JP2727750B2 - 電力および信号搬送装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は光波により電力と信号を搬送する電力および
信号搬送装置に関するものである。

従来の技術 従来の電力と信号を搬送する装置は第３図に示すよう
なものがあった。第３図において、１は電力供給手段を
有する主回路で、２は補助回路である。３は主回路から
補助回路に電力および信号を搬送する線路である。電力
供給手段101は第１の回路102に電力を供給すると共に線
路３を介して補助回路２の第２の回路201にも電力を供
給している。また第１の回路102の信号は線路303を介し
て第２の回路201に伝送する。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、線路が導電性の
ためアンテナの役割をしノイズを回路内に伝送してしま
うことがある。また線路が水道配管やガス配管の近傍を
通ると漏電や爆発の可能性がある。

さらに電力線と信号線が別々に必要になり設置が難し
く電力線が直接信号線にノイズ等の悪影響を及ぼすこと
がある。

また補助回路に常に電力を供給する用意をしておく必
要があり電力損失にもつながる。

本発明はかかる従来の課題を解消するもので、光波を
用いて補助回路の電力が低下してくると電力を搬送し他
の時間には信号を搬送することにより安全で効率の良い
電力と信号の搬送を可能とすることである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明の電力および信号搬
送装置は、主回路は、電力供給手段と、伝送する信号を
変調する第１の変調手段と、前記電力供給手段と前記第
１の変調手段の信号を入力し駆動信号を作製する第１の
駆動手段と、前記第１の駆動手段により電気を光に変換
する第１の発光手段と、前記補助回路からの光波信号を
受光し電気信号に変換する第１の光電変換手段と前記第
１の光電変換手段の出力から信号分を復調する第１の復
調手段からなり、前記主回路の信号により動作する補助
回路は前記主回路からの光波を受光し電力に変換する第
２の光電変換手段と前記主回路からの光波を受光し電気
信号に変換する第３の光電変換手段と前記第３の光電変
換手段の出力から信号分を復調する第２の復調手段と前
記第２の光電変換手段の出力を充電する充電手段と、前
記充電手段の電圧があらかじめ定めた電圧範囲内にある
かを検査比較する比較手段と、前記手段の出力で前記充
電手段の電圧があらかじめ定めた電圧範囲内を外れてい
る場合に信号により駆動量を作製する第２の駆動手段と
前記第２の駆動手段により電気を光に変換する第２の発
光手段とからからなり、前記主回路と前記補助回路の間
の電力搬送と信号伝送を行う光波伝送手段を有し、前記
主回路は前記補助回路の充電手段の状態を示す第２の発
光手段からの信号を受ける第１の復調手段の信号により
補助回路への電力供給もしくは信号伝送のどちらを伝送
するかを判定し第１の変調手段および第１の駆動手段、
第１の発光手段の出力調節する構成としたものである。

作用 以上の構成により、補助回路内の消費される電力に応
じて光波により電力と信号を切り替えて回路間を伝送す
る。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。な
お、第１図は電力伝送装置の断面図で第３図と同一部品
については同一番号を付している。

主回路１において102は第１の回路で、103は電力また
は信号を光に変える第１の発光手段（たとえばLEDや半
導体レーザ等）、104は前記発光手段103を駆動する駆動
手段である。105は前記第１の回路から補助回路内の第
２の回路に送る信号を変調する変調手段である。106は
補助回路２からの光波を電気信号に変換する第１の光電
変換手段で、107は前記第１の光電変換手段106の出力を
第２の回路201が送った信号に復調する第１の復調手段
である。

補助回路２において201は第２の回路で、202は光波を
電力に変換する第２の光電変換手段で、203は光波を電
気信号に変換する第３の光電変換手段で、204は前記第
３の光電変換手段203の出力を第１の回路102が送った信
号に復調する第２の復調手段である。205は第２の光電
変換手段202によって得た電力を充電する充電手段であ
る。206は前記充電手段205の電圧があらかじめ定めた電
圧範囲内にあるかを検出比較する比較手段で、207は前
記比較手段206の出力で前記充電手段の電圧があらかじ
め定めた電圧範囲内を外れている場合に信号により駆動
量を作製する第２の駆動手段で、208は前記第２の駆動
手段207により信号を光に変える第２の発光手段であ
る。

４は第１の発光手段103の光および第２の発光手段208
の光をそれぞれ第２の光電変換手段202、第３の光電変
換手段203および第１の光電変換手段106まで伝送する光
波伝送手段である。前記主回路１と前記光波伝送手段４
の間には第１の間隙５を有し、同様に前記補助回路を前
記光波伝送手段４の間には第２の間隙６を有している。

次に本発明の構成の動作を説明する。

通常主回路１内の第１の回路102には電力供給手段101
から電力を直接供給している。補助回路２内の第２の回
路201への電力供給と信号伝送の手段を説明する。

例えば、補助回路２が主回路１から離れていたり、人
手の入らない所に設置されると電池交換等ができず電力
を主回路から供給する必要がある。さらに途中の電磁環
境が悪いと電気的に信号を送ることは困難である。

まず補助回路２内の第２の回路201への電力供給の手
段を説明する。

主回路１内では駆動手段104により第１の発光手段103
を駆動し電気を光に変換する。

第１の発光手段103からの光波は第１の間隙５を伝搬
した後、光波伝送手段４に入る。光波伝送手段４内を伝
搬した光は第２の間隙を通った後補助回路２内の第２の
光電変換手段202に達する。

第２の光電変換手段に導かれた光波はここで電力に変
換する。変換された電力は充電手段205（容量は大きな
コンデンサもしくは２次電池）に充電し安定した電力供
給をより可能とする。

充電手段205の充電量が第２の回路を十分に動作する
電力（第２図（４）１点）になると比較手段206はオン
となり充電を終了してよいことを第２の回路201に知ら
せる。（第２図t1時間）第２の回路はこの信号を受ける
と第２の駆動手段207に信号を出し第２の発光手段208を
駆動する。第２の発光手段208の光波は光波伝送手段４
を通り主回路１の第１の光電変換手段106に達する。第
１の光電変換手段106に導かれた光波はここで電気信号
に変換される。第１の光電変換手段106の出力を第１の
復調手段107は入力し第２の回路201が送った信号に復調
する。第１の回路102はこの復調された信号を受けて補
助回路２の充電量が充分になったことを検知し第１の駆
動手段104による電力の供給を停止する。（第２図t2時
間） 駆動回路２において第２の回路201等が電力を消費し
充電手段205の充電量が補助回路２を動作する電力の最
低値（第２図（４）２点）になると比較手段206はオン
となり充電を再開しなければならないことを第２の回路
201に知らせる。（第２図t4時間）第２の回路はこの信
号を受けると第２の駆動手段207に信号を出し第２の発
光手段208を駆動する。第２の発光手段208の光波は光波
伝送手段４を通り主回路１の第１の光電変換手段106に
達する。第１の光電変換手段106に導かれた光波はここ
で電気信号に変換される。第１の光電変換手段106の出
力を第１の復調手段107は入力し第２の回路201が送った
信号に復調する。第１の回路102はこの復調された信号
を受けて補助回路２の充電量が不足してきたことを検知
し第１の駆動手段104による電力の供給を再開する。
（第２図t5時間） 以下この動作を繰り返す。

次に補助回路２内の第２の回路201への信号伝送の方
法を説明する。

主回路１内において駆動手段104は第２図t2軸間からt
4時間までは電力搬送をおこなう必要が無い。このた
め、この時間帯を利用して補助回路に信号を伝送する。

第１の回路102から補助回路２内の第２の回路201に送
る信号を第１の変調手段105で変調し、その信号を第１
の駆動手段104を介し第１の発光手段103により光に変換
する。この場合、電力を搬送するのでは無いため発光手
段の輝度すなわち出力は大きくなくても良い。そこで信
号伝送時の第１の発光手段103の出力は小さくても良
い。（第２図t3時間） この光波は電力搬送時と同様の経路をたどり補助回路
２に達し、第３の光電変換手段203に導かれここで電気
信号に変換される。第３の光電変換手段203の出力を第
２の復調手段204は入力し第１の回路102が送った信号に
復調する。第２回路201はこの復調された信号を受けて
動作をする。

このように駆動手段104が電力搬送と信号搬送を時間
的に切り替えて行なうことにより発光手段103や第１の
光電変換手段202の発熱を抑えることができ、効率良
く、さらに発光手段103と光電変換手段202の熱による寿
命低下を防ぎ電力および信号を搬送することができる。

例えば発光手段103にLED、第１の光電変換手段202に
太陽電池を使用した場合、電力を搬送する時はLEDに流
す電流は大きくし高輝度で発光さす。信号を伝送すると
きはLEDの点滅が第２の光電変換手段203で判別できれば
良いため輝度は低くても良い。

また補助回路２の消費電力が少ない場合は電力搬送を
頻繁に行なう必要が無く補助回路内の動作状態に応じて
電力を搬送する。

このように、発光手段103への駆動量を変えることに
より発光手段103の発熱を抑えることができる。

また光波伝送手段４の両端面に集光手段402,403を設
けると伝送効率を高めることができる。

上記のようにして電力と信号を搬送すると、光波伝送
手段４が水道配管やガス配管の近傍を通っても漏電や爆
発の可能性が無く安全である。さらにもし光波伝送手段
４が水分を吸収し毛細現象により主回路１または補助回
路２に水分が伝わっても第１の間隙および第２の間隙を
有しているため回路内に水分が入り故障を生じることが
無い。

また線路が非導電性のためアンテナの役割をしノイズ
を回路内に伝送してしまうことも無い。さらに線路を１
本で電力と信号を搬送することができ設置を容易とす
る。

さらに電力線が直接信号線にノイズ等の悪影響を及ぼ
すことが無く信頼性が向上する。

充電量の最低値（第２図（ａ）（４）１点）は余裕を
もって定めておくと、発光手段103から光波により電力
を搬送している際、第１の回路102から第２の回路201に
信号を送る必要が生じた時は信号の搬送を優先すること
ができる。（この時、充電中ではあるが、充電手段205
の充電量は補助回路２を動作するのに十分な充電量をも
っている。） また第２図（ｂ）において主回路１から補助回路２に
電力を供給している間（t5からt8時間）は補助回路２内
の第２の発光手段208と主回路１内の第１の光電変換手
段106はその機能を用いて信号伝送を行なうことができ
る。すなわち、第２図（ｂ）のt6からt7時間において、
第２の回路201の信号で第２の発光手段208を変調駆動等
を行なえば第１の光電変換手段106を介して第１の回路1
02は第２の回路201からの信号を受けることができる。
このようにして双方向の信号伝送を可能にすることがで
きる。

この際、第１の発光手段と第２の光電変換手段202第
３の光電変換手段203の系と第２の発光手段203と第１の
光電変換手段106の系は識別可能な光波（例えば異なる
波長）を用いる必要がある。

発明の効果 以上のように本発明の電力および信号搬送装置は、主
回路は、電力供給手段と、伝送する信号を変調する第１
の変調手段と、前記電力供給手段と前記第１の変調手段
の信号を入力し駆動信号を作製する第１の駆動手段と、
前記第１の駆動手段により電気を光に変換する第１の発
光手段と、前記補助回路からの光波信号を受光し電気信
号に変換する第１の光電変換手段と前記第１の光電変換
手段の出力から信号分を復調する第１の復調手段からな
り、前記主回路の信号により動作する補助回路は前記主
回路からの光波を受光し電力に変換する第２の光電変換
手段と前記主回路からの光波を受光し電気信号に変換す
る第３の光電変換手段と前記第３の光電変換手段の出力
から信号分を復調する第２の復調手段と前記第２の光電
変換手段の出力を充電する充電手段と、前記充電手段の
電圧があらかじめ定めた電圧範囲内にあるかを検査比較
する比較手段と、前記手段の出力で前記充電手段の電圧
があらかじめ定めた電圧範囲内を外れている場合に信号
により駆動量を作製する第２の駆動手段と前記第２の駆
動手段により電気を光に変換する第２の発光手段とから
からなり、前記主回路と前記補助回路の間の電力搬送と
信号伝送を行う光波伝送手段を有し、前記主回路は前記
補助回路の充電手段の状態を示す第２の発光手段からの
信号を受ける第１の復調手段の信号により補助回路への
電力供給もしくは信号伝送のどちらを伝送するかを判定
し第１の変調手段および第１の駆動手段、第１の発光手
段の出力調節する構成からなり、第１の駆動手段が電力
搬送と信号伝送を切り替えて行なうことにより第１の発
光手段や第１の光電変換手段の発熱を抑えることがで
き、熱による寿命低下を防ぎ電力および信号を搬送する
ことができる。

また補助回路２の消費電力が少ない場合は電力搬送を
頻繁に行なう必要が無く補助回路内の動作状況に応じて
電力を搬送するため電力の搬送効率が良くなる。

さらに、主回路から補助回路に電力を供給している間
に補助回路内の第２の発光手段と主回路内の第１の光電
変換手段はその機能を用いて信号伝送を行なうことがで
きる。すなわち１本の光波伝送手段を用いて電力搬送と
双方向の信号伝送を可能にすることができる。

また光波伝送手段が水道配管やガス配管の近傍を通っ
ても漏電や爆発の可能性が無く安全である。もし光波伝
送手段が水分を吸収し毛細現象により主回路または補助
回路に水分が伝わっても第１の間隙および第２の間隙を
有しているため回路内に水分が入り故障を生じることが
無い。

また線路が非導電性のためアンテナの役割をしノイズ
を回路内に伝送してしまうことも無い。さらに線路を１
本で電力と信号を搬送することができ設置を容易とす
る。

さらに電力線が直接信号線にノイズ等の悪影響を及ぼ
すことが無く信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の電力搬送装置のブロック
図、第２図a,bは同装置の動作説明図、第３図は従来の
電力および信号搬送装置のブロック図である。 １……主回路、２……補助回路、４……光波伝送手段、
５……第１の間隙、６……第２の間隙、101……電力供
給手段、103……第１の発光手段、106……第１の光電変
換手段、202……第２の光電変換手段、203……第３の光
電変換手段、205……充電手段、208……第２の発光手
段、403,404……集光手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長岡 行夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 城戸内 康夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭55−63525（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−109340（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主回路は、電力供給手段と、伝送する信号
   を変調する第１の変調手段と、前記電力供給手段と前記
   第１の変調手段の信号を入力し駆動信号を作製する第１
   の駆動手段と、前記第１の駆動手段により電気を光に変
   換する第１の発光手段と、前記補助回路からの光波信号
   を受光し電気信号に変換する第１の光電変換手段と前記
   第１の光電変換手段の出力から信号分を復調する第１の
   復調手段からなり、前記主回路の信号により動作する補
   助回路は前記主回路からの光波を受光し電力に変換する
   第２の光電変換手段と前記主回路からの光波を受光し電
   気信号に変換する第３の光電変換手段と前記第３の光電
   変換手段の出力から信号分を復調する第２の復調手段と
   前記第２の光電変換手段の出力を充電する充電手段と、
   前記充電手段の端子電圧があらかじめ定めた電圧範囲内
   にあるかを検査比較する比較手段と、前記比較手段の出
   力で前記充電手段の端子電圧があらかじめ定めた電圧範
   囲内を外れている場合に信号により駆動量を作製する第
   ２の駆動手段と前記第２の駆動手段により電気を光に変
   換する第２の発光手段とからなり、前記主回路と前記補
   助回路の間の電力搬送と信号伝送を行う光波伝送手段を
   有し、前記主回路は前記補助回路の充電手段の状態を示
   す第２の発光手段からの信号を受ける第１の復調手段の
   信号により補助回路への電力供給もしくは信号伝送のど
   ちらを伝送するかを判定し第１の変調手段、第１の駆動
   手段および第１の発光手段の出力を調節する構成とした
   電力および信号搬送装置。