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センシング方法およびセンシングシステム 新技術説明会

国内特許コード P160013061
整理番号 090115JP01
掲載日 2016年6月23日
出願番号 特願2009-244995
公開番号 特開2011-090591
登録番号 特許第5632989号
出願日 平成21年10月24日(2009.10.24)
公開日 平成23年5月6日(2011.5.6)
登録日 平成26年10月24日(2014.10.24)
発明者
  • 黒川 隆志
  • 田中 洋介
出願人
  • 国立大学法人東京農工大学
発明の名称 センシング方法およびセンシングシステム 新技術説明会
発明の概要 【課題】
各センサノードからのデータ伝送が相互に衝突することなく、監視装置がデータを確実に受け取ることができるセンシングシステムを提供する。
【解決手段】
監視装置1がレーザ光LAを光ファイバー2を介して複数のセンサノード3に送出し、各センサノードでは受け取ったレーザ光の一部を光電変換部32により光電変換して電力を生成し電力を二次電池34に充電し、電力または二次電池に充電した電力により自己回路を駆動して、センサ37から取得した所定のセンシング情報によりレーザ光を変調して光ファイバー2を介して監視装置1に返送する、各センサノード3は、監視装置1によるレーザ光の送出停止および送出再開を検知し、レーザ光の送出再開を検知したときは、監視装置1へのデータ伝送のタイミングを、他のセンサノードと衝突しないように設定する。
【選択図】 図4
従来技術、競合技術の概要


複数のセンサノードを用いて温度等を監視するセンシングシステムが、本願発明者により既に提案されている(特許文献1)。



この技術は、監視装置側から電力用に利用できるレーザ光を光ファイバーを介してセンサノードに送出するもので、センサノードでは受け取ったレーザ光の一部を光電変換して電子回路駆動に使用するとともに、他の一部に変調を加えて光信号として監視装置に送り返す。

産業上の利用分野


本発明は、光ファイバーを用いてレーザ光を複数のセンサノードに送出し、前記各センサノードでは受け取ったレーザ光の一部を電力に変換して二次電池を充電するとともに当該電力によりセンサから取得した所定のセンシング情報(データ)により前記レーザ光を変調して監視装置に返送するセンシング技術に関し、特に各センサノードからのデータ伝送が相互に衝突することなく、監視装置がデータを確実に受け取ることができるセンシング方法およびセンシングシステムに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
監視装置がレーザ光を光ファイバーを介して複数のセンサノードに送出し、前記各センサノードでは受け取った前記レーザ光の一部を光電変換部により光電変換して電力を生成し、その前記電力を二次電池に充電し、前記電力または前記二次電池に充電した電力により自己回路を駆動して、センサから取得した所定のセンシング情報により前記レーザ光を変調して前記光ファイバーを介して前記監視装置に返送するセンシングシステムであって、
前記各センサノードは、
制御部と、
前記光電変換部を太陽電池モードで動作させ、前記監視装置が前記レーザ光の送出を停止したことを検出するレーザ光送出停止検知回路と、
前記光電変換部をフォトダイオードモードで動作させ、前記監視装置が前記レーザ光の送出を再開したことを検出するレーザ光送出再開検知回路と、
前記光電変換部を、前記レーザ光送出停止検知回路または前記レーザ光送出再開検知回路に接続するスイッチ回路とを備え、
前記光電変換部が前記レーザ光送出停止検知回路に接続されている場合において、前記レーザ光送出停止検知回路が前記レーザ光の送出停止を検出したときは(前記光電変換部の起電力を監視することで検出される)、前記制御部は前記光電変換部が前記レーザ光送出再開検知回路に接続されるように前記スイッチ回路を制御し、
前記光電変換部が前記レーザ光送出再開検知回路に接続されている場合において、前記レーザ光送出再開検知回路が前記レーザ光の送出再開を検出したときは(逆バイアスされている前記光電変換部の出力電流を監視することで検出される)、前記制御部は前記光電変換部が前記レーザ光送出停止検知回路に接続されるように前記スイッチ回路を制御するとともに、前記監視装置へのデータ伝送のタイミングを、他のセンサノードによる前記監視装置へのデータ伝送へのタイミングと衝突しないように設定する、
ことを特徴とするセンシングシステム。

【請求項2】
前記センサノードは、前記光ファイバーを介して入射した前記レーザ光を前記光電変換部とMEMS型光変調器とに分岐するとともに、前記MEMS型光変調器からの変調されたレーザ光を前記監視装置に返送する光分岐結合部を備え、
前記光分岐結合部は、第1サーキュレータと、カプラーと、第2サーキュレータとからなり、
前記第1サーキュレータは前記監視装置からの前記レーザ光を入射し、前記カプラーに出射し、
前記カプラーは入射した前記レーザ光を、前記光電変換部に送出するとともに前記第2サーキュレータを介して前記MEMS型光変調器に返送し、
前記第2サーキュレータは前記MEMS型光変調器からの前記変調されたレーザ光を入射して前記第1サーキュレータを介して前記監視装置に返送する、
ことを特徴とする請求項1に記載のセンシングシステム。

【請求項3】
前記センサノードは、前記光ファイバーを介して入射した前記レーザ光を前記光電変換部とMEMS型光変調器とに分岐するとともに、前記MEMS型光変調器からの変調されたレーザ光を前記監視装置に返送する光分岐結合部を備え、
前記光分岐結合部は、サーキュレータと、カプラーとからなり、
前記サーキュレータは前記監視装置からの前記レーザ光を入射し、前記カプラーに出射するとともに、前記MEMS型光変調器からの前記変調されたレーザ光を入射して前記サーキュレータを介して前記監視装置に返送し、
前記カプラーは入射した前記レーザ光を、前記光電変換部に送出するとともに前記MEMS型光変調器に送出する、
ことを特徴とする請求項1に記載のセンシングシステム。

【請求項4】
前記レーザ発生装置は、
所定波長の発電用レーザ光を発生する発電用光発生部と、前記発電用レーザ光の波長とは異なる波長の信号用レーザ光を発生する信号用光発生部と、前記発電用レーザ光と前記信号用レーザ光とを合波して出射するWDMフィルタとを備え、
前記センサノードは、
前記レーザ発生装置からのレーザ光を前記光ファイバーを介して入射し、当該レーザ光から前記発電用レーザ光を取り出して前記光電変換部に送出するとともに前記信号用レーザ光を取り出して前記MEMS型光変調器に送出し、さらに前記MEMS型光変調器において変調されたレーザ光を入射して前記監視装置に返送するWDMフィルタからなる光分岐結合部を備えた、
ことを特徴とする請求項1に記載のセンシングシステム。

【請求項5】
前記光電変換部の出力側と、前記二次電池との間に直流昇圧回路を備えたことを特徴とする請求項1から4の何れかに記載のセンシングシステム。

【請求項6】
前記センサノードは、前記二次電池の充電電圧検出機能を有し、当該充電電圧が所定値よりも低下したときに、センシング動作を行わないことを特徴とする請求項1から5の何れかに記載のセンシングシステム。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2009244995thum.jpg
出願権利状態 登録
※ 国立大学法人東京農工大学では、先端産学連携研究推進センターにおいて、知的財産の創出・権利化・活用に取り組んでいます。上記の特許・技術の内容および導入に興味・関心がありましたら、当センターまでお気軽にお問い合わせください。


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