JP3800498B2

JP3800498B2 - パルス周波数信号出力方法及び装置

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Publication number: JP3800498B2
Application number: JP2000319054A
Authority: JP
Inventors: 孝治高橋
Original assignee: Oval Corp
Current assignee: Oval Corp
Priority date: 2000-10-19
Filing date: 2000-10-19
Publication date: 2006-07-26
Anticipated expiration: 2020-10-19
Also published as: JP2002133572A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パルス周波数信号出力方法及び装置に関し、特に、コリオリ質量流量計等の計測装置により計測した信号を伝送するために、計測信号の値をパルス周波数に変換して出力するパルス周波数信号出力方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の一般的コリオリ質量流量計（例えば、特許第２６４７２０１号公報参照）の動作を図４を参照して説明する。コリオリ質量流量計は、周知のように、被測定流体の流通する流管の両端を支持し、該支持点回りに流管を該流管の流れ方向と垂直な方向に振動したとき、流管に作用するコリオリの力が質量流量に比例することを利用した質量流量計である。図示したコリオリ質量流量計本体１は、通常、１本或いは２本の湾曲管或いは直管形状の流管と、流管を駆動する駆動装置と、この駆動装置の取付位置に対して左右両側の対称位置に設置された左センサ及び右センサとを少なくとも有している。
【０００３】
流量計エレクトロニクス１０は、コリオリ質量流量計本体１の駆動装置へ駆動信号を供給すると共に、コリオリ質量流量計本体１の左センサ及び右センサからの信号を入力して、コリオリの力に比例した位相差を検知する。この流量計エレクトロニクス１０は、通常、マイクロプロセッサを有して、検知した位相差に基づき質量流量値を演算する。この演算された質量流量値は、アナログ形態で、またデジタル形態で出力される。
【０００４】
さらに、この計測値である質量流量値は、下流側の装置と結合するため、計測値を一定時間あたりのパルス数（パルス周波数）に変換したパルス信号として出力される。パルス信号を受信した下流側装置は、パルスの単位時間当たりのパルス数をカウントすることにより、瞬時質量流量値を得ることができ、また、パルス数を積算することにより、質量流量の総量を得ることができる。
【０００５】
図３は、マイクロプロセッサを用いて計測値（流量値）からパルス周波数信号に変換する従来のパルス周波数信号出力部の動作を説明するための図である。このパルス周波数信号出力部は、図４に示した流量計エレクトロニクス１０に備えられている。
【０００６】
図３(A) に示すパルス周波数信号出力部は、まず流量算出部１２において、例えば流量が計測値として、一定周期（サンプリング周期）Ｔ毎に算出される。この算出された流量値は、パルス数算出部１３において、出力すべきパルス数ｎt に変換される。次に、パルス周期１種類算出部１４において、一定周期Ｔの間に、算出されたパルス数ｎt を出力するものとして、１種類のパルス周期ａ×Ｔw 或いは（ａ＋１）×Ｔw が算出される。
【０００７】
上述の流量の算出、パルス数の算出、パルス周期の算出の演算は、図３(B) に示すように、一定周期Ｔの間に行われ、そして、この算出されたパルス周期のパルス数ｎt が、次の一定周期Ｔの間に、出力される。
【０００８】
図３(C)、(D) は、一定周期Ｔの間に出力されるパルス出力を説明するための図である。出力される個々のパルスのオン、オフは、マイクロプロセッサの（タイマー）割り込みを利用して行われるため、オン時間、オフ時間には、最小単位が存在し、これをパルス出力の最小分解能（マイクロプロセッサのパルス出力割り込み最小単位）Ｔw とすると、パルスのオン時間、オフ時間は、それぞれ最小分解能Ｔw の整数倍となる。
【０００９】
図３(C) に示すように、一定周期Ｔに対して、パルス数ｎt を出力すべきものとして算出されたパルス周期ａ×Ｔw （ａは、２以上の整数）では、時間ｔのパルス出力休止状態が生じることが起こりうる。この場合のパルス休止時間ｔは、ｔ＝Ｔ−ａ×Ｔw ×ｎt となる。
【００１０】
そこで、パルス休止状態を無くすように、パルス周期を（ａ＋１）×Ｔw と１単位広くすると、図３(D) に示すように、一定周期Ｔでは、算出された数のパルスの全てを出力することができないという状態が起こりうる。パルス出力ができない時間ｔ’は、ｔ’＝（ａ＋１）×Ｔw ×ｎt −Ｔとなる。
【００１１】
要するに、パルス周期として、ａ×Ｔw 或いは（ａ＋１）×Ｔw のいずれかの１種類を用いたのでは、パルス出力休止状態の存在を無くして、しかも一定周期Ｔの間に、算出されたパルス数の全てを出力するということはできない。例えば、サンプリング周期Ｔ＝２５０msec、出力すべきパルス数ｎt ＝１０１，パルス出力の最小分解能Ｔw ＝１msecとして計算すると、ａ＝２，ａ＋１＝３となる。このとき、ｔ＝４８msec、ｔ’＝５３msecとなる。即ち、４８msecのパルス休止状態、或いは５３msecのパルス未出力状態のいずれかが生じることとなる。
【００１２】
パルス未出力状態のある場合に、パルス数が流量値を正確に表すものでないことは明白である。パルス出力休止状態のある場合には、受信側において、単位時間当たりのパルス数をカウントして瞬時流量値を出力するとき、単位時間の取り方によってカウント値が流量値を正確に表示しないこととなる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、かかる問題点を解決して、計測値を表す数のパルスを一定周期内に出力するに際して、パルス未出力状態を生じることなく、かつ、パルス休止期間を無視できるほどに小さくすることを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明のマイクロプロセッサを用いたパルス周波数信号出力方法は、計測装置により計測した信号を伝送するために、計測信号の値をそれに比例した一定周期当たりのパルス数に変換して、マイクロプロセッサの割り込みを利用して出力する。計測値を一定周期毎に算出して、この算出された計測値を、出力すべきパルス数に変換する。変換されたパルス数を一定周期の間に出力するものとして、この一定周期を変換されたパルス数で割ることにより得た周期よりも大きな１つのパルス周期と、小さな１つのパルス周期であって、それぞれパルス出力の最小分解能の整数倍である２種類のパルス周期を求める。変換されたパルス数の全てを出力した後の次の一定周期までのパルス休止時間が可能な限り小さくなるように、２種類のパルス周期毎に出力すべきパルス数を算出する。そして、２種類のパルス周期をそれぞれ有するパルスを、それぞれ算出されたパルス数だけ出力する。
【００１５】
また、本発明のマイクロプロセッサを用いたパルス周波数信号出力装置は、計測装置により計測した信号を伝送するために、計測信号の値をそれに比例した一定周期当たりのパルス数に変換して、マイクロプロセッサの割り込みを利用して出力するものであり、計測値算出部と、パルス数算出部と、パルス周期２種類算出部と、各周期毎のパルス数算出部とから構成される。計測値算出部は、計測値を一定周期毎に算出する。パルス数算出部は、算出された計測値を、出力すべきパルス数に変換する。パルス周期２種類算出部は、変換されたパルス数を一定周期の間に出力するものとして、この一定周期を変換されたパルス数で割ることにより得た周期よりも大きな１つのパルス周期と、小さな１つのパルス周期であって、それぞれパルス出力の最小分解能の整数倍である２種類のパルス周期を求める。各周期毎のパルス数算出部は、変換されたパルス数の全てを出力した後の次の一定周期までのパルス休止時間が可能な限り小さくなるように、２種類のパルス周期毎に出力すべきパルス数を算出する。そして、２種類のパルス周期をそれぞれ有するパルスを、それぞれ算出されたパルス数だけ出力する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明は、コリオリ質量流量計等の計測装置により計測した信号を伝送する技術に適用することができる。図４を参照して前述したように、流量計エレクトロニクス１０は、コリオリ質量流量計本体１の駆動装置への駆動信号を供給すると共に、コリオリ質量流量計本体１の左センサ及び右センサからの信号を入力して、コリオリの力に比例した位相差を検知する。この流量計エレクトロニクス１０は、マイクロプロセッサを有して、検知した位相差に基づき質量流量値を演算する。この演算された計測値は、アナログ形態で、またデジタル形態で出力されると共に、また、この計測値である質量流量値は、下流側の装置と結合するため、計測値を表す周波数を有するパルス信号として出力されるが、本発明は、このパルス信号の出力に適用される。
【００１７】
パルス信号を受信した下流側装置は、パルスの単位時間当たりのパルス数をカウントすることにより、瞬時質量流量値を得ることができ、また、パルス数を積算することにより、質量流量の総量を得ることができる。
【００１８】
図１は、図４に示した流量計エレクトロニクスに備えられるパルス周波数信号出力部のブロック図である。このパルス周波数信号出力部は、マイクロプロセッサを用いて計測値（流量値）から、それに比例した単位時間当たりパルス数を有するパルス周波数信号に変換する。
【００１９】
図示したように、まず流量算出部１２において、計測値として、例えば流量が一定周期（サンプリング周期）Ｔ毎に算出される。この算出された流量値は、パルス数算出部１３において、出力すべきパルス数ｎt に変換される。以上の動作は、図３（Ａ）を参照して説明した場合と同じである。
【００２０】
次に、本発明は、パルス周期２種類算出部１５において、一定周期Ｔの間に、算出されたパルス数ｎt を出力するものとして、２種類のパルス周期が算出される。パルス周期は、前述したように、マイクロプロセッサの割り込みを利用して行われることを考慮すれば、パルス出力の最小分解能Ｔw の整数倍でなければならない。
【００２１】
この制限があり、パルス周期は連続的な値を取ることができないために、パルス周期を、Ｔ／ｎt に常に一致させるということはできない。そこで、本発明は、Ｔ／ｎt よりも大きな周期と、小さな周期の任意の２つを用いることによって、パルス休止期間を可能な限り小さくするものである。ただ、用いる２つのパルス周期に大きな差があることは望ましいことではないので、本発明は、好ましくは、取り得るパルス周期のうちの連続した２つを用いる。そして、このパルス周期は、Ｔ／ｎt よりも大きなものと、小さなものの２つでなければならない。
【００２２】
具体的には、Ｔ／（ｎt ×Ｔw ）の小数部を切り捨てた整数をａとして、ａとａ＋１の２つの整数を選択することができる。即ち、パルス周期２種類算出部１５においては、２種類のパルス周期として、ａ×Ｔw と、（ａ＋１）Ｔw が算出される。式で表せば、ａ×Ｔw ≦Ｔ／ｎt ≦（ａ＋１）Ｔw の関係がある。
【００２３】
次に、各周期毎のパルス数算出部１６において、算出された２つのパルス周期ａ×Ｔw 、（ａ＋１）Ｔw 毎に、出力すべきパルス数ｎa 、ｎb が算出される。このパルス数ｎa 、ｎb は、パルス未出力状態が生じないように、そして、パルス出力休止期間を最小にするように選択される。
【００２４】
まず、ｎb が次の条件を満たす最大の整数として選択される。即ち、ｎb ≦（Ｔ−ａ×Ｔw ×ｎt ）／Ｔw として選択される。これは、要するに、図３(C) を参照して説明したように、全てのパルスｎt のパルス周期をａ×Ｔw としたときには、パルス休止時間ｔが生じるから、このパルス休止時間ｔに相当するだけ、パルス周期を１単位増やして（ａ＋１）Ｔw とすることにより、パルス休止時間ｔを無くそうとするものである。このようにして、ｎb が求められると、次にｎa が、ｎa ＝ｎt −ｎb として求められる。
【００２５】
図２は、このような２種類のパルスの出力を例示している。上述のようにして算出されたパルス周期ａ×Ｔw のパルス数ｎa を出力した後、パルス周期（ａ＋１）Ｔw のパルス数ｎb を出力する。そのとき、わずかのパルス休止時間ｔが生じるが、前述した従来技術と比較すれば、格段に小さい値となり、最大にずれてもＴw より小さな値にしかならない。式で表せば、ｔ＝Ｔ−ａ×Ｔw ×ｎa −（ａ＋１）×Ｔw ×ｎb となる。
【００２６】
例えば、前述の例と同じく、サンプリング周期Ｔ＝２５０msec、出力すべきパルス数ｎt ＝１０１，パルス出力の最小分解能Ｔw ＝１msecとして計算すると、ａ＝２，ａ＋１＝３となる。このとき、ｎa ＝５３，ｎb ＝４８となり、ｔ＝０msecとなる。
【００２７】
なお、２種類のパルス周期のパルスを、どのような順序で出力するかは任意である。例示したように、一方のパルス周期の出力が全て終わった後に、他方のパルス周期のパルスの出力を行うことができるが、また、少ない方のパルスの出力が終了するまでは、個々のパルスを交互に出力することもできる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は、２種類のパルス周期を用いて、２種類のパルス周期毎に出力すべきパルス数を算出するものであるから、算出されたパルス数の全てを出力した後の次の一定周期までのパルス休止時間を可能な限り小さくすることができる。
【００２９】
本発明は、パルス未出力状態を生じることなく、また、パルス出力休止状態をできるだけ小さくして、受信側において、単位時間当たりのパルス数をカウントして瞬時流量値を出力するとき、計測値を正確に受信して表示することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図４に示した流量計エレクトロニクスに備えられるパルス周波数信号出力部のブロック図である。
【図２】本発明による２種類のパルスの出力を例示する図である。
【図３】マイクロプロセッサを用いて計測値からパルス周波数信号に変換する従来のパルス周波数信号出力部の動作を説明するための図である。
【図４】従来の一般的コリオリ質量流量計の動作を説明するための図である。
【符号の説明】
１コリオリ質量流量計本体
１０流量計エレクトロニクス
１２流量算出部
１３パルス数算出部
１４パルス周期１種類算出部
１５パルス周期２種類算出部
１６各周期毎のパルス数算出部

Claims

計測装置により計測した信号を伝送するために、計測信号の値をそれに比例した一定周期当たりのパルス数に変換して、マイクロプロセッサの割り込みを利用してパルス出力するマイクロプロセッサを用いたパルス周波数信号出力方法において、
計測値を一定周期毎に算出して、この算出された計測値を、出力すべきパルス数に変換し、
変換されたパルス数を一定周期の間に出力するものとして、この一定周期を変換されたパルス数で割ることにより得た周期よりも大きな１つのパルス周期と、小さな１つのパルス周期であって、それぞれパルス出力の最小分解能の整数倍である２種類のパルス周期を求め、
変換されたパルス数の全てを出力した後の次の一定周期までのパルス休止時間が可能な限り小さくなるように、前記２種類のパルス周期毎に出力すべきパルス数を算出し、
前記２種類のパルス周期をそれぞれ有するパルスを、それぞれ算出されたパルス数だけ出力する、
ことから成るパルス周波数信号出力方法。
前記２種類のパルス周期は、取り得るパルス周期の連続した２つから成る請求項１に記載のパルス周波数信号出力方法。
計測装置により計測した信号を伝送するために、計測信号の値をそれに比例した一定周期当たりのパルス数に変換して、マイクロプロセッサの割り込みを利用してパルス出力するマイクロプロセッサを用いたパルス周波数信号出力装置において、
計測値を一定周期毎に算出する計測値算出部と、
算出された計測値を、出力すべきパルス数に変換するパルス数算出部と、
変換されたパルス数を一定周期の間に出力するものとして、この一定周期を変換されたパルス数で割ることにより得た周期よりも大きな１つのパルス周期と、小さな１つのパルス周期であって、それぞれパルス出力の最小分解能の整数倍である２種類のパルス周期を求めるパルス周期２種類算出部と、
変換されたパルス数の全てを出力した後の次の一定周期までのパルス休止時間が可能な限り小さくなるように、前記２種類のパルス周期毎に出力すべきパルス数を算出する各周期毎のパルス数算出部と、
を備え、前記２種類のパルス周期をそれぞれ有するパルスを、それぞれ算出されたパルス数だけ出力することから成るパルス周波数信号出力装置。
前記２種類のパルス周期は、取り得るパルス周期の連続した２つから成る請求項３に記載のパルス周波数信号出力装置。