JP2010032452A - 流量計 - Google Patents

Abstract

【課題】単純且つ低消費電力となる回路構成によってＣＰＵの動作を監視するとともに、ＣＰＵの動作異常を検出した場合には正常な状態に復旧することが可能な回路を備える流量計を提供する。
【解決手段】ＣＰＵ動作監視回路３は、ＣＰＵ２の動作が正常であるか異常であるかを監視する回路であって、流量パルス信号５と警報用出力パルス信号８とのＸＯＲを取る論理回路１１と、この論理回路１１からの出力波形のノイズを除去するフィルタ回路１２と、フィルタ回路１２からの出力波形によりトリガしてＣＰＵ２に対するリセット信号を生成するワンショット回路１３とを有している。ＣＰＵ２は、流量パルス信号５と同じパルス信号を警報出力用パルス信号８として出力するようになっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、被測定流体を計測する流量計要素と、この流量計要素からのパルス信号である例えば流量パルス信号が入力されるＣＰＵ（中央処理装置）とを備える流量計に関する。

容積式流量計や渦式流量計などの流量計は、この流量計要素から出力される流量パルス信号がＣＰＵに入力されるようになっている。ＣＰＵに流量パルス信号が入力されると、これに伴って諸演算が行われ、所望の出力等が得られるようになっている。

ＣＰＵは、流量計に限らず様々な機器等に備えられている。ＣＰＵが正常に動作しているか否かは、ＣＰＵの動作監視を行うことにより分かるようになっている。ＣＰＵの動作監視を行うためには、ウオッチドッグタイマ回路を用いることが一般的に知られている（例えば下記特許文献１、２参照）。
特開平６−２５９２８８号公報 特開平９−７３４０４号公報

ＣＰＵの動作を監視して異常を検出する技術としては、従来から様々なものが知られているが、原理上、消費電力が大きくなってしまうものがほとんどであり、これが問題点になっている。従って、例えば電池駆動で低消費電力が前提となる流量計に採用することは困難であると言える。また、従来技術にあっては、回路構成が複雑になってしまうものがほとんどであり、これも問題点になっている。

ところで、ＣＰＵ自体にウオッチドッグタイマ回路を内蔵させて構成を簡素化することを考えてみると、ウオッチドッグタイマ回路の内蔵に伴ってソフトウェアが関与してくるようになることから、独立した外部監視回路と比べると、言い換えればハードウェアのみの構成と比べると、信頼性が劣ってしまうことになる。

尚、流量計に限るものではないが、信頼性の高いものを採用する必要があるのは言うまでもない。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、単純且つ低消費電力となる回路構成によってＣＰＵの動作を監視するとともに、ＣＰＵの動作異常を検出した場合には正常な状態に復旧することが可能な回路を備える流量計を提供することを課題とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１記載の本発明の流量計は、被測定流体を計測する流量計要素と、パルス信号が入力されるＣＰＵとを備える流量計において、前記ＣＰＵの動作を監視するＣＰＵ動作監視回路を更に備えるとともに、前記パルス信号を前記流量計要素で生成され出力される流量計要素パルス信号であるものとし、前記ＣＰＵ動作監視回路は、前記流量計要素パルス信号と前記ＣＰＵから出力される警報用出力パルス信号とのＸＯＲを取る論理回路と、該論理回路からの出力波形のノイズを除去するフィルタ回路と、該フィルタ回路からの出力波形によりトリガして前記ＣＰＵに対するリセット信号を生成するワンショット回路とを有することを特徴としている。

また、上記課題を解決するためになされた請求項２記載の本発明の流量計は、被測定流体を計測する流量計要素と、該流量計要素からの流量パルス信号が入力されるＣＰＵとを備える流量計において、前記ＣＰＵの動作を監視するＣＰＵ動作監視回路を更に備え、該ＣＰＵ動作監視回路は、前記流量パルス信号と前記ＣＰＵから出力される警報用出力パルス信号とのＸＯＲを取る論理回路と、該論理回路からの出力波形のノイズを除去するフィルタ回路と、該フィルタ回路からの出力波形によりトリガして前記ＣＰＵに対するリセット信号を生成するワンショット回路とを有することを特徴としている。

このような特徴を有する本発明によれば、ＣＰＵの動作を監視するために流量パルス信号と警報用出力パルス信号とを用いる（又は流量計要素パルス信号と警報用出力パルス信号）。流量パルス信号のような既存の信号を用いることにより、また、上記特徴からも分かるように、ＣＰＵ動作監視回路は少ない数で回路が構成されるようになる。本発明によれば、回路構成の簡素化により低消費電力となる回路にすることが可能になる。

本発明によれば、ＣＰＵの動作異常が検出されると、ＣＰＵにはリセット信号が入力される。これにより、ＣＰＵのリセット（初期化）がなされ、正常な状態へと復旧することが可能になる。

請求項３記載の本発明の流量計は、請求項２に記載の流量計において、前記警報出力用パルス信号は、前記ＣＰＵに入力された前記流量パルス信号と同じパルス信号であることを特徴としている。

このような特徴を有する本発明によれば、ＣＰＵは入力された流量パルス信号と同じパルス信号を警報出力用パルス信号として出力する。これにより、論理回路においてＸＯＲを取り、この後にノイズを除去して出力信号をワンショット回路に入力すれば、ＣＰＵの動作が異常である場合にリセット信号が生成される。

本発明によれば、流量パルス信号と警報出力用パルス信号は同じパルス信号になっているはずであり、差が生じている場合にはＣＰＵに動作異常が生じていることから、リセット信号が生成される。リセット信号がＣＰＵに入力されると、動作異常の状態にあるＣＰＵのリセットがなされ、この後、正常な状態へと復旧することが可能になる。

請求項４記載の本発明の流量計は、請求項２に記載の流量計において、前記警報出力用パルス信号は、前記ＣＰＵに入力された前記流量パルス信号の立ち上がり／立ち下がりに基づいて出力されるパルス信号であることを特徴としている。

このような特徴を有する本発明によれば、ＣＰＵは入力された流量パルス信号の立ち上がり／立ち下がりに基づいて警報出力用パルス信号を出力する。この出力により、警報出力用パルス信号は流量パルス信号と同じパルス信号を出力するようになる（ＣＰＵが正常な動作をしている場合）。

本発明によれば、論理回路において流量パルス信号と警報用出力パルス信号とのＸＯＲを取り、この後にノイズを除去して出力信号をワンショット回路に入力すれば、ＣＰＵの動作が異常である場合にリセット信号が生成される。ＣＰＵにリセット信号が入力されると、動作異常となるＣＰＵのリセットがなされ、正常な状態へと復旧することが可能になる。

請求項５記載の本発明の流量計は、請求項２に記載の流量計において、前記流量パルス信号は、一定幅となるパルス信号であり、前記警報出力用パルス信号は、前記ＣＰＵに入力された前記流量パルス信号の立ち上がりに基づいて出力される一定幅パルス信号であることを特徴としている。

このような特徴を有する本発明によれば、流量パルス信号が一定幅となるパルス信号の場合に有効な発明になる。すなわち、ＣＰＵは入力された流量パルス信号の立ち上がりに基づいて一定幅パルス信号となる警報出力用パルス信号を出力する。一定幅パルス信号の出力により、警報出力用パルス信号は一定幅となる流量パルス信号と同じパルス信号を出力するようになる（ＣＰＵが正常な動作をしている場合）。

本発明によれば、論理回路において流量パルス信号と警報用出力パルス信号とのＸＯＲを取り、この後にノイズを除去して出力信号をワンショット回路に入力すれば、ＣＰＵの動作が異常である場合にリセット信号が生成される。ＣＰＵにリセット信号が入力されると、動作異常となるＣＰＵのリセットがなされ、正常な状態へと復旧することが可能になる。

請求項６記載の本発明の流量計は、請求項１ないし請求項５いずれか記載の流量計において、前記ＣＰＵ動作監視回路は、前記フィルタ回路からの出力波形を警報出力として出力する警報出力部を更に有することを特徴としている。

このような特徴を有する本発明によれば、フィルタ回路からの出力信号を警報出力として取り出すことが可能になる。これにより、ＣＰＵの動作異常の有無を外部において把握することが可能になる。

請求項１、２に記載された本発明によれば、単純且つ低消費電力となる回路構成によってＣＰＵの動作を監視することができるという効果を奏する。また、ＣＰＵの動作異常を検出した場合には、ＣＰＵを正常な状態に復旧させることができるという効果を奏する。本発明は、従来、消費電力の制限上、ＣＰＵを監視する機能を外部に付加することができない製品に適用することが効果的である。本発明は、低コストで信頼性の高いＣＰＵ監視機能を付加することができるという効果を奏する。

請求項３〜５に記載された本発明によれば、警報出力用パルス信号のより良い形態を提供することができるという効果を奏する。

請求項６に記載された本発明によれば、ＣＰＵの動作異常の有無を外部において把握することができるという効果を奏する。

以下、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の流量計の一実施の形態を示すＣＰＵ動作監視回路の構成図である。また、図２はＣＰＵ動作監視回路に係るタイミングチャートである。

本発明は、例えば電池駆動で低消費電力が前提となる流量計に適用することが好ましいものとする。本発明の流量計は、容積式流量計や渦式流量計などであり、以下においては渦式流量計を例に挙げて説明するものとする。

渦式流量計は、被測定流体が流通する測定管（流管）と、測定管内において流れに対向するように配設されてカルマン渦を発生させる渦発生体と、渦発生体により発生したカルマン渦の信号を検出する流量検出部（渦信号検出部）と、流量検出部で検出された信号を変換して流量パルス信号を出力する変換器と、変換器からの流量パルス信号を計測して被測定流体の流量又は流速を演算・測定する図１に示す如くの流量計数機構１とを備えて構成されている。

図１において、流量計数機構１は、ＣＰＵ（中央処理装置）２と、ＣＰＵ動作監視回路３と、パワーオン・リセット回路４とを含んで構成されている（他の構成は省略するものとする）。先ず、上記の各構成について説明する。

上記ＣＰＵ２は、上記変換器からの流量パルス信号５が入力される流量入力部分６を有している。ＣＰＵ２は、この流量入力部分６に流量パルス信号５が入力されることにより諸演算を実行して所定の出力等をするように構成されている。この他、ＣＰＵ２は、各種構成の制御をするようにもなっている。ＣＰＵ２における引用符号７は、上記所定の出力等を行う各入／出力部分を示している。

ＣＰＵ２は、警報出力用パルス信号８を出力する警報用出力部分９と、後述するリセット信号が入力されるリセット信号入力部分１０とを有している。警報出力用パルス信号８は、ＣＰＵ２に入力された流量パルス信号５を一定時間間隔でスキャンし、「Ｌ」ｏｒ「Ｈ」レベルを認識した上で出力される信号であって、流量パルス信号５と同じパルス信号になっている。つまりＣＰＵ２は、本形態において、流量パルス信号５と同じパルス信号を警報出力用パルス信号８として出力するようになっている。

ＣＰＵ２は、リセット信号入力部分１０を介して入力される後述のリセット信号によって初期化されるようになっている。ＣＰＵ２は、初期化されると、再スタートするようになっている。

上記ＣＰＵ動作監視回路３は、ＣＰＵ２の動作が正常であるか異常であるかを監視する回路であって、流量パルス信号５と警報用出力パルス信号８とのＸＯＲを取る論理回路１１と、この論理回路１１からの出力波形のノイズを除去するフィルタ回路１２と、フィルタ回路１２からの出力波形によりトリガしてＣＰＵ２に対するリセット信号を生成するワンショット回路１３とを有している。尚、論理回路１１、フィルタ回路１２、及びワンショット回路１３の作用については後述する。

ＣＰＵ動作監視回路３は、フィルタ回路１２からの出力波形を警報出力として出力するための警報出力部１４を更に有している（フィルタ回路１２からの出力波形を警報出力として取り出すことにより、ＣＰＵ２の動作異常の有無を外部において把握することができるようになる。警報出力部１４の設定は任意であるものとする）。

上記パワーオン・リセット回路４は、流量計の起動時にＣＰＵ２を初期化するリセット信号を生成するように構成されている。生成されたリセット信号は、リセット信号入力部分１０を介してＣＰＵ２に入力されるようになっている。

次に、上記構成に基づきながら、また、図１及び図２を参照しながら、ＣＰＵ動作監視回路３の作用について説明する。

ＣＰＵ２には、図２（ａ）で示す如くの流量パルス信号５が入力されるようになる。また、ＣＰＵ２からは、入力された流量パルス信号５に基づいて生成された警報出力用パルス信号８（図２（ｂ）参照）が出力されるようになる。ここで、仮にＣＰＵ２に異常が生じた場合を考えると、警報出力用パルス信号８は流量パルス信号５と同じに出力されず、図２（ｂ）に示す如くの「Ｌ」レベルのままの状態、若しくは「Ｈ」レベルのままの状態が生じるようになる。

論理回路１１によって流量パルス信号５及び警報用出力パルス信号８のＸＯＲを取ると、図２（ｃ）に示す如くの波形１５が出力されるようになる。ＣＰＵ２が正常な状態の場合にあっては、波形１５にインパルス状のノイズ１６が生じるようになる。このインパルス状のノイズ１６は、警報出力用パルス信号８の時間的遅れに起因して生じるものとする（ＣＰＵ２に入力された流量パルス信号５に基づいて警報出力用パルス信号８が生成されるために時間的遅れが生じる）。一方、ＣＰＵ２が動作異常となる場合にあっては、流量パルス信号５と警報用出力パルス信号８との間に差が生じることから、波形１７が生成されるようになる。

図２（ｃ）に示す如くの波形１５をフィルタ回路１２に通すと、インパルス状のノイズ１６が除去されて、図２（ｄ）に示す如くの波形１８が出力されるようになる。ＣＰＵ２が正常な状態の場合にあっては、「Ｌ」レベルで固定されることから、ワンショット回路１３はトリガすることがなく、一方、ＣＰＵ２が動作異常となる場合にあっては、波形１７によってワンショット回路１３がトリガし、図２（ｅ）に示す如くのリセット信号１９が出力される。リセット信号１９が出力されると、この後にＣＰＵ２のリセットがなされ、ＣＰＵ２は正常な状態へと復旧する（図２中の「Ｃ：ＣＰＵ正常」を参照）。

以上、本発明によれば、ＣＰＵ動作監視回路３によってＣＰＵ２の動作を監視することができる。また、ＣＰＵ２の動作異常を検出した場合には、ＣＰＵ２を正常な状態に復旧することができる。ＣＰＵ動作監視回路３は、上記説明からも分かるように、単純な回路構成であることから、低消費電力を実現することもできる。

本発明によれば、流量計を信頼性の高いＣＰＵ監視機能を付加したものとすることができる。また、流量計を低コストのものとすることができる。

尚、上記説明では、ＣＰＵ２に入力された流量パルス信号５と同じものを警報出力用パルス信号８として出力しているが（流量パルス信号５を一定時間間隔でスキャンし、「Ｌ」ｏｒ「Ｈ」レベルを認識した上で警報出力用パルス信号８として出力する。言い換えれば、入力された流量パルス信号５をそのまま出力する）、この限りでないものとする。すなわち、ＣＰＵ２に入力された流量パルス信号５の立ち上がり／立ち下がりに基づいて警報出力用パルス信号８を出力しても良いものとする。

この他、流量パルス信号５を一定幅となるパルス信号とした場合、ＣＰＵ２に入力された流量パルス信号５の立ち上がりに基づいて一定幅パルス信号を出力するようにしても良いものとする（一定幅パルス信号を警報出力用パルス信号８とする）。

本発明は本発明の主旨を変えない範囲で種々変更実施可能なことは勿論である。

尚、上記説明では、ＣＰＵ２に入力されるパルス信号を流量パルス信号５としていたが、これに限らず、容積式流量計や渦式流量計などの流量計要素で生成され出力される流量計要素固有のパルス信号（流量計要素パルス信号）であれば、パルス信号の種類は特に限定されないものとする。

上記流量計要素パルス信号としては、例えば、操作スイッチ信号（押しボタンや、何らかの機能設定用スイッチのＯＮ／ＯＦＦ信号など）が一例として挙げられるものとする。また、温度や圧力等の値をパルス信号化（通常はアナログ値であるが、これをＡ／Ｄ変換して用いる）したものも一例として挙げられるものとする。さらに、外部コミュニケータとの通信信号も一例として挙げられるものとする。

この他、流量計要素固有のパルス信号ではないが、流量計要素で監視専用のパルス信号を生成し、これと警報用出力パルス信号とのＸＯＲを取ってＣＰＵ２の動作異常を検出することも可能であるものとする。

本発明の流量計の一実施の形態を示すＣＰＵ動作監視回路の構成図である。 ＣＰＵ動作監視回路に係るタイミングチャートである。

符号の説明

１ 流量計数機構
２ ＣＰＵ
３ ＣＰＵ動作監視回路
４ パワーオン・リセット回路
５ 流量パルス信号
６ 流量入力部分
７ 入／出力部分
８ 警報出力用パルス信号
９ リセット信号入力部分
１０ リセット信号入力部分
１１ 論理回路
１２ フィルタ回路
１３ ワンショット回路
１４ 警報出力部
１５、１７、１８ 波形
１６ インパルス状のノイズ
１９ リセット信号

Claims (6)

1. 被測定流体を計測する流量計要素と、パルス信号が入力されるＣＰＵとを備える流量計において、
   前記ＣＰＵの動作を監視するＣＰＵ動作監視回路を更に備えるとともに、前記パルス信号を前記流量計要素で生成され出力される流量計要素パルス信号であるものとし、
   前記ＣＰＵ動作監視回路は、前記流量計要素パルス信号と前記ＣＰＵから出力される警報用出力パルス信号とのＸＯＲを取る論理回路と、該論理回路からの出力波形のノイズを除去するフィルタ回路と、該フィルタ回路からの出力波形によりトリガして前記ＣＰＵに対するリセット信号を生成するワンショット回路とを有する
   ことを特徴とする流量計。
2. 被測定流体を計測する流量計要素と、該流量計要素からの流量パルス信号が入力されるＣＰＵとを備える流量計において、
   前記ＣＰＵの動作を監視するＣＰＵ動作監視回路を更に備え、
   該ＣＰＵ動作監視回路は、前記流量パルス信号と前記ＣＰＵから出力される警報用出力パルス信号とのＸＯＲを取る論理回路と、該論理回路からの出力波形のノイズを除去するフィルタ回路と、該フィルタ回路からの出力波形によりトリガして前記ＣＰＵに対するリセット信号を生成するワンショット回路とを有する
   ことを特徴とする流量計。
3. 請求項２に記載の流量計において、
   前記警報出力用パルス信号は、前記ＣＰＵに入力された前記流量パルス信号と同じパルス信号である
   ことを特徴とする流量計。
4. 請求項２に記載の流量計において、
   前記警報出力用パルス信号は、前記ＣＰＵに入力された前記流量パルス信号の立ち上がり／立ち下がりに基づいて出力されるパルス信号である
   ことを特徴とする流量計。
5. 請求項２に記載の流量計において、
   前記流量パルス信号は、一定幅となるパルス信号であり、前記警報出力用パルス信号は、前記ＣＰＵに入力された前記流量パルス信号の立ち上がりに基づいて出力される一定幅パルス信号である
   ことを特徴とする流量計。
6. 請求項１ないし請求項５いずれか記載の流量計において、
   前記ＣＰＵ動作監視回路は、前記フィルタ回路からの出力波形を警報出力として出力する警報出力部を更に有する
   ことを特徴とする流量計。

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