JP2003075239A

JP2003075239A - センサー

Info

Publication number: JP2003075239A
Application number: JP2001267164A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Naito; 雅彦内藤
Original assignee: Aichi Tokei Denki Co Ltd
Current assignee: Aichi Tokei Denki Co Ltd
Priority date: 2001-09-04
Filing date: 2001-09-04
Publication date: 2003-03-12

Abstract

(57)【要約】【課題】容易にテストやデモンストレーションを行う
ことが可能なセンサーを提供する。【解決手段】本発明を適用した電磁流量センサー１０
によれば、パネルスイッチ部２６の所定の操作に基づ
き、信号処理部２０が、実測信号に代わる仮想信号を生
成して、システム本体５０に出力するから、テストやデ
モンストレーションを行う際に、流量を実測する必要が
なくなり、容易にテスト等を行うことができる。しか
も、実情報データ群に対応させて、仮想情報データ群を
生成し、これら実情報又は仮想情報の何れかのデータ群
を、選択的に出力演算部（メインプログラムＰ４のステ
ップＳ３）に取り込むようにしたから、所望の仮想情報
データ群を出力演算部に与えて、出力演算部のテストも
行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、システム本体に接
続して用いられるセンサーに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、浄水処理場や化学プラント等を
管理するシステムでは、管路網の途中に流量センサーや
温度センサーや圧力センサー等を設け、それらセンサー
で実測したデータを、システム本体に取り込んで、シス
テム管理を行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のセン
サーを組み付けてなるシステムでは、システムのテスト
を行う場合には、各センサーからシステム本体に検出信
号を出力させるべく、例えば、管路網に実際に流体を流
していた。しかしながら、テストのためには、流体を様
々な態様にして流す必要があっても、実際に流すことが
できる流体にも限界があるので、テストの範囲が限られ
るという問題があった。また、実際に流体を流す必要が
あることから、テストに、手間とコストがかかると共
に、容易にデモンストレーションを行うことができない
という問題があった。

【０００４】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、容易にテストやデモンストレーションを行うことが
可能なセンサーの提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた請求項１の発明に係るセンサーは、システム
本体に接続して用いられるセンサーであって、被測定対
象を実測するための測定部と、その測定部の実測結果に
基づき、システム本体に対応した実測信号を生成して、
システム本体に出力する信号処理部と、信号処理部に、
所定の設定を行うための操作部とを備えたものにおい
て、信号処理部は、操作部への所定の操作に基づき、実
測信号に代わる仮想信号を生成して、システム本体に出
力するように構成されたところに特徴を有する。

【０００６】請求項２の発明は、請求項１記載のセンサ
ーにおいて、信号処理部から、仮想信号に対応した表示
制御信号を受けて、仮想の測定結果を表示する表示部を
備えたところに特徴を有する。

【０００７】請求項３の発明は、請求項１又は２に記載
のセンサーにおいて、測定部は、被測定対象の実測結果
と共に、測定部の異常を診断した自己診断結果を出力す
るように構成され、信号処理部には、測定部から取り込
んだ実測結果及び自己診断結果を、実情報データ群とし
て記憶する実情報データテーブルと、操作部の操作に基
づき、実情報データ群に対応したデータ構成をなす仮想
情報データ群を生成する仮想データ生成部と、実情報又
は仮想情報の何れかのデータ群を取り込み、実測信号又
は仮想信号の何れかを生成して、システム本体に出力す
る出力演算部と、操作部の操作に基づき、出力演算部に
取り込まれるデータ群を、実情報又は仮想情報の何れか
一方のデータ群に確定させるスイッチとを備えたところ
に特徴を有する。

【０００８】請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れ
かに記載のセンサーにおいて、測定部は、被測定対象と
して、流量を測定するように構成されたところに特徴を
有する。

【０００９】

【発明の作用及び効果】＜請求項１及び請求項４の発明
＞請求項１のセンサーでは、操作部の所定の操作に基づ
き、信号処理部が、実測信号に代わる仮想信号を生成し
て、システム本体に出力するから、テストやデモンスト
レーションを行う際に、被測定対象を実測する必要がな
くなり、容易にテスト等を行うことができる。

【００１０】具体的には、測定部が、流量を測定する流
量センサーに、本発明を適用することができる（請求項
４の発明）。

【００１１】＜請求項２の発明＞請求項２のセンサー
は、信号処理部から、仮想信号に対応した表示制御信号
を受けて、仮想の測定結果を表示する表示部を備えるか
ら、センサーを、システム本体に接続しない単体状態
で、デモンストレーションを行うことができる。

【００１２】＜請求項３の発明＞請求項３の構成によれ
ば、測定部からの出力信号は、信号処理部の出力演算部
で処理される前に、実情報データ群として実情報データ
テーブルに書き込まれる。そして、その実情報データ群
に対応させて、仮想情報データ群を生成し、これら実情
報又は仮想情報の何れかのデータ群を、選択的に出力演
算部に取り込むようにしたから、所望の仮想情報データ
群を出力演算部に与えて、出力演算部の特性も含んだテ
ストを行うことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を電磁流量センサー
に適用した一実施形態について、図１〜図８を参照しつ
つ説明する。この電磁流量センサー１０は、測定部１１
で流量を実測し、その実測結果に基づき、信号処理部２
０で所定の信号を生成して出力する。

【００１４】測定部１１は、一般的な電磁流量センサー
に備えた測定部と同じ構成をなす。即ち、前記測定部１
１は、絶縁管１２を横切るように交番磁束を発生させる
コイル１４と、絶縁管１２の内部で、前記磁束と直交す
る方向に、対向配置された１対の電極１３，１３とを備
える。この構成により、導電性の流体が、絶縁管１２内
を流れて、磁束を横切ると、電極１３，１３間には、流
量に対応した起電力が発生する。そして、この起電力
を、アンプ１５で増幅し、実測データＡとして、信号処
理部２０に出力する。

【００１５】測定部１１には、自己診断部１６が備えら
れている。そして、この自己診断部１６で、コイル１４
及びアンプ１５の異常の有無を診断し、その診断結果
を、診断データＢとして、前記実測データＡ用の出力端
子とは別の出力端子から信号処理部２０に出力する。よ
り詳細には、自己診断部１６は、マイクロコンピュータ
（以下、マイコンという）を備え、コイル診断とアンプ
診断とを行い、これらコイル診断結果とアンプ診断結果
とを所定の同期信号に乗せ、デジタル信号として出力す
る。ここで、前記コイル診断としては、例えば、コイル
１４の導通状態をチェックし、アンプ診断としては、例
えば、コイル１４を非励磁状態にして、アンプ１５の出
力電圧が、所定値になっているか否かをチェックする。

【００１６】信号処理部２０は、図１に示すように、Ｃ
ＰＵ２１、ＲＯＭ２２及びＲＡＭ２３で構成されたマイ
コン２４を備え、図６に示すように、所定周期Ｔで、後
述するプログラムＰ１，Ｐ３，Ｐ４等をＲＯＭ２２から
ロードしてランし、種々の処理を行う。

【００１７】前記プログラムのうち図３に示した実測デ
ータ処理プログラムＰ１は、測定部１１が出力した実測
データＡと診断データＢとを、ＲＡＭ２３に設定したレ
ジスタＲ２及びフラッグＦ１，Ｆ２，Ｆ３からなる実情
報データテーブルに取り込む処理を行う。具体的には、
信号処理部２０は、図示しないＡ／Ｄコンバータを備え
て実測データＡをデジタル信号化して取り込み、実測デ
ータ処理プログラムＰ１がランされる度に、その実測デ
ータＡ（電圧データ）をレジスタＲ１に格納する（Ｓ１
０）。

【００１８】次いで、診断データＢに基づき、コイル異
常が有る場合には、フラッグＦ１に「１」をセットし、
アンプ異常が有る場合には、フラッグＦ２に「１」をセ
ットする（Ｓ１１）。また、これら異常がない場合に
は、各フラッグＦ１，Ｆ２を「０」にセットする（Ｓ１
１）。さらに、例えば、測定部１１から診断データＢ自
体が出力されていない場合には、マイコン異常が発生し
たとして、フラッグＦ３に「１」をセットし、そうでな
い場合には、マイコン異常なしとして、フラッグＦ３に
「０」をセットする（Ｓ１１）。

【００１９】次いで、前記レジスタＲ１に格納したデー
タ（電圧データ）を、流量に換算する演算を行い、その
演算結果をレジスタＲ２に格納し（Ｓ１２）、この実測
データ処理プログラムＰ１から抜ける。

【００２０】以上により、測定部１１が出力した実測デ
ータＡ及び診断データＢが、実情報データ群として、実
情報データテーブル（レジスタＲ２及びフラグＦ１，Ｆ
２，Ｆ３）に記憶され、この実測データ処理プログラム
Ｐ１が、所定周期Ｔでランされるたびに、更新されてい
く。また、実情報データ群は、図７（Ａ）に概念的に示
されている。

【００２１】信号処理部２０は、その信号処理部２０に
備えたパネルスイッチ部２６（本発明の「操作部」に相
当する）によって、実測モードと仮想処理モードと仮想
条件設定モードとに切り替えられる。そして、例えば、
仮想条件設定モードにすると、図４に示した仮想条件設
定プログラムＰ２が、割り込んでランされる（図６参
照）。すると、信号処理部２０に接続された表示部２５
に、入力画面が表示され、この表示を見ながら、対話形
式で仮想条件を設定することが出来る。

【００２２】具体的には、まず、実測データ処理プログ
ラムＰ１がランされると、図４に示すように、仮想条件
の設定に関わるフラグＦ１１，Ｆ１２，Ｆ１３及びレジ
スタＲ３，Ｒ１０が初期化される（Ｓ２０）。

【００２３】次いで、表示部２５に、例えば、次式
（１）の仮想流量関が表示され、この関数の係数の入力
が求められる（Ｓ２１）。

【００２４】ｆ（ｔ）＝Ａ・ｓｉｎＢｔ＋Ｃ・・・・（１）

【００２５】ここで、例えば、「０，０，１０」と入力
すれば、仮想流量関数が、

【００２６】ｆ（ｔ）＝１０［ｍ^３／Ｈ］

【００２７】と設定され、流量が一定値に設定される。

【００２８】また、例えば、「１０，０．２π，１０」
と入力すれば、仮想流量関数が、

【００２９】ｆ（ｔ）＝１０・ｓｉｎ０．２πｔ＋１０

【００３０】と設定されて、１０秒周期（＝０．２π／
２π）で、流量が０〜２０［ｍ^３／Ｈ］の範囲で変化す
るように設定される。

【００３１】なお、上記した係数Ａ，Ｃに関しては、最
大値に対する百分率で入力できる構成にしてもよい。ま
た、係数Ｂに関しては、上記の如く周波数で入力する構
成でもよいし、周期で入力する構成にしてもよい。さら
に、仮想流量関数は、いかなる関数でもよく、上記式
（１）のように流量を正弦波にして変させる関数のみな
らず、例えば、矩形波や三角波にして変させる関数であ
ってもよい。

【００３２】次いで、表示部２５の画面上で、前記した
アンプ異常、コイル異常、マイコン異常の有無に係る仮
想診断結果の入力が求められる（Ｓ２２）。具体的に
は、仮想コイル異常が、フラッグＦ１１に対応し、仮想
アンプ異常が、フラッグＦ１２に対応し、仮想マイコン
異常が、フラッグＦ１３に対応しており、これらフラッ
グＦ１１，Ｆ１２，Ｆ１３に、「０」がセットされたと
きには、異常なしと設定され、「１」がセットされたと
きには、異常有りと設定される。そして、これら各フラ
ッグＦ１１，Ｆ１２，Ｆ１３の設定が終了すると、この
仮想条件設定プログラムＰ２から抜ける。

【００３３】すると、前記した仮想流量関数等に基づい
て、図６に示した所定周期Ｔで、仮想データ生成プログ
ラムＰ３がランする。すると、カウンタとしてのレジス
タＲ３の値が、上記（１）式の仮想流量関数の変数
「ｔ」に取り込まれ（Ｓ３０）、仮想流量が演算される
（Ｓ３１）。そして、この演算結果が、レジスタＲ１０
に格納されると共に（Ｓ３２）、レジスタＲ３がインク
リメントされて（Ｓ３３）、この仮想データ生成プログ
ラムＰ３を抜ける。

【００３４】これにより、レジスタＲ１０及びフラグＦ
１１，Ｆ１２，Ｆ１３からなる仮想情報データテーブル
に、仮想情報データ群が記憶される。この仮想情報デー
タ群は、図７（Ａ）と図７（Ｂ）とに対比して示すよう
に、実情報データ群と同じ構成になっている。また、前
記仮想データ生成プログラムＰ３は、図６に示すよう
に、例えば、実測データ処理プログラムＰ１と同じ周期
Ｔでランされるから、前記実情報データテーブルにおけ
る流量の実測データが、逐一、更新される動作とほぼ同
じ動作で、仮想流量データが生成されて更新される。

【００３５】ＣＰＵ２１は、図６に示すように、前記プ
ログラムＰ１，Ｐ３と同じ所定周期Ｔで、メインプログ
ラムＰ４をランする。このメインプログラムＰ４は、図
２に示されており、まず、パネルスイッチ部２６によっ
て、仮想処理モードがオンしているか否かをチェックす
る（Ｓ１）。

【００３６】ここで、仮想処理モードがオンしていない
場合、即ち、実測モードである場合には、実情報データ
テーブル（Ｒ２，Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３）に記憶された実情
報データ群を、例えば、ＲＡＭ２３に設定した演算処理
用データテーブルにコピーして（Ｓ２）、後述する演算
処理（Ｓ３）を行う。一方、仮想処理モードがオンして
なる場合には、仮想情報データテーブル（Ｒ１０，Ｆ１
１，Ｆ１２，Ｆ１３）に記憶された仮想情報データ群
を、前記演算処理用データテーブルにコピーして（Ｓ
４）、実測モードである場合と同様に演算処理（Ｓ３）
を行う

【００３７】演算処理では、演算処理用データテーブル
にコピーしたデータ群に基づき、所定の出力信号を生成
する。ここで、出力信号は、実情報データ群に基づいて
生成されたものが、本発明の「実測信号」に相当し、仮
想情報データ群に基づいて生成されたものが、本発明の
「仮想信号」に相当する。そして、出力信号は、信号処
理部２０に連なる出力部２７の出力端子から、電磁流量
センサー１０の外部に出力される。また、出力信号は、
流量信号Ｃと、診断信号Ｄとからなり、出力部２７に別
々に設けた出力端子から、これら各信号Ｃ，Ｄが出力さ
れる。

【００３８】上記演算処理では、前記出力信号に対応し
た表示制御信号も生成される。そして、この表示制御信
号が表示部２５に出力されて、流量に係るグラフや表が
表示される。

【００３９】以上、説明したソフト的な処理を、図８で
は、ブロック図にして示してある。なお、同図における
所定の部位に付した、Ｐ１（Ｓ１２）、Ｐ３（Ｓ３１）
等は、各プログラムＰ１，Ｐ３，Ｐ４のステップ番号を
示している。同図に示すように、本実施形態の電磁流量
センサー１０では、測定部１１の出力データを、実情報
データテーブルに実情報データ群として取り込む処理と
同様にして、パネルスイッチ部２６の操作により、仮想
情報データ群が生成されて、仮想情報データテーブルに
取り込まれる。そして、パネルスイッチ部２６の操作に
よって、ソフトスイッチ（Ｐ４（Ｓ１））が切り替えら
れて、実情報又は仮想情報の何れか一方のデータ群が、
選択的に、出力演算部に取り込まれて処理される。

【００４０】次に、上記構成からなる本実施形態の電磁
流量センサー１０の作用効果について説明する。電磁流
量センサー１０を、単体で作動させてデモンストレーシ
ョンを行う場合には、パネルスイッチ部２６にて、電磁
流量センサー１０を仮想処理モードにする。すると、上
記した設定操作により、予め設定された仮想条件の下
で、所定周期Ｔ毎に、仮想情報データ群が生成されて、
これが仮想情報データテーブルに一時記憶される。次い
で、仮想情報データテーブルから演算処理用データテー
ブルに仮想情報データ群がコピーされ、その仮想情報デ
ータ群に基づいて表示制御信号が生成される。そして、
この表示制御信号により、表示部２５に、仮想の流量の
測定結果の表示される。このように、本実施形態の電磁
流量センサー１０によれは、絶縁管１２に実際に流体を
流さなくても、デモンストレーションを行うことができ
る。

【００４１】なお、電磁流量センサー１０を、実測モー
ドにして、測定部１１に実際に流体を流して、デモンス
トレーションを行ってもよい。

【００４２】次に、本実施形態の電磁流量センサー１０
を、例えば、浄水処理場のシステム本体に接続した場合
を例に挙げて説明する。浄水処理場に備えた管路網に、
複数の電磁流量センサー１０を取り付けたら、それら電
磁流量センサー１０の出力部２７と、浄水処理場を管理
するシステム本体５０（図１参照）との間を信号線で接
続する。そして、実際に、電磁流量センサー１０を取り
付けた管路に、水を流す前に、電磁流量センサー１０に
種々の仮想流量の設定を行い、仮想処理モードにして起
動する。これにより、仮想信号が、システム本体５０に
取り込まれ、管路網に実際に水を流さなくても、種々の
流量で管路網に水が流れた場合のシミュレーションテス
トを行うことができる。そして、シミュレーションテス
トを終了した後で、各電磁流量センサー１０を実測モー
ドに切り替えるだけで、浄水処理場の本番運転に移行す
ることができる。

【００４３】このように本実施形態の電磁流量センサー
１０によれば、パネルスイッチ部２６の所定の操作に基
づき、信号処理部２０が、実測信号に代わる仮想信号を
生成して、システム本体５０に出力するから、テストや
デモンストレーションを行う際に、流量を実測する必要
がなくなり、容易にテスト等を行うことができる。しか
も、実情報データ群に対応させて、仮想情報データ群を
生成し、これら実情報又は仮想情報の何れかのデータ群
を、選択的に出力演算部（メインプログラムＰ４のステ
ップＳ３）に取り込むようにしたから、所望の仮想情報
データ群を出力演算部に与えて、出力演算部の特性も含
んだテストを行うことができる。

【００４４】＜他の実施形態＞本発明は、前記実施形態
に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するよ
うな実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、
下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実
施することができる。

【００４５】（１）前記実施形態では、電磁流量センサ
ーを例示したが、本発明は、流量センサーに限定され
ず、いかなるセンサー（例えば、温度センサー、圧力セ
ンサー）に適用してもよい。

【００４６】（２）前記実施形態では、仮想条件の設定
は、信号処理部２０に備えたパネルスイッチ部２６を操
作して行っていたが、パネルスイッチ部２６を信号処理
部２０から離れた遠隔地に設け、例えば、無線通信によ
って、仮想条件の設定を行ってもよい。

【００４７】（３）また、本発明に係るセンサーとシス
テム本体との接続は、無線又は有線のいずれで接続して
もよい。

【００４８】（４）前記実施形態では、図８で示した出
力演算部及びスイッチ（同図のＰ４（Ｓ１））は、メイ
ンプログラムＰ４によるソフトで構成されていたが、こ
れらを電気回路（ハード）で構成してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る電磁流量センサーの
ブロック図

【図２】メインプログラムのフローチャート

【図３】実測データ処理プログラムのフローチャート

【図４】仮想条件設定プログラムのフローチャート

【図５】仮想データ生成プログラムのフローチャート

【図６】各プログラムをランするタイミングを示した概
念図

【図７】（Ａ）実情報データ群を示した概念図（Ｂ）仮
想情報データ群を示した概念図

【図８】電磁流量センサーの機能的構成要素を示したブ
ロック図

【符号の説明】

１０…電磁流量センサー１１…測定部２０…信号処理部２５…表示部２６…パネルスイッチ部５０…システム本体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】システム本体に接続して用いられるセン
サーであって、被測定対象を実測するための測定部と、その測定部の実
測結果に基づき、前記システム本体に対応した実測信号
を生成して、前記システム本体に出力する信号処理部
と、前記信号処理部に、所定の設定を行うための操作部
とを備えたものにおいて、前記信号処理部は、前記操作部への所定の操作に基づ
き、前記実測信号に代わる仮想信号を生成して、前記シ
ステム本体に出力するように構成されたことを特徴とす
るセンサー。
【請求項２】前記信号処理部から、前記仮想信号に対
応した表示制御信号を受けて、仮想の測定結果を表示す
る表示部を備えたことを特徴とする請求項１記載のセン
サー。
【請求項３】前記測定部は、前記被測定対象の実測結
果と共に、前記測定部の異常を診断した自己診断結果を
出力するように構成され、前記信号処理部には、前記測定部から取り込んだ前記実測結果及び前記自己診
断結果を、実情報データ群として記憶する実情報データ
テーブルと、前記操作部の操作に基づき、前記実情報データ群に対応
したデータ構成をなす仮想情報データ群を生成する仮想
データ生成部と、実情報又は仮想情報の何れかのデータ群を取り込み、前
記実測信号又は前記仮想信号の何れかを生成して、前記
システム本体に出力する出力演算部と、前記操作部の操作に基づき、前記出力演算部に取り込ま
れるデータ群を、前記実情報又は仮想情報の何れか一方
のデータ群に確定させるスイッチとを備えたことを特徴
とする請求項１又は２に記載のセンサー。
【請求項４】前記測定部は、前記被測定対象として、
流量を測定するように構成されたことを特徴とする請求
項１乃至３の何れかに記載のセンサー。