特許 6509110 無線センサにおける可変インピーダンス素子を測定するためのシステム及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6509110

(24)【登録日】2019年4月12日

(45)【発行日】2019年5月8日

(54)【発明の名称】無線センサにおける可変インピーダンス素子を測定するためのシステム及び方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 50/10 20160101AFI20190422BHJP

   H02J 50/80 20160101ALI20190422BHJP

   G08C 17/04 20060101ALI20190422BHJP

【ＦＩ】

   H02J50/10

   H02J50/80

   G08C17/04

【請求項の数】20

【全頁数】30

(21)【出願番号】特願2015-511453(P2015-511453)

(86)(22)【出願日】2013年3月14日

(65)【公表番号】特表2015-523840(P2015-523840A)

(43)【公表日】2015年8月13日

(86)【国際出願番号】US2013031134

(87)【国際公開番号】WO2013169356

(87)【国際公開日】20131114

【審査請求日】2016年3月11日

(31)【優先権主張番号】61/645,185

(32)【優先日】2012年5月10日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】61/701,205

(32)【優先日】2012年9月14日

(33)【優先権主張国】US

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】518116433

【氏名又は名称】フィリップス アイピー ベンチャーズ ビー ヴィ

(74)【代理人】

【識別番号】110001690

【氏名又は名称】特許業務法人Ｍ＆Ｓパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】ニール ダブリュ．クイベンホーベン

(72)【発明者】

【氏名】コディ ディー．ディーン

(72)【発明者】

【氏名】デイビッド ダブリュ．バールマン

(72)【発明者】

【氏名】ベンジャミン シー．モース

(72)【発明者】

【氏名】ハイ ディー．グイェン

(72)【発明者】

【氏名】マシュー ジェイ．ノーコンク

(72)【発明者】

【氏名】ジョシュア ケー．シュワネッケ

(72)【発明者】

【氏名】ジョシュア ビー．テイラー

(72)【発明者】

【氏名】ジョセフ エス．メルトン，ジュニア

(72)【発明者】

【氏名】ロナルド エル．ストッダード

【審査官】 永井 啓司

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５７−１７８１１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公昭５０−０３２８２２（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 米国特許第０５６８２１４９（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０６８２７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２４９１８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５５−１２５４２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０８Ｃ１３／００−２５／０４

Ｈ０２Ｊ５０／００−５０／９０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

パラメータを検知するための無線リモートセンサであって、
無線電力伝送器から電力を無線で受信するように構成された受信コイルと、
前記受信コイルに結合された発振回路であって、該発振回路の発振が反射インピーダンスによって前記無線電力伝送器に伝達され、検知される前記パラメータの値に応じて変化する可変インピーダンス素子を有する発振回路と、
を備え、
前記発振のデューティサイクルは、前記可変インピーダンス素子の変化に基づいて変化し、
前記発振回路は、該発振回路の充電と放電とを交互に行うように構成された充電／放電回路を含み、
前記発振は、前記充電及び放電に一致している、
無線リモートセンサ。

【請求項2】

前記充電／放電回路は、前記受信コイルを経由して無線で受信した電力によって充電される充電コンデンサを備える充電サブ回路を含む、
請求項１に記載の無線リモートセンサ。

【請求項3】

前記充電／放電回路は、該充電／放電回路を充電状態と放電状態との間で遷移させるためのトリガを含み、
前記トリガは、前記充電コンデンサが閾値に達したときに前記充電／放電回路を前記充電から前記放電に遷移するように選択された逆方向ブレイクダウン電圧を有するダイオードである、
請求項２に記載の無線リモートセンサ。

【請求項4】

前記充電／放電回路は、前記充電コンデンサを選択的に放電するように構成された電流ラッチを有する放電サブ回路を含む、
請求項２に記載の無線リモートセンサ。

【請求項5】

前記充電サブ回路は、充電抵抗器を含み、
前記充電抵抗器は、前記可変インピーダンス素子である、
請求項４に記載の無線リモートセンサ。

【請求項6】

放電抵抗器を更に含み、
前記放電抵抗器は、前記可変インピーダンス素子である、
請求項４に記載の無線リモートセンサ。

【請求項7】

前記発振回路は、第１及び第２可変インピーダンス素子を含み、
前記第１可変インピーダンス素子は、前記充電サブ回路内の可変抵抗器であり、
前記第２可変インピーダンス素子は、前記放電状態の継続期間を変化させるように配置された可変抵抗器である、
請求項４に記載の無線リモートセンサ。

【請求項8】

前記充電サブ回路に供給される電圧を正規化するための正規化回路を更に含む、
請求項２に記載の無線リモートセンサ。

【請求項9】

前記正規化回路は、電圧固定器を含む、
請求項８に記載の無線リモートセンサ。

【請求項10】

前記充電／放電回路は、該充電／放電回路を充電状態と放電状態との間で遷移させるためのトリガを含み、
前記トリガは、前記充電サブ回路に供給される電圧の変化に関わらず、略均一の充電継続期間を維持するように選択された比較器と分圧器とである、
請求項２に記載の無線リモートセンサ。

【請求項11】

前記比較器は、前記分圧器の出力に結合された第１入力と、前記充電サブ回路の出力に結合された第２入力とを含む、
請求項１０に記載の無線リモートセンサ。

【請求項12】

前記充電／放電回路は、前記充電コンデンサを選択的に放電するように構成された電流ラッチを有する放電サブ回路を含み、
前記比較器の出力は、前記電流ラッチに係合することによって結合されている、
請求項１１に記載の無線リモートセンサ。

【請求項13】

前記放電サブ回路は、変調レッグを含み、
前記変調レッグは、変調抵抗器を有し、前記電流ラッチに結合され、該電流ラッチがオンであるときのみに印加される、
請求項４に記載の無線リモートセンサ。

【請求項14】

前記変調レッグは、トランジスタによって前記電流ラッチに結合され、
前記変調抵抗器は、前記トランジスタが、可変インピーダンス素子の少なくとも一部に依存する増幅器として動作するように選択された値を有する、
請求項１３に記載の無線リモートセンサ。

【請求項15】

パラメータを検知するための無線リモートセンサであって、
無線電力伝送器から電力を無線で受信するように構成された受信コイルと、
前記受信コイルから電力を受信するために、該受信コイルに動作可能に結合された電圧制御発振器と、
前記電圧制御発振器に結合された可変インピーダンス素子と、
を備え、
前記電圧制御発振器の出力発振は、前記可変インピーダンス素子の値によって決まり、
前記可変インピーダンス素子は、検知される前記パラメータの値に応じて変化し、
前記出力発振のデューティサイクルは、前記可変インピーダンス素子の変化に基づいて変化し、
負荷を更に含み、
前記電圧制御発振器の前記出力発振は、前記受信コイルに対する前記負荷を調整するための変調サブ回路に印加され、
前記出力発振は、反射インピーダンスによって前記受信コイルを経由してベースセンサに伝送可能であり、
前記変調サブ回路は、ＭＯＳＦＥＴを含み、
前記出力発振は、前記ＭＯＳＦＥＴのゲートに印加され、
前記ＭＯＳＦＥＴは、第２可変インピーダンス素子を有する電圧オフセット回路に結合され、
前記負荷のデューティサイクルは、前記第２可変インピーダンス素子の値によって決まる、
無線リモートセンサ。

【請求項16】

アンテナを更に含み、
前記電圧制御発振器の前記出力発振は、前記アンテナに印加され、
前記出力発振は、ベースセンサに伝達可能である、
請求項１５に記載の無線リモートセンサ。

【請求項17】

信号コイルを更に含み、
前記電圧制御発振器の前記出力発振は、前記信号コイルに印加され、
前記出力発振は、ベースセンサに伝達可能である、
請求項１５に記載の無線リモートセンサ。

【請求項18】

パラメータを検知するための無線リモートセンサシステムであって、
伝達コイルを備える誘導伝送器と、
無線リモートセンサであって、
無線電力伝送器から電力を無線で受信するように構成された受信コイルと、
前記受信コイルから電力を受信するように、該受信コイルに動作可能に結合された電圧制御発振器と、
可変インピーダンス素子であって、前記電圧制御発振器の出力発振が、該可変インピーダンス素子の値によって決まるように、該電圧制御発振器に結合され、該可変インピーダンス素子が、検知される前記パラメータの値に応じて変化し、該出力発振のデューティサイクルが、該可変インピーダンス素子の変化に基づいて変化する可変インピーダンス素子と、
を有する無線リモートセンサと、
前記出力発振から発生された信号を無線で受信するように構成された信号受信器と、
を備え、
前記信号受信器は、前記信号受信器の機能として、前記可変インピーダンス素子の変化を決定するように構成され、
前記無線リモートセンサは、前記受信コイルから分離された信号コイルを含み、
前記電圧制御発振器の前記出力発振は、前記信号受信器に無線で送信するために前記信号コイルに印加され、
前記信号受信器は、前記信号コイルによって送信された信号を受信するように構成された前記伝達コイルから分離された信号受信コイルを含み、
前記信号コイルと前記信号受信コイルとは、八の字状に逆巻されている、
無線リモートセンサシステム。

【請求項19】

前記無線リモートセンサは、伝送器アンテナを含み、
前記電圧制御発振器の前記出力発振は、前記信号受信器に無線で送信するために前記伝送器アンテナに印加される、
請求項１８に記載の無線リモートセンサシステム。

【請求項20】

前記信号受信器は、前記伝送器アンテナによって送信される信号を受信するように構成された受信アンテナを含む、
請求項１９に記載の無線リモートセンサシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、無線センサに関し、特に、遠隔で電力を供給して無線リモートセンサにおけるセンサの値を遠隔で決定するためのシステム及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

無線リモートセンサへの注目と開発とが高まりつつある。無線リモートセンサは、様々な用途に使用することができる。例えば、無線リモートセンサとしては、経皮医療センサ及び経口医療センサ、誘導加熱調理器、並びに製品包装にあるセンサが挙げられる。いくつかの代表的な無線リモートセンサは、Baarmanらによって米国において２０１１年４月８日付けで出願された発明の名称「販売場所誘導システム及び方法」の米国特許出願番号13/082503と、Baarmanらによって２０１１年４月８日付けで出願された発明の名称「販売場所誘導システム及び方法」の米国特許出願番号13/082,513とに示され、これらの両方は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0003】

無線リモートセンサは、ワイヤを必要とすることなく、関連情報を測定して測定値を受信器に伝達するためのメカニズムを提供することができる点で便利である。例えば、センサにプラグを差し込んだ状態で測定値を取り込むことができる。さらに、測定値を取り込んだ後、センサからプラグを抜く必要がない。経口医療センサの場合、センサとの無線通信の重要性は、さらに大きくなる。

【0004】

無線リモートセンサは、通常、誘導伝送器によって電力が供給され、誘導伝送器と通信する。このことは、ワイヤ又は他の直接的な電気的接触を必要とすることなく、センサを動作させるために使用される電力を、無線リモートセンサに供給できることを意味している。例えば、従来のリモートセンサは、誘導無線電源から電力を無線で受信する。無線リモートセンサに誘導的に電力が供給される場合には、センサ値（例えば、リモートセンサによって測定された値）を、反射インピーダンスを経由して誘導伝送器に伝達することがよくある。従来の無線リモートセンサの多くは、測定されたパラメータに応じて変化する静電容量又は抵抗値を有するセンサを包含している。例えば、温度を測定する場合、センサは、温度に応じて変化するインピーダンスを有するサーミスタを含めばよい。他の例として、センサは、温度に応じて誘電係数が変化する誘電体を有するコンデンサを含んでもよい。リモートセンサは、センサの変化がＲＬＣ回路の共振周波数の変化をもたらすように、典型的には、単一のＲＬＣ回路の一部として配置された可変コンデンサ又は可変抵抗器から構成されている。ＲＬＣ回路は、反射インピーダンスを経由して誘導伝送器における電力特性に影響を与えるように、誘導伝送器と誘導的に結合されている。例えば、ＲＬＣ回路の反射インピーダンスは、誘導伝送タンク回路における電流の振幅に影響を与えることができる。したがって、使用中、センサの値は、誘導伝送器に返送され、そこで、例えば誘導送信タンク回路における電流の振幅及び／又は電力の共振周波数等、誘導伝送器における電力特性を監視するセンサによって検出されることができる。

【0005】

誘導伝送器において、無線リモートセンサのインピーダンスの比較的小さな変化の検出が困難であることは、経験上明らかである。さらに、これらの変化は、誘導伝送器とリモートセンサとの間の結合の変化又は製造公差のばらつきに隠れてしまう可能性があった。

【発明の概要】

【0006】

一の観点において、本発明は、一又は複数の検知パラメータに基づいて変化する振動波を生成するように構成された無線リモートセンサを提供する。振動波は、反射インピーダンスによって誘導伝送器に伝達され、そこで、検知パラメータ（複数可）の値を決定するために、検出されることができる。一実施形態において、振動波は、充電／放電回路によって生成される略矩形波で、矩形波の下部は充電期間に一致し、上部は放電期間に一致している。或いは、振動波は、正弦波として生成されてもよい。

【0007】

一実施形態において、充電／放電回路は、充電サブ回路と放電サブ回路とを含んでいる。充電サブ回路は、充電期間中に充電される充電コンデンサを有するＲＣ回路を含んでもよい。一実施形態において、ＲＣ回路は、充電抵抗器を含み、充電コンデンサを充電するのに必要な期間は、充電抵抗器の値に応じて変化する。

【0008】

一実施形態において、放電サブ回路は、放電期間中にコンデンサを放電する電流ラッチを含んでいる。電流ラッチは、矩形波の高部を生成するための変調抵抗器を経由して充電コンデンサを放電するように構成されればよい。変調抵抗器は、矩形波の高部の振幅を制御するように選択されればよい。

【0009】

一実施形態において、充電／放電回路は、充電／放電回路に充電状態と放電状態との間で遷移させるためのトリガを更に含んでいる。トリガは、充電コンデンサが十分に充電されたときに、逆方向ブレイクダウン電圧を超えるように配置された一又は複数のダイオードであればよい。一旦、逆方向ブレイクダウン電圧を超えると、電力は、変調抵抗器を経由して充電コイルから自由に放電されればよい。

【0010】

一実施形態において、リモートセンサは、二つのセンサを含み、矩形波の上部の継続期間は、一方のセンサの値に応じて変化し、矩形波の下部の継続期間は、他方のセンサの値に応じて変化する。第１センサは、充電コンデンサを充電するために必要な時間を変化させるために、充電サブ回路内に配置されればよい。一実施形態において、充電コンデンサは、ＲＣ回路であり、第１センサは、例えば可変抵抗器及び／又は可変コンデンサ等のＲＣ回路内の可変インピーダンス素子である。第２センサは、充電コンデンサと放電サブ回路との間に配置されればよい。一実施形態において、第２センサは、可変抵抗器である。

【0011】

一実施形態において、無線リモートセンサは、回路の受電／放電時間が、誘導伝送器と無線リモートセンサとの間の結合に依存しないように、定電圧に正規化するように構成されている。一実施形態においては、ツェナーダイオード、又は代替的に他の種類の定電圧基準が、無線リモートセンサに加えられる。

【0012】

他の実施形態において、無線リモートセンサは、結合又は受信電圧の変化に関わらず、充電期間を正規化するように構成された適応トリガを含んでいる。この実施形態において、適応トリガは、分圧器と比較器とを含んでもよい。分圧器の出力は、受信電力に応じて変化する比較器に基準入力として提供されればよい。使用中、適応トリガは、充電コンデンサの充電率の変化が、受信電圧の変化に関わらず充電期間を基本的に一定のままとなるように、対応するトリガ閾値の変化をもたらすように構成されればよい。

【0013】

他の実施形態において、無線リモートセンサは、可変インピーダンス素子をセンサとして使用する電圧制御発振器（「ＶＣＯ」）を含んでいる。可変インピーダンス素子のインピーダンスの変化は、ＶＣＯの発振周波数を変化させる。ＶＣＯの出力は、受信コイルに直接印加されてもよいし、負荷を調整するように構成された変調サブ回路に印加されてもよい。例えば、ＶＣＯの内部抵抗値が、誘導伝送器において認識可能な信号を生成するのに十分である場合、別個の変調サブ回路を使用しなくてもよい。内部抵抗値が十分でない場合、ＶＣＯの出力は、バッファリングされ、負荷を調整するためのスイッチを駆動するために使用されればよい。

【0014】

第２の観点において、本発明は、検知値を示す電磁界を発生する内部共振回路を備えるホイートストンブリッジ構成を使用する無線リモートセンサシステムを提供する。電磁場を無線で受信して検知値を決定するために、別個の検知コイルを使用することができる。ホイートストンブリッジ組立体は、センサ素子の比較的小さな変化を増幅することによって、検知パラメータの値の変化の認識を容易にする。

【0015】

他の実施形態においては、ホイートストンブリッジの一又は複数のレッグに、並びに／若しくは複数のセンサ素子の使用を可能とするための、及び／又はセンサ素子の変化を更に増幅するための内部共振回路に、可変インピーダンス素子を組み込んでもよい。

【0016】

第３の観点において、本発明は、結合係数の変化、センサのドリフト、伝送器のドリフト、又は経時的な他多数の潜在的な回路の変化をシステムに補償させる複数のコイルを有する無線リモートセンサを提供する。この実施形態において、無線リモートセンサは、基準回路とセンサ回路とを含めばよい。基準回路は、固定部品を有し、基本的に、誘導伝送器と基準回路との間の結合の変化及び経時的な回路のドリフトのみに応じて変化すればよい。センサ回路は、測定された特性に応じて変化する可変インピーダンス素子を含んでもよい。使用中、センサ回路は、誘導伝送器とセンサ回路との間の結合の変化及び経時的な回路ドリフトだけでなく、インピーダンス素子の変化に応じて変化すればよい。したがって、基準回路の変化は、センサのインピーダンス素子の変化に起因する変化量を分離するために、センサ回路の変化から基準回路の変化を減算することができる。

【0017】

一実施形態において、基準回路とセンサ回路とは、誘導伝送器に伝達するためのＬＥＤを含み、誘導伝送器は、二つのＬＥＤの輝度を決定するための光学センサを含んでいる。基準回路は、基準ＬＥＤの輝度の変化が、主に、誘導伝送器と基準回路との間の結合係数、経時的なＬＥＤの放射率の変化、又は経時的な回路のドリフトの他の形態に基づくように、固定部品を含んでもよい。センサ回路は、検知パラメータの値に応じて変化するインピーダンスを有する可変インピーダンス素子を含んでもよい。センサ回路のセンサＬＥＤの輝度は、センサのインピーダンス素子の値だけでなく、結合係数、経時的なＬＥＤの放射率の変化、又は経時的な回路のドリフトの他の形態に基づいて、変化すればよい。基準ＬＥＤの値の任意の変化を減算することによって、センサＬＥＤの値の任意の変化から、センサのインピーダンス素子の影響を略分離することができる。

【0018】

第４の観点において、本発明は、コイルの大きさ及び／又は形状が温度の増減につれて変化するように、高い熱膨張係数を備える材料上に印刷されたコイルを有する無線リモート温度センサを提供する。コイルの大きさ及び／又は形状の変化は、無線リモート温度センサの反射インピーダンスの変化をもたらす。その結果、反射インピーダンスの影響を受ける電力特性を誘導伝送器において測定することによって、温度を決定することができる。一実施形態において、検知値は、誘導伝送器における電流振幅を測定することによって決定される。一実施形態において、受信コイルは、下地回路基板上に印刷される「インク」から形成されている。一実施形態において、受信コイルは、回路基板よりも低い熱膨張係数を有する材料から形成されている。この実施形態において、受信コイルには、下地回路基板の伸縮につれて形状を変化させる能力をコイルに与える複数の起伏が形成されればよい。起伏は、回路基板の大きさの変化がコイルの全体的な形状の変化をもたらすように、コイルが屈曲するように配置されている。コイルの全体的な形状の変化は、無線リモートセンサの反射インピーダンスに影響を与え、誘導伝送器において検知可能である。

【0019】

第５の観点において、ＶＣＯは、アンテナに信号を印加するために、可変インピーダンス素子と共に使用されてもよく、アンテナによって伝送される周波数は、ベースユニットセンサによって受信されればよい。この実施形態において、アンテナは、ホイップアンテナ、ダイポールアンテナ、逆Ｆアンテナ、ループアンテナ、又は他の任意の種類のアンテナであってもよい。この信号は、磁場とは対照的に電場を生成し、電場は、電力伝送器の磁場ほど相互に作用しない。さらに、必要に応じて、ＶＣＯの一又は複数の周波数は、相互作用又は干渉を更に低減するために、電力伝送信号よりも遥かに高くか低くしてもよい。

【0020】

第６の観点において、ＶＣＯは、電力受信コイルとは別個のコイルに信号を印加するために、可変インピーダンス素子と共に使用されてもよい。別個のコイルは、ベースユニットセンサに信号を返送するために磁界信号を使用する。この実施形態においては、距離によって、又は「八の字」方向にコイルを巻き付けることによって、別個のコイルを電力伝達コイルから分離してもよい。さらに、必要に応じて、ＶＣＯの周波数は、相互作用又は干渉を更に低減するために、電力伝送信号よりも遥かに高くか低くしてもよい。

【0021】

本発明は、簡素で安価なリモート装置を使用して、検知値を無線で決定できるように構成された簡素で効果的な、様々な無線リモートセンサシステム提供する。可変発振器を含むこれらの実施形態においては、リモート装置内で簡単に測定される振動波の変化に基づいて、検知値（複数可）の変化を容易に決定することができる。可変発振器を備える無線リモートセンサは、結合の変化、及び受信電力に影響を与える可能性のある他の要因を正規化するように構成されればよい。ホイートストンブリッジ構成を含むこれらの実施形態においては、検知値の僅かな変化を増幅して、例えば別個のコイルセットと同様に、別個の通信チャネルを使用してリモート装置に伝達することができる。ホイートストンブリッジシステムにおいて、電力コイルと帰還コイルとは、二つのコイルセット間の干渉が最小化するように、配置されればよい。一実施形態においては、電力コイルからの干渉を効果的に相殺するために、逆巻の帰還コイルを使用することができる。光通信方式を含むこれらの実施形態においては、結合の変化、及び受信電力に影響を与えるその他の要因から、検知値（複数可）の変化を分離するために、基準回路とセンサ回路とを結合することができる。基準回路とセンサ回路との受信コイルは、誘電伝送器との結合係数が基本的に同一となるように、同一の軸の周囲で同一の平面を経由して共に巻付けられてもよい。他の態様において、本発明は、比較的高い熱膨張係数を備える受信コイルの回路基板の大きさ及び／又は形状の変化に基づいて、温度変化を簡素且つ正確にリモート装置に伝達する無線温度センサを提供する。この実施形態においては、回路基板が温度センサとして機能することによって、別個のセンサ素子の必要性を排除する。

【0022】

本発明のこれら特徴及び他の特徴は、実施形態及び図面の説明を参照することによって、より完全に理解され、認識されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】誘導伝送器と無線リモートセンサとを有するシステムの概略図である。

【図2】二つの異なる無線リモートセンサと、それらに関連する誘導伝送器とにおける変調抵抗器を流れる電流を示す図である。

【図3】誘導伝送器と無線リモートセンサとを有する代替的なシステムの概略図である。

【図4】誘導伝送器と無線リモートセンサと有する第二の代替的なシステムの概略図である。

【図5】本発明の第２の観点に係るホイートストンブリッジ構成を備えた無線リモートセンサを有する無線リモートセンサシステムの概略図である。

【図6】本発明の実施形態に係るホイートストンブリッジ構成と、遠隔で温度を検知する従来の方法とを比較する回路図及びシミュレーションを示している。

【図7】誘導伝送器とホイートストンブリッジ構成を備える無線リモートセンサとを有する第四の代替的なシステムの概略図である。

【図8】異なる状況下での伝達コイルとベース検知コイルとにおける電流を示す図である。

【図9】本発明の実施形態に係る伝達コイルとベース検知コイルとの概略図である。

【図10】受信コイルと内部コイルとの概略図である。

【図11】本発明の第３の観点に係る無線リモートセンサの概略図である。

【図12】図１１の無線リモートセンサの二つの受信コイルの概略図である。

【図13】基準回路とセンサ回路とに結合された図１２の二つの受信コイルの概略図である。

【図14】ＬＥＤを示す図１３と同様の概略図である。

【図15】図１８の回路から光フィードバックを受信するように構成された誘導伝送器の概略図である。

【図16】本発明の第４の観点に係る無線リモートセンサの概略図である。

【図17】本発明の第４の観点に係る代替的な無線リモートセンサの概略図である。

【図18】図３と同様であり、ラッチ型振動を使用する電圧制御発振器の一例を示す図である。

【図19】受信器上の負荷を調節するバッファリング出力を使用する一般的な電圧制御発振器（ＶＣＯ）の概略図である。

【図20】ＶＣＯによって生成される波形の一例である。

【図21】発振周波数を変化させるために可変インピーダンス素子を使用する電圧制御発振器の一例である。

【図22】電場を経由してピックアップセンサに出力信号を返送するためのアンテナを駆動するＶＣＯ出力の概略例である。

【図23】時間領域（左画像）と周波数領域（右の画像）との両方におけるウィーンブリッジ発振器の出力を示している。

【図24】磁場を経由して出力信号を伝送するコイルに結合されたＶＣＯの出力を示している。

【図25】二つの磁場が互いに干渉し合うのを防止する方法として、前述した「８の字」コイルを示している。

【図26】ＶＣＯの変形例を示している。

【図27】ＶＣＯの変形例を示している。

【発明を実施するための形態】

【0024】

本発明の実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、以下の明細書に記載され、又は図面に示された動作の詳細、若しくは構成の詳細及び構成要素の配置に限定されるものではないことを理解されたい。本発明は、様々な他の実施形態で実施されるものであってもよいし、又は本明細書に明示的に開示されていない他の方法において実施又は実行されるものであってもよい。また、本明細書で使用される表現及び用語は、説明のためのものであって、限定と見做されるべきものではないことを理解されたい。「含む」及び「備える」並びにそれらの変形例は、その後に列挙される項目及びそれらの均等物だけでなく、それらの付加的な項目及びそれらの均等物も包含していることを意味する。さらに、列挙は、様々な実施形態の説明において使用されてもよい。明示的に別段の定めをした場合を除き、列挙の使用は、如何なる特定の順序又は構成要素の数にも、本発明を限定するものとして解釈すべくではない。また、列挙の使用は、列挙された工程又は構成要素と組合せ可能な如何なる付加的な工程又は構成要素も、本発明の範囲から除外すべきものとして解釈すべきでもない。

【0025】

図１には、本発明の一実施形態に係る無線リモートセンサシステムが示されている。この実施形態において、無線リモートセンサシステム１０は、誘導伝送器１２と、無線リモートセンサ１４とを概略含んでいる。この実施形態において、誘導伝送器１２は、磁気誘導を使用して、無線電力を無線リモートセンサ１４に送信することができる。誘導伝送器１２は、無線リモートセンサ１４に電力を無線で供給して、無線リモートセンサ１４からセンサ情報を受信する。より具体的に、使用中、誘導伝送器１２は、無線リモートセンサ１４に電力を供給する。無線リモートセンサ１４は、誘導伝送器１２から受信した無線電力によって駆動される共振回路を含み、無線リモートセンサ１４内の一又は複数の可変インピーダンス素子の値（複数可）に従って、応答する。

【0026】

この実施形態において、無線リモートセンサ１４は、無線リモートセンサ１４によって検知されるためのパラメータに応じて変化する複数の可変インピーダンス素子を含んでいる。例えば、無線リモートセンサ１４は、温度に応じて変化する可変抵抗器を含んでもよい。無線リモートセンサ１４は、無線リモートセンサ１４によって検知されるためのパラメータ（複数可）に応じて変化する特性を有する振動波を生成するように構成されている。例えば、無線リモートセンサ１４は、検知パラメータに応じて、その高低部の継続期間が変化する振動波を生成すればよい。図１の実施形態において、無線リモートセンサ１４は、二つのセンサと、センサに応じて継続期間が変化する高低部を備える略矩形波を生成する充電／放電回路とを含んでいる。第１センサは、測定されたパラメータに応じて変化する可変インピーダンス素子を有すればよい。第１センサの可変インピーダンス素子は、充電／放電回路の充電期間を変化させるように構成されればよい。第２センサは、測定された第２パラメータに応じて変化する可変インピーダンス素子を有すればよい。第２可変インピーダンス素子は、充電／放電回路の放電期間を変化させるように構成されればよい。

【0027】

開示のために、温度変化に応じて変化する可変抵抗器を有する温度センサを含む様々な無線リモートセンサに関して、本発明を説明される。本発明は、基本的に、例えば可変抵抗器又は可変コンデンサ等の可変インピーダンス素子を有するセンサを使用して測定可能な任意のパラメータを監視するための無線リモートアクセスセンサ内に、包含されればよい。例えば、本発明に係る無線リモートセンサは、温度、溶存酸素、塩分濃度、又は他の生体電気信号を測定することができる。本発明は、経皮医療センサ及び経口医療センサ、誘導加熱調理器、並びに製品包装にあるセンサを含む、これらのタイプのセンサを利用可能な現在及び将来の用途における使用によく適している。

【0028】

上述したように、無線リモートセンサシステム１０は、誘導伝送器１２と無線リモートセンサ１４とを概略含んでいる。誘導伝送器１２は、概して、電磁場を発生させるための伝達コイル１６と、伝達コイル１６に電力を供給するためのドライバ１８と、誘導伝送器１２における電力特性を検知するための伝送器センサ２０とを有する従来型の誘導電力伝送器であればよい。伝達コイル１６は、用途ごとに異なってもよいが、この実施形態においては、伝達コイル１６を経由する電力の流れに応じて、適切な電磁場を発生可能な電線コイルである。伝達コイル１６は、本実施形態においてコイルであるが、基本的に、適切な電磁場を発生可能な如何なる誘導子であってもよい。伝達コイル１６は、タンク回路内に、より具体的には直列共振タンク回路内に包含されればよい。直列共振タンク回路は、固有共振周波数を有してもよく、又は異なる周波数を有するように調整可能な調整回路であってもよい。例えば、タンク回路は、選択的に変化可能なコンデンサ及び／又は選択的に変化可能な誘導子を有してもよい。ドライバ１８は、所望の動作周波数で伝達コイル１６に交流電力を供給するように構成されればよい。タンク回路に電力を供給する場合、ドライバ１８は、タンク回路の共振周波数又はそれに近い周波数でタンク回路に電力を供給するように構成されればよい。この実施形態において、伝送器センサ２０は、伝達コイル１６における電流を測定するように構成された電流センサである。しかしながら、伝送器センサ２０は、用途ごとに異なってもよい。他の実施形態において、電流センサは、無線リモートセンサ１４の反射インピーダンスによって影響される誘導伝送器１２における電力特性（複数可）を測定可能な他の如何なるセンサ（複数可）に、置き換えられてもよい。例えば、伝送器センサ２０は、共振周波数、電流、電力、又は位相を検知するように構成されてもよい。

【0029】

無線リモートセンサ１４は、受信コイル２６と、整流器２８と、充電／放電回路３０とを概略含んでいる。受信コイル２６は、伝達コイル１６によって生成された電磁場によって電流が誘起される電線コイル又は他の誘導子であればよい。受信コイル２６は、タンク回路内に、より具体的には直列共振タンク回路に包含されていればよい。直列共振タンク回路は、固有共振周波数を有してもよく、又は異なる周波数を有するように調整可能な調整回路であってもよい。整流器２８は、基本的に、必要に応じてフルブリッジ整流器又はハーフブリッジ整流器であればよい。充電／放電回路３０は、無線リモートセンサ１４によって測定された一又は複数のパラメータの値に応じて、経時的に変化する可変負荷を示すような方法で、受信コイル２６に結合されている。動作中、この可変負荷は、反射インピーダンスによって伝達コイル１６に返送され、そこで、伝送器センサ２０によって認識されることができる。この実施形態において、充電／放電回路３０は、二つの検知パラメータの値に基づいて継続期間が変化する高低部を備える振動波を生成するために、変化する。この実施形態の無線リモートセンサ１４は、二つのセンサ素子３２、３４を含んでいるが、必要に応じて、単一のセンサ素子３２又は３４を含んでもよい。

【0030】

図１は、無線リモートセンサ１４が、誘導伝送器１２にフィードバックするためにヒステリシス制御可変タイミング回路を使用する充電／放電回路３０を含む本発明の実施形態を示している。この実施形態において、充電／放電回路３０は、充電サブ回路３６と、放電サブ回路３８と、トリガ４０とを概略含んでいる。この実施形態の充電サブ回路３６は、充電コンデンサＣ_tと充電抵抗器Ｒ１_tとを有するＲＣ回路を含んでいる。この実施形態において、充電抵抗器Ｒ１_tは、センサ素子３２であり、その抵抗値は、検知パラメータに応じて変化する。例えば、充電抵抗器Ｒ１_tは、温度に応じて変化する抵抗値を有するサーミスタであればよい。使用中、ＲＣ回路は、整流器の電圧出力が上昇する速度を決定する。本実施形態の放電サブ回路３８は、変調抵抗器Ｒ_mと、可変抵抗器Ｒ２_tと、電流ラッチ４２と、変調レッグ４４とを含んでいる。変調抵抗器Ｒ_mは、振動波に所望の振幅を提供するように選択された固定抵抗値を有する抵抗器であればよい。可変抵抗器Ｒ２_tは、センサ素子３４であり、その抵抗値は、第２検知パラメータに応じて変化すればよい。例えば、このセンサ素子３４は、第２温度測定値に応じて変化する抵抗値を有するサーミスタであればよい。電流ラッチ４２は、電流を充電コンデンサＣ_tから放電するように配置されたトランジスタＱ１及びＱ２を含んでいる。この実施形態において、トリガ４０は、放電回路３８のタイミングを制御し、電流ラッチ４２が“オン”及び“オフ”する電圧を決定する一対のダイオードＤ１及びＤ２を含んでいる。図示の実施形態において、ダイオードＤ１は、電流ラッチ４２が“オン”する電圧を決定するツェナーダイオードであればよく、ダイオードＤ２は、電流ラッチ４２が“オフ”する電圧を決定するツェナーダイオードであればよい。ＲＣ回路に十分な電圧が蓄えられると、ダイオードＤ１の逆方向ブレイクダウン電圧に達して電流がダイオードＤ１を流れる。この電流は、トランジスタＱ１のベースの電圧を上昇させてトランジスタＱ１をオンする。一旦オンされると、トランジスタＱ１のコレクタに流れる電流は、トランジスタＱ２及びトランジスタＱ３のベースから引き出され、トランジスタＱ２及びトランジスタＱ３の両方も同様にオンする。トランジスタＱ２がオンされているので、電流は、放電抵抗器Ｒ２_tとダイオードＤ２とを流れてトランジスタＱ１のベースに流入し、ダイオードＤ２の逆方向ブレイクダウン電圧に達するまで、トランジスタＱ１をオンし続ける。電流ラッチ４２がオンした電圧よりも低い電圧でオフすることを確実にするために、このダイオードＤ２の逆方向ブレイクダウン電圧は、ダイオードＤ１の逆方向ブレイクダウン電圧よりも低くなっている。必要であれば、放電サブ回路３８は、変調抵抗器Ｒ_mを有する変調レッグ４４を含んでもよい。変調レッグ４４は、オンの間、電流を変調抵抗器Ｒ_mに流すトランジスタＱ３を含んでいる。この実施形態において、電流ラッチ４２がオンのときにトランジスタＱ３がオンし、電流ラッチがオフのときにトランジスタＱ３がオフするように、トランジスタＱ３は、電流ラッチ４２に結合されている。この実施形態において、変調抵抗器Ｒ_mの抵抗値は、伝送ベースにおける電流を上昇させるのに十分に小さくなっている。

【0031】

したがって、充電サブ回路が充電される時間は、結合係数と、ダイオードＤ１の逆方向ブレイクダウン電圧と、充電抵抗器Ｒ１_tの抵抗値とによって決定される。充電抵抗器Ｒ１_tの抵抗値が増加するにつれて、充電サブ回路を充電するのに要する時間は減少する。充電サブ回路が放電される時間は、主として、変調抵抗器Ｒ_m及び放電抵抗器Ｒ２_tの抵抗値と、ダイオードＤ１及びＤ２の逆方向ブレイクダウン電圧とによって決まる。放電抵抗器Ｒ２_tの抵抗値が減少するにつれて、充電サブ回路が放電される時間は減少する。可変抵抗器が同一に製造され、無線リモートセンサ１４で同じ速度で変化する場合、デューティサイクル（放電期間対充電期間）は、二乗関数として変化し、誘導伝送器１２により優れた測定分解能を与える。誘導伝送器１２は、コイル電流の変化を測定することによって、結合を決定できればよい。

【0032】

例えば、図２は、二つの異なる状況下での、充電／放電回路によって生成される振動波と、伝達コイルにおける電流とを表す波形Ｗ１〜Ｗ４を示している。上側の波形Ｗ１、Ｗ２のセットは、約５０％のデューティサイクルを備える振動波を示し、下側の波形Ｗ３、Ｗ４のセットは、著しく低いデューティサイクルを有する振動波を示している。より具体的に、一番上の波形Ｗ１は、充電／放電回路によってある状況下で生成された振動波を表している。二番目の波形Ｗ２は、反射インピーダンスを経由して振動波Ｗ１の影響を受けたときの伝達コイル１６における電流を表している。下側の波形のセットは、異なる状況下での振動波Ｗ３と、伝達コイル電流Ｗ４とを示している。この状況下では、ディーティーサイクルが著しく低く、それに応じて、振動波Ｗ３と、伝達コイル電流Ｗ４とが変化している。図示するように、充電期間Ｐ１、Ｐ１’（すなわち、振動波の低部）と、放電期間Ｐ２、Ｐ２’（すなわち、振動波の高部）とは、状況ごとに変化し、この変化は、伝達コイル電流Ｗ２、Ｗ４（又は、無線リモートセンサの反射インピーダンスの影響を受ける誘導伝送器１２における他の電力特性）を見ることによって、誘導伝送器１２において容易に検出できる。充電抵抗器Ｒ１_tがセンサ素子３２である実施例において、センサ素子３２によって検知されるパラメータの値は、充電期間の継続期間に影響を与えることができる。同様に、放電抵抗器Ｒ２_tがセンサ素子３４である実施例において、センサ素子３４よって検知されるパラメータの値は、放電期間の継続期間に影響を与えることができる。したがって、他の全ての要因が一定のままである場合には、伝達コイル電流における減少振幅部分Ｓ１、Ｓ１’の継続期間から、誘導送信部１２においてセンサ素子３２の値を決定することができ、伝達コイル電流における増加振幅部分Ｓ２、Ｓ２’の継続期間から、誘導送信部１２においてセンサ素子３４の値を決定することができる。一例として、上側の波形Ｗ１、Ｗ２で表される状況から下側の波形Ｗ３、Ｗ４で表される状況に、センサ素子３２の値が増加し、センサ素子３４の値が減少したと決定されればよい。検知値の変化量は、減少振幅部分及び増加振幅部分Ｓ１、Ｓ１’、Ｓ２、Ｓ２’の具体的な継続期間によって正確に決定されればよい。

【0033】

上述したように、放電サブ回路３８は、変調抵抗器Ｒ_mを備える変調レッグ４４を含んでもよい。変調レッグ４４は、トランジスタＱ３が、変調抵抗器Ｒ_mの値に応じた増幅器又はスイッチとして機能するように構成されればよい。トランジスタＱ３が増幅器として機能している場合、放電抵抗器Ｒ２_tの比較的小さな変化は、変調振幅と充電／放電回路３０の放電期間との大きな変化を引き起こす。変調抵抗器Ｒ_mが大きなインピーダンスであるため、全体的な振幅偏移を小さくすることができる。その結果、トランジスタＱ３が増幅器として動作している場合には、誘導伝送器１２による第２センサ素子Ｒ２_tの値の検出を容易にすることができる。

【0034】

トランジスタＱ３が電流増幅器となるように構成されている場合、変調抵抗器Ｒ_mを流れる電流は、次式によって定義される。

【0035】

【数1】

【0036】

ここで、β３は、トランジスタＱ３のゲインである。

【0037】

しかしながら、電流が閾値に達すると、トランジスタＱ３は、飽和状態となって、もはや電流を増幅しない。むしろ、トランジスタＱ３は、一定の電圧降下として機能する。したがって、いくつかの実施例においては、トランジスタＱ３が飽和する閾値に電流が達しないように、変調抵抗器Ｒ_mの値を設定するのが好ましい。

【0038】

図１の回路において、変調抵抗器Ｒ_mの値は、次式によって定義される。

【0039】

【数2】

【0040】

ここで、ＶＤ２は、ダイオードＤ２の両端間の電圧降下であり、ＶＣＥｘは、各トランジスタの両端間の電圧降下である。

【0041】

トランジスタＱ３を電流増幅器として動作させるために、変調抵抗器Ｒ_mの値は、次式によって定義される。

【0042】

【数3】

【0043】

上述したように、Ｖｉｎが最大である場合でも依然として、トランジスタＱ３は、増幅モードである必要がある。この回路において、Ｖｉｎは、ＶＤ１である場合に最大となる。その結果、変調抵抗器Ｒ_mは、電流が最大値に達するのを防止するために、閾値よりも大きい必要があることが分かる。

【0044】

上述したように、トランジスタＱ３が増幅器として機能している場合、センサ素子３４（Ｒ２_t）の検知値の小さな変化は、充電サブ回路３６の放電期間の大きな変化だけでなく、変調振幅の大きな増加も引き起こす。変調抵抗器Ｒ_mが大きなインピーダンスであるため、全体的な振幅偏移は、小さくなる。

【0045】

或いは、トランジスタＱ３をスイッチとして動作させるために、変調抵抗器Ｒ_mの値は、次式で定義される。

【0046】

【数4】

【0047】

Ｖｉｎは、最小である場合にＶＤ２と等しくなる。この時点でも依然として、トランジスタＱ３は、スイッチとして機能し続ける飽和モードである必要がある。これを確実にするために、変調抵抗器Ｒ_mは、電流が飽和閾値に達するのを防止するために、閾値未満である必要がある。トランジスタＱ３がスイッチとして機能している場合、放電抵抗器Ｒ２_tの変化は、変調振幅の大きな増加を引き起こさないが、依然として放電期間の僅かな変化を引き起こす可能性がある。変調抵抗器Ｒ_mが小さなインピーダンスであるため、全体的な振幅偏移は、依然として大きい。

【0048】

いくつかの実施例において、誘導伝送器１２と無線リモートセンサ１４との間に結合係数が変化する可能性がある。例えば、結合の変化は、誘導伝送器と無線リモートセンサとの距離又は方向が変化した場合、若しくは金属品が電磁場に位置している場合に、発生する可能性がある。結合係数の変化は、無線リモートセンサに送信される電力量に影響を与える可能性があり、ひいては充電／放電回路の充電期間に影響を与える可能性がある。例えば、無線リモートセンサ１４の結合が不十分で受けた電力が少ない場合には、充電サブ回路３６を、トリガ４０を駆動して放電を開始するのに十分に充電するために、より長い時間がかかる可能性がある。その結果、不十分な結合は、振動波の変化を引き起こす可能性がある。結合が変化する可能性がある実施例においては、一定の電圧基準に、受信電圧を正規化することによって結合の変化を補償する充電／放電回路を実装することが好ましい。図３は、無線リモートセンサ１１４が正規化サブ回路１４５を含む代替的な無線リモートセンサシステム１１０の概略図である。この代替的な実施形態において、無線リモートセンサシステム１１０は、図示又は記載される場合を除いて、無線リモートセンサシステム１０と基本的に同一である。便宜的に、図３は、参照番号の前方に「１」が付されたことを除いて、図１の参照文字及び参照番号に一致する参照文字及び参照番号を含んでいる。図示するように、この実施形態の正規化サブ回路１４５は、電位を固定するものとして機能する追加抵抗器Ｒ３と追加ツェナーダイオードＤ３とを含んでいる。抵抗器Ｒ３とダイオードＤ３とは、基本的に他の如何なる種類の一定の電圧基準に、代替的に置き換えられてもよい。充電サブ回路１３２を充電するために基準電圧を使用することによって、受電サブ回路１３２が充電する速度は、受信電圧がダイオードＤ３の逆方向ブレイクダウン電圧よりも高いと仮定した場合、もはや結合に依存しない。

【0049】

図４は、充電期間の変化が生じることから、結合の変化を防止するように構成されている他の代替的な無線リモートセンサシステム２１０を示している。この実施形態において、無線リモートセンサシステム２１０は、誘導伝送器２１２と、受信コイル２２６と整流器２２８と充電／放電回路２３０とを有する無線リモートセンサ２１４とを概略含んでいる。この実施形態の充電／放電回路２３０は、充電サブ回路２３６と、放電サブ回路２３８と、トリガ２４０とを含んでいる。この実施形態において、トリガ２４０は、受信電力の変化を補償するように構成されている。より具体的に、トリガ２４０は、充電から放電に遷移させるためのトリガポイントが受信電圧に応じて変化するように配置された分圧器２６０と比較器２６２とを経由して、受信電力の変化を排除又は最小化するように構成されている。図示するように、本実施形態の分圧器２６０は、整流器２２８と充電サブ回路２３６との間に接続され、抵抗器Ｒ１、Ｒ２を含んでいる。比較器２６２は、充電サブ回路２３２の両側のノードに接続された二つの入力を含んでいる。例えば、この実施形態において、一方の入力は、分圧器２６０の出力に接続され、他方の入力は、電荷サブ回路２３６と放電サブ回路２３８との間のノードに接続されている。この実施形態において、充電コンデンサＣ_tが充電される速度は、受信電圧に応じて変化するが、比較器２６２に入力される基準電圧も、受信電圧に応じて変化する。これらの構成要素の値は、充電速度の変化が基本的に、対応する比較器２６２の基準電圧の変化によって相殺されるように、選択される。その結果、充電期間の継続期間は、受信電圧に関わらず、基本的に同一のままとなる。その結果、充電期間の継続期間は、基本的にセンサ素子２３２（Ｒ_t1）の変化に応じてのみ変化し、上述したように、振動波の低部の継続期間から誘導伝送器２１２において、検知パラメータの値を決定することができる。使用中、トリガ２４０は、充電サブ回路２３６における電圧（充電コンデンサＣ_tにおける大部分の電圧）と、分圧器２６０の出力電圧との比較に基づいて動作する。より具体的に、充電サブ回路２３６の電圧が分圧器２６０の出力電圧と同一の電圧に達すると、比較器２６２は、ダイオードＤ１を経由して電流ラッチ（トランジスタＱ１及びＱ２）をオンにすることによって、放電サブ回路２３８を有効にする。この電流ラッチは、変調抵抗器Ｒ_mを印可し、センサ素子２３４Ｒ_t2を経由して充電コンデンサＣ_tに流れ出る。変調抵抗器Ｒ_mが印加されると直ぐに、充電サブ回路２３６における電圧は、比較器閾値を下回り、比較器２６２の出力を再度引き下げる。ダイオードＤ１は、バイアス抵抗器Ｒ_BIASと共に、トランジスタＱ１のゲートがローになるのを防止し、トランジスタＱ１の順方向バイアス電圧に達するまで、電流ラッチに充電コンデンサＣ_tを放電させ続ける。トランジスタＱ１の順方向バイアス電圧に達すると、電流ラッチは、放電サブ回路２３８をオフして無効にし、充電サブ回路２３６は、充電フェーズを再開する。この実施形態において、抵抗器Ｒ_t2の値は、充電コンデンサＣ_tを放電するために必要な時間に影響を与えるので、放電期間の継続期間に直接影響を与える。したがって、上述したように、振動波の高部の持続時間から誘導伝送器２１２において、第２センサ素子２３４（Ｒ_t2）によって検知されたパラメータの値を決定することができる。

【0050】

本発明の代替的な実施形態において、無線リモートセンサシステムは、振動波を発生させる電圧制御発振器（「ＶＣＯ」）を使用してもよい。可変インピーダンス素子の値の変化がＶＣＯの発振周波数の変化をもたらすように、ＶＣＯは、可変インピーダンス素子を結合されればよい。図１８には、ＶＣＯ型無線リモートセンサシステム１０’の一実施形態が示されている。図示するように、図１８の無線リモートセンサシステム１０’は、図３の選択回路素子がＶＣＯ１７０に包含されていることを除いて、基本的に図３のものと同一である。無線リモートセンサシステム１０は、受信コイル１２６’と、整流器１２８’と、正規化サブ回路１４５’と、ＶＣＯ１７０’とを含んでいる。ＶＣＯ１７０は、ノードＮの右側にある回路部品の全てを含んでいる。この実施形態において、センサ素子１３２’及び１３４’は、ＶＣＯ１７０’の発振特性に影響を与え、その結果として、反射インピーダンスによって伝達コイルにおいて受信される信号に影響を与える可変インピーダンス素子（例えば図示の可変抵抗器等）であればよい。図示するように、図１８は、ＶＣＯ型無線リモートセンサシステムを提供するように、図３の回路を特徴付けることができる方法を明示している。図２０は、ＶＣＯ型無線リモートセンサシステムによって提供される出力波形の種類の一例である。図示するように、図２０は、図２と同一であり、ＶＣＯ型無線リモートセンサシステムが、そのように構成される場合、基本的に上述と同一の種類の波形を提供可能であることを明示している。

【0051】

図１９には、ＶＣＯ型無線リモートセンサシステム１０”の代替的な実施形態が示されている。この実施形態において、無線リモートセンサシステム１０”は、可変インピーダンス素子１３２”に結合されたＶＣＯ１７０”を使用する。可変インピーダンス素子１３２”は、ＶＣＯ１７０”の出力周波数を変化させるもので、可変抵抗器、可変コンデンサ、可変インダクタンスであればよい。加えて、可変インピーダンス素子１７０”は、例えば、ＰＮ接合の変化特性がインピーダンス又は電圧の変化として検知されるダイオード又はトランジスタ等の半導体であってもよい。そして、この信号は、正弦波から矩形波に変換するためにバッファリングされる。この実施形態において、ＶＣＯ１７０”の出力は、ＶＣＯ１７０”によって出力される正弦波を矩形波に変換するために使用されるＭＯＳＦＥＴ１７２”のゲートに印加され、また、変調負荷１７４”を整流器１２８”に印加する電圧オフセットは、ＭＯＳＦＥＴ１７２をオンする閾値を変化させるために使用されればよい。例えば、可変インピーダンス素子（図示せず）は、基準を制御するために使用されればよい。この電圧オフセットが可変インピーダンス素子によって制御される場合、この可変インピーダンス素子は、変調のデューティサイクルを変化させる。これは、オフセット電圧が上昇するにつれて、周波数が同一のままであるにも関わらず、閾値を超える正弦波の一部が減少するという事実による。これは、信号のデューティサイクルを減少させ、ベースセンサに付加情報を返送する。より具体的に、この代替的な実施形態においては、可変インピーダンス素子１３２”の値を、信号の周波数によって決定することができ、電圧オフセットを制御する可変インピーダンス素子の値を、信号のデューティサイクルによって決定することができる。図１９の実施形態の変形例として、ＶＣＯ１７０”は、負荷を直接駆動してもよいし、フィルタがかけられても、増幅されても、バッファリングされてもよいし、又は適切な信号を提供するための代表的な信号調節の他の如何なる形態を使用してもよい。

【0052】

本発明は、基本的に如何なる種類のＶＣＯで実施されてもよい。図２１と図２６と図２７には、使用可能なＶＣＯの例が示されている。図２１においては、可変インピーダンス素子Ｒ３を備えるウィーンブリッジ発振器が、可変インピーダンス素子Ｒ３のインピーダンスの変化に基づいて周波数を変化させる正弦波を生成するために使用されている。図２６には、並列Ｔ発振器が示され、並列Ｔ発振器の出力周波数を変化させるために、抵抗器Ｒ３及びＲ４がコンデンサＣ１と共に変化される。図２７には、位相シフト発振器が示され、位相シフト発振器の出力周波数を変化させるために、抵抗器Ｒ２、Ｒ３、又はＲ４がコンデンサＣ１、Ｃ２、及びＣ３と共に使用されればよい。ＶＣＯに加えて、本発明は、基本的に如何なる種類の発信機を使用して実施されてもよく、振動特性（例えば周波数又は振幅等）は、抵抗値、インピーダンス、電気容量、及び／又はインダクタンスの変化を示すセンサによって制御されればよい。Jerome E. Oleksyによる“Practical Solid-State Circuit Design”（１９７４年）の参照によって、これらの発信器及び他の発振器をより完全に理解ができ、これは、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0053】

図５〜図１０には、本発明の他の観点が示されている。この実施形態において、無線リモートセンサシステム３１０は、無線リモートセンサ３１４を含み、無線リモートセンサ３１４は、一又は複数の検知パラメータの値を示す電磁場を発生させる内部共振回路３７２を備えるホイートストンブリッジ構成３７０を包含している。この実施形態においては、内部共振回路３７２によって発生される電磁場を、検知パラメータ（複数可）の値を決定するための別個の検知コイル３７４を経由して、誘導伝送器３１２において受信して解析することができる。使用中、ホイートストンブリッジ構成３７０は、ホイートストンブリッジ構成３７０内に包含されているセンサ素子３３２の値に基づいて、電流が内部共振回路３７２内を流れるように構成されている。その結果、無線リモートセンサ３１４は、一又は複数の検知値を示す特性を有する電磁場を生成する。

【0054】

図５は、無線リモートセンサ３１が、二組の一致する抵抗器（Ｒ１及びＲ_t、Ｒ２及びＲ３）を利用するホイートストンブリッジ構成を励磁するために、第１受信コイル３２６を使用する実施形態を示し、抵抗器Ｒ_tは、検知パラメータの値に応じて変化する可変抵抗器を有するセンサ素子３３２である。例えば、無線リモートセンサ３１４が温度を測定するように構成されている場合、抵抗器Ｒ_tは。サーミスタであればよい。ホイートストンブリッジ構成の可変抵抗器を利用することによって、抵抗器Ｃ_R2と内部コイル３７３（ＲＸコイル）とよって生成される内部共振回路３７２の両端の電圧は、可変抵抗器Ｒ_tの値に応じて変化する。抵抗器Ｒ_tの抵抗値が増加するにつれて、内部共振回路３７２の両端に誘起される電圧によって、電流が内部コイル３７３内に流れる。この電流は、検知コイル３７４によって受信可能な電磁場を発生させ、検知コイル３７４と結合されたセンサ３７８によって、その特性を測定することができる。検知コイル３７４は、誘導伝送器３１２、又は検知パラメータの無線検出が所望される他の位置に配置されればよい。図示していないが、検知コイル３７４は、共振タンク回路を提供するコンデンサと結合させていてもよい。加えて、抵抗器Ｒ_tの抵抗値が減少すると、内部共振回路３７２の両端に誘起される電圧によって、電流が内部コイル３７３内に流れるが、受信コイル３２６とは逆位相となる。この位相差は、伝達コイル３１６と検知コイル３７４との電流の位相を比較することによって、検出可能である。抵抗器Ｒ_tの抵抗値が抵抗器Ｒ１の抵抗値と一致すると、その後、電圧は、内部共振回路３７２の両端に誘起されなくなって、電流は、内部コイル３７３を流れなくなる。

【0055】

電力を誘導伝送器３１２から無線リモートセンサ３１４に無線で伝送するために生成されて使用される磁場からの干渉を受けることなく、低レベルの電流を検知できるように、内部コイル及び検知コイルは、伝達コイル３１６及び受信コイル３２６と非常に不十分に結合されている可能性があることに注目すべきである。例えば、内部コイル３７３と検知コイル３７４とは、伝達コイル３１６と受信コイル３２６とから離れて配置されればよい。他の例として、内部コイル３７３と検知コイル３７４とは、伝達コイル３１６と受信コイル３２６とに直交して配置されてもよい。

【0056】

主用途において改善された性能を提供するために、内部コイル３７３及び内部コンデンサＣ_R2は、受信コイル３２６及び受信コンデンサＣ_R1と同一の周波数に調整されてもよいし、また、例えば高調波等の異なる周波数に調整されてもよい。そうすることによって、誘導伝送器３１２は、例えば矩形波、のこぎり波、又はその上部に変調信号を備える搬送波等の多周波信号を印加することができ、内部共振回路３７２の共振周波数に関連する検知コイル３７４の周波数成分を読み取ることができる。

【0057】

図６は、（上側の図面及びシミュレーションに示すような）従来の無線リモート温度センサと、（下側の図面及シミュレーションに示すような）図５のシステムに係る無線リモート温度センサ３１４とを比較する回路図及びシミュレーションを示している。上側のシミュレーションは、センサ素子の抵抗値の０．５％の変化に対して取られた三つの電流測定値Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３を示している。図示するように、０．５％の抵抗値の変化は、約２％の電流振幅の変化に相当する約０．２アンペアの電流の変化をもたらす。下側のシミュレーションは、センサ素子の抵抗値の０．１％の変化に対して取られた五つの電流測定値Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４及びＮ５を示している。このシミュレーションにおいては、電流のパーセンテージの変化がかなり大きくなっている。例えば、Ｎ１のピーク値間のパーセンテージの変化は、Ｎ５のピーク値よりも６００％以上大きくなっている。その結、抵抗値の小さな変化は、上側のシミュレーションにおいて検出することがより困難に、下側のシミュレーションにおいて検出することが非常に容易であることが理解できる。

【0058】

図７には、ホイートストンブリッジ構成４７０を備える無線リモートセンサ４１４を有する無線リモートセンサシステム４１０の代替的な実施形態が示されている。この実施形態において、ＡＣホイートストンブリッジ構成４７０は、内部共振回路４７２によって発生される電磁界に更に影響を与えるために使用可能な追加可変インピーダンス素子を含んでいる。この実施形態の無線リモートセンサシステム４１０は、図示又は記載される場合を除いて、無線センサシステム３１０と基本的に同一である。便宜的に、図７は、参照番号の前方に「３」に代えて「４」が付されたことを除いて、図５の参照文字及び参照番号に概略一致する参照文字及び参照番号を含んでいる。この実施形態において、内部コンデンサＣ_R2は、内部共振回路４７２の共振周波数を変化させることができる可変コンデンサである。一実施形態では、内部コンデンサＣ_R2は、検知されるパラメータに応じて変化する可変コンデンサを有するセンサ素子であればよい。例えば、内部コンデンサＣ_R2は、温度に応じて変化する誘電率を有する誘電材料を備えるコンデンサであればよい。さらに、本実施形態においては、ホイートストンブリッジ構成４７０内に追加可変抵抗器が存在している。例えば、各抵抗器は、例えば温度等の測定されたパラメータに応じて変化する抵抗器を有するセンサ素子であればよい。図示の実施形態において、抵抗器Ｒ１_t及びＲ４_tは、同一の材料であり、抵抗器Ｒ１_t及びＲ４_tが略同一速度で、互いに同一方向に変化することを意味している。加えて、この実施形態において、抵抗器Ｒ２_t及びＲ３_tsは、互いに同一の材料から作られているが、抵抗Ｒ１_t及びＲ４_tとは反対方向に変化する。このように、二対の抵抗器は、検知パラメータの変化の影響を増大させるように協働する。このことによって、任意の一つの抵抗値の１％の変化ごとに、内部共振回路４７２の全体の電位差が四倍に増えるため、システムの分解能が上がる。さらに、検知コイル４７６によって検知可能な内部共振回路４７２のＱを変化させるための可変抵抗器（Ｒ５_t）を、内部共振回路４７２に加えることができる。

【0059】

図８は、無線リモートセンサ４１４において種々の変化があった場合の、伝達コイル４１６と検知コイル４７６とにおける電流を示している。この図において、曲線Ｔ１は、伝達コイル４１６における電流を表し、曲線ＳＣ１は、内部抵抗器Ｒ_5tが第１値を有する場合の検知コイル４７６における電流を表し、曲線ＳＣ２は、内部抵抗器Ｒ_5tが第２値を有する場合の検知コイル４７６における電流を表している。この実施形態では、ＳＣ１及びＳＣ２とＴ１との比較から、共振周波数がシフトされていることが分かる。この実施形態において、共振周波数は、内部コンデンサ（Ｃ_R2）の変化によってシフトされる。加えて、Ｑは、内部抵抗器Ｒ_5tの抵抗値の変化に起因して、ＳＣ２にＳＣ１から変化している。図示していないが、抵抗（Ｒ_1t、Ｒ_2t、Ｒ_3t、及びＲ_4t）によって形成された可変抵抗ブリッジの変化を示すために、検知電流の振幅をシフトさせることができる。図示するように、無線リモートセンサ４１４内に包含される一又は複数の可変インピーダンス素子の変化は、検知コイル４７６において検知された電流に反映される。電流センサに関連して説明したが、これらの変化は、代替的に、例えば周波数、電圧、電力及び／又は位相等の検知コイル４７６における他の電力特性を測定することによって決定されてもよい。

【0060】

電力伝達コイル（例えば、伝達コイル４１６及び受信コイル４２６）と帰還コイル（例えば、内部コイル４７３及び検知コイル４７４）とは、二つのコイルセット間の干渉を最小化するように構成されてもよい。図９〜図１０の実施形態において、電力伝達コイル４１６、４２６は、帰還コイル４７３、４７４の外側に配置され、帰還コイルは、逆巻き形状に配置されている。図９に示すように、伝達コイル４１６と検知コイル４７４とは、近接して配置されている。例えば、両コイルは、誘導伝送器４１２に包含されればよい。この実施形態において、伝達コイル４１６は、検知コイル４７４を受け入れるように構成された内部空間を有する螺旋巻コイルである。この実施形態の検知コイル４７４は、逆方向に巻かれた二つのコイル部４７８、４８０を含んでいる。二つのコイル部４７８、４８０は、略対称的で、電力伝達コイル４１６及び４２６から略同一であるが反対の影響を受けるように、大きさ、形状、及び構成の点で略同一であればよい。図１０を参照すると、受信コイル４２６は、内部コイル４７３を受けるように構成された内部空間を有する螺旋巻コイルである。この実施形態の内部コイル４７３は、検知コイル４７６と同様に、逆方向に巻かれた二つのコイル部４８２、４８４を含んでいる。二つのコイル部４８２、４８４は、略対称的で、電力伝達コイルから略同一であるが反対の影響を受けるように、大きさ、形状、及び構成の点で略同一であればよい。この実施形態において、電力伝達コイルと帰還コイルとは、相互に略同一の広がりを持つ、対応するコイルと相互に直接隣接して配置されることを目的としている。その結果、対応するコイルは、基本的に同一の大きさ、形状、及び構成を有している。より具体的に、この実施形態において、伝達コイル４１６と受信コイル４２６とは、ほとんどの場合、基本的に同一の大きさ及び形状を有する矩形コイルである。同様に、検知コイル４７４と内部コイル４７３とは両方共、基本的に同一の大きさ及び形状のコイル部分を備える逆巻コイルである。帰還コイルの逆巻の働きのため、電力伝達コイルによって誘導される電流は、検知コイル４７４に結合された電流コイル４７８によって測定されたときに、基本的に相殺する。しかしながら、検知コイル４７４と内部コイル３７３との逆巻部分間の物理的近接のため、内部コイル４７３からの磁場は、検知コイル４７４に効果的に伝達される。図示の実施形態に示すコイル配置は、一例に過ぎない。コイルは、用途ごとに大きさ、形状、及び構成が変化してもよい。例えば、帰還コイル４７３、４７４は、電力伝達コイル４１６、４２６内に配置される必要はない。代わりに、帰還コイルのセットは、電力伝達コイルからの干渉を更に最小限にするために分離されてもよい。

【0061】

無線リモートセンサ４１４に関連して説明したが、干渉を最小限とするために二組のコイルを近接して配置することが好ましい他の用途にも、このコイル構成を使用することができる。例えば、電力を送信するための第１組のコイルと、信号、データ、又は他の種類の情報を送信するための第２組のコイルとを有することが好ましい他の用途に、このコイル配置を使用してもよい。

【0062】

他の観点において、本発明は、基準ＬＥＤと一又は複数のセンサＬＥＤとを有する光フィードバックネットワークを包含する無線リモートセンサシステム５１０を提供する。図１１の実施形態において、無線リモートセンサシステム５１０は、誘導伝送器５１２と、無線リモートセンサ５１４と、光学センサネットワーク５９８とを概略含んでいる。光学センサネットワーク５９８は、誘導伝送器５１２内に配置されてもよいし、必要に応じて、遠隔に配置されてもよい。要約すると、無線リモートセンサ５１４は、誘導伝送器５１２から電力を受信して一又は複数のパラメータの値（複数可）を示す光フィードバックを提供する。無線リモートセンサシステム５１０に結合の変化と、例えば回路ドリフト等の取り除かれるべき他の変化とを補償するために、無線リモートセンサ５１４は、基準回路５８０と、センサ回路５８２とを含んでいる。基準回路５８０は、その基準ＬＥＤ５８８が、受信電力の変化（例えば、結合の変化）と、例えば経時的な回路ドリフト等の検知パラメータの値を決定するときに取り除かれるべき他の変化とのみに応じて、強度変化するように、固定部品を含んでいる。センサ回路５８２は、ＬＥＤセンサ５３０が、受信電力と同様に、可変インピーダンス素子の値に基づいて強度変化するように構成された、少なくとも一つの可変インピーダンス素子を含んでいる。光学センサネットワーク５９８は、基準ＬＥＤ５８８とセンサＬＥＤ５３０との強度を別々に検知し、検知値は、検知パラメータの値を決定するために使用される。基準ＬＥＤ５８８が、結合の変化と、例えば回路ドリフト等のセンサＬＥＤ５３０の強度から取り除かれるべき他の変化とのみに応じて変化するため、結合の変化と、例えば回路ドリフト等の可変インピーダンス素子の変化に関連しない他の要因とに起因するものから、可変インピーダンス素子に起因するセンサＬＥＤ５３０の強度差を分離するために、基準ＬＥＤ５８８を使用することができる。例えば、いくつかの用途において、ＬＥＤは、経時的に自然減衰するので、経時的な輝度における固有の減少を有している。基準ＬＥＤ５８８とセンサＬＥＤ５３０とが経時的に略同一の自然減衰を起こすことを考えれば、センサＬＥＤ５３０の強度からＬＥＤの減衰を取り除くために、基準ＬＥＤ５３０を使用することができる。ＬＥＤの減衰は、経時的な回路ドリフトを引き起こし得る要因の一例に過ぎない。経時的な回路ドリフトは、例えば電源電圧の変化、光の検出感度、及び回路部品の減衰／劣化等の他の要因に起因し得る。

【0063】

上述したように、無線リモートセンサ５１４は、基準回路５８０とセンサ回路５８２とを含んでいる。しかしながら、センサ回路の数は、必要に応じて用途ごとに異なってもよい。例えば、無線リモートセンサ５１４は、二つの異なるパラメータの値を検知することが好ましい場合、第２パラメータの値に応じて強度変化する第２センサＬＥＤを有する第２センサ回路（図示せず）を備えればよい。例えば、第２センサ回路は、検知されるパラメータに応じて変化するインピーダンスを有する可変インピーダンス素子を含んでもよい。図１１を再度参照すると、この実施形態の基準回路５８０は、誘導伝送器５１２から電力を受信するための直列共振タンク回路を包含している。タンク回路は、受信コイル５８４と受信コンデンサ５８６とを含めばよい。本実施形態の基準回路５８０は、基準ＬＥＤ５８８と基準抵抗５９０とを含んでいる。使用中、基準ＬＥＤ５８８の強度は、誘導伝送器５１０から受信された電力量の変化に応じて変化する。結合が誘導伝送器５１０と基準回路５８０との間で変化する場合、基準ＬＥＤ５８８は、強度変化する。この強度変化は、例えばセンサ５９２等の光学センサを経由して遠隔で（例えば、誘導伝送器５１０から）、測定することができる。

【0064】

センサ回路５８２は、受信コイル５２６及び受信コンデンサ５２８を有する直列共振タンク回路と、センサＬＥＤ５３０と、抵抗器５３２とを有する点においても、基準回路５８０と類似している。しかしながら、センサ回路５８２においては、一又は複数の受信コイル５２６と受信コンデンサ５２８と抵抗器５３２とを、第２パラメータの値の変化に応じて変化するインピーダンス素子とすることができる。例えば、抵抗器５３２は、温度に応じて変化する抵抗値を有するサーミスタであればよい。さらに、受信コイル５２６は、可変インダクタであればよく、及び／又は受信コンデンサ５２８は、可変コンデンサであればよい。その結果、センサＬＥＤ５３０の強度は、受信電力の変化のみならず、可変インピーダンス素子（複数可）の変化に応じて、変化する。センサＬＥＤ５３０の強度は、例えばセンサ５９４等の光学センサを経由して遠隔で（例えば、誘導伝送器５１０から）、測定することができる。

【0065】

この実施形態においては、基準ＬＥＤ５８８を使用することによって、可変インピーダンス素子（複数可）の変化に起因するセンサＬＥＤ５３０の強度変化を、結合の変化と経時的な回路ドリフトとに起因する変化から分離することができる。より具体的に、結合と経時的な回路ドリフトとに起因する変化を効果的に排除するために、検出されたセンサＬＥＤ５３０の強度変化から、検出された基準ＬＥＤ５８８の強度変化を取り除くことによって、可変インピーダンス素子（複数可）の変化に起因する変化を分離する。例えば、光学センサ５９４によって測定されたセンサＬＥＤ５３０の強度変化から、光学センサ５９２によって測定された基準ＬＥＤ５８８の強度変化を引けばよい。

【0066】

この実施形態において、好ましくは、誘導伝送器５１２に対する無線リモートセンサ５１４の位置及び／又は方向の変化、並びに／若しくはコイルを取り巻く環境の変化が、伝達コイル５６１と二つの受信コイル５２６、５８４との間の結合に基本的に同一の影響を与えるように、受信コイル５２６及び５８４を構成すればよい。そのために、２つの受信コイル５２６、５８４は、伝達コイル５１６から略同一の磁束を受けるように、配置されることが好ましい。図１２〜図１４に示す実施形態において、受信コイル５２６、５８４は、略同一平面上の略同一軸の周囲に一緒に巻き付けられている。本実施形態のコイル５２６、５８４は、略円形であるが、必要に応じて用途ごとに、大きさ及び形状を変化させてもよい。図１２は、残りの電気回路から分離された二つのコイル５２６、５８４を示している。図示するように、コイル５２６、５８４は、略同一平面上で略同一軸の周囲に伸びる略平行な巻線で包まれている。この構成のために、二つのコイルは、ほぼ全て状況下で、誘導伝送器５１２から略同量の磁束を受ける。図１３は、コイルに残りの回路部品を結合する一つの方法を図示している。この実施形態において、残りの回路部品は、対応するコイルの両端に単に結合されている。ＬＥＤの位置は、用途ごとに変化すればよい。しかしながら、図１４に示す実施形態において、基準ＬＥＤ５８８とセンサＬＥＤ５３０とは、コイル５２６、５８４の中心に配置されている。

【0067】

誘導伝送器５１２の設計及び構成は、用途ごとに異ならせることができる。図１５は、図１４に示す無線リモートセンサ５１４を使用するために構成された実施形態を示している。この実施形態において、誘導伝送器５１２は、円形であり、大きさと形状とにおいて受信コイル５２６、５８４に一致する伝達コイル５２６を含んでいる。伝達コイル５２６は、コイルドライバ５３４によって駆動されればよい。図示するように、誘導送信器５１２は、伝達コイル５２６の中心に位置する光学センサ５９２、５９４を有する光検出回路５３６を含むことができ、光学センサ５９２、５９４は、基準ＬＥＤ５８８及びセンサＬＥＤ５３０と略同一位置に位置している。

【0068】

第４の観点において、本発明は、無線リモートセンサ６１４を有する無線リモートセンサシステムを含み、無線リモートセンサ６１４においては、受信コイル６２６が比較的高い熱膨張係数を有する回路基板６５０上に配置されている。この観点において、回路基板６５０の大きさの変化は、受信コイル６２６の大きさ及び形状の変化を引き起こす。受信コイル６２６の変化は、誘導伝送器（図示せず）において検知可能な、受信コイル６２６の、対応する反射インピーダンスの変化をもたらす。例えば、受信コイル６２６の形状の変化は、反射インピーダンスによって影響される電力特性を誘電伝送器において検知することによって認識されればよい。検知された特性は、例えば、電流、電圧、位相、又は共振周波数であればよい。

【0069】

無線リモート温度センサ６１４の構成では、用途ごとに異なればよい。最も簡単な実施形態において、無線リモートセンサ６１４は、回路基板６５０と、受信コイル６２６と、コンデンサ（図示せず）とを含めばよい。図１６に示されていないが、コンデンサは、共振タンク回路を形成するために、コイル６２６の両端に結合されればよい。回路基板６５０は、基本的に、受信コイル６２６を支持し、温度の予測変化が、誘電伝送器６１２の電力特性を検知することによって認識可能な反射インピーダンスの変化をもたらすのに十分大きな熱膨張係数を有することができる任意の材料であればよい。代替的な実施形態において、回路基板は、温度変化に応じて、より恒久的に変形する材料であってもよい。例えば、回路基板は、所望の温度に加熱されたときに収縮する熱収縮材料であればよい。材料の熱収縮は、材料上に支持されたコイルの大きさ及び／又は形状を変化させることができる。この大きさ及び／又は形状の変化は、誘導伝送器において検知されればよい。熱収縮材料は、例えば、ポリオレフィン、フッ素重合体（例えば、ＦＥＰ、ＰＴＦＥ、又はカイナ等）、ＰＶＣ、ネオプレン、シリコンエラストマ、又はバイトン等の熱可塑性材料から製造されればよい。

【0070】

受信コイル６２６とコンデンサとの特性は、誘導伝送器の動作周波数と同一又はそれに近い共振周波数を備える共振タンク回路を提供するように、選択されればよい。図示の実施形態において、受信コイル６２６は、印刷可能なインクから製造されている。例えば、受信コイル６２６は、回路基板６５０上に印刷されればよい。この実施形態において、受信コイル６２６は、基板上に直接印刷されているが、無線リモートセンサ６１４は、必要に応じて、中間材料を含んでもよい。

【0071】

受信コイル６２６の大きさと形状と構成とは、用途ごとに異なっていてもよい。図１６の実施形態において、受信コイル６２６は、回路基板６５０と共に伸縮不能な材料から製造されている。受信コイル６２６が、それでもなお回路基板６５０と共に形状が変化することを可能とするために、受信コイル６２６には、複数の起伏が形成されている。使用中、起伏は、回路基板６５０が伸縮するにつれて、曲げられ、又は収縮される。この曲り及び収縮は、受信コイル６２６の全体的な大きさ及び／又は形状において大きな変化をもたらす。受信コイル６２６は、代替的に、下地回路基板と共に伸縮可能な材料から製造されてもよい。例えば、受信コイル６２６は、印刷された銀インク導体から製造されればよい。受信コイル６２６が伸縮可能な用途においては、例えば単純な螺旋巻等のより規則的な形状を備えてもよい。

【0072】

コンデンサ（図示せず）は、例えば印刷されたインクコンデンサ又は従来のコンデンサ等、基本的に如何なる容量性素子であってもよい。印刷されたインクコンデンサが含まれている場合には、必要があれば、回路基板６５０上に印刷されてもよい。いくつかの用途において、受信コイル６２６の内部容量は、共振タンク回路を形成するために十分あればよい。このような用途では、別個のコンデンサが含まれていなくてもよい。

【0073】

図１７に示す代替的な実施形態において、無線リモートセンサ６１４は、受信コイル６２６’に隣接して配置された再共振コイル６９０’を含んでいる。図示するように、再共振コイル６９０’は、二つのコイルが略共通の軸を共有し、略同一平面を経由して伸びながら、受信コイル６２６の周囲に巻き付けられればよい。この実施形態において、再共振コイル６９０’は、誘導伝送器（図示せず）から電力を受信し、受信電力を増幅して受信コイル６２６に伝送する。再共振コイル６９０’は、コンデンサ６９２と結合していてもよい。コンデンサ６９２’は、必要に応じて、印刷されたインクコンデンサであってもよい。

【0074】

図１６の実施形態と同様に、受信コイル６２６’は、コンデンサ（図示せず）と直列に結合されればよい。コンデンサは、例えば印刷されたインクコンデンサ又は従来のコンデンサ等、基本的に如何なるコンデンサであってもよい。受信コイル６２６の内部容量が共振タンク回路を形成するために十分である場合、別個のコンデンサは、取り除かれてもよい。

【0075】

第５の観点において、無線リモートセンサシステム７１０は、可変インピーダンス素子７３２の値によって決まる信号を生成するＶＣＯ７７０を含んでもよい。信号は、ベースセンサ７９０（図２２参照）に信号を伝送するアンテナ７８０に印加される。この信号は、アンテナ７８０に直接印加されてもよいし、バッファ、増幅器、フィルタ、又は信号調整回路の任意の組合せを経由してからアンテナ７８０に印加されてもよい。ベースセンサ７９０は、アンテナ７８０から信号を受信するように構成されたアンテナ７９２を含んでもよい。別個のアンテナ７８０を使用することによって、信号は、電力を伝送するために主に磁場を使用する電力伝送信号との相互作用を少なくすることができる。アンテナ７８０によって生成される電磁波は、ほぼ電場であり、磁力線が電気力線に垂直であるので、信号間のベクトル領域の分離もたらす。ベースセンサ７９０は、信号の周波数を監視して基準周波数と比較、又はセンサ（又は可変インピーダンス素子７３２）に関する情報を決定するために、他の信号特性を使用する。例えば、周波数は、内科患者の脈拍数を示す周波数の変化速度に応じて、経時的に変化する。図２３は、図２１のホイートストンブリッジＶＣＯから可変抵抗器Ｒ３の異なる値に対する周波数応答の一例を示している。図２３の左側のプロットは、互いに重ね合された一連の三つの異なる波形Ａ１、Ａ２、及びＡ３を示している。各波形は、可変インピーダンス素子Ｒ３の異なる値に起因する。図２３の左側においては見にくいが、各波形Ａ１、Ａ２及びＡ３は、異なる周波数を有している。これは、ＦＦＴを使用して生成された三つの波形の周波数応答Ｆ１、Ｆ２及びＦ３のプロットである、図２３の右側のプロットにおいて、より明確に示されている。（右側の信号のＦＦＴ表現のピーク値によって示される）信号の周波数は、可変インピーダンス素子７３２の抵抗値に応じて変化することが分かる。

【0076】

第６の観点において、無線リモートセンサシステム８１０は、別個のコイル８８０に印加されてベースセンサ８９０に伝送される信号を生成するＶＣＯ８７０を含んでもよい。この信号は、コイル８８０に直接印加されてもよいし、バッファ、増幅器、フィルタ、又は信号調整回路の任意の組合せを経由してからコイル８８０に印加されてもよい。ベースセンサ８９０は、コイル８８０から信号を受信するように構成された、対応する受信コイル８９２を含んでもよい。別個のコイル８８０を使用することによって、信号は、電力伝送信号との相互作用を少なくすることができる。電力伝送信号よりもはるかに高い又は低い周波数で帰還信号を生成することによって、別個のコイル８８０によって生成される電磁波を、周波数において電力伝送信号から分離することができる。コイルを遠隔に位置することによって、若しくは信号コイルを逆巻又は「八の字」トポロジに巻くことによって、領域を電力伝送信号から更に分離することができる。図２５は、伝送側の逆巻又は「八の字」トポロジの一例を示している。図示するように、伝達コイル８１６は、ベースセンサコイル８９２の外側に物理的に配置され、ベースセンサコイル８９２は、図９に関連して上述したように、逆巻にされている。ベースセンサ８９０は、信号の周波数を監視して基準周波数と比較、センサ又は可変インピーダンス素子８３２に関する情報を決定するために、他の信号特性を使用する。ＶＣＯ８７０は、可変インピーダンス素子のインピーダンスを正確に測定するために、正及び負の電圧供給を必要としてもよい。これを提供するために、受信器８１０の電力伝達コイル８２６は、中心タップが中性端子、又は受信器のゼロボルト基準に取り付けられた中心タップ構成であればよく、ダイオードブリッジ８２８は、コイルの両端を正及び負の電圧に結合する。例えば図２２に示す回路等の二つのダイオードブリッジ７２８を使用することによって、電流は、一方向に流れ、エネルギーは、電力転送サイクルの半分だけのために受信される。例えば図２４に示す回路等の四つのダイオードブリッジ８２８を使用することによって、電流は、両方向に流れ、エネルギーは、全電力転送サイクルのために受信される。

【0077】

上記の説明は、本発明の現在の実施形態のものである。均等論を含む特許法の原理に従って解釈されるべき特許請求の範囲において定義された本発明の精神と、より広い観点とから逸脱しない範囲で、種々の変形及び変更が可能である。本開示は、例示ために示されたもので、本発明の全ての実施形態の網羅的な説明として、若しくはこれらの実施形態に関連して例示又は説明された特定の要素に請求項の範囲を制限するように解釈されるべきではない。例えば、限定することなく、記載された発明の任意の個々の要素（複数可）を、実質的に同様の機能を提供、又は他の方法で適切な動作を提供する代替的な要素によって置き換えてもよい。これは、例えば当該分野において当業者が現在知り得る要素等、現在知られている代替的要素と、例えば当該分野における当業者が開発上、代替手段として認識し得る要素等、将来において開発され得る要素とを含んでいる。さらに、開示された実施形態は、同時に記載され、利益の一群を協働的に提供し得る複数の特徴を含んでいる。本発明は、発行された特許請求の範囲において他の方法で明示的に記載された範囲を除き、これらの特徴の全てを含む、又は記載の利益を全て提供する、これらの実施形態のみに限定されるものではない。例えば冠詞“a”、“an”、“the”、又は“said”を使用すること等、単数の特許請求の範囲の要素への如何なる言及も、要素を単数に限定するものとして解釈されるべきではない。

【0078】

独占的な財産又は特権が主張される本発明の実施形態は、以下のように、定義される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】