JP2015523840A - 無線センサにおける可変インピーダンス素子を測定するためのシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (53)
- パラメータを検知するための無線リモートセンサであって、
無線電力伝送器から電力を無線で受信するように構成された受信コイルと、
前記受信コイルに結合された発振回路であって、該発振回路の発振が反射インピーダンスによって前記無線電力伝送器に伝達され、検知される前記パラメータの値に応じて変化する可変インピーダンス素子を有する発振回路と、
を備え、
前記発振は、前記可変インピーダンス素子の変化に応じて変化する、
無線リモートセンサ。 - 前記発振回路は、該発振回路の充電と放電とを交互に行うように構成された充電/放電回路を含み、
前記発振は、前記充電及び放電に一致している、
請求項1に記載の無線リモートセンサ。 - 前記充電/放電回路は、前記受信コイルを経由して無線で受信した電力によって充電される充電コンデンサを備える充電サブ回路を含む、
請求項2に記載の無線リモートセンサ。 - 前記充電/放電回路は、該充電/放電回路を充電状態と放電状態との間で遷移させるためのトリガを含み、
前記トリガは、前記充電コンデンサが閾値に達したときに前記充電/放電回路を前記充電から前記放電に遷移するように選択された逆方向ブレイクダウン電圧を有するダイオードである、
請求項3に記載の無線リモートセンサ。 - 前記充電/放電回路は、前記充電コンデンサを選択的に放電するように構成された電流ラッチを有する放電サブ回路を含む、
請求項3に記載の無線リモートセンサ。 - 前記充電サブ回路は、充電抵抗器を含み、
前記充電抵抗器は、前記可変インピーダンス素子である、
請求項5に記載の無線リモートセンサ。 - 放電抵抗器を更に含み、
前記放電抵抗器は、前記可変インピーダンス素子である、
請求項5に記載の無線リモートセンサ。 - 前記発振回路は、第1及び第2可変インピーダンス素子を含み、
前記第1可変インピーダンス素子は、前記充電サブ回路内の可変抵抗器であり、
前記第2可変インピーダンス素子は、前記放電状態の継続期間を変化させるように配置された可変抵抗器である、
請求項5に記載の無線リモートセンサ。 - 前記充電サブ回路に供給される電圧を正規化するための正規化回路を更に含む、
請求項3に記載の無線リモートセンサ。 - 前記正規化回路は、電圧固定器を含む、
請求項9に記載の無線リモートセンサ。 - 前記充電/放電回路は、該充電/放電回路を充電状態と放電状態との間で遷移させるためのトリガを含み、
前記トリガは、前記充電サブ回路に供給される電圧の変化に関わらず、略均一の充電継続期間を維持するように選択された比較器と分圧器とである、
請求項3に記載の無線リモートセンサ。 - 前記比較器は、前記分圧器の出力に結合された第1入力と、前記充電サブ回路に結合された第2入力とを含む、
請求項11に記載の無線リモートセンサ。 - 前記充電/放電回路は、前記充電コンデンサを選択的に放電するように構成された電流ラッチを有する放電サブ回路を含み、
前記比較器の出力は、前記電流ラッチに係合することによって結合されている、
請求項12に記載の無線リモートセンサ。 - 前記放電サブ回路は、変調レッグを含み、
前記変動レッグは、変調抵抗器を有し、前記電流ラッチに結合され、該電流ラッチがオンであるときのみに印加される、
請求項5に記載の無線リモートセンサ。 - 前記変調レッグは、トランジスタによって前記電流ラッチに結合され、
前記変調抵抗器は、前記トランジスタが、可変インピーダンス素子の少なくとも一部に依存する増幅器として動作するように選択された値を有する、
請求項14に記載の無線リモートセンサ。 - パラメータを検知するための無線リモートセンサシステムであって、
無線で電力を供給するための無線電源と、
無線リモートセンサであって、
無線電源から電力を無線で受信するための受信コイルと、
前記受信コイルに結合され、前記パラメータの値に応じて変化するインピーダンスを有する可変インピーダンス素子と、前記可変インピーダンス素子の変化に応じて変化する少なくとも一つの特性を有する電磁場を生成する内部共振回路とに網状に繋がれた抵抗器を有するホイートストンブリッジ構成と、
を含む無線リモートセンサと、
前記内部共振回路によって生成された前記電磁場を受信するための検知コイルと、
を有し、
前記検知コイルは、前記可変インピーダンス素子の変化に応じて変化する該電磁場の少なくとも一つの特性を検知可能なセンサに結合されている、
無線リモートセンサシステム。 - 前記可変インピーダンス素子は、可変抵抗器を含む、
請求項16に記載の無線リモートセンサシステム。 - 前記可変インピーダンス素子は、サーミスタである、
請求項16に記載の無線リモートセンサシステム。 - 前記内部発振回路は、内部コイルと内部コンデンサとを含む、
請求項17に記載の無線リモートセンサシステム。 - 前記ホイートストンブリッジ構成は、前記パラメータの変化に起因する前記電磁場の変化を増幅するように選択及び配置された二つの可変抵抗器を含む、
請求項16に記載の無線リモートセンサシステム。 - 前記ホイートストンブリッジ構成は、前記パラメータの変化に起因する前記電磁場の変化を増幅するように選択及び配置された四つの可変抵抗器を含む、
請求項16に記載の無線リモートセンサシステム。 - 前記内部コンデンサは、検知されるパラメータに応じて変化する可変コンデンサである、
請求項19に記載の無線リモートセンサシステム。 - 前記内部発振回路は、検知されるパラメータに応じて変化する可変抵抗器を含む、
請求項22に記載の無線リモートセンサシステム。 - 前記内部発振回路は、内部コイルを含み、
前記内部コイルは、第1部分と第2部分とを含み、
前記第1部分は、前記第2部分に対して逆巻され、
前記検知コイルは、第1部分と第2部分とを含み、
前記検知コイルの前記第1部分は、前記検知コイルの前記第2部分に対して逆巻されている、
請求項16に記載の無線リモートセンサシステム。 - 無線電源は、伝達コイルを含み、
前記検知コイルは、前記伝達コイル内に配置され、
前記内部コイルは、前記受信コイル内に配置されている、
請求項24に記載の無線リモートセンサシステム。 - パラメータを検知するための無線リモートセンサシステムであって、
伝達コイルを備える誘導伝送器と、
基準回路とセンサ回路とを有する無線リモートセンサであって、該基準回路が、受信コイルと、基準信号を生成するための基準信号発生器とを含み、該基準信号が、経時的な回路ドリフト並びに前記伝達コイル及び該受信コイル間の結合の変化のうちの少なくとも一つに応じて変化し、該センサ回路が、受信コイルと、前記パラメータに応じて変化する可変インピーダンス素子と、検知信号を生成するための検知信号発生器とを含み、該検知信号が、該可変インピーダンスの変化と、経時的な回路ドリフト並びに前記伝達コイル及び前記センサ回路の前記受信コイル間の結合のうちの少なくとも一つの変化とに応じて変化する無線リモートセンサと、
前記基準信号と前記検知信号とを受信するように構成された信号受信器と、
を備え、
前記信号受信器は、前記基準信号及び検知信号の機能として、前記可変インピーダンス素子の変化を決定するように構成されている、
無線リモートセンサシステム。 - 前記基準信号発生器は、基準LEDであり、
前記信号受信器は、前記基準LEDの強度を検知するように構成された第1光学センサを含む、
請求項26に記載の無線リモートセンサシステム。 - 前記検知信号発生器は、センサLEDであり、
前記信号受信器は、前記センサLEDの強度を検知するように構成された第2光学センサを含む、
請求項27に記載の無線リモートセンサシステム。 - 前記可変インピーダンス素子は、可変抵抗器である、
請求項28に記載の無線リモートセンサシステム。 - 前記可変インピーダンス素子は、サーミスタである、
請求項29に記載の無線リモートセンサシステム。 - 前記基準受信コイルと前記検知受信コイルとは、略共通の軸の周囲に巻き付けられ、略共通の平面を経由して伸びている、
請求項28に記載の無線リモートセンサシステム。 - 前記基準受信コイルは、螺旋巻コイルであり、
前記検知受信コイルは、前記基準受信コイルの巻付と略平行に巻き付けられた螺旋巻コイルである、
請求項31に記載の無線リモートセンサシステム。 - 前記基準受信コイルは、内部空間を規定し、
前記基準LEDと前記センサLEDとは、前記内部空間内に設置されている、
請求項32に記載の無線リモートセンサシステム。 - 前記伝達コイルは、内部空間を規定し、
前記第1光学センサと前記第2光学センサとは、前記伝達コイルの内部空間内に設置されている、
請求項33に記載の無線リモートセンサシステム。 - 誘導伝送器から電力を受信するように構成された受信コイルと、コンデンサとを有する共振回路と、
温度変化に応答して大きさが変化するように選択された回路基板と、
を備え、
前記受信コイルは、前記回路基板が温度変化を受けたときに、前記誘導伝送器において該受信コイルの反射インピーダンスに大きな影響を与えるのに十分な、該受信コイルの大きさ又は形状の変化を引き起こすように、該回路基板によって支持されている、
無線リモート温度センサ。 - 前記回路基板は、検知される温度の前記範囲に亘って伸縮を受けるように選択された熱膨張係数を有し、
前記受信コイルは、前記回路基板の前記伸縮が、前記誘導伝送器において該受信コイルの反射インピーダンスに大きな影響を与えるのに十分な、該受信コイルの前記大きさ及び前記形状の変化を引き起こすように、該回路基板によって支持されている、
請求項35に記載の無線リモート温度センサ。 - 前記受信コイルは、印刷されたインクコイルである、
請求項35に記載の無線リモート温度センサ。 - 前記受信コイルは、前記回路基板上に直接印刷されている、
請求項37に記載の無線リモート温度センサ。 - 前記受信コイルは、前記回路基板の伸長に応じて形状が変化可能となるように構成された複数の起伏を含む、
請求項36に記載の無線リモート温度センサ。 - 再共振コイルを更に含み、
前記再共振コイルは、前記回路基板の伸縮が、前記誘導伝送器において該再共振コイルの反射インピーダンスに大きな影響を与えるのに十分な、該再共振コイルの大きさと形状との変化を引き起こすように、該回路基板によって支持されている、
請求項36に記載の無線リモート温度センサ。 - 前記再共振コイルは、印刷されたインクコイルであり、前記受信コイルの周囲に設けられている、
請求項40に記載の無線リモート温度センサ。 - パラメータを検知するための無線リモートセンサであって、
無線電力伝送器から電力を無線で受信するように構成された受信コイルと、
前記受信コイルから電力を受信するために、該受信コイルに動作可能に結合された電圧制御発振器と、
前記電圧制御発振器に結合された可変インピーダンス素子と、
を備え、
前記電圧制御発振器の出力発振は、前記可変インピーダンス素子の値によって決まり、
前記可変インピーダンス素子は、検知される前記パラメータの値に応じて変化し、
前記出力発振は、前記可変インピーダンス素子の変化に応じて変化する、
無線リモートセンサ。 - アンテナを更に含み、
前記電圧制御発振器の前記出力発振は、前記アンテナに印加され、
前記出力発振は、ベースセンサに伝達可能である、
請求項42に記載の無線リモートセンサ。 - 信号コイルを更に含み、
前記電圧制御発振器の前記出力発振は、前記信号コイルに印加され、
前記出力発振は、ベースセンサに伝達可能である、
請求項42に記載の無線リモートセンサ。 - 負荷を更に含み、
前記電圧制御発振器の前記出力発振は、前記受信コイルに対する前記負荷を調整するための変調サブ回路に印加され、
前記出力発振は、前記反射インピーダンスによって前記受信コイルを経由してベースセンサに伝送可能である、
請求項42に記載の無線リモートセンサ。 - 前記変調サブ回路は、MOSFETを含み、
前記出力発振は、前記MOSFETのゲートに印加される、
請求項45に記載の無線リモートセンサ。 - 前記MOSFETは、第2可変インピーダンス素子を有する電圧オフセット回路に結合され、
前記負荷のデューティサイクルは、前記第2可変インピーダンス素子の値によって決まる、
請求項46に記載の無線リモートセンサ。 - パラメータを検知するための無線リモートセンサシステムであって、
伝達コイルを備える誘導伝送器と、
無線リモートセンサであって、
無線電力伝送器から電力を無線で受信するように構成された受信コイルと、
前記受信コイルから電力を受信するように、該受信コイルに動作可能に結合された電圧制御発振器と、
可変インピーダンス素子であって、前記電圧制御発振器の出力発振が、該可変インピーダンス素子の値によって決まるように、該電圧制御発振器に結合され、該可変インピーダンス素子が、検知される前記パラメータの値に応じて変化し、該出力発振が、該可変インピーダンス素子の変化に応じて変化する可変インピーダンス素子と、
を有する無線リモートセンサと、
前記出力発振から発生された信号を無線で受信するように構成された信号受信器と、
を備え、
前記信号受信器は、前記受信信号の機能として、前記可変インピーダンス素子の変化を決定するように構成されている、
無線リモートセンサシステム。 - 前記無線リモートセンサは、伝送器アンテナを含み、
前記電圧制御発振器の前記出力発振は、前記信号受信器に無線で送信するために前記伝送器アンテナに印加される、
請求項48に記載の無線リモートセンサシステム。 - 前記信号受信器は、前記伝送器アンテナによって送信される信号を受信するように構成された受信アンテナを含む、
請求項49に記載の無線リモートセンサシステム。 - 前記無線リモートセンサは、前記受信コイルから分離された信号コイルを含み、
前記電圧制御発振器の前記出力発振は、前記信号受信器に無線で送信するために前記信号伝達コイルに印加される、
請求項48に記載の無線リモートセンサシステム。 - 前記信号受信器は、前記信号伝達コイルによって送信された信号を受信するように構成された前記伝達コイルから分離された信号受信コイルを含む、
請求項51に記載の無線リモートセンサシステム。 - 前記信号伝達コイルと前記信号受信コイルとは、八の字状に逆巻されている、
請求項52に記載の無線リモートセンサシステム。
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