JP2000009526A

JP2000009526A - 振動検出装置

Info

Publication number: JP2000009526A
Application number: JP10178543A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Umekage; 康裕梅景; Yukio Nagaoka; 行夫長岡; Osamu Eguchi; 修江口
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-06-25
Filing date: 1998-06-25
Publication date: 2000-01-14
Anticipated expiration: 2018-06-25
Also published as: JP3911854B2

Abstract

(57)【要約】【課題】消費電力を抑えて地震を検出する。【解決手段】振動レベル検出手段１０、１１、１２の
信号が第１の所定レベル以上と判別した時に動作する信
号波形検出手段１６と地震判別手段１９とで構成されて
いる。これによって第１の所定レベル以上の信号になっ
たときのみ、信号波形検出手段１６と地震判別手段１９
が動作するので消費電力を低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスメータなどに
設置されて地震の振動を検知する振動検出装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の振動検出装置は、特開平８
−２４７８１８号公報のようなものが知られていた。以
下、その方法について図１０を参照しながら説明する。

【０００３】図１０に示すように、地震の振動に応じて
アナログ信号を出力する感震センサ１と、ガスの流れを
遮断する遮断弁２とがあり、感震センサ１から出力され
る信号がある設定値以上である時には遮断弁を閉じる制
御を行う制御装置３を備えた構成となっていた。ここ
で、４はインピーダンス変換回路、５は増幅回路、６は
フィルタ回路、７はコンパレータ回路、８はインターフ
ェイス回路、９は流量センサである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
技術では、感震センサ１から制御装置３まですべてに通
電しておかなければならず、ガスメータのように電池を
電源に使用する装置では、電池の消耗が速く長期間の動
作が保証できないという課題があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、振動レベルを検出する振動レベル検出手段
と、前記振動レベル検出手段の信号が第１の所定レベル
以上か否かを判別する第１のレベル判別手段と、前記第
１のレベル判別手段が第１の所定レベル以上と判別した
時に、前記振動レベル検出手段の信号波形を検出する信
号波形検出手段と、前記信号波形検出手段の信号が地震
信号か否かを判別する地震判別手段とを備えた構成とし
た。

【０００６】上記発明によれば、振動レベル検出手段が
第１の所定レベル以上になるまでは、信号波形検出手段
が動作せず、消費電流を抑えた状態で待機させることが
でき、低消費電力化が図れる。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明は、振動レベルを検出する
振動レベル検出手段と、前記振動レベル検出手段の信号
が第１の所定レベル以上か否かを判別する第１のレベル
判別手段と、前記第１のレベル判別手段が第１の所定レ
ベル以上と判別した時に、前記振動レベル検出手段の信
号波形を検出する信号波形検出手段と、前記信号波形検
出手段の信号が地震信号か否かを判別する地震判別手段
とを備えた。そして、振動レベル検出手段が第１の所定
レベル以上になるまでは、信号波形検出手段が動作せ
ず、消費電流を抑えた状態で待機させることができ、低
消費電力化とすることができる。

【０００８】また、振動レベルを検出する振動レベル検
出手段と、前記振動レベル検出手段の信号が第１の所定
レベル以上か否かを判別する第１のレベル判別手段と、
前記第１のレベル判別手段が第１の所定レベル以上と判
別した時に前記振動レベル検出手段の信号波形を検出す
る信号波形検出手段と、前記信号波形検出手段の検出し
た信号が第２の所定レベル以上か否かを判別する第２の
レベル判別手段と、前記第２のレベル判別手段が第２の
所定レベル以上と判別した時に前記信号波形検出手段の
信号が地震信号か否かを判別する地震判別手段とを備え
た。そして、振動レベル検出手段が第１の所定レベル以
上になるまでは、信号波形検出手段と第２のレベル判別
手段が動作せず、かつ第２の所定レベル以上になるまで
は、地震判別手段が動作せず、消費電流を抑えた状態で
待機させることができる。

【０００９】また、第１のレベル判別手段は、振動レベ
ル検出手段から出力される信号の電圧レベルにより高イ
ンピーダンス半導体素子回路を動作させて判別する構成
とした。そして、振動レベル検出手段の信号により高イ
ンピーダンスの半導体素子回路を開閉してトリガ信号と
することで、低消費電流のスイッチ動作が可能とできる
とともに、振動の大きさに対応して信号波形検出手段の
起動が可能となり、常時信号波形検出手段が動作する必
要がなく低消費電流化が図れる。

【００１０】また、第１のレベル判別手段は、振動レベ
ル検出手段から出力される信号の１方向の電圧レベルの
変化により動作させて判別する構成とした。そして、１
方向の電圧レベルのみとすることで、第１のレベル判別
手段の簡素化と低消費電流化が図れる。

【００１１】また、複数個の振動レベル検出手段と、複
数個の第１のレベル判別手段からなり、複数個の第１の
レベル判別手段の出力信号は並列に接続され、いずれか
１つでも第１の所定レベル以上と判別すればその判別信
号が出力される構成とした。

【００１２】そして、複数個のセンサの信号により、複
数方向の振動が検出できるとともに、並列接続とするこ
とで１個に比べ動作の個数が増加し見逃しを少なくする
ことができ信頼性を向上することができる。

【００１３】また、複数個の振動レベル検出手段は、切
換えて１つの信号波形検出手段に入力する構成とした。
そして、切換えて入力することで信号波形検出手段の簡
素化と低消費電流化を可能とすることができる。

【００１４】また、信号波形検出手段が所定時間になれ
ば検出動作を行い、第１のレベル判別手段と振動レベル
検出手段の異常確認を行うよう制御する動作確認手段を
備えた構成とした。そして、所定時間ごとに信号波形検
出手段を動作させて、第１レベル判別手段と振動レベル
検出手段の動作をチェックすることで異常を検出するこ
とができる。

【００１５】また、第２のレベル判別手段は、第１のレ
ベル判別手段が第１の所定レベル以上と判別した後、所
定時間において複数回の検出動作と判別動作を繰り返し
て信号レベルを監視する構成とした。そして、所定時間
において監視することで、大小のレベル変動を伴う周期
的な信号を精度よく検出することができる。

【００１６】また、地震判別手段が地震でないと判別し
た時でも、所定時間にわたって第２のレベル判別手段が
動作しつづける構成とした。そして、第１のレベル判別
手段を介さずにレベル判別が可能となり、誤動作の要因
を少なくすることがすることができる。

【００１７】また、第２のレベル判別手段の検出レベル
すべてが、第１の所定レベル以下のとき、異常を報知す
る報知手段を設けた構成とした。そして、第２のレベル
判別手段での判別により、第１の所定レベルの動作を確
認することができ、信頼性を向上することができる。

【００１８】また、電池を駆動電源とする構成とした。
そして、電池を駆動電源に使用することで電源のない屋
外でも設置することができるとともに、災害などで停電
が発生しても動作させることができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００２０】（実施例１）図１は本発明の実施例１の振
動検出装置のブロック図である。図１において、１０、
１１、１２は、それぞれ直交するＸ、Ｙ、Ｚ方向の振動
加速度を検出するセンサＸ、センサＹ、センサＺ、１３
は各センサの信号を増幅するアンプ、１４は、各センサ
と各アンプを収納した振動レベル検出手段としての振動
センサ、１５は前記振動センサの信号が第１の所定レベ
ル以上か否かを判別する第１のレベル判別手段としての
高インピーダンス半導体素子のＦＥＴ、１６は前記振動
センサの信号波形を検出する信号波形検出手段としての
Ａ／Ｄ変換器、１７は、前記Ａ／Ｄ変換器の検出した信
号が第２の所定レベル以上か否かを判別する第２のレベ
ル判別手段１８と、第２の所定レベル以上と判別した時
に前記Ａ／Ｄ変換器の信号が地震信号か否かを判別する
地震判別手段１９とを処理するマイコンである。

【００２１】ここで、２０は振動センサの信号を切換え
る切換装置、２１は切換信号を出力する切換出力器、２
２は前記ＦＥＴの出力信号を入力する割込み入力器、２
３は動作確認手段２４により異常が確認された時に異常
信号を出力する異常報知手段、２５は地震報知手段、２
６はガス遮断装置、２７、２８，２９、３０は回路抵
抗、３１はコンデンサ、３２は電池、３３は前記ＦＥＴ
の出力を接続する並列接続部である。

【００２２】次に動作、作用について図２から図８を用
いて説明する。図２に示すように、本発明の振動センサ
１４からの出力信号は、電池３２を電源にした単電源駆
動のアンプ１３を用いているため、振動がゼロの時、オ
フセット電圧を発生する。振動が検知されるとオフセッ
ト電圧を中心にして振動加速度に応じた信号の変動が発
生する。この信号の変動が、第１の所定レベル（例え
ば、８０ガルから１５０ガル相当の電圧。１００ガルが
最も適している。）を超えると、ＦＥＴ１５が導通する
ように、抵抗２８、２９を用いて設定する。１つでもＦ
ＥＴ１５が導通すると並列接続部３３は、Ｈｉｇｈレベ
ルからＬｏｗレベルに変化する。この変化をトリガ信号
としてマイコン１７の割込み入力器２２が検知して、割
り込み処理を開始するのである。この構成では、振動セ
ンサ１４の信号がオフセット電圧より増加した場合の１
方向の振動のみにしか判別できないが、第１の所定レベ
ルを低い振動レベル（例えば、１００ガル相当の電圧）
に設定することで、検知レベルを上げて信号の見逃しを
防止することにしている。

【００２３】図３に示すように、割り込み処理が開始す
ると、Ａ／Ｄ変換器１６によってセンサ信号を更に詳し
く測定する。すなわち、１つの割込み信号によってＡ／
Ｄ変換を所定時間（例えば、１秒間）、一定間隔（例え
ば、２０ミリ秒間隔）で行いデジタル信号に変換する。
更に、３つのセンサを切換えながらＡ／Ｄ変換を行い、
３方向の信号からベクトル合成して正確な振動レベルを
検出するものである。ここで、切換時間は、１信号のＡ
／Ｄ変換が完了した後すぐに行うことで各方向の計測時
間を極力少なくなるようにする。本装置で対象にしてい
る地震振動は、１Ｈｚ前後の低い周波数の信号のため、
わずかな計測のずれ（数ミリ秒以下のずれ）は信号レベ
ルに影響を及ぼすことが少ないことを利用しているので
ある。また、所定時間Ａ／Ｄ変換を繰り返しながら、ベ
クトル合成した信号レベルが、第２の所定レベル（例え
ば、２００ガルから２５０ガル相当の電圧。２３０ガル
が最も適している。）と比較し、第２の所定レベル未満
であれば、再度割込み待機の状態になり、待機する状態
を繰り返す。

【００２４】そして、図４のように、ベクトル合成した
信号レベルが第２の所定レベル以上の時は、地震信号か
どうか地震判別手段によって判別し、地震ではないと判
別した時は、再度割込み待機の状態になる。また、地震
と判別された時は、地震報知信号によりガス遮断装置を
動作させて待機する。

【００２５】以上の処理のフローチャートを図５〜図７
に示す。ここで、図５に示す時間割込みは、定期的に振
動センサの信号を検出するためのもので、図６に示すよ
うに切換装置２０を切換えて３方向の振動レベルを検出
する。検出した信号が所定のオフセット電圧と異常に違
っていたり、第１の所定レベル以上の信号が出ているに
もかかわらず、割込み信号が発生しないのかどうかな
ど、いろいろな異常状態をチェックすることができる。
何らかの原因で振動センサと第１のレベル判別手段の動
作が充分に機能しない場合でも、定期的に動作を確認す
ることで異常を早期に発見することができる。また、図
７に示すように、３方向のベクトル合成値が第２の所定
レベル以上と判別された時は、所定時間（例えば、１秒
から３秒。２秒が最も適している。）Ａ／Ｄ変換処理を
繰り返し、所定時間の信号データから地震判別手段で地
震か否かを判別する。そして、所定時間経過しても地震
ではない時は、再び割込み待機の状態になる。

【００２６】また、動作確認手段２４は、図８のよう
に、第２のレベル判別手段が動作する所定時間（例え
ば、１秒から３秒。２秒が最も適している。）の検出レ
ベルが、すべて第１の所定レベル以下のとき、異常報知
手段が異常を報知する構成とした。

【００２７】そして、第２のレベル判別手段での判別に
より、第１の所定レベルの動作を確認することができ、
信頼性を向上することができる。この異常は、異常を報
知するだけで動作を中止するほどの強制力はないが、長
期間にわたっていつもこの異常が報知されている場合
は、第１のレベル判別手段、または第２のレベル判別手
段の異常が発生しているものと考えられ、早期に改善す
ることができる。

【００２８】このように、振動レベルが第１の所定レベ
ル以上になるまでは、Ａ／Ｄ変換器や地震判別処理など
を動作させる必要がなく、消費電流を抑えた状態で待機
させることができ、低消費電力化とすることができる。
そして、３個のセンサで３方向の振動を検出すること
で、１個に比べ動作の個数が増加し見逃しを少なくする
ことができ信頼性を向上することができる。また、切換
えて入力することでＡ／Ｄ変換器は１個でよく回路の簡
素化と低消費電流化を可能とすることができる。

【００２９】そして、高インピーダンスのＦＥＴ１素子
を開閉してトリガ信号とすることで、回路の簡素化と低
消費電流のスイッチ動作が可能とできるとともに、振動
の大きさに対応して割込み処理の起動が可能となり、常
時Ａ／Ｄ変換器が動作する必要がなく低消費電流化が図
れる。また、１方向の振動変化のみを対象としているこ
とで、レベル判別手段の簡素化と低消費電流化が図れ
る。また、所定時間ごとに信号波形検出手段を動作させ
て、第１レベル判別手段と振動センサの動作をチェック
することで早期に異常を検出することができる。そし
て、Ａ／Ｄ変換を所定時間において監視することで、大
小のレベル変動を伴う周期的な信号でも精度よく検出す
ることができる。また、電池を駆動電源に使用すること
で電源のない屋外でも設置することができるとともに、
災害などで停電が発生しても動作させることができる。
また、振動レベル検出手段が低レベルの第１の所定レベ
ル以上になるまでは、信号波形検出手段と第２のレベル
判別手段が動作せず、かつ高レベルの第２の所定レベル
以上になるまでは、地震判別手段が動作せず、消費電流
を抑えた状態で待機させることができる。そして、第２
のレベル判別手段でベクトル合成した値を判別に用いて
レベル判別の精度を向上して低レベルでの誤動作を防止
することができる。

【００３０】なお、本実施例では、ＦＥＴを用いて説明
したが、Ｃ−ＭＯＳ、ＭＯＳ−ＦＥＴ、高インピーダン
スの低消費電力タイプのコンパレータなどを用いた場合
も同様の効果が得られる。また、振動センサとしては、
圧電タイプや静電容量タイプの加速度センサを用いると
よい。そして、３方向の信号に対して第１のレベル判別
手段を配置したが、地震振動は水平方向に発生すること
が多いので、水平２方向のみに第１のレベル判別手段を
配置してもよいし、更に簡素化と低消費電流化を図るた
めには、水平方向のうちいずれか１方向のみに第１のレ
ベル判別手段を用いてもよい。

【００３１】（実施例２）実施例２について、図１と図
９を用いて説明する。図９は本発明の実施例２の振動検
出装置を示すタイミングチャートである。実施例１と異
なる点は、第２のレベル判別手段が第２の所定レベル以
上と判別し、地震判別手段が動作して、その判別結果が
地震でないと判別した時でも、所定時間にわたって第２
のレベル判別手段が動作しつづける構成としたことにあ
る。

【００３２】次に動作、作用について図９を用いて説明
する。第１のレベル判別手段により割込み信号が入力さ
れ、第２のレベル判別手段が動作する。そして、第２の
レベル判別手段が第２の所定レベル以上と判別し地震判
別手段が動作する。そして、地震ではないと判別した
時、実施例１では、再び割込み待機の状態としたが、実
施例２では、第２のレベル判別手段を所定時間（例え
ば、５秒から６０秒間。３０秒が最もよい。）または、
振動が所定レベル（例えば、８０ガルから２００ガル以
下。８０ガル以下が最もよい。）が所定時間（例えば、
１０秒間。）継続するまで動作させる構成とした。所定
時間または所定レベル以下が所定時間継続するいずれか
の現象が第２のレベル判別手段によって確認された時、
第２のレベル判別手段の処理を中止し、割込み待機の状
態になる。

【００３３】このように、第１のレベル判別手段を介さ
ずにレベル判別が可能となり、誤動作の要因を少なくす
ることがすることができる。特に、１度、第１のレベル
判別手段で振動が検知された後、余震が続くことが充分
に考えられ、いちいち第１のレベル判別手段を介して第
２のレベル判別手段を起動しているより、第１のレベル
判別手段の動作の影響を受けず、かつより速く第２のレ
ベル判別手段が起動することができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の振動検出装
置によれば、次の効果が得られる。

【００３５】振動レベル検出手段の信号が第１の所定レ
ベル以上と判別した時に、信号波形検出手段と地震判別
手段が動作することで、振動レベル検出手段が第１の所
定レベル以上になるまでは、信号波形検出手段と地震判
別手段が動作せず、消費電流を抑えた状態で待機させる
ことができ、低消費電力化とすることができる。

【００３６】また、振動レベル検出手段の信号が第１の
所定レベル以上と判別した時に前記振動レベル検出手段
の信号波形を検出する信号波形検出手段と、前記信号波
形検出手段の検出した信号が第２の所定レベル以上と判
別した時に地震信号か否かを判別する地震判別手段とを
備えることで、振動レベル検出手段が第１の所定レベル
以上になるまでは、信号波形検出手段と第２のレベル判
別手段が動作せず、かつ第２の所定レベル以上になるま
では、地震判別手段が動作せず、消費電流を抑えた状態
で待機させることができる。

【００３７】そして、振動レベル検出手段から出力され
る信号の電圧レベルにより高インピーダンス半導体素子
回路を動作させて判別することで、低消費電流のスイッ
チ動作が可能とできるとともに、振動の大きさに対応し
て信号波形検出手段の起動が可能となり、常時信号波形
検出手段が動作する必要がなく低消費電流化が図れる。

【００３８】また、１方向の電圧レベルのみとすること
で、第１のレベル判別手段の簡素化と低消費電流化が図
れる。

【００３９】そして、複数個のセンサの信号により、複
数方向の振動が検出できるとともに、１個に比べ動作の
個数が増加し見逃しを少なくすることができ信頼性を向
上することができる。

【００４０】また、複数個の振動レベル検出手段を切換
えて１つの信号波形検出手段に入力することで、信号波
形検出手段の簡素化と低消費電流化を可能とすることが
できる。さらに、所定時間ごとに信号波形検出手段を動
作させて、第１レベル判別手段と振動レベル検出手段の
動作をチェックすることで異常を検出することができ
る。

【００４１】また、所定時間において第２のレベル判別
手段を動作することで、大小のレベル変動を伴う周期的
な信号でも精度よく検出することができる。

【００４２】そして、地震判別手段が地震でないと判別
した時でも、所定時間にわたって第２のレベル判別手段
が動作しつづける構成とすることで、第１のレベル判別
手段を介さずにレベル判別が可能となり、誤動作の要因
を少なくすることがすることができる。

【００４３】また、第２のレベル判別手段の検出レベル
すべてが、第１の所定レベル以下のとき異常を報知する
ことで、第２のレベル判別手段での判別により、第１の
所定レベルの動作を確認することができ、信頼性を向上
することができる。

【００４４】また、電池を駆動電源に使用することで電
源のない屋外でも設置することができるとともに、災害
などで停電が発生しても動作させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の振動検出装置のブロック図

【図２】同振動検出装置の動作を示す信号波形図

【図３】同振動検出装置の動作を示すタイミングチャー
ト

【図４】同振動検出装置の動作を示すタイミングチャー
ト

【図５】同振動検出装置の処理を示すフローチャート

【図６】同振動検出装置の処理を示すフローチャート

【図７】同振動検出装置の処理を示すフローチャート

【図８】同振動検出装置の処理を示すフローチャート

【図９】本発明の第２の実施例を示すタイミングチャー
ト

【図１０】従来の振動検出装置を示すブロック図

【符号の説明】

１０センサＸ（振動レベル検出手段）１１センサＹ（振動レベル検出手段）１２センサＺ（振動レベル検出手段）１５ＦＥＴ（第１のレベル判別手段）１６Ａ／Ｄ変換器（信号波形検出手段）１８第２のレベル判別手段１９地震判別手段２０切換装置２１切換出力器２２割込み入力器２３異常報知手段２４動作確認手段２５地震報知手段３２電池

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者江口修大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 2G064 AB01 AB02 AB03 AB19 BA02 CC02 CC22 CC26 CC43 CC46 CC54 DD04 DD13 DD27

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】振動レベルを検出する振動レベル検出手段
と、前記振動レベル検出手段の信号が第１の所定レベル
以上か否かを判別する第１のレベル判別手段と、前記第
１のレベル判別手段が第１の所定レベル以上と判別した
時に、前記振動レベル検出手段の信号波形を検出する信
号波形検出手段と、前記信号波形検出手段の信号が地震
信号か否かを判別する地震判別手段とを備えた振動検出
装置。
【請求項２】振動レベルを検出する振動レベル検出手段
と、前記振動レベル検出手段の信号が第１の所定レベル
以上か否かを判別する第１のレベル判別手段と、前記第
１のレベル判別手段が第１の所定レベル以上と判別した
時に前記振動レベル検出手段の信号波形を検出する信号
波形検出手段と、前記信号波形検出手段の検出した信号
が第２の所定レベル以上か否かを判別する第２のレベル
判別手段と、前記第２のレベル判別手段が第２の所定レ
ベル以上と判別した時に前記信号波形検出手段の信号が
地震信号か否かを判別する地震判別手段とを備えた振動
検出装置。
【請求項３】第１のレベル判別手段は、振動レベル検出
手段から出力される信号の電圧レベルにより高インピー
ダンス半導体素子回路を動作させて判別する請求項１ま
たは２記載の振動検出装置。
【請求項４】第１のレベル判別手段は、振動レベル検出
手段から出力される信号の１方向の電圧レベルの変化に
より動作させて判別する請求項３記載の振動検出装置。
【請求項５】複数個の振動レベル検出手段と、複数個の
第１のレベル判別手段からなり、前記複数個の第１のレ
ベル判別手段の出力信号は並列に接続され、いずれか１
つでも第１の所定レベル以上と判別すれば、その判別信
号が出力される請求項１から４のいずれか１項記載の振
動検出装置。
【請求項６】複数個の振動レベル検出手段の信号は、切
換えて１つの信号波形検出手段に入力する請求項１から
５のいずれか１項記載の振動検出装置。
【請求項７】信号波形検出手段が所定時間になれば検出
動作を行い、第１のレベル判別手段と振動レベル検出手
段の異常確認を行うよう制御する動作確認手段を備えた
請求項１から６のいずれか１項記載の振動検出装置。
【請求項８】第２のレベル判別手段は、第１のレベル判
別手段が第１の所定レベル以上と判別した後、所定時間
にわたって複数回の検出動作と判別動作を繰り返して信
号レベルを監視する請求項４から７のいずれか１項記載
の振動検出装置。
【請求項９】地震判別手段が地震でないと判別した時で
も、所定時間にわたって第２のレベル判別手段が動作し
つづける請求項４から８のいずれか１項記載の振動検出
装置。
【請求項１０】第２のレベル判別手段の検出レベルすべ
てが、第１の所定レベル以下のとき、異常を報知する異
常報知手段を設けた請求項４から９のいずれか１項記載
の振動検出装置。
【請求項１１】電池を駆動電源とした請求項１から１０
のいずれか１項記載の振動検出装置。