JP2009251628A - メータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は周囲温度による無線周波数の温度補正を行う無線通信装置に関し、温度検出手段が専用に備えられており、装置の小型化、低コスト化が困難であった。
【解決手段】外部から発振回路の周波数を調整可能にする周波数調整手段２ａを備えたＰＬＬシンセサイザ方式の無線通信手段２と、超音波によりガス流量を計測する流量計測手段３と、流量計測手段３の計測値から周囲温度に変換する温度データ変換手段４と、温度データ変換手段４の内容を前記無線通信手段２の周波数調整手段２ａに反映させるよう動作する制御手段５で構成し、流量計測手段の情報により無線周波数の温度補正を行うことが可能になる。
【選択図】図１

Description

本発明は周囲温度による無線周波数の補正を行う無線データ収集装置を内蔵したメータ装置に関するものである。

従来のこの種のメータ装置は周囲温度を検出し、この温度に応じて水晶発振子の発信周波数を調整するように構成したものがある（例えば、特開文献１参照）。

図７において、外部から発信回路の周波数を調整可能にする周波数調整手段を備えたＰＬＬシンセサイザ方式の無線通信手段３１と、温度を検知する温度検出手段３２と、前記無線通信手段３１、温度検出手段３２の制御を行う制御手段３３で構成さている。また、無線通通信手段３１には無線周波数を生成する水晶発振子の周波数を制御手段３３からのデータにより調整する周波数調整手段３１ａを備え、温度検出手段３２により検出した温度が前記水晶発振子の許容温度範囲外であれば、制御手段３３により周波数調整手段３１ａに所定のデータを設定し、水晶発振子の周波数を許容値に補正するように構成されている。
特開平８−３２１７４６号公報

しかしながら上記従来の無線データ収集装置を搭載したメータ装置では、無線データ収集装置に専用に温度検出手段を設ける必要がある他、温度検出手段が常に動作するため電池電源を使用するシステムでは電池容量が増加するなど、装置の小型化、低コスト化が困難であり低消費電力化が課題であった。

本発明は上記課題を解決するため、超音波によりガス流量を計測する流量計測手段により周囲温度の測定を行い、この温度データにより無線周波数の温度補正を行うことが可能となり、精度の良い温度検出が容易に実現できると共に、電池電源の消費を低減することが可能となる。

本発明は上記課題を解決するため、超音波によりガス流量を計測する流量計測手段により周囲温度の測定を行い、この温度データにより無線周波数の温度補正を行うことが可能となり、精度の良い温度検出が容易に実現できると共に、電池電源の消費を低減することが可能となる。

第１の発明は、外部から発振回路の周波数を調整可能にする周波数調整手段を備えたＰＬＬシンセサイザ方式の無線通信手段と、超音波によりガス流量を計測する流量計測手段と、前記流量計測手段の計測値から周囲温度に変換する温度データ変換手段と、前記温度データ変換手段の内容を前記無線通信手段の周波数調整手段に反映させるよう動作する制御手段から構成されるものである。

これによれば、流量計測手段のデータを無線通信手段に必要な温度検出手段に使用することにより、温度検出の精度を向上させることが可能となる。

また、第２の発明は、前記無線通信手段を定期的に受信状態にし、キャリアを検出するキャリアセンスと同時に温度検出手段を動作させるようにした制御手段を有するものである。

これによれば、間欠的に温度検出手段を動作させることにより電源の消費を低減させることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態におけるメータ装置１の内部構成を示すブロック図である。図１において、無線データ収集機能を搭載したメータ装置１は、他の無線データ収集装置と無線通信を行う外部から発信回路の周波数を調整可能にする周波数調整手段を備えたＰＬＬシンセサイザ方式の無線通信手段２と、超音波によりガスの流量を計測する流量計測手段３と、流量計測手段３で測定した内容を温度データとして扱える内容に変換する温度データ変換手段４と、温度データ変換手段４の内容に基づいて無線通信手段に備えられている無線周波数調整手段２ａに対して最適な周波数を設定するよう動作する制御手段５と、少なくとも無線通信手段２、流量計測手段３、制御手段５に電源を供給する電池で構成された電池電源手段６を備えている。

流量計測手段３は超音波を使用して、超音波の伝達時間を計測することでガス流量を計測する。この超音波の伝達時間は温度で変化するため、伝達時間を計測すれば温度を検出することが可能となる。ここで、ＰＬＬシンセサイザ方式の無線通信手段２には図示はしないが、電圧制御型の局所発振器（ＶＣＯ）が備えられており、バリキャップダイオードに印加する電圧を変化させることにより発振周波数を変化させている。従って、周囲温度による温度補正値をこの電圧に変換すれば発振周波数の調整、補正を行うことが可能となるように構成されている。

図２は本発明の第１の実施の形態のメータ装置１の外観及び構成部品を表す図である。図２において、ガスメータ装置１は、ガス入り口１ａ、ガス出口１ｂ、ガスが遮断された場合の復帰用の操作釦１ｃ、ガス使用量などを表示する表示部１ｄから構成されている。また、メータ装置１に回路を構成するプリント基板７が内蔵されており、プリント基板７には無線通信手段２や表示部１ｄなどが実装されている。

図３はメータ装置１の内部構成を表す図である。以下、ガスメータが有する各種機能について説明する。

まず、ガス流量を計測する流量計測手段３について簡単に説明すると、ガスメータ１は、ガス入口２ａとガス出口２ｂを有し、その間のガス流路内に異常時にガスを遮断する遮断弁１ｅとガス流量を計測する一対の超音波センサ８a、８ｂが設けられ、その下流側にガス圧を検出する圧力センサ１ｆが配置されている。また、超音波センサ８ａ、８ｂからの信号でガス流量を算出する制御回路５を搭載したプリント基板７がガスメータ１の表示部に液晶表示器１ｄを臨ますように配置され、さらに、制御回路５を駆動させるための電池６が収納されている。また、遮断弁１ｅが作動した後の復帰動作を手動で行う手段として復帰ボタン１ｃが配置されている。

そして、ガス流量を計測する流量計測手段３には、例えば図に示すように、ガス流路に一対の超音波センサ８ａ、８ｂを配置し流路を流れる流量に応じて変化する伝播時間を計測することで流量を測定するものがある。

以下、その構成を説明すると、超音波を送信または受信する第１送受信器８ａと受信または送信する第２送受信器８ｂが流れ方向に配置され、制御手段５によって送受信の切り換えが可能になっており、ガス等の流体の流れ状態を検出している。この第１送受信器８ａと第２送受信器８ｂの信号を処理して流量を計測するもので、具体的には、まず制御手段５により第１送受信器８ａを駆動し、第２送受信器８ｂに向け、すなわち上流から下流に超音波を送信する。そして第２送受信器８ｂで受信した信号を図示はしないが流量計測手段３に設けた増幅手段により増幅し、この増幅された信号は基準信号と比較され、基準信号以上の信号が検出された後、流量検出手段３に設けた繰り返し手段により上記の送受信を所定の回数を繰り返し、それぞれの時間値を流量検出手段に設けたタイマカウンタのような計時手段で計測する。

次に、切換手段を有する流量計測手段３で第１送受信器８ａと第２送受信器８ｂの送受信を切り換えて、第２送受信器８ｂから第１送受信器８ａ、すなわち下流から上流に向かって超音波信号を送信し、この送信を前述のように繰り返し、それぞれの時間値を計測する。そして、第１送受信器８ａと第２送受信器８ｂとの超音波の伝搬時間差から流路の大きさや流体の流れ状態を考慮して流量計測手段３で流量値を求める。求められた流量データは累積され、所定期間毎の累積データとして記憶される。

温度の計測は上記第１送受信器８ａから第２の送受信器８ｂへ超音波を送信して計測した時間をＴ１とし、次に、第２の送受信器８ｂから第１の送受信器８ａへ超音波を送信して計測した時間をＴ２とする。このＴ１とＴ２の平均値から平均伝搬時間が求められ、その平均伝搬時間と送受信器８ａと送受信器８ｂの距離Ｌから、測定したときの音速Ｃが求められる。すなわち、Ｃ＝Ｌ／（（Ｔ１＋Ｔ２）／２） となり、この音速Ｃは温度ｔとＣ＝３３１．５＋０．６０７ｔ の関係にあるので、温度が算出できる。

また、メータ装置１に配置された流路内には異常時等にガスの流れを遮断する遮断弁１ｅが設けられ、流量計測手段３で求められる流量値が異常に多い場合や通常考えられる使用時間を超えて流量値が検出されるような場合に異常と判断して遮断弁１ｅを作動させてガス流路を遮断する。また、振動センサや圧力センサ１ｆから地震や衝撃、あるいは異常なガス圧の信号が入力されると、遮断弁１ｅを作動させてガス流路を遮断する。

図４は本発明の第１の実施の形態における周波数調整手段の２ａ構成図であり、図示はしないが無線回路の送受信回路に出力９ｄを介して所定の発振信号を供給する発振回路９と、発振回路９に接続されたバリヤップダイオード９ａ、９ｂから構成されており、制御端子９ｃからの電圧によって発振回路９の発振周波数を調整することがでるように動作する。この制御端子９ｃに入力する電圧を前述の測定温度により変えることにより、発振周波数の温度補正を行うことが可能となる。

図５は無線通信手段２の周波調整手段２ａの制御の動作を表すフローチャートである。通常、無線通信手段２は制御手段５や外部の無線装置からの起動により送信要求や受信要求が発生する。無線通信手段２はステップ１１やステップ１２において送信要求や受信要求の発生の有無を確認しており、要求があれば、ステップ１５で温度データ変換手段４のデータを取り込み、周波数調整手段２ａにより温度でシフトした周波数を希望周波数に近づけるように調整される。この調整後、ステップ１６で送信動作を行うように動作する。一方、受信要求が発生した場合には処理はステップ１２からステップ１７、ステップ１８と進み、前記送信時と同様の処理が行われ、ステップ１９で受信動作を行うように動作する。

以上のように、流量計測手段３から取り込んだ温度情報により、無線通信手段２の周波数を周囲温度に応じて最適化できるため、合理的な無線通信装置を備えたメータ装置を提
供することが可能となる。

（実施の形態２）
図６は本発明の第２の実施の形態の無線通信手段２や制御手段５の要部動作を示すフローチャートである。

第２の実施の形態では、定期的に行われるステップ２１のキャリアセンス要求発生時にステップ２４で温度データ変換手段４のデータを取り込み、ステップ２５で周波数調整手段２ａにより温度でシフトした周波数を希望周波数に近づけるように調整される。この調整後、ステップ２６において受信状態でキャリアセンス動作行う。定期的にキャリアセンス動作で周波数を調整している状態において、ステップ２２で無線の送信や受信の動作要求を検出すると、ステップ２７で送受信動作を行うことにより、希望周波数に調整された周波数での無線通信が可能になる。

以上のように、キャリアセンス動作と周囲温度の検出を同時に、また間欠的に行うことにより、全ての無線通信動作に周波数の温度補正を行うことができ、品質のより無線通信を実現することができる。

以上説明したように本発明によれば、無線通信機能を搭載したメータ装置において、精度の良い温度検出が容易に実現できると共に、正確な無線通信を実現することが可能となる。

本発明の実施の形態１におけるメータ装置のブロック図 本発明の実施の形態１におけるメータ装置の外観及び構成部品を示す図 本発明の実施の形態１におけるメータ装置の内部構成図 本発明の実施の形態１における周波数調整手段の構成図 本発明の実施の形態１におけるメータ装置の動作フロー図 本発明の実施の形態２におけるメータ装置の動作フロー図 従来の無線データ収集装置のブロック図

符号の説明

１ メータ装置
２ 無線通信手段
３ 流量計測手段
４ 温度データ変換手段
５ 制御手段
６ 電池電源手段
７ 制御基板

Claims (2)

1. 外部から発振回路の周波数を調整可能にする周波数調整手段を備えたＰＬＬシンセサイザ方式の無線通信手段と、超音波によりガス流量を計測する流量計測手段と、前記流量計測手段の計測値から周囲温度に変換する温度データ変換手段と、前記温度データ変換手段の内容を前記無線通信手段の周波数調整手段に反映させるよう動作する制御手段から構成されるメータ装置。
2. 制御手段は無線通信手段を定期的に受信状態にし、キャリアを検出するキャリアセンス時に温度データ変換手段の内容を反映させるように動作する請求項１記載のメータ装置。