JP4125649B2 - 流量計の電池電圧検出方法 - Google Patents

Description

本発明はマイクロコンピュータからなるコントローラと電池電源を備えたガスメータなどの流量計あるいは流体通路の遮断システムにおいて、電池電圧の低下を精度良く検出可能な電池電圧検出方法に関するものである。

流量計、例えばガスメータとして、マイクロコンピュータからなるコントローラが内蔵された、所謂、マイコンガスメータと呼ばれるものが知られている。マイコンガスメータでは、感震器、圧力センサなどの出力に基づき、コントローラが異常を検出すると、遮断弁を閉じてガスの供給を強制遮断するように構成されている。遮断弁としてはステッピングモータ式遮断弁などのような電磁アクチュエータ式遮断弁が採用されている。

ここで、マイコンガスメータの電源としては一般に電池電源が採用されている。電池切れなどが発生すると正常な動作を保証できないので、定期的に電池電源の電圧を検出し、電池電圧が所定値以下に低下した場合には、基本的に４０日警告表示を行い、その後遮断させるようにしている。また、警告表示のみを行うものや、即遮断するものもある。

電磁アクチュエータ式遮断弁を備えたマイコンガスメータにおける従来の電池電源の電圧検出方法では疑似抵抗を用いている。すなわち、マイコンガスメータにおける最も消費電流の大きな遮断弁の駆動コイルに相当する疑似抵抗を配置し、定期的にこの疑似抵抗にパルス電流を流し、その両端電圧に基づき電池電圧を検出している。

図５は、マイコンガスメータに搭載されている電池電圧検出回路を示すブロック図である。この図に示すように、電池電圧検出回路１００は、マイコンガスメータのコントローラ１０２を中心に構成されており、コントローラ１０２の出力側にはモータ弁駆動回路１０３が接続され、モータ弁駆動回路１０３によって遮断弁１０４が開閉駆動される。遮断弁１０４は、電磁アクチュエータ式遮断弁、例えばステッピングモータ式遮断弁であり、そのステッピングモータ１０５の駆動コイル１０５ａ、１０５ｂに駆動用のパルス電流を供給することにより、遮断弁１０４をその開位置およびその閉じ位置に切換制御可能である。コントローラ１０２およびステッピングモータ式遮断弁１０４などへの給電は電池電源１０６により行われる。

電池電源１０６には疑似抵抗１０７が接続されており、コントローラ１０２によってオンオフ制御されるスイッチングトランジスタ１０８を介して、電池電源１０６の側から疑似抵抗１０７に給電可能となっている。給電時において疑似抵抗１０７に発生する電圧は電圧検出回路１０９によって検出されて、コントローラ１０２に取り込み可能である。コントローラ１０２は定期的にスイッチングトランジスタ１０８をオンにして疑似抵抗１０７に給電して、発生する電圧を電圧検出回路１０９を介して取得する。取得した電圧値を予め定められている電圧値と比較し、それよりも低下している場合には、電池電圧が低下したと判断して、その旨の警告表示などを行う。

ここで、ガスメータの設置環境は−３０℃から６０℃であり、電磁アクチュエータ式遮断弁を用いている場合にはその駆動コイルの抵抗値が環境温度に応じて変動する。図６は、コイル抵抗の温度特性の一例を示すグラフであり、このグラフから分かるように、コイル抵抗は温度に応じて増加する特性を備えている。従来の電池電圧検出方法では、ガスメータの設置環境温度に応じて電磁アクチュエータ式遮断弁の駆動コイル抵抗が変動するにも拘わらず、常に一定値の疑似抵抗に電流を流して電池電圧低下を検出している。このため、精度良く電池切れなどの電圧低下状態を検出するためには、ガスメータの設置温度に起因するコイル抵抗変化を考慮する必要がある。また、電磁アクチュエータ式遮断弁におけるコイル抵抗にはコイル毎にばらつきがあるので、このような固体差も考慮して、電池電圧低下の判別基準となる判別値を決める必要がある。

従来のガスメータなどの流量計の電池電圧検出方法では、常に一定値の疑似抵抗に電流を流して電池電圧の低下を検出している。したがって、ステッピングモータ式遮断弁などのように駆動コイルを備えた電磁アクチュエータ式遮断弁を備えた流量計においては、その駆動コイルの温度特性や駆動コイル抵抗のばらつきが原因となって、正確に電池電圧低下を検出することが困難である。

本発明の課題は、電磁アクチュエータ式遮断弁を備えたマイコンガスメータなどの流量計やその他の通路遮断システムにおいて、簡単な構成により正確に電池電圧の低下を検出可能な電池電圧検出方法を提案することにある。

上記の課題を解決するために、本発明は、ガスや水などの流体通路と、この流体通路を遮断するための電磁アクチュエータ式遮断弁と、この電磁アクチュエータ式遮断弁を駆動制御するマイクロコンピュータからなるコントローラと、電池電源とを有する流量計の電池電圧検出方法であって、
前記電磁アクチュエータの駆動コイルに駆動電流を流し、
前記駆動コイルに発生する駆動電圧を検出し、
検出した前記駆動電圧が所定値以下の場合には、電池電圧が低下したと判定し、
前記駆動コイルに供給する駆動電流はパルス電流であり、
前記駆動コイルに発生する駆動電圧の検出を、当該駆動コイルに発生する駆動パルス電圧の立下りの時点で行うことを特徴としている。

本発明の方法では、電磁アクチュエータ式遮断弁の駆動コイルに実際に電流を流して、駆動コイル電圧を検出している。よって、環境温度変化、駆動コイル抵抗のばらつきに影響されることなく精度良く、電池電圧の低下を検出することができる。また、駆動コイルに発生する駆動電圧の検出を、当該駆動コイルに発生する駆動パルス電圧の立下りの時点で行っているので、精度良く電圧を検出できる。

ここで、電池電源の電圧低下の判定時に電磁アクチュエータ式遮断弁が不必要に駆動されないようにするためには、前記電磁アクチュエータ式遮断弁が開状態および閉状態のいずれであるのかを検出し、開状態のときには前記駆動コイルに開方向の駆動電流を流し、閉状態のときには前記駆動コイルに閉方向の駆動電流を流すようにすればよい。このように駆動電流を流すと、電磁アクチュエータ式遮断弁はその状態に保持され、不必要に駆動されることがない。

また、駆動コイルへの通電時には、コントローラから電磁アクチュエータ式遮断弁の駆動回路に、駆動用の出力信号が供給されるので、当該出力信号の電圧を検出することにより、コントローラ駆動電圧を検出できる。

次に、電磁アクチュエータ式遮断弁として、ステッピングモータ式遮断弁を用いることができる。

ここで、本発明はガスメータや水道メータなどの流量計に組み込まれている通路遮断システムに限らず、それ以外の通路遮断システムの電池電圧検出方法として用いることができる。すなわち、本発明は、ガスや水などの流体が流れる流体通路と、この流体通路を遮断するための電磁アクチュエータ式遮断弁と、この電磁アクチュエータ式遮断弁を駆動制御するマイクロコンピュータからなるコントローラと、電池電源とを有する通路遮断システムの電池電圧検出方法であって、前記電磁アクチュエータの駆動コイルに駆動電流を流し、前記駆動コイルに発生する駆動電圧を検出し、検出した前記駆動電圧が所定値以下の場合には電池電圧が低下したと判定し、前記駆動コイルに供給する駆動電流はパルス電流であり、前記駆動コイルに発生する駆動電圧の検出を、当該駆動コイルに発生する駆動パルス電圧の立下りの時点で行うことを特徴としている。

本発明の流量計や通路遮断システムの電池電圧検出方法では、電磁アクチュエータ式遮断弁の駆動コイルに実際に電流を流し、発生する駆動コイル電圧を検出し、検出された電圧値を所定値と比較することにより電池電圧が低下したか否かを判定している。また、駆動コイルに供給する駆動電流はパルス電流であり、駆動コイルに発生する駆動電圧の検出を、当該駆動コイルに発生する駆動パルス電圧の立下りの時点で行うようにしている。したがって、電磁アクチュエータに対応する疑似抵抗に電流を流して電池電圧の低下を判定していた従来の方法とは異なり、本発明によれば、駆動コイル抵抗の温度特性、駆動コイル抵抗のばらつきに影響されることなく、正確に電池電圧の低下の有無を判別できる。

以下に、図面を参照して、本発明を適用したマイコンガスメータの電池電圧検出方法を説明する。

図１は本発明を適用したマイコンガスメータの電池電圧検出装置を示すブロック図である。電池電圧検出装置１は、マイコンガスメータのコントローラ２を中心に構成されている。コントローラ２の出力側にはモータ弁駆動回路３が接続されており、モータ弁駆動回路３からは２相ステッピングモータ式遮断弁４の駆動コイル４ａ、４ｂに対して駆動パルス電流が供給される。図２には２相ステッピングモータの駆動コイル４ａ、４ｂに現れる駆動パルスの電圧波形の例を示してある。

ここで、コントローラ２からモータ弁駆動回路３に供給される制御信号３Ｓの電圧が電圧検出素子５により検出可能となっている。また、一方の相の駆動コイル４ａに発生するコイル電圧が電圧検出素子６の電圧値は、予め決められた電圧検出素子の値以下になるとコントローラ２へ電池電圧が低下した旨を表す信号を送出する。

この構成の電池電圧検出装置１の動作を説明する。コントローラ２は、そのＲＯＭ等に格納されている電池電圧検出用制御プログラムを定期的に実行して、電池電圧が低下したか否かを判別する。まず、図３（ａ）に示すように、マイコンガスメータのステッピングモータ式遮断弁４が開状態（通常状態）にあるものとする。この開状態では、マイコンガスメータのガス通路１１に形成されている弁座１２から遮断弁４の弁体１３が離れた位置にある。コントローラ２は、モータ弁駆動回路３に対して制御信号３Ｓを出力する。モータ弁駆動回路３は、制御信号３Ｓを受けると、ステッピングモータ式遮断弁４の駆動コイル４ａ、４ｂに対して、図２に示すような実際の駆動パルス電流と同一の駆動パルス電流を供給して、遮断弁４を短時間だけ駆動する。ここで、コントローラ２は、ステッピングモータ式遮断弁４の状態を記憶保持している。今、遮断弁４は図３（ａ）のように開状態にあるので、遮断弁４を開方向に駆動する駆動パルス電流を発生させる。ステッピングモータ式遮断弁４はこれ以上開方向には移動しないので、ステッピングモータは脱調状態となる。よって、遮断弁４の状態が変わることはない。

駆動パルス電流を供給すると、例えば、図４（ａ）に示すようなパルス状の駆動電圧波形が駆動コイル４ａ、４ｂに発生する。発生した駆動コイル電圧が、予め決められている電圧検出素子６の値以下の値になると、コントローラ２へ電池電圧が低下した旨を表す信号を送出する。この信号がコントローラ２に入力された場合は、電圧低下が発生したものと判断する。これにより、ステッピングモータ式遮断弁４の駆動電圧の電池電圧を監視する。

これと同時に、コントローラ２からモータ弁駆動回路３に供給される制御信号３Ｓの電圧値が電圧検出素子５に入力される。予め決められている電圧検出素子５の値以下の電圧値になると、コントローラ２へ電池電圧が低下した旨を表す信号を送出する。この信号がコントローラ２に入力された場合は、電圧低下が発生したものと判断する。これにより、コントローラ２の制御電圧の電池電圧を監視する。

コントローラ２は、電池電圧が低下したことが検出された場合には、その旨を不図示の液晶表示器を介して警告表示すると共に、ステッピングモータ式遮断弁４を強制遮断する。すなわち、図３（ｂ）に示すように、ステッピングモータ式遮断弁４を閉じ方向に駆動して、その弁体１３をガス通路１１の弁座１２に押し付けて、当該ガス通路１１を遮断状態に切り替える。

一方、ステッピングモータ式遮断弁４が図３（ｂ）に示す閉じ状態において、電池電源の電圧検出を行う場合には、ステッピングモータ式遮断弁４の駆動コイル４ａ、４ｂに対して、遮断弁を閉じる方向に駆動パルス電流を供給する。

なお、電池電圧検出動作において駆動コイル４ａ、４ｂに供給する駆動電流としては、実際の駆動時に用いる駆動パルス電流の代わりに疑似の駆動パルス電流を流すようにしてもよい。例えば、実際の駆動パルス電流よりもオン期間の長い駆動パルス電流を流して、図４（ｂ）に示すような駆動コイル電圧を発生させるようにしてもよい。いずれの場合においても、発生した駆動コイル電圧値が安定するポイント、例えば、駆動コイル電圧の立ち下がりのタイミングで、電圧検出を行うことが望ましい。

なお、上記の例では電池電圧の低下を電圧検出素子５、６を用いて検出している。この代わりに、マイコンコントローラのＡＤ変換機能を利用して電池電圧の低下を検出するようにすることも可能である。

本発明の電池電圧検出方法によれば、電磁アクチュエータ式遮断弁の駆動コイルに実際に駆動電流を流して、駆動コイルに実際に発生する駆動電圧を検出し、これに基づき電池電圧の低下を判別している。したがって、駆動コイルの温度特性、個々の駆動コイルの抵抗値のばらつきに影響されることなく、正確に電池電圧を検出でき、よって、精度良く電池電圧の低下を判別できる。

また、電磁アクチュエータ式遮断弁に実際に駆動パルス電流を流して電池電圧の検出動作を行うので、動作電圧特性内の遮断弁であれば、他機種の遮断弁であっても、同一のコントローラにより電池電圧検出を行うことができる。

さらに、電磁アクチュエータ式遮断弁の駆動コイルの電圧を実際に検出しているので、その周辺に配置されている電子部品に影響されることなく、電池電圧を正確に検出できる。

本発明を適用した電池電圧検出装置の概略ブロック図である。 図１のステッピングモータ式遮断弁の駆動コイルに供給される駆動パルス電流の例を示す信号波形図である。 （ａ）は実際の駆動パルス電流を駆動コイルに流した場合に得られる駆動コイル電圧を示す波形図であり、（ｂ）は疑似駆動パルス電流を駆動コイルに流した場合に得られる駆動コイル電圧を示す波形図である。 （ａ）はステッピングモータ式遮断弁の開状態を示す説明図であり、（ｂ）はその閉状態を示す説明図である。 従来の電池電圧検出装置の例を示す概略ブロック図である。 ステッピングモータ式遮断弁における駆動コイル抵抗の温度特性を示すグラフである。

符号の説明

１ 電池電圧検出装置
２ コントローラ
３ モータ弁駆動回路
４ ステッピングモータ式遮断弁
４ａ、４ｂ 駆動コイル
５、６ 電圧検出素子
１１ ガス通路
１２ 弁座
１３ 弁体

Claims (8)

1. ガスあるいは水が流れる流体通路と、この流体通路を遮断するための電磁アクチュエータ式遮断弁と、この電磁アクチュエータ式遮断弁を駆動制御するマイクロコンピュータからなるコントローラと、電池電源とを有する流量計の電池電圧検出方法であって、
   前記電磁アクチュエータの駆動コイルに駆動電流を流し、
   前記駆動コイルに発生する駆動電圧を検出し、
   検出した前記駆動電圧が所定値以下の場合には電池電圧が低下したと判定し、
   前記駆動コイルに供給する駆動電流はパルス電流であり、
   前記駆動コイルに発生する駆動電圧の検出を、当該駆動コイルに発生する駆動パルス電圧の立下りの時点で行う流量計の電池電圧検出方法。
2. 請求項１において、
   前記電磁アクチュエータ式遮断弁が開状態および閉状態のいずれであるのかを検出し、
   開状態のときには前記駆動コイルに開方向の駆動電流を流し、閉状態のときには前記駆動コイルに閉方向の駆動電流を流す流量計の電池電圧検出方法。
3. 請求項１または２において、
   前記駆動コイルに発生する駆動電圧を検出する時点において、前記コントローラから前記電磁アクチュエータ式遮断弁の駆動回路に出力される出力電圧を検出し、
   検出した前記出力電圧が所定値以下の場合には電池電圧が低下したと判定する流量計の電池電圧検出方法。
4. 請求項１、２または３において、
   前記電磁アクチュエータ式遮断弁はステッピングモータ式遮断弁である流量計の電池電圧検出方法。
5. ガスや水などの流体が流れる流体通路と、この流体通路を遮断するための電磁アクチュエータ式遮断弁と、この電磁アクチュエータ式遮断弁を駆動制御するマイクロコンピュータからなるコントローラと、電池電源とを有する通路遮断システムの電池電圧検出方法であって、
   前記電磁アクチュエータの駆動コイルに駆動電流を流し、
   前記駆動コイルに発生する駆動電圧を検出し、
   検出した前記駆動電圧が所定値以下の場合には電池電圧が低下したと判定し、
   前記駆動コイルに供給する駆動電流はパルス電流であり、
   前記駆動コイルに発生する駆動電圧の検出を、当該駆動コイルに発生する駆動パルス電圧の立下りの時点で行う通路遮断システムの電池電圧検出方法。
6. 請求項５において、
   前記電磁アクチュエータ式遮断弁が開状態および閉状態のいずれであるのかを検出し、
   開状態のときには前記駆動コイルに開方向の駆動電流を流し、閉状態のときには前記駆動コイルに閉方向の駆動電流を流す通路遮断システムの電池電圧検出方法。
7. 請求項５または６において、
   前記駆動コイルに発生する駆動電圧を検出する時点において、前記コントローラから前記電磁アクチュエータ式遮断弁の駆動回路に出力される出力電圧を検出し、
   検出した前記出力電圧が所定値以下の場合には電池電圧が低下したと判定する通路遮断システムの電池電圧検出方法。
8. 請求項５、６または７において、
   前記電磁アクチュエータ式遮断弁はステッピングモータ式遮断弁である通路遮断システムの電池電圧検出方法。

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