冲击检测用传感器节点及冲击检测用传感器网络系统技术方案

本发明专利技术提供一种多值或模拟地判断冲击强度、且减少传感器节点的功耗的冲击检测用传感器节点的技术。该冲击检测用传感器节点包括：冲击检测传感器，由产生与外部冲击的电荷对应的压电元件单元、对所产生的电荷进行整流和充电的蓄电电路、以及利用充电的功率工作并在蓄电电压成为预先设定的电压时向外部输出信号的电压检测电路构成；根据上述外部信号，从备用状态恢复并工作的备用控制的对象部；对上述备用控制的对象部供给电力的电源，以由上述压电元件单元检测出的冲击信号为触发，使上述备用控制的对象部工作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种传感器节点技术，特别涉及检测冲击的传感器节点。
技术介绍
传感器节点以指定的时间间隔来感测环境中不均匀分布的信息，并通过无线通信发送此值。由于所谓的感测环境中不均匀分布的信息并进行无线通信的特点，传感器节点就需要利用电池进行长时间工作。过去，关于传感器节点，作为一种检测在时间上不规则地产生的冲击的装置，通过检测由机械开关、使用由电磁感应和压电元件产生的功率的开关的冲击，或测量使加速度传感器始终工作的加速度的变化，来检测冲击。使用现有压电元件的冲击检测传感器是使用装置工作时所产生的振动，利用异常时此振动变大的原理，来检测出振动超过固定振幅的情况下所产生的信号(例如，参照特开平08-145783号公报、特开平09-264778好号公报)。此外，当对压电元件施加的加速度恒定或超过恒定值的情况下，就会对MOS-FET的栅极施加电压，并检测出MOS-FET的导通信号，导通时间能够通过电阻来进行调节(例如，参照特开平10-260202号公报)。
技术实现思路
现有的使用检测冲击的装置的传感器节点，当使用上述这种开关的情况下，冲击强度的判断仅能进行是否超过阈值的两值判断，存在所谓的不能通过多值或模拟值来判断冲击强度的问题。此外，在使用上述加速度传感器的情况下，即便能够判断模拟值，但由于使传感器恒定工作来测量加速度，所以就会存在增大功耗且不能长时间使用传感器节点的问题。因此，本专利技术的目的在于，提供一种多值或模拟地判断冲击强度且减少传感器节点的功耗的冲击检测用传感器节点技术。为了实现上述目的，本专利技术通过外部冲击使压电元件变形，由此产生电荷，以所产生的电荷为触发，使处于待机状态的传感器节点恢复。利用传感器节点测量与所产生的电荷相当的功率的大小，由此能够利用多值或模拟值来判断冲击强度。由此，当传感器节点处于待机状态时，由于可以使功耗非常小，所以能够实现低功耗的冲击检测用传感器。下面，列举根据本专利技术的冲击检测用传感器节点的典型结构的例子。(1)其结构特征在于，包括冲击检测传感器，由产生与外部冲击的电荷对应的压电元件单元、对所产生的电荷进行整流和充电的蓄电电路、以及利用充电的功率工作并在蓄电电压成为预先设定的电压时向外部输出信号的电压检测电路构成；根据上述外部信号，从备用状态恢复并工作的备用控制的对象部；对上述备用控制的对象部供给电力的电源，以由上述压电元件单元检测出的冲击信号为触发，使上述备用控制的对象部工作。(2)其结构特征在于，包括冲击检测传感器，由产生对应于外部冲击的电荷的压电元件单元、对所产生的电荷进行整流和充电的蓄电电路、以及将上述蓄电电路的蓄电电压和基准电压进行比较并在超过基准电压时向外部输出信号的电压比较电路构成；根据上述外部信号，从备用状态恢复并工作的备用控制的对象部；对上述电压比较电路及上述备用控制的对象部供给电力的电源，以由上述压电元件单元检测出的冲击信号为触发，使上述备用控制的对象部进行工作。(3)其结构特征在于，包括冲击检测传感器，由产生对应于外部冲击的电荷的压电元件单元、将与所产生的电荷对应的电压和预先设定基准电压进行比较并在超过基准电压时向外部输出信号的电压比较电路构成；根据上述外部信号从备用状态恢复并工作的备用控制的对象部；以及对上述电压比较电路及上述备用控制的对象部供给电力的电源，以由上述压电元件单元检测出的冲击信号为触发，使上述备用控制的对象部进行工作。(4)根据上述结构的冲击检测用传感器节点，其特征在于，在由上述压电元件单元检测冲击之前，上述冲击检测传感器及上述备用控制的对象部处于备用状态。(5)根据上述结构的冲击检测用传感器节点，其特征在于，上述备用控制的对象部通过测量从上述冲击检测传感器输出的信号的时间长度，来进行冲击强度的测量。(6)根据上述结构的冲击检测用传感器节点，其特征在于，上述压电元件单元包括平板状的压电元件部件，固定上述压电元件部件的一个端部的台座，以及将上述压电元件部件的另一个端部作为自由端并在上述自由端的端部设置的锤；通过对上述台座施加冲击，使上述压电元件部件变形并产生电荷。(7)根据上述结构的冲击检测用传感器节点，其特征在于，上述备用控制的对象部包括如下装置以由上述压电元件单元检测的冲击信号为触发，感测环境中不均匀分布的周围信息，并处理感测信息之后，进行无线通信的装置。根据本专利技术，实现了利用多值或模拟值来检测冲击强度，进一步实现了减少传感器节点的功耗的冲击检测用传感器节点的技术。附图说明图1是说明根据本专利技术的一个实施例的冲击检测用传感器节点的结构的框图。图2是说明根据本专利技术的另一个实施例的冲击检测用传感器节点的结构的框图。图3是说明在本专利技术中使用的压电元件单元的一个例子的侧面图。图4是在图1、图2中所使用的蓄电电路的一个例子的示意图。图5是图1中的冲击检测传感器的一个例子的示意图。图6是图2中的冲击检测传感器的一个例子的示意图。图7示出了在图1、图2的传感器节点中使用的蓄电电路、对传感器节点施加冲击的情况下进行冲击检测的波形图和时序图。图8示出了未在图2的传感器节点中使用的蓄电电路、冲击量检测电路，而对传感器节点施加冲击后的情况下进行冲击检测的波形图和时序图。图9是本专利技术中的冲击检测传感器节点的另一种结构的例子的示意图。图10是说明使用图1、图2所示出的传感器节点的冲击检测传感器网络系统的一种结构的例子的示意图。图11是说明有关使用图1、图2所示出的传感器节点的无电源冲击检测无线节点的一种结构的例子的示意图。具体实施例方式下面，参照附图来详细叙述本专利技术的实施例。(实施例1)图1是说明根据本专利技术的一个实施例的冲击检测用传感器节点的结构的框图。传感器节点101由冲击检测传感器102、备用控制的对象部103、电源104构成，其中冲击检测传感器102由压电元件单元105、蓄电电路106、电压检测电路107构成，备用控制的对象部103由启动信号生成电路108、冲击量检测电路113、微机109、无线电路110、A/D转换器111、传感器112等构成。在图1中，冲击检测传感器102不需要电源，备用控制的对象部103通过电源104供给电力。在检测冲击之前，无线电路110、A/D转换器111及传感器112使电源断开或处于待机状态；微机109处于待机状态，启动信号生成电路108及冲击量检测电路113处于备用冲击检测传感器102的信号的工作状态，将其作为传感器节点的备用状态。由于微机109在待机状态下为几μW左右的低功耗、且启动信号产生电路108及冲击量检测电路113即使在工作状态下也只有几μW以下的低功耗，所以传感器节点在备用时就实现了低功耗。接着，对冲击的检测方法说明如下。当对传感器节点101施加冲击时，压电元件单元105内的压电元件就会变形，并产生电荷。为了产生与外部冲击对应的电荷，所以从压电元件单元105产生的电荷通过蓄电电路106进行整流和充电，当充电达到固定电压时，由电压检测电路107将其作为冲击检测传感器102的冲击检测信号而传输到备用控制的对象部103。将从冲击检测传感器102传输的信号输入到启动信号生成电路108和冲击量检测电路113，启动信号生成电路108的启动信号将信号传输到微机109，微机109从备用状态变为工作状态。微机109成为工作状本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冲击检测用传感器节点，其特征在于，包括：冲击检测传感器，由产生与外部冲击的电荷对应的压电元件单元、对所产生的电荷进行整流和充电的蓄电电路、以及利用充电的功率工作并在蓄电电压成为预先设定的电压时向外部输出信号的电压检测电路构成；根据上述外部信号，从备用状态恢复并工作的备用控制的对象部；对上述备用控制的对象部供给电力的电源，以上述压电元件单元检测出的冲击信号为触发，使上述备用控制的对象部工作。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：田中英俊，铃木敬，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]