ部から出力されたアナログ信号と参照電圧とを比較することで、計測対象の計測デジタル値を出力する。

【0021】

上記の構成によれば、制御部と第１センサ部それぞれにおける電圧が異なるが、制御部は、第１センサ部が出力するアナログ信号をデジタル信号に変換する際、レギュレータの出力電圧を参照電圧として用いることで、電圧誤差をなくすことできる。

【0022】

また、本発明のセンサ装置は、構造物に搭載されるセンサ装置であって、前記第１センサ部は、前記構造物の振動を計測する。

【0023】

上記の構成によれば、構造物に生じる振動に対して高精度な計測が可能となる。

【0024】

また、上記課題を解決するために、本発明のモニタリングシステムは、前記センサ装置と、前記センサ装置が有する前記第１センサ部の計測により生成する計測データを当該センサ装置から受信する受信装置とを備える。

【0025】

上記の構成によれば、設置環境等に応じて動作状態が変化しうる場合においても、消費電力の低減と高精度な計測が可能なモニタリングシステムを提供することができる。

【0026】

本発明の各態様に係るセンサ装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記センサ装置が備える各手段として動作させることにより上記センサ装置をコンピュータにて実現させるセンサ装置の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。

【発明の効果】

【0027】

本発明は、動作状態が変化しうる場合においても、消費電力の低減と高精度な計測ができるといった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本発明の第１の実施の形態におけるセンサ装置の一例を示すブロック図である。

【図2】ＤＣコンバータおよびレギュレータそれぞれの出力電圧の波形を示すイメージ図である。

【図3】ＤＣコンバータおよびレギュレータそれぞれの出力電圧の計測結果を示す図である。

【図4】測定・送信処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【図5】電源に環境発電を利用した形態のセンサ装置の一例を示すブロック図である。

【図6】第２の実施の形態におけるセンサ装置の一例を示すブロック図である。

【図7】第３の実施の形態におけるセンサ装置の一例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるセンサ装置の一例を示すブロック図である。図１に示されるセンサ装置１は、様々な物に設置され、その周囲の物理量（例えば、加速度、変位量、歪み、振動周波数、温度、湿度、圧力、赤外線量、音量、照度、風速など）を計測する。特に、本実施形態のセンサ装置１は、微小な変化を示す物理量、つまり高精度が必要とされる物理量を計測するのに適した装置である。このような微小な変化を示す物理量とは、例えば、構造物における振動に関する物理量（振動周波数、加速度、変位量など）が考えられる。そのため、本実施形態に係るセンサ装置１は、例えば、構造物に設置され、当該構造物の振動に関する物理量などを計測するのに適している。

【0030】

なお、上記構造物の種類は特に限定されるものではなく、例えば、建物、橋梁、トンネル、住宅、車両、プラント設備、パイプライン、電線、電柱、ガス供給設備、上下水道設備、遺跡など、多様な構造物に適用できる。

【0031】

図１に示されるように、センサ装置１は、センサ装置１全体を制御する制御ＩＣ（制御部）１０と、ＤＣコンバータ２０と、降圧型のレギュレータ３０と、センサ部（第１センサ部）４０と、無線通信機（通信部）５０と、直流電源６０と、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３とを備える。

【0032】

ＤＣコンバータ２０は、スイッチＳＷ１を介して、ＤＣコンバータ２０の入力線が直流電源６０に接続される。ＤＣコンバータ２０は、制御ＩＣ１０によって制御される複数のスイッチング素子を含み、スイッチング素子のスイッチングを制御して、直流電源６０の電圧を昇圧または降圧することにより所定の第１電圧値に変換する。直流電源６０は、例えば電池等の有限の電力供給源である。また、ＤＣコンバータ２０の出力線には無線通信機５０が接続され、ＤＣコンバータ２０と無線通信機５０とを接続する接続線には、制御ＩＣ１０が接続される。電池は一次電池もしくは外部からの電力を蓄電する二次電池や電気二重層キャパシタなどの蓄電デバイス等のいずれを使用しても良い。

【0033】

なお、ＤＣコンバータ２０は、昇圧型、降圧型または昇降圧型のいずれであってもよいが、電源の電圧の大きさに応じて使い分けることが可能である。電源が例えば２．４〜３．０Ｖ程度の低い電圧である場合、昇圧型を使用し、例えば４．５〜６．０Ｖ程度の高い電圧の場合、降圧型を使用し、図５に示すように環境発電を電源として使用する場合、昇降圧型を使用する。環境発電は、例えば太陽光、振動、温度、電磁波または風力を利用することにより得られる。環境発電からの出力を直接電源として使用してもよいし、環境発電の出力をいったん電池に蓄電し、これを電源として使用してもかまわない。

【0034】

無線通信機５０は、制御ＩＣ１０により制御され、サーバ装置（受信装置）２などと通信する。具体的には、センサ部４０が生成する計測データをサーバ装置２に送信する。

【0035】

また、スイッチＳＷ２は、一端が直流電源６０に接続され、他端がＤＣコンバータ２０と制御ＩＣ１０に接続され、スイッチＳＷ３は、一端が電源電圧ラインＶｃｃに接続され、他端がレギュレータ３０に接続される。

【0036】

レギュレータ３０は、入力電圧を所定電圧に調整して電圧を安定化する。レギュレータ３０は、センサ部４０と接続され、ＤＣコンバータ２０が出力する電圧を第１電圧値よりも低い第２電圧値に調整した電力をセンサ部４０に出力する。

【0037】

センサ部４０は、例えば温度センサ、加速度センサ、ひずみセンサ、圧力センサ、湿度センサ、赤外線センサ、音センサまたは振動センサであり、制御ＩＣ１０からの指示に応じて計測対象を計測する。センサ部４０は、計測により計測結果を示す計測データを生成し、生成された計測データを制御ＩＣ１０に出力する。センサ部４０は、アナログ式のセンサまたはデジタル式のセンサのいずれでもよい。センサ部４０をアナログ式のセンサとする場合、制御ＩＣ１０はレギュレータ３０が出力する電圧をリファレンス電圧として用いて、デジタル信号に変換する。これにより、ＡＤ変換の際、センサ部４０と制御ＩＣとにおける電圧誤差をなくすことができる。

【0038】

制御ＩＣ１０は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３を制御して、センサ装置１のモードに応じてオン／オフを切り替える。センサ装置１は、スリープモード、センシングモードおよび送信モードの３つのモードを有している。

【0039】

スリープモードは、センサ部４０および無線通信機５０が動作しないモードである。制御ＩＣ１０は、スリープモードの場合、スイッチＳＷ２をオン、スイッチＳＷ１，ＳＷ３をオフにする。

【0040】

センシングモードは、センサ部４０を動作させ、センシングさせるモードである。制御ＩＣ１０は、センシングモードの場合、スイッチＳＷ１，ＳＷ３をオン、スイッチＳＷ２をオフにする。

【0041】

送信モードは、センシングモードにおいてセンサ部４０により生成された計測データを送信するモードである。制御ＩＣ１０は、送信モードの場合、スイッチＳＷ１をオン、スイッチＳＷ２，ＳＷ３をオフにする。

【0042】

制御ＩＣ１０は、計測時刻になるとセンサ部４０に計測を指示する。具体的には、計測時刻を検出すると、スリープモードからセンシングモードにモードを遷移させ、センサ部４０に計測を指示する。計測時刻は、例えば前回の計測時刻から所定時間経過した時刻であり、制御ＩＣが計時する。

【0043】

制御ＩＣ１０は、センサ部４０が計測により生成した計測データをセンシングモードにおいて取得すると、取得した計測データを図示しないメモリに記憶する。また、制御ＩＣ１０は、センサ部４０が計測により生成した計測データを取得すると、センシングモードから送信モードにモードを遷移させ、無線通信機５０を制御して、メモリに記憶された計測データをサーバ装置２に送信する。

【0044】

具体的に、送信モードに遷移すると、制御ＩＣ１０は、サーバ装置２との通信を確立させる指示を無線通信機５０に出力するので、その指示を受けて無線通信機５０は、サーバ装置２との間で通信を確立する。無線通信機５０は、サーバ装置２との間で通信を確立すると、その旨を示す信号を制御ＩＣ１０に出力するので、その信号を受けて制御ＩＣ１０は、メモリに記憶された計測データを無線通信機５０に送信させる。一方、無線通信機５０はサーバ装置２との間で通信を確立できない場合、その旨の信号を制御ＩＣ１０に出力するので、その信号を受けて制御ＩＣ１０は、送信モードからスリープモードに遷移させる。また、制御ＩＣ１０は、無線通信機５０により計測データが送信されたことが通知されると、その通知を受けて、送信モードからスリープモードに遷移させる。

【0045】

上述したように、センシングモードにおいて、ＤＣコンバータ２０により第１電圧値に変換された後、レギュレータ３０により第２電圧値に調整された電力がセンサ部４０に供給される。これにより、例えば図２に示されるように、直流電源６０としての電池とＤＣコンバータ（昇圧型または降圧型）２０とレギュレータ３０とが直列に接続されている電力ラインにおいて、電池電圧がＤＣコンバータ２０により３．３Ｖに変換される。このとき、ＤＣコンバータ２０の変換により出力電圧が変動してしまう。図３（ａ）は実際にＤＣコンバータ（降圧型）２０の出力電圧を示した計測結果であり、出力電圧が変動していることがわかる。

【0046】

そして、ＤＣコンバータ２０が変換した出力電圧をレギュレータ３０により調整して３．０Ｖの一定とする。これにより、電圧変動のない一定の電圧を出力させることができる。図３（ｂ）は実際にレギュレータ３０の出力電圧を示した計測結果であり、出力電圧が安定していることがわかる。したがって、センサ部４０には、電圧の変動が少ない安定した電力が供給される。これにより、センサ部４０は、高精度に計測することができる。また、ＤＣコンバータ２０が昇降圧型である場合、直流電源６０として環境発電を用いて出力電圧が変動したとしても、ＤＣコンバータ２０は、直流電源６０からの出力電圧が所定値（例えば３．３Ｖ）以上のときに降圧して第１電圧値の電圧を出力し、直流電源６０からの出力電圧が所定値未満の場合に昇圧して第１電圧値の電圧を出力するので、効率的に一定の電圧を出力することができる。したがって、効率的かつ高精度な計測が可能となる。

【0047】

また、スリープモードでは、センサ部４０および無線通信機５０が動作する必要がないため、消費電力が小さくなる。また、ＤＣコンバータ２０およびレギュレータ３０が停止しているので、消費電力を削減することができる。

【0048】

また、送信モードでは、センサ部４０およびレギュレータ３０に電力が供給されないので、センサ部４０およびレギュレータ３０による消費電力を削減することができる。

【0049】

したがって、計測および計測データの送信が必要でない場合にスリープモードに遷移させ、計測する場合にセンシングモードに遷移させ、計測データを送信する場合に送信モードに遷移させることにより直流電源６０を高効率的に利用することができる。

【0050】

図４は、測定・送信処理の流れの一例を示すフローチャートである。測定・送信処理は、制御ＩＣ１０が測定・送信プログラムを実行することにより、制御ＩＣ１０により実行される処理である。制御ＩＣ１０は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３をオフにする（ステップＳ０１）。これにより、ＤＣコンバータ２０は停止し、制御ＩＣ１０および無線通信機５０には、直流電源６０から直接電力が供給される。

【0051】

ステップＳ０２において、制御ＩＣ１０は、スリープモードに遷移させる。そして、計測待機状態および計測スタート条件が満たされているか否かを判断する（ステップＳ０３）。計測待機状態および計測スタート条件が満たされているならば処理をステップＳ０４に進めるが、そうでなければ処理をステップＳ０２に戻す。

【0052】

ステップＳ０４において、制御ＩＣ１０は、スイッチＳＷ１をオン、スイッチＳＷ２，ＳＷ３をオフにする。これにより、ＤＣコンバータ２０は動作し、制御ＩＣ１０および無線通信機５０に電力が供給される。

【0053】

次のステップ０５において、制御ＩＣ１０は、スイッチＳＷ１，ＳＷ３をオン、スイッチＳＷ２をオフにする。これにより、さらにレギュレータ３０が動作し、制御ＩＣ１０および無線通信機５０に加えてセンサ部４０に電力が供給される。このとき、センサ部４０には、ＤＣコンバータ２０が変換して出力した電力がレギュレータ３０により調整されるので、電圧変動の少ない安定した電力が供給される。これにより、高精度な計測が可能となる。

【0054】

次のステップＳ０６において、制御ＩＣ１０は、ステップＳ０５においてセンサ部４０が計測することにより生成した計測データを取得する。そして、スイッチＳＷ１をオン、スイッチＳＷ２，ＳＷ３をオフにする（ステップＳ０７）。そして、ステップＳ０６において取得された計測データをメモリに記憶する（ステップＳ０８）。

【0055】

次のステップ０９において、制御ＩＣ１０は、通信待機状態およびデータ送信条件を満たしているか否かを判断する。通信待機状態およびデータ送信条件を満たしているならば処理をステップＳ１０に進めるが、そうでなければ処理をステップＳ０１に戻す。

【0056】

ステップＳ１０において、制御ＩＣ１０は、無線通信機５０を制御して、メモリに記憶された計測データをサーバ装置２に送信する。そして、送信完了か否かを判断する（ステップＳ１１）。送信完了であれば処理を測定・送信処理を終了するが、そうでなければ処理をステップＳ０１に戻す。

【0057】

以上説明したように、本発明のセンサ装置１は、計測対象を計測するセンサ部４０と、電力供給経路を切り換える制御ＩＣ１０と、センサ部４０および制御ＩＣ１０に電力供給する直流電源６０と、電圧を変換するＤＣコンバータ２０と、電圧を調整するレギュレータ３０と、センサ部４０の計測データを送信する無線通信機５０とを備えたセンサ装置であって、直流電源６０からセンサ部４０および制御ＩＣ１０への電力供給経路として、センサ部４０が直流電源６０と導通されず、かつ、制御ＩＣ１０および無線通信機５０が直流電源６０に直結される電力供給経路Ａと、直流電源６０、ＤＣコンバータ２０およびレギュレータ３０が直列に接続され、レギュレータ３０の出力がセンサ部４０に供給され、ＤＣコンバータ２０の出力が制御ＩＣ１０および無線通信機５０に供給される電力供給経路Ｂと、直流電源６０およびＤＣコンバータ２０が接続され、ＤＣコンバータ２０の出力が制御ＩＣ１０および無線通信機５０に供給され、センサ部４０が直流電源６０と導通されない電力供給経路Ｃとを有し、制御ＩＣ１０は、センサ部４０または無線通信機５０の動作状態に応じて、電力供給経路Ａ，電力供給経路Ｂおよび電力供給経路Ｃを切り換える。

【0058】

このため、センサ部４０の動作状態に応じて電力供給経路を切り換えるので、最適な電力供給経路を選択し、低消費電力化を図ることができる。電力供給経路Ｂに切り換えられているとき、ＤＣコンバータ２０により変換された電圧変動が不安定な電圧がレギュレータ３０によって調整されて一定の電圧に調整されるので、センサ部４０には電圧変動の少ない安定した電力が供給される。したがって、設置環境等に応じて動作状態が変化しうる場合においても、消費電力の低減と高精度な計測ができる。

【0059】

＜第２の実施の形態＞
図６は、第２の実施の形態におけるセンサ装置の一例を示すブロック図である。図６に示すセンサ装置１Ａがセンサ装置１と異なる点は、第２センサ部７０が追加された点である。他の構成はセンサ装置１と同じであるので、ここではセンサ装置１と異なる点について主に説明する。なお、第１センサ部４０は、図１に示すセンサ部４０に対応する。

【0060】

第２センサ部７０は、制御ＩＣ１０によって制御され、制御ＩＣ１０と無線通信機５０とを接続する電源電圧ラインＶｃｃに接続される。このため、センシングモードにおいて、ＤＣコンバータ２０が出力する電力が供給される。第２センサ部７０には第１センサ部４０と比べて電圧変動が大きい電源が供給されるが、高精度に計測する必要がない計測対象に対する計測に利用することができる。なお、第２センサ部７０は、例えば温度センサ、加速度センサ、ひずみセンサ、圧力センサ、湿度センサ、赤外線センサ、音センサまたは振動センサである。

【0061】

＜第３の実施の形態＞
図７は、第３の実施の形態におけるセンサ装置の一例を示すブロック図である。図７に示されるように、センサ装置１Ｂは、センサ装置１と同様に制御ＩＣ１０、ＤＣコンバータ２０、レギュレータ３０、センサ部４０、無線通信機５０および直流電源６０を備え、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を備える。

【0062】

ＤＣコンバータ２０は、スイッチＳＷ１を介して、ＤＣコンバータ２０の入力線が直流電源６０に接続され、出力線にレギュレータ３０が接続される。レギュレータ３０の出力線には制御ＩＣ１０とセンサ部４０と無線通信機５０とが直列に接続される。また、ＤＣコンバータ２０、レギュレータ３０およびスイッチＳＷ１と並列にスイッチＳＷ２が接続される。

【0063】

制御ＩＣ１０は、センサ装置１Ｂのモードに応じてスイッチＳＷ１，ＳＷ２のオン／オフを切り換える。具体的には、スリープモードの場合、スイッチＳＷ１をオフ、スイッチＳＷ２をオンにする。センシングモードおよび送信モードの場合、スイッチＳＷ１をオン、スイッチＳＷ２をオフにする。

【0064】

なお、本実施の形態において、直流電源６０が電池の場合を例に説明したが本発明はこれに限定されない。直流電源６０が電池の場合、電池の長寿命化といった目的に大きく寄与するが、直流電源６０が有限の電力供給源でなくても本発明では消費電力の削減効果が得られる。

【0065】

〔ソフトウェアによる実現例〕
センサ装置１，１Ａ，１Ｂの制御ブロック（特に制御ＩＣ１０）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてソフトウェアによって実現してもよい。

【0066】

後者の場合、センサ装置１，１Ａ，１Ｂは、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムおよび各種データがコンピュータ（またはＣＰＵ）で読み取り可能に記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）または記憶装置（これらを「記録媒体」と称する）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えている。そして、コンピュータ（またはＣＰＵ）が上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

【0067】

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0068】

１，１Ａ，１Ｂ センサ装置
１０ 制御ＩＣ（制御部）
２０ ＤＣコンバータ
３０ レギュレータ
４０，７０ センサ部
５０ 無線通信機（通信部）
６０ 直流電源

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】