JP4096401B2 - Seismic device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動を検出して、そのレベルが危険レベルか否か、あるいはその振動が地震か否かを判別する感震装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来この種の感震装置は、特開平8−247818号公報のようなものが知られていた。以下、その方法について図7と図8を参照しながら説明する。
【0003】
図7に示すように、感震センサ1と、インピーダンス変換回路2と、増幅回路3と、フィルタ回路4と、コンパレータ回路5と、インターフェイス回路6と、CPU7とで構成されており、8は流量センサ、9はガス管、10は遮断弁である。
【0004】
また、インピーダンス変換回路2と増幅回路3とフィルタ回路4は、それぞれ図8に示すように、オペアンプ11で構成されていた。ここで、12は抵抗、13はコンデンサ、14は所定電圧端子、15は接地端子、16はセンサ部、17は出力端子である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来技術では、オペアンプの出力電圧は、所定電圧端子の電圧値をオフセット電圧として出力され、オフセット電圧を基準に、例えば、プラス振動はオフセット電圧+αの電圧、マイナス振動はオフセット電圧−βの電圧として出力される。しかし、この装置を量産する場合、オフセット電圧を所定の値に設定することが困難で、ひとつひとつ検査しながら製造しなければならないというという課題があった。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、振動を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段の検出信号を出力する出力手段と、前記振動検出手段と前記出力手段の電源投入後の前記出力手段からの出力値を振動がゼロであるゼロレベルに設定するゼロ点設定手段と、電源投入後、所定時間以上において出力値が連続的に所定レベル以下の変動か否かを判定する安定判別手段とを具備し、前記安定判別手段が安定と判定した時、その出力値をゼロレベルに前記ゼロ点設定手段が設定するようにしたもので、量産時においても、ひとつひとつオフセット電圧を調整、検査する必要がなく、振動検出精度の高い感震装置を製造することができる。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明は、振動を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段の検出信号を出力する出力手段と、前記振動検出手段と前記出力手段の電源投入後の前記出力手段からの出力値を振動がゼロであるゼロレベルに設定するゼロ点設定手段と、電源投入後、所定時間以上において出力値が連続的に所定レベル以下の変動か否かを判定する安定判別手段とを具備し、前記安定判別手段が安定と判定した時、その出力値をゼロレベルに前記ゼロ点設定手段が設定するようにしたもので、製造された回路のオフセット電圧にゼロ点設定手段が設定することができるので、量産時においても、ひとつひとつオフセット電圧を調整、検査する必要がなく、振動検出精度の高い感震装置を製造することができるとともに、所定時間連続して所定レベル以下の出力値を検出することで、電源投入後の過渡特性の安定化を確認することができ、精度の高いゼロレベルを設定することができる。
【0008】
また、ゼロレベルの補正調整する動作を指示するゼロ点調整指示手段を備えことで、ゼロレベルの設定後でも、何度かゼロレベルの調整を行うことができ、高い精度を長期間にわたり持続することができる。
【0009】
さらに、ゼロ点設定手段が動作中に、振動が検出された時は、初期値または過去のゼロレベルの設定値を使用して振動検出を行うこととした。そして、ゼロ点設定中に振動が発生しても、初期値または過去のゼロレベルの設定値を用いることで、その振動を見逃すことなく検出することができる。
【0010】
【実施例】
以下、本発明の感震装置の実施例について図面を参照して説明する。
【0011】
(実施例1)
図1は本発明の実施例1の感震装置のブロック図である。図1において、18は振動加速度を検出する振動検出手段としての振動センサ、19は前記振動センサ18のインピーダンス変換回路、20は出力手段としての信号を増幅する増幅回路、21は前記信号をデジタル信号に変換するAD変換回路、22は電源としての電池、23は電気の通電をオン/オフするスイッチ部、24はAD変換回路21と信号をやり取りするAD入力部、25はデジタル信号で入力された電圧値をゼロ点に補正する指示を行うゼロ点調整指示部、26は電圧値をゼロ点に設定するゼロ点設定部、27はデジタル値を振動レベルに変換する振動レベル変換部、28はこれらの処理を行うマイコン部である。また、図2に示すように、インピーダンス変換回路19は高入力インピーダンスのオペアンプ29で構成し、増幅回路20は2段のオペアンプ30で構成した。
【0012】
ここで、31は抵抗部、32はコンデンサ部、33はオフセット電圧端子、34は接地端子、35は出力端子である。また、電源接続線などは略する。
【0013】
次に動作、作用について図3から図5を用いて説明する。図3と図4に示すように、本発明の感震装置は、振動センサ18とインピーダンス変換回路19と増幅回路20とAD変換回路21へ電源をスイッチ部23をオンにして投入する。
【0014】
すると、増幅回路20からの出力電圧は、図3にように時間と共に変化し、最終オフセット電圧で安定する。この現象を回避するために、まず、電源投入後、ゼロレベルの初期値を設定し、振動センサ18とインピーダンス変換回路19と増幅回路20とAD変換回路21などの回路が安定するまで、第1の所定時間(例えば、3秒)だけ待機する。
【0015】
そして、第1の所定時間が経過すると、第2の所定時間のタイマーをクリアして初期化し、タイマーをスタートさせる。そして、所定のサンプリング時間間隔でAD変換回路からADデータをA(i)に入力する。ここで、iは1ずつ増加するカウンタ数である。そして、安定判別手段としての安定判別部がA(i)とA(i+1)の差の絶対値が所定値A(例えば、2単位)未満であれば、第2の所定時間(例えば、5秒)以上かどうかを判定し、第2の所定時間以上経過していれば、そのA(i)の値をゼロ点としてゼロレベル設定値Zに設定する。
【0016】
また、A(i)とA(i+1)の差の絶対値が所定値A以上であれば、第2の所定時間用タイマーを再度クリアして同様のことを繰り返し、第2の所定時間を経過していなければ、次のサンプリング時間でAD変換値を入力して同様の処理を繰り返すこととした。
【0017】
よって、電源投入後、3秒経過して、所定値に信号が安定すれば、その電圧値をゼロ点として設定することができるのである。
【0018】
さらに、図5に示すように、第3の所定時間(例えば、1時間)ごとにゼロ点調整指示部からの信号により、前記ゼロ点の調整を行うことで、経時変化や温度変化があっても、常に精度の高いゼロ点が設定できるので、振動レベルが精度よく計測でき、異常振動の検出を正確に行うことができる。
【0019】
このように、電源投入後、第1の所定時間経過した後、第2の所定時間内において出力値が連続的に所定レベル以下の変動か否かを判定する安定判別部30が安定と判定した時、その出力値をゼロレベルに設定するゼロ点設定手段を備えることで、電源投入時の過渡特性が除去でき、かつ電源投入後の過渡特性の安定化を確認することができ、精度の高いゼロレベルを設定することができる。
【0020】
また、ゼロレベルの設定後でも、何度かゼロレベルの調整を行うことができ、高い精度を長期間にわたり持続することができる。また、定期的にゼロレベルを補正することで、常に、精度の高いゼロレベルを保持することができる。
【0021】
また、電池電源を用いた単電源駆動の回路でもオフセット電圧がゼロレベルに設定され、電池電圧の変動があっても長期にわたり精度の高い振動レベルを検出することができる。
【0022】
なお、ゼロ点設定後の処理は説明を省いているが、フロー1でゼロ点が設定された後、所定間隔で振動が計測され、そのレベルが異常か否か、またはその振動波形が異常か否かを判定して危険な振動が発生した時には、所定の安全処置を行うものである。
【0023】
また、ゼロ点調整指示手段は、計時タイマーで説明したが、異常発生時に手動で操作する時に、ゼロ点調整指示を行う起動装置でもよい。
【0024】
(実施例2)
図6は本発明の実施例2の感震装置を示すフローチャートである。実施例1と異なる点は、ゼロ点設定処理が動作中に、振動が検出された時は、初期値または過去のゼロレベルの設定値を使用して振動検出を行うところにある。
【0025】
例えば、所定の時間間隔でAD変換値を入力し、その値が所定値Bよりも未満の時は、実施例1と同様にゼロ点の設定処理を行うが、その値が所定値B以上のときは、変動幅が大きすぎるのでゼロ点設定値を初期化して振動レベルを計測することとした。
【0026】
このように、ゼロ点設定中に振動が発生しても、初期値または過去のゼロレベルの設定値を用いることで、その振動を見逃すことなく検出することができる。
【0027】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の感震装置は、振動を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段の検出信号を出力する出力手段と、前記振動検出手段と前記出力手段の電源投入後の前記出力手段からの出力値を振動がゼロであるゼロレベルに設定するゼロ点設定手段と、電源投入後、所定時間以上において出力値が連続的に所定レベル以下の変動か否かを判定する安定判別手段とを具備し、前記安定判別手段が安定と判定した時、その出力値をゼロレベルに前記ゼロ点設定手段が設定するようにしたもので、製造された回路のオフセット電圧にゼロ点設定手段が設定することができるので、量産時においても、ひとつひとつオフセット電圧を調整、検査する必要がなく、振動検出精度の高い感震装置を製造することができるとともに、所定時間連続して所定レベル以下の出力値を検出することで、電源投入後の過渡特性の安定化を確認することができ、精度の高いゼロレベルを設定することができる。
【0028】
また、ゼロレベルの補正調整する動作を指示するゼロ点調整指示手段を備えことで、ゼロレベルの設定後でも、何度かゼロレベルの調整を行うことができ、高い精度を長期間にわたり持続することができる。
【0029】
さらに、ゼロ点設定手段が動作中に、振動が検出された時は、初期値または過去のゼロレベルの設定値を使用して振動検出を行うこととした。そして、ゼロ点設定中に振動が発生しても、初期値または過去のゼロレベルの設定値を用いることで、その振動を見逃すことなく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例1の感震装置のブロック図
【図2】 同感震装置の回路図
【図3】 同感震装置の動作を示す信号波形を示す図
【図4】 同感震装置の動作を示すフローチャート
【図5】 同感震装置の動作を示すタイミングチャート
【図6】 本発明の実施例2を示す感震装置の動作を示すフローチャート
【図7】 従来の感震装置を示すブロック図
【図8】 同感震装置を示す回路図
【符号の説明】
18 振動センサ(振動検出手段)
19 インピーダンス変換回路
20 増幅回路(出力手段)
21 AD変換回路
22 電池(電源)
23 スイッチ部
25 ゼロ点調整指示部(ゼロ点調節指示手段)
26 ゼロ点設定部(ゼロ点設定手段)
30 安定判定部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a seismic sensing device that detects vibration and determines whether the level is a dangerous level or whether the vibration is an earthquake.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, this type of seismic device has been known as disclosed in JP-A-8-247818. Hereinafter, the method will be described with reference to FIGS.
[0003]
As shown in FIG. 7, the seismic sensor 1, the impedance conversion circuit 2, the amplifier circuit 3, the filter circuit 4, the comparator circuit 5, the interface circuit 6, and the CPU 7 are configured. A sensor, 9 is a gas pipe, and 10 is a shut-off valve.
[0004]
Further, the impedance conversion circuit 2, the amplifier circuit 3, and the filter circuit 4 are each composed of an operational amplifier 11 as shown in FIG. Here, 12 is a resistor, 13 is a capacitor, 14 is a predetermined voltage terminal, 15 is a ground terminal, 16 is a sensor unit, and 17 is an output terminal.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above prior art, the output voltage of the operational amplifier is output with the voltage value of the predetermined voltage terminal as an offset voltage. For example, a positive vibration is a voltage of an offset voltage + α and a negative vibration is an offset voltage −β. Output as voltage. However, when this device is mass-produced, there is a problem that it is difficult to set the offset voltage to a predetermined value, and the device must be manufactured while inspecting one by one.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a vibration detection means for detecting vibration, an output means for outputting a detection signal of the vibration detection means, and the output means after the vibration detection means and the output means are turned on. Zero point setting means for setting the output value from zero to a zero level at which vibration is zero, and stability determination means for determining whether or not the output value continuously fluctuates below a predetermined level after a predetermined time after power-on. When the stability determining means determines that the output is stable, the zero point setting means sets the output value to zero level. It is necessary to adjust and inspect the offset voltage one by one even during mass production. Therefore, it is possible to manufacture a seismic sensing device with high vibration detection accuracy.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention provides a vibration detection means for detecting vibration, an output means for outputting a detection signal of the vibration detection means, and an output value from the output means after the vibration detection means and the output means are turned on. Zero stability setting means for setting to zero level, which is zero, and stability determination means for determining whether or not the output value continuously fluctuates below a predetermined level after a predetermined time after power-on, the stability determination When the means is determined to be stable, the zero point setting means sets the output value to zero level, and the zero point setting means can set the offset voltage of the manufactured circuit. Even at times, it is not necessary to adjust and check the offset voltage one by one, and it is possible to manufacture a seismic sensing device with high vibration detection accuracy and to output below a predetermined level continuously for a predetermined time. By detecting, it is possible to confirm the stabilization of the transient characteristics after power-on, it is possible to set a higher zero level accuracy.
[0008]
In addition, by providing zero point adjustment instruction means for instructing the zero level correction adjustment operation, zero level adjustment can be performed several times even after the zero level is set, and high accuracy is maintained over a long period of time. be able to.
[0009]
Furthermore, when vibration is detected while the zero point setting means is operating, vibration detection is performed using the initial value or the past zero level setting value. Even if vibration occurs during the zero point setting, the initial value or the past zero level setting value can be used to detect the vibration without missing it.
[0010]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the seismic sensing device of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0011]
Example 1
FIG. 1 is a block diagram of a seismic device according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, 18 is a vibration sensor as vibration detection means for detecting vibration acceleration, 19 is an impedance conversion circuit for the vibration sensor 18, 20 is an amplification circuit for amplifying a signal as output means, and 21 is a digital signal. AD conversion circuit 22 for converting the battery, 22 as a battery as a power supply, 23 a switch unit for turning on / off electricity, 24 an AD input unit for exchanging signals with the AD conversion circuit 21, 25 input as a digital signal Zero point adjustment instruction unit for instructing to correct the voltage value to zero point, 26 is a zero point setting unit for setting the voltage value to zero point, 27 is a vibration level converting unit for converting a digital value into a vibration level, and 28 is these It is a microcomputer part which performs the process of. As shown in FIG. 2, the impedance conversion circuit 19 is composed of an operational amplifier 29 having a high input impedance, and the amplifier circuit 20 is composed of a two-stage operational amplifier 30.
[0012]
Here, 31 is a resistor section, 32 is a capacitor section, 33 is an offset voltage terminal, 34 is a ground terminal, and 35 is an output terminal. Also, power supply connection lines and the like are omitted.
[0013]
Next, operation | movement and an effect | action are demonstrated using FIGS. 3-5. As shown in FIGS. 3 and 4, the seismic device of the present invention supplies power to the vibration sensor 18, the impedance conversion circuit 19, the amplification circuit 20, and the AD conversion circuit 21 with the switch unit 23 turned on.
[0014]
Then, the output voltage from the amplifier circuit 20 changes with time as shown in FIG. 3, and is stabilized at the final offset voltage. In order to avoid this phenomenon, first, after the power is turned on, an initial value of zero level is set, and the first circuit until the circuits such as the vibration sensor 18, the impedance conversion circuit 19, the amplification circuit 20, and the AD conversion circuit 21 are stabilized. For a predetermined time (for example, 3 seconds).
[0015]
Then, when the first predetermined time has elapsed, the timer for the second predetermined time is cleared and initialized, and the timer is started. Then, AD data is input to A (i) from the AD conversion circuit at a predetermined sampling time interval. Here, i is the number of counters incremented by one. If the absolute value of the difference between A (i) and A (i + 1) is less than a predetermined value A (for example, 2 units), the stability determining unit as the stability determining means has a second predetermined time (for example, 5 seconds). ) Is determined, and if the second predetermined time or more has elapsed, the value of A (i) is set to the zero level set value Z as the zero point.
[0016]
If the absolute value of the difference between A (i) and A (i + 1) is greater than or equal to the predetermined value A, the second predetermined time timer is cleared again and the same is repeated, and the second predetermined time has elapsed. If not, the AD conversion value is input at the next sampling time and the same processing is repeated.
[0017]
Therefore, if the signal becomes stable at a predetermined value after 3 seconds have passed since the power is turned on, the voltage value can be set as the zero point.
[0018]
Furthermore, as shown in FIG. 5, there is a change with time or temperature by adjusting the zero point by a signal from the zero point adjustment instruction unit every third predetermined time (for example, one hour). However, since a highly accurate zero point can always be set, the vibration level can be accurately measured and abnormal vibration can be detected accurately.
[0019]
As described above, after the first predetermined time has elapsed after the power is turned on, the stability determination unit 30 that determines whether the output value continuously fluctuates below a predetermined level within the second predetermined time is determined to be stable. By providing a zero point setting means to set the output value to zero level, transient characteristics at power-on can be removed, and stabilization of transient characteristics after power-on can be confirmed, with high accuracy Zero level can be set.
[0020]
Moreover, even after the zero level is set, the zero level can be adjusted several times, and high accuracy can be maintained over a long period of time. Further, by correcting the zero level periodically, it is possible to always maintain a highly accurate zero level.
[0021]
Further, even in a single power supply driving circuit using a battery power supply, the offset voltage is set to zero level, and a highly accurate vibration level can be detected over a long period of time even if the battery voltage fluctuates.
[0022]
The processing after the zero point setting is omitted, but after the zero point is set in flow 1, vibration is measured at a predetermined interval and whether the level is abnormal or whether the vibration waveform is abnormal. When a dangerous vibration is generated by judging whether or not, predetermined safety measures are taken.
[0023]
Further, although the zero point adjustment instruction means has been described with the clock timer, it may be an activation device that issues a zero point adjustment instruction when manually operating when an abnormality occurs.
[0024]
(Example 2)
FIG. 6 is a flowchart showing the seismic sensing apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. The difference from the first embodiment is that when vibration is detected during the zero point setting process, vibration detection is performed using an initial value or a past zero level setting value.
[0025]
For example, when an AD conversion value is input at a predetermined time interval and the value is less than the predetermined value B, a zero point setting process is performed as in the first embodiment. In some cases, since the fluctuation range was too large, the zero point set value was initialized and the vibration level was measured.
[0026]
Thus, even if vibration occurs during the zero point setting, the initial value or the past zero level setting value can be used to detect the vibration without missing it.
[0027]
【The invention's effect】
As described above, the seismic sensing device of the present invention includes a vibration detection unit that detects vibration, an output unit that outputs a detection signal of the vibration detection unit, and the vibration detection unit and the output unit after the power is turned on. Zero point setting means for setting the output value from the output means to a zero level at which vibration is zero, and stability determination for determining whether the output value continuously fluctuates below a predetermined level after turning on the power for a predetermined time or more. And when the stability determining means determines that the output is stable, the zero point setting means sets the output value to zero level, and the zero point setting means is set to the offset voltage of the manufactured circuit. Therefore, even during mass production, it is not necessary to adjust and inspect each offset voltage, and it is possible to manufacture a seismic sensing device with high vibration detection accuracy and for a predetermined time. By detecting a predetermined level below the output value continues, and it is possible to confirm the stabilization of the transient characteristics after power-on, it is possible to set a highly accurate zero level.
[0028]
In addition, by providing zero point adjustment instruction means for instructing the zero level correction adjustment operation, zero level adjustment can be performed several times even after the zero level is set, and high accuracy is maintained over a long period of time. be able to.
[0029]
Furthermore, when vibration is detected while the zero point setting means is operating, vibration detection is performed using the initial value or the past zero level setting value. Even if vibration occurs during the zero point setting, the initial value or the past zero level setting value can be used without missing the vibration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a seismic device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram of the seismic device. FIG. 3 is a diagram showing signal waveforms indicating the operation of the seismic device. FIG. 5 is a timing chart showing the operation of the seismic device. FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the seismic device showing Embodiment 2 of the invention. FIG. 7 is a block diagram showing a conventional seismic device. [Fig. 8] Circuit diagram showing the seismic device [Explanation of symbols]
18 Vibration sensor (vibration detection means)
19 Impedance conversion circuit 20 Amplification circuit (output means)
21 AD conversion circuit 22 Battery (power supply)
23 Switch unit 25 Zero point adjustment instruction unit (zero point adjustment instruction means)
26 Zero point setting unit (zero point setting means)
30 Stability determination unit

Claims (3)

  1. 振動を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段の検出信号を出力する出力手段と、前記振動検出手段と前記出力手段の電源投入後の前記出力手段からの出力値を振動がゼロであるゼロレベルに設定するゼロ点設定手段と、電源投入後、所定時間以上において出力値が連続的に所定レベル以下の変動か否かを判定する安定判別手段とを具備し、前記安定判別手段が安定と判定した時、その出力値をゼロレベルに前記ゼロ点設定手段が設定する感震装置。Vibration detection means for detecting vibration; output means for outputting a detection signal of the vibration detection means; and output value from the output means after power is turned on for the vibration detection means and the output means. Zero point setting means for setting the level, and stability determination means for determining whether the output value continuously fluctuates below a predetermined level after a predetermined time after turning on the power, the stability determination means being stable A seismic sensing device that, when judged, sets the output value to zero level by the zero point setting means .
  2. ゼロレベルの補正調整する動作を指示するゼロ点調整指示手段を備えた請求項1記載の感震装置。 2. The seismic sensing device according to claim 1, further comprising zero point adjustment instruction means for instructing an operation for correcting and adjusting the zero level .
  3. ゼロ点設定手段が動作中に、振動が検出された時は、初期値または過去のゼロレベルの設定値を使用して振動検出を行う請求項1記載の感震装置。 2. The seismic sensing device according to claim 1 , wherein when vibration is detected while the zero point setting means is operating, vibration detection is performed using an initial value or a past zero level set value .
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