JP2017003578A - 光電池と光度測定デバイスを有するシステム及び光電池が受けた光度を測定する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 優れた光電池が受けた光度を測定する測定デバイス（照度計）を提供する。
【解決手段】 測定デバイス（１０）は、光電池（４）が受けた光度を判断し、ＤＣ／ＤＣ変換器（８）を介して電気エネルギー蓄積ユニット（６）に及びＤＣ／ＤＣ変換器と並列に構成している外部キャパシター（Ｃ１）に電気的に接続されている出力端子を有し、入力端子と接地端子の間に配置された可変抵抗（１４）と、可変抵抗の抵抗値を所定の複数の抵抗値の中で変えるように構成している制御ユニット（１６）と、基準電圧まで外部キャパシターを放電するように制御ユニットによって制御される外部キャパシター（Ｃ１）に対する放電ユニット（１８）と、及び測定がなされる際に、入力端子における電圧が所定時限離れている２つの時点の間に増加するか減少するかどうかを判断することができるように構成している光電池の電圧変化検出器（２０）とを有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光電池と、光電池が受けた電気エネルギーを蓄積するユニットと、光電池と蓄積ユニットの間に配置されたＤＣ／ＤＣ変換器と、及びＤＣ／ＤＣ変換器と並列に配置された外部入力キャパシターとを有するシステムに関する。

より詳細には、本発明は、主な機能が電気エネルギーの生産である光電池が受けた光度を測定する測定デバイスに関し、この光電池は、主な機能の目的のために電気エネルギー蓄積ユニットに接続されている。このようなデバイスは、照度計とも呼ばれる。

本発明は、さらに、ＤＣ／ＤＣ変換器を介して電気エネルギー蓄積ユニットに及びＤＣ／ＤＣ変換器と並列に構成する外部キャパシターに出力にて電気的に接続された光電池が受けた光度を測定する方法に関する。

当業者には、いくつかの種類の照度計が知られている。第１の種類は、光伝導性の光センサーを有するものである。この手法の課題は、受けた光の関数としてのセンサー端子間をまたがる電圧が非線形性であることである。別の種類として、フォトダイオード又はフォトトランジスタを用いるものがある。

電気エネルギー源として光電池を備えるシステムでは、光度を測定する特定のセンサーを付加することを避けると有利である。実際に、照度計が光電池を用いることが知られている。この場合には、光電池が供給する電気エネルギーを蓄積する要素の帯電効率を落とさずに光度測定を正確に行うことが課題となっている。比較的単純な手法として、開回路電圧（光電池が電流を供給しないときの出力電圧）を測定する手法がある。しかし、このような手法は、不正確な結果しか与えない。なぜなら、開回路電圧は、受けた光度の関数として少ししか変わらず、また、この変化は、光度の関数として線形ではないからである。

一又は複数の光電池とともに動作するシステムの状態を考えると、光電池を介する光度測定には技術的な課題がある。このようなシステムは、並列に配置された外部入力キャパシターを有するＤＣ／ＤＣ変換器を介して光電池の出力端子に接続されている蓄積要素（蓄積キャパシタ又はバッテリー）を有する。この外部キャパシターは、一般的に、比較的大きい容量値を有する。特に、数μＦである。これは、ＤＣ／ＤＣ変換器が適切な効率で動作するために必要である。次に、太陽電池は、一般的には、広い範囲にわたる電流を発生することができる。特に、数μＡ〜数ｍＡの電流である。また、光度測定を行うためには、非常に短い時限内に測定を行うことが好ましい。例えば、１００ｍ秒（１００ｍｓ）未満の時限である。

本発明は、正確、効率的であり、電気エネルギー源としても照度計のセンサーとしても用いられる光電池を備える光エネルギー収集システムの電力効率を可能な限り少ししか落とさないような、電子デバイス（例、腕時計、携帯電話）に電力供給するために用いられる光電池が受けた光度を測定する測定デバイス（照度計）を提案することを目的とする。

本発明を成し遂げる過程において、発明者らは、まず、光度測定の検討に寄与する物理的変数を探した。開回路電圧は良い候補ではないが、光電池の短絡電流であれば、光電池が受ける光度についての良い情報を与えることができるように考えられる。実際に、短絡電流は光度に応じて実質的に線形的に変わる。

本発明は、光電池が受けた光度を測定する測定デバイスであって、本特許出願の請求項１に記載のものを提案する。また、本発明は、請求項４に記載のシステムであって、このような測定デバイスと、及びＤＣ／ＤＣ変換器、外部キャパシター及び前記測定デバイスに並列に接続している出力端子を有する光電池とを有するものを提案する。最後に、本発明は、光電池が受けた光度を測定する方法であって、独立請求項６に記載のものを提案する。様々な好ましい変種が従属請求項の主題を形成している。

本発明の様々な特徴のおかげで、本発明の測定デバイスによって、光電池によってエネルギー供給される蓄積デバイスの電気効率が実質的に落ちない。これは、特に、光電池出力端子とＤＣ／ＤＣ変換器の入力の間に、スイッチのような光度測定を行うための抵抗性要素が配置されていないことに起因している。次に、外部キャパシター放電ユニットは、好ましいことに、低抵抗値の抵抗、特に、トランジスタスイッチのもの、によって外部キャパシターを放電するように構成しており、この外部キャパシター放電ユニットのおかげで、キャパシターの端子をまたがる電圧を比較的小さい基準電圧に迅速に落とすことができる。これによって、綿密か、光度に応じて線形的に変わる短絡電流に近いか実質的に等しい光電池出力電流を検出する。したがって、光電池の出力端子と外部キャパシターの間の電気接続を妨害せずに、当該測定方法を比較的短い時間で行うことができる。

以下、例として与える添付図面（これに制限されない）を参照しながら本発明について説明する。

光電池と、及び光電池が受けた光度を測定する回路とを備えるシステムの一般的な実施形態の概略図である。 光度測定回路の流れを示す回路図である。 光電池の出力電流の関数として様々な光度の出力電圧を示すグラフである。 図２の測定回路の変種において備えられる外部キャパシターの帯電／放電ユニットの実施形態の回路図である。 図２の光度測定回路の変種において配置されている光電池出力における電圧変化検出器の実施形態である。 図４の帯電／放電ユニットの制御信号と出力信号の時間グラフを示している。 図５の電圧変化検出器の制御信号と出力信号の時間グラフを示している。 図２の光度測定回路の変種において配置されている可変抵抗がとる複数の抵抗値の中の様々な抵抗値によって定められる複数の光度範囲を示すグラフである。 光電池が受けた光度を測定する方法の実装における光電池の出力電圧の変化の時間グラフである。

以下、図１〜３を参照しながら、光電池４を有する光エネルギー２を回収するシステムの一般的な実施形態について説明する。この光電池４の出力は、ＤＣ／ＤＣ変換器８を介して電気エネルギー蓄積ユニット６と、及びＤＣ／ＤＣ変換器と並列に配置されている外部キャパシターＣ１とに電気的に接続されている。このシステム２は、さらに、本発明によると、光電池が受けた光度を測定する測定デバイス１０を有する。好ましくは、測定デバイス１０と変換器８は、同じ集積回路１２に組み入れられている。しかし、他の変種において、変換器とは別個の集積回路によって測定デバイスを形成することができることにも留意すべきである。

測定デバイス１０の入力端子１０Ａは、ＤＣ／ＤＣ変換器８と外部キャパシターＣ１とに並列に、光電池４の出力端子４Ａに接続している。

測定デバイス１０は、以下のものを有する。
− 測定デバイス入力端子１０Ａと接地端子ＶＳＳ（１０Ｂ）の間に配置された可変抵抗１４
− 可変抵抗１４の値を所定の複数の抵抗値の中で変えるように構成している制御ユニット１６
− 外部キャパシターＣ１に対する放電ユニット１８であって、外部キャパシターＣ１の端子における電圧が基準電圧Ｖ_REFと実質的に等しくなるまで外部キャパシターＣ１を放電するように、制御ユニット１６によって制御されるような放電ユニット１８
− 測定デバイス入力に供給される光電池出力電圧Ｖ_OUTに対する電圧変化検出器２０であって、制御ユニット１６によって制御され、測定のときに所定時限離れた２つの時点の間にて、入力端子１０Ａの電圧が上昇したか下降したかどうかを判断することができるように構成しているような電圧変化検出器２０

制御ユニット１６は、出力電圧Ｖ_OUT変化検出器２０が入力端子１０Ａにおける電圧の降下と電圧の上昇を検出するような連続的な第１及び第２の抵抗値を可変抵抗１４の複数の抵抗値の中から判断し、あるいは適切であれば、光電池４が供給する電流Ｉ_OUTが、基準電圧Ｖ_REFを可変抵抗の複数の抵抗値の中の最大値で割った値よりも小さいか又は基準電圧Ｖ_REFを複数の抵抗値の中の最小値で割った値よりも大きいかを判断するように構成している。

したがって、測定デバイス１０は、基準電圧Ｖ_REFで光電池によって供給される電流値が、所定の複数の電流範囲の中からどの電流範囲内にあるかどうかを判断するように構成している。このデバイス１０には、供給電圧ＶＤＤ（１０Ｃ）が供給される。これは、蓄積要素６によって与えられる。基準電圧Ｖ_REFは、好ましくは、基準電圧で光電池４によって供給される電流Ｉ_OUTが光電池の短絡電流に近いか実質的に同じであるように十分に小さいように選択される。後者の場合には、この電流値が理論的に光電池が受けた光度の線形関数であって、これらの電流の範囲は、極値が前記電流範囲の極値に線形的に依存するような対応する光度範囲を定めることが知られている。しかし、好ましい程度が低い変種においては、基準電圧をもっと大きくすることができる。実際に、線形依存性は有利であるが、光度レベルを表示することが望まれているとしても必須ではない。しかし、非常に正確な光度情報を提供することが望まれる場合には、このような結果を、関心事のシステムに組み入れられている光電池についての電流Ｉ_OUT及び光度の関数としての特性Ｉ_OUTについての知識によって、制御回路又は付加的な処理回路にて実装されるアルゴリズムを用いて与えることができる。

例示的実施形態（これに制限されない）において、電流Ｉ_OUTが１μＡ〜数ｍＡ（電流Ｉ_OUTの目盛りはここで対数目盛である）の広い値の範囲にばらついていることがあり、対応する値が１０ⁿルクス（ｎ＝１〜５）である光度に対して図３の特性曲線２２Ａ〜２２Ｅを実質的に示す光電池の場合、以下が得られる。
− 数μＦ、特に、４μＦ〜１２μＦの容量値の外部キャパシターＣ１
− 複数の抵抗Ｒ_m（ｍ＝１〜８、Ｒ₁＝７ｋΩ、Ｒ_m+1＝Ｒ_m／２）で形成されている可変抵抗１４
− 基準電圧Ｖ_REF＝７０ｍＶ

特定の変種において、外部キャパシターＣ１の容量値は、１マイクロファラッド（１μＦ）よりも大きい又は実質的に等しく、複数の抵抗値の中の最大値は、１キロオーム（１ｋΩ）と実質的に等しい。別の特定の変種において、複数のＲ_m（ｍ＝１〜１６、Ｒ₁＝７０ｋΩ、Ｒ_m+1＝Ｒ_m／２）がある。特定の変種において、基準電圧は、大きさのオーダーが、測定デバイスによって検出される一般的な光度範囲における光電池の平均開回路電圧（Ｉ_OUT＝０）の１０分の１であるように選択される。例えば、１〜２ボルト（１〜２Ｖ）の平均開回路電圧の場合、基準電圧は、５０ｍＶ〜２５０ｍＶである。

好ましい実施形態によると、放電ユニット１８は、さらに、外部キャパシターＣ１の端子をまたがる初期電圧が基準電圧よりも小さい場合に外部キャパシターＣ１を帯電するように構成している。したがって、このような場合、放電ユニットは、帯電／放電ユニット１８を形成する。放電機能は、数μＦの外部キャパシターＣ１の存在にもかかわらず、特に、１００ｍ秒未満の時間で、高速光度測定を行うことを可能にするために重要である。実際に、図４に示す好ましい変種において、帯電／放電ユニット１８は、入力端子１０Ａと接地端子ＶＳＳの間に配置されたスイッチを有する。このスイッチは、制御ユニット（ユニット１６Ａ）によって制御されるトランジスターＭ１によって形成される。これによって、このトランジスターＭ１は、導電性であったり非導電性であったりすることができるようにされる。制御ユニットは、外部キャパシターＣ１を放電するステップにおいてこのトランジスターＭ１を導電状態から非導電状態へと切り替え、外部キャパシターＣ１の端子における電圧が基準電圧Ｖ_REFと実質的に等しくなるとトランジスターＭ１を再び非導電性にするように構成している。その時点は、２つの入力にてＶ_OUTとＶ_REFを受けるようなコンパレーターを補助的に用いて判断される。放電ユニット１８においてトランジスターを用いることの利点は、「ＯＮ」状態において抵抗が非常に低いことである。例えば、１０Ωである。したがって、時定数ＲＣは比較的小さい。このことによって、外部キャパシターの初期電圧、したがって、光電池の端子における初期電圧が比較的大きくても、小さい基準電圧に迅速に到達することが可能になる。

しかし、それほど効率的でない変種において、可変抵抗１４の最も小さな抵抗値を用いることができる。光度測定時のトランジスターＭ１を通る外部キャパシターＣ１の放電路に加えて、外部キャパシター帯電路がある。これは、以下に説明する二分法アルゴリズムを実装するために重要である。この帯電路は、端子１０Ａと正電源電圧ＶＤＤとの間に配置されており、帯電電流を制限する抵抗ＲとダイオードＤと直列に構成しているトランジスターＭ２によって形成されたスイッチを有する。制御ユニット（ユニット１６Ａ）は、外部キャパシターＣ１を帯電するステップにおいて、導電状態から非導電状態へとトランジスタＭ２を切り替え、また、外部キャパシターＣ１の端子における電圧が基準電圧Ｖ_REFと実質的に等しくなると、このトランジスターＭ２を再び非導電性にするように構成している。

図５は、光電池４の出力電圧Ｖ_OUTのための電圧変化検出器２０の実施形態の１つを示している。この検出器２０は、入力において、測定デバイス入力端子１０Ａの電圧Ｖ_OUTを受ける。この検出器２０は、本質的に４つの要素によって形成されている。すなわち、信号Ｓ２によって制御される第１のスイッチＳＷ１と、スイッチＳＷ１とともに電圧Ｖ_OUTに対するメモリーセル２１を形成するキャパシターＣ２と、信号Ｓ３によって制御される第２のスイッチＳＷ２と、及び信号Ｓ５によって発動され２つの入力がそれぞれ２つのスイッチＳＷ１及びＳＷ２の出力端子に接続されているコンパレーター２４とによって形成されている。これらの２つのスイッチＳＷ１及びＳＷ２の入力端子は、入力端子１０Ａに接続されている。信号Ｓ２、Ｓ３及びＳ４は、制御ユニット１６によって供給される。検出器２０は、コンパレーター２４による比較結果が正か負であるかどうかを示すバイナリー信号Ｓ５を出力する。正の信号は、電圧Ｖ_OUTの上昇を、負の信号は、電圧Ｖ_OUTの下降を意味する。なぜなら、スイッチＳＷ１が活性化された期間の後の期間にて、スイッチＳＷ２が活性化される（導電性になる）からである。

図６及び７を参照して、放電ユニット１８と検出ユニット２０の動作及びそれらの相互作用について説明する。論理ユニット１６Ａは、光度測定において発生するサイクル開始信号Ｓ０を受ける。図６に示すように、電圧Ｖ_OUTが初期に基準電圧よりも大きい場合、信号Ｓ０は、トランジスターＭ１を時間ｔ₀に導電性にし、これによって、基準電圧に実質的に達するまで放電キャパシターＣ１を迅速に放電する。この時に、コンパレーターは、この事象を論理ユニット１６Ａに伝える。そして、この論理ユニット１６Ａは、時間ｔ₁に、トランジスターＭ１を非導電性にし、同時に信号Ｓ１を制御ユニット１６の中央ユニットに送る。図７に示すように、この信号の受信によって、実質的に時間ｔ₁に検出ユニット２０を活性化させる。そして、制御ユニット１６は、信号Ｓ２を検出ユニット２０に送ってスイッチＳＷ１を閉じて、基準電圧でキャパシターＣ２を帯電し、信号Ｓ４を送ってコンパレーター２４を活性化させる。特定の時限の後、時間ｔ₂にスイッチＳＷ１が再び開かれ、電圧Ｖ_REFと実質的に等しい電圧Ｖ_OUTがキャパシターＣ２に一時的に蓄積される。次に、可変抵抗１４の抵抗値を選択した後、制御ユニット１６は、スイッチＳＷ２を閉じる時の時間ｔ₃までの特定の時限の間に、時間ｔ₃の後にコンパレーター２４が入力においてＶ_REFと実質的に等しいキャパシターＣ２の端子における電圧と電圧Ｖ_OUTを受けるようにシステムが変わることを可能にする。比較が完了する時限の後に、コンパレーター２４は、時間ｔ₄に、比較結果を示す信号Ｓ５を制御ユニット１６に供給する。この制御ユニット１６は、この結果を時限ｔ₄〜ｔ₅にて格納する。次に、制御ユニット１６は、時間ｔ₅に検出ユニット２０を非活性化し、これによって、測定サイクルを終了する。

本発明の測定デバイスは、可変抵抗の複数の抵抗値の中のいずれの２つの連続的な抵抗値をも判断するように構成している。これらの抵抗値は、基準電圧で光電池によって運ばれる電流に対して対応する電流範囲を定め、図８に示すように、これらの電流範囲のそれぞれは、光電池によって受け又は捕捉することができる光度に対する対応する値の範囲を定めている。測定デバイスは、どのような光度範囲が、光電池が受け又は捕捉した光度の値に対応するのかを判断して、この情報ＳＭを測定デバイスに関連づけられているディスプレーによって表示するように構成している。

以下、本発明の測定デバイスの動作、特に、光度測定について説明する。光度測定も本発明の対象である。この方法は、上記のように、ＤＣ／ＤＣ変換器を介して電気エネルギー蓄積ユニットに、そして、ＤＣ／ＤＣ変換器と並列に構成している外部キャパシターに、出力が電気的に接続されている光電池が受けた光度を測定する。この測定方法は、好ましくは、上記のように、入力端子がＤＣ／ＤＣ変換器と外部キャパシターとに並列な光電池の出力端子に接続されているような光度測定デバイスによって実装される。

一般的には、当該測定方法は、以下のステップ（Ａ）〜（Ｄ）を有する。

（Ａ）所定の複数の抵抗値の中の様々な抵抗値をとるように構成しており前記測定デバイスの制御ユニット１６によってプログラムされる可変抵抗１４を、前記測定デバイス１０の前記入力端子１０Ａと接地端子１０Ｂの間に接続し、初期抵抗値を選択するステップと、

（Ｂ）前記外部キャパシターＣ１の端子をまたがる電圧が基準電圧Ｖ_REFよりも大きい場合又は前記基準電圧Ｖ_REFよりも小さい場合に、前記外部キャパシターＣ１の端子をまたがる電圧が前記基準電圧と実質的に等しくなるまで、前記外部キャパシターＣ１をそれぞれ放電又は帯電するステップと、

（Ｃ）前記放電又は帯電するステップ（Ｂ）の後に前記入力端子電圧が基準電圧と実質的に等しいような第１の時点と前記制御ユニットによって与えられるその後の第２の時点の間において、前記入力端子電圧が上昇したか下降したかどうかを判断するステップと、

（Ｄ）前記放電又は帯電するステップ（Ｂ）及び前記判断するステップ（Ｃ）を繰り返すステップであって、前の繰り返しにおける前記判断するステップ（Ｃ）の結果が前記入力端子において電圧が上昇したというものである場合及び前の繰り返しにおける前記可変抵抗の抵抗値が前記複数の抵抗値の中の最小値に対応するものではない場合に前記可変抵抗の抵抗値を減少させ、あるいは前の繰り返しにおける前記判断するステップ（Ｃ）の結果が前記入力端子において電圧が降下したというものである場合及び前の繰り返しにおける前記可変抵抗の抵抗値が前記複数の抵抗値の中の最大値に対応していない場合に前記可変抵抗の抵抗値を増加させるように、前記放電又は帯電するステップ（Ｂ）及び前記判断するステップ（Ｃ）を繰り返し、前記出力電圧変化検出器が前記入力端子における電圧の降下と電圧の上昇をそれぞれ検出する連続的な第１の抵抗値及び第２の抵抗値を前記複数の抵抗値の中から判断するまで、あるいは適切であれば、前記光電池によって前記出力端子に供給される電流が、前記基準電圧を前記複数の抵抗値の中の最大値で割った値よりも小さいか又は前記基準電圧を前記複数の抵抗値の中の最小値で割った値よりも大きいことを判断するまで、前記放電又は帯電するステップ（Ｂ）及び前記判断するステップ（Ｃ）を繰り返すステップと
である。

好ましい変種において、基準電圧で光電池によって供給される電流が光電池の短絡電流に近い又は実質的に等しいように、基準電圧が十分に小さいように構成している。

以下、図９を参照しながら、本発明に係る測定方法の特定の実装例について説明する。これにおいて、初期抵抗値を選択するため及び前記ステップ（Ｄ）における連続的な抵抗値を選択する際に、二分法アルゴリズムが実装されている。この測定方法は、基準電圧における光電池によって供給される電流に対する対応する電流範囲を定めるいずれの２つの連続的な抵抗値を複数の抵抗値の中から判断するように構成しており、電流範囲のそれぞれは、光電池が受け又は捕捉することができる光度に対する値の範囲を定めている。この測定方法は、光電池によって実際に受け又は捕捉した光度に対応する値の範囲を判断する。光電池によって供給される電流が、電圧Ｖ_REFを複数の抵抗値の中の最大値で割った値よりも小さい又は電圧Ｖ_REFを複数の抵抗値の中の最小値で割った値よりも大きいと判断した場合には、この測定方法は、受け又は捕捉した光度が範囲の下端より上かつ上端よりも下にあることを結論づける。

図９のグラフは、８つの抵抗（Ｒ_n、ｎ＝１〜８、Ｒ_n+1＜Ｒ_n）を備える可変抵抗の場合に二分法アルゴリズムを実装する測定における出力電圧Ｖ_OUTの変化を概略的に示している。電圧Ｖ_OUTは、電圧Ｖ_REFよりも概して大きい初期電圧である。第１のサイクルＣｙ１の間に、電圧Ｖ_OUTは、放電ユニット１８のおかげで第１の期間Ｔ１の間に電圧Ｖ_REFに下降する。次に、真ん中の抵抗Ｒ₄が選択され、検出ユニット２０が期間Ｔ２において活性化される。前記のように、この期間Ｔ２の最終段階において、測定デバイスは、期間Ｔ２の間に電圧Ｖ_OUTが上昇したことを検出した。この測定デバイスは、このことから、光電池によって供給される電流Ｉ_OUTがＶ_REF／Ｒ₄によって定められる基準電流よりも大きく、したがって、抵抗Ｒ₄が大きすぎると評価する。第１のサイクルと同様な第２のサイクルＣｙ２においては、抵抗Ｒ₆が選択される。短い期間Ｔ３の間、電圧Ｖ_OUTは、放電ユニット１８によって電圧Ｖ_REFに再び戻され、次に、検出ユニット２０は、期間Ｔ４の間に活性化され、検出ユニット２０は、この期間Ｔ４に電圧が変化したと再び判断する。期間Ｔ４の最終段階において、この測定デバイスは、電圧Ｖ_OUTが期間Ｔ４の間に下降したことを検出し、これから、電流ＩＺＺ_OUTがＶ_REF／Ｒ₆によって定められる基準電流よりも小さく、したがって、抵抗Ｒ₆が小さすぎると評価する。第２のサイクルと類似している最後の第３のサイクルＣｙ３においては、抵抗Ｒ₅が選択される。この最後のサイクルにおける期間Ｔ５及びＴ６は期間Ｔ３及びＴ４と同様であり、電圧が再び増加し、これによって、光電池によって供給される電流Ｉ_OUTが、Ｖ_REF／Ｒ₅によって定められる基準電流よりも大きく、したがって、抵抗Ｒ₅が大きすぎることを意味する。そして、この測定デバイスは、光度測定を終了して、電流Ｉ_OUTが基準電流Ｖ_REF／Ｒ₅とＶ_REF／Ｒ₆の間の範囲にあることを示す。この範囲は、光電池のために与えられた光度範囲に対応している。

最後に、特定の実施形態において、上記の測定方法を受けて、光電池によって供給される電流Ｉ_OUTの値が正確に判断される。このために、測定デバイスは、前の測定で判断された可変抵抗の連続的な第１の抵抗値又は第２の抵抗値を選択し（上の例において、抵抗Ｒ₅又はＲ₆）、可変抵抗を入力端子１０Ａに接続したままにする。システムが定常状態に戻ることが可能になる特定の時限の後に、測定デバイスは、Ａ／Ｄ変換器（アナログからデジタルへの変換）によって電圧Ｖ_OUTを正確に測定し、したがって、電流Ｉ_OUTの値を正確に判断する。これは、短絡電流に実質的に対応する。そして、関心事の光電池に対する短絡電流の関数として光度の線形特性を用いて受けた光度の値を正確に判断する。

２ 回収システム
４ 光電池
６ 蓄積ユニット
８ ＤＣ／ＤＣ変換器
１０ 測定デバイス
１０Ａ 入力端子
１４ 可変抵抗
１６ 制御ユニット
１８ 放電ユニット
２０ 電圧変化検出器
２４ コンパレーター
Ｃ１、Ｃ２ キャパシター
Ｍ１、Ｍ２ トランジスター

Claims (10)

1. 光電池（４）が受けた光度を測定する測定デバイスであって、
   当該測定デバイスは、ＤＣ／ＤＣ変換器（８）を介して電気エネルギー蓄積ユニット（６）に及び前記ＤＣ／ＤＣ変換器と並列に構成している外部キャパシター（Ｃ１）に電気的に接続されている出力端子を有し、
   当該測定デバイスは、前記ＤＣ／ＤＣ変換器及び前記外部キャパシターと並列に前記光電池の前記出力端子に接続されるように意図された入力端子（１０Ａ）を有し、
   当該測定デバイスは、
   当該測定デバイスの前記入力端子と接地端子の間に配置された可変抵抗（１４）と、
   前記可変抵抗の抵抗値を所定の複数の抵抗値の中で変えるように構成している制御ユニット（１６）と、
   前記外部キャパシターの端子をまたがる電圧が基準電圧と実質的に等しくなるまで前記外部キャパシターを放電するように前記制御ユニットによって制御される、前記外部キャパシター（Ｃ１）に対する放電ユニット（１８）と、及び
   前記光電池の前記出力電圧に対応する前記入力端子における電圧に対する電圧変化検出器（２０）とを有し、
   前記電圧変化検出器（２０）は、前記制御ユニットによって制御され、測定がなされる際に、前記入力端子における電圧が所定時限離れている２つの時点の間に増加するか減少するかどうかを判断することができるように構成し、
   前記制御ユニットは、前記入力端子において前記電圧変化検出器が前記入力端子における電圧の降下及び電圧の上昇をそれぞれ検出するような連続的な第１及び第２の抵抗値を複数の抵抗値の中から判断するか、あるいは適切であれば、前記光電池によって前記出力端子に供給される電流が前記基準電圧を前記複数の抵抗値の中の最大値で割った値より小さいか又は前記基準電圧を前記複数の抵抗値の中の最小値で割った値よりも大きいかどうかを判断するように構成している
   ことを特徴とする測定デバイス。
2. 前記帯電ユニットは、前記入力端子と前記接地端子の間に配置されたスイッチを有し、このスイッチは、前記制御ユニットによって制御されるトランジスター（Ｍ１）によって形成されており、これによって、このトランジスターは、導電性と非導電性の両方であることができ、
   前記制御ユニットは、前記測定デバイスを介して前記外部キャパシターを放電する段階において、前記トランジスターを導電状態から非導電状態へと切り替え、
   前記外部キャパシターの端子をまたがる電圧に対応する前記入力端子における電圧が前記基準電圧と実質的に等しくなれば、前記トランジスターを再び非導電性にするように構成している
   ことを特徴とする請求項１に記載の測定デバイス。
3. 前記放電ユニットは、さらに、前記外部キャパシターの端子をまたがる初期電圧に対応する前記入力端子における電圧が前記基準電圧よりも小さい場合に、前記外部キャパシターを帯電するように構成しており、これによって、前記放電ユニットは、帯電／放電ユニットを形成している
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の測定デバイス。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の測定デバイスと、光電池と、ＤＣ／ＤＣ変換器と、及び外部キャパシター（Ｃ１）とを有するシステムであって、
   前記測定デバイスは、前記ＤＣ／ＤＣ変換器と前記外部キャパシターに並列な前記光電池の出力端子に接続された入力端子（１０Ａ）を有し、
   当該システムにおいては、当該基準電圧における前記光電池によって供給される電流が前記光電池の短絡電流に近いか又は実質的に等しいように、前記基準電圧は十分に小さいように構成している
   ことを特徴とするシステム。
5. 前記複数の抵抗値の中のいずれの２つの連続的な抵抗値も、前記基準電圧で前記光電池によって供給されることができる電流に対する対応する電流範囲を定め、
   前記電流範囲のそれぞれは、前記光電池によって受け又は捕捉することができる光度の値の範囲を定め、
   前記測定デバイスは、前記光電池によって実際に受け又は捕捉した光度にどの値範囲が対応するかを判断するように構成している
   ことを特徴とする請求項４に記載のシステム。
6. 光電池（４）が受けた光度を測定する測定方法であって、
   この光電池（４）の出力は、ＤＣ／ＤＣ変換器（８）を介して電気エネルギー蓄積ユニット（６）に及び前記ＤＣ／ＤＣ変換器と並列に構成している外部キャパシター（Ｃ１）に電気的に接続されており、
   当該測定方法は、前記光度を測定する測定デバイスによって実装され、この測定デバイスの入力端子（１０Ａ）は、前記ＤＣ／ＤＣ変換器及び前記外部キャパシターと並列な前記光電池の出力端子に接続されており、
   当該測定方法は、
   （Ａ）所定の複数の抵抗値の中の様々な抵抗値をとるように構成しており前記測定デバイスの制御ユニットによってプログラムされる可変抵抗（１４）を、前記測定デバイスの前記入力端子と接地端子の間に接続し、初期抵抗値を選択するステップと、
   （Ｂ）前記外部キャパシターの端子をまたがる電圧が基準電圧よりも大きい場合又は前記基準電圧よりも小さい場合に、前記外部キャパシターの端子をまたがる電圧が前記基準電圧と実質的に等しくなるまで、前記外部キャパシターをそれぞれ放電又は帯電するステップと、
   （Ｃ）前記放電又は帯電するステップ（Ｂ）の後に前記入力端子電圧が基準電圧と実質的に等しいような第１の時点と前記制御ユニットによって与えられるその後の第２の時点の間において、前記入力端子電圧が上昇したか下降したかどうかを判断するステップと、及び
   （Ｄ）前記放電又は帯電するステップ（Ｂ）及び前記判断するステップ（Ｃ）を繰り返すステップであって、前の繰り返しにおける前記判断するステップ（Ｃ）の結果が前記入力端子において電圧が上昇したというものである場合及び前の繰り返しにおける前記可変抵抗の抵抗値が前記複数の抵抗値の中の最小値に対応するものではない場合に前記可変抵抗の抵抗値を減少させ、あるいは前の繰り返しにおける前記判断するステップ（Ｃ）の結果が前記入力端子において電圧が降下したというものである場合及び前の繰り返しにおける前記可変抵抗の抵抗値が前記複数の抵抗値の中の最大値に対応していない場合に前記可変抵抗の抵抗値を増加させるように、前記放電又は帯電するステップ（Ｂ）及び前記判断するステップ（Ｃ）を繰り返し、前記出力電圧変化検出器が前記入力端子における電圧の降下と電圧の上昇をそれぞれ検出する連続的な第１の抵抗値及び第２の抵抗値を前記複数の抵抗値の中から判断するまで、あるいは適切であれば、前記光電池によって前記出力端子に供給される電流が、前記基準電圧を前記複数の抵抗値の中の最大値で割った値よりも小さいか又は前記基準電圧を前記複数の抵抗値の中の最小値で割った値よりも大きいことを判断するまで、前記放電又は帯電するステップ（Ｂ）及び前記判断するステップ（Ｃ）を繰り返すステップと
   を有することを特徴とする測定方法。
7. 前記基準電圧は、前記基準電圧で前記光電池によって供給される電流が前記光電池の短絡電流に近いか又は実質的に等しいように十分に小さいように構成している
   ことを特徴とする請求項６に記載の測定方法。
8. 前記繰り返すステップ（Ｄ）において、初期抵抗値の選択及びその後の抵抗値の連続的な選択において二分法アルゴリズムを用いる
   ことを特徴とする請求項６又は７に記載の測定方法。
9. 前記複数の抵抗値の中のいずれの２つの連続的な抵抗値も、前記基準電圧で前記光電池によって供給される電流に対する対応する電流範囲を定め、
   これによって、前記電流範囲のそれぞれは、前記光電池によって受け又は捕捉することができる光度に対する値の範囲を定め、
   当該測定方法は、前記光電池によって実際に受け又は捕捉した光度に対応する値範囲を判断する
   ことを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の測定方法。
10. 前記繰り返すステップ（Ｄ）の後に、さらに、
    （Ｅ）前記繰り返すステップ（Ｄ）において判断された前記可変抵抗の前記連続的な第１の抵抗値又は第２の抵抗値を選択し、前記測定デバイスの前記入力端子に前記可変抵抗を接続したままにするステップと、
    （Ｆ）特定の時限の後に、当該測定方法を実行するシステムが定常状態に戻ることを可能にし、アナログ／デジタル変換器によって前記入力端子における電圧（Ｖ_OUT）を測定し、これによって、前記光電池によって供給される電流（Ｉ_OUT）の値を正確に判断するステップと、
    （Ｇ）前記光電池に対する短絡電流の関数としての光度の線形特性を用いて、前記光電池によって捕捉された光度の値を判断するステップと
    を有することを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の測定方法。

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