JPH0619057Y2 - 流量計測装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は流量計測装置に係り、特に回路の消費電力を低
減するよう構成した流量計測装置に関する。

従来の技術 被測流体の流量を計測する流量計測装置では、例えば被
測流体の流量に応じて回転する回転体の回転数を磁気セ
ンサ等のピックアップにより検出し、ビックアップから
出力されたパルスを増幅器で増幅して流量を算出するよ
うになっている。この種の装置としてはバッテリを内蔵
したコードレス形のものがある。特にバッテリを内蔵し
た装置では限られた電力を有効に利用するため、流量を
演算する回路に低消費電力回路を用いる。

従来の流量計測装置で使用されている低消費電力回路と
しては、例えばピックアップから出力された流量パルス
を分周してＣＰＵの起動回数を減少して消費電力を低減
するものと、回路への電源供給を間欠的に行うことによ
り低消費電力化を図るものとがある。

考案が解決しようとする問題点 しかるに、従来の流量計測装置ではＣＰＵの消費電力を
低減することはできたが、ＣＰＵ以外の周辺回路の消費
電力を低減できないといった問題点がある。即ち、周辺
回路の一部を構成する増幅器では、流量計（例えばター
ビンメータ等）のロータの最大回転数に対応した周波数
特性を有し、即ち高周波数の信号を充分に増幅するため
大きい電流値が設定されていた。従って、従来の装置で
は流量パルスが０のときまたは流量パルスが低周波数の
とき増幅器の電流値が小さくて済むにも拘らず、ロータ
の最大回転数に応じた大電流が増幅器に供給されること
になり、増幅器における低消費電力化が図られていない
という問題点がある。

そこで、本考案は上記問題点を解決した流量計測装置を
提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段及び作用 本考案は上記流量計測装置において、増幅器に流れる電
流値を決める抵抗値の異なる複数の抵抗と、複数の抵抗
に個別に接続された複数のスイッチと、カウンタ手段で
カウントしたパルス数に基づき複数のスイッチを選択的
に開，閉動作させ増幅器の電流値を可変する手段とを具
備してなり、流量パルスが低周波数のとき電流値を小さ
くし、流量パルスが高周波数のとき電流値を大きく設定
することにより消費電力を低減するようにしたものであ
る。

実施例 第１図に本考案になる流量計測装置の一実施例を示す。
第１図中、タービンメータ等の流量計１には被測流体の
流量に応じて回転するロータ２が設けてある。ロータ２
は複数の羽根２ａを有し、羽根２ａの先端にはマグネッ
ト３が設けられている。４は磁気センサ（ピックアッ
プ）で、マグネット３の通過によりロータ２の回転を検
出しパルスを出力する。磁気センサ４からのパルスは増
幅器５で増幅されてＣＰＵ（消費電力を低減するスタン
バイ機能を有する）６のＩＮＴ端子に入力される。ＣＰ
Ｕ６は増幅器５からのパルス数をカウントし被測流体の
流量を算出する。７はバッテリで、流量計１に内蔵され
ている。

増幅器５はバッテリ７より電力供給されており、増幅器
５には複数の抵抗Ｒ_１…Ｒ_ｎが並列接続されている。各
抵抗Ｒ_１…Ｒ_ｎの抵抗値はＲ_１＞Ｒ_２＞Ｒ_３…＞Ｒ_ｎで
ある。従って、増幅器５の電流値は複数の抵抗Ｒ_１…Ｒ
_ｎのうち一の抵抗を選択することにより設定される。ま
た、複数の抵抗Ｒ_１…Ｒ_ｎには複数のスイッチＳＷ_１〜
ＳＷ_ｎが個別に接続されている。スイッチＳＷ_１〜ＳＷ
_ｎはＣＰＵ６の端子Ｐ_１…Ｐ_ｎからオン又はオフ信号を
供給されて一のスイッチのみが閉成する。なお、スイッ
チＳＷ_１…ＳＷ_ｎとしては例えばＣＭＯＳ（コンプリメ
ンタリー・メタル・オキサイド・セミコンダクタ）アナ
ログスイッチ又はトライステートバッファ等の使用が考
えられる。

後述するように、ＣＰＵ６によってスイッチＳＷ_１…Ｓ
Ｗ_ｎのうち一のスイッチが閉成されると、そのスイッチ
に接続された抵抗により電流値が設定される。

また、設定された電流Ｉ_ＳＥＴより第２図中線図Ｉで示
すようなゲイン・バンド・幅積（以下Ｇ・Ｂ積という）
が求まる。なお、線図ＩよりＧ・Ｂ積が電流Ｉ_ＳＥＴに
ほぼ比例していることが分る。

Ｇ・Ｂ積はロータ２の回転数（磁気センサ４より出力さ
れたパルスの周波数）の値から決まる。そのため、低周
波数のとき電流値を周波数に応じて小さく設定すること
により低消費電力化が図れる。

なお、低消費電力化を考慮しないときはロータ２の最大
周波数に合せて電流Ｉ_ＳＥＴを大きくすれば良い。しか
るに、流量を計測する際には流量パルスが０のときまた
は低周波数の場合があり、ロータ２の停止状態または低
速回転となるときが十分ある。従って、バッテリ７の電
力を有効に利用するため、増幅器５の電流値をロータ２
の周波数に応じて必要な大きさに変更するようにする。
即ち、消費電力を低減するため、ＣＰＵ６は第３Ｒ図に
示す如くロータ２の周波数の領域０〜_１，_１〜
_２，…_ｎ−１〜_ｎ，に応じて抵抗Ｒ_１…Ｒ_ｎのう
ちいずれかを選択し、電流値をロータ２の周波数に合う
よう段階的に変更する。

なお、抵抗Ｒ_１…Ｒ_ｎで設定される電流Ｉ_ＳＥＴは流量
パルスの周波数によるＧ・Ｂ積より若干大きく設定して
おく。

ここで、上記の如く増幅器５の電流値を設定するに際し
てＣＰＵ６が実行する処理につき第４，５図を併せ参照
して説明する。

第４図及び第５図（Ａ）に示す如く、ＣＰＵ６は電源を
オンにしてリセットすると、プログラムがスタートして
初期設定８を行い（ステップＳ１）、クロックを停止し
て消費電力を低減するスタンバイモードを設定してスタ
ンバイアドレスに移行する（ステップＳ２）。これによ
ってスタンバイモード９となる。

なお、スタンバイモード９になるとＣＰＵ６は起動せ
ず、ＣＰＵ６が起動するのは第４図に示すようにＩＮＴ
端子にパルスが入力されて流量を算出する流量演算１０
の状態と、ＣＰＵ６内のタイマにより一定の周期でスイ
ッチＳＷ_１〜ＳＷ_ｎを選択するスイッチ設定１１の割り
込みが発生したときである。

ここで、磁気センサ４が被測流体の流れと共にロータ２
の回転を検出してそのパルスを出力したとする。第５図
（Ｂ）に示す如く、流量パルスがＣＰＵ６のＩＮＴ端子
に入力されると、カウンタＣＮＴでパルスをカウントし
（ステップＳ１１）、スタンバイモードに戻る。

また、第５図（Ｃ）に示す如く、一定の周期でタイマ割
り込みが入ると、そのときカウンタＣＮＴでカウントさ
れたパルス数に応じてステップＳ２１〜Ｓ２３、あるい
はＳ２４〜Ｓ２６，Ｓ２７〜Ｓ２９，Ｓ３０〜Ｓ３２の
いずれかの処理を実行してスイッチＳＷ_１〜ＳＷ_２より
周波数に応じた一のスイッチを選択する。なお、タイマ
割込周期をＴとすると、カウンタ値ＣＮＴより周波数
_ｐ＝ＣＮＴ／Ｔ（Ｈｚ）となる。

即ち、ＣＮＴ≦ｎ_１のときは被測流体の流量が微小流量
であり、流量パルスの周波数_ｐが０＜_ｐ≦_１の領
域にある。

従って、ステップＳ２１ではカウンタ値ＣＮＴがある値
ｎ_１より小さいとき、スイッチＳＷ_１をオンにする信号
を端子Ｐ_１より出力し（ステップＳ２２）、スイッチＳ
Ｗ_１以外のスイッチＳＷ_２〜ＳＷ_ｎには端子Ｐ_２〜Ｐ_ｎ
よりオフ信号を出力する（ステップＳ２３）。その結
果、第１図に示すようにスイッチＳＷ_１が閉成し、それ
以外のスイッチＳＷ_２〜ＳＷ_ｎは開成された状態を保持
する。従って、増幅器５の電流Ｉ_ＳＥＴは抵抗Ｒ_１によ
り小電流に設定される。

また、ステップＳ２４，Ｓ２７，…Ｓ３０でもステップ
Ｓ２１と同様カウンタ値がどの領域にあるのかを判定し
ている。例えばカウンタ値がｎ_２＜ＣＮＴ＜ｎ_３の場合
にはステップ２７で周波数_ｐが_２＜_ｐ＜_３の流
域にあると判定し、スイッチＳＷ_３にオン信号を出力し
て（ステップＳ２８）、スイッチＳＷ_３以外のスイッチ
ＳＷ_１，ＳＷ_２及びＳＷ_４〜ＳＷ_ｎにオフ信号を出力す
る（ステップＳ２９）。従って、電流値は抵抗Ｒ_３によ
って設定される。

ステップＳ２１〜Ｓ３２においては、周期的にカウンタ
値を判定することにより、低周波数では電流を小さく
し、高周波数では電流を大きくしてそのときの周波数に
応じた電流値が設定される。また、ステップＳ２１〜Ｓ
３２により一のスイッチが選択されて電流値が設定され
ると、カウンタＣＮＴをクリアしてスタンバイモードに
戻る（ステップＳ３３）。

このように、流量パルスの入力及びタイマ割込みが無い
ときにはスタンバイモードが設定されているため、ＣＰ
Ｕ６の消費電力が低減されている。また、増幅器５の電
流Ｉ_ＳＥＴが周期的にそのときの周波数に応じた電流値
に可変されるため、増幅器５の消費電力を小さくでき、
バッテリ７の限られた電力を有効に利用することができ
る。

なお、上記実施例では流量計としてタービンメータを例
に挙げたが、これに限らず例えば容積式流量計等にも適
用できるのは勿論である。

考案の効果 上述の如く、本考案になる流量計測装置は、流量パルス
の周波数に応じて増幅器の電流値を可変でき、流量パル
スが０のときまたは流量パルスが低周波数のときには増
幅器に流れる電流値を小さく設定できるので増幅器にお
ける消費電力を低減することができる。

また、コードレス型の流量計においてはバッテリを内蔵
しているため、増幅器の低消費電力化を図ることにより
限られた電力を有効に利用することができ、バッテリの
消耗を抑えてより長時間の流量計測が可能になる等の特
長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案になる流量計測装置の一実施例の回路
図、第２図は増幅器の電流に対するＧ・Ｂ種の関係を示
す線図、第３図は周波数に対する設定電流の切替え動作
を説明するための図、第４図はＣＰＵの動作状態の状態
遷移図、第５図はＣＰＵが実行する処理を説明するため
のフローチャートである。 １…流量計、２…ロータ、４…磁気センサ、５…増幅
器、６…ＣＰＵ、７…バッテリ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】被測流体の流量を検出し流量に応じた周波
   数の流量パルスを出力する流量センサと、前記流量セン
   サから出力された流量パルスを増幅する増幅器と、前記
   増幅器より出力された流量パルスをカウントするカウン
   タ手段とを有してなる流量計測装置において、該増幅器
   に流れる電流値を決める抵抗値の異なる複数の抵抗と、
   前記複数の抵抗に個別に接続された複数のスイッチと、
   前記カウンタ手段でカウントしたパルス数に基づき前記
   複数のスイッチを選択的に開，閉動作させ該増幅器の電
   流値を可変する手段とを具備してなる流量計測装置。