KR20100094548A - 계측 기기 - Google Patents

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KR20100094548A
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가부시키가이샤 야마다케
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Abstract

본 발명은, 전원 전압을 공통으로 하고, 한쪽 A/D 변환기(1)로부터는 단주기로, 다른 쪽 A/D 변환기(2)로부터는 장주기로 A/D 변환값을 샘플링하는 것을 목적으로 한다. 이 때, A/D 변환기(1)와 A/D 변환기(2)를 모두 상시 동작 상태(연속 변환 모드)로 한다. 이에 따라, A/D 변환기(1)의 소비 전류(Ia1)와 A/D 변환기(2)의 소비 전류(Ia2)를 합한 토탈 소비 전류(Ia)가 일정해지고, 전원 전압(Vcc)이 안정되어 어느 A/D 변환기에서나 안정된 A/D 변환값을 얻을 수 있게 된다.

Description

계측 기기{MEASUREMENT INSTRUMENT}
본 발명은 차압 발신기 등의 계측 기기에 관한 것이다.
종래부터, 유체의 압력차를 검출하여 전송하는 장치로서, 차압 발신기가 이용되고 있다[예컨대, 특허문헌 1(일본 특허 공개 평성 제2-88921호 공보) 참조]. 이 차압 발신기는, 차압 센서와, A/D 변환기와, 처리 장치를 구비하고, 차압 센서의 센서부 내에는 압력 변형체인 측정 다이어프램이 설치되며, 이 측정 다이어프램의 양면에 압력실 A와 압력실 B가 마련되어 있다.
이 차압 발신기에서는, 압력실 A로 비압축성 유체(실리콘 오일 등)를 통해 유체 압력 Pa를 유도하는 한편, 압력실 B로 비압축성 유체(실리콘 오일 등)를 통해 유체 압력 Pb를 유도한다. 이에 따라, 유체 압력이 낮은 압력실 쪽으로 측정 다이어프램이 차압 |Pa-Pb|에 따라 휘며, 이 측정 다이어프램이 휘는 상태를 스트레인 게이지로 검출하고, 변환기에 의해 차압에 따른 전기 신호(아날로그 신호)를 더 발생시켜, 이 발생한 전기 신호를 A/D 변환기로 보내어 디지털 신호로 변환한다.
처리 장치는 A/D 변환기에서 디지털 신호로 변환된 A/D 변환값을 미리 정해진 샘플링 주기마다 샘플링하고, 이 샘플링된 A/D 변환값에 선형 연산(linearization operation), 제곱근 연산(square root operation), 1차 지연 연산(댐핑 연산) 등의 다양한 연산 처리를 실시하여 차압 계측값(ΔP)을 구하며, 이 구해진 차압 계측값(ΔP)을 출력한다.
또한, 이 차압 발신기에서는, 계측값(ΔP)의 정밀도를 높이기 위해서, 차압 센서가 검출하는 압력차에 영향을 주는 환경의 변화를 나타내는 물리량으로서 정압(靜壓)이나 온도를 계측하고, 그 계측된 정압이나 온도에 기초하여 차압 계측값(ΔP)을 보정한다. 이 경우, 전술한 특허문헌 1에서는, 1개의 A/D 변환기를 이용하여 차압, 정압, 온도를 디지털 신호로 변환하고, 그 디지털 신호로 변환된 A/D 변환값을 샘플링한다.
단, 정압이나 온도의 샘플링 주기는 차압의 샘플링 주기보다 장주기일 수도 있다. 즉, 정압이나 온도는 차압에 비하여 변화가 완만하기 때문에, 차압에 대해서는 단주기로 샘플링하지만, 정압이나 온도는 장주기로 샘플링되어야 한다.
그러나, 고속의 차압 계측이 요구되는 애플리케이션에서는, 1개의 A/D 변환기로 차압, 정압, 온도를 샘플링하는 것만으로는 고속화에 대응할 수 없다.
그래서, 본 출원인은, 2개의 A/D 변환기를 설치하여 한쪽 A/D 변환기로부터 단주기로 차압을 샘플링하고, 다른 쪽 A/D 변환기로부터 장주기로 정압 및 온도를 샘플링하여 차압 계측의 고속화를 실현하는 것을 생각하였다. 도 9에 그 일례를 나타낸다.
도 9에 있어서, 도면 부호 10은 제1 A/D 변환기, 도면 부호 20은 제2 A/D 변환기, 도면 부호 30은 차압 센서, 도면 부호 40은 정압 센서, 도면 부호 50은 온도 센서, 도면 부호 60은 처리 장치(MPU)이며, 차압 센서(30)로부터의 차압에 따른 전기 신호(아날로그 신호)를 제1 A/D 변환기(10)에 제공하고, 정압 센서(40)로부터의 정압에 따른 전기 신호(아날로그 신호) 및 온도 센서(50)로부터의 온도에 따른 전기 신호(아날로그 신호)를 제2 A/D 변환기(20)에 제공한다.
제1 A/D 변환기(10)는 차압 센서(30)로부터의 차압에 따른 전기 신호를 디지털 신호로 변환한다. 제2 A/D 변환기(20)는 정압 센서(40)로부터의 정압에 따른 전기 신호 및 온도 센서(50)로부터의 온도에 따른 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다.
처리 장치(60)는 제1 A/D 변환기(10)에서 디지털 신호로 변환된 A/D 변환값을 단주기로 샘플링하고, 제2 A/D 변환기(20)에서 디지털 신호로 변환된 A/D 변환값을 장주기로 샘플링하며, 제1 A/D 변환기(10)로부터 샘플링한 A/D 변환값과 제2 A/D 변환기(20)로부터 샘플링한 A/D 변환값에 기초하여 차압 계측값(ΔP)을 구한다.
이 차압 발신기에 있어서, A/D 변환기(10, 20)에는 공통 전원 전압(Vcc)을 제공하여, A/D 변환기(10)는 상시 동작 상태(연속 변환 모드)로 하고, A/D 변환기(20)는 간헐 동작 상태(간헐 변환 모드)로 한다. 즉, A/D 변환기(10)는 단주기로 샘플링이 이루어지기 때문에, 항상 A/D 변환 동작을 수행하게 한다. 이것에 대하여, A/D 변환기(20)는 장주기로 샘플링이 이루어지기 때문에, 소비 전류의 경감을 목적으로 하여, 간헐적으로 A/D 변환 동작을 수행하게 하고, A/D 변환 동작을 수행하지 않는 경우에는 대기 상태로 한다.
일본 특허 공개 평성 제2-88921호 공보
그러나, 이러한 방식에서는, A/D 변환기(10)가 상시 동작 상태가 되는 데 반하여 A/D 변환기(20)는 간헐 동작 상태가 되기 때문에, 전원 전압(Vcc)이 변동하여 안정된 A/D 변환값을 얻을 수 없다고 하는 문제가 발생한다. 이 문제에 대해서, 도 10a 내지 도 10e에 도시된 타임 차트를 참조하여 설명한다.
도 10a는 제1 A/D 변환기(10)의 소비 전류(Ia1)의 변화, 도 10b는 제2 A/D 변환기(20)의 소비 전류(Ia2)의 변화, 도 10c는 제1 A/D 변환기(10)의 소비 전류(Ia1)와 제2 A/D 변환기(20)의 소비 전류(Ia2)를 합한 토탈 소비 전류(Ia)의 변화, 도 10d는 제1 A/D 변환기(10)의 A/D 변환값(CNT1)의 변화, 도 10e는 제2 A/D 변환기(20)의 A/D 변환값(CNT2)의 변화를 나타낸다. 이 예에서는, A/D 변환기(10, 20)의 A/D 변환 동작 중(동작 상태에 있을 때)의 소비 전류를 1 mA, A/D 변환 동작 대기 중(대기 상태에 있을 때)의 소비 전류를 0.5 mA로 하고 있다.
이 경우, A/D 변환기(20)의 A/D 변환 동작 중에는 토탈 소비 전류(Ia)가 2 mA, A/D 변환기(20)의 A/D 변환 동작 대기 중에는 토탈 소비 전류(Ia)가 1.5 mA가 되어, 전원 전압(Vcc)이 변동하며, 제1 A/D 변환기(10)의 A/D 변환값(CNT1)이 변동한다. 처리 장치(60)는 A/D 변환값(CNT1)을 단주기(고속)로 샘플링하기 때문에, 제1 A/D 변환기(10)의 A/D 변환값(CNT1)의 변동이 그대로 수신된다. 이 때문에, 안정된 A/D 변환값(CNT1)을 얻을 수 없다.
또한, 제2 A/D 변환기(20)의 A/D 변환값(CNT2)은 A/D 변환 종료 부근의 값이 간헐적으로 샘플링되기 때문에, 즉 토탈 소비 전류(Ia)가 안정된 시점에서 샘플링되기 때문에, 처리 장치(60)에는 안정된 A/D 변환값(CNT2)이 수신되게 되어 문제가 되지는 않는다.
본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해서 이루어어진 것으로서, 그 목적으로 하는 바는, 전원 전압을 공통으로 하고, 한쪽 A/D 변환기로부터는 단주기로, 다른 쪽 A/D 변환기로부터는 장주기로 A/D 변환값을 샘플링하는 경우, 어느 A/D 변환기에서나 안정된 A/D 변환값을 얻을 수 있는 계측 기기를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위해서, 제1항에 따른 발명은, 전원 전압을 공급받아 상시 동작 상태가 되며, 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 제1 A/D 변환기와, 이 제1 A/D 변환기로의 전원 전압을 공통 전원 전압으로 하고, 이 공통 전원 전압을 공급받아 상시 동작 상태가 되며, 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 제2 A/D 변환기와, 제1 A/D 변환기에서 디지털 신호로 변환된 A/D 변환값을 제1 주기로 샘플링하고, 제2 A/D 변환기에서 디지털 신호로 변환된 A/D 변환값을 제1 주기보다 긴 제2 주기로 샘플링하는 처리 장치가 설치된 것이다.
본 발명에 따르면, 제1 A/D 변환기와 제2 A/D 변환기가 모두 상시 동작 상태가 되어, 제1 A/D 변환기의 소비 전류와 제2 A/D 변환기의 소비 전류를 합한 토탈 소비 전류가 일정해진다. 이에 따라, 전원 전압이 안정되고, 제1 A/D 변환기의 A/D 변환값의 변동이 저감되어 어느 A/D 변환기에서나 안정된 A/D 변환값을 얻을 수 있게 된다.
청구항 2에 따른 발명은, 유체의 압력차를 검출하는 차압 센서와, 이 차압 센서가 검출하는 압력차에 영향을 주는 환경의 변화를 나타내는 물리량을 검출하는 환경 센서와, 전원 전압을 공급받아 상시 동작 상태가 되며, 차압 센서가 검출하는 압력차에 따른 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 제1 A/D 변환기와, 이 제1 A/D 변환기로의 전원 전압을 공통 전원 전압으로 하고, 이 공통 전원 전압을 공급받아 상시 동작 상태가 되며, 환경 센서가 검출하는 물리량에 따른 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 제2 A/D 변환기와, 제1 A/D 변환기에서 디지털 신호로 변환된 A/D 변환값을 제1 주기로 샘플링하고, 제2 A/D 변환기에서 디지털 신호로 변환된 A/D 변환값을 제1 주기보다 긴 제2 주기로 샘플링하며, 제1 A/D 변환기로부터 샘플링한 A/D 변환값과 제2 A/D 변환기로부터 샘플링한 A/D 변환값에 기초하여 차압 계측값을 구하는 처리 장치가 설치된 것이다.
본 발명에 따르면, 제1 A/D 변환기와 제2 A/D 변환기가 모두 상시 동작 상태가 되어, 제1 A/D 변환기의 소비 전류와 제2 A/D 변환기의 소비 전류를 합한 토탈 소비 전류가 일정해진다. 이에 따라, 전원 전압이 안정되고, 제1 A/D 변환기의 A/D 변환값의 변동이 저감되어 어느 A/D 변환기에서나 안정된 A/D 변환값을 얻을 수 있게 되며, 차압 센서에 의해 검출되는 유체의 압력차를 그 검출되는 압력차에 영향을 주는 환경의 변화를 나타내는 물리량으로 보정하여, 정밀도 좋게 또한 안정되게 차압 계측값을 구할 수 있게 된다.
청구항 3에 따른 발명은, 유체의 압력차를 검출하는 차압 센서와, 이 차압 센서가 검출하는 압력차에 영향을 주는 환경의 변화를 나타내는 물리량을 검출하는 복수의 환경 센서와, 전원 전압을 공급받아 상시 동작 상태가 되며, 차압 센서가 검출하는 압력차에 따른 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 제1 A/D 변환기와, 이 제1 A/D 변환기로의 전원 전압을 공통 전원 전압으로 하고, 이 공통 전원 전압을 공급받아 상시 동작 상태가 되며, 복수의 환경 센서가 검출하는 물리량에 따른 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 제2 A/D 변환기와, 제1 A/D 변환기에서 디지털 신호로 변환된 A/D 변환값을 제1 주기로 샘플링하고, 제2 A/D 변환기에서 디지털 신호로 변환된 A/D 변환값을 제1 주기보다 긴 제2 주기로 샘플링하며, 제1 A/D 변환기로부터 샘플링한 A/D 변환값과 제2 A/D 변환기로부터 샘플링한 A/D 변환값에 기초하여 차압 계측값을 구하는 처리 장치가 설치된 것이다.
본 발명에 따르면, 제1 A/D 변환기와 제2 A/D 변환기가 모두 상시 동작 상태가 되어, 제1 A/D 변환기의 소비 전류와 제2 A/D 변환기의 소비 전류를 합한 토탈 소비 전류가 일정해진다. 이에 따라, 전원 전압이 안정되고, 제1 A/D 변환기의 A/D 변환값의 변동이 저감되어 어느 A/D 변환기에서나 안정된 A/D 변환값을 얻을 수 있게 되며, 차압 센서에 의해 검출되는 유체의 압력차를 그 검출되는 압력차에 영향을 주는 환경의 변화를 나타내는 복수의 물리량으로 보정하여, 정밀도 좋게 또한 안정되게 차압 계측값을 구할 수 있게 된다.
청구항 4에 따른 발명은, 유체의 압력차를 검출하는 차압 센서와, 이 차압 센서가 검출하는 압력차에 영향을 주는 환경의 변화를 나타내는 물리량을 검출하는 복수의 환경 센서와, 전원 전압을 공급받아 상시 동작 상태가 되며, 차압 센서가 검출하는 압력차에 따른 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 제1 A/D 변환기와, 이 제1 A/D 변환기로의 전원 전압을 공통 전원 전압으로 하고, 이 공통 전원 전압을 공급받아 상시 동작 상태가 되며, 복수의 환경 센서가 검출하는 물리량에 따른 아날로그 신호를 각각 디지털 신호로 변환하는 복수의 제2 A/D 변환기와, 제1 A/D 변환기에서 디지털 신호로 변환된 A/D 변환값을 제1 주기로 샘플링하고, 복수의 제2 A/D 변환기에서 디지털 신호로 변환된 A/D 변환값을 제1 주기보다 긴 제2 주기로 샘플링하며, 제1 A/D 변환기로부터 샘플링한 A/D 변환값과 복수의 제2 A/D 변환기로부터 샘플링한 A/D 변환값에 기초하여 차압 계측값을 구하는 처리 장치가 설치된 것이다.
본 발명에 따르면, 제1 A/D 변환기와 복수의 제2 A/D 변환기가 모두 상시 동작 상태가 되어, 제1 A/D 변환기의 소비 전류와 복수의 제2 A/D 변환기의 소비 전류를 합한 토탈 소비 전류가 일정해진다. 이에 따라, 전원 전압이 안정되고, 제1 A/D 변환기의 A/D 변환값의 변동이 저감되어 어느 A/D 변환기에서나 안정된 A/D 변환값을 얻을 수 있게 되며, 차압 센서에 의해 검출되는 유체의 압력차를 그 검출되는 압력차에 영향을 주는 환경의 변화를 나타내는 복수의 물리량으로 보정하여, 정밀도 좋게 또한 안정되게 차압 계측값을 구할 수 있게 된다.
청구항 5에 따른 발명은, 유체의 압력차를 검출하는 차압 센서와, 이 차압 센서가 검출하는 압력차에 영향을 주는 환경의 변화를 나타내는 물리량을 검출하는 복수의 환경 센서와, 전원 전압을 공급받아 상시 동작 상태가 되며, 차압 센서가 검출하는 압력차에 따른 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 제1 A/D 변환기와, 이 제1 A/D 변환기로의 전원 전압을 공통 전원 전압으로 하고, 이 공통 전원 전압을 공급받아 그 소비 전류의 합계값이 일정값이 되도록 스케줄이 짜여 간헐 동작 상태가 되며, 복수의 환경 센서가 검출하는 물리량에 따른 아날로그 신호를 각각 디지털 신호로 변환하는 복수의 제2 A/D 변환기와, 제1 A/D 변환기에서 디지털 신호로 변환된 A/D 변환값을 제1 주기로 샘플링하고, 복수의 제2 A/D 변환기에서 디지털 신호로 변환된 A/D 변환값을 제1 주기보다 긴 제2 주기로 샘플링하며, 제1 A/D 변환기로부터 샘플링한 A/D 변환값과 복수의 제2 A/D 변환기로부터 샘플링한 A/D 변환값에 기초하여 차압 계측값을 구하는 처리 장치가 설치된 것이다.
본 발명에 따르면, 제1 A/D 변환기는 상시 동작 상태가 되고, 복수의 제2 A/D 변환기는 그 소비 전류의 합계값이 일정값이 되도록 스케줄이 짜여 간헐 동작 상태가 되어, 제1 A/D 변환기의 소비 전류와 복수의 제2 A/D 변환기의 소비 전류를 합한 토탈 소비 전류가 일정해진다. 이에 따라, 전원 전압이 안정되고, 제1 A/D 변환기의 A/D 변환값의 변동이 저감되어 어느 A/D 변환기에서나 안정된 A/D 변환값을 얻을 수 있게 되며, 차압 센서에 의해 검출되는 유체의 압력차를 그 검출되는 압력차에 영향을 주는 환경의 변화를 나타내는 복수의 물리량으로 보정하여, 정밀도 좋게 또한 안정되게 차압 계측값을 구할 수 있게 된다.
본 발명에 따르면, 제1 A/D 변환기와 제2 A/D 변환기를 모두 상시 동작 상태로 하거나, 제1 A/D 변환기와 복수의 제2 A/D 변환기를 모두 상시 동작 상태로 하거나, 제1 A/D 변환기를 상시 동작 상태로 하고, 복수의 제2 A/D 변환기를 그 소비 전류의 합계값이 일정값이 되도록 스케줄을 짜서 간헐 동작 상태로 함으로써, 제1 A/D 변환기의 소비 전류와 제2 A/D 변환기(복수의 제2 A/D 변환기)의 소비 전류를 합한 토탈 소비 전류가 일정해져서 전원 전압이 안정되고, 단주기로 샘플링되는 제1 A/D 변환기의 A/D 변환값의 변동이 저감되어 어느 A/D 변환기에서나 안정된 A/D 변환값을 얻을 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 계측 기기의 일례로서 차압 발신기의 주요부를 나타낸 도면이다.
도 2a는 도 1에 도시된 차압 발신기에 있어서의 제1 A/D 변환기의 소비 전류(Ia1)의 변화를 나타낸 도면이다.
도 2b는 도 1에 도시된 차압 발신기에 있어서의 제2 A/D 변환기의 소비 전류(Ia2)의 변화를 나타낸 도면이다.
도 2c는 도 1에 도시된 차압 발신기에 있어서의 제1 A/D 변환기의 소비 전류(Ia1)와 제2 A/D 변환기(2)의 소비 전류(Ia2)를 합한 토탈 소비 전류(Ia)의 변화를 나타낸 도면이다.
도 2d는 도 1에 도시된 차압 발신기에 있어서의 제1 A/D 변환기의 A/D 변환값(CNT1)의 변화를 나타낸 도면이다.
도 2e는 도 1에 도시된 차압 발신기에 있어서의 제2 A/D 변환기의 A/D 변환값(CNT2)의 변화를 나타낸 도면이다.
도 3은 제2 A/D 변환기로서 2개의 A/D 변환기를 설치하여 제1 A/D 변환기 및 제2 A/D 변환기 모두 상시 동작 상태로 한 예를 나타낸 도면이다.
도 4a는 도 3에 도시된 차압 발신기에 있어서의 제1 A/D 변환기의 소비 전류(Ia1)의 변화를 나타낸 도면이다.
도 4b는 도 3에 도시된 차압 발신기에 있어서의 제2 A/D 변환기의 소비 전류(Ia2)의 변화를 나타낸 도면이다.
도 4c는 도 3에 도시된 차압 발신기에 있어서의 제2 A/D 변환기의 소비 전류(Ia3)의 변화를 나타낸 도면이다.
도 4d는 도 3에 도시된 차압 발신기에 있어서의 제1 A/D 변환기의 소비 전류(Ia1)와 제2 A/D 변환기(2)의 소비 전류(Ia2, Ia3)를 합한 토탈 소비 전류(Ia)의 변화를 나타낸 도면이다.
도 5는 제2 A/D 변환기로서 2개의 A/D 변환기를 설치하여 제1 A/D 변환기를 상시 동작 상태로 하고 제2 A/D 변환기를 스케줄을 짜서 간헐 동작 상태로 한 예를 나타낸 도면이다.
도 6a는 도 5에 도시된 차압 발신기에 있어서의 제1 A/D 변환기의 소비 전류(Ia1)의 변화를 나타낸 도면이다.
도 6b는 도 5에 도시된 차압 발신기에 있어서의 제2 A/D 변환기의 소비 전류(Ia2)의 변화를 나타낸 도면이다.
도 6c는 도 5에 도시된 차압 발신기에 있어서의 제2 A/D 변환기의 소비 전류(Ia3)의 변화를 나타낸 도면이다.
도 6d는 도 5에 도시된 차압 발신기에 있어서의 제1 A/D 변환기의 소비 전류(Ia1)와 제2 A/D 변환기(2)의 소비 전류(Ia2, Ia3)를 합한 토탈 소비 전류(Ia)의 변화를 나타낸 도면이다.
도 7은 제2 A/D 변환기로서 3개의 A/D 변환기를 설치하여 제1 A/D 변환기를 상시 동작 상태로 하고 제2 A/D 변환기를 스케줄을 짜서 간헐 동작 상태로 한 예를 나타낸 도면이다.
도 8a는 도 7에 도시된 차압 발신기에 있어서의 제1 A/D 변환기의 소비 전류(Ia1)의 변화를 나타낸 도면이다.
도 8b는 도 7에 도시된 차압 발신기에 있어서의 제2 A/D 변환기의 소비 전류(Ia2)의 변화를 나타낸 도면이다.
도 8c는 도 7에 도시된 차압 발신기에 있어서의 제2 A/D 변환기의 소비 전류(Ia3)의 변화를 나타낸 도면이다.
도 8d는 도 7에 도시된 차압 발신기에 있어서의 제2 A/D 변환기의 소비 전류(Ia4)의 변화를 나타낸 도면이다.
도 8e는 도 7에 도시된 차압 발신기에 있어서의 제1 A/D 변환기의 소비 전류(Ia1)와 제2 A/D 변환기(2)의 소비 전류(Ia2, Ia3, Ia4)를 합한 토탈 소비 전류(Ia)의 변화를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 이르기 전의 전단(前段) 기술로서 본 출원인이 생각한 차압 발신기의 주요부를 나타낸 도면이다.
도 10a는 도 9에 도시된 차압 발신기에 있어서의 제1 A/D 변환기의 소비 전류(Ia1)의 변화를 나타낸 도면이다.
도 10b는 도 9에 도시된 차압 발신기에 있어서의 제2 A/D 변환기의 소비 전류(Ia2)의 변화를 나타낸 도면이다.
도 10c는 도 9에 도시된 차압 발신기에 있어서의 제1 A/D 변환기의 소비 전류(Ia1)와 제2 A/D 변환기(2)의 소비 전류(Ia2)를 합한 토탈 소비 전류(Ia)의 변화를 나타낸 도면이다.
도 10d는 도 9에 도시된 차압 발신기에 있어서의 제1 A/D 변환기의 A/D 변환값(CNT1)의 변화를 나타낸 도면이다.
도 10e는 도 9에 도시된 차압 발신기에 있어서의 제2 A/D 변환기의 A/D 변환값(CNT2)의 변화를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명을 도면에 기초하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 계측 기기의 일례로서 차압 발신기의 주요부를 나타낸 도면이다. 도 1에 있어서, 도면 부호 1은 제1 A/D 변환기, 도면 부호 2는 제2 A/D 변환기, 도면 부호 3은 차압 센서, 도면 부호 4는 정압 센서, 도면 부호 5는 온도 센서, 도면 부호 6은 처리 장치이며, 도 9에 도시된 차압 발신기에 있어서의 제1 A/D 변환기(10), 제2 A/D 변환기(20), 차압 센서(30), 정압 센서(40), 온도 센서(50), 처리 장치(60)에 대응한다.
도 9에 도시된 차압 발신기에서는, A/D 변환기(10)를 상시 동작 상태(연속 변환 모드)로 하고, A/D 변환기(20)를 간헐 동작 상태(간헐 변환 모드)로 하였지만, 이 실시예에서는 A/D 변환기(1)와 A/D 변환기(2)를 모두 상시 동작 상태(연속 변환 모드)로 한다.
또한, A/D 변환기(1) 및 A/D 변환기(2)에 대한 연속 변환 모드는 공장 출하 단계에서 개별로 설정될 수도 있고, 처리 장치(6)로부터 개별로 지시를 받을 수도 있다.
도 2a에 제1 A/D 변환기(1)의 소비 전류(Ia1)의 변화, 도 2b에 제2 A/D 변환기(2)의 소비 전류(Ia2)의 변화, 도 2c에 제1 A/D 변환기(1)의 소비 전류(Ia1)와 제2 A/D 변환기(2)의 소비 전류(Ia2)를 합한 토탈 소비 전류(Ia)의 변화, 도 2d에 제1 A/D 변환기(1)의 A/D 변환값(CNT1)의 변화, 도 2e에 제2 A/D 변환기(2)의 A/D 변환값(CNT2)의 변화를 나타낸다. 이 예에서는, A/D 변환기(1, 2)의 A/D 변환 동작 중(동작 상태에 있을 때)의 소비 전류를 1 mA로 한다.
이 경우, A/D 변환기(1)와 A/D 변환기(2)가 모두 상시 동작 상태이기 때문에, A/D 변환기(1)의 소비 전류(Ia1)와 A/D 변환기(2)의 소비 전류(Ia2)를 합한 토탈 소비 전류(Ia)가 Ia = Ia1+Ia2 = 1mA+1mA = 2mA로 항상 일정해진다.
이에 따라, 전원 전압(Vcc)이 안정되고, 도 2d에 도시된 바와 같이, A/D 변환기(1)의 A/D 변환값(CNT1)의 변동이 저감된다. 또한, 이 경우, 도 2e에 도시된 바와 같이, A/D 변환기(2)의 A/D 변환값(CNT2)도 연속하여 얻을 수 있게 되지만, 이 제2 A/D 변환기(2)의 A/D 변환값(CNT2)에도 변동은 생기지 않는다.
처리 장치(6)는 A/D 변환값(CNT1)을 단주기로 샘플링하고, A/D 변환값(CNT2)을 장주기로 샘플링한다. 이 경우, A/D 변환기(1)의 A/D 변환값(CNT1)의 변동이 저감되기 때문에, 안정된 A/D 변환값(CNT1)이 처리 장치(6)에 수신되게 된다. 또한, A/D 변환기(2)의 A/D 변환값(CNT2)에도 변동이 생기지 않고, 이 A/D 변환기(2)의 A/D 변환 종료 부근의 값이 간헐적으로 샘플링되기 때문에, 안정된 A/D 변환값(CNT2)이 처리 장치(6)에 수신되게 된다.
이와 같이 하여, 본 실시예에서는, 어느 A/D 변환기에서나 안정된 A/D 변환값을 얻을 수 있게 되며, 차압 센서(3)에 의해 검출되는 유체의 압력차를 정압 센서(4)로부터의 정압이나 온도 센서(5)로부터의 온도로 보정하여, 정밀도 좋게 또한 안정되게 차압 계측값(ΔP)을 구할 수 있게 된다.
또한, 이 실시예에서는, 정압 센서(4)로부터의 정압에 따른 전기 신호와 온도 센서(5)로부터의 온도에 따른 전기 신호를 A/D 변환기(2)에 제공하지만, 정압 센서(4)로부터의 정압에 따른 전기 신호만을 A/D 변환기(2)에 제공할 수도 있고, 온도 센서(5)로부터의 온도에 따른 전기 신호만을 A/D 변환기(2)에 제공할 수도 있다. 즉, 정압만으로 차압을 보정할 수도 있고, 온도만으로 차압을 보정할 수도 있다.
또한, 이 실시예에 있어서, 차압 센서(3)가 검출하는 압력차에 영향을 주는 환경의 변화를 나타내는 물리량은 정압이나 온도에 한정되지 않는다. 예컨대, 정압이나 온도 외에, 습도에 따른 전기 신호를 A/D 변환기(2)에 제공할 수도 있다.
또한, 이 실시예에서는, 정압 센서(4)로부터의 정압에 따른 전기 신호와 온도 센서(5)로부터의 온도에 따른 전기 신호를 1개의 A/D 변환기(2)에 제공하지만, 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 A/D 변환기를 A/D 변환기(2-1A)와 A/D 변환기(2-2A)의 2개로 하여, A/D 변환기(2-1A)에 정압 센서(4)로부터의 정압에 따른 전기 신호를 제공하고, A/D 변환기(2-2A)에 온도 센서(5)로부터의 온도에 따른 전기 신호를 제공할 수도 있다.
이 경우, 제1 A/D 변환기(1)와 제2 A/D 변환기(2-1A, 2-2A)를 상시 동작 상태로 하면, 제1 A/D 변환기(1)의 소비 전류(Ia1)와 제2 A/D 변환기(2-1A, 2-2A)의 소비 전류(Ia2, Ia3)를 합한 토탈 소비 전류(Ia)를 일정하게 하여(도 4a 내지 도 4d 참조), 어느 A/D 변환기에서나 안정된 A/D 변환값을 얻도록 할 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 A/D 변환기(1)를 상시 동작 상태로 하는 한편, 소비 전류(Ia2, Ia3)의 합계값이 일정값이 되도록 스케줄을 짜서 제2 A/D 변환기(2-1B, 2-2B)를 간헐 동작 상태로 하고, 제1 A/D 변환기(1)의 소비 전류(Ia1)와 제2 A/D 변환기(2-1B, 2-2B)의 소비 전류(Ia2, Ia3)를 합한 토탈 소비 전류(Ia)를 일정하게 할 수도 있다.
도 6a 내지 도 6d에, 스케줄을 짜서 제2 A/D 변환기(2-1B, 2-2B)를 간헐 동작 상태로 한 경우의 타임 차트를 나타낸다. 이 예에서는, 그 대기 상태(소비 전류=0.5 mA)의 기간과 동작 상태(소비 전류=1 mA)의 기간이 겹치도록 제2 A/D 변환기(2-1B, 2-2B)를 대기 상태에서 동작 상태로 간헐적으로 전환한다.
또한, 이 경우의 스케줄은 처리 장치(6)로부터 A/D 변환기(2-1B, 2-2B)에 대하여 이루어질 수도 있고, 공장 출하 단계에서 A/D 변환기(2-1B, 2-2B)에 대하여 설정될 수도 있다.
이에 따라, 제1 A/D 변환기(1)의 소비 전류(Ia1)와 제2 A/D 변환기(2-1B, 2-2B)의 소비 전류(Ia2, Ia3)를 합한 토탈 소비 전류(Ia)가 2.5 mA로 되어 항상 일정해진다.
3개의 A/D 변환기를 전부 상시 동작 상태로 하면 토탈 소비 전류(Ia)는 3 mA가 되지만, 이 예에서는 토탈 소비 전류(Ia)를 2.5 mA로 할 수 있어 소비 전류가 경감된다.
도 7에, 제2 A/D 변환기를 A/D 변환기(2-1C)와 A/D 변환기(2-2C)와 A/D 변환기(2-3C)의 3개로 하여, 정압 센서(4)로부터의 정압에 따른 전기 신호를 A/D 변환기(2-1C)에 제공하고, 온도 센서(5)로부터의 온도에 따른 전기 신호를 A/D 변환기(2-2C)에 제공하며, 습도 센서(7)로부터의 습도에 따른 전기 신호를 A/D 변환기(2-3C)에 제공하도록 한 예를 나타낸다.
이 예에서도, 제1 A/D 변환기(1)를 상시 동작 상태로 하는 한편, 소비 전류(Ia2, Ia3, Ia4)의 합계값이 일정값이 되도록 스케줄을 짜서 제2 A/D 변환기(2-1C, 2-2C, 2-3C)를 간헐 동작 상태로 하고, 제1 A/D 변환기(1)의 소비 전류(Ia1)와 제2 A/D 변환기(2-1C, 2-2C, 2-3C)의 소비 전류(Ia2, Ia3, Ia4)를 합한 토탈 소비 전류(Ia)를 일정하게 할 수 있다.
도 8a 내지 도 8e에, 스케줄을 짜서 제2 A/D 변환기(2-1C, 2-2C, 2-3C)를 간헐 동작 상태로 한 경우의 타임 차트를 나타낸다. 이 예에서는, 2개의 A/D 변환기의 대기 상태(소비 전류=0.5 mA)의 기간과 1개의 A/D 변환기의 동작 상태(소비 전류=1 mA)의 기간이 겹치도록 제2 A/D 변환기(2-1C, 2-2C, 2-3C)를 대기 상태에서 동작 상태로 간헐적으로 전환한다.
또한, 이 경우의 스케줄도, 처리 장치(6)로부터 A/D 변환기(2-1C, 2-2C, 2-3C)에 대하여 이루어질 수도 있고, 공장 출하 단계에서 A/D 변환기(2-1C, 2-2C, 2-3C)에 대하여 설정될 수도 있다.
이에 따라, 제1 A/D 변환기(1)의 소비 전류(Ia1)와 제2 A/D 변환기(2-1C, 2-2C, 2-3C)의 소비 전류(Ia2, Ia3, Ia4)를 합한 토탈 소비 전류(Ia)가 3 mA로 항상 일정해진다.
4개의 A/D 변환기를 전부 상시 동작 상태로 하면 토탈 소비 전류(Ia)는 4 mA가 되지만, 이 예에서는 토탈 소비 전류(Ia)를 3 mA로 할 수 있어 소비 전류가 경감된다.
또한, 전술한 실시예에서는, 계측 기기의 일례로서 차압 발신기를 예를 들어 설명하였지만, 계측 기기는 차압 발신기에 한정되지 않고, 동일하게 하여 복수의 A/D 변환기를 사용하는 각종 계측 기기에 적용할 수 있다.
본 발명의 계측 기기는 프로세서 제어 등 다양한 분야에서 이용할 수 있다.

Claims (5)

  1. 전원 전압을 공급받아 상시 동작 상태가 되며, 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 제1 A/D 변환기와,
    이 제1 A/D 변환기로의 전원 전압을 공통 전원 전압으로 하고, 이 공통 전원 전압을 공급받아 상시 동작 상태가 되며, 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 제2 A/D 변환기와,
    상기 제1 A/D 변환기에서 디지털 신호로 변환된 A/D 변환값을 제1 주기로 샘플링하고, 상기 제2 A/D 변환기에서 디지털 신호로 변환된 A/D 변환값을 상기 제1 주기보다 긴 제2 주기로 샘플링하는 처리 장치
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 계측 기기.
  2. 유체의 압력차를 검출하는 차압 센서와,
    이 차압 센서가 검출하는 압력차에 영향을 주는 환경의 변화를 나타내는 물리량을 검출하는 환경 센서와,
    전원 전압을 공급받아 상시 동작 상태가 되며, 상기 차압 센서가 검출하는 압력차에 따른 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 제1 A/D 변환기와,
    이 제1 A/D 변환기로의 전원 전압을 공통 전원 전압으로 하고, 이 공통 전원 전압을 공급받아 상시 동작 상태가 되며, 상기 환경 센서가 검출하는 물리량에 따른 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 제2 A/D 변환기와,
    상기 제1 A/D 변환기에서 디지털 신호로 변환된 A/D 변환값을 제1 주기로 샘플링하고, 상기 제2 A/D 변환기에서 디지털 신호로 변환된 A/D 변환값을 상기 제1 주기보다 긴 제2 주기로 샘플링하며, 상기 제1 A/D 변환기로부터 샘플링한 A/D 변환값과 상기 제2 A/D 변환기로부터 샘플링한 A/D 변환값에 기초하여 차압 계측값을 구하는 처리 장치
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 계측 기기.
  3. 유체의 압력차를 검출하는 차압 센서와,
    이 차압 센서가 검출하는 압력차에 영향을 주는 환경의 변화를 나타내는 물리량을 검출하는 복수의 환경 센서와,
    전원 전압을 공급받아 상시 동작 상태가 되며, 상기 차압 센서가 검출하는 압력차에 따른 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 제1 A/D 변환기와,
    이 제1 A/D 변환기로의 전원 전압을 공통 전원 전압으로 하고, 이 공통 전원 전압을 공급받아 상시 동작 상태가 되며, 상기 복수의 환경 센서가 검출하는 물리량에 따른 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 제2 A/D 변환기와,
    상기 제1 A/D 변환기에서 디지털 신호로 변환된 A/D 변환값을 제1 주기로 샘플링하고, 상기 제2 A/D 변환기에서 디지털 신호로 변환된 A/D 변환값을 상기 제1 주기보다 긴 제2 주기로 샘플링하며, 상기 제1 A/D 변환기로부터 샘플링한 A/D 변환값과 상기 제2 A/D 변환기로부터 샘플링한 A/D 변환값에 기초하여 차압 계측값을 구하는 처리 장치
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 계측 기기.
  4. 유체의 압력차를 검출하는 차압 센서와,
    이 차압 센서가 검출하는 압력차에 영향을 주는 환경의 변화를 나타내는 물리량을 검출하는 복수의 환경 센서와,
    전원 전압을 공급받아 상시 동작 상태가 되며, 상기 차압 센서가 검출하는 압력차에 따른 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 제1 A/D 변환기와,
    이 제1 A/D 변환기로의 전원 전압을 공통 전원 전압으로 하고, 이 공통 전원 전압을 공급받아 상시 동작 상태가 되며, 상기 복수의 환경 센서가 검출하는 물리량에 따른 아날로그 신호를 각각 디지털 신호로 변환하는 복수의 제2 A/D 변환기와,
    상기 제1 A/D 변환기에서 디지털 신호로 변환된 A/D 변환값을 제1 주기로 샘플링하고, 상기 복수의 제2 A/D 변환기에서 디지털 신호로 변환된 A/D 변환값을 상기 제1 주기보다 긴 제2 주기로 샘플링하며, 상기 제1 A/D 변환기로부터 샘플링한 A/D 변환값과 상기 복수의 제2 A/D 변환기로부터 샘플링한 A/D 변환값에 기초하여 차압 계측값을 구하는 처리 장치
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 계측 기기.
  5. 유체의 압력차를 검출하는 차압 센서와,
    이 차압 센서가 검출하는 압력차에 영향을 주는 환경의 변화를 나타내는 물리량을 검출하는 복수의 환경 센서와,
    전원 전압을 공급받아 상시 동작 상태가 되며, 상기 차압 센서가 검출하는 압력차에 따른 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 제1 A/D 변환기와,
    이 제1 A/D 변환기로의 전원 전압을 공통 전원 전압으로 하고, 이 공통 전원 전압을 공급받아 그 소비 전류의 합계값이 일정값이 되도록 스케줄이 짜여 간헐 동작 상태가 되며, 상기 복수의 환경 센서가 검출하는 물리량에 따른 아날로그 신호를 각각 디지털 신호로 변환하는 복수의 제2 A/D 변환기와,
    상기 제1 A/D 변환기에서 디지털 신호로 변환된 A/D 변환값을 제1 주기로 샘플링하고, 상기 복수의 제2 A/D 변환기에서 디지털 신호로 변환된 A/D 변환값을 상기 제1 주기보다 긴 제2 주기로 샘플링하며, 상기 제1 A/D 변환기로부터 샘플링한 A/D 변환값과 상기 복수의 제2 A/D 변환기로부터 샘플링한 A/D 변환값에 기초하여 차압 계측값을 구하는 처리 장치
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 계측 기기.
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