特許 7402328 無線センサ装置、無線通信システム及び無線通信方法

(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】

(24)【登録日】2023-12-12

(45)【発行日】2023-12-20

(54)【発明の名称】無線センサ装置、無線通信システム及び無線通信方法

(51)【国際特許分類】

   G08C 17/00 20060101AFI20231213BHJP

   H04B 1/59 20060101ALI20231213BHJP

   H04B 5/02 20060101ALI20231213BHJP

   G06K 19/07 20060101ALI20231213BHJP

【ＦＩ】

G08C17/00 Z

H04B1/59

H04B5/02

G06K19/07 170

G06K19/07 230

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2022527001

(86)(22)【出願日】2021-05-21

(86)【国際出願番号】 JP2021019446

(87)【国際公開番号】W WO2021241456

(87)【国際公開日】2021-12-02

【審査請求日】2022-09-12

(31)【優先権主張番号】P 2020090713

(32)【優先日】2020-05-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000010098

【氏名又は名称】アルプスアルパイン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】桝田屋 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】大城 和宣

【審査官】平野 真樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０５３９５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００７／０５５０１５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００６－１０８７５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０８Ｃ １３／００－２５／０４

Ｈ０４Ｂ １／５９

Ｈ０４Ｂ ５／００－５／０６

Ｇ０６Ｋ １７／００－１９／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アンテナと、
前記アンテナによって受信された搬送波を復調する復調部と、
センサの測定値に応じて変化する周波数の信号を発するセンサ部と、
所定の情報を記憶する記憶部と、
前記搬送波を変調し、変調後の前記搬送波を前記アンテナへ供給する変調部と、
前記アンテナによって受信された前記搬送波に含まれるモード切り替えコマンドに基づいて、前記記憶部に記憶されている前記所定の情報に基づく信号に基づいて前記変調部によって変調された前記搬送波を前記アンテナから送信する第１のモードと、前記センサ部の発する前記信号の周波数に基づいて前記変調部によって変調された前記搬送波を前記アンテナから送信する第２のモードと、を切り替える制御部と、
前記復調部と前記制御部との間に接続された第１スイッチと、
前記復調部と前記センサ部との間に接続された第２スイッチと、
前記センサ部と前記変調部との間に接続された第３スイッチと
を備え、
前記制御部は、
前記第１のモードにおいて、前記第１スイッチをＯＮにし、前記第２スイッチをＯＦＦにすることによって、前記復調部から出力される信号が前記制御部に供給されるようにし、
前記第２のモードにおいて、前記第１スイッチをＯＦＦにし、前記第２スイッチをＯＮにし、前記第３スイッチをＯＦＦにすることによって、前記復調部から出力される信号が前記センサ部に供給されるようにし、その後、前記第２スイッチをＯＦＦにし、前記第３スイッチをＯＮにすることによって、前記センサ部から発せられる前記信号が前記変調部に供給されるようにする
ことを特徴とする無線センサ装置。

【請求項2】

前記センサ部は、
測定値に応じて容量が変化するセンサと、
前記センサの容量に応じて共振周波数が変化する振動子と
を有することを特徴とする請求項１に記載の無線センサ装置。

【請求項3】

前記アンテナによって受信された前記搬送波に含まれる励振信号が、前記振動子に供給される
ことを特徴とする請求項２に記載の無線センサ装置。

【請求項4】

前記センサ部は、
測定値に応じて容量または抵抗値が変化するセンサと、
前記センサの容量または抵抗値に応じて発振周波数が変化する発振器と
を有することを特徴とする請求項１に記載の無線センサ装置。

【請求項5】

前記アンテナによって受信された前記搬送波のエネルギーを用いて電力を生成する起電部と、
前記アンテナと前記起電部との間に接続された第４スイッチと
をさらに備え、
前記制御部は、
前記第１のモードにおいて、前記第４スイッチをＯＮにすることによって、前記起電部に前記電力を生成させ、
前記第２のモードにおいて、前記起電部によって生成された電力が所定値以上となった場合、前記第４スイッチをＯＦＦにする
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の無線センサ装置。

【請求項6】

前記第１スイッチは、非駆動状態においてＯＮとなり、
前記第２スイッチは、非駆動状態においてＯＦＦとなる
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の無線センサ装置。

【請求項7】

前記所定の情報は、前記無線センサ装置の識別情報を含む
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の無線センサ装置。

【請求項8】

前記所定の情報は、前記センサの校正情報を含む
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の無線センサ装置。

【請求項9】

請求項１から８のいずれか一項に記載の無線センサ装置と、
前記無線センサ装置に対して前記搬送波の送受信を行う送受信機と
を備えることを特徴とする無線通信システム。

【請求項10】

前記送受信機は、
前記所定の情報である前記無線センサ装置の識別情報に基づく信号に基づいて変調された前記搬送波を、前記無線センサ装置から受信した後、前記識別情報に対応する前記無線センサ装置に対して、前記モード切り替えコマンドを含む前記搬送波を送信することにより、前記識別情報に対応する前記無線センサ装置から、前記センサ部の発する前記信号の周波数に基づいて変調された前記搬送波を受信する
を備えることを特徴とする請求項９に記載の無線通信システム。

【請求項11】

アンテナと、センサの測定値に応じて変化する周波数の信号を発するセンサ部と、所定の情報を記憶する記憶部とを備えた無線センサ装置による無線通信方法であって、
前記アンテナによって受信された搬送波を復調する復調工程と、
前記復調工程において復調された前記搬送波に含まれるモード切り替えコマンドに基づいて、前記無線センサ装置の動作モードを、第１のモードと第２のモードとの間で切り替える切替工程と、
前記第１のモードにおいて、前記搬送波を前記所定の情報に基づく信号に基づいて変調し、変調後の前記搬送波を前記アンテナへ供給する第１の変調工程と、
前記第２のモードにおいて、前記搬送波を前記センサ部の発する前記信号の周波数に基づいて変調し、変調後の前記搬送波を前記アンテナへ供給する第２の変調工程と
を含み、
前記無線センサ装置は、
前記復調を行う復調部と前記切り替えを行う制御部との間に接続された第１スイッチと、
前記復調部と前記センサ部との間に接続された第２スイッチと、
前記センサ部と前記変調を行う変調部との間に接続された第３スイッチと
を備え、
前記制御部が、
前記第１のモードにおいて、前記第１スイッチをＯＮにし、前記第２スイッチをＯＦＦにすることによって、前記復調部から出力される信号が前記制御部に供給されるようにし、
前記第２のモードにおいて、前記第１スイッチをＯＦＦにし、前記第２スイッチをＯＮにし、前記第３スイッチをＯＦＦにすることによって、前記復調部から出力される信号が前記センサ部に供給されるようにし、その後、前記第２スイッチをＯＦＦにし、前記第３スイッチをＯＮにすることによって、前記センサ部から発せられる前記信号が前記変調部に供給されるようにする
ことを特徴とする無線通信方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、無線センサ装置、無線通信システム及び無線通信方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、駆動電源を必要としない通信装置として、電波による個体識別方式（ＲＦＩＤ：Radio Frequency IDentification）を採用した装置、および振動子式のセンサが知られている。振動子式のセンサは、外部装置から受信した信号によって振動子を励振させた後に、センサの容量に応じて変化した振動子の共振周波数に関する信号を送信することで、外部装置によるセンサのセンサ値の推定を可能にするものである。下記特許文献１には、RFIDと振動子式センサとを組み合わせた構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１０－１５４１９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１の技術は、ＲＦＩＤからの応答信号を振動子が発するサブキャリアで振幅シフトキーイング（ＡＳＫ：Amplitude Shift Keying）変調するものである。このため、特許文献１の技術は、同じ搬送波のエネルギーを、ＲＦＩＤと振動子とで共有する必要がある。よって、センサが動作するのに十分な電力が供給されなかったり、返信波の信号強度が低下したりする虞がある。よって、特許文献１の技術は、センサの測定値を個別に送信する構成による利点と、記憶部に記憶されている所定の情報を個別に送信する構成による利点との双方を得ることができない。

【0005】

そこで、センサの測定値を個別に送信する構成による利点と、記憶部に記憶されている所定の情報を個別に送信する構成による利点との双方を得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

一実施形態に係る無線センサ装置は、アンテナと、アンテナによって受信された搬送波を復調する復調部と、センサの測定値に応じて変化する周波数の信号を発するセンサ部と、所定の情報を記憶する記憶部と、搬送波を変調し、変調後の搬送波をアンテナへ供給する変調部と、アンテナによって受信された搬送波に含まれるモード切り替えコマンドに基づいて、記憶部に記憶されている所定の情報に基づく信号に基づいて変調部によって変調された搬送波を、アンテナから送信する第１のモードと、センサ部の発する信号の周波数に基づいて変調部によって変調された搬送波を、アンテナから送信する第２のモードと、を切り替える制御部とを備える。

【0007】

また、一実施形態に係る無線通信システムは、無線センサ装置と、無線センサ装置に対して搬送波の送受信を行う送受信機とを備える。

【0008】

また、一実施形態に係る無線通信方法は、アンテナと、センサの測定値に応じて変化する周波数の信号を発するセンサ部と、所定の情報を記憶する記憶部とを備えた無線センサ装置による無線通信方法であって、アンテナによって受信された搬送波を復調する復調工程と、復調工程において復調された搬送波に含まれるモード切り替えコマンドに基づいて、無線センサ装置の動作モードを、第１のモードと第２のモードとの間で切り替える切替工程と、第１のモードにおいて、搬送波を所定の情報に基づく信号に基づいて変調し、変調後の搬送波をアンテナへ供給する第１の変調工程と、第２のモードにおいて、搬送波をセンサ部の発する信号の周波数に基づいて変調し、変調後の搬送波をアンテナへ供給する第２の変調工程とを含む。

【発明の効果】

【0009】

一実施形態によれば、センサの測定値を個別に送信する構成による利点と、記憶部に記憶されている所定の情報を個別に送信する構成による利点との双方を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１実施形態に係る無線通信システムの構成図

【図2】第１実施形態に係る無線センサ装置による処理の手順を示すフローチャート

【図3】第１実施形態に係る無線センサ装置の「第１のモード」の状態を表す図

【図4】第１実施形態に係る無線センサ装置の「第２のモード」の状態を表す図

【図5】第１実施形態に係る無線センサ装置の「第２のモード」の状態を表す図

【図6】第２実施形態に係る無線通信システムの構成図

【図7】第２実施形態に係る無線センサ装置による処理の手順を示すフローチャート

【図8】第２実施形態に係る無線センサ装置の「第１のモード」の状態を表す図

【図9】第２実施形態に係る無線センサ装置の「第２のモード」の状態を表す図

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して、一実施形態について説明する。

【0012】

〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態に係る無線通信システム１０の構成図である。図１に示す無線通信システム１０は、無線センサ装置１００および送受信機２００を備える。無線通信システム１０は、自動車等の車両に設置されることにより、無線センサ装置１００によって車両の状態（例えば、タイヤの空気圧）を計測し、車両の状態の計測結果を、無線センサ装置１００から送受信機２００に無線送信することが可能なシステムである。

【0013】

図１に示すように、無線センサ装置１００は、アンテナ１０１、充電部１０２、回路部１１０、およびセンサ部１２０を備える。

【0014】

アンテナ１０１は、送受信機２００から送信された所定の周波数帯域（例えば、２．４ＧＨｚ帯）の搬送波を受信する。また、アンテナ１０１は、回路部１１０の変調部１１７によって変調された搬送波を送受信機２００へ送信する。

【0015】

センサ部１２０は、センサ１２１および振動子１２２を備える。センサ１２１は、振動子１２２に並列に接続され、測定値に応じて容量が変化する。センサ１２１としては、例えば、車両のタイヤの空気圧を測定する圧力センサ等が用いられる。振動子１２２は、アンテナ１０１によって受信された搬送波に含まれる励振信号が加えられることによって励振する。このため、励振信号の周波数は、振動子１２２の固有振動数と略等しい。振動子１２２は、初めに、励振信号を含む搬送波が受信されたときに、励振信号に基づき、振動子１２２とセンサ１２１とで構成される回路の共振周波数付近で励振する。その後、振動子１２２は、搬送波による励振が停止すると、例えば１ｍｓｅｃ程度の短時間のエコーイック期間において振動子１２２とセンサ１２１とで構成される回路の共振周波数で減衰振動する。振動子１２２が減衰振動する共振周波数は、センサ１２１の容量に応じて変化する。すなわち、振動子１２２が減衰振動する共振周波数は、センサ１２１の測定値に応じて変化する。これにより、センサ部１２０は、センサ１２１の測定値に応じた周波数の信号を発する。センサ部１２０から発せられた信号は、回路部１１０の変調部１１７へ供給される。

【0016】

回路部１１０は、記憶部１１１、復調部１１２、起電部１１３、電圧制御部１１４、制御部１１６、タイマ１１５、および変調部１１７を備える。

【0017】

記憶部１１１は、所定の情報を記憶する。例えば、記憶部１１１は、所定の情報として、無線センサ装置１００に固有の、ＩＤ情報、センサ１２１の校正情報等を記憶する。センサ１２１の校正情報は、センサ１２１の測定値のばらつきを校正するための情報であり、例えば、参照テーブルの情報、または校正用の式で用いる係数の情報等が挙げられる。記憶部１１１は、例えば不揮発性メモリを含んで構成される。

【0018】

復調部１１２は、アンテナ１０１によって受信された搬送波を復調する。これにより、復調部１１２は、搬送波から、変調前の元の信号を取り出す。

【0019】

起電部１１３は、アンテナ１０１によって受信された搬送波のエネルギーを用いて、直流電力を生成する。起電部１１３は、例えばＲＦ－ＤＣ変換回路を含んで構成される。

【0020】

電圧制御部１１４は、起電部１１３によって生成された直流電力を、充電部１０２に充電する。また、電圧制御部１１４は、充電部１０２に充電された電力を、制御部１１６等へ供給する。充電部１０２は、例えばコンデンサを含んで構成される。

【0021】

タイマ１１５は、制御部１１６が「第２のモード」において待機する一定時間を計測する。

【0022】

制御部１１６は、無線センサ装置１００の全体を制御する。例えば、制御部１１６は、復調部１１２によって搬送波から取り出された信号にモード切り替えコマンドが含まれている場合、当該モード切り替えコマンドに基づいて、無線センサ装置１００の動作モードを、「第１のモード」から「第２のモード」に切り替える。「第１のモード」は、搬送波を記憶部１１１に記憶されている所定の情報に基づく信号で変調し、当該変調後の搬送波を、アンテナ１０１を介して送受信機２００へ送信する動作モードである。すなわち、「第１のモード」は、所定の情報を搬送波に含めて送受信機２００へ送信する動作モードである。「第２のモード」は、搬送波をセンサ部１２０の発する信号の周波数で変調し、当該変調後の搬送波を、アンテナ１０１を介して送受信機２００へ送信する動作モードである。すなわち、「第２のモード」は、センサ１２１の測定値を搬送波に含めて送受信機２００へ送信する動作モードである。

【0023】

変調部１１７は、アンテナ１０１によって受信された搬送波を変調し、変調後の搬送波をアンテナ１０１へ供給する。「第１のモード」において、変調部１１７は、記憶部１１１に記憶されている所定の情報に基づく信号に基づいて、搬送波を変調する。これにより、変調後の搬送波は、所定の情報を含んだものとなる。「第２のモード」において、変調部１１７は、センサ部１２０の発する信号の周波数に基づいて、搬送波を変調する。これにより、変調後の搬送波は、センサ１２１の測定値を含んだものとなる。変調部１１７は、例えば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect Transistor）等のスイッチング素子を含んで構成される。

【0024】

また、回路部１１０は、スイッチＳＷ１（第１スイッチ）、スイッチＳＷ２（第２スイッチ）、スイッチＳＷ３（第３スイッチ）、およびスイッチＳＷ４（第４スイッチ）を備える。スイッチＳＷ１は、復調部１１２と制御部１１６との間に設けられている。スイッチＳＷ２は、復調部１１２とセンサ部１２０との間に設けられている。スイッチＳＷ３は、センサ部１２０と変調部１１７との間に設けられている。スイッチＳＷ４は、アンテナ１０１と起電部１１３との間に設けられている。スイッチＳＷ１～ＳＷ４の各々の「ＯＮ」と「ＯＦＦ」との間の切り替え動作は、制御部１１６によって制御される。スイッチＳＷ１～ＳＷ４の各々としては、例えば、ＦＥＴ（Field effect transistor）が用いられる。なお、以下では、スイッチＳＷ１，ＳＷ４として、非駆動時に「ＯＮ」となる、いわゆるノーマリーオンスイッチを用いる例で説明する。また、スイッチＳＷ２，ＳＷ３として、非駆動時に「ＯＦＦ」となる、いわゆるノーマリーオフスイッチを用いる例で説明する。スイッチＳＷ１は、ノーマリーオンスイッチには限定されず、スイッチＳＷ２，ＳＷ３は、ノーマリーオフスイッチには限定されない。また、スイッチＳＷ４は、後述のステップＳ２０１を実行するためにノーマリーオンスイッチであることが必要だが、スイッチＳＷ４を備えずに、アンテナ１０１と起電部１１３との間が常に通電されていてもよい。

【0025】

図２は、第１実施形態に係る無線センサ装置１００による処理の手順を示すフローチャートである。

【0026】

まず、起電部１１３が、アンテナ１０１から受信した搬送波から電力を生成し、電圧制御部１１４が、生成された電力を充電部１０２に充電する（ステップＳ２０１）。次に、電圧制御部１１４が、充電部１０２に充電された電力の電圧が適正値になったか否かを判断する（ステップＳ２０２）。ステップＳ２０２において、充電部１０２に充電された電力の電圧が適正値になっていないと判断された場合（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、電圧制御部１１４が、ステップＳ２０２を再度実行する。

【0027】

一方、ステップＳ２０２において、充電部１０２に充電された電力の電圧が適正値になったと判断された場合（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、制御部１１６が、スイッチＳＷ１をＯＮに切り替え、スイッチＳＷ２をＯＦＦに切り替え、スイッチＳＷ３をＯＦＦに切り替える（ステップＳ２０３（切替工程））。但し、スイッチＳＷ１がノーマリーオンスイッチであり、スイッチＳＷ２，ＳＷ３がノーマリーオフスイッチである場合、これらのスイッチの初回の切り替えは不要である。

【0028】

次に、復調部１１２が、アンテナ１０１によって受信された搬送波を復調する（ステップＳ２０４（復調工程））。これにより、搬送波から取り出された元の命令を含む信号が、制御部１１６Ａへ供給される。

【0029】

次に、制御部１１６が、復調部１１２によって搬送波から取り出された信号にモード切り替えコマンドが含まれているか否かを判断する（ステップＳ２０５）。

【0030】

ステップＳ２０５において、モード切り替えコマンドが含まれていないと判断された場合（ステップＳ２０５：Ｎｏ）、無線センサ装置１００は、「第１のモード」で動作し、ステップＳ２０６～Ｓ２０９の処理を実行する。

【0031】

「第１のモード」では、まず、制御部１１６が、記憶部１１１に記憶されている所定の情報に基づく信号を、変調部１１７へ供給する（ステップＳ２０６）。

【0032】

そして、変調部１１７が、供給された所定の情報に基づく信号に基づいて、アンテナ１０１によって送信される搬送波を変調する（ステップＳ２０７（第１の変調工程））。

【0033】

また、変調部１１７が、変調後の搬送波を、アンテナ１０１へ供給する（ステップＳ２０８）。これにより、アンテナ１０１が、変調後の搬送波を、送受信機２００へ送信する（ステップＳ２０９）。その後、無線センサ装置１００は、ステップＳ２０１へ処理を戻す。

【0034】

一方、ステップＳ２０５において、モード切り替えコマンドが含まれていると判断された場合（ステップＳ２０５：Ｙｅｓ）、無線センサ装置１００は、「第２のモード」で動作し、ステップＳ２１０～Ｓ２１７の処理を実行する。

【0035】

「第２のモード」では、まず、制御部１１６が、スイッチＳＷ１をＯＦＦに切り替え、スイッチＳＷ２をＯＮに切り替える（ステップＳ２１０（切替工程））。これにより、復調部１１２とセンサ部１２０とが接続され、復調部１１２から出力される信号が、センサ部１２０へ供給される。これにより、センサ部１２０が備える振動子１２２の励振が開始される（ステップＳ２１１）。

【0036】

そして、制御部１１６が、一定時間（第１の所定時間）待機する（ステップＳ２１２）。第１の所定時間は、復調部１１２からセンサ部１２０に供給される励振信号によって振動子１２２が励振するのに十分な時間である。第１の所定時間は、タイマ１１５によって計測される。

【0037】

そして、第１の所定時間が経過すると、制御部１１６が、スイッチＳＷ２をＯＦＦに切り替え、スイッチＳＷ３をＯＮに切り替える（ステップＳ２１３）。これにより、センサ部１２０と変調部１１７とが接続され、センサ部１２０から発せられる信号が、変調部１１７へ供給される。

【0038】

そして、変調部１１７が、供給された信号の周波数に基づいて、アンテナ１０１によって送信される搬送波を変調する（ステップＳ２１４（第２の変調工程））。

【0039】

また、変調部１１７が、変調後の搬送波を、アンテナ１０１へ供給する（ステップＳ２１５）。これにより、アンテナ１０１が、変調後の搬送波を、送受信機２００へ送信する（ステップＳ２１６）。その後、無線センサ装置１００は、一定時間（第２の所定時間）待機後（ステップＳ２１７）、ステップＳ２０１へ処理を戻す。

【0040】

図３は、第１実施形態に係る無線センサ装置１００の「第１のモード」の状態を表す図である。図３に示すように、無線センサ装置１００は、「第１のモード」において、スイッチＳＷ１～ＳＷ４の各々が非駆動状態となる。すなわち、スイッチＳＷ１，ＳＷ４が「ＯＮ」となり、スイッチＳＷ２，ＳＷ３が「ＯＦＦ」となる。

【0041】

これにより、無線センサ装置１００は、「第１のモード」において、図３に示すように、アンテナ１０１と起電部１１３とが接続され、アンテナ１０１によって受信された搬送波が、起電部１１３に供給される（図中矢印Ａ１）。そして、起電部１１３によって生成された直流電力が、電圧制御部１１４を介して充電部１０２に充電される。

【0042】

また、無線センサ装置１００は、「第１のモード」において、図３に示すように、復調部１１２と制御部１１６とが接続され、復調部１１２から出力される信号（搬送波から取り出された変調前の元の信号）が、制御部１１６へ供給される（図中矢印Ａ２）。

【0043】

制御部１１６は、信号を受信したことに応じて、記憶部１１１に記憶されている所定の情報に基づく信号を、変調部１１７へ供給する（図中矢印Ａ３）。その結果、変調部１１７から、所定の情報に基づく変調後の搬送波（すなわち、所定の情報を含む搬送波）が、アンテナ１０１へ供給される（図中矢印Ａ４）。アンテナ１０１は、変調部１１７から供給された変調後の搬送波を、送受信機２００へ送信する。なお、所定の情報に基づく信号とは、所定の情報そのものであってもよく、所定の情報に何らかの加工を施すことによって生成される信号（例えば、暗号化のための乱数等）であってもよい。

【0044】

図４および図５は、第１実施形態に係る無線センサ装置１００の「第２のモード」の状態を表す図である。無線センサ装置１００の制御部１１６は、「第１のモード」において受信した信号に「第２のモード」へのモード切り替えコマンドが含まれている場合、無線センサ装置１００の動作モードを、「第２のモード」に切り替える。

【0045】

具体的には、制御部１１６は、図４に示すように、スイッチＳＷ１をＯＦＦに切り替え、スイッチＳＷ２をＯＮに切り替える。これにより、図４に示すように、復調部１１２とセンサ部１２０とが接続され、復調部１１２から出力される信号が、センサ部１２０へ供給される（図中矢印Ｂ１）。センサ部１２０においては、振動子１２２に信号が供給されることによって、振動子１２２が、初めに、振動子１２２とセンサ１２１とで構成される回路の共振周波数付近で励振し、その後、信号の供給が遮断されることで振動子１２２とセンサ１２１とで構成される回路の共振周波数で減衰振動することにより、振動子１２２とセンサ１２１とで構成される回路の共振周波数と同じ周波数の信号を発する。振動子１２２は、センサ１２１の測定値に応じた周波数の信号を発する。

【0046】

制御部１１６は、「第２のモード」において、スイッチＳＷ１，ＳＷ２の切り替えを行ってから、第１の所定時間が経過すると、図５に示すように、スイッチＳＷ２をＯＦＦに切り替え、スイッチＳＷ３をＯＮに切り替える。これにより、図５に示すように、センサ部１２０と変調部１１７とが接続され、センサ部１２０から発せられる信号が、変調部１１７へ供給される（図中矢印Ｂ２）。

【0047】

その結果、変調部１１７から、センサ部１２０から発せられる信号の周波数に基づく変調後の搬送波（すなわち、センサ１２１の測定値を含む搬送波）が、アンテナ１０１へ供給される（図中矢印Ｂ３）。アンテナ１０１は、変調部１１７から供給された変調後の搬送波を、送受信機２００へ送信する。

【0048】

なお、制御部１１６は、「第１のモード」において、第４スイッチＳＷ４をＯＮにすることによって、起電部１１３に前記電力を生成させ、「第２のモード」において、起電部１１３によって生成された電力が所定値以上となった場合、第４スイッチをＯＦＦにしてもよい。これにより、第１実施形態に係る無線センサ装置１００は、制御部１１６への供給に十分な電力が確保できた場合に、アンテナ１０１によって受信された搬送波のエネルギーの殆どを、復調部１１２を介してセンサ部１２０に供給させることができる。制御部１１６は、例えば充電部１０２に充電された電圧が所定以上となった場合に、起電部１１３によって生成された電力が所定値以上となったと判定することができる。

【0049】

以上説明したように、第１実施形態に係る無線センサ装置１００は、アンテナ１０１と、アンテナ１０１によって受信された搬送波を復調する復調部１１２と、センサ１２１の測定値に応じて変化する周波数の信号を発するセンサ部１２０と、所定の情報を記憶する記憶部１１１と、搬送波を変調し、変調後の搬送波をアンテナ１０１へ供給する変調部１１７と、アンテナ１０１によって受信された搬送波に含まれるモード切り替えコマンドに基づいて、記憶部１１１に記憶されている所定の情報に基づく信号に基づいて変調部１１７によって変調された搬送波を、アンテナ１０１から送信する第１のモードと、センサ部１２０の発する信号の周波数に基づいて変調部１１７によって変調された搬送波を、アンテナ１０１から送信する第２のモードと、を切り替える制御部１１６とを備える。

【0050】

これにより、第１実施形態に係る無線センサ装置１００は、送受信機２００からのモード切り替えコマンドに応じて、センサ１２１の測定値の搬送波による送信と、記憶部１１１に記憶されている所定の情報の搬送波による送信とを、選択的に切り替えて行うことができる。したがって、第１実施形態に係る無線センサ装置１００によれば、センサ１２１の測定値を個別に送信する構成による利点と、記憶部１１１に記憶されている所定の情報を個別に送信する構成による利点との双方を得ることができる。

【0051】

なお、送受信機２００は、無線センサ装置１００に対応している。例えば、送受信機２００は、無線センサ装置１００へ、搬送波を送信する。この際、送受信機２００は、無線センサ装置１００から所定の情報を取得する場合には、搬送波にモード切り替えコマンドを含めない。この場合、送受信機２００は、所定の情報を含む搬送波を、無線センサ装置１００から受信する。したがって、送受信機２００は、受信した搬送波を復調することにより、所定の情報を得ることができる。一方、送受信機２００は、無線センサ装置１００からセンサ１２１の計測値を取得する場合には、搬送波にモード切り替えコマンドを含める。この場合、送受信機２００は、センサ１２１の計測値を含む搬送波を、無線センサ装置１００から受信する。したがって、送受信機２００は、受信した搬送波を復調してその周波数を計測することにより、センサ１２１の計測値を得ることができる。なお、例えば、送受信機２００は、所定の情報として無線センサ装置１００の識別情報を取得した後、当該識別情報に対応する無線センサ装置１００に対して、モード切り替えコマンドを含む搬送波を送信することにより、当該識別情報に対応する無線センサ装置１００のみから、センサ１２１の計測値を含む搬送波を受信することができる。

【0052】

〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態について説明する。以下、第２実施形態に係る無線通信システム１０Ａに関し、第１実施形態からの変更点について説明する。

【0053】

図６は、第２実施形態に係る無線通信システム１０Ａの構成図である。図６に示すように、第２実施形態に係る無線通信システム１０Ａは、無線センサ装置１００の代わりに、無線センサ装置１００Ａを備える。無線センサ装置１００Ａは、センサ部１２０の代わりに、センサ部１５０を備える。また、無線センサ装置１００Ａは、制御部１１６の代わりに、制御部１１６Ａを備える。また、無線センサ装置１００Ａは、スイッチＳＷ２を有しなくてよい。

【0054】

センサ部１５０は、センサ１５１および発振器１５２を備える。センサ１５１は、発振器１５２に接続される。センサ１５１としては、例えば、車両のタイヤの空気圧を測定する圧力センサ等が用いられる。発振器１５２は、制御部１１６Ａから電源電圧Ｖｃｃが供給されることにより、センサ１５１の測定値に応じた周波数で、自励発振する。これにより、センサ部１５０は、センサ１５１の測定値に応じた周波数の信号を発する。センサ部１５０から発せられた信号は、回路部１１０の変調部１１７へ供給される。

【0055】

図７は、第２実施形態に係る無線センサ装置１００Ａによる処理の手順を示すフローチャートである。

【0056】

まず、起電部１１３が、アンテナ１０１から受信した搬送波から電力を生成し、電圧制御部１１４が、生成された電力を充電部１０２に充電する（ステップＳ７０１）。次に、電圧制御部１１４が、充電部１０２に充電された電力の電圧が適正値になったか否かを判断する（ステップＳ７０２）。ステップＳ７０２において、充電部１０２に充電された電力の電圧が適正値になっていないと判断された場合（ステップＳ７０２：Ｎｏ）、電圧制御部１１４が、ステップＳ７０２を再度実行する。

【0057】

一方、ステップＳ７０２において、充電部１０２に充電された電力の電圧が適正値になったと判断された場合（ステップＳ７０２：Ｙｅｓ）、制御部１１６Ａが、スイッチＳＷ１をＯＮに切り替え、スイッチＳＷ３をＯＦＦに切り替える（ステップＳ７０３（切替工程））。但し、スイッチＳＷ１がノーマリーオンスイッチであり、スイッチＳＷ３がノーマリーオフスイッチである場合、これらのスイッチの初回の切り替えは不要である。

【0058】

次に、復調部１１２が、アンテナ１０１によって受信された搬送波を復調する（ステップＳ７０４（復調工程））。これにより、搬送波から取り出された元の信号が、制御部１１６Ａへ供給される。

【0059】

次に、制御部１１６Ａが、復調部１１２によって搬送波から取り出された信号にモード切り替えコマンドが含まれているか否かを判断する（ステップＳ７０５）。

【0060】

ステップＳ７０５において、モード切り替えコマンドが含まれていないと判断された場合（ステップＳ７０５：Ｎｏ）、無線センサ装置１００Ａは、「第１のモード」で動作し、ステップＳ７０６～Ｓ７０９の処理を実行する。

【0061】

「第１のモード」では、まず、制御部１１６Ａが、記憶部１１１に記憶されている所定の情報に基づく信号を、変調部１１７へ供給する（ステップＳ７０６）。

【0062】

そして、変調部１１７が、供給された所定の情報に基づく信号に基づいて、アンテナ１０１によって送信される搬送波を変調する（ステップＳ７０７（第１の変調工程））。

【0063】

また、変調部１１７が、変調後の搬送波を、アンテナ１０１へ供給する（ステップＳ７０８）。これにより、アンテナ１０１が、変調後の搬送波を、送受信機２００へ送信する（ステップＳ７０９）。その後、無線センサ装置１００Ａは、ステップＳ７０１へ処理を戻す。

【0064】

一方、ステップＳ７０５において、モード切り替えコマンドが含まれていると判断された場合（ステップＳ７０５：Ｙｅｓ）、無線センサ装置１００Ａは、「第２のモード」で動作し、ステップＳ７１０～Ｓ７１６の処理を実行する。

【0065】

「第２のモード」では、まず、制御部１１６Ａが、センサ部１５０の発振器１５２に、電源電圧Ｖｃｃを供給する（ステップＳ７１０）。そして、一定時間待機後（ステップＳ７１１）、制御部１１６Ａが、スイッチＳＷ３をＯＮに切り替える（ステップＳ７１２）。これにより、センサ部１５０と変調部１１７とが接続され、センサ部１５０から発せられる信号が、変調部１１７へ供給される。

【0066】

そして、変調部１１７が、供給された信号の周波数に基づいて、アンテナ１０１によって送信される搬送波を変調する（ステップＳ７１３（第２の変調工程））。

【0067】

また、変調部１１７が、変調後の搬送波を、アンテナ１０１へ供給する（ステップＳ７１４）。これにより、アンテナ１０１が、変調後の搬送波を、送受信機２００へ送信する（ステップＳ７１５）。その後、無線センサ装置１００Ａは、一定時間（第２の所定時間）待機後（ステップＳ７１６）、ステップＳ７０１へ処理を戻す。

【0068】

図８は、第２実施形態に係る無線センサ装置１００Ａの「第１のモード」の状態を表す図である。図８に示すように、無線センサ装置１００Ａは、「第１のモード」において、スイッチＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ４の各々が非駆動状態となる。すなわち、スイッチＳＷ１，ＳＷ４が「ＯＮ」となり、スイッチＳＷ３が「ＯＦＦ」となる。

【0069】

これにより、無線センサ装置１００Ａは、「第１のモード」において、図８に示すように、アンテナ１０１と起電部１１３とが接続され、アンテナ１０１によって受信された搬送波が、起電部１１３に供給される（図中矢印Ｃ１）。そして、起電部１１３によって生成された直流電力が、電圧制御部１１４を介して充電部１０２に充電される。

【0070】

また、無線センサ装置１００Ａは、「第１のモード」において、図８に示すように、復調部１１２と制御部１１６Ａとが接続され、復調部１１２から出力される信号（搬送波から取り出された変調前の元の信号）が、制御部１１６Ａへ供給される（図中矢印Ｃ２）。

【0071】

制御部１１６Ａは、信号を受信したことに応じて、記憶部１１１に記憶されている所定の情報に基づく信号を、変調部１１７へ供給する（図中矢印Ｃ３）。その結果、変調部１１７から、所定の情報に基づく変調後の搬送波（すなわち、所定の情報を含む搬送波）が、アンテナ１０１へ供給される（図中矢印Ｃ４）。アンテナ１０１は、変調部１１７から供給された変調後の搬送波を、送受信機２００へ送信する。

【0072】

図９は、第２実施形態に係る無線センサ装置１００Ａの「第２のモード」の状態を表す図である。無線センサ装置１００Ａの制御部１１６Ａは、「第１のモード」において受信した信号に「第２のモード」へのモード切り替えコマンドが含まれている場合、無線センサ装置１００Ａの動作モードを、「第２のモード」に切り替える。

【0073】

具体的には、制御部１１６Ａは、図９に示すように、センサ部１５０の発振器１５２に、電源電圧Ｖｃｃを供給する（図中矢印Ｄ１）。このとき、制御部１１６Ａは、スイッチＳＷ１を一定時間ＯＦＦに切り替え、起電部１１３により電力を供給することも可能である。これにより、発振器１５２は、センサ１５１の測定値に応じた周波数で、自励発振する。

【0074】

そして、制御部１１６Ａは、図９に示すように、スイッチＳＷ３をＯＮに切り替える。これにより、図９に示すように、センサ部１５０と変調部１１７とが接続され、センサ部１５０から発せられる信号が、変調部１１７へ供給される（図中矢印Ｄ２）。

【0075】

その結果、変調部１１７から、センサ部１５０から発せられる信号の周波数に基づく変調後の搬送波（すなわち、センサ１５１の測定値を含む搬送波）が、アンテナ１０１へ供給される（図中矢印Ｄ３）。アンテナ１０１は、変調部１１７から供給された変調後の搬送波を、送受信機２００へ送信する。

【0076】

以上説明したように、第２実施形態に係る無線センサ装置１００Ａは、アンテナ１０１と、アンテナ１０１によって受信された搬送波を復調する復調部１１２と、センサ１５１の測定値に応じて変化する周波数の信号を発するセンサ部１５０と、所定の情報を記憶する記憶部１１１と、搬送波を変調し、変調後の搬送波をアンテナ１０１へ供給する変調部１１７と、アンテナ１０１によって受信された搬送波に含まれるモード切り替えコマンドに基づいて、記憶部１１１に記憶されている所定の情報に基づいて変調部１１７によって変調された搬送波を、アンテナ１０１から送信する第１のモードと、センサ部１５０の発する信号の周波数に基づいて変調部１１７によって変調された搬送波を、アンテナ１０１から送信する第２のモードと、を切り替える制御部１１６Ａとを備える。

【0077】

これにより、第２実施形態に係る無線センサ装置１００Ａは、送受信機２００からのモード切り替えコマンドに応じて、センサ１５１の測定値の搬送波による送信と、記憶部１１１に記憶されている所定の情報の搬送波による送信とを、選択的に切り替えて行うことができる。したがって、第２実施形態に係る無線センサ装置１００Ａによれば、センサ１５１の測定値を個別に送信する構成による利点と、記憶部１１１に記憶されている所定の情報を個別に送信する構成による利点との双方を得ることができる。

【0078】

以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。

【0079】

本国際出願は、２０２０年５月２５日に出願した日本国特許出願第２０２０－０９０７１３号に基づく優先権を主張するものであり、当該出願の全内容を本国際出願に援用する。

【符号の説明】

【0080】

１０，１０Ａ 無線通信システム
１００，１００Ａ 無線センサ装置
１０１ アンテナ
１０２ 充電部
１１０ 回路部
１１１ 記憶部
１１２ 復調部
１１３ 起電部
１１４ 電圧制御部
１１５ タイマ
１１６，１１６Ａ 制御部
１１７ 変調部
１２０ センサ部
１２１ センサ
１２２ 振動子
１５０ センサ部
１５１ センサ
１５２ 発振器
２００ 送受信機
ＳＷ１～ＳＷ４ スイッチ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】