JPH0262022B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、気象観測要素の一つである風向デ
ータを、風向計の角度をデイジタル変換したデー
タとして得るための風向変換装置に関するもので
ある。

〔従来技術〕

従来、この種の風向変換装置として第１図に示
すものがあつた。図において、１は風車型風向
計、２は風向感部であるシンクロ発信器、３は信
号線、４は電源線、５はスコツトトランス、５−
１，５−２はその出力、６は同期検波回路、６−
１，６−２はその出力、７は平均化回路、７−
１，７−２はその出力、８は平衡変調回路、８−
１，８−２はその出力、９はπ／２移相シフト回
路、９−１，９−２はその出力、１０は２信号合
成回路、１１は同期検波回路、１２は比較器、１
３はANDゲート、１４はパルス計数回路、１５
はパルス発振回路、１６はカウンタ回路、１７は
データ出力回路である。

またシンクロ発信器２の接続系統を示す第２図
において、２−１はシンクロ発信器２の回転子、
２−２は固定子、３−１〜３−３は固定子２−２
の出力信号線、４−１，４−２は回転子２−１の
電源入力線、５−３，５−４はスコツトトランス
の巻線である。

風向変換機能としては、(1)データのデイジタル
化、(2)データの平均化、の２つの動作が必要であ
る。なおデータとしては、巡環データのため、上
記の機能実現のためには、高度の回路技術が必要
であり、シンクロデイジタル変換方式が適用され
る。

第２図に示すように、シンクロ発信器２である
回転子２−１の入力信号（AC100V）をsinωtと
表わすと、回転子２−１と固定子２−２の三相ト
ランス結合による出力は、回転子２−１と固定子
３−１との結合角度をθaとすると、各々 sinθa・sinωt sin〔θa＋2π／３〕・sinωt sin〔θa−2π／３〕・sinωt として、各出力信号線３−１，３−２，３−３か
らスコツトトランス５の各巻線５−３，５−４に
入力し、ベクトル合成出力は、巻線５−３，５−
４からそれぞれ Vx＝sinθa・sinωt Vy＝cosθa・sinωt として、Ｘ，Ｙ成分に分解することができる。

また同期検波により、各々直流成分sinθa、
cosθaとしたのち、RCによる平均化回路７により
各々の出力を時定数をＲ×Ｃ（秒）とし、各々の
出力を、と表わすと、パルス計数
回路
１４からのパルス出力をsinω′tと見なし、平衡変
調回路８により ・sinω′t ・sinω′t を作成し、これが出力８−１，８−２となる。
π／２移相シフト回路９により各々の出力を ・cos（ω′t＋α） ・sin（ω′t＋α） とし、これを２信号合成回路１０で合成すること
により、角度の平均値データθaをつぎのように
加工することができる。

・cos（ωt＋α）＋・sin（ωt
＋α）＝
sin（ω′t＋θa＋α） ただし＝・＝cos
この信号をsin（ω′t＋α）信号と同期検波する
同期検波回路１１の出力が“１”か“０”かの判
別を行う比較器１２の出力から、角度信号は
パルス幅変調信号（PWM）として取出せる。

一方、パルス発振回路１５の出力周波数をFo
（Hz）とすると、Ｍ進表示の必要な場合、カウン
タ回路１６はＭ進カウンタ（ただしＭは１６，３
２，３６等である得る）であり、カウンタ出力は
Fo／Ｍ（Hz）となる。パルス計数回路１４は、カ
ウンタ回路１６が１サイクルのカウントを行う間
にのPWM信号でANDゲート１３を制御し、
パルス発振回路１５のパルスを通過させてそのパ
ルス数を計数する。すなわち角度信号θaのPWM
の“１”の割合をパルス計数することにより角度
のデイジタルデータとして取出し、データ出力回
路１７へ送出する。

従来の風向変換装置は以上のように構成されて
いるので、高度なシンクロデイジタル回路技術が
必要であり、回路が複雑になるばかりでなく、細
かい調整も必要であつた。またアナログ回路を含
むデイジタル回路のため、回路諸元の精度のずれ
がそのまま変換精度に現われ、高精度を期待でき
ない欠点があつた。

〔発明の概要〕

この発明は、上記のような従来のものの欠点を
除去するためになされたもので、風向感部にシヤ
フトエンコーダを使用することにより、風向計の
角度をそのままデイジタル化し、得られたデータ
をマイクロコンピユータで演算処理することによ
り、風向計の角度を高精度に指数平均化できる回
路構成の簡単な風向変換装置を提供することを目
的としている。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第３図は、この発明の風向変換装置の構成を
機能ブロツクとして示すもので、１は風車型風向
計、２００は風向感部であるシヤフトエンコー
ダ、３は信号線、２０はデータ入力手段、２１は
グレーコード変換手段、２２は平均化演算手段、
２３はデータ作成手段、２４は各種データ出力手
段である。また第４図にこれらの機能を実現する
ための具体的な構成を示す。第４図において、４
は電源線、３１はデータ入力手段２０としての入
力ゲート、３２はグレーコード変換手段２１とし
てのデータ入力用のペリフエラルパラレルインタ
フエイス回路、３３は平均化演算手段２２として
のマイクロコンピユータ回路、３４はシステムク
ロツク入力、３５はROM、３６はRAM、３７
は表示・操作入出力用のペリフエラルパラレルイ
ンタフエイス回路、３８はプリンタ出力用の通信
デバイス、３９はモデム出力用の通信デバイスで
あり、符号３５〜３９の各部によりデータ作成手
段２３を構成している。４０は表示回路、４１は
操作回路、４２はプリンタ、４３はモデムであ
り、符号４０〜４３の各部により各種データ出力
手段２４を構成している。

風向感部であるシヤフトエンコーダ２００の構
成を第５図に示す。このシヤフトエンコーダ２０
０は、風車型風向計１に連結され、複数の発光ダ
イオード２−２−１〜２−２−５およびこれに対
向する複数のフオトトランジスタ２−３−１〜２
−３−５間で回転する回転子２０１を有する。シ
ヤフトエンコーダ２００の回転角度は、信号線３
から、この例では５ビツト（32方位）のパラレル
信号として取出され、入力ゲート３１を経て、ペ
リフエラルパラレルインタフエイス回路３２に入
力されるようになつている。第６図にグレーコー
ド表を示す。方位信号（方位置）に対してａ５〜
ａ１の符号割りつけとなる。

このように構成された風向変換装置の動作のフ
ローチヤートを第７図に示す。

上記のようにして取出された風向計角度信号
は、入力ゲート３１およびペリフエラルパラレル
インタフエイス回路３２を通してマイクロコンピ
ユータ回路３３に入力され、処理データとして
RAM３６に一時記憶されたのち処理される。

一方、システムクロツク入力３４は、直接また
は間接にタイミング信号を作り、そのタイミング
により演算処理は進められる。これらの演算処理
および入出力はすべてROM３５により制御され
る。

出力手段の一例として、操作回路４１からの信
号入力に対応して表示回路４０から必要データを
表示出力し、通信デバイス３８からプリンタ用デ
ータ出力、通信デバイス３９から遠隔伝送出力と
してモデム４３への出力を取出すことが可能であ
る。

第７図のフローチヤートに示すように、サンプ
ル周期△ｔ秒毎入力データサンプル５１は、グレ
ーコード化された角度データを入力とする。この
データを、５ビツト信号の例としてａ５，ａ４，
ａ３，ａ２，ａ１と表わすと A5＝a5 A4＝A5a4＝a5a4 A3＝A4a3＝a5a4a3 A2＝A3a2＝a5a4a3a2 A1＝A2a1＝a5a4a3a2a1 として２進数変換できる。５ビツトの場合、A1
は11.25゜、A2は22.5゜、A3は45゜、A4は90゜、A5は
180゜に対応する。

すなわち入力の角度信号θ_oは θ_o＝180・A5＋90・A4＋45・A3＋22.5・A2＋
11.25・A1（度） として、A5〜A1の２進値（１または０）として
表わせる。

一方、サンプル周期を△ｔ、荷重をｍとする
と、ｎ番目（現在）の平均値_oは次式で表わせ
る。

_o＝_o-1−１／ｍ・△θ_o ただし △θ_o＝_o−θ_o＋α・180 ここで_o-1 −θ_o＞180の時α＝−１ 180＞_o-1−θ_o−180の時α＝０ −180＞_o-1−θ_oの時α＝＋１_o −360の時_o＝_o−360 θ_o＜０の時_o＝360＋_o この，の巡環補正を行うことにより、角度
信号においても、通常の数値扱いの指数平滑法に
よるマイクロコンピユータによる演算ができる。

すなわち入力値θ_oを今までの平均値_o-1から
差し引いて（△θ_o）荷重１／ｍを乗じ、これを今
までの平均値θ_o-1から差し引くことによつて、新
しい平均値_oが作成される。この作成された_o
は、演算タイミングとは別に出力条件に応じてい
つでも出力することが可能である。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明は、風向感部からデイジ
タル化して出力した角度データを、マイクロコン
ピユータによる平均化演算手段に入力して指数平
均値を算出するように構成したので、従来の気象
庁仕様のアナログ式風向変換をデイジタル式風向
変換とすることができ、簡易な構成によつて精度
の高い風向変換装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の風向変換装置のブロツク図、第
２図はその風向感部の回路図、第３図はこの発明
の一実施例による風向変換装置の機能ブロツク
図、第４図はその具体構成を示すブロツク図、第
５図はシヤフトエンコーダを示す回路図、第６図
はグレーコード表、第７図は第４図の装置の動作
のフローチヤートである。 １……風車型風向計、２００……シヤフトエン
コーダ、２０……データ入力手段、２１……グレ
ーコード変換手段、２２……平均化演算手段、２
３……データ作成手段、２４……各種データ出力
手段、３１……入力ゲート、３２……ベリフエラ
ルパラレルインタフエイス回路、３３……マイク
ロコンピユータ回路、３４……システムクロツク
入力、３５……ROM、３６……RAM、３７…
…ベリフエラルパラレルインタフエイス回路、３
８，３９……通信デバイス、４０……表示回路、
４１……操作回路、４２……プリンタ、４３……
モデム、２０１……回転子、２−２−１〜２−２
−５……発光デイオード、２−３−１〜２−３−
５……フオトトランジスタ。なお、図中、同一符
号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 風向計の角度をシヤフトエンコーダによりデ
   イジタル化したグレーコード角度データとして出
   力する風向感部と、この方位信号を一定周期毎に
   取込むデータ入力手段と、このデータ入力手段か
   らの入力データのグレーコードを２進数に変換す
   るグレーコード変換手段と、２進数値化された角
   度データをサンプル周期△ｔ毎に、前の周期の平
   均値_o-1と今回の入力値θ_oとを比較して角度差
   △θ_o＝_o-1−θ_oを算出し、その角度差△θ_oが180
   度を越える時には−180を加え、また−180度以下
   の時には＋180度を加え、それ以外は前記算出結
   果をそのまま角度差△θ_oとして前の平均値_o-1
   を周期△ｔ毎に−１／ｍ・△θ_oと補正することによ り、時定数ｍ・△ｔの指数平均値を得る平均化演
   算手段を備えた風向変換装置。