JP2002133572A

JP2002133572A - パルス周波数信号出力方法及び装置

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Publication number: JP2002133572A
Application number: JP2000319054A
Authority: JP
Inventors: Koji Takahashi; 孝治高橋
Original assignee: Oval Corp
Current assignee: Oval Corp
Priority date: 2000-10-19
Filing date: 2000-10-19
Publication date: 2002-05-10
Anticipated expiration: 2020-10-19
Also published as: JP3800498B2

Abstract

(57)【要約】【課題】計測値に比例した数のパルスを一定周期内に出
力するに際して、パルス未出力状態を生じることなく、
かつ、パルス休止期間を無視できるほどに小さくするこ
とを目的としている。【解決手段】本発明は、計測装置により計測した信号を
伝送するために、計測信号の値をそれに比例した一定周
期当たりのパルス数に変換して、マイクロプロセッサの
割り込みを利用して出力するものであり、計測値算出部
と、計測値を出力すべきパルス数に変換するパルス数算
出部と、２種類のパルス周期を求めるパルス周期２種類
算出部と、各周期毎のパルス数算出部とから構成され
る。各周期毎のパルス数算出部は、算出されたパルス数
の全てを出力した後の次の一定周期までのパルス休止時
間が可能な限り小さくなるように、２種類のパルス周期
毎に出力すべきパルス数を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パルス周波数信号
出力方法及び装置に関し、特に、コリオリ質量流量計等
の計測装置により計測した信号を伝送するために、計測
信号の値をパルス周波数に変換して出力するパルス周波
数信号出力方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の一般的コリオリ質量流量計（例え
ば、特許第２６４７２０１号公報参照）の動作を図４を
参照して説明する。コリオリ質量流量計は、周知のよう
に、被測定流体の流通する流管の両端を支持し、該支持
点回りに流管を該流管の流れ方向と垂直な方向に振動し
たとき、流管に作用するコリオリの力が質量流量に比例
することを利用した質量流量計である。図示したコリオ
リ質量流量計本体１は、通常、１本或いは２本の湾曲管
或いは直管形状の流管と、流管を駆動する駆動装置と、
この駆動装置の取付位置に対して左右両側の対称位置に
設置された左センサ及び右センサとを少なくとも有して
いる。

【０００３】流量計エレクトロニクス１０は、コリオリ
質量流量計本体１の駆動装置へ駆動信号を供給すると共
に、コリオリ質量流量計本体１の左センサ及び右センサ
からの信号を入力して、コリオリの力に比例した位相差
を検知する。この流量計エレクトロニクス１０は、通
常、マイクロプロセッサを有して、検知した位相差に基
づき質量流量値を演算する。この演算された質量流量値
は、アナログ形態で、またデジタル形態で出力される。

【０００４】さらに、この計測値である質量流量値は、
下流側の装置と結合するため、計測値を一定時間あたり
のパルス数（パルス周波数）に変換したパルス信号とし
て出力される。パルス信号を受信した下流側装置は、パ
ルスの単位時間当たりのパルス数をカウントすることに
より、瞬時質量流量値を得ることができ、また、パルス
数を積算することにより、質量流量の総量を得ることが
できる。

【０００５】図３は、マイクロプロセッサを用いて計測
値（流量値）からパルス周波数信号に変換する従来のパ
ルス周波数信号出力部の動作を説明するための図であ
る。このパルス周波数信号出力部は、図４に示した流量
計エレクトロニクス１０に備えられている。

【０００６】図３(A) に示すパルス周波数信号出力部
は、まず流量算出部１２において、例えば流量が計測値
として、一定周期（サンプリング周期）Ｔ毎に算出され
る。この算出された流量値は、パルス数算出部１３にお
いて、出力すべきパルス数ｎtに変換される。次に、パ
ルス周期１種類算出部１４において、一定周期Ｔの間
に、算出されたパルス数ｎt を出力するものとして、１
種類のパルス周期ａ×Ｔw或いは（ａ＋１）×Ｔw が算
出される。

【０００７】上述の流量の算出、パルス数の算出、パル
ス周期の算出の演算は、図３(B) に示すように、一定周
期Ｔの間に行われ、そして、この算出されたパルス周期
のパルス数ｎt が、次の一定周期Ｔの間に、出力され
る。

【０００８】図３(C)、(D) は、一定周期Ｔの間に出力さ
れるパルス出力を説明するための図である。出力される
個々のパルスのオン、オフは、マイクロプロセッサの
（タイマー）割り込みを利用して行われるため、オン時
間、オフ時間には、最小単位が存在し、これをパルス出
力の最小分解能（マイクロプロセッサのパルス出力割り
込み最小単位）Ｔw とすると、パルスのオン時間、オフ
時間は、それぞれ最小分解能Ｔw の整数倍となる。

【０００９】図３(C) に示すように、一定周期Ｔに対し
て、パルス数ｎt を出力すべきものとして算出されたパ
ルス周期ａ×Ｔw （ａは、２以上の整数）では、時間ｔ
のパルス出力休止状態が生じることが起こりうる。この
場合のパルス休止時間ｔは、ｔ＝Ｔ−ａ×Ｔw ×ｎt と
なる。

【００１０】そこで、パルス休止状態を無くすように、
パルス周期を（ａ＋１）×Ｔw と１単位広くすると、図
３(D) に示すように、一定周期Ｔでは、算出された数の
パルスの全てを出力することができないという状態が起
こりうる。パルス出力ができない時間ｔ’は、ｔ’＝
（ａ＋１）×Ｔw ×ｎt −Ｔとなる。

【００１１】要するに、パルス周期として、ａ×Ｔw 或
いは（ａ＋１）×Ｔw のいずれかの１種類を用いたので
は、パルス出力休止状態の存在を無くして、しかも一定
周期Ｔの間に、算出されたパルス数の全てを出力すると
いうことはできない。例えば、サンプリング周期Ｔ＝２
５０msec、出力すべきパルス数ｎt ＝１０１，パルス出
力の最小分解能Ｔw ＝１msecとして計算すると、ａ＝
２，ａ＋１＝３となる。このとき、ｔ＝４８msec、ｔ’
＝５３msecとなる。即ち、４８msecのパルス休止状態、
或いは５３msecのパルス未出力状態のいずれかが生じる
こととなる。

【００１２】パルス未出力状態のある場合に、パルス数
が流量値を正確に表すものでないことは明白である。パ
ルス出力休止状態のある場合には、受信側において、単
位時間当たりのパルス数をカウントして瞬時流量値を出
力するとき、単位時間の取り方によってカウント値が流
量値を正確に表示しないこととなる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、か
かる問題点を解決して、計測値を表す数のパルスを一定
周期内に出力するに際して、パルス未出力状態を生じる
ことなく、かつ、パルス休止期間を無視できるほどに小
さくすることを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明のパルス周波数信
号出力方法は、計測装置により計測した信号を伝送する
ために、計測信号の値をそれに比例した一定周期当たり
のパルス数に変換して、マイクロプロセッサの割り込み
を利用して出力する。計測値を一定周期毎に算出して、
この算出された計測値を、出力すべきパルス数に変換す
る。算出されたパルス数を一定周期の間に出力するもの
として、この一定周期を算出されたパルス数で割ること
により得た周期よりも大きな１つのパルス周期と、小さ
な１つのパルス周期であって、それぞれパルス出力の最
小分解能の整数倍である２種類のパルス周期を求める。
算出されたパルス数の全てを出力した後の次の一定周期
までのパルス休止時間が可能な限り小さくなるように、
２種類のパルス周期毎に出力すべきパルス数を算出す
る。そして、２種類のパルス周期をそれぞれ有するパル
スを、それぞれ算出されたパルス数だけ出力する。

【００１５】また、本発明のパルス周波数信号出力装置
は、計測装置により計測した信号を伝送するために、計
測信号の値をそれに比例した一定周期当たりのパルス数
に変換して、マイクロプロセッサの割り込みを利用して
出力するものであり、計測値算出部と、パルス数算出部
と、パルス周期２種類算出部と、各周期毎のパルス数算
出部とから構成される。計測値算出部は、計測値を一定
周期毎に算出する。パルス数算出部は、算出された計測
値を、出力すべきパルス数に変換する。パルス周期２種
類算出部は、算出されたパルス数を一定周期の間に出力
するものとして、この一定周期を算出されたパルス数で
割ることにより得た周期よりも大きな１つのパルス周期
と、小さな１つのパルス周期であって、それぞれパルス
出力の最小分解能の整数倍である２種類のパルス周期を
求める。各周期毎のパルス数算出部は、算出されたパル
ス数の全てを出力した後の次の一定周期までのパルス休
止時間が可能な限り小さくなるように、２種類のパルス
周期毎に出力すべきパルス数を算出する。そして、２種
類のパルス周期をそれぞれ有するパルスを、それぞれ算
出されたパルス数だけ出力する。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明は、コリオリ質量流量計等
の計測装置により計測した信号を伝送する技術に適用す
ることができる。図４を参照して前述したように、流量
計エレクトロニクス１０は、コリオリ質量流量計本体１
の駆動装置への駆動信号を供給すると共に、コリオリ質
量流量計本体１の左センサ及び右センサからの信号を入
力して、コリオリの力に比例した位相差を検知する。こ
の流量計エレクトロニクス１０は、マイクロプロセッサ
を有して、検知した位相差に基づき質量流量値を演算す
る。この演算された計測値は、アナログ形態で、またデ
ジタル形態で出力されると共に、また、この計測値であ
る質量流量値は、下流側の装置と結合するため、計測値
を表す周波数を有するパルス信号として出力されるが、
本発明は、このパルス信号の出力に適用される。

【００１７】パルス信号を受信した下流側装置は、パル
スの単位時間当たりのパルス数をカウントすることによ
り、瞬時質量流量値を得ることができ、また、パルス数
を積算することにより、質量流量の総量を得ることがで
きる。

【００１８】図１は、図４に示した流量計エレクトロニ
クスに備えられるパルス周波数信号出力部のブロック図
である。このパルス周波数信号出力部は、マイクロプロ
セッサを用いて計測値（流量値）から、それに比例した
単位時間当たりパルス数を有するパルス周波数信号に変
換する。

【００１９】図示したように、まず流量算出部１２にお
いて、計測値として、例えば流量が一定周期（サンプリ
ング周期）Ｔ毎に算出される。この算出された流量値
は、パルス数算出部１３において、出力すべきパルス数
ｎt に変換される。以上の動作は、図３（Ａ）を参照し
て説明した場合と同じである。

【００２０】次に、本発明は、パルス周期２種類算出部
１５において、一定周期Ｔの間に、算出されたパルス数
ｎt を出力するものとして、２種類のパルス周期が算出
される。パルス周期は、前述したように、マイクロプロ
セッサの割り込みを利用して行われることを考慮すれ
ば、パルス出力の最小分解能Ｔw の整数倍でなければな
らない。

【００２１】この制限があり、パルス周期は連続的な値
を取ることができないために、パルス周期を、Ｔ／ｎt
に常に一致させるということはできない。そこで、本発
明は、Ｔ／ｎt よりも大きな周期と、小さな周期の任意
の２つを用いることによって、パルス休止期間を可能な
限り小さくするものである。ただ、用いる２つのパルス
周期に大きな差があることは望ましいことではないの
で、本発明は、好ましくは、取り得るパルス周期のうち
の連続した２つを用いる。そして、このパルス周期は、
Ｔ／ｎt よりも大きなものと、小さなものの２つでなけ
ればならない。

【００２２】具体的には、Ｔ／（ｎt ×Ｔw ）の小数部
を切り捨てた整数をａとして、ａとａ＋１の２つの整数
を選択することができる。即ち、パルス周期２種類算出
部１５においては、２種類のパルス周期として、ａ×Ｔ
w と、（ａ＋１）Ｔw が算出される。式で表せば、ａ×
Ｔw ≦Ｔ／ｎt ≦（ａ＋１）Ｔw の関係がある。

【００２３】次に、各周期毎のパルス数算出部１６にお
いて、算出された２つのパルス周期ａ×Ｔw 、（ａ＋
１）Ｔw 毎に、出力すべきパルス数ｎa 、ｎb が算出さ
れる。このパルス数ｎa 、ｎb は、パルス未出力状態が
生じないように、そして、パルス出力休止期間を最小に
するように選択される。

【００２４】まず、ｎb が次の条件を満たす最大の整数
として選択される。即ち、ｎb ≦（Ｔ−ａ×Ｔw ×ｎt
）／Ｔw として選択される。これは、要するに、図３
(C) を参照して説明したように、全てのパルスｎt のパ
ルス周期をａ×Ｔw としたときには、パルス休止時間ｔ
が生じるから、このパルス休止時間ｔに相当するだけ、
パルス周期を１単位増やして（ａ＋１）Ｔw とすること
により、パルス休止時間ｔを無くそうとするものであ
る。このようにして、ｎb が求められると、次にｎa
が、ｎa ＝ｎt −ｎb として求められる。

【００２５】図２は、このような２種類のパルスの出力
を例示している。上述のようにして算出されたパルス周
期ａ×Ｔw のパルス数ｎa を出力した後、パルス周期
（ａ＋１）Ｔw のパルス数ｎb を出力する。そのとき、
わずかのパルス休止時間ｔが生じるが、前述した従来技
術と比較すれば、格段に小さい値となり、最大にずれて
もＴw より小さな値にしかならない。式で表せば、ｔ＝
Ｔ−ａ×Ｔw ×ｎa −（ａ＋１）×Ｔw ×ｎb となる。

【００２６】例えば、前述の例と同じく、サンプリング
周期Ｔ＝２５０msec、出力すべきパルス数ｎt ＝１０
１，パルス出力の最小分解能Ｔw ＝１msecとして計算す
ると、ａ＝２，ａ＋１＝３となる。このとき、ｎa ＝５
３，ｎb ＝４８となり、ｔ＝０msecとなる。

【００２７】なお、２種類のパルス周期のパルスを、ど
のような順序で出力するかは任意である。例示したよう
に、一方のパルス周期の出力が全て終わった後に、他方
のパルス周期のパルスの出力を行うことができるが、ま
た、少ない方のパルスの出力が終了するまでは、個々の
パルスを交互に出力することもできる。

【００２８】

【発明の効果】本発明は、２種類のパルス周期を用い
て、２種類のパルス周期毎に出力すべきパルス数を算出
するものであるから、算出されたパルス数の全てを出力
した後の次の一定周期までのパルス休止時間を可能な限
り小さくすることができる。

【００２９】本発明は、パルス未出力状態を生じること
なく、また、パルス出力休止状態をできるだけ小さくし
て、受信側において、単位時間当たりのパルス数をカウ
ントして瞬時流量値を出力するとき、計測値を正確に受
信して表示することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図４に示した流量計エレクトロニクスに備えら
れるパルス周波数信号出力部のブロック図である。

【図２】本発明による２種類のパルスの出力を例示する
図である。

【図３】マイクロプロセッサを用いて計測値からパルス
周波数信号に変換する従来のパルス周波数信号出力部の
動作を説明するための図である。

【図４】従来の一般的コリオリ質量流量計の動作を説明
するための図である。

【符号の説明】

１コリオリ質量流量計本体１０流量計エレクトロニクス１２流量算出部１３パルス数算出部１４パルス周期１種類算出部１５パルス周期２種類算出部１６各周期毎のパルス数算出部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】計測装置により計測した信号を伝送するた
めに、計測信号の値をそれに比例した一定周期当たりの
パルス数に変換して、マイクロプロセッサの割り込みを
利用してパルス出力するパルス周波数信号出力方法にお
いて、計測値を一定周期毎に算出して、この算出された計測値
を、出力すべきパルス数に変換し、算出されたパルス数を一定周期の間に出力するものとし
て、この一定周期を算出されたパルス数で割ることによ
り得た周期よりも大きな１つのパルス周期と、小さな１
つのパルス周期であって、それぞれパルス出力の最小分
解能の整数倍である２種類のパルス周期を求め、算出されたパルス数の全てを出力した後の次の一定周期
までのパルス休止時間が可能な限り小さくなるように、
前記２種類のパルス周期毎に出力すべきパルス数を算出
し、前記２種類のパルス周期をそれぞれ有するパルスを、そ
れぞれ算出されたパルス数だけ出力する、ことから成るパルス周波数信号出力方法。
【請求項２】前記２種類のパルス周期は、取り得るパル
ス周期の連続した２つから成る請求項１に記載のパルス
周波数信号出力方法。
【請求項３】計測装置により計測した信号を伝送するた
めに、計測信号の値をそれに比例した一定周期当たりの
パルス数に変換して、マイクロプロセッサの割り込みを
利用してパルス出力するパルス周波数信号出力装置にお
いて、計測値を一定周期毎に算出する計測値算出部と、算出された計測値を、出力すべきパルス数に変換するパ
ルス数算出部と、算出されたパルス数を一定周期の間に出力するものとし
て、この一定周期を算出されたパルス数で割ることによ
り得た周期よりも大きな１つのパルス周期と、小さな１
つのパルス周期であって、それぞれパルス出力の最小分
解能の整数倍である２種類のパルス周期を求めるパルス
周期２種類算出部と、算出されたパルス数の全てを出力した後の次の一定周期
までのパルス休止時間が可能な限り小さくなるように、
前記２種類のパルス周期毎に出力すべきパルス数を算出
する各周期毎のパルス数算出部と、を備え、前記２種類のパルス周期をそれぞれ有するパル
スを、それぞれ算出されたパルス数だけ出力することか
ら成るパルス周波数信号出力装置。
【請求項４】前記２種類のパルス周期は、取り得るパル
ス周期の連続した２つから成る請求項３に記載のパルス
周波数信号出力装置。