JPH10503018A

JPH10503018A - 風量センサ／送信器の非線形補正用の現場較正装置及び方法

Info

Publication number: JPH10503018A
Application number: JP8505188A
Authority: JP
Inventors: ジュンチュネン，ロバート・ディ; ロス，ロジャー・アール
Original assignee: ハネウエル・インコーポレーテッド
Priority date: 1994-07-15
Filing date: 1995-07-14
Publication date: 1998-03-17
Also published as: DE69512245D1; EP0771407A1; DE69512245T2; CA2191982A1; EP0771407B1; WO1996002811A1; US5479812A

Abstract

(57)【要約】ＶＡＶシステムに較正され、線形化された風量センサを設けるための方法及び装置で、出力が各センサ毎にルックアップテーブルに書き込まれた伝達関数により修正される工場較正風量センサまたは圧力センサを用いて、センサをピックアップデバイス／電子回路／ドリフト／及び乱気流特性に関して補正するようにした方法及び装置。これによれば、処理能力の小さいプロセッサによって現場調整を行うことが可能となる。また、実際の風量及び乱気流の影響との関連で、さらに現場調整が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】風量センサ／送信器の非線形補正用の現場較正装置及び方法発明の背景本発明は、現場プログラム可能な較正装置及び方法に関し、特に、大きな処理能力を容易にあるいは連続的に利用することが不可能で、低コストの現場較正が必要な安価な風量センサに関する。本願の譲受人に譲渡された先願である出願番号ＰＣＴ／ＵＳ９４／１４９５７号の国際特許出願（出願日：１９９４年１２月２８日）及び出願番号０８／１７５，０９８号の米国特許出願（出願日１９９３年１２月３０日）には、風量センサの技術分野の現状及び風量センサの較正の必要性が一つの具体的な装置及び技術的方法と共に記載されている。好ましい実施形態の風量センサ自体及びパッケージング／実装上の構成については、出願番号ＰＣＴ／ＵＳ９４／１４３４５号（出願日：１９９４年１２月１３日）に記載されている。風量センサを使用する建物管理システムは、分散型情報ネットワークに接続される傾向にあることから、新たな問題が生じている。すなわち、センサが使用可能な処理能力は、安価なローカルプロセッサのためにどうしても限定されるし、センサ自体が低コストのセンサでなければならない。従って、本発明は、低コストの部品と演算能力の低いプロセッサによる正確な風量測定を可能にしようとするものである。発明の概要本発明によれば、検出精度を犠牲にすることなく、可変空気容積（ＶＡＶ）暖房／空調システムを有する建物の個々のゾーンコントローラに安価な部品を使用することが可能になる。圧力独立型のＶＡＶシステムは、制御変数として、また温度を含む一定の空気の品質基準が確実に満たされるようにするために、空間に流入する空気の量（ｃｆｍ（立法フィート／分）＝ｆｐｍ（フィート／分）×ダクト断面積）を測定することが必要である。検出システムは、図１に示すように、機械式のピックアップアセンブリ（１１）、相互接続チューブ（１、２）及びセンサ（１７）よりなる。機械式のピックアップアセンブリは、非線形伝達関数（速度対圧力）を有し、ダクトサイズやメーカによって様々に異なる。安価なセンサを用いて正確な風量測定値を得ることはできるが、やはり伝達関数が非線形になることがある。本発明は、演算能力の低いプロセッサが、上記風量変換システムとの対話動作によって、大量のリアルタイム計算を行う必要なく正確な測定指示値を得ることを可能にするプロセスを決めるものである。工場では、少数の空気圧値を装置に与え、それらの値に対応する変換値（すなわちそれらの値のディジタル表現）を不揮発性メモリに保持する。このデータ（図５ａのグラフに示す）には、センサ及びこれに付随する増幅やアナログ‐ディジタル変換による非線形性情報が含まれる。これらの値は大きなプロセッサに送られ、そのプロセッサはこれらの値及びピックアップ／ダクトサイズ曲線（図５ｂのグラフに示す）に関する値を使用し、これらを数学的に結合してシステム線形化曲線（図５ｃのグラフに示す）を形成する。これらの値は不揮発性メモリにダウンロードして、メモリの製品寿命がなくなるまで保持される（上記の数学的結合のプロセスは、必要ならば現場で行うことも可能である）。さらに、実際のピックアップアセンブリの伝達関数は、ピックアップアセンブリに存在し得る乱流誘起性ノイズのために理想的伝達関数とは異なることがある。乱流は、供給及び／または排気ダクトワークの曲がっている箇所によって生じ、全面的に現場従属性である。従って、現場実装プロセスは、それらの作用に関する風量応答を正規化するために、実際の試験条件によって行ってもよい。乱流に関する補正は、通常、各特定ダクトサイズの最小及び最大流量条件で行われる。第３の較正点を設けて、センサ付随の零位ドリフト（流量ゼロ時のドリフト）があれば、それを補正する。この正規化セットは、メモリに記憶され、理想的な線形化された伝達関数として扱われる。この種の信頼度の高い風量データがＨＶＡＣまたはＶＡＶシステムから供給されることによって、信頼度の高い高度の換気制御を持続的に行うことができる。本発明のこのシステムを使用するとき、各検出ノードにより安価な非線形センサとより安価なプロセッサを使用できることによって、競争力のにつながる長所が確保される。図面の簡単な説明図１は、較正信号から読み取った値に基づいて動作する制御装置へ風量ダクト／センサから供給される情報信号の流れを示すブロック図である。図２は、本発明の一実施形態で用いられる方法ステップのフローチャートである。図３は、図２の一部についての詳細フローチャートである。図４は、図２の他の一部についての詳細フローチャートである。図５ａ、５ｂ及び５ｃはプロットした曲線を示すグラフである。発明の詳細な説明本発明は、ピックアップアセンブリの非線形性、センサの非線形性及びシリコンベースの電子回路により導入される非線形性を補償するための安価な手段を提供するものである。センサのピックアップデバイス１１自体が、風量Ｆを測定してダンパＤを制御するよう空気ダクト１２中の適切な位置に設けられていて、システム１０の基本要素をなす。このシステムは、風量測定値を、風量、最終的には室温を決定し、制御するためのパラメータの１つとして使用することができる。本発明のこの実施形態は、ある特定の風量センサを念頭に置いて設計されているが、本発明は、適切な感度と出力を有するものであれば、ほとんど全ての風量センサまたは圧力センサと共に使用することができる。本発明のシステムがどのように動作するかを、図１を参照してさらに具体的に説明する。ピックアップデバイス１１は、ダクト中の気流を局部的に制限するので、ピックアップデバイスの間に空気圧降下が生じる。ホース１及び２は、上流側及び下流側の空気圧を安価な圧力／風量センサ１７に伝達する。風量と圧力差との関係は非線形である。通常、圧力は、ほぼ気流速度の平方根の関数であって、気流速度と線形関係にはない。一般に、ピックアップデバイスのメーカは、風量と圧力降下との関係を示す曲線を提供するので、実験は不要である。独自のピックアップデバイスを設計しようとする場合、当業者ならば図５に示すような関係曲線を容易に作成することができよう。制御システム２７を含む制御アルゴリズムから発生し、システム２７によってダンパＤを作動させるために線路１５を介して送り出される信号に応答してコントローラモータ／アクチュエータアセンブリ１３が動作する。この制御は、２７のようなコントローラの分散型ネットワークによって行うことができ、あるいは、適切な信号をアクチュエータアセンブリ１３のようなアクチュエータに供給するようプログラムされた汎用コンピュータ、あるいは、この技術分野の当業者が容易に想到し得ると考えられる専用ハードウェアまたはこれらの何らかの組合せに、制御を組み入れることも可能である。たとえば、この装置についての説明の他の箇所で述べるところに従って発生する上流側信号に応答して動作する電子部品を適切に編成した構成により、上流側信号に応答して制御信号を発生させることもできる。コントローラ２７は、ユーザ所望の設定点（風量及び温度）に関する情報と共に風量（好ましくはフィート／分による）を示す出力１６を用いて制御信号を発生し、ダンパＤの調整位置を制御するために線路１５（適切なものであれば任意の通信経路を用いることができる）を介してアクチュエータ１３へ送る。コントローラは、システム動作の情報を常時ユーザに与えるために、通信経路１５ａを介してユーザインタフェース及びデータログ用装置ＵＩＤに接続することも可能である。いずれにしても、システム１０は結果的に得られる線路１６上の気流速度（好ましくはフィート／分で表す）の信号値を用いて、ダンパを作動させるための信号（線路１５を介して供給される）及び／またはユーザインタフェース及びデータログ用装置に出力データを知らせるための信号（線路１５ａを介して供給される）を発生する。ピックアップデバイス１１には、風量センサ１７の両側の空気の流れを得るように２本のホースが接続されている。気流Ｆの正しい表現が得られるようにするための気流に対向する向き及び気流から離れる向きのホースの位置決めについては、当技術分野において周知である。この実施形態における風量センサ自体は、ミクロ機械加工したシリコンベースのブリッジ構造を支持体として、現在周知となってきた配列の所定のパターンにより、気流に曝される抵抗器のホィートストンブリッジ回路を支持体上のほぼ全面に形成したものである。風量センサは、圧力差を電圧差に変換する。圧力差とセンサ出力電圧との関係はほぼ直線的ではあるが、やはり幾分非線形である。（また、風量センサのパラメータは、製造公差のために装置毎に大きく異なり、特にコスト低減のために好ましいマイクロブリッジ型センサを使用する場合、パラメータのばらつきは非常に大きくなる。）現在、入力ホース及び出力ホースまたはホースとの入出力コネクタを有する様々な風量センサが、ハネウェル（ＨｏｎｅｙｗｅｌｌＩｎｃ．）社のマイクロスイッチ・ディビジョンより商業ベースで入手可能である。本発明の一実施形態の場合、ブリッジの各分路の出力は、汎用増幅ブロックのオペアンプ１８の反転入力及び非反転入力にそれぞれ供給される。図示実施形態におけるこのブロックは、出願番号ＰＣＴ／ＵＳ９４／１４９５７の国際特許出願（出願日：１９９４年１２月２８日９に記載されているような零位及びフルスケール調整のための何らかの手段が組み込まれるものと仮定されている。しかしながら、当業者ならば、ポテンショメータ調整器またはレーザトリミング、あるいはその他の調整方式を用いて利得及びオフセットを所望の通りに調整することができるということは理解できよう。再度図１に戻って、増幅器ブロック１８の動作について説明する。この増幅器ブロックの実装は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を用いて行うことが望ましく、このような集積回路においては、増幅器を実装するのに必要なシリコンデバイスがある程度の非線形性を生じてもよい。マルチプレクサスイッチ２３は、ディジタル計数値に変換されるアナログ電圧値を一時に１つずつ選択する。制御論理回路２７は、マルチプレクサスイッチにアナログ入力２２ａ、２４または２５の中のいずれかをアナログ‐ディジタル変換器２８へ接続させる。アナログディジタル変換器２８も特定用途向け集積回路の一部として実装することが望ましく、その集積回路の特性の一部も若干非線形であってもよい。アナログ‐ディジタル変換器からのディジタル計数値は、マイクロプロセッサ（別途に図示しないが、ブロック２７中に設けられている）に関連する、あるいはマイクロプロセッサの一部であるメモリに記憶することができる。風量センサの増幅器出力及び較正電圧のアナログ‐ディジタル変換は、数量がダンパの位置の変化、空気供給源の圧力の変化などによって変化するので、周期的に繰返し行われる。増幅器ブロック１８からの出力は、線路２２ａを介してマルチプレクサ２３に入力される。マルチプレクサ２３は、他の制御入力２４及び基準電圧２５を有する。線路２６のマルチプレクサのセレクト入力は、制御論理回路２７によって作り出される。もちろん、線路２６は、マルチプレクサの構成に応じて多重線路であってもよい。マルチプレクサ２３の出力は、Ａ／Ｄ変換器デバイス２８に供給される。このデバイスは、基準電圧計数値及び風量センサ電圧計数値をそれぞれ線路２８ａ及び２８ｂ上に生じさせる。風量センサ計数値は、基準電圧補正装置２９によって補正され、線路２９ａ上に電圧レベルの出力が発生する。この電圧レベルは、線形化テーブル３０を用いて線形化され（これについては後で詳述する）、フィート／分の流速を表す信号を生じるが、この信号は、３つの（この実施形態の場合）現場較正ポイント３２によってさらに補正しなければならない（これについても後で詳述する）。最終的には、気流速度信号（ＦＰＭ）が線路１６を介してコントローラ２７へ出力される。実用システムの生成プロセスまず、図２の簡略フローチャート４０に示すように、このシステムは、工場較正４１、現場据え付け４２、現場での測定／曲線補正データの記憶４３、及び使用可能状態４５を達成するためのランタイムの最終セットアップ４４の各ステップよりなる。ステップ４１及び／または４２は、現場に据え付ける装置の外部の相当大きなプロセッサを使用しての曲線及びルックアップテーブルの生成／記憶操作を含む。この実施形態においては、この操作は、ＣＡＲＥ^TM（ハネウェル社）と呼ばれるプログラムで行われるが、これはユーザが与える入力に基づいて線形化テーブルを計算する汎用コンピュータで実行されるソフトウェアツールである。これについては、後でより詳しく説明するが、ここでは、この曲線及びテーブルの生成は工場で行っても、現場（据え付け現場）で行ってもよい。図３は、較正及び線形化プロセスのフローチャートを示し、これらのプロセスは、すぐ上に述べたように、ステップ４１と４２の間にある。まず、ステップ４１０で、センサ及び付随の電子回路が電源及び通信手段と接続される。ステップ４１２においては、利得及びオフセットの較正がまだなされていない場合、ソース及びアプリケーションにとって適切な何らかの方法でこれらの較正が行われる。次に、この実施形態のシステムは、ステップ４１４のサブステップでアナログ入力１７ａ及び１７ｂを較正し、ネットワーク変数ｎｖ＿ｃａｌ（ＥＥＰＲＯＭにセーブされる）に必要パラメータをセーブするが、これらのサブステップは次のようにして行われる。被試験装置に電源を供給し、工場試験用テスタを通信ポート（この実施形態では、エチェロン社製ロンワークス（ＬｏｎＷｏｒｋｓ；同社の商標））に接続する。ロンワークスネットワーク上の被試験装置の診断ネットワーク変数との通信関係を設定する。これには、ｎｅｕｒｏｎ＿ｉｄについてのｑｕｅｒｙ＿ｉｄと、ＥＥＰＲＯＭにセーブされたネットワークイメージを知る（読出し、プリコンフィギュレーションまたは書込みによって）ことが必要である。ここで、装置は、チューブ１及び２（図１）を通して実際に圧力を風量センサに供給することによって較正データを決定することが可能な状態になる。次に、各圧力がセンサに加えられた状態で、２９ａ（図１）の電圧を読み取る。次いで、読み取った値をネットワーク変数ｎｖ＿ｃａｌを介してＥＥＰＲＯＭまたはその他の半永久メモリに記憶すべきである。言い換えると、風量センサの非線形性を測定し、記憶すべきである。そのために、この実施形態では、３つの圧力、すなわち０インチ水柱、１インチ水柱及び２インチ水柱を使用する。従って、下記によってｎｖ＿ｃａｌを被試験装置に送る： si_flow_sen_volts_s12[0]＝０インチ水柱で電圧を測定する si_flow_sen_volts_s12[1]＝１インチ水柱で電圧を測定する si_flow_sen_volts_s12[2]＝２インチ水柱で電圧を測定する si_flow_sen_in_s12[0]＝（１インチ水柱） si_flow_sen_in_s12[1]＝（２インチ水柱）これらは図５ａのポイント７０に対応する。これらの値はＥＥＰＲＯＭのｎｖ＿ｃａｌという記憶場所にセーブされる。（０インチ水柱については、常に０と考えられるので除外される。）このようにしてステップ４１５が行われ、装置は次の全体的な「システム線形化」が可能な状態になる。まず、圧力降下と風量との関係を立証しなければならない。前に述べたように、一般に、風量測定装置のメーカはこのようなデータを提供するが、必要ならば試験を行ってこの関係を求めることも可能である。これは、一般にピックアップ関係と呼ばれる。風量センサを線形化し、ネットワーク変数ｎｖ＿ｆｌｏｗ１＿ｖｏｌｔｓ及びｎｖ＿ｆｌｏｗ１＿ｆｐｍ（ＥＥＰＲＯＭに記憶される）に必要パラメータをセーブするための望ましいステップを以下に説明する。（ｎｖ＿ｃａｌに記憶された値及び計算により得たピックアップ曲線から線形化曲線を計算するＧＷＢＡＳＩＣプログラムの詳細は付録に記載してある。）これらのプログラムの設計は、各特定のシステムに合わせて変更できることはもちろんである。１．まず、被試験装置に接続を行った後、電源を供給し、被試験装置の通信ポートに線形化プログラムを有するフィールドテスタまたはファクトリテスタを接続する。次に、ロンワークス（ＬｏｎＷｏｒｋｓ）ネットワーク上の被試験装置の診断ネットワーク変数との通信関係を設定する。これには、ｑｕｅｒｙ＿ｉｄまたはｎｅｕｒｏｎ＿ｉｄに関するサービスメッセージと、ＥＥＰＲＯＭにセーブされているネットワークイメージを知る（読出し、プリコンフィギュレーションまたは書込みによって）ことが必要である。２．風量センサの上流側と下流側の間の圧力降下（インチ水柱）と空気流速（フィート／分）との間のピックアップ関係を計算するかまたは手動で入れる。ピックアップメーカの中には、ピックアップの圧力降下と空気流速との関係を表す方程式を提供するメーカもある（２ａ）。また、他のメーカは、測定値に基づいた曲線を提供することもある（２ｂ）。２ａ．ピックアップ関係を計算する。たとえば、一部のメーカでは風量と圧力降下の間に次のような平方根関係を規定している：ＣＦＭ＝Ｋ＊ＳＱＲ（Ｐ）式中：ＣＦＭは、立法フィート／分で表した風量であるＫは、ダクトサイズによって異なる値をとる定数であるＰは、インチ水柱で表した圧力降下値である上式は、これは図５ｂの曲線の数学的表現である次式に変換することができる：ＶＥＬ＝Ｋ＊ＳＱＲ（Ｐ）／ＡＲＥＡ式中：ＶＥＬは、フィート／分で表した気流速度であるＫは、ダクトサイズによって異なる値をとる定数であるＡＲＥＡは、平方フィートで表したダクト断面積であるＰは、インチ水柱で表した圧力降下値である一組の標準的な圧力降下を用いて、一定の配列をなす１０のポイントＶＥＬ（ｎ）を計算することができる。大部分の可変空気容積システムの場合、ポイントは、Ｐ（ｎ）＝0，0.0125，0.025，0.05，0.10．0.20，0.40，0.80，1.60及び 2.00で計算することが望ましい。ピックアップ曲線の特性は、小さい値で勾配がより大きくなっているため、圧力値を小さい値については相互の間隔を小さくし、大きな値については間隔を広くする小とによって、線形化プロセスはより正確になる。ピックアップ曲線を測定できる場合は、各ピックアップの種類及びダクトサイズまたは形状毎に１０のポイントを手動で入れるべきである。このポイントＶＥＬ（ｎ）、Ｐ（ｎ）によってピックアップ曲線の特性が表される。ステップ２（ａまたはｂ）では、いずれの場合も図５ｂのような曲線が得られる。３．下記の式を用いてｎｖ＿ｃａｌ及びピックアップ曲線から線形化曲線を計算する。まず、次式を用いてセンサ曲線に関するラグランジュ補間多項式の係数を計算する（ラグランジュ補間は周知の方法である）： R0=Y0/((X0-X1)*(X0-X2)) R1=Y1/((X1-X0)*(X1-X2)) R2=Y2/((X2-X0)*(X2-X1)) C0=R0*X1*X2+R1*X0*X2+R2*X0*X1 C1=R0*(X1+X2)-R1*(X0+X2)-R2*(X0+x1) C2=R0+R1+R2 式中： X0=0 X1=nv_cal.si_flow_sen_in_s12[0]) X2=nv_cal.si_flow_sen_in_s12[1]) Y0=nv_cal.si_flow_sen_volts_s12[0]) Y1=nv_cal.si_flow_sen_volts_s12[1]) Y2=nv_cal.si_flow_sen_volts_s12[2]) Ｒ０，Ｒ１，及びＲ２は中間係数であるＣ０，Ｃ１，及びＣ２は２次の多項式係数である次に、図５ａの数学的表現である次式を用いて線形化曲線上のポイントを計算する： VOLTS(n)=C0+C1*P(n)+C2*P(n)^2 式中：Ｐ（ｎ）は、上記ステップ２で得られる圧力曲線上のポイントであるＶＯＬＴＳ（ｎ）は、線形化曲線沿いの電圧軸上のポイントである注：これらの線形化曲線沿いの電圧軸上のポイントはＶＥＬ（ｎ）に書き込まれる。４．明示的にアドレス指定されたネットワーク変数を用いて、変更されたｎｖ＿ｆｌｏｗ１＿ｖｏｌｔｓ及びｎｖ＿ｆｌｏｗ１＿ｆｐｍを試験中のノードにダウンロードする。ここで： nv_flow1_volts.si_12[n]=VOLTS(n)、及び nv_flow1_fpm.si_s3[n]=VEL(n) ここで、ｎｖ＿ｆｌｏｗ１＿ｖｏｌｔｓ及びｎｖ＿ｆｌｏｗ１＿ｆｐｍはＥＥＰＲＯＭ中の曲線を記憶する場所の名称であり、図５ｃの曲線上のポイント７２であるということに留意すべきである。いずれの場合も、スケールファクタを用いて２進小数点を移動させるべきである。本明者等は、１６ビット数だけて電圧またはｆｐｍを表しており、２進小数点を電圧については左に１２桁、ｆｐｍについては左に３桁移動させることによって位取りする必要がある。処理能力の低いプロセッサを使うには、１６ビット数を用い、浮動小数点数は使用しない方が好ましいが、必要ならば、その他の数を用いることも可能である。次に、センサ曲線（工場試験時にセーブした３つのポイントより作成したもの）をピックアップ曲線と結合して線形化曲線を得る仕方を図解した図５ａ、５ｂ及び５ｃを参照して説明する。図５ａにおいて、０インチ、１インチ及び２インチ水柱の３つの測定ポイントが、曲線６７上にボックス印で示してある。この曲線及び図５ｂの曲線６８では、これらの曲線を形成するポイント（７０，７１）は速度と圧力との間の外挿関係、すなわちセンサ出力電圧と圧力（インチ水柱）との関係を示している。図５ａ及び図５ｂのｙ軸は、それぞれセンサ出力電圧（ボルト）及び速度（ｆｐｍ）を表している。上にあらまし説明したステップで、図５ｃの曲線６９は、ポイント７２を介して生成される。この曲線は速度対センサ出力電圧（ボルト）の関係を示したものである。現場較正次に、図４を参照して図２のステップ４２及び４３をさらに詳しく説明する。この場合も、まず装置を正しく接続し、電源及び通信系統を接続・設定する（ステップ４２０）。この場合、被試験装置を「マニュアルモード」にしてから（ステップ４２１）、位置決めしたピックアップデバイスを通る風量を適切なダンパまたは他の風量制御装置を風量ゼロ、最小風量及び最大風量にそれぞれ設定して測定する（ステップ４２２）。次に、これらの測定値をダウンロードして、ダクトの幾何学的要素に起因する風量ドリフト及び風量センサの誤差に関する補正を行う。手順としては、下記の手順が望ましい：１．接続。被試験装置に電源を供給し、ＣＡＲＥをロンワークスポートに接続する。ロンワークスネットワーク上で被試験装置の診断ネットワーク変数との通信関係を設定する。これには、ｑｕｅｒｙ＿ｉｄまたはｎｅｕｒｏｎ＿ｉｄに関するサービスメッセージが必要であり、またＥＥＰＲＯＭにセーブされたネットワークイメージを知る（読出しによって）ことが必要である。２．以下の各場合について適切なネットワーク変数値を送ることによって、ノードをマニュアルモードにする。適切な計装によって３つのポイントで風量を測定する。３．風量ゼロ。まず、ダンパを閉じる。ダンパが完全に閉じた後、測定された見掛け上の０をｎｖ＿ｓｅｎｓｏｒ．ｓｉ＿ｆｌｏｗ１＿ｆｍｐａ＿ｓ３に設定する（後でｎｖ＿ｆｌｏｗ＿ｃａｌにダウンロードされる）。４．最小風量。測定値で最小風量が得られるまでダンパ位置を「手動」で調節する（ネットワーク変数に適切な値を送ることにより）ことによって、ダンパを最小風量の位置に設定する。次に： actual_min_flow＝測定風量（ｃｆｍ単位）／(nv_config.si_duct_area_s12 ) apparent_min_flow=nv_sensor.si_flow1_fmpa_s3 注：実際の風量を測定中に、ｎｖ＿ｓｅｎｓｏｒ及びｎｖ＿ｃｏｎｆｉｇをポーリングして、値を得ることもできる。後で、ｎｖ＿ｆｌｏｗ１＿ｃａｌをダウンロードする際、ａｃｔｕａｌ＿ｍｉｎ＿ｆｌｏｗ及びａｐｐａｒｅｎｔ＿ｍｉｎ＿ｆｌｏｗの値を使用する。５．最大風量。測定値で最大風量が得られるまでダンパ位置を「手動」で調節する（ネットワーク変数に適切な値を送ることにより）ことによって、ダンパを最大風量の位置に設定する。次に： actual_max_flow＝測定風量／(nv_config.si_duct_area_s12) apparent_max_flow=nv_sensor.si_flow1_fpma_s3 注：実際の風量を測定中に、ｎｖ＿ｓｅｎｓｏｒ及びｎｖ＿ｃｏｎｆｉｇをポーリングして、値を得ることもできる。後で、ｎｖ＿ｆｌｏｗ１＿ｃａｌをダウンロードする際、ａｃｔｕａｌ＿ｍａｘ＿ｆｌｏｗ及びａｐｐａｒｅｎｔ＿ｍａｘ＿ｆｌｏｗの値を使用する。６．下記の値によってｎｖ＿ｆｌｏｗ１＿ｃａｌをノードにダウンロードする： nv_flow1_cal.si_apparent_zero_s3=measured_apparent_zero（スケーリングした値） nv_flow1_cal.si_apparent_min_s3=apparent_min_flow（スケーリングした値） nv_flow1_cal.si_actual_min_s3=actual_min_flow（スケーリングした値） nv_flow1_cal.si_apparent_max_s3=apparent_max_flow（スケーリングした値） nv_flow1_cal.si_actual_max_s3=actual_max_flow（スケーリングした値）ここで、ｎｖ＿ｆｌｏｗ１＿ｃａｌは、この実施形態において補正値を記憶するＥＥＰＲＯＭの記憶場所である。全般的捕捉説明この実施形態においては、次に３つの処理ステップが実行される。この実施形態においては、建物管理システムのバスに好適であるため、Ｎｅｕｒｏｎ（ニューロン；エチェロン（ＥｃｈｅｌｏｎＣｏｒｐ．）社の登録商標）マイクロプロセッサが用いられる。もちろん、設計によって建物に組み込まれている場合は他のマイクロプロセッサを用いることができるが、プログラミングを適切に修正する必要があろう。これらのプログラミングステップは難しいものではなく、本願のプログラムに適合させるために過度の実験は不要であるということは理解できよう。これらのステップは、以下に述べるようにして、周期的に（通常１秒に１回）繰り返される：１．基準電圧のディジタルカウント及び風量センサのディジタルカウントを数学的に結合して、経時及び環境温度により生じるアナログ‐ディジタル変換器パラメータのばらつきを補正する。その出力は、増幅器出力電圧を表す「電圧数」を表す信号である。２．この電圧数信号は、線形化テーブルに基づく線形化プロセスに通される。このテーブルは、工場較正手順時になされた測定に基づき、またピックアップデバイス曲線に基づいて、各個別のセンサデバイス（図１の装置１７、１８及び２８）毎に構築される。線形化プロセスの出力は、現場補正前の風量（フィート／分による）を表す。３．次に、計算値の風量は、装置を現場に据え付けた後、現場補正テーブルを用いての現場補正により乱流の影響に関して補正される。この補正値は、ダンパによる風量制御、データロギング、及びユーザインタフェースによる表示のために、制御アルゴリズムによって使用される。プロセッサは、Ｎｅｕｒｏｎ−Ｃ（ニューロン−Ｃ；エチェロン社のＮｅｕｒｏｎチップ用の言語）でプログラムされる。本願の付録に、この実施形態の処理ステップを詳細に記述したソースコードが記載されている。さらに、ＥＥＰＲＯＭに記憶された較正テーブル（ｎｖ＿ｃａｌ）、線形化テーブル（ｎｖ＿ｆｌｏｗ１＿ｖｏｌｔｓ及びｎｖ＿ｆｌｏｗ１＿ｆｐｍ）、及び現場補正テーブル（ｎｖ＿ｆｌｏｗ１＿ｃａｌ）も合わせて記載されている。これらのプロセスは、いずれも、従来ハネウエル（Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ）Ｒ７４５３シリーズのＶＡＶコントローラのような可変空気容積（ＶＡＶ）コントローラで使用されてきた標準的なプロセスである。しかしながら、これらの従来技術には、非線形性補償用の線形化テーブルの計算方法を実施する方法は開示されておらず、それを示唆する記載もなく、また従来技術の如何なる組合せによってもこの包括的な補正方式が明らかであるとは思われない。さらに、工場試験手順において、オンチップ基準からの基準電圧が測定され、 “ｎｖ＿ｃａｌ”として記憶される。そのために、電圧測定値はより正確に補正される。この実施形態においては、生の（ただしディジタル情報に変換された）アナログ信号値データは、ＲＣフィルタの疑似機能を有し、ディジタル値を処理するよう動作するソフトウェアプロセスによってフィルタされる。風量センサ出力（ボルト）は、Ａ／Ｄ（アナログ‐ディジタル）変換器によって読み取られ、その対応値がメモリに記憶された１つの較正値（基準電圧）を用いて実用的なエンジニアリング単位に変換される。これによってＡ／ＤＣＲの変動及びドリフトが補正される。風量センサの出力電圧は、メモリに記憶された線形化曲線（ｎｖ＿ｆｌｏｗ１＿ｖｏｌｔｓ及びｎｖ＿ｆｌｏｗ１＿ｆｐｍ）を適用することによってフィート／分（または他の任意の気流速度の単位）に変換される。記憶された曲線上のポイントの間については、線形補間法が使用される。線形化曲線は、ＣＡＲＥツールを用いてメモリにロードされる。この曲線は、ＣＡＲＥツールによって計算され、センサのばらつき（ｎｖ＿ｃａｌ）及びピックアップデバイス曲線（各モデル及びダクトサイズ毎に一意）を考慮したものとなる。ピックアップデバイス曲線はＣＡＲＥツールに手動で入れることもできるし、ピックアップ曲線のライブラリから呼び出すことも可能である。本発明は、以下の請求の範囲に記載するところ以外によって限定されるものではない。

Claims

【特許請求の範囲】１．較正された風量センサユニットを可変空気容積測定制御システムに設け、接続する方法において：ａ．風量または圧力の測定値を差電圧出力信号として発生するようセンサユニットを接続するステップと；ｂ．そのセンサユニットで３つの圧力を測定し、それらの測定値に補正を加えるステップと；ｃ．上記センサユニットの風量と圧力降下との間のピックアップ関係を記憶装置に入力するステップと；ｄ．一連のポイント値として表されるピックアップ関係及び測定圧力信号の値を用いて、一連のポイント値としての線形化曲線上のポイントを計算するステップと；ｅ．上記センサユニットの利得及びオフセットのプリセット値を用いて、そのセンサユニットの据え付け場所で風量に応答して発生するセンサユニットの信号出力を、風量ゼロ、最小風量、及び全風量または最大風量の少なくとも３つの条件下で測定するステップと；ｆ．上記センサユニットが配置されたダクトの断面積値を用いて風量に応答して発生する信号出力値を調整し、それらの調整された信号出力値に合わせて線形化曲線を調整するステップと；を具備した方法。２．上記センサユニットを少なくとも２つの圧力で試験し、その出力信号のレベルに基づいて、センサ出力のオフセット及び利得を補正するのに必要なオフセット及び利得を求めた後、そのオフセット及び利得に関してセンサユニットを補正するステップをさらに具備した請求項１記載の方法。３．上記センサユニットを少なくとも２つの圧力で試験し、その出力信号のレベルに基づいて、センサ出力のオフセット及び利得を補正するのにスケーリング増幅器が必要とするオフセット及び利得を計算し、そのオフセット及び利得の補正値を関連するメモリに記憶するステップをさらに具備した請求項１記載の方法。４．容積風量を測定するよう正確に較正した風量または圧力センサを用いて換気システムを正確に制御するシステムにおいて：利得及びオフセットの変動に関して補正され、換気システムのダクトワークに取り付けられて、そのダクトワークを通る風量を表す信号を発生するようになっている風量センサユニット；センサに対応する線形化曲線用の一連のポイント値を保持するメモリと；風量とセンサに加わる圧力との間のピックアップ関係から一組の線形化曲線ポイント値を生成するためのコンピュータプログラムと；コンピュータで生成されたポイント値を現場でダクトワーク中への取り付け後センサユニットにより測定して得られる一組のセンサユニット信号値と結合して、センサユニットを通過する実際の風量を表す正確な出力信号値を生成するプロセッサと；を具備したシステム。５．容積風量を測定するよう正確に較正した風量または圧力センサを用いて換気システムを正確に制御するためのシステムにおいて：利得及びオフセットの変動に関して補正するよう補償され、換気システムのダクトワークに取り付けられて、そのダクトワークを通る風量を表す信号を発生するようになっている風量センサユニット；センサに対応する線形化曲線用の一連のポイント値を保持するメモリと；風量とセンサに加わる圧力との間のピックアップ関係から一組の線形化曲線ポイント値を生成するためのコンピュータプログラムと；コンピュータで生成されたポイント値を現場でダクトワーク中への取り付け後センサユニットにより測定して得られる一組のセンサユニット信号値と結合して、センサユニットを通過する実際の風量を表す正確な出力信号値を生成するプロセッサと；を具備したシステム。