(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの測定ユニットの測定値を少なくとも一つの基地局に非接触伝送する装置であって、各測定ユニットが少なくとも一つのセンサ及び該センサの測定値を測定データに変換する一つの評価回路と、電源と、測定データを送信するとともに信号を受信するトランシーバとを具え、各基地局が制御回路と、信号を測定ユニットのトランシーバに送信するとともに測定ユニットから測定データを受信するトランシーバとを具え、測定ユニットと基地局のトランシーバがときどき結合され、測定ユニットが基地局から信号を受信したときにのみ測定データを伝送する装置において、測定ユニットの電源は評価回路の供給電圧端子にのみ接続され、且つ測定ユニットの送信機が測定データを基地局へ、基地局から受信される電力でのみ送信するよう構成されていることを特徴とする測定値非接触伝送装置。
【請求項２】
測定ユニットのトランシーバに、該トランシーバが電力を受信する際に電源充電用電圧を発生する負荷回路が接続されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
評価回路が測定コントローラを具え、該コントローラが予め決められた第１期間中のみ評価回路を変換モードに変化させ、他の期間中は電力節約モードに変化させ、且つ評価回路は第１期間中に変換された測定データを記憶するメモリを具え、且つ該メモリの出力端子が測定ユニットのトランシーバに結合されていることを特徴とする請求項１又は２記載の装置。
【請求項４】
測定ユニット及び基地局のトランシーバが、互いに誘導結合しうるコイルとして配置されたアンテナを具え、且つ測定ユニットのコイルに、評価回路により制御しうるインピーダンスが接続されていることを特徴とする請求項１〜３の何かに記載された装置。
【請求項５】
測定値を発生するセンサ、電源、測定値を測定データに変換する評価回路、及び測定データを送信するとともに信号を受信するトランシーバを具える請求項１〜４の何かに記載の伝送装置用の測定ユニットにおいて、前記電源が評価回路の供給電圧端子にのみ接続され、且つ前記トランシーバが測定データを、信号の受信時にこの信号とともに受信される電力を使用して送信するよう構成されていることを特徴とする測定ユニット。
【請求項６】
測定データをバッファリングするためのメモリが設けられ、該メモリの出力端子がトランシーバに結合され、評価回路、メモリ及びトランシーバが集積回路に組み込まれていることを特徴とする請求項５記載の測定ユニット。
【請求項７】
前記メモリのデータポートに集積回路の外部からアクセス可能であり、他のメモリを接続することができることを特徴とする請求項６記載の測定ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は測定値の非接触伝送方法及び測定値の非接触伝送装置に関するものである。
【０００２】
非接触伝送方法又は装置は、容易に接近することができない測定ユニットからの測定値であって、連続的に必要とされない測定値に対し使用するのが好適である。このカテゴリーの測定値の例には暖房システムの制御のための消費電力データ及び室温のような温度測定値等の多くの測定値がある。医療分野でも、埋め込まれた測定ユニットの生理学的測定値がかなりの長期間に亘って必要とされるときにこのような方法又は装置を有利に使用することができる。
【０００３】
【従来の技術】
ＷＯ９５／２７２７２から、遠隔測定ユニットの測定値を読取装置により読み取ることができる方法及び装置が既知である。測定ユニットにはセンサと電子インターフェースユニットがあり、このインターフェースユニットが局部電源により附勢され、センサの測定値を好ましいディジタル測定データに変換する。更に、測定ユニットも、読取装置もトランシーバ装置を有している。電源の電力消費量をできるだけ最低にするために、インターフェースユニットは相当長期間に亘り不活性にし、周期的にのみ受信モードに切り換えるようにしている。データを伝送すべきときは、読取装置がデータ要求信号を送信し、必要に応じ、インターフェースユニットがアクティブ状態である期間中に要求信号が発生するまで繰り返し送信する。この信号の受信時に、インターフェースユニットは測定値又は測定値の系列を送信せしめる。このデータ送信は、この送信が短時間であっても電源からかなり大きな電力を必要とするため、測定値を頻繁に送信すると電源に大きな負荷がかかることになり、その有効寿命が短くなる。
【０００４】
ＥＰ０６０１７３９Ａ２から、質問回路を用い、測定ユニットと質問回路をアンテナを介して互いに結合して測定ユニットのデータを伝送する伝送方法が既知である。センサを動作させ、測定値を変換し、伝送するための電力はアンテナを経て供給される。従って、測定ユニットは専用の電源を必要としない。しかし、インターフェースユニットがアクティブ状態にある場合に測定を行うことができるのみである。更に、インターフェースユニットはこのようにただ一つの測定ユニットに到達しうるのみである。他方、この既知の方法では、質問回路は容易に接近可能である、或いは固定であるから、十分大きな電力を備蓄しうるため、電源の早期のパワーダウンによりデータの測定又は伝送が不可能になることはない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、好ましくは複数の測定ユニットの測定データをピックアップする方法及び装置であって、これらの測定ユニットが小形で最大の有効寿命を有する電源を具えた方法及び装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、各測定ユニットの電源を測定値の記録及び変換にのみ使用し、基地局により伝送される電力を測定ユニットから基地局への測定データの送信に使用するようにしたことを特徴とする。従って、測定ユニットの電源はデータの送信のために負荷されず、従って長い有効寿命を有する。特に基地局を複数の測定ユニットの測定値の送信に使用するときは、測定ユニットから所定の距離離れていても、この測定ユニットが測定値を伝送するのに十分な電力を受信するようにこの基地局から十分な電力を伝送することができる。
【０００７】
基地局から測定ユニットに受信される電力を電源の充電又は再充電のために電源に供給すると、電源の有効寿命を更に長くすることができる。基地局からの電力伝送の持続時間を適切に選択することにより、測定ユニットにおける２つの送信動作の間で消費される全電力を電源に再充電することができる。従って、極めて小さい電源でも、これらの電源が測定ユニットにおいて２つの送信動作の間に行われる動作に必要とされる十分な電力を蓄積する限り、測定ユニットをほぼ無制限の長期間に亘って動作させることができる。
【０００８】
これは、測定データを送信する瞬時の間隔がかなり広く、その時間隔中にセンサの測定値が何度も測定データに変換され、評価回路のメモリにバッファされる場合に特に重要である。送信動作間のデータ集収を測定ユニットの電源により附勢する。次いで記憶測定データをメモリから測定ユニットのトランシーバを介して基地局へ送信する。
【０００９】
測定ユニットが基地局から受信する測定データ送信用電力は、例えばコイル又はキャパシタを経て受信されるこの電力から測定ユニットの送信機を附勢するためのＤＣ電圧を発生させるのに使用することができる。この場合、この送信機は基地局の周波数と異なる周波数で送信するものとするのが好ましい。基地局と測定ユニットがコイルとして配置されたアンテナを経て互いに誘導結合されている場合には、可制御インピーダンスを測定ユニットのコイルに接続し、このインピーダンスを測定データにより制御するとともに、インピーダンスの変化を基地局で評価することもできる。この原理は携帯データキャリア及び固定局を有するデータ交換システムから基本的には既知であり、例えばＤＥ４３２３５３０Ａ１にも蓄電池を固定局から伝送される電力で再充電することが記載されている。
【００１０】
【実施例】
本発明を図１に示す実施例につき更に詳細に説明する。
本発明にとって最も重要な基地局１と測定ユニット２の構成素子が図１に示されている。基地局１は制御回路１４を具え、この制御回路は一般にプロセッサ、特に他の素子を具えたマイクロプロセッサからなる。この制御回路１４はトランシーバ１２を制御し、このトランシーバは、例えば発振器及び復調器を具える。これらの発振器及び復調器はキャパシタンス１１及びコイル１０の直列回路からなる直列共振回路に接続され、本例ではコイル１０はアンテナを表す。
【００１１】
測定値の伝送時に、このコイル１０が測定ユニット２のコイル２０に誘導結合され、このコイル２０は測定ユニットのアンテナを表す。コイル２０とキャパシタンス２１が相まって並列共振回路を構成し、この共振回路が、例えば整流器２２に接続され、この整流器がコイル２０に誘起された電圧からＤＣ電圧を発生する。このＤＣ電圧が十分大きな値を有するとき、電力蓄積部２６（ここでは蓄電池として示す）を充電する充電電圧が充電回路２４内で発生され、これにより蓄電池２６が充電される。蓄電池２６の両極はＶs 及びＶd で示され、２つの素子３２及び３３のそれぞれの供給電圧端子に接続される。
【００１２】
コイル２０とキャパシタンス２１からなる並列共振回路は更に測定ユニット２の送信機３０及び受信機２８に接続される。受信機２８は、基地局１のトランシーバ１２がコイル１０及びキャパシタンス１１からなる直列共振回路を経て伝送される信号を変調した信号を復調する。この変調信号は特に測定ユニット２に測定データの送信を命令する命令を具える。
【００１３】
この命令は測定値を発生するセンサ３６に結合された評価回路３４に供給される。この評価回路も簡単なマイクロプロセッサとして構成することができる。測定値は、例えばアナログ電気信号からなるものとすることができ、この信号は評価回路３４内でディジタル測定データに変換される。
【００１４】
これらの測定データは不揮発性メモリ３２に供給され、これに書き込まれる。基地局１からの測定データ送信命令が受信機２８で検出されると、評価回路３４がメモリ３２を駆動し、記憶測定データを読み出し、送信機３０に送出する。送信機３０はスイッチとインピーダンスＺの直列回路を具える。このインピーダンスは最も簡単な例では抵抗とすることができ、スイッチが閉じるとこの抵抗がコイル２０及びキャパシタ２１からなる共振回路に負荷する。この追加の負荷は、例えば、測定ユニット２に追加の負荷が加わると、コイル１０及びキャパシタ１１からなる直列共振回路にかなり大きな電流が流れるので、基地局１のトランシーバ１２において評価することができる。しかし、インピーダンスＺはキャパシタとして配置し、スイッチが閉じるとコイル２０及びキャパシタ２１と容量性インピーダンスＺとからなる並列共振回路の共振周波数が異なる値に同調されるようにすることもできる。これもトランシーバ１２において評価することができる。
【００１５】
コイル１０及びキャパシタ１１からなる直列共振回路と、コイル２０及びキャパシタ２１からなる並列共振回路は、送信機３０内のスイッチが開のとき少なくともほぼ同一の共振周波数に同調する点に注意されたい。
【００１６】
従って、測定ユニット２から基地局１への測定値の送信は、スイッチのオン、オフのみで行われる。このスイッチの制御に必要な制御信号は、特にこのスイッチを電界効果トランジスタとして構成する場合には、極めて僅かな電力を必要とするのみである。更に、評価回路３４及び不揮発性メモリ３２もＭＯＳ技術で構成れば、蓄電池２６からの極めて僅かの電力がそれらの動作のために必要とされるのみである。従って、測定ユニット２が基地局１に結合されていない時間中も、又は基地局１が信号を送信しない時間中も、センサ３６の測定値を繰り返し測定データに変換し、メモリ３２に連続的に記憶することができる。この変換及び記憶は所定の反復瞬時に実行することができ（この場合には評価回路３４に時間制御測定回路を設ける）、或いはセンサ３６により発生される測定信号が所定の条件を満足し、例えば所定の限界値又は変調速度を越える場合に実行することができる。メモリ３２に記憶される測定データ量及び測定ユニット２の総合有効寿命のために、蓄電池２６のほぼ全容量を基地局への２つの測定データの送信間に使用することができる。その理由は、基地局が信号を十分長い時間に亘って伝送すれば、各伝送により蓄電池をその最大容量に再充電することができるためである。
【００１７】
メモリ３２、もっと精密にはその一部分を、回路３４を動作させるプログラムを記憶するために使用することもできる。このプログラム又はその一部分を基地局１により測定ユニット２の受信機２８を介してメモリ３２に書き込むこともできる。従って、例えば、測定ユニットの動作中に、センサ３６の測定値に対する評価プログラムを変更することができる。
【００１８】
素子２２、２４及び２８〜３４は単一の集積回路に組み込み、最小で且つ最大の費用有効性を有する構造を有利に提供することができる。センサ３６へのインターフェースを介して、又はもっと好ましくはメモリ３２へのインターフェースを介して（このインターフェースは集積回路に対する外部インターフェースである）、センサ３６に加えて、又はその代わりに、外部メモリを接続して、集積回路をデータ交換回路の拡大メモリとして使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による測定値非接触伝送装置の一実施例をしめすブロック図である。
【符号の説明】
１  基地局
２  測定ユニット
１０、１１  直列共振回路
１２  トランシーバ
１４  マイクロプロセッサ
２０、２１  並列共振回路
２２  整流器
２４  充電回路
２６  蓄電池
２８  受信機
３０  送信機
３２  不揮発性メモリ
３４  評価回路
３６  センサ
【図１】
0003842854.tif 000002