JP2015190908A

JP2015190908A - sensor device

Info

Publication number: JP2015190908A
Application number: JP2014069519A
Authority: JP
Inventors: 建太朗野村; Kentaro Nomura; 博之柳生; Hiroyuki Yagyu
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2014-03-28
Publication date: 2015-11-02

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sensor device capable of driving a sensor unit even when the power supply from a power supply unit is unstable when detecting vibrations.SOLUTION: The sensor device includes: a power storage element 1; a power supply unit 2; a sensor unit 31; a charge supply unit 4; a vibration detection part 5; and a voltage increasing part 6. The power supply unit 2 supplies an electric charge to the power storage element 1. The sensor unit 31 detects environment information. When the charge amount stored in the power storage element 1 reaches a predetermined value, the charge supply unit 4 supplies a part of the electric charge stored in the power storage element 1 to the sensor unit 31 to intermittently drive the sensor unit 31. When the vibration detection part 5 detects vibrations, the voltage increasing part 6 performs a boosting operation to generate a desired electric power using the electric charge stored in the power storage element 1, and supplies the generated electric power to sensor unit 31 to drive the sensor unit 31.

Description

本発明は、一般にセンサ装置、より詳細には環境情報を検出するセンサ装置に関するものである。 The present invention relates generally to sensor devices, and more particularly to sensor devices that detect environmental information.

従来、振動を検知する振動検知手段と、振動検知手段によりワイヤレス信号を発生するワイヤレス信号送出手段とを備えるワイヤレス地震検知安全装置が提供されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１は、地震検知（振動検知）をトリガとしてワイヤレス信号を送信する。 2. Description of the Related Art Conventionally, a wireless earthquake detection safety device is provided that includes a vibration detection unit that detects vibration and a wireless signal transmission unit that generates a wireless signal using the vibration detection unit (see, for example, Patent Document 1). Patent Document 1 transmits a wireless signal using earthquake detection (vibration detection) as a trigger.

実願平１−１５５５９７号公報Japanese Utility Model Application No. 1-155597

しかし、特許文献１では、地震によって電源供給が不安定となった場合に、駆動することができなくなるおそれがあった。 However, in Patent Document 1, when power supply becomes unstable due to an earthquake, there is a possibility that it cannot be driven.

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、振動検出時において電源部による電源供給が不安定であってもセンサ部を駆動することができるセンサ装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above reasons, and an object of the present invention is to provide a sensor device that can drive a sensor unit even when power supply by the power source unit is unstable at the time of vibration detection. is there.

本発明のセンサ装置は、電荷が蓄積される蓄電素子と、前記蓄電素子に電荷を供給する電源部と、環境情報を検出するセンサ部と、前記蓄電素子に蓄積されている電荷量が所定値に達した場合に、前記蓄電素子に蓄積されている電荷の一部を前記センサ部に供給し、前記センサ部を間欠的に駆動させる電荷供給部と、振動を検出する振動検出部と、前記振動検出部が振動を検出した場合に、前記蓄電素子に蓄積されている電荷を用いて所望の電力を生成する昇圧動作を行い、生成した電力を前記センサ部に供給して前記センサ部を駆動させる昇圧部とを備えることを特徴とする。 The sensor device of the present invention includes a power storage element in which charge is stored, a power supply unit that supplies charge to the power storage element, a sensor unit that detects environmental information, and a charge amount stored in the power storage element is a predetermined value. A charge supply unit that intermittently drives the sensor unit, a vibration detection unit that detects vibration, and a part of the electric charge accumulated in the power storage element, When the vibration detection unit detects vibration, a boost operation is performed to generate desired power using the charge accumulated in the power storage element, and the generated power is supplied to the sensor unit to drive the sensor unit. And a boosting unit that is configured to be included.

このセンサ装置において、前記振動検出部が振動を検出してから、前記振動検出部の検出結果を所定時間後に前記昇圧部に到達させる遅延処理を行う第１の遅延部を備えることが好ましい。 This sensor device preferably includes a first delay unit that performs a delay process for causing the detection result of the vibration detection unit to reach the boosting unit after a predetermined time after the vibration detection unit detects vibration.

このセンサ装置において、前記振動検出部が振動を検出してから、前記昇圧部の出力電力を所定時間後に前記センサ部に供給させる遅延処理を行う第２の遅延部を備えることが好ましい。 The sensor device preferably includes a second delay unit that performs a delay process of supplying the output power of the boosting unit to the sensor unit after a predetermined time after the vibration detection unit detects vibration.

このセンサ装置において、前記蓄電素子から前記昇圧部への突入電流を抑制する電流抑制部を備えることが好ましい。 In this sensor device, it is preferable to include a current suppressing unit that suppresses an inrush current from the power storage element to the boosting unit.

このセンサ装置において、前記振動検出部が振動を検出してから、前記蓄電素子の電荷を所定時間後に前記昇圧部に供給させる遅延処理を行う第３の遅延部を備えることが好ましい。 In this sensor device, it is preferable that the sensor device further includes a third delay unit that performs a delay process of supplying the charge of the power storage element to the boosting unit after a predetermined time after the vibration detection unit detects vibration.

このセンサ装置において、前記振動検出部は、振動による運動エネルギーを電気エネルギーに変換して電力を生成し、振動を検出した場合に、振動によって生成される電力を用いて検出結果を出力することが好ましい。 In the sensor device, the vibration detection unit may generate electric power by converting kinetic energy due to vibration into electric energy, and output a detection result using electric power generated by the vibration when the vibration is detected. preferable.

以上説明したように、本発明では、地震などによる振動検出時は蓄電素子に蓄積されている電荷を用いて昇圧動作を行いセンサ部を駆動する。したがって、振動検出時において電源部による電源供給が不安定であってもセンサ部を駆動することができるという効果がある。 As described above, according to the present invention, when vibration due to an earthquake or the like is detected, the sensor unit is driven by performing a boosting operation using the electric charge accumulated in the storage element. Therefore, there is an effect that the sensor unit can be driven even when the power supply by the power source unit is unstable at the time of vibration detection.

実施形態のセンサ装置のブロック構成図である。It is a block block diagram of the sensor apparatus of embodiment. 通常時における蓄電素子の両端間電圧の波形図である。It is a wave form diagram of the voltage between the both ends of the electrical storage element in normal time. Ａは振動検出時における蓄電素子の両端間電圧の波形図である。Ｂは振動検出信号の波形図である。A is a waveform diagram of the voltage between both ends of the power storage element at the time of vibration detection. B is a waveform diagram of the vibration detection signal. 実施形態における電流抑制部を備えるセンサ装置のブロック構成図である。It is a block block diagram of a sensor apparatus provided with the electric current suppression part in embodiment. 実施形態における第１の遅延部を備えるセンサ装置のブロック構成図である。It is a block block diagram of a sensor apparatus provided with the 1st delay part in embodiment. 実施形態における第１の遅延部の別構成を備えるセンサ装置のブロック構成図である。It is a block block diagram of a sensor apparatus provided with another structure of the 1st delay part in embodiment. 実施形態における第２の遅延部を備えるセンサ装置のブロック構成図である。It is a block block diagram of a sensor apparatus provided with the 2nd delay part in embodiment. 実施形態における第３の遅延部を備えるセンサ装置のブロック構成図である。It is a block block diagram of a sensor apparatus provided with the 3rd delay part in embodiment.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

（実施形態）
本実施形態は、地震などによって振動が発生した際に、例えば温度、湿度などの環境情報を検出する自立型のセンサ装置である。図１に本実施形態のセンサ装置のブロック構成図を示す。本実施形態のセンサ装置は、蓄電素子１と電源部２とセンサ部３１と電荷供給部４と振動検出部５と昇圧部６とを備える。蓄電素子１は、電荷が蓄積される。電源部２は、蓄電素子１に電荷を供給する。センサ部３１は、環境情報を検出する。電荷供給部４は、蓄電素子１に蓄積されている電荷量が所定値に達した場合に、蓄電素子１に蓄積されている電荷の一部をセンサ部３１に供給し、センサ部３１を間欠的に駆動させる。振動検出部５は、振動を検出する。昇圧部６は、振動検出部５が振動を検出した場合に、蓄電素子１に蓄積されている電荷を用いて所望の電力を生成する昇圧動作を行い、生成した電力をセンサ部３１に供給してセンサ部３１を駆動させる。 (Embodiment)
The present embodiment is a self-supporting sensor device that detects environmental information such as temperature and humidity when vibration occurs due to an earthquake or the like. FIG. 1 is a block diagram of the sensor device of the present embodiment. The sensor device of the present embodiment includes a power storage element 1, a power supply unit 2, a sensor unit 31, a charge supply unit 4, a vibration detection unit 5, and a boosting unit 6. The electric storage element 1 stores electric charges. The power supply unit 2 supplies electric charges to the power storage element 1. The sensor unit 31 detects environmental information. The charge supply unit 4 supplies a part of the charge stored in the power storage element 1 to the sensor unit 31 when the amount of charge stored in the power storage element 1 reaches a predetermined value, and the sensor unit 31 is intermittently supplied. Drive. The vibration detection unit 5 detects vibration. When the vibration detection unit 5 detects vibration, the boosting unit 6 performs a boosting operation for generating desired power using the electric charge accumulated in the power storage element 1, and supplies the generated power to the sensor unit 31. Then, the sensor unit 31 is driven.

以下に、本実施形態のセンサ装置の詳細な構成について説明する。 Below, the detailed structure of the sensor apparatus of this embodiment is demonstrated.

図１に示すように、本実施形態のセンサ装置は、蓄電素子１、電源部２、整流回路２２、駆動部３、電荷供給部４、振動検出部５、昇圧部６を主構成として備える。 As shown in FIG. 1, the sensor device of the present embodiment includes a power storage element 1, a power supply unit 2, a rectifier circuit 22, a drive unit 3, a charge supply unit 4, a vibration detection unit 5, and a boosting unit 6 as main components.

蓄電素子１は、コンデンサで構成されており、電荷が蓄積される。なお、本実施形態では、蓄電素子１の例としてコンデンサを用いているが、例えば二次電池などで構成されていてもよい。 The electricity storage element 1 is composed of a capacitor, and charges are accumulated. In the present embodiment, a capacitor is used as an example of the power storage element 1, but it may be formed of, for example, a secondary battery.

電源部２は、振動によって交流電力を生成する振動発電回路２１を備えており、人や車両が移動する際に発生する振動、気流によって発生する振動などの環境振動を用いて発電し、蓄電素子１に電荷を供給する。振動発電回路２１として、例えば圧電素子を用いた圧電型振動発電回路、コイルを用いた電磁誘導型振動発電回路などがある。なお、振動発電回路２１の構成は、従来周知であるので詳細な説明は省略する。振動発電回路２１が生成する電力は交流であるため、電源部２の出力電力は、整流回路２２を用いて全波整流したのち蓄電素子１に供給され、蓄電素子１に電荷が供給される。なお、電源部２の発電方法は、振動発電に限定せず、例えば熱を用いて発電する熱発電、太陽光を用いて発電する太陽光発電などを用いてもよい。この場合、電源部２は直流電力を生成するので、整流回路２２が不要となる。 The power supply unit 2 includes a vibration power generation circuit 21 that generates alternating current power by vibration, generates power using environmental vibrations such as vibrations generated when a person or a vehicle moves, vibrations generated by an air current, and the like. 1 is charged. Examples of the vibration power generation circuit 21 include a piezoelectric vibration power generation circuit using a piezoelectric element and an electromagnetic induction vibration power generation circuit using a coil. The configuration of the vibration power generation circuit 21 is well known in the art and will not be described in detail. Since the power generated by the vibration power generation circuit 21 is alternating current, the output power of the power supply unit 2 is supplied to the power storage element 1 after full-wave rectification using the rectifier circuit 22, and charges are supplied to the power storage element 1. In addition, the power generation method of the power supply unit 2 is not limited to vibration power generation, and for example, thermal power generation using heat, solar power generation using sunlight, or the like may be used. In this case, since the power supply part 2 produces | generates direct-current power, the rectifier circuit 22 becomes unnecessary.

駆動部３は、センサ部３１、通信部３２、制御部３３を備えており、蓄電素子１を電源として駆動する。センサ部３１は、センサ装置、具体的にはセンサ部３１が設置されている環境のパラメータを示す環境情報を検出する。環境情報の例として、例えば温度、湿度、日射量、風速、震度などがある。通信部３２は、電波を伝送媒体に用いた無線信号を送信する通信インターフェースで構成されており、外部機器である親機（図示なし）に無線信号を用いてセンサ部３１が検出した環境情報を送信する。制御部３３は、センサ部３１、通信部３２を駆動制御する。また、駆動部３は、蓄電素子１からの電力供給経路として、後述する電荷供給部４を経由する経路と、後述する昇圧部６を経由する経路との２つの電力供給経路を備えている。 The drive unit 3 includes a sensor unit 31, a communication unit 32, and a control unit 33, and drives the power storage element 1 as a power source. The sensor unit 31 detects environmental information indicating a parameter of an environment in which the sensor device, specifically, the sensor unit 31 is installed. Examples of environmental information include temperature, humidity, solar radiation, wind speed, seismic intensity, and the like. The communication unit 32 includes a communication interface that transmits a radio signal using radio waves as a transmission medium. Environment information detected by the sensor unit 31 using a radio signal is transmitted to a parent device (not shown) that is an external device. Send. The control unit 33 drives and controls the sensor unit 31 and the communication unit 32. Further, the drive unit 3 includes two power supply paths as a power supply path from the power storage element 1, a path passing through a charge supply unit 4 described later and a path passing through a booster 6 described later.

電荷供給部４は、電圧監視部４１、スイッチ４２、スイッチ制御部４３を備えている。電圧監視部４１は、蓄電素子１の両端間電圧Ｖ１を監視する。スイッチ４２は、蓄電素子１から駆動部３への電荷供給経路の導通・遮断を行う。スイッチ制御部４３は、電圧監視部４１が検出する蓄電素子１の両端間電圧Ｖ１に基づいてスイッチ４２のオン・オフを制御する。具体的には、図２に示すように、スイッチ制御部４３は、蓄電素子１の両端間電圧Ｖ１が上昇して第１の電圧Ｖ１１に達した場合に、スイッチ４２をターンオンする。スイッチ４２がオンすることによって、蓄電素子１から駆動部３に電荷が供給されて駆動部３が駆動する。制御部３３がセンサ部３１、通信部３２を駆動制御することで、センサ部３１は、環境情報を検出し、通信部３２は、センサ部３１が検出した環境情報を無線信号で送信する。ここで、スイッチ制御部４３は、スイッチ４２をターンオンしてから所定期間経過するとスイッチ４２をターンオフする。この所定期間は、駆動部３の駆動が完了するのに十分な期間、すなわちセンサ部３１が環境情報を検出し、通信部３２が無線信号を送信する駆動制御が少なくとも１回完了するのに十分な期間に設定されている。スイッチ４２のオン期間に駆動部３が駆動することによって、蓄電素子１の両端間電圧Ｖ１が第１の電圧Ｖ１１から第２の電圧Ｖ１２まで低下する（図２参照）。なお、第２の電圧Ｖ１２は０Ｖよりも大きい値である。また、本実施形態では、スイッチ制御部４３は、蓄電素子１の両端間電圧Ｖ１が第１の電圧Ｖ１１に達した場合にスイッチ４２を所定期間オンするように構成しているが、この構成に限定しない。例えば、スイッチ制御部４３は、蓄電素子１の両端間電圧Ｖ１が第１の電圧Ｖ１１に達した場合にスイッチ４２をターンオンし、蓄電素子１の両端間電圧Ｖ１が第２の電圧Ｖ１２に達した場合にターンオフするように構成してもよい。 The charge supply unit 4 includes a voltage monitoring unit 41, a switch 42, and a switch control unit 43. The voltage monitoring unit 41 monitors the voltage V 1 across the storage element 1. The switch 42 conducts / cuts off the charge supply path from the power storage element 1 to the drive unit 3. The switch control unit 43 controls on / off of the switch 42 based on the voltage V 1 between both ends of the power storage device 1 detected by the voltage monitoring unit 41. Specifically, as illustrated in FIG. 2, the switch control unit 43 turns on the switch 42 when the voltage V 1 between both ends of the power storage device 1 increases to reach the first voltage V 11. When the switch 42 is turned on, electric charge is supplied from the power storage element 1 to the drive unit 3 and the drive unit 3 is driven. The control unit 33 drives and controls the sensor unit 31 and the communication unit 32, so that the sensor unit 31 detects environmental information, and the communication unit 32 transmits the environmental information detected by the sensor unit 31 by a wireless signal. Here, the switch control unit 43 turns off the switch 42 when a predetermined period of time elapses after the switch 42 is turned on. This predetermined period is sufficient for driving of the drive unit 3 to be completed, that is, sufficient for the sensor unit 31 to detect the environmental information and for the drive control to transmit the radio signal to the communication unit 32 to be completed at least once. The period is set. When the drive unit 3 is driven during the ON period of the switch 42, the voltage V1 across the storage element 1 is decreased from the first voltage V11 to the second voltage V12 (see FIG. 2). The second voltage V12 is a value larger than 0V. In the present embodiment, the switch control unit 43 is configured to turn on the switch 42 for a predetermined period when the voltage V1 across the storage element 1 reaches the first voltage V11. Not limited. For example, the switch control unit 43 turns on the switch 42 when the voltage V1 across the storage element 1 reaches the first voltage V11, and the voltage V1 across the storage element 1 reaches the second voltage V12. It may be configured to turn off in some cases.

振動検出部５は、振動、例えば地震などの揺れを検出し、検出結果を後述する昇圧部６に出力する。振動検出部５は、振動による運動エネルギーを電気エネルギーに変換して電力を生成する振動発電回路５１（例えば、圧電型振動発電回路、電磁誘導型振動発電回路など）を振動検出回路として備えている。そして、振動検出部５は、振動発生時において、振動によって振動発電回路５１が生成した電力を用いて、検出結果である振動検出信号を後述する昇圧部６に出力する。なお、本実施形態の振動検出部５は、振動発電回路５１を用いて振動を検出しているが、例えば機械的に振動を検出して接点をオンまたはオフする接点装置などを用いて振動を検出するように構成してもよい。 The vibration detection unit 5 detects vibration, for example, shaking such as an earthquake, and outputs the detection result to the boosting unit 6 described later. The vibration detection unit 5 includes a vibration power generation circuit 51 (for example, a piezoelectric vibration power generation circuit, an electromagnetic induction vibration power generation circuit, etc.) that generates electric power by converting kinetic energy due to vibration into electric energy as a vibration detection circuit. . And the vibration detection part 5 outputs the vibration detection signal which is a detection result to the pressure | voltage rise part 6 mentioned later using the electric power which the vibration electric power generation circuit 51 produced | generated by vibration at the time of a vibration generation. The vibration detection unit 5 of the present embodiment detects vibration using the vibration power generation circuit 51. For example, the vibration detection unit 5 detects vibration using a contact device that mechanically detects vibration and turns the contact on or off. You may comprise so that it may detect.

昇圧部６は、蓄電素子１に蓄積されている電荷を用いて所望の電力を生成する昇圧動作を行い、生成した電力を駆動部３に供給して駆動部３を駆動させる。昇圧部６は、スイッチングレギュレータ回路で構成されており、振動検出部５から出力される振動検出信号をトリガとして起動し、図示しないスイッチング素子がオン・オフ駆動することで蓄電素子１の両端間電圧Ｖ１を昇圧する昇圧動作を行う。そして、昇圧部６は、昇圧動作によって生成した電力を駆動部３に供給することで駆動部３を駆動させる。 The boosting unit 6 performs a boosting operation for generating desired power using the electric charge accumulated in the power storage element 1, and supplies the generated power to the driving unit 3 to drive the driving unit 3. The step-up unit 6 is configured by a switching regulator circuit, and is activated by using a vibration detection signal output from the vibration detection unit 5 as a trigger. A boosting operation for boosting V1 is performed. The booster 6 drives the drive unit 3 by supplying the drive unit 3 with the power generated by the boost operation.

次に、本実施形態のセンサ装置の動作について説明する。 Next, the operation of the sensor device of this embodiment will be described.

まず、振動検出部５が振動を検出していない通常時の動作について図２を用いて説明する。 First, a normal operation in which the vibration detection unit 5 does not detect vibration will be described with reference to FIG.

電源部２が生成する電力が蓄電素子１に供給されることで、蓄電素子１に電荷が蓄積され、蓄電素子１の両端間電圧Ｖ１が上昇する。そして、蓄電素子１に蓄積されている電荷量が所定値、すなわち蓄電素子１の両端間電圧Ｖ１が第１の電圧Ｖ１１に達した場合に、電荷供給部４のスイッチ制御部４３がスイッチ４２をターンオンする。スイッチ４２がオンすることによって、蓄電素子１に蓄積されている電荷が駆動部３に供給され、駆動部３が駆動する。具体的には、制御部３３がセンサ部３１と通信部３２を駆動制御することで、センサ部３１は、環境情報を検出し、通信部３２は、センサ部３１が検出した環境情報を無線信号を用いて親機に送信する。この駆動部３の駆動によって、蓄電素子１に蓄積されている電荷が消費され、蓄電素子１の両端間電圧Ｖ１が第１の電圧Ｖ１１から第２の電圧Ｖ１２まで低下する（図２参照）。スイッチ制御部４３は、駆動部３の駆動が完了した後、スイッチ４２をターンオフする。これにより、蓄電素子１には再び電荷が蓄積され、蓄電素子１の両端間電圧Ｖ１が第２の電圧Ｖ１２から上昇する。以降は、上記動作を繰り返すことで、駆動部３（センサ部３１、通信部３２）が間欠的に駆動し、蓄電素子１の両端間電圧Ｖ１が第１の電圧Ｖ１１と第２の電圧Ｖ１２との間で増減を繰り返す。すなわち、電荷供給部４は、蓄電素子１に蓄積されている電荷量が所定値に達した場合に、蓄電素子１に蓄積されている電荷の一部をセンサ部３１に供給し、センサ部３１を間欠的に駆動させる。 When the electric power generated by the power supply unit 2 is supplied to the electric storage element 1, electric charges are accumulated in the electric storage element 1, and the voltage V 1 across the electric storage element 1 increases. When the amount of charge accumulated in the storage element 1 reaches a predetermined value, that is, when the voltage V1 across the storage element 1 reaches the first voltage V11, the switch control unit 43 of the charge supply unit 4 switches the switch 42. Turn on. When the switch 42 is turned on, the electric charge accumulated in the power storage element 1 is supplied to the drive unit 3 and the drive unit 3 is driven. Specifically, the control unit 33 drives and controls the sensor unit 31 and the communication unit 32, so that the sensor unit 31 detects environmental information, and the communication unit 32 transmits the environmental information detected by the sensor unit 31 as a wireless signal. Use to send to the main unit. By driving the drive unit 3, the electric charge accumulated in the power storage element 1 is consumed, and the voltage V1 across the power storage element 1 decreases from the first voltage V11 to the second voltage V12 (see FIG. 2). The switch control unit 43 turns off the switch 42 after the driving of the driving unit 3 is completed. As a result, the electric charge is again accumulated in the electric storage element 1, and the voltage V1 across the electric storage element 1 rises from the second voltage V12. Thereafter, by repeating the above operation, the drive unit 3 (the sensor unit 31 and the communication unit 32) is intermittently driven, and the voltage V1 between the both ends of the power storage element 1 becomes the first voltage V11 and the second voltage V12. Repeat to increase or decrease between. That is, the charge supply unit 4 supplies a part of the charge stored in the power storage element 1 to the sensor unit 31 when the amount of charge stored in the power storage element 1 reaches a predetermined value. Is driven intermittently.

次に、振動検出部５が振動を検出する振動発生時の動作について図３Ａ，図３Ｂを用いて説明する。ここでは、例として時間ｔ１において地震が発生した場合について説明する。 Next, the operation at the time of vibration generation in which the vibration detection unit 5 detects vibration will be described with reference to FIGS. 3A and 3B. Here, a case where an earthquake occurs at time t1 will be described as an example.

時間ｔ１までは、上述したように駆動部３が間欠的に駆動し、蓄電素子１の両端間電圧Ｖ１が第１の電圧Ｖ１１と第２の電圧Ｖ１２との間で増減を繰り返す。そして、時間ｔ１において、地震が発生し、振動検出部５は、この地震（振動）を検出して振動検出信号を出力する。本実施形態では、振動検出部５は、振動を検出した際にパルス波形からなる振動検出信号を昇圧部６に出力する（図３Ｂ参照）。なお、振動検出信号の波形形態は、図３Ｂに示す波形図においてパルス波形で示しているがこの波形形態に限定せず、例えば所定期間、振動レベルをＨｉレベルにする波形形態であってもよい。 Until time t1, the drive unit 3 is intermittently driven as described above, and the voltage V1 across the storage element 1 repeatedly increases and decreases between the first voltage V11 and the second voltage V12. At time t1, an earthquake occurs, and the vibration detector 5 detects this earthquake (vibration) and outputs a vibration detection signal. In the present embodiment, the vibration detection unit 5 outputs a vibration detection signal having a pulse waveform to the boosting unit 6 when vibration is detected (see FIG. 3B). The waveform form of the vibration detection signal is shown as a pulse waveform in the waveform diagram shown in FIG. 3B, but is not limited to this waveform form. For example, a waveform form in which the vibration level is set to the Hi level for a predetermined period may be used. .

昇圧部６は、信号検出信号の信号レベルが閾値電圧Ｖｔｈを上回った場合に起動し、蓄電素子１に蓄積されている電荷を用いて所望の電力を生成する昇圧動作を開始する。そして、昇圧部６は、昇圧動作によって生成した電力を駆動部３に供給する。 The boosting unit 6 is activated when the signal level of the signal detection signal exceeds the threshold voltage Vth, and starts a boosting operation for generating desired power using the charge accumulated in the power storage element 1. Then, the boosting unit 6 supplies the power generated by the boosting operation to the driving unit 3.

ここで、時間ｔ１における蓄電素子１の両端間電圧Ｖ１を第３の電圧Ｖ１３とする。上述したように、通常時は蓄電素子１の両端間電圧Ｖ１は第１の電圧Ｖ１１と第２の電圧Ｖ１２との間で増減を繰り返すので、第３の電圧Ｖ１３は、第１の電圧Ｖ１１以上、第２の電圧Ｖ１２未満となる（図３Ａ参照）。なお、第３の電圧Ｖ１３は第２の電圧Ｖ１２未満であるが、昇圧部６によって昇圧されるので、駆動部３を駆動することができる。 Here, the voltage V1 across the storage element 1 at time t1 is defined as a third voltage V13. As described above, since the voltage V1 across the storage element 1 repeats increasing and decreasing between the first voltage V11 and the second voltage V12 during normal times, the third voltage V13 is greater than or equal to the first voltage V11. The voltage is less than the second voltage V12 (see FIG. 3A). The third voltage V13 is less than the second voltage V12, but is boosted by the boosting unit 6, so that the driving unit 3 can be driven.

そして、駆動部３は、蓄電素子１から昇圧部６を経由して供給される電荷を用いて駆動し、センサ部３１は環境情報を検出し、通信部３２はセンサ部３１が検出した環境情報を無線信号を用いて送信する。すなわち、振動検出部５が振動を検出した場合、蓄電素子１の両端間電圧Ｖ１が第２の電圧Ｖ１２未満であっても、昇圧部６によって駆動部３が駆動される。なお、このときの駆動部３の駆動によって、蓄電素子１の両端間電圧Ｖ１は、第３の電圧Ｖ１３から第４の電圧Ｖ１４（＜第２の電圧Ｖ１２）まで低減する。その後、電源部２が正常に発電して蓄電素子１に電荷が蓄積される場合、上述した通常動作を行う。 Then, the driving unit 3 is driven by using the electric charge supplied from the power storage element 1 via the boosting unit 6, the sensor unit 31 detects environmental information, and the communication unit 32 detects environmental information detected by the sensor unit 31. Is transmitted using a radio signal. That is, when the vibration detection unit 5 detects vibration, the drive unit 3 is driven by the boosting unit 6 even if the voltage V1 across the storage element 1 is less than the second voltage V12. Note that, by driving the driving unit 3 at this time, the voltage V1 across the storage element 1 is reduced from the third voltage V13 to the fourth voltage V14 (<second voltage V12). Thereafter, when the power supply unit 2 generates power normally and charges are accumulated in the electric storage element 1, the above-described normal operation is performed.

このように、本実施形態のセンサ装置は、蓄電素子１から駆動部３への電力供給経路として、電荷供給部４を経由する経路と、昇圧部６を経由する経路との２つの電力供給経路を備えている。そして、振動検出部５が振動を検出していない通常時は、電荷供給部４によって蓄電素子１に蓄積されている電荷の一部のみが駆動部３に供給され、駆動部３が間欠的に駆動する。一方、振動検出部５が振動を検出した場合は、昇圧部６によって、蓄電素子１に蓄積されている電荷、すなわち通常時に使用されていない電荷を含む残留電荷が駆動部３に供給され、駆動部３が駆動する。 As described above, the sensor device according to the present embodiment includes two power supply paths, that is, a path that passes through the charge supply unit 4 and a path that passes through the boosting unit 6 as power supply paths from the power storage element 1 to the drive unit 3. It has. During normal times when the vibration detection unit 5 does not detect vibration, only a part of the electric charge accumulated in the electric storage element 1 by the charge supply unit 4 is supplied to the drive unit 3, and the drive unit 3 is intermittently operated. To drive. On the other hand, when the vibration detection unit 5 detects vibration, the boosting unit 6 supplies the electric charge accumulated in the power storage element 1, that is, the residual electric charge including the electric charge that is not normally used, to the driving unit 3. Part 3 is driven.

すなわち、本実施形態のセンサ装置は、通常時は環境情報を間欠的に検出して送信しており、この間欠動作の休止タイミングであっても振動検出部５が振動を検出した場合は、環境情報を検出して送信するイベントドリブンを行う。したがって、本実施形態のセンサ装置は、地震発生時の環境情報を検出して送信することができる。 That is, the sensor device of this embodiment normally detects and transmits environmental information intermittently, and if the vibration detection unit 5 detects vibration even at this intermittent operation pause timing, Event driven to detect and send information. Therefore, the sensor device of the present embodiment can detect and transmit environment information at the time of the occurrence of an earthquake.

また、本実施形態のセンサ装置は、地震発生時に、通常時に使用していない残留電荷を用いて駆動部３を駆動させる。さらに、本実施形態の振動検出部５は、振動による運動エネルギーを電気エネルギーに変換して電力を生成し、振動を検出した場合に、振動によって生成される電力を用いて検出結果を出力する。したがって、地震によって電源部２が正常に発電しない場合であっても、駆動部３を確実に駆動させて環境情報を検出して送信することができる。 Moreover, the sensor apparatus of this embodiment drives the drive part 3 using the residual charge which is not normally used at the time of the occurrence of an earthquake. Furthermore, the vibration detection unit 5 of the present embodiment generates electric power by converting kinetic energy due to vibration into electric energy, and outputs a detection result using electric power generated by the vibration when vibration is detected. Therefore, even if the power supply unit 2 does not generate electricity normally due to an earthquake, the drive unit 3 can be reliably driven to detect and transmit environmental information.

次に、本実施形態のセンサ装置の変形例について説明する。 Next, a modified example of the sensor device of this embodiment will be described.

図４に示すように、センサ装置は、蓄電素子１から昇圧部６への突入電流を抑制する電流抑制部７を備える構成であってもよい。電流抑制部７は、フィルタ部７１、スイッチ７２、スイッチ制御部７３を備えている。フィルタ部７１は、例えばインダクタ、コンデンサを備えるフィルタ回路で構成されており、蓄電素子１と昇圧部６との間に設けられ、蓄電素子１から昇圧部６への突入電流を抑制する。スイッチ７２は、蓄電素子１と昇圧部６とに間においてフィルタ部７１と直列に接続されており、蓄電素子１から昇圧部６への電力供給をオン・オフする。スイッチ制御部７３は、振動検出部５から振動検出信号が入力され、この振動検出信号に基づいて、スイッチ７２のオン・オフを制御する。具体的には、スイッチ制御部７３は、振動検出部５が振動を検出していない通常時は、スイッチ７２をオフ状態にしており、振動検出部５が振動を検出して振動検出信号が出力されるとスイッチ７２をターンオンする。これにより、スイッチ７２、フィルタ部７１を介して蓄電素子１から昇圧部６に電力供給される。このとき、フィルタ部７１によって、蓄電素子１からの突入電流が抑制されるので、蓄電素子１の両端間電圧Ｖ１の電圧降下を抑制することができる。 As shown in FIG. 4, the sensor device may include a current suppressing unit 7 that suppresses an inrush current from the power storage element 1 to the boosting unit 6. The current suppression unit 7 includes a filter unit 71, a switch 72, and a switch control unit 73. The filter unit 71 is configured by a filter circuit including an inductor and a capacitor, for example. The filter unit 71 is provided between the power storage element 1 and the boosting unit 6, and suppresses an inrush current from the power storage element 1 to the boosting unit 6. The switch 72 is connected in series with the filter unit 71 between the power storage element 1 and the boosting unit 6, and turns on / off power supply from the power storage element 1 to the boosting unit 6. The switch control unit 73 receives a vibration detection signal from the vibration detection unit 5 and controls on / off of the switch 72 based on the vibration detection signal. Specifically, the switch control unit 73 turns off the switch 72 during normal times when the vibration detection unit 5 does not detect vibration, and the vibration detection unit 5 detects vibration and outputs a vibration detection signal. Then, the switch 72 is turned on. As a result, power is supplied from the storage element 1 to the boosting unit 6 via the switch 72 and the filter unit 71. At this time, since the inrush current from the power storage element 1 is suppressed by the filter unit 71, the voltage drop of the voltage V1 across the power storage element 1 can be suppressed.

また、電流抑制部７の別構成として、電流抑制部７は、昇圧部６が備えるスイッチング素子のオン・オフ駆動が安定した後に、蓄電素子１の電荷を昇圧部６に供給させるように構成してもよい。 Further, as another configuration of the current suppressing unit 7, the current suppressing unit 7 is configured to supply the charge of the power storage device 1 to the boosting unit 6 after the on / off drive of the switching element included in the boosting unit 6 is stabilized. May be.

また、上記の構成では、振動検出部５が振動を検出した際（地震発生時）に駆動部３が駆動するように構成されているが、振動検出部５が振動を検出してから一定時間が経過した後（地震発生後）に駆動部３が駆動するように構成してもよい。図５に示すように、センサ装置は、振動検出部５が振動を検出してから、振動検出部５の検出結果を所定時間後に昇圧部６に到達させる遅延処理を行う第１の遅延部８を備えている。第１の遅延部８は、コンデンサと抵抗素子とを備える遅延回路で構成されており、振動検出部５と昇圧部６との間に設けられている。そして、第１の遅延部８は、振動検出部５が振動を検出してから所定時間後に振動検出信号が昇圧部６に入力されるように、振動検出信号を遅延させる。なお、第１の遅延部８は、コンデンサと抵抗素子を備える遅延回路で構成されているので、振動検出信号の波形形態はパルス波形ではなく、Ｈｉレベルを所定期間維持する信号波形であることが望ましい。 In the above configuration, the drive unit 3 is configured to be driven when the vibration detection unit 5 detects vibration (when an earthquake occurs). However, a certain period of time has elapsed since the vibration detection unit 5 detected vibration. Alternatively, the drive unit 3 may be driven after the elapse of time (after the occurrence of an earthquake). As shown in FIG. 5, the sensor device includes a first delay unit 8 that performs a delay process for causing the detection result of the vibration detection unit 5 to reach the boosting unit 6 after a predetermined time after the vibration detection unit 5 detects the vibration. It has. The first delay unit 8 includes a delay circuit including a capacitor and a resistance element, and is provided between the vibration detection unit 5 and the boosting unit 6. Then, the first delay unit 8 delays the vibration detection signal so that the vibration detection signal is input to the boosting unit 6 a predetermined time after the vibration detection unit 5 detects the vibration. Since the first delay unit 8 is composed of a delay circuit including a capacitor and a resistance element, the waveform form of the vibration detection signal is not a pulse waveform but a signal waveform that maintains the Hi level for a predetermined period. desirable.

センサ装置は、上記構成の第１の遅延部８を備えることによって、振動検出部５が振動を検出してから一定時間が経過した後に駆動部３が駆動する。したがって、センサ装置は、例えば地震発生後の環境情報を検出して送信することができる。なお、遅延回路のコンデンサの容量、抵抗素子の抵抗値を変更することで、振動検出部５が振動を検出してから駆動部３が駆動するまでの時間を任意に設定することができる。 The sensor device includes the first delay unit 8 configured as described above, so that the drive unit 3 is driven after a predetermined time has elapsed since the vibration detection unit 5 detected the vibration. Accordingly, the sensor device can detect and transmit environmental information after the occurrence of an earthquake, for example. In addition, by changing the capacitance of the capacitor of the delay circuit and the resistance value of the resistance element, the time from when the vibration detection unit 5 detects vibration to when the drive unit 3 is driven can be arbitrarily set.

また、第１の遅延部８の別構成として、図６に示すように、第１の遅延部８０は、スイッチ８１、タイマ８２とを備えた構成であってもよい。スイッチ８１は、振動検出部５と昇圧部６との間に設けられており、振動検出信号の伝送経路を導通・遮断する。タイマ８２は、振動検出信号をトリガとしてカウントを開始し、カウント値が所定値に達するとスイッチ８１をターンオンする。そして、スイッチ８１は、通常時はオフ状態であり、振動検出部５から信号検出信号が出力されるとタイマ８２がカウントを開始し、所定時間後にスイッチ８１がターンオンされ、昇圧部６に信号検出信号が入力される。上記構成の第１の遅延部８０を備えることによって、振動検出部５が振動を検出してから一定時間が経過した後に駆動部３が駆動するので、例えば地震発生後の環境情報を検出して送信することができる。 As another configuration of the first delay unit 8, the first delay unit 80 may include a switch 81 and a timer 82 as illustrated in FIG. 6. The switch 81 is provided between the vibration detection unit 5 and the boosting unit 6 and conducts / cuts off the transmission path of the vibration detection signal. The timer 82 starts counting with the vibration detection signal as a trigger, and turns on the switch 81 when the count value reaches a predetermined value. The switch 81 is normally in an off state. When a signal detection signal is output from the vibration detection unit 5, the timer 82 starts counting, and after a predetermined time, the switch 81 is turned on and the boosting unit 6 detects the signal. A signal is input. By providing the first delay unit 80 configured as described above, the drive unit 3 is driven after a certain period of time has elapsed since the vibration detection unit 5 detected vibration. For example, environmental information after the occurrence of an earthquake is detected. Can be sent.

また、振動検出部５が振動を検出してから一定時間が経過した後（地震発生後）に駆動部３を駆動させる構成として、センサ装置は第２の遅延部９を備えた構成であってもよい。図７に示すように、第２の遅延部９は、昇圧部６と駆動部３との間に設けられており、スイッチ９１、タイマ９２を備え、振動検出部５が振動を検出してから、昇圧部６の出力電力を所定時間後にセンサ部３１に供給させる遅延処理を行う。スイッチ９１は、昇圧部６と駆動部３との間に設けられており、昇圧部６が生成する電力の電力供給経路を導通・遮断する。タイマ９２は、昇圧部６の出力電力をトリガとしてカウントを開始し、カウント値が所定値に達するとスイッチ９１をターンオンする。そして、スイッチ９１は、通常時はオフ状態であり、振動検出部５が振動を検出して昇圧部６が電力を出力するとタイマ９２がカウントを開始し、所定時間後にスイッチ９１がターンオンされ、昇圧部６の出力電力が駆動部３に供給される。センサ装置は、上記構成の第２の遅延部９を備えることによって、振動検出部５が振動を検出してから一定時間が経過した後に駆動部３が駆動する。したがって、センサ装置は、例えば地震発生後の環境情報を検出して送信することができる。 In addition, as a configuration for driving the drive unit 3 after a certain period of time has elapsed since the vibration detection unit 5 detected the vibration (after the occurrence of the earthquake), the sensor device includes a second delay unit 9. Also good. As shown in FIG. 7, the second delay unit 9 is provided between the booster unit 6 and the drive unit 3, and includes a switch 91 and a timer 92, and after the vibration detection unit 5 detects vibration. Then, a delay process for supplying the output power of the boosting unit 6 to the sensor unit 31 after a predetermined time is performed. The switch 91 is provided between the booster 6 and the drive unit 3, and conducts / cuts off the power supply path of the power generated by the booster 6. The timer 92 starts counting with the output power of the booster 6 as a trigger, and turns on the switch 91 when the count value reaches a predetermined value. The switch 91 is normally in an off state. When the vibration detecting unit 5 detects vibration and the boosting unit 6 outputs power, the timer 92 starts counting, and after a predetermined time, the switch 91 is turned on to increase the voltage. The output power of the unit 6 is supplied to the drive unit 3. The sensor device includes the second delay unit 9 configured as described above, so that the driving unit 3 is driven after a predetermined time has elapsed since the vibration detection unit 5 detects the vibration. Accordingly, the sensor device can detect and transmit environmental information after the occurrence of an earthquake, for example.

さらにまた、振動検出部５が振動を検出してから一定時間が経過した後（地震発生後）に駆動部３を駆動させる構成として、図８に示すように、センサ装置は第３の遅延部７４を備えた構成であってもよい。第３の遅延部７４は、振動検出部５が振動を検出してから、蓄電素子１の電荷を所定時間後に昇圧部６に供給させる遅延処理を行う。また、本実施形態では、電流抑制部７のスイッチ制御部７３０は、第３の遅延部７４の機能を有しており、振動検出部５が振動を検出して振動検出信号を出力してから所定時間後にスイッチ７２をターンオンし、昇圧部６に電荷が供給される。上記構成の第３の遅延部７４（スイッチ制御部７３０）を備えることによって、振動検出部５が振動を検出してから一定時間が経過した後に駆動部３が駆動するので、例えば地震発生後の環境情報を検出して送信することができる。また、スイッチ制御部７３０が第３の遅延部７４の機能を兼用しているので、地震発生後の環境情報を検出して送信するために別体の構成部品を設ける必要がないので、センサ装置の小型化を図ることができる。 Furthermore, as shown in FIG. 8, the sensor device includes a third delay unit as a configuration in which the drive unit 3 is driven after a certain period of time has elapsed since the vibration detection unit 5 detected the vibration (after the occurrence of the earthquake). The structure provided with 74 may be sufficient. The third delay unit 74 performs a delay process in which the charge of the power storage element 1 is supplied to the booster unit 6 after a predetermined time after the vibration detection unit 5 detects the vibration. In the present embodiment, the switch control unit 730 of the current suppression unit 7 has the function of the third delay unit 74, and after the vibration detection unit 5 detects the vibration and outputs the vibration detection signal. After a predetermined time, the switch 72 is turned on, and charges are supplied to the booster 6. By including the third delay unit 74 (switch control unit 730) having the above-described configuration, the drive unit 3 is driven after a certain period of time has elapsed since the vibration detection unit 5 detects vibration. Environmental information can be detected and transmitted. Further, since the switch control unit 730 also functions as the third delay unit 74, there is no need to provide a separate component for detecting and transmitting environmental information after the occurrence of the earthquake. Can be miniaturized.

なお、上述した実施形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることはもちろんのことである。 The above-described embodiment is an example of the present invention. For this reason, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made according to design and the like as long as the technical idea according to the present invention is not deviated from this embodiment. Of course, it can be changed.

１蓄電素子
２電源部
３駆動部
３１センサ部
４電荷供給部
５振動検出部
６昇圧部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power storage element 2 Power supply part 3 Drive part 31 Sensor part 4 Charge supply part 5 Vibration detection part 6 Boosting part

Claims

電荷が蓄積される蓄電素子と、
前記蓄電素子に電荷を供給する電源部と、
環境情報を検出するセンサ部と、
前記蓄電素子に蓄積されている電荷量が所定値に達した場合に、前記蓄電素子に蓄積されている電荷の一部を前記センサ部に供給し、前記センサ部を間欠的に駆動させる電荷供給部と、
振動を検出する振動検出部と、
前記振動検出部が振動を検出した場合に、前記蓄電素子に蓄積されている電荷を用いて所望の電力を生成する昇圧動作を行い、生成した電力を前記センサ部に供給して前記センサ部を駆動させる昇圧部とを備える
ことを特徴とするセンサ装置。 A power storage element in which electric charge is stored;
A power supply unit for supplying electric charge to the electric storage element;
A sensor unit for detecting environmental information;
When the amount of charge stored in the storage element reaches a predetermined value, a part of the charge stored in the storage element is supplied to the sensor unit and the sensor unit is intermittently driven. And
A vibration detector for detecting vibration;
When the vibration detection unit detects vibration, a boosting operation is performed to generate desired power using the electric charge accumulated in the power storage element, and the generated power is supplied to the sensor unit. A sensor device comprising: a boosting unit that is driven.

前記振動検出部が振動を検出してから、前記振動検出部の検出結果を所定時間後に前記昇圧部に到達させる遅延処理を行う第１の遅延部を備える
ことを特徴とする請求項１記載のセンサ装置。 The first delay unit that performs a delay process for causing the detection result of the vibration detection unit to reach the boosting unit after a predetermined time after the vibration detection unit detects vibration. Sensor device.

前記振動検出部が振動を検出してから、前記昇圧部の出力電力を所定時間後に前記センサ部に供給させる遅延処理を行う第２の遅延部を備える
ことを特徴とする請求項１または２記載のセンサ装置。 3. A second delay unit that performs a delay process for supplying the output power of the booster to the sensor unit after a predetermined time after the vibration is detected by the vibration detection unit. 4. Sensor device.

前記蓄電素子から前記昇圧部への突入電流を抑制する電流抑制部を備える
ことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載のセンサ装置。 The sensor device according to claim 1, further comprising a current suppressing unit that suppresses an inrush current from the power storage element to the boosting unit.

前記振動検出部が振動を検出してから、前記蓄電素子の電荷を所定時間後に前記昇圧部に供給させる遅延処理を行う第３の遅延部を備える
ことを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項に記載のセンサ装置。 5. A third delay unit that performs a delay process in which the charge of the power storage element is supplied to the boosting unit after a predetermined time after the vibration detection unit detects vibrations. 5. The sensor device according to any one of claims.

前記振動検出部は、振動による運動エネルギーを電気エネルギーに変換して電力を生成し、振動を検出した場合に、振動によって生成される電力を用いて検出結果を出力する
ことを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項に記載のセンサ装置。 The vibration detection unit generates electric power by converting kinetic energy due to vibration into electric energy, and outputs a detection result using electric power generated by the vibration when detecting vibration. The sensor device according to any one of 1 to 5.