JP2017181133A - センサ情報収集装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低製造コストで簡易な手段により、不使用時の電池の電力消費を防止することができるセンサ情報収集装置を提供する。
【解決手段】センサモジュール２側のコネクタ２１ａの２つの端子２１ａ４と２１ａ５とは導通するように接続されていて、センサモジュール２と制御モジュール３とでコネクタ２１の嵌合がされると、この嵌合を介して電池２２のマイナス側がＧＮＤ３２に接続される。このようにして、センサモジュール２側のコネクタ２１ａの端子は、当該コネクタが接続されることで電池２２からセンサアンプ１２及び制御部２６に電力を送る配線構造で接続されている
【選択図】図２

Description

本発明は、センサ情報収集装置に関する。

一次電池を電力源として、１０年間メンテナンスフリーでインフラ構造物の疲労劣化を計測、データ蓄積するセンサ情報収集装置において、一次電池は防塵防水処理を施した当該センサ情報収集装置に内蔵されている。かかる装置はメンテナンスフリーの概念から、一次電池の消費電力を極力少なくして１０年間に亘って電池寿命を持たせることが求められている。このような背景に関連する電源の消耗の節減を課題とした技術として、例えば、特許文献１が知られている。

特許文献１には、「無線通信部１２０、ひずみアンプ部１１およびひずみゲージ式センサ３は、各々、タイマー１２１によって制御されるスイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２がオンになった時点で、電池１５の電源電力が供給されて作動可能となり、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２がオフになった時点で、電池１５の電源電力が遮断されて作動不可能となる。スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２をオフからオンにするタイミングを計るタイマー１２１の計時時間は、親機１が子機１から送信されたひずみ量データの大きさに応じて設定される。タイマー１２１は、電池１５とは別のタイマー用電源で作動する。」と記載されている（要約書参照）。

特開２００８−２３４３６１号公報

特許文献１においては、その効果として、「計測現場の計測箇所に設置された子機と離隔された地に有る親機において、当該現場の当該計測箇所において発生する物理量を的確に把握することができると共に、子機からは、ひずみゲージ式センサが設置された箇所における物理量が、前回子機から送信された物理量の大きさに応じて親機が判断した時間間隔でもって計測されて親機に送信されるので、計測現場における物理量の大きさに応じて計測時間間隔が合理的に変更されるため、電源手段の消耗の節減と、計測データの的確な取得を合理的に行い得るひずみ計測システムを提供することができる」とも記載されている（段落００１１）。このように、先行文献１は動作時における装置の電源の節減に関わるものである。

しかしながら、特許文献１は、装置が使用されない時の電力の節減については考慮されていない。装置の駆動回路は一次電池の電力を消費させないように、インフラ構造物に装置が設置される前等の使用されていない時期において、駆動回路と１次電池が電気的に接続されないようにするためにスイッチ等を設けて１次電池と駆動回路の接続を切り替えるようにしている。

しかし、スイッチ等を設けることは装置の小型化を困難にするとともに、製造コストアップになるという課題がある。屋外に設置されるため、防水スイッチを要するためということもある。なお、装置が使用されない時に１次電池を装置から取り外すということも考えられる。しかし、装置は防塵防水処理を施していることから、装置の分解は難しく、一次電池を取り外すことは効率的ではないという課題もある。
そこで、本発明の課題は、低製造コストで簡易な手段により、不使用時の電池の電力消費を防止することができるセンサ情報収集装置を提供することである。

本発明は、センサを含むセンサモジュールと、
前記センサモジュールとコネクタを介して着脱自在であって、前記センサの検出データを前記センサから読み出す制御及び当該検出データをメモリに書込する制御を行う制御部と、当該制御部に電力を供給する電池とを有する制御モジュールとを備え、
前記センサモジュール側の前記コネクタの端子は、前記コネクタの嵌合に伴って、前記電池から前記制御部に電力を供給する配線構造で接続されていることを特徴とするセンサ情報収集装置である。

本発明によれば、低製造コストで簡易な手段により、不使用時の電池の電力消費を防止することができるセンサ情報収集装置を提供することができる。

本発明の実施形態１であるセンサ情報収集装置の外観構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態１であるセンサ情報収集装置の回路図である。 本発明の実施形態１であるセンサ情報収集装置におけるコネクタのメスの正面図である。 本発明の実施形態２であるセンサ情報収集装置の回路図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
［実施形態１］
図１は、本実施形態のセンサ情報収集装置１の外観構成を示す斜視図である。センサ情報収集装置１は、センサモジュール２と電池２２と、マイコンである制御部２６を搭載した制御モジュール３が配線４（の先の、図１では図示しないコネクタ２１（図２））を介して接続されて構成されている。
図２は、本実施形態のセンサ情報収集装置１の回路図である。
センサモジュール２について説明する。センサ１１は、例えば歪ゲージであり、インフラ構造物に取り付けられて構造物の疲労劣化を検出する。センサアンプ１２は、センサ１１の検出信号を増幅してライン１３，２７を介して制御部２６へ出力する。

コネクタ２１は、７端子で、コネクタ２１のオス２１ａはセンサモジュール２に接続された配線４の先に設けられ、メス２１ｂは制御モジュール３に設けられている。オス２１ａの端子は、オス端子２１ａ１，２１ａ２，２１ａ３，２１ａ４，２１ａ５が設けられている。残り２端子は使用されていないので図示を省略している。同様に、メス２１ｂの端子は、メス端子２１ｂ１，２１ｂ２，２１ｂ３，２１ｂ４，２１ｂ５が設けられている。残り２端子は使用されていないので図示を省略している。
センサモジュール２において、センサアンプ１２に一端が接続されているライン１３，１４，１５は、それぞれオス端子２１ａ１，２１ａ２，２１ａ３に接続されている。オス端子２１ａ４と２１ａ５とはライン１６により導通されている。

次に、制御モジュール３について説明する。制御部２６はマイクロコンピュータであり、メモリを備えている。電池２２は、例えば１次電池であり、各部に電力を供給する。ＤＣ−ＤＣコンバータ２３は、電池２２が出力する直流電圧を所定の大きさの直流電圧に変換して各部に供給する。ヒューズ２４は、電池２２とＤＣ−ＤＣコンバータ２３とを接続するライン２５に設けられている。
制御部２６は、ＧＮＤ４１に接続されていて、ライン２７を介してメス端子２１ｂ１にも接続されている。

ＧＮＤ２８はライン２９を介してメス端子２１ｂ２に接続されている。
制御部２６とＤＣ−ＤＣコンバータ２３とを接続するライン３０からはライン３１が分岐し、メス端子２１ｂ３に接続されている。ＧＮＤ３２はライン３３を介してメス端子２１ｂ４と接続されている。
電池２２のマイナス側は、ライン３４を介してメス端子２１ｂ５と接続されている。

図３は、コネクタ２１のメス２１ｂの正面図である。メス２１ｂの正面にはメス端子が並んでいるが、このうちメス端子２１ｂ４とメス端子２１ｂ５とが最も距離が離れるように配置されている。
次に、センサ情報収集装置１の動作について説明する。コネクタ２１のオス２１ａとメス２１ｂとが嵌合されていないときは、センサアンプ１２、制御部２６に電池２２の電力が供給されないため、電池２２は回路によっては消費されない。

コネクタ２１のオス２１ａとメス２１ｂとを嵌合すると、オス端子２１ａ１とメス端子２１ｂ１とが接続され、オス端子２１ａ３とメス端子２１ｂ３とが接続される。これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ２３を介して電池２２のプラス側がセンサアンプ１２及び制御部２６と接続される。また、オス端子２１ａ４とメス端子２１ｂ４とが接続され、オス端子２１ａ５とメス端子２１ｂ５とが接続される。よって、電池２２のマイナス側がＧＮＤ３２に接続される。さらに、オス端子２１ａ２とメス端子２１ｂ２とが接続されるので、センサアンプ１２がＧＮＤ２８に接続される。
これにより、電池２２の電力がセンサアンプ１２及び制御部２６に供給され、センサ１１で検出した検出データが制御部２６に取り込まれ、制御部２６のメモリに格納される。図示はしていないが制御部２６は無線送信モジュールが接続されていて、制御部２６のメモリに格納した検出データを所定の送信先に無線送信する。

このように、コネクタ２１のオス２１ａとメス２１ｂとを嵌合するだけで、特にスイッチなどを設けなくても、電池２２の電力が各部に供給されるようになる。一方、オス２１ａとメス２１ｂとが嵌合されていなければ、電池２２の電力が回路により無駄に消費されてしまうことがない。したがって、本実施例によれば、低製造コストで簡易な手段により、不使用時の電池２２の電力消費を防止することができるセンサ情報収集装置１を提供することができる。

また、コネクタ２１のメス２１ｂは防水コネクタ（さらにオス２１ａも同様であってよい）であるため、屋外等に設置しても耐久性が高い。
さらに、制御モジュール３にメス２１ｂ（メス型のコネクタ２１）を用いているので、金属片等を接触させて端子を短絡させてしまうことがない。
その上、メス端子２１ｂ４とメス端子２１ｂ５とを、図２に示すように端子中で最も離れた位置に配置しているため、短絡して不用意に電池２２の電力が浪費されてしまうことを防止することができる。

［実施形態２］
図４は、本実施形態のセンサ情報収集装置１００の回路図である。センサ情報収集装置１００の外観図は図１と同様であり、コネクタ２１のメス２１ｂの正面図も図３と同様である。本実施形態が実施形態１と異なるのは、回路の接続構造である。図４において図１，２と同一符号の部材は実施形態１と同様であり、詳細な説明は省略する。

以下では、本実施形態が実施形態１と回路要素の接続構造が異なる点を中心に説明する。ＤＣ−ＤＣコンバータ２３はヒューズ２４や電池２２を介さずにメス端子２１ｂ４に接続されている点が異なる。
また、電池２２のプラス側はライン５１を介してメス端子２１ｂ５に接続され、マイナス側はグランド３２に直接接続されていることも異なる。
さらに、ライン１６は、ヒューズ２４を介してオス端子２１ａ４とオス端子２１ａ５とを接続している点も異なる。

本実施形態においても、コネクタ２１のオス２１ａとメス２１ｂを接続するだけで、特にスイッチなどを設けなくても、電池２２の電力が各部に供給されるようになる。すなわち、コネクタ２１のオス２１ａとメス２１ｂを接続すると、電池２２のマイナス側はＧＮＤ３２に接続され、プラス側はＤＣ−ＤＣコンバータ２３を介して制御部２６及びセンサアンプ１２に接続される。一方、オス２１ａとメス２１ｂとが接続されていなければ、電池２２のプラス側がＤＣ−ＤＣコンバータ２３を介して制御部２６及びセンサアンプ１２に接続されないので、電池２２が回路により無駄に消費されてしまうことがない。したがって、本実施例によっても、低製造コストで簡易な手段により、不使用時の電池２２の電力消費を防止することができるセンサ情報収集装置１００を提供することができる。

また、コネクタ２１のメス２１ｂは防水コネクタ（さらにオス２１ａも同様であってよい）であるため、屋外等に設置しても耐久性が高い。
さらに、制御モジュール３にメス２１ｂ（メス型のコネクタ２１）を用いているので、金属片等を接触させても端子を短絡させてしまうことがない。
その上、メス端子２１ｂ４とメス端子２１ｂ５とを、図２に示すように端子中で最も離れた位置に配置しているため、短絡して不用意に電池２２の電力が浪費されてしまうことを防止することができる。
また、ヒューズ２４が切れても、センサモジュール２ごと容易に交換することができる。

なお、前記実施形態１，２では、電池２２により、制御部２２、センサアンプ１２に電力を供給するようにしているが、電池２２により、複数台の制御部２６、センサアンプ１２に電力を供給するようにしてもよい。また、センサアンプ１３がセンサモジュール２に設けられているが、制御モジュール３に設けられるようにしてもよい。
また、前記実施形態２では、ヒューズ２４がライン１６に設けられているが、メス端子２１ｂ４とＤＣ−ＤＣコンバータ２３とを接続するラインに設けられるようにしてもよい。

１ センサ情報収集装置
２ センサモジュール
３ 制御モジュール
１１ センサ
１２ センサアンプ
２１ コネクタ
２２ 電池
２６ 制御部
２１ｂ コネクタのメス
２１ｂ１〜２１ｂ５ 端子
２１ａ４，２１ａ５ 端子
３２ ＧＮＤ

Claims (4)

1. センサを含むセンサモジュールと、
   前記センサモジュールとコネクタを介して着脱自在であって、前記センサの検出データを前記センサから読み出す制御及び当該検出データをメモリに書込する制御を行う制御部と、当該制御部に電力を供給する電池とを有する制御モジュールとを備え、
   前記センサモジュール側の前記コネクタの端子は、前記コネクタの嵌合に伴って、前記電池から前記制御部に電力を供給する配線構造で接続されていることを特徴とするセンサ情報収集装置。
2. 前記センサモジュール側のコネクタの２つの端子は、当該２つの端子が導通するように接続され、前記コネクタの嵌合に伴って、前記電池のマイナス側がＧＮＤに接続される、又は、前記電池のプラス側が制御部に接続されることを特徴とする請求項１に記載のセンサ情報収集装置。
3. 前記コネクタは、防水コネクタであって、前記制御モジュール側の前記コネクタはメス型であることを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサ情報収集装置。
4. 前記コネクタは、３つ以上の複数の端子を備え、前記センサモジュール側のコネクタの２つの端子は、前記複数の端子の中で最も離れた位置に配置されていることを特徴とする請求項３に記載のセンサ情報収集装置。

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