JP7157020B2 - Ｒｆｉｄタグ - Google Patents

Description

本開示は、ＲＦＩＤタグに関する。

特許文献１には、ＲＦＩＤタグとして、商品情報を記憶するメモリと、メモリに記憶された商品情報を表示する表示装置と、電源部たる太陽電池とを備えた構成が開示されている。このＲＦＩＤタグは、リーダライタを用いて表示装置に表示される商品情報を更新できる。

特開２００２－６５４１８号公報

発電された電力を用いて表示装置から情報を表示させる場合、発電量が低下すると、表示信号又はその送受信動作が不安定になる恐れがある。

本開示は、発電量の低下に起因して表示器に誤った表示が行われることを抑制できるＲＦＩＤタグを提供することを目的とする。

本開示は、
ＲＦＩＤ用ＩＣと、表示器と、発電部とを備えるＲＦＩＤタグであって、
前記発電部の電力を入力して電源電圧を生成するレギュレータと、
前記電源電圧を受けて動作し、前記表示器へ表示信号を出力する制御回路と、
前記電源電圧を監視し、監視の結果に基づいて前記制御回路を停止させる電源監視回路と、
を備えるＲＦＩＤタグである。

本開示によれば、発電量の低下に起因して表示器に誤った表示が行われることを抑制できる。

実施形態１に係るＲＦＩＤタグを示す分解斜視図である。 実施形態１に係るＲＦＩＤタグの内部構成を示す図である。 実施形態１に係るＲＦＩＤタグの回路構成を示す図である。 発電量に応じた第１電源電圧の変化の一例を示すタイムチャートである。 制御回路及び表示器により実行される表示処理を説明するフローチャートである。 実施形態２に係るＲＦＩＤタグの回路構成を示す図である。 実施形態３に係るＲＦＩＤタグの回路構成を示す図である。

以下、本開示の各実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るＲＦＩＤタグを示す分解斜視図である。図２は、実施形態１に係るＲＦＩＤタグの内部構成を示す図である。図３は、実施形態１に係るＲＦＩＤタグの回路構成を示す図である。

実施形態１のＲＦＩＤタグ１は、図１に示すように、筐体１０と、回路基板２０と、発電部３１、３２と、表示器３３と、蓋体４０とを備える。筐体１０は、一方が開放された凹状の形態を有し、回路基板２０と表示器３３とを重ねかつ表示器３３の左右に２つの発電部３１、３２を並べて収容できる。回路基板２０は、複数の集積回路が搭載される主部２０Ａと、アンテナ導体２８を有する延在部２０Ｂとを有する。発電部３１、３２は、外部から光を受けて発電する光発電パネルであるが、熱又は振動を吸収して発電を行う環境発電器等であってもよい。

表示器３３は、例えば液晶表示器であり、回路基板２０と配線（フィルム配線等）３３ｈを介して電気的に接続される。表示器３３は、表示信号が入力される入力ポートと、少なくとも１画面分の各画素の情報を含む表示データが書き込まれる表示メモリとを有する。表示信号は、例えばデジタル表示信号であってもよい。表示器３３は、表示メモリの表示データに応じて画像を表示する。

図３に示すように、さらに、ＲＦＩＤタグ１は、発電部３１、３２から発電電力を入力し電力管理を行うＰＭＩＣ（Power Management Integrated Circuit）２１と、ＰＭＩＣ２１から電力を受けて制御系の第１電源電圧を生成する第１電源ＩＣ２２と、ＰＭＩＣ２１から電力を受けて表示駆動用の第２電源電圧を生成する第２電源ＩＣ２３とを備える。ＰＭＩＣ２１、第１電源ＩＣ２２及び第２電源ＩＣ２３は、本開示に係るレギュレータの一例に相当する。さらに、ＲＦＩＤタグ１は、電波を介してリーダライタと無線通信を行うＲＦＩＤ用ＩＣ２５と、情報処理を行う制御回路２４と、電源電圧を監視する電源監視回路２６とを備える。制御回路２４及び電源監視回路２６の各々は、ＩＣ（集積回路）であってもよい。

図２に示すように、ＲＦＩＤ用ＩＣ２５、制御回路２４、電源監視回路２６、ＰＭＩＣ２１、第１電源ＩＣ２２、第２電源ＩＣ２３は、回路基板２０に搭載されている。制御回路２４、ＲＦＩＤ用ＩＣ２５及び電源監視回路２６は、第１電源ＩＣ２２から第１電源電圧（例えば３Ｖ）を受けて動作する。表示器３３は、第２電源ＩＣ２３から第２電源電圧（例えば５Ｖ）を受けて動作する。第２電源電圧は第１電源電圧よりも大きい。

ＲＦＩＤ用ＩＣ２５は、例えばＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯の電波を用いて無線通信を行う。ＲＦＩＤ用ＩＣ２５は、リーダライタから読み書きが可能な記憶部、並びに、個体識別情報を記憶した記憶部を有する。前者の記憶部は、表示器３３に表示する情報の格納場所として使用できる。

制御回路２４は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備えるマイクロコンピュータである。ＲＯＭには、制御回路２４の起動直後、並びに、リセット直後にＣＰＵが実行する表示制御処理のプログラム、並びに、通常動作時の制御処理のプログラムが格納されている。表示制御処理には、ＲＦＩＤ用ＩＣ２５と通信を行ってＲＦＩＤ用ＩＣ２５の記憶部の情報を読み出す処理と、読み出した情報から表示信号を生成し、表示器３３へ出力する処理とが含まれる。通常動作時の制御処理には、ＲＦＩＤ用ＩＣ２５の情報の更新を待機する処理、更新があった場合に、上記の表示制御処理を実行する処理が含まれる。

制御回路２４は、リセット信号の入力が可能なリセット端子Ｔ１を有し、リセット信号が入力されると動作を中断し、初期化される。リセット信号が継続して入力されると、その間、制御回路２４は動作を停止する。

電源監視回路２６は、第１電源ＩＣ２２と制御回路２４との間で第１電源電圧を監視し、第１電源電圧が閾値電圧を下回ったら、リセット信号を制御回路２４へ出力する。

＜発電量に応じた第１電源電圧の変化＞
図４は、発電量に応じた第１電源電圧の変化の一例を示すタイムチャートである。

発電部３１、３２は、環境の明るさによって、発電状態が「Ｇｏｏｄ（良好）」「Ｐｏｏｒ（貧弱）」「Ｂａｄ（不良）」などに変化する。発電状態が悪くなると、発電部３１、３２の供給電力の低下により、第１電源電圧が低下する。

第１電源電圧に関係する電圧として、制御回路２４の動作下限電圧Ｖｌｉｍ０と、表示信号生成用の下限電圧Ｖｌｉｍ１とがある。制御回路２４の動作下限電圧Ｖｌｉｍ０は、制御回路２４の安定的な論理動作が保証される第１電源電圧の下限値を示す。表示信号生成用の下限電圧Ｖｌｉｍ１は、表示に誤りが生じない表示信号の生成が保証される第１電源電圧の下限値を示す。制御回路２４は、第１電源電圧を受けて表示信号を生成する。よって、第１電源電圧が低下すると、表示信号を構成する複数レベルの信号（例えば最も高いレベルの信号）の電圧が低下し、表示信号により表わされる値に誤りが生じる。この誤りが生じない第１電源電圧の下限が、下限電圧Ｖｌｉｍ１に相当する。実施形態１において、表示信号生成用の下限電圧Ｖｌｉｍ１は、制御回路２４の動作下限電圧Ｖｌｉｍ０よりも高い。

電源監視回路２６は、第１電源電圧と、表示信号生成用の下限電圧Ｖｌｉｍ１に対応する閾値電圧Ｖｔｈ２とを比較し、第１電源電圧が閾値電圧Ｖｔｈ２未満となったら、制御回路２４へリセット信号を出力する。下限電圧Ｖｌｉｍ１に対応する閾値電圧Ｖｔｈ２とは、下限電圧Ｖｌｉｍ１に一致する電圧、あるいは、下限電圧Ｖｌｉｍ１にマージンδＶを加えた電圧である。

＜表示処理＞
図５は、制御回路２４及び表示器３３により実行される表示処理を説明するフローチャートである。発電部３１、３２の発電が開始され、第１電源電圧が制御回路２４へ供給されると、制御回路２４が起動する。同様に、第２電源電圧が表示器３３へ供給されると、表示器３３が起動する。制御回路２４と表示器３３が起動すると、図５の表示処理が開始される。

まず、制御回路２４が起動すると、制御回路２４は、ＲＦＩＤ用ＩＣ２５と通信（回路基板２０の配線を介した通信）し、ＲＦＩＤ用ＩＣ２５に記憶されているＩＤ情報及び管理情報等の各種の情報を読み出す（ステップＳ１）。

次に、制御回路２４は、ステップＳ１で読み出した情報を用いて、表示器３３に表示させる画像データを作成する（ステップＳ２）。

次に、制御回路２４は、画像データを表示信号に変換し、表示信号を表示器３３へ送信する（ステップＳ３）。

表示信号が表示器３３に受信されると、表示信号から変換された表示データが表示器３３の表示メモリに書き込まれ（ステップＳ４）、書き込まれた表示データに基づき表示器３３に画像が表示される（ステップＳ５）。

表示器３３に画像が表示された後、第１電源電圧及び第２電源電圧が安定し、かつ、ＲＦＩＤ用ＩＣ２５の情報の書き換えがなければ、制御回路２４は、ＲＦＩＤ用ＩＣ２５の情報の更新があるまで待機する。また、表示器３３は、表示メモリに書き込まれた表示データに基づく画像の表示を維持する。

第１電源電圧及び第２電源電圧が安定している状態で、リーダライタを用いて外部からＲＦＩＤ用ＩＣ２５の情報が更新された場合、制御回路２４は、情報の更新に基づき、ステップＳ１～Ｓ３の処理を実行し、表示器３３の表示データを更新する。表示器３３は、ステップＳ４、Ｓ５の処理により、画像の表示を更新する。

＜電力不足があった場合の表示処理＞
図５のステップＳ１～Ｓ５の各処理中に、第１電源電圧が閾値電圧Ｖｔｈ２を下回ると、電源監視回路２６が制御回路２４へリセット信号を送り、制御回路２４が処理を中断する。さらに、閾値電圧Ｖｔｈ２を第１電源電圧が下回った状態が維持されると、電源監視回路２６は、制御回路２４にリセット信号を送り続け、その間、制御回路２４は動作を停止する。

例えば、図５のステップＳ１、Ｓ２の処理中に、第１電源電圧が閾値電圧Ｖｔｈ２を下回ったとする。この場合、制御回路２４は、表示器３３に画像を表示するため、あるいは、表示器３３の画像を更新するための処理の途中、表示信号を出力する前に、処理が中断され、動作を停止する。したがって、第１電源電圧の低下により、誤った表示信号が生成されて、表示器３３に送信されることが抑制される。

また、図５のステップＳ３の処理中に、第１電源電圧が閾値電圧Ｖｔｈ２を下回った場合、制御回路２４は、表示器３３の表示信号を出力している途中に、処理が中断され、動作を停止する。しかし、出力された表示信号は、正常であるため、表示器３３の表示メモリに書き込まれた表示データに誤りは含まれず、表示器３３に誤った表示がなされてしまうことが抑制される。

また、図５のステップＳ４、Ｓ５の処理中に、第１電源電圧が閾値電圧Ｖｔｈ２を下回ったとする。この場合、制御回路２４は、表示信号の出力完了後に、動作が停止し、表示器３３の表示メモリには、正常な表示データが書き込まれている。したがって、正常な画像の表示が継続され、表示器３３に誤った表示がなされることがない。

＜電力不足が解消された場合の表示処理＞
第１電源電圧が閾値電圧Ｖｔｈ２を下回って制御回路２４の動作が停止し、その後、第１電源電圧が閾値電圧Ｖｔｈ２以上に復帰したら、制御回路２４はリセットされ、起動時と同様の処理を実行する。すなわち、前述のとおり、制御回路２４は、ＲＦＩＤ用ＩＣ２５から情報を読み込み（ステップＳ１）、情報に基づき画像データを作成し（ステップＳ２）、画像データを表示信号に変換して表示器３３へ出力する（ステップＳ３）。表示信号が表示器３３へ送られると、表示信号から変換された表示データが表示メモリに上書きされ（ステップＳ４）、表示器３３に表示データに従った画像が出力される（ステップＳ５）。

上記のような表示処理により、リーダライタからＲＦＩＤ用ＩＣ２５に情報を書き込むことで、この情報が反映された画像を表示器３３から表示させることができる。また、発電状況が悪くなっても、表示器３３に誤った画像が表示されることが抑制され、発電状況が回復すれば、再び、ＲＦＩＤ用ＩＣ２５に書き込まれた情報が反映された画像を表示器３３に表示することができる。

以上のように、実施形態１のＲＦＩＤタグ１によれば、第１電源電圧を監視し、監視結果に基づいて制御回路２４を停止させる電源監視回路２６を備える。したがって、第１電源電圧が低下した場合に、制御回路２４を停止し、表示器３３に誤った表示がなされることを抑制できる。

さらに、実施形態１のＲＦＩＤタグ１によれば、制御回路２４が停止される第１電源電圧の閾値電圧Ｖｔｈ２として、表示信号を正常に生成できる第１電源電圧の下限電圧Ｖｌｉｍ１に対応する電圧が採用されている。よって、表示信号の生成に誤りが生じるような状況で、制御回路２４を停止することができる。したがって、誤った表示信号が表示器３３へ送られて、表示器３３に誤った表示がなされてしまうことを抑制できる。

さらに、実施形態１のＲＦＩＤタグ１によれば、表示信号生成用の下限電圧Ｖｌｉｍ１は、制御回路２４の動作下限電圧Ｖｌｉｍ０よりも大きい。この場合、第１電源電圧が動作下限電圧Ｖｌｉｍ０の近傍になるまで、制御回路２４を動作させたのでは、制御回路２４の内部動作は正常のまま、誤った表示信号が生成される恐れがある。しかし、実施形態１では、制御回路２４の内部動作が正常でも、表示信号の生成に誤りが生じるような状況で、制御回路２４が停止される。したがって、誤った表示信号が表示器３３へ送られて、表示器３３に誤った表示がなされてしまうことを抑制できる。

さらに、実施形態１のＲＦＩＤタグ１によれば、ＰＭＩＣ２１、第１電源ＩＣ２２及び第２電源ＩＣ２３は、制御回路２４を動かす第１電源電圧と、表示器３３を動かす第２電源電圧とを生成する。さらに、電源監視回路２６は、第１電源電圧を監視して制御回路２４の停止制御を行う。表示器３３は駆動電力の変動が少ないのに対して、制御回路２４は例えば待機時と処理実行時とで駆動電力が比較的に大きく変動する。したがって、第１電源電圧を監視することで、誤った表示信号が生成される恐れがあるときを正確に判別し、制御回路２４の適切な停止制御を実現できる。

さらに、実施形態１のＲＦＩＤタグ１によれば、起動時において、制御回路２４は、ＲＦＩＤ用ＩＣ２５から情報を読み出し、読み出した情報が反映された表示信号を表示器３３に出力する。したがって、発電部３１、３２の発電による、ＲＦＩＤタグ１の自発的な表示出力が実現される。

さらに、実施形態１のＲＦＩＤタグ１によれば、リセット（停止解除）により、制御回路２４は、ＲＦＩＤ用ＩＣ２５から情報を読み出し、読み出した情報が反映された表示信号を表示器３３に出力する。したがって、発電状況が悪化して制御回路２４が停止しても、再び発電状況が改善されることで、ＲＦＩＤタグ１の自発的な表示出力が実現される。

なお、実施形態１のＲＦＩＤタグ１において、リセット信号は制御回路２４に出力される構成としたが、リセット信号は制御回路２４と表示器３３との両方に出力される構成としてもよい。表示器３３は、リセット信号を受けた場合に、表示メモリが初期化され、その後、表示メモリに表示データが書き込まれるまで、ブランク表示など、初期状態の表示が維持される構成としてもよい。リセット信号により制御回路２４が停止すると、制御回路２４は、表示情報の更新に対応できない。このため、制御回路２４が停止する一方、表示器３３の動作が維持されると、表示器３３に更新前の情報の表示が残ってしまうという事態が生じえる。しかし。リセット信号が表示器３３にも送られることで、上記の事態を避けることができる。なお、表示器３３の初期化は、リセット信号に基づく表示器３３のリセット動作により実現されるほか、リセット信号に基づき表示器３３へ供給される第２電源電圧が遮断される構成により実現されてもよいし、その他、様々な手段により実現されてもよい。

また、実施形態１のＲＦＩＤタグ１においては、電源監視回路２６が、第１電源電圧と、表示信号を生成するための下限電圧Ｖｌｉｍ１に対応する閾値電圧Ｖｔｈ２とを比較した。しかし、電源監視回路２６は、第１電源電圧と、制御回路２４の動作下限電圧Ｖｌｉｍ０に対応する電圧とを比較する構成としてもよい。第１電源電圧の低下に伴い、表示信号が不安定になる前、又は、それと同時に制御回路２４の論理動作が不安定になる場合には、上記の構成を適用することで、制御回路２４の不安定な論理動作に起因して表示器３３に誤った表示がなされることを抑制できる。

（実施形態２）
図６は、実施形態２に係るＲＦＩＤタグの回路構成を示す図である。実施形態２は、回路構成の一部が異なるほかは、実施形態１と同様である。同様の構成要素については同一符号を付して詳細な説明を省略する。

実施形態２のＲＦＩＤタグ１Ａにおいては、電源監視回路２６Ａが、第２電源ＩＣ２３と表示器３３との間で第２電源電圧を監視し、第２電源電圧が表示器３３の受信動作用の下限電圧に対応する閾値電圧を下回った場合に、リセット信号を制御回路２４へ出力する。

受信動作用の下限電圧とは、表示器３３により正常な表示信号の受信を保証できる第２電源電圧の下限値を意味する。実施形態２のＲＦＩＤタグ１Ａが、例えば、表示器３３の消費電力が大きく、発電状況が劣化した場合に、第１電源電圧に比べて第２電源電圧が大きく変動する構成であったとする。このような構成では、発電状況が劣化したときに、制御回路２４の動作及び表示信号の生成が安定しているのに、表示器３３の表示信号の受信動作が不安定になる場合がある。そこで、実施形態２のＲＦＩＤタグ１Ａでは、表示器３３の受信動作が不安定になる前に、制御回路２４を停止することができ、不安定な受信動作に起因して表示器３３に誤った表示がなされてしまうことを抑制できる。

なお、実施形態２においても、電源監視回路２６Ａは、リセット信号を制御回路２４と表示器３３との両方に出力する構成としてもよく、この構成により、前述のように表示器３３に更新前の情報の表示が残ってしまうという事態を避けることができる。

（実施形態３）
図７は、実施形態３に係るＲＦＩＤタグの回路構成を示す図である。実施形態３のＲＦＩＤタグ１Ｂは、回路構成の一部が異なるほかは、実施形態１と同様である。以下、同様の構成要素については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

実施形態３のＲＦＩＤタグ１Ｂは、制御回路２４と表示器３３Ｂとは、同一の電源電圧を受けて動作する。電源ＩＣ２２Ｂは、ＰＭＩＣ２１から電力を受けて単独で電源電圧を生成し、生成した電源電圧を表示器３３Ｂと制御回路２４とに供給する。ＰＭＩＣ２１及び電源ＩＣ２２Ｂは、本開示に係るレギュレータの一例に相当する。

電源監視回路２６Ｂは、電源ＩＣ２２Ｂが出力する電源電圧が、閾値電圧を下回ったら制御回路２４へリセット信号を出力する。閾値電圧は、表示信号生成用の下限電圧Ｖｌｉｍ１に対応する電圧、制御回路２４の動作下限電圧Ｖｌｉｍ０に対応する電圧、あるいは、表示器３３Ｂの受信動作用の下限電圧に対応する電圧のいずれかに設定される。閾値電圧は、表示信号生成用の下限電圧Ｖｌｉｍ１、制御回路２４の動作下限電圧Ｖｌｉｍ０、受信動作用の下限電圧のうち、最も高い下限電圧に対応した電圧に設定されてもよい。

このような構成においても、表示メモリに不安定な表示データが書き込まれる前に、制御回路２４を停止させることができる。したがって、表示器３３Ｂに誤った表示がなされることを抑制できる。

なお、実施形態３のＲＦＩＤタグ１Ｂにおいても、電源監視回路２６Ｂは、制御回路２４と表示器３３Ｂとの両方にリセット信号を出力するように構成されてもよい。この構成により、前述したように表示器３３Ｂに更新前の情報の表示が残ってしまうという事態を避けることができる。

以上、本開示の各実施形態について説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限られない。例えば、上記実施形態では、制御回路２４は、ＲＦＩＤ用ＩＣ２５の記憶部から読み出した情報に基づき、表示器３３に表示する画像データを作成する例を示した。しかし、画像に示される情報は、制御回路２４内の記憶部、又は、別途用意された不揮発性メモリに記録されていてよく、制御回路２４は、これらの記憶部から読み出した情報を反映した画像を表示器３３から出力させる構成としてもよい。

１、１Ａ、１Ｂ ＲＦＩＤタグ
２０ 回路基板
２１ ＰＭＩＣ
２２ 第１電源ＩＣ
２２Ｂ 電源ＩＣ
２３ 第２電源ＩＣ
２４ 制御回路
２５ ＲＦＩＤ用ＩＣ
２６、２６Ａ、２６Ｂ 電源監視回路
３１、３２ 発電部
３３ 表示器
Ｔ１ リセット端子
Ｖｌｉｍ０ 制御回路の動作下限電圧
Ｖｌｉｍ１ 表示信号を生成するための下限電圧
Ｖｔｈ２ 閾値電圧

Claims (9)

1. ＲＦＩＤ用ＩＣと、表示器と、発電部とを備えるＲＦＩＤタグであって、
   前記発電部の電力を入力して電源電圧を生成するレギュレータと、
   前記電源電圧を受けて動作し、前記表示器へ表示信号を出力する制御回路と、
   前記電源電圧を監視し、監視の結果に基づいて前記制御回路を停止させる電源監視回路と、
   を備えるＲＦＩＤタグ。
2. 前記電源監視回路が前記制御回路を停止させる前記電源電圧の閾値電圧は、前記表示信号を生成するための下限電圧に対応した電圧である、
   請求項１記載のＲＦＩＤタグ。
3. 前記電源監視回路が前記制御回路を停止させる前記電源電圧の閾値電圧は、前記制御回路の動作下限電圧に対応した電圧である、
   請求項１記載のＲＦＩＤタグ。
4. 前記電源監視回路が前記制御回路を停止させる前記電源電圧の閾値電圧は、前記表示器の受信動作の下限電圧に対応した電圧である、
   請求項１記載のＲＦＩＤタグ。
5. 前記表示信号を生成するための下限電圧は前記制御回路の動作下限電圧よりも大きい、
   請求項２記載のＲＦＩＤタグ。
6. 前記レギュレータは、前記制御回路に供給される第１電源電圧と、前記表示器に供給される第２電源電圧とを生成し、
   前記電源監視回路は、前記第１電源電圧を監視する、
   請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のＲＦＩＤタグ。
7. 前記レギュレータは、前記制御回路に供給される第１電源電圧と、前記表示器に供給される第２電源電圧とを生成し、
   前記電源監視回路は、前記第２電源電圧を監視する、
   請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のＲＦＩＤタグ。
8. 前記制御回路は、前記電源電圧の供給による起動に基づいて、前記ＲＦＩＤ用ＩＣから情報を読み出し、読み出した情報を反映した表示信号を前記表示器に出力する、
   請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のＲＦＩＤタグ。
9. 前記制御回路は、前記電源監視回路による停止制御の解除に基づいて、前記ＲＦＩＤ用ＩＣから情報を読み出し、読み出した情報を反映した表示信号を前記表示器に出力する、
   請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のＲＦＩＤタグ。

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