JP4216437B2 - 降雪センサ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は降雪を検知して信号出力する降雪センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
気象観測その他の利用目的で用いられる降雪センサとして、赤外光を放射する投光部とその受光部を向かい合わせに配置し、両部の間を雪片が通過した際の受光量の変化を測定して降雪を検知する構造のものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
寒冷地の屋外に設置される前記構造の降雪センサは、低温度下でも動作する特性の素子を用いて構成される。しかし、降雪期間中の気温の変動に伴って赤外光放射素子や受光素子など半導体素子の電気的特性が変動し、検知感度が低下してしまうことがあった。
また、半導体素子、特に赤外光放射素子が劣化したり、投光部の赤外光放射面や受光部の照射面などに埃や塵が付着したりして、放射或いは照射される光量が減少することによっても検知感度が低下することがあった。
感度低下をもたらすこれらの要因の内、素子の劣化によるものは定期的に部品を交換することにより除去可能であるが、気温の変化や埃塵の付着によるものはセンサ周囲の環境の変動に起因して生じるため、頻繁に保守を行っても完全に除去することはできない。
【０００４】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑み、赤外光の投光部と受光部を備えた降雪センサにおいて、センサの内的要因又は設置環境などの外的要因により、降雪を検知する基準光量が変化することに伴う検知感度の変動を防止することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため本発明の降雪センサは、端子台上に設けた支持部から二股に分かれたアームを上方へ突出させ、両アームの先端に、壁面に遮光筒を突出させてなる中空箱状の筐体をそれぞれ設け、一方の筐体内に赤外光源を有する投光部、他方の筐体内に赤外光受光素子を有する受光部を互いに向い合わせに設置し、前記投光部と受光部間の赤外光路を雪片が通過した際の受光部の出力信号を信号処理部で処理して降雪を検知し信号出力する降雪センサであって、前記筐体は、その上面部を先細り状に傾斜させ、底面に吸気筒を設けるとともに、前記遮光筒の根元部にヒータ、前記吸気筒の上方に遮光筒側へ送風する送風ファンをそれぞれ設置して形成され、前記支持部の上部にも融雪用ヒータが設置されてなり、前記信号処理部は、雪片が前記投光部と受光部の間の赤外光路を遮ったときに受光部から出力される信号の電圧レベル及び時間幅のパターンと初期設定により記憶されたパターンとを照合して降雪か否かを検知し結果を信号出力する機能と、受光部に照射される赤外光の光量が変化したときに、補償値を投光部に出力される制御信号にフィードバックし、受光部における受光量が予め設定された所定の値となるように投光部の発光回路の電圧を補正処理して投光部の赤外光放射量を制御する機能とを備えて構成されている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施例について図面を参照して説明する。
図１に示されているように、降雪センサは、赤外光源を有する投光部１、赤外光受光素子を有する受光部２、外部機器との信号入力端子を備えた端子台３及び投光部１と受光部２を支持する支持部４の各部を備え、端子台３上に支持部４が取り付けられ、支持部４の二股に分かれて上方に突出したアーム４ａ，４ａの端部にそれぞれ投光部１と受光部２を固定して構成されている。信号処理部５を構成する回路は受光部２に収納された基板に組み込まれている。なお、図中、符号１１は温度センサである。
【０００７】
投光部１は、中空箱状の筐体６内に、赤外光を放射する発光素子とその駆動回路を装備した投光基板１ａを収納してなる。
詳しくは、筐体６は雪が積もらないように上面部６ａを先細り状に傾斜させ、受光部２と相対する側の壁面と底面を開口し、壁面の開口に前方に突出した遮光筒７を設け、底面の開口に下方に突出した吸気筒８を設けて形成してある。
また、底面の開口の上方に送風ファン９が、遮光筒７の根元部にリング形のヒータ１０がそれぞれ設置されており、送風ファン９を回転させて吸気筒８から筐体６内に外気を取り入れるとともに、これをヒータ１０で暖めて遮光筒７から排出することで、遮光筒７内に舞い込んだ雪が積もって赤外光が遮られることがないように設けてある。
投光基板１ａは、発光素子から放射された赤外光が壁面の開口と遮光筒７を通って受光部２を照射するように設置してある。投光基板１ａに装備された駆動回路は、後述の信号処理部５から出力される制御信号を取り込んでこれをＤ／Ａ変換し、変換された電圧レベルに比例した駆動信号を発光素子に印加し、所定の光量の赤外光が放射されるように動作する。
【０００８】
受光部２は、投光部１と同じく遮光筒７と吸気筒８を一体に設けた筐体６内に、赤外光を検知する受光素子としてフォトダイオードを装備した受光基板２ａ、送風ファン９及びヒータ１０を収納して構成されている。信号処理部５の構成回路も受光部２内に収納してある。
受光基板２ａは、投光部１から放射された赤外光が遮光筒７を通ってフォトダイオードに照射されるように設置してあり、フォトダイオードは照射された赤外光を光電変換し、受光量に対応した電圧レベルの信号を信号処理部５に出力するように動作する。
【０００９】
端子台３は、箱状の筐体３ａ内に、電源の取り入れ端子、電源を投光部１と受光部２に供給する端子、降雪の検知結果を外部機器に出力する端子、装置の故障を通知する端子などの各信号端子を設けて構成されている。端子台３に取り付けられた支持部４の上面には融雪用ヒータ３ｂが設置され、端子台３上に雪が積もらないように設けてある。
【００１０】
信号処理部５は、マイクロコンピュータを備え、受光部２の出力信号を受けて降雪か否かを検知する処理を行う。
具体的には、信号処理部５には雪片が投光部１と受光部２間の赤外光路を遮ったときに受光部２から出力されるであろう信号の電圧レベル及び時間幅のパターン、すなわち雪片の影の最小電圧や雪片の影の最小時間幅などが初期設定によって記憶されており、このパターンと受光部２から信号処理部５に入力される信号とを照合し、赤外光路を雪片が遮ったと認識されたときはパルス信号を端子台３の検知結果出力端子に出力する。このパルスを外部機器が計数することで積雪量が測定される。
【００１１】
また、信号処理部５は、受光部２に照射される赤外光の光量が変化した場合に、補償値を投光部１に出力される制御信号にフィードバックし、受光量が予め設定された所定の値となるように投光部１の発光回路の電圧を補正する処理を行う。
具体的には、図３に示されているように、信号処理部５に初期設定によって記憶された受光部２の出力信号の電圧レベル（Ｅst）と、装置稼働中に受光部２から信号処理部５に入力された信号（Ｅms）を取り込んで（Ｓ１）、両信号を比較し（Ｓ２）、電圧レベルに差がある場合に差が減少するように補償値を演算し、入力信号（Ｅms）が設定値（Ｅst）よりも小さいときは制御信号を増加する補正をして投光部１に出力し（Ｓ３，Ｓ４）、入力信号（Ｅms）が設定値（Ｅst）よりも大きいときは制御信号を減少する補正をして投光部１に出力し（Ｓ３，Ｓ５）、投光部１から放射される赤外光の光量を調節することで受光部２の受光量が一定の範囲内となるように制御する。
この光量の補償処理は、降雪の有無にかかわらず所定のインターバル時間をおいて定期的に行うように設定されており、これにより発光、受光両素子の劣化やその汚れ、光軸のブレなどによる光量の変化が補正される。
なお、上記雪片の影の最小電圧や雪片の影の最小時間幅、受光量を制御するインターバル時間など信号処理部５でのデータ処理に必要なデータやパラメータは、装置稼働前に外付けの設定基板（図示せず）を接続して入力され、メモリ内に記憶されるようになっている。
【００１２】
このように構成された本発明の降雪センサによれば、受光部２における赤外光の受光量をセンサ作動当初の大きさとなるように投光部１の発光量を自動的に調節し、外気温の変動によって赤外光放射素子などの電気的特性が変動したり、受光部２の照射面などに埃や塵が付着したりしても、降雪検知の基準光量が一定となるように制御しているので、これら要因による検知感度の低下を防止し、従来構造のものよりも検知精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の降雪センサの正面及び側面の外観を示した図である。
【図２】図１の降雪センサの構成を示したブロック図である。
【図３】受光量の補償処理を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１ 投光部
２ 受光部
３ 端子台
４ 支持部
５ 信号処理部
６ 筐体
７ 遮光筒
８ 吸気筒
９ 送風ファン
１０ ヒータ
１１ 温度センサ

Claims (1)

1. 端子台（３）上に設けた支持部（４）から二股に分かれたアーム（４ａ、４ａ）を上方へ突出させ、両アーム（４ａ、４ａ）の先端に、壁面に遮光筒（７）を突出させてなる中空箱状の筐体（６）をそれぞれ設け、一方の筐体（６）内に赤外光源を有する投光部（１）、他方の筐体（６）内に赤外光受光素子を有する受光部（２）を互いに向い合わせに設置し、前記投光部（１）と受光部（２）間の赤外光路を雪片が通過した際の受光部（２）の出力信号を信号処理部（５）で処理して降雪を検知し信号出力する降雪センサであって、
   前記筐体（６）は、その上面部（６ａ）を先細り状に傾斜させ、底面に吸気筒（８）を設けるとともに、前記遮光筒（７）の根元部にヒータ（１０）、前記吸気筒（８）の上方に遮光筒（７）側へ送風する送風ファン（９）をそれぞれ設置して形成され、前記支持部（４）の上面にも融雪用ヒータ（３ｂ）が設置されてなり、
   前記信号処理部（５）は、雪片が前記投光部（１）と受光部（２）の間の赤外光路を遮ったときに受光部（２）から出力される信号の電圧レベル及び時間幅のパターンと初期設定により記憶されたパターンとを照合して降雪か否かを検知し結果を信号出力する機能と、受光部（２）に照射される赤外光の光量が変化したときに、補償値を投光部（１）に出力される制御信号にフィードバックし、受光部（２）における受光量が予め設定された所定の値となるように投光部（２）の発光回路の電圧を補正処理して投光部（１）の赤外光放射量を制御する機能とを備えて構成されたことを特徴とする降雪センサ。

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