JPH11118651A

JPH11118651A - デジタル圧力計

Info

Publication number: JPH11118651A
Application number: JP28651797A
Authority: JP
Inventors: Osamu Tanabe; 修田辺; Akira Kurosawa; 亮黒沢; Yasuo Ishijima; 康男石嶋
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Naka Electronics Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi High Tech Control Systems Corp
Priority date: 1997-10-20
Filing date: 1997-10-20
Publication date: 1999-04-30

Abstract

(57)【要約】【課題】出力の安定性のみを実現する為に、強制的に入
力値を蓄積，平均化したデータを出力値としている為、
入力が変動していると平均化する幅が大きくなり出力値
が真値（入力値）に近づくまでに時間を要す。【解決手段】入力がある特定値以上の変動の場合、入力
値をそのまま出力値として出力し、入力がある特定値以
下の変動の場合、従来の方法と同様に入力値の蓄積，平
均化を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は工業計測の圧力を主
に測定するデジタル圧力計に関する。

【０００２】

【従来の技術】デジタル圧力計は、受圧部センサから得
られるアナログ量をＡ／Ｄコンバータにてデジタル量に
変換し、圧力検出値として表示を行う圧力計である。デ
ジタル圧力計は差圧／圧力伝送器（精度０.１％等）の
校正用測定器であり、高精度（０.０３％)を満足しなけ
ればならない。

【０００３】しかし、受圧部からのアナログ量は微少な
ため、ノイズ等の外乱により、データが変動しやすい。
高精度化を実現する為には、Ａ／Ｄコンバータの１回の
サンプリング周期において、データをｍ回収集し、蓄
積，平均化することで、データの安定性を高めている。
データの収集方法として下記の３通りが考えられる。

【０００４】（１）１回のサンプリング周期に、データ
をｍ回収集して平均化を行う。

【０００５】（２）１回のサンプリング周期に、データ
をｍ回収集し収集データの最大値，最小値を異常値とし
て破棄。残りのデータで平均化を行う。

【０００６】（３）１回のサンプリング周期で収集回数
は１回だが、過去ｎ回のサンプリング周期時のデータと
の平均を求める（移動平均の算出）。

【０００７】（１)，(２）の方法では、収集データが全
て異常値になる可能性が考えられるので、安定性，信頼
性の面から問題がある。（３）の方法が安定性，信頼性
の面から見て、最も有効である。

【０００８】従来、一般的に行われていた方法は、より
安定性を保持するため、１回のサンプリング周期で２回
以上データ収集し、平均化した後、過去ｎ回のサンプリ
ング周期時のデータと平均化を行うという（１）から
（３）の方法を組み合わせたやり方であった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の方法で
は、過去ｎ回分のサンプリングデータを強制的に平均化
するため、過去ｎ回のサンプリング周期時のデータと最
新のサンプリングデータが安定していない限り、即ち入
力される圧力が変動していると、平均化されるデータと
入力値との差が大きくなり、平均化後の出力値が真値に
近づかない。従って、出力値が真値に近づくまで時間が
かかるという欠点がある。

【００１０】また、サンプリング周期毎に数多くデータ
を収集すると収集に時間がかかり、入力と出力にタイム
ラグが生じてしまう。具体的には入力値と出力値を比較
すると約２〜４秒のタイムラグが生じてしまった。

【００１１】更に、出力値を元に特定の圧力を印加しよ
うとした場合、入力値とのタイムラグがある為、目的の
値に正確に設定することが困難であった。

【００１２】本発明の目的は、上記問題を解決するもの
であり、実際の入力に対する出力の追従性が良く、また
安定性のあるデジタル圧力計を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の特徴は、入力された圧力をアナログ量に変換
するセンサ部、当該センサ部からのアナログ量をデジタ
ル量に変換するＡ／Ｄコンバータ、当該コンバータで得
られたデジタル量を基に圧力値を演算する制御演算部と
演算結果を表示する表示部を備えたデジタル圧力計にお
いて、入力値が所定の既定値以上の変動を行う場合に前
記Ａ／Ｄコンバータの出力を直接出力とし、入力が所定
の既定値以下の変動を行う場合に入力値の蓄積を行い平
均化したデータを出力値とすることである。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、デジタル圧力計の内部ブ
ロック図である。

【００１５】圧力測定を行う際に入力される圧力Ｐは、
受圧部センサ１に導入され、アナログ量としてＡ／Ｄコ
ンバータ２に出力される。Ａ／Ｄコンバータ２は、２０
０ｍＳのサンプリング周期毎にデータを収集し、デジタ
ル量に変換、ＣＰＵ３に出力する。ＣＰＵ３は内部演算
を行いＬＣＤ４にデータを送信する。ＬＣＤ４はＣＰＵ
３からのデータを表示する。

【００１６】図２は内部演算フローチャートを示した図
である。まず、最初のステップでサンプリング周期毎に
Ａ／Ｄコンバータ２からデータを収集し、データＸとし
てＣＰＵ３内のメモリに記憶する。

【００１７】次のステップで、ＣＰＵ３内のメモリか
ら、前回のサンプリング周期に収集したデータＤに特定
の値（圧力計のレンジＲの１％の値）を加算したデータ
Ｂ、及び減算したデータＣと今回収集したデータＸを以
下の条件式（イ）によって比較する。

【００１８】

【数１】条件（イ）が成立するか、しないかで次のステップが、
ａかｂかに分かれる。ａ．条件（イ）の場合（入力値の変位量が少ない場合）前回が条件（イ）を満たしていたか判定する。

【００１９】前回、条件（イ）を満たしていなかった場
合、過去ｎ回の収集データは最新の収集データＸと同一
と見なし、最新の収集データＸを過去ｎ回分蓄積し、収
集データＸを検出値として表示する出力値Ｙにセットし
た後、移動平均実行フラグをセットする。

【００２０】一方、前回条件（イ）を満たしていた場
合、即ち移動平均実行フラグが既にセットされていた場
合、過去ｎ回の収集データと最新の収集データＸとの積
算，平均化を行い、検出値として表示する出力値Ｙを算
出する。

【００２１】ｂ．条件（イ）以外の場合（入力値の変位
量が大きい場合）移動平均実行フラグをクリアし、データＸをそのまま出
力値Ｙとして直接データ出力する様に判定する。

【００２２】最後のステップで、データＸに前述の特定
値（圧力レンジの１％の値）を加算及び減算して、デー
タＢ，データＣを新たに更新し、ＣＰＵ３内のメモリに
記憶する。

【００２３】このような処理を行うことにより、本発明
では、入力値の変動が大きい場合に演算量を減少させる
ことができ、追従性の良い出力（表示）を行うことが可
能になる。また、入力値の変動が少ない場合には、過去
ｎ回分のデータと平均化を行うために、安定性の良い出
力（表示）を行えるものである。

【００２４】本圧力計の場合、演算は１６進数で行う
為、蓄積するデータ数を２^e個にすれば、平均値の算出
は単純にｅ回のビットシフトを行うことで算出出来る。
また、データ収集から演算出力するまで約４００ｍＳを
要すため、遅延時間を考えるとｎを数多くすることはで
きない。そのため、移動平均の回数は４回とし、ｎ＝３
に設定した。

【００２５】図３に０−１００％印加のステップ応答を
行った際の、従来の方法と本発明の方法で行った時の表
示データの推移と時間を示す。

【００２６】Ａ／Ｄコンバータ２のサンプリングのタイ
ミングとステップ応答開始のタイミングにより表示デー
タの推移は異なる。ただし、どのタイミングで行って
も、入力値＝出力値（表示）に到達する時間は同一であ
る。図３では、ステップ応答開始直後にＡ／Ｄコンバー
タ２のサンプリングを開始した場合を示している。他の
場合として、Ａ／Ｄコンバータ２のサンプリングとサン
プリングとの間、即ちサンプリングデータをＣＰＵ３に
て演算，出力する間にステップ応答を開始した場合があ
る。

【００２７】従来の方法では、移動平均回数を４回（過
去３回＋最新データ１回＝４回）と設定しているため、
各データの２５％データの積算値が出力値として出力
(表示)される。結果として、サンプリングデータが１０
０％を指示してから４周期目（１.２Ｓ後)に入力＝出力
の関係が成立する。

【００２８】従来の方法に対し、本発明の方法は、特定
の値（±１％）以上の変動の場合は、移動平均を行わな
いため、サンプリングデータが１００％を指示した周期
に入力＝出力の関係が成立する。また、出力（表示）が
１００％になった後は入力は安定しているので、本発
明，従来の方法とも移動平均による平均化を行う。

【００２９】

【発明の効果】データ変動時の入力値＝出力値（表示）
となるまでの時間が約１.５秒から約０.５秒と短縮さ
れ、また入力安定時はデータの平均化を行うことで安定
性を保つ。また、表示データの高速性，安定性が得られ
ることで、圧力の任意設定が容易に行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例であるデジタル圧力計の内部ブ
ロック図。

【図２】演算フローチャート。

【図３】本発明と従来の方法の時間的データの推移を示
す特性図。

【符号の説明】

１…受圧部センサ、２…Ａ／Ｄコンバータ、３…ＣＰ
Ｕ、４…ＬＣＤ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石嶋康男茨城県東茨城郡内原町三湯字訳山500番地日立那珂エレクトロニクス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力された圧力をアナログ量に変換するセ
ンサ部、当該センサ部からのアナログ量をデジタル量に
変換するＡ／Ｄコンバータ、当該コンバータで得られた
デジタル量を基に圧力値を演算する制御演算部と演算結
果を表示する表示部を備えたデジタル圧力計において、
圧力入力値が、ある特定値以下の変動を行う場合は、前
記Ａ／Ｄコンバータからの出力値を蓄積，平均化し高精
度に出力値とする。一方、ある特定値以上の変動を行う
場合は、出力値の蓄積，平均化は行わず、Ａ／Ｄコンバ
ータからの出力を直接出力し、高速化することを特徴と
するデジタル圧力計。