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技術 発信装置、発信方法、及びプログラム

出願人 大日本印刷株式会社
発明者 小原剛鈴木裕行武田勇司
出願日 2016年5月18日 (4年11ヶ月経過) 出願番号 2016-099829
公開日 2017年11月24日 (3年5ヶ月経過) 公開番号 2017-208939
状態 特許登録済
技術分野 送信機 光起電力装置 電池等の充放電回路
主要キーワード 設置時期 屋内施設 外径サイズ 照度検知 照度条件 発信間隔 バッテリー交換 機会損失
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年11月24日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

課題

太陽電池で動作する発信装置において、太陽電池の照度に応じて電波発信間隔又は電波の発信強度を制御することで、効率的かつ安定した動作を実現する。

解決手段

ビーコン1は、太陽電池11の出力電圧出力電流発電量等から太陽電池11のパネル面の照度を検知する(ステップS11)。続いて、ビーコン1は、ステップS11において検知された照度を変換関数F又は変換関数Gに代入して電波発信間隔又は電波発信強度を算出し、発信部22から発信する電波の制御パラメータとして設定する(ステップS12)。そして、ビーコン1は、ステップS12において設定した制御パラメータに基づいて、電波を発信制御する(ステップS13)。

概要

背景

近年、無線データ発信機であるビーコンを利用して携帯用端末等へ位置情報コンテンツ情報を配信するサービスが開発されている。現在使われているビーコンは、電源バッテリーを使用しており、少なくとも年1回のバッテリー交換が必要となる。このため、バッテリー交換に伴うコストや保守の負担が大きい。

一方、従来から、自然エネルギーを利用して電池レスで動作するビーコンも存在する。例えば、特許文献1では太陽電池によって給電されるビーコンが開示されている。また特許文献2では、1次電源として太陽電池を、2次電源としてバッテリーを併用したビーコンが開示されている。

概要

太陽電池で動作する発信装置において、太陽電池の照度に応じて電波発信間隔又は電波の発信強度を制御することで、効率的かつ安定した動作を実現する。ビーコン1は、太陽電池11の出力電圧出力電流発電量等から太陽電池11のパネル面の照度を検知する(ステップS11)。続いて、ビーコン1は、ステップS11において検知された照度を変換関数F又は変換関数Gに代入して電波発信間隔又は電波発信強度を算出し、発信部22から発信する電波の制御パラメータとして設定する(ステップS12)。そして、ビーコン1は、ステップS12において設定した制御パラメータに基づいて、電波を発信制御する(ステップS13)。

目的

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、太陽電池で動作する発信装置において、太陽電池の照度に応じて電波の発信間隔又は電波の発信強度を制御することで、効率的かつ安定した動作を実現することを目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

太陽電池で動作する発信装置であって、電波発信する発信部と、前記発信部により発信する電波の発信間隔又は電波の発信強度を照度に応じて制御する制御部と、を備えることを特徴とする発信装置。

請求項2

前記制御部は、前記照度が低いほど電波の発信間隔が長くなるように制御し、前記照度が高いほど電波の発信間隔が短くなるように制御することを特徴とする請求項1に記載の発信装置。

請求項3

前記制御部は、前記照度が低いほど電波の発信強度が小さくなるように制御し、前記照度が高いほど電波の発信強度が大きくなるように制御することを特徴とする請求項1に記載の発信装置。

請求項4

前記太陽電池により発生した電力蓄電する蓄電池と、前記蓄電池の蓄電量が所定の閾値を超えると、前記発信部へ電力を供給し、前記蓄電池の蓄電量が所定の閾値を下回ると、前記発信部への電力の供給を停止する電源管理部と、を更に備えることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の発信装置。

請求項5

太陽電池で動作する発信装置の発信方法であって、電波を発信する発信ステップと、前記発信ステップにより発信する電波の発信間隔又は電波の発信強度を照度に応じて制御する制御ステップと、を含むことを特徴とする発信方法。

請求項6

請求項1から請求項4のいずれかに記載の発信装置として機能させることを特徴とするプログラム

技術分野

0001

本発明は、発信装置発信方法、及びプログラムに関し、特に、太陽電池で動作する発信装置等に関する。

背景技術

0002

近年、無線データ発信機であるビーコンを利用して携帯用端末等へ位置情報コンテンツ情報を配信するサービスが開発されている。現在使われているビーコンは、電源バッテリーを使用しており、少なくとも年1回のバッテリー交換が必要となる。このため、バッテリー交換に伴うコストや保守の負担が大きい。

0003

一方、従来から、自然エネルギーを利用して電池レスで動作するビーコンも存在する。例えば、特許文献1では太陽電池によって給電されるビーコンが開示されている。また特許文献2では、1次電源として太陽電池を、2次電源としてバッテリーを併用したビーコンが開示されている。

先行技術

0004

特開昭60−110149号公報
特開昭62−200278号公報

発明が解決しようとする課題

0005

ところで、太陽電池の発電効率照度条件によって大きく左右されるため、照度条件に応じてビーコンの発信動作を適切に制御しなければ、ビーコンの効率的かつ安定した動作を保障することが難しい。

0006

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、太陽電池で動作する発信装置において、太陽電池の照度に応じて電波発信間隔又は電波の発信強度を制御することで、効率的かつ安定した動作を実現することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

前述した課題を解決するための第1の発明は、太陽電池で動作する発信装置であって、電波を発信する発信部と、前記発信部により発信する電波の発信間隔又は電波の発信強度を照度に応じて制御する制御部と、を備えることを特徴とする発信装置である。

0008

また第1の発明において、前記制御部は、前記照度が低いほど電波の発信間隔が長くなるように制御し、前記照度が高いほど電波の発信間隔が短くなるように制御することが望ましい。

0009

また第1の発明において、前記制御部は、前記照度が低いほど電波の発信強度が小さくなるように制御し、前記照度が高いほど電波の発信強度が大きくなるように制御することが望ましい。

0010

また第1の発明において、前記太陽電池により発生した電力蓄電する蓄電池と、前記蓄電池の蓄電量が所定の閾値を超えると、前記発信部へ電力を供給し、前記蓄電池の蓄電量が所定の閾値を下回ると、前記発信部への電力の供給を停止する電源管理部と、を更に備えることが望ましい。

0011

第2の発明は、太陽電池で動作する発信装置の発信方法であって、電波を発信する発信ステップと、前記発信ステップにより発信する電波の発信間隔又は電波の発信強度を照度に応じて制御する制御ステップと、を含むことを特徴とする発信方法である。

0012

第3の発明は、請求項1から請求項4のいずれかに記載の発信装置として機能させることを特徴とするプログラムである。

発明の効果

0013

本発明によれば、太陽電池で動作する発信装置において、太陽電池の照度に応じて電波の発信間隔又は電波の発信強度を制御することで、効率的かつ安定した動作を実現する。

図面の簡単な説明

0014

ビーコン1(発信装置)の外観構成の概略図
ビーコン1(発信装置)の内部構成を示す図
照度から電波発信間隔を算出する変換関数Fを示す図
照度から電波発信強度を算出する変換関数Gを示す図
ビーコン1(発信装置)の電波発信処理の流れを示すフローチャート
(a)照度が低い場合の電波発信間隔を示す模式図、(b)照度が高い場合の電波発信間隔を模式図
(a)照度が低い場合の電波発信強度を示す模式図、(b)照度が高い場合の電波発信強度を示す模式図

実施例

0015

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
図1は、本発明に係るビーコン1(発信装置)の外観構成の概略図である。図に示すように、ビーコン1は太陽電池11を備え、太陽電池11により発生する電力の供給を受けて動作する。筐体側部の起動スイッチ3を押下することで、太陽電池11を介してビーコン1の各部に電力が供給され、ビーコン1が動作可能な状態となる。ビーコン1の外径サイズは、例えば約60m(縦)×約120mm(横)×約12mm(厚さ)であり、重量は例えば約65gである。

0016

ビーコン1は、ビーコン1の通信エリア内に存在する1以上の情報端末スマートフォンタブレット端末コンピュータ、その他各種の情報端末を含む)と、
例えばBluetooth(登録商標)やBLE(Bluetooth(登録商標) Low Energy)等の近距離無線通信規格による無線通信を行う。通信エリアの範囲は、例えば、数メートル程度の近距離〜数十メートル程度の中距離の範囲である。

0017

本実施形態に係るビーコン1は、例えば、ショッピングモール空港美術館などの屋内施設任意箇所に設置され、周囲の情報端末に位置情報やコンテンツ情報を配信するために利用される。

0018

図2は、ビーコン1(発信装置)の内部構成を示す図である。図2に示すように、ビーコン1は、主に、太陽電池11、蓄電池12、制御部21、発信部22、及び記憶部23を備える。

0019

太陽電池11は、例えばシリコン系、化合物系、又は有機系の太陽電池であり、ビーコン1を動作させるための電源として機能する。図1に示すように、太陽電池11の受光面(太陽電池パネル)がビーコン1の筐体上面に設けられる。
太陽電池11は、屋内照明光を受光し、受光した光を光電変換して電力を発生させる。発生させた電力は、蓄電池12に蓄電され、蓄電池12を介してビーコン1の各部へ供給される。

0020

蓄電池12は、太陽電池11により発生させた電力を蓄電する。蓄電池12は、ビーコン1の筐体から着脱自在に取り付けられる。また図示は省略するが、蓄電池12から太陽電池11への逆流を防止する、整流回路が設けられる。

0021

制御部21は、CPU(Central Processing Unit)によって構成されており、電波(ビーコン信号)の発信動作等を制御する。
制御部21は、図2に示すように、監視部21a、電源管理部21b、照度検知部21c、及び設定部21dから構成される。

0022

監視部21aは、太陽電池11の出力電圧出力電流発電量等の太陽電池11の発電性能に関するデータを常時取得する。また、蓄電池12の蓄電量を常時取得する。

0023

電源管理部21bは、ビーコン1の各部への電力の供給を管理制御する。電源管理部21bは、蓄電池12の蓄電量がビーコン1の各部を正常に動作せることが可能な所定の閾値を超えると、発信部22を含むビーコン1の各部へ電力を供給する(すなわち、ビーコン1は電波を発信する)。一方、蓄電量が所定の閾値を下回ると、少なくとも発信部22への電力の供給を停止する(すなわち、ビーコン1は電波の発信を停止する)。発信部22への電力の供給を停止した後、再度、蓄電池12の蓄電量が所定の閾値を超えると、発信部22への電力の供給を再開する。以上のように、蓄電量に応じて発信部22への電源供給を制御することによって、ビーコン1の正常な発信動作が保障される。
なお電源管理部21bは、発信部22へ電力を安定して供給するため、電圧変動を抑える平滑用コンデンサを介して発信部22へ電力を供給してもよい。

0024

照度検知部21cは、監視部21aにより取得される太陽電池11の出力電圧、出力電流、発電量等から太陽電池11のパネル面の照度(ルクス(lx))を検知する。
なお本実施形態とは異なり、外界の照度を計測するフォトダイオード等の光センサをビーコン1に別途設けて、この光センサを用いて照度を検知してもよい。

0025

設定部21dは、発信部22から発信する電波の発信間隔(電波発信間隔)又は電波の発信強度(電波発信強度)を設定する。電波発信間隔とは、発信部22から発信する電波の周期である。電波発信強度とは、発信部22から発信する電波の出力レベルである。特に設定部21dは、次に説明する変換関数F(図3)又は変換関数G(図4)を用いて、電波発信間隔又は電波発信強度を、照度検知部21cにより検知された照度に応じた値に設定する。

0026

図3は照度から電波発信間隔を算出する変換関数Fを示す図である。変換関数Fは、照度を入力として、電波発信間隔を出力する関数(電波発信間隔=F(照度))である。設定部21dは、照度検知部21cにより検知した照度を変換関数Fに代入して電波発信間隔を算出し、発信部22から発信する電波の制御パラメータとして設定する。

0027

ここで変換関数Fは、少なくとも、照度が低いほど電波発信間隔が長くなる特徴を有する関数である(図の例では、変換関数Fは照度と電波発信間隔を変数とした反比例の関数である)。すなわち、設定部21dは、照度検知部21cにより検知された照度が低いほど電波発信間隔を長く設定し、照度が高いほど電波発信間隔を短く設定する。

0028

図4は照度から電波発信強度を算出する変換関数Gを示す図である。変換関数Gは、照度を入力として、電波発信強度を出力する関数(電波発信強度=G(照度))である。設定部21dは、照度検知部21cにより検知した照度を変換関数Gに代入して電波発信間隔を算出し、発信部22から発信する電波の制御パラメータとして設定する。

0029

ここで変換関数Gは、少なくとも、照度が低いほど電波発信強度が小さくなる特徴を有する関数である(図の例では、変換関数Gは照度と電波発信強度を変数とした比例関数である)。すなわち、設定部21dは、照度検知部21cにより検知された照度が低いほど電波発信強度を小さく設定し、照度が高いほど電波発信強度を大きく設定する。

0030

なお、変換関数F、Gに代えて、各照度と各電波発信間隔又は各電波発信強度とを予め対応付けて保持するデータテーブルを用意してもよい。この場合、設定部21dは、このデータテーブルから、照度検知部21cにより検知した照度に対応する電波発信間隔又は電波発信強度を取得し、発信部22から発信する電波の制御パラメータとして設定する。

0031

発信部22は、記憶部23から読み出したビーコンID等を含むビーコン信号を、設定部21dにより設定された制御パラメータ(電波発信間隔又は電波発信強度)に基づいて周期的に電波発信する。

0032

記憶部23は、例えば、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等の記憶媒体によって構成される。記憶部23には、ビーコン1を動作させるためのプログラムや、ビーコン1を識別するためのビーコンID等が記憶される。また、監視部21aにより取得される太陽電池11の出力電圧、出力電流、発電量等の発電性能に関するデータ、照度検知部21cにより検知される太陽電池11のパネル面の照度データ、照度データから電波発信の制御パラメータ(電波発信間隔又は電波発信強度)を算出する変換関数F、G(図3、4)等が記憶される。

0033

バス29は、太陽電池11、蓄電池12、制御部21、発信部22、及び記憶部23等が互いにデータの授受を行うための経路である。

0034

図5は、ビーコン1の電波発信処理の流れを示すフローチャートである。この処理は、電源管理部21bにより発信部22へ電力が供給されているときに実行される。

0035

ビーコン1は、太陽電池11の出力電圧、出力電流、発電量等から太陽電池11のパネル面の照度を検知する(ステップS11)。
続いて、ビーコン1は、ステップS11において検知された照度を変換関数F(図3)又は変換関数Gに代入して電波発信間隔又は電波発信強度を算出し、発信部22から発信する電波の制御パラメータとして設定する(ステップS12)。

0036

そして、ビーコン1は、ステップS12において設定された制御パラメータに基づいて、電波を発信制御する(ステップS13)。
以上のステップS11〜S13の処理は繰り返し実行され、逐次検知される照度に応じて電波発信間隔又は電波発信強度がリアルタイムに制御される。

0037

図6は、ステップS13において電波発信間隔を制御した場合の電波発信の様子を示す模式図である。図6(a)は、照度が低い場合の模式図であり、図6(b)は、照度が高い場合の模式図である。図に示すように、照度が低いほど電波発信間隔(図のt1)が長くなり、照度が高いほど電波発信間隔(図のt2)が短くなるように制御される。

0038

図7は、ステップS13において電波発信強度を制御した場合の電波発信の様子を示す模式図である。図7(a)は、照度が低い場合の模式図であり、図7(b)は、照度が高い場合の模式図である。図に示すように、照度が低いほど電波発信強度(図のp1)が小さくなり、照度が高いほど電波発信強度(図のp2)が大きくなるように制御される。

0039

以上、本実施形態によれば、太陽電池11で動作するビーコン1(発信装置)において、太陽電池11の照度に応じて電波発信間隔又は電波発信強度を制御する。特に、照度が低いほど電波発信間隔が長くなるように或いは電波発信強度が小さくなるように制御し、照度が高いほど電波発信間隔が短くなるように或いは電波発信強度が大きくなるように制御する。

0040

これにより照度が低い場合(発電量が少ない場合)には消費電力を抑えながら省電力で必要最小限のパフォーマンスで電波を発信させ、照度が高い場合(発電量が多い場合)には消費電力を上げて高パフォーマンスで電波を発信させる。すなわち、周囲の照明条件によって適切に電波の発信が制御されるので、ビーコン1の効率的かつ安定した動作が実現される。

0041

従来の多くの電波制御方法では、高パフォーマンスな電波発信(例えば100[msec]周期の電波発信)が実行できる十分な発電量(蓄電量)が得られるまで、電波の発信を停止させていた。しかしながら、このような制御方法では、十分な発電量が得られない低照度の場合に、電波が全く発信されない状態となる。電波が発信されないと、当然ながらユーザが情報サービスの提供を受ける機会がなくなり、サービス提供者側にとっては大きな機会損失被ることになる。本発明では、照度に応じて電波発信間隔又は電波発信強度を制御することで、低照度であっても照度に応じたパフォーマンスで電波の発信を継続させるため、照度条件に大きく影響されない情報サービスの提供を実現することが可能となる。

0042

尚、本実施形態では、電波の発信間隔又は電波の発信強度を事前に設定し、設定した電波の発信間隔又は電波の発信強度に基づいて、電波の発信を制御するように構成したが、電波の発信間隔又は電波の発信強度を事前に設定しなくてもよい。例えば、単純に蓄電池12に蓄電された電力量に基づいて、発信部22により発信する電波を制御するようにしてもよい。蓄電された電力量に基づいて電波発信を制御することは、結果的に照度に応じて電波の発信間隔又は電波の発信強度を制御していることと同等である。

0043

すなわち、本発明において「発信部により発信する電波の発信間隔又は電波の発信強度を照度に応じて制御する」とは、
(1)電波の発信間隔又は電波の発信強度を事前に設定し、設定した電波の発信間隔又は電波の発信強度に基づいて、発信部22により発信する電波を制御すること(本実施形態の例)、および
(2)電波の発信間隔又は電波の発信強度を事前に設定することなく、蓄電池12に蓄電された電力量に基づいて、発信部22により発信する電波を制御すること、
を含む。

0044

以上、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

0045

なお、一定の照明条件下にビーコン1が設置されている場合には、ビーコン1のメンテナンス時期を外部の情報端末を用いて判断できる。例えば、ビーコン1と無線接続した情報端末により、ビーコン1の電波を受信し、電波の受信間隔を変換関数Fの逆関数に代入することで、ビーコン1(太陽電池11)の照度を取得する。そして、取得した照度が、ビーコン1の設置時期に取得した照度と比較して、所定以上低くなっている場合には、メンテナンスの時期(太陽電池パネル表面に堆積している埃を掃除する時期、太陽電池を交換する時期、など)と判断できる。このようにビーコン1のメンテナンス時期を、ビーコン1自体を点検しなくても外部の情報端末を用いて容易に把握することができる。

0046

また本実施形態では、太陽電池11の照度に応じて、電波の発信間隔と電波の発信強度のいずれかを制御するようにしたが、電波の発信間隔と電波の発信強度の双方を同時に制御してもよい。

0047

1………………………ビーコン(発信装置)
11……………………太陽電池
12……………………蓄電池
21……………………制御部
21a…………………監視部
21b…………………電源管理部
21c…………………照度検知部
21d…………………設定部
22……………………発信部
23……………………記憶部
F、G…………………変換関数

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