JP2645197B2 - 流量計測装置 - Google Patents
流量計測装置Info
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- Details Of Flowmeters (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Description
量信号から流量値を計測して記録を行う流量計測装置に
関し、特に低消費電力化を図ることができて電池駆動に
適した流量計測装置に関する。
は、1〜5V程度の電圧信号や4〜20mA程度の電流
信号を使用するのが一般的であった。しかし、近年にな
って電子技術の進歩に伴ない電池駆動の流量計測装置の
要求が高まっている。これは、商用電源を使用すると停
電時に動作させることができない、或いは停電補償の手
段を講じなければならないという理由の他に、可燃性流
体の測定においては防爆上の問題から好ましくない等か
らの理由からである。
電圧信号や4〜20mA電流信号では消費電力低減が困
難であることから流量信号として周波数(パルス)信号
を使用することが考えられている。特に、光伝送を実現
するためには周波数信号が好都合となっている。
信号を用いた従来の流量計測装置を示しており、図7
は、その周波数信号等のタイミングチャートを示してい
る。
周波数に変換されたパルス列信号からなる流量信号(図
7(a))はパルス周期測定のためにエッジ検出回路1
1によりパルスエッジが検出され、この検出タイミング
で基準クロック発生部12で生成される基準クロック
(図7(b))を計数しているカウンタ13の計数値を
ラッチ14に記憶させる(図7(c),(d))。また
これと同時に演算部15が起動されてラッチ14の計数
値が読み取られるようになっている(図7(e))。以
降、流量信号のエッジが検出されるごとにその時の基準
クロックの計数値がラッチ14に更新され演算部15が
起動されるので、演算部15でラッチ14からの計数値
が読み取られ、前回読み取り値からの増加値と基準クロ
ックの周期から流量信号のエッジからエッジまでの時間
つまり周期が求められ、周波数さらにはこれを流量に変
換する演算が実行されるようになっている(図7
(f))。
おいて周波数信号の周期を正確に求めるためには、測定
しようとする周波数信号の最大周波数に対し、時間測定
用の基準クロックは相当高い周波数を使用する必要があ
る。これは、基準クロックの計数値により時間を測定す
る場合には、この基準クロックと周波数信号とは非同期
のため1クロックの分の誤差が発生する可能性がある。
したがって、例えば1%以内の誤差で時間測定をするた
めには100クロック以上の時間でなくてはならず、被
測定周波数信号の100倍以上の基準クロック周波数が
必要となる。しかし、一般に周波数が高くなる程消費電
力が増加することはよく知られている事実である。
コンピュータ(以下MPUという)を使用することが便
利であるが、MPUでは周波数信号の最小周期(最大周
波数)内で演算を終了させる必要があるため、使用され
るMPUには高速処理が要求される。しかし、MPUの
高速処理には消費電力の増大を招いてしまう。
変動するという問題もある。即ち、測定しなければなら
ない最小周波数は信号のエッジからエッジつまり1周期
が長いため、測定時間が長くなる。もし周波数がゼロな
らば測定時間が無限大となってしまうが、流量信号を周
波数に変換する場合に例えば10〜100Hzという変
換を行うことは困難ではないので、測定時間が無限大と
なることは回避できる。しかし、100Hzの場合は測
定時間が10msとなるのに対し、10Hzの場合は1
00msとなる。そして、MPUには10ms以内に演
算を終了させる能力が要求され、基準クロックも10m
sの時間を必要な精度で計測できるだけの高速クロック
が要求される。
保し、基準クロックに要求される周波数を低くするため
に流量信号の最大周波数を低くした場合は、当然最低周
波数も低くなり、例えば10〜100Hzを0.1〜1
Hzの流量信号とした場合0.1Hzの測定には10s
が必要となり、この場合は応答性が悪くなるという問題
がある。
使用せずに所要の測定精度と測定時間を確保するととも
に演算部での演算時間に対する制約を低減し、低消費電
力化を実現することができて電池駆動に適した流量計測
装置を提供することを目的とする。
するために、周波数に変換された流量信号を計数する第
1のカウンタと、前記流量信号の周期測定のための基準
クロックを計数する第2のカウンタと、前記流量信号の
エッジを検出するエッジ検出部と、該エッジ検出部によ
るエッジ検出後当該エッジ検出部のエッジ検出を一定時
間禁止させるタイマ部と、前記第1のカウンタ及び第2
のカウンタによる前回エッジ検出時における各計数値と
前記一定時間後の今回エッジ検出時における各計数値か
ら流量を演算する演算部とを有することを要旨とする。
号の周期測定のための基準クロックが第2のカウンタで
計数される。エッジ検出部で流量信号の立上り又は立下
りの何れか一方のエッジが検出されると、このエッジ検
出により演算部が起動され、このエッジ検出時における
第1のカウンタ及び第2のカウンタの各計数値が演算部
に読込まれて保持される。一方、このエッジ検出後、タ
イマ部によりエッジ検出部のエッジ検出が一定時間禁止
される。
検出部のエッジ検出禁止が解除され、エッジ検出が行わ
れると、前記と同様に第1カウンタ及び第2のカウンタ
の各計数値が演算部に読込まれる。
定時間経過後の今回の各計数値から流量信号の平均周期
が算出され、さらに流量が演算される。
ジからエッジまでの測定時間が一定時間以上確保される
ため、基準クロックの周波数を低くしても所要の高い測
定精度を得ることができ、また、演算部での演算処理の
実行時間も一定時間が確保されて高速処理が要求される
ことがなくなる。したがって低消費電力化を実現するこ
とができて電池駆動に適したものとなる。
する。図1及び図2は、本発明の一実施例を示す図であ
る。
図1中、1は流量を周波数に変換することにより生成さ
れた周波数信号の入力端子である。流量を周波数信号に
変換する手段は本実施例の主旨ではないので特に言及し
ないが、流量信号として一般的に使用されている1〜5
V電圧信号や4〜20mA電流信号は、例えばV/Fコ
ンバータにより容易にパルス列信号からなる周波数信号
に変換される。2は、その周波数信号を計数する第1の
カウンタ、3は周波数信号のエッジを検出するエッジ検
出部、4はエッジ検出時における第1のカウンタ2の計
数値を記憶する第1のラッチ、5はエッジ検出部3によ
るエッジ検出後、そのエッジ検出動作を一定時間禁止さ
せるタイマ部である。一方、6は周波数信号の周期測定
のための基準クロックを発生する基準クロック発生部、
7はその基準クロックを計数する第2のカウンタ、8は
エッジ検出部3によるエッジ検出時における第2のカウ
ンタ7の計数値を記憶する第2のラッチ、9は演算部と
してのMPUである。
て、上述のように構成された流量計測装置の作用を説明
する。
(a))が第1のカウンタ2で計数され(図2
(b))、基準クロック発生部6で発生した基準クロッ
ク(図2(d))が第2のカウンタ7で計数される(図
2(e))。また、上記の周波数信号は、エッジ検出部
3においてエッジ検出が行われ、エッジが検出される
と、その検出時点の第1のカウンタ2の計数値が第1の
ラッチ4へ記憶され(図2(c))、第2のカウンタ7
の計数値が第2のラッチ8へ記憶される(図2
(f))。エッジ検出部3による周波数信号の検出エッ
ジは立上りでも立下りでも、何れか一方に限定されれば
よい。
かかり(図2(h))、第1のラッチ4及び第2のラッ
チ8に記憶腐された各計数値がMPU9に読取られて保
持される。MPU9は、この各計数値の読取り後、タイ
マ部5をクリアし、エッジ検出部3はタイマ部5が作動
するまで一定時間エッジ検出が禁止される(図2
(g))。そして、一定時間後、タイマ部5が作動して
エッジ検出部3はエッジ検出が可能となる。周波数信号
のエッジ検出で再度、第1のカウンタ2の計数値が第1
のラッチ4へ記憶され、第2のカウンタ7の計数値が第
2のラッチ8へ記憶される。また、前記と同様に、MP
U9には割込みがかかり、スタンバイ状態から復帰して
第1のラッチ4及び第2のラッチ8に記憶された各計数
値の読取りが行われる。
と一定時間経過後の今回の各計数値から、その間に計数
された周波数信号の信号数及び基準クロックのクロック
数が求められて流量信号の平均周期が算出され、さらに
流量が演算される(図2(i))。以降、エッジ検出部
3によるエッジ検出ごとに、第1のカウンタ2及び第2
のカウンタ7の各計数値がそれぞれ第1のラッチ4及び
第2のラッチ8に記憶され、また、この記憶された各計
数値がMPU9に読取られて流量の計測及び記録が続行
される。
された時周波数信号の最小周期内でその計数値の読取り
が可能であれば、第1のカウンタ2の計数値が変化する
前に読取りが可能となるので、第1のラッチ4は省くこ
とができる。この場合はMPU9に第1のカウンタ2の
計数値が直接読込まれて保持されることになるので、図
1における第1のラッチ4はMPU9の中に含まれるこ
ととなり、その構成は図1のものと本質的には同じであ
る。
とが言えるが、周波数信号のエッジと基準クロックの周
期がとられていないのでMPU9がエッジ検出で起動さ
れてから第2のカウンタ7の計数値が変化するまでの時
間は基準クロックの1周期内で一定しない。したがって
基準クロックの1クロック分の誤差が許容できるか、又
は周波数信号と基準クロックのエッジを同期させれば第
2のラッチ8は省くことができる。そして、この場合も
MPU9の中に第2のラッチが含まれることとなり、そ
の構成は図1のものと本質的な違いはない。周波数信号
と基準クロックのエッジを同期させる場合は、後述の他
の実施例で説明する。
して述べる。
号、即ち周波数信号の周期測定時に、一定時間以上の間
隔をおいてそのエッジからエッジまでの時間を測定する
ようにしたので以下のような効果がある。
一定時間以上確保できるため、周期測定のための基準ク
ロック周波数を低くすることができて低消費電力化を図
ることができる。
を0.1%の精度で計測しようとすると、周波数信号の
1周期は10msであり、基準クロックの1周期分の誤
差が発生するため、基準クロックは10msの0.1%
で10μs周期、即ち100kHzが必要である。これ
に対し、この実施例では、タイマ部で1s間エッジ検出
を禁止するように設定しているとすれば、周期測定の時
間は1s以上が確保されるため、1sの0.1%で1m
s周期即ち1kHzで十分である。
ぼ一定した応答性が得られる。
Hzで100Hzの周波数信号を0.1%精度で計測す
るために、その周波数信号を100分周して1Hzで計
測する場合は応答性は1sであるが、10Hzの周波数
は100分周されて0.1Hzとなってしまう。このた
め応答性は10sとなる。この場合10Hzに対する計
測精度は0.01%となるが、低い周波数でのみ計測精
度を高くしても無意味である。これに対し、この実施例
では基準クロック1kHzでタイマ部で1s間エッジ検
出を禁止するように設定されているとすれば、100H
zの信号に対しても10Hzの信号に対してもほぼ1s
の応答性であり、ともに計測精度0.1%を確保できる
(応答時間はエッジ検出禁止時間1sに周波数信号の1
周期以内の遅れが発生するが、流量記録の用途では特に
問題とならない)。
一定時間以上確保できるため、演算部ではエッジ検出後
次のエッジ検出までの時間内に演算処理を実行すればよ
く、演算部に使用されるMPUに高速処理が要求されな
い。逆に、MPUの処理能力に合せてタイマ部の時間を
設定すればよい。一般に高速処理ほど消費電流が大とな
るため、MPUの低消費電力化が実現できる。さらに
は、演算処理が終了した後はMPUを停止させておくこ
とも可能である。MPUの動作を停止させるスタンバイ
状態で非常に低消費電力化が実現できることはよく知ら
れていることである。
を演算すると10ms以内に演算を終了する能力のMP
Uが必要であるばかりでなく、1sに100回の演算を
繰返さなくてはならない。サンプリング点数が多い程計
測精度が高まるのは事実であるが、流量記録の観点から
すると短時間に大きな流量変動に追従する必要がない場
合が殆んどである。
という汎用のデジタル素子で構成されるとともに、基準
信号も基準クロックのみであるため、回路構成が容易で
あり、演算部も汎用のMPUを利用して容易に構成でき
る。したがって装置の小形化、低消費電力化、低価格化
を実現することができる。
実施例を示す。この実施例は、周波数に変換された流量
信号のエッジと基準クロックのエッジとを同期部を用い
て同期させるようにしたものである。
等と同一ないし均等のものは、前記と同一符号を以って
示し、重複した説明を省略する。
のカウンタの前段に同期部10が接続され、前記一実施
例における第1、第2のラッチが省略されている。同期
部10としては、図4(A)に示すようなD型フリップ
フロップ10aを用いることができる。図4(B)に示
すように、D型フリップフロップ10aのD端子に周波
数に変換した流量信号を入力し、CK端子に基準クロッ
クを入力させると、基準クロックに同期した同期流量信
号がQ端子から出力される。
を図5のタイミングチャートを用いて説明する。周波数
に変換された流量信号(図5(a))は同期部10で基
準クロック(図5(d))のエッジに同期される。そし
て同期流量信号(図5(b))が第1のカウンタ2で計
数され(図5(c))、基準クロックが第2のカウンタ
7で計数される(図5(e))。また、同期流量信号
は、エッジ検出部3においてエッジ検出が行われ、エッ
ジが検出されると、MPU9が起動されて第1のカウン
タ2及び第2のカウンタ7の各計数値がMPU9に読取
られて保持される。ここでMPU9は、エッジ検出部3
によるエッジ検出後、基準クロックの1周期以内に第1
のカウンタ2及び第2のカウンタ7の各計数値を読取る
ことにより、第1のカウンタ2及び第2のカウンタ7の
各計数値が変化する前の値を正しく得ることができる。
イマ部5をクリアし、エッジ検出部3はタイマ部5が作
動するまで一定時間エッジ検出が禁止される(図5
(f))。そして、一定時間後、タイマ部5が作動して
エッジ検出部3はエッジ検出が可能となる。同期流量信
号のエッジ検出で再度、第1のカウンタ2及び第2のカ
ウンタ7の各計数値がMPU9に読取られる。そして、
MPU9により、前回の各計数値と一定時間経過後の今
回の各計数値から、その間に計数された同期流量信号の
信号数及び基準クロックのクロック数が求められて同期
流量信号の平均周期が算出され、さらに流量が演算され
る(図5(h))。
エッジ検出部による流量信号のエッジ検出後、タイマ部
により次のエッジ検出を一定時間禁止して流量信号のエ
ッジからエッジまでの周期測定の測定時間を一定時間以
上とるようにしたため、基準クロックの周波数を低くし
ても所要の高い測定精度を得ることができ、また演算部
では演算処理の実行に一定時間が確保されて高速処理を
要求されることがなくなる。したがって低消費電力化を
実現することができて電池駆動に好適な流量計測装置を
提供することができる。
ロック図である。
グチャートである。
明するための図である。
チャートである。
チャートである。
Claims (1)
- 【請求項1】 周波数に変換された流量信号を計数する
第1のカウンタと、前記流量信号の周期測定のための基
準クロックを計数する第2のカウンタと、前記流量信号
のエッジを検出するエッジ検出部と、該エッジ検出部に
よるエッジ検出後当該エッジ検出部のエッジ検出を一定
時間禁止させるタイマ部と、前記第1のカウンタ及び第
2のカウンタによる前回エッジ検出時における各計数値
と前記一定時間後の今回エッジ検出時における各計数値
から流量を演算する演算部とを有することを特徴とする
流量計測装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3330362A JP2645197B2 (ja) | 1991-12-13 | 1991-12-13 | 流量計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3330362A JP2645197B2 (ja) | 1991-12-13 | 1991-12-13 | 流量計測装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05164593A JPH05164593A (ja) | 1993-06-29 |
JP2645197B2 true JP2645197B2 (ja) | 1997-08-25 |
Family
ID=18231763
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3330362A Expired - Fee Related JP2645197B2 (ja) | 1991-12-13 | 1991-12-13 | 流量計測装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2645197B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007074434A (ja) * | 2005-09-07 | 2007-03-22 | Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd | 計数器 |
-
1991
- 1991-12-13 JP JP3330362A patent/JP2645197B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05164593A (ja) | 1993-06-29 |
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