JPS6143238Y2 - - Google Patents
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- JPS6143238Y2 JPS6143238Y2 JP1980158093U JP15809380U JPS6143238Y2 JP S6143238 Y2 JPS6143238 Y2 JP S6143238Y2 JP 1980158093 U JP1980158093 U JP 1980158093U JP 15809380 U JP15809380 U JP 15809380U JP S6143238 Y2 JPS6143238 Y2 JP S6143238Y2
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- Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
本考案は、発電型或はパルス発生型等の風速セ
ンサにより風で駆動される回転軸の回転数を検出
して、風速に対応する電圧の風速信号を出力する
回転型風速計に関するものである。[Detailed description of the invention] This invention detects the rotational speed of a rotating shaft driven by wind using a wind speed sensor such as a power generation type or a pulse generation type, and outputs a wind speed signal of a voltage corresponding to the wind speed. This relates to type anemometers.
この種の風速計においては風により駆動される
回転軸及びこれに連動する回転検出部分の摩擦に
起因して風速−出力電圧特性は第１図のようにな
る。即ち出力電圧の立上りが遅れ、静止摩擦状態
ら動摩擦状態に移行する過渡領域では直線性が悪
く、この領域を越えると以後直線的な関係を呈
し、したがつて回転型風速計の風速信号出力Ｅp
は風速Ｕに対して
Ｅp＝aU＋Ｅc ……(1)
となるほぼ１次関数の関係にある。ここでａは比
例定数、Ｅcは直線部分の延長線と出力電圧（風
速信号出力）軸との交点即ち無風時の仮想的な負
の出力電圧に相当する定数項である。このような
原点を通らない１次関数の場合においても、指示
メータ或は記録紙等では対応する目盛を付すこと
により誤差なく風速の読取り、記録が可能である
が、風速値を汎用プログラムにより電算処理する
場合、平均風速を得るために回路的に平滑化す
る、Ｖ−Ｆ変換により区分平均を求める場合、基
準レベルから等間目盛の記録紙に記録する場合等
には誤差を生じ、この誤差率は風速が小さい程大
きくなり、また前述の如く指示メータの目盛を不
等間隔にした場合にはレンジを切換えると目盛も
多重にする必要がある。 In this type of anemometer, the wind speed-output voltage characteristic is as shown in FIG. 1 due to friction between the rotating shaft driven by the wind and the rotation detecting portion linked thereto. In other words, the rise of the output voltage is delayed, and the linearity is poor in the transient region where the state of static friction changes to the state of dynamic friction.After this region is exceeded, a linear relationship is exhibited, and therefore the wind speed signal output E of the rotary anemometer p
has an approximately linear function relationship with the wind speed U as E p =aU+E c (1). Here, a is a proportionality constant, and E c is a constant term corresponding to the intersection of the extension of the straight line and the output voltage (wind speed signal output) axis, that is, a virtual negative output voltage when there is no wind. Even in the case of such a linear function that does not pass through the origin, it is possible to read and record the wind speed without error by attaching a corresponding scale on an indicator meter or recording paper, but it is possible to read and record the wind speed without error by using a general-purpose program to calculate the wind speed value. When processing, errors occur when smoothing is performed using a circuit to obtain the average wind speed, when obtaining a segmented average using V-F conversion, when recording from a reference level on recording paper with equal intervals, etc. The rate increases as the wind speed decreases, and if the scales of the indicator meter are set at unequal intervals as described above, it is necessary to have multiple scales when changing ranges.
よつて本考案は、これらの点に鑑みて風速電圧
信号の種々の処理を高精度に行うことができ、か
つ記録・指示に際しても標準的な目盛の使用を可
能にする回転型風速計を提供することに在る。そ
してこの目的は本考案により無風時に擬似信号を
生じさせないように風速が所定レベルを越える場
合にのみ電圧としての風速信号の定数項に相当す
る電圧を補償して出力させることにより解決され
る。 Therefore, in view of these points, the present invention provides a rotary anemometer that can perform various types of processing of wind speed and voltage signals with high precision, and also allows the use of a standard scale for recording and giving instructions. It is in doing. This object is solved by the present invention by compensating and outputting a voltage corresponding to the constant term of the wind speed signal as a voltage only when the wind speed exceeds a predetermined level so as not to generate a false signal when there is no wind.
次に本考案を図示の実施例を基に説明する。 Next, the present invention will be explained based on the illustrated embodiments.
第２図は風速レベルを電圧として検出する発電
型の風速センサに本考案を適用した場合の原理的
な回路例を示し、同図において１は風速センサが
後続回路の影響を受けないようにするためのバツ
フア増幅器である。このバツフア増幅器１は風速
センサの出力特性が非直線の場合には、これを補
償し得るような振幅特性を備えるようにしても良
く、またこのような補償の必要がなく、かつ後続
回路の入力インピーダンスが大きい場合等は省略
することもできる。 Figure 2 shows a basic circuit example when the present invention is applied to a power generation type wind speed sensor that detects the wind speed level as a voltage. This is a buffer amplifier for If the output characteristic of the wind speed sensor is non-linear, this buffer amplifier 1 may be provided with an amplitude characteristic that can compensate for this, and there is no need for such compensation, and the input of the subsequent circuit is It can be omitted if the impedance is large.
２はバツフア増幅器１の出力である風速信号と
その定数項をするための補償電圧Ｅc′との加算回
路、３は式(1)の比例定数ａを最終的に規定する利
得を有する増幅器であり、例えば演算増幅器を利
用し、１万の十入力端には風速信号を入力させ、
一入力端には抵抗器Ｒ１，Ｒ２及びＲ３より構成
される負帰還回路を接続する。そしてスイツチＳ
１により抵抗器Ｒ１を短絡して帰還量を切換える
ことにより比例定数ａ即ちレンジを切換える得る
ようになつている。 2 is an addition circuit for adding the wind speed signal output from the buffer amplifier 1 and a compensation voltage E c ' for calculating its constant term; 3 is an amplifier having a gain that finally defines the proportionality constant a in equation (1). Yes, for example, by using an operational amplifier and inputting a wind speed signal to the input terminal of 10,000,
A negative feedback circuit composed of resistors R1, R2, and R3 is connected to one input terminal. And switch S
By short-circuiting the resistor R1 and changing the amount of feedback, the proportionality constant a, that is, the range can be changed.
４は所定の風速信号レベルＥd′を越える風速信
号が入力すると一定レベルの補償用の電圧を発生
するレベル弁別回路としての機能する比較器であ
り、その出力は可変抵抗器RV１によりレベルを
調整されて加算回路２へ補償電圧Ｅc′として供給
さる。５は例えばＵ＝0.3m／ｓに対する風速セ
ンサ出力４〜5mvを比較器４の比較レベル即ち所
定の風速信号レベルＥd′例えば1Vに増幅する回
転有無検出用の増幅器である。尚、所定の風速信
号レベルＥd′及び補償電圧Ｅc′は、最終的な出力
電圧として換算した場合それぞれ第１図及び式(1)
の所定の風速信号レベルＥd及び定数項Ｅcに相当
する。 4 is a comparator that functions as a level discrimination circuit that generates a compensation voltage of a certain level when a wind speed signal exceeding a predetermined wind speed signal level E d ' is input, and the level of its output is adjusted by a variable resistor RV1. and is supplied to the adder circuit 2 as a compensation voltage E c '. Reference numeral 5 denotes an amplifier for detecting the presence or absence of rotation, which amplifies the wind speed sensor output 4 to 5 mv for U=0.3 m/s, for example, to a comparison level of the comparator 4, that is, a predetermined wind speed signal level E d ', for example, 1V. Note that the predetermined wind speed signal level E d ' and compensation voltage E c ' are calculated as shown in Figure 1 and Equation (1), respectively, when converted into the final output voltage.
This corresponds to a predetermined wind speed signal level E d and a constant term E c .
以上説明した構成の回転型風速計において、発
電型の風速センサからは一定の微風レベルを越え
ると風速に対応するレベルの電圧が供給され、場
合によつてはバツフア増幅器１で直線性を補償さ
れて第１図に示す特性に対応しした負の定数項を
有する風速のほぼ１次関数としての風速信号が、
加算回路２へ供給さる。一方比較器４において増
幅器５から供給される風速信号が所定の風速信号
レベルＥd′に達すると、比較器４は一定レベルの
補償用の電圧を発生し、したがつて加算回路２へ
可変抵抗器RV１で調整された補償電圧Ｅc′が供
給される。加算回路２の出力は増幅器３で増幅さ
れ、風速信号出力としては第３図に示す如く所定
の風速信号レベルＥdを与える風速を越える範囲
において原点を通る風速の１次関数の出力電圧が
得られる。尚、定数項Ｅcの補償が、所定の風速
を越える範囲でのみ行われるのは風速センサの出
力が無い場合には風速信号出力も生じないように
するためであり、このための風速信号レベルＥd
はできるだけ低レベルにしておくか逆に直線領域
のみを実際の測定範囲とするために直線領域の始
点（第１図においてＥdよりも若干高いレベル）
に設定することもできる。 In the rotary anemometer configured as described above, the power generation type wind speed sensor supplies a voltage at a level corresponding to the wind speed when the wind speed exceeds a certain level, and in some cases, the linearity is compensated by the buffer amplifier 1. The wind speed signal as a nearly linear function of wind speed with a negative constant term corresponding to the characteristics shown in FIG.
The signal is supplied to the adder circuit 2. On the other hand, when the wind speed signal supplied from the amplifier 5 reaches the predetermined wind speed signal level E d ' in the comparator 4, the comparator 4 generates a compensation voltage of a constant level, and therefore the variable resistor is applied to the adding circuit 2. A compensation voltage E c ' adjusted by the voltage regulator RV1 is supplied. The output of the adder circuit 2 is amplified by an amplifier 3, and as shown in Fig. 3, an output voltage of a linear function of the wind speed passing through the origin is obtained in a range exceeding the wind speed giving a predetermined wind speed signal level Ed . It will be done. The reason why the constant term E c is compensated only in the range exceeding a predetermined wind speed is to prevent the wind speed signal from being output when there is no output from the wind speed sensor, and the wind speed signal level for this purpose is E d
should be kept as low as possible, or conversely, in order to make only the linear region the actual measurement range, set the starting point of the linear region (slightly higher level than E d in Figure 1).
It can also be set to .
第４図は第２図の原理的な回路構成に対応する
具体的な回路例であり、固定抵抗器Ｒ１１及びＲ
１２ににより加算回路を構成し、可変抵抗器RV
１１と、ダイオードＤ１１と、演算増幅器１１
と、抵抗器Ｒ１３及び１４による負帰還回路を備
えた演算増幅器１２と、所定の風速信号レベルを
設定するための固定抵抗器Ｒ１５及び可変抵抗器
RV１２とにより補償電圧発生回路を構成してい
る。この回路例においては第２図のバツフア増幅
器１は廃止され、代りに抵抗器Ｒ１１の値は風速
センサの出力インピーダンス例えば50Ω程度より
も充分大きく（10KΩ）、また抵抗器Ｒ１２の値
は可変抵抗器RV１１（10KΩ）或は演算増幅器
１１の出力インピーダンスより充分大きな値
（10MΩ）になつている。また加算回路Ｒ１１，
Ｒ１２に後続する増幅器３の入力インピーダンス
は、その出力抵抗に対して充分大きくされてい
る。 FIG. 4 is a concrete example of a circuit corresponding to the principle circuit configuration shown in FIG.
12 constitutes an adder circuit, and the variable resistor RV
11, diode D11, and operational amplifier 11
, an operational amplifier 12 equipped with a negative feedback circuit including resistors R13 and R14, a fixed resistor R15 and a variable resistor for setting a predetermined wind speed signal level.
RV12 constitutes a compensation voltage generation circuit. In this circuit example, the buffer amplifier 1 shown in Fig. 2 is abolished, and instead, the value of the resistor R11 is sufficiently larger (10KΩ) than the output impedance of the wind speed sensor, for example, about 50Ω, and the value of the resistor R12 is changed to a variable resistor. The value is sufficiently larger than the output impedance of the RV 11 (10KΩ) or the operational amplifier 11 (10MΩ). Further, the addition circuit R11,
The input impedance of the amplifier 3 following R12 is made sufficiently large relative to its output resistance.
動作に際して、風速センサから供給される電圧
としての風速信号はほとんど減衰すること無く増
幅器３（第２図）へ供給され、一方増幅器１２で
増幅された風速信号が可変抵抗器RV１２で設定
された所定の風速信号レベルを越えない範囲では
比較器として機能する演算増幅器１１の出力は負
電圧であり、この負の出力電圧はダイオードＤ１
１により阻止されて加算回路Ｒ１１，Ｒ１２への
入力電圧は零になつている。風速がさらに大きく
なり、所定の風速信号レベルを越えると演算増幅
器１１の出力は正電圧へ転じ、ダイオードＤ１１
を通して可変抵抗器RV１１で調整され、抵抗器
Ｒ１２及び１１により分圧されて補償電圧とな
る。そして抵抗器Ｒ１１を通して供給される風速
信号に加算され、さらに増幅されて第３図の風速
信号出力となる。 In operation, the wind speed signal as a voltage supplied from the wind speed sensor is supplied to the amplifier 3 (FIG. 2) with almost no attenuation, while the wind speed signal amplified by the amplifier 12 is applied to a predetermined voltage set by the variable resistor RV12. The output of the operational amplifier 11, which functions as a comparator, is a negative voltage within a range that does not exceed the wind speed signal level of the diode D1.
1, and the input voltages to the adder circuits R11 and R12 are zero. When the wind speed increases further and exceeds a predetermined wind speed signal level, the output of the operational amplifier 11 changes to a positive voltage, and the diode D11
The voltage is adjusted through the variable resistor RV11, and the voltage is divided by the resistors R12 and R11 to form a compensation voltage. Then, it is added to the wind speed signal supplied through the resistor R11 and further amplified, resulting in the wind speed signal output shown in FIG.
第５図は風速レベルをパルス周波数として検出
するパルス発生型の風速センサに本考案を適用し
た場合の回路例を示す。同図において２１は風速
センサから供給されるパルスｆをその周波に対応
する電圧に変換するＦ−Ｖコンバータ、２２は加
算回路、２３は加算回路２２の出力を増幅して所
定レンジの風速信号を出力する高出力インピーダ
ンスの増幅器、２４は風速センサからのパルスｆ
によりトリガされ、かつ風速信号として出力可能
な最低風速のパルス間隔にほぼ相当する時間幅の
パルスｇを発生する単安定マルチバイブレータで
ある。ダイオードＤ２１、コンデンサＣ２１及び
可変抵抗器RV２１はパルス保持回路を構成し、
コンデンサＣ２１は入力するパルスｇをコンデン
サＣ２１及び可変抵抗器RV２１により規定され
る時定数に対応して保持する。可変抵抗器RV２
１はこのようなパルス保持回路の出力電圧を調整
する機能も備え、この調整された出力電圧は加算
回路２２へ補償電圧として供給される。 FIG. 5 shows an example of a circuit in which the present invention is applied to a pulse generation type wind speed sensor that detects the wind speed level as a pulse frequency. In the figure, 21 is an F-V converter that converts the pulse f supplied from the wind speed sensor into a voltage corresponding to its frequency, 22 is an adding circuit, and 23 is amplifying the output of the adding circuit 22 to generate a wind speed signal in a predetermined range. A high output impedance amplifier 24 outputs a pulse f from the wind speed sensor.
This is a monostable multivibrator that is triggered by the wind speed signal and generates a pulse g with a time width approximately corresponding to the pulse interval of the lowest wind speed that can be output as a wind speed signal. Diode D21, capacitor C21 and variable resistor RV21 constitute a pulse holding circuit,
Capacitor C21 holds the input pulse g in accordance with a time constant defined by capacitor C21 and variable resistor RV21. Variable resistor RV2
1 also has a function of adjusting the output voltage of such a pulse holding circuit, and this adjusted output voltage is supplied to the adder circuit 22 as a compensation voltage.
これらの各部２４，Ｄ２１，Ｃ２１，RV２１
はレベル弁別回路としても機能する。 These parts 24, D21, C21, RV21
also functions as a level discrimination circuit.
動作に際しては風速センサから供給される入力
パルスｆは、Ｆ−Ｖコンバータ２１においてその
周波数に対応するレベルの電圧に変換され、電圧
の風速信号として加算回路２２へ供給される。ま
た入力パルスｆは単安定マルチバイブレータ２４
をトリガし、パルスｇを発生させる。このパルス
ｇ間の間隙は風速信号出力の下限近辺では僅かに
なり、さらに風速が大きくなると入力パルスｆの
間隔はパルスｇの時間幅より小さくなり単安定マ
ルチバイブレータ２４の出力はトリガ雑音の重畳
する直流状の電圧になる（第６図）。このような
電圧はパルス保持回路Ｄ２１，Ｃ２１，RV２１
においてパルス間隙が埋められ、またその平滑作
用によりパルス雑音も減少され、したがつて風速
が所定レベルを越えると、ほとんど雑音の重畳し
ない補償電圧ｈが発生され、定数項の補償された
風速信号が出力され得る。 In operation, the input pulse f supplied from the wind speed sensor is converted into a voltage at a level corresponding to the frequency in the F-V converter 21, and is supplied to the addition circuit 22 as a voltage wind speed signal. In addition, the input pulse f is a monostable multivibrator 24
is triggered to generate a pulse g. The gap between the pulses g becomes small near the lower limit of the wind speed signal output, and as the wind speed increases further, the interval between the input pulses f becomes smaller than the time width of the pulse g, and the output of the monostable multivibrator 24 becomes superimposed with trigger noise. The voltage becomes DC-like (Figure 6). Such voltage is applied to pulse holding circuits D21, C21, RV21.
The pulse gap is filled in, and the pulse noise is also reduced due to its smoothing effect. Therefore, when the wind speed exceeds a predetermined level, a compensation voltage h with almost no superposition of noise is generated, and the compensated wind speed signal of the constant term is can be output.
尚、トリガ雑音を伴わない再トリガ可能な単安
定マルチバイブレータを採用し、かつパルス幅を
適切に選択すれば最小風速信号又はそれよりも若
干大きな風速信号を越える範囲でパルス保持回路
を用いることなく完全に直流の補償用電圧を発生
させ得る。 In addition, if a retriggerable monostable multivibrator with no trigger noise is used and the pulse width is appropriately selected, it can be used without using a pulse holding circuit in the range exceeding the minimum wind speed signal or a slightly larger wind speed signal. A completely direct current compensation voltage can be generated.
以上説明した第５図の回路構成は、第２及び４
図の場合に較べて簡単になるが、単安定マルチバ
イブレータ２４を別途に設けること無くＦ−Ｖコ
ンバータ２１に内蔵のものを兼用すると一層回路
を簡略化できる。 The circuit configuration of FIG. 5 explained above is based on the second and fourth
Although it is simpler than the case shown in the figure, the circuit can be further simplified if the monostable multivibrator 24 is not provided separately and is also used as a built-in monostable multivibrator 24 in the F-V converter 21.
以上の説明から明らかなように、本考案により
風速−出力電圧特性を原点を通るようにシフトさ
せることにより、風速と出力電圧が正比例するよ
うになり種々の目的に応じて風速信号の処理が高
精度に行われ、またメータ又は記録紙に出力する
場合にも通常の等間隔の目盛を使用できるように
なる。 As is clear from the above explanation, by shifting the wind speed-output voltage characteristic to pass through the origin according to the present invention, the wind speed and output voltage are directly proportional, and the processing of wind speed signals can be enhanced for various purposes. It is accurate and allows the use of regular evenly spaced scales when outputting to a meter or recording paper.
第１図は従来の回転型風速計の風速−出力電圧
特性、第２図，第４図及び第５図は本考案による
回転型風速計の回路例、第３図は本考案による風
速−出力電圧特性並びに第６図は第５図による回
路例の各部波形を示す。
２，２２：加算回路、２１：Ｆ−Ｖコンバー
タ、２４：単安定マルチバイブレータ。
Figure 1 shows the wind speed vs. output voltage characteristics of a conventional rotary anemometer, Figures 2, 4, and 5 show circuit examples of the rotary anemometer according to the present invention, and Figure 3 shows the wind speed vs. output voltage according to the present invention. Voltage characteristics and FIG. 6 show waveforms at various parts of the circuit example shown in FIG. 2, 22: adder circuit, 21: F-V converter, 24: monostable multivibrator.
Claims (1)
サにより電気信号として検出することにより、風
速のほぼ１次関数となる電圧として風速信号を出
力する回転型風速計において、電圧としての風速
信号とその定数項に相当する補償電圧との加算回
路並びに風速が所定レベルを越えると前記加算回
路における加算信号を出力させるレベル弁別回路
を備えたことを特徴とする回転型風速計。 In a rotary anemometer that outputs a wind speed signal as a voltage that is approximately a linear function of wind speed by detecting the rotational speed of a rotating shaft driven by the wind as an electrical signal using a wind speed sensor, the wind speed signal as a voltage and its 1. A rotary anemometer comprising: an addition circuit for adding a compensation voltage corresponding to a constant term; and a level discrimination circuit for outputting an addition signal in the addition circuit when wind speed exceeds a predetermined level.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1980158093U JPS6143238Y2 (en) | 1980-11-05 | 1980-11-05 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1980158093U JPS6143238Y2 (en) | 1980-11-05 | 1980-11-05 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5781563U JPS5781563U (en) | 1982-05-20 |
| JPS6143238Y2 true JPS6143238Y2 (en) | 1986-12-06 |
Family
ID=29517173
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1980158093U Expired JPS6143238Y2 (en) | 1980-11-05 | 1980-11-05 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6143238Y2 (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5328452A (en) * | 1976-07-28 | 1978-03-16 | Griverus Tor L B | Method and apparatus for modifying output signal from digital converter to measure physical quanty |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49126485U (en) * | 1973-02-26 | 1974-10-30 |
-
1980
- 1980-11-05 JP JP1980158093U patent/JPS6143238Y2/ja not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5328452A (en) * | 1976-07-28 | 1978-03-16 | Griverus Tor L B | Method and apparatus for modifying output signal from digital converter to measure physical quanty |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5781563U (en) | 1982-05-20 |
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