KR102465159B1 - 유량계 기능을 가지는 계량장치 - Google Patents

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가부시키가이샤 에이 앤 디
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Abstract

유량계산주기의 설정을 자동적으로 행할 수 있는, 측정조작이 간편한, 유량계기능을 가지는 계량장치를 제공한다.
유량계기능을 가지는 계량장치는, 유량계산 대상물의 하중을 검출하고, 하중신호를 출력하는 하중센서부(1)와, 상기 하중신호를 소정의 간격 T_INT로, 순차적으로 디지털의 하중 데이터로 변환하는 A/D변환부(3)와, 상기 하중데이터를, 보정연산해서 순차적으로 계량값(w1, w2, …)로 환산하고, 그 계량값으로부터 유량값(Q)을 산출하는 연산처리부(4)와, 상기 계량값(w1, w2, …)을 순차적으로 기억하는 기억부(5)를 구비하며, 상기 연산처리부(4)는, 상기 기억부(5)에 기억된 상기 계량값을 사용해서 계량값의 변화량(Δw1, Δw2…)을 산출하고, 상기 연산처리부(4)는, 계량값의 최소 표시(B_MIN) 및 계량값의 요구분해능(F_SPC)에 근거해서, 상기 요구분해능(F_REQ)을 충족하는 계량값의 요구분해능(F_REQ)을 산출하며, 상기 연산처리부(4)는, 상기 계량값의 변화량(W_SPC)이 상기 요구분해능(F_REQ)을 충족하는 계량값의 변화량(W_SPC) 이상이 되는 최소의 시간(T_SPC)을 산출하고, 그 시간(T_SPC)에 근거해서 유량계산주기(ΔT)를 설정하며, 그 유량계산주기에 근거해서 유량값(Q)을 계산한다.

Description

유량계 기능을 가지는 계량장치{Weighing apparatus with flowmeter function}
본 발명은, 전자천칭(電子天秤), 전자저울 등의 계량장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 액체나 분립체(粉粒體)의 유량계(流量計) 기능을 가지는 계량장치에 관한 것이다.
종래, 액체나 분립체의 유량을 정밀도 좋게 측정하기 위해, 유량계 기능을 가지는 계량장치가 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
특허문헌 1의 계량장치를 사용하는 유량의 측정은, 아래와 같이 행해진다. 예를 들면, 용기로의 주입량을 계량하는 경우는, 계량장치인 전자천칭의 계량접시에 용기를 재치(載置)해서, 펌프 등의 기기에 의해 탱크로부터 용기에 주입되는 액체의 질량을 측정 가능하게 구성하고, 측정개시의 시각 tO시의 계량값 Wo를 기록한다.
이어서 시각 tO으로부터 일정 간격(유량계산주기 Δt) 경과후의 시각 t1에서 마찬가지로 계량값 w1을 기록한다. 이와 같이 해서, 유량계산주기 Δt마다의 시각 t0, t1, t2, …tn일때의 계량값 w0, w1, w2, …wn을 시시각각 기록한다. 시각 tn시의 유량값 Qn을, "그때의 계량값과 전회의 계량과의 차분(差分)에 의해 구해진다"고 함으로써, 다음의 식
Qn=(wn-wn-1)/Δt
으로부터 소정의 시각 tn 에 있어서의 유량값 Qn을 구할 수 있다.
일본국 특개 2014-137250호 공보
유량계산주기 Δt는, 유량 및 그 측정에 필요한 정밀도, 즉 그 유량계산값에 기대되는 정밀도(이하에서 "요구분해능(要求分解能)"이라고 함.)에 따라서, 설정할 필요가 있다. 그러나 종래의 특허문헌 1의 계량장치를 사용하는 측정에서는, 측정자가 측정하는 유량이나 요구분해능에 근거해서 유량계산주기 Δt를 계산하고, 그 때에 계량장치의 설정을 변경할 필요가 있어 작업이 번잡해진다고 하는 문제가 있었다.
구체적으로, 종래의 계량장치를 사용한 경우의, 유량계산주기 Δt의 검토를, 계량값의 최소 표시가 0.01 g의 전자천칭을 사용하고, 약 6 g/min의 유량을, 유효숫자 3자리, 즉 분해능 100으로 측정한 경우를 예로서 설명한다.
또한, 본 명세서에 있어서, 용어 "요구분해능"이라 함은 상기와 같이, 그 측정에 있어서 유량계산값에 요구되는 정밀도를 의미하는 것으로 하고, 그리고 용어 "분해능"은 구해진 계량값이, 그 측정에 있어서의 최소 표시의 몇 배가 되는지로 표시하는 것으로 한다. 즉, 최소 표시의 0.01 g, 계량값 1 g인 경우에, 분해능을 100으로 표시하기로 한다.
Δt=1 초로 유량을 계산하는 경우, 1 초당의 계량값의 변화량은 약 0.1 g, 전자천칭의 최소 표시가 0.01 g이므로, 검출되는 계량값의 변화량은, 최소 표시의 약 10 배가 된다.
따라서 산출되는 유량값의 분해능은 약 10이 되고, 유량값의 유효숫자로서 3 자리 확보하고 싶은 경우에는 분해능 부족이 된다.
Δt=1 분으로 유량을 계산하는 경우, 1 분당의 계량값의 변화량은 약 6 g, 전자천칭의 최소 표시가 0.01 g이므로, 검출되는 계량값의 변화량은, 최소 표시의 약 600 배가 된다.
따라서, 산출되는 유량값의 분해능은 약 600이 되고, 유량값의 유효숫자로서 3 자리 확보하고 싶은 경우에는 분해능은 충분하게 혹은 과잉이 된다.
따라서, 검출되는 계량값의 변화량이 최소 표시의 약 100 배인 1g 이 되도록 유량계산주기 Δt를 설정하면, 분해능 100으로 측정할 수 있다. 계량값의 변화량이 1 g이 되는데 필요한 시간은, 1 g/6 g/min=10 초이므로, 유량계산주기 Δt는 10 초이상으로 하면 좋음을 알 수 있다.
이와 같이, 측정하는 유량, 요구분해능에 의해, 유량계산주기 Δt의 설정이 필요하게 된다. 유량계산주기의 설정을 수동으로 행하는 것은, 일정 이상의 정밀도로 유량이 다른 펌프를 체크하는 경우에 펌프마다 설정을 변경할 필요가 있어, 번잡하다. 그리고 설정 미스에 의해 기대했던 정밀도가 얻어지지 않을 경우도 있다. 더욱이, 미리 유량의 기준을 알 수 없는 경우에는, 유량의 측정과 유량계산주기의 설정을 반복할 필요가 있어 작업이 번잡해진다고 하는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은, 상기의 불편함을 해소하고, 유량계산주기의 설정을 자동적으로 행할 수 있는, 측정조작이 간편한 유량계기능을 가지는 계량장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 하나의 태양에 관계되는 기능을 가지는 계량장치는, 유량계산대상물의 하중을 검출하고, 하중신호를 출력하는 하중센서부와, 상기 하중신호를 소정의 간격으로, 순차적으로 디지털의 하중 데이터로 변환하는 A/D변환부와, 상기 하중 데이터를, 보정 연산해서 순차적으로 계량값으로 환산하고, 그 계량값으로부터 유량값을 산출하는 연산처리부와, 상기 계량값을 순차적으로 기억하는 기억부를 구비하고, 상기 연산처리부는, 상기 기억부에 기억된 상기 계량값을 사용해서 계량값의 변화량을 산출하고, 상기 연산처리부는, 계량값의 최소 표시 및 계량값의 요구분해능에 근거해서, 상기 요구분해능을 충족하는 계량값의 변화량을 산출하고, 상기 연산처리부는, 상기 계량값의 변화량이 상기 요구분해능을 충족하는 계량값의 변화량 이상이 되는 최소의 시간을 산출하고, 그 시간에 근거해서 유량계산주기를 설정하고, 그 유량계산주기에 근거해서 유량값을 게산하는 것을 특징으로 한다.
상기 태양에 있어서, 상기 연산처리부가, 미리 정해진 요구분해능의 값을 상기 요구분해능으로서 설정하도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.
그리고 상기 태양에 있어서, 상기 연산처리부에 요구분해능의 값을 입력하는 입력부를 더 구비하고, 상기 연산처리부가, 입력된 요구분해능의 값을 상기 요구분해능으로서 설정하고, 그 요구분해능에 근거해서 상기 요구분해능을 충족하는 계량값의 변화량을 산출하도록 구성되어 있는 것도 바람직하다.
그리고 상기 태양에 있어서, 상기 연산처리부가, 미리 설정되어 있는 복수의 요구분해능설정을 구비하고, 상기 요구분해능의 값의 입력이, 상기 복수의 요구분해능설정으로부터 선택됨으로써 행해지도록 구성되어 있는 것도 바람직하다.
그리고 상기 태양에 있어서, 상기 연산처리부가, 미리 설정되어 있는 복수의 유량계산주기를 구비하고, 상기 연산처리부가, 상기 복수의 유량계산주기로부터, 상기 요구분해능을 충족하는 계량값의 변화량 이상이 되는 최소의 시간 이상이 되는 최단의 주기를 선택해서, 상기 유량계산주기를 설정하도록 구성되어 있는 것도 바람직하다.
상기의 구성에 의하면, 계량장치가 시시각각 기억하는 계량값의 변화와, 계량값의 요구분해능으로부터 정해지는 필요한 변화량을 비교하고, 필요한 변화량을 충족하는 최소의 시간을 산출하여, 이것을 유량계산기로서 설정할 수 있기 때문에, 측정조작에 있어서, 수동으로 유량계산주기를 계산하고 설정하는 시간과 수고를 줄일 수 있다. 이 결과, 유량계산주기의 계산을 자동적으로 행할 수 있는, 측정조작이 간편한 유량계기능을 가지는 계량장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시의 형태에 관계되는 전자천칭의 내부구조를 나타내는 블록도이다.
도 2는 동 형태에 관계되는 전자천칭의 액체의 유량산출상태를 나타내는 개략구성도이다.
도 3은 동 형태에 관계되는 전자천칭에 의한 유량계산주기설정의 처리동작의 플로 챠트이다.
도 4는 동 형태에 관계되는 전자천칭에 의한 유량계산주기설정의 처리동작의 상세를 설명하는 도면이다.
도 5는 실시예 2에 관계되는 전자천칭에 있어서의, 요구분해능의 일예를 나타내는 도면이다.
도 6은 실시예 3에 관계되는 전자천칭에 의한 유량계산주기설정의 처리동작의, 일부를 생략한 플로챠트이다.
이하, 본 발명의 호적한 실시의 형태에 대하여, 실시예에 근거해서 도면을 참조하면서 설명한다. 그리고 각 실시예에 있어서 공통의 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙여서 상세한 설명을 생략한다.
(실시예 1)
도 1은, 본 발명의 실시의 형태에 관계되는 계량장치의 일예인 전자천칭(10)의 내부 구조를 나타내는 블록도이고, 도 2는, 전자천칭(10)의 유량산출상태를 나타내는 개략구성도이다.
전자천칭(10)은, 하중센서부(1)와, 클록부(2)와, A/D변환부(3)와, 연산처리부(4)와, 기억부(5)와, 표시부(6)와, 입력부(7)와, 인터페이스부(8)를 구비한다.
하중센서부(1)는, 계량대상물인 액체나 분립체를 주입하는 용기(21)를 재치하는 계량접시(1a)를 구비하고, 계량대상물의 하중을 검출하는, 예를 들면 전자평형식 센서나, 로드셀(load cell)을 구비하는 하중검출기구이다. 하중센서부(1)는, 검출한 하중에 대응하는 아날로그신호를 출력한다.
클록부(2)는, 예를 들면 수정발진자(水晶發振子)를 구비하는 발생회로이다. 클록부(2)는, A/D변환부(3), 연산처리부(4)에 대해 일정 간격으로 기준시간신호를 출력한다.
A/D변환부(3)는, A/D변환회로를 구비하는 A/D변환장치이다. A/D변환부(3)는, 클록부(2)로부터의 기준시간신호에 근거하는 일정 간격마다, 상기 하중센서부(1)로부터 출력된 아날로그의 하중신호를, 디지털변환해서 하중데이터로 한다.
연산처리부(4)는, 예를 들면 MCU(마이크로프로센서)이다. 연산처리부(4)는, A/D변환부(3)로부터 출력된 하중데이터를, 기준시간간격에 근거하는 일정 간격마다 계량값 w1, w2…로 환산하고, 기억부(5)에 기억시킨다. 그리고 연산처리부(4)는, 기억부(5)에 기억된 계산값 w1, w2…를 사용해서 계량값의 변화량 Δw1, Δw2…를 산출한다.
또한, 계량값, 및 계량값의 변화량에 관해서는, 특히 시간을 지정하지 않은 경우, 대표 부호로서 각각 w, Δw로 표시하는 것으로 한다.
그리고 연산처리부(4)는, 최소 표시 B_MIN 및 계량값의 요구분해능 F_REQ를 설정하고, 최소 표시 B_MIN 및 계량값의 요구분해능 F_REQ에 근거해서, 그 요구분해능 F_REQ를 충족하는 계량값의 변화량 W_SPC를 산출한다. 그리고 연산처리부(4)는, 상기 계량값의 변화량 Δw1, Δw2…가, 상기 요구분해능 F_REQ를 충족하는 계량값의 변화량 W_SPC 이상이 되는 시간 T_SPC를 산출하고, 그 T_SPC를 유량계산주기 Δt로서 설정한다.
또한, A/D변환부(3)나 연산처리부(4)가 클록부(2)에 상당하는 것을 내장하고 있는 구성인 경우는, 클록부(2)를 독립해서 마련할 필요는 없다.
기억부(5)는, 예를 들면, RAM이나 플래시 메모리 등의 재작성 가능한 메모리이고, 연산처리부(4)에서 사용되는 여러 가지의 데이터를 기억한다.
표시부(6)는, 예를 들면 액정 디스플레이이다. 표시부(6)는, 계량결과 등의 데이터 및 그 외 설정에 필요한 표시 등을 표시한다.
입력부(7)는, 예를 들면 키 스위치이다. 측정자는, 이 키 스위치로부터 소위 "용기무게공제(tare)", "계량값의 출력", "유량계산모드의 선택" 등의 지령이나, "요구분해능" 등의 여러 가지의 설정을 입력할 수 있다.
또한, 표시부(6)와, 입력부(7)를 일체적으로 구성해서, 터치패널식의 입력부(7)로서 마련하여도 좋다.
인터페이스부(8)는, 도시하지 않은 퍼스널컴퓨터 등의 외부기기에 접속할 때의 인터페이스이다. 전자천칭(10)은, 인터페이스부(8)에 의해 외부기기로 접속 가능하게 구성되어 있다. 따라서, 측정 데이터의 외부기기로의 출력이나, 외부기기로부터의 지령은, 인터페이스부(8)를 개재해서 행해진다.
그리고 전자천칭(10)은, 예를 들면, 펌프(23)에 의해 용기(21)에 주입되는 액체의 유량을 측정하는 경우에는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 용기(21)에 탱크(22) 내의 액체가 펌프(23)에 의해 주입되도록 구성된다.
다음으로, 전자천칭(10)을 사용해서 유량계산주기 ΔT를 자동 설정하고, 유량계산을 행하는 경우의, 연산처리부(4)의 처리동작을, 도 3을 참조하면서 설명한다. 이하의 동작은, 통상 천칭(天秤)으로 행해지는 처리에 포함되는 동작이다. 통상, 전자천칭(10)은, 소정의 기억간격 T_INT로 항상 계량값 w를 기억하고 있다(이 동작을, 아래에서 "샘플링"이라고 한다.).
유량측정모드가 개시되면, 스텝 S101로 이행해서, 연산처리부(4)는, 유량측정모드용으로 미리 정해진 최소 표시 B_MIN을 설정한다.
이어서, 스텝 S102로 이행하면, 연산처리부(4)는, 유량계산모드로서 미리 설정되어 있는 기억간격 T_INT, 및 유량계산주기 Δt의 최대값 T_MAX를 설정한다. 유량계산주기 Δt의 최대값 T_MAX는, 기억간격 T_INT의 배수이며, T_MAX=n×T_INT로서 설정된다.
이어서, 스텝 S103으로 이행하면, 연산처리부(4)는, 계산값의 요구분해능 F_REQ로, 미리 정해진 요구분해능의 값 F_REQP를 초기값으로서 설정한다.
이어서, 스텝 S104로 이행해서, 입력부(7)로부터 측정자가 정해진 요구분해능의 값 F_REQⅠ이 입력된 경우(Yes)는, 스텝 S105로 이행해서, 입력요구분해능값 F_REQⅠ를, 요구분해능 F_REQ로서 재설정한다. 이어서, 스텝 S106으로 이행하면, 연산처리부(4)는, 입력요구분해능값 F_REQⅠ에 근거해서, 계량값의 요구분해능 F_REQ를 충족하는데 필요한 계량값의 변화량 W_SPC를, 다음의 식 (Ⅰ)
W_SPC=F_REQ×B_MIN (Ⅰ)
로부터 산출한다.
스텝 S104에 있어서, 입력부(7)로부터 요구분해능의 새로운 입력이 없는 경우(No)는, 스텝 S106으로 이행해서, 요구분해능의 초기값 F_REQP에 근거해서 계량값의 요구분해능 F_REQ를 충족하는데 필요한 계량값의 변화량 W_SPC를 식 (Ⅰ)로부터 산출한다.
이어서, 스텝 S107로 이행하면, 연산처리부(4)는, 전회의 샘플링에서 소정의 기억간격 T_INT에 상당하는 시간의 경과를 판단한다. 기억간격 T_INT가 경과하고 있지 않은 경우(No), 스텝 S108로 이행해서 처리가 종료되고, 전자천칭(10)의 통상의 동작으로 돌아간다. 기억간격 T_INT를 경과한 경우(Yes), 스텝 S109로 이행해서 기억하고 있는 계량값의 메모리의 내용을 후술하도록 시프트한다.
여기서, 전회의 샘플링으로부터, 소정의 기억간격 T_INT를 경과한 경우(Yes)에 있어서의, 스텝 S107, S109, S110의 처리에 대해 도 4를 참조해서 상세하게 설명한다.
상기와 같이, 유량계산주기 Δt의 최대값 T_MAX는, T_MAX=n×T_INT이다. 따라서, 기억부(5)에는, 최신의 계량값을 기억하는 기억영역을 메모리 번호 M0으로 해서, 메모리 번호 M0, M1…Mn인 n+1 개의 기억영역이 작성되어 있다.
연산처리부(4)는, 기억간격 T_INT마다, 계량값 w를 기억영역 Mn으로부터 M0으로 순차적으로 기억시키고 있다. 따라서, 스텝 S107의 시점에 있어서, 기억영역 Mn…M1, M0에는, n×T_INT 시간전의 계량값 wn+1로부터 최신의 계량값 w1이, 각각 기억영역 Mn~M0에 순차적으로 기억되어 있다. 그리고 다음의 기억간격 T_INT 경과 후의 샘플링에 있어서, 기억영역 Mn-1~M0에 기억되어 있던 기존의 계량값 wn~w0는, 기억영역 Mn~M1으로 시프트 하며, 또한 Mn에 기억되어 있던 기존의 계량값 wn+1은 파기된다(S109).
이어서, 스텝 S110으로 이행하면, 기억영역 M0에는, 새로운 계량값 w0이 기억된다. 이와 같이 해서, S110 시점에서의 기억부(5)에는, 기억간격 T_INT마다 샘플링된, 최신의 계량값 w0으로부터, n×T_INT 시간전의 계량값 wn이 순차적으로 기억되게 된다.
도 3으로 돌아가서, 스텝 S111로 이행하면 연산처리부(4)는, 먼저, 유량계산주기 Δt 산출을 위한 카운터의 값을 초기값 i=1로 한다.
이어서, 스텝 S112로 이행하면, 연산처리부(4)는, 계량값의 변화량 Δwi를 다음의 식 (Ⅱ)
Δwi=│wi-w0│ (Ⅱ)
에 근거해서 산출한다.
여기서는, i=1이므로, Δw1=│w1-w0│이 된다.
이어서, 스텝 S113으로 이행하면, 연산처리부(4)는, 계량값의 변화량 Δwi과, 스텝 S106에서 산출한, 계량값의 요구분해능 F_REQ를 충족하는데 필요한 계량값의 변화량 W_SPC를 비교하고, 다음의 식 (Ⅲ)
Δwi≥W_SPC (Ⅲ)
을 충족하는지 여부를 판단한다.
식 (Ⅲ)을 충족하는 경우(Yes), 스텝 S116으로 이행해서, 필요한 계량값의 변화량 W_SPC 이상이 되는 최소의 시간 T_SPC로 해서 i×T_INT, 즉 1×T_INT를 산출한다.
식 (Ⅲ)을 충족하지 않는 경우(No), 스텝 S114로 이행해서, 유량계산주기 Δt 산출을 위한 카운터의 값 i가, 유량계산주기의 최대값 T_MAX에 대응하는 카운터의 값 n과, 다음의 식 (Ⅳ)
i=n (Ⅳ)
을 충족하는지 여부를 판단한다.
식 (Ⅳ)을 충족하지 않는 경우(No), 스텝 S115로 이행해서, 카운터를 증가시켜 i=i+1로 하고, 스텝 S112로 돌아간다.
이와 같이 해서, 연산처리부(4)는, 카운터를 증가시키하면서, 계량값의 변화량 Δwi가 요구분해능 F_REQ를 충족하는데 필요한 계량값의 변화량 W_SPC 이상이 될 때까지, 스텝 S112~S115를 반복하고, 계량값의 변화량 Δwi가 요구분해능 F_REQ를 충족하는데 필요한 계량값의 변화량 W_SPC 이상이 되면, 스텝 S116으로 이행하고, 계량값의 변화량 Δwi이 요구분해능 F_REQ를 충족하는데 필요한 계량값의 변화량 W_SPC 이상이 되는 최소의 시간 T_SPC를 산출한다. 이어서, 스텝 S117로 이행해서, 연산처리부(4)는, 그 시간 T_SPC를 유량계산주기 Δt로서 설정한다.
한편, 스텝 S114에 있어서, 식 (Ⅳ)을 충족하는 경우(Yes), 스텝 S118로 이행해서, 연산처리부(4)는, 유량계산주기 Δt의 최대값 T_MAX, 즉, n×T_INT를 유량계산주기 Δt로서 설정한다.
스텝 S117 또는 스텝 S118에 있어서 유량계산주기 Δt가 설정되면, 스텝 S119로 이행해서, 연산처리부(4)는, 설정된 유량계산주기 Δt에 근거해서, 시간 Δt에 대응하는, 계량값의 변화량 Δw를 계산한다.
이어서, 스텝 S120으로 이행하면, 연산처리부(4)는, 다음의 식 (Ⅴ)
Q=Δw/Δt (Ⅴ)
에 근거해서 유량값 Q를 산출하고, 산출한 유량값 Q를 표시부에 표시해서 처리를 종료한다. 또한, 유량값 Q는, 필요에 따라서 외부기기로 출력하도록 구성하여도 좋다.
또한, 스텝 S103을 생략해서, 요구분해능의 초기값 F_REQP를 설정하지 않고, 스텝 S104로 이행해서, 입력요구분해능값 F_REQⅠ에 근거해서만 요구분해능 F_REQ의 설정을 행하도록 구성하여도 좋다. 그리고 대신에, 스텝 S104 및 S105를 생략해서, 미리 정해진 요구분해능의 초기값 F_REQP에 근거해서만 요구분해능 F_REQ의 설정을 행하도록 구성하여도 좋다.
그리고 스텝 S114 및 S118은, 단지, 요구분해능 F_REQ를 충족하는 계량값의 변화량 W_SPC 이상이 되는 최소의 시간 T_SPC가 장치에 설정된 유량계산주기의 최대값 T_MAX를 초과하는 경우에, 유량계산주기의 최대값 T_MAX를, 요구분해능값 F_REQ로부터 정해지는 필요한 변화량 W_SPC를 충족하는 최소의 시간 T_SPC로 간주해서, 유량계산주기 Δt를 설정하기 위해 마련한 것이다. 따라서, 예를 들면, 스텝 S118에 있어서, 표시부에 에러표시를 행하고, 설정 가능한 유량계산주기 Δt의 범위밖인 것을 측정자에게 알리고, 처리를 종료하도록 구성하여도 좋다.
상기의 구성에 의하면, 계량장치가 시시각각 기억하는 계량값의 변화 Δw와, 계량값의 요구분해능 F_REQ로부터 정해지는 필요한 변화량 W_SPC를 비교하고, 필요한 변화량 W_SPC를 충족하는 최소의 시간 T_SPC를, 자동적으로 산출하고, 이것을 유량계산주기 Δt로서 설정할 수 있으므로, 수동에 의해 유량계산주기 Δt를 계산하는 시간과 수고가 줄어들어 측정조작이 간편하게 된다.
특히, 요구분해능의 초기값 F_REQP가 계량값의 요구분해능 F_REQ로서 설정되어 있는 경우에는, 측정자가, 입력부(7)로부터 요구분해능의 값 F_REQⅠ를 입력하지 않아도 일정한 분해능을 확보할 수 있다. 한편, 입력부(7)로부터 입력요구분해능값 F_REQⅠ의 입력이 있었던 경우에는, 그 값의 요구분해능 F_REQ를 확보할 수 있는 유량계산주기 Δt를 설정하기 위해, 실험의 목적 등에 따른 적확한 분해능을 확보할 수 있다.
그리고 측정하는 도중에 유량이 변화하여도, 그 변화에 추수(追隨)해서 자동적으로 유량계산주기 Δt를 변경할 수 있으므로, 변화할 때마다 측정 및 유량계산주기 Δt의 재설정을 반복하지 않아도, 일정한 요구분해능을 충족하는 측정을 속행할 수 있어 측정조작이 간편하게 된다. 이러한 것은, 특히, 맥동(脈動) 등 유량의 변화가 일어날 수 있는 펌프를 사용한 경우에도, Δt의 변화를 경시적으로 모니터함으로써, 맥동의 정도나 주기를 관측하는 기준이 된다.
그리고 종래와 같이, 유량이 다른 펌프 또는 유량의 변화에 따라서, 수동으로 유량계산주기 Δt를 설정하는 경우에는, 유량값 Q의 판독, 유량계산주기 Δt의 계산, 유량계산주기 Δt의 설정 각각에 있어서 인위적 미스가 발생할 가능성이 생긴다. 한편, 상기의 구성에 의하면, 측정자가 요구분해능의 설정을 입력하는 경우라 하더라도, 요구분해능의 설정의 입력 이외의 작업을 행하지 않고, 측정자가 요구분해능설정을 입력하지 않는 경우에 있어서는, 측정자의 작업을 필요로 하지 않고, 자동적으로 유량계산주기 Δt를 설정할 수 있으므로, 유량계산주기 Δt에 관한 인위적 미스의 발생을 대폭으로 저감할 수 있다.
(실시예 2)
실시예 2에 관계되는 측정장치는, 실시예 1에 관계되는 전자천칭(10)과 동일한 기계적 구성을 가지는 전자천칭이다. 그러나 연산처리부(4)가, 미리 보존된 복수의 요구분해능설정을 구비하는 점에서 다르다.
예를 들면, 연산처리부(4)에는, 도 5에 나타내는 바와 같은, "정밀도우선", "표준설정", "응답속도우선"의 3 단계의 요구분해능설정이 보존되어 있으며, 입력부(7)의 버튼에 3 단계의 요구분해능설정과 대응하는 입력요구분해능값 F_REQⅠ으로서 500, 100, 50이 프리세트(preset)되어 있다. 그리고 그 버튼을 선택함으로써, 요구분해능설정에 따른 입력요구분해능값 F_REQⅠ을 입력할 수 있게 구성되어 있다.
그리고 프리세트된 입력부(7)를 대신해서, 표시부(6)가, "정밀도우선", "표준설정", "응답속도설정"의 3 단계의 요구분해능설정을 표시하고, 측정자가, 표시부(6)에 표시된 3 단계의 요구분해능설정으로부터 1 개의 요구분해능설정을 선택함으로써, 입력부(7)로부터 요구분해능설정에 따른 요구분해능의 값 F_REQⅠ를 입력할 수 있게 구성되어도 좋다.
그리고 "표준설정"에 대응하는 값 100을, 요구분해능의 초기값 F_REQP로서 설정하고, "정밀도우선" 또는 "응답속도우선"이 선택된 경우에, 각각 500 또는 50을 입력된 요구분해능의 값 T_REQⅠ으로서 설정하도록 구성되어 있어도 좋다.
또한, 이 경우에 있어서, "정밀도우선"을 선택하는 것은, 예를 들면 체내로 수액(輸液)펌프 등, 장시간의 미소 유량으로 정밀도가 우선되는 경우이며, "표준설정"을 선택하는 것은, 펌프의 능력의 측정 등을 행하는 경우이고, "응답속도우선"을 선택하는 것은, 맥동 등의 정도나 주기를 측정하는 경우이다.
상기의 구성에 의하면, 측정의 목적에 따라서, 측정자의 숙련도에 관계없이, 용이하게 요구분해능의 입력을 행할 수 있고, 적절한 유량계산주기를 설정하는 것이 가능하게 된다.
(실시예 3)
실시예 3에 관계되는 계량장치는, 실시예 1에 관계되는 전자천칭(10)과 동일한 기계적 구성을 가지는 전자천칭이나, 유량계산주기 Δt가, 계량장치에 대해 미리 설정된 복수의 주기 Δt1, Δt2, Δt3, …Δtj로부터 선택 가능하게 구성되어 있다. 선택 가능한 주기의 최대값은, 유량계산주기 Δt의 최대값 T_MAX이다. 즉, 예를 들면, 1 초, 2 초, 5 초, 10 초, 20 초, 30 초, 1 분, 2 분, 5 분, 10 분, 20 분, 30 분, 60 분 등의 복수의 주기가, 선택 가능한 주기로서 연산처리부(4)에 미리 설정되어 있다.
실시예 3에 관계되는 계량장치를 사용해서 유량계산주기 ΔT를 자동설정하고, 유량계산을 행하는 경우의, 연산처리부(4)의 처리동작을 도 6을 사용해서 설명한다.
유량계산모드를 개시하고나서, 필요한 변화량 W_SPC를 충족하는 최소의 시간 T_SPC를 산출할 때까지의 스텝 S201~스텝 S216 및 스텝 S222의 처리는, 각각 실시예 1에 관계되는 스텝 S101~스텝 S116 및 스텝 S118과 동일한 처리이므로, 도시를 중략하고, 그 설명을 생략한다.
스텝 S217로 이행하면 연산처리부(4)는, 유량계산주기 Δt 선택을 위한 카운터를 j=1로 세트하고, 스텝 S218로 이행해서, 복수의 주기중 최단의 주기 Δt1이 필요한 변화량 W_SPC를 충족하는 최소의 시간 T_SPC 이상이 되는지 여부, 즉, 다음의 식 (Ⅵ)
T_SPC≤Δtj (Ⅵ)
을 충족하는지 여부를 판단한다. 식 (Ⅵ)을 충족하는 경우(Yes), 스텝 S220으로 이행해서, 복수의 주기중의 최단의 주기 Δt1을 T_SPC≤Δtj를 충족하는 최단의 주기 Δtm으로서 선택한다. 식 (Ⅵ)을 충족하지 않는 경우(No), 스텝 S219로 이행해서 카운터를 j=j+1로 증가시키고, 스텝 S218로 돌아간다.
스텝 S218로 돌아가면, 다시 시간 T_SPC가, 다음의 주기 Δt2 이하의 길이인지의 여부를 판단한다. 시간 T_SPC가 다음의 주기 Δt2 이하의 길이인 경우(Yes), 스텝 S220으로 이행해서, 주기 Δt2를 T_SPC≤Δt를 충족하는 최단의 주기 Δtm으로 해서 선택한다. 시간 T_SPC가 다음의 Δt2주기 보다도 큰 경우(No), 스텝 S219로 이행해서 카운터를 증가시키고, 다시 스텝 S218로 돌아간다.
이와 같이 해서, 계량값의 변화량 Δw1, Δw2…가 요구분해능 F_REQ를 충족하는 계량값의 변화량 W_SPC 이상이 되는 시간 T_SPC 이상이 되는 최단의 주기 Δtm을 선택한다.
이어서, 스텝 S221로 이행하면, 연산처리부(4)는, 요구분해능 F_REQ를 충족하는 계량값의 변화량 W_SPC 이상이 되는 시간 T_SPC 이상이 되는 최단의 주기 Δtm을 유량계산주기 Δt로서 설정한다.
이어서, 스텝 S223에 있어서, 연산처리부(4)는, 스텝 S221 또는 S222에서 설정된 유량계산주기 Δt에 근거해서, 시간 Δt에 대응하는, 계량값의 변화량 Δw를 재계산한다.
이어서, 스텝 S224로 이행하면, 연산처리부(4)는, 다음의 식 (Ⅶ)
Q=Δw/Δt (Ⅶ)
에 근거해서 유량값 Q를 산출하고, 산출한 유량값 Q를 표시부에 표시해서 처리를 종료한다.
상기의 구성에 의하면, 설정하는 유량계산주기 Δt를, 미리 설정된 복수의 주기 Δt1, Δt2, Δt3, …Δtj로부터 선택하므로, 한정이 되는 수치에서의 유량계산주기 Δt의 설정이 가능하게 된다. 특히, 근사한 유량의 경우에는, 같은 유량계산주기가 설정되게 되기 때문에, 유량에 따른 유동계산주기를 설정하면서도, 재현성이 좋은 측정을 행하는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기의 각 예에 있어서는, 계량접시(1a)에 재치한 용기(21)에 주입되는 액체의 유량을 측정하는 경우에 대해 설명하였는데, 측정대상은 액체에 한정하지 않고 분립체여도 좋다. 그리고 실시의 형태에 관계되는 계량장치는, 계량접시(1a)에 재치한 용기로부터 배출되는 액체의 유량을 측정하거나, 계량접시(1a)에 재치한 용기로부터 발열 또는 휘발하는 물질의 변화량을 측정하거나 하게 구성하여도 좋다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시의 형태에 대해 설명하였으나, 상기의 실시예는 본 발명의 일예이며, 이들을 당업자의 지식에 근거해서 조합하는 것이 가능하고, 그와 같은 형태도 본 발명의 범위에 포함된다.
1: 하중센서부
3: A/D변환부
4: 연산처리부
5: 기억부
7: 입력부
10: 계량장치
T_INT: 기억간격
w, w1: 계량값
Δw, Δw1: 계량값의 변화량
B_MIN: 계량값의 최소 표시
F_REQ: 요구분해능
W_SPC: 계량값의 변화량이 요구분해능을 충족하는 계량값
T_SPC: 계량값의 변화량이 요구분해능을 충족하는 계량값의 변화량 이상이 되는 최소의 시간
Δt: 유량계산주기
Q: 유량값

Claims (5)

  1. 유량계산 대상물의 하중을 검출하고, 하중신호를 출력하는 하중 센서부와,
    상기 하중신호를 소정의 간격으로, 순차적으로 디지털의 하중 데이터로 변환하는 A/D변환부와,
    상기 하중 데이터를, 보정연산해서 순차적으로 계량값을 환산하고, 그 계량값으로부터 유량값을 산출하는 연산처리부와,
    상기 계량값을 소정의 기억간격으로 순차적으로 기억하는 기억부를 구비하고,
    상기 연산처리부는, 상기 기억부에 기억된 상기 계량값을 사용해서 계량값의 변화량을 산출하고,
    상기 연산처리부는, 계량값의 최소 표시 및 계량값의 요구분해능(要求分解能)에 근거해서, 상기 요구분해능을 충족하는 계량값의 변화량을 산출하고,
    상기 연산처리부는, 카운터의 값 i를 1부터 순서대로 증가시키면서, i회 전에 기억된 계량값과 최신의 계량값과의 차이의 절대값으로서 요구되는 상기 계량값의 변화량과 상기 요구분해능을 충족하는 계량값의 변화량을 비교해, 상기 계량값의 변화량이 상기 요구분해능 이상이 되는 최소의 시간을 산출하고, 그 최소의 시간을 유량계산주기로서 설정하고, 그 유량계산주기에 근거해서 유량값을 계산하는 것을 특징으로 하는, 유량계기능을 가지는 계량장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연산처리부가, 미리 정해진 요구분해능의 값을 상기 요구분해능으로서 설정하는 것을 특징으로 하는, 유량계기능을 가지는 계량장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 연산처리부에 요구분해능의 값을 입력하는 입력부를 더 구비하고,
    상기 연산처리부가, 입력된 요구분해능의 값을 상기 요구분해능으로서 설정하고, 그 요구분해능에 기초해서 상기 요구분해능을 충족하는 계량값의 변화량을 산출하는 것을 특징으로 하는, 유량계기능을 가지는 계량장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 연산처리부가, 미리 설정되어 있는 복수의 요구분해능설정을 구비하고,
    상기 요구분해능의 값의 입력이, 상기 복수의 요구분해능설정으로부터 선택됨으로써 행해지는 것을 특징으로 하는, 유량계기능을 가지는 계량장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 연산처리부가, 미리 설정되어 있는 복수의 유량계산주기를 구비하고,
    상기 연산처리부가, 상기 복수의 유량계산주기로부터, 상기 요구분해능을 충족하는 계량값의 변화량 이상이 되는 최소의 시간이상이 되는 최단의 주기를 선택해서, 상기 유량계산주기를 설정하는 것을 특징으로 하는, 유량계기능을 가지는 계량장치.
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