JP3584839B2 - データキャリア - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電波信号を受信することによってアンテナ用コイルに誘起される起電力から電源を得て動作する構成のデータキャリアに関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
移動体の識別システムとして、例えば高周波の電波を利用したリモートＩＤシステムがある。これは、リーダライタとＩＤタグ（データキャリア）との間で電波による通信を行い、離れた位置にあるＩＤタグのデータを読み取ったり、ＩＤタグにデータを書き込んだりするものである。
【０００３】
このようなリモートＩＤシステムは、配送システム、在庫管理システム、販売システムなど種々のシステムに応用することが考えられている。その一例として、例えば回転すし店の集計システムがある。この集計システムの概要は、すしを載せる皿にＩＤタグを埋め込んでおき、そのＩＤタグにすしの種類、作った時刻、売値などのデータを記録する。そして、客が食事を終えたとき、食べたすしの皿を一か所に集めて集計用のリーダライタにより、それら皿のＩＤタグと通信し、そしてＩＤタグからデータを得て客の支払うべき金額を算出するというものである。
【０００４】
このようなリモートＩＤシステムにおいて、ＩＤタグとしては、主にバッテリを搭載しない電源外部依存型のものが用いられる。この電源外部依存型のＩＤタグに対しては、リーダライタから動作電力用の電波信号を送るようにしており、この電波信号を受信することによってＩＤタグは動作する。すなわち、ＩＤタグのアンテナはコイルから構成されており、このアンテナ用コイルにリーダライタから発せられた電波信号である磁束が鎖交（受信）すると、当該アンテナ用コイルに起電力が誘起されるので、この誘導起電力により発生する交流を整流平滑化して動作用の直流電源を形成し、データの読み書き動作を行うように構成されている。
【０００５】
ところで、回転すし店の集計システムでは、客の支払い額を集計する場合、積み重ねられた皿の上方にリーダライタを持っていって上方から電波信号を送るようにする。しかしながら、リーダライタから送信される電波信号はそれ程強くないため、積み重ねられた皿の枚数が多いと、下の方の皿まで電波信号が届かず、下の方の皿のＩＤタグが動作できなくなる場合がある。
【０００６】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、データキャリアを設けた物品が重ねられていた場合、電波信号の送信源から離れた位置にあっても、動作のために必要な電力を得ることができるデータキャリアを提供するところにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明によれば、物品を積み重ねた状態で、例えば上の方の物品のデータキャリアが電波信号を受信して動作に十分な電力を得たとすると、その電力は送電手段により下の方の物品のデータキャリアに送られるので、積み重ね数が適切であれば、電力不足により動作不能となるデータキャリアをなくすことができる。
この場合、送電手段は物品にその重ね方向の両側に配置された２組の一対の導体からなる、物品を積み重ねたとき、相隣り合う物品の一対の導体どうしがコンデンサを構成することによって電力を送受するので、導体どうしが非接触の状態で送電することができる。
【０００８】
請求項２記載の発明によれば、コンデンサを構成する導体間に誘電率の高い物質が存在するので、導体を小形化でき、また効率良く電力を送ることができる。
請求項３記載の発明によれば、皿を積み重ねたとき、皿の内底面の表層部に設けた導体と、その上に置かれた別の皿の糸底の下端面の表層部に設けられた導体とがコンデンサを構成するので、回転すし店での集計システムに容易に適用できる。
請求項４記載の発明によれば、データキャリアがカードとして形成されているで、そのカードをデータを得たい所望の物体に取り付けておき、そして最終的にカードをその物体から取り外して多数重ねた状態にし、それらカードから一度にデータを得る、という使用法ができ、データ取得が容易となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を回転すし店の集計システムに適用して図１〜図５を参照しながら説明する。
まず、回転すし店とは、次のようなシステムの店である。店内には、ループ状のコンベアが設けられ、このコンベアに沿って客席が設けられている。すしは皿に載せられ、コンベアによって客席へと運ばれる。客は、コンベアによって運ばれる来る皿のうちから、好みのすしがのせられている皿を取り、食べ終えた皿はテーブル上に重ね置いて行く。店側では、すしをその売値に応じた色或いは模様の皿に載せるので、客は、重ね置いた皿の種類と枚数とから店に支払うおおよその金額を知ることができるようになっている。食事を終えた後は、店員によって皿の枚数が色或いは模様別に数えられ、店に支払うべき金額が計算される。
【００１０】
さて、図４に示すように、すしをのせる皿１（データ取得対象物）は、例えばメラミン樹脂などのプラスチック製のもので、その内部には、電波信号を送受信するためのアンテナ用コイル２とタグ本体３とからなるデータキャリアとしてのＩＤタグ４が埋め込まれている。タグ本体３は、図１に示すように、共振コンデンサ５と、制御用ＩＣチップ６と、平滑部７とをプリント基板８に実装して構成されている。
【００１１】
制御用ＩＣチップ６は、制御手段としてのＭＰＵ（マイクロプロセッサユニット）９の他、整流部１０、変復調部１１、メモリ部１２などを構成する半導体素子をワンチップ化したものである。また、平滑部７は、図示はしないが平滑コンデンサ、ツェナーダイオードを有している。
【００１２】
共振コンデンサ５は、アンテナ用コイル２と並列に接続されて共振回路１３を構成する。この共振回路１３は、外部から所定の高周波の電力用電波信号が送信されて来ると、これをアンテナ用コイル２により受信し、その受信した電力用電波信号を整流部１０に入力する。整流部１０は平滑部７と共に動作用電源形成部としての電源回路を構成するもので、電力用電波信号を整流し且つ平滑して一定電圧の直流電源（動作用電源）にしてＭＰＵ９などに供給する。
【００１３】
外部のリーダライタから送られるデータ信号は、電力用電波信号に重畳して送信されるようになっており、その信号は変復調部１１により復調されてＭＰＵ９に与えられる。ＭＰＵ９は、メモリ部１２が有するＲＯＭに記憶された動作プログラムに従って動作するもので、変復調部１１から入力される信号に応じた処理を実行し、受信したデータをメモリ部１２が有するＥＥＰＲＯＭＲＯＭなどの消去可能な不揮発性メモリに書き込んだり、メモリ部１２からデータを読み出して変復調部１１により変調し、アンテナ用コイル２から電波信号として送信したりする。
【００１４】
この皿１のＩＤタグ４と通信するリーダライタとして、手持式の集計器１４がある。この手持式集計器１４は、客が食べた種類別皿数を検出して支払い金額を演算したりするためのもので、動作用電源として電池を内蔵している。この集計器１４は、図３に示すように手持ち可能な操作部１５の先端に頭部１６を設けてなり、操作部１５には各種のキー（図示せず）が設けられていると共に、頭部１６にはＬＣＤからなる表示部１７（図５参照）が設けられている。
【００１５】
手持式集計器１４の内部には、図５に示すように、ＭＰＵ１８、ＲＯＭ１９、ＲＡＭ２０などが設けられている。ＭＰＵ１８は、操作部１５側から信号を受けると、ＲＯＭ１９に記憶された動作プログラムに従って動作し、操作部１５の操作内容、集計金額などは表示器１７に表示されるようになっている。
【００１６】
また、集計器１４の頭部１６には、皿１のＩＤタグ４との間で通信を行うための送信アンテナ２１および受信アンテナ２２を備えている。ＭＰＵ１８は、皿１側と通信する際、まずキャリア信号のみを変調部２３で変調して送信部２４から送信アンテナ２１を介して電力用電波信号として送信する。その後、ＭＰＵ１８は、送信すべきデータをＲＡＭ２０から読み出して変調部２３により電力用電波信号に重畳するように変調し、送信部２４から送信アンテナ２１を介して送信する。
【００１７】
一方、皿１側から発信された電波信号は、受信アンテナ２２を介して受信部２５により受信され、復調部２６により復調されてデータとして弁別される。ＭＰＵ１８は、復調部２６から送られてくるデータをＲＡＭ２０に記憶させ、最終的にＲＡＭ２０に記憶されたデータから例えば客が支払うべき金額を計算する。
【００１８】
しかして、ＩＤタグ４の内部の電気的構成を示す図１のように、動作用電源形成部としての整流部１０への入力部である前記アンテナ用コイル２の両端（共振回路１３の出力端）には、送電手段としての一対の第１の導体２７ａ，２７ｂおよび一対の第２の導体２８ａ，２８ｂが接続されている。これら２組の一対の導体２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂは、いずれもリング状の導体板から成り、各組の一方の導体２７ａおよび２８ａは同一径で、且つ同じく同一径に形成された各組の他方の導体２７ｂおよび２８ｂより大径に形成されている。
【００１９】
上記２組の一対の導体２７ａ，２７ｂおよび２８ａ，２８ｂのうち、一対の第１の導体２７ａ，２７ｂは、皿１の糸底１ａの下端部表層部（下端面近くの部分）内に埋め込まれ、第２の導体２８ａ，２８ｂは、皿１の内底面の中央部分の表層部（内底面近くの部分）内に埋め込まれている。そして、複数枚の皿１を上下に重ねたとき、図２に示すように、上の皿１の糸底１ａの下端部の内側に埋め込まれた第１の導体２７ａ，２７ｂと、下の皿１の内底面部の内側に埋め込まれた第２の導体２８ａ，２８ｂとが、皿１を構成するプラスチック（誘電体）を介して対向し、コンデンサを構成するようになっている。
【００２０】
次に上記構成の作用を説明する。
食事を済ませた客の支払い金額を集計するために、集計器１４の操作部１５を手に持って頭部１６をテーブルに積み重ねられている皿１の上に位置させ、操作部１５の集計用キーを操作する。すると、集計器１４の頭部１６に設けられている送信アンテナ２１から電力用電波信号およびデータ信号が送信される。そして、皿１のＩＤタグ４側では、その電力用電波信号をアンテナ用コイル２により受ける。アンテナ用コイル２が電力用電波信号を受信すると、そのアンテナ用コイル２に誘導起電力が発生し、その起電力による交流電力が共振回路１３側から整流部１０および平滑部７に供給され、一定電圧の直流電力に変換されてＭＰＵ９などの動作用電源となる。
【００２１】
このとき、集計器１４から送信された電力用電波信号はそれ程強くなく、また、電力用電波信号を受信することによりアンテナ用コイル２に起電力が誘起されると、その起電力による誘導電流が上下に存する他の皿１のアンテナ用コイル２に誘起される起電力を弱めるように作用する場合がある。このため、或る程度の枚数の皿１が重ねられた状態では、下の方の皿１のＩＤタグ４では、動作可能な電力を集計器１４から送信された電力用電波信号により直接得ることができなくなることがある。
【００２２】
しかしながら、本実施例では、互いに重なる皿１の第１の導体２７ａ，２７ｂと第２の導体２８ａ，２８ｂとがコンデンサを構成するので、重ねた皿１の枚数が多過ぎない限り下の方の皿１のＩＤタグ４にも動作できる電力を供給することができる。すなわち、電力用電波信号を受けることによってアンテナ用コイル２に起電力が誘起されると、その起電力によりアンテナ用コイル２の両端間に電位差が生ずる。ここで、上の皿１の方が下の皿１よりも強い電力用電波信号を受けるので、アンテナ用コイル２の両端の電位差は、上の皿１の方が下の皿１よりも大きい。
【００２３】
このため、コンデンサを構成する上の皿１の第１の導体２７ａと下の皿１の第２の導体２８ａ（第１のコンデンサ）、同じく上の皿１の第１の導体２７ｂと下の皿１の第２の導体２８ｂ（第２のコンデンサ）との間にデータ信号を含む交流電圧が印加されるようになる。これにより、上記のコンデンサが充放電を繰り返すようになり、上の皿１の共振回路１３から第１および第２のコンデンサを介して下の皿１の共振回路１３へと電流が流れる。このようにして、上の皿１の共振回路１３に受けた電力が下の皿１の共振回路１３へと供給され、下の皿１のＩＤタグ４は、この共振回路１３に供給された電力を動作用電力として動作する。このようなことが多数積み重ねられている皿１群において、隣り合う皿１の全てに生ずるので、電力用電波信号が届かない下の方の皿１のＩＤタグ４にも動作用電力が供給されるようになるものである。
【００２４】
このように本実施例によれば、電波信号を受信して動作に十分な電力を得たＩＤタグ４の電力は、データ信号と共に送電手段により他のＩＤタグ４に送電されるので、皿１の重ね枚数が適切であれば、電力不足により動作不能となるＩＤタグ４をなくすことができる。しかも、相隣り合う皿１の導体２７ａ，２８ａおよび２７ｂ，２８ｂによる静電結合によって電力を送受するので、非接触の状態で送電することができる。このため、プラグとソケットとを接続するなどの面倒な操作を行わずとも、単に皿１を重ねるだけで送電が可能となる。
【００２５】
図６〜図９は本発明の他の実施例を示すもので、上述した一実施例と同一部分には同一符号を付して異なる部分のみを説明する。この実施例が上述の一実施例と異なるところは、ＩＤタグ４をカード２９に設けたところにある。このカード２９の使用例としては、例えばコンビニエンスストアへ商品を納める場合、その商品を収容した包装箱にカード２９を着脱可能に取り付け、納品時にカード２９を回収して納品した商品の種類、数量、納品場所などをデータとして得る例が考えられる。
【００２６】
上記カード２９は、プラスチック製で、その内部にアンテナ用コイル２とタグ本体３とが埋め込まれている。そして、アンテナ用コイル２の両端に接続された送電手段としての一対の第１の導体３０ａ，３０ｂおよび第２の導体３１ａ，３１ｂが裏面側および表面側に埋め込まれている。この場合、第１の導体３０ａ，３０ｂおよび第２の導体３１ａ，３１ｂは、ほぼコの字形および逆コの字形の導体板として形成され、それぞれカード２９の表裏両面の表層部の左右両側に位置して埋め込まれている。そして、第１の導体３０ａ，３０ｂおよび第２の導体３１ａ，３１ｂを埋め込んだ表層部には、例えばタンタルなどの誘電率の高い物質が混合されている。なお、カード２９全体を高誘電率の物質により形成しても良い。
【００２７】
この実施例では、商品をコンビニエンスストアに納入した際、包装箱からカード２９を取り外す。そして、帰社後、カード２９を重ねた状態にして前記一実施例における集計器１３と同一構成のリーダライタ（図示せず）により、カード２９のＩＤタグ４と通信し、商品の種類、数量、納品先などをデータとして得る。
【００２８】
このように本実施例によれば、カード２９であれば多数のカード２９を積み重ねて一度に通信することができ、短時間でデータを送受できる。また、導体３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１ｂを埋め込んだ部分の表層には、誘電率の高い物質が混入されているので、効率良く電力を伝達できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すもので、ＩＤタグの電気的構成を示すブロック図
【図２】皿を積み重ねた状態で示す要部の断面図
【図３】集計する際の状態を示す側面図
【図４】皿の斜視図
【図５】集計器の電気的構成を示すブロック図
【図６】本発明の他の実施例を示すカードの斜視図
【図７】カードへの導体の配置位置を示す平面図
【図８】カードの縦断面図
【図９】カードを積み重ねた状態で示す縦断側面図
【符号の説明】
図中、１は皿、２はアンテナ用コイル、４はＩＤタグ（データキャリア）、７は平滑部（電源形成部）、１０は整流部（電源形成部）、１４は集計器、２７ａ，２７ｂは第１の導体（送電手段）、２８ａ，２８ｂは第２の導体（送電手段）、２９はカード、３０ａ，３０ｂは第１の導体（送電手段）、３１ａ，３１ｂは第２の導体（送電手段）である。

Claims (4)

1. 重ね合わせ可能な物品に設けられ、アンテナ用コイルおよびこのアンテナ用コイルが電波信号を受信することにより誘起される起電力から動作電源を得る動作電源形成部を備えたデータキャリアにおいて、
   前記物品を重ねた状態で、隣接する他の物品から前記動作電源形成部の入力部に電力を受け、他の物品の前記動作電源形成部の入力部に電力を供給するために、前記物品にその重ね方向の両側に配置された２組の一対の導体からなる送電手段を設け、
   各組の一対の導体は、それぞれ前記動作用電源形成部の入力部に接続され、前記物品を重ねたとき、隣り合う２個の物品がそれぞれ有する前記２組の一対の導体のうち、１組の一対の導体どうしが互いに対向してコンデンサを構成することを特徴とするデータキャリア。
2. 前記各組の一対の導体は、前記物品の表層部に埋め込まれ、その表層部は誘電率の高い物質で形成されていることを特徴とする請求項１記載のデータキャリア。
3. 前記物品は、糸底を有する皿で、前記各組の一対の導体は、それぞれ前記皿の内底面の表層部および前記糸底の下端面の表層部に埋め込まれていることを特徴とする請求項１または２記載のデータキャリア。
4. 前記物品は、カード状に形成され、前記各組の一対の導体は、前記カード状物品の表裏両面の表層部に埋め込まれていることを特徴とする請求項１または２記載のデータキャリア。

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