JP2011216101A - Measuring system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は計測システムに関わり、特に、センサにより計測した計測信号をＵＳＢケーブルを介してコンピュータのＵＳＢ端子に伝送するＵＳＢ変換器を備えた計測システムに関する。 The present invention relates to a measurement system, and more particularly to a measurement system including a USB converter that transmits a measurement signal measured by a sensor to a USB terminal of a computer via a USB cable.
環境、プロセス、ラボラトリー及び工業用分析機器の分野においては、各種センサからの計測信号を測定対象項目の計測値に変換して表示したり、アナログ伝送出力などに変換して出力したりする計測機器を総称して変換器と呼んでいる。通常この変換器には、変換器自身の設定を行なったり、センサの制御を行うために、スイッチ等の操作部が設けられている。 In the fields of environment, process, laboratory, and industrial analytical instruments, measuring instruments that convert measurement signals from various sensors into measured values for measurement items and display them, or convert them into analog transmission outputs for output Are collectively referred to as a converter. Usually, this converter is provided with an operation section such as a switch for setting the converter itself and controlling the sensor.
図７に従来の変換器を示す。同図において、変換器１０はセンサ１１と外部電源１２に接続され、変換器１０の出力は必要に応じてＡＤ変換装置１３を介してコンピュータ１４に接続されている。前記変換器１０は、計測のための計測部１０１とスイッチ等の操作部１０２と計測データを表示する表示部１０３から構成されている。
FIG. 7 shows a conventional converter. In the figure, a
図７における、計測動作を、順を追って説明する。初めに、センサ１１が計測できる準備を行う。その後、変換器１０の電源をオンする。次に、変換器１０を設定モードにして、測定範囲の上限値・下限値の設定、アラーム設定点の設定、温度補償のための設定、応答速度設定等の各種設定を変換器１０の操作部１０２で行う。変換器１０の計測準備を完了すると、次に変換器１０を測定モードにして、計測を開始する。前記センサ１１から出力された計測信号は計測部に送られて、例えば、ｐＨや温度などの測定対象項目の計測データに変換され、表示部１０３において表示される。さらに、変換器１０のモードを伝送モードに切り替えると、計測データはコンピュータ１４に送られ、解析される。
The measurement operation in FIG. 7 will be described step by step. First, the
従来、前記計測データをこの種の変換器からコンピュータへ送るための伝送方式として、アナログ伝送（ＤＣ４〜２０ｍＡ等）もしくはＲＳ−２３２Ｃ等のシリアルデータ通信が用いられていた。
アナログ伝送の場合は、破線で示すように一旦デジタル信号へ変換するためのＡＤ変換装置１３が必要であり、コンピュータ１４に接続する前に別異の装置が必要となる。
また、ＲＳ−２３２Ｃによるシリアル通信の場合はＡＤ変換装置は不要であるが、ＲＳ−２３２Ｃを搭載する機種は少なく、高額なものが多いため、環境、プロセス、ラボラトリー及び工業用分析機器の分野において、ＲＳ−２３２Ｃを活用した計測システムの普及は進んでいない（参考文献１）。
Conventionally, analog transmission (DC 4 to 20 mA, etc.) or serial data communication such as RS-232C has been used as a transmission method for sending the measurement data from this type of converter to a computer.
In the case of analog transmission, an
In the case of serial communication by RS-232C, an AD converter is not required, but since there are few models equipped with RS-232C and many expensive ones, in the field of environment, process, laboratory and industrial analytical instrument The spread of measurement systems using RS-232C has not progressed (Reference Document 1).
他の方式として、ＧＰＩＢ（General Purpose Interface Bus）インタフェースがある。これは１本のバス上に機器をデイジーチェーン接続することができる。しかし、これを使うためには装置は体積も100cm3以上と大きく、独立電源が必要であった。ＧＰＩＢは３線ハンドシェイクという方法を使用して、確実なデータ転送を保証するものである。データ転送は確実であるが、設定と計測値の読取りを繰り返すような場合は、動作が遅くなる（参考文献２）。
ＧＰＩＢには高速バージョンに対応した機種もあるが、大量のデータを転送（波形データ等）するものである。ＧＰＩＢのケーブルの長さは規格で決まっているし、高価なケーブルは頑丈で、かさばるものである。
As another method, there is a GPIB (General Purpose Interface Bus) interface. This allows devices to be daisy chained on a single bus. However, in order to use this, the device has a large volume of 100 cm 3 or more, and an independent power source was required. GPIB uses a method called three-wire handshake to guarantee reliable data transfer. Data transfer is reliable, but when setting and reading of measurement values are repeated, the operation is slow (Reference 2).
Some GPIB models support the high-speed version, but transfer large amounts of data (such as waveform data). The length of GPIB cables is determined by standards, and expensive cables are sturdy and bulky.
従来、複数の計測データをコンピュータで処理する場合、図８のように、センサ１１a〜１１e、変換器１０a〜１０e、コンピュータ１４a〜１４eの組合せを複数設けて、これをデータ管理装置１５で処理を行っていた。このため、システムとしてかなり大規模なシステムになっていたので、スペース、コストの点で問題があった（参考文献３）。
また、コンピュータ１４が変換器１０を制御することができず、電源も外部からとらねばならなかった。
Conventionally, when a plurality of measurement data is processed by a computer, a plurality of combinations of
Moreover, the
従来の変換器１０を、別の機器に組み込んで使用するとき種々の制約条件があり、組込みを阻害していた。例えば、計測値の確認は、変換器の表示メータ、デジタル表示を使って確認し、種々の設定、操作は変換器のボタン、キーで行っていたので、機器の表面部分に変換器を組込まざるを得なかった。図９にパネル１６をカットして変換器１０を取り付ける例を示す。１７は固定するための固定具である。
このように、計測システムで使用される変換器を別の機器に組込む際の設計の自由度が大きく制限されていた。
また、従来の計測システムを使って計測したデータをパソコンを使って処理し、解析する場合、従来の変換器では計測データはアナログ信号として出力されているために、これをデジタル信号に変換してパソコンに入力していた。このため信号変換時に変換誤差が発生し、データの精度が低下するという問題もあった。また、ＡＤ変換装置も必要でありコストアップの原因であった。
When the
In this way, the degree of design freedom when incorporating the converter used in the measurement system into another device has been greatly limited.
In addition, when data measured using a conventional measurement system is processed and analyzed using a personal computer, the measurement data is output as an analog signal in a conventional converter, so this is converted to a digital signal. I was typing on my computer. For this reason, there is a problem that a conversion error occurs at the time of signal conversion and the accuracy of data is lowered. In addition, an AD converter is necessary, which is a cause of cost increase.
他の問題として、次の問題があった。従来、ユーザに提供するソフトウェアは、汎用の画一的なものであった。これに対し、ユーザの要求は多種多様であり、アプリケーションソフトのカスタマイズ化についてのユーザの要望は大きく、専用アプリケーションソフトのプログラムソースコードの公開が求められていた。しかしソースコードの公開はノウハウを含む情報を開示することになるので困難であった。このため、ユーザの要望に対し十分な対応は為されていなかった。 As another problem, there was the following problem. Conventionally, the software provided to the user has been general-purpose and uniform. On the other hand, there are a wide variety of user requests, and user demands for customization of application software are great, and the disclosure of program source code for dedicated application software has been required. However, the release of the source code was difficult because it would disclose information including know-how. For this reason, sufficient response | compatibility was not made | formed with respect to a user's request.
本発明の課題は、従来型の計測システムにおける上記問題点を解決することである。つまり、計測システムで使用される変換器を別の機器へ組込む際の自由度の確保、信号変換による変換誤差・ＡＤ変換装置のコストの改善、複数データの同時処理、アプリケーションソフトのカスタマイズ化についてのユーザの要望に応えるユーザフレンドリーな計測システムを提供することである。 The subject of this invention is solving the said problem in the conventional type measurement system. In other words, ensuring flexibility when incorporating the converter used in the measurement system into another device, improving the conversion error / AD converter cost by signal conversion, simultaneous processing of multiple data, and customization of application software It is to provide a user-friendly measurement system that meets the needs of users.
上記の技術的課題に対し、本発明の計測システムは、環境、プロセス、ラボラトリー及び工業用分析機器のセンサからの計測信号を、測定対象項目の計測データに変換して、ＵＳＢケーブルを通してコンピュータのＵＳＢ端子へ直接接続できるように構成することにより、計測結果の観察、記録、保存、データの解析を行うことができる構成としたものである。このとき同時に、前記ＵＳＢケーブルを通して、コンピュータからの制御信号により変換器を制御し、変換器の電源の供給を受けることができる。また、１台のコンピュータを使って複数の計測を同時に行い処理し、複数の計測データの処理解析を行うシステムが実現された。 In response to the above technical problem, the measurement system of the present invention converts measurement signals from sensors of the environment, process, laboratory, and industrial analytical instrument into measurement data of measurement target items, and transmits the measurement data of a measurement target item to a USB of a computer through a USB cable. By configuring so that it can be directly connected to the terminal, the measurement result can be observed, recorded, stored, and analyzed. At the same time, the converter can be controlled by the control signal from the computer through the USB cable, and the converter can be supplied with power. In addition, a system has been realized in which a plurality of measurements are simultaneously performed and processed using a single computer, and processing analysis of a plurality of measurement data is performed.
本発明の第１の形態は、“アナログ計測信号を出力するセンサ”と、“ＡＤ変換手段と、演算手段と、記憶手段と、ＵＳＢコントローラとを備え、前記センサと１対１に接続され、入力された前記計測信号を測定対象項目の計測データに変換してＵＳＢコントローラを介して外部へ出力する機能を有し、電源部、操作部及び表示部を有しないＵＳＢ変換器”と、“前記ＵＳＢ変換器とＵＳＢ端子を介して接続され、前記ＵＳＢ変換器の電源部、操作部及び表示部として機能するコンピュータ”とを備えた計測システムである。
本発明の第２の形態は、前記ＵＳＢ変換器の記憶手段には、ＵＳＢ変換器の制御に必要な機能及び指令が予めコマンド（命令語）として定義されて記憶され、
前記コマンドに対応して命令を実行するプログラムが予め記憶されていることを特徴とする前記第1の形態の計測システムである。
本発明の第３の形態は、前記コンピュータから前記定義された前記コマンド（命令語）が入力されると、ＵＳＢ変換器が前記予め記憶されているプログラムを実行することを特徴とする前記第２の形態の計測システムである。
The first aspect of the present invention includes a “sensor that outputs an analog measurement signal”, an “AD conversion unit, a calculation unit, a storage unit, and a USB controller, and is connected to the sensor in a one-to-one relationship. A USB converter having a function of converting the input measurement signal into measurement data of a measurement target item and outputting the measurement data to the outside via a USB controller, and having no power supply unit, operation unit, and display unit; A measurement system including a computer that is connected to a USB converter via a USB terminal and functions as a power supply unit, an operation unit, and a display unit of the USB converter.
In the second aspect of the present invention, the storage means of the USB converter stores and stores functions and commands necessary for controlling the USB converter as commands (command words) in advance.
The measurement system according to the first aspect, wherein a program for executing an instruction corresponding to the command is stored in advance.
According to a third aspect of the present invention, when the defined command (instruction word) is input from the computer, the USB converter executes the program stored in advance. It is a measurement system of the form.
ＵＳＢケーブルを使用すると、信号送受、電源受給を、１本のケーブル接続によって行うことができる。このため、本発明によれば、計測データをコンピュータのディスプレイ上に表示すること、計測するために必要な各種の設定操作をコンピュータ側で行うこと、前記設定を本発明の計測システムで使用されるＵＳＢ変換器に接続されたコンピュータの画面において確認することができる。前記ＵＳＢ変換器の動作に必要な、例えばＤＣ電源（ＤＣ５Ｖ５００ｍＡ）が供給されるので、前記ＵＳＢ変換器には別電源を設ける必要も無い。
また、本発明の計測システムで使用されるＵＳＢ変換器は、設定、操作用のキー、表示用のメータ、デジタルディスプレイを設ける必要がなく、また小型であるので、別の機器に組込む場合、組込み箇所に制限が無く、従って装置の形状、組込み設計の自由度を大幅に向上させることができる。
When a USB cable is used, signal transmission and reception and power supply can be performed by a single cable connection. For this reason, according to the present invention, the measurement data is displayed on the display of the computer, various setting operations necessary for measurement are performed on the computer side, and the settings are used in the measurement system of the present invention. This can be confirmed on the screen of a computer connected to the USB converter. Since, for example, a DC power supply (DC5V500mA) necessary for the operation of the USB converter is supplied, it is not necessary to provide a separate power supply for the USB converter.
In addition, the USB converter used in the measurement system of the present invention does not require setting and operation keys, a display meter, and a digital display. There is no restriction on the location, so that the shape of the device and the degree of freedom of assembly design can be greatly improved.
本発明の計測システムにおいて、前記ＵＳＢ変換器から出力される信号は、デジタル信号であるために、コンピュータへの入力に際してＡＤ変換する必要がない。このため精度の高い計測データを得ることができる。さらにＡＤ変換装置等の付属装置も不要になる。 In the measurement system of the present invention, since the signal output from the USB converter is a digital signal, it is not necessary to perform AD conversion upon input to the computer. Therefore, highly accurate measurement data can be obtained. Furthermore, an accessory device such as an AD converter is not required.
また、市場に出回っている大半のコンピュータ（デスクトップ型、ノートブック型共に）には、ＵＳＢ接続のための端子が設けられており、最も普及している接続方法である。 Also, most computers on the market (both desktop type and notebook type) are provided with terminals for USB connection, which is the most popular connection method.
さらに、従来の変換器では、実際の使用現場の電源品質により、過度のノイズ等の外乱影響を受け、変換器の誤動作などの要因となっているケースがあったが、ＵＳＢケーブルを使うと、コンピュータから供給される電源は、コンピュータ（ＵＳＢインターフェース）の技術規格によって電源品質が保証されており、変換器の安定動作を実現できる。また、１台のコンピュータを使って同時に複数の計測を行い、データ処理を行い、複数の計測データの処理解析を行うシステムを実現することができる。 Furthermore, in the conventional converter, due to the power quality at the actual usage site, there was a case of being affected by disturbances such as excessive noise, causing the malfunction of the converter, but when using a USB cable, The power supplied from the computer is guaranteed the power quality by the technical standard of the computer (USB interface), and can realize the stable operation of the converter. In addition, it is possible to realize a system in which a plurality of measurements are simultaneously performed using one computer, data processing is performed, and processing analysis of a plurality of measurement data is performed.
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の計測システムを示したものである。センサ１はＵＳＢ変換器２に接続され、ＵＳＢ変換器２はＵＳＢケーブル３を介してコンピュータ４に接続される。センサ１の計測信号はＵＳＢ変換器２に入り、ＵＳＢ変換器２は、コンピュータ４に測定対象項目の計測データを送る。同時にコンピュータ４はＵＳＢケーブル３を介してＵＳＢ変換器２に対し後述するコマンド（命令語）を送り、動作設定を行い、測定値の確認ができ、演算についての指令を行い、さらにデータ処理解析を行うように構成されている。なお、ＵＳＢ変換器２は、ＵＳＢケーブル３を介してコンピュータ４から電源の供給を受ける。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a measurement system of the present invention. The
図２は本発明の計測システムで用いられるＵＳＢ変換器２の構成を示す。ＵＳＢ変換器２は、入力手段である入力コネクタ２３、並びに信号を処理する信号処理手段であるＣＰＵ２１及びＵＳＢコントローラ２２並びに出力手段であるＵＳＢ端子２４を有している。
ＣＰＵ２１はＵＳＢコントローラ２２と接続されており、ＵＳＢコントローラ２２はＵＳＢ端子２４と接続されている。ＵＳＢ端子２４はＵＳＢケーブル３を介してコンピュータ４に接続されている。
FIG. 2 shows the configuration of the
The
計測信号はセンサ１からＣＰＵ２１に送られて測定対象項目の計測データに変換される。そして、計測データは、ＵＳＢコントローラ２２、ＵＳＢ端子２４を経て、ＵＳＢケーブル３を通ってコンピュータ４に送られる。コンピュータ４からの信号はＵＳＢケーブル３、ＵＳＢ端子２４を経てＵＳＢコントローラ２２、ＣＰＵ２１に送られる。図中、破線は電源ラインであり、ＵＳＢ変換器２の電源はコンピュータ４から供給される。
The measurement signal is sent from the
ＣＰＵ２１は、ＡＤ変換器２１１、演算回路２１２、メモリ２１３を有している。ＡＤ変換器２１１は演算回路２１２と接続しており、演算回路２１２はメモリ２１３と接続されている。ＡＤ変換器２１１はセンサからのアナログ計測信号をデジタル信号に変換し、演算回路２１２に出力する。演算回路２１２は、ＡＤ変換器２１１の出力、メモリ２１３に記憶されたデータ、プログラムを用いて前記デジタル信号を測定対象項目の計測データに変換する等の演算を行い、演算結果をメモリ２１３に記憶させ又はＵＳＢコントローラ２２に出力する。メモリ２１３には、ＵＳＢ変換器２を識別する識別子、計器の設定値、変換器に関するファームウェアが記憶されている。
The
コンピュータ４がＵＳＢ変換器２を識別できるようにするために各々のＵＳＢ変換器２は識別子を有しているが、メモリ２１３にはこのＵＳＢ変換器２の識別子が記憶されている。この識別子を使ってコンピュータ４は、異なる複数の計測（例えば、ｐＨとＯＲＰの計測等）について、各変換器２ａないし２ｅ毎に、設定、測定、伝送モードを切替えることができ、各種の設定を個別に行うことができ、それぞれの計測を管理することができる。
ＵＳＢ変換器２ごとに測定対象項目が決められているが、この区別をするためにＵＳＢ変換器２の扱う測定対象項目を表す識別子がメモリ２１３に記憶されている。
Each
The measurement target item is determined for each
ＵＳＢコントローラ２２は、ＣＰＵ２１とコンピュータ４とのインターフェースである。ＣＰＵ２１から受取ったデータをコンピュータ４に送り、また、コンピュータ４からの信号を前記ケーブル３、ＵＳＢ端子２４を通してＣＰＵ２１に送る。
The
図３は本発明の計測システムで用いられるＵＳＢ変換器２を機能面から表したブロック図である。ＵＳＢ変換器２は少なくともＡＤ変換手段２６、機能手段２７を有している。機能手段２７は少なくともタイムスタンプ手段２７１、コマンド実行手段２７２から構成されている。
FIG. 3 is a functional block diagram of the
ＡＤ変換手段２６は、センサからのアナログ計測信号をデジタル信号に変換するものであり、図２のＡＤ変換器２１１と同一である。
機能手段２７のタイムスタンプ手段は計測時間２７１を計り、計測データにタイムスタンプを付加する。
The AD conversion means 26 converts an analog measurement signal from the sensor into a digital signal, and is the same as the
The time stamp means of the function means 27 measures the
コマンド実行手段２７２は、コンピュータから送られるコマンド（命令語）を解釈して、ＵＳＢ変換器２においてコマンド（命令語）に対応するプログラムを実行する。具体的にはアラーム設定、測定範囲設定、タイマーの設定等の機器を設定するためのコマンド（命令語）及び得られた計測データの補正演算等を行うコマンド（命令語）に対応するプログラムの実行を行う。
The command execution means 272 interprets a command (instruction word) sent from the computer and executes a program corresponding to the command (instruction word) in the
本発明の計測システムの特徴の１つは、ユーザのために予めＵＳＢ変換器２の制御に必要な全ての機能、指令をコマンド（命令語）として定義し、この内容を実行する手段（コマンド実行手段）を設けている点である。本発明において、コマンドとは、変換器にて処理を実行させるための命令語を意味する。
One of the features of the measurement system of the present invention is that all functions and commands necessary for controlling the
通常、ソフトウェアを使って装置を制御する場合、コマンドの内容（コマンドによる動作、演算式の内容）を制御用プログラムに直接書き込む。この場合、コマンドの内容（特に演算式や、数値補正手段）は重要なノウハウを含む場合があり、一般ユーザに対して開示することが出来ない場合が多い。
このため、ユーザは独自の制御用プログラムを作成することができない。仮に演算式を提供した場合、ユーザが正しく演算を理解していないと予期しない演算結果となることも起こりうる。
Normally, when the device is controlled using software, the contents of the command (the operation by the command, the contents of the arithmetic expression) are directly written in the control program. In this case, the contents of the command (especially arithmetic expressions and numerical value correction means) may include important know-how and cannot be disclosed to general users in many cases.
For this reason, the user cannot create an original control program. If an arithmetic expression is provided, an unexpected calculation result may occur if the user does not understand the calculation correctly.
そこで、発明者らは、設定条件、複数の式や処理による命令文を１行のコマンド（命令語）として定め、変換器のメモリにその処理内容を記憶させ、制御用プログラムにおいて命令語を指定して実行する方式を案出した。これにより、条件設定、重要な式や演算の詳細を公開することなく、ユーザに対してアプリケーション構築に必要な環境を提供することが可能となる。 Therefore, the inventors define setting conditions, a command statement by a plurality of formulas and processes as one line command (command word), store the processing contents in the memory of the converter, and specify the command word in the control program And devised a method to execute. This makes it possible to provide the user with an environment necessary for building an application without disclosing the details of condition settings, important expressions and calculations.
以上のとおり、コマンド（命令語）には変換器の設定に関するものと、演算内容に関するものがある。具体的なコマンド実行手段は、前記コマンド（命令語）に対応して、命令を実行するプログラムを予めメモリ２１３のプログラムエリアに記憶させ、演算回路２１２によりこれを実行させるように構成されている。
As described above, commands (command words) include those related to the setting of the converter and those related to the calculation contents. The specific command execution means is configured to store a program for executing an instruction in advance in the program area of the
上記のような構成になっているので、コンピュータ４からＵＳＢ変換器２に対しコマンド（命令語）を送ると、同コマンド（命令語）に対応した処理が変換器２のメモリに記憶されたプログラムと演算手段２１２を使って実行される。
Since it is configured as described above, when a command (command word) is sent from the computer 4 to the
ｐＨ測定のための変換器のコマンド（命令語）の例を以下に示す。
１． 条件設定のコマンド（命令語）の例
OFFSET：
ｐＨ７における起電力を設定し、メモリに保存する。
CRACK：
電極クラック検知機能を設定し、メモリに設定を保存する。
Examples of transducer commands (command words) for pH measurement are shown below.
1. Condition setting command (command) example
OFFSET:
Set electromotive force at
CRACK:
Set the electrode crack detection function and save the setting in the memory.
２． 演算のコマンド（命令語）の例
CAL：
例えば、計測データとしての実質的な値である真値Ｃは、センサ１で測定された測定値Ａからオフセット値である補正値Ｂを引いて求められるが、真値算出というユーザに用意されたコマンドCALがコンピュータ４から送られると、ＵＳＢ変換器２において、Ｃ＝Ａ−Ｂの処理が実行される。
TEMP_COMP：
このコマンドは、pH値の試料水温度補償機能を設定し、メモリに設定を保存するものである。試料水温度補償機能は試料水のpH温度特性の補償を行うもので、下式によりpH値について温度補償が行われる。
補償後のpH値 = 生のpH値 -（ 試料水温度−２５℃） × 試料水温度補償係数
上記式において、試料水温度補償係数は試料水の温度が１℃変化したときのpH値の変化量である。この値は個々の試料水によって異なる。
2. Example of operation command (command word)
CAL:
For example, the true value C, which is a substantial value as measurement data, is obtained by subtracting the correction value B, which is an offset value, from the measurement value A measured by the
TEMP_COMP:
This command sets the sample water temperature compensation function for the pH value and saves the setting in the memory. The sample water temperature compensation function compensates the pH temperature characteristic of the sample water, and the temperature compensation is performed for the pH value by the following equation.
PH value after compensation = raw pH value-(sample water temperature-25 ° C) x sample water temperature compensation coefficient In the above formula, the sample water temperature compensation coefficient is the change in pH value when the temperature of the sample water changes by 1 ° C. Amount. This value depends on the individual sample water.
次に図２を参照しながら動作を説明する。初めに、本件発明の計測システムで使用されるＵＳＢ変換器２がコンピュータ４からＵＳＢケーブル３を介して接続されると、ＵＳＢ変換器２は動作電源を得てスタートアップされる。すると、変換器識別子、センサ識別子が自動的にコンピュータ４に送られる。次にＵＳＢ変換器２は、コンピュータ４からのコマンド（命令語）により計測のための設定モードを設定する。即ち、ＵＳＢ変換器２はコンピュータ４から前記各種設定用のコマンド（命令語）を受取り、必要な設定を行って計測準備を行う。
Next, the operation will be described with reference to FIG. First, when the
計測準備が完了すると、コンピュータ４からのコマンド（命令語）によりＵＳＢ変換器２は計測モードに設定される。このモードにおいて、センサ１は所定の計測を行う。この計測された信号はアナログ信号であるが、ＵＳＢ変換器２に送られると、ＡＤ変換手段２２によりＡＤ変換され、デジタル信号に変換される。さらに、ＣＰＵ２１の演算手段２１２において、予めメモリ２１３に記憶されているデータ及びプログラムを基にして前記デジタル信号に対する温度、ハードウェアの個体差に対する補正、ユーザが予め指定する条件の下で演算が行われ、最終的に計測データが出力される。即ちＡＤ変換されたデジタル信号は、例えばセンサから発生した起電力を電圧とするものであるが、ｐＨを測定項目とする場合には、この電圧値に対応するｐＨ値を表すデータに変換され、補正等の演算が行われて最終的な計測データとされる。他方、タイムスタンプ手段２７１が計測時間を計時し、前記デジタル信号に計測時刻を表すタイムスタンプを付与する（図３参照）。
When the measurement preparation is completed, the
前記計測データはＵＳＢ変換器２から出力され、ＵＳＢケーブル３を通って、コンピュータ４に入力される。
The measurement data is output from the
ユーザが計測値、例えば、pH値に対する温度補償をする場合、コンピュータ４上で動作するアプリケーションソフトウェアからTEMP_COMPコマンドを変換器２に送る。すると、ＣＰＵ２１の演算手段２１２がメモリ２１３に予め記憶されているコマンド（命令語）の中からTEMP_COMPコマンドを識別して、指定された演算（動作）を行い温度補償の設定を実行する。別のコマンド（命令語）の場合もこれと同様に、コンピュータ４上のアプリケーションソフトウェアからのコマンド（命令語）をＵＳＢ変換器２に送ると、ＵＳＢ変換器２において前記コマンド（命令語）が識別され指定された機能、演算が実行される。実行された結果はメモリ２１４に保存され、又はＵＳＢコントローラを介してコンピュータ４へ送られる。
When a user performs temperature compensation for a measured value, for example, a pH value, a TEMP_COMP command is sent to the
図４は、複数のＵＳＢ変換器２a−２ｅが１台のコンピュータ４に接続された構成を示す。コンピュータ４は前記変換器識別子を使って、接続された複数のＵＳＢ変換器２a−２ｅを自動判別し、計測データを管理することができる。この例では５つであるが、例えば最大１２台までのＵＳＢ変換器を自動判別することができる。この際、各種センサ種別（測定対象項目）を意識する必要なく扱うことができる。なお、変換器識別子とセンサ識別子を組合わせ、計測対象項目を確実にすることができる。
FIG. 4 shows a configuration in which a plurality of
図５は、ＵＳＢ変換器２の概観を示す斜視図であり、２３はセンサからの信号を入力する入力手段、即ちセンサからの信号線を接続する接続コネクタである。同コネクタ２３の反対側には、ＵＳＢケーブルを介してコンピュータとの間でデータの授受を行うコンピュータとの接続手段、即ちＵＳＢケーブルに接続するためのコネクタ（ＵＳＢ端子２４）が設けられている（当業者に周知であるから図示しない）。
FIG. 5 is a perspective view showing an overview of the
図６に本発明の計測システムの一例を示す。
本発明の計測システムで使用されるＵＳＢ変換器を２個（２ａ、２ｂ）使って、ｐＨセンサ１ａ及び酸化還元電位（ＯＲＰ：Oxydation Reduction Potential）センサ１ｂの計測信号を計測する例である。ＵＳＢ変換器２ａ、２ｂの入力側端子は、それぞれｐＨセンサ１ａならびにＯＲＰセンサ１ｂに接続され、出力側端子はＵＳＢケーブル３ａ，３ｂ、ハブ５を介してコンピュータ４に接続される。同図においてセンサからの計測信号は、温度データを含め４ラインを通してＵＳＢ変換器に送られる。この構成においては、溶液のｐＨ計測データ、測定溶液の温度計測データ、ＯＲＰ測定溶液のＯＲＰ計測データが同時にコンピュータ４に取り込まれ、コンピュータ４のディスプレイ上に同時に表示される。
FIG. 6 shows an example of the measurement system of the present invention.
In this example, two USB converters (2a, 2b) used in the measurement system of the present invention are used to measure the measurement signals of the pH sensor 1a and the oxidation reduction potential (ORP)
従来からのインターフェースであるＲＳ−２３２Ｃでは２つ以上の計測データを同時にコンピュータに読込むことはその仕様上困難であった。また、ＧＰＩＢインターフェースを使って本発明と同様なシステムを構築することは可能であるが、一般的にインターフェース、ケーブルは高価であり、コンピュータに複数データを同時に取込み、表示させるには、特別なプログラムを作成しなければならなかった。 In the conventional interface RS-232C, it is difficult to read two or more measurement data into a computer at the same time because of its specifications. Although it is possible to construct a system similar to the present invention using the GPIB interface, the interface and cable are generally expensive, and a special program is used to simultaneously capture and display a plurality of data on a computer. Had to create.
本発明によれば、複数の前記ＵＳＢ変換器、市販されているＵＳＢハブを使ってコンピュータに接続することにより複数のＵＳＢ変換器を簡単に接続でき、また、コンピュータ側で各ＵＳＢ変換器を自動的に識別でき、各計測データを自動的に計測、表示、保存することができるので、このためのプラグラムを作成する必要も無い。計測データには計測時間が付加されるので自動的にデータの変化を表示することができる。またコンピュータによる解析において、前記時間データを有効に使って解析することができる。さらに、ＵＳＢ変換器への電源供給はコンピュータから行われ、ＵＳＢ変換器本体もこの種の変換器と比較して小型であるため、実験を省スペースで行うことが出来る。この実験では、奥行３０ｃｍ、幅６０ｃｍの机上に、コンピュータ、ＵＳＢ変換器２台、ＵＳＢハブ、ｐＨセンサ、ＯＲＰセンサを準備した。ＵＳＢケーブル接続後、ｐＨ，ｐＨ溶液温度、ＯＲＰの３つのパラメータを１秒ごとに読取り、同時にディスプレイ（図示しない）上に表示させ、記憶することができた。 According to the present invention, a plurality of USB converters and a plurality of USB converters can be easily connected by connecting to a computer using a commercially available USB hub, and each USB converter is automatically connected on the computer side. Since each measurement data can be automatically measured, displayed and stored, there is no need to create a program for this purpose. Since measurement time is added to the measurement data, changes in the data can be automatically displayed. In the analysis by the computer, the time data can be used effectively and analyzed. Furthermore, power is supplied to the USB converter from a computer, and the USB converter main body is also smaller than this type of converter, so that the experiment can be performed in a small space. In this experiment, a computer, two USB converters, a USB hub, a pH sensor, and an ORP sensor were prepared on a desk having a depth of 30 cm and a width of 60 cm. After the USB cable was connected, three parameters of pH, pH solution temperature, and ORP were read every second, and simultaneously displayed on a display (not shown) and stored.
環境、プロセス、ラボラトリー及び工業用分析機器の分野において、計測データを直接コンピュータが扱え、しかも複数データを同時に処理できるのでその利用可能性は極めて大きい。さらに、本発明の計測システムで使用されるＵＳＢ変換器は、小型であり、無電源として扱えるので、ＵＳＢ変換器を装置に組込む場合、設計の自由度が高く、システム構築が極めて有利になる。特に、ｐＨセンサ、ＯＲＰセンサと接続するものにおいて実用性が高いことが上記のとおり検証されている。 In the fields of environment, process, laboratory, and industrial analytical equipment, the measurement data can be directly handled by a computer, and a plurality of data can be processed at the same time. Furthermore, since the USB converter used in the measurement system of the present invention is small and can be handled as a non-power source, when the USB converter is incorporated in the apparatus, the degree of freedom in design is high, and the system construction becomes extremely advantageous. In particular, it has been verified as described above that it has high practicality in connection with a pH sensor and an ORP sensor.
Claims (3)
（Ａ）アナログ計測信号を出力するセンサと、
（Ｂ）
（ａ）ＡＤ変換手段と、演算手段と、記憶手段と、ＵＳＢコントローラとを備え、
（ｂ）前記センサと１対１に接続され、入力された前記計測信号を測定対象項目の計測データに変換してＵＳＢコントローラを介して外部へ出力する機能を有し、
（ｃ）電源部、操作部及び表示部を有しない
ＵＳＢ変換器と、
（Ｃ）前記ＵＳＢ変換器とＵＳＢ端子を介して接続され、前記ＵＳＢ変換器の電源部、操作部及び表示部として機能するコンピュータと、
を備えた計測システム。
A measurement system in the field of environment, process, laboratory and industrial analytical instruments,
(A) a sensor that outputs an analog measurement signal;
(B)
(A) an AD conversion unit, a calculation unit, a storage unit, and a USB controller;
(B) connected to the sensor in a one-to-one manner, having the function of converting the input measurement signal into measurement data of a measurement target item and outputting the measurement data to the outside via a USB controller;
(C) a USB converter having no power supply unit, operation unit and display unit;
(C) a computer connected to the USB converter via a USB terminal and functioning as a power supply unit, an operation unit, and a display unit of the USB converter;
Measuring system with
前記コマンドに対応して命令を実行するプログラムが予め記憶されていることを特徴とする請求項１に記載の計測システム。
In the storage means of the USB converter, functions and commands necessary for controlling the USB converter are defined and stored in advance as commands (command words),
The measurement system according to claim 1, wherein a program for executing an instruction corresponding to the command is stored in advance.
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