JP5478479B2 - 流量計および流量計システム - Google Patents

Description

この発明は、水道メータ、ガスメータなどの被測流体の流量を計測する流量計および流量計システムに関するものである。

従来、電子式のガスメータあるいは水道メータなどの流量計では、軸や回転子から歯車などによって回転を伝達された軸に永久磁石や共振コイルを取り付け、回転を磁気センサで検出して計量パルスを発生させ、当該計量パルスに基づき流体の使用量を算出している。これら使用量を算出する電子回路部、および算出された流体使用量を表示する表示部には、電池から電源が供給されている。しかし流量計は、計量法により検定有効期間が定められており、当該期間内にメンテナンスを行うことができない。そのため、電池の消費をできるだけ抑制した流量計が求められている。

この対策として、特許文献１では、高速クロックと低速クロックとのそれぞれのクロックを発振する発振手段を備え、マイコンコアは当該発振手段の高速クロックまたは低速クロックで処理を実行し、回転子の回転速度がある値を超えた場合、または通信ラインのマーク信号を検出した場合などにクロック切替信号を出力し、クロック制御手段は当該クロック制御信号に基づき低速クロックから高速クロックにウェイト時間なしに切り替える流量計が開示されている。

特開２００２−２５７６０５号公報

従来の流量計は、低速クロックから高速クロックに切り替える条件をあらかじめ設定しておく必要がある。その場合、複数の処理が重なった場合を考慮して、処理が重ならなければ低速で間に合う処理でも高速クロックに切り替えたり、高速クロックでの発振動作時間を長めに設定するなどして、電池の消費電力を増大させてしまうという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、低速クロックから高速クロックに切り替える際の条件をあらかじめ設定することなく、演算量に応じて切り替えを行う流量計および流量計システムを提供することを目的とする。

この発明の請求項１に係る流量計は、低速クロックまたは高速クロックを受けて、入力される計量パルスに基づき被測流体の流量を算出するマイコンコアと、マイコンコアが低速クロックを受けて被測流体の流量算出処理を実行している時間を計測するタイマと、タイマの計測値が所定値以上となると、クロック発振部の出力を高速クロックに切り替えるクロック制御部とを備えるものである。

この発明の請求項２に係る流量計は、計量パルスの入力が開始されると、タイマに計測開始を指示するタイマ制御部を備えたものである。

この発明の請求項３に係る流量計は、計量パルスの入力が停止すると、クロック発振部の出力を低速クロックに切り替えるクロック制御部と、タイマの計測値を初期化するタイマ制御部とを備えるものである。

この発明の請求項４に係る流量計システムは、被測流体の流量に応じた計量パルスを出力する流量計と、低速クロックまたは高速クロックを出力するクロック発振部と、クロック発振部で発振される低速クロックまたは高速クロックを受けて、流量計から入力される計量パルスに基づき被測流体の流量を算出するマイコンコアと、マイコンコアが低速クロックを受けて被測流体の流量算出処理を実行している時間を計測するタイマと、タイマの計測値が所定値以上となると、クロック発振部の出力を高速クロックに切り替えるクロック制御部とを備えた流量算出装置とを備えるものである。

この発明によれば、マイコンコアが低速クロックを受けて被測流体の流量算出処理を実行している時間を計測するタイマの計測値が所定値以上となると、クロック発振部の出力を高速クロックに切り替えるように構成したので、消費電力を抑制することができる。これにより電池寿命を長く保つ、あるいは容量の小さい電池で構成することができる。さらに、小型で安価な流量計を提供することができる。

また、この発明によれば、計量パルスの入力が開始されるとタイマが計測を開始するように構成したので、マイコンコアの低速クロックによる処理時間すなわち演算量を把握することができる。

また、この発明によれば、計量パルスの出力が停止すると、クロック発振部の出力を低速クロックに切り替え、タイマのカウントを初期値に設定するように構成したので、高速クロックでの処理時間を最小限に抑えることができる。これにより消費電力が低減され、電池寿命を長く保つ、あるいは容量の小さい電池で構成することができる。さらに、小型で安価な流量計を提供することができる。

実施の形態１による流量計および流量計システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態１による流量計のマイコンの構成を示すブロック図である。 実施の形態１による流量計のマイコンの動作を示すフローチャートである。 実施の形態１による流量計システムの異なる構成を示すブロック図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１による流量計および流量計システムの構成を示すブロック図である。この流量計１０は、パルス信号を出力可能に構成した、例えば電子式の水道メータなどである。図１に示すようにこの流量計１０は、回転子１、永久磁石２、計量パルス発生部３、マイコン４、表示部５および電源部６を備えている。また、流量計１０から出力されたパルス信号（計量パルス）は流量算出装置２０に出力され、当該流量算出装置２０において被測流体の流量値が算出および表示される。この流量算出装置２０は、例えば水道メータ用隔測表示器などである。

被測流体の使用量に応じて回転する回転子１に連動して永久磁石２が回転し、当該永久磁石２の回転により磁界の変化が生じる。計量パルス発生部３の磁気センサ３１は、当該磁界の変化を検出し、検出回路３２において増幅および波形形成を行い計量パルスを生成する。マイコン４は、計量パルス発生部３において発生した計量パルスを被測流体の流量に換算する。表示部５は、マイコン４の換算結果を表示する。電源部６は、計量パルス発生部３、マイコン４および表示部５へ電力を供給する。

次に、マイコン４の詳細について説明する。図２は、実施の形態１による流量計のマイコンの構成を示すブロック図である。
マイコン４は、割込制御部４１、タイマ制御部４２ａを備えるマイコンコア４２、クロック制御部４３、低速クロック発振回路４４ａおよび高速クロック発振回路４４ｂで構成されるクロック発振回路（クロック発振部）４４、タイマ４５、表示制御部４６およびメモリ部４７で構成されている。

割込制御部４１は、計量パルス発生部３において生成された計量パルスを取得し、割り込み処理としてマイコンコア４２に出力する。マイコンコア４２は、割込制御部４１の割り込み処理により入力される計量パルスを被測流体の流量に換算し、換算した流量を表示制御部４６に出力すると共に、メモリ部４７に記憶させる。さらにマイコンコア４２は、タイマ４５のカウント値および割込制御部４１からの入力に基づいてクロック制御指示を生成し、クロック制御部４３に出力する。

また、マイコンコア４２のタイマ制御部４２ａは、割込制御部４１から入力される計量パルスおよび低速クロック発振回路４４ａから入力される低速クロック信号を受けて、タイマ４５にタイマ起動指示を出力する。さらに、タイマ制御部４２ａは、割込制御部４１から入力される計量パルスを参照し、当該計量パルスの入力が停止すると、処理が終了したと判断してタイマ４５に対してカウント値のリセット（初期化）制御指示を出力する。

クロック制御部４３は、マイコンコア４２からの入力されるクロック制御指示に基づいてクロック発振回路４４の低速クロック発振回路４４ａと高速クロック発振回路４４ｂとを切り替える制御を行う。クロック発振回路４４は、低い動作周波数でクロックを発振させて低速クロック信号を生成する低速クロック発振回路４４ａと、高い動作周波数でクロックを発振させて高速クロック信号を生成する高速クロック発振回路４４ｂで構成される。クロック発振回路４４で生成されたクロック信号はマイコンコア４２に出力される。また、低速クロック発振回路４４ａで生成された低速クロック信号はタイマ４５にも出力される。

タイマ４５は、タイマ制御部４２ａから入力されるタイマ起動指示、および低速クロック発振回路４４ａから入力される低速クロック信号に基づき、マイコンコア４２が低速クロックで処理を実行する時間をカウントする。またタイマ４５は、タイマ制御部４２ａから入力されるカウント値のリセット制御指示に基づいてカウント値をリセットする。表示制御部４６は、マイコンコア４２から入力される被測流体の流量に基づき、表示部５に表示させるための積算値を算出し、表示部５に出力する。メモリ部４７は、マイコンコア４２の処理内容を記憶する。

次に、実施の形態１による流量計の動作について説明を行う。図３は、実施の形態１による流量計のマイコンの動作を示すフローチャートである。図３では、処理の初期状態として、低速クロック発振回路４４ａが動作し、計量パルス発生部３は計量パルスを出力していないものとして説明を行う。
マイコンコア４２は、割込制御部４１からの割り込み処理が開始し、計量パルスが入力されたか否か判定を行い（ステップＳＴ１）、計量パルスが入力されたと判定されると、タイマ制御部４２ａがタイマ４５に対してタイマ起動指示を出力する（ステップＳＴ２）。タイマ４５は、ステップＳＴ２で入力されたタイマ起動指示および低速クロック発振回路４４ａから入力される低速クロック信号に基づきカウントを開始する（ステップＳＴ３）。

マイコンコア４２は、あらかじめ設定された間隔で、割込制御部４１から計量パルスが入力されているか否か判定を行う（ステップＳＴ４）。ステップＳＴ４において計量パルスが入力されていないと判定された場合には、処理が終了したと判断し、タイマ制御部４２ａがタイマ４５に対してリセット制御指示を出力し、タイマ４５は当該リセット制御指示に基づいてカウント値をリセットする（ステップＳＴ５）。その後、フローはステップＳＴ１の処理に戻る。

一方、ステップＳＴ４において、計量パルスが入力されていると判定された場合には、マイコンコア４２がタイマ４５のカウント値が所定値以上であるか否か判定を行う（ステップＳＴ６）。ステップＳＴ６においてカウント値が所定値未満であると判定された場合にはステップＳＴ４の処理に戻る。一方、カウント値が所定値以上であると判定された場合には、マイコンコア４２がクロック制御部４３に対して高速クロック発振回路４４ｂへの切り替えを指示するクロック制御指示を出力する（ステップＳＴ７）。クロック制御部４３はステップＳＴ７で入力されたクロック制御指示に基づいて、高速クロック発振回路４４ｂを動作させる（ステップＳＴ８）。

マイコンコア４２は、再度あらかじめ設定された間隔で、割込制御部４１から計量パルスが入力されているか否か判定を行う（ステップＳＴ９）。ステップＳＴ９において計量パルスが入力されていると判定された場合には、ステップＳＴ８の処理に戻り高速クロック発振回路４４ｂでの動作を継続する。一方、ステップＳＴ９において計量パルスが入力されていないと判定された場合には処理が終了したと判断し、タイマ制御部４２ａがタイマ４５に対してリセット指示を出力し、タイマ４５は当該リセット制御指示に基づきカウント値をリセットする（ステップＳＴ１０）。

続いて、マイコンコア４２は、クロック制御部４３に対して低速クロック発振回路４４ａへの切り替えを指示するクロック制御指示を出力する（ステップＳＴ１１）。クロック制御部４３はステップＳＴ１１で入力されたクロック制御指示に基づいて、高速クロック発振回路４４ｂを停止させる（ステップＳＴ１２）。その後、フローはステップＳＴ１の処理に戻り、上述した処理を繰り返す。

図４は、実施の形態１による流量計システムの異なる構成例を示すブロック図である。図４の例では、流量計１０を回転子１、永久磁石２、計量パルス発生部３および電源部６で構成している。また、流量算出装置２０に、マイコン４および表示部５を設けている。なお、図４の流量計システムの処理動作は、上述した流量計システムと同様であるため、説明を省略する。

このように、実施の形態１による流量計１０は、電源部６の消費電力を低減するために、低速クロック発振回路４４ａによる連続処理時間をマイコンコア４２における演算量とみなし、この演算量、即ち低速クロック発振回路４４ａによる連続処理時間をタイマ４５においてカウントすることにより、マイコンコア４２の負荷状況を把握し、クロック発振回路４４の切り替えを行っている。

以上より、この実施の形態１によれば、割込制御部４１から計量パルスが入力されている際の低速クロック発振回路４４ａの連続処理時間をタイマ４５でカウントし、当該カウント値が所定値以上になると高速クロック発振回路４４ｂへ切り替えるように構成したので、高速クロック発振回路４４ｂへの切替条件を予め設定することなく、クロック発振回路４４の切替制御を行うことができる。

また、この実施の形態１によれば、計量パルス入力時の低速クロック発振回路４４ａの連続処理時間をマイコンコア４２の演算量とみなし、当該演算量によりマイコンコア４２の負荷状況を把握してクロック発振回路４４の切替制御を行うように構成したので、マイコンコア４２の負荷状況に応じて必要な場合にのみ高速クロックで処理を行うことができ、電源部６の消費電力を抑制することができる。これにより、電源部６の電池寿命を長く保つ、あるいは容量の小さい電池で構成することができる。これにより、小型且つ安価な流量計を提供することができる。

また、この実施の形態１によれば、割込制御部４１からの計量パルスの入力が停止し、処理が終了したと判断された場合に、マイコンコア４２がクロック制御部４３に対して低速クロック発振回路４４ａへの切り替えを指示すると共に、タイマ制御部４２ａがタイマ４５に対してリセット制御指示を出力するように構成したので、高速クロック発信回路４４ｂでの処理時間を最小限に抑制することができる。これにより、電源部６の消費電力を低減し、電源部６の電池寿命を長く保つ、あるいは容量の小さな電池で構成することができる。これにより、小型且つ安価な流量計を提供することができる。

なお、上述した実施の形態１では、マイコンコア４２において計量パルスが入力されたと判定されるとタイマ４５を起動させ、計量パルスの入力が停止するとタイマ４５のカウント値を初期化する構成を示したが、この構成に限定されることなく、計量パルス入力時の低速クロック発振回路４４ａの連続処理時間が把握可能な構成であれば適宜変更可能である。また、その他の構成要素についても、本願発明の範囲内において、変形もしくは省略が可能である。

１ 回転子
２ 永久磁石
３ 計量パルス発生部
４ マイコン
５ 表示部
６ 電源部
１０ 流量計
２０ 流量算出装置
３１ 磁気センサ
３２ 検出回路
４１ 割込制御部
４２ マイコンコア
４２ａ タイマ制御部
４３ クロック制御部
４４ クロック発振回路
４４ａ 低速クロック発振回路
４４ｂ 高速クロック発振回路
４５ タイマ
４６ 表示制御部
４７ メモリ部

Claims (6)

1. 被測流体の流量に応じた計量パルスを出力する計量パルス発生部と、
   低速クロックまたは高速クロックを出力するクロック発振部と、
   前記クロック発振部で発振される低速クロックまたは高速クロックを受けて、前記計量パルス発生部から入力される計量パルスに基づき前記被測流体の流量を算出するマイコンコアと、
   前記マイコンコアが低速クロックを受けて前記被測流体の流量算出処理を実行している時間を計測するタイマと、
   前記タイマの計測値が所定値以上となると、前記クロック発振部の出力を高速クロックに切り替えるクロック制御部とを備えた流量計。
2. 前記マイコンコアは、前記計量パルスの入力が開始されると、前記タイマに計測開始を指示するタイマ制御部を備えたことを特徴とする請求項１記載の流量計。
3. 前記計量パルス発生部による計量パルスの入力が停止すると、
   前記クロック制御部は、前記クロック発振部の出力を低速クロックに切り替え、
   前記タイマ制御部は、前記タイマの計測値を初期化することを特徴とする請求項２記載の流量計。
4. 被測流体の流量に応じた計量パルスを出力する流量計と、
   低速クロックまたは高速クロックを出力するクロック発振部と、前記クロック発振部で発振される低速クロックまたは高速クロックを受けて、前記流量計から入力される計量パルスに基づき前記被測流体の流量を算出するマイコンコアと、前記マイコンコアが低速クロックを受けて前記被測流体の流量算出処理を実行している時間を計測するタイマと、前記タイマの計測値が所定値以上となると、前記クロック発振部の出力を高速クロックに切り替えるクロック制御部とを備えた流量算出装置と
   を備えた流量計システム。
5. 前記流量算出装置のマイコンコアは、前記計量パルスの入力が開始されると、前記タイマに計測開始を指示するタイマ制御部を備えたことを特徴とする請求項４記載の流量計システム。
6. 前記流量計からの計量パルスの入力が停止すると、
   前記流量算出装置のクロック制御部は、前記クロック発振部の出力を低速クロックに切り替え、
   前記タイマ制御部は、前記タイマの計測値を初期化することを特徴とする請求項５記載の流量計システム。

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