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JP2013079828A - Rainfall sensor and rainfall measuring method - Google Patents

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JP2013079828A
JP2013079828A JP2011218888A JP2011218888A JP2013079828A JP 2013079828 A JP2013079828 A JP 2013079828A JP 2011218888 A JP2011218888 A JP 2011218888A JP 2011218888 A JP2011218888 A JP 2011218888A JP 2013079828 A JP2013079828 A JP 2013079828A
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JP
Japan
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raindrops
pressure
grid
drop
rainfall
Prior art date
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Application number
JP2011218888A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Morimoto
高志 森本
Kazunori Yamada
山田  和範
Takashi Hashimoto
隆 橋本
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Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
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Publication date
Application filed by Panasonic Corp filed Critical Panasonic Corp
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Abstract

【課題】装置全体の小型化と雨量の測定精度の向上とが共に可能な雨量センサを提供する。
【解決手段】圧力センサはグリッドを含む。グリッドには複数の感圧素子が配列されている。各感圧素子は、外部から受けた圧力に応じたレベルで電気信号を出力する。一つの感圧素子は雨粒のサイズの下限よりもサイズが小さい。圧力センサは、グリッドに一滴の雨粒が衝突した際にグリッド上の圧力分布を検出する。信号処理部は、その圧力分布から、一滴の雨粒が衝突したグリッド上の領域を特定する。信号処理部は更に、その領域の受けた衝撃の大きさから一滴の雨粒の大きさを算定する。
【選択図】図2
A rain sensor capable of reducing the overall size of the apparatus and improving the measurement accuracy of the rainfall is provided.
The pressure sensor includes a grid. A plurality of pressure sensitive elements are arranged on the grid. Each pressure sensitive element outputs an electrical signal at a level corresponding to the pressure received from the outside. One pressure sensitive element is smaller in size than the lower limit of the raindrop size. The pressure sensor detects the pressure distribution on the grid when a drop of raindrops collides with the grid. The signal processing unit identifies an area on the grid where a drop of raindrop collides from the pressure distribution. The signal processing unit further calculates the size of one drop of raindrops from the magnitude of the impact received in the area.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、雨量を測定する技術に関する。   The present invention relates to a technique for measuring rainfall.

従来の雨量計には、筒等の貯水槽に雨水を貯めて、その貯水量を計測するものがある。その他に、特許文献1に開示された降水センサのように、貯水槽を利用しない雨量計も知られている。その降水センサは、落下してきた雨粒等が衝突した際に発する音又は振動を計測することによって、雨粒等が降水センサに与える衝撃を測定する。更に、その衝撃の大きさから降水量を特定する。   Some conventional rain gauges store rain water in a water storage tank such as a cylinder and measure the amount of stored water. In addition, a rain gauge that does not use a water tank, such as a precipitation sensor disclosed in Patent Document 1, is also known. The precipitation sensor measures the impact of raindrops and the like on the precipitation sensor by measuring the sound or vibration generated when the falling raindrops and the like collide. Furthermore, the amount of precipitation is identified from the magnitude of the impact.

特開平10−260269号公報JP-A-10-260269

貯水槽を利用するタイプの雨量計では、貯水槽が嵩張るので、雨量計全体の小型化が難しい。一方、特許文献1には、雨粒等の衝撃と降水量との間の関係が具体的には開示されていないので、特許文献1からは、降水量の測定精度を向上させる方法が分からない。   In a rain gauge of the type that uses a water tank, the water tank is bulky, so it is difficult to downsize the entire rain gauge. On the other hand, since Patent Document 1 does not specifically disclose the relationship between the impact of raindrops and precipitation and precipitation, Patent Document 1 does not know how to improve the measurement accuracy of precipitation.

本発明の目的は、装置全体の更なる小型化と、雨量の測定精度の更なる向上とが共に可能な雨量センサを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a rainfall sensor capable of further downsizing the entire apparatus and further improving the measurement accuracy of rainfall.

本発明による雨量センサは、圧力センサと信号処理部とを備えている。圧力センサはグリッドを含む。グリッドには複数の感圧素子が配列されている。各感圧素子は、外部から受けた圧力に応じたレベルで電気信号を出力する。一つの感圧素子は雨粒のサイズの下限よりもサイズが小さい。圧力センサは、グリッドに一滴の雨粒が衝突した際にグリッド上の圧力分布を検出する。信号処理部は、その圧力分布から、一滴の雨粒が衝突したグリッド上の領域を特定する。信号処理部は更に、その領域の受けた衝撃の大きさから一滴の雨粒の大きさを算定する。   The rainfall sensor according to the present invention includes a pressure sensor and a signal processing unit. The pressure sensor includes a grid. A plurality of pressure sensitive elements are arranged on the grid. Each pressure sensitive element outputs an electrical signal at a level corresponding to the pressure received from the outside. One pressure sensitive element is smaller in size than the lower limit of the raindrop size. The pressure sensor detects the pressure distribution on the grid when a drop of raindrops collides with the grid. The signal processing unit identifies an area on the grid where a drop of raindrop collides from the pressure distribution. The signal processing unit further calculates the size of one drop of raindrops from the magnitude of the impact received in the area.

本発明による雨量センサは、グリッドを利用して、一滴の雨粒がグリッドに与える衝撃の大きさから雨量を算定する。従って、装置全体の更なる小型化と、雨量の測定精度の更なる向上とが共に可能である。   The rain sensor according to the present invention uses a grid to calculate the amount of rain from the magnitude of the impact of a single drop of rain on the grid. Therefore, it is possible to further reduce the size of the entire apparatus and further improve the measurement accuracy of rainfall.

本発明の実施形態による雨量センサのブロック図である。It is a block diagram of the rainfall sensor by embodiment of this invention. 図1に示されている雨量センサ100の具体的な構造を示す模式的な分解組立図である。FIG. 2 is a schematic exploded view showing a specific structure of the rainfall sensor 100 shown in FIG. 1. (a)は、図2に示されている感圧素子110の一つの断面図である。(b)は、図2に示されている圧力センサ101の回路図である。(A) is one sectional drawing of the pressure sensitive element 110 shown by FIG. FIG. 3B is a circuit diagram of the pressure sensor 101 shown in FIG. (a)は、雨粒RD1、RD2が、グリッドの表面に対して垂直に落下したときの様子を表す模式図である。(b)は、(a)に示されているグリッドの表面に生じる圧力分布を模式的に表す平面図である。(A) is a schematic diagram showing a state when raindrops RD1 and RD2 fall perpendicularly to the surface of the grid. (B) is a top view which represents typically the pressure distribution which arises on the surface of the grid shown by (a). (a)は、雨粒RD3、RD4がグリッドの表面に対して斜めに落下したときの様子を示す模式図である。(b)は、(a)に示されているグリッドの表面に生じる圧力分布を模式的に表す平面図である。(A) is a schematic diagram which shows a mode when raindrops RD3 and RD4 fall diagonally with respect to the surface of a grid. (B) is a top view which represents typically the pressure distribution which arises on the surface of the grid shown by (a). 雨粒の形状を球で近似したときの半径と終端速度、及び、その雨粒が圧力センサ101に衝突した際に圧力センサ101が受ける力との間の関係を示す表である。6 is a table showing a relationship between a radius and a terminal velocity when a raindrop shape is approximated by a sphere, and a force received by the pressure sensor 101 when the raindrop collides with the pressure sensor 101. 図1に示されている雨量センサ100を用いた雨量測定方法のフローチャートである。It is a flowchart of the rainfall measuring method using the rainfall sensor 100 shown by FIG. 図2に示されている雨量センサ100を含む傘801を利用した雨量測定システムのブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of a rainfall measurement system using an umbrella 801 including the rainfall sensor 100 shown in FIG. 2. 図2に示されている雨量センサ100を利用した雨監視システムのブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of a rain monitoring system using the rainfall sensor 100 shown in FIG. 2. 図2に示されている雨量センサ100を利用した自動車間通信装置のブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of an inter-vehicle communication device using the rainfall sensor 100 shown in FIG. 2.

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。   Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施形態による雨量センサのブロック図である。図1を参照するに、雨量センサ100は、圧力センサ101、信号処理部102、通信部103、振動発電部104、電源制御部105、及びマイクロ・バッテリ106(以下、μバッテリと表記する。)を含む。   FIG. 1 is a block diagram of a rainfall sensor according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a rain sensor 100 includes a pressure sensor 101, a signal processing unit 102, a communication unit 103, a vibration power generation unit 104, a power control unit 105, and a micro battery 106 (hereinafter referred to as a μ battery). including.

圧力センサ101は複数の感圧素子の二次元配列、すなわちグリッドを含む。圧力センサ101はグリッドで雨粒RDを受ける。グリッドに雨粒RDが衝突すると、グリッド上には圧力分布が生じる。圧力センサ101は、その圧力分布を示す電気信号PDを生成して、信号処理部102へ送る。信号処理部102は、まず、その電気信号PDを解析して、圧力分布から、一滴の雨粒が衝突したグリッド上の領域を特定する。信号処理部102は次に、その領域の受けた衝撃の大きさから、一滴の雨粒の大きさを算定する。信号処理部102は更に、グリッドに衝突した各雨粒の大きさを示す情報RIを通信部103へ送る。通信部103は、フィルム・アンテナ131を含み、それを利用して、信号処理部102から送られた情報RIを無線で外部装置、例えば携帯電話又はパーソナル・コンピュータへ送る。その外部装置は、情報RIの示す雨粒の大きさから、雨量を算定する。   The pressure sensor 101 includes a two-dimensional array of a plurality of pressure sensitive elements, that is, a grid. The pressure sensor 101 receives raindrops RD at the grid. When raindrops RD collide with the grid, a pressure distribution is generated on the grid. The pressure sensor 101 generates an electric signal PD indicating the pressure distribution and sends it to the signal processing unit 102. First, the signal processing unit 102 analyzes the electrical signal PD, and identifies an area on the grid where a drop of raindrops collided from the pressure distribution. Next, the signal processing unit 102 calculates the size of one drop of raindrops from the magnitude of the impact received in the area. The signal processing unit 102 further sends information RI indicating the size of each raindrop colliding with the grid to the communication unit 103. The communication unit 103 includes a film antenna 131, and uses the film antenna 131 to wirelessly send information RI sent from the signal processing unit 102 to an external device such as a mobile phone or a personal computer. The external device calculates the rainfall from the size of the raindrops indicated by the information RI.

振動発電部104は、上下に振動可能な板状部材とエレクトレットとを含む。板状部材には電極が固定されている。その電極と所定の距離を隔てて、エレクトレットは設置されている。振動発電部104は板状部材で雨粒RDを受ける。板状部材に雨粒RDが衝突すると、板状部材は上下に振動する。それに伴い、板状部材に固定された電極がエレクトレットに対して振動する。そのとき、電極には起電力PWが生じる。その起電力PWは電源制御部105へ伝達される。電源制御部105は、その起電力PWを利用してμバッテリ106を充電する。μバッテリ106はリチウム電池を内蔵し、振動発電部104によって生成された電力PWを蓄積する。μバッテリ106は更に、蓄積された電力を、圧力センサ101、信号処理部102、及び通信部103へ供給する。図1には、信号の流れが実線の矢印で示され、電力の流れが破線の矢印で示されている。   The vibration power generation unit 104 includes a plate-like member that can vibrate up and down and an electret. An electrode is fixed to the plate member. The electret is installed at a predetermined distance from the electrode. The vibration power generation unit 104 receives raindrops RD with a plate-like member. When the raindrop RD collides with the plate member, the plate member vibrates up and down. Accordingly, the electrode fixed to the plate member vibrates with respect to the electret. At that time, an electromotive force PW is generated in the electrode. The electromotive force PW is transmitted to the power supply control unit 105. The power supply control unit 105 charges the μ battery 106 using the electromotive force PW. The μ battery 106 has a built-in lithium battery and stores the power PW generated by the vibration power generation unit 104. The μ battery 106 further supplies the accumulated power to the pressure sensor 101, the signal processing unit 102, and the communication unit 103. In FIG. 1, the signal flow is indicated by solid arrows, and the power flow is indicated by broken arrows.

図2は、図1に示されている雨量センサ100の具体的な構造を示す模式的な分解組立図である。雨量センサ100は2cm四方の矩形状のチップである。圧力センサ101、信号処理部102、通信部103、振動発電部104、電源制御部105、及びμバッテリ106はそれぞれ1枚のチップに実装され、互いに積層されている。   FIG. 2 is a schematic exploded view showing a specific structure of the rainfall sensor 100 shown in FIG. The rainfall sensor 100 is a 2 cm square rectangular chip. The pressure sensor 101, the signal processing unit 102, the communication unit 103, the vibration power generation unit 104, the power control unit 105, and the μ battery 106 are each mounted on one chip and stacked on each other.

圧力センサ101は雨量センサ100の最上層に水平に設置されている。それにより、グリッドが雨量センサ100の表面に露出している。グリッドを構成する各感圧素子110は0.01mm四方の矩形状であり、そのサイズは、雨粒のサイズの下限0.1mmよりも十分に小さい。感圧素子110は、外部から受けた圧力に応じたレベルで電気信号を出力する。   The pressure sensor 101 is installed horizontally on the uppermost layer of the rainfall sensor 100. As a result, the grid is exposed on the surface of the rain sensor 100. Each pressure-sensitive element 110 constituting the grid has a rectangular shape of 0.01 mm square, and its size is sufficiently smaller than the lower limit of 0.1 mm of the raindrop size. The pressure sensitive element 110 outputs an electrical signal at a level corresponding to the pressure received from the outside.

図3の(a)は一つの感圧素子110の断面図である。図3の(a)を参照するに、感圧素子110は、基板111、第1電極112、誘電体層113、第2電極114、及び絶縁層115を含む。基板111は、圧力センサ101の全体が実装される共通の基板である。第1電極112は基板111の表面に矩形状に形成されている。第1電極112は接地されている。誘電体層113は第1電極112の全体を覆っている。第2電極114は、誘電体層113を隔てて第1電極112と平行に設置されている。第2電極114はエレクトレットから構成され、一定量の電荷を保持している。絶縁層115は誘電体層113と第2電極114とを覆っている。雨粒は絶縁層115に衝突する。絶縁層115は、第2電極114を外部から絶縁すると共に、感圧素子110内部への雨水の侵入を防止する。絶縁層115に雨粒が衝突すると、その衝撃によって誘電体層113が変形し、第1電極112と第2電極114との間の距離Lが縮まる。それにより、第1電極112と第2電極114との間の静電容量が増大する。第2電極114の保持する電荷は一定であるので、第1電極112と第2電極114との間の電圧が下がる。この電圧の降下を電気信号として検出することによって、雨粒の衝撃を検出することができる。特にその電気信号のレベルの変化が、雨粒の衝撃の大きさを表す。   FIG. 3A is a cross-sectional view of one pressure sensitive element 110. Referring to FIG. 3A, the pressure sensitive element 110 includes a substrate 111, a first electrode 112, a dielectric layer 113, a second electrode 114, and an insulating layer 115. The substrate 111 is a common substrate on which the entire pressure sensor 101 is mounted. The first electrode 112 is formed in a rectangular shape on the surface of the substrate 111. The first electrode 112 is grounded. The dielectric layer 113 covers the entire first electrode 112. The second electrode 114 is disposed in parallel with the first electrode 112 with the dielectric layer 113 interposed therebetween. The second electrode 114 is composed of an electret and holds a certain amount of charge. The insulating layer 115 covers the dielectric layer 113 and the second electrode 114. Raindrops collide with the insulating layer 115. The insulating layer 115 insulates the second electrode 114 from the outside and prevents rainwater from entering the pressure sensitive element 110. When raindrops collide with the insulating layer 115, the dielectric layer 113 is deformed by the impact, and the distance L between the first electrode 112 and the second electrode 114 is reduced. As a result, the capacitance between the first electrode 112 and the second electrode 114 increases. Since the charge held by the second electrode 114 is constant, the voltage between the first electrode 112 and the second electrode 114 decreases. By detecting this voltage drop as an electrical signal, the impact of raindrops can be detected. In particular, the change in the level of the electrical signal represents the magnitude of the raindrop impact.

図3の(b)は、圧力センサ101の回路構成を表す模式図である。図3の(b)を参照するに、圧力センサ101は、感圧素子110に加え、増幅回路201、行セレクタ202、及び列セレクタ203を含む。増幅回路201は感圧素子110に一つずつ接続されている。増幅回路201は、感圧素子110内の第1電極112と第2電極114との間の電圧の変化を増幅する。行セレクタ202は、感圧素子110の各列に一つずつ設けられ、その列に並ぶ感圧素子110と増幅回路201を通して接続されている。行セレクタ202は、信号処理部102から行選択信号RSLを受けて、その信号RSLの示す行の感圧素子110における第1電極112と第2電極114との間の電圧を受ける。列セレクタ203は各行セレクタ202に接続されている。列セレクタ203は、信号処理部102から列選択信号CSLを受けて、その信号の示す列の行セレクタ202が感圧素子110から受けた電圧を、その行セレクタ202から受ける。列セレクタ203は更にその電圧を電気信号SGLとして信号処理部102へ伝達する。   FIG. 3B is a schematic diagram illustrating a circuit configuration of the pressure sensor 101. Referring to FIG. 3B, the pressure sensor 101 includes an amplifier circuit 201, a row selector 202, and a column selector 203 in addition to the pressure sensitive element 110. The amplifier circuit 201 is connected to the pressure sensitive element 110 one by one. The amplifier circuit 201 amplifies a change in voltage between the first electrode 112 and the second electrode 114 in the pressure sensitive element 110. One row selector 202 is provided for each column of the pressure-sensitive elements 110, and is connected to the pressure-sensitive elements 110 arranged in that column through the amplifier circuit 201. The row selector 202 receives the row selection signal RSL from the signal processing unit 102, and receives a voltage between the first electrode 112 and the second electrode 114 in the pressure-sensitive element 110 in the row indicated by the signal RSL. The column selector 203 is connected to each row selector 202. The column selector 203 receives the column selection signal CSL from the signal processing unit 102, and receives from the row selector 202 the voltage received from the pressure sensitive element 110 by the row selector 202 of the column indicated by the signal. The column selector 203 further transmits the voltage to the signal processing unit 102 as an electric signal SGL.

信号処理部102は圧力センサ101の下に配置されている。信号処理部102は、行選択信号RSLと列選択信号CSLとを周期的に変化させることによって、圧力センサ101内の全ての感圧素子110を1/30秒周期で走査する。それにより、1回の走査で得られる圧力分布は、グリッドに同時に衝突した雨粒によるものとみなせる。一滴の雨粒の衝突によって生じる圧力分布の形状は、その雨粒の速度の方向に依存する。雨粒の速度の方向がグリッドの表面の法線方向に近いほど、等圧線の形状は真円に近い。一方、雨粒の速度の方向がグリッドの表面の法線方向から大きく傾くと、その傾いた方向で等圧線の形状は真円から大きく歪む。   The signal processing unit 102 is disposed below the pressure sensor 101. The signal processing unit 102 scans all the pressure sensitive elements 110 in the pressure sensor 101 at a period of 1/30 second by periodically changing the row selection signal RSL and the column selection signal CSL. Thereby, the pressure distribution obtained by one scan can be considered to be due to raindrops that collided with the grid simultaneously. The shape of the pressure distribution caused by the impact of a drop of raindrops depends on the direction of the speed of the raindrops. The closer the direction of the raindrop velocity is to the normal direction of the grid surface, the closer the shape of the isobaric line is to a perfect circle. On the other hand, when the direction of the speed of raindrops is greatly inclined from the normal direction of the surface of the grid, the shape of the isobaric lines is greatly distorted from the perfect circle in the inclined direction.

図4の(a)は、雨粒RD1、RD2がグリッドの表面に対して垂直に落下したときの様子を表す模式図である。図4の(a)では、検出された圧力が高いほど、その圧力を検出した感知素子110の場所が濃く塗られている。図4の(a)に示されているように、雨粒RD1、RD2の中心に近い部分に衝突した感知素子110ほど、高い圧力を検出している。図4の(b)は、図4の(a)に示されているグリッドの表面に生じる圧力分布を模式的に表す平面図である。図4の(b)では、図4の(a)と同様に、検出された圧力が高いほど、その圧力を検出した感知素子110の場所が濃く塗られている。図4の(b)に示されているように、雨粒RD1、RD2の中心が衝突した感知素子S1、S2が最も高い圧力を検出し、それらの感知素子S1、S2を中心として、圧力を検出した感知素子がほぼ円形の領域に拡がっている。図4の(b)では、その領域の境界が破線C1、C2で示されている。   FIG. 4A is a schematic diagram showing a state when raindrops RD1 and RD2 fall perpendicularly to the surface of the grid. In FIG. 4A, the higher the detected pressure, the darker the location of the sensing element 110 that detected the pressure. As shown in FIG. 4A, the sensing element 110 that has collided with a portion close to the center of the raindrops RD1 and RD2 detects a higher pressure. FIG. 4B is a plan view schematically showing a pressure distribution generated on the surface of the grid shown in FIG. In FIG. 4B, as in FIG. 4A, the higher the detected pressure, the darker the location of the sensing element 110 that detected the pressure. As shown in FIG. 4B, the sensing elements S1 and S2 where the centers of the raindrops RD1 and RD2 collide detect the highest pressure, and the pressure is detected with the sensing elements S1 and S2 as the center. The sensing element spreads out in a substantially circular area. In FIG. 4B, the boundary of the region is indicated by broken lines C1 and C2.

図5の(a)は、雨粒RD3、RD4がグリッドの表面に対して斜めに落下したときの様子を示す模式図である。図5の(a)では、検出された圧力が高いほど、その圧力を検出した感知素子の場所が濃く塗られている。図5の(a)に示されているように、1回の走査時間(1/30秒間)の中でも雨粒RD3、RD4に早く衝突した感知素子ほど、高い圧力を検出している。図5の(b)は、図5の(a)に示されているグリッドの表面に生じる圧力分布を模式的に表す平面図である。図5の(b)では、図5の(a)と同様に、検出された圧力が高いほど、その圧力を検出した感知素子の場所が濃く塗られている。図5の(b)に示されているように、1回の走査時間(1/30秒間)の中で雨粒RD1、RD2に最も早く接触した感知素子S3、S4が最も高い圧力を検出し、圧力を検出した感知素子がほぼ涙滴形状の領域に拡がっている。図5の(b)では、その領域の境界が破線C3、C4で示されている。図5の(a)、(b)から明らかなとおり、各涙滴形状C3、C4の長軸方向D3、D4が雨粒RD3、RD4の速度の水平成分の方向と一致する。   FIG. 5A is a schematic diagram showing a state when raindrops RD3 and RD4 fall obliquely with respect to the surface of the grid. In FIG. 5A, the higher the detected pressure, the darker the location of the sensing element that detected the pressure. As shown in FIG. 5A, the sensing element that collides with the raindrops RD3 and RD4 earlier in one scanning time (1/30 second) detects a higher pressure. FIG. 5B is a plan view schematically showing a pressure distribution generated on the surface of the grid shown in FIG. In FIG. 5 (b), as in FIG. 5 (a), the higher the detected pressure, the darker the location of the sensing element that detected the pressure. As shown in FIG. 5 (b), the sensing elements S3 and S4 that contact the raindrops RD1 and RD2 earliest in one scanning time (1/30 second) detect the highest pressure, The sensing element that has detected the pressure spreads in a teardrop-shaped region. In FIG. 5B, the boundary of the region is indicated by broken lines C3 and C4. As is clear from FIGS. 5A and 5B, the major axis directions D3 and D4 of the teardrop shapes C3 and C4 coincide with the horizontal component direction of the speed of the raindrops RD3 and RD4.

信号処理部102は、圧力センサ101によって検出された圧力分布から、図4の(b)又は図5の(b)に示されているような、圧力を検出した感知素子が連続する領域C1、C2、C3、C4を検出する。各領域C1−C4は、一滴の雨粒が衝突した領域として特定される。更に、図5の(b)に示されている領域C3、C4のように、特定された領域が涙滴形状である場合、信号処理部102は、その長軸方向を雨粒の速度の水平成分の方向として特定する。   From the pressure distribution detected by the pressure sensor 101, the signal processing unit 102 is a region C1 in which sensing elements that detect pressure are continuous, as shown in FIG. 4B or FIG. 5B. C2, C3 and C4 are detected. Each area C1-C4 is specified as an area where a drop of raindrops collided. Furthermore, when the identified area is a teardrop shape like the areas C3 and C4 shown in FIG. 5B, the signal processing unit 102 uses the horizontal component of the velocity of the raindrops in the major axis direction. Specify as the direction.

信号処理部102は続いて、特定された各領域において感圧素子110によって検出された圧力の総和を、一滴の雨粒がグリッドに与えた力として算定する。ここで、その力と雨粒の大きさとの間には次のような関係がある。図6は、雨粒の形状を球で近似したときの半径と終端速度、及び、その雨粒が圧力センサ101に衝突した際に圧力センサ101が受ける力との間の関係を示す表である。終端速度とは、空気中を落下する雨粒に働く重力と慣性抵抗とが釣り合ったときの速度をいう。雨粒の速度の垂直成分の大きさは終端速度vfに等しいとみなしてよい。終端速度vfは、雨粒の質量m、重力加速度g=9.8[m/s2]、慣性抵抗の比例定数K=0.3、雨粒の断面積A、及び空気の密度ρ=1.3[kg/m3]を用いて次式で表される:vf=(mg/KAρ)1/2。例えば、雨粒の半径が0.5mmであるとき、水の密度は1.0×103[kg/m3]であるので、終端速度vfは約4[m/s]である。垂直方向では、雨粒は圧力センサ101に終端速度vfで衝突する。このとき、衝突時間は、雨粒が圧力センサ101の表面に接触した瞬間から終端速度vfで自身の直径Rだけ進むのに要する時間R/vfとみなせる。また、その衝突時間R/vfに、雨粒の速度の垂直成分が終端速度vfから0にまで減少すると考えてよい。従って、雨粒の衝突時に圧力センサ101の受ける力Fsは次式で表される:Fs=m×(vf−0)/(R/vf)=m×vf2/R。例えば、雨粒の半径が0.5mmであるとき、圧力センサ101の受ける力Fsは8.3×10-3[N]である。このようにして、図6の表に示されている雨粒の半径と力Fsとの間の関係が計算で得られる。その他に、その関係が実験で決定されてもよい。信号処理部102はその関係を予め記憶している。従って、その関係を利用して、一滴の雨粒がグリッドに与えた力からその雨粒の大きさを求めることができる。 Subsequently, the signal processing unit 102 calculates the sum of the pressures detected by the pressure-sensitive element 110 in each specified region as the force applied to the grid by one drop of raindrops. Here, there is the following relationship between the force and the size of raindrops. FIG. 6 is a table showing the relationship between the radius and the terminal velocity when the raindrop shape is approximated by a sphere, and the force received by the pressure sensor 101 when the raindrop collides with the pressure sensor 101. The term “end speed” refers to the speed when the gravity acting on the raindrops falling in the air and the inertial resistance are balanced. The magnitude of the vertical component of the raindrop velocity may be considered equal to the terminal velocity vf. Terminal velocity vf is: raindrop mass m, gravitational acceleration g = 9.8 [m / s 2 ], inertial resistance proportional constant K = 0.3, raindrop cross-sectional area A, and air density ρ = 1.3 [kg / m 3 ] Is represented by the following formula: vf = (mg / KAρ) 1/2 . For example, when the raindrop radius is 0.5 mm, the density of water is 1.0 × 10 3 [kg / m 3 ], so the terminal velocity vf is about 4 [m / s]. In the vertical direction, raindrops collide with the pressure sensor 101 at the terminal velocity vf. At this time, the collision time can be regarded as the time R / vf required to travel by the diameter R of the terminal velocity vf from the moment when the raindrop contacts the surface of the pressure sensor 101. Further, it can be considered that the vertical component of the velocity of raindrops decreases from the terminal velocity vf to 0 at the collision time R / vf. Therefore, the force Fs received by the pressure sensor 101 at the time of raindrop collision is expressed by the following equation: Fs = m × (vf−0) / (R / vf) = m × vf 2 / R. For example, when the raindrop radius is 0.5 mm, the force Fs received by the pressure sensor 101 is 8.3 × 10 −3 [N]. In this way, the relationship between the raindrop radius and the force Fs shown in the table of FIG. 6 is obtained by calculation. In addition, the relationship may be determined experimentally. The signal processing unit 102 stores the relationship in advance. Therefore, the size of the raindrop can be obtained from the force applied to the grid by a single drop of raindrop using the relationship.

更に、図5の(b)に示されている圧力分布の涙滴形状C3、C4の長軸の長さを衝突時間R/vfで割った値は、雨粒の速度の水平成分とみなせる。一方、雨粒の速度の垂直成分は終端速度vfである。従って、信号処理部102は、水平成分と垂直成分との比から、雨粒がグリッドに衝突する角度を算定することができる。   Furthermore, the value obtained by dividing the length of the major axis of the teardrop shapes C3 and C4 of the pressure distribution shown in FIG. 5B by the collision time R / vf can be regarded as a horizontal component of the velocity of raindrops. On the other hand, the vertical component of the raindrop velocity is the terminal velocity vf. Therefore, the signal processing unit 102 can calculate the angle at which raindrops collide with the grid from the ratio between the horizontal component and the vertical component.

図2を再び参照するに、振動発電部104は、圧力センサ101と共に、雨量センサ100の最上層に配置されている。それにより、上下に振動する板状部材が雨量センサ100の表面に露出している。電源制御部105は振動発電部104の下に配置されている。信号処理部102と電源制御部105との下には、μバッテリ106が配置されている。μバッテリ106の下には、通信部103が配置されている。通信部103は最下層に位置しているので、フィルム・アンテナ104からの電波は、他の層に妨げられることなく、外部に放出される。   Referring back to FIG. 2, the vibration power generation unit 104 is disposed in the uppermost layer of the rainfall sensor 100 together with the pressure sensor 101. Thereby, a plate-like member that vibrates up and down is exposed on the surface of the rain sensor 100. The power supply control unit 105 is disposed below the vibration power generation unit 104. A μ battery 106 is disposed under the signal processing unit 102 and the power supply control unit 105. A communication unit 103 is arranged under the μ battery 106. Since the communication unit 103 is located at the lowest layer, the radio wave from the film antenna 104 is emitted to the outside without being disturbed by other layers.

図7は、図1に示されている雨量センサ100を用いた雨量測定方法のフローチャートである。この方法による処理は、雨量センサ100の起動によって開始される。   FIG. 7 is a flowchart of the rainfall measurement method using the rainfall sensor 100 shown in FIG. Processing by this method is started by the activation of the rainfall sensor 100.

ステップS701では、信号処理部102が所定時間、圧力センサ101のグリッドを所定の周期、例えば1/30秒周期で走査する。それにより、信号処理部102は、その所定時間が経過するまでに、圧力センサ101が、グリッドへの雨粒の衝突に起因する圧力分布を新たに検出したか否かを監視する。圧力センサ101が新たな圧力分布を検出した場合、処理はステップS702へ進み、検出しない場合、処理は終了する。   In step S701, the signal processing unit 102 scans the grid of the pressure sensor 101 at a predetermined period, for example, at a period of 1/30 seconds, for a predetermined time. Thereby, the signal processing unit 102 monitors whether or not the pressure sensor 101 newly detects a pressure distribution resulting from the collision of raindrops on the grid before the predetermined time elapses. If the pressure sensor 101 detects a new pressure distribution, the process proceeds to step S702. If not detected, the process ends.

ステップS702では、信号処理部102が、一回の走査で得られたグリッド上の圧力分布の形状を調べる。それにより、信号処理部102は、圧力を検出した感知素子が円形状又は涙滴形状に連続している領域を、一滴の雨粒が衝突した領域として検出する。一般に、そのような領域はグリッド上から複数検出される。その後、処理はステップS703へ進む。   In step S702, the signal processing unit 102 examines the shape of the pressure distribution on the grid obtained by one scan. Thereby, the signal processing unit 102 detects a region where the sensing element that detects the pressure is continuous in a circular shape or a teardrop shape as a region where a single drop of raindrop collides. In general, a plurality of such areas are detected from the grid. Thereafter, the process proceeds to step S703.

ステップS703では、信号処理部102は、ステップS702で検出された領域を一つ選択し、その領域の形状から、その領域に衝突した雨粒の速度の方向を特定する。例えば、その領域の境界が、図4の(b)に示されている破線C1、C2のように円形状である場合、信号処理部102は、その領域に衝突した雨粒の速度の方向が垂直方向であると特定する。一方、その領域の境界が、図5の(b)に示されている破線C3、C4のように涙滴形状である場合、信号処理部102は、その領域の長軸方向D3、D4を、その領域に衝突した雨粒の速度の水平成分の方向であると特定する。その後、処理はステップS704へ進む。   In step S703, the signal processing unit 102 selects one area detected in step S702, and identifies the direction of the speed of raindrops that collided with the area from the shape of the area. For example, when the boundary of the region is circular as indicated by broken lines C1 and C2 shown in FIG. 4B, the signal processing unit 102 has a vertical direction of the speed of raindrops that collide with the region. Identify the direction. On the other hand, when the boundary of the region has a teardrop shape as indicated by broken lines C3 and C4 shown in FIG. 5B, the signal processing unit 102 determines the major axis directions D3 and D4 of the region as follows. The direction of the horizontal component of the velocity of raindrops that collided with the area is specified. Thereafter, the process proceeds to step S704.

ステップS704では、信号処理部102は、ステップS703で選択された領域に含まれる感圧素子によって検出された圧力の総和を求める。その総和は、その領域が一滴の雨粒から受けた力の大きさを表す。その後、処理はステップS705へ進む。   In step S704, the signal processing unit 102 obtains the sum of the pressures detected by the pressure sensitive elements included in the region selected in step S703. The sum represents the magnitude of the force that the area received from a drop of raindrops. Thereafter, the process proceeds to step S705.

ステップS705では、信号処理部102は、図6の表に示されている雨粒の半径と力Fsとの間の関係から、ステップS704で求められた力に対応する雨粒の半径を特定する。その半径は、ステップS703で選択された領域に衝突した雨粒の大きさを表す。その後、処理はステップS706へ進む。   In step S705, the signal processing unit 102 specifies the raindrop radius corresponding to the force determined in step S704 from the relationship between the raindrop radius and the force Fs shown in the table of FIG. The radius represents the size of the raindrop that has collided with the area selected in step S703. Thereafter, the process proceeds to step S706.

ステップS706では、信号処理部102は、ステップS702で検出された領域の中に、ステップS703で選択されていない領域が残っているか否かをチェックする。残っている場合、処理はステップS703から繰り返され、残っていない場合、処理はステップS707へ進む。   In step S706, the signal processing unit 102 checks whether or not an area not selected in step S703 remains in the area detected in step S702. If so, the process is repeated from step S703. If not, the process proceeds to step S707.

ステップS707では、信号処理部102は、ステップS702で検出された領域の全てについて、ステップS705で求められた雨粒の半径を通信部103へ伝える。通信部103は更に、それらの雨粒の半径を、パーソナル・コンピュータ等の外部装置へ無線で知らせる。その後、処理はステップS701から繰り返される。一方、その外部装置は、知らされた雨粒の半径から各雨粒の雨量を累算する。具体的には、知らされた半径を持つ球の体積をその雨粒の体積とみなす。こうして、信号処理部102による一回の走査時間、例えば1/30秒間に圧力センサ101によって検出された雨粒全体の雨量が決定される。   In step S707, the signal processing unit 102 notifies the communication unit 103 of the radius of raindrops obtained in step S705 for all the areas detected in step S702. Further, the communication unit 103 notifies the radius of these raindrops to an external device such as a personal computer by radio. Thereafter, the process is repeated from step S701. On the other hand, the external device accumulates the rain amount of each raindrop from the known raindrop radius. Specifically, the volume of a sphere having a known radius is regarded as the raindrop volume. In this way, the rain amount of the entire raindrop detected by the pressure sensor 101 in one scanning time by the signal processing unit 102, for example, 1/30 second is determined.

図8は、図2に示されている雨量センサ100を含む傘801を利用した雨量測定システムのブロック図である。図8を参照するに、このシステムは、傘801、携帯電話802、ネットワーク803、及びサーバ804を含む。傘801の表面には、図2に示されている雨量センサ100を実装したチップが1つ以上貼られている。各雨量センサ100は、圧力センサ101を走査する度に、検出された雨粒の大きさを示す情報INFを通信部103から、傘801を差している人の携帯電話802に転送する。携帯電話802は、転送された情報INFをネットワーク803上のサーバ804へ送る。サーバ804は、転送された情報INFから雨量を累算する。一定の場所に設置された雨量計とは異なり、雨量センサ100は傘801と共に様々な場所へ移動することができる。また、サーバ804は、複数の傘801に貼られた雨量センサ100から情報INFを同時に取得することができる。その結果、図8に示されている雨量測定システムは、既存の雨量計を用いたシステムよりも、局所的な雨量分布を詳細に測定することができる。   FIG. 8 is a block diagram of a rainfall measurement system using the umbrella 801 including the rainfall sensor 100 shown in FIG. Referring to FIG. 8, the system includes an umbrella 801, a mobile phone 802, a network 803, and a server 804. One or more chips on which the rainfall sensor 100 shown in FIG. 2 is mounted are attached to the surface of the umbrella 801. Each time the rainfall sensor 100 scans the pressure sensor 101, the information INF indicating the size of the detected raindrop is transferred from the communication unit 103 to the mobile phone 802 of the person holding the umbrella 801. The cellular phone 802 sends the transferred information INF to the server 804 on the network 803. The server 804 accumulates rainfall from the transferred information INF. Unlike a rain gauge installed at a certain place, the rain sensor 100 can move to various places together with the umbrella 801. Further, the server 804 can simultaneously acquire the information INF from the rainfall sensor 100 attached to the plurality of umbrellas 801. As a result, the rainfall measurement system shown in FIG. 8 can measure the local rainfall distribution in more detail than the system using the existing rain gauge.

雨量センサ100を傘801に貼り付けた場合、雨量センサ100は一般に水平方向から傾いている。従って、その傾きに応じて、圧力センサ101によって検出された力の大きさを補正する必要がある。また、傘801は人の歩行に伴って上下に動くので、圧力センサ101が雨粒から受ける力の大きさも人の歩行に伴って変動する。従って、雨量センサ100は、携帯電話802に実装されたジャイロセンサを利用して、人の歩行に起因する上下方向の加速度を計測する。雨量センサ100は更に、計測された加速度に基づいて、圧力センサ101によって検出された力の大きさを補正する。尚、ジャイロセンサは雨量センサ100に組み込まれていてもよい。   When the rain sensor 100 is attached to the umbrella 801, the rain sensor 100 is generally inclined from the horizontal direction. Therefore, it is necessary to correct the magnitude of the force detected by the pressure sensor 101 according to the inclination. Moreover, since the umbrella 801 moves up and down as the person walks, the magnitude of the force that the pressure sensor 101 receives from the raindrops also varies as the person walks. Accordingly, the rain sensor 100 uses the gyro sensor mounted on the mobile phone 802 to measure the vertical acceleration caused by the walking of the person. The rain sensor 100 further corrects the magnitude of the force detected by the pressure sensor 101 based on the measured acceleration. The gyro sensor may be incorporated in the rain sensor 100.

図9は、図2に示されている雨量センサ100を利用した雨監視システムのブロック図である。図9を参照するに、この雨監視システムは、雨量センサ100、監視装置901、及び、テレビ受像器等の表示装置902を含む。雨量センサ100は、家屋の屋根等、屋外に設置され、雨粒RDの落下方向と大きさとを示す情報INFを通信部103から屋内の監視装置901へ送る。監視装置901は、その情報INFの取得に応じて、雨を知らせる旨のメッセージを表示装置902に表示させる。監視装置901は更に、例えば、雨粒の落下方向から「ベランダに干した洗濯物に雨が当たるか否か」を判断し、雨粒の大きさから「雨が鉢植えの花に損傷を与えるか否か」を判断し、それぞれの判断の結果を表示装置902に表示させる。   FIG. 9 is a block diagram of a rain monitoring system using the rainfall sensor 100 shown in FIG. Referring to FIG. 9, this rain monitoring system includes a rain sensor 100, a monitoring device 901, and a display device 902 such as a television receiver. The rain sensor 100 is installed outdoors, such as a roof of a house, and sends information INF indicating the falling direction and size of the raindrop RD from the communication unit 103 to the indoor monitoring device 901. In response to the acquisition of the information INF, the monitoring device 901 causes the display device 902 to display a message indicating rain. The monitoring device 901 further determines, for example, whether or not rain hits the laundry dried on the veranda from the raindrop falling direction, and determines whether or not rain damages potted flowers from the size of the raindrop. And the result of each determination is displayed on the display device 902.

図10は、図2に示されている雨量センサ100を利用した自動車間通信装置のブロック図である。この自動車間通信装置は自動車に搭載され、別の自動車に搭載された自動車間通信装置との間で通信を行う。この通信を利用して、複数の自動車をネットワークで接続する。それにより、一台の自動車が遭遇する渋滞、天候、路面状態、交通事故等の情報が、遠方の自動車にも伝達される。このような情報の共有により、安全性の更なる確保を図ることができる。   FIG. 10 is a block diagram of an inter-vehicle communication device using the rainfall sensor 100 shown in FIG. This inter-vehicle communication device is mounted on a vehicle, and performs communication with the inter-vehicle communication device mounted on another vehicle. Using this communication, a plurality of automobiles are connected via a network. As a result, information such as traffic congestion, weather, road surface conditions, traffic accidents, etc. encountered by a single vehicle is also transmitted to a distant vehicle. By sharing such information, it is possible to further ensure safety.

図10を参照するに、自動車間通信装置は、雨量センサ100、監視部1001、受信部1002、復調部1003、制御部1004、変調部1005、及び送信部1006を含む。雨量センサ100は、自動車の屋根又はボンネットに設置され、雨粒の大きさを示す情報INFを通信部103から監視部1001へ送る。監視部1001は、その情報INFに応じて、制御部1004に雨を知らせる。監視部1001は更に、雨粒の大きさを変調部1005へ知らせる。受信部1002は、他の自動車から信号を受け取って復調部1003へ渡す。復調部1003は、受信部1002によって受け取られた信号から情報を解読して制御部1004へ渡す。制御部1004は、復調部1003によって解読された情報を処理する。制御部1004はまた、他の自動車へ伝えるべき情報を生成して変調部1005へ渡す。制御部1004はその他に、監視部1001から雨が通知されたとき、窓を閉め、かつワイパーを起動させる。変調部1005は、制御部1004によって生成された情報で搬送波を変調する。ここで、搬送波の周波数はテラヘルツ帯域に属し、搬送波の波長が雨粒の大きさに近いので降雨減衰が生じやすい。「降雨減衰」とは、電波が雨粒によって吸収され、又は反射されて減衰することをいう。降雨減衰の防止を目的として、変調部1005は搬送波の周波数を、監視部1001から知らされた雨粒の大きさに応じて調整する。送信部1006は、変調部1005によって変調された搬送波を送信する。   Referring to FIG. 10, the inter-vehicle communication device includes a rainfall sensor 100, a monitoring unit 1001, a receiving unit 1002, a demodulating unit 1003, a control unit 1004, a modulating unit 1005, and a transmitting unit 1006. The rain sensor 100 is installed on the roof or bonnet of an automobile and sends information INF indicating the size of raindrops from the communication unit 103 to the monitoring unit 1001. The monitoring unit 1001 notifies the control unit 1004 of rain according to the information INF. The monitoring unit 1001 further notifies the modulation unit 1005 of the size of the raindrops. The receiving unit 1002 receives signals from other automobiles and passes them to the demodulating unit 1003. The demodulator 1003 decodes information from the signal received by the receiver 1002 and passes it to the controller 1004. The control unit 1004 processes the information decoded by the demodulation unit 1003. The control unit 1004 also generates information to be transmitted to other automobiles and passes it to the modulation unit 1005. In addition, when rain is notified from the monitoring unit 1001, the control unit 1004 closes the window and activates the wiper. The modulation unit 1005 modulates the carrier wave with the information generated by the control unit 1004. Here, since the frequency of the carrier wave belongs to the terahertz band and the wavelength of the carrier wave is close to the size of raindrops, rain attenuation tends to occur. “Rain attenuation” means that radio waves are absorbed by raindrops or reflected and attenuated. For the purpose of preventing rain attenuation, the modulation unit 1005 adjusts the frequency of the carrier wave according to the size of the raindrops notified from the monitoring unit 1001. The transmission unit 1006 transmits the carrier wave modulated by the modulation unit 1005.

図2に示されているように、本発明の実施形態による雨量センサ100は一つのチップに集積化されている。それにより、例えば図8に示されているように、雨量センサ100を傘801に貼って持ち運ぶことができる。このように、雨量センサ100は小型である。一方、雨量センサ100は、図4、5に示されているように、圧力センサ101に衝突する雨粒一つ一つの大きさを測定する。それにより、雨量センサ100は雨粒単位で雨量を累算する。従って、雨量センサ100による雨量の測定精度は高い。   As shown in FIG. 2, the rainfall sensor 100 according to the embodiment of the present invention is integrated on one chip. Thereby, for example, as shown in FIG. 8, the rainfall sensor 100 can be carried by being attached to the umbrella 801. Thus, the rainfall sensor 100 is small. On the other hand, the rainfall sensor 100 measures the size of each raindrop that collides with the pressure sensor 101, as shown in FIGS. Thereby, the rainfall sensor 100 accumulates the rainfall in units of raindrops. Therefore, the measurement accuracy of the rainfall by the rainfall sensor 100 is high.

《変形例》   <Modification>

図2に示されている構造では、雨量センサ100は、複数のチップが積層された三次元集積回路である。その他に、それらのチップが二次元的に配置された構造であってもよい。   In the structure shown in FIG. 2, the rainfall sensor 100 is a three-dimensional integrated circuit in which a plurality of chips are stacked. In addition, a structure in which these chips are two-dimensionally arranged may be used.

図2に示されている構造では、雨量センサ100は、振動発電部104を利用して雨粒の運動エネルギーから電力を得る。その他に、雨量センサ100が太陽電池を利用して太陽光から電力を得てもよい。また、雨量センサ100が電池又は商用電源から電力を得てもよい。   In the structure shown in FIG. 2, the rainfall sensor 100 uses the vibration power generation unit 104 to obtain power from the kinetic energy of raindrops. In addition, the rain sensor 100 may obtain power from sunlight using a solar cell. Further, the rainfall sensor 100 may obtain power from a battery or a commercial power source.

本発明は、雨量を測定する技術に関し、上記のとおり、圧力センサを利用して一滴の雨粒の大きさを計測する。このように、本発明は明らかに産業上利用可能である。   The present invention relates to a technique for measuring rainfall, and as described above, measures the size of a drop of raindrops using a pressure sensor. Thus, the present invention is clearly industrially applicable.

100 雨量センサ
101 圧力センサ
102 信号処理部
103 通信部
104 振動発電部
105 電源制御部
106 μバッテリ
110 感圧素子
131 フィルム・アンテナ
100 Rain sensor
101 Pressure sensor
102 Signal processor
103 Communications department
104 Vibration generator
105 Power control unit
106 μ battery
110 Pressure sensitive element
131 Film antenna

Claims (7)

外部から受けた圧力に応じたレベルで電気信号を出力する感圧素子であって、雨粒のサイズの下限よりもサイズが小さい感圧素子が複数、配列されたグリッドを含み、前記グリッドに一滴の雨粒が衝突した際に前記グリッド上の圧力分布を検出する圧力センサ、及び、
前記圧力分布から、前記一滴の雨粒が衝突した前記グリッド上の領域を特定し、前記領域の受けた衝撃の大きさから前記一滴の雨粒の大きさを算定する信号処理部、
を備えた雨量センサ。
A pressure-sensitive element that outputs an electrical signal at a level corresponding to the pressure received from the outside, and includes a grid in which a plurality of pressure-sensitive elements having a size smaller than the lower limit of the size of raindrops are arranged, and a single drop is placed on the grid A pressure sensor for detecting a pressure distribution on the grid when raindrops collide; and
From the pressure distribution, a region on the grid where the drop of raindrops has collided is identified, and a signal processing unit that calculates the size of the drop of raindrops from the magnitude of impact received by the region,
Rain sensor equipped with.
前記信号処理部は、前記領域の形状から、前記一滴の雨粒が前記領域に衝突した際の前記一滴の雨粒の速度の方向を特定する、請求項1に記載の雨量センサ。   The rainfall sensor according to claim 1, wherein the signal processing unit specifies a direction of a speed of the drop of raindrop when the drop of raindrop collides with the area from the shape of the area. 雨粒の衝撃を受けて振動する部材を含み、前記部材の振動を電力に変換する振動発電部、
二次電池を含み、前記二次電池を利用して電力を蓄える蓄電部、及び、
前記振動発電部によって変換された電力を利用して前記二次電池を充電する電源制御部、
を更に備え、
前記信号処理部は、前記蓄電部に蓄えられた電力で駆動する、
請求項1に記載の雨量センサ。
A vibration power generation unit that includes a member that vibrates in response to raindrop impact, and converts the vibration of the member into electric power;
A power storage unit that includes a secondary battery and stores power using the secondary battery; and
A power supply control unit that charges the secondary battery using the power converted by the vibration power generation unit;
Further comprising
The signal processing unit is driven by electric power stored in the power storage unit,
The rainfall sensor according to claim 1.
外部の装置と無線で通信する通信部を更に備え、
前記信号処理部は、前記通信部を通して外部の装置から前記グリッドの傾き又は速度に関する情報を取得し、前記情報を利用して前記圧力分布を補正する、
請求項1に記載の雨量センサ。
A communication unit that communicates with an external device wirelessly;
The signal processing unit acquires information on the inclination or speed of the grid from an external device through the communication unit, and corrects the pressure distribution using the information.
The rainfall sensor according to claim 1.
外部から受けた圧力に応じたレベルで電気信号を出力する感圧素子であって、雨粒のサイズの下限よりもサイズが小さい感圧素子が複数、配列されたグリッドで雨粒を受けて、前記グリッドに一滴の雨粒が衝突した際に、前記グリッド上の圧力分布を検出するステップ、
前記圧力分布から、前記一滴の雨粒が衝突した前記グリッド上の領域を特定するステップ、
前記領域の受けた衝撃の大きさから前記一滴の雨粒の大きさを算定するステップ、及び、
前記一滴の雨粒の大きさから雨量を算定するステップ、
を有する雨量測定方法。
A pressure-sensitive element that outputs an electrical signal at a level corresponding to the pressure received from the outside, and receives the raindrops in a grid in which a plurality of pressure-sensitive elements having a size smaller than the lower limit of the size of the raindrops are arranged. Detecting a pressure distribution on the grid when a drop of raindrops collides with
Identifying the area on the grid from which the drop of raindrops has collided from the pressure distribution;
Calculating the size of the drop of raindrops from the magnitude of impact received by the area; and
Calculating the amount of rain from the size of the drop of raindrops;
A method for measuring rainfall.
前記領域の形状から、前記一滴の雨粒が前記領域に衝突した際の前記一滴の雨粒の速度の方向を特定するステップ、
を更に有する、請求項5に記載の雨量測定方法。
Identifying the direction of velocity of the drop of raindrop when the drop of raindrop hits the region from the shape of the region;
The rainfall measurement method according to claim 5, further comprising:
外部の装置から前記グリッドの傾き又は速度に関する情報を取得するステップ、及び、
前記情報を利用して前記圧力分布を補正するステップ、
を更に有する、請求項5に記載の雨量測定方法。
Obtaining information about the tilt or speed of the grid from an external device; and
Correcting the pressure distribution using the information;
The rainfall measurement method according to claim 5, further comprising:
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