JP2701301B2 - Anemometer - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、サーミスタを用いて構成する風向計のう
ち、直熱一定電流型サーミスタ式流速計に関し、特に、
複数個のサーミスタを配置したピラミッド状の装置を用
いて測定したデータにもとづいて、風向や風速等を検知
出来るようにする風向計に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a direct-heat constant-current thermistor-type anemometer, among wind vanes constituted by using a thermistor,
The present invention relates to an anemometer that can detect a wind direction, a wind speed, and the like based on data measured using a pyramid-shaped device in which a plurality of thermistors are arranged.

（従来の技術） 一般に空気等のような流体の流れる速度、つまり、風
速等を測定するためには、風見鳥に代表されるように、
垂直軸のような機械的な回転軸を持ち、風圧によって回
転されることによって風向を示すものが用いられる場合
が多い。また、その風見鳥に風車を設けて、その風車の
回転数が風速に比例することにより、風速も同時に表示
出来るようにする手段等が用いられる。(Prior Art) Generally, in order to measure the speed at which a fluid such as air flows, that is, the wind speed, as represented by weather vanes,
In many cases, a device having a mechanical rotation axis such as a vertical axis and indicating a wind direction when rotated by wind pressure is used. In addition, a means or the like is used in which a windmill is provided to the weathercock so that the rotation speed of the windmill is proportional to the wind speed so that the wind speed can be displayed at the same time.

前述したような装置とは別に、比較的高速度で流れる
空気等に対しては、ピトー管等の装置が用いられること
があり、この装置の場合には、風速を２乗した値が、圧
力に比例するという原理を利用している。上記したよう
な従来より一般的に用いられている風速、風向計等の装
置は、比較的容易に風速等を測定出来るものであり、比
較的正確な測定値を得ることが出来るものである。Apart from the above-described devices, a device such as a pitot tube may be used for air or the like flowing at a relatively high speed. In this device, the value obtained by squaring the wind speed is a pressure. Utilizes the principle of being proportional to The devices such as the wind speed and anemometer generally used in the related art as described above can measure the wind speed and the like relatively easily, and can obtain relatively accurate measured values.

しかし、上記したような一般的な測定装置によって得
られる値は、ある一定時間内での風速の平均値であり、
瞬間的な風速、あるいは、非常に短い時間内での風速の
変化を測定することは出来ないものである。これに加え
て、機械的な作動部材を有する装置の場合には、耐久性
に問題を有するものであるとともに、軸の摩擦等の影響
によって、微小な流れの測定を行い得ない等の欠点があ
る。However, the value obtained by the general measuring device as described above is an average value of the wind speed within a certain period of time,
It is not possible to measure the instantaneous wind speed or the change in wind speed within a very short time. In addition, in the case of a device having a mechanical actuating member, it has a problem in durability, and has a drawback that a minute flow cannot be measured due to influence of shaft friction and the like. is there.

これに対して、非常に短い時間内での風速の変化等を
測定する方法として、熱線風速計等が多く用いられてい
る。この熱線風速計は、サーミスタを用いており、その
サーミスタの抵抗値が温度によって変化することを利用
している。そして、上記したような風速計においては、
ブリッジ回路に組込んだサーミスタに流れる電流の変化
を測定することによって、容易に測定値を得ることが出
来るものとされる。また、上記したような、サーミスタ
を用いる風速計は、単に、空気等のようなガス状の流体
のみ適用されるものではなく、水や油等のような流体の
流速を測定する手段として用いることが可能であり、多
くの種類の流体に適用することが出来るものとなってい
る。On the other hand, a hot-wire anemometer or the like is often used as a method of measuring a change in wind speed within a very short time. This hot wire anemometer uses a thermistor, and utilizes that the resistance value of the thermistor changes with temperature. And in the anemometer as described above,
By measuring the change in the current flowing through the thermistor incorporated in the bridge circuit, a measured value can be easily obtained. In addition, an anemometer using a thermistor as described above is not simply applied to a gaseous fluid such as air, but may be used as a means for measuring a flow rate of a fluid such as water or oil. And can be applied to many types of fluids.

（発明が解決しようとする問題点） 上記したようなサーミスタを用いた風速計において
は、それに使用されるサーミスタの抵抗値が、温度によ
って変化するという特性があり、その温度による抵抗値
の変化の影響を除くための装置を設けている。前述した
ような装置として、流体の流れによる温度の変化の測定
部分とは別に、温度計測手段を設けており、その温度計
測手段によって得られた温度変化を制御装置に入力し、
その値に応じて、流速測定部分からの入力値を補正する
ような手段が用いられる。また、前述したような温度計
測手段としては、サーミスタが一般的に用いられてい
る。(Problems to be Solved by the Invention) In the anemometer using the thermistor as described above, there is a characteristic that the resistance value of the thermistor used therein changes with temperature. Equipment is provided to eliminate the effects. As an apparatus as described above, apart from a portion for measuring the change in temperature due to the flow of the fluid, a temperature measuring means is provided, and the temperature change obtained by the temperature measuring means is input to the control device,
Means for correcting the input value from the flow velocity measurement part according to the value is used. In addition, a thermistor is generally used as a temperature measuring unit as described above.

しかしながら、上記したような従来のサーミスタ式流
速計において、ブリッジ回路による回路を設ける場合に
は、温度補正用の素子として、比較的熱容量の大きいも
のを用いることが必要である。また、流速検出用のサー
ミスタは、比較的感度の高いものを用いることが必要で
あるために、それ等の全てのサーミスタとして、同一規
格のサーミスタを使用することが出来ず、各々の特性に
応じたサーミスタを使用しなければならないという問題
がある。However, in the above-described conventional thermistor type anemometer, when a circuit using a bridge circuit is provided, it is necessary to use an element for temperature correction having a relatively large heat capacity. In addition, since it is necessary to use a relatively sensitive thermistor for flow velocity detection, it is not possible to use thermistors of the same standard as all thermistors. There is a problem that a thermistor must be used.

したがって、上記したような理由によって、２つの測
定部分に各々性能の異なるサーミスタを用いるととも
に、それぞれに対応した制御回路を組込むことが必要で
あり、それ等の理由によって、センサー装置の形状が大
型化するという欠点があった。また、上記したような従
来のサーミスタを用いる装置に代えて、第８図に示され
るように、正方形状の熱絶縁基板41上の４つの辺に、白
金薄膜による風向検知部材43、43……を設けるととも
に、その基板41の中央部に風温検知部材42を配置して、
フローセンサー40を構成したものが用いられる場合があ
る。そして、上記したようなセンサーにおいては、白金
薄膜を発熱させることによって、相対する素子の抵抗値
をブリッジ回路によって比較し、風向を検知するように
されている。Therefore, it is necessary to use thermistors having different performances in the two measurement parts and to incorporate control circuits corresponding to the two for the above-described reasons. For these reasons, the size of the sensor device is increased. Had the disadvantage of doing so. Further, instead of the above-described apparatus using the conventional thermistor, as shown in FIG. 8, on four sides of a square-shaped heat insulating substrate 41, wind direction detecting members 43 made of a platinum thin film are used. And a wind temperature detecting member 42 is arranged at the center of the substrate 41,
What constituted the flow sensor 40 may be used. In the above-described sensor, by causing the platinum thin film to generate heat, the resistance values of the opposing elements are compared by a bridge circuit to detect the wind direction.

しかしながら、上記したような従来の装置において
は、白金薄膜を使用しており、その測定感度が悪いため
に、その制御装置の回路構成が複雑になり、電磁ノイズ
等に弱いという欠点がある。また、その風温検知部材42
と対向して風速検知部材43が同一平面に設けられてお
り、それ等の素子が相互に熱の影響を受けやすい構造で
あるために、測定誤差が大きくなるという問題がある。
それに加えて、上記したようなセンサーを製造するため
には、その製造装置が大がかりになる等の問題も発生す
る。However, in the above-described conventional apparatus, a platinum thin film is used, and the measurement sensitivity is low, so that the circuit configuration of the control apparatus is complicated, and there is a drawback that it is susceptible to electromagnetic noise and the like. In addition, the wind temperature detecting member 42
In contrast, the wind speed detecting member 43 is provided on the same plane, and these elements have a structure that is easily affected by heat. Therefore, there is a problem that a measurement error increases.
In addition, in order to manufacture the above-mentioned sensor, there also arises a problem that the manufacturing apparatus becomes large.

（発明の目的） 本発明は、上記したような従来より用いられている装
置の欠点を解消するもので、１つの略ピラミッド状の保
持部材に対して複数個の検出手段を配置することによ
り、構成が簡単であるとともに、風向センサー自体が空
気等の流れを乱すことがなく、狭い空間内で風向、風
温、風速を精度良く測定出来るような装置を得ることを
目的としている。(Object of the Invention) The present invention solves the above-mentioned drawbacks of a conventionally used device. By arranging a plurality of detection means for one substantially pyramid-shaped holding member, It is an object of the present invention to provide a device that has a simple configuration and that can accurately measure a wind direction, a wind temperature, and a wind speed in a small space without the wind direction sensor itself disturbing the flow of air or the like.

（問題点を解決するための手段） 本発明は、略ピラミッド状の保持部材と、前記保持部
材の頂部に配置した風温検出手段と、前記保持部材の側
部に配置した複数個の風速検出手段と、前記風温検出手
段および前記複数個の風速検出手段により検出された検
出信号にもとづいて風向を演算する風向演算手段と、前
記風向演算手段により得られた風向信号を出力する風向
信号出力手段とを備えている。(Means for Solving the Problems) The present invention provides a substantially pyramid-shaped holding member, a wind temperature detecting means arranged at the top of the holding member, and a plurality of wind speed detecting means arranged at side portions of the holding member. Means, wind direction calculating means for calculating a wind direction based on detection signals detected by the wind temperature detecting means and the plurality of wind speed detecting means, and a wind direction signal output for outputting a wind direction signal obtained by the wind direction calculating means Means.

（作用） 本発明において用いるセンサーは、直熱一定電流型サ
ーミスタ式流速計を用いるもので、ピラミッド状の保持
部材に対して、４個の風速検出サーミスタを各辺に対応
させて配置し、１個の風温検出サーミスタを頂部に設
け、そのような組合せ部材を１つのチャンネルの風向セ
ンサーとして構成することができる。そして、前記した
ようなサーミスタにより構成されたセンサーを多数配置
するとともに、各々のチャンネルのそれぞれのサーミス
タ毎に、風速または風温の検出回路を設ける。また、前
記各出力信号を、各チャンネル毎に１つの風温信号と４
つの風速信号として、２種類の信号線に分けて順番に出
力し、風向計における風速と風温とのそれぞれの信号処
理回路に入力し、その風向計により処理された信号を、
表示部にグラフまたは、数字等によって表示することが
出来るようにしている。(Operation) The sensor used in the present invention uses a direct-heat constant-current thermistor-type anemometer, and four wind speed detecting thermistors are arranged on a pyramid-shaped holding member in correspondence with each side. An individual wind temperature detection thermistor may be provided at the top, and such a combination may be configured as a single channel wind direction sensor. In addition to arranging a large number of sensors constituted by the thermistors as described above, a detection circuit for detecting a wind speed or a wind temperature is provided for each thermistor of each channel. Further, each of the output signals is connected to one wind temperature signal for each channel.
As two wind speed signals, the signals are divided into two types of signal lines, output in order, input to the respective signal processing circuits for the wind speed and the wind temperature in the anemometer, and the signals processed by the anemometer are
It can be displayed on the display unit by a graph or a number.

したがって、本発明の風向計においては、機械的な回
転部材等を有していないために、耐久性があり、サーミ
スタの感度が高いことにより、微弱な流れを良好な状態
で測定することが出来るものである。また、本発明の風
向計は、回路の構成が簡素化出来るものであるととも
に、電磁ノイズ等の外部雑音の影響を受けにくいもので
あり、ピラミッド状の保持部材に設けるサーミスタを同
一規格のもので構成することが出来、センサーを小型化
出来るものとなる。Therefore, in the anemoscope of the present invention, since it does not have a mechanical rotating member or the like, it is durable, and the sensitivity of the thermistor is high, so that a weak flow can be measured in a good state. Things. In addition, the anemometer according to the present invention can simplify the circuit configuration and is less susceptible to external noise such as electromagnetic noise, and the thermistor provided on the pyramid-shaped holding member is of the same standard. This makes it possible to reduce the size of the sensor.

（実施例） 図示された例に従って、本発明の風向計の構成を説明
する。第１図に示されるように、本発明のピラミッドセ
ンサー10は、略ピラミッド状に構成した保持部材５に対
して、その頂部に風温検出サーミスタ１を配置し、その
保持部材の４つの側面に、それぞれ風速検出サーミスタ
2a、2b……を配置している。そして、前記保持部材５の
下部に設けたスペーサ６を、測定装置のフレームから突
出して設けた支持部材７に取付け、風速等を測定する場
所にセットすることが出来るようになっており、そのピ
ラミッドセンサー10の各サーミスタから、風向計の検出
回路に向けて信号を送るための信号線を設けている。(Example) The configuration of the anemoscope according to the present invention will be described with reference to the illustrated example. As shown in FIG. 1, a pyramid sensor 10 according to the present invention has a substantially pyramid-shaped holding member 5 in which a wind temperature detecting thermistor 1 is arranged on the top, and four side surfaces of the holding member 5 are provided. , Each with a wind speed detection thermistor
2a, 2b ... are arranged. A spacer 6 provided below the holding member 5 is attached to a support member 7 protruding from the frame of the measuring device, and can be set at a place where wind speed or the like is measured. A signal line for transmitting a signal from each thermistor of the sensor 10 to a detection circuit of the anemometer is provided.

本発明の風向計においては、上記したようなピラミッ
ドセンサー10を多数設けていて、各ピラミッドセンサー
を１つのチャンネルとして設定し、多くのチャンネルか
らの測定値を、順次検出回路に入力して、それらのセン
サーからの検知情報によって、風向、風速、および風温
等の情報を装置の表示部に出力させることが出来るよう
になっている。In the anemoscope of the present invention, a large number of the pyramid sensors 10 as described above are provided, each pyramid sensor is set as one channel, and measured values from many channels are sequentially input to the detection circuit, and Information such as wind direction, wind speed, and wind temperature can be output to the display unit of the apparatus.

第２図に示されるグラフは、本発明の装置における風
向等の測定データの例を示すもので、ピラミッドセンサ
ー10をＮ−Ｓの各方向に正確に位置決めしておき、風の
方向がＥ方向からの場合に、そのピラミッドセンサーの
各風速検出サーミスタによって検知される値が、Ｎ、Ｓ
方向に強く現れる状態を示している。The graph shown in FIG. 2 shows an example of measurement data such as the wind direction in the apparatus of the present invention. The pyramid sensor 10 is accurately positioned in each of the NS directions, and the wind direction is the E direction. , The values detected by each wind speed detection thermistor of the pyramid sensor are N, S
This shows a state that appears strongly in the direction.

上記したような測定結果を第３図に示されるような構
成の制御装置に入力し、その制御装置の信号処理回路に
よって、所定の処理の動作を行うようにするものであ
る。前記第３図に示される本発明の制御回路において、
多数個設けられるピラミッドセンサー10……の信号は、
各ピラミッドセンサーに対応するチャンネル１、２、
３、……ｎから、風向計20に入力される。前記風向計20
は、各チャンネルに対応して配置される検出回路21か
ら、スキャナー回路22に入力され、前記スキャナー回路
22から風速と風温との信号として、以下の増幅回路24、
27に向けて出力される。The measurement result as described above is input to a control device having a configuration as shown in FIG. 3, and a predetermined processing operation is performed by a signal processing circuit of the control device. In the control circuit of the present invention shown in FIG.
The signals of many pyramid sensors 10 ……
Channels 1, 2, and 3 corresponding to each pyramid sensor
, N are input to the anemometer 20. The anemometer 20
Is input to a scanner circuit 22 from a detection circuit 21 arranged corresponding to each channel, and the scanner circuit 22
The following amplification circuit 24 as a signal of wind speed and wind temperature from 22,
Output to 27.

前記風向計20の制御回路においては、前記増幅回路2
4、27にリニアライザ25、28を接続し、それらの各信号
をマルチプレクサ29を介してA/D変換回路30に出力し、A
/D変換回路30からRS232C変換回路31を経て、パーソナル
コンピュータ32に入力し、前記パーソナルコンピュータ
32から表示部に対してグラフ信号、または、数値信号の
アウトプットデータとして、風向、風速、および、風温
が出力されるようになっている。前記制御回路におい
て、前記検出回路21には、各センサーのチャンネルに対
応して、それぞれのチャンネルから入力される信号を、
各々のチャンネルに対応する検出回路が処理するように
構成されているもので、前記検出回路によって処理され
た検知信号をスキャナー回路22に向けて出力する。In the control circuit of the anemometer 20, the amplifying circuit 2
Connect linearizers 25 and 28 to 4 and 27, output their signals to A / D conversion circuit 30 via multiplexer 29, and
From the / D conversion circuit 30 via the RS232C conversion circuit 31, input to the personal computer 32, the personal computer
From 32, the wind direction, wind speed, and wind temperature are output to the display unit as graph signal or numerical signal output data. In the control circuit, the detection circuit 21 outputs a signal input from each channel corresponding to the channel of each sensor,
The detection circuit corresponding to each channel is configured to perform processing, and outputs a detection signal processed by the detection circuit to the scanner circuit 22.

検出回路； 検出回路21は、温度測定回路と、風速測定回路とから
構成されるもので、増幅回路24、27、および、風温補正
回路26と、リニアライザ25、28とともに、センサーから
の検知値の処理の動作を行うようになっている。そし
て、温度測定回路においては、風温検出サーミスタの温
度による抵抗値の変化を、電圧信号として変換し、その
温度表示のみでなしに、風速検出のセンサーの温度依存
性をも補正出来るようにされている。また、これらの回
路には、定電圧電源に接続される定電流回路と、基準電
圧回路、および、風温検出サーミスタの測定値が入力さ
れるブリッジ回路等が設けられている。Detection circuit: The detection circuit 21 is composed of a temperature measurement circuit and a wind speed measurement circuit. Amplification circuits 24 and 27, a wind temperature correction circuit 26, and linearizers 25 and 28, together with a detection value from a sensor. The operation of the processing is performed. In the temperature measurement circuit, the change in resistance due to the temperature of the wind temperature detection thermistor is converted into a voltage signal so that not only the temperature display but also the temperature dependency of the wind speed detection sensor can be corrected. ing. Further, these circuits include a constant current circuit connected to a constant voltage power supply, a reference voltage circuit, a bridge circuit to which a measurement value of a wind temperature detection thermistor is input, and the like.

風速測定回路は、流速ゼロ点補正回路、増幅回路27、
風温補正回路26、および、リニアライザ28等により構成
されるもので、風速検出サーミスタからの測定値はサー
ミスタの負性抵抗領域における（流速感度−温度特性）
の関係にもとづいて、温度に対応する出力電圧が得ら
れ、その出力電圧に対して補正係数を掛算することによ
って、周囲温度に影響されない信号を出力することが出
来るようになっている。The wind speed measurement circuit is a flow velocity zero point correction circuit, amplification circuit 27,
It is composed of a wind temperature correction circuit 26, a linearizer 28, etc., and the measured value from the wind speed detecting thermistor is in the negative resistance region of the thermistor (flow velocity sensitivity-temperature characteristic).
An output voltage corresponding to the temperature is obtained based on the relationship, and a signal that is not affected by the ambient temperature can be output by multiplying the output voltage by a correction coefficient.

スキャナー回路およびコントロール回路； スキャナー回路22は、ｎ×５（チャンネルの数とサー
ミスタセンサーの数）のデジタル制御が可能な差動入力
型のＣ−MOSスイッチ群と、風温信号と風速信号とを判
別する同一規格のＣ−MOSスイッチ１組とで構成され
る。そして、これ等の各スイッチの動作は、コントロー
ル回路23によってデジタル制御が行われ、それぞれのス
イッチのオン・オフの制御の動作が行われる。Scanner Circuit and Control Circuit The scanner circuit 22 is a differential input type C-MOS switch group capable of digital control of n × 5 (the number of channels and the number of thermistor sensors), and a wind temperature signal and a wind speed signal. It consists of a set of C-MOS switches of the same standard to be determined. The operation of each of these switches is digitally controlled by the control circuit 23, and the operation of ON / OFF control of each switch is performed.

また、上記したスキャナー回路22からの出力は、前記
ピラミッドセンサーの各センサーに対応して、風温デー
タ、風速データ１、２、３、４の順序で、チャンネル１
から順次行われ、次いで、チャンネル２、チャンネル３
……から次々と出力されるものとなる。Further, the output from the above-described scanner circuit 22 is supplied to the channel 1 in the order of wind temperature data and wind speed data 1, 2, 3, and 4, corresponding to each of the pyramid sensors.
From channel 2 to channel 3
... are output one after another.

マルチプレクサ； マルチプレクサ29は、スキャナー回路22によって分類
された風温信号と、風速信号とを、再度同一の信号線に
合流させ、A/D変換回路30に向けて出力するための回路
である。Multiplexer: A multiplexer 29 is a circuit for joining the wind temperature signal and the wind speed signal classified by the scanner circuit 22 to the same signal line again and outputting the same to the A / D conversion circuit 30.

A/D変換回路； A/D変換回路30においては、マルチプレクサ29で合流
されたアナログ信号を、10ビットのデジタル信号（パラ
レル信号）に変換して、RS232C変換回路31に向けて出力
する。A / D conversion circuit: The A / D conversion circuit 30 converts the analog signal merged by the multiplexer 29 into a 10-bit digital signal (parallel signal) and outputs it to the RS232C conversion circuit 31.

RS232C変換回路； このRS232C変換回路31は、市販のものを用いることが
出来、A/D変換回路から出力される10ビットのパラレル
信号を、RS232Cでシリアル信号に変換し、パーソナルコ
ンピュータ32に向けて出力する。RS232C conversion circuit; A commercially available RS232C conversion circuit 31 can be used. The 10-bit parallel signal output from the A / D conversion circuit is converted to a serial signal by RS232C, and the converted signal is transmitted to the personal computer 32. Output.

パーソナルコンピュータ； 本発明の風向計用に設定されたプログラムにしたがっ
て、入力されたデータの処理の動作を行うように構成さ
れる。すなわち、ピラミッドセンサー10の４つの風速検
出サーミスタをＮ、Ｅ、Ｓ、Ｗとし、それぞれのサーミ
スタからの風速データをｎ、ｅ、ｓ、ｗとすると、次の
ような手順によって風向が求められる。Personal computer; configured to perform an operation of processing input data according to a program set for the anemometer of the present invention. That is, assuming that the four wind speed detecting thermistors of the pyramid sensor 10 are N, E, S, and W, and the wind speed data from each thermistor is n, e, s, and w, the wind direction is obtained by the following procedure.

（１） 風速値の大きい順に並べる。(1) Arrange in descending order of wind speed.

（２） 象限を判別する。(2) Determine the quadrant.

大きい風速検出サーミスタの位置が、Ｎ→Ｗ→Ｓ→Ｅ
のサイクルで隣合っている場合、 ア） ＥとＮの場合……第１象限 イ） ＮとＷの場合……第２象限 ウ） ＷとＳの場合……第３象限 エ） ＳとＥの場合……第４象限 ただし、大きい２つの風速検出サーミスタの位置が、
Ｎ→Ｗ→Ｓ→Ｅのサイクルで隣合っていない場合には、
３番目に大きい値の位置を無条件に風向として設定す
る。The position of the large wind speed detection thermistor is N → W → S → E
A) In the case of E and N ... 1st quadrant b) In the case of N and W ... 2nd quadrant c) In the case of W and S ... 3rd quadrant d) S and E In the case of the fourth quadrant, the positions of the two large wind speed detecting thermistors are
If they are not adjacent in the cycle of N → W → S → E,
The position of the third largest value is unconditionally set as the wind direction.

（３）第４図に示されるようにして、 α（ｅ＋Ｗ）／（ｎ＋ｓ）なる風向係数αを計算す
る。(3) As shown in FIG. 4, a wind direction coefficient α of α (e + W) / (n + s) is calculated.

ただし、第１および第３象限の場合、前記αを1/α＝
（ｎ＋ｓ）／（ｅ＋Ｗ）とすると、各象限において、０
〜90゜の角度範囲において、第５図に示されるグラフの
ように、同一特性の係数αを得ることが出来る。However, in the case of the first and third quadrants, the aforementioned α is 1 / α =
If (n + s) / (e + W), then in each quadrant, 0
In the angle range of up to 90 °, the coefficient α having the same characteristic can be obtained as shown in the graph of FIG.

したがって、各象限における風向角度θは、 θ＝ｆ（α）＋C1 C1:補正係数 によって得ることが出来る。 Therefore, the wind direction angle θ in each quadrant can be obtained by θ = f (α) + C1 C1: correction coefficient.

また、風速値の算出は、上記（１）の式で並び変えた
出力値のうち最大値をとれば、±20％程度の精度を得る
ことが出来るが、風向角度θが得られているので、次の
式による風向補正が可能である。In the calculation of the wind speed value, if the maximum value among the output values rearranged by the above equation (1) is taken, an accuracy of about ± 20% can be obtained, but since the wind direction angle θ is obtained. The wind direction can be corrected by the following equation.

風速値:V＝Vmax＋｛Ｖ（θ）＋C2｝ Vmax:4つの風速値の最大値 C2 ：補正係数 上記したように、本発明の風向計は、直流一定電流型
サーミスタ式流速計を風速計として応用するものであ
り、４個の風速検出サーミスタ２と、１個の風温検出サ
ーミスタ１とをピラミッド状の保持部材５の頂部と、側
面の４つの辺の部分にそれぞれ取付け、ピラミッドセン
サーを形成している。そして、多数のピラミッドセンサ
ーをそれぞれの１つのチャンネルとして設定し、それ等
のサーミスタの検知値を検出回路21を介してスキャナー
回路22に入力し、コントロール回路23によりコントロー
ルされるスキャナー回路22で、Ｃ−MOSスイッチにより
各ピラミッドセンサーからの風速データと風温データと
の信号を処理する。Wind speed value: V = Vmax + {V (θ) + C2} Vmax: Maximum value of four wind speed values C2: Correction coefficient As described above, the anemometer according to the present invention uses a DC constant current thermistor type anemometer as an anemometer. A pyramid sensor is formed by attaching four wind speed detection thermistors 2 and one wind temperature detection thermistor 1 to the top of the pyramid-shaped holding member 5 and the four sides of the side surface, respectively. doing. Then, a number of pyramid sensors are set as one channel for each, and the detection values of the thermistors are input to a scanner circuit 22 via a detection circuit 21. -Process signals of wind speed data and wind temperature data from each pyramid sensor by the MOS switch.

前記各チャンネルからの信号は、２つの信号線で順番
に出力され、１つの風温信号は、増幅回路24とリニアラ
イザ25とによって実際の温度に対応した信号に変換され
る。また、４つの風速信号は、増幅回路27と、実際の温
度に対応した信号を入力に持つ風温補正回路26と、リニ
アライザ28とによって、実際の風速値に対応した信号に
変換する。The signals from the respective channels are sequentially output by two signal lines, and one air temperature signal is converted into a signal corresponding to the actual temperature by the amplifier circuit 24 and the linearizer 25. The four wind speed signals are converted into signals corresponding to the actual wind speed value by an amplifier circuit 27, a wind temperature correction circuit 26 having a signal corresponding to the actual temperature as an input, and a linearizer 28.

上記したようにして得られた２種類の信号を、再度、
マルチプレクサ29に入力して１種類の信号線に統合し、
この信号をA/D変換回路30によってデジタル信号に変換
し、次いで、RS232C変換回路31によってシリアル信号に
変換して、RS232Cケーブルを介してパーソナルコンピュ
ータ32に入力する。The two types of signals obtained as described above are again
Input to the multiplexer 29 and integrate it into one kind of signal line,
This signal is converted to a digital signal by the A / D conversion circuit 30, then converted to a serial signal by the RS232C conversion circuit 31, and input to the personal computer 32 via the RS232C cable.

パーソナルコンピュータ32においては、４つの風速値
の大小関係から風向を算出し、風向、風速、風温の３種
類のデータを、表示部に対して数字またはグラフで表示
するようにしている。In the personal computer 32, the wind direction is calculated from the magnitude relationship of the four wind speed values, and three types of data, that is, the wind direction, the wind speed, and the wind temperature, are displayed on the display unit as numbers or graphs.

したがって、本発明の風向計においては、サーミスタ
と制御回路のみによって構成されているので、耐久性が
あり、サーミスタの感度が高いという利点から、微弱な
流れの中でも測定を行うことが出来、回路構成が簡単
で、電磁ノイズ等の外部雑音の影響を受けにくいという
利点を有している。また、ピラミッドセンサーに取付け
た５つのサーミスタは全て同一規格のもので、非常に小
さいものを使用することが出来るので、ピラミッド状の
保持部材の形状を小さくすることが可能である。そし
て、本発明の装置においては、風温検出サーミスタをピ
ラミッドの頂部に、４つの風速検出サーミスタをピラミ
ッドの各底辺に対応する側面部分に配置しており、それ
等のサーミスタが立体的に配置されているので、相互に
熱の影響を受けにくい構造のものとなっている。Therefore, since the anemoscope of the present invention is constituted only by the thermistor and the control circuit, it is durable and has high sensitivity of the thermistor. Has the advantage that it is simple and is not easily affected by external noise such as electromagnetic noise. In addition, since all five thermistors attached to the pyramid sensor are of the same standard and can be very small, the shape of the pyramid-shaped holding member can be reduced. In the apparatus of the present invention, the wind temperature detecting thermistor is disposed at the top of the pyramid, and four wind speed detecting thermistors are disposed at the side portions corresponding to the bottom of the pyramid, and the thermistors are three-dimensionally disposed. As a result, the structure is not easily affected by heat.

さらに、本発明の風向計においては、風温および風速
の測定精度が高く、また、風速値を直接測定して、その
大小関係から風向を求める方式のため、別に風速測定用
のサーミスタを設ける必要がない。また、本発明のピラ
ミッドは、容易に平面的な指向性を持たせることが出
来、三次元センサーとして応用することが出来る。さら
に、本発明の装置においては、スキャナー回路にＣ−MO
Sスイッチを用いているので、機械的な接点がないため
に、装置の寿命が長く、処理動作の高速化が可能であ
る。Furthermore, in the anemometer of the present invention, the measurement accuracy of the wind temperature and the wind speed is high, and since the wind speed value is directly measured and the wind direction is obtained from the magnitude relation, it is necessary to provide a separate thermistor for wind speed measurement. There is no. Further, the pyramid of the present invention can easily have a planar directivity and can be applied as a three-dimensional sensor. Further, in the apparatus of the present invention, the C-MO
Since the S switch is used, there is no mechanical contact, so that the life of the device is long and the processing operation can be speeded up.

上記したような本発明の風向計において、ピラミッド
センサーとして第６図（ａ）〜（ｅ）に示されるような
構成の装置を用いることが可能である。In the anemoscope of the present invention as described above, it is possible to use a device having a configuration as shown in FIGS. 6 (a) to 6 (e) as a pyramid sensor.

前記第６図に示される実施例において、風速検出サー
ミスタが風の流れを乱したり、他の面に風を流すことを
防止するために、前記風速検出サーミスタの取付け部分
を凹部に形成し、１つの風速検出サーミスタに当たった
風が、他の風速検出サーミスタに影響を与えることがな
いように構成しているものである。In the embodiment shown in FIG. 6, the wind speed detecting thermistor disturbs the flow of the wind, and in order to prevent the wind from flowing to the other surface, a mounting portion of the wind speed detecting thermistor is formed in a concave portion, The configuration is such that the wind hitting one wind speed detecting thermistor does not affect the other wind speed detecting thermistors.

例えば、同図（ａ）に示される例においては、ピラミ
ッド状に保持部材10aを形成しているが、上記したよう
に、風速検出サーミスタ２を設ける部分は凹部に設定さ
れている。For example, in the example shown in FIG. 2A, the holding member 10a is formed in a pyramid shape, but as described above, the portion where the wind speed detection thermistor 2 is provided is set to a concave portion.

また、同図（ｂ）に示される例においては、保持部材
10bを四角のブロック形状に構成し、その上面の中央に
風温検出サーミスタ１を配置し、他の４つの側辺の部分
には凹部を介してそれぞれ４つの風速検出サーミスタ２
を配置する。Further, in the example shown in FIG.
10b is formed in a square block shape, and a wind temperature detecting thermistor 1 is disposed in the center of the upper surface, and four wind speed detecting thermistors 2 are provided on the other four side portions through concave portions, respectively.
Place.

同図（ｃ）に示される実施例においては、保持部材10
cを略三角形状のものとして構成し、上面の中央部に風
温検出サーミスタ１を配置し、他の３つの側辺の部分に
凹部を介して風速検出サーミスタ２を設けたものであ
る。In the embodiment shown in FIG.
c is configured as a substantially triangular shape, a wind temperature detecting thermistor 1 is disposed at the center of the upper surface, and a wind speed detecting thermistor 2 is provided at the other three side portions via concave portions.

さらに、同図（ｄ）に示される例においては、棒状の
保持部材10dの所定の位置に、図示を省略した風温検出
サーミスタ１と、XY平面に対して風の流れの影響を受け
ない風速検出サーミスタ２を各々１個だけ設けている。
そして、風向検出サーミスタ３を取付ける部分を、突出
部材10eのように、風の流れの影響が特定され得るよう
に特殊な形状に形成した部材に対して設け、風速、風向
と風温とを同時に測定出来るようにすることが可能なも
のとして構成されている。Further, in the example shown in FIG. 3D, a wind temperature detecting thermistor 1 (not shown) is provided at a predetermined position of the rod-shaped holding member 10d, and a wind speed which is not affected by the flow of wind with respect to the XY plane. Only one detection thermistor 2 is provided.
Then, a portion for attaching the wind direction detecting thermistor 3 is provided for a member formed in a special shape such that the influence of the wind flow can be specified, such as the protruding member 10e, and the wind speed, wind direction and wind temperature are simultaneously measured. It is configured so that it can be measured.

上記したような各実施例は、保持部材を構成した後
で、その保持部材の特定の部分にサーミスタを取付けた
場合の例であるが、本発明の装置においては、第７図に
示されるように、ピラミッド状の保持部材５をセラミッ
クによって一体に作成し、その所定の部分に電極を設け
るとともに、前記電極の上にサーミスタの厚膜を印刷
し、さらに焼結を行うことによって、ピラミッドセンサ
ー10を作成することも可能である。Each of the embodiments described above is an example in which a thermistor is attached to a specific portion of the holding member after the holding member is formed. In the apparatus of the present invention, as shown in FIG. Next, a pyramid-shaped holding member 5 is integrally formed of ceramic, electrodes are provided on predetermined portions thereof, a thick film of a thermistor is printed on the electrodes, and sintering is performed. It is also possible to create

なお、本発明の風向計において、ピラミッドセンサー
の数等の条件は、測定される対象物によって決定される
ものであり、比較的小さな機械装置の内部での風向や風
速等を測定する場合には、その装置内部に配置されるピ
ラミッドセンサーの数は少なくとも良いものである。そ
れに対して、比較的大きな装置での全体の風の流れ等を
測定する場合には、多くのピラミッドセンサーを用い
て、その装置内部での風向や風速等を厳密に測定するこ
と等の任意の状態での測定値を得ることが出来るものと
なる。In the anemoscope of the present invention, conditions such as the number of pyramid sensors are determined by the object to be measured, and when measuring the wind direction or wind speed inside a relatively small mechanical device, The number of pyramid sensors arranged inside the device is at least good. On the other hand, when measuring the overall wind flow and the like in a relatively large device, arbitrary measurement such as strict measurement of the wind direction and wind speed inside the device using many pyramid sensors is used. The measured value in the state can be obtained.

また、本発明に用いるセンサーは、特に、第６図に示
されるような装置として構成した場合には、Ｚ軸方向か
らの風の流れをカット出来るように構成しているので、
これらのセンサーを複数個軸線を変えて組合せて配置す
ることによって、三次元風向センサーとして利用するこ
とが出来る。そして、本発明のセンサーは、その組合せ
状態を適宜選択することによって、機械装置内での風向
や風速等を容易に検知出来るものであるが、従来の風向
計のように、自然の風の流れ等の測定装置としても用い
ることが可能なもので、ハンディな測定装置を構成する
ことが出来るものとなる。In addition, the sensor used in the present invention is configured so as to cut off the flow of wind from the Z-axis direction, particularly when configured as a device as shown in FIG.
By arranging a plurality of these sensors by changing their axes, they can be used as a three-dimensional wind direction sensor. The sensor of the present invention can easily detect the wind direction, the wind speed, etc. in the mechanical device by appropriately selecting the combination state. It can also be used as a measuring device such as the one described above, and can constitute a handy measuring device.

（発明の効果） 本発明の風向計は、上記したような構成を有するもの
であるから、ピラミッドセンサーを非常に小型の装置と
して構成することが出来、測定装置全体を小型に構成出
来るとともに、測定精度を向上させることが可能であ
る。(Effect of the Invention) Since the anemometer of the present invention has the above-described configuration, the pyramid sensor can be configured as a very small device, and the entire measurement device can be configured to be small, and the measurement can be performed. It is possible to improve accuracy.

また、本発明の風向計は、ピラミッドセンサーによっ
て風の流れを乱したりすることがないので、非常に狭い
機械装置の内部での風向や風速、風温等の測定を行うこ
とが出来るもので、特に複写機等のような装置での冷却
空気の流れ等の測定を行う場合に大きな効果を発揮させ
ることが出来るものとなる。Further, the anemometer of the present invention does not disturb the flow of the wind by the pyramid sensor, so that it can measure the wind direction, wind speed, wind temperature, etc. inside a very narrow mechanical device. In particular, when measuring the flow of cooling air in a device such as a copying machine or the like, a great effect can be exhibited.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第１図は本発明のピラミッドセンサーの斜視図、第２図
は本発明のピラミッドセンサーによる測定値の状態を示
すグラフ、第３図は本発明の制御回路の構成を示すブロ
ック図、第４図は風向係数αの角度特性を示すグラフ、
第５図は第４図のグラフにおいて第１象限と第３象限
で、風向係数を1/αとし、それぞれの象限で０〜90゜で
の角度変位に換算した風向係数αの角度特性を示すグラ
フ、第６図（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ本発明のピラミッ
ドセンサーの他の形状を示す説明図、第７図はセラミッ
クによって一体にピラミッドセンサーを構成する例の斜
視図であり、第８図は従来例のセンサーの構成を示す説
明図である。 図中の符号 １……風温検出サーミスタ、２……風速検出サーミス
タ、５……保持部材、10……ピラミッドセンサー、20…
…風向計、21……検出回路、22……スキャナー回路、23
……コントロール回路、24……増幅回路、25……リニア
ライザ、26……風温補正回路、27……増幅回路、28……
リニアライザ、29……マルチプレクサ、30……A/D変換
回路、31……RS232C変換回路、32……パーソナルコンピ
ュータ。FIG. 1 is a perspective view of a pyramid sensor of the present invention, FIG. 2 is a graph showing a state of a measured value by the pyramid sensor of the present invention, FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a control circuit of the present invention, and FIG. Is a graph showing the angle characteristics of the wind direction coefficient α,
FIG. 5 shows the angle characteristics of the wind direction coefficient α in the first and third quadrants in the graph of FIG. 4, where the wind direction coefficient is 1 / α, and the angular displacement in each quadrant is 0 to 90 °. FIGS. 6 (a) to 6 (d) are explanatory views showing other shapes of the pyramid sensor of the present invention, and FIG. 7 is a perspective view of an example in which the pyramid sensor is integrally formed of ceramic, and FIG. FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of a conventional sensor. Reference numeral 1 in the drawing: wind temperature detecting thermistor 2, wind speed detecting thermistor 5, holding member 10, pyramid sensor 20, 20
… Anemometer, 21… Detector circuit, 22… Scanner circuit, 23
…… Control circuit, 24 …… Amplifier circuit, 25 …… Linearizer, 26 …… Wind temperature correction circuit, 27 …… Amplifier circuit, 28 ……
Linearizer, 29: Multiplexer, 30: A / D conversion circuit, 31: RS232C conversion circuit, 32: Personal computer.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】略ピラミッド状の保持部材と、 前記保持部材の頂部に配置した風温検出手段と、 前記保持部材の側部に配置した複数個の風速検出手段
と、 前記風温検出手段および前記複数個の風速検出手段によ
り検出された検出信号にもとづいて風向を演算する風向
演算手段と、 前記風向演算手段により得られた風向信号を出力する風
向信号出力手段とを備えたことを特徴とする風向計。1. A substantially pyramid-shaped holding member, wind temperature detecting means disposed on a top of the holding member, a plurality of wind speed detecting means disposed on a side portion of the holding member; A wind direction calculating means for calculating a wind direction based on detection signals detected by the plurality of wind speed detecting means; and a wind direction signal output means for outputting a wind direction signal obtained by the wind direction calculating means. Anemometer to do.