JP3997097B2 - 測定器の非接触送受信システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定器の非接触送受信システムに関する。詳しくは、測定器本体と外部装置との間で、情報の伝送を行う測定器の非接触送受信システムに関する。
【０００２】
【背景技術】
距離、傾斜角度、間隔などの幾何学的測定を行う小型測定器（スモールツール）、たとえば、ノギス、マイクロメータ、ダイヤルゲージなどの中には、測定データを外部に出力できるようにした出力付き測定器が知られている。
この出力付き測定器は、幾何学的測定を行う測定手段、この測定手段からの測定信号を処理する信号処理回路、および、この信号処理回路に接続され測定器本体の外表面に露出した出力電極を備える測定器本体と、外部機器と、一端に測定器本体の出力電極に取り付けられるコネクタを有し、他端が外部機器に接続される接続ケーブルとを備える。
このような構成において、測定手段によって測定された測定信号は、信号処理回路で処理された後、出力電極、コネクタおよび接続ケーブルを通って外部機器に伝送され、そこで処理される。
【０００３】
また、信号処理回路、出力電極、コネクタへの水、油、粉塵などの浸入を防ぐ防護機構を備えた出力付き測定器も知られている。
この防護機構を備えた出力付き測定器は、測定器本体の内部に測定データを誘導電磁波として伝送するコイルを設けるとともに、接続ケーブルのコネクタに電磁場の変化に感応するコイルを設け、これらのコイルによる非接触の無線通信によって、測定データを測定器本体から接続ケーブルに伝送する構造である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、測定データを測定器本体から外部機器に電気信号として伝送するための信号処理や電気信号の伝送に内部電池の電力を使用すると、測定器本体の使用時間が短くなってしまうという問題がある。
特に、この問題は、接続・分離可能でかつそれぞれ内部に回路を有する測定器本体と外部処理手段とが、電磁カップリングおよびケーブルを介して情報交換可能に連結された非接触送受信システムに共通する課題でもある。
【０００５】
本発明の目的は、従来の問題を解消し、水や油などの浸入を防ぐ防護機能を備えつつ、使用時間が短縮されることがない測定器の非接触送受信システムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の測定器の非接触送受信システムは、測定器本体と外部処理手段とが、接続・分離可能、かつ、接続された状態において電磁カップリングを介して情報交換可能に構成された測定器の非接触送受信システムであって、前記測定器本体は、距離、傾斜角度、間隔などの幾何学的情報を検出、処理する信号処理回路と、この信号処理回路を駆動させる内蔵電池と、前記外部処理手段から前記電磁カップリングを介して送信されてくる制御信号を受信し前記信号処理回路へ与える制御信号受信回路と、前記信号処理回路からの処理信号を前記電磁カップリングを介して前記外部処理手段へ送信する処理信号送信回路と、前記電磁カップリングを介して前記外部処理手段から送られてくる交流電力の振幅に基づく電力を受信し前記測定器本体の電力消費部へ与える電力受信回路とを備え、前記外部処理手段は、外部機器と、この外部機器と前記測定器本体との間を接続する接続ケーブルとを備え、前記接続ケーブルは、前記測定器本体に対して接続・分離可能な測定器本体側プラグを有し、この測定器本体側プラグには、前記信号処理回路を制御する制御信号を前記電磁カップリングを介して前記測定器本体へ送信する制御信号送信回路と、前記測定器本体から前記電磁カップリングを介して送信されてくる処理信号を受信する処理信号受信回路と、前記電磁カップリングを介して前記測定器本体へ交流電力を送る電力供給回路と、前記外部機器に対して前記データ出力指令の出力を要求するスイッチとが設けられ、前記外部機器は、前記スイッチの操作に応じてデータ出力指令および制御指令を前記制御信号送信回路へ出力するとともに、前記処理信号受信回路で受信された前記測定器本体からの処理信号を処理する、ことを特徴とする。
【０００７】
このような構成によれば、外部処理手段において、制御信号送信回路から出力指令や制御指令に関する制御信号が電磁カップリングを介して測定器本体へ送信されると、測定器本体では、その制御信号を制御信号受信回路が受信し、信号処理回路へ与える。すると、信号処理回路から処理信号が出され、その処理信号が電磁カップリングを介して外部処理手段へ送信される。外部処理手段では、処理信号受信回路が測定器本体から送信されてくる処理信号を受信し、処理、あるいは、他の外部機器へ送信する。つまり、測定器本体と外部処理手段との間で、電磁カップリングを介して相互に情報伝送される。
【０００８】
このようなシステムにおいて、外部処理手段側において、電力供給回路から供給された交流電力が外部処理手段側の電磁カップリングに印加されると、その交流電力は測定器本体側の電磁カップリングで受信される。すると、電力受信回路において、交流電力の振幅に基づく電力が測定器本体の電力消費部へ与えられるから、測定器本体側に内蔵された信号処理回路を駆動させる内蔵電池の消耗を防ぐことができる。つまり、測定器本体側の使用時間が短縮されることがない非接触送受信システムを実現できる。
また、測定器本体と外部処理手段との連結を接点によらず、電磁カップリングを用いたので、接点式電気接続に必要な機構的開口部を廃止して密封構造化できる。いわゆる、クーラントプルーフ化を実現できる。
【０００９】
上記非接触送受信システムにおいて、前記電磁カップリングは、前記測定器本体側および外部処理手段側に設けられた一対の感応コイルを備えることが望ましい。
このようにすれば、一対の感応コイルによって、測定器本体と外部処理手段との双方の情報伝送および外部処理手段から測定器本体への電力伝送を実現できるから、構造を簡易化できる。
【００１０】
また、上記非接触送受信システムにおいて、前記処理信号送信回路は振幅変調手段を有し、前記処理信号受信回路は振幅復調手段を有し、前記制御信号送信回路は前記電力供給回路の交流電力を入力とした周波数変調手段または位相変調手段を有し、前記制御信号受信回路は周波数復調手段または位相復調手段を有し、前記振幅変調手段の変調度は浅く、前記周波数変調手段または前記位相変調手段の変調度は深く設定されていることが望ましい。
このようにすれば、外部処理手段側から測定器本体側へ伝送される電力および制御信号は周波数変調または位相変調され、測定器本体側から外部処理手段側へ伝送される処理信号は振幅変調されるから、つまり、周波数変調または位相変調信号に振幅変調信号を重畳しても、信号が混信することがないから、同時双方向の伝送が可能である。しかも、振幅変調の変調度は浅く、周波数変調または位相変調の変調度は深く設定されているから、周波数変調または位相変調の変調度が深い交流電力に、振幅変調信号が影響を与えることが少なく、同時に安定した電力供給を実現できる。
【００１１】
また、上記非接触送受信システムにおいて、前記測定器本体と外部処理手段との間で送受信される信号は、同時伝送または時分割伝送であることが望ましい。このようにすれば、伝送にかかる時間を短くできるので、迅速な処理が期待できる。
【００１２】
また、上記非接触送受信システムにおいて、前記位相、周波数、振幅変調手段の各変調度の少なくとも一部は、２値的であり、２値的変調度に対応する情報は、時間的に直列の２値信号列であるとともに、残部の情報に対応する信号の変調度は多値的もしくは連続的であってもよく、または、前記位相、周波数、振幅変調手段の各変調度の少なくとも一部は、多値的であり、この多値の状態は、時間的な連続量を所定の時間周期でデジタル量に変換し、時間的に前記周期で更新する多値信号の状態に対応しているとともに、残部の情報に対応する信号の変調度は２値的もしくは連続的であってもよく、さらには、前記位相、周波数、振幅変調手段の各変調度の少なくとも一部は、時間的に連続なアナログ量に対応する信号であるとともに、残部の情報に対応する信号の変調度は２値的もしくは多値的であってもよい。
【００１３】
また、上記非接触送受信システムにおいて、前記電磁カップリングは、前記測定器本体側および外部処理手段側に設けられた複数対の感応コイルを備え、これら複数対の感応コイルを介して前記制御信号および処理信号が独立的に伝送されるようにしてもよい。
このようにすれば、制御信号および処理信号が複数対の感応コイルを介してそれぞれ独立的に伝送されるから、信号伝送時に多重変調をかけなくてもよいから、回路を簡易化できる。
【００１４】
また、上記非接触送受信システムにおいて、前記電力受信回路に代えて、前記電磁カップリングを介して前記測定器本体側で発生する交流電力の振幅が所定以上になったことを条件として作動し、外部エネルギを直流電力に変換して前記測定器本体内の電力消費部へ与える外部エネルギ変換手段を備えることが望ましい。
このようにすれば、電磁カップリングを介して測定器本体側で発生する電気的交流の振幅が所定以上になったことを条件として、外部エネルギ変換手段が作動し、外部エネルギを直流電力に変換して測定器本体内の電力消費部へ与えるので、測定器本体内の各回路を安定して動作させることができる。
【００１５】
その際、外部エネルギ変換手段は、前記電磁カップリングを介して前記測定器本体側で発生する交流電力の振幅を直流に変換する変換器を備え、この変換器により前記測定器本体内の前記制御信号受信回路および処理信号送信回路へ直流電力の供給を行うようにすれば、より好ましい。
【００１６】
また、上記非接触送受信システムにおいて、前記外部エネルギ変換手段は、温度差、光エネルギー、振動等の機械的外乱を直流電力に変換する変換器を備えていてもよい。
このようにすれば、温度差、光エネルギー、振動等の機械的外乱を利用して、測定器本体内の制御信号受信回路および処理信号送信回路へ直流電力を供給できるから、特別な電源を確保しなくてもよい。
【００１７】
また、上記非接触送受信システムにおいて、前記外部処理手段側には、前記制御信号送信回路、処理信号受信回路および電力供給回路への電力供給を制御する電力供給制御手段が設けられ、前記電力供給制御手段は、外部からの電力供給開始信号を検知したとき前記制御信号送信回路、処理信号受信回路および電力供給回路に電力を供給してこれらを動作させるとともに、前記測定器本体から最終処理信号を受信したとき前記制御信号送信回路、処理信号受信回路および電力供給回路への電力供給を停止させることが望ましい。
このようにすれば、信号伝送時など電力供給が必要なときのみ電力の供給を行い、不必要なときには電力供給を停止させることができるから、無駄な電力消費を削減することができる。
【００１８】
この際、前記電力供給制御手段は、前記測定器本体から送られてくる処理信号の伝送単位情報を計数し、計数値が所定値になったことで最終処理信号として判定してもよく、あるいは、前記測定器本体から送られてくる処理信号のうち、予め定められた最終処理信号コードを受信したことで最終処理信号として判定するようにしてもよい。
【００１９】
また、上記非接触送受信システムにおいて、前記外部処理手段側に設けられた制御信号送信回路、処理信号受信回路および電力供給回路を動作させる付加電池を備え、前記電力供給制御手段は、前記付加電池の電力を前記制御信号送信回路、処理信号受信回路および電力供給回路へ供給する経路を開閉することが望ましい。
このようにすれば、外部処理手段側に設けられた前記制御信号送信回路、処理信号受信回路および電力供給回路を動作させるための電力を付加電池によって賄うことができるから、外部機器には電力供給能力のないもの、あるいは、その能力が低いものでも接続できる。しかも、付加電池の電力を制御信号送信回路、処理信号受信回路および電力供給回路へ供給する経路を開閉するのみで、各回路への電力の供給、停止を制御することができるから、極めて簡単に制御を行える。
【００２０】
また、上記非接触送受信システムにおいて、前記付加電池は、太陽電池、温度差起電力変換器、振動電力変換器のいずれかで構成できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態の説明にあたって、同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
【００２２】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態を示している。第１実施形態の測定器の非接触送受信システムは、物理的に接続・分離可能でかつそれぞれ内部に回路を有する信号処理手段１と外部処理手段２とが、電磁カップリング５を介して情報交換可能に連結された非接触送受信システムである。
ここで、電磁カップリング５は、信号処理手段１側および外部処理手段２側に設けられた一対の電磁気感応コイル１１，２１（磁性体およびコイルからなる）を備える。
【００２３】
信号処理手段１は、距離、傾斜角度、間隔などの幾何学的情報を検出、処理する測定器本体１０によって構成されている。
測定器本体１０は、感応コイル１１と、距離、傾斜角度、間隔などの幾何学的情報を検出、処理する幾何学的計測信号処理回路１２と、この信号処理回路１２を駆動させる内蔵電池１３と、外部処理手段２から電磁カップリング５を介して送信されてくる制御信号を受信し信号処理回路１２へ与える制御信号受信回路１４と、信号処理回路１２からの処理信号を電磁カップリング５を介して外部処理手段２へ送信する処理信号送信回路１５と、電磁カップリング５を介して外部処理手段２から送られてくる電気的交流（交流電力を意味する：以下同じ）の振幅に基づく電力を受信し信号処理手段１の電力消費部へ与える電力受信回路１６とを備える。
【００２４】
外部処理手段２は、外部機器４と、この外部機器４および信号処理手段１間を接続する接続ケーブル３とを備える。接続ケーブル３は、信号処理手段１および外部機器４に接続されるプラグ２０，３０を両端に有する。
プラグ２０は、感応コイル２１と、信号処理回路１２を制御する制御信号を電磁カップリング５を介して信号処理手段１へ送信する制御信号送信回路２２と、信号処理手段１から電磁カップリング５を介して送信されてくる処理信号を受信する処理信号受信回路２３と、電磁カップリング５を介して信号処理手段１へ電気的交流を送信する電力供給回路２４と、データ出力を要求するスイッチ２５とを備える。
【００２５】
以上において、信号処理手段１における処理信号送信回路１５は振幅（ＡＭ）変調手段を有し、プラグ２０における処理信号受信回路２３は振幅（ＡＭ）復調手段を有している。
また、制御信号送信回路２２は周波数（ＦＭ）変調手段を有し、制御信号受信回路１４は周波数（ＦＭ）復調手段を有している。なお、周波数（ＦＭ）変調手段に代えて位相（ＰＭ）変調手段を、周波数（ＦＭ）復調手段に代えて位相（ＰＭ）復調手段を用いてもよい。
ここで、ＡＭ変調手段の変調度は浅く、ＦＭ変調手段またはＰＭ変調手段の変調度は深く設定されている。
なお、電力受信回路１６は、ＡＣ／ＤＣ変換部を有している。
【００２６】
プラグ３０は、外部機器４からデータ出力指令あるいは制御指令などが与えられると、そのデータ出力指令あるいは制御指令をプラグ２０側の制御信号送信回路２２に印加するとともに、信号処理手段１から送信されかつ処理信号受信回路２３で復調された信号を解読する制御・信号解読部３１と、外部機器４から供給される電力から接続ケーブル３内の各回路（制御信号送信回路２２、処理信号受信回路２３、電力供給回路２４および制御・信号解読部３１）で必要とする直流電力を作るための制御電源３２とを備える。
【００２７】
外部機器４は、プラグ２０側に設けられたスイッチ２５の操作に応じて出力信号が与えられると、制御・信号解読部３１に対してデータ出力指令あるいは制御指令などを与えるとともに、制御・信号解読部３１から出力された信号を処理して出力する。
【００２８】
このような構成において、スイッチ２５を押すと、接続ケーブル３を通じて外部機器４に出力信号が与えられる。外部機器４は、その出力信号を認識すると、制御・信号解読部３１に対してデータ出力指令あるいは制御指令などを与える。制御・信号解読部３１は、その受信した指令をプラグ２０側の制御信号送信回路２２に印加し、電力供給回路２４で発生した電気的交流に深いＦＭ変調を加える。このＦＭ変調された信号が感応コイル２１に印加されると、信号処理手段１側の感応コイル１１で受信される。
【００２９】
この受信された信号のうち、電気的交流の振幅成分は、電力受信回路１６のＡＣ／ＤＣ変換部で直流電圧に変換され、信号処理手段１内の回路（制御信号受信回路１４や処理信号送信回路１５など）に供給される。ここで、ＦＭ変調を用いているのは、ＦＭ変調の場合には、信号処理手段１側の感応コイル１１で受信する電気的交流の振幅に影響がでないので、信号処理手段１側に供給される電力が影響を受けないためである。
【００３０】
一方、電気的交流の周波数成分は、制御信号受信回路１４のＦＭ復調手段で復調され、出力指令あるいは制御指令となって信号処理回路１２に印加される。信号処理回路１２が出力指令を解読すると、計測データがシリアルパルス形式で出力され、予め浅いＡＭ変調度に設定された処理信号送信回路１５のＡＭ変調手段にＡＭ変調信号として印加され浅く変調される。処理信号送信回路１５のＡＭ変調手段によって、信号処理回路１２からの処理信号を浅く変調する理由は、外部処理手段２から供給される電力の振幅に影響を与えないようにするためである。信号処理手段１側の感応コイル１１の負荷を２値的に変動させるＦＭ変調された電気的交流信号に、ＡＭ変調信号を重畳しても、ＦＭ復調の特性から信号が混信することがないから、同時双方向の情報伝送が可能で、しかも、浅いＡＭ変調と深いＦＭ変調を受けた電気的交流信号により、同時に安定した電力供給を実現できる。
【００３１】
さて、ＡＭ変調された信号は、プラグ２０側の処理信号受信回路２３のＡＭ復調手段で基の２値的直流信号に復調され、接続ケーブル３を通じてプラグ３０側の制御・信号解読部３１に印加される。制御・信号解読部３１では、復調されたシリアルパルス列形式の信号を、ある一定の規則を基にして解読し、計測データとして一次蓄積したのち、外部機器４が受付可能な信号形態に変換して出力する。
【００３２】
従って、第１実施形態によれば、信号処理手段１と外部処理手段２との連結を接点によらず、電磁カップリングを用いたので、接点式電気接続に必要な機構的開口部を廃止して密封構造化できる。いわゆる、クーラントプルーフ化を実現できる。
また、外部処理手段２側において、電力供給回路２４から供給された電気的交流が外部処理手段２側の電磁カップリング５に印加されると、その電気的交流は信号処理手段１側の電磁カップリングで受信される。すると、電力受信回路１６において、電気的交流の振幅に基づく電力が信号処理手段１の電力消費部へ与えられるから、信号処理手段１側に内蔵された内蔵電池１３の消耗を防ぐことができる。つまり、信号処理手段１（測定器本体１０）側の使用時間が短縮されることがない非接触送受信システムを実現できる。
【００３３】
また、一対の感応コイル１１，２１によって、信号処理手段１と外部処理手段２との双方の情報伝送および外部処理手段２から信号処理手段１への電力伝送を実現できるから、構造を簡易化できる。
また、外部処理手段２側から信号処理手段１側へ伝送される電力および制御信号はＦＭ変調またはＰＭ変調され、信号処理手段１側から外部処理手段２側へ伝送される処理信号はＡＭ変調されるから、つまり、ＦＭ変調またはＰＭ変調信号にＡＭ変調信号を重畳しても、信号が混信することがないから、同時双方向の伝送が可能である。しかも、ＡＭ変調の変調度は浅く、ＦＭ変調またはＰＭ変調の変調度は深く設定されているから、ＦＭ変調またはＰＭ変調の変調度が深い電気的交流の振幅（電力）に、ＡＭ変調信号が影響を与えることが少なく、同時に安定した電力供給を実現できる。
【００３４】
（第２実施形態）
図２は本発明の第２実施形態を示している。第２実施形態の非接触送受信システムは、第１実施形態の非接触送受信システムにおいて、信号処理手段１の電力受信回路１６に代わって外部エネルギ変換手段１７を備える点、接続ケーブル３のプラグ３０および外部機器４が省略されている点が異なる。なお、本実施形態では、制御信号送信回路２２、処理信号受信回路２３および電力供給回路２４に外部の直流電源が接続され、制御信号送信回路２２に出力・制御指令が直接印加されるようになっている。
【００３５】
外部エネルギ変換手段１７は、電磁カップリング５を介して信号処理手段１側（感応コイル１１）で発生する電気的交流の振幅が所定以上になったことを条件として作動し、外部エネルギを直流電力に変換して信号処理手段１内の電力消費部へ与える第１の変換器のほかに、信号処理手段１（感応コイル１１）側で発生する電気的交流の振幅の交流を直流に変換する第２の変換器を備える。
これらの変換器を介して、信号処理手段１内の制御信号受信回路１４および処理信号送信回路１５へ直流電力の供給が行われる。なお、第１の変換器としては、温度差、光エネルギー、振動等の機械的外乱を電力に変換するいずれの変換器でもよい。
【００３６】
このような構成において、制御信号送信回路２２、処理信号受信回路２３および電力供給回路２４に外部の直流電源が印加されると、電力供給回路２４の交流発生手段が電気的交流信号を発生し、これが制御信号送信回路２２のＦＭ変調手段の一方の入力端に与えられる。制御信号送信回路２２のＦＭ変調手段の他方の入力端に外部から出力指令、あるいは、制御指令が与えられると、電力供給回路２４で発生した電気的交流に深いＦＭ変調が加えられた電気的交流信号が発生される。このＦＭ変調された信号が感応コイル２１に印加されると、信号処理手段１側の感応コイル１１で受信される。この感応コイル１１で発生する電気的交流の振幅が所定以上になると、外部エネルギ変換手段１７が作動し、外部エネルギを直流電力に変換するとともに、感応コイル１１で発生する電気的交流の振幅の交流を直流電力に変換する。
【００３７】
従って、外部エネルギ変換手段１７によって変換された直流電源により、制御信号受信回路１４のＦＭ復調手段および処理信号送信回路１５のＡＭ変調手段を動作させる電力を全て賄うことができるから、信号処理回路１２を動作させる内蔵電池１３を前述の２つの回路１４，１５（ＦＭ復調手段およびＡＭ変調手段）の動作に使用する必要がないため、処理信号を外部へ出力するために内蔵電池１３を消耗させることがない。よって、測定器本体１０の使用時間を短縮するようなことも防げる。
なお、信号処理手段１から外部処理手段２への処理信号の伝送については、第１実施形態と同じであるため、説明を省略する。
【００３８】
（第３実施形態）
図３は本発明の第３実施形態を示している。第３実施形態の非接触送受信システムは、第１実施形態の非接触送受信システムにおいて、次の点が異なる。
信号処理手段１側において、電力受信回路１６に代わって制御電源部１８が設けられ、かつ、電圧検出部１９が設けられている。
プラグ３０側において、制御電源３２に代わって付加電池３３が設けられているとともに、付加電池３３の電力を制御信号送信回路２２、処理信号受信回路２３および電力供給回路２４へ供給する経路を開閉するスイッチ３４が設けられている。付加電池３３は、太陽電池、温度差起電力変換器、振動電力変換器のいずれかで構成されている。
【００３９】
また、制御・信号解読部３１は、外部（ここでは、外部機器４）からの電力供給開始信号を検知したとき、付加電池３３の電力を制御信号送信回路２２，処理信号受信回路２３および電力供給回路２４に印加して、これらを作動させるとともに、前記信号処理手段１から最終処理信号を受信したとき、制御信号送信回路２２，処理信号受信回路２３および電力供給回路２４への電力供給を停止させる電力供給制御手段を兼ねている。
ここで、電力供給制御手段は、信号処理手段１から送られてくる処理信号の伝送単位情報を計数し、計数値が所定値になったことで最終処理信号として判定する、あるいは、前記信号処理手段から送られてくる処理信号のうち、予め定められた最終処理信号コードを受信したことで最終処理信号として判定する。
【００４０】
このような構成において、スイッチ２５を押すと、接続ケーブル３を通じて外部機器４に出力信号が与えられる。外部機器４は、その出力信号を認識すると、制御・信号解読部３１に対してデータ出力指令あるいは制御指令などを与える。制御・信号解読部３１は、その指令を認識すると、スイッチ３４をオンする。すると、付加電池３３の電圧が接続ケーブル３を通じてプラグ２０側の制御信号送信回路２２，処理信号受信回路２３および電力供給回路２４に印加され、これら回路が活性化、つまり、これら回路を構成するＦＭ変調手段、ＡＭ復調手段および交流発生手段が活性化される。
従って、接続ケーブル３の各プラグ２０，３０内に設けられる各回路２２，２３，２４，３１を動作させるための電力を付加電池３３によって賄うことができるから、外部機器４には電力供給能力のないもの、あるいは、その能力が低いものでも接続できる。
【００４１】
また、制御・信号解読部３１は、受信した指令（データ出力指令あるいは制御指令）をプラグ２０側の制御信号送信回路２２に印加し、電力供給回路２４で発生した電気的交流に深いＦＭ変調を加える。このＦＭ変調された信号が外部処理手段２側の感応コイル２１に印加されると、信号処理手段１側の感応コイル１１で受信される。
【００４２】
この受信された信号のうち、電気的交流の振幅成分は、制御電源部１８で信号処理手段１内の回路を動作させる直流電圧に変換される。そして、その直流電圧が電圧検出回路１９で検出され、その検出電圧レベルが所定レベル以上になったことを条件として、出力開始信号が信号処理回路１２に与えられる。信号処理回路１２は、この出力開始信号を認識すると作動状態となり、所定時間内に制御指令が与えられなければ、予め定められた形式で計測データをシリアルパルス形式で出力する。なお、ここで、ＦＭ変調を用いているのは、ＦＭ変調の場合には、信号処理手段１側の感応コイル１１で受信する電気的交流の振幅に影響がでないので、信号処理手段１側に供給される電力が影響を受けないためである。
【００４３】
一方、電気的交流の周波数成分は、制御信号受信回路１４のＦＭ復調手段で解読され、その解読された指令が信号処理回路１２に印加される。信号処理回路１２が出力開始信号または制御指令を解読すると、計測データがシリアルパルス形式で出力され、予め浅いＡＭ変調度に設定された処理信号送信回路１５のＡＭ変調手段にＡＭ変調信号として印加され浅く変調される。処理信号送信回路１５のＡＭ変調手段によって、信号処理回路１２からの処理信号を浅く変調する理由は、外部処理手段２から供給される電力の振幅に影響を与えないようにするためである。
信号処理手段１側の感応コイル１１の負荷を２値的に変動させるＦＭ変調された電気的交流信号に、ＡＭ変調信号を重畳しても、ＦＭ復調の特性から信号が混信することがないから、同時双方向の情報伝送が可能で、しかも、浅いＡＭ変調と深いＦＭ変調を受けた電気的交流信号は同時に安定した電力供給を実現できる。
【００４４】
さて、ＡＭ変調された信号は、プラグ２０側の処理信号受信回路２３のＡＭ復調手段で基の２値的直流信号に復調され、接続ケーブル３を通じてプラグ３０側の制御・信号解読部３１に印加される。制御・信号解読部３１では、復調されたシリアルパルス列形式の信号を、ある一定の規則を基にして解読し、計測データとして一次蓄積する。そして、信号処理手段１から送られてくる処理信号の伝送単位情報を計数し、計数値が所定値になったことをもって最終処理信号（受信終了）、あるいは、信号処理手段１から送られてくる処理信号のうち、予め定められた最終処理信号コードを受信したことをもって最終処理信号（受信終了）として見なし、スイッチ３４をオフする。
すると、制御信号送信回路２２，処理信号受信回路２３および電力供給回路２４への電力供給が停止される結果、これら回路２２，２３，２４の動作が停止される。従って、無駄な電力を削減することができる。
制御・信号解読部３１に蓄積された受信データは、外部機器４が受付可能な信号形態に変換されて外部機器４へ出力される。
【００４５】
なお、本発明の非接触送受信システムは、上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
たとえば、電磁カップリングを、信号処理手段１側および外部処理手段２側に設けられた複数対の感応コイルによって構成し、これら複数対の感応コイルを介して制御信号および処理信号を独立的に伝送するようにしてもよい。
また、信号処理手段１と外部処理手段２との間で送受信される信号は、同時伝送でなくてもよく、時分割伝送であってもよい。
【００４６】
また、上記実施形態では、位相、周波数、振幅変調手段の各変調度を全て２値的としたが、計測されたアナログ量をデジタル量にＡＤ変換した場合のように、多値的変調であってもよく、あるいは、２値、多値および連続の組み合わせであってもよい。
すなわち、位相、周波数、振幅変調手段の各変調度の少なくとも一部は、２値的であり、２値的変調度に対応する情報は、時間的に直列の２値信号列であるとともに、残部の情報に対応する信号の変調度は多値的もしくは連続的であってもよく、または、前記位相、周波数、振幅変調手段の各変調度の少なくとも一部は、多値的であり、この多値の状態は、時間的な連続量を所定の時間周期でデジタル量に変換し、時間的に前記周期で更新する多値信号の状態に対応しているとともに、残部の情報に対応する信号の変調度は２値的もしくは連続的であってもよく、さらには、前記位相、周波数、振幅変調手段の各変調度の少なくとも一部は、時間的に連続なアナログ量に対応する信号であるとともに、残部の情報に対応する信号の変調度は２値的もしくは多値的であてもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上の通り、本発明の測定器の非接触送受信システムによれば、水や油などの浸入を防ぐ防護機能を備えつつ、使用時間が短縮されることがないという効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２実施形態を示すブロック図である。
【図３】本発明の第３実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 信号処理手段
２ 外部処理手段
３ 接続ケーブル
４ 外部機器
５ 電磁カップリング
１０ 測定器本体
１１ 感応コイル
１２ 信号処理回路
１３ 内蔵電池
１４ 制御信号受信回路（ＦＭ変調手段）
１５ 処理信号送信回路（ＡＭ変調手段）
１６ 電力受信回路
１７ 外部エネルギ変換手段
２０ プラグ
２１ 感応コイル
２２ 制御信号送信回路（ＦＭ変調手段）
２３ 処理信号受信回路（ＡＭ変調手段）
２４ 電力供給回路（交流発生手段）
２５ スイッチ
３０ プラグ
３１ 制御・信号解読部（電力供給制御手段）
３２ 制御電源
３３ 付加電池
３４ スイッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定器の非接触送受信システムに関する。詳しくは、測定器本体と外部装置との間で、情報の伝送を行う測定器の非接触送受信システムに関する。
【０００２】
【背景技術】
距離、傾斜角度、間隔などの幾何学的測定を行う小型測定器（スモールツール）、たとえば、ノギス、マイクロメータ、ダイヤルゲージなどの中には、測定データを外部に出力できるようにした出力付き測定器が知られている。
この出力付き測定器は、幾何学的測定を行う測定手段、この測定手段からの測定信号を処理する信号処理回路、および、この信号処理回路に接続され測定器本体の外表面に露出した出力電極を備える測定器本体と、外部機器と、一端に測定器本体の出力電極に取り付けられるコネクタを有し、他端が外部機器に接続される接続ケーブルとを備える。
このような構成において、測定手段によって測定された測定信号は、信号処理回路で処理された後、出力電極、コネクタおよび接続ケーブルを通って外部機器に伝送され、そこで処理される。
【０００３】
また、信号処理回路、出力電極、コネクタへの水、油、粉塵などの浸入を防ぐ防護機構を備えた出力付き測定器も知られている。
この防護機構を備えた出力付き測定器は、測定器本体の内部に測定データを誘導電磁波として伝送するコイルを設けるとともに、接続ケーブルのコネクタに電磁場の変化に感応するコイルを設け、これらのコイルによる非接触の無線通信によって、測定データを測定器本体から接続ケーブルに伝送する構造である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、測定データを測定器本体から外部機器に電気信号として伝送するための信号処理や電気信号の伝送に内部電池の電力を使用すると、測定器本体の使用時間が短くなってしまうという問題がある。
特に、この問題は、接続・分離可能でかつそれぞれ内部に回路を有する測定器本体と外部処理手段とが、電磁カップリングおよびケーブルを介して情報交換可能に連結された非接触送受信システムに共通する課題でもある。
【０００５】
本発明の目的は、従来の問題を解消し、水や油などの浸入を防ぐ防護機能を備えつつ、使用時間が短縮されることがない測定器の非接触送受信システムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の測定器の非接触送受信システムは、測定器本体と外部処理手段とが、接続・分離可能、かつ、接続された状態において電磁カップリングを介して情報交換可能に構成された測定器の非接触送受信システムであって、前記測定器本体は、距離、傾斜角度、間隔などの幾何学的情報を検出、処理する信号処理回路と、この信号処理回路を駆動させる内蔵電池と、前記外部処理手段から前記電磁カップリングを介して送信されてくる制御信号を受信し前記信号処理回路へ与える制御信号受信回路と、前記信号処理回路からの処理信号を前記電磁カップリングを介して前記外部処理手段へ送信する処理信号送信回路と、前記電磁カップリングを介して前記外部処理手段から送られてくる交流電力の振幅に基づく電力を受信し前記測定器本体の電力消費部へ与える電力受信回路とを備え、前記外部処理手段は、外部機器と、この外部機器と前記測定器本体との間を接続する接続ケーブルとを備え、前記接続ケーブルは、前記測定器本体に対して接続・分離可能な測定器本体側プラグを有し、この測定器本体側プラグには、前記信号処理回路を制御する制御信号を前記電磁カップリングを介して前記測定器本体へ送信する制御信号送信回路と、前記測定器本体から前記電磁カップリングを介して送信されてくる処理信号を受信する処理信号受信回路と、前記電磁カップリングを介して前記測定器本体へ交流電力を送る電力供給回路と、前記外部機器に対して前記データ出力指令の出力を要求するスイッチとが設けられ、前記外部機器は、前記スイッチの操作に応じてデータ出力指令および制御指令を前記制御信号送信回路へ出力するとともに、前記処理信号受信回路で受信された前記測定器本体からの処理信号を処理する、ことを特徴とする。
【０００７】
このような構成によれば、外部処理手段において、制御信号送信回路から出力指令や制御指令に関する制御信号が電磁カップリングを介して測定器本体へ送信されると、測定器本体では、その制御信号を制御信号受信回路が受信し、信号処理回路へ与える。すると、信号処理回路から処理信号が出され、その処理信号が電磁カップリングを介して外部処理手段へ送信される。外部処理手段では、処理信号受信回路が測定器本体から送信されてくる処理信号を受信し、処理、あるいは、他の外部機器へ送信する。つまり、測定器本体と外部処理手段との間で、電磁カップリングを介して相互に情報伝送される。
【０００８】
このようなシステムにおいて、外部処理手段側において、電力供給回路から供給された交流電力が外部処理手段側の電磁カップリングに印加されると、その交流電力は測定器本体側の電磁カップリングで受信される。すると、電力受信回路において、交流電力の振幅に基づく電力が測定器本体の電力消費部へ与えられるから、測定器本体側に内蔵された信号処理回路を駆動させる内蔵電池の消耗を防ぐことができる。つまり、測定器本体側の使用時間が短縮されることがない非接触送受信システムを実現できる。
また、測定器本体と外部処理手段との連結を接点によらず、電磁カップリングを用いたので、接点式電気接続に必要な機構的開口部を廃止して密封構造化できる。いわゆる、クーラントプルーフ化を実現できる。
【０００９】
上記非接触送受信システムにおいて、前記電磁カップリングは、前記測定器本体側および外部処理手段側に設けられた一対の感応コイルを備えることが望ましい。
このようにすれば、一対の感応コイルによって、測定器本体と外部処理手段との双方の情報伝送および外部処理手段から測定器本体への電力伝送を実現できるから、構造を簡易化できる。
【００１０】
また、上記非接触送受信システムにおいて、前記処理信号送信回路は振幅変調手段を有し、前記処理信号受信回路は振幅復調手段を有し、前記制御信号送信回路は前記電力供給回路の交流電力を入力とした周波数変調手段または位相変調手段を有し、前記制御信号受信回路は周波数復調手段または位相復調手段を有し、前記振幅変調手段の変調度は浅く、前記周波数変調手段または前記位相変調手段の変調度は深く設定されていることが望ましい。
このようにすれば、外部処理手段側から測定器本体側へ伝送される電力および制御信号は周波数変調または位相変調され、測定器本体側から外部処理手段側へ伝送される処理信号は振幅変調されるから、つまり、周波数変調または位相変調信号に振幅変調信号を重畳しても、信号が混信することがないから、同時双方向の伝送が可能である。しかも、振幅変調の変調度は浅く、周波数変調または位相変調の変調度は深く設定されているから、周波数変調または位相変調の変調度が深い交流電力に、振幅変調信号が影響を与えることが少なく、同時に安定した電力供給を実現できる。
【００１１】
また、上記非接触送受信システムにおいて、前記測定器本体と外部処理手段との間で送受信される信号は、同時伝送または時分割伝送であることが望ましい。このようにすれば、伝送にかかる時間を短くできるので、迅速な処理が期待できる。
【００１２】
また、上記非接触送受信システムにおいて、前記位相、周波数、振幅変調手段の各変調度の少なくとも一部は、２値的であり、２値的変調度に対応する情報は、時間的に直列の２値信号列であるとともに、残部の情報に対応する信号の変調度は多値的もしくは連続的であってもよく、または、前記位相、周波数、振幅変調手段の各変調度の少なくとも一部は、多値的であり、この多値の状態は、時間的な連続量を所定の時間周期でデジタル量に変換し、時間的に前記周期で更新する多値信号の状態に対応しているとともに、残部の情報に対応する信号の変調度は２値的もしくは連続的であってもよく、さらには、前記位相、周波数、振幅変調手段の各変調度の少なくとも一部は、時間的に連続なアナログ量に対応する信号であるとともに、残部の情報に対応する信号の変調度は２値的もしくは多値的であってもよい。
【００１３】
また、上記非接触送受信システムにおいて、前記電磁カップリングは、前記測定器本体側および外部処理手段側に設けられた複数対の感応コイルを備え、これら複数対の感応コイルを介して前記制御信号および処理信号が独立的に伝送されるようにしてもよい。
このようにすれば、制御信号および処理信号が複数対の感応コイルを介してそれぞれ独立的に伝送されるから、信号伝送時に多重変調をかけなくてもよいから、回路を簡易化できる。
【００１４】
また、上記非接触送受信システムにおいて、前記電力受信回路に代えて、前記電磁カップリングを介して前記測定器本体側で発生する交流電力の振幅が所定以上になったことを条件として作動し、外部エネルギを直流電力に変換して前記測定器本体内の電力消費部へ与える外部エネルギ変換手段を備えることが望ましい。
このようにすれば、電磁カップリングを介して測定器本体側で発生する電気的交流の振幅が所定以上になったことを条件として、外部エネルギ変換手段が作動し、外部エネルギを直流電力に変換して測定器本体内の電力消費部へ与えるので、測定器本体内の各回路を安定して動作させることができる。
【００１５】
その際、外部エネルギ変換手段は、前記電磁カップリングを介して前記測定器本体側で発生する交流電力の振幅を直流に変換する変換器を備え、この変換器により前記測定器本体内の前記制御信号受信回路および処理信号送信回路へ直流電力の供給を行うようにすれば、より好ましい。
【００１６】
また、上記非接触送受信システムにおいて、前記外部エネルギ変換手段は、温度差、光エネルギー、振動等の機械的外乱を直流電力に変換する変換器を備えていてもよい。
このようにすれば、温度差、光エネルギー、振動等の機械的外乱を利用して、測定器本体内の制御信号受信回路および処理信号送信回路へ直流電力を供給できるから、特別な電源を確保しなくてもよい。
【００１７】
また、上記非接触送受信システムにおいて、前記外部処理手段側には、前記制御信号送信回路、処理信号受信回路および電力供給回路への電力供給を制御する電力供給制御手段が設けられ、前記電力供給制御手段は、外部からの電力供給開始信号を検知したとき前記制御信号送信回路、処理信号受信回路および電力供給回路に電力を供給してこれらを動作させるとともに、前記測定器本体から最終処理信号を受信したとき前記制御信号送信回路、処理信号受信回路および電力供給回路への電力供給を停止させることが望ましい。
このようにすれば、信号伝送時など電力供給が必要なときのみ電力の供給を行い、不必要なときには電力供給を停止させることができるから、無駄な電力消費を削減することができる。
【００１８】
この際、前記電力供給制御手段は、前記測定器本体から送られてくる処理信号の伝送単位情報を計数し、計数値が所定値になったことで最終処理信号として判定してもよく、あるいは、前記測定器本体から送られてくる処理信号のうち、予め定められた最終処理信号コードを受信したことで最終処理信号として判定するようにしてもよい。
【００１９】
また、上記非接触送受信システムにおいて、前記外部処理手段側に設けられた制御信号送信回路、処理信号受信回路および電力供給回路を動作させる付加電池を備え、前記電力供給制御手段は、前記付加電池の電力を前記制御信号送信回路、処理信号受信回路および電力供給回路へ供給する経路を開閉することが望ましい。
このようにすれば、外部処理手段側に設けられた前記制御信号送信回路、処理信号受信回路および電力供給回路を動作させるための電力を付加電池によって賄うことができるから、外部機器には電力供給能力のないもの、あるいは、その能力が低いものでも接続できる。しかも、付加電池の電力を制御信号送信回路、処理信号受信回路および電力供給回路へ供給する経路を開閉するのみで、各回路への電力の供給、停止を制御することができるから、極めて簡単に制御を行える。
【００２０】
また、上記非接触送受信システムにおいて、前記付加電池は、太陽電池、温度差起電力変換器、振動電力変換器のいずれかで構成できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態の説明にあたって、同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
【００２２】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態を示している。第１実施形態の測定器の非接触送受信システムは、物理的に接続・分離可能でかつそれぞれ内部に回路を有する信号処理手段１と外部処理手段２とが、電磁カップリング５を介して情報交換可能に連結された非接触送受信システムである。
ここで、電磁カップリング５は、信号処理手段１側および外部処理手段２側に設けられた一対の電磁気感応コイル１１，２１（磁性体およびコイルからなる）を備える。
【００２３】
信号処理手段１は、距離、傾斜角度、間隔などの幾何学的情報を検出、処理する測定器本体１０によって構成されている。
測定器本体１０は、感応コイル１１と、距離、傾斜角度、間隔などの幾何学的情報を検出、処理する幾何学的計測信号処理回路１２と、この信号処理回路１２を駆動させる内蔵電池１３と、外部処理手段２から電磁カップリング５を介して送信されてくる制御信号を受信し信号処理回路１２へ与える制御信号受信回路１４と、信号処理回路１２からの処理信号を電磁カップリング５を介して外部処理手段２へ送信する処理信号送信回路１５と、電磁カップリング５を介して外部処理手段２から送られてくる電気的交流（交流電力を意味する：以下同じ）の振幅に基づく電力を受信し信号処理手段１の電力消費部へ与える電力受信回路１６とを備える。
【００２４】
外部処理手段２は、外部機器４と、この外部機器４および信号処理手段１間を接続する接続ケーブル３とを備える。接続ケーブル３は、信号処理手段１および外部機器４に接続されるプラグ２０，３０を両端に有する。
プラグ２０は、感応コイル２１と、信号処理回路１２を制御する制御信号を電磁カップリング５を介して信号処理手段１へ送信する制御信号送信回路２２と、信号処理手段１から電磁カップリング５を介して送信されてくる処理信号を受信する処理信号受信回路２３と、電磁カップリング５を介して信号処理手段１へ電気的交流を送信する電力供給回路２４と、データ出力を要求するスイッチ２５とを備える。
【００２５】
以上において、信号処理手段１における処理信号送信回路１５は振幅（ＡＭ）変調手段を有し、プラグ２０における処理信号受信回路２３は振幅（ＡＭ）復調手段を有している。
また、制御信号送信回路２２は周波数（ＦＭ）変調手段を有し、制御信号受信回路１４は周波数（ＦＭ）復調手段を有している。なお、周波数（ＦＭ）変調手段に代えて位相（ＰＭ）変調手段を、周波数（ＦＭ）復調手段に代えて位相（ＰＭ）復調手段を用いてもよい。
ここで、ＡＭ変調手段の変調度は浅く、ＦＭ変調手段またはＰＭ変調手段の変調度は深く設定されている。
なお、電力受信回路１６は、ＡＣ／ＤＣ変換部を有している。
【００２６】
プラグ３０は、外部機器４からデータ出力指令あるいは制御指令などが与えられると、そのデータ出力指令あるいは制御指令をプラグ２０側の制御信号送信回路２２に印加するとともに、信号処理手段１から送信されかつ処理信号受信回路２３で復調された信号を解読する制御・信号解読部３１と、外部機器４から供給される電力から接続ケーブル３内の各回路（制御信号送信回路２２、処理信号受信回路２３、電力供給回路２４および制御・信号解読部３１）で必要とする直流電力を作るための制御電源３２とを備える。
【００２７】
外部機器４は、プラグ２０側に設けられたスイッチ２５の操作に応じて出力信号が与えられると、制御・信号解読部３１に対してデータ出力指令あるいは制御指令などを与えるとともに、制御・信号解読部３１から出力された信号を処理して出力する。
【００２８】
このような構成において、スイッチ２５を押すと、接続ケーブル３を通じて外部機器４に出力信号が与えられる。外部機器４は、その出力信号を認識すると、制御・信号解読部３１に対してデータ出力指令あるいは制御指令などを与える。制御・信号解読部３１は、その受信した指令をプラグ２０側の制御信号送信回路２２に印加し、電力供給回路２４で発生した電気的交流に深いＦＭ変調を加える。このＦＭ変調された信号が感応コイル２１に印加されると、信号処理手段１側の感応コイル１１で受信される。
【００２９】
この受信された信号のうち、電気的交流の振幅成分は、電力受信回路１６のＡＣ／ＤＣ変換部で直流電圧に変換され、信号処理手段１内の回路（制御信号受信回路１４や処理信号送信回路１５など）に供給される。ここで、ＦＭ変調を用いているのは、ＦＭ変調の場合には、信号処理手段１側の感応コイル１１で受信する電気的交流の振幅に影響がでないので、信号処理手段１側に供給される電力が影響を受けないためである。
【００３０】
一方、電気的交流の周波数成分は、制御信号受信回路１４のＦＭ復調手段で復調され、出力指令あるいは制御指令となって信号処理回路１２に印加される。信号処理回路１２が出力指令を解読すると、計測データがシリアルパルス形式で出力され、予め浅いＡＭ変調度に設定された処理信号送信回路１５のＡＭ変調手段にＡＭ変調信号として印加され浅く変調される。処理信号送信回路１５のＡＭ変調手段によって、信号処理回路１２からの処理信号を浅く変調する理由は、外部処理手段２から供給される電力の振幅に影響を与えないようにするためである。信号処理手段１側の感応コイル１１の負荷を２値的に変動させるＦＭ変調された電気的交流信号に、ＡＭ変調信号を重畳しても、ＦＭ復調の特性から信号が混信することがないから、同時双方向の情報伝送が可能で、しかも、浅いＡＭ変調と深いＦＭ変調を受けた電気的交流信号により、同時に安定した電力供給を実現できる。
【００３１】
さて、ＡＭ変調された信号は、プラグ２０側の処理信号受信回路２３のＡＭ復調手段で基の２値的直流信号に復調され、接続ケーブル３を通じてプラグ３０側の制御・信号解読部３１に印加される。制御・信号解読部３１では、復調されたシリアルパルス列形式の信号を、ある一定の規則を基にして解読し、計測データとして一次蓄積したのち、外部機器４が受付可能な信号形態に変換して出力する。
【００３２】
従って、第１実施形態によれば、信号処理手段１と外部処理手段２との連結を接点によらず、電磁カップリングを用いたので、接点式電気接続に必要な機構的開口部を廃止して密封構造化できる。いわゆる、クーラントプルーフ化を実現できる。
また、外部処理手段２側において、電力供給回路２４から供給された電気的交流が外部処理手段２側の電磁カップリング５に印加されると、その電気的交流は信号処理手段１側の電磁カップリングで受信される。すると、電力受信回路１６において、電気的交流の振幅に基づく電力が信号処理手段１の電力消費部へ与えられるから、信号処理手段１側に内蔵された内蔵電池１３の消耗を防ぐことができる。つまり、信号処理手段１（測定器本体１０）側の使用時間が短縮されることがない非接触送受信システムを実現できる。
【００３３】
また、一対の感応コイル１１，２１によって、信号処理手段１と外部処理手段２との双方の情報伝送および外部処理手段２から信号処理手段１への電力伝送を実現できるから、構造を簡易化できる。
また、外部処理手段２側から信号処理手段１側へ伝送される電力および制御信号はＦＭ変調またはＰＭ変調され、信号処理手段１側から外部処理手段２側へ伝送される処理信号はＡＭ変調されるから、つまり、ＦＭ変調またはＰＭ変調信号にＡＭ変調信号を重畳しても、信号が混信することがないから、同時双方向の伝送が可能である。しかも、ＡＭ変調の変調度は浅く、ＦＭ変調またはＰＭ変調の変調度は深く設定されているから、ＦＭ変調またはＰＭ変調の変調度が深い電気的交流の振幅（電力）に、ＡＭ変調信号が影響を与えることが少なく、同時に安定した電力供給を実現できる。
【００３４】
（第２実施形態）
図２は本発明の第２実施形態を示している。第２実施形態の非接触送受信システムは、第１実施形態の非接触送受信システムにおいて、信号処理手段１の電力受信回路１６に代わって外部エネルギ変換手段１７を備える点、接続ケーブル３のプラグ３０および外部機器４が省略されている点が異なる。なお、本実施形態では、制御信号送信回路２２、処理信号受信回路２３および電力供給回路２４に外部の直流電源が接続され、制御信号送信回路２２に出力・制御指令が直接印加されるようになっている。
【００３５】
外部エネルギ変換手段１７は、電磁カップリング５を介して信号処理手段１側（感応コイル１１）で発生する電気的交流の振幅が所定以上になったことを条件として作動し、外部エネルギを直流電力に変換して信号処理手段１内の電力消費部へ与える第１の変換器のほかに、信号処理手段１（感応コイル１１）側で発生する電気的交流の振幅の交流を直流に変換する第２の変換器を備える。
これらの変換器を介して、信号処理手段１内の制御信号受信回路１４および処理信号送信回路１５へ直流電力の供給が行われる。なお、第１の変換器としては、温度差、光エネルギー、振動等の機械的外乱を電力に変換するいずれの変換器でもよい。
【００３６】
このような構成において、制御信号送信回路２２、処理信号受信回路２３および電力供給回路２４に外部の直流電源が印加されると、電力供給回路２４の交流発生手段が電気的交流信号を発生し、これが制御信号送信回路２２のＦＭ変調手段の一方の入力端に与えられる。制御信号送信回路２２のＦＭ変調手段の他方の入力端に外部から出力指令、あるいは、制御指令が与えられると、電力供給回路２４で発生した電気的交流に深いＦＭ変調が加えられた電気的交流信号が発生される。このＦＭ変調された信号が感応コイル２１に印加されると、信号処理手段１側の感応コイル１１で受信される。この感応コイル１１で発生する電気的交流の振幅が所定以上になると、外部エネルギ変換手段１７が作動し、外部エネルギを直流電力に変換するとともに、感応コイル１１で発生する電気的交流の振幅の交流を直流電力に変換する。
【００３７】
従って、外部エネルギ変換手段１７によって変換された直流電源により、制御信号受信回路１４のＦＭ復調手段および処理信号送信回路１５のＡＭ変調手段を動作させる電力を全て賄うことができるから、信号処理回路１２を動作させる内蔵電池１３を前述の２つの回路１４，１５（ＦＭ復調手段およびＡＭ変調手段）の動作に使用する必要がないため、処理信号を外部へ出力するために内蔵電池１３を消耗させることがない。よって、測定器本体１０の使用時間を短縮するようなことも防げる。
なお、信号処理手段１から外部処理手段２への処理信号の伝送については、第１実施形態と同じであるため、説明を省略する。
【００３８】
（第３実施形態）
図３は本発明の第３実施形態を示している。第３実施形態の非接触送受信システムは、第１実施形態の非接触送受信システムにおいて、次の点が異なる。
信号処理手段１側において、電力受信回路１６に代わって制御電源部１８が設けられ、かつ、電圧検出部１９が設けられている。
プラグ３０側において、制御電源３２に代わって付加電池３３が設けられているとともに、付加電池３３の電力を制御信号送信回路２２、処理信号受信回路２３および電力供給回路２４へ供給する経路を開閉するスイッチ３４が設けられている。付加電池３３は、太陽電池、温度差起電力変換器、振動電力変換器のいずれかで構成されている。
【００３９】
また、制御・信号解読部３１は、外部（ここでは、外部機器４）からの電力供給開始信号を検知したとき、付加電池３３の電力を制御信号送信回路２２，処理信号受信回路２３および電力供給回路２４に印加して、これらを作動させるとともに、前記信号処理手段１から最終処理信号を受信したとき、制御信号送信回路２２，処理信号受信回路２３および電力供給回路２４への電力供給を停止させる電力供給制御手段を兼ねている。
ここで、電力供給制御手段は、信号処理手段１から送られてくる処理信号の伝送単位情報を計数し、計数値が所定値になったことで最終処理信号として判定する、あるいは、前記信号処理手段から送られてくる処理信号のうち、予め定められた最終処理信号コードを受信したことで最終処理信号として判定する。
【００４０】
このような構成において、スイッチ２５を押すと、接続ケーブル３を通じて外部機器４に出力信号が与えられる。外部機器４は、その出力信号を認識すると、制御・信号解読部３１に対してデータ出力指令あるいは制御指令などを与える。制御・信号解読部３１は、その指令を認識すると、スイッチ３４をオンする。すると、付加電池３３の電圧が接続ケーブル３を通じてプラグ２０側の制御信号送信回路２２，処理信号受信回路２３および電力供給回路２４に印加され、これら回路が活性化、つまり、これら回路を構成するＦＭ変調手段、ＡＭ復調手段および交流発生手段が活性化される。
従って、接続ケーブル３の各プラグ２０，３０内に設けられる各回路２２，２３，２４，３１を動作させるための電力を付加電池３３によって賄うことができるから、外部機器４には電力供給能力のないもの、あるいは、その能力が低いものでも接続できる。
【００４１】
また、制御・信号解読部３１は、受信した指令（データ出力指令あるいは制御指令）をプラグ２０側の制御信号送信回路２２に印加し、電力供給回路２４で発生した電気的交流に深いＦＭ変調を加える。このＦＭ変調された信号が外部処理手段２側の感応コイル２１に印加されると、信号処理手段１側の感応コイル１１で受信される。
【００４２】
この受信された信号のうち、電気的交流の振幅成分は、制御電源部１８で信号処理手段１内の回路を動作させる直流電圧に変換される。そして、その直流電圧が電圧検出回路１９で検出され、その検出電圧レベルが所定レベル以上になったことを条件として、出力開始信号が信号処理回路１２に与えられる。信号処理回路１２は、この出力開始信号を認識すると作動状態となり、所定時間内に制御指令が与えられなければ、予め定められた形式で計測データをシリアルパルス形式で出力する。なお、ここで、ＦＭ変調を用いているのは、ＦＭ変調の場合には、信号処理手段１側の感応コイル１１で受信する電気的交流の振幅に影響がでないので、信号処理手段１側に供給される電力が影響を受けないためである。
【００４３】
一方、電気的交流の周波数成分は、制御信号受信回路１４のＦＭ復調手段で解読され、その解読された指令が信号処理回路１２に印加される。信号処理回路１２が出力開始信号または制御指令を解読すると、計測データがシリアルパルス形式で出力され、予め浅いＡＭ変調度に設定された処理信号送信回路１５のＡＭ変調手段にＡＭ変調信号として印加され浅く変調される。処理信号送信回路１５のＡＭ変調手段によって、信号処理回路１２からの処理信号を浅く変調する理由は、外部処理手段２から供給される電力の振幅に影響を与えないようにするためである。
信号処理手段１側の感応コイル１１の負荷を２値的に変動させるＦＭ変調された電気的交流信号に、ＡＭ変調信号を重畳しても、ＦＭ復調の特性から信号が混信することがないから、同時双方向の情報伝送が可能で、しかも、浅いＡＭ変調と深いＦＭ変調を受けた電気的交流信号は同時に安定した電力供給を実現できる。
【００４４】
さて、ＡＭ変調された信号は、プラグ２０側の処理信号受信回路２３のＡＭ復調手段で基の２値的直流信号に復調され、接続ケーブル３を通じてプラグ３０側の制御・信号解読部３１に印加される。制御・信号解読部３１では、復調されたシリアルパルス列形式の信号を、ある一定の規則を基にして解読し、計測データとして一次蓄積する。そして、信号処理手段１から送られてくる処理信号の伝送単位情報を計数し、計数値が所定値になったことをもって最終処理信号（受信終了）、あるいは、信号処理手段１から送られてくる処理信号のうち、予め定められた最終処理信号コードを受信したことをもって最終処理信号（受信終了）として見なし、スイッチ３４をオフする。
すると、制御信号送信回路２２，処理信号受信回路２３および電力供給回路２４への電力供給が停止される結果、これら回路２２，２３，２４の動作が停止される。従って、無駄な電力を削減することができる。
制御・信号解読部３１に蓄積された受信データは、外部機器４が受付可能な信号形態に変換されて外部機器４へ出力される。
【００４５】
なお、本発明の非接触送受信システムは、上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
たとえば、電磁カップリングを、信号処理手段１側および外部処理手段２側に設けられた複数対の感応コイルによって構成し、これら複数対の感応コイルを介して制御信号および処理信号を独立的に伝送するようにしてもよい。
また、信号処理手段１と外部処理手段２との間で送受信される信号は、同時伝送でなくてもよく、時分割伝送であってもよい。
【００４６】
また、上記実施形態では、位相、周波数、振幅変調手段の各変調度を全て２値的としたが、計測されたアナログ量をデジタル量にＡＤ変換した場合のように、多値的変調であってもよく、あるいは、２値、多値および連続の組み合わせであってもよい。
すなわち、位相、周波数、振幅変調手段の各変調度の少なくとも一部は、２値的であり、２値的変調度に対応する情報は、時間的に直列の２値信号列であるとともに、残部の情報に対応する信号の変調度は多値的もしくは連続的であってもよく、または、前記位相、周波数、振幅変調手段の各変調度の少なくとも一部は、多値的であり、この多値の状態は、時間的な連続量を所定の時間周期でデジタル量に変換し、時間的に前記周期で更新する多値信号の状態に対応しているとともに、残部の情報に対応する信号の変調度は２値的もしくは連続的であってもよく、さらには、前記位相、周波数、振幅変調手段の各変調度の少なくとも一部は、時間的に連続なアナログ量に対応する信号であるとともに、残部の情報に対応する信号の変調度は２値的もしくは多値的であてもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上の通り、本発明の測定器の非接触送受信システムによれば、水や油などの浸入を防ぐ防護機能を備えつつ、使用時間が短縮されることがないという効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２実施形態を示すブロック図である。
【図３】本発明の第３実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 信号処理手段
２ 外部処理手段
３ 接続ケーブル
４ 外部機器
５ 電磁カップリング
１０ 測定器本体
１１ 感応コイル
１２ 信号処理回路
１３ 内蔵電池
１４ 制御信号受信回路（ＦＭ変調手段）
１５ 処理信号送信回路（ＡＭ変調手段）
１６ 電力受信回路
１７ 外部エネルギ変換手段
２０ プラグ
２１ 感応コイル
２２ 制御信号送信回路（ＦＭ変調手段）
２３ 処理信号受信回路（ＡＭ変調手段）
２４ 電力供給回路（交流発生手段）
２５ スイッチ
３０ プラグ
３１ 制御・信号解読部（電力供給制御手段）
３２ 制御電源
３３ 付加電池
３４ スイッチ
Claims (16)
- 測定器本体と外部処理手段とが、接続・分離可能、かつ、接続された状態において電磁カップリングを介して情報交換可能に構成された測定器の非接触送受信システムであって、
前記測定器本体は、距離、傾斜角度、間隔などの幾何学的情報を検出、処理する信号処理回路と、この信号処理回路を駆動させる内蔵電池と、前記外部処理手段から前記電磁カップリングを介して送信されてくる制御信号を受信し前記信号処理回路へ与える制御信号受信回路と、前記信号処理回路からの処理信号を前記電磁カップリングを介して前記外部処理手段へ送信する処理信号送信回路と、前記電磁カップリングを介して前記外部処理手段から送られてくる交流電力の振幅に基づく電力を受信し前記測定器本体の電力消費部へ与える電力受信回路とを備え、
前記外部処理手段は、外部機器と、この外部機器と前記測定器本体との間を接続する接続ケーブルとを備え、
前記接続ケーブルは、前記測定器本体に対して接続・分離可能な測定器本体側プラグを有し、この測定器本体側プラグには、前記信号処理回路を制御する制御信号を前記電磁カップリングを介して前記測定器本体へ送信する制御信号送信回路と、前記測定器本体から前記電磁カップリングを介して送信されてくる処理信号を受信する処理信号受信回路と、前記電磁カップリングを介して前記測定器本体へ交流電力を送る電力供給回路と、前記外部機器に対して前記データ出力指令の出力を要求するスイッチとが設けられ、
前記外部機器は、前記スイッチの操作に応じてデータ出力指令および制御指令を前記制御信号送信回路へ出力するとともに、前記処理信号受信回路で受信された前記測定器本体からの処理信号を処理する、
ことを特徴とする測定器の非接触送受信システム。 - 請求項１に記載の測定器の非接触送受信システムにおいて、前記電磁カップリングは、前記測定器本体側および外部処理手段側に設けられた一対の感応コイルを備えることを特徴とする測定器の非接触送受信システム。
- 請求項２に記載の測定器の非接触送受信システムにおいて、
前記処理信号送信回路は振幅変調手段を有し、前記処理信号受信回路は振幅復調手段を有し、
前記制御信号送信回路は前記電力供給回路の交流電力を入力とした周波数変調手段または位相変調手段を有し、前記制御信号受信回路は周波数復調手段または位相復調手段を有し、
前記振幅変調手段の変調度は浅く、前記周波数変調手段または前記位相変調手段の変調度は深く設定されていることを特徴とする測定器の非接触送受信システム。 - 請求項３に記載の測定器の非接触送受信システムにおいて、
前記測定器本体と外部処理手段との間で送受信される信号は、同時伝送または時分割伝送であることを特徴とする測定器の非接触送受信システム。 - 請求項３に記載の測定器の非接触送受信システムにおいて、
前記位相、周波数、振幅変調手段の各変調度の少なくとも一部は、２値的であり、２値的変調度に対応する情報は、時間的に直列の２値信号列であるとともに、残部の情報に対応する信号の変調度は多値的もしくは連続的であることを特徴とする測定器の非接触送受信システム。 - 請求項３に記載の測定器の非接触送受信システムにおいて、
前記位相、周波数、振幅変調手段の各変調度の少なくとも一部は、多値的であり、この多値の状態は、時間的な連続量を所定の時間周期でデジタル量に変換し、時間的に前記周期で更新する多値信号の状態に対応しているとともに、残部の情報に対応する信号の変調度は２値的もしくは連続的であることを特徴とする測定器の非接触送受信システム。 - 請求項３に記載の測定器の非接触送受信システムにおいて、
前記位相、周波数、振幅変調手段の各変調度の少なくとも一部は、時間的に連続なアナログ量に対応する信号であるとともに、残部の情報に対応する信号の変調度は２値的もしくは多値的であることを特徴とする測定器の非接触送受信システム。 - 請求項１に記載の測定器の非接触送受信システムにおいて、
前記電磁カップリングは、前記測定器本体側および外部処理手段側に設けられた複数対の感応コイルを備え、これら複数対の感応コイルを介して前記制御信号および処理信号が独立的に伝送されることを特徴とする測定器の非接触送受信システム。 - 請求項１に記載の測定器の非接触送受信システムにおいて、
前記電力受信回路に代えて、前記電磁カップリングを介して前記測定器本体側で発生する交流電力の振幅が所定以上になったことを条件として作動し、外部エネルギを直流電力に変換して前記測定器本体内の電力消費部へ与える外部エネルギ変換手段を備えることを特徴とする測定器の非接触送受信システム。 - 請求項９に記載の測定器の非接触送受信システムにおいて、
前記外部エネルギ変換手段は、前記電磁カップリングを介して前記測定器本体側で発生する交流電力の振幅を直流に変換する変換器を備え、この変換器により前記測定器本体内の前記制御信号受信回路および処理信号送信回路へ直流電力の供給を行うことを特徴とする測定器の非接触送受信システム。 - 請求項９または請求項１０に記載の測定器の非接触送受信システムにおいて、
前記外部エネルギ変換手段は、温度差、光エネルギー、振動等の機械的外乱を直流電力に変換する変換器を備えていることを特徴とする測定器の非接触送受信システム。 - 請求項１に記載の測定器の非接触送受信システムにおいて、
前記外部処理手段側には、前記制御信号送信回路、処理信号受信回路および電力供給回路への電力供給を制御する電力供給制御手段が設けられ、
前記電力供給制御手段は、外部からの電力供給開始信号を検知したとき前記制御信号送信回路、処理信号受信回路および電力供給回路に電力を供給してこれらを動作させるとともに、前記測定器本体から最終処理信号を受信したとき前記制御信号送信回路、処理信号受信回路および電力供給回路への電力供給を停止させることを特徴とする測定器の非接触送受信システム。 - 請求項１２に記載の測定器の非接触送受信システムにおいて、
前記電力供給制御手段は、前記測定器本体から送られてくる処理信号の伝送単位情報を計数し、計数値が所定値になったことで最終処理信号として判定することを特徴とする測定器の非接触送受信システム。 - 請求項１２に記載の測定器の非接触送受信システムにおいて、
前記電力供給制御手段は、前記測定器本体から送られてくる処理信号のうち、予め定められた最終処理信号コードを受信したことで最終処理信号として判定することを特徴とする測定器の非接触送受信システム。 - 請求項１２〜請求項１４のいずれかに記載の測定器の非接触送受信システムにおいて、
前記外部処理手段側に設けられた制御信号送信回路、処理信号受信回路および電力供給回路を動作させる付加電池を備え、
前記電力供給制御手段は、前記付加電池の電力を前記制御信号送信回路、処理信号受信回路および電力供給回路へ供給する経路を開閉することを特徴とする測定器の非接触送受信システム。 - 請求項１５に記載の測定器の非接触送受信システムにおいて、
前記付加電池は、太陽電池、温度差起電力変換器、振動電力変換器のいずれかであることを特徴とする測定器の非接触送受信システム。
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