特表 2023-518062 歪みセンサを備えるパッシブ型無線周波数識別タグのための回路および回路を製造するための方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-04-27

(54)【発明の名称】歪みセンサを備えるパッシブ型無線周波数識別タグのための回路および回路を製造するための方法

(51)【国際特許分類】

   G06K 19/07 20060101AFI20230420BHJP

   G08C 19/00 20060101ALI20230420BHJP

   G08C 17/00 20060101ALI20230420BHJP

   H04B 1/59 20060101ALI20230420BHJP

   H04B 5/02 20060101ALI20230420BHJP

【ＦＩ】

G06K19/07 170

G08C19/00 G

G08C17/00 Z

G06K19/07 090

G06K19/07 230

H04B1/59

H04B5/02

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022555988

(86)(22)【出願日】2021-03-16

(85)【翻訳文提出日】2022-11-10

(86)【国際出願番号】 FR2021050437

(87)【国際公開番号】W WO2021186128

(87)【国際公開日】2021-09-23

(31)【優先権主張番号】2002676

(32)【優先日】2020-03-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】521380627

【氏名又は名称】アシン

【氏名又は名称原語表記】ＡＳＹＧＮ

(74)【代理人】

【識別番号】110000729

【氏名又は名称】弁理士法人ユニアス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ゲイネ、リオネル

(72)【発明者】

【氏名】ドローム、ニコラ

【テーマコード（参考）】

2F073

5K012

【Ｆターム（参考）】

2F073AA01

2F073AB01

2F073BB01

2F073BC02

2F073CC03

2F073CD11

2F073DD01

2F073EE12

2F073EE13

2F073FF01

2F073FF13

2F073FG04

2F073GG01

2F073GG07

5K012AB01

5K012AE13

(57)【要約】

本発明は、読み取り信号を発するリーダと無線通信するように構成されたＵＨＦ帯域で動作するパッシブ型無線識別タグのための回路（１）に関する。回路は、歪みを測定するための１つ以上のトランスデューサと、トランスデューサ測定値を取得するように構成された第１のサブ回路（４３）と、取得した測定値をリーダに無線で送信するように構成された第２のサブ回路（２、３）とを備える単一のチップとして製造される。さらに、本発明は、システムおよび方法に関する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

読み取り信号を発するリーダと無線通信するように構成されたＵＨＦ帯域で動作するパッシブ型無線識別タグのための回路（１）であって、
前記回路は、歪みを測定するための少なくとも１つの機械的歪みセンサを備える少なくとも１つのトランスデューサ（５１）と、トランスデューサ測定値を取得するように構成された第１のサブ回路（５２、５３、５４、５５、５６、４３）と、前記取得した測定値を前記リーダに無線で送信するように構成された第２のサブ回路（２、３）とを備える単一のチップとして製造されている、回路。

【請求項2】

前記チップは、単一の集積回路および／または単一のチップを構成し、さらには／あるいは前記トランスデューサ（５１）、前記第１のサブ回路（５２、５３、５４、５５、５６、４３）、および前記第２のサブ回路（２、３）は、前記チップへと統合されている、
請求項１に記載の回路。

【請求項3】

前記トランスデューサは、とくにはピエゾ抵抗型の歪みセンサであり、さらには／あるいは前記トランスデューサは、直交歪みに敏感な２つのトランジスタによって具体化された少なくとも１つの歪みセンサを備え、さらには／あるいは
前記トランスデューサは、少なくとも１つの正の電流変動歪みセンサおよび少なくとも１つの負の電流変動歪みセンサを備え、さらには／あるいは
前記トランスデューサは、直列な２つ以上の歪みセンサを備える、
請求項１または２に記載の回路。

【請求項4】

前記第１のサブ回路は、前記トランスデューサに供給電流を供給するように構成された要素（５５、５６）を備える、
請求項１～３のいずれか一項に記載の回路。

【請求項5】

前記第１のサブ回路は、前記トランスデューサの出力信号のコモンモード電流キャンセルを実行するように構成された要素（５２）を備える、
請求項１～４のいずれか一項に記載の回路。

【請求項6】

前記トランスデューサが正の電流変動歪みセンサおよび負の電流変動歪みセンサを備える場合に、前記第１のサブ回路は、前記正および負の２つの歪みセンサの出力信号の間の差動信号を、とくにはコモンモード電流をそれぞれキャンセルした後に生成するように構成された要素（５３）を備える、
請求項１～５のいずれか一項に記載の回路。

【請求項7】

前記第１のサブ回路は、前記トランスデューサの出力信号を変換または前記差動信号を変換するように構成されたＩ／Ｖ変換器（５４）を備える、
請求項６に記載の回路。

【請求項8】

前記Ｉ／Ｖ変換器は、電流信号を電圧信号に変換するように構成され、さらには／あるいは前記Ｉ／Ｖ変換器は、受動型変換器であり、差動電圧信号を生成するように構成される、
請求項７に記載の回路。

【請求項9】

前記第１のサブ回路は、前記トランスデューサ測定値、とくには前記Ｉ／Ｖ変換器の出力信号をデジタル化するように構成されたアナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）（４３）を備える、
請求項７または８に記載の回路。

【請求項10】

前記リーダは、電力回復フェーズと通信フェーズとを含む周期的な読み取り信号を発し、
前記回路、とりわけ第２のサブ回路は、
前記電力回復フェーズにおいて電波から電力のリザーブを蓄積し、前記通信フェーズにおいて前記リーダと通信するように構成された指令デバイス（３１）
を備え、
前記電力回復フェーズは、前記回路が前記トランスデューサ（５１）に電力を供給し、前記トランスデューサ（５１）の測定値を取得し、Ｉ／Ｖ変換し、デジタル化する取得フェーズを含む、
請求項１～９のいずれか一項に記載の回路。

【請求項11】

前記指令デバイス（３１）は、
前記デジタル化されたトランスデューサの測定値を、同一周期の前記通信フェーズにおいて前記リーダに送信する
ようにさらに構成される、
請求項１０に記載の回路。

【請求項12】

前記回路は、外部アナログセンサを接続するためのインターフェース（４）をさらに備え、
前記インターフェースは、
前記外部アナログセンサに電気を接続および供給し、前記アナログセンサのアナログ測定値を取得するように構成された電気接続部と、
前記アナログセンサのアナログ測定値の信号を増幅するように構成された増幅器（４２）と
を備え、
前記アナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）（４３）は、前記アナログセンサの前記増幅されたアナログ測定値をデジタル化するように構成され、
前記指令デバイス（３１）は、
前記取得フェーズにおいて前記アナログセンサの前記増幅およびデジタル化された測定値を取得するために前記インターフェースに供給を行い、
同一周期の前記通信フェーズにおいて前記リーダにデジタル化された測定値を送信する
ようにさらに構成される、
請求項１１に記載の回路。

【請求項13】

前記指令デバイスは、
ブートフェーズにおいてブートする
ように構成され、前記ブートフェーズは、前記取得フェーズの前かつ同じ前記電力回復フェーズの最中である、
請求項１０～１２のいずれか一項に記載の回路。

【請求項14】

前記電力回復フェーズは、前記ブートフェーズの前に、前記回路をオフにし、もっぱら前記電波から電力のリザーブを蓄積する初期電力の回復のフェーズを含む、
請求項１３に記載の回路。

【請求項15】

前記電力回復フェーズは、前記ブートフェーズと前記取得フェーズとの間に、前記回路をオフにし、もっぱら前記電波から電力のリザーブを蓄積する第１の中間電力回復フェーズをさらに含む、
請求項１１または１２に記載の回路。

【請求項16】

前記電力回復フェーズは、前記取得フェーズの後かつ前記通信フェーズの前に、前記回路をオフにし、もっぱら前記電波から電力のリザーブを蓄積する第２の中間電力回復フェーズをさらに含む、
請求項１１～１３のいずれか一項に記載の回路。

【請求項17】

前記指令デバイスは、もっぱら前記取得フェーズにおいて前記インターフェースに供給を行うように構成される、
請求項１０に記載の回路。

【請求項18】

ＵＨＦ帯域で動作するパッシブ型無線識別システムであって、
周期的な読み取り信号を発し、前記読み取り信号の周期は電力回復フェーズおよび通信フェーズを含むリーダと、
請求項１～１７のいずれか一項に記載の回路と
を備えるパッシブ型無線識別システム。

【請求項19】

読み取り信号を発するリーダと無線通信するように構成されたＵＨＦ帯域で動作するパッシブ型無線周波数識別タグのための回路（１）を製造するための方法であって、
前記回路は、歪みを測定するための少なくとも１つのトランスデューサ（５１）と、トランスデューサ測定値を取得するための第１のサブ回路（５２、５３、５４、４３）と、前記取得した測定値を前記リーダに無線で送信するための第２のサブ回路（２、３）とを備える単一のチップとして製造される、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えばＲＦＩＤ形式の非接触デバイスであって、外部電源を必要とせずに長期間にわたってイベントを記録するためのセンサを備える非接触デバイスに関する。本発明は、とくには、周期的な読み取り信号を発するリーダと無線で通信するように構成され、読み取り信号の周期は、電力回復フェーズおよび通信フェーズを含むＵＨＦ帯域で動作するパッシブ型無線識別タグのための回路に関する。

【背景技術】

【0002】

先行技術に知られているやり方で、ＲＦＩＤ（無線周波数識別）形式の回路は、マーカとしても知られるＲＦＩＤタグとして機能することができ、監視対象物に組み合わせられる。回路は、例えば周囲温度、湿度、または加速度など、この対象に関する少なくとも特定の物理的パラメータを測定するためのセンサを備え、あるいは随意により、そのようなセンサとインターフェースによって接続される。

【0003】

回路は、一般に、監視対象物または監視対象物に一体化されたデバイスに接着される接着ラベルの形態をとる。監視対象物は、例えば、少なくとも１つの物理的パラメータを測定することによって監視される必要がある産業機器、商品、製品、または生物である。

【0004】

一般に、そのような非接触デバイスは、測定モジュールによって取得された測定値を記憶することができるメモリ記憶モジュールと、これらの測定値を電磁信号を介して質問器へと送信することができるアンテナと、とくには測定モジュールへの供給のための電力源とを含む。

【0005】

そのようなシステムは、慣例的に、ＲＦＩＤリーダまたは質問器と、追跡すべき物体に取り付けられ、あるいは固定されるＲＦＩＤ回路（または、タグ）（あるいは、複数の回路）を備える非接触デバイスとを備える。ＲＦＩＤリーダは、一般に、問い合わせ信号としても知られるＵＨＦ信号をＲＦＩＤ回路へと発する。ＵＨＦ信号の使用は、以下の利点、すなわち高い通信速度および多数のタグと同時に通信する可能性を有する。

【0006】

この目的のために、非接触デバイスは、少なくとも１つの物理的パラメータを測定するための１つ以上のセンサを備える。センサを、例えば機械的な歪みを電気に変換するなど、或る物理信号を別の物理信号に変換するトランスデューサとして構成することができる。

【0007】

多数の種類のセンサが知られており、例えば、歪みセンサが、Ｂ．Ｒｕｅ，Ｂ．Ｏｌｂｒｅｃｈｔｓ，Ｊ．－．Ｒａｓｋｉｎ ａｎｄ Ｄ．Ｆｌａｎｄｒｅ，’’Ａ ＳＯＩ ＣＭＯＳ ｓｍａｒｔ ｓｔｒａｉｎ ｓｅｎｓｏｒ，’’ ＩＥＥＥ ２０１１ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＳＯＩ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｔｅｍｐｅ，ＡＺ，２０１１，ｐｐ．１－２によって説明されている。このような歪センサを、監視対象物の変形または歪みを測定するために使用することができる。

【0008】

これらのシステムにおいて使用されるＲＦＩＤタグは、慣習的に、パッシブ型タグであり、すなわち電池または電力貯蔵手段を含まない。これらのタグは、リーダ信号の搬送波に含まれる電力を使用して、リーダ信号の変調版をＲＦＩＤリーダへと送り返す。問い合わせ信号の電力の少なくとも一部が、集電デバイスによって回収され、タグの構成要素に供給される。パッシブ型タグは、軽量であり、面倒がなく、寿命が長いという利点を有する。

【0009】

パッシブ型ＲＦＩＤタグは、例えば、仏国特許出願公開第３０１５７２９号明細書に記載され、あるいはＣ．Ｆｅｌｉｎｉ ｅｔ．ａｌ．’’Ｆｕｌｌｙ ＲＦ Ｐｏｗｅｒｅｄ ＵＨＦ－ＲＦＩＤ Ｓｅｎｓｏｒｓ Ｐｌａｔｆｏｒｍ’’，Ｐｒｏｃｅｄｉａ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ８７（２０１４）１３４６－１３４９によって説明されている。ＲＦＩＤタグは、米国特許出願公開第２００８０１３６６１９号明細書、米国特許出願公開第２０１３００９９８９７号明細書、米国特許第６７２０８６６号明細書、中国特許出願公開第１０４３６１３８８号明細書、米国特許第９７８９７３８号明細書、または米国特許出願公開第２０１００２３１４０７号明細書からも知られている。

【0010】

しかしながら、ＵＨＦ問い合わせ信号とパッシブ型タグとの併用は、パッシブ型タグが回収する電力に限りがあるため、（とりわけ回路がセンサに接続されている場合に）読み取り距離が短く、例えば２０ｃｍに満たないという欠点を有する。この状況において、インターフェースによって回路に接続された外部センサの使用は、とりわけ、このセンサが個別の電子機器（または、デジタルコンポーネント）を備え、インターフェースがデジタルインターフェース（例えば、ＳＰＩまたはＩ２Ｃ）であり、かつ／または外部センサの信号を取得するためのチャネルが過度の電力を消費する場合に、電力の大部分を消費する可能性がある。さらに、読み出し時間がきわめて長くなり、例えば５００ｍｓを超えて続く可能性がある。さらに、インターフェースによって接続された回路および外部センサを備えるシステムは、デジタルインターフェースが使用される場合に、質量およびサイズが大きくなる可能性がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【特許文献1】仏国特許出願公開第３０１５７２９号明細書

【特許文献2】米国特許出願公開第２００８０１３６６１９号明細書

【特許文献3】米国特許出願公開第２０１３００９９８９７号明細書

【特許文献4】米国特許第６７２０８６６号明細書

【特許文献5】中国特許出願公開第１０４３６１３８８号明細書

【特許文献6】米国特許第９７８９７３８号明細書

【特許文献7】米国特許出願公開第２０１００２３１４０７号明細書

【非特許文献】

【0012】

【非特許文献1】Ｂ．Ｒｕｅ，Ｂ．Ｏｌｂｒｅｃｈｔｓ，Ｊ．－．Ｒａｓｋｉｎ ａｎｄ Ｄ．Ｆｌａｎｄｒｅ，’’Ａ ＳＯＩ ＣＭＯＳ ｓｍａｒｔ ｓｔｒａｉｎ ｓｅｎｓｏｒ，’’ ＩＥＥＥ ２０１１ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＳＯＩ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｔｅｍｐｅ，ＡＺ，２０１１，ｐｐ．１－２

【非特許文献2】Ｃ．Ｆｅｌｉｎｉ ｅｔ．ａｌ．’’Ｆｕｌｌｙ ＲＦ Ｐｏｗｅｒｅｄ ＵＨＦ－ＲＦＩＤ Ｓｅｎｓｏｒｓ Ｐｌａｔｆｏｒｍ’’，Ｐｒｏｃｅｄｉａ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ８７（２０１４）１３４６－１３４９

【発明の概要】

【0013】

本発明の目的は、上述の欠点のすべてまたは一部を軽減し、とくには少ない電力消費で迅速な歪み測定を可能にすることである。さらに、本発明は、例えば最大５メートルの長い読み取り距離ならびに小さな寸法のインターフェースによって接続された回路および外部センサを備える非接触デバイスを可能にするという目的を有する。さらに、本発明は、ＥＰＣ ＵＨＦ Ｇｅｎ ２ Ａｉｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅプロトコルへの準拠を目的とする。

【0014】

この目的のために、本発明は、読み取り信号を発するリーダと無線通信するように構成されたＵＨＦ帯域で動作するパッシブ型無線識別タグのための回路を提供する。回路は、歪みを測定するための１つ以上のトランスデューサと、トランスデューサ測定値を取得するように構成された第１のサブ回路と、取得した測定値をリーダに無線で送信するように構成された第２のサブ回路とを備える単一のチップとして製造される。

【0015】

チップ（または、ダイ）を、単一の集積回路および／または単一のチップと考えることができ、さらには／あるいはトランスデューサ、第１のサブ回路、および第２のサブ回路は、（同じ集積回路内の）チップへと統合されている。

【0016】

結果として、トランスデューサを第１のサブ回路および第２のサブ回路と共にチップに統合することにより、測定値を、少ない電力消費（例えば、１μＡ以下）でより迅速に（例えば、１５００μｓ以下の間に）取得してリーダに送信することができる。したがって、（とくには消費の削減ゆえに）読み取り距離を例えば最大５メートルまで延ばすこと、および非接触デバイスの寸法（サイズ）を縮小することが可能である。

【0017】

トランスデューサを、例えばピエゾ抵抗型の歪みセンサと考えることができ、さらには／あるいはトランスデューサを、回路に加わる機械的な歪みを測定するように構成することができ、さらには／あるいはトランスデューサは、直交歪みに敏感な２つのトランジスタによってもたらされる少なくとも１つの歪みセンサを備えることができ、さらには／あるいはトランスデューサは、少なくとも１つの正の電流変動歪みセンサおよび少なくとも１つの負の電流変動歪みセンサを備えることができ、さらには／あるいはトランスデューサは、直列な２つ以上の歪みセンサを備えることができる。

【0018】

直交トランジスタを用いることにより、構成要素がＸＹ平面内の２つ方向に沿って被る歪みを測定することが可能になる。

【0019】

とくに、トランスデューサは、少なくとも１つの（そのような）正の電流変動歪みセンサと、少なくとも１つの（そのような）負の電流変動歪みセンサとを備えることができる。

【0020】

例えば、トランスデューサは、直列な２つ（または、さらに多数）の正の電流変動歪みセンサと、直列な２つ（または、さらに多数）の負の電流変動歪みセンサとを備えることができる。

【0021】

直列な歪みセンサを使用することにより、歪みを測定するためのトランスデューサの感度を改善（掛け算）することが可能になる。

【0022】

第１のサブ回路は、トランスデューサに供給電流を供給するように構成された（第１の）要素を備えることができる。この要素は、随意により所定の電流利得でバイアス電流を設定することができる。

【0023】

第１のサブ回路は、トランスデューサまたは各々の正／負の電流変動歪みセンサの出力信号のコモンモード電流キャンセルを実行するように構成された（第２の）要素をさらに備えることができる。これにより、コモンモードを除くトランスデューサ信号の変動に起因する電流のみを考慮することが可能になる。したがって、測定信号のレンジを大きくすることができる。

【0024】

トランスデューサが正の電流変動歪みセンサおよび負の電流変動歪みセンサを備える場合に、第１のサブ回路は、これら２つの歪みセンサの出力信号の間の差動信号を、とくにはコモンモード電流をそれぞれキャンセルした後に生成するように構成された（第３の）要素を備えることができる。これは、測定信号のレンジの拡大をさらに可能にする。

【0025】

第１のサブ回路は、トランスデューサの出力信号または作動信号を変換するように構成されたＩ／Ｖ変換器を備えることができる。

【0026】

Ｉ／Ｖ変換器は、電流信号を電圧信号に変換するように構成されてよい。

【0027】

Ｉ／Ｖ変換器は、受動型変換器であってよく、差動電圧信号を生成するように構成されてよい。

【0028】

したがって、変換器は、元の電流信号の代わりに、電圧信号に基づくことを可能にする。

【0029】

第１のサブ回路は、トランスデューサ測定値、とくにはＩ／Ｖ変換器の出力信号をデジタル化するように構成されたアナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）を備えることができる。このデジタル化された信号を、回路（および／または、第２のサブ回路）の指令デバイスによって受信し、（例えば、アンテナによって）リーダに送信することができる。

【0030】

リーダは、電力回復フェーズと通信フェーズとを含む周期的な読み取り信号を発することができる。回路、とりわけ第２のサブ回路は、電力回復フェーズにおいて電波から電力のリザーブを蓄積し、通信フェーズにおいてリーダと通信するように構成された指令デバイスを備えることができ、電力回復フェーズは、回路がトランスデューサに電力を供給し、トランスデューサ測定値を取得し、Ｉ／Ｖ変換し、デジタル化する取得フェーズを含む。

【0031】

指令デバイスを、デジタル化されたトランスデューサの測定値を、同一周期の通信フェーズにおいてリーダに送信するようにさらに構成することができる。

【0032】

電力回復フェーズの最中であり、したがって通信フェーズの前であり、したがって周期的な読み取り信号の単一の周期中である取得フェーズにおいて測定値を取得、変換、およびデジタル化することができるため、この測定値を、この通信フェーズにおいて、すなわち同一周期の最中に、リーダに直接送信することができる。結果として、回路の応答時間を短縮することができる。したがって、いくつかの外部回路をきわめて迅速に読み取る（問い合わせる）ことが可能である。例えば、本発明による回路を備える物体をクレート内にまとめて配置し、各々をきわめて迅速に読み取ることができる。

【0033】

回路は、（少なくとも）１つの外部アナログセンサを接続するためのインターフェースをさらに備えることができる。インターフェースは、外部アナログセンサに電気を接続および供給し、センサのアナログ測定値を取得するように構成された電気接続部と、センサのアナログ測定値の信号を増幅するように構成された増幅器とを備えることができる。アナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）を、センサの増幅されたアナログ測定値をデジタル化するように構成することができる。電力回復フェーズは、インターフェースが外部アナログセンサに電力を供給し、センサの測定値を取得、増幅、およびデジタル化する取得フェーズを含むことができる。

【0034】

指令デバイスを、取得フェーズにおいて増幅およびデジタル化された測定値を取得するためにインターフェースに電力を供給し、同一周期の通信フェーズにおいてリーダに増幅およびデジタル化された測定値を送信するようにさらに構成することができる。

【0035】

結果として、そのようなインターフェースにより、追加の電子部品／回路を備えるデジタルセンサと比べて少ない電力しか消費しないアナログセンサを回路に直接接続することができる。さらに、電力回復フェーズの最中であり、したがって通信フェーズの前であり、したがって周期的な読み取り信号の単一の周期中である取得フェーズにおいてセンサの測定値を取得、増幅、およびデジタル化することができるため、この測定値を、この通信フェーズにおいて、すなわち同一周期の最中に、リーダに直接送信することができる。結果として、回路の応答時間を短縮することができる。したがって、いくつかの外部回路をきわめて迅速に読み取る（問い合わせる）ことが可能である。例えば、本発明による回路を備える物体をクレート内にまとめて配置し、各々をきわめて迅速に読み取ることができる。別の例によれば、車両がゲートの前方を通過するときにタイヤの圧力を測定することが可能である。

【0036】

指令デバイスを、ブートフェーズにおいてブートするように構成することができ、ブートフェーズは、取得フェーズの前かつ同じ電力回復フェーズの最中である。

【0037】

電力回復フェーズは、ブートフェーズの前に、回路をオフにし、もっぱら電波から電力のリザーブを蓄積する初期電力の回復のフェーズを含むことができる。

【0038】

結果として、蓄積電力レベルが充分に高いため、信頼性の高いブートを保証することができる。

【0039】

電力回復フェーズは、ブートフェーズと取得フェーズとの間に、回路をオフにし、もっぱら電波から電力のリザーブを蓄積する第１の中間電力回復フェーズをさらに含むことができる。

【0040】

結果として、蓄積された電力レベルが充分に高いため、測定値の信頼できる取得を保証することができる。

【0041】

電力回復フェーズは、取得フェーズの後かつ通信フェーズの前に、回路をオフにし、もっぱら電波から電力のリザーブを蓄積する第２の中間電力回復フェーズをさらに含むことができる。

【0042】

結果として、蓄積された電力のレベルが充分に高いため、リーダへの測定値の信頼できる送信を保証することができる。

【0043】

指令デバイスを、随意により、もっぱら取得フェーズにおいてインターフェースに供給を行うように構成することができる。

【0044】

結果として、インターフェースによってアナログセンサに電力を供給することができる。さらに、インターフェースが取得フェーズにおいてもっぱら作動する場合、電力の消費を減らすことができる。

【0045】

指令デバイスは、随意により、例えばアナログセンサ、増幅器、およびアナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）に順に電気を供給するなど、インターフェースの要素に順次に電気を供給するように構成される。

【0046】

結果として、各々の要素に、もっぱら測定を実行する必要がある瞬間に電気が供給されるため、瞬間的な電力消費を低減することができる。

【0047】

したがって、指令デバイスを、まずは外部アナログセンサに供給電力を供給してセンサのアナログ測定値を取得するためにもっぱら電気接続部に供給を行い、次いでセンサの増幅されたアナログ測定値をデジタル化するためにもっぱらアナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）に供給を行うように構成することができる。

【0048】

アナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）による測定値のデジタル化の後、かつ取得フェーズの最中に、デジタル化された測定値が、指令デバイスによって読み取られ、メモリに格納される。

【0049】

このようにして、測定値は、通信フェーズの開始時にリーダへの転送の準備ができた状態である。

【0050】

回路は、例えばＥＰＣ ＵＨＦ Ｇｅｎ ２ Ａｉｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅプロトコルとの互換性を有する（あるいは、このプロトコルに従って通信する）。

【0051】

さらに、本発明は、ＵＨＦ帯域で動作するパッシブ型無線識別システムであって、周期的な読み取り信号を発し、読み取り信号の周期は電力回復フェーズおよび通信フェーズを含むリーダと、上述のとおりの回路とを備えるパッシブ型無線識別システムを提供する。

【0052】

さらに、本発明は、読み取り信号を発するリーダと無線通信するように構成されたＵＨＦ帯域で動作するパッシブ型無線周波数識別タグのための回路を製造するための方法を提供し、回路は、歪みを測定するための少なくとも１つのトランスデューサと、トランスデューサ測定値を取得するための第１のサブ回路と、取得した測定値をリーダに無線で送信するための第２のサブ回路とを備える単一のチップとして製造される。

【0053】

製造された回路も、非接触デバイスの範囲内で上述した特徴を有することができる。

【0054】

本発明の特徴および利点は、あくまでも本発明を限定するものではない例として添付の図面を参照して与えられる以下の説明を検討することで、明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0055】

【図1】図１は、本発明による回路のアーキテクチャの概略図である。

【図2】図２は、本発明によるトランスデューサ回路の概略図である。

【図3】図３は、本発明による電力回復フェーズの概略図である。

【図4】図４は、本発明による電力取得フェーズＡＣＱの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0056】

図１が、本発明による回路１のアーキテクチャの概略図である。回路１は、ＵＨＦ帯域で動作するＲＦＩＤ形式の回路であり、ＲＦＩＤタグとして機能することができる。回路は、例えばＥＰＣ ＵＨＦ Ｇｅｎ ２ Ａｉｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅプロトコルとの互換性を有する（あるいは、このプロトコルに従って通信する）。

【0057】

回路は、例えば、監視対象物に接着される接着タグの形態、または監視対象物に一体化されたチップの形態をとる。監視対象物は、例えば、少なくとも１つの物理的パラメータ、とくには対象物、したがって回路に加わる機械的歪み（電圧、変形、または応力）を測定することによって監視される必要がある商品、製品、または生物である。

【0058】

回路は、単一のチップとして、すなわち集積回路または「ダイ」として製作される。

【0059】

回路１は、受動的に動作し、すなわち電池または電力貯蔵手段を含まない。しかしながら、リーダの信号の搬送波に含まれる電力を使用して、リーダ信号の変調版をＲＦＩＤリーダへと送り返す。問い合わせ信号の電力の少なくとも一部が、集電デバイスによって回収され、回路の構成要素に供給される。詳細には、
回路１は、アンテナ２１に接続されたアナログモジュール２を備え、外部のリーダが発する電波によってアンテナで受信した電力を回収し、通信信号を受信および送信する。

【0060】

アナログモジュール２は、この目的のために、（例えば、通信信号を送信するための）変調ユニット２２を備える。さらに、（例えば、通信信号を受信するための）復調ユニット２５を備える。さらに、電力回復フェーズにおいて電波から電力リザーブを継続および／または蓄積するための整流ユニット２３および供給制御ユニット２４を備える。整流ユニット２３は、無線電力をＤＣ電力に変換し、回路に供給することができる。さらに、供給制御ユニット２４は、トランスデューサにバイアス電流（随意により、所与の電流利得を有する）を供給するためにＤＣ電流を生成することができ、随意により、インターフェース４に供給するための「クリーンな」ＤＣ電圧も生成することができる。例えば、蓄積された電力を、キャパシタンス（例えば、コンデンサ）に貯蔵することができる。

【0061】

アナログモジュール２に、デジタルモジュール３（または、指令デバイス３）が接続される。このデジタルモジュール３は、データおよび／または外部アナログセンサを処理することができるプロセッサおよび／またはメモリ記憶ユニット３１を備える。さらに、デジタルモジュールは、随意により、例えばＳＰＩまたはＩ２Ｃなどのデジタルインターフェース３２、３４、および／または割り込みインターフェース３３を備える。デジタルモジュール３は、例えば蓄積された電力を供給し、アンテナ２１を介してリーダと通信するために、アナログモジュール２を制御する。したがって、電力の蓄積、消費、および貯蔵は、デジタルモジュール３によって制御される（後述の図２に関する説明を参照）。

【0062】

アナログモジュール２およびデジタルモジュール３は、トランスデューサ測定値をリーダに無線で送信するための本発明による第２のサブ回路を協働して形成することができる。

【0063】

回路１、例えばアナログモジュール２は、歪みを測定するための回路（または、トランスデューサ回路）５をさらに備える。したがって、トランスデューサは、回路のチップに一体化される。トランスデューサは、例えばピエゾ抵抗型の直交歪みに敏感な２つのトランジスタによって具体化される歪みセンサであってよい。トランスデューサおよびトランスデューサ測定値を取得するための（第１の）サブ回路は、図２に関連して詳細に説明される。

【0064】

回路は、増幅されたアナログトランスデューサ測定値、とくには（第１の）サブ回路をデジタル化するように構成されたアナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）４３をさらに備える。変換器４３を出た信号は、デジタルモジュール３へと送られ、記憶およびリーダに送信される。変換器を、クロック信号「ＣＬＫ」を受信するために、発振器２８に接続することができる。

【0065】

回路は、例えば変換器４３に接続された他の内部アナログセンサ（例えば、温度測定用）をさらに備えてもよい。

【0066】

さらに、デジタルモジュール３は、随意により、インターフェース（または、インターフェースモジュール）４に接続される。インターフェース４は、外部アナログセンサに電気を接続して供給し、センサのアナログ測定値を取得するように構成された電気接続部４１を備える。さらに、センサのアナログ測定値の信号を増幅するように構成された増幅器４２を備える。アナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）４３は、センサの増幅されたアナログ測定値をデジタル化するようにも構成される。

【0067】

図２が、本発明によるトランスデューサ回路の概略図である。

【0068】

図２に示されるように、トランスデューサ５１は、直交する歪みに敏感な２つのトランジスタによって具体化される少なくとも１つの歪みセンサを備えることができる。とくには、図２の例において、トランスデューサは、直列な２つ（または、さらに多数）の正の電流変動歪みセンサ５１ｃ、５１ｄと、直列な２つ（または、さらに多数）の負の電流変動歪みセンサ５１ａ、５１ｂとを備える。

【0069】

回路１、例えばアナログモジュール２は、バイアス電流を設定するための要素５５と、バイアス電流に利得を印加するための要素５６とを備える。これらの要素５５、５６は、この供給電流をトランスデューサに供給する。これらの要素５５、５６は、本発明の第１の要素を協働して形成することができる。

【0070】

回路１、例えばアナログモジュール２は、トランスデューサ５１の出力信号のコモンモード電流キャンセルを実行するように構成された第２の要素５２（コモンモード電流キャンセル）をさらに備える。この目的のために、この要素は、２つのサブ要素５２ａ、５２ｂを備える。これにより、コモンモードを除くトランスデューサの信号の変動に起因する電流のみに基づくことが可能になる。したがって、測定信号のレンジを大きくすることができる。

【0071】

回路１、例えばアナログモジュール２は、とくには要素５２によってコモンモード電流をそれぞれキャンセルした後に、２つの直交する歪みセンサの出力信号の間の差動信号を生成するように構成された第３の要素５３をさらに備える。これは、測定信号のレンジの拡大をさらに可能にする。

【0072】

回路１、例えばアナログモジュール２は、要素５３の差動出力信号を変換して、電流信号を電圧信号に変換するように構成された電流／電圧（Ｉ／Ｖ）変換器５４をさらに備える。Ｉ／Ｖ変換器５４は、受動型変換器であってよく、差動電圧信号を生成するように構成されてよい。したがって、変換器は、元の電流信号の代わりに、電圧信号に基づくことを可能にする。Ｉ／Ｖ変換器５４の出力信号は、アナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）４３に送られる。

【0073】

要素５５、５６、５２、５３、Ｉ／Ｖ変換器５４、およびアナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）４３は、本発明によるトランスデューサ測定値を取得するように構成された第１のサブ回路を協働して形成することができる。

【0074】

図３が、本発明による電力回復フェーズの概略図である。図は、４つのアクティビティ（または、４つのサブ図）を示しており、そのＸ軸は時間を表している。

【0075】

外部のリーダが、周期的な読み取り信号を発する。読み出し信号の１周期Ｐは、電力回復フェーズＲＥＣと通信フェーズＣＯＭとを含む。電力回復フェーズＲＥＣにおいて、電力のリザーブが、外部のリーダの電波から蓄積される。電力回復フェーズＲＥＣは、以下で説明されるフェーズを含む。

【0076】

「ＲＦハーベスティング」のサブ図に示されるように、貯蔵電力は、初期電力の回復のフェーズにおいて、回路のいかなる要素またはユニットもアクティブではなく、したがってすべての電力が貯蔵されるため、（例えば、５００マイクロ秒について５マイクロワットで）増加する。

【0077】

その後、すなわち信頼できる動作を可能にする充分な電力が貯蔵されると、デジタルモジュール３はブートフェーズにおいてブートされる（例えば、２５０マイクロ秒にわたる６マイクロワットの消費を伴う）。同時に、デジタルモジュール３のこの動作により、貯蔵電力が減少する。

【0078】

この理由で、ブートフェーズの後に、電力回復フェーズは、回路のいかなる要素またはユニットもアクティブではなく、したがってすべての電力が貯蔵されるため、貯蔵電力が再び（例えば、１００マイクロ秒にわたり５マイクロワットへと）増加する中間電力を回復する第１のフェーズを含む。

【0079】

その後、すなわち信頼できる動作を可能にする充分な電力が貯蔵されると、取得フェーズ（「取得」）において、トランスデューサ測定値５１が取得され、デジタル化される（随意により、インターフェース４が外部のアナログセンサに電力を供給し、センサの測定値を取得、増幅、およびデジタル化する）（例えば、２５０マイクロ秒にわたる６マイクロワットの消費を伴う）。同時に、デジタルモジュール３のこの動作により、貯蔵電力が減少する。

【0080】

この理由で、取得フェーズの後に、電力回復フェーズは、回路のいかなる要素またはユニットもアクティブではなく、したがってすべての電力が貯蔵されるため、貯蔵電力が再び（例えば、１００マイクロ秒にわたり５マイクロワットへと）増加する中間電力を回復する第２のフェーズを含む。

【0081】

その後に（または、別の所定の期間の後に）、電力回復フェーズを終了することができ、通信フェーズＣＯＭを開始することができる。通信フェーズにおいて、すなわち同一周期の間に、測定値が外部のリーダに転送される。

【0082】

図４が、本発明による電力取得フェーズＡＣＱの概略図である。図は、８つのアクティビティ（または、８つのサブ図）を示しており、そのＸ軸は時間を表している。電力取得フェーズＡＣＱにおいて、インターフェース４の要素に順次に電力が供給される。「ＳＥＮＳＯＲ＿ＥＮ」のサブ図に示されるように、最初にトランスデューサ５１（および、随意により電気接続部、したがって外部のアナログセンサ）のみに電力が（例えば、１マイクロ秒にわたって）供給され、トランスデューサ（および、随意によりセンサ）によって生成される信号が読み取られ、サンプリングされる。その後に、随意によるフェーズとして、センサのアナログ測定値の信号を増幅するために増幅器４２のみに電力が供給される（「ＡＭＰ＿ＥＮ」のサブ図を参照）。次に、アナログ測定値をデジタル化するためにアナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）４３のみに電力が供給される（「ＡＤＣ＿ＥＮ」のサブ図を参照）。アナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）による測定値のデジタル化の後で、さらに好ましくは取得フェーズの最中に、デジタル化された測定値は、プロセッサ３１によって読み取られて記憶され、したがってデジタルモジュール３による利用が可能になる（「ＤＡＴＡ＿ＲＤＹ」のサブ図を参照）。

【0083】

この順次的な動作ゆえに、増幅およびデジタル化された測定値を得るための総消費量を、例えば１マイクロワットに削減することができる。この理由で、測定値の取得および送信を、リーダの信号の単一の期間の最中に行うことが可能である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【国際調査報告】