2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of mm-cubic wirelessly-powerd sensor node and its application to tangible user interface
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15H01679
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
橋本 昌宜 大阪大学, 情報科学研究科, 教授 (80335207)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 雄一 大阪大学, 情報科学研究科, 招へい准教授 (40359857)
廣瀬 哲也 神戸大学, 工学研究科, 准教授 (70396315)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | センサノード / 実世界ユーザインタフェース / 無線給電 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成29年度は、立方mm級無線通信ノードの開発、ならびに小型アンテナを利用したワイヤレス給電システムのプロトタイプ実装を行った。また、多次元尺度構成法を用いて高速に3次元構造を高速に再現する手法を開発した。発展研究として、LEDやサウンダといったディスプレイ装置と、人の指の接近を取得できる近接センサを持つ小型モジュールを実装し、このモジュールに相互接続用の磁石接続端子を配することで、ユーザが複数組み合わせて特定の形状を構築し、構築形状に対してインタラクション可能なシステムを実装した。以降では、前者2つを説明する。
小型無線通信ノード向けに、LC発振と電磁波放射でコイルを共用することで外部アンテナを省略するVHF帯OOKトランスミッタを提案した。チップ部品を利用して試作したトランスミッタの体積は2.8×2.8×4.2立方mmであった。提案方式は小電力化と高速通信を同時に実現するため、トランスミッタの非発振時にもコイルに微弱電流を流している。これによりLC発振の起動時間を400nsから40nsに削減し、1mの距離で3Mbpsの通信速度を、ビット当たりエネルギー205pJをそれぞれ実現した．
ワイヤレス給電では、磁界共鳴方式による空間電力伝送部と超低消費電力で動作するパワーマネジメントシステムを構築し、有効性を確認した。空間電力伝送部では、外付けインダクタとキャパシタを用いないインピーダンス整合手法を提案し、シミュレーション評価と実デバイス実装を行った。また、空間電力伝送部から得られる電力をLSIの動作電圧に変換するパワーマネジメントシステム設計を行った。動作周波数を144 MHzとした評価実験により、距離10mmにおいて高効率に電力伝送ができることを確認した。またパワーマネジメントシステムの評価実験により，低電圧の入力電力から1.8Vの動作電圧を生成できることを確認した．
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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