JPS6095699A - 遠隔計測装置用の単一チヤネル測定ヘツド - 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】 発明の背景及び概寮 本発明は、遠隔計測の分野に係わシ、特に試験あるいは
モニタされるべき装置もしくは機械において感知される
１種または複数種のパラメータの値を遠隔発信する装置
に係わる。

センサによって得られたい□くつかのパラメータを遠隔
表示あるいは記録する多重チャネルテレメータリングシ
ステムが多種存在する。これらのシステムは複雑な測定
ヘッドを含み、このヘラＰは高張シ、またその機械への
取付にはしばしば多大の熟練と手間の掛かる部品糸行立
とが必要である。

この−うな必要は回転機械でのテレメータリングの場合
に生じ、回転機械ではヘッドを支持する部品が、機械の
シャフトをその機械的強度を減じる位置、即ち使用可能
なスペースが限られておシながらしばしば加速に耐える
必要のある位置に変位させることなく取付けられなけれ
ばならない。その上、上記のようなヘッドの電源は問題
を更に複雑化する補助配線を必要とし、この必要はヘッ
ドがしばしばアナログ部とデジタル部とを含むことによ
って増大され、その結果複数個の電源が必要となり、電
源変圧器の形成にコアが使用されることになる。電動回
転機械内に大きい磁場が存在することによって上記コア
は飽和し、供給エネルギに損失が生じる。

多重チャネルテレメータリングシステムによって提供さ
れる解決法は役に立たない場合が多く、例えばただ一つ
のパラメータの測定しか必要でない計測を迅速に実施し
なければならない場合など単一チャネル装置で十分であ
ろう。

本発明は、その測定精度が従来の複雑な多重チャネルヘ
ッドのものと比較され得る単一チャネル測定ヘッドであ
って、単純でかつ嵩張らず、電源に関して多くを要求せ
ず、また取付が容易であるものの提供を目的とする。

本発明によれば、センサ用電源と、増幅及び濾波手段と
、発生するパルスの時間間ｐ％が変化する変換器と、送
信手段とを含む単一チャネルテレメータリングヘッドが
提供され、前記変換器は変換器によって受信された信号
の値が伝送先での受信時に再構成されることを可能にす
る高低両規準値を送信する。

低電力消費型のアナログ要素とＣＭＯＳトランジスタを
有する論理回路とによって構成され得る上記のようなヘ
ッドは電力消費量が僅かであるため、電池あるいは蓄電
池であり得る低電圧及び小容量の電源ただ１個によって
作動し得、その際大きい電磁場の影響を受け易いコアの
使用は回避される。電力消費がごく小さいことによって
、ヘッドの自律性は向上する。要素数が少ないためヘッ
ドユニットは小型化され得、その機械への装入は低価格
で簡便に行なわれる。

変換器は電圧勾配ジェネレータと、電圧勾配が所定の高
低両規準値及び測定値それぞれに対応する三つの値に達
した時に矩形パルスを発生させる複数個のトリガ比較器
とを有利に含む。測定値は変換後、低規準値を表わす矩
形パルスと測定値の出現を表わす矩形パルスとを隔てる
時間間隔によって表わされる。この時間間隔は、上下両
規準値への到達を表わす矩形Ａルス間の時間間隔と比較
される。電圧勾配が二つの規準値を横切る間の時間間隔
に何らかの変化があればそれはシステムに生じた変化を
反映するものであり、この時間間隔変化は受信ユニット
による簡単な処理によって、例えば通常電圧勾配ジェネ
レータ内に使用されているコンデンサの充電電流を温度
に応じて加減するなどの補正の実施を可能にする。

矩形パルスは通常比較器の下流に配置された複数個の単
安定デバイスによって発生され、これらの単安定デバイ
スの一つの設定時間は、受信ユニットに含まれた論理回
路による矩形波の識別ヲ呵能にするべく他のデバイスの
前記期間と異なっている。

本発明はまた、上に規定したようなヘッドと、ヘッドか
ら送られてくる矩形パルスによっテ起動する電圧勾配ジ
ェネレータあるいはデジタル再生変換器を有する受信ユ
ニットとを含む装置を提供する。

本発明を、−例として示す特殖の具体例によって以下に
詳述する。

（以下余白） 第１図によれば、装置は作動パラメータの１つの測定が
予定される機械に担持された測定ヘッド１０および距離
をとって配置され、たとえば電線のよう力伝送路１４に
よりヘッドに接続された受信器１２を含んでいる。

ヘッド１０は、電源が少くとも３ｉルトに等しい単相電
圧十Ｖを供給するｄッテリであシ得る総電源１６（第２
図）を含む。電源１６は単純かつ公知形の構造のもので
、この電源に電圧＋ｖ、−ｖおよび＋２ｖを供給するこ
とを可能にする電圧変換器１８を含むことができる。電
源１６は、測定センサ１９に対して必要なエネルギを、
とのセンサに特定の供給回路２０を介して供給する。１
具体例では、センサは電圧が３ボルト、電力消費がｍＡ
の範囲内で供給される抵抗ひずみゲージのブリッジによ
ジ構成される。

剛定増幅器２４はふつう電圧＋Ｖ及び−ｖを供給さｎる
作動増幅器によυ構成される。第３図によれば、約４０
０の利得を供給し、抵抗Ｐ、を用いて調節可能な増幅器
２４は、電力消費の低い５個の作動増幅器２６によシ形
成される。七／す１９から発せられる信号は入力ｅｌ及
びｅ２を横切って供給され、増幅後２８において値ｖ１
を供給はれる。

信号■１はふつう低域フィルタに付与されなければなら
ない。この濾波作業は、第４図の具体例では、４０００
１Ｅ（ｚのカットオフ局波数をもつ、カスケード接続さ
れた２個の作動増幅器３２により構成される第４次バッ
タワースφフィルタ３０によ如実行される。

フィルタ３０の出力信号ｖ２は、後工程で信号Ｖ２を再
形成するための規準と時間幅変調信号を供給するべく構
成された変換器３４に供給でれる。

第５図では、変換器３４は２個の規準電圧Ｖｍａ　ｘ及
びＶｍ　ｉ　ｎを供給するための回路を含んでいる。

この回路は、演算増幅器３８に供給される電圧を安定化
するだめのツェナーダイオード３６を含み、演算増幅器
３８は、２つの電圧Ｖｍａｘ及びＶｍｉｎを、後に役割
を説明する中間電圧Ｖｄと同時に生じさせる抵抗ブリッ
ジを駆動する。

変調信号を発する変換器３４の１都なユトリガされる勾
配ジェネレータ及び、比較及び矩形Ａルス発生用のチャ
ネルを含んでいる。第５図を参照すれば、勾配ジェネレ
ータは、ＦＥＴ）ランジスタ５３が非導通状態にあわ、
光電を許可する時、コンデンサを介して電圧勾配■３を
発生させるため、ジェネレータ４２により定常電流を加
えられるコンデンサ４０を含む。′電圧ｖ３は、単安定
フリップフロラ２″４６ａ−ｄに接続する比較器４４ａ
−ｄによって個別に構成される４個のチャネルに加えら
れる。比較器４４ｂ、４４ｃ及び４４ｄの第２人力口は
夫々電圧Ｖ　ｍａｘ　、　Ｖ　＠及びＶｍｉｎを受取る
。出力口は、単安定フリップフロップ４６ｂ。

４６ａ及び４６ｄ１並びに共通ＯＲゲート４８を介して
、伝送路１４上に信号を供給する送信器５０に接続され
る。

従って、値Ｖｍｉｎ　＊　Ｖｚ及びＶｍａｘのいずれか
を電圧勾配Ｖ３が横切るたびに対応する単安定フリップ
フロップによる矩形波が生じる。乙の単安定フリップフ
ロップ及びＯＲゲート４８はよシ有利に拡高速作動のた
め電圧＋２ｖを印加される。

高速作動によってＡルス時間が短縮され、伝送装置のエ
ネルギ消費を低減することができる。

電圧Ｖｍａｘをも受容する比較器を備える第４チヤネル
は、リセット用である。単安定フリップフロップ４６＆
の出力信号は、コンデンサ４ｏを放電させ、矩形パルス
の全幅にわた多信号をゼロに保つ電界効果トランジスタ
５３に１コンデンサ５２を介して付加され、その後この
周期が〈シ返される。出力信号Ｖμは第７図の第２線に
示す形を有し、第４線は、電圧レベルＶ　ｍｌｎ　、　
Ｖｚ及びｖｍ、、を電圧勾配が横切る様子を示す、時間
Ｔ１は変換器の入力口に印加される電圧Ｖ！にっシあい
、従って時間Ｔはフルスケールに対応する。変換器は５
０μｓごとに測定を実行するよう構成されることができ
、これは、４ＫＨｚの通過帯域と両立する。

出力電圧ＶＳは、伝送路１４の性質に適合させたタイプ
であシ得る送信器に付与される。もし測定が固定装置上
で実行され、伝送が数１０メータを超えない長さに限ら
れる場合は、伝送路１４は光ファイノ々であってもよい
。従って送信器５ｏは、電界効果トランジスタ５６（第
６図）にょシ・制御される光放射ダイオード５４と合わ
せて用いられ得る。また、測定が回転シャフトのような
可動部材上で実行されなければならない時は、放射周波
数送信器または、その他の任意の送信器で物質的伝送路
を用いないものを使用してもよい。

オフセット電圧Ｖｄは、電圧±Ｖを印加された増幅器の
出力電圧を、変換器の測定範囲内Ｋｌ帰させ古ことを可
能にする。

第１図によれば、装置の受信ユニット１２は、伝送路１
４に接続された受信器５８と、出力６２上で２個のアナ
ログ出力信号、即ち測定値をあられす第１信号と高規準
値をあられす第２信号、を再生するための変換器６０を
含んでいる。コンバータ６０について詳しく説明する必
要はないが、このコンバータは、低規準値、測定値及び
高規準値をあられす矩形パルスをそれらの長さの差に基
いて識別するための論理ユニットを含んでいる。

測定値及び高規準値は、サンプルホールド回路（Ｓ　＆
　Ｈｃｉｒｃｕｉｔｓ　）に記憶される。

電圧勾配即ちのこぎシ歯波形は、変換器３４と同一タイ
プのジェネレータによって、下の基準矩形パルスから高
規準矩形ノｅルスまでの範囲で形成される。変換器６０
から送出される出力信号は、高規準値レベルに相当する
フルスケールをもつＡ／Ｄ変換器に付与させることがで
きる。

装置には、温度調整のための設計をすることができる。

温度変化は変換器３４のコンデンサ４０の値と充電電流
子を変化させることは周知である。

この変化は結果として、単安定フリップフロップ４６ｄ
及び４６ｂの出力矩形ノソルスを分離する時間間隔に変
化をもたらす（この間隔は測定のフルスケールをあられ
す）。受信器内には、ヘッド及びよシ特定的には沖１定
増幅器２４の温度を時間間隔Ｔから決定するための調整
手段を備えることができる。よく知られたこのようなず
れは、従って受信器内で簡単に補正できる。

第１図に示すように、装置は受信ユニット１２からの遠
隔制御装置を含んでいる。伝送路１４が光ファイア々で
あれば、遠隔制御は、光ファイ、？６６に光を伝達する
ＬＥＤダイオードを含む手動ユニット６４によシ実施さ
れる。ヘッドは遠隔制御受信器６８を含んでおシ、その
入力部材は、例えばホトトランジスタである。この受信
器は、ユニット６４から受信する信号の接続時間のあい
だ、例えば、７ＭＯ８トランジスタを介して電源に接続
する。

この種の遠隔制御装置は、低容量の電池ないし蓄電池な
いし蓄電池を電源とする場合、テスト期間中だけ装置に
給電することができる。テスト期間中は時間的に距たる
測定でも柔軟におこなえることが望ましいからである。

例えば、容量８５０ｍ人−ｈ１電圧３．４Ｉルトのリチ
ウム電池の給電を受ける測定ヘッドは、ｏｐ−一〇作動
増幅器とＣ−ＭＯＳ）う７ジＸｐを含んでいる。測定増
幅器２４のおよそ１．２μボルト１℃のドリフトは時間
Ｔの測定によって決定され、受信器によって修正される
。伝送は光ファイノ々上で電力消費を低減するため短い
ノぐルスの形で行われる。ヘッドの総電力消費は、セン
サも含めて、４．５　ｍ　Ａを超えない。

本発明は数多くの変型例が可能である。特にドリフトの
修正は受信側で、受信ユニットにマイクロプロセッサを
組込むことによってディジタル式に実行することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の１具体例のブロック線図、第２図
〜第６図は、第１図の装置のヘッドの電源、測定増幅器
、フィルタ、変換器および送信器の構造を示す概略的な
線図、および第７図は変換器による時間幅変調法を示す
時間線図である。 １０・・・・・・ヘッド、１２・・・・・・受信器、１
４・・・・−・伝送路、１６・・・・・・電源、１９・
・・・・・測定センサ、２０・・・・・・給電回路、２
４・・・・・・測定増幅器、３０・・・・・・フィルタ
、３４・・・・・・変換器、４０・・・・・・コンデン
サ、４２・・・・・・勾配ジェネレータ、５０・・・・
・・送信器。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）パラメータを遠隔測定する単一チャネル測定ユニ
   ットであって、ノぞラメータを表わす電気信号を発する
   べく構成された感知手段と、前記電気信号を増幅し濾波
   する手段と、増幅され濾波された信号を受信するように
   接続され、所定の低−規準値を表わすパルス増幅され濾
   波された信号を表わす・ぐルス、及び所定の高規準値を
   表わすパルスを逐次かつ繰返して発生し、その際パルス
   間隔が、増幅され濾波された信号の値に応じて変化する
   ように構成された変換手段と、前記ノξルスを伝送補助
   手段へ送る送信手段とを含み、信号の値は受信時に再構
   成され得る測定ユニット。
2. （２）ノぐラメータを遠隔測定する単一チャネル測定ユ
   ニットであって、ノ々ラメータを表わす電気信号を発す
   るべく構成された感知手段と、前記電気信号を増幅し濾
   波する手段と、増幅され濾波された信号を受信するよう
   に接続され、各各３個のパルスから成るパルス列を繰返
   して発生するように構成された変換手段と、前記・ぐル
   スを伝送補助手段へ送る送信手段とを含み、各パルス列
   は前記電気信号の瞬間値を表わし、その第一のノクルス
   は所定の低規準値を、第二の・ξルスは増幅し濾波され
   た電気信号を、第三のパルスは所定の高規準値をそれぞ
   れ表わし、第一のパルスと・第二のパルスとを隔てる時
   間間隔と第一〇ノソルスと第三のｉＲパルスを隔てる時
   間間隔との割合が電気信号の値を表わし、信号の値は受
   信時に再構成され得る測定ユニット。
3. （３）変換手段が電圧勾配ジェネレータと、電圧勾配が
   前記第一、第二及び第三の値の各々を横切る時に矩形ノ
   ソルスの発生を惹起する複数個のトリガ比較器とを含む
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載のユニッ
   ト。
4. （４）変換手段が比較器によってトリガされ得る複数個
   の承安定フリツゾフロツゾを含み、これらの単安定フリ
   ップフロップの一つは矩形−ξルスの識別を可能にする
   べく他のフリップフロップからのパルスとは異なるパル
   スを発生するように構成されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第３項に記載のユニット。
5. （５）電圧勾配ジュネレータがコンデンサと、コンデン
   サを一定値の電流で充電する手段と、前記第三のパルス
   に対応してコンデンサを短絡させるべく電圧勾配ジェネ
   レータをリセットする切替手段とを含むことを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項に記載のユニット。
6. （６）総合電源を更に含み、まだ増幅及び濾波手段は低
   電力消費型要素であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載のユニット。
7. （７）特許請求の範囲第１項に記載の測定ユニットを含
   む遠隔計測装置であって、前記電気信号を表わす振幅を
   具えた信号を再生する変換器を有する受信ユニットを更
   に含み、前記変換器は所定の低規準値を表わすパルスと
   所定の高規準値を表わすパルスとによって制御される電
   圧勾配ジェネレータを含む遠隔計測装置。
8. （８）受信ユニットが用いられる高低両規準値を表わす
   パルス間の時間間隔の測定から温度変化に起因するあら
   ゆるずれを測定する手段と該ずれを補正する手段とを含
   むことを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載の装置
   。
9. （９）測定ユニットの電源をオン状態及びオフ状態にす
   る切替手段を含む、測定ユニットを受信ユニットから遠
   隔制御する手段を更に含むことを特徴とする特許請求の
   範囲第７項に記載の装置。