JP6482343B2 - Optically fed water level gauge - Google Patents
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Description
本発明は、光給電型水位計に関する。 The present invention relates to an optically fed water level gauge.
下記特許文献１には、水位計測データを光信号として外部に出力する水位計測システムが開示されている。この水位計測システムは、河川等に水没する水位計と地上の局舎内に設けられたデータ処理装置とを伝送用光ファイバで接続し、水位計が計測した水位計測データを光信号に変換し、当該光信号を伝送用光ファイバを介してデータ処理装置に伝送するものである。また、この水位計測システムは、地上に設けられた中継箱内に給電装置を備え、当該給電装置から給電線（電線）を介して水中の水位計に電力を供給する。 Patent Document 1 below discloses a water level measurement system that outputs water level measurement data to the outside as an optical signal. This water level measurement system connects a water level meter that is submerged in a river, etc., to a data processing device installed in a ground building on the ground with a transmission optical fiber, and converts the water level measurement data measured by the water level meter into an optical signal. The optical signal is transmitted to the data processing device via the transmission optical fiber. In addition, this water level measurement system includes a power supply device in a relay box provided on the ground, and supplies power from the power supply device to a water level gauge in water through a power supply line (electric wire).
ところで、上記従来技術では、レーザダイオードを用いた光発生回路を備えるが、レーザダイオードは光電変換効率が低く、入力された電気エネルギーの殆どを熱として消費してしまう。また、レーザダイオードは比較的大きな駆動電流を流す必要がある電子部品である。したがって、このようなレーザダイオードを含む光発生回路は、放熱対策が必要な電子回路である。このような背景から、上記従来技術のようにレーザダイオードを利用する水位計測システムでは、光発生回路を構成するレーザダイオードや周辺部品の故障を的確に検知して管理者に通知することが重要である。 By the way, although the conventional technology includes a light generation circuit using a laser diode, the laser diode has low photoelectric conversion efficiency and consumes most of the input electric energy as heat. Laser diodes are electronic components that require a relatively large drive current to flow. Therefore, the light generation circuit including such a laser diode is an electronic circuit that requires measures for heat dissipation. From such a background, in a water level measurement system using a laser diode as in the above-described conventional technology, it is important to accurately detect and notify the administrator of a failure in the laser diode and peripheral components that constitute the light generation circuit. is there.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、光発生回路を構成する電子部品の故障を的確に検知して外部に報知することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to accurately detect a failure in an electronic component constituting a light generation circuit and notify the outside.
上記目的を達成するために、本発明では、光給電型水位計に係る第１の解決手段として、外部から受信する光給電信号から得られる電力に基づいて作動し、水位を示す水位データを出力する水位検出器と、レーザダイオードを用いて発生させた光給電信号を水位検出器に供給すると共に、該水位検出器から取得した前記水位データに所定のデータ処理を施す変換器と、光給電信号を変換器から水位検出器に伝送する給電用光ファイバと、水位データを水位検出器から変換器に伝送する水位データ伝送線と、を備え、変換器は、レーザダイオードの駆動電流に基づいて当該レーザダイオードの故障を検知して外部に報知する故障診断部を備える、という手段を採用する。 In order to achieve the above object, in the present invention, as a first solving means related to the optical power supply type water level gauge, it operates based on electric power obtained from an optical power supply signal received from the outside, and outputs water level data indicating the water level. A water level detector, an optical power supply signal generated using a laser diode, and a converter for performing predetermined data processing on the water level data acquired from the water level detector, and an optical power supply signal And a water level data transmission line for transmitting water level data from the water level detector to the converter, the converter based on the driving current of the laser diode. A means is provided that includes a failure diagnosis unit that detects a failure of the laser diode and notifies the outside of the failure.
光給電型水位計に係る第２の解決手段として、上記第１の手段において、故障診断部は、レーザダイオードを駆動する駆動トランジスタの暗電流に基づいて当該駆動トランジスタの故障を検知して外部に報知する、という手段を採用する。 As a second solving means relating to the optical power supply type water level gauge, in the first means, the failure diagnosis unit detects a failure of the driving transistor based on a dark current of the driving transistor driving the laser diode and externally detects the failure. A means of notifying is adopted.
光給電型水位計に係る第３の解決手段として、上記第１または第２の手段において、変換器は、レーザダイオードの温度を所定の温度検出素子で検出することによりレーザダイオードの温度を許容範囲に維持する温度調節部を備え、故障診断部は、温度検出素子の検出値に基づいて温度調節部の故障を検知して外部に報知する、という手段を採用する。 As a third solving means relating to the optical power feeding type water level gauge, in the first or second means, the converter detects the temperature of the laser diode with a predetermined temperature detecting element, thereby allowing the temperature of the laser diode to be within an allowable range. The failure diagnosing unit employs means for detecting a failure of the temperature adjusting unit based on a detection value of the temperature detecting element and notifying the outside.
本発明によれば、変換器は、レーザダイオードの駆動電流に基づいて当該レーザダイオードの故障を検知して外部に報知する故障診断部を備えるので、レーザダイオードの故障を的確に検知して外部に報知することができる。 According to the present invention, the converter includes the failure diagnosis unit that detects the failure of the laser diode based on the drive current of the laser diode and notifies the outside, so that the failure of the laser diode is accurately detected and externally provided. Can be notified.
本実施形態に係る光給電型水位計は、図１に示すように発信器Ｇ（水位検出器）、光ケーブルＣ及び変換器Ｔを備えている。 The optical power supply type water level meter according to the present embodiment includes a transmitter G (water level detector), an optical cable C, and a converter T as shown in FIG.
発信器Ｇは、計測対象に水没して使用されるものであり、計測対象の水位を検出し、当該水位を示す上り通信用光信号を変換器Ｔに送信する水位検出器である。この発信器Ｇは、光ケーブルＣを介して変換器Ｔ（外部）から受信する給電用光信号に基づいて電力を取得し、当該電力によって作動する。このような発信器Ｇは、図１に示すように、検出部１、制御部２、通信用光送信部３、通信用光受信部４及び給電用光受電部５を備えている。
The transmitter G is a water level detector that is used by being submerged in the measurement target, detects the water level of the measurement target, and transmits an upstream communication optical signal indicating the water level to the converter T. The transmitter G acquires power based on a power supply optical signal received from the converter T (external) via the optical cable C, and operates with the power. As shown in FIG. 1, the transmitter G includes a detection unit 1, a control unit 2, a communication
検出部１は、計測対象の水圧から水位を検出し、当該水位を示す水位データを制御部２に出力する。制御部２は、発信器Ｇの全体的の動作を統括的に制御するものであり、検出部１から上記水位データを取得し、変換器Ｔから受信したデータ送信要求に応じて水位データを変換器Ｔに送信する。 The detection unit 1 detects the water level from the water pressure to be measured, and outputs water level data indicating the water level to the control unit 2. The control unit 2 controls the overall operation of the transmitter G, acquires the water level data from the detection unit 1, and converts the water level data according to the data transmission request received from the converter T. To device T.
制御部２は、発信器Ｇから取得した水位データを所定のデータフレームに格納し、当該データフレームを所定のクロック信号を多重化した多重化信号を上り通信信号として通信用光送信部３に出力する。このような多重化信号は、ＲＺ（Return to Zero）方式のデジタル信号（ＲＺ信号）である。
The control unit 2 stores the water level data acquired from the transmitter G in a predetermined data frame, and outputs a multiplexed signal obtained by multiplexing the data frame with a predetermined clock signal to the communication
通信用光送信部３は、制御部２から入力された上り通信信号（電気信号）を上り光通信信号に変換して光ケーブルＣに出力する光電変換回路である。この通信用光送信部３は、レーザダイオードを用いることにより上り通信信号（電気信号）を所定波長のレーザ光である上り光通信信号に変換する。なお、上記上り光通信信号は、本実施形態における通信信号である。
The communication
通信用光受信部４は、光ケーブルＣから入力される下り光通信信号（レーザ光）を下り通信信号（電気信号）に変換する光電変換回路である。給電用光受電部５は、光ケーブルＣから入力される給電用光信号（ＣＷレーザ光：Continuous Wave Laser）を給電電力（直流電力）に変換する光電変換回路である。
The communication light receiving unit 4 is a photoelectric conversion circuit that converts a downstream optical communication signal (laser light) input from the optical cable C into a downstream communication signal (electrical signal). The feeding optical
光ケーブルＣは、発信器Ｇと変換器Ｔとの間に設けられ、給電用光ファイバＣ１、下り通信用光ファイバＣ２及び上り通信用光ファイバＣ３（水位データ伝送線）を備えている。このような光ケーブルＣは、給電用光ファイバＣ１、下り通信用光ファイバＣ２及び上り通信用光ファイバＣ３という３本の光ファイバが単一のシースで被覆されたものであり、外見的には１本のケーブルである。 The optical cable C is provided between the transmitter G and the converter T, and includes a power supply optical fiber C1, a downlink communication optical fiber C2, and an uplink communication optical fiber C3 (water level data transmission line). Such an optical cable C is composed of three optical fibers, ie, a feeding optical fiber C1, a downstream communication optical fiber C2, and an upstream communication optical fiber C3, which are covered with a single sheath. Cable.
給電用光ファイバＣ１は、変換器Ｔから入力される光給電信号を発信器Ｇに伝送する光伝送線路である。下り通信用光ファイバＣ２は、変換器Ｔから入力される下り光通信信号を発信器Ｇに伝送する光伝送線路である。上り通信用光ファイバＣ３は、発信器Ｇから入力される上り光通信信号を変換器Ｔに伝送する光伝送線路である。 The feeding optical fiber C1 is an optical transmission line that transmits an optical feeding signal input from the converter T to the transmitter G. The optical fiber for downstream communication C2 is an optical transmission line that transmits the downstream optical communication signal input from the converter T to the transmitter G. The upstream communication optical fiber C3 is an optical transmission line that transmits an upstream optical communication signal input from the transmitter G to the converter T.
このような光給電信号、下り光通信信号及び上り光通信信号を伝送する光ケーブルＣは、発信器Ｇに対して固定的に接続されているが、変換器Ｔに対しては着脱自在に接続されている。すなわち、給電用光ファイバＣ１、下り通信用光ファイバＣ２及び上り通信用光ファイバＣ３の一端は発信器Ｇに固定され、一方、給電用光ファイバＣ１、下り通信用光ファイバＣ２及び上り通信用光ファイバＣ３の他端は、光コネクタＦ１〜Ｆ３を介して変換器Ｔに接続される。 The optical cable C for transmitting such an optical power feeding signal, downstream optical communication signal, and upstream optical communication signal is fixedly connected to the transmitter G, but is detachably connected to the converter T. ing. That is, one end of the power supply optical fiber C1, the downstream communication optical fiber C2, and the upstream communication optical fiber C3 is fixed to the transmitter G, while the power supply optical fiber C1, the downstream communication optical fiber C2, and the upstream communication light. The other end of the fiber C3 is connected to the converter T via optical connectors F1 to F3.
一方、変換器Ｔは、地上に設けられるものであり、発信器Ｇから受信した水位データを保存あるいはデータ変換する装置である。この変換器Ｔは、図１に示すように、通信用光送信部７、通信用光受信部８、制御部９（故障診断部）、データ処理部１０、給電用光送電部１１及び電源部１２を備えている。
On the other hand, the converter T is provided on the ground, and is a device that stores or converts the water level data received from the transmitter G. As shown in FIG. 1, the converter T includes a communication optical transmitter 7, a communication optical receiver 8, a control unit 9 (failure diagnosis unit), a
通信用光送信部７は、制御部９から入力される下り通信信号（電気信号）を下り光通信信号に変換して下り通信用光ファイバＣ２に出力する光電変換回路である。この通信用光送信部７は、レーザダイオードを用いることにより下り通信信号（電気信号）を所定波長のレーザ光である下り光通信信号に変換する。通信用光受信部８は、上り通信用光ファイバＣ３から入力される上り光通信信号を受信ＲＺ信号（電気信号）に変換して制御部９に出力する光電変換回路である。
The communication optical transmission unit 7 is a photoelectric conversion circuit that converts a downlink communication signal (electric signal) input from the
制御部９は、変換器Ｔの全体的の動作を統括的に制御するものであり、通信用光送信部７に対して下り通信信号を出力すると共に、通信用光受信部８から入力される受信ＲＺ信号をＮＲＺ（Non Return to Zero）方式のデジタル信号（ＮＲＺ信号）に変換する。
The
上記上り通信信号は、クロック信号とデータフレームとが多重化された多重化信号である。制御部９は、このような上り通信信号に基づいて通信用光送信部３→上り通信用光ファイバＣ３→通信用光受信部８を介して入力された受信ＲＺ信号のデータフレームから水位データを抽出し、当該水位データをデータ処理部１０に出力する。また、制御部９は、データ処理部１０から水位データを取得して外部に送信する。
The uplink communication signal is a multiplexed signal in which a clock signal and a data frame are multiplexed. Based on such an upstream communication signal, the
また、詳細については後述するが、制御部９は、給電用光送電部１１から入力される各種のモニタ信号に基づいて給電用光送電部１１を構成する各回路素子の状態を監視する。また、制御部９は、上記モニタ信号に基づく監視の結果、各回路素子の故障の発生を検知し、当該検知の結果に基づいて警告（警報）を外部に報知（出力）する。すなわち、制御部９は、本実施形態における故障診断部である。
Moreover, although mentioned later for details, the
データ処理部１０は、制御部９等を介して発信器Ｇから順次取得した水位データを蓄積すると共に当該水位データを制御部９を介して外部に提供する。このデータ処理部１０は、このような水位データの記憶・送信機能に加えて、水位データの表示機能や印刷機能をも備えている。すなわち、データ処理部１０は、付帯的に設けられる操作部が受け付ける管理者の操作指示に基づいて水位データに各種処理を施す。
The
給電用光送電部１１は、電源部１２から入力される直流電圧に応じて光給電信号を発生させて給電用光ファイバＣ１に出力する光発生回路である。また、この給電用光送電部１１は、自らを構成する主要回路素子の動作状態を示すモニター信号を生成して制御部９に出力する。
The feeding optical
このような給電用光送電部１１は、図２に示すように、レーザダイオード１１ａ、駆動トランジスタ１１ｂ、ドレイン抵抗１１ｃ、ソース抵抗１１ｄ、ゲート抵抗１１ｅ、フォトダイオード１１ｆ、第１分割抵抗１１ｇ、第２分割抵抗１１ｈ、バッファ１１ｉ、第１増幅器１１ｊ、第２増幅器１１ｋ、ＴＥＣ（Thermoelectric Cooler）１１ｍ、サーミスタ１１ｎ（温度検出素子）、ＴＥＣ駆動回路１１ｐ、第３増幅器１１ｑ及びヒートシンク温度センサ１１ｒから構成されている。
As shown in FIG. 2, the optical
レーザダイオード１１ａは、上記光給電信号を発光する光電変換素子であり、アノード端子がドレイン抵抗１１ｃの一端に接続され、またカソード端子が駆動トランジスタ１１ｂのドレイン端子に接続されている。駆動トランジスタ１１ｂは、上記レーザダイオード１１ａに通電する電流（ＬＤ駆動電流）を設定するトランジスタであり、図示するようにＮチャネル型ＭＯＳＦＥＴである。この駆動トランジスタ１１ｂについて、ドレイン端子は上記レーザダイオード１１ａのカソード端子に接続され、ソース端子はソース抵抗１１ｄの一端及び第１増幅器の入力端に接続され、ゲート端子はゲート抵抗１１ｅの一端及びバッファ１１ｉの出力端に接続されている。
The
ドレイン抵抗１１ｃは、上記駆動トランジスタ１１ｂとともにレーザダイオード１１ａの駆動電流を設定する抵抗器であり、一端がレーザダイオード１１ａのアノード端子に接続され、他端が電源（所定電圧のプラス電源）に接続されている。ソース抵抗１１ｄは、同じく駆動トランジスタ１１ｂとともにレーザダイオード１１ａの駆動電流を設定する抵抗器であり、一端が駆動トランジスタ１１ｂのソース端子に接続され、他端が接地されている。ゲート抵抗１１ｅは、駆動トランジスタ１１ｂのゲート電圧を設定する抵抗器であり、一端が駆動トランジスタ１１ｂのゲート端子に接続され、他端が接地されている。
The
このようなレーザダイオード１１ａ及び駆動トランジスタ１１ｂは、比較的大きな電流であるＬＤ駆動電流が流れるので、発熱量が比較的多い発熱部品である。したがって、給電用光送電部１１にはヒートシンクＨＳが設けられている。このヒートシンクＨＳは、レーザダイオード１１ａ及び駆動トランジスタ１１ｂが発する熱を周囲に放熱する放熱部品である。
The
フォトダイオード１１ｆは、レーザダイオード１１ａが発光する光給電信号の一部を受光する受光素子であり、アノード端子が第１分割抵抗の一端及びバッファ１１ｉの入力端に接続され、カソード端子が上記電源に接続されている。このようなフォトダイオード１１ｆは、光給電信号の一部の受光強度に応じた電流（ＰＤ電流）をアノード端子から出力する。
The
第１分割抵抗１１ｇ及び第２分割抵抗１１ｈは、上記ＰＤ電流を電圧（ＰＤ電圧）に変換すると共に当該ＰＤ電圧を抵抗分圧する一対の抵抗器である。第１分割抵抗１１ｇについては、一端がフォトダイオード１１ｆのアノード端子及びバッファ１１ｉの入力端に接続され、他端が第２分割抵抗１１ｈの一端及び第２増幅器の入力端に接続されている。第２分割抵抗１１ｈについては、一端が第１分割抵抗１１ｇの他端及び第２増幅器の入力端に接続され、他端が接地されている。
The first divided
バッファ１１ｉは、上記ＰＤ電圧を入力信号とするバッファ回路であり、入力端がフォトダイオード１１ｆのアノード端子及び第１分割抵抗１１ｇの一端に接続され、出力端が駆動トランジスタ１１ｂのゲート端子及びゲート抵抗１１ｅの一端に接続されている。このバッファ１１ｉは、例えば演算増幅器（ＯＰアンプ）の正相入力端を上記ＰＤ電圧の入力端とし、かつ逆相入力端と出力端とが直接接続された回路（ボルテージフォロア）である。
The buffer 11i is a buffer circuit using the PD voltage as an input signal, and has an input terminal connected to the anode terminal of the
第１増幅器１１ｊは、駆動トランジスタ１１ｂのソース電圧を増幅する増幅回路であり、入力端が駆動トランジスタ１１ｂのソース端子及びソース抵抗１１ｄの一端に接続され、他端が制御部９に接続されている。上記ソース電圧は、駆動トランジスタ１１ｂのドレイン電流であるＬＤ駆動電流に依存する電圧である。第１増幅器１１ｊは、このようなソース電圧を増幅することにより、ＬＤ駆動電流を示すＬＤ電流モニター信号を制御部９に出力する。
The
第２増幅器１１ｋは、上記ＰＤ電圧の抵抗分圧を増幅する増幅回路であり、入力端が第１分割抵抗１１ｇの他端及び第２分割抵抗１１ｈの一端に接続され、他端が制御部９に接続されている。上記ＰＤ電圧の抵抗分圧は、フォトダイオード１１ｆから出力されるＰＤ電流に依存する電圧である。第２増幅器１１ｋは、このようなＰＤ電圧の抵抗分圧を増幅することにより、ＰＤ電流を示すＰＤ電流モニター信号を制御部９に出力する。
The
ＴＥＣ１１ｍは、複数のペルチェ素子がアレイ状に接続された熱電素子である。ペルチェ素子は、周知のように外部から通電される電流（ＴＥＣ駆動電流）に応じて発熱あるいは吸熱を生じる半導体素子である。ＴＥＣ１１ｍは、このようなペルチェ素子がアレイ状に複数接続されたものであり、ＴＥＣ駆動回路１１ｐによってＴＥＣ駆動電流が制御されることによりレーザダイオード１１ａを能動的に冷却する。サーミスタ１１ｎは、レーザダイオード１１ａの温度（ＬＤ温度）を検出する温度検出素子である。
The
ＴＥＣ駆動回路１１ｐは、上記ＴＥＣ１１ｍ及びサーミスタ１１ｎが接続されており、上記サーミスタ１１ｎが検出するＬＤ温度に基づいてＴＥＣ駆動電流をフィードバック制御する。このＴＥＣ駆動回路１１ｐは、専用ＩＣによって実現されるものであり、ＴＥＣ１１ｍが備える一対の入力端子に接続される一対の給電端子、サーミスタ１１ｎの一対の出力端子に接続される一対の入力端子、第３増幅器１１ｑの入力端に上記ＴＥＣ駆動電流のモニター電流（ＴＥＣモニター電流）を出力する出力端子、またＬＤ温度を外部（制御部９に）に出力する出力端子を備えている。
The
このようなＴＥＣ駆動回路１１ｐは、ＴＥＣ１１ｍ及びサーミスタ１１ｎと共にレーザダイオード１１ａの温度を許容範囲に維持する温度調節部を構成している。すなわち、ＴＥＣ駆動回路１１ｐは、サーミスタ１１ｎが検出するＬＤ温度に基づいてＴＥＣ１１ｍに通電するＴＥＣ駆動電流を調節することにより、レーザダイオード１１ａの温度を許容範囲内に維持する。
Such a
第３増幅器１１ｑは、上記ＴＥＣモニター電流を増幅する増幅回路であり、入力端が上記ＴＥＣ駆動回路１１ｐに接続され、出力端が制御部９に接続されている。ヒートシンク温度センサ１１ｒは、上述したヒートシンクＨＳの温度（ＨＳ温度）を検出する温度センサである。このヒートシンク温度センサ１１ｒは、上記ＨＳ温度を示すＨＳ温度モニター信号を制御部９に出力する。
The third amplifier 11q is an amplifier circuit that amplifies the TEC monitor current, and has an input terminal connected to the
図１に戻って、電源部１２は、外部から供給される所定電圧の直流電力を電圧変換し、変換器Ｔの各部に電源として供給するＤＣ−ＤＣコンバータである。また、この電源部１２は、上記直流電圧を生成し、制御部９から入力される給電停止信号に基づいて直流電圧の給電用光送電部１１への出力／非出力を切り替える。すなわち、制御部９から給電停止信号が入力されない状態では制御電圧（直流電圧）を給電用光送電部１１に出力し、一方、制御部９から給電停止信号が入力されると、直流電圧の給電用光送電部１１への出力を停止する。
Returning to FIG. 1, the
この結果、制御部９から電源部１２に給電停止信号が入力されない状態では、給電用光送電部１１から給電用光ファイバＣ１に光給電信号が出力され、一方、制御部９から電源部１２に給電停止信号が入力されると、給電用光送電部１１から給電用光ファイバＣ１への光給電信号の出力が停止する。
As a result, in a state where the power supply stop signal is not input from the
次に、このように構成された光給電型水位計の動作について、図３も参照して詳しく説明する。 Next, the operation of the optical power supply type water level meter configured as described above will be described in detail with reference to FIG.
変換器Ｔが動作を開始する場合、管理者は、最初に変換器Ｔに対して電源投入を行う。この結果、電源部１２が変換器Ｔを構成する各部に電源の供給を開始するので、変換器Ｔは本来の動作を開始する。そして、管理者は、キースイッチを操作することにより変換器Ｔから発信器Ｇへの光給電を開始させる。すなわち、キースイッチが操作されると、給電用光送電部１１のフォトダイオード１１ｆが発光開始制御光の受光を開始し、この結果として駆動トランジスタ１１ｂをＯＦＦ状態からＯＮ状態に変化させるためのゲート電圧が駆動トランジスタ１１ｂのゲート端子に供給される。
When the converter T starts operation, the administrator first turns on the converter T. As a result, the
そして、このゲート電圧に基づいて駆動トランジスタ１１ｂがＯＮ状態になることにより、レーザダイオード１１ａにＬＤ駆動電流（ＩＦ）が流れて一定強度の光給電信号（ＣＷ光）が給電用光ファイバＣ１に出力される。発信器Ｇの給電用光受光部５は、給電用光ファイバＣ１から入力される光給電信号（ＣＷ光）を光電変換することにより電源を各部に供給する。すなわち、光給電信号（ＣＷ光）による変換器Ｔから発信器Ｇへの光給電により、発信器Ｇは本来の動作を開始する。
Then, when the
制御部９は、上述した各種モニター信号を所定のタイムインターバルでサンプリングすることによりデジタル信号として取得する。このような制御部９は、給電用光送電部１１が光給電信号（ＣＷ光）を発生させていない状態（給電ＯＦＦ状態）、つまり電源投入後においてキースイッチが管理者によって操作される前の状態において、ＬＤ電流モニター信号に基づいてＬＤ駆動電流（ＩＦ）が例えば２０ｍＡを超えているか否かを判定する（ステップＳ１）。
The
ここで、給電ＯＦＦ状態では駆動トランジスタ１１ｂ（ＬＤドライバ）がＯＦＦ状態なので、ＬＤ駆動電流（ＩＦ）は基本的に流れないが、駆動トランジスタ１１ｂ（ＬＤドライバ）に何らかの異常が発生してＯＦＦ抵抗が低下すると、ＬＤ駆動電流（ＩＦ）が暗電流として流れて２０ｍＡを超える場合がある。制御部９は、上記ステップＳ１の判定結果が「Ｙｅｓ」の場合、駆動トランジスタ１１ｂ（ＬＤドライバ）が故障していることを示す警告（ＬＤ故障警告）を外部に報知する（ステップＳ２）。
Here, since the
一方、制御部９は、上記ステップＳ１の判定結果が「Ｎｏ」の場合には、ＰＤ電流モニター信号に基づいて給電ＯＦＦ状態におけるＰＤ電流（ＩＭ）が例えば１μＡを超えているか否かを判定する（ステップＳ３）。フォトダイオード１１ｆは、給電ＯＦＦ状態、つまり発光開始制御光を受光していない状態において、ＰＤ電流を基本的に出力しないが、フォトダイオード１１ｆに何らかの異常が発生すると、ＰＤ電流（ＩＭ）が暗電流として流れて１μＡを超える場合がある。したがって、制御部９は、上記ステップＳ３の判定結果が「Ｙｅｓ」の場合、フォトダイオード１１ｆが故障していることを示す警告（ＰＤ故障警告）を外部に報知する（ステップＳ４）。
On the other hand, when the determination result in step S1 is “No”, the
そして、制御部９は、上記ステップＳ３の判定結果が「Ｎｏ」の場合には、ＬＤ電流モニター信号に基づいてＬＤ駆動電流（ＩＦ）の所定期間における変化が予め記憶しているＩＦしきい値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ５）。
When the determination result in step S3 is “No”, the
ここで、給電用光送電部１１は、正常状態においては一定強度の光給電信号（ＣＷ光）を出力するように構成されている。すなわち、ＬＤ駆動電流（ＩＦ）は、給電用光送電部１１が正常な状態において一定の値となるので、上記ステップＳ１の判定結果が「Ｙｅｓ」になる状態は、給電用光送電部１１を構成する回路素子の何れかが本来の機能を発揮していないことになる。
Here, the power feeding optical
そして、本来の機能を発揮していない回路素子として、例えばレーザダイオード１１ａ、駆動トランジスタ１１ｂ（ＬＤドライバ）及びＴＥＣ１１ｍが考えられる。したがって、制御部９は、上記ステップＳ１の判定結果が「Ｙｅｓ」の場合、レーザダイオード１１ａ、駆動トランジスタ１１ｂ（ＬＤドライバ）あるいはＴＥＣ１１ｍが故障していることを示す警告（故障警告）を外部に報知する（ステップＳ６）。
For example, a
一方、制御部９は、上記ステップＳ５の判定結果が「Ｎｏ」の場合には、ＴＥＣ温度モニター信号に基づいてＴＥＣ温度が所定の温度範囲、つまり例えば２３℃よりも大きく、かつ、２７℃よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ７）。ＴＥＣ温度は、ＴＥＣ１１ｍ、ＴＥＣ駆動回路１１ｐが正常に機能している場合かつ周囲温度が正常な場合、上記温度範囲内の値となるが、ＴＥＣ駆動回路１１ｐが正常に機能している場合あるいは／及び周囲温度が正常な場合には、上記温度範囲から逸脱することになる。したがって、制御部９は、上記ステップＳ７の判定結果が「Ｙｅｓ」の場合、ＴＥＣ１１ｍあるいはＴＥＣ駆動回路１１ｐの故障または環境温度の異常を示す警告を外部に出力する（ステップＳ８）。
On the other hand, when the determination result in step S5 is “No”, the
さらに、制御部９は、上記ステップＳ７の判定結果が「Ｎｏ」の場合には、ＨＳ温度モニター信号に基づいてＨＳ温度が例えば７０℃よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ９）。給電用光送電部１１は、環境温度が通常温度範囲にある場合においてＨＳ温度が７０℃以下にならないように設計されているので、上記ステップＳ５の判定結果が「Ｙｅｓ」の場合は、環境温度が通常温度範囲を上回った場合となる。したがって、制御部９は、この場合には環境温度の異常を示す警告を外部に出力する（ステップＳ１０）。そして、制御部９は、ステップＳ５の判定結果が「Ｎｏ」の場合には、上述したステップＳ１の判定処理を行うことにより、ステップＳ１〜Ｓ１０を一定時間毎に繰り返す。
Furthermore, when the determination result of step S7 is “No”, the
本実施形態によれば、制御部９がステップＳ１〜Ｓ１０の各処理行うことによって、給電用光送電部１１を構成する主な回路素子であるレーザダイオード１１ａ、駆動トランジスタ１１ｂ、ＴＥＣ１１ｍ等の故障を検知し、この検知結果に基づいて回路素子の故障を外部に報知する。したがって、本発明によれば、光給電信号を発生させる給電用光送電部１１の異常に対して速やかな対応（故障対応）が可能である。
また、本実施形態によれば、ステップＳ７〜Ｓ１０の各処理行うことによって、給電用光送電部１１を構成する回路素子だけではなく、環境温度（変換器Ｔの周囲温度）の異常をも検知して外部に報知することができる。
According to the present embodiment, the
Moreover, according to this embodiment, not only the circuit element which comprises the optical
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、給電用光送電部１１を構成する回路素子の故障を検知したが、本発明はこれに限定されない。例えば、発信器Ｇの通信用光送信部３や変換器Ｔの通信用光送信部７も光電変換素子としてレーザダイオードを使用する光発生回路なので、給電用光送電部１１に代えて発信器Ｇの通信用光送信部３や変換器Ｔの通信用光送信部７を構成する回路素子の故障を検知して外部に報知したり、あるいは給電用光送電部１１に加えて発信器Ｇの通信用光送信部３や変換器Ｔの通信用光送信部７を構成する回路素子の故障を検知して外部に報知してもよい。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, For example, the following modifications can be considered.
(1) In the above embodiment, a failure of a circuit element constituting the power transmission optical
（２）給電用光送電部１１を構成する回路素子のうち比較的大きな電流が流れる関係で故障が懸念される素子は、レーザダイオード１１ａ及び駆動トランジスタ１１ｂであり、またこれらレーザダイオード１１ａ及び駆動トランジスタ１１ｂの中でも、レーザダイオード１１ａの故障が特に懸念される。したがって、上述したステップＳ１〜Ｓ１０のうち、ステップＳ７〜Ｓ１０あるいはステップＳ１〜Ｓ４，Ｓ７〜Ｓ１０については割愛してもよい。
(2) Among the circuit elements constituting the feeding optical
（３）上記実施形態では、ステップＳ５においてＬＤ駆動電流（ＩＦ）の変化がＩＦしきい値よりも大きいか否かを判定したが、本発明はこれに限定されない。レーザダイオード１１ａ及び駆動トランジスタ１１ｂ等が正常な場合、ＬＤ駆動電流（ＩＦ）は所定の範囲内の電流値となる。したがって、ＬＤ駆動電流（ＩＦ）の変化に代えて、ＬＤ駆動電流（ＩＦ）に対する上限しきい値あるいは／及び下限しきい値を設定し、当該上限しきい値あるいは／及び下限しきい値とＬＤ駆動電流（ＩＦ）とを比較することにより、レーザダイオード１１ａ及び駆動トランジスタ１１ｂ等の故障を判定してもよい。
(3) In the above embodiment, it is determined whether or not the change in the LD drive current (IF) is larger than the IF threshold value in step S5, but the present invention is not limited to this. When the
（４）上記実施形態では、ＴＥＣ１１ｍ、サーミスタ１１ｎ及びＴＥＣ駆動回路１１ｐからなり、レーザダイオード１１ａ等を能動的に冷却する温度調節部を設けたが、本発明はこれに限定されない。ヒートシンクＨＳのみによって十分な放熱効果が得られるのであれば、温度調節部を割愛してもよい。
(4) In the above-described embodiment, the temperature adjusting unit that includes the
（５）上記実施形態では、ステップＳ１におけるしきい値を「２０ｍＡ」、ステップＳ３におけるしきい値を「１μＡ」としたが、このようなしきい値（電流値）はあくまでも一例である。 (5) In the above embodiment, the threshold value in step S1 is “20 mA”, and the threshold value in step S3 is “1 μA”. However, such a threshold value (current value) is merely an example.
Ｔ 変換器
１ 検出部
２ 制御部
３ 通信用光送信部
４ 通信用光受信部
５ 給電用光受電部
Ｃ 光ケーブル
Ｃ１ 給電用光ファイバ
Ｃ２ 下り通信用光ファイバ
Ｃ３ 上り通信用光ファイバ
Ｇ 発信器（水位検出器）
７ 通信用光送信部
８ 通信用光受信部
９ 制御部（故障診断部）
１０ データ処理部
１１ 給電用光送電部
１１ａ レーザダイオード
１１ｂ 駆動トランジスタ
１１ｃ ドレイン抵抗
１１ｄ ソース抵抗
１１ｅ ゲート抵抗
１１ｆ フォトダイオード
１１ｇ 第１分割抵抗
１１ｈ 第２分割抵抗
１１ｉ バッファ
１１ｊ 第１増幅器
１１ｋ 第２増幅器
１１ｍ ＴＥＣ
１１ｎ サーミスタ（温度検出素子）
１１ｐ ＴＥＣ駆動回路
１１ｑ 第３増幅器
１１ｒ ヒートシンク温度センサ
１２ 電源部
T converter 1 detection unit 2
7 Optical transmitter for communication 8 Optical receiver for
DESCRIPTION OF
11n thermistor (temperature detection element)
11p TEC drive circuit 11q Third amplifier 11r Heat
Claims (2)
レーザダイオードを用いて発生させた前記光給電信号を前記水位検出器に供給すると共に、該水位検出器から取得した前記水位データに所定のデータ処理を施す変換器と、
前記光給電信号を前記変換器から前記水位検出器に伝送する給電用光ファイバと、
前記水位データを前記水位検出器から前記変換器に伝送する水位データ伝送線と、を備え、
前記変換器は、前記レーザダイオードの駆動電流に基づいて当該レーザダイオードの故障を検知して外部に報知する故障診断部を備え、
前記故障診断部は、前記レーザダイオードを駆動する駆動トランジスタの暗電流に基づいて当該駆動トランジスタの故障を検知して外部に報知することを特徴とする光給電型水位計。 A water level detector that operates based on power obtained from an optical power supply signal received from the outside and outputs water level data indicating the water level;
A converter for supplying the optical power supply signal generated using a laser diode to the water level detector and performing predetermined data processing on the water level data acquired from the water level detector;
An optical fiber for power feeding that transmits the optical power feeding signal from the converter to the water level detector;
A water level data transmission line for transmitting the water level data from the water level detector to the converter,
The converter includes a failure diagnosis unit that detects a failure of the laser diode based on a driving current of the laser diode and notifies the outside of the failure ,
The fault diagnosis unit, the light-powered water gauge, characterized that you notify the outside to detect a failure of the drive transistor on the basis of the dark current of the driving transistor for driving the laser diode.
前記故障診断部は、前記温度検出素子の検出値に基づいて前記温度調節部の故障を検知して外部に報知することを特徴とする請求項１記載の光給電型水位計。 The converter includes a temperature adjusting unit that maintains the temperature of the laser diode in an allowable range by detecting the temperature of the laser diode with a predetermined temperature detection element,
2. The optical power feeding type water level meter according to claim 1 , wherein the failure diagnosis unit detects a failure of the temperature adjustment unit based on a detection value of the temperature detection element and notifies the failure to the outside .
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