JPS6281571A - Apparatus for detecting fluid - Google Patents

Apparatus for detecting fluid

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JPS6281571A
JPS6281571A JP22143685A JP22143685A JPS6281571A JP S6281571 A JPS6281571 A JP S6281571A JP 22143685 A JP22143685 A JP 22143685A JP 22143685 A JP22143685 A JP 22143685A JP S6281571 A JPS6281571 A JP S6281571A
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JP
Japan
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fluid
wind
heat
measuring
heating element
Prior art date
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Pending
Application number
JP22143685A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiyuki Tsunashima
綱島 俊行
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rion Co Ltd
Original Assignee
Rion Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6281571A publication Critical patent/JPS6281571A/en
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Abstract

PURPOSE:To make it possible to detect the flow speed of a fluid with high accuracy by a simple structure, by providing a heat generating element in the upstream side of the fluid and a measuring element in the downstream side thereof and measuring the time required before the fluid heated by the heat generating element reaches the measuring element. CONSTITUTION:A heat generating element QH and measuring elements (QE or the like) are provided to a detection element part 2 so that the former is arranged in the upstream side of a fluid and the latter elements are arranged in the downstream side thereof. The heat generating element QH is intermittently driven to heat the fluid and the time required before the heated fluid part is detected by each of the measuring elements (QE or the like) is measured, and a flow speed is calculated from the measured value. When the flow direction of the fluid is unclear, the measuring elements QE-QN are provided at radial positions around the heat generating element QH and the flow direction can be measured by discriminating which measuring elements QE-QN detect the heated fluid.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は流体検出装置に関し、気体、液体等の流体の速
度、又は方向を検出しようとするものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a fluid detection device, and is intended to detect the velocity or direction of a fluid such as gas or liquid.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、流体中に設けた発熱素子において発生される
熱量を流体に放熱させるようになされた熱式流体検出装
置において、発熱素子において間欠的にかつパルス的に
発生した熱を、流体によって測定素子の位置まで移動さ
せることにより、測定素子によって得られるピックアッ
プ検出出力に基づいて流体の流速、済れの方向を検出す
ることにより、簡易な構成によって、高い精度の流体検
出をすることができる。
The present invention is a thermal fluid detection device configured to radiate heat generated in a heating element provided in a fluid to the fluid, in which heat generated intermittently and in a pulsed manner in the heating element is measured by the fluid. By moving the measuring element to the position of the element and detecting the flow velocity and direction of the fluid based on the pickup detection output obtained by the measuring element, highly accurate fluid detection can be performed with a simple configuration.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

この種の流体検出装置として、従来例えば風速計、風向
計などにおいて、例えばトランジスタでなる加熱受感素
子を発熱させ、その熱の一部が風によって風速に対して
所定の関係をもぢながら奪われて行くことを利用して、
風速を検出する方法が、例えば特公昭59−48340
号公報及び実公昭59−39643号公報に開示されて
いる。
Conventionally, this type of fluid detection device is used, for example, in an anemometer or anemoscope, in which a heat sensing element made of a transistor generates heat, and a part of the heat is removed by the wind while maintaining a predetermined relationship with the wind speed. Take advantage of the fact that you are going
For example, a method for detecting wind speed is disclosed in Japanese Patent Publication No. 59-48340.
This method is disclosed in Japanese Utility Model Publication No. 59-39643.

またかかる構成の加熱受感素子を用いて風向を測定する
風向検出装置が特願昭55−84196号明細書に開示
されている。
Further, a wind direction detection device for measuring wind direction using a heat sensitive element having such a structure is disclosed in Japanese Patent Application No. 84196/1983.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

この種のいわゆる熱式風速計は、空気中に奪われる熱量
を風速に換算することを原理とするものであるので、風
速計を設置した場所の気温の変化に応じて測定結果が変
動することを避は得ず、従って加熱受感素子によって発
生された熱量の影響を受けないように測温素子を設けて
気温を測ると共に、当該気温の変化に応じて測定結果を
修正するための構成を設ける必要がある。
This type of so-called thermal anemometer is based on the principle of converting the amount of heat absorbed into the air into wind speed, so the measurement results may fluctuate depending on changes in the temperature at the location where the anemometer is installed. Therefore, a temperature measuring element is installed to measure the temperature so as not to be affected by the amount of heat generated by the heat sensing element, and a configuration is also required to correct the measurement result according to changes in the temperature. It is necessary to provide

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、発熱素子
から間欠的に発生した熱を、流体によって所定の距離だ
け離れた位置に設けられた測定素子に移動させ測定素子
ピックアップ出力に基づいて、周囲の気温の影響を受け
ずに、流体の流速及び流れの方向を検出できるようにし
た流体検出装置を提案しようとするものである。
The present invention has been made in consideration of the above points, and is based on the pickup output of the measuring element by moving heat intermittently generated from a heating element to a measuring element provided at a predetermined distance using a fluid. Therefore, the present invention attempts to propose a fluid detection device that can detect the flow velocity and direction of fluid without being affected by ambient temperature.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

かかる問題点を解決するため第1の発明においては、流
体の流れに対して上流位置に配設された発熱素子Q、と
、この発熱素子QHの下流位置に配設された測定素子Q
8〜Q8とを有する検出素子部2と、発熱素子Q、を間
欠的かつパルス的に発熱させて当該熱を流体によって測
定素子QN〜Q、の位置に移動させるようにし、測定素
子QN〜Qi、+のピックアップ出力D T N−D 
T wに基づいて発熱素子Qや及び測定素子08〜01
.1間の熱の移動時間を検出することにより、流体の流
速を算定する検出回路部1とを設けるようにする。
In order to solve this problem, in the first invention, a heating element Q is arranged at an upstream position with respect to the fluid flow, and a measuring element Q is arranged at a downstream position of this heating element QH.
8 to Q8 and the heating element Q are made to generate heat intermittently and in a pulsed manner, and the heat is transferred by the fluid to the positions of the measuring elements QN to Qi. , + pickup output D T N-D
Based on Tw, heating element Q and measuring element 08 to 01
.. A detection circuit unit 1 is provided which calculates the flow velocity of the fluid by detecting the heat transfer time between 1 and 1.

また第2の発明においては、流体の流れに対して上流位
置に配設された発熱素子Q、と、この発熱素子Q、の下
流位置に配設された複数の測定素子Q。とを存する検出
素子部2と、発熱素子Q。
Further, in the second invention, a heating element Q is arranged at an upstream position with respect to the flow of fluid, and a plurality of measuring elements Q are arranged at a downstream position of this heating element Q. a detection element section 2 including a heating element Q;

を間欠的かつパルス的に発熱させて当該熱を流体によっ
て測定素子Q、−Q、1の位置に移動させるようにし、
測定素子Q N−Q wのピックアップ出力DT、−D
T1.lに基づいて流体の流れる方向を判定する検出回
路部1とを設ける。
generate heat intermittently and in pulses so that the heat is transferred to the positions of the measuring elements Q, -Q, 1 by the fluid,
Pickup output DT, -D of measuring element Q N-Q w
T1. A detection circuit section 1 is provided which determines the direction of fluid flow based on l.

〔作用〕[Effect]

発熱素子Q、が検出回路部lによって間欠的かつパルス
的に発熱されると、当該熱は検出素子部2の流体通路を
流れる流体によって下流側にある測定素子QM〜Q、の
位置に移動されて行く。
When the heating element Q is generated intermittently and in pulses by the detection circuit section l, the heat is transferred to the positions of the measurement elements QM to Q on the downstream side by the fluid flowing through the fluid passage of the detection element section 2. Go.

当該下流側の測定素子QN〜Q、は、熱が到達すると、
その温度変化に対応するピックアップ出力D T u〜
DTwを発生して検出回路部2に供給する。
When the heat reaches the measuring elements QN to Q on the downstream side,
Pickup output D Tu~ corresponding to the temperature change
DTw is generated and supplied to the detection circuit section 2.

このとき検出回路部lは、発熱素子Q工を発熱させた後
、測定素子Q、−QWにピックアップ出力が得られるま
での時間を検出することによって、発熱素子QH及び測
定素子Q8〜Q・0間の熱の移動時間を検出し、発熱素
子Q、及び測定素子08〜01.1間の距離から流体の
流速を算定する。
At this time, the detection circuit section 1 detects the time from when the heating element Q generates heat until the pickup output is obtained at the measuring elements Q and -QW. The flow rate of the fluid is calculated from the distance between the heating element Q and the measuring elements 08 to 01.1.

また検出回路部lは複数の測定素子から得られるピック
アップ出力に基づいて、流体の流れる方向を判定する。
Further, the detection circuit section 1 determines the direction in which the fluid flows based on pickup outputs obtained from the plurality of measurement elements.

かくして流体の流速及び流れる方向を検出するにつき、
発熱素子Q、4から間欠的かつパルス的に発生された熱
に基づいてその移動時間から流速を算定するようにした
ことにより、検出素子部2の外囲温度の影響を受けずに
流体の流速及び流れる方向を検出し得る。
Thus, in detecting the flow velocity and direction of the fluid,
By calculating the flow velocity from the travel time based on the heat generated intermittently and in pulses from the heating elements Q and 4, the flow velocity of the fluid can be calculated without being affected by the ambient temperature of the detection element section 2. and the direction of flow can be detected.

〔実施例〕〔Example〕

以下図面について、本発明を風向及び風速を検出する流
体検出装置に適用した一実施例を詳述する。
An embodiment in which the present invention is applied to a fluid detection device for detecting wind direction and wind speed will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図は全体として流体検出装置を示し、検出回路部1
及び検出素子部2を有する。
FIG. 1 shows the fluid detection device as a whole, and the detection circuit section 1
and a detection element section 2.

検出素子部2は、検出対象となる流体(この実施例の場
合風)の中に置かれ、その流速(すなわち風速)、及び
流体の流れる方向(すなわち風向)に対応するピックア
ップ出力を得るもので、第2図及び第3図に示す構成の
ものを通用し得る。
The detection element section 2 is placed in a fluid to be detected (in this example, wind), and obtains a pickup output corresponding to the flow velocity (i.e., wind speed) and the direction in which the fluid flows (i.e., wind direction). , the configurations shown in FIGS. 2 and 3 can be used.

検出素子部2は、球体の上端部を水平方向に切り取って
除去したとほぼ同様の形状を有する検出器本体10を有
し、この検出器本体10が、上平面11を上向きにして
ボール12の先端に固着されている。
The detection element section 2 has a detector main body 10 having a shape substantially similar to that obtained by cutting off the upper end of a sphere in the horizontal direction. It is attached to the tip.

検出器本体10の上平面11には、中心を通って互いに
直交するように延長する仮想線LLI及びL12上の外
縁部に4本の円柱状隆起13が形成され、各隆起13間
の空間及び上平面11によって、互いに直交する方向に
上平面10を通り抜ける十字路構成の流体通路14が形
成されている。
On the upper plane 11 of the detector body 10, four cylindrical ridges 13 are formed at the outer edge on virtual lines LLI and L12 extending through the center and perpendicular to each other, and the space between each ridge 13 and The upper plane 11 forms a cross-shaped fluid passage 14 passing through the upper plane 10 in mutually orthogonal directions.

かくして検出素子部2に水平方向の任意の方位から風が
吹いて来たとき、当該風をその方位に対応するように必
要に応じて隆起13によって分流させて流体通路14の
対応する岐路を通じて風が流れるようになされている。
Thus, when wind blows into the detection element section 2 from any direction in the horizontal direction, the wind is diverted by the ridges 13 as necessary to correspond to the direction, and the wind is routed through the corresponding branch of the fluid passage 14. is made to flow.

なお隆起13の上端及び流体ill路14の外方端は、
流体の流れを乱さないように流線形状(例えばベルマウ
ス形状)に面とりされている。
Note that the upper end of the protuberance 13 and the outer end of the fluid ill passage 14 are
It is chamfered in a streamlined shape (for example, bellmouth shape) so as not to disturb the flow of fluid.

このようにして流体通路14は、十字路の中心位置から
見て、北(これをNで表す)の方位に向う第1の岐路1
4Nと、南(これをSで表す)の方位に向う第2の岐路
14Sと、東(これをEで表す)の方位に向う岐路14
Eと、西(これをWで表す)の方位を向う第4の岐路1
4Wとで形成される。そしてNの方位から風が吹いて来
たとき、当該風は岐路14N及び14Sを通ってSの方
向へ流体通路14を吹き抜ける。また逆にSの方位から
風が吹いて来れば、これが岐路14S、14Nを通って
Nの方向へ吹き抜ける。同様にしてE又はWの方位から
風が吹いて来れば、これが岐路14E及び14Wを通っ
て西の方向へ吹き抜け、又は岐路14W及び14Eを通
って東の方向へ吹き抜ける。
In this way, the fluid passage 14 is connected to the first crossroads 1 in the north direction (represented by N) when viewed from the center position of the crossroads.
4N, a second crossroads 14S heading south (represented by S), and a second crossroad 14S heading east (represented by E).
E and the fourth fork in the west (represented by W) direction 1
4W. When the wind blows from the direction N, the wind blows through the fluid passage 14 in the direction S through the branch paths 14N and 14S. Conversely, if the wind blows from the direction S, it will blow in the direction N through the crossroads 14S and 14N. Similarly, if the wind blows from the direction E or W, it will blow through to the west through the crossroads 14E and 14W, or through the crossroads 14W and 14E to the east.

さらにこれら4つの方位の中間の方位の風が吹いて来た
場合には、これが隆起13によってその両側の岐路に分
けられることにより、風が隣り合う2つの岐路を通って
分流するようになされている。すなわち北東(NE)の
方位から風が吹いて来たときには、これが岐路14N及
び14Wの通路と、岐路14E及び14sの通路とを通
つ“ζ吹き抜ける。また南東<S E)の方位の風は、
岐路14E及び14Nと、14S及び14Wとを通って
吹き抜ける。また南西(SW)の方位の風は、岐路14
s及び14Eと、14W及び14Nとを通って吹き抜け
る。さらに北西(NW)の方位の風は、岐路14W及び
14Sと、14N及び14Eとを通って吹き抜ける。
Furthermore, when the wind blows from an intermediate direction among these four directions, the ridge 13 divides the wind into forks on both sides, so that the wind is split through two adjacent forks. There is. In other words, when the wind blows from the direction of the northeast (NE), it blows through the path of crossroads 14N and 14W and the path of crossroads 14E and 14s. ,
It blows through through crossroads 14E and 14N and 14S and 14W. Also, the wind in the southwest (SW) direction is at crossroads 14.
It blows through through s and 14E, and 14W and 14N. Further, the wind in the northwest (NW) direction blows through the crossroads 14W and 14S, and 14N and 14E.

かかる十字路構成の流体通路14の中心位置には、トラ
ンジスタでなる発熱素子QNが設けられ、かくして流体
通路14の中心位置を風が通ったとき、この発熱素子Q
HO熱を奪って下流側の岐路に運ぶようになされている
A heating element QN made of a transistor is provided at the center of the fluid passage 14 having such a cross-path configuration, so that when wind passes through the center of the fluid passage 14, this heating element Q
It is designed to take away the HO heat and transport it to the downstream crossroads.

かかる構成に加えて、流体通路14の上平面11におい
て、発熱素子Q、を中心として各岐路14N、14E、
14S、14Wを見たとき、各岐路の半径Rの仮想円上
の位置にそれぞれ測定素子Q3、Qw、Q工、Qtが配
設されており、かくして発熱素子Qllにおいて発生し
た熱が風によって、半径Rの距離だけ離゛れた位置にあ
る測定素子Q3、Qo、QH,Qfに運ばれて来たとき
、各測定素子Q8、Q、4、QN、Q、から当該浬ばれ
て来た熱量に対応するピックアップ出力を得ることがで
きるようになされている。
In addition to this configuration, on the upper plane 11 of the fluid passage 14, each branch path 14N, 14E,
When looking at 14S and 14W, measuring elements Q3, Qw, Q, and Qt are arranged at positions on the virtual circle of radius R of each branch, and thus the heat generated in the heating element Qll is transferred by the wind. The amount of heat extracted from each measuring element Q8, Q, 4, QN, Q when it is carried to the measuring elements Q3, Qo, QH, Qf located at a distance of radius R. It is possible to obtain the corresponding pickup output.

発熱素子Q工は、第1図に示すように、検出回路部1に
設けられている定電流源21HH及び2IHBによって
間欠的に発熱するように駆動制御される。すなわち定電
流源21HBは、この定電流出力■、を常時発熱素子Q
、lのベースに流し込んでいる。これに対して、定電流
rX21■IHは、その定電流出力Ill  (第4図
(B))をクロックパルス発生回路22の出力パルスC
L、K(第4図(A))によってその立上りパルス幅の
間だけ、発熱素子Q11のコレクタに流し込む。かくし
て発熱素子QIIは、ベース電流I、によって決まるコ
レクタ損失に相当する熱量を出力パルスCPの立上り幅
の間だけ、その繰返し周期の周期で発熱し、これにより
第4図(D)に示すように、発熱素子Q、の温度TEM
、が常温TAから間欠的に上昇することになる。
As shown in FIG. 1, the heating element Q is driven and controlled by constant current sources 21HH and 2IHB provided in the detection circuit section 1 so as to generate heat intermittently. In other words, the constant current source 21HB constantly outputs this constant current output (■) to the heating element Q.
, poured into the base of l. On the other hand, the constant current rX21■IH converts the constant current output Ill (FIG. 4(B)) into the output pulse C
L and K (FIG. 4(A)), the current flows into the collector of the heating element Q11 only during the rising pulse width. In this way, the heating element QII generates heat corresponding to the collector loss determined by the base current I, only during the rising width of the output pulse CP, at the repetition period thereof, as shown in FIG. 4(D). , temperature TEM of heating element Q,
, will intermittently rise from room temperature TA.

これに対して測定素子QN 、Qt 、Qs 、Qwは
、それぞれベース及びコレクタを接続したいわゆるダイ
オード接続構成となされ、そのベースに検出回路部lに
設けられた定電流源23N、23E、23S、23Wか
ら定電流出力■7が流し込まれ、エミッタを通じてアー
スに流れる。
On the other hand, the measuring elements QN, Qt, Qs, and Qw have a so-called diode-connected configuration in which the base and collector are connected, respectively, and constant current sources 23N, 23E, 23S, and 23W are provided at the base of the detection circuit section l. A constant current output ■7 is injected from the emitter and flows to ground through the emitter.

このようにダイオード接続された場合、測定素子Q、−
Q、のベース電圧は、接合温度(従って外囲温度)に応
じて、温度T E M s 〜T E M w  (第
4図(El)〜(E4))が常温TAから上昇すればほ
ぼ直線的に低下するような特性を呈するような状態に制
御される。かくして測定素子QN〜Qwは、その外囲温
度が上昇すれば、これに応じてベース電圧が低下し、こ
のベース電圧の変化に対応して変化する温度ピックアッ
プ出力DTN、D T E 、D T s 、D Tw
を、それぞれ検出信号入力回路24N、24E、243
.24Wに送出する。
When diode-connected in this way, the measuring element Q, -
The base voltage of Q, depending on the junction temperature (therefore, the ambient temperature), becomes almost a straight line if the temperature TEMs to TEMw (Fig. 4 (El) to (E4)) rises from room temperature TA. It is controlled so that it exhibits characteristics that reduce the In this way, when the ambient temperature of the measuring elements QN to Qw increases, the base voltage decreases accordingly, and the temperature pickup outputs DTN, D T E , D T s change in response to the change in the base voltage. , D Tw
, the detection signal input circuits 24N, 24E, 243, respectively.
.. Sends out to 24W.

この検出信号入力回路24N〜24Wは、温度ピックア
ップ出力DT、〜DT、に対して所定のスレシホールド
レベル(対応する温度を第4図(E2)において符号T
Iで示す)を有する比較入力THLを受けて温度ピック
アップ出力DT、〜DT、と比較し、温度ピックアップ
出力DT、〜DT、が比較人力THLより低下したとき
論理「L」レベルに立ち下がる検出信号T、4〜Tい 
(第4図(Fl)〜(F4))を移動時間信号形成回路
25N〜25Wに供給する。・ 移動時間信号形成回路25N〜25Wは、発熱素子QH
がパルス的に発熱動作したとき、その熱が風によって測
定素子Q、−QWの1つに運ばれながら移動して来たと
き、当該移動時間を表す移動時間信号T r M N〜
T I Mw  (第4図(Gl)〜(G4))を発生
する。
The detection signal input circuits 24N to 24W set a predetermined threshold level (the corresponding temperature is indicated by the symbol T in FIG. 4 (E2)) for the temperature pickup outputs DT, -DT.
A detection signal that receives a comparison input THL having a comparison input THL (indicated by I) and compares it with the temperature pickup output DT, ~DT, and falls to a logic "L" level when the temperature pickup output DT, ~DT becomes lower than the comparison human power THL. T, 4~T
((Fl) to (F4) in FIG. 4) are supplied to the moving time signal forming circuits 25N to 25W. - The travel time signal forming circuits 25N to 25W are connected to heating elements QH.
When it generates heat in a pulsed manner, and the heat moves while being carried by the wind to one of the measuring elements Q, -QW, a travel time signal T r M N~ representing the travel time is generated.
TIMw (FIG. 4 (Gl) to (G4)) is generated.

移動時間信号形成回路25N〜25Wは、第5図に示す
ような真理値をもつJKフリップフロップ回路でなり、
百出力を移動時間信号TIM、〜TIMwとして送出す
る。移動時間信号形成回路25N〜25Wのリセット入
力端Rには、リセットパルス発生回路26においてクロ
ックパルスCLKが立ち上がるタイミングで発生される
リセットパルスR3(第4図(C))が与えられ、この
リセットパルスR3が論理rHJレヘレベ維持している
間、移動時間信号形成回路25N〜25Wがリセットさ
れることによりその−d−出力端に得られる移動時間信
号TIM、−TIM、を強制的に論理r HJレベルに
立ち上げさせる(第4図(G1)〜(04))。
The travel time signal forming circuits 25N to 25W are JK flip-flop circuits having truth values as shown in FIG.
100 outputs are sent out as travel time signals TIM, ~TIMw. A reset pulse R3 (FIG. 4(C)), which is generated at the timing when the clock pulse CLK rises in the reset pulse generation circuit 26, is applied to the reset input terminals R of the travel time signal forming circuits 25N to 25W. While R3 maintains the logic rHJ level, the moving time signal forming circuits 25N to 25W are reset to force the moving time signals TIM, -TIM, obtained at the -d output terminal, to the logic rHJ level. (Fig. 4 (G1) to (04)).

この状態からリセットパルスRsが論理「L」レベルに
立ち下がると、移動時間信号形成回路25N〜25Wは
、その後クロック入力端CPに検出信号T、〜T、1が
到来してその論理レベルが「L」から「I]」に立ち下
がるまでの間、リセット状態を維持する。
When the reset pulse Rs falls to the logic "L" level from this state, the moving time signal forming circuits 25N to 25W receive the detection signals T, -T, 1 at the clock input terminal CP, and the logic level thereof becomes " The reset state is maintained until the voltage falls from "L" to "I".

この状態において、やがて測定素子QH−Q、1からピ
ックアップ出力が得られて検出出力T、〜Thの論理レ
ベルが1旦rLJに立ち下がった後r HJに戻ると、
この立上りによって移動時間信号形成回路25N〜25
Wがセットされ、その百出力が論理rLJレベルに立ち
下がる。かくして移動時間信号形成回路25N〜25W
の移動時間に号TIMN−TIM、は、発熱素子Q、に
対する加熱が終了した時点(すなわち電流I 11が流
れなくなった時点)から、風に運ばれた熱が測定素子Q
N−Q、の位置を通過し終った時点までの間(従って発
熱素子Q、において発生した熱が測定素子Q8〜Q1の
位置に到達するまでの時間)、論理rHJレベルになる
In this state, a pick-up output is eventually obtained from the measuring element QH-Q, 1, and the logic level of the detection output T, ~Th once falls to rLJ and then returns to rHJ.
By this rising edge, the moving time signal forming circuits 25N to 25
W is set and its output falls to the logic rLJ level. Thus, the travel time signal forming circuit 25N to 25W
During the travel time of TIMN-TIM, the heat carried by the wind is transferred to the measuring element Q from the point in time when the heating of the heating element Q is completed (i.e., the point in time when the current I11 stops flowing).
The logic rHJ level is reached until the time when the heat generating element Q has passed the position N-Q (therefore, the time it takes for the heat generated in the heating element Q to reach the positions of the measuring elements Q8 to Q1).

その後、リセットパルス発生回路6のリセットパルスR
3が論理「Hjレベルに立ち上がる4ffiaになると
、移動時間信号形成回路25N〜25Wはリセットされ
て原状前に戻る。
After that, the reset pulse R of the reset pulse generation circuit 6
3 rises to the logic "Hj level" (4ffia), the moving time signal forming circuits 25N to 25W are reset and return to their original state.

これに対して、リセットパルスR3によってリセットさ
れた後検出信号T N −T wが到来しない場合には
、移動時間信号形成回路25N〜25Wはセットされる
ことはないので、移動時間信号TIM、〜TIMPは論
理rHJレベルを維持する。
On the other hand, if the detection signal T N -T w does not arrive after being reset by the reset pulse R3, the moving time signal forming circuits 25N to 25W are not set, and therefore the moving time signals TIM, to TIMP maintains a logic rHJ level.

移動時間信号T I MN〜TIM、はナントゲート回
路32N〜32Wにゲート信号として与えられ、移動時
間信号TIM、l〜TIM、が論理「H」レベルに立ち
上がっている間カウントパルス発生回路31のカウント
パルスC0NPを逆数カウンタ33N〜33Wにカウン
ト入力として与える。
The moving time signals T I MN to TIM are given as gate signals to the Nant gate circuits 32N to 32W, and the count pulse generating circuit 31 is counting while the moving time signals TIM, l to TIM rise to the logic "H" level. The pulse C0NP is given to the reciprocal counters 33N to 33W as a count input.

逆数カウンタ33N〜33Wは、カウントパルスC0N
Pをカウントして、そのカウント結果の逆数を風速デー
タvH−v、として演算回路34に出力する。
The reciprocal counters 33N to 33W receive the count pulse C0N.
P is counted, and the reciprocal of the count result is output to the arithmetic circuit 34 as wind speed data vH-v.

ここでゲート回路32N〜32Wを通って逆数カウンタ
33N〜33Wに到来するカウントパルスC0NPのパ
ルス数は、発熱素子Q、において発生された熱が距離R
だけ離れた位置にある測定素子Q、−Qwにそれぞれ移
動するまでの移動時間L H”’ L wを表している
。従って逆数カウンタ33N〜33Wは、到達したカウ
ントパルスC0NPのトータルパルス数の逆数によって
、発熱素子Q□において発生された熱が、発熱素子QH
からQ、−Q、に到達するまでの移動速度(従って風速
)v、、”−v−データを次式に基づいて求めることが
できる。
Here, the number of pulses of the count pulse C0NP that passes through the gate circuits 32N to 32W and reaches the reciprocal counters 33N to 33W is determined by the distance R of the heat generated in the heating element Q.
It represents the travel time LH"'Lw until the measuring elements Q and -Qw, which are located at positions separated by Therefore, the heat generated in the heating element Q□ is transferred to the heating element QH.
The moving speed (therefore the wind speed) v, , "-v- data from Q, to reach Q,-Q, can be obtained based on the following equation.

L何 ところで風速データVN”−V、は、検出素子部2の流
体通路14を風が吹き抜けたとき、当該風のベクトルの
90”成分を表す。例えば風がEの方位から吹いている
ときには、逆数カウンタ33Eだけから速度データl/
Eが得られ、これにより、検出している風の向きはEで
あり、かつその風速は■、であると判断し得る。
The wind speed data VN''-V represents the 90'' component of the wind vector when the wind blows through the fluid passage 14 of the detection element section 2. For example, when the wind is blowing from the direction E, the speed data l/
E is obtained, and from this it can be determined that the direction of the detected wind is E and the wind speed is .

これに対して北東の風が吹いているときには、逆数カウ
ンタ33NからNの方位のベクトル成分を表す風速デー
タVNが得られると共に、逆数カウンタ33EからEの
方位のベクトル成分を表す風速データV、が得られる。
On the other hand, when the wind is blowing from the northeast, wind speed data VN representing the vector component in the direction N is obtained from the reciprocal counter 33N, and wind speed data V representing the vector component in the direction E is obtained from the reciprocal counter 33E. can get.

これにより検出すべき風の風向きは北東であり、かつ風
速は風速データv%及びV、をベクトル成分とする合成
ベクトルの絶対値として求めることができる。
As a result, the direction of the wind to be detected is northeast, and the wind speed can be determined as the absolute value of a composite vector whose vector components are the wind speed data v% and V.

演算回路34は、風速データVll〜v、から、風向を
判定すると共に、次式 から風速Vを演算し、当該判定結果及び演算結果を風速
風向表示器35に送出して可視表示させる。
The calculation circuit 34 determines the wind direction from the wind speed data Vll to v, and calculates the wind speed V from the following equation, and sends the determination result and the calculation result to the wind speed and direction display 35 for visual display.

この実施例の場合逆数カウンタ33N〜33Wにはリセ
ットパルスR5が与えられ、これによりクロックパルス
の周期で繰返しカウント内容がリセットされる。かくし
てクロックパルスの各周期ごとに、風速風向の演算が実
行される。
In this embodiment, a reset pulse R5 is applied to the reciprocal counters 33N to 33W, whereby the contents of the repeated count are reset at the cycle of the clock pulse. In this way, wind speed and direction calculations are performed for each cycle of the clock pulse.

以上の構成において、クロックパルス発注回路22のク
ロックパルスCLK (第4図(A))が所定の周期で
間欠的に発生するごとに、発熱素子Q□は、定電流源2
1HBから流れ込むベース電流■、によって決まるコレ
クタ損失に相当する熱量を発生し、これにより発熱素子
Q、の温度T゛EM、(第4図(D))が間欠的に所定
の周期でパルス的に上昇する。
In the above configuration, each time the clock pulse CLK (FIG. 4(A)) of the clock pulse ordering circuit 22 is generated intermittently at a predetermined period, the heating element Q□
The amount of heat corresponding to the collector loss determined by the base current flowing from 1HB is generated, and as a result, the temperature T゛EM of the heating element Q (Fig. 4 (D)) changes intermittently in a pulsed manner at a predetermined period. Rise.

この発熱素子Q、において発生された熱の一部は、検出
素子部2(第2図及び第3図)の流体通路14を通る流
体(この実施例の場合風)に奪われて、当該熱が風と共
に下流側の岐路に移動して行く。
A part of the heat generated in the heating element Q is absorbed by the fluid (wind in this embodiment) passing through the fluid passage 14 of the detection element section 2 (FIGS. 2 and 3), and the heat is absorbed by the fluid (wind in this embodiment). It moves with the wind to the crossroads on the downstream side.

この熱の移動速度及び方向は、流体通路14に吹き込む
風の風速及び風向に対応している。従って、風速に相当
する時間だけ経過した後、発熱素子Q8から距離Rの位
置にある下流側の検出素子Q、〜Q、に、風によって運
ばれた熱が到来するごとにより、当該下流側の測定素子
Q s ”’ Q hの温度T E M N −T E
 M w  (第4図(El)〜(E4))が間欠的か
つパルス的に上昇する。
The speed and direction of this heat transfer corresponds to the speed and direction of the wind blowing into the fluid passageway 14. Therefore, after a period of time corresponding to the wind speed has elapsed, each time the heat carried by the wind arrives at the downstream detection element Q, ~Q, located at a distance R from the heating element Q8, Temperature of measuring element Q s ”' Q h T E M N - T E
M w ((El) to (E4) in FIG. 4) increases intermittently and in a pulsed manner.

ここで風の向きがEであれば、発熱素子Q、の風下にあ
る測定素子QEの温度TEMi  (第4図(E2))
が常温TAから上昇し、これに対してその他の測定素子
T E MN 、 T E Ms 、T E Ff11
+、+には変化が生じない。
Here, if the wind direction is E, the temperature TEMi of the measuring element QE on the leeward side of the heating element Q (Fig. 4 (E2))
increases from room temperature TA, whereas other measuring elements T E MN , T E Ms , T E Ff11
No change occurs in + and +.

この結果風下にある測定素子Q、−Qwに対応する検出
信号入力回路24N〜24Wから移動して来た熱に対応
して論理rLJレベルに立ち下がる検出信号TN ”’
TW  (第4図(Fl) 〜(F4))が得られ、そ
の検出信号T N” T wによって移動時間信号形成
回路25N〜25Wを駆動する。
As a result, the detection signal TN falls to the logic rLJ level in response to the heat transferred from the detection signal input circuits 24N to 24W corresponding to the measurement elements Q and -Qw located downwind.
TW (FIG. 4 (Fl) to (F4)) is obtained, and the movement time signal forming circuits 25N to 25W are driven by the detection signal T N''T w.

かくして風の移動時間に相当する時間の間論理rLJレ
ベルに立ち下がる移動時間信号TIM。
The travel time signal TIM thus falls to the logic rLJ level for a time corresponding to the wind travel time.

〜TrMw(第4図(Gl)〜(G4))を発生する。~TrMw (Fig. 4 (Gl) ~ (G4)) is generated.

この結果、風下にある測定素子Qtに対応するゲート回
路32Eを通じて逆数カウンタ33Eがカウント動作す
ることにより、風速を表す風速データV、が演算回路3
4に送出される。このときその他の逆数カウンタ33N
、33S、33Wからは風速データVNSvs 、■□
は送出されないので、風向はEであることが分かる。
As a result, the reciprocal counter 33E performs a counting operation through the gate circuit 32E corresponding to the measuring element Qt located downwind, so that the wind speed data V representing the wind speed is transmitted to the calculation circuit 33.
Sent on 4th. At this time, the other reciprocal counter 33N
, 33S, 33W wind speed data VNS vs , ■□
is not sent out, so it can be seen that the wind direction is E.

風速風向演算回路34は、これらの風速データVN〜v
1.lに基づいて風速についてベクトル演算を実行し、
その演算結果を風速風向表示器35上に表示する。
The wind speed and direction calculation circuit 34 uses these wind speed data VN~v
1. perform a vector operation on the wind speed based on l;
The calculation results are displayed on the wind speed and direction indicator 35.

上述の場合はEの風向をもつ風が吹いた場合の動作を示
したが、中間の方位例えば北東の風が吹いた場合には、
QE及びG2にそれぞれ熱の移動が生じ、その移動時間
は、発熱素子Q、Iから各測定素子QE及びQNに向か
って吹く風の成分の速度に対応する値になる。従って当
該風速に対応する風速データが逆数カウンタ33N及び
33Hに風速データvN及びV。として得られ、演算回
路34は、これら2つの風速データv8及びvEを互い
に直交するベクトル成分としてベクトル績算を実行する
ことにより、現在吹いている風の風向及び風速を演算し
て風速風向表示器35に表示する。
The above case shows the behavior when the wind blows in the wind direction E, but if the wind blows in an intermediate direction, for example from the northeast,
Heat transfer occurs to QE and G2, and the transfer time has a value corresponding to the speed of the wind component blowing from the heating elements Q and I toward the measurement elements QE and QN. Therefore, wind speed data corresponding to the relevant wind speed is stored in the reciprocal counters 33N and 33H as wind speed data vN and V. The calculation circuit 34 executes vector calculation using these two wind speed data v8 and vE as mutually orthogonal vector components, calculates the direction and wind speed of the currently blowing wind, and displays the wind speed and direction indicator. 35.

このように上述の実施例によれば、検出すべき風の風速
及び風向を、発熱素子Q、lにおいて間欠的、かつパル
ス的に発生させた熱を下流側の測定素子Q N ”” 
Q wに移動するまでの移動時間に基づいて、風速及び
風向を確実に検出することができる。かくするにつき、
熱が風によって移動される移動時間は検出素子部2が設
けられている位置の気温に依存しないことにより、測定
結果として得られる風速及び風向は、気温の影響を受け
ないようにできる。
In this manner, according to the above-described embodiment, the wind speed and direction of the wind to be detected are determined by the heat generated intermittently and in pulses in the heating elements Q and l by the downstream measuring element Q N ""
The wind speed and direction can be reliably detected based on the travel time until moving to Qw. In doing so,
Since the travel time for heat to be transferred by the wind does not depend on the air temperature at the position where the detection element section 2 is provided, the wind speed and direction obtained as measurement results can be made unaffected by the air temperature.

従って従来の場合のように外囲温度によって測定結果を
補正するための構成を必要とせず、この分従来の場合と
比較して、全体としての構成が簡易な流体検出装置を得
ることができる。
Therefore, unlike the conventional case, there is no need for a structure for correcting the measurement result depending on the ambient temperature, and it is possible to obtain a fluid detection device with a simpler overall structure compared to the conventional case.

なお上述の実施例においては、流体として風を測定する
場合について述べたが、その他の気体、流体についても
上述の場合と同様にして流体の流速及び流れる方向を確
実に検出することができる。
In the above-described embodiment, a case was described in which wind was measured as a fluid, but the flow velocity and flow direction of the fluid can be reliably detected in the same manner as in the above-mentioned case for other gases and fluids.

また上述の実施例においては、発熱素子Q、を中心とし
て全ての方位に亘って流体の流れる向きを検出するよう
にした場合について述べたが、流体通路14が一線上に
限定されているような場合には、流体の流れる方向は正
逆2方向になるが、このような場合には、発熱素子Q、
に対してこれを挟んで対向する位置に2つの測定素子を
設けるようにすれば良い。このようにしても流体の流速
及びその方向(正又は逆方向)の検出を確実になし得る
流体検出装置を得ることができる。
Furthermore, in the above-described embodiment, a case has been described in which the direction of fluid flow is detected in all directions with the heating element Q as the center, but in the case where the fluid passage 14 is limited to a straight line, In this case, the fluid flows in two directions, forward and reverse, but in such a case, the heating element Q,
Two measuring elements may be provided at positions facing each other with this in between. Even in this manner, it is possible to obtain a fluid detection device that can reliably detect the fluid flow velocity and its direction (forward or reverse direction).

またこの場合に流体の流れる方向が正又は逆方向の一つ
である場合には、流体の流れの方向を検出する必要はな
くなるが、この場合の流速の測定は、上述の場合と同様
にしてなし得る。
Also, in this case, if the direction of fluid flow is one of the forward and reverse directions, there is no need to detect the direction of fluid flow, but the flow velocity in this case can be measured in the same way as in the above case. It can be done.

さらに上述の実施例においては、検出素子部2として第
2図及び第3図の構成のものを用いたが、これに限らず
種々の構成のものを用い得る。
Further, in the above-described embodiments, the configurations shown in FIGS. 2 and 3 were used as the detection element section 2, but the configuration is not limited thereto, and various configurations may be used.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

上述のように本発明によれば、従来の場合と比較して簡
易な構成によって高い精度で流体を検出し得る流体検出
装置を容品に実現し得る。
As described above, according to the present invention, a fluid detection device capable of detecting fluid with high accuracy can be realized in a container with a simpler configuration than in the conventional case.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明による流体検出装置の一実施例を示す接
続図、第2図及び第3図はその流体検出部の機械的構成
を示す斜視図及び平面図、第4図は第1図の各部の信号
を示す信号波形図、第5図は第1図の移動時間信号形成
回路の真理値を示す図表である。 l・・・・・・検出回路部、2・・・・・・検出素子部
、lO・・・・・・検出器本体、14・・・・・・流体
通路、22・・・・・・クロックパルス発生回路、24
N〜24W・・・・・・検出信号入力回路、25N〜2
5W・・・・・・移動時間信号形成回路、31・・・・
・・カウントパルス発生回路、32N〜32W・・・・
・・ゲート回路、33N〜33W・・・・・・逆数カウ
ンタ、34・・・・・・風速風向演算回路、35・・・
・・・風速風向表示器、Q、・・・・・・発熱素子、Q
N〜Q、・・・・・・測定素子。
FIG. 1 is a connection diagram showing one embodiment of the fluid detection device according to the present invention, FIGS. 2 and 3 are perspective views and plan views showing the mechanical configuration of the fluid detection section, and FIG. 4 is the same as the one shown in FIG. 1. FIG. 5 is a chart showing truth values of the moving time signal forming circuit of FIG. 1. l...detection circuit section, 2...detection element section, lO...detector body, 14...fluid passage, 22... Clock pulse generation circuit, 24
N~24W...Detection signal input circuit, 25N~2
5W...Movement time signal forming circuit, 31...
・・Count pulse generation circuit, 32N~32W・・・・
... Gate circuit, 33N to 33W ... Reciprocal counter, 34 ... Wind speed and direction calculation circuit, 35 ...
...Wind speed and direction indicator, Q, ...Heating element, Q
N~Q,... Measuring element.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)流体の流れに対して上流位置に配設された発熱素
子と、この発熱素子の下流位置に配設された測定素子と
を有する検出素子部と、 上記発熱素子を間欠的かつパルス的に発熱させて当該熱
を流体によつて上記測定素子の位置に移動させるように
し、上記測定素子のピックアップ出力に基づいて上記発
熱素子及び上記測定素子間の上記熱の移動時間を検出す
ることにより、上記流体の流速を算定する検出回路部と を具えることを特徴とする流体検出装置。
(1) A detection element section having a heating element disposed upstream of the fluid flow and a measuring element disposed downstream of the heating element; by generating heat and transferring the heat to the position of the measuring element by a fluid, and detecting the transfer time of the heat between the heating element and the measuring element based on the pickup output of the measuring element. , and a detection circuit section that calculates the flow velocity of the fluid.
(2)流体の流れに対して上流位置に配設された発熱素
子と、この発熱素子の下流位置に配設された複数の測定
素子とを有する検出素子部と、 上記発熱素子を間欠的かつパルス的に発熱させて当該熱
を流体によつて上記測定素子の位置に移動させるように
し、上記測定素子のピックアップ出力に基づいて上記流
体の流れる方向を判定する検出回路部と を具えることを特徴とする流体検出装置。
(2) a detection element section having a heating element disposed upstream of the fluid flow and a plurality of measurement elements disposed downstream of the heating element; and a detection circuit section that generates heat in a pulsed manner and moves the heat to the position of the measurement element by the fluid, and determines the direction in which the fluid flows based on the pickup output of the measurement element. Characteristic fluid detection device.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59160788A (en) * 1983-03-02 1984-09-11 Meisei Electric Co Ltd Method and apparatus for measuring direction and velocity of flow of ground water

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59160788A (en) * 1983-03-02 1984-09-11 Meisei Electric Co Ltd Method and apparatus for measuring direction and velocity of flow of ground water

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