JPH09166456A

JPH09166456A - 計測システム

Info

Publication number: JPH09166456A
Application number: JP32539795A
Authority: JP
Inventors: Takuya Yumoto; 拓也湯本
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1995-12-14
Filing date: 1995-12-14
Publication date: 1997-06-24
Anticipated expiration: 2015-12-14
Also published as: JP3415352B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電気設備のない環境下においても、バッテリ
の取り替えや充電を行わないで長期間の計測が可能な計
測システムを提供すること。【解決手段】計測システム本体２をデータサンプリン
グ部４とデータ処理部１０に分け、通常はデータサンプ
リング部４にのみにバッテリから電源を供給し動作させ
る。データサンプリング部４では、センサから取り入れ
た計測データに必要な変換（電流／電圧変換５，Ａ／Ｄ
変換６）を施してバッファメモリ８に格納する。計測が
進みバッファメモリ８がフルになった場合に、バッテリ
３からの電源をデータ処理部１０にも供給するととも
に、該バッファメモリのデータをデータ処理部１０に送
出する。データ処理部１０では、受け取ったデータに演
算を施し演算結果をメモリ媒体１２に格納したり、表示
・入力手段１４に表示してユーザに知らせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種の物理的状態
および化学的状態を計測するための計測システムに関
し、特に、電源設備のない環境下であっても、使用する
バッテリの電力消費を低減させることにより長期間の計
測を可能にした計測システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境の悪化が大きな社会問題とし
て取り上げられており、温度、湿度、風速、ガス（排気
ガスなどの有害ガス量の計測など）、変位（センサと対
象物との相対的な位置の変位の計測、例えば水位計測）
など様々な環境データを計測する計測システムの重要性
が増している。従来から、この種の複数の計測データを
取り込む計測システムとしては、例えば、特開平４−３
５８２９３号公報に記載されている計測システムがあ
る。この計測システムは、計測データ取り込み装置から
取り込んだ実測データに基づいて特定の計測点に置いた
仮想計測器における仮想の計測値を算出するためのもの
であり、そのために、計測データ取り込み装置から取り
込んだ実測データを蓄積ファイルに格納し、このデータ
を基に演算実行プログラムが演算式ファイルに格納した
代数式を参照して仮想計測器における仮想測定値を算出
するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記公開公報に記載さ
れた計測システムを用いると特定の計測点の仮想の計測
値を得ることができるため、設備構成の変更や計測項
目，計測目的が変更になった場合にも、計測地点，計測
内容が変更される都度プログラムを修正する必要がなく
なり、プログラムの熟練者や多数プログラマーが不要に
なるという効果を有している。しかしながら、この計測
システムは、ビルディングや工場など電気設備が存在す
る環境下で動作することを前提としたものである。温
度、湿度、風速、排気ガスなどの環境データを計測する
計測システムは、通常、電気設備（電源設備）のない人
里離れた場所で使用されることも多く、このような場所
で計測システムを稼働させるには、電源としてバッテリ
を用いることが不可欠である。一般的にバッテリを電源
として用いる場合には消費電力が問題となり長時間の連
続使用は難しく、バッテリの取り替えや充電を頻繁に行
わなければならない。上記公開公報に記載された如き計
測システムをバッテリで稼働させる場合にも同様なこと
がいえ、特に、計測システムが人里離れた電気設備のな
い場所に設置されている場合には、バッテリの取り替え
や充電に多大の労力を費やさなければならないという問
題がある。本発明の目的は、上記問題を解決し、電気設
備のない環境下においても、バッテリの取り替えや充電
を行わないで長期間の計測が可能な計測システムを提供
することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、１以上のセンサで計測されたデータをサ
ンプリングして必要な変換をする変換手段（５、６）と
該変換手段（５、６）で変換されたデータを記憶するバ
ッファメモリ（８）と第１の処理装置（ＣＰＵ７）とを
有するデータサンプリング部（４）と、前記バッファメ
モリ（８）に記憶されたデータをデータサンプリング部
（４）から受け取って処理する第２の処理装置（ＣＰＵ
１１）と該第２の処理装置（ＣＰＵ１１）で処理したデ
ータを記憶するメモリ部（ＨＤＤなどのメモリ媒体１
２）とアプリケーション部（１３）とを有するデータ処
理部（１０）と、各種データを表示したり必要なデータ
を入力する表示・入力手段（タッチパネルなどのＬＣＤ
１４）と、前記データサンプリング部（４）と前記デー
タ処理部（１０）の電源を制御する電源コントロール部
（９）とを有する計測システムであって、第１の処理装
置（ＣＰＵ７）は、前記バッファメモリ（８）へのデー
タの書き込み読み出しを制御するとともに、前記バッフ
ァメモリ（８）が一杯になったのを検出した場合、バッ
ファメモリ（８）のデータを読み出して前記データ処理
部（１０）に送出するものであり、前記電源コントロー
ル部（９）は、前記バッファメモリ（８）が一杯になっ
た場合にのみ前記データ処理部（１０）に電源を供給す
るものであることを特徴としている。

【０００５】また、上記計測システムに、初期設定時に
バッテリの残量を検出する手段とバッテリ使用回数を入
力する入力手段とを設けるとともに、前記アプリケーシ
ョン部（１３）にバッテリの劣化特性および放電特性の
演算式を持たせておき、前記第２の処理装置（１１）に
よって、前記バッテリの残量を検出する手段で検出され
たバッテリの残量と前記入力手段から入力されたバッテ
リ使用回数のデータと前記演算式に基づいてシステムの
動作可能時間を算出し、表示・入力手段（１４）に表示
してユーザに知らせることを特徴としている。さらに、
バッテリの充電を検知した場合に使用回数の値を１プラ
スして保持するとともに、放電を検知した場合に前記保
持されている使用回数の値を前記データ処理部（１０）
に送信する充放電検出回路を設けたことを特徴としてい
る。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明は、計測システムをデータ
サンプリング部とデータ処理部に分け、通常はデータサ
ンプリング部にのみバッテリから電源を供給し動作させ
る。データサンプリング部では、センサから取り入れた
計測データに必要な変換（電流／電圧変換，Ａ／Ｄ変
換）を施してバッファメモリに格納する。計測が進みバ
ッファメモリがフルになった場合に、バッテリからの電
源をデータ処理部にも供給するとともに、該バッファメ
モリのデータをデータ処理部に送出する。データ処理部
では、受け取ったデータに演算を施し演算結果をメモリ
媒体に格納したり、表示してユーザに知らせる。すなわ
ち、本発明では、データをバッファメモリに取り込むと
きはデータサンプリング部にのみ電源を供給し、データ
の演算，演算結果の格納などを行うときのみデータ処理
部にも電源を供給するようにしているため、消費電力の
大きいデータ処理部の動作を極力抑えることができ、大
幅に消費電力を抑えることができる。その結果、電気設
備のない場所においてもバッテリによって計測システム
の長期計測を可能にすることができる。

【０００７】

【実施例】まず、本発明の計測システムの第１の実施例
を図１を用いて説明する。図１において、１ａ〜１ｃは
センサ（１以上の任意の個数）、２は計測システム本
体、３は計測システム２に電源を供給するためのバッテ
リである。計測システム本体２は、計測されたデータを
サンプリングするデータサンプリング部４と、サンプリ
ングされたデータを処理・格納するデータ処理部１０
と、タッチパネルＬＣＤなどの表示・入力手段１４から
構成される。

【０００８】データサンプリング部４は、各センサ（１
ａ〜１ｃ）から送られてくる計測電流を電圧値に変換す
る電流／電圧変換回路５（図１では、センサとして４〜
２０ｍＡの電流を出力する４〜２０ｍＡ出力センサを使
用し、２００オームの抵抗を用いてアナログ電圧に変換
する場合を示している）と、電流／電圧変換回路５で得
られたアナログ電圧値をサンプリングしてディジタル値
に変換するＡ／Ｄコンバータ６と、ＣＰＵ（第１の処理
装置）７と、ＣＰＵ７を介してＡ／Ｄコンバータ６から
のディジタルデータを保持するバッファメモリ８と、計
測システム本体２の内部回路への電源供給を制御する電
源コントロール部９から構成されている。

【０００９】データ処理部１０は、ユーザインタフェー
ス，データの演算，演算データの保管などを担当してお
り、データサンプリング部４からＲＳ２３２Ｃなどの通
信手段１５を介して送られてきたデータまたはそのデー
タに演算を施した結果を格納するハードディスク装置
（ＨＤＤ）などの記憶媒体１２と、得られたデータに対
する各種処理を行うためのアプリケーション部１３と、
実際のデータ処理を実行するＣＰＵ（第２の処理装置）
１１とから構成されている。

【００１０】次に、本実施例の全体的な動作を説明す
る。最初は、電源コントロール部９はデータサンプリン
グ部４にのみ電源を供給しており、データ処理部５には
省電力化のために電源を供給していない。データサンプ
リング部４の電流／電圧変換回路５は、センサ（１ａ〜
１ｃなど）で計測された各種の電流値データ（例えば、
４〜２０ｍＡ）を抵抗（例えば、２００オーム）を用い
て電圧値に変換する。Ａ／Ｄコンバータ６は電流／電圧
変換回路５からのアナログの電圧値を一定周期でサンプ
リングしてディジタル値に変換する。ＣＰＵ７は、この
変換されたディジタル値を一時的にバッファメモリ８に
格納する。データサンプリング部４のＣＰＵ７は、バッ
ファメモリ８がフルになった時点で、データ処理部１０
の電源を起動するとともに（通常は、省電力化のため上
述したようにデータ処理部１０には電源が供給されてい
ない）、バッファメモリ８に格納されているサンプリン
グデータを読み出し、ＲＳ２３２Ｃ等の通信手段１５を
介してデータ処理部１０に転送する。

【００１１】データ処理部１０のＣＰＵ１１は、バッフ
ァメモリ８から転送されてきたサンプリングデータをア
プリケーション部１３を用いて必要な演算を実行し、結
果をＨＤＤなどのメモリ媒体１２に格納したり、タッチ
パネルＬＣＤなどの表示・入力装置１４に出力したりす
る。なお、データサンプリング部４から送られてきたサ
ンプリングデータを一旦メモリ媒体１２に格納し、必要
に応じてそれを取り出して演算し、その結果を表示・入
力装置１４に出力したり、再度メモリ媒体１２に格納す
るようにしてもよい。演算結果がメモリ媒体１２に格納
されたのを確認した後、データサンプリング部４の電源
コントロール部９は、データ処理部１０への電源供給を
ストップ（電源ＯＦＦ）する。このように、本発明の第
１の実施例では、データサンプリング部４と、ユーザイ
ンタフェース，演算，演算データの保管を担当するデー
タ処理部１０の電源を独立に制御し、バッファメモリ８
がフルになるまでデータ処理部１０の電源をＯＦＦにし
ておくことにより、消費電力を大幅に抑えることができ
る。このため、バッテリの消耗を防止でき、計測システ
ムを長期間稼働させることができる。

【００１２】次に、本発明の第２の実施例を説明する。
上述した第１の実施例の計測システムによると、データ
サンプリング部４とデータ処理部１０の電源を独立に制
御することにより、消費電力を大幅に抑えてバッテリ３
を有効利用し、計測システムを長期間連続稼働可能にし
ているが、計測システムを電源設備のない場所に長期に
渡り設置した場合、バッテリの残量が少なかったり、バ
ッテリの使用回数が多かったりすると、計測中にバッテ
リがなくなりシステムダウンになる危険性がある。この
場合、計測する対象によっては社会的に大きな問題にな
りかねない。本発明の第２の実施例は、第１の実施例を
改善し、予め稼働期間（システム動作可能時間）をユー
ザに報知するようにしてこの危険性を防止するものであ
る。

【００１３】本発明の第２の実施例では、データサンプ
リング部４に、システムの初期設定時にバッテリ３の残
量を検出する手段（図示せず）を設けるとともに、ユー
ザにバッテリ使用回数を入力させる手段（例えば、表示
・入力手段６）を設ける。また、データ処理部１０内の
アプリケーション部１３にバッテリ１０の劣化特性、放
電特性の演算式を持たせておく。そして、検出されたバ
ッテリの残量と入力されたバッテリ使用回数のデータと
前記演算式に基づいてシステムの動作可能時間を算出し
（ＣＰＵ１１）、算出された動作可能時間をユーザに知
らせる（例えば、図示しないプリンタや表示・入力手段
６など）ようにしている。これにより、ユーザは初期設
定時に動作可能時間を知ることができるので、計測期間
をシステムに設定する際、誤ってシステムが動作しなく
なってしまう時間を設定する恐れがなくなり、その結
果、計測中にシステムが電源ＯＦＦによりダウンしてし
まう危険性がなくなる。

【００１４】次に、本発明の第３の実施例を説明する。
一般に、使用するバッテリは何回も使用すると使用回数
によって放電特性が若干変わってくる。そのため、上記
第２の実施例においては、計測前にユーザにより使用回
数を設定するようにしている。しかしながら、バッテリ
毎に使用回数を正確に管理していないと、実際の使用回
数と異なる回数を設定してしまうという問題がある。本
発明の第３の実施例はこれを改善したもので、バッテリ
の使用回数を自動的に検知、設定するようにしたもので
ある。

【００１５】図２は本発明の第３の実施例の計測システ
ムの構成図である。図２に示された第３の実施例では、
第１の実施例を示す図１と比較して、バッテリ３の充放
電を検出する充放電検出回路３１を設けた点が異なって
いる。バッテリ３と充放電検出回路３１を合わせてバッ
テリユニット３０を構成している。図３は第３の実施例
のバッテリユニット３０の具体的構成例であり、特に、
充放電検出回路３１の詳細な構成を示す図である。充放
電検出回路３１は、充放電検出回路３１全体に電源を供
給するための電源生成部３１１、充放電検出回路３１全
体の制御を行うマイコン３１２、バッテリの使用回数を
格納するメモリ３１３、バッテリ３から電源を供給する
ためのトランジスタ３１４、メモリ３１３に格納されて
いるバッテリの使用回数を計測システム本体２へ伝送す
るための通信手段３１６、バッテリ３からの電源供給が
ストップ（トランジスタ３１４がＯＦＦ）したときにメ
モリ３１３に電源を供給するためのサブバッテリ３１７
から構成される。

【００１６】充放電検出回路３１の内部回路をＯＮにす
るには、マイコン３１２によってトランジスタ３１４を
ＯＮにする必要があるが、マイコン３１２を動作させる
ためにはまず電源生成部３１１に電源を供給しなくては
ならない。そこで、モーメンタリスイッチ付きコネクタ
３００を採用し、該コネクタの装着時、一瞬モーメンタ
リスイッチがＯＮになる間に、モーメンタリスイッチを
通し電源生成部３１１に電源を供給する。電源生成部３
１１に電源が供給されることにより、マイコン３１２が
動作し、トランジスタ３１４をＯＮにする。モーメンタ
リスイッチがＯＦＦになった後は、マイコン３１２から
の信号によりトランジスタ３１４がＯＮになっているの
で、充電器もしくはバッテリ３の電力がトランジスタ３
１４を通して供給される。充放電検出回路３１は、マイ
コン３１２がトランジスタ３１４をＯＦＦにしない限
り、ＯＮを保つ。

【００１７】図４は、図３のバッテリユニットの動作フ
ローチャートである。モーメンタリスイッチ（コネクタ
が挿入されたとき一瞬だけＯＮになるスイッチ）付きコ
ネクタ３００が、充電器（図示せず）もしくは計測シス
テム本体２に接続されると、図３の矢印で示した経路を
介して充放電検出回路３１の電源生成部３１１に電源が
供給される（ステップＳ１）。充放電検出回路３１の電
源生成部３１１に電源が供給されたことにより、充放電
検出回路３１内のマイコン３１２やメモリ３１３などの
各構成回路に電源生成回路で生成された電圧Ｖｃｃが供
給される。電源が供給されたことによりマイコン３１２
が予め決められたシーケンス動作を開始し、モーメンタ
リスイッチがＯＦＦになる前にトランジスタ３１８をＯ
Ｎにし、それによってトランジスタ３１４もＯＮにす
る、すなわちバッテリ３から充放電検出回路３１へのバ
ッテリ電源供給ポートを開く（ステップＳ２）。その
後、モーメンタリスイッチは自動的にＯＦＦになる（ス
テップＳ３）。なお、この場合、充放電検出回路３１
は、トランジスタ３１８がＯＮを保ち、それによってト
ランジスタ３１４もＯＮを保つのでバッテリ３からの電
源が供給され続ける。

【００１８】次に、マイコン３１２は、Ａ／Ｄコンバー
タによって、この時のオペアンプ３１５の出力部ｂ点の
電圧をサンプリングし、その値とオペアンプ入力部の抵
抗値からバッテリ端子ａ点の電圧を算出する。ｂ点の電
圧をＶｂとすると、ａ点の電圧Ｖａは、Ｖａ＝Ｖｂ×Ｒ
１／Ｒ２として算出される。算出されたバッテリ端子ａ
の電圧Ｖａにより、バッテリ３が充電時か放電時かを認
識する（ステップＳ４）。充電時か放電時かの認識は、
バッテリ端子ａの電圧Ｖａは、充電時はバッテリ３の定
格電圧より高い電圧レベルとなり、放電時はバッテリ電
圧となるという事実に基づいて行われる。充電時と認識
された場合はステップＳ６へ、放電時と認識された場合
はステップＳ７へ進む（ステップＳ５）。

【００１９】もし、充電時と認識された場合にはバッテ
リの使用回数が１プラスされ、その値がメモリ３１３に
格納される（ステップＳ６）。放電時と認識された場合
には、マイコン３１２は、メモリ３１３内に格納されて
いる使用回数を、通信手段３１６を介して計測システム
本体２に伝送する（ステップＳ７）。その後、マイコン
３１２がトランジスタ３１８をＯＦＦにすることによっ
てトランジスタ３１４をＯＦＦにし、結果的に、電源生
成部３１１をＯＦＦにする。これにより、充放電検出回
路３１の各構成回路への電源供給は全く行われなくな
る。なお、充放電検出回路３１の電源をＯＦＦにした後
のメモリ３１３内の使用回数のデータはサブバッテリ３
１７によって保持される。

【００２０】充放電検出回路３１は、充電時の使用回数
をメモリ３１３に格納するときと、放電時の使用回数を
データ処理部５（計測システム本体２）に伝送するとき
以外には電源がＯＦＦにされているため、バッテリ３の
消費はほとんどない。本実施例によれば、バッテリの使
用回数を自動的に計数して設定するようにしたため、ユ
ーザがバッテリ毎に使用回数を管理する必要がなくな
り、また、必ず正確な使用回数を設定することができ
る。

【００２１】

【発明の効果】本発明の計測システムによれば、バッテ
リの消費を大幅に減らすことが可能になり、そのため、
バッテリの取り替えや充電を行わないで長期間の連続計
測ができ、電気設備のない環境下において使用する場合
に特に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の計測システムの構成図
である。

【図２】本発明の第３の実施例の計測システムの構成図
である。

【図３】本発明の第３の実施例のバッテリユニット３０
の具体的構成例を示す図である。

【図４】図３のバッテリユニット３０の動作フローチャ
ートである。

【符号の説明】

１ａ〜１ｃ：センサ、２：計測システム本体、３：バッ
テリ、４：データサンプリング部、５：電流／電圧変換
回路、６：Ａ／Ｄコンバータ、７：ＣＰＵ、８：バッフ
ァメモリ、９：電源コントロール部、１０：データ処理
部、１１：ＣＰＵ、１２：メモリ媒体（ＨＤＤ）、１
３：アプリケーション部、１４：表示・入力手段（タッ
チパネルＬＣＤなど）、１５：通信手段（ＲＳ２３２Ｃ
など）、３０：バッテリユニット、３１：充放電検出回
路、３００：モーメンタリスイッチ、３１１：電源生成
部、３１２：マイコン、３１３：メモリ、３１４：トラ
ンジスタ、３１５：オペアンプ、３１６：通信手段、３
１７：サブバッテリ、３１８トランジスタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１以上のセンサで計測されたデータをサ
ンプリングして必要な変換をする変換手段と該変換手段
で変換されたデータを記憶するバッファメモリと第１の
処理装置とを有するデータサンプリング部と、前記バッ
ファメモリに記憶されたデータをデータサンプリング部
から受け取って処理する第２の処理装置と該第２の処理
装置で処理したデータを記憶するメモリ部とアプリケー
ション部とを有するデータ処理部と、各種データを表示
したり必要なデータを入力する表示・入力手段と、前記
データサンプリング部と前記データ処理部の電源を制御
する電源コントロール部とを有する計測システムであっ
て、前記第１の処理装置は、前記バッファメモリへのデータ
の書き込み読み出しを制御するとともに、前記バッファ
メモリが一杯になったのを検出した場合、該バッファメ
モリのデータを読み出して前記データ処理部に送出する
ものであり、前記電源コントロール部は、前記バッファメモリが一杯
になった場合にのみ前記データ処理部に電源を供給する
ものであることを特徴とする計測システム。
【請求項２】請求項１記載の計測システムにおいて、
さらに、初期設定時にバッテリの残量を検出する手段と
バッテリ使用回数を入力する入力手段とを設けるととも
に、前記アプリケーション部にバッテリの劣化特性およ
び放電特性の演算式を持たせ、前記第２の処理装置は、
前記バッテリの残量を検出する手段で検出されたバッテ
リの残量と前記入力手段から入力されたバッテリ使用回
数のデータと前記演算式に基づいてシステムの動作可能
時間を算出し、前記表示・入力手段は、該算出された動
作可能時間を表示するものであることを特徴とする計測
システム。
【請求項３】請求項１または２に記載の計測システム
において、さらに、バッテリの充電を検知した場合に使
用回数の値を１プラスして保持するとともに、バッテリ
の放電を検知した場合に前記保持した使用回数の値を前
記データ処理部に送信する充放電検出回路を設けたこと
を特徴とする計測システム。