JP2021158462A - 電子機器、通信システム - Google Patents
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Abstract
Description
電力生成部は、光電変換部材とキャパシタを有する光入力部と、昇圧部と、光入力部と昇圧部の間に設けられたスイッチと、スイッチのオンオフ制御を行うスイッチ制御部を有する。
昇圧部による昇圧後に蓄電部への蓄電が行われる。
スイッチ制御部は、キャパシタの電圧が第1基準電圧以上になるとキャパシタと昇圧部が電気的に接続した状態になるようにスイッチを制御し、キャパシタの電圧が第1基準電圧よりも低い第2基準電圧以下になるとキャパシタと昇圧部が電気的に接続しない状態になるようにスイッチを制御する。
すなわち、間欠的に、キャパシタに蓄積された電荷(光電変換で得られた電力)が、昇圧部を介してバッテリーに蓄積される。
このため、光信号の光強度が微弱な場合でも、少しずつ電力をバッテリーに貯め、電子機器の各部(各電子部品)に電力を供給し、当該各部(各電子部品)を動作させることが可能になる。
すなわち、電子機器において、微弱な光でも電力を発生させ、電子機器の各部への給電を可能に出来る。
光電変換部材は、光ケーブルを介して第1波長及び第2波長と異なる第3波長の光信号を電力に変換する。
送信部は、異常検知部の検知結果に基づいて、信号を送信するための送信アンテナを有する。
このため、電子機器から、送信アンテナを介して、RF信号で、光ケーブルなどの異常を知らせることが可能になる。
反転回路は、微分回路の後段に設けられる。
ピークホールド回路は、反転回路の後段に設けられる。
判別回路は、ピークホールド回路の後段に設けられる。
判別回路は、反転回路の出力値がゼロになってから所定時間が経過した後に、ピークホールド回路の出力値と、判別閾値との比較結果に基づいて、光ケーブルの異常の有無を判断する。
このため、少ない消費電力で、光ケーブルなどの異常検知を行うことが可能になる。
異常検知部は、ステートホールド回路を有する。
ステートホールド回路は、判別回路の後段に設けられる。
判別回路は、比較結果に基づいて、判別回路の出力値を変更する。
ステートホールド回路は、判別回路の出力値が変更された後は、ステートホールド回路に含まれるリセット回路の操作が行われるまで、ステートホールド回路の出力値を変更しない。
かかる場合でも、一旦判別回路で異常が検知された後は、ステートホールド回路でこの出力値を維持することが出来る。
通信システムは、電力生成部と、電力生成部で得られた電力を蓄積する蓄電部と、送信部とを有する第2電子機器を備える。
受信部は、光ケーブルを介して、送信部から出力された光信号を受信する。
電力生成部は、光電変換部材とキャパシタを有する光入力部と、昇圧部と、光入力部と昇圧部の間に設けられたスイッチと、スイッチのオンオフ制御を行うスイッチ制御部を有する。
光電変換部材は、充電用光出力部から出力された光信号であって、光ケーブルを介して送信されたもので、且つ送信部からの光信号と異なる波長のものを電力に変換する。
昇圧部による昇圧後に蓄電部への蓄電が行われる。
スイッチ制御部は、キャパシタの電圧が第1基準電圧以上になるとキャパシタと昇圧部が電気的に接続した状態になるようにスイッチを制御し、キャパシタの電圧が第1基準電圧よりも低い第2基準電圧以下になるとキャパシタと昇圧部が電気的に接続しない状態になるようにスイッチを制御する。
2つの発光素子が発する光信号は、光電変換部材に供給される。
2以上の発光素子が発する光信号の波長は、互いに異なるものであり、且つ送信部からの光信号の波長と異なるものである。
このため、1つの光源からの光信号に基づいて光電変換を行うよりも、大きな電力を得ることが可能になる。
送信部は、異常検知部の検知結果に基づいて、信号を送信するための送信アンテナを有する。
受信部は、送信アンテナを介して送信された信号を受信するための受信アンテナを有する。
なお、実施形態は、以下の第1実施形態及び第2実施形態に限られるものではない。また、一つの実施形態に記載した内容は、原則として他の実施形態にも同様に適用される。また、各実施形態及び各変形例は、適宜組み合わせることが出来る。
第1電子機器10と第2電子機器50とは、離れた位置に配置され、光ケーブル5を介して接続される。
例えば、第1電子機器10は地上に配置され、第2電子機器50は海底に設置される。
ただし、第1電子機器10と第2電子機器50の設置場所は、上述のものに限らない。
光ケーブル5には、単芯光ファイバーケーブルが用いられるが、他の光ケーブルが用いられても良い。
第1電子機器10は、光ケーブル5を介して、第2電子機器50にデータ送信用の光信号を送信する。
第1電子機器10は、光ケーブル5を介して、第2電子機器50に充電用の光信号を供給する。
第2電子機器50は、光ケーブル5を介して、第1電子機器10にデータ送信用の光信号を送信する。
光ケーブル5には、後述する異なる波長(第1波長λ1、第2波長λ2、第3波長λ3)の光信号が通る。
次に、第1電子機器10の各部の構成について説明する。
第1制御部11は、第1電子機器10の各部を制御する。
図2に示すように、第1データ出力部13は、第1データ出力ドライバ13a、第1データ出力レーザーダイオード13bを有する。
第1データ出力ドライバ13aの駆動に基づいて、第1データ出力レーザーダイオード13bは、第1波長λ1(例えば、λ1=1490nm)の光信号を出力する。
第1データ出力レーザーダイオード13bが発する光信号には、例えば、第1外部機器100と第1制御部11の少なくとも一方からの制御信号が含まれる。
第1データ出力レーザーダイオード13bが発する光信号の光強度(最大出力)は、IEC60825(国際電気標準会議)で定められたクラス1の準拠するため、10mW以下の出力であるのが望ましい。
第1データ受信部15は、第1データ受信フォトダイオード15a、第1データ受信機15b、データ受信復調部15c、受信アンテナ15dを有する。
第1データ受信フォトダイオード15aで受信した光信号は、第1データ受信機15bで電気信号に変換され、データ受信復調部15cで復調され、第1外部機器100に出力される。
受信アンテナ15dは、第2電子機器50の送信アンテナ53eを介して送信されたRF信号を受信するために用いられる。
受信アンテナ15dで受信したRF信号は、データ受信復調部15cで復調され、第1外部機器100に出力される。
合波部17は、第1光トランシーバ(BOSA:Bi-directional Optical Sub Assembly)17a、第1光カプラ(FWDM:Fiber Wavelength Division Multiplexer)17bを有する。
第1光トランシーバ17aは、波長に応じて光信号を透過若しくは反射させる光学フィルターを有する。
第1光トランシーバ17aは、第11端部17a1、第12端部17a2、第13端部17a3を有する。
第11端部17a1は、第1データ出力レーザーダイオード13bと対向し、第12端部17a2は、第1データ受信フォトダイオード15aと対向し、第13端部17a3は、第1光カプラ17bの第22端部17b2と対向する。
第11端部17a1と第1データ出力レーザーダイオード13bとは、直接対向する位置関係に配置されてもよいし、光ケーブルなどの光学機器を介して対向する位置関係に配置されてもよい。
第12端部17a2と第1データ受信フォトダイオード15aとは、直接対向する位置関係に配置されてもよいし、光ケーブルなどの光学機器を介して対向する位置関係に配置されてもよい。
第13端部17a3と第22端部17b2とは、直接対向する位置関係に配置されてもよいし、光ケーブルなどの光学機器を介して対向する位置関係に配置されてもよい。
後述する第2データ出力レーザーダイオード53dから出射された第2波長λ2(例えば、λ2=1310nm)の光信号は、第13端部17a3に入射し、第12端部17a2から出射する。
第1光カプラ17bは、波長に応じて光信号を透過若しくは反射させる光学フィルターを有する。
第1光カプラ17bは、第21端部17b1、第22端部17b2、第23端部17b3を有する。
第21端部17b1は、充電用光出力レーザーダイオード23と対向し、第22端部17b2は、第13端部17a3と対向し、第23端部17b3は、分波部57の第34端部57a4と対向する。
第21端部17b1と充電用光出力レーザーダイオード23とは、直接対向する位置関係に配置されてもよいし、光ケーブルなどの光学機器を介して対向する位置関係に配置されてもよい。
第23端部17b3は、光ケーブル5を介して、第34端部57a4と対向する位置関係に配置される。
第13端部17a3から出射された第1波長λ1の光信号は、第22端部17b2に入射し、第23端部17b3から出射する。
後述する第2データ出力レーザーダイオード53dから出射された第2波長λ2の光信号は、第23端部17b3に入射し、第22端部17b2から出射する。
充電用光出力部20は、充電用光出力ドライバ21、充電用光出力レーザーダイオード23を有する。
充電用光出力ドライバ21の駆動に基づいて、充電用光出力レーザーダイオード23は第3波長λ3の光信号を出力する。
充電用光出力レーザーダイオード23が発する光信号の光強度(最大出力)は、IEC60825(国際電気標準会議)で定められたクラス1の準拠するため、10mW以下の出力であるのが望ましい。
充電用光出力レーザーダイオード23が発する光信号の第3波長λ3は、光ケーブル5の光損失が最も少なくなる約1550nm(例えば、1510〜1590nm)に設定されるのが望ましい。第1実施形態では、第3波長λ3は、1550nmに設定される。
次に、第2電子機器50の各部の構成について説明する。
第2制御部51は、第2電子機器50の各部を制御する。
図3に示すように、第2データ出力部53は、データ出力変調部53a、出力切替部53b、第2データ出力ドライバ53c、第2データ出力レーザーダイオード53d、送信アンテナ53eを有する。
異常時、すなわち異常検知部90から光ケーブル5などの異常に関する情報を受けた後は、データ出力変調部53aで変調された信号は、出力切替部53bと送信アンテナ53eを介して出力される。
異常検知部90で検知される異常は、充電用光出力レーザーダイオード23の光信号の出力停止と、光ケーブル5の破損若しくは断線と、充電用フォトダイオード60a1の光電変換停止の少なくとも1つの異常である。
第2データ出力レーザーダイオード53dが発する光信号には、例えば、第2外部機器200からの情報(センサーの検知情報など)と第2制御部51のからの制御信号などが含まれる。
第2データ出力レーザーダイオード53dが発する光信号の光強度(最大出力)は、IEC60825(国際電気標準会議)で定められたクラス1の準拠するため、10mW以下の出力であるのが望ましい。
第2データ受信部55は、第2データ受信フォトダイオード55a、第2データ受信機55bを有する。
第2データ受信フォトダイオード55aで受信した光信号は、第2データ受信機55bで電気信号に変換され、第2制御部51に出力される。
分波部57は、第2光トランシーバ(Tridi:Tri-directional Optical Sub Assembly)57aを有する。
第2光トランシーバ57aは、波長に応じて光信号を透過若しくは反射させる光学フィルターを有する。
第2光トランシーバ57aは、第31端部57a1、第32端部57a2、第33端部57a3、第34端部57a4を有する。
第31端部57a1は、第2データ受信フォトダイオード55aと対向し、第32端部57a2は、第2データ出力レーザーダイオード53dと対向し、第33端部57a3は、電力生成部60の充電用フォトダイオード60a1と対向し、第34端部57a4は、合波部17の第23端部17b3と対向する。
第31端部57a1と第2データ受信フォトダイオード55aとは、直接対向する位置関係に配置されてもよいし、光ケーブルなどの光学機器を介して対向する位置関係に配置されてもよい。
第32端部57a2と第2データ出力レーザーダイオード53dとは、直接対向する位置関係に配置されてもよいし、光ケーブルなどの光学機器を介して対向する位置関係に配置されてもよい。
第33端部57a3と充電用フォトダイオード60a1とは、直接対向する位置関係に配置されてもよいし、光ケーブルなどの光学機器を介して対向する位置関係に配置されてもよい。
第34端部57a4は、光ケーブル5を介して、第23端部17b3と対向する位置関係に配置される。
第2データ出力レーザーダイオード53dから出射された第2波長λ2の光信号は、第32端部57a2に入射し、第34端部57a4から出射する。
充電用光出力レーザーダイオード23から出射された第3波長λ3の光信号は、第34端部57a4に入射し、第33端部57a3から出射する。
電力生成部60は、充電用光出力レーザーダイオード23から出射された光を電力に変換する。電力生成部60で得られた電力は蓄電部80に供給される。
電力生成部60の内部の構成は後述する。
蓄電部80は、電力生成部60で得られた電力を貯め、第2電子機器50の各部に電力を供給する。
蓄電部80の内部の構成は後述する。
なお、蓄電部80は、第2電子機器50に接続された外部の装置(第2外部機器200)に電力を供給してもよい。
異常検知部90は、電力生成部60のキャパシタ電圧Vcの時間変化の状況などから、光ケーブル5などの異常が発生しているか否かを検知し、検知結果を第2制御部51に出力する。
異常検知部90の内部の構成は後述する。
次に、電力生成部60の内部の構成について説明する。
図4に示すように、電力生成部60は、光入力部60a、スイッチ60b、スイッチ制御部60c、昇圧部60d、逆流防止ダイオード60eを有する。
充電用フォトダイオード60a1は、充電用光出力レーザーダイオード23からの光信号に基づいて光電変換を行う。
光電変換により得られた電力は、一時的に、充電用キャパシタ60a2に蓄積される。
スイッチ60bがオン状態にされると、光入力部60aの充電用キャパシタ60a2に蓄積された電力が、昇圧部60dに供給される。
スイッチ60bがオフ状態にされると、充電用キャパシタ60a2から昇圧部60dへの電力供給が停止される。
スイッチ制御部60cは、ウィンドウコンパレーター60c1を有する。
ウィンドウコンパレーター60c1は、充電用キャパシタ60a2に印加されたキャパシタ電圧Vcと、第1基準電圧VcH(例えば、VcH=0.5V)、及び第1基準電圧VcHよりも低い第2基準電圧VcL(例えば、VcL=0.3V)と比較し、比較結果を出力する。
第1基準電圧VcHは、充電用フォトダイオード60a1の最高光電圧に設定される。
第2基準電圧VcLは、昇圧部60dの最低入力電圧に設定される。
当該比較結果に基づき、スイッチ制御部60cは、キャパシタ電圧Vcが、第1基準電圧VcH以上になると、スイッチ60bをオン状態にし、キャパシタ電圧Vcが、第2基準電圧VcL以下になると、スイッチ60bをオフ状態にする。
すなわち、スイッチ制御部60cは、充電用キャパシタ60a2のキャパシタ電圧Vcが第1基準電圧VcH以上になると、充電用キャパシタ60a2と昇圧部60dが電気的に接続した状態になるようにスイッチ60bを制御する。
また、スイッチ制御部60cは、充電用キャパシタ60a2のキャパシタ電圧Vcが第2基準電圧VcL以下になると、充電用キャパシタ60a2と昇圧部60dが電気的に接続しない状態になるようにスイッチ60bを制御する、
昇圧後の電力は、逆流防止ダイオード60eなどを介して、バッテリー80aに蓄積される。バッテリー80aからは、所定の出力電圧Vo2(例えば、Vo2=3.6V)で、電圧レギュレータ80bを介して、第2電子機器50の各部に電力供給される。
次に、蓄電部80の内部の構成について説明する。
蓄電部80は、バッテリー80a、電圧レギュレータ80bを有する。
バッテリー80aは、電力生成部60で得られた電力を蓄積する。
バッテリー80aに蓄積された電力は、電圧レギュレータ80bを介して、第2電子機器50の各部に電力を供給する。
次に、充電用光出力レーザーダイオード23からの光信号が、バッテリー80aに蓄電される動作を、図5のタイミングチャートを用いて、説明する。
充電用光出力レーザーダイオード23からの光信号を受けると、充電用フォトダイオード60a1は、光電変換を行い、光電変換により得られた電力は、充電用キャパシタ60a2に蓄積される(図5の時点t0参照)。
光電変換が継続して行われることにより、キャパシタ電圧Vcは徐々に上昇する。
キャパシタ電圧Vcが第1基準電圧VcH以上になると、スイッチ制御部60cは、スイッチ60bをオン状態にする。
これにより、充電用キャパシタ60a2に蓄積された電力は、昇圧部60dで昇圧され、バッテリー80aに蓄積される(図5の時点t1参照)。
光電変換は継続して行われるが、充電用キャパシタ60a2から電荷が放出されることで、キャパシタ電圧Vcは徐々に下降する。
キャパシタ電圧Vcが第2基準電圧VcL以下になると、スイッチ制御部60cは、スイッチ60bをオフ状態にする(図5の時点t2参照)。
バッテリー80aへの蓄電は停止される。
キャパシタ電圧Vcは徐々に上昇する。
キャパシタ電圧Vcが第1基準電圧VcH以上になると、スイッチ制御部60cは、スイッチ60bをオン状態にする。
バッテリー80aへの蓄電が再開される(図5の時点t3参照)。
以降も、充電用キャパシタ60a2への電荷蓄積を行い、キャパシタ電圧Vcが第1基準電圧VcH以上になると、バッテリー80aへの蓄電を行い、キャパシタ電圧Vcが第2基準電圧VcL以下になると、バッテリー80aへの蓄電を停止することが繰り返される。
昇圧出力電圧Vo1の時間変化は、周期Tcyの第1パルス波形を示す(図5の第2波形線L2参照)。
これにより、徐々にバッテリー80aへの蓄電が行われる(パルス充電)。
周期Tcyは、光ケーブル5に異常がなく、充電用フォトダイオード60a1からバッテリー80aへの蓄電が正常に行われている時のキャパシタ電圧Vcが第1基準電圧VcH以上になった時から、次にキャパシタ電圧Vcが第1基準電圧VcH以上になるまでの間の期間である(例えば、Tcy=30秒)。
例えば、充電用フォトダイオード60a1に入射する光信号の光強度が、10mWである場合は、周期Tcyは約20秒である。
また、充電用フォトダイオード60a1に入射する光信号の光強度が、実用に耐えうる最低限の250μWである場合は、周期Tcyは約100秒である。
次に、異常検知部90の内部の構成について説明する。
図6に示すように、異常検知部90は、微分回路90a、反転回路90b、ピークホールド回路90c、判別回路90d、ステートホールド回路90eを有する。
反転回路90bは、微分回路90aの後段に設けられる。
ピークホールド回路90cは、反転回路90bの後段に設けられる。
判別回路90dは、ピークホールド回路90cの後段に設けられる。
ステートホールド回路90eは、ピークホールド回路90cの後段に設けられる。
充電用キャパシタ60aから昇圧部60dへの電荷の放出が停止され、充電用キャパシタ60aに電荷の蓄積が行われている間は、キャパシタ電圧Vcは増加するので、反転回路90bの出力値(−dVc/dt)は最小値になる。
光ケーブル5に異常が発生し、充電用フォトダイオード60a1に光信号が到達しなくなると、反転回路90bの出力値(−dVc/dt)はゼロになる。
ピークホールド回路90cの出力値Vphdは、反転回路90bの出力値(−dVc/dt)がピーク値を維持する間は当該ピーク値と同じ値を出力し、反転回路90bの出力値(−dVc/dt)がピーク値よりも低い値を示す間は、当該ピーク値が時間とともに徐々に減少した値を出力する。
判別回路90dは、出力値Vphdが、判別閾値VDL以上に高い場合は、Hi信号を出力し、出力値Vphdが、判別閾値VDLよりも低い場合は、Lo信号を出力する。
判別期間Tdecは、周期Tcyよりも長い時間が設定される(例えば、Tdec=2×Tcy=200秒)。
すなわち、判別回路90dは、ピークホールド回路90cの出力値Vphdが、判別閾値VDLよりも低い場合に、判別回路90dの出力値Vphdを変更する。
ステートホールド回路90eの出力値VSHDは、判別回路90dの出力値VDoがHiの時にHiを示す。
判別回路90dの出力値VDoがHiからLoに切り替わった後は、その後に再び判別回路90dの出力値VDoがLoからHiに切り替わっても、リセット回路90e2の操作が行われるまで、ステートホールド回路90eの出力値はLoを示す。
すなわち、ステートホールド回路90eは、判別回路90dの出力値VDoが変更された後は、ステートホールド回路90eに含まれるリセット回路90e2の操作が行われるまで、ステートホールド回路90eの出力値VSHDを変更しない。
次に、異常検知部90による異常検知の手順を、図7のタイミングチャートを用いて説明する。
図7は、時点t11までは、光ケーブル5などの異常が発生していない状態、すなわち正常な状態を示し、時点t11に、光ケーブル5などの異常が発生した状態を示す。
時点t11まで、キャパシタ電圧Vcの時間変化は、周期Tcyの第1ノコギリ波形を示す(図7の第1波形線L1参照)。
時点t11まで、反転回路90bの出力値(−dVc/dt)の時間変化は、周期Tcyの第1パルス波形を示す(図7の第3波形線L3参照)。
すなわち、時点t11まで、ピークホールド回路90cの出力値Vphdの時間変化は、周期Tcyの第2ノコギリ波形を示す(図7の第4波形線L4参照)。
時点t11で、充電用光出力レーザーダイオード23による光信号の出力停止、光ケーブル5を介した充電用光出力レーザーダイオード23から充電用フォトダイオード60a1への光信号の供給の遮断、若しくは充電用フォトダイオード60a1の光電変換停止の少なくとも1つが発生すると、キャパシタ電圧Vcは一定値を示すようになる。
具体的には、充電用キャパシタ60a2が電荷を蓄積している時に、光ケーブル5の破損などが生じた場合は、当該破損が生じた時点の電圧値が維持される(図7の第1波形線L1参照)。
充電用キャパシタ60a2が電荷を放出している時に、遮断が生じた場合は、第2基準電圧VcLの電圧値が維持される。
判別時間Tdecが経過した時点t12で、判別回路90dは、ピークホールド回路90cの出力値Vphdが判別閾値VDLよりも低いと判断し、判別回路90dの出力値VDoがHiからLoに切り替えられる。
これに伴い、ステートホールド回路90eの出力値VSHDが、Loに切り替えられる(図7の第5波形線L5参照)。
キャパシタ電圧Vcが上昇すれば、充電用キャパシタ60a2からバッテリー80aへ電力供給が行われることもあり得る。
このため、時点t12以降に、反転回路90bの出力値(−dVc/dt)が変化し、ピークホールド回路90cの出力値Vphdが判別閾値VDLよりも高くなり、判別回路90dの出力値VDoがLoからHiに切り替わる可能性がある。
しかしながら、時点t12以降、ステートホールド回路90eの出力値VSHDは、Loを維持し続ける。
光信号には、異常検知部90の検知結果(正常であり、異常を検知していないこと)を含めてもよい。
RF信号には、異常検知部90の検知結果(異常を検知したこと)が含まれる。
第1実施形態では、充電用キャパシタ60a2と昇圧部60dの間にスイッチ60bが設けられ、キャパシタ電圧Vcに基づいて、スイッチ制御部60cがスイッチ60bのオンオフ制御を行う。
すなわち、間欠的に、充電用キャパシタ60a2に蓄積された電荷(光電変換で得られた電力)が、昇圧部60dを介してバッテリー80aに蓄積される。
このため、光信号の光強度がIEC60825(国際電気標準会議)で定められたクラス1の準拠する程度の微弱なものである場合でも、少しずつ電力をバッテリー80aに貯め、第2電子機器50の各部(各電子部品)に電力を供給し、当該各部(各電子部品)を動作させることが可能になる。
すなわち、第2電子機器50において、微弱な光でも電力を発生させ、第2電子機器50の各部への給電を可能に出来る。
キャパシタ電圧Vcと、第1基準電圧VcH及び第2基準電圧VcLとの比較にウィンドウコンパレーター60c1が用いられる。このため、少ない消費電力で、スイッチ60bのオンオフ制御を行うことが可能になる。
異常検知部90が、キャパシタ電圧Vcの時間変化に基づいて、光ケーブル5などの異常を検知する。
このため、第2電子機器50から、送信アンテナ53eを介して、RF信号で、光ケーブル5などの異常を知らせることが可能になる。
異常検知の判断に、リークパス抵抗を含むピークホールド回路90cなどが用いられる。
このため、少ない消費電力で、光ケーブル5などの異常検知を行うことが可能になる。
光ケーブル5の一部が破損しているなど、通常よりも低いレベルで光電変換が出来る場合、間隔が長くなるが間欠的に充電用キャパシタ60a2に蓄積された電荷の、バッテリー80aへの蓄積が可能になる場合がある。
かかる場合でも、一旦判別回路90dで異常が検知された後は、ステートホールド回路90eでこの出力値を維持することが出来る。
第1実施形態では、1つの発光素子(充電用光出力レーザーダイオード23)が、充電用フォトダイオード60a1に光信号を供給する例を説明した。
しかしながら、2以上の発光素子が、充電用フォトダイオード60a1に光信号を供給してもよい(第2実施形態、図8参照)。
以下、第1実施形態と異なる点を中心に説明する。
第2実施形態の充電用光出力部20は、第1充電用光出力ドライバ21a、第2充電用光出力ドライバ21b、第3充電用光出力ドライバ21c、第4充電用光出力ドライバ21d、第1充電用光出力レーザーダイオード23a、第2充電用光出力レーザーダイオード23b、第3充電用光出力レーザーダイオード23c、第4充電用光出力レーザーダイオード23dを有する。
第2充電用光出力ドライバ21bの駆動に基づいて、第2充電用光出力レーザーダイオード23bは第32波長λ32(例えば、λ32=1550nm)の光信号を出力する。
第3充電用光出力ドライバ21cの駆動に基づいて、第3充電用光出力レーザーダイオード23cは第33波長λ33(例えば、λ33=1570nm)の光信号を出力する。
第4充電用光出力ドライバ21dの駆動に基づいて、第4充電用光出力レーザーダイオード23dは第34波長λ34(例えば、λ34=1590nm)の光信号を出力する。
すなわち、4つの発光素子(充電用光出力レーザーダイオード)が発する光信号の波長は、互いに異なるものであり、且つ第1データ出力レーザーダイオード13bからの光信号の第1波長λ1、及び第2データ出力レーザーダイオード53dからの光信号の第2波長λ2と異なる。
第2実施形態の合波部17は、第1光トランシーバ(BOSA:Bi-directional Optical Sub Assembly)17a、第1光カプラ(FWDM:Fiber Wavelength Division Multiplexer)17b、第2光カプラ(CWDM:Coarse Wavelength Division Multiplexer)17cを有する。
第2光カプラ17cは、波長に応じて光信号を透過若しくは反射させる光学フィルターを有する。
第2光カプラ17cは、第41端部17c1、第42端部17c2、第43端部17c3、第44端部17c4、第45端部17c5を有する。
第41端部17c1は、第1充電用光出力レーザーダイオード23aと対向し、第42端部17c2は、第2充電用光出力レーザーダイオード23bと対向し、第43端部17c3は、第3充電用光出力レーザーダイオード23cと対向し、第44端部17c4は、第4充電用光出力レーザーダイオード23dと対向し、第45端部17c5は、第1光カプラ17bの第21端部17b1と対向する。
第21端部17b1と第45端部17c5とは、直接対向する位置関係に配置されてもよいし、光ケーブルなどの光学機器を介して対向する位置関係に配置されてもよい。
第2充電用光出力レーザーダイオード23bから出射された第32波長λ32の光信号は、第42端部17c2に入射し、第45端部17c5から出射する。
第3充電用光出力レーザーダイオード23cから出射された第33波長λ33の光信号は、第43端部17c3に入射し、第45端部17c5から出射する。
第4充電用光出力レーザーダイオード23dから出射された第34波長λ34の光信号は、第44端部17c4に入射し、第45端部17c5から出射する。
第2実施形態の第1光カプラ17bの第21端部17b1は、第2光カプラ17cの第45端部17c5と対向する。
第13端部17a3から出射された第1波長λ1の光信号は、第22端部17b2に入射し、第23端部17b3から出射する。
第1充電用光出力レーザーダイオード23aから出射された第31波長λ31の光信号、第2充電用光出力レーザーダイオード23bから出射された第32波長λ32の光信号、第3充電用光出力レーザーダイオード23cから出射された第33波長λ33の光信号、第4充電用光出力レーザーダイオード23dから出射された第34波長λ34の光信号は、第34端部57a4に入射し、第33端部57a3から出射する。
第2実施形態の電力生成部60の充電用フォトダイオード60a1は、第1充電用光出力レーザーダイオード23a〜第4充電用光出力レーザーダイオード23dからの光信号に基づいて光電変換を行う。
第2実施形態では、2以上の光源からの光信号が充電用フォトダイオード60a1に供給される。
このため、1つの光源からの光信号に基づいて光電変換を行うよりも、大きな電力を得ることが可能になる。
5 光ケーブル
10 第1電子機器
11 第1制御部
13 第1データ出力部
13a 第1データ出力ドライバ
13b 第1データ出力レーザーダイオード
15 第1データ受信部
15a 第1データ受信フォトダイオード
15b 第1データ受信機
15c データ受信復調部
15d 受信アンテナ
17 合波部
17a 第1光トランシーバ(BOSA)
17a1 第11端部
17a2 第12端部
17a3 第13端部
17b 第1光カプラ(FWDM)
17b1 第21端部
17b2 第22端部
17b3 第23端部
17c 第2光カプラ(CWDM)
17c1 第41端部
17c2 第42端部
17c3 第43端部
17c4 第44端部
17c5 第45端部
20 充電用光出力部
21 充電用光出力ドライバ
21a〜21d 第1充電用光出力ドライバ〜第4充電用光出力ドライバ
23 充電用光出力レーザーダイオード
23a〜23d 第1充電用光出力レーザーダイオード〜第4充電用光出力レーザーダイオード
50 第2電子機器
51 第2制御部
53 第2データ出力部
53a データ出力変調部
53b 出力切替部
53c 第2データ出力ドライバ
53d 第2データ出力レーザーダイオード
53e 送信アンテナ
55 第2データ受信部
55a 第2データ受信フォトダイオード
55b 第2データ受信機
57 分波部
57a 第2光トランシーバ(Tridi)
57a1 第31端部
57a2 第32端部
57a3 第33端部
57a4 第34端部
60 電力生成部
60a 光入力部
60a1 充電用フォトダイオード(光電変換部材)
60a2 充電用キャパシタ
60b スイッチ
60c スイッチ制御部
60c1 ウィンドウコンパレーター
60d 昇圧部
60e 逆流防止ダイオード
80 蓄電部
80a バッテリー
80b 電圧レギュレータ
90 異常検知部
90a 微分回路
90b 反転回路
90c ピークホールド回路
90c1 リークパス抵抗
90d 判別回路
90e ステートホールド回路
90e1 ディレイフリップフロップ
90e2 リセット回路
100 第1外部機器
200 第2外部機器
−dVc/dt 反転回路の出力値
L1 第1波形線(キャパシタ電圧の時間変化)
L2 第2波形線(昇圧出力電圧の時間変化)
L3 第3波形線(反転回路の出力値の時間変化)
L4 第4波形線(ピークホールド回路の出力値の時間変化)
L5 第5波形線(ステートホールド回路の出力値の時間変化)
Tcy 周期
Tdec 判別時間
Vc キャパシタ電圧
VcH 第1基準電圧
VcL 第2基準電圧
Vo1 昇圧出力電圧
Vo2 所定の出力電圧
VDL 判別閾値
VDo 判別回路の出力値
Vphd ピークホールド回路の出力値
VSHD ステートホールド回路の出力値
λ1 第1波長
λ2 第2波長
λ3 第3波長
λ31 第31波長
λ32 第32波長
λ33 第33波長
λ34 第34波長
Claims (10)
- 電力生成部と、
前記電力生成部で得られた電力を蓄積する蓄電部とを備える電子機器であって、
前記電力生成部は、光電変換部材とキャパシタを有する光入力部と、昇圧部と、前記光入力部と前記昇圧部の間に設けられたスイッチと、前記スイッチのオンオフ制御を行うスイッチ制御部を有し、
前記昇圧部による昇圧後に前記蓄電部への蓄電が行われ、
前記スイッチ制御部は、前記キャパシタの電圧が第1基準電圧以上になると前記キャパシタと前記昇圧部が電気的に接続した状態になるように前記スイッチを制御し、前記キャパシタの電圧が前記第1基準電圧よりも低い第2基準電圧以下になると前記キャパシタと前記昇圧部が電気的に接続しない状態になるように前記スイッチを制御する、電子機器。 - 前記スイッチ制御部は、ウィンドウコンパレーターを有する、請求項1に記載の電子機器。
- 前記電子機器は、光ケーブルを介して第1波長の光信号を受信する受信部と、前記光ケーブルを介して前記第1波長とは異なる第2波長の光信号を送信する送信部を有し、
前記光電変換部材は、前記光ケーブルを介して前記第1波長及び前記第2波長と異なる第3波長の光信号を電力に変換する、請求項1または請求項2に記載の電子機器。 - 前記キャパシタの電圧に基づいて、前記光ケーブルと前記光電変換部材の少なくとも一方の異常を検知する異常検知部を備え、
前記送信部は、前記異常検知部の検知結果に基づいて、信号を送信するための送信アンテナを有する、請求項3に記載の電子機器。 - 前記異常検知部は、微分回路と、反転回路と、リークパス抵抗を含むピークホールド回路と、判別回路を有し、
前記反転回路は、前記微分回路の後段に設けられ、
前記ピークホールド回路は、前記反転回路の後段に設けられ、
前記判別回路は、前記ピークホールド回路の後段に設けられ、
前記判別回路は、前記反転回路の出力値がゼロになってから所定時間が経過した後に、前記ピークホールド回路の出力値と、判別閾値との比較結果に基づいて、前記光ケーブルの異常の有無を判断する、請求項4に記載の電子機器。 - 前記キャパシタから前記蓄電部への蓄電が正常に行われている時の前記キャパシタの電圧が前記第1基準電圧以上になった時から、次に前記キャパシタの電圧が前記第1基準電圧以上になるまでの間の期間よりも、前記所定時間は長く設定され、
前記異常検知部は、ステートホールド回路を有し、
前記ステートホールド回路は、前記判別回路の後段に設けられ、
前記判別回路は、前記比較結果に基づいて、前記判別回路の出力値を変更するものであり、
前記ステートホールド回路は、前記判別回路の出力値が変更された後は、前記ステートホールド回路に含まれるリセット回路の操作が行われるまで、前記ステートホールド回路の出力値を変更しない、請求項5に記載の電子機器。 - 充電用光出力部と、受信部とを有する第1電子機器と、
電力生成部と、前記電力生成部で得られた電力を蓄積する蓄電部と、送信部とを有する第2電子機器とを備え、
前記受信部は、光ケーブルを介して、前記送信部から出力された光信号を受信し、
前記電力生成部は、光電変換部材とキャパシタを有する光入力部と、昇圧部と、前記光入力部と前記昇圧部の間に設けられたスイッチと、前記スイッチのオンオフ制御を行うスイッチ制御部を有し、
前記光電変換部材は、前記充電用光出力部から出力された光信号であって、前記光ケーブルを介して送信されたもので、且つ前記送信部からの光信号と異なる波長のものを電力に変換するものであり、
前記昇圧部による昇圧後に前記蓄電部への蓄電が行われ、
前記スイッチ制御部は、前記キャパシタの電圧が第1基準電圧以上になると前記キャパシタと前記昇圧部が電気的に接続した状態になるように前記スイッチを制御し、前記キャパシタの電圧が前記第1基準電圧よりも低い第2基準電圧以下になると前記キャパシタと前記昇圧部が電気的に接続しない状態になるように前記スイッチを制御する、通信システム。 - 前記充電用光出力部は、2以上の発光素子を有し、
前記2つの発光素子が発する光信号は、前記光電変換部材に供給され、
前記2以上の発光素子が発する光信号の波長は、互いに異なるものであり、且つ前記送信部からの光信号の波長と異なるものである、請求項7に記載の通信システム。 - 前記2以上の発光素子が発する光信号の波長は、いずれも1510nm〜1590nmの間の長さである、請求項7または請求項8に記載の通信システム。
- 前記第2電子機器は、前記キャパシタの電圧に基づいて、前記充電用光出力部と前記光ケーブルと前記光電変換部材の少なくとも一つの異常を検知する異常検知部を有し、
前記送信部は、前記異常検知部の検知結果に基づいて、信号を送信するための送信アンテナを有し、
前記受信部は、前記送信アンテナを介して送信された信号を受信するための受信アンテナを有する、請求項7〜請求項9のいずれかに記載の電子機器。
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