JPS63250798A - テレメ−タ方式及びテレメ−タ装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、作動電力供給源を送信部に具備せず、迷信部
への作動電力を外部から非接触に供給するようにしたテ
レメータ方式及びテレメータ装置に関する。

〔従来技術〕

送信部に作動電力供給源（例えば或池等）を具備せず、
外部から上記送信部に作動電力を非接触で供給するよう
にしたテレメータ装置とＩ−ては、例えば舟願昭５９−
５３８１８号（神開昭６０−１９８７００号）で開示さ
れているような所謂エコーテレメータが公知である。

上記公知のエコーテレメータの概要を説明すると、被測
定事象に応動して共撮周波数が変化する水晶撮動子をセ
ンサとして用い、このセンサとアンテナとを接続して送
信部を構成する。

６１１ｊ定に際しては当該センサに励振エネルギーを非
接触で供給して当該センサを励撮し、上記励振エネルギ
ーの供給を停止したときに当該センサに残留する振動に
よって上記アンテナから放出される信号を受信して被測
定事象を検出する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来のテレメータでは、送信部から放出きれる信号
は水晶振動子の残留振動エネルギーによって生成される
ものであって非常に微弱であり、信号の伝播距ＭＩはせ
いぜい１０７１７１１程度であるため受信アンテナと送
信アンテナとを接近させて設定できる場合を除いて当該
テレメータを使用することはできない。

また、上記従来のテレメータで信号の伝播距離を長くす
るためには、送信部に達する励損エネルギー量を多くす
ればよいが、このためには信号の周波数を低く設定し、
かつアンテナとして使用するループコイルの形状を大き
くしなければならず、送信部の形状が大きくなる。

ところで、テレメータの分野では、　’Ｃ的に信号の伝
播距離の拡大及び時にセンサ部を宮む送信部の小型化は
強く要１債されている処である。

すなわち、例えば成力送直・掃や成車架線等（以下、送
′１１を繰等という。）では、融雪対策、障害監視等の
ために速成線等自体又ｄでれらの支承１幾構等の温度、
印７ＩＩｌｌ張力等の監視（常時測定）が必要であるが
、このためのテレメータ装置では、込ａＳｔ等に流れる
電力が高圧であることによる受信アンテナと送電線等と
の間の放電を避けるために受信アンテナを送″Ｉｔ欄等
に近づけることはできず、一方、センナを含む送信部は
、セ／すを送′ｅＬ線等又は七の支承部材等に取付ける
必要があることから送ｔｉ等の近傍に例えば吊下げる等
して取付ける必要があるため、送信アンテナと受信アン
テナとの距離が長くなる。

また例えば地中埋設物に送信部を取付けておき、該送信
部からの信号によって上記地中埋設物を探知する所謂マ
ーカ一方式の探知システムを構成するテレメータでは、
埋設物とともに送信部が埋設でれるため、地表との距離
が長くなり長い信号伝播距離を必要とする。

また、上記送電＠監視テレメータでは送信部を送電線に
吊下げる必要があることから、また、上記探知システム
では送信部を埋設する必要があることから、いずれも少
くとも送信部は小型＠量であることが望ましい。

以上のテレメータに限らず、信号の伝播距離の拡大及び
形状の小型化は一般的に要請される事項である。

本発明は、以上の問題点を解決し、信号の伝播距離の拡
大及び形状の小型化の要請に応えるへく提案するもので
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するため、本発明は、作動電力供給源
からの電力エネルギーを非接触に受領して蓄積し、形成
カエネルギーの蓄積量が設定値に達したとき、当該蓄積
した電力エネルギーをセンサ検出情報の送出手段の作動
電力として供給するようにしたテレメータ方式と、この
方式によるテレメータ装置を提供するものである０ 〔発明の作用〕 センサの検出情報の送出手段には電力供給源からの鷹カ
エネルギー量が設定値になるまで蓄積されたのちに当該
蓄積された電力エネルギーによって作動電力が供給δれ
る。従って上記送出手段への電力供給は間欠的に行なわ
れ、かってのときの供給電力量が多くなり、上記送出手
段から送出される信号のレベルが鍋くなって当該信号の
伝播距離が長くなる。また、上記退出手段への作動電力
の供給は電力エネルギーが設定値まで蓄積されたのち行
なわれることから電力供給源からの放出′電力エネルギ
ーのレベルは低くてよく、かつ当該αカニ不ルギーを授
受するアンテナも小さなものでよい。

また、荷に送電線を監視するテレメータ装［４では、送
嘱線自体を作動電力供給源とすることができ、かつ電力
供給の周期（迷信部からの信号速量周期）から送電線に
流れる電流量を監視できる。

〔発明の実ｊ例〕

第１図、第２図及び第３図は、それぞれ不発明の第１実
施例、第２実施例叉び第３実施例を示すブロック図であ
る。

第１実施例は、第１図に示すように、込′ｔ！Ｌ、１１
ＩＪ３に流れている電流によって生ずる磁界から電力エ
ネルギーを受領するエネルギー受領コイル１０１（従っ
て、送電線３は五カエネルギー供給源である。）、試エ
ネルギー受領コイル１０１で受領した電力エネルギーを
蓄積するエネルギー蓄積回路１０２、該エネルギー蓄積
回路１０２への電力エネルギーの蓄積量が設定１直に達
する毎に導通し、後段に作動電力を出力するスイッチ回
路１０３、該スイッチ回路１０３から出力される作動電
力の電圧を一定値にする定電圧回路１０４、センサ１０
５で検出した被測定事象、例えば送電線３の温度に対応
した周波数の信号を出力する発振回路１０６、該発振回
路１０６からの信号を放射する送信アンテナ１０７で送
信部１が構成嘔れ、送信部１の送信アンテナ１０７から
放射された信号が入射される受信アンテナ２０１、ｍ受
信アンテナ２０１に入射した信号を受信して前記センサ
１０５の検出情報を示すデータを生成する受信回路２０
２、該受信回路２０２の出力データを処理する処理回路
２０３で受信部２が構成される。

エネルギー受領コイル１０１は、通常はループコイル形
状に形成される。特に、送１を線の監視テレメータでは
、当該エネルギー受領コイル１０１を送１を線３に巻付
けるようにすると扱いにくいため、予めループコイル状
に形成したものを送電線３に吊下げて取付けるようにす
る。

このようにした場合、ｆｓ電線３からの鎖交磁束が当該
ループコイルの全周では往路分と復路分とで相殺となっ
て当該ループコイルに起電力が生じないので、ループコ
イルの半周（例えば復路分）を磁気シールドすることに
よって当復半周では鎖交磁束が存在しないようにし、磁
気シールドしない半＋ｔｄ　（例えば往路分）の鎖交磁
束で生じた起電力を１更用するようにする。

エネルギー蓄積回路１０２は、受領した成力エネルギー
（Ｊｌ！！常、交流電力）の１！！流素子、例えばダイ
オード１１１及び該ダイオード１１１からの整流憾れた
電力エネルギーの、咎横木子、例えばコンデンサ１１２
等で構成される。

スイッチ回ｗ！１０３は、１に圧の監視機能を有するス
イッチング素子、例えばサイリスタ１１３及び上記゛電
圧の監視レベルの設定素子、例えば２つの抵抗１１４，
１１５等で構成妊れる。

定電圧回路１０４は、定電圧ダイオード又はスイッチン
グレギュレータＩｃｅ、定電７ｆ素子によって構成ちれ
ている。

センサ１０５は、被測定事象に対応して植々のもの（温
度計測用サーミスタ、撮動計測用加速度計、張力計測用
ストレーンゲージ等）が用いられるが、実施例（送な線
３の温度監視）では、共振周波数が温度変化によって変
化するような特性の水晶振動子を用いている０ 発振回路１０６は、センサ１０５を構成する水晶振動子
を周波数決定素子とする発振回路で構成されろ。

送信アンテナ１０７及び受信アンテナ２０１は通常ルー
プコイル形状のアンテナである。

受信回路２０２は、受信アンテナ２０１から入力された
信号から検出情報を抽出する同調回路を主体に構成され
ている。

処理回路２０３は、所謂ワンチップＣＰＵ（マイクロプ
ロセッサ）を主体に構成され、検出情報の表示器又は記
録器等を含む。

送信部１は送電線３に吊下げて設装置６れ、七のセンサ
１０５は送′ｆＩＬ線３又はでの支承部材等監視対象と
なるものに貼付され、また、エネルギー受領コイル１０
１は送を線３に生じている磁界をコイル面が横切るよう
な方向で送’ｌ！３に接近して取付けられている。

受信部２は、少くとも受信アンテナ２０１が上記送信部
１の送信アンテナ１０７から放射てれる信号の伝播範囲
内で、送電線３との間で放電を起さない距離にあるよう
に設置される。

次に第１実施例の動作を説明する。

送電線３には常時又流（通常、５０又は６０ｉ（Ｚ）の
送′亀電流が流れており、これによって送電線３の周囲
には常時交番磁界が生じている。

この交番磁界がエネルギー受領コイル１０１の鎖交磁束
を作り出し、当該受領コイル１０１には起電力が生じて
交流電流が流れ、この交流電流がエネルギー蓄積回路１
０２のダイオード１１１で整流てれてコンデンサ１１２
を充電していく。このようにして′電力エネルギーはエ
ネルギー蓄積回路１０２のコンデンサ１１２に電荷とし
て蓄、潰されていく。

コンデンサ１１２への光電が進むにつれて、当該コンデ
ンサ１１２の端子電圧が上昇していき、スイッチ回路１
０３内の２つの抵抗１１４゜１１５の接続点の′α圧が
上昇していく。そして、当該接←だ点の電圧がサイリス
タ１１３のトリガレベルに達するまで前記コンデンサ１
１１への充電が進むと、上記サイリスタ１１３が導通し
、前記コンデンサ１１２の充電電荷が放置される。

この充電電荷の放電は前記コンデンサ１１２の光重電荷
量がほぼ零になるまで継続する。すなわち、放４工が進
むにつれて抵抗１１４，１１５の接ａ’を点のＩＣ圧が
上記サイリスタ１１３のトリガレベル以下となっても当
該サイリスタ１１３の特性から当該サイリスタ１１３は
、そこに流れる電流（放゛成電流）がほぼ零になるまで
導通状態を維持するからである。

コンデンサ１１２の放電が終るとサイリスタ１１３に流
れる電流がなくなって当該サイリスタ１１３は非導通に
反転する。これによって前記エネルギー受領コイル１０
１からの電流が上記コンデンサ１１２に再び充゛成され
ていく。すなわち、エネルギー蓄積回路１０２に再び電
力エネルギーが蓄積される。以上の繰返しによって電力
エネルギーは間欠的にスイッチ回路１０３の後段に放出
される。

以上のようにしてエネルギー蓄積回路１０２から放出さ
れた電力エネルギーは定電圧回路１０４によって発振回
路１０６の作動電圧にされて当該発振回路１０６にその
作動電力として供給され、当該発振回路１０６はそのと
きのセンサ１０５による検出温度に対応した周波数で発
振することによシ検出＠度情報を有した信号を出力する
。この発振回路１０６からの信号は送信アンテナ１０７
から放射され、受信部２の受信アンテナ２０１に入射す
る。

以上の動作に於いて、発振回路１０６に供給される作動
電力量は、エネルギー蓄積回路１０２に蓄積されたｒｌ
カエネルギーが短時間のうちに供給されることによシ非
常に多くなり、上記発振回路１０６が出力する検出信号
の出力は高レベルとなる。従−って上記検出信号の伝播
距離が長くなシ、送信アンテナ１０７と受信アンテナ受
信部２では、上記受信アンテナ２０１に入射された信号
が受信回路２０２で受信ちれ、処理回路２０３で信号処
理されて前記送信部１のセンサ１０５で検出した温度が
表示され又は記録きれる。以上の動作は、前記電力エネ
ルギーの間欠的放出によって間欠的に行なわれる。但し
、処理回路２０３での表示又は記録は信号処理によって
連続的とすることができる。

次に第２実施例について説明する。

第２実ｊ例は、第１実力例と同様、送″Ｊｉ線３の温度
監視を行うテレメータに本発明を実画した例であり、前
記第１実施例と異る所は、エネルギー受領コイル１０１
と送信アンテナ１０７を同一のアンテナ機構（通常、ル
ープアンテナ）により構成したものである。

すなわち、第２図に示すように、１カエネルギーの受領
と検出情報信号の放射とを共通のアンテナ１０８によっ
て行ない、そのために電力エネルギーと検出情報信号と
を分離するための分離回路１０９を当該アンテナ１０８
とエネルギー蓄積回路１０２＆び発振回路１０６との間
に設けたものである。また、分離回路１０９の後段には
中継回路１１０を設け、電力エネルギーを前記ダイオー
ド１１１の順方向降下電圧以下の電圧に昇圧して前記エ
ネルギー蓄積回路１０２に中継しく電力エネルギーのば
圧がダイオード１１１の順方向降下電圧以下であると、
当該ダイオード１１１がカットオフとなシコンデンサ１
１２への充電が進行しない。）、併せて前記コンデンサ
１１２への光層時間、すなわち前記エネルギー蓄積回路
１０２への電力エネルギーの蓄積進行時間を短縮するよ
うにしている。尚、この中継回路１１０はアンテナ１０
８で充分に高い電圧が得られれば必要としないものであ
り、また、前記第１実施例に於いても必要であればエネ
ルギー受領コイル１０１の後段に設ける。

分離回路１０９は５発振回路１０６からの信号に対して
低インピーダンスを呈し、アンテナｌ、０８からの電力
エネルギーに対して高インピーダンスを呈するコンデン
サ１１６が上記アンテナ１０８と上記発振回路１０６と
の間に、発振回路１０６からの信号に対して高インピー
ダンスを呈し、アンテナ８からの４カエネルギーＫＡｊ
シて低インピーダンスを呈するチゴークコイル１１７を
上記アンテナ１０８と上記中継回路１１０との間にそれ
ぞれ挿入されて構成され（発振回路１０６からの信号の
周波数は電力エネルギーの周波Ｉ１．（５０又は６０　
）ｉＺ　）に比べて極めて高く設定しである。）、アン
テナ８で受けた電力エネルギーは中継回路１１０を経て
エネルギー蓄積回路１０２に、発振回路１０６が出力す
る信号は上記アンテナ８に供給８れるようになっている
。

また、中継回路１１０は昇圧トランスエ１８によって構
成される。

以上に述べた以外の各部は前記第１実施例と同じでよい
。また、当該第２実施例の動作は、アンテナ１０８が前
記第１実施例に於けるエネルギー受領コイル１０１と送
信アンテナ１０７の機能を兼ねる他は前記第１実施例と
同様であって容易に理解できる。

また、以上の第１及び第２実施例の特有の作用として、
送電線３に流れる電流の監視を行うことができる。すな
わち、送電線３に電流が流れていなければエネルギー受
領コイル１０１（又はアンテナ１０８）に起電力が生じ
ないため送信部ｌから受信部２への信号の送信がなくな
り、これによって送′１１を線３に電流が流れていない
こと（停′成又は負荷への電力供給停止等）が検知でき
る（この場合、センサ１０５による監視が途切れること
となるが、送’１１ｔ？ＩＭ３に電流が流れなくなる時
間は通常監視継続時間に比べて極めて短いので不都合は
生じない。）。

また、送電線３に発生する磁束と流れる電流量との間に
は一定の関係があることからエネルギー受領コイル１０
１（又はアンテナ１０８）に生ずる起電力も当該送酸線
３に流れるチと流量との間に一定の関係があり、エネル
ギー蓄積回路１０２への設定量の電力エネルギーの蓄積
時間も上記電流量との間に一定の関係がある。従ってス
イッチ回路１０３の導通周期、すなわち送信部１からの
信号の送出周期も上記送電４３に流れる電流量と一定の
関係を保つて変化する。

従って受信部２の処理回路２０３に於いて、上記送信部
１からの信号の受信周期から送電線３に流れる電流量を
演算することができる。

次に第３実施例について説明する。

第３実施例は、前記第１又は第２実施例のように１送電
線３のような作動ルカ供給源がテレメータの近傍に存在
せず、当該作動屯力供、袷源を受信部２内に設けたもの
である。この第３実施例に係るテンメータは、一般的々
工業テレメータの他、前記したような地中埋設物探知シ
ステムにも利用できる。

第３実適例は、第３図に示すように、その送信部１が前
記第２実施例の送信部１と同じ【構成され、また、七の
受信部２が前記第１又は第２実施例の受信部２の機能に
作動電力供給機能を付加して構成されている。すなわち
、当該受信部２は、前記と同じ機能の受信回路２０２及
び処理回路２０３、交流電力信号生成手段（作動電力供
給源）を構成する発振回路２０４及び電力増幅回路２０
５、送信部１からの受信信号と上記作動電力供給源から
の電力エネルギーとを分離する分離回路２０６、上記電
力エネルギーを放射し、上記受信信号が入射されるアン
テナ２０７で構成される。

発掘回路２０４は、電力エネルギーの基となる信号を発
振するもので、七の信号の周波数は低周波である。

電力増幅回路２０５は、発掘回路２０４からの低周波信
号を電力増幅して電力エネルギーとするものである。

分離回路２０６は、送信部ｌの分離回路１０９と同様の
機能のコンデンサ２０８及びチラークコイル２０９で構
成され、電力増幅回路２０５からの電力エネルギーをア
ンテナ２０７に供給し、かつ当該アンテナ２０７に入射
した送信部１からの信号（受信信号）を受信回路２０２
に伝達するものである。

アンテナ２０７は成力エネルギーの放射機能と送信部１
からの信号の受信ｉ−！＆能とを兼ね備えている。

受信部２に於いて、発振回路２０４からの低同波信号は
電力増幅回路２０５で電力増幅されて電力エネルギーと
なり、この電力エネルギーは分離回路２０６のチョーク
コイル２０９を通過してアンテナ２０７に送出される。

アンテナ２０７は上記電力エネルギーによって励損され
、送信部１のアンテナ１０８に電力エネルギーがｇ起さ
れる。すなわち、受信部ｌのアンテナ２０７と送信部１
のアンテナ１０８とは主としてＤｉ結合によって結合さ
れておシ、上記電力エネルギーが低周波であることによ
って成力エネルギーの伝送距離が比較的長く、従って上
記アンテナ２０７と上記アンテナ１０８との間は比較的
長い距離に設定できる。荷に１０ＫＨ２以下の周波数の
信号は、電波関連法規でいう電波には当らないので、ア
ンテナ２０７に印加する電力エネルギーのレベルが高く
設定でき、このことも上記アンテナ１０８，２０７間を
長い距離に設定できる要因となる。

送信部１に於いて、アンテナ１０８に電力エネルギーが
彷起された後の動作は前記第２実施例と同様であり、発
振回路１０６から送出された検出信号は分離回路１０９
を経てアンテナ１０８に送出され、アンテナ１０８から
放射された検出信号は受信部２のアンテナ２０７に入射
して分離回路２０６を経て受信回路２０２で受信され、
処理回路２０３で信号処理され表示又は記録される。

上記第３実施例に於いても前記第１実施例の如く、送信
部１のアンテナ１０８をエネルギー受領コイルと送信ア
ンテナとに分離して設けることができ、又、受信部２０
７をエネルギー送出コイルと受信アンテナとに分離して
設けることもできる。この場合に於いては、分離回路１
０９．２０６を必要としない。

以上に述べた第３実施例を地中埋設物の探知システムに
使用する場合には、後日に探知を必要とする地中埋設物
を布設するとき、予めその近傍に送信部１を埋設してお
き、探知する際には、地中埋設物の埋設場所と推定きれ
る地面近傍を受信部２の少くともアンテナ２０７によっ
て走査するようにする。

上記探知／ステムでは、送信部１のセンサ１０５が地中
埋設物の検出手段（マーキング素子）となる。探知すべ
き池中埋設物が複数あるときには、上記センサ１０５に
例えば共振周波数の互に異った水晶撮動子を使用した送
信部１を地中埋設物の個々に、又はｄ別毎に埋設してお
くことにより当該地中埋設物の個別又は種別探知が可能
となる。

〔発明の効果〕

以上、詳細に説明したように、本発明は作動ａ力供給源
から非接触で受領した電力エネルギーを蓄積し、蓄積量
が設定量に達したとき、当該蓄（資された′電力エネル
ギーを検出情報の送出手段の作動α力として当該送出手
段に供給するようにしたものであり、送出手段からの放
出信号レベルを高くすることができることにより信号（
検出情報）の伝播距離が飛躍的に拡大し、しかもそのた
めにアンテナの形状を大きくする必要はない（むしろ、
従来よシ小型化できる。）等、送信部と受信部とを接近
ぜせて設定できないようなテレメータを実現する上で本
発明は吟めて著しい効果を奏するものである。

また、送電線監視テレメータでは、送は純でのものを作
動電力供給源とすることができるため作動電力供給源を
別個に設ける必要がなく、かつ作動電力は送電線に流れ
る電流量と一定の関係にある周期で間欠的に供給される
ことから当該周期を利用することによってセンサ本来の
測定事象の測定に／ＪＥＩえて送電線のべ流の監視をも
可能となる効果も享受できる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図及び第３図はそれぞれ本発明の第１実力
例、第２実画例及び第３実施例を示すブロック図である
。 （主な記号） １・・・送信部 １０１・・・エネルギー受領コイル １０２・・・エネルギー蓄積回路 １０３・・・スイッチ回路 １０５・・・センサ １０６・・・発振回路 １０７・・・送信アンテナ １０８・・・アンテナ ２・・・受信部 ２０１・・・受信アンテナ ２０２・・・受信回路 ２０４・・・発振回路 ２０７・・・アンテナ ３・・・送電線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　センサの検出情報を送信部から受信部に非接触で伝
   送するテレメータ装置に於いて、作動電力供給源からの
   電力エネルギーを非接触で受領して蓄積し、該電力エネ
   ルギーの蓄積量が設定量に達する毎に当該蓄積された電
   力エネルギーを上記検出情報の送出手段の作動電力とし
   て当該送出手段に供給するようにしたテレメータ方式。 ２　送電線またはその近傍に設けたセンサの検出情報を
   送信部から受信部に非接触で伝送するテレメータ装置に
   於いて、送信部では、上記送電線に発生している磁界か
   ら電力エネルギーを受領して蓄積し、該電力エネルギー
   の蓄積量が設定量に達する毎に当該蓄積された電力エネ
   ルギーを上記検出情報の送出手段の作動電力として当該
   送出手段に供給するようにし、受信部では上記送出手段
   から送出された信号を受信して上記センサの検出情報を
   得るとともに、上記信号の受信周期から送電線に流れて
   いる電流の値を検出するようにしたテレメータ方式。 ３　センサの検出情報を送信部から受信部に非接触で伝
   送するテレメータ装置に於いて、上記送信部は、作動電
   力供給源から電力エネルギーを非接触で受領するエネル
   ギー受領手段と、該エネルギー受領手段で受領した電力
   エネルギーを蓄積するエネルギー蓄積手段と、該エネル
   ギー蓄積手段への電力エネルギー蓄積量が設定量に達す
   る毎に導通して上記エネルギー蓄積手段に蓄積された電
   力エネルギーを放出するスイッチ手段と、該スイッチ手
   段から放出された電力エネルギーが印加されることによ
   って作動し、上記センサの検出情報を送出する情報送出
   手段と、該情報送出手段からの信号を放射するアンテナ
   手段で構成されたテレメータ装置。 ４　エネルギー受領手段とアンテナ手段とが同一のアン
   テナ機構で構成された特許請求の範囲第３項に記載のテ
   レメータ装置。 ５　作動電力供給源が送電線である特許請求の範囲第３
   項に記載のテレメータ装置。 ６　作動電力供給源が受信部に設けられた交流電力信号
   生成手段である特許請求の範囲第３項に記載のテレメー
   タ装置。