JPH0367398A - 光駆動センサ型システム - Google Patents

光駆動センサ型システム

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JPH0367398A
JPH0367398A JP2050851A JP5085190A JPH0367398A JP H0367398 A JPH0367398 A JP H0367398A JP 2050851 A JP2050851 A JP 2050851A JP 5085190 A JP5085190 A JP 5085190A JP H0367398 A JPH0367398 A JP H0367398A
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光駆動型センサシステムに関する。このような
システムは物理パラメータを検出するために使用される
であろう。このシステムにおいて、光源からの光エネル
ギは１つ又は２つ以上の一センサに供給されそのセンサ
は逆に検出されたパラメータを代表する光エネルギによ
り生みだされた情報を出力する。
〔従来の技術〕
物理的パラメータを測定するために種々の型式のセンサ
およびセンサシステムが知られている。
従来検出された物理的パラメータの関数として抵抗容量
その他電気的特性が変動する電気的なセンサが電流又は
電圧信号を出力するために使用されていた。例えばサー
ミスタの抵抗値は温度の関数として変化し、温度に対応
した出力電流を出力する単純なブリッジ回路の中で使用
可能である。同様にキャパシタおよびキャパシタ状の構
造がキャパシタの電気的定数に影響を与える環境的パラ
メータに応答する電気信号出力を出力するために使用さ
れる。システムまたはネットワーク構成において、セン
サのグループは種々のセンサに電力を出力しパラメータ
の影響を受けた電気的特性を測定ないしは検出するコン
トローラに典型的には接続される。−級にシールドされ
ていないシステムは電磁妨害（ＢＭＩ）をうけるけれど
も、電気的センサおよび電気的接続は高度に開発され信
頼性のある技術となっている。
〔発明が解決しようとする課題〕
光ファイバの出現によってネットワーク内の１つのノー
ドから他のノードへ情報を伝送するために光ファイバを
使用したセンサシステムが開発され提案されている。光
フアイバ伝送は伝送されるべき情報がパルスの特性即ち
パルス幅、振幅または繰り返し率を変更することにより
符号化されたディジタル符号化光パルスに最適である。
しかしながら光ファイバに沿ってアナログ光信号を伝送
するシステムはファイバの温度、ファイバに印加される
圧力、ファイバにある小半径の曲がり、ファイバ中の欠
陥の累積的効果によって伝達されるエネルギが減衰して
ゆくために少くとも最適ではない。
従来型電気的センサの高度に開発された状態、光フアイ
バ中のパルス伝送の利点を考慮すると最適なシステムは
光ファイバとの接続を有する従来型電気的センサを使用
することにより達成可能である。しかしながら一般に電
気的センサに電力を供給する必要性はセンサに電力を供
給する別の経路を必要とし、それ故全体システムに予期
せぬ複雑さを加えることとなる。
〔課題を解決するための手段〕
Ｕ、Ｓ、−４，３４６，４７８（ｓｉｃｈｌｉｎｇ）ノ
匍示されているように先行の光センサシステムにおいて
は、光エネルギは光ファイバを介して、人力光エネルギ
をキャパシタ内に蓄積するために電気に変換する光検出
器と蓄積キャパシタを含むセンサに伝送される。
温度センサのようなトランスジューサは測定されたパラ
メータを示唆する１つまたは２つ以上のリターンパルス
を伝送するために発光ダイオード又はレーザダイオード
のようなパルス幅変調器に電気的出力を出力するために
蓄積された電気エネルギを使用する。このような死朽の
システムは幅変調されたパルスを出力するように動作す
るので、測定の全体の精度は蓄積されたエネルギの関数
であり例えば温度の変化、素子の劣化により発生する蓄
積キャパシタの特性の変化により精度が変動する。さら
にパルス幅変調の使用は発光ダイオードまたはレーデダ
イオードが全パルスを伝送する間電力が供給されること
が必要である。低パワーシステムの構成において光エネ
ルギ放射は使用できる蓄積されたエネルギの大部分を消
費することを可能とし、効率的な操作に対する制限を示
す。
系属中の合衆国特許出願Ｎα０７１０４６．０７５．１
９７８年５月５日出願のり、　Ｐａｔｒｉｑｕｉｎの“
光駆動型センサシステム”に開示されたシステムにおい
て、情報は伝送されるべき情報の量に比べて電力の消費
の少ない短周期の光スパイクを使用して伝送される。さ
らに伝送されるスパイクの少くとも１つが固定値の基準
を代表するものであり、それ故スパイクの変動による各
情報は全体の精度を改善するために対応する基準スパイ
クとの関連において評価され得る。
〔作　用〕
本発明によれば伝送されてきた光エネルギを受信し、電
気的エネルギに変換するための受光素子と、電気エネル
ギを蓄積するための蓄積素子から構成され、検出される
べきパラメータの関数として値の変化する特性を有する
変換素子と、同一の特性を有するが検出されるべきパラ
メータと独立した値を有する基準素子と、変換素子の特
性の値の関数である第１の時間特性と、基準素子の特性
の値の関数である第２の時間特性を有するマルチパルス
出力を発生するために特性の２つの値を比較するために
蓄積素子内に蓄積された電気エネルギにより駆動される
回路素子によって特徴づけられる光駆動型センサシステ
ムが提供される。
ここで記述、される光駆動型センサシステムは種々のパ
ラメータの測定に対して改善された信号条件を有し、測
定されたパラメータを代表する光信号を有する。光駆動
型センサシステムはセンサに取り付けられたキャパシタ
のような電気蓄積素子に蓄積するために光エネルギを電
気エネルギに変換するパワー変換器を有する少くとも１
つのセンサを含んでいる。検出されるパラメータの関数
として変化する特性を有するキャパシタまたはサーミス
タのようなトランスジューサと固定値のキャパシタまた
はサーミスタのような基準素子が各センサに取り付けら
れている。トランスジューサと基準は、固定値の基準と
パラメータの影響をうけた測定値の関数である電気パル
ス出力を出力するパルスエンコーダ中の積分器を制御す
る。そしてこのパルス出力は、固定値の基準とパラメー
タの影響をうけたトランスジューサの値を代表する特性
を有する光パルスを出力する光エネルギ源を駆動する。
〔実施例〕
本発明を具体化した光駆動型センサシステムが一例のみ
であるが添付図を参照しつつ説明される。
詳細に説明される望ましい配置において、複数のセンサ
がマイクロプロセサが制御するシステムコントローラと
交信するシステム光バスに接続される。システムコント
ローラはシステム全体に広げられたバスに沿って、シス
テム内の全てのセンサに対して光エネルギを伝送し、各
センサからのリターンパルスを受信するが、リターンパ
ルスはセンサによって検知された測定パラメータに関す
る情報と、センサに特有の規準値に関する情報を含んで
いる。各センサはコントローラによってシステム全体に
伝送された光エネルギを各センサに組みこまれたキャパ
シタ中に蓄積するために電気エネルギに変換するための
ホトダイオードアレイを含んでいる。キャパシタ形プロ
ーブと固定値の基準キャパシタの形式をとるトランスジ
ューサはパルスエンコーダ内の積分器に接続される。蓄
積キャパシタからのスイッチングされたパワーに応答し
、タイミング及びシーケンスコントローラの制御の下に
、積分器は、測定されるパラメータに応答するキャパシ
タンスプローブの容量の関数として変化する第１のラン
プ出力と、キャパシタンスプローブと固定値の基準キャ
パシタの結合されたないしは累積された容量の関数とし
て変化する第２のランプ出力からなるランプ出力を順に
繰り返す。各ランプ出力はキャパシタンスプローブのパ
ラメータの値を反映した容量およびキャパシタンスプロ
ーブの容量と固定値の規準の容量の結合された又は累積
された容量の関数である一対の時間的に区切られた短い
間隔のパルスを供給するために、上下限値でワンショッ
トを発生する一対のコンパレータに供給される。短い間
隔のパルスはセンサからシステムコントローラに対応し
た短い間隔の光パルスを伝送するために光源を駆動する
ために使用される。
このような多センサシステムにおいては、各センサは、
センサからシステムコントローラへリターンパルスを伝
送するのに先立ち、各センサに対しセントラルコントロ
ーラへの伝送に影響する予め定められた“時間の窓を許
容するためにセンサ個有の時間遅れをそなえている。そ
れゆえシステムの種々のセンサは予め定められた時間的
な多重化順序に従ってリターンパルスを伝送する。
光駆動センサ配置は第１図に示され、−船釣に参照番号
１０で示される構成図を参照してより特定的に説明され
る。図示したように、複数のセンサｓ、ｓ、−・・ｓ、
、ｓ、、は光ファイバｆ。ｆｌｆ、、、ｆ、により分散
カプラ１２に接続され、この分散カプラは光フアイババ
ス１６を介して他のカプラ１４に接続される。
カプラ１４はバス１６から対応するセンサＳ、、に光エ
ネルギを分散し、センサＳ、、からの光エネルギをバス
１６を介してカプラ１４に光エネルギを伝達するように
設計される。レーザダイオードのような光源１８はカプ
ラ１４に接続されバス１６を介してカプラ１２とシステ
ム全体の種々のセンサＳ、、に伝達するために、カプラ
１４中に光エネルギが注入される。
同様にＰＩＮダイオードのような光エネルギー受光器２
０はカプラ１４に接続され、バス１６を介してセンサＳ
。から伝送されてきた光エネルギを対応する電気信号に
変換する。カプラ１２および１４はスター型カプラ又は
側方接続型とすることができる。
システムコントローラ２２は光源１８と受光器２０に接
続され、以下に述べる如く、システム内に光エネルギを
注入するために光源１８を駆動し、受光素子２０からの
リターン信号を処理するために機能する。コントローラ
２２はクロック２６の制御下、カブラ１４とバス１６を
介してカブラ１２と種々のセンサＳｏに光エネルギを伝
達するための光源１８を駆動する駆動アンプ２８に電流
を供給するためにくり返し操作されるロジックユニット
２４を含む。
さらにアンプ３０はロジック２４のために受光器２０か
らのパルス信号をうけ入る。コントローラ２２はマイク
ロプロセサの全体的な制御の下バス３４と対応するＩ１
０ボートにより交信を行う。多数桁表示器のような出力
機器３６はマイクロプロセッサ３２に接続され、センサ
Ｓ７中で検出されたパラメータに関する出力情報を表示
する。
センサ１個の構成は第２図の機能ブロック図に示されて
いる。図示するように各センサＳ。はキャパシタンスの
ような検出されたパラメータに対して予め予想されたよ
うに変動する特性を有するトランスジューサ４０ヲ含ム
。パルスエンコーダ４２はトランスジューサ４０と固定
値の基準４４に接続され、以下に詳述するようにカブラ
１２とバス１６を介して光パルスを供給するための発光
ダイオード４８を駆動する出力段４６にパルス出力を供
給する。
以下に述べる好ましい応用例において、トランスジュー
サ４０は航空機の燃料タンクの計測システムに使用され
るキャパシタンスプローブ４０の形式をとり、固定値の
規準４４は精密固定キャパシタンスの形式をとる。キャ
パシタンスプローブ４０′は典型的には相互にキャパシ
タ板を形式する相互に同心円状に配置された導電性円筒
から構成されている。プローブ４０′　は燃料に浸され
たプローブ４０′の部分によって定まる電気的定数だけ
でなく燃料上の空間によっても定まる電気的定数をもっ
て燃料タンク中に位置する。第２図において模範的な燃
料タンクＴは、レベルＬ＋　とＬ２で表わされたように
変動するレベルが仮定される液体を含んで点線で示され
る。
光源１８によって発生された光エネルギはバス１６、カ
ブラ１６を介して各センサＳ７中に含まれ蓄積キャパシ
タ５４と並列に接続され、ダイオード５６と直列に接続
されるフォトダイオード５２の直列接続アレイを含むパ
ワー変換器５０に供給される。バス１６カブラ１２を介
して供給された光エネルギはフォトダイオード５２によ
って直流電圧に変換され、短絡的に接続されたキャパシ
タ５４に蓄積される。ダイオード５６は低い順方向電圧
降下を有し、回路の残りの部分からフォトダイオード５
２を絶縁する。パワースイッチ５８はパワー変換器５０
に接続され、タイミング及びシーケンス制御回路６０の
制御の下パルスエンコーダ４２に電力を供給する。パワ
ースイッチ５８はＭＯＳ−ＦＢＴ又は他のゲート制御素
子の形をとることができる。
積分形パルスエンコーダ又は変調器４２の一形式は第３
図に示すごとくであり、図示するようにキャパシタンス
プローブ４０′の容量Ｃｐｒａｂ。の関数として又キャ
パシタンスプローブ４０の容量と基準の容量の並列接続
容量即ちＣ０゜ｈａ　＋ｃｒ＠ｒ、の関数として電圧Ｕ
ｒ＊ｒを時間積分する機能を有する積分器６２を含む。
積分器６２はハリス５１４１　（商品名〉のような演算
増幅器をミラー積分回路として使用するか又は機能的に
等価な構成によって定義される。電圧Ｕ、。ｆは蓄積キ
ャパシタ５４から供給され、レジュレータおよびあるい
はツェナーダイオード（図示せず）により一定に制御さ
れる。キャパシタンスプローブ４０′　は積分器６２の
出力と入力の間に形式されるフィードバックの中に接続
される。
基準キャパシタ４４はタイミング及びシーケンス制御回
路６０（第２図）によって制御されるスイッチ６４を介
してキャパシタンスプローブ４０′　と並列に選択的に
接続される。リセットスイッチであるもう一つのスイッ
チ６６が基準キャパシタ４４とキャパシタンスプローブ
４０′の短絡回路内に接続されタイミング及びシーケン
ス制御回路６０によってキャパシタンスプローブ４０′
　と基準キャパシタ４４の両方を短絡することにより第
４図および第５図との関係で以下に説明するように周期
的に積分器６２をリセットするために選択的に操作され
る。スイッチ５８（第２図）と同様にスイッチ６４と６
６はＭＯＳ−Ｆ［ＥＴ又は他のゲート制御素子の形式を
とることができる。
積分器６２は、第３図の積分器の出力に実線及び点線の
斜線で量的にグラフで示したようにフィードバックルー
プの容量の関数であるある割合で増加する（即ちスロー
プ状の〉くりかえしランプ出力を出力する。積分器６２
のランプ出力は積分器６２のランプ出力が予め定められ
た下限および上限を越えた場合に対応した出力を出力す
るように構成された第１のコンパレータ６８および第２
のコンパレータ７０を含む二重比較回路に送られる。コ
ンパレータ６８と７０は高ゲインの演算増幅器によって
構成することができる。
コンパレータ６８の反転入力に接続された直列接続抵抗
によって定義される電圧分割回路はコンパレータ７０の
上限よりも高い上限を与えることとなる。各コンパレー
タ６８と７０の出力はそれぞれワンショット単安定マル
チバイブレーク７２と７４に送られる。ワンショット７
２と７４は各々オアゲート７６を介してドライバ４６（
第２図）に短い時間間隔のパルスを出力し、ドライバ４
６は対応した光のスパイクを出力する。以下に説明する
ように積分器６２は、フィードバック路の容量の関数と
して各測定サイクル（第４Ａから４Ｆ図〉の間連続した
ランプ出力の列を出力する。コンパレータ７０と６８は
ランプ値が順次下限上限を越えた時に対応するワンショ
ット７４および７２をトリガする。従ってパルス間隔は
積分器６２のフィードバック路のパラメータの影響を受
けた容量を代表している。
光駆動センサシステムは測定パラメータを検出し第４Ｆ
図に示す測定パラメータと基準値に関する情報を含んだ
パルス列を出力するために第５図のフローチャートに従
って動作する。第５図に示したように又第４Ａ図に示し
たように、システムはシステム内の全てのセンサＳ９に
バス１６を介して光源１８から光エネルギを伝達するこ
とによって起動される。各センサＳゎのフォトダイオー
ド５２は、分散された光エネルギを電流に変換し、各セ
ンサＳイの蓄積キャパシタ５４にタイミング及びシーケ
ンス制御回路６０によって決定されるように完全にない
しははゾ完全に充電された状態にまで充電される。一般
に光源１８から供給される光エネルギは各センサＳＩ、
中のキャパシタ５４に少くとも１測定サイクル間の充分
な量の充電量を確保する十分な期間と強度を有している
。第４Ａ図第４Ｂ図にグラフ的に示したように分散され
た光エネルギはマイクロプロセサ３２から出力されたコ
マンドによってコントローラ２２により時刻Ｔｏで止め
られる。分散された光エネルギの終了は各センサＳｈで
検出され、各センサＳ、、のパワースイッチ５８は回路
の残りの部分に電力を供給するために時刻Ｔ１に入状態
となる（第４Ｂ図）。
それゆえ、第４Ｃ図に示されるように時刻Ｔ２とＴ３の
間積分器６２のフィードバック路が短絡されるようにス
イッチ６４と６６が両方とも閉となることにより積分器
６２はリセットされる。リセットの間積分器６２の出力
は、既知の初期値におかれる。
時刻Ｔ２とＴ３のリセット間隔において、タイミング及
びシーケンス制御回路６０からのコマンドに応答して、
積分器６２のフィードバックループ中のキャパシタンス
プローブとその容量Ｃｐｒｏｂ＊のみを効果的に放電す
るためにスイッチ６４が開とされる。リセット期間の終
りの時刻Ｔ３で、リセットスイッチ６６はタイミング及
びシーケンス制御回路によって開とされ、積分器６２の
出力はフィードバック路のキャパシタが充電されるに応
じてランプ状に上昇する。期待される如く、ランプ出力
の傾斜はフィードバック路の容量の関数であり、第４Ｄ
図に実線と点線の斜線Ｒ＋　とＲ、／で示したように容
量が大きいほど傾斜はゆるやかとなる。
斜線Ｒ３の値が増加し、コンパレータ７０によって定め
られた下限値を越えると、その出力はワンショット７４
をトリガし第４Ｆ図に示すように時刻ＴＰＩで第１の短
周期出力パルスＰ１を出力する。
斜線Ｒ１の値がフィードバック路の容量Ｃｐｒｏｂ＠の
関数である率でコンパレータ６８によって定められる上
限値をこえるまで増加を続け、その出力はワンショット
７２をトリガし時刻ＴＰ２で第２の短周期の出力パルス
Ｐ２を出力する。時刻ＴＰＩと時刻ＴＰ２の時間間隔ｄ
Ｔはプローブ４０′の容量Ｃｐｒｏｂｅの値の関数であ
り、望ましい応用例においてはタンクＴ（第２図）の液
体のレベルＬの関数として変化するであろう。例えばそ
して第４Ｅ図に点線で示したように、少い傾斜の斜線は
コンパレータ７０によって定まる下限値を斜線ＲＩの場
合の時刻ＴＰＩより少し遅く時刻ＴＰＩ’にこえ第１の
パルス発生後（点線で示されている）を発生する。斜線
Ｒ１’の値は上限値を越えるまで増加しコンパレータ６
８は時刻Ｔ　Ｐ　２　’に第２のパルス発生後（点線で
示す）を発生するためにワンショット７２をトリガする
。傾斜Ｒ１に対する時刻ＴＰＩとＴＰ２の時間間隔ｄＴ
と傾斜Ｒ２に対する時刻ＴＰＩ’　とＴ、２′の時間間
隔はタンクＴ（第２図）の液体のレベルＬの関数である
プローブ４０′の容量Ｃｐｒａｂ。の関数として相違す
る。
第２のパルスＰ２の終了後しばらくしてスイッチ６４が
閉じられ（第４Ｄ図に示す）、リセットスイッチ６６が
タイミング及びシーケンス制御回路６０の制御の下に時
刻Ｔ、とＴ、の間に並列接続された容量Ｃ□。。とＣｒ
＠ｒを効果的に短絡することによって積分器６２を再び
リセットするために閉とされる。リセット期間の終りの
時刻Ｔ、にリセットスイッチ６６はタイミング及びシー
ケンス制御回路６０によって開とされる。スイッチ６４
は閉のま＼であるので並列接続されたキャパシタンスプ
ローブ４０′　と基準キャパシタ４４の結合容量Ｃｐｒ
ｏｂ＠＋Ｃｒ５ｆが積分器６２のフィードバック路中に
存在すること５なる。積分器６２の出力はフィードバッ
ク器のキャパシタが充電されるに従って実線の傾斜Ｒ２
で示すように再びランプ状に上昇する。並列接続された
容量Ｃ０゜。＋Ｃｒ　＠ｆは容量ＣＰｒ０ｂ。
よりも大であるため、傾斜Ｒ２はいぜんとしてパラメー
タに影響された容量ＣＰｒ０ｂ＠の関数ではあるけれど
も時刻Ｔ、の後の傾斜Ｒ２の増加率は時刻Ｔ、の後の傾
斜ＲＩの増加率よりも低い。傾斜Ｒｚ（７）値が増加し
コンパレータ７０によって定まる下限値を越えると、ワ
ンショット７４をトリガし、ワンショット７４は時刻Ｔ
Ｐ３に第３のパルスＰ、を出力する。傾斜Ｒ２の値は容
量Ｃｐｒａｂ＠＋　Ｃｒａｒの関数である率で、コンパ
レータ６８で定まる上限値に到達するまで増加を続はワ
ンショット７２をトリガし、ワンショット７２は時刻Ｔ
ＰＩに第４の短周期パルスＰ、を出力する。傾斜Ｒ１’
について上で述べたように、ゆるい傾きの傾斜Ｒ２′（
点線で示す〉はコンパレータ７０により定められる下限
値を傾斜Ｒ２の場合の時刻ＴＰ３より少し遅い時刻Ｔ’
ｐｓ’に越え第３のパルス発生後を発生する（点線で示
す）。傾斜Ｒ２’の値は上限値まで増加を続け、コンパ
レータ６８は時刻Ｔｐ４’に第４のパルス発生後を発生
させるために（点線で示す）ワンショット７２をトリガ
する。
第４のパルス発生後しばらくして上述したように時刻Ｔ
６とＴ、の間で積分器６２は再びリセットされる。
前記した１９８７年５月５日出願の合衆国特許出願Ｎα
０７１０４６．０７５に記載されているように、各セン
サＳＩ、のパルスエンコーグはセンサ特有の時間遅れを
そなえており、第１のセンサＳｌは時刻Ｔ１の後４５０
ｍ５の後に応答し、第２のセンサＳ２は時刻Ｔ１の後９
００ｍ５後に応答し、第３のセンサＳ３は時刻Ｔ＋の後
１３５０ｍｓ後に応答する等々。センサカラシステムコ
ントローラへのリターンパルスの伝送に先立つセンサ特
有の時間遅れは各センサＳＩ、に対してシステムコント
ローラ２２への伝送ニ影響を与える予め定められた“時
間の窓”を許容する。システムの種々のセンサＳｌ、は
このように予め定められた時間的な多重化順序によって
リターンパルスを伝送する。
光パルスＰｉ、Ｐ２．Ｐ３そしてＰ４は比較的短周期即
ち２から３ｍｓの幅をもち、見に見える周期を有するパ
ルスというより光のスパイクを形成する。オアゲート７
６（第３図）を通過したワンショット７２と７４の電気
パルス出りの周期は短周期の光パルスＰ１、Ｐ２．Ｐ３
およびＰ４を出力するために発光ダイオード４８を駆動
するのに十分である。
基準パルス情報が含まれているということは同一の変数
即ち蓄積キャパシタ５４や関連回路に影響される基準の
結合の中からパラメータに影響された値の評価を可能と
しており、従って、エネルギ蓄積機能の準最適な性能環
境条件、劣化などによリセンサＳｌ、の中に発生する誤
差は打ち消されるか又は効果的に最小化されるであろう
。
光パルスは各センサＳｒ、からバス１６を介してシステ
ムコントローラ２２（第１図）にかえされ、マイクロプ
ロセサ３２は時刻ＴＰＩとＴＰ２の時間間隔、時刻Ｔ’
ｐｓとＴＰＩの時間間隔を定め、第２の時間間隔に対す
る第１の時間間隔の比を定め、基準キャパシタ４４や他
のシステム特有のスケールファクタの既知の値をこの比
に積算するための処理を行う。
このようにして測定されたパラメータの値は基準値の関
数として得られ、従って測定されたパラメータの代表値
である測定値は各センサＳ、、の中で使用される蓄積キ
ャパシタとは独立であり、又関連する回路のドリフトの
影響をうけない。
開示した具体例は正方向傾斜（第４Ｅ図）の結合として
示されたが、システムは同様に負方向傾斜に使用するこ
ともできる。従って積分器６２のフィードバック路のキ
ャパシタンスプローブ４０′　と基準キャパシタ４４の
相対的な位置は望ましい機能的な結果により反転するこ
とも可能である。
〔発明の効果〕
利点を有しているとして述べられたシステムは測定され
たパラメータの値は基準値の関数としてえられ従って検
出されたパラメータの測定値は各センサ中に使用されて
いるエネルギ蓄積素子とは無関係であり又各部品のドリ
フトの影響はほとんどうけないという信号の条件をそな
えている。短周期光パルスの使用はパルス幅変調を使用
するシステムと比較して改善されたエネルギ使用をもた
らす。
【図面の簡単な説明】
第１図は光センサの全体配置の一例を示す図、第２図は
第１図の配置のセンサの１つのブロック図、 第３図は測定値と規準値を代表する特性を有するパルス
を発生し、第１図に示すセンサ配置に使用される積分パ
ルスエンコーダの機能ブロック図、第４Ａから４Ｆ図は
第１図のセンサ配置の動作順序をグラフ的に描いた理想
化されたタイミングチャート、 第５図は第１図のセンサ配置の第４Ａから４Ｆ図に示す
測定値と基準値のパルスを得るための制御順序を示すフ
ローダイヤグラムである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、伝送された光エネルギを受信し電気的エネルギに変
    換する受光素子（５０）と、 電気エネルギを蓄積するための蓄積素子（５４）とから
    なる光駆動型センサシステムであって、検出されるべき
    パラメータの関数として値が変化する特性を有する変換
    素子（４０）と、 同一の特性を有するがその値は検出されるべきパラメー
    タとは独立した基準素子（４４）と、該変換素子（４０
    ）の特性の値の関数である第１の時間特性と、該基準素
    子（４４）の特性の値の関数である第２の時間特性を有
    するマルチパルス出力を発生するために２つの特性値を
    比較するために該蓄積素子（５４）中に蓄積された電気
    エネルギによって駆動される回路素子（４２）と、 によって特徴づけられる光駆動型センサシステム。 ２、前記特性が容量であることによって特徴づけられる
    請求項１記載の光駆動型センサシステム。 ３、前記回路素子（４２）がマルチパルス出力を発生す
    るために、該変換素子（４０）と該基準素子（４４）の
    容量を選択的に積分するための積分素子（６２）を有す
    ることにより特徴づけられる請求項２記載の光駆動型セ
    ンサシステム。 ４、該回路素子（４２）が該変換素子（４０）の容量値
    の関数である時間によって分離された２つのパルス（Ｐ
    １、Ｐ２）の第１の組と、該基準素子（４４）の容量値
    の関数である時間によって分離された２つのパルス（Ｐ
    ３、Ｐ４）の第２の組を発生することにより特徴づけら
    れた請求項３記載の光駆動型センサシステム。 ５、前記第２のパルスの組の時間間隔が該基準素子（４
    ４）だけでなく該変換素子（４０）の容量値の関数であ
    ることによって特徴づけられる請求項４記載の光駆動型
    センサシステム。 ６、前記パルスが固定幅のパルスであることにより特徴
    づけられる請求項４または５記載の光駆動型センサシス
    テム。 ７、前記積分素子（６２）がフィードバック路と、該積
    分素子（６２）の出力を切り換えるために、該フィード
    バック路中の該変換素子（４０）と基準素子（４４）を
    選択的に切り換えるスイッチ素子（６４）を有すること
    により特徴づけられる請求項３から６のいずれか１項に
    記載の光駆動型センサシステム。 ８、該フィードバック路を選択的に短絡するための第２
    のスイッチ素子（６６）により特徴づけられる請求項７
    記載の光駆動型センサシステム。 ９、該積分器（６２）の出力が第１および第２の予め定
    められた値に到達した時に対応したパルス出力を発生す
    るために変化する該積分器（６２）の出力に応答する検
    出手段（６８、７０）によって特徴づけられる請求項７
    または８記載の光駆動型センサシステム。 １０、該検出手段が該積分器（６２）の出力を比較する
    ために各々第１と第２の予め定められた値を持つ第１お
    よび第２のコンパレータ（６８、７０）からなる請求項
    ９記載の光駆動型センサシステム。 １１、該第１および第２のコンパレータ（６８、７０）
    に各々接続された第１および第２のパルス発生器（７２
    、７４）であって、第１のパルス発生器（７２）が前記
    ２組のパルスの各々の一方のパルスを発生し、第２のパ
    ルス発生器（７４）が他方のパルスを発生することによ
    り特徴づけられた請求項１０記載の光駆動型センサシス
    テム。 １２、前記第１のスイッチ素子（６４）の操作を制御し
    、前記変換素子（４０）が前記フィードバック路に接続
    されるが、前記基準素子（４４）は接続されない第１の
    設定と、該変換素子（４０）と該基準素子（４４）が共
    に該フィードバック路に接続される第２の設定の間に該
    第１のスイッチ素子（６４）を切り換えるために前記回
    路素子（４２）がタイミング及びシーケンス制御回路（
    ６０）を含むことにより特徴づけられる請求項７から１
    １のいずれか１項に記載の光駆動型センサシステム。 １３、前記変換素子（４０）が液位検出プローブである
    ことにより特徴づけられる請求項１から１２のいずれか
    １項に記載の光駆動型センサシステム。 １４、安全素子（５０）に光エネルギを伝送するための
    光通路（１２、１４、１６、１８）によって特徴づけら
    れた請求項１から１３のいずれか１項に記載の光駆動型
    センサシステム。 １５、前記マルチパルス出力に応答して、対応した光パ
    ルス出力を発生するための素子（４６、４８）によって
    特徴づけられた請求項１から１４のいずれか１項に記載
    の光駆動型センサシステム。 １６、該光パルス出力を受信し、該光パルス出力を引き
    続く素子（２２）に伝送する光通路（１２、１４、１６
    、２０）によって特徴づけられた請求項１５に記載の光
    駆動型センサシステム。 １７、該光通路（１２、１４、１６、１８、２０）の一
    部（１２、１４、１６）が共通であることにより特徴づ
    けられた請求項１４または１５記載の光駆動型センサシ
    ステム。
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