JPH02150132A - プロセス信号伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、温度、圧力、流量等のプロセス信号を光信号
として伝送するプロセス信号伝送装置に係り、特にその
光信号の伝送効率を向上させたプロセス信号伝送装置に
関する。

〈従来の技術〉 受信端から１本の光ファイバを介して光エネルギの供給
を受けて測定すべきプロセス変量に対応した光信号に変
換して受信端に同一の光ファイバを介して伝送する伝送
器を有するプロセス信号伝送装置は、例えば特公昭６１
−４１５９号（発明の名称：プロセス信号伝送装置）な
どで公知である。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、この様な従来のプロセス信号伝送装置は
１つの波長を持つ光源による光エネルギで回路の動作に
必要な電力と信号の伝送を行うので、受信端の光源から
の光のエネルギの一部のみが光電変換により伝送器側の
電源となる。

従って、供給エネルギが小さくなり１、効率の低下が避
けられないという、問題がある。

く課題を解決するための手段〉 本発明は、以上の課題を解決するために、受信端から１
本の光ファイバを介して光エネルギの供給を受けて測定
すべきプロセス変量に対応した光信号に変換して受信端
に光ファイバを介して伝送する伝送器を有するプロセス
信号伝送装置において、受信端はほぼ１．１μｍの波長
を境としてこれより長い長波長光とこれより短い短波長
光の２種類の光を光ファイバに送出すると共に長波長の
光が伝送器で変調された変調光を光ファイバから受信し
、伝送器は光ファイバから入射される短波長光によりシ
リコン太陽電池を駆動して自己の回路電源を作ると共に
シリコン太陽電池を透過した長波長光をプロセス変量に
対応して変調器で変調して変調光として光ファイバに出
力するようにしならのである。

く作　用〉 受信端からは、１．１μｍの波長を境としてこれより長
い長波長光とこれより短い短波長光の２種類の光を光フ
ァイバに送出し、送信端ではこのうち短波長光によりシ
リコン太陽電池を駆動し、長波長光をプロセス変数で変
調して受信端に送出する。受信端ではこの変調光を分離
検出して復調しプロセス変数を知る。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

第１図は本発明の１実施例を示すブロック図である。

受信器１０と伝送器１１との間は１本の光ファイバ１２
で接続されている。

受信器１０は光源であるレーザダイオード１３．１４、
レーザダイオード１３を駆動する波長λ。

（λ＋＜１．１μｍ）の短波長光を出す駆動回路１５、
レーザダイオード１４を駆動する波長λ２（λ＋＞１．
１μｍ）の長波長光を出す駆動回路１６、これ等の駆動
回路１５．１６に電力を供給する電源１７、レーザダイ
オード１４からの長波長光を導出する光ファイバ１８、
この光ファイバ１８と光ファイバ１１とを結合する。方
向性結合器１９、光ファイバ１８からの変調光を光ファ
イバ２０に分岐する方向性結合器２１、光ファイバ２０
からの光を受光するフォトダイオード２２、電源１７か
ら電力の供給を受けこのフォトダイオド２２からの変調
光を受信し信号処理をしてその結果を出力信号Ｖ０とし
て出力する信号処理回路２３などで構成されている。

一方、伝送器１１は光ファイバ１２からの短波長光を受
光し電圧を発生するシリコン太陽電池２４、このシリコ
ン太陽電池２４からの電圧が供給されて伝送器１１の回
路電圧を作る電源２５、シリコン太陽電池２４を透過し
た長波長光を変調して変調光とする例えば液晶などのシ
ャッタ２６、このシャッタ２６を駆動する駆動回路２７
、この変調光を反射して光ファイバ１２に送出する赤外
線反射用のミラー２８、長波長光を駆動回路２７で変調
するために入力されるプロセス信号Ｐｖを出力するセン
サ２９などで構成されている。

次に、以上のように構成されたプロセス信号伝送装置の
動作について第２図を用いて説明する。

第２図は厚さ２ｍｍのシリコンの外部透過率の様子を示
す特性図である。横軸は波長（単位：μｍｌＷ軸は外部
透過率（単位二％）をそれぞれ示している。この特性図
から判るように、波長か１．１μｍを境としてこれ以下
の波長の短波長光はシリコンを透過せず、これ以上の波
長の長波長光は透過することを示している。

レーザダイオード１３からは波長λ、を持つ短波長光が
、レーザダイオード１４からは波長λ２を持つ長波長光
がそれぞれ方向性結合器１９を介して光ファイバ１２に
送出され、この光ファイバ１２を介して遠方に配置され
ている伝送器１１のシリコン太陽電池２４にこれ等の短
波長光と長波長光が共に入射される。この場合に、方向
性結合器２１は長波長光用のものであるので、電力とし
て供給する短波長光はほぼ損失なしに伝送器１１に伝送
される。

シリコン太陽電池２４は第２図に示す特性を有している
ので、短波長光はこのシリコン太陽電池２４で吸収され
て起電力を発生し１．・回路電源を作る電源２５に出力
される。

一方、長波長光は第２図から判るように５０％程度の透
過率でシリコン太陽電池２４を透過し、シャッタ２６に
出力される。

センサ２９で検出された圧力などのプロセス変数Ｐｖは
駆動回路２７に入力されて、例えばパルス変調されてデ
ジタル信号とされ、これを駆動回路２７を介してシャッ
タ２６を開閉し、長波長光をプロセス変数Ｐ■に対応し
て変調する。この変調光はミラー２８で反射されてシリ
コン太陽電池２４を介して光ファイバ２０に送出される
。

この変調光は光ファイバ１２を介して受信器１０に入力
される。この変調光は長波長光用の方向性結合器１９を
介して光ファイバ１８に伝送され、更に長波長光用の方
向性結合器２１を介して光ファイバ２０に伝送されフォ
トダイオード２２で受光される。

フォトダイオード２２で受光された変調光は信号処理回
路２３で復調その他の信号処理かなされてプロセス変数
ＰＶに対応した出力信号Ｖ０として出力される。

第３図はプロセス変数に対応して光信号を変調する変調
部の他の構成を示す構成図である。

第３図（イ）はミラーを除去した構成の変調方式を示し
ている。シャッタ２６を透過したプロセス変数Ｐｖに対
応した変調光は、光ファイバ１２に結合された検出光フ
ァイバ３０により検出されて光ファイバ１２を介して受
信器１０に伝送される。

第３図（ロ）はファラデ素子を用いた構成の変調を示し
ている。光ファイバ１２から入射された光信号は偏光子
３１を介してファラデ素子３２に入射される。このファ
ラデ素子３２にはプロセス変数Ｐ■に対応して駆動回路
からドライブされたパルス電流によりコイル３３が励磁
されて磁場が印加され、これにより光信号が変調される
。

第４図は伝送用の光ファイバの他の構成を示す構成図で
ある。

この構成は、光ファイバ１２を途中でＹ分岐光導波路な
どの光カプラ３４．３５で分岐してそれぞれ受信器３６
．３７に伝送するようにバス化したものである。

なお、第１図に示す実施例での方向性結合器の代りに、
例えばダイクロヅクミラー等の分波器を用いても良い、
また、レーザダイオード１４は波長λがλ〉１．１μｍ
の範囲で異なるらのを複数接続して波長多重通信をする
こともできる。更に、シリコン太陽電池２４はアモルフ
ァス、単結晶などその構造にとられれることなく適用す
ることができる。

〈発明の効果〉 以上、実施例と共に具体的に説明したように本発明は、
電力供給用の光エネルギの波長と信号伝送用の光信号と
の波長を異ならせ、これ等を選別することによりプロセ
ス変数に対応する光信号を伝送するようにしたので、光
信号のエネルギを信号の伝送に最大限に利用することが
できる。また、短波長用の分岐結合器を介さないでエネ
ルギ伝送をするのでパワー効率が非常に高い、更に、光
波長伝送方式の一式でありながら伝送器にフィルタなど
の光学部品の数を少なくできるので、低コストで高信頼
性のプロセス信号伝送装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の構成を示すブロック図、第
２図は第１図に示す動作を説明するための特性を示す特
性図、第３図はプロセス変数に対応して光信号を変調す
る変調部の本発明の他の構成を示す構成図、第４図は伝
送用の光ファイバの本発明の他の構成を示す構成図であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 受信端から１本の光ファイバを介して光エネルギの供給
   を受けて測定すべきプロセス変量に対応した光信号に変
   換して前記受信端に前記光ファイバを介して伝送する伝
   送器を有するプロセス信号伝送装置において、 前記受信端はほぼ１．１μｍの波長を境としてこれより
   長い長波長光とこれより短い短波長光の２種類の光を前
   記光ファイバに送出すると共に前記長波長の光が前記伝
   送器で変調された変調光を前記光ファイバから受信し、 前記伝送器は前記光ファイバから入射される短波長光に
   よりシリコン太陽電池を駆動して自己の回路電源を作る
   と共に前記シリコン太陽電池を透過した長波長光を前記
   プロセス変量に対応して変調器で変調して前記変調光と
   して前記光ファイバに出力する ことを特徴とするプロセス信号伝送装置。