JP4966975B2 - センサ付きデータキャリア - Google Patents

Description

（発明の分野）
本発明はデータキャリア用の回路に関するものであり、この回路は読取り及び／または書込みステーションとの通信用に設計されたものである。

本発明はさらに、前段落に記載の回路及びセンサ手段を備えたデータキャリアに関するものである。

本発明はさらに、測定データを伝達するためのシステムに関するものであり、このシステムは前段落に記載のデータキャリア、及び読取り及び／または書込みステーションを備えている。

本発明はさらに、データキャリア内のセンサ手段からのセンサ信号を問い合わせる方法に関するものであり、このデータキャリアは第１段落に記載の回路及びセンサ手段を備えている。

本発明はさらに、第２段落に記載のデータキャリアで用いるセンサに関する。

欧州特許出願第０５６３７１３号明細書

（発明の背景）
データキャリア内のセンサ手段からの測定信号を問い合わせる方法を実行する測定データを伝達するシステムは、欧州特許出願第０５６３７１３号明細書より知られる。この既知のシステムは、読取り及び／または書込みステーション、及び少なくとも１つの非接触型データキャリアを備えている。このデータキャリアは、論理演算及び信号処理用の集積回路、及びこの回路に接続された通信コイル装置を備えている。この通信コイル装置は、対応する読取り及び／または書込みステーションの通信コイル装置との誘導結合用に設計され、これにより、データキャリア内の回路が給電され、読取り及び／または書込みステーションが発生して送信する無線信号によって動作する。このデータキャリアはさらに、環境パラメータを検出し、検出した環境パラメータを表すセンサ信号を供給するように設計されたセンサ手段を備えている。この従来技術のデータキャリアでは、通信コイル装置は、アンテナ接続パッド経由で上記回路に接続されている。センサ手段は、アンテナ接続パッドと異なるセンサ接続手段経由で上記回路に接続されている。センサ手段は上記回路経由で給電される。動作中には、この既知の読取り及び／または書込みステーションが上記無線（ＲＦ）搬送波信号を発生し、この無線搬送波信号はデータキャリアに給電し、センサデータ問合せコマンドをデータキャリアに送信する。データキャリア内の回路は、この命令を検出し、センサ手段からの上記センサ信号を問い合わせ、上記センサ信号を表す測定データをＲＦ信号によって返送する。

この既知のシステムは、センサ手段は、回路との半導体ベースのインターフェースを利用するために回路と共に集積しなければならず、この集積は明らかに比較的高価であり、大きな半導体空間をとるか、あるいは、センサ手段は、回路に対して外部に配置された従来のセンサを利用する場合、追加的な接続パッドを介して回路に接続しなければならない、という問題がある。

（発明の目的及び概要）
本発明の目的は、上述した欠点を除去した、第１段落で述べた種類の回路、第２段落で述べた種類のデータキャリア、第３段落で述べた種類のシステム、及び第４段落で述べた種類の方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明による特徴は本発明による回路によって提供され、本発明による回路は以下の様に特徴付けられる。

データキャリア用の回路において、このデータキャリアは、環境パラメータを表すセンサ信号を供給するように設計されたセンサ手段、及び質問ステーションとの非接触通信用に設計された通信手段を備え、上記回路は、この回路を通信手段に接続するための第１接続手段、及びこの回路とセンサ手段との電気接続を確立するための第２接続手段を備え、第２接続手段は第１接続手段によって実現され、上記回路は、上記センサ信号を第１接続手段経由で受信し、上記受信したセンサ信号を処理するように設計されたセンサ信号処理手段を備えている。

上述した目的を達成するために、本発明によるデータキャリアは、本発明による回路を備えている。

上述した目的を達成するために、本発明によるシステムは、本発明による読取り及び／または書込みステーション及び少なくとも１つのデータキャリアを備えている。

上述した目的を達成するために、本発明による特徴は本発明による方法によって提供され、本発明による方法は以下の様に特徴付けられる。

本発明により設計されたデータキャリア内のセンサ手段からのセンサ信号を問い合わせる方法において、この方法は、データキャリアの回路の第１接続手段経由でセンサ信号を受信するステップを備え、この第１接続手段はデータキャリアの通信手段に接続され、上記回路とセンサ手段との電気接続を確立する。

上述した目的を達成するために、本発明による特徴は本発明によるセンサによって提供され、本発明によるセンサは以下の様に特徴づけられる。

請求項７により設計したデータキャリア用のセンサが、データキャリアの回路との電気接続を確立するように設計されたセンサ接続パッドと、環境パラメータに感応し、補助電圧によって給電され、給電時に、環境パラメータに応じたセンサ信号を供給するように設計された検出装置と、この検出装置に補助電圧を供給するように設計された電源と、センサ接続パッドに供給される無線信号を検出し、無線信号の検出に応答して検出装置に電源を接続するように設計された接続回路とを備えている。

本発明による特徴の提供は、読取り及び／または書込みステーションとデータを交換する目的、及びセンサからのセンサ信号を問い合わせる目的の両方の目的で、上記回路の第１通信手段を用いることによって、センサを上記データキャリアの回路に比較的簡単な方法で接続することができる、という利点が提供される。このことは、半導体ベースのインターフェースを回路内に設ける必要なしに、そして回路内に専用の追加的な接続手段を必要とせずに、回路へのセンサの接続を促進するという追加的な利点を提供する。特に、既存の良い実績のある標準的なセンサは、比較的安価であり、電源内蔵型または非内蔵型のいずれもあり、信頼性があり効率的な方法でデータキャリア内に内蔵して使用することができ、例えばロジスティクス、安全用途、及び／または商品監視目的用の、センサを装備した無線識別装置の商業市場浸透を加速させる。本発明の好適例では、本発明によるセンサを本発明によるデータキャリア内に使用する、というのは、ＲＦ電磁界をデータキャリアの通信手段経由で受信する際に、センサの補助電源のみが利用されるという利点を提供するからである。このことはセンサの補助電源の動作寿命を大幅に延長する、というのは、センサ信号が問い合わせられる可能性がいくらかある場合のみに補助電源を利用するからであり、実際に、センサ信号が問い合わせられることは、データキャリアの回路の動作用に電力を供給するＲＦ電磁界の受信時のみに生じる。

本発明のいくつかの解決法は、データキャリアの通信手段をデータキャリアの回路に接続するためのコネクタを提供する。しかし、好適な解決法では、上記回路は、通信手段をこの回路に接着またはハンダ付けするための接続パッドを備えている。このことは、センサの接続パッドまたはワイヤーを、上記回路の接続パッドに直接接続するか、通信手段の一部に直接接続するかのいずれかによって、回路をデータキャリアの通信手段に容易に接続することができ、同時に、センサとの電気接触を確立することができ、すべての場合において、センサと回路との電気接続が、回路の接続パッドのうち通信手段が接続された接続パッドのみを介して提供される、という利点を提供する。

本発明による他の解決法は、上記回路の接続パッド経由で受信したセンサ信号を、さらなる処理のためにＲＦ信号上に重畳されていてもいなくても、良好に制御され、かつ非常に効率的な方法で、回路の接続パッドから取り出すことができる、という利点を提供する。

本発明のさらに他の解決は、センサ信号を取り出すか受信するための測定期間は、例えば更なる処理手順に応じて、精密に規定または時間調整することができるという利点を提供し、結果的に、このタイミングは、センサ信号の処理に関係しない回路の他の動作または動作状態を考慮に入れることができ、したがって、センサ信号の取り出しによる他の動作のあらゆる妨害を回避する。

さらに本発明の他の解決法は、測定期間が物理的境界条件を考慮に入れるという利点を提供する。これらの物理的境界条件は、回路の電気特性（例えば測定コンデンサの充電時定数、回路の電力消費、及び利用可能なバッファ電力、等）及びセンサの電気特性によって、あるいはセンサ信号が回路内で処理される方法によって与えられる。このことは、システム全体の信頼性を増加させる。

本発明のさらに他の解決法は、上記センサ信号処理手段が、センサ信号を更なる処理要求に適合するセンサ信号の表現に変換する専用の変換を提供する、という利点を提供する。これらの専用のセンサ信号変換手段を内蔵するセンサ信号処理手段は、これらの変換手段の、回路の一般的処理手段から独立した動作（スイッチオン及びスイッチオフ）を可能にする。このことは電力消費を低減することを可能にする、というのは、上記変換手段は比較的短い期間中だけ動作させればよく、この期間は測定期間に等しくても等しくなくてもよい。

本発明のさらに他の解決法は、センサ信号の表現の専用利用を提供する独立した汎用処理手段が提供される、という利点を提供する。

本発明のこれら及び他の態様は以下に説明する実施例を参照すれば明らかになるが、本発明は決してこれらの実施例に限定されない。

以下、図面に示す非限定的な実施例を参照して、本発明をより詳細に説明する。

（実施例の詳細な説明）
図１に、国際規格ＩＳＯ１４４４３タイプＡによるいわゆる読取り／書込みステーション（図１に示さない）との非接触通信用に設計されたデータキャリア１を示す。なお、ＩＳＯ１４４４３タイプＢのような他の規格、あるいは、いわゆる近接場通信（ＮＦＣ）装置または極超短波応用に関係する他の規格を、代わりに用いることができる。汎用通信プロトコルも考えられる。一般に、少なくとも１つのこうしたデータキャリア１と読取り／書込みステーションとの組合せがデータを通信するシステムを実現し、これについて以下にさらに詳細に説明する。

データキャリア１は、センサ手段、回路３、及び通信手段を備えている。

センサ手段は、環境パラメータを表すセンサ信号ＳＳを供給するように設計されている。本実施例の場合、センサ手段は温度センサ（以下センサ２で表す）によって実現され、センサ信号ＳＳは、データキャリア１の付近の周囲温度を表す。センサ２は、回路３への電気接続を提供するように設計されたセンサ接続パッド２Ａと２Ｂを備えている。センサ２はさらに、無線周波数（ＲＦ）阻止インダクタンス４、検出装置５、及び補助電源６を備えている。図１に示すように、検出装置５は無線周波数阻止インダクタンス４と直列に接続され、これにより、センサ接続パッド２Ａと２Ｂの間に供給されるＲＦ信号が検出装置５を通過することが阻止されることを保証する。検出装置５は図上では補助電源６に接続され、これにより、補助電圧ＶＤＣＳはデータキャリア１の無線性能を妨げることなく検出装置５に供給される。本実施例の場合、センサ信号ＳＳの値は、周囲温度の関数である。しかし、明らかに、例えばガス識別センサ、または空気圧センサ、あるいは放射線感受性センサなどの他の種類のセンサも用いることができ、センサ信号ＳＳはそれぞれの環境パラメータを表す。さらに、センサ信号ＳＳは、環境パラメータに応じた形態、形状、周波数、または位相も示すことができる。

通信手段は、ダイポールアンテナＣＭとして実現される。このダイポールアンテナＣＭは、読取り／書込みステーションからのＲＦ信号を受信し、回路３にエネルギーを供給する目的で回路３に上記ＲＦ信号を供給し、そして、回路３とデータを交換するように設計されている。図１は、このダイポールアンテナＣＭの一部のみを示す。

回路３は、集積回路として実現される。なお、この関係では、ディスクリート（個別部品）の実現も可能である。回路３は、データキャリア１の通信手段ＣＭへの接続用に設計された第１接続手段を備えている。本実施例の場合、第１接続手段は接続パッド７及び８によって形成され、これらは、ダイポールアンテナＣＭをハンダ付けによって回路３に接続することを可能にするように設けられ設計されている。なお、接続手段ＣＭは、結合接続を確立するように設計され、即ち、接続パッドとして、あるいはプラグイン・コネクタとして設計することができるが、要求される電気接続を提供する他の技術も考えられる。

回路３はさらに、電源電圧生成手段９及び汎用処理手段１０及びセンサ信号処理手段１１Ａを備えている。

電源電圧発生手段９は、受信したＲＦ信号に基づいて電源電圧ＶＤＤを発生するように設計され、そして汎用処理装置１０、及びセンサ信号処理手段１１Ａの一部に給電するために必要である。電源電圧発生手段９は、図１に示すように、接続パッド７と８の間に直列接続されたショットキーダイオード１１Ｂ及びバッファコンデンサ１２を備えている。電源電圧発生手段９はさらに、阻止コンデンサ１３を備え、阻止コンデンサ１３は、ショットキーダイオード１１Ｂ及びバッファコンデンサ１２によって確立されるＤＣ電源電圧ＶＤＤのダイポールアンテナＣＭからのブロック（遮断）を提供して、ダイポールアンテナＣＭによる電源電圧ＶＤＤのあらゆる短絡を回避する。電源電圧発生手段９はさらに、バッファコンデンサ１２に並列接続された抵抗１４を備えて、ショットキーダイオード１１Ｂ用の最小順電流を保証する。抵抗１４は個別の回路素子として記載しているが、基本的には、回路３によって生成され、少なくとも最小の電流を生じさせる負荷を反映していると言える。

汎用処理手段１０は、ＲＦ信号によって読取り／書込みステーションからデータキャリア１に搬送されるデータを処理し、ＲＦ信号によって読取り／書込みステーションにデータを返信するように設計されている。これらの機能を実行するためのいくつかの異なる設計は当業者にとって既知であり、従ってここでは詳述しない。ここで本発明に焦点を当てると、汎用処理手段１０は、タイミング信号ＴＳを発生してセンサ信号処理手段１１Ａに供給し、センサ信号処理手段１１Ａがセンサ信号ＳＳを、タイミング信号ＴＳによって決まる期間中に処理することを可能にするように設計されている。汎用処理手段１０はさらに、センサ信号処理手段１１Ａから、センサ信号ＳＳを表すセンサデータＳＤを受信し、例えば読取り／書込みステーションから問合せコマンドを受信すると、これらのセンサデータＳＤを読取り／書込みステーションに伝達するように設計されている。

センサ信号処理手段１１Ａは、センサ信号ＳＳを前記接続パッド８及び７経由で受信するように設計され、そして、受信したセンサ信号ＳＳを処理してセンサデータＳＤを生成するように設計されている。センサ信号処理手段１１は、測定コンデンサ１５、第１スイッチングトランジスタ１６、タイミング段１７、及びアナログ／デジタル変換器１８を備えている。

測定コンデンサ１５は、図１に示すように、接続パッド７と８の間に、第１スイッチングトランジスタ１６と直列に接続されている。タイミング段１７は、汎用処理手段１０に接続された入力を備えて、タイミング信号ＴＳを受信する。タイミング段１７はさらに、第１スイッチングトランジスタ１６のゲートに接続された第１出力を備えて、導電率制御信号ＧＳを第１スイッチングトランジスタ１６の制御電極に供給する。本実施例の場合、第１スイッチングトランジスタ１６はいわゆるエンハンスメント状態電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であり、したがって、制御電極は「ゲート」と称される。例えば一般に知られているＮＰＮまたはＰＮＰ型バイポーラトランジスタの場合、制御電極は、ベースと称される。タイミング段１７はさらに、アナログ／デジタル変換器１８に接続された第２出力を備えて、変換器制御信号ＣＳをアナログ／デジタル変換器１８に供給する。アナログ／デジタル変換器１８は、その入力を測定コンデンサ１５と第１スイッチングトランジスタ１６との間に接続され、この回路点で測定コンデンサ１５から取り出すことのできる電圧のアナログ値を検出する。図には明示的に示していないが、測定またはデータ取得が基準電位に基づいて実行されることは、当業者によって直ちに理解される。さらに、測定コンデンサ１５は、電圧降下を取り出すことを可能にする抵抗に置き換えることができる。

本実施例の場合、タイミング信号ＴＳはタイミング段１７をトリガして、ある測定期間ｔの間、導電率制御信号ＧＳを発生させ、これにより、測定期間ｔ中に第１スイッチングトランジスタ１６が導通状態になり、測定期間ｔの後に、第１スイッチングトランジスタ１６は非導通状態になる。これにより、測定コンデンサ１５が測定期間ｔ中に、センサ信号ＳＳによって充電される。測定期間ｔの経過後に、タイミング段１７は変換器制御信号ＣＳを発生し、この信号がアナログ／デジタル変換器１８をトリガして、測定コンデンサ１５と第１スイッチングトランジスタ１６との間で取り出した電圧をセンサデータＳＤに変換させる。従って、アナログ／デジタル変換器１８は、センサ信号ＳＳを表現信号、すなわちセンサデータＳＤを表現する信号に変換するように設計された変換手段を構成する。

測定期間ｔ中に、測定コンデンサ１５が、ダイポールアンテナＣＭ経由で受信したＲＦ信号を短絡し、その結果、バッファコンデンサ１２によって回路に給電する必要があるということにより、測定期間ｔは、期間の下限値ｔ_１と期間の上限値ｔ_０との間に制限され、次の関係に従う：
ｔ_１≦ｔ≦ｔ_０

期間の下限値ｔ_１は、測定コンデンサ１５を充電するための充電時定数に依存し、この充電時定数は測定コンデンサ１５の容量値Ｃ１、無線周波数阻止インピーダンスＬ２の抵抗要素ＲＬ２、及び第１スイッチングトランジスタ１６の導通状態抵抗ＲＴ１によって決まり、次の（第１）式によって表される：
ｔ_１≧（ＲＬ２＋ＲＬ１）・Ｃ１

期間の上限値ｔ_０は、回路３の電気特性によって規定される。関係するものは、最小限必要な電源電圧ＶＤＤの値であるＵＣＨＩＰにおける電力消費ＰＣＨＩＰ、及びバッファコンデンサ１２の容量値Ｃoである。次の（第２）式は、期間の上限値ｔ_０のこれらのパラメータへの依存性を示す：

データキャリア１の適切な機能を保証するために、上記の２つの方程式に用いるパラメータは、２つの期間限界値ｔ_１及びｔ_０を定義し、互いに対して慎重に重み付けする必要がある。

別な実施例では、追加的な無線周波数阻止インダクタンスを、第１スイッチングトランジスタ１６のドレインと、接続パッド７と阻止コンデンサ１３とが接続された接続点ＣＰとの間に直列接続することができる。この追加的な無線周波数阻止インダクタンスは、回路３の動作を改善することができる、というのは、測定期間ｔ中には、ＲＦ信号は実際に、測定コンデンサ１５による短絡から阻止され、従って、測定期間ｔ中にも、ＲＦ信号を用いて電源電圧ＶＤＤを発生することができるからである。

なお、タイミング段１７によって生成される２つの信号ＣＳ及びＧＳは、代わりに汎用処理手段１０によって生成することもでき、この場合には、タイミング段１７を省略することができる。さらに、信号ＣＳを用いて、第１スイッチングトランジスタ１６が導通状態に切り替えられるのと同時にアナログ／デジタル変換器１８をトリガすることができ、このことは、信号を１つしか必要としないことを意味する。

以下、データキャリア１の動作を、図２に示すフローチャートを参照しながら説明し、図２は、データキャリア１のセンサ２からのセンサ信号ＳＳを問い合わせる方法を開示し、以下ではこの方法を方法１９で表す。

方法１９はブロック２０で始まり、ここでは、読取り／書込みステーションによって生成されたＲＦ電磁界がデータキャリア１の位置で利用可能であるものと仮定する。

方法１９はブロック２１に続き、ここでは、読取り／書込みステーションによって生成される受信したＲＦ電磁界が、データキャリア１の位置において、データキャリア１の動作を開始させるために十分な強度で利用可能であるか否かをテストし、これは基本要件である。この基本要件が満たされない場合、方法１９は分岐Ｎ（ノー、いいえ）の方に戻り分岐し、基本要件が満たされるまで待機ル−プ内を回る。基本要件が満たされた場合、方法１９は分岐Ｙ（イエス、はい）の方に分岐し、ブロック２２に進む。

ブロック２２では、データキャリアの標準動作が始動され、この標準動作では、データキャリアは読取り／書込みステーションからコマンドを受信し、応答メッセージを読取り／書込みステーションに返送し、両方の場合において、ＲＦ電磁界が通信目的に、及びデータキャリア１に給電するために利用される。

本発明によれば、ブロック２３でも、センサデータＳＤが要望されるか否かをテストする。この要望は、読取り／書込みステーションから受信したコマンドによって、あるいは、ソフトウェアまたはファームウェアの内部のタイミング、論理状態、処理によって生じる。センサデータＳＤが要望されない場合、方法１９は分岐Ｎの方に分岐して、前段落で述べた待機ループに入る。センサデータＳＤが要望される場合、方法１９は分岐Ｙの方に分岐してブロック２４に進む。

ブロック２４では、第１スイッチングトランジスタ１６は導通状態に切り替えられ、方法はブロック２５に続く。

ブロック２５では、測定期間ｔが経過したか否かをチェックする。測定期間ｔがまだ経過していない場合、方法は分岐Ｎの方に戻り分岐してループに入り、測定期間ｔが経過したか否かをテストし続ける。その間に、回路３はバッファコンデンサ１２によって給電され、センサ２は測定コンデンサ１５を充電する。測定周期ｔが経過している場合、方法は分岐Ｙの方に分岐してブロック２６に進む。

ブロック２６では、第１スイッチングトランジスタ１６は非導通状態に切り替えられ、これにより、測定コンデンサ１５の充電が停止され、回路３がＲＦ電磁界によって給電される。方法はブロック２７に続き、ここでは、アナログ／デジタル変換器１８が始動されて、測定コンデンサ１５から取り出したアナログ電圧を、センサデータＳＤによって与えられるデジタル表現に変換する。アナログ／デジタル変換器１８が、アナログ電圧のセンサデータＳＤへの変換を完了した後に、センサデータは、汎用処理手段１０にとって更なる処理用に利用可能となり、アナログ／デジタル変換器１８は電力消費を低減するためにスイッチオフされる。

これらのセンサデータＳＤをさらに処理する方法を規定する実際のアプリケーションに応じて、センサデータＳＤは内部的に処理されるか読取り／書込みステーションに伝達されるかのいずれか、あるいは、内部的に処理された上で処理結果が読取り／書込みステーションに伝達される。

そして手順はブロック２１で再開される。

本実施例では、補助エネルギー源６は検出装置５に永久的に接続され、このことは、このエネルギー源６の寿命を大幅に制限する。

第１実施例とは対照的に、本発明の第２実施例は、センサ２に、補助電源６の寿命の延長を提供する。本発明の第２実施例によるセンサ２は、補助エネルギー源６、ＲＦ阻止インダクタンス４、及び検出装置５に加えて、ＲＦ電磁界を受信した場合のみに、補助エネルギー源６を検出装置５に接続するように設計された接続回路２９を備えている。このことは、回路３が最も動作しそうな際のみに検出装置５が給電されることをもたらし、結果的に、センサ２からの測定信号ＳＳを問い合わせる大きな確率を与える。

接続回路２９は、エンハンス状態型ＦＥＴの第２スイッチングトランジスタ３０及びＲＦ検出回路３１を備え、第２スイッチングトランジスタ３０は補助電源６と検出装置５との間に接続され（図３参照）、ＲＦ検出回路３１は、図３に示すように、その２つの入力を接続パッド７及び８に接続され、その出力を第２スイッチングトランジスタ３０のゲートに接続されている。ＲＦ検出回路３１は、第２ショットキーダイオード３２及び第２バッファコンデンサ３３を備え、これらは直列に接続されている。第２ショットキーダイオード３２と第２バッファコンデンサ３３との接続点は接続回路２９の出力を形成し、ここにスイッチングトランジスタのゲートが接続される。第２抵抗３４は、第２バッファコンデンサ３３に並列接続されている。動作中は、ＲＦ電磁界が利用可能であることを意味し、第２ショットキーダイオード３２は整流器として作用し、ＲＦ電磁界を整流し、そして第２バッファコンデンサ３３を充電する。第２スイッチングトランジスタ３０のゲートに確立された電圧は、第２スイッチングトランジスタ３０を導通状態にし、これにより補助電圧ＶＤＣＳが、検出装置５に給電するために利用可能になる。第２抵抗は、ショットキーダイオード３２を通る最小電流を保証する。

図４に示す本発明の第３実施例によれば、データキャリア１は受動型センサ２を備え、受動型センサ２は、前の実施例と異なり補助エネルギー源６を備えていない。本実施例の場合、回路３はこのような受動型センサ２の動作を可能にする手段を備えている。

このような場合、センサ信号処理手段１１Ａは、第１スイッチングトランジスタ１６に加えて、第１フィルターコンデンサ３４、第２フィルターコンデンサ３５及び第３フィルターコンデンサ３６を備え、これら３つのフィルターコンデンサ３４、３５及び３６はＲＦ信号減衰手段を実現する。なお、アクティブフィルターのような他のフィルター手段を、これら３つのコンデンサ３４、３５及び３６の代わりに、あるいはこれらのコンデンサ３４、３５及び３６に加えて用いることができる。センサ信号処理手段１１Ａはさらに、第３抵抗３７及び増幅段３８を備えている。本実施例の場合、増幅段３８は、演算増幅器によって実現される非反転増幅器として設計される。増幅段３８は、その反転入力（−）を第１スイッチングトランジスタ１６と第１フィルターコンデンサ３４との接続点に接続される。第３抵抗３７は、増幅段のフィードバック経路を形成する。第３抵抗には、第２フィルターコンデンサ３５が並列接続される。第３フィルターコンデンサ３６は、増幅段３８の出力と第１接続パッド７との間に接続される。増幅段３８は、その非反転入力（＋）を汎用処理手段１０に接続される。増幅段３８はさらに、タイミング段階１７に接続されて動作制御信号ＡＴを受信する。増幅段３８はさらに、動作制御信号ＡＴに応じてオン／オフを切り替えられるように設計されている。増幅段３８用の電源電圧は、回路３の他の部分のための電源電圧発生手段９によって供給される電源電圧ＶＤＤと同一である。

タイミング段１７は、前の実施例で述べたように、導電率制御信号ＧＳを供給するように設計されている。これに加えて、タイミング段１７は、増幅段３８に対して、ゲート制御信号ＧＳに同期して動作制御信号ＡＴを供給する。

本実施例の場合、汎用処理手段１０は、基準電圧Ｖ_ｒｅｆを増幅段３８に供給するように設計されている。しかし、汎用処理手段１０とは独立した基準電圧源を設けることもでき、これは例えば、センサ信号処理手段１１Ａの一部を形成する。汎用処理手段１０はさらに、増幅段３８の出力信号Ｖ_ｏｕｔを受信し、この出力信号Ｖ_ｏｕｔを処理して、センサデータＳＤを決定するように設計されており、このセンサデータＳＤはセンサ信号ＳＳを表す。したがって変換器手段はここでは増幅段３８によって実現され、センサ信号ＳＳの表現信号は出力信号Ｖ_ｏｕｔである。

動作中には、汎用処理手段１０は、タイミング段１７にタイミング信号ＴＳを発行することによってセンサデータＳＤの取得をトリガする。タイミング段１７は、第１スイッチングトランジスタ１６を導通状態にする。次の測定期間ｔ中には、ＲＦ信号は３つのフィルターコンデンサ３４、３５及び３６によって減衰されるため、回路はバッファコンデンサ１２によって給電される。増幅段３８は、以下の（第３）式による出力信号Ｖ_ｏｕｔを生成する：

ここに、Ｒ_２は第３抵抗の値であり、Ｒ_Ｔは検出装置５の値であり、例えば温度依存性である。本実施例の場合、検出装置５の抵抗値Ｒ_Ｔは、汎用処理手段１０によって以下の（第４）式により計算され：

そして物理量（例えば温度）は、ルックアップテーブル（早見表）によって検索される。本実施例の場合、さらに処理されるセンサデータＳＤは温度を表す。しかし、ある理由で検出装置の抵抗値Ｒ_Ｔの計算を省略することが望ましいことがある。この状況では、出力信号Ｖ_ｏｕｔは直接処理する。

センサデータＳＤを取得した後に、タイミング段１７は、第１スイッチングトランジスタ１６を非導通状態に戻し、増幅段３８の動作を禁止する。そしてデータキャリア１の動作は従来技術から知られるように継続し、このことは、センサデータＳＤのさらなる内部処理、あるいはＲＦ電磁界を利用することによる読取り／書込みステーションへのセンサデータＳＤの通信を可能にする。

あるいはまた、センサデータＳＤは、事前変換なしの出力信号Ｖ_ｏｕｔを表し得る。この状況では、読取り／書込みステーションはいわゆる生データをさらに処理しなければならない。

３つのフィルターコンデンサ３４、３５及び３６は、別な実施例では省略することができる、ということが言える。このことは、一方ではＲＦ電磁界が測定期間ｔ中に存在して電源電圧を生成し、他方では、ＲＦ信号は出力信号Ｖ_ｏｕｔ中にも存在する、ということを暗に意味し、このことは汎用処理段階１０に、センサデータＳＤを取得するためにより高度な信号処理を実行することを要求する 。

以下、第３実施例によるデータキャリア１の動作を、図５のフローチャートに示す本発明による方法１９を参照して説明する。図２のフローチャートとは対照的に、図５のフローチャート図３は、第１実施例から知られるブロック２３に続く新たなブロック３９〜４３を示す。

ブロック３９では、第１スイッチングトランジスタ１６は導通状態にされ、ＲＦ信号はＲＦ信号減衰手段によって減衰される。同時に、増幅手段３８が起動し、そして方法１９はブロック４０に進む。

ブロック４０では、汎用処理手段４０は基準電圧Ｖ_ｒｅｆを生成して増幅手段３８に送り、増幅手段３８は第３式に従ってセンサ信号ＳＳを増幅し、そして方法１９はブロック４１に進む。

ブロック４１では、汎用処理手段４１は増幅手段３８からの出力電圧Ｖ_ｏｕｔを読み込み、そして方法１９はブロック４２に進む。

ブロック４２では、汎用処理手段４２は、第４式に従って出力信号Ｖ_ｏｕｔを処理し、ルックアップテーブルから温度値を導出し、そして方法１９はブロック４３に進む。

ブロック４３では、第１スイッチングトランジスタ１６は導通状態にされ、増幅手段３８は増幅を禁止される。そして方法１９はブロック２１に戻る。

結論として、本発明によって提供される方策は、本発明の第２実施例によれば、比較的安価な通常の受動センサ２、通常の能動センサ２、または改良型の能動センサ２を使用することができる、という利点を有する。いずれの場合にも、センサは簡単にデータキャリア１の回路３の接続手段に接続され、この接続手段には、データキャリア１の通信手段も接続される。

なお、一般処理手段１０は、回路３内で利用可能な関連するメモリを有しプロセッサによって、あるいは内部メモリを有するマイクロプロセッサによって実現することができる。しかし、配線論理回路も考えられる。

以上では、タイミング段１７は回路３内の構造要素として説明したが、代わりに、汎用処理手段１０によって実行されるソフトウェアによって実現することもできる。

なお、回路３のすべての具体例、特に回路３の電子部品１１Ａ、９、及び１０は、本発明の第１、第２実施例に示すように２つの接続パッド８と７に接続されるか、本発明の第３実施例に示すように接続パッド８と７に接続されるかにかかわらず、同様に機能する。実際に、回路３は、電子部品１１Ａ、９及び１０に関して対称性を与え、このことは、回路３をいずれの方法でパッド７、８に接続することも可能にする。

本発明の様々な実施例を例示する図は、センサ手段２がセンサ接続パッド２Ａ及び２Ｂによって通信手段ＣＭの一部分に接続され、通信手段ＣＭが最終的に接続パッド７及び８に接続されることを示すが、代わりにセンサ接続パッド２Ａ及び２Ｂを接続パッド８及び７に直接接続することができ、このことは例えば、上下にするか、または並置するか、あるいは周知の方策による他の現実的な方法で行うことができる。

なお、第１スイッチングトランジスタ１６は、図面中、及びいくつかの実施例の記載を通して常に電界効果トランジスタとして示しているが、第１スイッチングトランジスタ１６の機能は代わりに、他のいくつかの素子、例えばアナログスイッチ、ＰＮＰトランジスタ、等によって実現することもできる。

さらに、電源電圧発生手段９を設計する基本概念は、当業者に知られているより進んだ設計、例えば半波長または全波長整流器単独と組み合わせた、あるいはさらに線形電圧制御装置と組み合わせた、単一または複数の電圧ポンプに置き換えことができる。

さらに、ＲＦ検出回路３１を設計する基本概念は、当業者に知られているより進んだ設計、例えば半波長または全波長整流器単独と組み合わせた、あるいはさらに線形電圧制御装置と組み合わせた、単一または複数の電圧ポンプに置き換えられることができる。

なお、説明を通してダイポールアンテナを述べてきたが、直流短絡回路を形成する他の任意のアンテナ、いわゆるループアンテナさえも、あるいは直流短絡回路を形成しない他の任意のアンテナ、例えばいわゆるマイクロパッチアンテナ、またはいわゆる折り畳み型ダイポールアンテナも考えられる。

なお、センサデータＳＤのさらなる処理は、異なる測定時刻（瞬時）に生成されたセンサデータＳＤを記憶することも含むことができ、これにより、傾向またはしきい値の通過を判定することができる。

なお、上述した実施例は本発明を限定するものではなく例示するものであり、当業者は請求項の範囲から逸脱することなしに多くの代案実施例を設計することができる。「備えている」等の語は、請求項中に挙げた以外の要素やステップの存在を排除するものではない。各要素は複数存在し得る。本発明は、いくつかの別個の要素から成るハードウェアによって、及び／または適切にプログラムされたプロセッサによって実現することができる。いくつかの手段を挙げている装置の請求項では、これらの手段のいくつかは、同一のハードウェアアイテムによって具体化することができる。単に、互いに異なる従属請求項中に特定の方策が挙げられていることは、これらの方策の組合せを有利に用いることができないことを示すものではない。

図１は、本発明の第１実施例によるデータキャリアをブロック図の形で示す。 図２は、本発明の第１実施例によるデータキャリアによって実行される本発明による方法のフローチャートである。 図３は、本発明の第２実施例によるデータキャリアのブロック図である。 図４は、本発明の第３実施例によるデータキャリアのブロック図である。 図５は、本発明の第３実施例によるデータキャリアによって実行される本発明による方法のフローチャートである。

Claims (12)

1. データキャリア用の回路であって、前記データキャリアが、環境パラメータを表現するセンサ信号を供給するように設計されたセンサ手段、及び問合せステーションとの非接触通信用に設計された通信手段を備え、前記回路が、
   前記回路を前記通信手段に接続するための第１接続手段、及び前記回路の前記センサ手段への電気接続を確立するための第２接続手段を備え、
   前記第２接続手段は前記第１接続手段によって実現され、
   前記回路が、前記センサ信号を前記第１接続手段経由で受信し、受信した前記センサ信号を処理するように設計されたセンサ信号処理手段を備え、
   前記センサ信号処理手段が、前記センサ信号を、当該センサ信号を表現する表現信号に変換するための変換手段を備え、
   第１接続パッド及び第２接続パッドが前記第１接続手段を構成し、
   前記センサ信号処理手段が、前記第１接続パッドに接続されたコンデンサ、及び該コンデンサに直列接続され、かつ前記第２接続パッドに接続された第１スイッチングトランジスタを備え、前記センサ信号処理手段は、導電率制御信号を前記第１スイッチングトランジスタの制御電極に供給して前記第１スイッチングトランジスタの導電率を制御するように設計され、
   前記センサ信号処理手段がタイミング段を備え、該タイミング段は、測定期間ｔ中に前記導電率制御信号を生成して供給するように設計され、これにより、前記第１スイッチングトランジスタが前記測定期間ｔ中に導通状態にされ、
   前記変換手段は、前記タイミング段に接続され、前記タイミング段によって、前記測定期間の経過後にトリガされて前記センサ信号を前記表現信号に変換し、この変換を完了した後にスイッチオフされることを特徴とするデータキャリア用回路。
2. 前記タイミング段が、前記コンデンサの充電時定数によって規定される下限期間ｔ _１ と回路の電気特性によって決まる電力消費によって規定される上限期間ｔ _０ の間の期間に、前記導電率信号を供給するように設計されていることを特徴とする請求項１に記載の回路。
3. 前記センサ信号の前記表現信号を前記変換手段から受信し、受信した前記表現信号を処理するように設計された汎用処理手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の回路。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の回路を備えたデータキャリアにおいて、
   前記通信手段が前記回路の前記第１接続手段に接続され、前記回路の第１接続手段が前記センサ手段に電気接続されていることを特徴とするデータキャリア。
5. 測定データを伝達するシステムにおいて、
   請求項４に記載のデータキャリア、及び前記データキャリアからのデータを問い合わせるための読取り／書込みステーションを備えていることを特徴とするシステム。
6. 請求項４に記載のデータキャリア内の前記センサ手段からのセンサ信号を問い合わせる方法において、
   前記センサ信号を、前記データキャリアの前記回路の前記第１接続手段経由で受信するステップを備え、
   前記第１接続手段は、前記データキャリアの前記通信手段に接続され、前記回路と前記センサ手段との電気接続を確立することを特徴とするセンサ信号の問合せ方法。
7. 前記センサ信号を受信するステップを、前記導電率制御信号を前記第１スイッチングトランジスタの制御電極に供給して、前記スイッチングトランジスタの導電率を制御することによって実行することを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記導電率制御信号が、前記測定期間ｔ中に前記第１スイッチングトランジスタを導通状態にするように、前記導電率制御信号を供給するタイミングを適用することを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記導電率信号を供給するタイミングが、前記コンデンサの充電時定数によって規定される下限期間ｔ _１ 、及び前記回路の電気特性によって決まる電力消費によって規定される上限期間ｔ _０ に制約されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 受信した前記センサ信号を、当該センサ信号を表現する前記表現信号に変換することを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. さらに、前記表現信号を処理することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 請求項４に記載のデータキャリア内で使用される前記センサ手段において、
    前記データキャリアの前記回路への電気接続を確立するように設計されたセンサ接続パッドと；
    環境パラメータを検出し、補助電圧によって給電され、給電時に前記環境パラメータに応じた前記センサ信号を供給するように設計された検出装置と；
    前記検出装置に前記補助電圧を供給するように設計された電源と；
    前記センサ接続パッドに供給される無線信号を検出し、前記無線信号を検出したことに応答して前記電源を前記検出装置に接続するように設計された接続回路と
    を備えていることを特徴とするセンサ手段。

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