JPH09215228A - 測定値の非接触伝送方法及び装置 - Google Patents

測定値の非接触伝送方法及び装置

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JPH09215228A
JPH09215228A JP8336827A JP33682796A JPH09215228A JP H09215228 A JPH09215228 A JP H09215228A JP 8336827 A JP8336827 A JP 8336827A JP 33682796 A JP33682796 A JP 33682796A JP H09215228 A JPH09215228 A JP H09215228A
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    • G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
    • G08C17/04—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using magnetically coupled devices

Abstract

(57)【要約】 【課題】 測定値非接触伝送において電源の有効寿命を
増大することにある。 【解決手段】 容易に接近しえない測定ユニットは電源
を具え、該電源が種々の素子を附勢し、特にアナログ測
定信号をディジタル測定データに変換し記憶させる。測
定ユニットの測定データは基地局に、この基地局が測定
ユニットに近づき信号を送出する瞬時に伝送される。電
源の負荷を最小にするために、本発明では、測定ユニッ
トから基地局への測定データの送信のために電源の電力
を送信機に供給しないで、その代わりに基地局により伝
送される信号を使用する。この場合、測定ユニットにお
いてこの信号から送信機を附勢する電圧を取り出すこと
ができる。更に、同調回路により基地局と測定ユニット
間を誘導結合し、測定ユニットの同調回路にスイッチを
経てインピーダンスを接続し、該スイッチを測定データ
により制御することもできる。このインピーダンスの変
化は基地局で評価することができる。基地局により伝送
される信号は測定ユニット内の電源の再充電に使用する
こともできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は測定値の非接触伝送
方法及び測定値の非接触伝送装置に関するものである。
【０００２】非接触伝送方法又は装置は、容易に接近す
ることができない測定ユニットからの測定値であって、
連続的に必要とされない測定値に対し使用するのが好適
である。このカテゴリーの測定値の例には暖房システム
の制御のための消費電力データ及び室温のような温度測
定値等の多くの測定値がある。医療分野でも、埋め込ま
れた測定ユニットの生理学的測定値がかなりの長期間に
亘って必要とされるときにこのような方法又は装置を有
利に使用することができる。
【０００３】
【従来の技術】ＷＯ９５／２７２７２から、遠隔測定ユ
ニットの測定値を読取装置により読み取ることができる
方法及び装置が既知である。測定ユニットにはセンサと
電子インターフェースユニットがあり、このインターフ
ェースユニットが局部電源により附勢され、センサの測
定値を好ましいディジタル測定データに変換する。更
に、測定ユニットも、読取装置もトランシーバ装置を有
している。電源の電力消費量をできるだけ最低にするた
めに、インターフェースユニットは相当長期間に亘り不
活性にし、周期的にのみ受信モードに切り換えるように
している。データを伝送すべきときは、読取装置がデー
タ要求信号を送信し、必要に応じ、インターフェースユ
ニットがアクティブ状態である期間中に要求信号が発生
するまで繰り返し送信する。この信号の受信時に、イン
ターフェースユニットは測定値又は測定値の系列を送信
せしめる。このデータ送信は、この送信が短時間であっ
ても電源からかなり大きな電力を必要とするため、測定
値を頻繁に送信すると電源に大きな負荷がかかることに
なり、その有効寿命が短くなる。
【０００４】ＥＰ０６０１７３９Ａ２から、質問回路を
用い、測定ユニットと質問回路をアンテナを介して互い
に結合して測定ユニットのデータを伝送する伝送方法が
既知である。センサを動作させ、測定値を変換し、伝送
するための電力はアンテナを経て供給される。従って、
測定ユニットは専用の電源を必要としない。しかし、イ
ンターフェースユニットがアクティブ状態にある場合に
測定を行うことができるのみである。更に、インターフ
ェースユニットはこのようにただ一つの測定ユニットに
到達しうるのみである。他方、この既知の方法では、質
問回路は容易に接近可能である、或いは固定であるか
ら、十分大きな電力を備蓄しうるため、電源の早期のパ
ワーダウンによりデータの測定又は伝送が不可能になる
ことはない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、好ま
しくは複数の測定ユニットの測定データをピックアップ
する方法及び装置であって、これらの測定ユニットが小
形で最大の有効寿命を有する電源を具えた方法及び装置
を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、各測定ユニットの電源を測定値の記録及び変換にの
み使用し、基地局により伝送される電力を測定ユニット
から基地局への測定データの送信に使用するようにした
ことを特徴とする。従って、測定ユニットの電源はデー
タの送信のために負荷されず、従って長い有効寿命を有
する。特に基地局を複数の測定ユニットの測定値の送信
に使用するときは、測定ユニットから所定の距離離れて
いても、この測定ユニットが測定値を伝送するのに十分
な電力を受信するようにこの基地局から十分な電力を伝
送することができる。
【０００７】基地局から測定ユニットに受信される電力
を電源の充電又は再充電のために電源に供給すると、電
源の有効寿命を更に長くすることができる。基地局から
の電力伝送の持続時間を適切に選択することにより、測
定ユニットにおける２つの送信動作の間で消費される全
電力を電源に再充電することができる。従って、極めて
小さい電源でも、これらの電源が測定ユニットにおいて
２つの送信動作の間に行われる動作に必要とされる十分
な電力を蓄積する限り、測定ユニットをほぼ無制限の長
期間に亘って動作させることができる。
【０００８】これは、測定データを送信する瞬時の間隔
がかなり広く、その時間隔中にセンサの測定値が何度も
測定データに変換され、評価回路のメモリにバッファさ
れる場合に特に重要である。送信動作間のデータ集収を
測定ユニットの電源により附勢する。次いで記憶測定デ
ータをメモリから測定ユニットのトランシーバを介して
基地局へ送信する。
【０００９】測定ユニットが基地局から受信する測定デ
ータ送信用電力は、例えばコイル又はキャパシタを経て
受信されるこの電力から測定ユニットの送信機を附勢す
るためのＤＣ電圧を発生させるのに使用することができ
る。この場合、この送信機は基地局の周波数と異なる周
波数で送信するものとするのが好ましい。基地局と測定
ユニットがコイルとして配置されたアンテナを経て互い
に誘導結合されている場合には、可制御インピーダンス
を測定ユニットのコイルに接続し、このインピーダンス
を測定データにより制御するとともに、インピーダンス
の変化を基地局で評価することもできる。この原理は携
帯データキャリア及び固定局を有するデータ交換システ
ムから基本的には既知であり、例えばＤＥ４３２３５３
０Ａ１にも蓄電池を固定局から伝送される電力で再充電
することが記載されている。
【００１０】
【実施例】本発明を図１に示す実施例につき更に詳細に
説明する。本発明にとって最も重要な基地局１と測定ユ
ニット２の構成素子が図１に示されている。基地局１は
制御回路１４を具え、この制御回路は一般にプロセッ
サ、特に他の素子を具えたマイクロプロセッサからな
る。この制御回路１４はトランシーバ１２を制御し、こ
のトランシーバは、例えば発振器及び復調器を具える。
これらの発振器及び復調器はキャパシタンス１１及びコ
イル１０の直列回路からなる直列共振回路に接続され、
本例ではコイル１０はアンテナを表す。
【００１１】測定値の伝送時に、このコイル１０が測定
ユニット２のコイル２０に誘導結合され、このコイル２
０は測定ユニットのアンテナを表す。コイル２０とキャ
パシタンス２１が相まって並列共振回路を構成し、この
共振回路が、例えば整流器２２に接続され、この整流器
がコイル２０に誘起された電圧からＤＣ電圧を発生す
る。このＤＣ電圧が十分大きな値を有するとき、電力蓄
積部２６（ここでは蓄電池として示す）を充電する充電
電圧が充電回路２４内で発生され、これにより蓄電池２
６が充電される。蓄電池２６の両極はＶs 及びＶd で示
され、２つの素子３２及び３３のそれぞれの供給電圧端
子に接続される。
【００１２】コイル２０とキャパシタンス２１からなる
並列共振回路は更に測定ユニット２の送信機３０及び受
信機２８に接続される。受信機２８は、基地局１のトラ
ンシーバ１２がコイル１０及びキャパシタンス１１から
なる直列共振回路を経て伝送される信号を変調した信号
を復調する。この変調信号は特に測定ユニット２に測定
データの送信を命令する命令を具える。
【００１３】この命令は測定値を発生するセンサ３６に
結合された評価回路３４に供給される。この評価回路も
簡単なマイクロプロセッサとして構成することができ
る。測定値は、例えばアナログ電気信号からなるものと
することができ、この信号は評価回路３４内でディジタ
ル測定データに変換される。
【００１４】これらの測定データは不揮発性メモリ３２
に供給され、これに書き込まれる。基地局１からの測定
データ送信命令が受信機２８で検出されると、評価回路
３４がメモリ３２を駆動し、記憶測定データを読み出
し、送信機３０に送出する。送信機３０はスイッチとイ
ンピーダンスＺの直列回路を具える。このインピーダン
スは最も簡単な例では抵抗とすることができ、スイッチ
が閉じるとこの抵抗がコイル２０及びキャパシタ２１か
らなる共振回路に負荷する。この追加の負荷は、例え
ば、測定ユニット２に追加の負荷が加わると、コイル１
０及びキャパシタ１１からなる直列共振回路にかなり大
きな電流が流れるので、基地局１のトランシーバ１２に
おいて評価することができる。しかし、インピーダンス
Ｚはキャパシタとして配置し、スイッチが閉じるとコイ
ル２０及びキャパシタ２１と容量性インピーダンスＺと
からなる並列共振回路の共振周波数が異なる値に同調さ
れるようにすることもできる。これもトランシーバ１２
において評価することができる。
【００１５】コイル１０及びキャパシタ１１からなる直
列共振回路と、コイル２０及びキャパシタ２１からなる
並列共振回路は、送信機３０内のスイッチが開のとき少
なくともほぼ同一の共振周波数に同調する点に注意され
たい。
【００１６】従って、測定ユニット２から基地局１への
測定値の送信は、スイッチのオン、オフのみで行われ
る。このスイッチの制御に必要な制御信号は、特にこの
スイッチを電界効果トランジスタとして構成する場合に
は、極めて僅かな電力を必要とするのみである。更に、
評価回路３４及び不揮発性メモリ３２もＭＯＳ技術で構
成れば、蓄電池２６からの極めて僅かの電力がそれらの
動作のために必要とされるのみである。従って、測定ユ
ニット２が基地局１に結合されていない時間中も、又は
基地局１が信号を送信しない時間中も、センサ３６の測
定値を繰り返し測定データに変換し、メモリ３２に連続
的に記憶することができる。この変換及び記憶は所定の
反復瞬時に実行することができ（この場合には評価回路
３４に時間制御測定回路を設ける）、或いはセンサ３６
により発生される測定信号が所定の条件を満足し、例え
ば所定の限界値又は変調速度を越える場合に実行するこ
とができる。メモリ３２に記憶される測定データ量及び
測定ユニット２の総合有効寿命のために、蓄電池２６の
ほぼ全容量を基地局への２つの測定データの送信間に使
用することができる。その理由は、基地局が信号を十分
長い時間に亘って伝送すれば、各伝送により蓄電池をそ
の最大容量に再充電することができるためである。
【００１７】メモリ３２、もっと精密にはその一部分
を、回路３４を動作させるプログラムを記憶するために
使用することもできる。このプログラム又はその一部分
を基地局１により測定ユニット２の受信機２８を介して
メモリ３２に書き込むこともできる。従って、例えば、
測定ユニットの動作中に、センサ３６の測定値に対する
評価プログラムを変更することができる。
【００１８】素子２２、２４及び２８〜３４は単一の集
積回路に組み込み、最小で且つ最大の費用有効性を有す
る構造を有利に提供することができる。センサ３６への
インターフェースを介して、又はもっと好ましくはメモ
リ３２へのインターフェースを介して（このインターフ
ェースは集積回路に対する外部インターフェースであ
る）、センサ３６に加えて、又はその代わりに、外部メ
モリを接続して、集積回路をデータ交換回路の拡大メモ
リとして使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による測定値非接触伝送装置の一実施例
をしめすブロック図である。
【符号の説明】
１ 基地局 ２ 測定ユニット １０、１１ 直列共振回路 １２ トランシーバ １４ マイクロプロセッサ ２０、２１ 並列共振回路 ２２ 整流器 ２４ 充電回路 ２６ 蓄電池 ２８ 受信機 ３０ 送信機 ３２ 不揮発性メモリ ３４ 評価回路 ３６ センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｂ 5/02 Ｇ０８Ｃ 17/00 Ｚ

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも一つの測定ユニットの測定値
    を非接触伝送する方法であって、測定ユニットにおいて
    測定値をセンサにより測定し、該測定値を局部的電源に
    より附勢される評価回路内で測定データに変換し、基地
    局がこの測定ユニットの近くで測定ユニットに信号を送
    信する際に該測定データをこの基地局に伝送する方法に
    おいて、前記電源は前記評価回路の附勢にのみ使用し、
    且つ前記測定データは前記測定ユニットから基地局へ、
    基地局から測定ユニットへ伝送される信号に含まれる電
    力により送信することを特徴とする測定値非接触伝送方
    法。
  2. 【請求項２】 基地局により伝送され、測定ユニットに
    より受信される信号の電力を電源に追加の電力を供給す
    るのにも使用することを特徴とする請求項１記載の方
    法。
  3. 【請求項３】 評価回路を規定の瞬時に動作させてセン
    サの測定信号を測定データに変換するとともにこれらの
    測定データを評価回路のメモリにバッファし、前記測定
    データをメモリから基地局へそれらの集収時間と無関係
    に伝送することを特徴とする請求項１又は２記載の方
    法。
  4. 【請求項４】 基地局及び測定ユニットを各自のコイル
    により誘導結合し、測定ユニットのコイルに結合された
    インピーダンスを変化させるとともに基地局においてこ
    のインピーダンスの変化を評価することにより測定デー
    タを伝送することを特徴とする請求項１〜３の何れかに
    記載の方法。
  5. 【請求項５】 少なくとも一つの測定ユニットの測定値
    を少なくとも一つの基地局に非接触伝送する装置であっ
    て、各測定ユニットが少なくとも一つのセンサ及び該セ
    ンサの測定値を測定データに変換する一つの評価回路
    と、電源と、測定データを送信するとともに信号を受信
    するトランシーバとを具え、各基地局が制御回路と、信
    号を測定ユニットのトランシーバに送信するとともに測
    定ユニットから測定データを受信するトランシーバとを
    具え、測定ユニットと基地局のトランシーバがときどき
    結合され、測定ユニットが基地局から信号を受信したと
    きにのみ測定データを伝送する装置において、測定ユニ
    ットの電源は評価回路の供給電圧端子にのみ接続され、
    且つ測定ユニットの送信機が測定データを基地局へ、基
    地局から受信される電力でのみ送信するよう構成されて
    いることを特徴とする測定値非接触伝送装置。
  6. 【請求項６】 測定ユニットのトランシーバに、該トラ
    ンシーバが電力を受信する際に電源充電用電圧を発生す
    る負荷回路が接続されていることを特徴とする請求項６
    記載の装置。
  7. 【請求項７】 評価回路が測定コントローラを具え、該
    コントローラが予め決められた第１期間中のみ評価回路
    を変換モードに変化させ、他の期間中は電力節約モード
    に変化させ、且つ評価回路は第１期間中に変換された測
    定データを記憶するメモリを具え、且つ該メモリの出力
    端子が測定ユニットのトランシーバに結合されているこ
    とを特徴とする請求項５又は６記載の装置。
  8. 【請求項８】 測定ユニット及び基地局のトランシーバ
    が、互いに誘導結合しうるコイルとして配置されたアン
    テナを具え、且つ測定ユニットのコイルに、評価回路に
    より制御しうるインピーダンスが接続されていることを
    特徴とする請求項５〜７の何かに記載された装置。
  9. 【請求項９】 測定値を発生するセンサ、電源、測定値
    を測定データに変換する評価回路、及び測定データを送
    信するとともに信号を受信するトランシーバを具える請
    求項５〜８の何かに記載の伝送装置用の測定ユニットに
    おいて、前記電源が評価回路の供給電圧端子にのみ接続
    され、且つ前記トランシーバが測定データを、信号の受
    信時にこの信号とともに受信される電力を使用して送信
    するよう構成されていることを特徴とする測定ユニッ
    ト。
  10. 【請求項１０】 測定データをバッファリングするため
    のメモリが設けられ、該メモリの出力端子がトランシー
    バに結合され、評価回路、メモリ及びトランシーバが集
    積回路に組み込まれていることを特徴とする請求項９記
    載の測定ユニット。
  11. 【請求項１１】 前記メモリのデータポートに集積回路
    の外部からアクセス可能であり、他のメモリを接続する
    ことができることを特徴とする請求項１０記載の測定ユ
    ニット。
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