JPH0248959B2 - KOGAKUDENSOSHISUTEMU - Google Patents

KOGAKUDENSOSHISUTEMU

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JPH0248959B2
JPH0248959B2 JP9066882A JP9066882A JPH0248959B2 JP H0248959 B2 JPH0248959 B2 JP H0248959B2 JP 9066882 A JP9066882 A JP 9066882A JP 9066882 A JP9066882 A JP 9066882A JP H0248959 B2 JPH0248959 B2 JP H0248959B2
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signal
optical
power
circuit
power supply
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Akira Oote
Masanori Noguchi
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Yokogawa Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、温度や変位その他の物理量を光信号
を利用して伝送する光学伝送システムに関するも
のである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an optical transmission system that transmits temperature, displacement, and other physical quantities using optical signals.

本発明の目的は、伝送端側で消費するパワーが
微少であつて、全体が安定に動作する光学伝送シ
ステムを実現しようとするものである。また、本
発明の他の目的は、光伝送路や光学素子の特性変
化等の影響を受けないこの種のシステムを実現し
ようとするものである。
An object of the present invention is to realize an optical transmission system that consumes very little power on the transmission end side and that operates stably as a whole. Another object of the present invention is to realize a system of this type that is not affected by changes in characteristics of optical transmission lines or optical elements.

本発明に係る装置は、測定物理量が所定量以上
変動した時、あるいは変化量が大きい時、その測
定物理量を光学的な信号に変換して受信端側に伝
送させるようにした点に特徴がある。
The device according to the present invention is characterized in that when the measured physical quantity fluctuates by more than a predetermined amount or when the amount of change is large, the measured physical quantity is converted into an optical signal and transmitted to the receiving end side. .

第1図は本発明の一実施例を示す構成ブロツク
図である。図において、1は伝送端、2は受信
端、3は伝送端1と受信端2とを結ぶ伝送路で、
ここでは2本の光フアイバ31,32で構成され
ている。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a transmission end, 2 is a reception end, 3 is a transmission path connecting transmission end 1 and reception end 2,
Here, it is composed of two optical fibers 31 and 32.

伝送端1において、11は測定物理量が与えら
れて、これを電気信号に変換するセンサで、ここ
からは、例えば測定温度に対応したアナログの電
気信号eiが得られる。12はこのアナログ信号ei
を入力とし、これを所定時間τだけ遅延させる遅
れ回路、13は遅れ回路12と出力信号とセンサ
11からの信号とを比較する比較器、14は比較
器13の出力に応じてスイツチSWを駆動するス
イツチ駆動回路である。
At the transmission end 1, a sensor 11 is given a measured physical quantity and converts it into an electrical signal, from which an analog electrical signal e i corresponding to, for example, the measured temperature is obtained. 12 is this analog signal e i
13 is a comparator that compares the output signal with the delay circuit 12 and the signal from the sensor 11. 14 is a circuit that drives a switch SW according to the output of the comparator 13. This is a switch drive circuit.

BTは光フアイバ31から供給される光を受光
し、光エネルギを電気エネルギに変換する光電変
換手段で、例えば光電池、太陽電池等が用いられ
ている。C1,C2及びR1はコンデンサ及び抵抗、
REはレギユレータで、光電変換手段BTからの
電気エネルギを平滑し、定電圧化するとともに、
これを蓄える電源回路10を構成している。
BT is a photoelectric conversion means that receives light supplied from the optical fiber 31 and converts the light energy into electrical energy, and uses, for example, a photovoltaic cell, a solar cell, or the like. C 1 , C 2 and R 1 are capacitors and resistors,
RE is a regulator that smoothes the electrical energy from the photoelectric conversion means BT and makes it a constant voltage.
A power supply circuit 10 that stores this is configured.

15はセンサ11からの信号を入力し、これを
パルス幅信号に変換するパルス幅変換回路、16
はこのパルス幅変換回路15からのパルス幅信号
を入力とし、立上り、立下りに幅の狭いパルス信
号を出力する光学素子18の駆動回路、17はト
ランジスタである。光学素子18は、例えば発光
ダイオードあるいはレーザダイオードが使用さ
れ、駆動回路16からの幅の狭いパルス信号によ
つてトランジスタ17を介して駆動され、幅の狭
い光パルスを出力する。この光信号は、光フアイ
バ32を介して受信端に伝送される。
15 is a pulse width conversion circuit that inputs the signal from the sensor 11 and converts it into a pulse width signal; 16;
17 is a transistor for driving an optical element 18 which inputs the pulse width signal from the pulse width conversion circuit 15 and outputs a narrow pulse signal at rising and falling edges. The optical element 18 is, for example, a light emitting diode or a laser diode, and is driven by a narrow pulse signal from the drive circuit 16 via a transistor 17 to output a narrow optical pulse. This optical signal is transmitted to the receiving end via the optical fiber 32.

センサ11、比較回路13は、いずれも電源回
路10からの電力が供給されて動作し、また、パ
ルス幅変換回路15、光学素子駆動回路16及び
発光素子18は、スイツチSWが駆動されたと
き、電源回路10からスイツチSWを介して電力
が供給されて動作する。
The sensor 11 and the comparison circuit 13 are both operated by being supplied with power from the power supply circuit 10, and the pulse width conversion circuit 15, the optical element drive circuit 16, and the light emitting element 18 operate when the switch SW is driven. It operates by being supplied with power from the power supply circuit 10 via the switch SW.

受信端2において、21は光源で、例えば
LEDあるいはLDが用いられており、ここからの
光は光フアイバ31を介して受信端1側に伝送さ
れる。22は光源21の駆動回路である。23は
受光素子で、光フアイバ32の一端に光学的に結
合しており、光フアイバ32を介して伝送された
光信号を受光する。24は受光素子23からの信
号を増幅する増幅器、25は増幅器24からの信
号を信号処理する信号処理回路、26は指示計で
ある。
At the receiving end 2, 21 is a light source, for example
An LED or LD is used, and light from this is transmitted to the receiving end 1 side via an optical fiber 31. 22 is a drive circuit for the light source 21. Reference numeral 23 denotes a light receiving element, which is optically coupled to one end of the optical fiber 32 and receives the optical signal transmitted via the optical fiber 32. 24 is an amplifier that amplifies the signal from the light receiving element 23, 25 is a signal processing circuit that processes the signal from the amplifier 24, and 26 is an indicator.

このように構成した装置の動作を第2図の波形
図を参照しながら次に説明する。受信端2におい
て、駆動回路22は光源21を駆動させる。光源
21からは、例えば連続光が出射し、その光エネ
ルギは、光フアイバ31を介して伝送端1側に供
給される。
The operation of the apparatus configured as described above will be explained below with reference to the waveform diagram of FIG. 2. At the receiving end 2, a drive circuit 22 drives a light source 21. For example, continuous light is emitted from the light source 21, and the light energy is supplied to the transmission end 1 side via the optical fiber 31.

伝送端1において、光電変換手段BTは、光フ
アイバ31の一端から出射する光エネルギを受光
し、これを電気エネルギに変換する。この電気エ
ネルギはコンデンサC1,C2に蓄えられるととも
に、センサ11、比較器13に各電源電力として
供給される。
At the transmission end 1, the photoelectric conversion means BT receives optical energy emitted from one end of the optical fiber 31 and converts it into electrical energy. This electrical energy is stored in the capacitors C 1 and C 2 and is supplied to the sensor 11 and comparator 13 as respective power supplies.

センサ11は、測定物理量を電気信号に変換
し、その出力信号eiを遅れ回路12、比較器13
及びパルス幅変換回路15に印加する。遅れ回路
12は、入力される信号eiを所定時間τだけ遅ら
すもので、比較器13は、センサ11からの信号
eiと、τだけ遅れて変化する遅れ回路12からの
信号ei1とを比較する。これによつて、センサ1
1の出力信号の変化量を検出している。
The sensor 11 converts a measured physical quantity into an electrical signal, and sends the output signal e i to a delay circuit 12 and a comparator 13.
and is applied to the pulse width conversion circuit 15. The delay circuit 12 delays the input signal e i by a predetermined time τ, and the comparator 13 delays the input signal e i by a predetermined time τ.
Compare e i with the signal e i1 from the delay circuit 12 which changes with a delay of τ. With this, sensor 1
The amount of change in the output signal of No. 1 is detected.

いま、第2図イの実線に示すようにセンサ11
からの信号eiが変化するものとすれば、遅れ回路
12からの信号ei1は破線に示すように変化する。
Now, as shown by the solid line in Fig. 2A, the sensor 11
If the signal e i from the delay circuit 12 changes, the signal e i1 from the delay circuit 12 changes as shown by the broken line.

比較器13は、印加される信号eiとei1とを比較
し、両信号の間の差Δeが所定値以上の変化があ
る場合、スイツチ駆動回路14を介してスイツチ
SWを駆動するとともに、Δeが零になつた後も引
続き一定時間Tだけ、第2図ロに示すように駆動
する。スイツチSWが駆動されると、パルス幅変
換回路15、光学素子駆動回路16、光学素子1
8は、ここではじめてスイツチSWを介して電源
回路10側から電力が供給されて作動状態とな
る。
The comparator 13 compares the applied signals e i and e i1 , and if the difference Δe between the two signals changes by a predetermined value or more, the comparator 13 drives the switch via the switch drive circuit 14.
SW is driven, and even after Δe becomes zero, it continues to be driven for a fixed time T as shown in FIG. 2B. When the switch SW is driven, the pulse width conversion circuit 15, the optical element drive circuit 16, and the optical element 1
8 is first supplied with power from the power supply circuit 10 side via the switch SW, and enters the operating state.

パルス幅変換回路15はこれが作動状態になる
と、センサ11からの出力信号eiを第2図ハに示
すようにeiに対応するパルス幅信号に変換し、駆
動回路16はこのパルス幅信号の立上り、立下り
で第2図ニに示すような幅の狭いパルス信号を出
力する。発光素子18は、トランジスタ17を介
して、この幅の狭いパルス信号によつて駆動さ
れ、発光し、ここからの光パルス信号は、光フア
イバ32を介して受信端2側に伝送される。ここ
で、発光素子18としてLEDを使用する場合、
このLEDから十分な光信号を得るためには、約
50mAの駆動電流が必要であるが、ここでは、測
定物理量が変化した時点だけ、一定時間、その測
定物理量に関連した信号を、幅の狭い光パルス信
号として伝送するようにしたものであるから、平
均電流を下げることが可能で、伝送端での消費電
力を微少にすることができる。
When the pulse width conversion circuit 15 is activated, it converts the output signal e i from the sensor 11 into a pulse width signal corresponding to e i as shown in FIG. A narrow pulse signal as shown in FIG. 2D is output at the rising and falling edges. The light emitting element 18 is driven by this narrow pulse signal via the transistor 17 to emit light, and the optical pulse signal from this element is transmitted to the receiving end 2 side via the optical fiber 32. Here, when using an LED as the light emitting element 18,
To get a sufficient light signal from this LED, approximately
A drive current of 50 mA is required, but here the signal related to the measured physical quantity is transmitted as a narrow optical pulse signal for a certain period of time only when the measured physical quantity changes. It is possible to lower the average current and minimize power consumption at the transmission end.

受信端2において、受光素子23は光フアイバ
32を介して伝送された光パルス信号を受光し、
増幅器24を介して信号処理回路25に送る。信
号処理回路25では、パルス間隔t1,t2を測定
し、これを演算処理して、測定物理量に関連する
電気信号を得、指示計26で表示される。
At the receiving end 2, the light receiving element 23 receives the optical pulse signal transmitted via the optical fiber 32,
The signal is sent to the signal processing circuit 25 via the amplifier 24. The signal processing circuit 25 measures the pulse intervals t 1 and t 2 and processes them to obtain an electrical signal related to the measured physical quantity, which is displayed on the indicator 26 .

このように構成した装置によれば、伝送端側に
おいて、光信号を伝送するための回路手段(駆動
回路16、光学素子18等)は、測定物理量の変
化量が所定値より変化した時点から、一定時間だ
け動作するものであり、また、伝送端側から細い
幅のパルス信号を伝送するものであるから、伝送
端側で消費するパワーを全体として微少にでき、
供給光を受光する光電変換手段BTからの電力で
安定に動作する光学伝送システムが実現できる。
According to the device configured in this way, on the transmission end side, the circuit means (driving circuit 16, optical element 18, etc.) for transmitting the optical signal starts from the time when the amount of change in the measured physical quantity changes from a predetermined value. Since it operates for a certain period of time and transmits a narrow pulse signal from the transmission end, the power consumed at the transmission end can be minimized overall.
It is possible to realize an optical transmission system that operates stably with the power from the photoelectric conversion means BT that receives the supplied light.

第3図及び第4図は本発明の他の実施例を示す
構成ブロツク図で、ここではいずれも伝送端側に
ついてだけ示す。
FIGS. 3 and 4 are block diagrams showing other embodiments of the present invention, in which only the transmission end side is shown.

第3図の実施例では、センサ11からの出力信
号eiを比較器13において所定値ESと比較し、ei
がこの所定値より大きくなつたとき、または小さ
くなつた時、スイツチ駆動回路14を介して、ス
イツチSWを駆動し、測定信号を光信号として受
光端側に伝送させるようにしたものである。ま
た、ここでは、伝送端側に電源回路10からの電
力によつて作動する時計回路CLKを設け、ここ
からの出力信号によつてeiの大小にかかわらず、
一定時間ごとにも、スイツチ駆動回路14を介し
てスイツチSWを駆動し、センサ11からの出力
信号eiを光信号として伝送するようにしたもので
ある。
In the embodiment shown in FIG. 3, the output signal e i from the sensor 11 is compared with a predetermined value E S in the comparator 13, and e i
When becomes larger or smaller than this predetermined value, the switch SW is driven via the switch drive circuit 14, and the measurement signal is transmitted as an optical signal to the light receiving end side. In addition, here, a clock circuit CLK operated by power from the power supply circuit 10 is provided on the transmission end side, and the output signal from the clock circuit CLK determines whether e i is large or small.
The switch SW is driven at regular intervals via the switch drive circuit 14, and the output signal e i from the sensor 11 is transmitted as an optical signal.

なお、このシステムにおいて、光電変換手段
BTを含む電源回路は、電池を用いるようにして
もよい。この場合、一方の光フアイバ31は省略
できる。
Note that in this system, the photoelectric conversion means
The power supply circuit including BT may use a battery. In this case, one optical fiber 31 can be omitted.

第4図の実施例は、光学素子18として、駆動
回路16の出力によつて光の透過率が変る光学素
子(例えばPLZTと偏光板との組合せ素子)を用
い、光フアイバ31からの供給光の一部をこの光
学素子18を介して光フアイバ32の一端に与え
るようにしたものである。また、光フアイバ31
から供給する光信号のなかに、信号伝送を指令す
るトリガパルスTpを含めて伝送し、このトリガ
パルスTpをコンデンサC2を介してスイツチ駆動
回路に印加し、スイツチSWを駆動するようにし
たものである。
In the embodiment shown in FIG. 4, an optical element whose light transmittance changes depending on the output of the drive circuit 16 (for example, a combination element of PLZT and a polarizing plate) is used as the optical element 18, and the light supplied from the optical fiber 31 is used as the optical element 18. A portion of the optical fiber 32 is applied to one end of the optical fiber 32 via the optical element 18. In addition, the optical fiber 31
A trigger pulse Tp that commands signal transmission is included in the optical signal supplied from the switch, and this trigger pulse Tp is applied to the switch drive circuit via the capacitor C2 to drive the switch SW. It is.

このシステムによれば、測定物理量が変化しな
い場合でも、受信端側からトリガパルスを送るこ
とによつて、いつでも希望する時に測定物理量に
関連する光信号を伝送端側から伝送させることが
できる。
According to this system, even if the measured physical quantity does not change, by sending a trigger pulse from the receiving end, an optical signal related to the measured physical quantity can be transmitted from the transmission end whenever desired.

なお、上記の各実施例では伝送端と受信端とを
光フアイバで連絡させたが、これを省略し、空間
を光信号が伝播するようにしてもよい。また、測
定物理量に関連した周波数の光パルス信号を伝送
端側から伝送するようにしてもよい。
In each of the above embodiments, the transmission end and the reception end are connected by an optical fiber, but this may be omitted and the optical signal may be propagated through space. Furthermore, an optical pulse signal having a frequency related to the measured physical quantity may be transmitted from the transmission end side.

以上説明したように、本発明によれば、伝送端
側で消費するパワーが微少であつて、全体が安定
に動作する光学伝送システムが実現できる。ま
た、測定物理量に関連した信号を幅の狭い光パル
ス信号で伝送するものであるから、光伝送路や光
学素子の特性変化の影響を受けない光学伝送シス
テムが実現できる。
As described above, according to the present invention, it is possible to realize an optical transmission system in which the power consumed on the transmission end side is minute and the entire system operates stably. Furthermore, since the signal related to the measured physical quantity is transmitted as a narrow optical pulse signal, an optical transmission system that is not affected by changes in the characteristics of the optical transmission line or optical element can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す構成ブロツク
図、第2図は第1図システムの動作波形図、第3
図及び第4図は本発明の他の実施例を示す構成ブ
ロツク図である。 1…伝送端、2…受信端、3…光伝送路、BT
…光電変換手段、10…電源手段、11…セン
サ、15…駆動回路、18…光学素子、21…光
源、23…受光素子。
Fig. 1 is a configuration block diagram showing one embodiment of the present invention, Fig. 2 is an operational waveform diagram of the system shown in Fig. 1, and Fig. 3 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
4 and 4 are block diagrams showing other embodiments of the present invention. 1...Transmission end, 2...Reception end, 3...Optical transmission line, BT
... photoelectric conversion means, 10 ... power supply means, 11 ... sensor, 15 ... drive circuit, 18 ... optical element, 21 ... light source, 23 ... light receiving element.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 伝送端側から測定物理量に関連した光信号を
受信端側に伝送するシステムにおいて、 前記伝送端側を、測定物理量を検出しこれを電
気信号に変換するセンサ部と、光学的信号を出力
する光学素子と、この光学素子を前記センサ部か
らの信号に関連して駆動する駆動回路と、電源手
段と、前記センサ部からの信号の変化量又は信号
の大きさが所定値以上となつたとき前記電源手段
からの電力を前記駆動回路に与える回路手段とを
含んで構成した光学伝送システム。 2 電源手段は、光電変換手段を含んで構成され
たものであつて、受信端から供給された光信号を
電気エネルギーに変換し電力を供給することを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の光学伝送シ
ステム。 3 伝送端側に電源手段から電力が供給されて動
作する時計回路を設け、この時計回路からの信号
によつて電源手段からの電力を駆動回路に与える
ようにした特許請求の範囲第1項記載の光学伝送
システム。 4 受信端側から供給するトリガパルス信号によ
つて電源手段からの電力を駆動回路に与えるよう
にした特許請求の範囲第1項記載の光学伝送シス
テム。
[Scope of Claims] 1. A system for transmitting an optical signal related to a measured physical quantity from a transmission end side to a receiving end side, the transmission end side comprising: a sensor unit that detects a measured physical quantity and converts it into an electrical signal; an optical element that outputs an optical signal, a drive circuit that drives the optical element in relation to a signal from the sensor section, a power supply means, and an optical element that outputs an optical signal; an optical transmission system comprising: circuit means for supplying power from the power supply means to the drive circuit when the power exceeds a certain value. 2. The power supply means is configured to include a photoelectric conversion means, and converts an optical signal supplied from a receiving end into electrical energy to supply electric power, as set forth in claim 1. optical transmission system. 3. A clock circuit that operates by being supplied with power from the power supply means is provided on the transmission end side, and the power from the power supply means is applied to the drive circuit in response to a signal from the clock circuit. optical transmission system. 4. The optical transmission system according to claim 1, wherein power from the power supply means is supplied to the drive circuit by a trigger pulse signal supplied from the receiving end side.
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