JP3773021B2

JP3773021B2 - Data logger device

Info

Publication number: JP3773021B2
Application number: JP28570999A
Authority: JP
Inventors: 則幸佐久間
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1999-10-06
Filing date: 1999-10-06
Publication date: 2006-05-10
Anticipated expiration: 2019-10-06
Also published as: JP2001108486A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、データロガー装置に関するものであり、詳しくはＦＡ（ＦａｃｔｏｒｙＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ）用にアナログ信号（出力電流値；４〜２０ｍＡ、出力電圧値；１〜５Ｖ）を出力する機能を備えたデータロガー装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術におけるＦＡ用のアナログ信号（出力電流値；４〜２０ｍＡ、出力電圧値；１〜５Ｖ）を出力する機能を有するデータロガー装置は、温度、流量などを測定し、その大きさに合わせて、出力電流値４〜２０ｍＡ或いは出力電圧値１〜５Ｖのアナログ信号を出力し、制御等に利用しているものが周知である。
【０００３】
このデータロガー装置にアナログ回路を利用したものでは一つの入力信号に対して一つのアナログ信号を出力するものが存在する。これは入力信号に対してリニアにアナログ信号を出力する構成になっている。またマイクロプロセッサ等を利用して入力信号をＡ／Ｄ変換によりデジタルデータに変換し、そのデータの大きさに合わせて演算してアナログ信号を出力するようになっているものがあるが、この場合の入力信号に対するサンプリング周期は数ｍｓｅｃ或いは数１０ｍｓｅｃである。図３は１０ｍｓｅｃ周期のサンプリング周期で温度を測定（図３（Ａ））し、その温度に基づくアナログ信号を出力電流値で表したもの（図３（Ｂ））であり、測定データが、１０ｍｓｅｃ周期でリニアな温度上昇である時には出力電流値も略リニアな上昇であり、測定データに見合って追従している。
【０００４】
【発明が解決するための課題】
しかしながら、従来技術で説明したデータロガー装置においては、サンプリング周期が、数ｓｅｃ（例えば、０．５ｓｅｃ）周期と長くなると、アナログ信号の出力はサンプリング周期の数ｓｅｃ（０．５ｓｅｃ）周期に追従して変化することができなくなる。図４はサンプリング周期が０．５ｓｅｃ以上の時の温度を測定した測定データ（図４（Ａ））に基づくアナログ信号の出力である出力電流値（図４（Ｂ））を示したものであり、サンプリング周期が短い数ｍｓｅｃ或いは数１０ｍｓｅｃ周期のサンプリング周期であればあまり影響のなかったアナログ信号の出力過渡応答が数ｓｅｃ（例えば、０．５ｓｅｃ）周期以上のサンプリング周期になることで、アナログ信号の出力はリニアにならず測定点間（例えば、ｔ１とｔ２、ｔ２とｔ３）において波形の歪が顕著に現れることになる。そのため、時系列に測定した測定データとのリニア性を保つことができなくなり、測定データに見合ったアナログ信号を出力することができなくなる。このように、サンプリング周期が数ｓｅｃ単位、例えば、０．５ｓｅｃ周期のように周期が長くなる場合、又はサンプリング周期が可変できる（例えば、１ｓｅｃ、５ｓｅｃ、１０ｓｅｃ周期）ような場合には、アナログ信号の出力が実際の測定した時系列の測定データの値とは異なる値となってしまうという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、時系列に測定する測定データのサンプリング周期が長くなっても測定データに基づくアナログ信号の出力が測定データに追従して変化するデータロガー装置を実現することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係るデータロガー装置は、次のような構成にすることである。
（１）時系列の測定データに基づいて、アナログ信号を出力するデータロガー装置であって、現時点の測定データと、その事前の測定データと過渡応答の時定数とに基づいて、前記アナログ信号間の出力を前記測定データに追従するように補正する補正手段を備えたことを特徴とするデータロガー装置。
（２）前記補正手段は、時系列に測定する測定点のサンプリング周期により自動的に又は任意に設定することを特徴とする（１）記載のデータロガー装置。
【０００７】
このように、時系列に測定する測定データに基づいて、アナログ信号間を補正することにより、サンプリング周期が長くなった場合や変化した場合でもアナログ信号間の出力を例えば、リニアに補正することによって測定データに追従したアナログ信号にすることが可能になる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を詳しく説明する。
特にアナログ信号間の出力がリニアになるように補正した場合の実施例について説明する。
図１は本発明の一実施例を示すデータロガー装置の構成図である。図１において、データロガー装置１０は、時系列に被測定対象位置の温度を測定する入力端子２０ａ、２０ｂと、入力端子２０ａ、２０ｂから入力した測定信号をデジタル値（測定データ）に変換するＡ／Ｄ変換部３０と、このデジタル値に変換された信号に基づいてアナログ信号を作成するデータを演算作成する制御・演算部４０と、このデジタル値を保存するメモリ５０と、演算作成されたデータをアナログ値に変換するＤ／Ａ変換部６０と、アナログ値に変換されたデータから出力電流値を生成するアナログ出力部７０とから構成されている。Ｄ／Ａ変換部６０はデジタル値を直接アナログ値に変換するＤ／Ａコンバーター或いはパルス幅を出力し積分回路によりアナログ値に変換するＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）を利用したものでもよい。又、制御・演算部４０には、現時点の測定データと、その事前の測定データとの変化率に基づいて、アナログ信号間の出力がリニアになるように補正する補正手段を備えている。この補正手段は、サンプリング周期により自動的に又は任意に設定することができる。
【０００９】
次に、このような構成からなるデータロガー装置１０におけるアナログ信号間の出力をリニアにする手法について説明する。図２は、時系列に被測定対象位置の温度を測定し、それを出力電流値として出力する実施例を示したものであり、

の関係があるものとする。そして実施例における出力電流値の初期値は０ｍＡに設定する。尚、測定対象は温度でなくとも、流量、風量等でもよく、又、アナログ信号の出力は電流値でなくとも電圧値の出力でもよいことは勿論のことである。
【００１０】
先ず、サンプリング周期が０ｓｅｃ時の測定点では、１０°Ｃの温度測定データ（ｄ１）を得たとする（図２（Ａ）参照）。この１０°Ｃの温度測定信号（ｄ１）はＡ／Ｄ変換部３０によりデジタル値（測定データ）に変換され、制御・演算部４０によりアナログ信号の出力に対応する値が計算され、Ｄ／Ａ変換部６０に送られる。この変換されたデジタル値はメモリ５０にも保存される。
【００１１】
次に、アナログ信号に変換されるとこの値はアナログ出力部７０により電流値に変換され、この場合のアナログ信号は１０ｍＡ（ｉ１）が出力されることになる（図２（Ｂ）参照）。この値は次のサンプリング周期１ｓｅｃの測定点まで保持される。
【００１２】
次に、サンプリング周期が１ｓｅｃ時の測定点での測定データは、１５°Ｃ（ｄ２）を測定すると上記と同様に処理され、制御・演算部４０における補正手段が機能する。即ち、サンプリング周期が０ｓｅｃ時の前回測定データ（１０°Ｃ）とサンプリング周期が１ｓｅｃ時の現時点の測定データ（１５°Ｃ）より傾きである変化率が求められ、次のサンプリング周期の２ｓｅｃ時まで、この変化率に基づくデジタルデータが順次Ｄ／Ａ変換部６０に送られ、アナログ信号間（ｉ１とｉ２間）の出力電流は緩やかな変化、即ち、リニアに変化する。サンプリング周期が１ｓｅｃ時の測定データ（ｄ２）は、次のサンプリング周期である２ｓｅｃ時の測定データ（ｄ３）との演算で使用するため、メモリ５０へ保存される。このようにして順次測定を行い、アナログ信号の出力を行ってゆくとアナログ信号間（例えば、ｉ２とｉ３間、ｉ３とｉ４間、ｉ４とｉ５間）は緩やかな変化、即ち、全体としてリニアなアナログ信号となって出力することができるのである。
【００１３】
なお、本発明は、リニア補正する構成を示したが、例えば過度応答の時定数を設定して補正する構成でもよい。要するに測定データに見合った状態で出力できる補正が行えればよい。
【００１４】
【発明の効果】
上述説明した本発明によれば、次の効果が得られる。
【００１５】
請求項１または２の発明によれば、従来よりも遅くなったサンプリング周期で時系列に測定するデータロガー装置において、測定点における測定データに基づくアナログ信号間の出力が測定データに見合った状態で出力することができ、更にサンプリング周期を変更した場合にも自動的に測定データに対応できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係るデータロガー装置の略示的な構成図である。
【図２】同サンプリング周期が数ｓｅｃ単位での測定データとアナログ信号の出力をグラフで示したものであり、（Ａ）は温度と時間（サンプリング周期）との関係を示した測定データであり、（Ｂ）は出力電流値と時間との関係を示したグラフである。
【図３】従来技術におけるサンプリング周期が数ｍｓｅｃ単位での測定データとアナログ信号の出力をグラフで示したものであり、（Ａ）は温度と時間（サンプリング周期）との関係を示した測定データであり、（Ｂ）は出力電流値と時間（サンプリング周期）との関係を示したグラフである。
【図４】従来技術におけるサンプリング周期が数ｓｅｃ単位での測定データとアナログ信号の出力をグラフで示したものであり、（Ａ）は温度と時間（サンプリング周期）と関係を示した測定データであり、（Ｂ）は出力電流値と時間（サンプリング周期）との関係を示したグラフである。
【符号の説明】
１０データロガー装置
２０ａ、２０ｂ入力端子
３０Ａ／Ｄ変換部
４０制御・演算部
５０メモリ
６０Ｄ／Ａ変換部
７０アナログ出力部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a data logger device, and more specifically, a data logger device having a function of outputting an analog signal (output current value: 4 to 20 mA, output voltage value: 1 to 5 V) for FA (Factory Automation). About.
[0002]
[Prior art]
A data logger device having a function of outputting an analog signal for FA (output current value: 4 to 20 mA, output voltage value: 1 to 5 V) in the prior art measures temperature, flow rate, etc., and adjusts to the size. It is well known that an analog signal having an output current value of 4 to 20 mA or an output voltage value of 1 to 5 V is output and used for control or the like.
[0003]
Some data logger devices that use an analog circuit output one analog signal for one input signal. This is configured to output an analog signal linearly with respect to the input signal. In some cases, the input signal is converted to digital data by A / D conversion using a microprocessor, etc., and an analog signal is output by performing calculation according to the size of the data. The sampling period for the input signal is several milliseconds or several tens of milliseconds. FIG. 3 shows a temperature measured at a sampling period of 10 msec (FIG. 3A), an analog signal based on the temperature expressed as an output current value (FIG. 3B), and the measured data is 10 msec. When the temperature rises linearly with the period, the output current value also rises substantially linearly, and follows the measured data.
[0004]
[Problem to be Solved by the Invention]
However, in the data logger apparatus described in the prior art, when the sampling period is as long as several seconds (for example, 0.5 sec), the output of the analog signal follows the sampling period of several seconds (0.5 sec). Cannot change. FIG. 4 shows an output current value (FIG. 4 (B)) that is an analog signal output based on measurement data (FIG. 4 (A)) obtained by measuring the temperature when the sampling period is 0.5 sec or more. If the sampling period is a short sampling period of several msec or several tens of msec, the analog signal output transient response, which has not been significantly affected, becomes a sampling period of several sec (for example, 0.5 sec) or more, and the analog signal Output is not linear, and waveform distortion appears remarkably between measurement points (for example, t1 and t2, t2 and t3). Therefore, linearity with the measurement data measured in time series cannot be maintained, and an analog signal corresponding to the measurement data cannot be output. As described above, when the sampling period is several seconds, for example, when the period is long, such as 0.5 sec, or when the sampling period can be varied (for example, 1 sec, 5 sec, 10 sec), an analog signal is used. There is a problem that the output of becomes different from the actual measured time-series measurement data.
[0005]
Accordingly, the present invention is to realize a data logger device in which the output of an analog signal based on measurement data changes following the measurement data even if the sampling period of the measurement data measured in time series becomes long.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a data logger device according to the present invention is configured as follows.
( 1 ) A data logger device that outputs an analog signal based on time-series measurement data, and based on the current measurement data, the prior measurement data, and the time constant of the transient response, A data logger device comprising correction means for correcting the output of the signal so as to follow the measurement data .
( 2 ) The data logger device according to (1) , wherein the correction means is automatically or arbitrarily set according to a sampling cycle of measurement points measured in time series.
[0007]
In this way, by correcting between analog signals based on measurement data measured in time series, the output between analog signals can be corrected, for example, linearly even when the sampling period becomes longer or changes. It becomes possible to make an analog signal that follows the measurement data.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
An embodiment in the case where correction is made so that the output between analog signals becomes linear will be described.
FIG. 1 is a block diagram of a data logger device showing an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a data logger device 10 converts input terminals 20a and 20b that measure the temperature of a measurement target position in time series, and a measurement signal that is input from the input terminals 20a and 20b to a digital value (measurement data) A. / D conversion unit 30, control / calculation unit 40 that computes and creates data for creating an analog signal based on the signal converted to this digital value, memory 50 that stores this digital value, and data that is created by computation Is converted to an analog value, and an analog output unit 70 that generates an output current value from the data converted to the analog value. The D / A converter 60 may use a D / A converter that directly converts a digital value into an analog value or a PWM (Pulse Wide Modulation) that outputs a pulse width and converts it into an analog value by an integration circuit. The control / arithmetic unit 40 is provided with correction means for correcting the output between analog signals to be linear based on the rate of change between the current measurement data and the previous measurement data. This correction means can be set automatically or arbitrarily according to the sampling period.
[0009]
Next, a method for linearizing the output between analog signals in the data logger apparatus 10 having such a configuration will be described. FIG. 2 shows an embodiment in which the temperature at the position to be measured is measured in time series and is output as an output current value.

It shall be related. The initial value of the output current value in the embodiment is set to 0 mA. It should be noted that the measurement target may not be temperature but may be flow rate, air volume, etc., and the analog signal output may be a voltage value output instead of a current value.
[0010]
First, it is assumed that temperature measurement data (d1) of 10 ° C. is obtained at a measurement point when the sampling period is 0 sec (see FIG. 2A). The 10 ° C. temperature measurement signal (d1) is converted into a digital value (measurement data) by the A / D conversion unit 30, and a value corresponding to the output of the analog signal is calculated by the control / calculation unit 40. It is sent to the conversion unit 60. This converted digital value is also stored in the memory 50.
[0011]
Next, when converted into an analog signal, this value is converted into a current value by the

analog output unit

70, and 10 mA (i1) is output as the analog signal in this case (see FIG. 2B). This value is held until the next measurement point with a sampling period of 1 sec.
[0012]
Next, the measurement data at the measurement point when the sampling period is 1 sec is processed in the same manner as described above when 15 ° C. (d2) is measured, and the correction means in the control / calculation unit 40 functions. That is, a change rate having a slope is obtained from the previous measurement data (10 ° C.) when the sampling cycle is 0 sec and the current measurement data (15 ° C.) when the sampling cycle is 1 sec, and until the next sampling cycle of 2 sec. The digital data based on the rate of change is sequentially sent to the D / A converter 60, and the output current between the analog signals (between i1 and i2) changes gradually, that is, changes linearly. The measurement data (d2) at the sampling period of 1 sec is stored in the memory 50 for use in the calculation with the measurement data (d3) at the next sampling period of 2 sec. When the measurement is sequentially performed and the analog signal is output in this way, the analog signals (for example, between i2 and i3, between i3 and i4, and between i4 and i5) gradually change, that is, linear as a whole. It can be output as an analog signal.
[0013]
Although the present invention shows a configuration for linear correction, a configuration for correcting by setting a time constant of an excessive response may be used. In short, it is only necessary to perform correction that can be output in a state corresponding to the measurement data.
[0014]
【The invention's effect】
According to the present invention described above, the following effects can be obtained.
[0015]
According to the first or second aspect of the present invention, in the data logger device that measures in time series at a sampling cycle that is slower than the prior art, the output between the analog signals based on the measurement data at the measurement point is in a state that matches the measurement data. It is possible to output, and even when the sampling period is changed, the measurement data can be automatically handled.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a data logger device according to the present invention.
FIG. 2 is a graph showing measurement data and analog signal output in the same sampling period in units of several seconds, and (A) is measurement data showing the relationship between temperature and time (sampling period). , (B) are graphs showing the relationship between the output current value and time.
FIG. 3 is a graph showing measurement data and analog signal output in a sampling period of several milliseconds in the prior art, and (A) is measurement data showing the relationship between temperature and time (sampling period). (B) is a graph showing the relationship between the output current value and time (sampling period).
FIG. 4 is a graph showing measurement data and analog signal output in a sampling period of a few seconds in the prior art, and (A) is measurement data showing the relationship between temperature and time (sampling period). Yes, (B) is a graph showing the relationship between the output current value and time (sampling period).
[Explanation of symbols]
10 Data Logger Device 20a, 20b Input Terminal 30 A / D Converter 40 Control / Calculator 50 Memory 60 D / A Converter 70 Analog Output Unit

Claims

時系列の測定データに基づいてアナログ信号を出力するデータロガー装置であって、
現時点の測定データと、その事前の測定データと過渡応答の時定数とに基づいて、前記アナログ信号間の出力を前記測定データに追従するように補正する補正手段を備えたことを特徴とするデータロガー装置。A data logger device that outputs an analog signal based on time-series measurement data,
Data comprising correction means for correcting the output between the analog signals to follow the measurement data based on the current measurement data, the previous measurement data, and the time constant of the transient response Logger device.

前記補正手段は、時系列に測定する測定点のサンプリング周期により自動的に又は任意に設定することを特徴とする請求項１記載のデータロガー装置。Wherein the correction means, when the data logger device as claimed in claim 1, wherein the set to automatically or arbitrarily by the sampling period of the measurement points to be measured in time series.