JP2019190871A - ビーコンデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】 目的は、ビーコンシステムの導入を容易にするビーコンデバイスを提供することにある。【解決手段】 ビーコンデバイス４のケース４１は、電池駆動式機器６の電池ボックスに収容可能な電池規格に準じた形状及び大きさを有する。ケース４１の前端面と後端面とは外側正極端子４３と外側負極端子４４とがそれぞれ取り付けられる。ケース４１の内側には電池を収容する電池収容部４２とビーコン信号を送信するビーコンモジュール５４とが設けられる。外側正極端子４３と外側負極端子４４には電池収容部４２の内側正極端子４５と内側負極端子４６がそれぞれ接続される。ビーコンモジュール５４は電池収容部４２に収容された電池４８から電源供給を受ける。【選択図】図３

Description

本発明は、ビーコンデバイスに関する。

近年、Bluetooth（登録商標）などの規格に応じた近距離無線通信機能を備えたスマートフォン等の携帯型情報端末装置の普及に伴って、ビーコンの活用場面が拡大してきている。例えば高齢者の安否見守り、観光地や建物内で道案内、美術館や博物館での作品ガイド、従業員の勤怠管理、携帯型情報端末装置を保有する歩行者が店舗に設置したビーコン端末（ビーコン信号発信器）に接近したときに当該端末装置にクーポン等の宣伝情報を提供する等が提案されている。

しかし、ビーコンシステムの導入にはビーコン端末の購入、その設置場所の確保、そして設置等の作業が必要とされ、それこそがビーコン端末の台数の増加を妨害し、ビーコンシステムの導入の障害となっていた。

目的は、ビーコンシステムの導入を容易にするビーコンデバイスを提供することにある。

本実施形態に係るビーコンデバイスのケースは、電池駆動式機器の電池ボックスに収容可能な電池規格に準じた形状及び大きさを有する。ケースの前端面と後端面とは外側正極端子と外側負極端子とがそれぞれ取り付けられる。ケースの内側には電池を収容する電池収容部とビーコン信号を送信するビーコンモジュールとが設けられる。外側正極端子と外側負極端子には電池収容部の内側正極端子と内側負極端子がそれぞれ接続される。ビーコンモジュールは電池収容部に収容された電池から電源供給を受ける。

図１は、本発明の第1実施形態に係るビーコンデバイスを含むシステム全体を示す図である。 図２は、図１のビーコンデバイスの外観と縦断面を示す図である。 図３は、図１のビーコンデバイスの等価回路図である。 図４は、図１のビーコンデバイスの連動モード時の動作手順を示す流れ図である。 図５は、本発明の第２実施形態に係るビーコンデバイスの等価回路図である。 図６は、図５のビーコンデバイスの動作手順を示す流れ図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係るビーコンデバイスを説明する。以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
（第１実施形態）
図１には本実施形態に係るビーコンデバイス４を含むシステム全体を示す図である。本実施形態に係るビーコンデバイス４は、単三形、単一形又は他の電池規格に準ずる形状及び大きさを有し、様々な電池駆動式機器の電池ボックスに収容可能である。勿論、電池駆動式機器６の電池ボックスに適合するように任意の形状、大きさのビーコンデバイス４が選択される。電池駆動式機器としては、オフィス環境であればコンピュータ７１のポインティングデバイスとしてのマウス６１、エアコン７２のリモコン６２、デスクライト６３など、街中環境であれば、街頭の時計６４、防犯カメラ６５、居住家屋環境であれば、テレビ７３のリモコン６６、エアコン７４のリモコン６７などが例示される。

ビーコンデバイス４は近距離無線通信規格、典型的にはＢＬＥ（Bluetooth（登録商標） Low Energy）の通信規格でビーコンデバイス４を識別する識別番号等を含むビーコン信号を不特定多数の機器に向けて周期的に送信する。ビーコン信号には識別番号の他に後述する内部電池の電圧値、内部電池の種類（一時電池、二次電池）の区別、後述するＲＦＩＣのＣＰＵ温度など任意の情報が書き込まれる。

ビーコン信号はその送信範囲内のスマートフォン等の携帯型情報処理端末２で受信される。携帯型情報処理端末２に予めインストールされたアプリケーションは、ビーコン信号の受信を契機としてビーコン信号から生成した特定信号を無線基地局（図示せず）、インターネット網１を経由してサーバ装置３に送信する。携帯型情報処理端末２はサーバ装置３と情報の送受信を行うことにより、店舗情報、商品情報、クーポン等の送信による店舗集客支援サービス、経路案内サービス、勤怠管理サービス、宅配サービス様々なサービスを受ける事ができる。

図２（ａ）にビーコンデバイス４の外観図、図２（ｂ）にビーコンデバイス４の縦断面図、図３にビーコンデバイス４の等価回路図をそれぞれ示す。ビーコンデバイス４のケース４１は、例えば単三形電池規格に準じた高さ及び直径の有底の円筒形状を有する。ケース４１の前後端面には、単三形電池規格に準じて外側正極端子４３と外側負極端子４４とが取り付けられる。ケース４１の内側にはそれより小さい規格の単四形電池（内部電池）４８を収容する電池収容部４２が設けられる。電池収容部４２の内側正極端子４５と内側負極端子４６は、それに収容された内部電池４８の正端子と負端子とにそれぞれ接する。外側正極端子４３と外側負極端子４４とは、内側正極端子４５と内側負極端子４６とにそれぞれ接続される。電池形のビーコンデバイス４は、手動式の電源スイッチ８を備える電池駆動式機器６の電池ボックスに収容され、電池として機能するとともにビーコン端末として機能する。

電池収容部４２はその円筒中心軸がケース４１の円筒中心軸に対して半径方向にオフセットされる。このオフセットにより、ケース４１の内側にわずかなスペースが確保される。この僅かなスペースにビーコンデバイス４の各種機能を実現する電子回路基板４７が収容される。電子回路基板４７とは反対側のケース４１の周面部分は長円形状に切り欠かれている。この切り欠きの長さは単四形電池と同等又は若干短く、幅は単四形電池の幅より若干広い。これにより切り欠きを介して単四形の内部電池を電池収容部４２に挿抜することができる。

図３はビーコンデバイス４の電子回路基板４７に実装される電子回路の等価回路図である。内側正極端子４５と外側正極端子４３とは電気的に接続され、内側負極端子４６と外側負極端子４４とも電気的に接続されている。

電子回路基板４７にはＲＦＩＣ５６が実装される。ＲＦＩＣ５６は、機能上、ビーコンモジュール５４、通信部、制御部等が集積される。ビーコンモジュール５４は、ビーコンデバイス４を識別する識別番号（ビーコンデバイスＩＤ）を含むビーコン信号を周期的に発生する。ビーコン信号は基板４７に実装され、又はケース４１の外周面に貼着されたアンテナ５８から送信される。ビーコンモジュール５４の通信規格として、典型的にはＢＬＥ（Bluetooth（登録商標） Low Energy）の近距離無線通信規格が適用され、ビーコン信号としてＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格によって規定されるアドバタイズ信号が生成される。

ＲＦＩＣ５６の制御部は、ビーコンモジュール５４を常時動作させる常時モードと、電池駆動式機器６が電源オン又はオフの状態にある期間に限りビーコンモジュール５４を動作させる連動モードとを備えており、特定の携帯型情報処理端末２からの指示に従っていずれかのモードで選択的に動作する。ビーコンモジュール５４の動作時にビーコン信号は送信され、ビーコンモジュール５４の非動作時にはビーコン信号は送信されない。常時モードは、電池駆動式機器６の電源オフ／オンに関わらず、ビーコン信号を送信させて、各種サービスを常時提供したいときに選択され、連動モードはサービスを電池駆動式機器６が電源オン又はオフの期間に限り提供したいときに選択される。勿論、内部電池４８を延命させたいときに連動モードが選択されるかもしれない。

電池駆動式機器６の電源スイッチ８が操作され、電源オンの状態と電源オフの状態とが切り替わる。連動モードのためには電池駆動式機器６の電源のオン状態とオフ状態とを判定する必要がある。電池駆動式機器６が電源オンのとき、その負荷変動に従って電子回路基板４７の内部電流値、ここでは内側負極端子４６と外側負極端子４４との間の電流値は変動する。この内部電流を検出するために、内部電流を電圧に変換する検出抵抗５１が設けられる。検出抵抗５１の両端電圧（検出電圧）はコンパレータ５７の入力端子（反転入力端子）に印加される。コンパレータ５７の他の入力端子（非反転入力端子）には、内部電池４８の正極電圧が分圧抵抗５２，５３で分圧されて参照電圧として印加される。コンパレータ５７は検出電圧を参照電圧に対して比較する。電池駆動式機器６の電源スイッチ８が操作され、電源オンされたとき、検出電圧は変動する。検出電圧の変動に従ってコンパレータ５７の比較結果が変化するように分圧抵抗５２，５３は調整されている。なお、ＤＣＤＣコンバータ５９は電池収容部４２に収容された内部電池４８の電池電圧を昇圧してコンパレータ５７及びＲＦＩＣ５６の電源電圧Ｖｄｄを発生するために設けられている。

上述のようにＲＦＩＣ５６の制御部には常時モードと連動モードとを備え、さらに連動モードにも電池駆動式機器６が電源オンのときにビーコンモジュール５４を動作させてビーコン信号を送信させるオン連動サブモード、電池駆動式機器６が電源オフのときにビーコンモジュール５４を動作させてビーコン信号を送信させるオフ連動サブモードを備えている。これらモード、サブモードの切り替えはビーコンデバイス４とペアリングした特定の携帯型情報処理端末２からの指示に従って選択される。

図４（ａ）にはオン連動サブモード時の動作手順を示している。ＲＦＩＣ５６の制御部はコンパレータ５７を監視する。コンパレータ５７の出力が電池駆動式機器６が電源オンを示すとき（Ｓ１；ＯＮ）、ＲＦＩＣ５６の制御部はビーコンモジュール５４を起動させてビーコン信号を送信させる（Ｓ２）。コンパレータ５７の出力が電池駆動式機器６が電源オフを示すとき（Ｓ１；ＯＦＦ）、ＲＦＩＣ５６の制御部はビーコンモジュール５４を停止させてビーコン信号の送信を止める（Ｓ３）。

図４（ｂ）にはオフ連動サブモード時の動作手順を示している。ＲＦＩＣ５６の制御部は、初期的にビーコンモジュール５４を起動させ、ビーコン信号を送信させる（Ｓ１１）。ＲＦＩＣ５６の制御部は、コンパレータ５７の出力が電池駆動式機器６の電源オンを示すとき（Ｓ１２；ＯＮ）、ビーコンモジュール５４を停止させてビーコン信号の送信を止める（Ｓ１３）。コンパレータ５７の出力が電池駆動式機器６の電源オフを示すとき（Ｓ１１；ＯＦＦ）、ＲＦＩＣ５６の制御部は工程Ｓ１１にリターンしビーコンモジュール５４の動作を継続させる（Ｓ１）。

このように電池駆動式機器６が電源オンのときビーコン機能を停止させ、電池駆動式機器６が電源オフのときビーコン機能を起動させて動作させることにより、工場内において本来的には常時電源オンされるべきデバイスが何らかの原因で電源オフとなってしまったときにビーコン機能を起動させて、電源オフ状態を報知するサービスとして効果を奏する。例えばＮＣ工作機械ではタスクプログラムを揮発性メモリに記憶させ、常時リフレッシュさせている状況であるが、その電池駆動式のバックアップ電源装置に本実施形態に係る電池形のビーコンデバイスを装着させることによりバックアップ電源装置の電源オフ状態を報知させてタスクプログラムの消失リスクやその復旧の迅速化に寄与させる事ができるようになる。

本実施形態に係るビーコンデバイス４は電池形に構成したので、既存の電池駆動式機器６に装着してビーコン端末として機能させる事ができる。従来のビーコン端末に必要とされていたその設置場所の確保や設置作業が不要となることから、ビーコンシステムの導入が容易になる。また既存の電池駆動式機器６をビーコン端末として機能させることは、より多くのビーコン端末の設置を実現し、それにより詳細な位置特定等を可能にするので、ビーコン活用場面の拡大が期待できる。

また電池駆動式機器６の電源オン／オフに、ビーコン機能のオン／オフを連動させて、ビーコンサービス提供の有無をそのサービスの特性に応じて好適に切り替えることができる。
（第２実施形態）
図５には第２実施形態に係るビーコンデバイス４０の等価回路図である。第２実施形態に係るビーコンデバイス４０は、ビーコン機能と共に、電池駆動式機器６を任意の出力レベルで駆動する機能を備える。なお、電池駆動式機器６として電池駆動式玩具自動車、電池駆動式懐中電灯が例示される。

スイッチング素子５５が、内側正極端子４５と外側正極端子４３との間に介在される。スイッチング素子５５は、内側負極端子４６と外側負極端子４４との間に介在されてもよい。スイッチング素子５５は、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ、ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴ又はバイポーラトランジスタである。ここでは出力トランジスタ１２０はＮチャンネルＭＯＳＦＥＴとして説明する。

ＲＦＩＣ５６は、ビーコンモジュール５４、通信部、制御部に加えて、ＰＷＭモジュール６０を備える。ＲＦＩＣ５６は、ビーコンデバイス４とペアリングした特定の携帯型情報処理端末２からの出力指令値（駆動レベル）を表すコード無線信号を受信する。出力指令値は、例えば０％から１００％までの割合のうち、ユーザが情報処理端末２を操作して選択した値である。制御部はＰＷＭモジュール６０を制御して、受信した出力指令値（駆動レベル）に応じたデューティー比のＰＷＭ（パルス幅信号変調）信号をスイッチング素子５５の駆動信号として発生させる。出力指令値が０％の場合において、ＰＷＭモジュール６０は、デューティー比０％（ハイレベルのみ）のＰＷＭ信号を発生する。出力指令値が１００％の場合において、デューティー比１００％（ローレベルのみ）のＰＷＭ信号を発生する。出力指令値が５０％の場合、ＰＷＭモジュール６０は、デューティー比５０％（ローレベルとハイレベルの比が半分）の駆動信号を発生する。

スイッチング素子５５は、そのソース端子が内側正極端子４５に接続され、ドレイン端子が外側正極端子４３に接続され、そのゲート端子がＲＦＩＣ５６のＯｕｔｐｕｔ端子に接続される。スイッチング素子５５は、ＲＦＩＣ５６のＰＷＭモジュール６０からの駆動信号により印加される電圧（ゲート電圧）により、そのオン／オフが制御される。ゲート電圧がしきい値電圧Ｖthより低いとき（ＰＷＭ信号（ゲート制御信号）がローレベル）、ソース・ドレイン間にチャネルが形成され、最大ドレイン電流が流れる。この状態はスイッチング素子５５がオン状態である。スイッチング素子５５がオンされると、ビーコンデバイス４０の外側正極端子４３と内側正極端子４５との間が導通する。電池駆動式機器６の電源スイッチ８がオン状態であれば、電池駆動式機器６に給電される。ゲート電圧がしきい値電圧Ｖthよりも高い場合（ＰＷＭ信号（ゲート制御信号）がハイレベル）、ソース・ドレイン間にドレイン電流が流れない。この状態はスイッチング素子５５がオフ状態である。スイッチング素子５５がオフのとき、電池駆動式機器６の電源スイッチ８がオン状態であっても、電池駆動式機器６には給電されない。

図６は第２実施形態に係るビーコンデバイス４０の動作手順を示している。ＲＦＩＣ５６の制御部は、初期的にビーコンモジュール５４を起動させ、ビーコン信号を送信させる（Ｓ２１）。ＲＦＩＣ５６の制御部は、コンパレータ５７の出力を監視し、コンパレータ５７の出力が電池駆動式機器６の電源オンを示すとき（Ｓ２２；ＯＮ）、ビーコンモジュール５４を停止させてビーコン信号の送信を止め（Ｓ２３）、ＰＷＭモジュール６０を起動させて（Ｓ２４）、特定の携帯型情報処理端末２からの出力指令値の受信を待機する。特定の携帯型情報処理端末２から出力指令値を受信したとき、ＰＷＭモジュール６０は出力指令値に応じたデューティー比のＰＷＭ信号でスイッチング素子５５を駆動する。

ＲＦＩＣ５６の制御部は工程Ｓ２２にリターンし、コンパレータ５７の出力を監視し、コンパレータ５７の出力が電池駆動式機器６の電源オフを示すとき（Ｓ２２；ＯＦＦ）、ＰＷＭモジュール６０を停止させて（Ｓ２５）、工程Ｓ２１にリターンしてビーコンモジュール５４を起動させ、ビーコン信号を送信させる。

本実施形態に係るビーコンデバイス４０は電池形に構成したので、既存の電池駆動式機器６に装着してビーコン端末として機能させる事ができる。また典型的にはＰＷＭにより電池駆動式機器６を外部からの指令に応じて任意の出力レベルで駆動する事ができる。特に、電池駆動式機器６の電源オン／オフに応じて、ビーコン機能とＰＷＭ機能とを好適に切り替えることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…インターネット網、２…携帯型情報処理端末、３…サーバ装置、４…ビーコンデバイス、６…電池駆動式機器、８…電源スイッチ、４１…ケース、４２…電池収容部、４３…外側正極端子、４４…外側負極端子、４５…内側正極端子、４６…内側負極端子、４７…電子回路基板、４８…内部電池、５６…ＲＦＩＣ、５８…アンテナ、５４…ビーコンモジュール、６０…ＰＷＭモジュール、６１…マウス、６２…リモコン、６３…デスクライト、６４…時計、６５…防犯カメラ、６６…リモコン、６７…リモコン、７１…コンピュータ、７２…エアコン、７３…テレビ、７４…エアコン。

Claims (5)

1. 電池駆動式機器の電池ボックスに収容可能な電池規格に準じた形状及び大きさを有するケースの前端面と後端面とに外側正極端子と外側負極端子とがそれぞれ取り付けられ、
   前記ケースの内側には電池を収容する電池収容部とビーコン信号を送信するビーコンモジュールとが設けられ、前記外側正極端子と前記外側負極端子には前記電池収容部の内側正極端子と内側負極端子がそれぞれ接続され、前記ビーコンモジュールは前記電池収容部に収容された電池から電源供給を受けることを特徴とするビーコンデバイス。
2. 前記ケースの内側には、前記電池駆動式機器の電源オン／オフを検知する検知部と、前記電池駆動式機器が電源オン又は電源オフのときに前記ビーコン信号を送信させ、前記電池駆動式機器が電源オフ又は電源オンのときに前記ビーコン信号の送信を停止させるために前記検知部の検知結果に従って前記ビーコンモジュールの動作を制御する制御部とがさらに設けられることを特徴とする請求項１記載のビーコンデバイス。
3. 前記検知部は、前記電池と前記外側正極端子又は前記外側負極端子間の電流値を検出する電流検出部と、前記検出された電流値に基づいて電源オン／オフを判定する判定部とを有することを特徴とする請求項２記載のビーコンデバイス。
4. 前記ケースの内側には、前記内側負極端子と前記外側負極端子との間又は前記内側正極端子と前記外側正極端子との間にはスイッチング素子が介在され、前記スイッチング素子の開閉を駆動する駆動信号を外部機器からの指令に応じたデューティー比で発生するＰＷＭモジュールがさらに設けられることを特徴とする請求項２記載のビーコンデバイス。
5. 前記制御部は、前記電源オン／オフに従って前記ビーコンモジュールと前記ＰＷＭモジュールとを選択的に動作させることを特徴とする請求項４記載のビーコンデバイス。