JP4794310B2 - 計測信号のためのusb変換器 - Google Patents
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Description
アナログ伝送の場合は、破線で示すように一旦デジタル信号へ変換するためのAD変換器13が必要であり、コンピュータ14に接続する前に別異の装置が必要となる。
また、RS−232Cによるシリアル通信の場合はAD変換器は不要であるが、RS−232Cを搭載する機種は少なく、高額なものが多いため、環境、プロセス、ラボラトリー、および工業用分析機器の分野において、RS−232Cを活用した計測システムの普及は進んでいない(参考文献1)。
GPIBには高速バージョンに対応した機種もあるが、大量のデータを転送(波形データ等)するものである。GPIBのケーブルの長さは規格で決まっているし、高価なケーブルは頑丈で、かさばるものである。
また、コンピュータ14が変換器10を制御することができず、電源も外部からとらねばならなかった。
参考文献2: http://www.ocs-lv.co.jp/LabVIEW/Sub3_5.htm
参考文献3: http://toyonakakeisou.com/02FA/01Keisoku/01Keisoku.htm
このように、計測システムを組込む際の設計の自由度が大きく制限されていた。
また、従来の計測システムを使って計測したデータをパソコンを使って処理し、解析する場合、従来の変換器では計測値はアナログ信号として出力されているために、これをデジタル信号に変換してパソコンに入力していた。このため信号変換時に変換誤差が発生し、計測値の精度が低下するという問題もあった。また、AD変換装置も必要でありコストアップの原因であった。
USBケーブルを介して外部コンピュータとの間でデータの授受を行うUSB端子と、
前記計測信号をデジタル計測データに変換するAD変換手段と、後記演算手段と接続され、少なくとも電極クラック検知機能の設定を含む当該USB変換器の動作に関係する設定条件及び前記デジタル計測データの演算のためのコマンドに対応するプログラムを記憶する1の記憶手段と、
前記AD変換手段、前記記憶手段、後記USBコントローラに接続され、当該AD変換手段からのデジタル計測データ、後記USBコントローラを介して前記外部コンピュータから送られてくるコマンドに基づいて、少なくとも電極クラック検知機能の設定を含む当該USB変換器の動作に関係する設定、及び、前記デジタル計測データの演算処理のための設定を行い、前記設定に従って前記AD変換手段からのデータを処理し、前記処理したデータを後記外部コンピュータに出力する1の演算手段と、を有する処理手段(CPU)と、
前記処理手段(CPU)と前記USB端子とに接続され、前記処理手段(CPU)のデータ形式と外部コンピュータのデータ形式との変換を行うUSBコントローラと、
を1のハウジング内に収納した計測用USB変換器である。
本発明の第2の形態は、前記AD変換手段からのデジタル計測データに測定時間を付加するタイムスタンプ手段を含む前記第1の形態の計測用USB変換器である。
本発明の第3の形態は、前記コンピュータから前記USBケーブルを介して電源供給を受ける前記第1又は2の形態の計測用USB変換器である。
又、本発明の装置(USB変換器)には設定、操作用のキー、表示用のメータ、デジタルディスプレイも設ける必要がなく、又本装置は小型であるので、本装置を別の機器に組込む場合、機器への組込み箇所に制限が無く、従って装置の形状、組込み設計の自由度を大幅に向上させることができる。
図1は、本発明のUSB変換器を用いた計測システムを示したものである。センサ1の出力はUSB変換器2に接続され、USB変換器2の出力はUSBケーブル3を介してコンピュータ4に接続される。センサ1の計測信号はUSB変換器2に入り、USB変換器2は、コンピュータ4に計測信号を送る。同時にコンピュータ4はUSBケーブル3を介してUSB変換器2に対し後述するコマンド(命令語)を送り、動作設定を行い、測定値の確認ができ、演算についての指令を行い、更にデータ処理解析を行うように構成されている。なお、USB変換器2の電源はUSBケーブル3を介してコンピュータ4から供給を受ける。
CPU21はUSBコントローラ22と接続されており、USBコントローラ22はUSB端子24と接続されている。USB端子24はUSBケーブル3を介してコンピュータ4に接続されている。
USB変換器2ごとに測定対象が決められているが、この区別をするためにUSB変換器2の扱う測定対象を表す識別子がメモリ213に記憶されている。
機能手段27のタイムスタンプ手段は計測時間271を計り、計測データにタイムスタンプを付加する。
このため、ユーザは独自の制御用プログラムを作成することができない。仮に演算式を提供した場合、ユーザが正しく演算を理解していないと予期しない演算結果となることも起こりうる。
1 条件設定のコマンドの例
OFFSET:
pH7における起電力を設定し、メモリに保存する。
CRACK:
電極クラック検知機能を設定し、メモリに設定を保存する。
CAL:
例えば、計測データとしての実質的な値である真値Cは、センサ1で測定された測定値Aからオフセット値である補正値Bを引いて求められるが、真値算出というユーザに用意されたコマンドCALがコンピュータ4から送られると、USB変換器2において、C=A−Bの処理が実行される。
TEMP_COMP:
このコマンドは、pH値の試料水温度補償機能を設定し、メモリに設定を保存するものである。試料水温度補償機能は試料水のpH温度特性の補償を行うもので、下式によりpH値について温度補償が行われる。
補償後のpH値 = 生のpH値 -( 試料水温度−25℃) × 試料水温度補償係数
上記式において、試料水温度補償係数は試料水の温度が1℃変化したときのpH値の変化量である。この値は個々の試料水によって異なる。
本発明のUSB変換器を2個(2a、2b)使って、pHセンサ1a及び酸化還元電位(ORP:Oxydation Reduction Potential)センサ1bの計測データを計測する例である。USB変換器2a、2bの入力側端子は、それぞれpHセンサ1aならびにORPセンサ1bに接続され、出力側端子はUSBケーブル3a,3b、ハブ5を介してコンピュータ4に接続される。同図においてセンサからの計測信号は、温度データを含め4ラインを通してUSB変換器に送られる。この構成においては、溶液のpH、測定溶液の温度、ORP測定溶液のORP計測データが同時にコンピュータ4に取り込まれ、コンピュータ4のディスプレイ上に同時に表示される。
Claims (3)
- (A)1のセンサからの計測信号を入力するコネクタと、
(B)USBケーブルを介して外部コンピュータとの間でデータの授受を行うUSB端子と、
(C)
(a)前記計測信号をデジタル計測データに変換するAD変換手段と、
(b)後記演算手段と接続され、少なくとも電極クラック検知機能の設定を含む当該USB変換器の動作に関係する設定条件及び前記デジタル計測データの演算のためのコマンドに対応するプログラムを記憶する1の記憶手段と、
(c)前記AD変換手段、前記記憶手段、後記USBコントローラに接続され、当該AD変換手段からのデジタル計測データ、後記USBコントローラを介して前記外部コンピュータから送られてくるコマンドに基づいて、少なくとも電極クラック検知機能の設定を含む当該USB変換器の動作に関係する設定、及び、前記デジタル計測データの演算処理のための設定を行い、前記設定に従って前記AD変換手段からのデータを処理し、前記処理したデータを後記外部コンピュータに出力する1の演算手段と、
を有する処理手段(CPU)と、
(D)前記処理手段(CPU)と前記USB端子とに接続され、前記処理手段(CPU)のデータ形式と外部コンピュータのデータ形式との変換を行うUSBコントローラと、
を1のハウジング内に収納した計測用USB変換器。 - 前記AD変換手段からのデジタル計測データに測定時間を付加するタイムスタンプ手段を含む請求項1に記載の計測用USB変換器。
- 前記コンピュータから前記USBケーブルを介して電源供給を受ける請求項1又は2に記載の計測用USB変換器。
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