JP2019060885A - Vibratory flow meter and method of generating digital frequency outputs - Google Patents

Vibratory flow meter and method of generating digital frequency outputs Download PDF

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Abstract

To improve a device and method of generating digital serial frequency outputs in a Coriolis flow meter.SOLUTION: The present invention provides the theoretically lowest jitter for a given input clock, the highest possible pulse count accuracy, the highest possible absolute accuracy, easily implementable other aspects (including quadrature, pulse width, etc.) without requiring no specialized external hardware, and is, therefore, constructed (implemented) with commonly available serial output hardware used in most microcontrollers.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、シリアルデジタル周波数出力(digital serial frequency outputs)を生成するためのデバイスおよび方法に関するものであり、とくにコリオリ式流量計で流量を示すためにシリアルデジタル周波数出力を生成することに関するものである。   The present invention relates to devices and methods for generating digital serial frequency outputs, and in particular to generating serial digital frequency outputs to indicate flow rates in a Coriolis flow meter. .

従来、純粋に機械的なデバイスは、各回転毎にスイッチを作動させるようになっている基本的な回転車(spinning wheels)から周波数出力を形成していた。このタイプの出力は、確立されており、今日、さまざまな工業用途において広く必要とされている。   Traditionally, purely mechanical devices have generated frequency output from basic spinning wheels that are adapted to activate the switch after each revolution. This type of output is established and today is widely needed in various industrial applications.

周波数出力(FO)とは、単一のラインのトグリング(toggling、2つの状態の切り換え)により周波数を生成するデバイスからのデジタル出力のことである。流量を測定する工業分野では、周波数は所望の変数、たとえば質量流量に通常比例している。流量測定技術として、コリオリ式質量流量計に関して詳細に説明されている。   Frequency output (FO) is the digital output from a device that generates frequency by toggling a single line. In the industrial field of measuring flow, the frequency is usually proportional to the desired variable, eg mass flow. Coriolis mass flowmeters are described in detail as flow measurement techniques.

米国特許第4,491,025号および再発行特許第Re31,450号において開示されているよう
に、コリオリ式質量流量計はパイプラインを流れる物質に関する質量流量や他の情報を測定するように構成されている。通常、これらの流量計は流量計の電子機器の部分と、流量計センサの部分とを備えている。流量計センサは、直線構造または曲線構造を有する1つ以上のフローチューブを備えている。各フローチューブ構造は、単純曲げタイプ、ねじれタイプ、ラジアルタイプまたは組み合わせタイプでありうる一組の固有振動モードを有している。各導管は、これらの固有振動モードのうちの1つの振動モードで共振して振動するように駆動させることができる。物質が充填されている振動システムの固有振動モードは、フローチューブの質量およびフローチューブ内を流れる物質の質量の合計により部分的に規定される。コリオリ式流量計センサを物質が流れていない場合、フローチューブに沿った全ての部位は実質的に同一位相で振動する。物質がフローチューブを流れると、コリオリ加速度により、フローチューブに沿った部位は異なる位相を有するようになる。流量計センサの流入口側の位相はドライバの位相よりも遅れており、流量計センサの流出口側の位相はドライバの位相よりも進んでいる。
As disclosed in U.S. Pat. No. 4,491,025 and Reissued Patent No. Re 31,450, Coriolis mass flowmeters are configured to measure mass flow and other information about the material flowing through the pipeline. Typically, these flow meters comprise the flow meter electronics part and the flow meter sensor part. The flow meter sensor comprises one or more flow tubes having a linear or curvilinear structure. Each flow tube structure has a set of natural vibration modes that can be simple bending type, torsion type, radial type or combination type. Each conduit can be driven to resonate and vibrate in one of these natural vibration modes. The natural vibration mode of the vibrating system in which the substance is filled is partly defined by the sum of the mass of the flow tube and the mass of the substance flowing in the flow tube. When no matter is flowing through the Coriolis flowmeter sensor, all the parts along the flow tube vibrate in substantially the same phase. As material flows through the flow tube, Coriolis acceleration causes the sites along the flow tube to have different phases. The phase on the inlet side of the flow meter sensor lags the phase of the driver, and the phase on the outlet side of the flow meter sensor leads the phase of the driver.

通常、コリオリ式流量計センサは、フローチューブに沿ったさまざまな部位にフローチューブの運動を表す正弦波信号を生成するために2つのピックオフを備えている。ピックオフから受け取られる正弦波信号の位相差は流量計の電子機器によって計算されるようになっている。2つのピックオフ信号間の位相差は、流量計センサを流れる物質の質量流量に比例する。図1にはコリオリ式流量計の一例が示されている。   In general, Coriolis flowmeter sensors are provided with two pickoffs to generate sinusoidal signals at various locations along the flowtube that represent the motion of the flowtube. The phase difference of the sinusoidal signal received from the pickoff is to be calculated by the flow meter electronics. The phase difference between the two pickoff signals is proportional to the mass flow rate of material flowing through the flow meter sensor. An example of a Coriolis flowmeter is shown in FIG.

流量計の電子機器は、ピックオフからピックオフ信号を受け取り、ピックオフ信号を処理して流量計センサを通り抜ける物質の質量流量、密度または他の特性を演算するようになっている。
複数の複雑な周辺機器とともに集積回路に実現されるマイクロコントローラがすべての流量計で一般的に用いられている。広く利用可能なマイクロコントローラは、市販のものなのでコストが安価であるものの、流量計用に特別に設計されたものではない。図2には、マイクロコントローラの一例が示されている。
The flow meter electronics are adapted to receive the pick off signal from the pick off and process the pick off signal to calculate the mass flow, density or other characteristics of the material passing through the flow meter sensor.
Microcontrollers implemented in integrated circuits with multiple complex peripherals are commonly used in all flow meters. While widely available microcontrollers are commercially available and inexpensive, they are not specifically designed for flow meters. An example of a microcontroller is shown in FIG.

瞬時流量の測定には「ジッタ」が低い(少ない)ことが重要である。ジッタは与えられ
た任意のパルスの周期の正確さに関するものであると定義される。たとえば、奇数個のパルスが99.9Hzであり、偶数個のパルスが100.1Hzならば、平均周波数は100Hzになるが、出力は0.1/100または0.1%のジッタを有すると表現される。
総積分流量の測定には、精度が(分解能の点で)高であることが重要である。たとえば、1つのパルスが1gに等しい場合、998個のパルスが形成されてデバイスが1000gを示したとすると、その出力は998/1000または0.2%の精度を有しているといわれる。
Low (less) "jitter" is important for measurement of instantaneous flow. Jitter is defined as relating to the accuracy of the period of any given pulse. For example, if the odd number of pulses is 99.9 Hz and the even number of pulses is 100.1 Hz, the average frequency will be 100 Hz, but the output will be expressed as having a jitter of 0.1 / 100 or 0.1%. Be done.
High accuracy (in terms of resolution) is important for the measurement of the total integrated flow. For example, if one pulse equals 1 g, then if 998 pulses are formed and the device indicates 1000 g, then the output is said to have an accuracy of 998/1000 or 0.2%.

周波数出力の他の特徴に関していえば、1つの周波数出力が、正の流れの場合に、他の周波数出力を90°進ませ、負の流れの場合に、90°遅らせる2重周波数出力という(一般的に直角位相と呼ばれる)クラスがある。もう一つ特徴は、非50%デューティサイクル(non−50% duty cycle)要件に関するものである。周波数出力は、典型的には0.001Hzと10000Hzとの間という広い範囲にわたり機能しなければならないが、場合によってはそれよりも高いまたは低い周波数が必要となる場合もある。   With regard to the other features of frequency output, one frequency output advances the other frequency output by 90 ° in the case of positive flow, and in the case of negative flow it is referred to as the dual frequency output delayed by 90 ° (general There is a class called quadrature). Another feature relates to non-50% duty cycle requirements. The frequency output must function over a wide range, typically between 0.001 Hz and 10000 Hz, but in some cases higher or lower frequencies may be required.

上述のように、周波数出力を生成する1つの方法は、さまざまなタイプがある「多目的」デジタルハードウェアタイマ回路を用いることであり、通常マイクロコントローラで利用することが可能である。このアプローチでは、(典型的には、nによる除算機能および割り込み機能を備えている)ハードウェアタイマは、ある程度の時間、特定の周波数を出力するようにプログラムされている。しかしながら、このアプローチにはいくつかの欠点が存在する。得られた周波数がnによる除算アルゴリズムから生じたものであるため、高周波数入力クロックの場合であってもかなりのジッタが生じてしまう。たとえば、入力クロックが10MHzで、所望の出力が9999Hzの場合、10000Hz(1000による除算)と9990.01Hz(1001による除算)との間でタイマを交互に切り替えなければならない。それに加えて、出力されたパルスの数を正確に追跡することができるアルゴリズムを作成するのも困難である。というのは、ハードウェアタイマの出力の位相整列(phase alignment)がタイマカウンタの更新時間と同時に起こらないからである。第三の欠点は、多目的タイマが最大32ビットしかないので約5ディケードの範囲しか提供することができないところ、8ディケード(eight decades)が必要とされている。従って、異なる入力クロックおよびクロスオーバーしきい値を導入しなければならない。このことにより、不連続性が生じてしまい、このしきい値の下でジッタが増大し、パルス精度の維持がより複雑なものとなってしまう。最後に、「多目的」タイマの個々の特性に応じて、周波数出力の「他の特徴」、たとえば直角位相、パルス幅などを実現するのが非常に難しい場合もある。   As mentioned above, one way to generate the frequency output is to use various types of "multipurpose" digital hardware timer circuits, which can generally be used in microcontrollers. In this approach, a hardware timer (typically with divide by n and interrupt capabilities) is programmed to output a particular frequency for a certain amount of time. However, there are several disadvantages with this approach. Because the resulting frequency is from the divide by n algorithm, significant jitter will occur even with high frequency input clocks. For example, if the input clock is 10 MHz and the desired output is 9999 Hz, the timer must be switched alternately between 10000 Hz (division by 1000) and 9990.01 Hz (division by 1001). In addition, it is also difficult to create an algorithm that can accurately track the number of pulses output. The reason is that phase alignment of the output of the hardware timer does not occur simultaneously with the update time of the timer counter. The third drawback is that eight decades are required, as the multipurpose timer has only a maximum of 32 bits and can only provide a range of about 5 decades. Therefore, different input clocks and crossover thresholds must be introduced. This results in discontinuities which increase jitter below this threshold and make the maintenance of pulse accuracy more complicated. Finally, depending on the particular characteristics of the "multi-purpose" timer, it may be very difficult to achieve "other features" of the frequency output, such as quadrature, pulse width, etc.

周波数出力を生成するためのそれほど一般的でない方法は「レートマルチプレクサ(rate multiplexer)」を用いることである。このハードウェアは、マイクロコントローラにおいて利用することが一般的には可能ではないものの、ASIC(特定用途向けIC)、FPGA(フィールドプログラマブルゲートアレイ)または他の特注回路の中に組み込むことができる。このレートマルチプレクサは、必要な範囲を広げるのを容易にすること(その結果クロスオーバーが導入されない)と、パルス精度を維持するのを容易にすること(更新時間の位相整合が出力と常に一致する)とを含む、「多目的」タイマの方法の欠点のうちのいくつかを克服することができる。さらに、それがカスタム(特注の)ハードウェアにより実装されるので、周波数出力の「他の特徴」、たとえば直角位相およびパルス幅を容易に実現することが可能となる。しかしながら、レートマルチプレクサは外部ハードウェアを必要とし、ジッタを低く維持することに関しては次善の策(sub−optimal)でしかない(かつ決定的なものではない(non−deterministic))。   A less common method to generate frequency output is to use a "rate multiplexer". This hardware can be incorporated into an ASIC (application specific IC), an FPGA (field programmable gate array) or other custom circuitry, although it is not generally possible to utilize it in a microcontroller. This rate multiplexer makes it easy to extend the required range (so that no crossover is introduced) and to maintain the pulse accuracy (the phase matching of the update time always matches the output) And some of the shortcomings of the "multi-purpose" timer method can be overcome. Furthermore, because it is implemented by custom hardware, it is possible to easily realize "other features" of the frequency output, for example quadrature and pulse width. However, rate multiplexers require external hardware and are only sub-optimal (and non-deterministic) with respect to keeping jitter low.

レートマルチプレクサに加えて、周波数出力を発生させる他のいくつかの方法が考えられており、カスタムハードウェア(たとえば、ASIC、FPGAなど)で実現可能である。しかしながら、そのようなオプションはすべて、部品の追加、信頼性の低下およびコストの上昇が存在するというレートマルチプレクサスキームと同様の基本的欠点を共有している。   In addition to rate multiplexers, several other methods of generating frequency output are contemplated and can be implemented with custom hardware (eg, ASICs, FPGAs, etc.). However, all such options share the same basic drawbacks as the rate multiplexer scheme that there is additional parts, reduced reliability and increased costs.

最後に、アナログ電子機器を用いて周波数出力を発生させることができる。これは、純粋に機械的なデバイスとデジタル式の電子デバイスとの間の過渡期において一般的な選択肢であった。アナログ回路の一例としては電圧を周波数に変換する電圧制御発振機(Voltage−Controlled Oscillator)を挙げることができる。アナログという特性のため、変換は100%正確なものとはいえない(たとえば、1Vを1000Hzに変換しようとして999.9Hzまたは1000.1Hzに変換してしまう場合もある。これはアナログ成分の公差に起因するものである)。アナログ式電子機器では周波数出力はゼロに近いジッタを有しているが、この出力は、パルス計数精度が劣悪である。それに加えて、アナログ式電子機器にデジタルフィードバックを統合してパルス計数精度を補償することができるものの、このことは、遅延を引き起こし、絶対周波数精度を低下させてしまう。   Finally, analog electronics can be used to generate the frequency output. This has been a common choice in the transition between purely mechanical devices and digital electronic devices. One example of an analog circuit is a voltage-controlled oscillator that converts voltage to frequency. Because of the analog nature, the conversion may not be 100% accurate (for example, it may convert to 999.9 Hz or 1000.1 Hz to convert 1 V to 1000 Hz. This is due to the tolerance of the analog component. Is due)). In analog electronics the frequency output has jitter close to zero, but this output has poor pulse counting accuracy. In addition, although digital feedback can be integrated into analog electronics to compensate for pulse counting accuracy, this causes delays and reduces absolute frequency accuracy.

従って、当該技術分野には、与えられた入力クロックのジッタ、パルス計数精度、絶対的精度を考慮し、直角位相およびパルス幅を含む「他の特徴」を実現する機能を有し、特定の外部ハードウェアを必要としないシリアルデジタル周波数出力を提供することにより上述の問題を克服するマイクロコントローラデバイスおよび方法の必要性が存在している。   Thus, the art has the ability to realize "other features" including quadrature and pulse width, taking into account jitter, pulse counting accuracy, absolute accuracy of a given input clock, and certain externals. There is a need for a microcontroller device and method that overcomes the aforementioned problems by providing a serial digital frequency output that does not require hardware.

本発明は、1つの与えられた入力クロックにとって理論的に最低のジッタ、最大可能パルス計数精度、最大可能絶対精度、「他の特徴」(直角位相、パルス幅など)容易に実現する機能を提供することにより上述の問題を克服し、当該技術を前進させるとともに、特別な外部ハードウェアを要求しないものである。   The present invention provides the ability to easily realize the theoretical lowest jitter, maximum possible pulse counting accuracy, maximum possible absolute accuracy, "other features" (quadrature, pulse width etc) for one given input clock. It overcomes the problems mentioned above, advances the technology and does not require special external hardware.

本発明の態様
本発明の1つの態様によれば、マイクロコントローラで周波数出力を生成する方法は、前もって決められた周期を有する入力クロック信号を初期化することと、前もって決められた周期に基づいてパラメータを計算することと、計算されたパラメータおよび前もって決められた流量周波数スケールに基づいて所望の周波数を計算することと、複数の端数パルス(fractional pulses)を計算することとであって、複数の端数パルスの各端数パルスを所望の周波数、入力クロック信号の前もって決められた周期および先行する端数パルスの値に基づいて計算する、ことと、計算された各端数パルスが出力パルス周期の半分以上である場合に出力状態をトグリングする(toggling)ことにより所望の周波数を出力することとを含んでいる。
Aspects of the Invention In accordance with one aspect of the invention, a method of generating a frequency output with a microcontroller comprises initializing an input clock signal having a predetermined period and based on the predetermined period. Calculating parameters, calculating a desired frequency based on the calculated parameters and the predetermined flow rate frequency scale, and calculating a plurality of fractional pulses, the plurality of Calculate each fractional pulse of the fractional pulse based on the desired frequency, the predetermined period of the input clock signal and the value of the preceding fractional pulse, and each fractional pulse calculated is more than half the output pulse period In some cases, the desired frequency is achieved by toggling the output state. And output.

好ましくは、先行する端数パルスの値は、当該先行する端数パルスが初期の端数パルスである場合にはゼロにセットされる。
好ましくは、出力パルス周期は、入力クロック信号の前もって決められた周期、計算されたパラメータおよび前もって決められた流量周波数スケールに基づいて計算される。
好ましくは、メータ電子機器は瞬時流量を測定するように構成される。
好ましくは、メータ電子機器は、出力状態のトグリング回数および前もって決められた流量周波数スケールに基づいて総積分流量を測定するように構成される。
好ましくは、パラメータは流量である。
Preferably, the value of the preceding fractional pulse is set to zero if the preceding fractional pulse is an initial fractional pulse.
Preferably, the output pulse period is calculated based on the predetermined period of the input clock signal, the calculated parameters and the predetermined flow rate frequency scale.
Preferably, the meter electronics are configured to measure the instantaneous flow rate.
Preferably, the meter electronics are configured to measure the total integrated flow based on the number of togglings in the output state and the predetermined flow frequency scale.
Preferably, the parameter is a flow rate.

本発明の1つの態様によれば、振動式流量計(5)は、1つ以上のフローチューブ(103A、103B)ならびに第一および第二のピックオフセンサ(105、105’)を有する流量計センサ組立体(10)と、1つ以上のフローチューブ(103A、103B)を振動させるように構成されるドライバ(104)と、1つ以上のピックオフセンサ(105、105’)およびドライバー(104)に結合されるメータ電子機器(20)とを備えており、メータ電子機器(20)は、前もって決められた周期を有する入力クロック信号を初期化し、前もって決められた周期に基づいてパラメータを計算し、パラメータおよび前もって決められた流量周波数スケールに基づいて所望の周波数を計算し、複数の端数パルスを計算し、この計算では、複数の端数パルスの各端数パルスを所望の周波数、入力クロック信号の前もって決められた周期および先行する端数パルスの値に基づいて計算し、計算された各端数パルスが出力パルス周期の半分以上である場合に出力状態をトグリングすることにより所望の周波数を出力するように構成されることにより周波数出力を生成するようになっている。   According to one aspect of the invention, a vibratory flow meter (5) is a flow meter sensor having one or more flow tubes (103A, 103B) and first and second pickoff sensors (105, 105 '). An assembly (10), a driver (104) configured to vibrate one or more flow tubes (103A, 103B), one or more pickoff sensors (105, 105 ') and a driver (104) And the meter electronics (20) initialize an input clock signal having a predetermined period and calculate parameters based on the predetermined period; Calculate the desired frequency based on the parameters and the predetermined flow rate frequency scale, calculate multiple fractional pulses, and calculate Calculates each fractional pulse of the plurality of fractional pulses based on the desired frequency, the predetermined period of the input clock signal and the value of the preceding fractional pulse, and each calculated fractional pulse is more than half the output pulse period The frequency output is generated by being configured to output a desired frequency by toggling the output state.

好ましくは、先行する端数パルスの値は、先行する端数パルスが初期の端数パルスである場合にゼロにセットされる。
好ましくは、出力パルス周期は、入力クロック信号の前もって決められた周期、計算されたパラメータおよび前もって決められた流量周波数スケールに基づいて計算される。
好ましくは、メータ電子機器は瞬時流量を測定するように構成される。
好ましくは、メータ電子機器は出力状態のトグリング回数および前もって決められた流量周波数スケールに基づいて総積分流量を測定するように構成される。
好ましくは、パラメータは流量である。
Preferably, the value of the preceding fractional pulse is set to zero if the preceding fractional pulse is an initial fractional pulse.
Preferably, the output pulse period is calculated based on the predetermined period of the input clock signal, the calculated parameters and the predetermined flow rate frequency scale.
Preferably, the meter electronics are configured to measure the instantaneous flow rate.
Preferably, the meter electronics are configured to measure the total integrated flow based on the number of togglings of the output condition and the predetermined flow frequency scale.
Preferably, the parameter is a flow rate.

以下の図面では、同一の参照番号はすべての図面において同一の部品を表わしており、図面の縮尺は必ずしも均一ではない。
従来のコリオリ式流量計を示す図である。 従来のマイクロコントローラを示すブロックダイヤグラムである。 本発明のある実施形態にかかる例示的な周波数出力を示す図である。 本発明のある実施形態を示すフローチャートである。
In the following drawings, the same reference numerals represent the same parts in all the drawings, and the drawings are not necessarily to scale.
It is a figure which shows the conventional Coriolis-type flow meter. 1 is a block diagram illustrating a conventional microcontroller. FIG. 6 illustrates an exemplary frequency output in accordance with an embodiment of the present invention. 3 is a flow chart illustrating an embodiment of the present invention.

図1〜図4および下記の記載には、本発明を最良のモードで作成および利用する方法を当業者に教示するための流量計の電子機器(flow meter electronics)の具体的な実施形態が示されている。本発明の原理を教示するために、従来の流量計の電子機器の一部が単純化または省略されている。当業者にとって明らかなように、これらの実施形態の変形例もまた本発明の技術範囲内に含まれるものである。また、当業者にとって明らかなように、下記の記載の構成要素をさまざまな方法で組み合わせて本発明の複数の変形例を形成することもできる。従って、本発明は、下記に記載の特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、その均等物によってのみ限定されるものである。   1-4 and the following description show specific embodiments of flow meter electronics to teach those skilled in the art how to make and use the present invention in the best mode. It is done. To teach the principles of the present invention, some of the electronics of the conventional flow meter have been simplified or omitted. As will be apparent to those skilled in the art, variations of these embodiments are also within the scope of the present invention. It will also be appreciated by those skilled in the art that the components described below can be combined in various ways to form multiple variations of the invention. Accordingly, the present invention is not limited to the specific embodiments described below, but only by the claims, and their equivalents.

図1には、従来のコリオリ式流量計5が示されている。限定するわけではないが本発明の実施形態の一例として、コリオリ式質量流量計および振動式密度計を含む振動式導管型センサを挙げることができる。例示的な実施形態にかかるコリオリ式流量計5はコリオリ式流量計センサ組立体10とメータ電子機器20とを備えている。メータ電子機器20は、パス100を介してセンサ組立体10に接続され、パス26を介して質量流量、密度、体積流量、総質量流量の情報および他の情報を提供するようになっている。パス26は、
知られている流量計の設計に従って複数の通信チャンネルで情報を搬送するようになっている複数の出力ポートのことである(図1に図示せず)。
A conventional Coriolis flowmeter 5 is shown in FIG. By way of non-limiting example, embodiments of the present invention may include vibrating conduit sensors including Coriolis mass flowmeters and vibratory densitometers. A Coriolis flowmeter 5 according to an exemplary embodiment comprises a Coriolis flowmeter sensor assembly 10 and meter electronics 20. Meter electronics 20 are connected to sensor assembly 10 via path 100 and are adapted to provide mass flow, density, volumetric flow, total mass flow information and other information via path 26. Path 26 is
A plurality of output ports adapted to carry information in a plurality of communication channels according to known flow meter designs (not shown in FIG. 1).

流量計センサ組立体10は、一対のフランジ101、101’と、マニホルド102と、フローチューブ103A、103Bとを有している。フローチューブ103A、103Bには、ドライバ104と、ピックオフセンサ105、105’と、温度センサ107とが接続されている。ブレースバー106、106’は軸線WおよびW’を規定する働きをし、各フローチューブはそれを中心として振動するようになっている。   Flow meter sensor assembly 10 includes a pair of flanges 101, 101 ', a manifold 102, and flow tubes 103A, 103B. A driver 104, pickoff sensors 105 and 105 ', and a temperature sensor 107 are connected to the flow tubes 103A and 103B. The brace bars 106, 106 'serve to define the axes W and W', each flow tube being adapted to oscillate about it.

測定する流動物質を運ぶ配管システム(図1に図示せず)の中に流量計センサ組立体1
0が挿入されると、物質がフランジ101を通って流量計センサ組立体10の中に流入し、マニホルド102を通り、ここで、物質がフローチューブ103A、103Bの中へ流入し、フローチューブ103A、103Bを流れ、マニホルド102の中へ戻り、フランジ10から流量計センサ組立体10の外へ流出する。フローチューブ103A、103Bは、曲げ軸線W−W、W’−W’に対して実質的に同一の質量分布、慣性モーメントおよび弾性モジュールを有するように、選択され、マニホルド102に適切に取り付けられる。フローチューブ103A、103Bは、マニホルド102から外側に向けてほぼ並列に延出している。フローチューブ103A、103Bは、それぞれ対応する曲げ軸線WおよびW’に対して流量計の第一の逆位相曲げモードと呼ばれるモードで、互に反対方向にドライバ104により振動させられるようになっている。このドライバ104は、マグネットがフローチューブ103’にマウントされ、それとは反対側のコイルがフローチューブ103にマウントされ、交流電流を流してこれらのフローチューブを振動させるようになっているような複数の周知の構成のうちのいずれの1つの構成を有していてもよい。メータ電子機器20により適切なドライブ信号がリード線110を介してドライバ104へ加えられるようになっている。
Flow meter sensor assembly 1 in a piping system (not shown in FIG. 1) carrying the fluid substance to be measured
When 0 is inserted, the substance flows through the flange 101 into the flow meter sensor assembly 10 and through the manifold 102 where the substance flows into the flow tubes 103A, 103B, the flow tube 103A , 103 B and back into the manifold 102 and out the flange 10 out of the flow meter sensor assembly 10. The flow tubes 103A, 103B are selected and appropriately attached to the manifold 102 so as to have substantially the same mass distribution, moment of inertia and elastic modules with respect to the bending axes WW, W'-W '. The flow tubes 103A, 103B extend generally parallel from the manifold 102 outward. The flow tubes 103A, 103B are arranged to be vibrated by the driver 104 in opposite directions with respect to the corresponding bending axes W and W 'respectively in a mode called the first antiphase bending mode of the flowmeter . The driver 104 has a magnet mounted on the flow tube 103 'and a coil on the opposite side mounted on the flow tube 103 so that an alternating current flows to vibrate the flow tubes. It may have any one of the known configurations. An appropriate drive signal is applied by the meter electronics 20 to the driver 104 via the lead 110.

ピックオフセンサ105、105’は、フローチューブの振動を測定するために、フローチューブ103A、103Bのうちの少なくとも1つのフローチューブの両端部に取り付けられている。フローチューブ103A、103Bが振動すると、ピックオフセンサ105、105’が第一のピックオフ信号および第二のピックオフ信号を生成する。第一のピックオフ信号および第二のピックオフ信号はリード線111、111’に加えられるようになっている。
温度センサ107は、フローチューブ103A、103Bのうちの少なくとも1つのフローチューブに取り付けられている。温度センサ107は、システムの温度についての式を修正するためにフローチューブの温度を測定する。温度信号は、パス112を通じて、温度センサ107から流量計の電子機器20まで伝えられるようになっている。
Pickoff sensors 105, 105 'are attached to the ends of at least one of the flow tubes 103A, 103B to measure the flow tube vibrations. As the flow tubes 103A, 103B vibrate, the pickoff sensors 105, 105 'generate a first pickoff signal and a second pickoff signal. The first pickoff signal and the second pickoff signal are adapted to be applied to the leads 111, 111 '.
The temperature sensor 107 is attached to at least one flow tube of the flow tubes 103A and 103B. Temperature sensor 107 measures the temperature of the flow tube to correct the equation for the temperature of the system. The temperature signal is transmitted from the temperature sensor 107 to the flow meter electronics 20 via the path 112.

メータ電子機器20は、リード線111、111’にそれぞれ現われる第一のピックオフ信号および第二のピックオフ信号を受け取る。流量計の電子機器20は、第一のピックオフ信号および第二のピックオフ信号を処理して流量計センサ組立体10を流れる物質の質量流量、密度または他の特性を算出する。この算出された情報は、メータ電子機器20によりパス26を介して利用手段(図1に図示せず)に提供される。例示的な実施形態では、流量計の電子機器20は周波数出力を生成するために(図2に示されているような)例示的なマイクロコントローラを有している。   Meter electronics 20 receives a first pickoff signal and a second pickoff signal appearing on leads 111, 111 'respectively. The flow meter electronics 20 process the first pickoff signal and the second pickoff signal to calculate the mass flow rate, density or other characteristics of the material flowing through the flow meter sensor assembly 10. This calculated information is provided by meter electronics 20 via path 26 to the utilization means (not shown in FIG. 1). In the exemplary embodiment, the flow meter electronics 20 include an exemplary microcontroller (as shown in FIG. 2) to generate the frequency output.

図2には、従来の例示的なマイクロコントローラのブロックダイヤグラムが例示されている。ある実施形態では、例示的なマイクロコントローラはコアとさまざまな周辺機器とを有している。実施形態によっては、コアはマイクロコントローラの演算を行う部分である場合もある。実施形態によっては、周辺機器には、システムの構成部品、さまざまなメモリ、クロック、安全性および完全性部、アナログ部、タイマ、通信インターフェースお
よび人間−機械インターフェース(HMI)、(マン−マシンインタフェース(MMI)としても知られている)が含まれている場合もある。例示的なマイクロコントローラの一部として、周波数出力を発生させるために用いることができる周辺機器には、タイマ/カウンター、汎用入出力ピン(GPIO)およびさまざまなシリアルストリームインターフェース、たとえばUARTS、SPORTS、I2C、SPIおよびI2Sが含まれる。本発明のある態様によれば、周波数出力は、GPIOに物理的に現れるようになっていてもよいしまたはシリアルベースの通信インターフェース(たとえば、I2C、i2SもしくはSPI)のうちの1つに物理的に現われるようになっていてもよい。
A block diagram of an exemplary prior art microcontroller is illustrated in FIG. In one embodiment, an exemplary microcontroller has a core and various peripherals. In some embodiments, the core may be part of a microcontroller that performs operations. In some embodiments, peripherals include system components, various memories, clocks, safety and integrity parts, analog parts, timers, communication interfaces and human-machine interfaces (HMI), (man-machine interfaces (Also known as MMI). Peripherals that can be used to generate frequency output as part of an exemplary microcontroller include timers / counters, general purpose input / output pins (GPIOs) and various serial stream interfaces such as UARTS, SPORTS, I2C , SPI and I2S. According to one aspect of the invention, the frequency output may be physically present at GPIO or physically at one of the serial based communication interfaces (eg, I2C, i2S or SPI) It may appear in the

図3には、本発明にかかる周波数出力の例示的な実施形態が示されている。この例では、動作時、流量の如きパラメータが1Hzで周期的に既知の方法により算出されるようになっている。T(s)=1/f(Hz)であるので、時間間隔(T)=0〜1秒、1〜2秒および2〜3秒について流量の如きパラメータを求めるのに用いられるようになっていてもよい。   An exemplary embodiment of the frequency output according to the invention is shown in FIG. In this example, in operation, parameters such as flow rate are calculated periodically at 1 Hz according to a known method. Since T (s) = 1 / f (Hz), it is used to determine parameters such as flow rate for time interval (T) = 0 to 1 second, 1 to 2 seconds and 2 to 3 seconds May be

所望の出力周波数の算出の際、ユーザによる選択が可能な流量計算レート(m)が用いられる(以下の段落に記載されている)。図3の例では、第一の期間(T=0〜1秒)の間、ユーザが流量計算レート(m)として100g/sを選択し、流量が決定されるごとにその流量に対応する所望の周波数も決定され、その周波数が次の期間の流量が決定されるまで出力されるようになっている。第一の期間の例では、10Hzという所望の周波数は、計算された流量(m)と、ユーザにより入力された前もって決められた流量周波数スケール(x)またはレート当たりの周波数とに基づいて決定される。たとえば、100g/sという既知の流量を用いて10Hzという所望の周波数を得るためには、ユーザにより入力される前もって決められた流量周波数スケール(x)は0.1である。   In calculating the desired output frequency, a user selectable selectable flow rate calculation rate (m) is used (described in the following paragraph). In the example of FIG. 3, during the first period (T = 0 to 1 second), the user selects 100 g / s as the flow rate calculation rate (m), and each time the flow rate is determined, the desired corresponding to the flow rate Is also determined, and is output until the flow rate of the next period is determined. In the example of the first period, the desired frequency of 10 Hz is determined based on the calculated flow rate (m) and the frequency flow scale (x) or the frequency per rate previously determined by the user. Ru. For example, to obtain the desired frequency of 10 Hz using a known flow rate of 100 g / s, the predetermined flow rate frequency scale (x) input by the user is 0.1.

図3に示されているように、第一の期間の所望の周波数が10Hzであると10個のフルパルス(whole pulses)が出力されることになり、各パルス推移がトグル出力状態(toggled output state、たとえば、高から低または低から高)を表わしている。
第二の期間(T=1〜2秒)の間、たとえば、既知の演算方法を用いて、流量が8g/sであると再計算されている。第二の期間の例では、0.8Hzという所望の周波数は、8g/sという計算された流量(m)と、0.1というユーザにより入力される前もって決められた流量周波数スケール(x)(レート当たりの周波数としても知られている)とに基づいて決定されている。
As shown in FIG. 3, if the desired frequency in the first period is 10 Hz, 10 whole pulses will be output, and each pulse transition will be toggled output state For example, high to low or low to high).
For the second period (T = 1 to 2 seconds), the flow rate is recalculated to be 8 g / s, using, for example, a known calculation method. In the example of the second period, the desired frequency of 0.8 Hz has a calculated flow rate (m) of 8 g / s and a predetermined flow rate scale (x) (x) (0.1) input by the user of 0.1 (Also known as frequency per rate).

図3に示されているように、第二の期間の間、ユーザが0.8Hzの周波数で算出される流量を必要とするので、「0.8」個のフルパルスが出力されることになる。この例では、1つのパルス推移(トグル出力状態に対応)のみが生じており、1つのフルパルスはまだ出力されていない。従って、T=2秒においては、パルスの端数部分が、「残された」ままであり、第三の期間(T=2〜3秒)でそのことを考慮に入れなければならない。本発明の実施形態の中には、この状況は端数パルス周期(FP)により考慮されるようになっているものもある。以下の段落に記載のアルゴリズムおよび表に述べられているように、端数パルス周期(FP)は、所望の周波数(m*x)、初期化された入力クロック周期(p)および先行端数パルス(FP)に基づいて算出することができる:(FP=FP+(m*x*p))。   As shown in FIG. 3, during the second period, "0.8" full pulses will be output since the user needs a flow calculated at a frequency of 0.8 Hz . In this example, only one pulse transition (corresponding to the toggle output state) has occurred, and one full pulse has not been output yet. Thus, at T = 2 seconds, the fractional part of the pulse remains "left" and must be taken into account in the third period (T = 2 to 3 seconds). In some embodiments of the present invention, this situation is to be taken into account by the fractional pulse period (FP). As described in the algorithm and table described in the following paragraphs, the fractional pulse period (FP) has the desired frequency (m * x), an initialized input clock period (p) and a leading fractional pulse (FP) It can be calculated on the basis of: (FP = FP + (m * x * p)).

図3のさらなる詳細についていえば、例示的な実施形態では、初期化された入力クロック周期(p)は20Hzに設定されている。毎秒20Hzの例で、次のアルゴリズムが流量計内の例示的なマイクロコントローラによって実行され、各入力クロック周期(p)の所望の出力状態が決定、セットされる。
基本的なアルゴリズムは次の計算によって定義される:

(入力):現在の流量=m (たとえば、100g/s)
(定数):レート当たりの周波数=x(たとえば、10Hz=100g/s、x=0.1)
入力クロック周期=p (たとえば、20Hz、p=0.05S)
(状態変数): 現在の出力状態
端数パルス

<各入力クロック周期の間>
端数パルス=端数パルス+(m*x*p)
If(端数パルス>=0.5){
端数パルス=端数パルス−0.5;
出力状態をトグリングする
For further details of FIG. 3, in the exemplary embodiment, the initialized input clock period (p) is set to 20 Hz. In the example at 20 Hz per second, the following algorithm is executed by the exemplary microcontroller in the flow meter to determine and set the desired output state for each input clock period (p).
The basic algorithm is defined by the following calculation:

(Input): Current flow rate = m (for example, 100 g / s)
(Constant): frequency per rate = x (for example, 10 Hz = 100 g / s, x = 0.1)
Input clock period = p (for example, 20 Hz, p = 0.05 S)
(State variable): current output state
Fractional pulse

<During each input clock cycle>
Fractional pulse = Fractional pulse + (m * x * p)
If (fractional pulse> = 0.5) {
Fractional pulse = Fractional pulse-0.5;
Toggle output state}

次の表は、図3に適用した場合のアルゴリズムの計算および出力を示す入力クロック周期の一例による入力クロック周期である。

時間 流量 所望の周波数 m*x*p 端数パルス 出力状態
0.00s 100g/s 10Hz 0.5 0+0.5>=0 低
0.05s 0+0.5>=0 高
0.10s 0+0.5>=0 低
0.15s 0+0.5>=0 高

0.95s 0+0.5>=0 高
1.00s 8g/s 0.8Hz 0.04 0+0.04>=.04 高
1.05s .04+.04>=.08 高
1.10s .08+.04>=.12 高

1.15s .12+.04>=.16 高
1.55s .44+.04>=.48 高
1.60s .48+.04>=.02 低
1.65s .02+.04>=.06 低

1.95s .26+.04>=.30 低
2.00s 50g/s 5Hz 0.25 .30+.25>=.05 低
2.05s .05+.25>=.30 低
2.10s .30+.25>=.05 高
2.15s .05+.25>=.30 高
2.20s .30+.25>=.05 低
The following table is an input clock period according to an example of the input clock period showing calculation and output of the algorithm when applied to FIG.

Temporal flow desired frequency m * x * p fractional pulse output state 0.00 s 100 g / s 10 Hz 0.5 0 + 0.5> = 0 low 0.05 s 0 + 0.5> = 0 high 0.10 s 0 + 0.5> = 0 Low 0.15s 0 + 0.5> = 0 High

0.95 s 0 + 0.5> = 0 high 1.00 s 8 g / s 0.8 Hz 0.04 0 + 0.04> =. 04 high 1.05 s. 04+. 04> =. 08 high 1.10s. 08+. 04> =. 12 high

1.15s. 12+. 04> =. 16 high 1.55 s. 44+. 04> =. 48 high 1.60 s. 48+. 04> =. 02 low 1.65s. 02+. 04> =. 06 low

1.95s. 26+. 04> =. 30 low 2.00 s 50 g / s 5 Hz 0.25. 30+. 25> =. 05 low 2.05s. 05+. 25> =. 30 low 2.10s. 30+. 25> =. 05 high 2.15 s. 05+. 25> =. 30 high 2.20 s. 30+. 25> =. 05 low

端数パルス(FP)の一例として、第二の期間(T=1〜2秒)の中に出力されていない0.8Hzの「残り」がアキュムレータ内の「0.30」の値によって第三の期間(T=2〜3秒)内で追跡(記録)されている。第三の期間(T=2〜3秒)における初期値として用いられている「0.30」は1.95秒において残された量である。
また、上述の表および図3に示されているように、推移と推移との間の時間(出力状態が低いまままたは高いまま)は所望の出力周波数の周期のことである。
As an example of the fractional pulse (FP), the 0.8 Hz "remaining" which is not output during the second period (T = 1 to 2 seconds) is determined by the value of "0.30" in the accumulator. It is tracked (recorded) within a period (T = 2 to 3 seconds). The “0.30” used as the initial value in the third period (T = 2 to 3 seconds) is the amount left at 1.95 seconds.
Also, as shown in the above table and in FIG. 3, the time between transitions (with the output state low or high) is the period of the desired output frequency.

所望の出力周波数の周期を活用することによって、流量計は瞬時流量を測定することが
できる。たとえば、例示的な出力周期の間、式T(s)= 1/f(Hz)およびレート当たりの周波数(x)を用いて、瞬時流量を次の式によって求めることができる:

瞬時流量(g/s)=所望の周波数(Hz)/レート(x)当たりの周波数

さらに、総積分流量も、トグル出力状態の数を数えてレート当たりの周波数(x)を考慮することにより求めることが可能である。たとえば、図3では、第一の期間(T=0〜1秒)の間では、10個のトグル出力状態×0.1のレート当たりの周波数(x)=100g/sの総積分流量となる。
By exploiting the period of the desired output frequency, the flow meter can measure the instantaneous flow rate. For example, using the equation T (s) = 1 / f (Hz) and the frequency per rate (x) during an exemplary output period, the instantaneous flow can be determined by the following equation:

Instantaneous flow rate (g / s) = frequency per desired frequency (Hz) / rate (x)

Furthermore, the total integrated flow can also be determined by counting the number of toggle output states and taking into account the frequency per rate (x). For example, in FIG. 3, during the first period (T = 0 to 1 second), the total integrated flow rate of frequency (x) = 100 g / s per rate of 10 toggle output states × 0.1 is obtained. .

図3に記載の10Hzが100g/sに対応する上述の例とは対照的に、他の実施形態では、たとえば100Hzが100g/sに対応するようになっていてもよい。この新たな例では、フルパルスはそれぞれ1gに対応しうる。従って、本発明は、レート当たりの周波数(x)のいかなる特定の特性により制限されることを意図したものではない。   In contrast to the example described above where 10 Hz corresponds to 100 g / s as described in FIG. 3, in other embodiments, 100 Hz may correspond to 100 g / s, for example. In this new example, each full pulse may correspond to 1 g. Thus, the present invention is not intended to be limited by any particular property of frequency (x) per rate.

同様に、本発明は、入力クロック周期(p)の周波数の特性により制限されるものでもない。一例としておよび上述の段落に言及されているように、本発明は与えられた入力クロック周期(p)においてジッタを正確に表す情報を提供する。本発明は、最大ジッタのパーセンテージを求めるために次の式を用いることが可能である:

最大ジッタ(%)=最大出力周波数(Hz)/入力クロック周波数(Hz)

上述の式を使用して、0〜10kHzの周波数出力と0.1%未満のジッタが望まれる場合、10MHzの入力クロック(p)が必要となる。
Likewise, the invention is not limited by the frequency characteristics of the input clock period (p). As an example and mentioned in the above paragraph, the present invention provides information that accurately represents jitter at a given input clock period (p). The present invention can use the following equation to determine the percentage of maximum jitter:

Maximum jitter (%) = maximum output frequency (Hz) / input clock frequency (Hz)

Using the above equation, a 10 MHz input clock (p) is required if a frequency output of 0-10 kHz and a jitter of less than 0.1% are desired.

図4には、本発明のある実施形態にかかるフローチャートが示されている。ステップ401では、複数の周期のうちの前もって決められた周期を有する入力クロック信号が初期化される。次いでステップ402では、入力クロック周期が経過したか否かが判断される。その際、入力クロックは前もって決められた一定の周波数として確立される。たとえば、入力クロックが1MHzならば、入力クロックの各周期は1uSとなる。従って、入力クロックは設計のうちのユーザによる選択が可能な部分であり、故に、前もって決められるものである。本発明の実施形態によっては、入力クロックは流量計内で最も速いクロックである場合もある。動作時、入力クロックが最も速いクロックでなかった場合、入力クロック周期が経過した時を判断するために、ポーリングまたはソフトウェア割り込みなどの如きさまざまな方法を用いることが可能である。   A flowchart according to one embodiment of the present invention is shown in FIG. At step 401, an input clock signal having a predetermined period of a plurality of periods is initialized. Next, at step 402, it is judged if the input clock cycle has elapsed. At this time, the input clock is established as a predetermined constant frequency. For example, if the input clock is 1 MHz, each cycle of the input clock is 1 uS. Thus, the input clock is a user selectable part of the design and is therefore predetermined. In some embodiments of the present invention, the input clock may be the fastest clock in the flow meter. In operation, if the input clock is not the fastest clock, various methods such as polling or software interrupts can be used to determine when the input clock period has elapsed.

入力クロック周期が経過した場合、ステップ403で、新たな流量を計算しうるような十分な数のクロック入力周期が経過したか否かが判断される。これは、「ユーザによる選択が可能な流量計算レート(m)」に関連するものである。たとえば、入力クロックが10,000Hzで、ユーザが10Hzで流量を計算することを望んでいる場合、流量計算毎に、100個(10,000Hz/10Hz=100)の入力クロックが経過することなる。   If the input clock period has elapsed, then in step 403 it is determined whether a sufficient number of clock input periods have elapsed such that a new flow can be calculated. This relates to "a user-selectable flow rate calculation rate (m)". For example, if the input clock is 10,000 Hz and the user desires to calculate the flow rate at 10 Hz, then 100 (10,000 Hz / 10 Hz = 100) input clocks will elapse for each flow calculation.

ステップ403で「YES」と判断された場合、ステップ404では新たな流量が計算される。新らたな流量を計算することによって、流量(m)の計算結果およびユーザにより入力される前もって決められた流量周波数スケール(x)に基づいて所望の周波数(m*x)を計算することが可能となる。ステップ403で「NO」と判断された場合、ステップ405では、所望の周波数(m*x)、初期化された入力クロック周期および先行する端数パルス(FP)に基づいて端数パルス周期(FP)が計算される(FP=FP+(m*x*p))。しかしながら、先行する端数パルスが第一の端数パルスである場合、先
行する端数パルスはゼロにセットされうる。
If "YES" is determined in step 403, a new flow rate is calculated in step 404. Calculating the desired frequency (m * x) based on the calculated flow rate (m) and the predetermined flow rate frequency scale (x) input by the user by calculating the new flow rate It becomes possible. If "NO" in step 403, then in step 405 the fractional pulse period (FP) is based on the desired frequency (m * x), the initialized input clock period and the preceding fractional pulse (FP). Calculated (FP = FP + (m * x * p)). However, if the preceding fractional pulse is the first fractional pulse, the preceding fractional pulse may be set to zero.

ステップ406では、端数パルス周期が出力パルス周期の半分または0.5以上であるか否かが判断される。出力パルス周期は周波数との関連(p=1/f)で決定される。従って、端数パルス周期は出力周期が経過している期間に相当する。端数パルスが0.5以上でない場合、得られたパルス周期はステップ402へ入力される。
ステップ406の端数パルスが0.5以上である場合、ステップ407で、端数パルスが式FP=FP−0.5によって調節される。ここで、端数パルスは、残りの値を表わしたものであり、出力状態のトグリングを引き起こす。
In step 406, it is determined whether the fractional pulse period is equal to or greater than half of the output pulse period or 0.5. The output pulse period is determined in relation to frequency (p = 1 / f). Therefore, the fractional pulse period corresponds to the period in which the output period has elapsed. If the fractional pulse is not 0.5 or more, the obtained pulse period is input to step 402.
If the fractional pulse in step 406 is greater than or equal to 0.5, then in step 407 the fractional pulse is adjusted by the equation FP = FP−0.5. Here, the fractional pulse represents the remaining value and causes toggling of the output state.

ステップ408では、端数パルス周期が出力パルス周期の半分以上である場合、出力状態をトグリングすることにより、個々の流量について所望の周波数を提供する。次いで、得られた端数パルスがステップ402へ入力されてループ内のオペレーションが継続される。
例示的な実施形態の中には、処理負荷を軽減させるためにマイクロコントローラに通常「搭載(on−board)」されるシリアル出力ハードウェアが用いられるものもある。このタイプのハードウェアとしては、限定するわけではないがI2S、SPI、USARTS/ARTS、「SPORTS」およびいくつかの種類のJTAGポートなどを挙げることができる。さらに、処理負荷を軽減させるためにDMAも用いることもできる。
At step 408, the output state is toggled to provide the desired frequency for the individual flow rates if the fractional pulse period is greater than or equal to half of the output pulse period. The resulting fractional pulse is then input to step 402 and operation in the loop is continued.
Some exemplary embodiments use serial output hardware that is typically "on-board" to a microcontroller to reduce processing load. This type of hardware may include, but is not limited to, I2S, SPI, USARTS / ARTS, "SPORTS" and several types of JTAG ports. Furthermore, DMA can also be used to reduce the processing load.

さまざまなタイプのシリアル出力ハードウェア(たとえば、SPI、DMAなど)を組込むために、出力状態の「ブロック」が前もって計算され、次いでハードウェアに与えられ、「入力クロック速度」で出力される。このことは、各出力計算のオーバーヘッドを削減させることにより帯域幅要件を減らすという点で有利である。たとえば、SPIの場合、8、16または32の出力状態のブロックを前もって計算し、次いで標準のSPIハードウェアにより「自動的に」出力することが可能となる。さらに、ブロックサイズを任意の所望のサイズへと大きくするためにDMAを用いることが可能となる。   To incorporate various types of serial output hardware (e.g., SPI, DMA, etc.), "blocks" of output states are precomputed, then presented to the hardware and output at "input clock rate." This is advantageous in that it reduces bandwidth requirements by reducing the overhead of each power calculation. For example, in the case of SPI, it is possible to pre-compute blocks of 8, 16 or 32 output states and then output "automatically" with standard SPI hardware. In addition, it is possible to use DMA to increase the block size to any desired size.

有利なことには、本発明は、「他の複数の特徴」(直角位相、パルス幅など)のうちのいずれかを組み入れて容易に向上させることが可能である。
有利なことには、本発明は、任意の所望の周波数出力範囲にわたって完全に拡大縮小が可能であり、演算を実行するために選択される特定のデータタイプおよび入力クロック周波数の分解能によってのみ制限される。実施形態によっては、標準型データタイプとしては、整数タイプ(たとえば、8ビット、16ビット、32ビットもしくは64ビット)または浮動小数点タイプ(典型的には、IEEE534の単精度もしくは倍精度)を挙げることができる。
Advantageously, the invention can be easily enhanced by incorporating any of the "other features" (quadrature, pulse width, etc.).
Advantageously, the present invention is fully scalable over any desired frequency output range, limited only by the particular data type selected to perform the operation and the resolution of the input clock frequency. Ru. In some embodiments, the standard data types include integer types (eg, 8-bit, 16-bit, 32-bit or 64-bit) or floating-point types (typically, single precision or double precision according to IEEE 534). Can.

本明細書には、本発明の最良の形態を実施または利用する方法を当業者に教示するための特定の実施形態が記載されている。本発明の原理を教示するために、従来技術の一部が単純化または省略されている。当業者にとって明らかなように、これらの実施形態の変形例もまた本発明の技術範囲内に含まれる。
上述の実施形態の詳細な記載は、本発明の技術範囲内に含まれるものとして本発明者が考えているすべての実施形態を完全に網羅するものではない。さらに正確にいえば、当業者にとって明らかなように、上述の実施形態のうちの一部の構成要素をさまざまに組み合わせてまたは除去してさらなる実施形態を作成してもよいし、また、このようなさらなる実施形態も本発明の技術範囲内、教示範囲内に含まれる。また、当業者にとって明らかなように、本発明の技術、教示の範囲に含まれるさらなる実施形態を作成するために、上述の実施形態を全体的にまたは部分的に組み合わせてもよい。
以上のように、本発明の特定の実施形態または実施例が例示の目的で記載されているが、当業者にとって明らかなように、本発明の技術範囲内において、さまざまな変更が可能
である。本明細書に記載の教示を上述のかつそれに対応する図に記載の実施形態とは異なる実施形態に適用されてもよい。従って、本発明の技術範囲は下記の請求項によって決められる。
This specification describes specific embodiments to teach those skilled in the art how to make or use the best mode of the invention. Portions of the prior art have been simplified or omitted to teach the principles of the present invention. As will be apparent to those skilled in the art, variations of these embodiments are also included within the scope of the invention.
The detailed description of the embodiments described above is not exhaustive of all embodiments considered by the inventor as being within the scope of the present invention. Rather, as will be apparent to those skilled in the art, some components of the above-described embodiments may be variously combined or removed to create further embodiments, and such Additional embodiments are also within the teaching of the present invention. Also, as will be apparent to those skilled in the art, the embodiments described above may be combined in whole or in part to create further embodiments within the scope of the techniques, teachings of the present invention.
While specific embodiments or examples of the invention have been described for the purpose of illustration, it will be appreciated by those skilled in the art that various modifications can be made within the scope of the invention. The teachings described herein may be applied to embodiments different from the embodiments described above and in the corresponding figures. Accordingly, the scope of the invention is to be determined by the following claims.

次の表は、図3に適用した場合のアルゴリズムの計算および出力を示す入力クロック周期の一例による入力クロック周期である。

時間 流量 所望の周波数 m*x*p 端数パルス 出力状態
0.00s 100g/s 10Hz 0.5 0+0.5>=0 低
0.05s 0+0.5>=0 高
0.10s 0+0.5>=0 低
0.15s 0+0.5>=0 高

0.95s 0+0.5>=0 高
1.00s 8g/s 0.8Hz 0.04 0+0.04>=.04 高
1.05s .04+.04>=.08 高
1.10s .08+.04>=.12 高

1.15s .12+.04>=.16 高
1.55s .44+.04>=.48 高
1.60s .48+.04>=.02 低
1.65s .02+.04>=.06 低

1.95s .26+.04>=.30 低
2.00s 50g/s 5Hz 0.25 .30+.25>=.05
2.05s .05+.25>=.30
2.10s .30+.25>=.05
2.15s .05+.25>=.30
2.20s .30+.25>=.05
The following table is an input clock period according to an example of the input clock period showing calculation and output of the algorithm when applied to FIG.

Temporal flow desired frequency m * x * p fractional pulse output state 0.00 s 100 g / s 10 Hz 0.5 0 + 0.5> = 0 low 0.05 s 0 + 0.5> = 0 high 0.10 s 0 + 0.5> = 0 Low 0.15s 0 + 0.5> = 0 High

0.95 s 0 + 0.5> = 0 high 1.00 s 8 g / s 0.8 Hz 0.04 0 + 0.04> =. 04 high 1.05 s. 04+. 04> =. 08 high 1.10s. 08+. 04> =. 12 high

1.15s. 12+. 04> =. 16 high 1.55 s. 44+. 04> =. 48 high 1.60 s. 48+. 04> =. 02 low 1.65s. 02+. 04> =. 06 low

1.95s. 26+. 04> =. 30 low 2.00 s 50 g / s 5 Hz 0.25. 30+. 25> =. 05 high 2.05 s. 05+. 25> =. 30 high 2.10 s. 30+. 25> =. 05 low 2.15 s. 05+. 25> =. 30 low 2.20 s. 30+. 25> =. 05 high

Claims (12)

マイクロコントローラで周波数出力を生成する方法であって、
前もって決められた周期を有する入力クロック信号を初期化するステップと、
前記前もって決められた周期に基づいてパラメータを計算するステップと、
前記パラメータおよび前もって決められた流量周波数スケールに基づいて所望の周波数を計算するステップと、
複数の端数パルスを計算することであって、前記複数の端数パルスの各端数パルスを前記所望の周波数、前記入力クロック信号の前記前もって決められた周期および先行する端数パルスの値に基づいて計算する、ステップと、
計算された前記各端数パルスが出力パルス周期の半分以上である場合に出力状態をトグリングすることにより前記所望の周波数を出力するステップと
を含む、方法
A method of generating a frequency output with a microcontroller,
Initializing an input clock signal having a predetermined period;
Calculating parameters based on the predetermined period;
Calculating a desired frequency based on the parameters and a predetermined flow frequency scale;
Calculating a plurality of fractional pulses, wherein each fractional pulse of the plurality of fractional pulses is calculated based on the desired frequency, the predetermined period of the input clock signal and the value of the preceding fractional pulse , Step, and
Outputting the desired frequency by toggling an output state if each calculated fractional pulse is greater than or equal to half an output pulse period;
Method, including
前記先行する端数パルスが初期の端数パルスである場合、前記先行する端数パルスの値が0にセットされる、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the value of the preceding fractional pulse is set to 0 if the preceding fractional pulse is an initial fractional pulse. 前記出力パルス周期が、前記入力クロック信号の前記前もって決められた周期、計算された前記パラメータおよび前記前もって決められた流量周波数スケールに基づいて計算される、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the output pulse period is calculated based on the predetermined period of the input clock signal, the calculated parameter and the predetermined flow rate frequency scale. 前記メータ電子機器が瞬時流量を測定するように構成される、請求項1に記載の方法   The method of claim 1, wherein the meter electronics are configured to measure an instantaneous flow rate. 前記メータ電子機器が、前記出力状態のトグリング回数および前記前もって決められた流量周波数スケールに基づいて総積分流量を測定するように構成される、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the meter electronics are configured to measure a total integrated flow based on the number of togglings in the output condition and the predetermined flow frequency scale. 前記パラメータは流量である、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the parameter is a flow rate. 振動式流量計(5)であって、
1つ以上のフローチューブ(103A、103B)ならびに第一および第二のピックオフセンサ(105、105’)を有する流量計センサ組立体(10)と、
前記1つ以上のフローチューブ(103A、103B)を振動させるように構成されるドライバ(104)と、
前記第一および第二のピックオフセンサ(105、105’)と結合され、前記ドライバ(104)と結合されるメータ電子機器(20)とを備えており、
前記メータ電子機器(20)が、
前もって決められた周期を有する入力クロック信号を初期化し、
前記前もって決められた周期に基づいてパラメータを計算し、
前記パラメータおよび前もって決められた流量周波数スケールに基づいて所望の周波数を計算し、
複数の端数パルスを計算し、
前記計算では、前記複数の端数パルスの各端数パルスを前記所望の周波数、前記入力クロック信号の前記前もって決められた周期および先行する端数パルスの値に基づいて計算し、
計算された前記各端数パルスが出力パルス周期の半分以上である場合に出力状態をトグリングすることにより前記所望の周波数を出力するように構成されることにより周波数出力を生成するように構成されてなるメータ電子機器である、振動式流量計(5)。
A vibrating flow meter (5),
A flowmeter sensor assembly (10) having one or more flow tubes (103A, 103B) and first and second pickoff sensors (105, 105 ');
A driver (104) configured to vibrate the one or more flow tubes (103A, 103B);
Meter electronics (20) coupled with the first and second pickoff sensors (105, 105 ') and coupled with the driver (104);
Said meter electronics (20)
Initialize an input clock signal having a predetermined period,
Calculating parameters based on the predetermined period,
Calculate the desired frequency based on the parameters and the predetermined flow frequency scale,
Calculate multiple fractional pulses,
The calculation calculates each fractional pulse of the plurality of fractional pulses based on the desired frequency, the predetermined period of the input clock signal and the value of the preceding fractional pulse,
The apparatus is configured to generate a frequency output by being configured to output the desired frequency by toggling an output state when each calculated fractional pulse is greater than or equal to half an output pulse period. Vibration-type flow meter (5), which is a meter electronic device.
前記先行する端数パルスが初期の端数パルスである場合、前記先行する端数パルスの値
が0にセットされる、請求項7に記載の振動式流量計(5)。
The vibratory flow meter (5) according to claim 7, wherein the value of the preceding fractional pulse is set to 0 if the preceding fractional pulse is an initial fractional pulse.
前記出力パルス周期が、前記入力クロック信号の前記前もって決められた周期、計算された前記パラメータおよび前記前もって決められた流量周波数スケールに基づいて計算されるように構成されてなる、請求項7に記載の振動式流量計(5)。   8. The system of claim 7, wherein the output pulse period is configured to be calculated based on the predetermined period of the input clock signal, the calculated parameter and the predetermined flow rate frequency scale. Vibratory flowmeter (5). 前記メータ電子機器が瞬時流量を測定するように構成されてなる、請求項7に記載の装置。   8. The apparatus of claim 7, wherein the meter electronics are configured to measure instantaneous flow. 前記メータ電子機器が、前記出力状態のトグリング回数および前記前もって決められた流量周波数スケールに基づいて総積分流量を求めるように構成されてなる、請求項7に記載の振動式流量計(5)。   The vibratory flow meter (5) according to claim 7, wherein the meter electronics are configured to determine a total integrated flow based on the number of togglings in the output condition and the predetermined flow frequency scale. 前記パラメータは流量である、請求項7に記載の振動式流量計(5)。   The vibratory flow meter (5) according to claim 7, wherein the parameter is a flow rate.
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