(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動電流により測定対象流体を加熱するヒータ、このヒータに対して前記測定対象流体の上流側に配置され且つ前記ヒータの加熱と並行して前記ヒータによる加熱される前の前記測定対象流体の温度を検出し検出した温度に応じたパルス数を有する第１のパルス出力を出力する上流側サーモパイル、前記ヒータに対して前記測定対象流体の下流側に配置され且つ前記ヒータの加熱と並行して前記ヒータによる加熱された後の前記測定対象流体の温度を検出し検出した温度に応じたパルス数を有する第２のパルス出力を出力する下流側サーモパイルを有する流量センサと、
前記流量センサから前記第１のパルス出力を入力した後に前記第２のパルス出力を入力し、前記第１のパルス出力の完了及び前記第２のパルス出力の完了を検知出力のレベル変化により検知する検知回路と、
前記流量センサからの前記第１のパルス出力のパルス数をカウントし得られた第１のカウントデータをメモリに記憶させた後前記第１のカウントデータをリセットし、リセット後に前記第２のパルス出力のパルス数をカウントし得られた第２のカウントデータを前記メモリに記憶させた後前記第２のカウントデータをリセットするカウンタと、
前記メモリに記憶された前記第１のカウントデータと前記第２のカウントデータとの差に基づき前記測定対象流体の流量を算出する流量算出部とを備え、
前記メモリは、前記検知回路により前記第１のパルス出力の完了が検知されたとき前記カウンタでカウントされた前記第１のカウントデータを記憶した後、前記検知回路により前記第２のパルス出力の完了が検知されたとき前記カウンタでカウントされた前記第２のカウントデータを記憶し、
前記検知回路は、抵抗及びコンデンサを有し、前記抵抗及び前記コンデンサの時定数は、前記第１のパルス出力及び前記第２のパルス出力の所定の周期よりも大きく且つ前記第１のパルス出力と前記第２のパルス出力との間の時間よりも小さく設定され、前記第１のパルス出力がパルス無により停止してから前記時定数の時間以上経過した時に前記検知出力が第１レベルから第２レベルに変化しこのレベル変化により前記カウンタに前記第１のパルス出力の完了を示す信号を出力し、前記第２のパルス出力の入力により前記第２レベルから前記第１レベルに変化し、前記第２のパルス出力がパルス無により停止してから前記時定数の時間以上経過した時に前記検知出力が前記第１レベルから前記第２レベルに変化しこのレベル変化により前記カウンタに前記第２のパルス出力の完了を示す信号を出力することを特徴とする流量測定装置。
【請求項２】
駆動電流により測定対象流体を流量センサのヒータで加熱し、このヒータに対して前記測定対象流体の上流側に配置され且つ前記ヒータの加熱と並行して前記ヒータによる加熱される前の前記測定対象流体の温度を前記流量センサの上流側サーモパイルで検出し検出した温度に応じたパルス数を有する第１のパルス出力を出力し、前記ヒータに対して前記測定対象流体の下流側に配置され且つ前記ヒータの加熱と並行して前記ヒータによる加熱された後の前記測定対象流体の温度を前記流量センサの下流側サーモパイルで検出し検出した温度に応じたパルス数を有する第２のパルス出力を出力するパルス出力ステップと、
前記流量センサから前記第１のパルス出力を入力した後に前記第２のパルス出力を入力し、前記第１のパルス出力の完了及び前記第２のパルス出力の完了を検知出力のレベル変化により検知回路で検知する検知ステップと、
前記流量センサからの前記第１のパルス出力のパルス数をカウンタでカウントし得られた第１のカウントデータをメモリに記憶させた後前記第１のカウントデータをリセットし、リセット後に前記第２のパルス出力のパルス数をカウントし得られた第２のカウントデータを前記メモリに記憶させた後前記第２のカウントデータをリセットするカウントステップと、
前記メモリに記憶された前記第１のカウントデータと前記第２のカウントデータとの差に基づき前記測定対象流体の流量を算出する流量算出ステップとを含み、
前記メモリは、前記検知回路により前記第１のパルス出力の完了が検知されたとき前記カウンタでカウントされた前記第１のカウントデータを記憶した後、前記検知回路により前記第２のパルス出力の完了が検知されたとき前記カウンタでカウントされた前記第２のカウントデータを記憶し、
前記検知ステップは、前記検知回路に有する抵抗及びコンデンサの時定数を、前記第１のパルス出力及び前記第２のパルス出力の所定の周期よりも大きく且つ前記第１のパルス出力と前記第２のパルス出力との間の時間よりも小さく設定し、前記第１のパルス出力がパルス無により停止してから前記時定数の時間以上経過した時に前記検知出力が第１レベルから第２レベルに変化しこのレベル変化により前記カウンタに前記第１のパルス出力の完了を示す信号を出力し、前記第２のパルス出力の入力により前記第２レベルから前記第１レベルに変化し、前記第２のパルス出力がパルス無により停止してから前記時定数の時間以上経過した時に前記検知出力が前記第１レベルから前記第２レベルに変化しこのレベル変化により前記カウンタに前記第２のパルス出力の完了を示す信号を出力することを特徴とする流量測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス等の測定対象流体の流量を検出する流量センサ（以下、フローセンサと称する。）から出力される流量パルスをカウントして測定対象流体の流量を測定する流量測定装置及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フローセンサは、ヒータにより発生した熱を温度センサで検知し温度センサの出力に基づく温度差を計測することによりガス等の測定対象流体の流量を検出するものである。
【０００３】
従来のこの種のフローセンサの一例の構成図を図６に示す。フローセンサ１０１は、Ｓｉ基板１０２、ダイアフラム１０３、ダイアフラム１０３上に形成されたマイクロヒータ１０４、マイクロヒータ１０４の下端でダイアフラム１０３上に形成されたサーモパイル１０５、マイクロヒータ１０４に駆動電流を供給する電源配線１０６、サーモパイル１０５から出力される温度検出信号を出力する出力配線１０７を有する。
【０００４】
次に、流量測定装置からフローセンサ１０１内のマイクロヒータ１０４へ矩形パルス信号（クロック）を出力すると、マイクロヒータ１０４は加熱を開始する。そして、測定対象流体であるガスが流れると、マイクロヒータ１０４の熱がサーモパイル１０５に伝達される。このため、サーモパイル１０５は、温度検出信号を流量測定装置に出力するため、流量測定装置は、入力した温度検出信号に基づき、予め定められた計算式を用いてガスの流量を算出している。
【０００５】
しかしながら、図６に示すフローセンサにあっては、器差（フローセンサの出力する流速値から真の流速値を引いた値）が、低流速域において±２００％程度となっていたため、ガスの流量測定の精度が悪かった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本出願人は、これを解決したものとして、特願平９−２２８６２０号（平成９年８月２５日出願で未公知）の流速センサ及び流速計測方法を出願済みである。図７に特願平９−２２８６２０号の流速センサの構成図を示す。
【０００７】
フローセンサ２０１は、Ｓｉ基板２０２、ダイアフラム２０３、ダイアフラム２０３上に形成されたマイクロヒータ２０４、マイクロヒータ２０４の下端でダイアフラム２０３上に形成された下流側サーモパイル２０５、マイクロヒータ２０４に駆動電流を供給する電源配線２０６、下流側サーモパイル２０５から出力される第１温度検出信号（第１のパルス出力）を出力する第１出力配線２０７、マイクロヒータ２０４の上端でダイアフラム２０３上に形成された上流側サーモパイル２０８、上流側サーモパイル２０８から出力される第２温度検出信号（第２のパルス出力）を出力する第２出力配線２０９を備える。
【０００８】
以上の構成において、マイクロヒータ２０４は、外部からの駆動電流によりガスを断続的に加熱し、マイクロヒータ２０４の加熱と並行して、上流側サーモパイル２０８は、マイクロヒータ２０４による加熱される前のガスの温度を検出し、第１の温度検出信号を出力し、下流側サーモパイル２０５は、マイクロヒータ２０４による加熱された後のガスの温度を検出し、第２の温度検出信号を出力する。このため、第１の温度検出信号及び第２の温度検出信号に基づいてガスの流量を算出することにより、周囲温度の影響を低減した正確なガスの流量を算出することができる。
【０００９】
また、流量測定装置は、図８に示すように、フローセンサ２０１と、このフローセンサ２０１から出力される流量パルスをカウントしてガスの流量を測定する中央処理装置（ＣＰＵ）３０１とからなる。流量測定装置の動作を図９に示すタイミングチャート及び図１０に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００１０】
まず、ＣＰＵ３０１は、フローセンサ２０１に対する制御信号（以下、ＣＴＬ信号と称する。）を時刻ｔ２１に“Ｌ”にした後、時刻ｔ２２にクロックＣＬＫをフローセンサ２０１へ一定数以上出力する（ステップＳ１０１）。
【００１１】
そして、フローセンサ２０１の出力端子ＯＵＴから、第１のパルス出力Ｐ１（第１温度検出信号に対応）が時刻ｔ２３に、第２のパルス出力Ｐ２（第２温度検出信号に対応）が時刻ｔ２４にＣＰＵ３０１に出力されると（ステップＳ１０３）、ＣＰＵ３０１では、図示しないカウンタが第１のパルス出力Ｐ１のパルス数をカウントする（ステップＳ１０５）。
【００１２】
次に、ＣＰＵ３０１は、カウンタでカウントされたカウントデータを監視し、そのカウントデータが変化しなくなったか否かを判定する（ステップＳ１０７）。カウントデータが変化しなくなったときには、第１のパルス出力Ｐ１の出力完了と判断し、その時のカウントデータを取り込み（ステップＳ１０９）、カウントデータをリセットする（ステップＳ１１１）。その後、カウンタが第２のパルス出力Ｐ２のパルス数をカウントする（ステップＳ１１３）。
【００１３】
次に、ＣＰＵ３０１は、カウンタでカウントされたカウントデータを監視し、そのカウントデータが変化しなくなったか否かを判定する（ステップＳ１１５）。カウントデータが変化しなくなったときには、第２のパルス出力Ｐ２の出力完了と判断し、その時のカウントデータを取り込み（ステップＳ１１７）、カウントデータをリセットする（ステップＳ１１９）。
【００１４】
そして、ＣＰＵ３０１は、第１のパルス出力Ｐ１のカウントデータと第２のパルス出力Ｐ２のカウントデータとの差分を算出し、その差分を予め定められた一次近似式に代入してガスの流量を算出する（ステップＳ１２１）。
【００１５】
しかしながら、図７に示す流量測定装置にあっては、パルスデータの変化がなくなったことをソフトウェア的に判定しているため、第１のパルス出力Ｐ１及び第２のパルス出力Ｐ２が比較的高い周波数になった場合には、パルスデータの変化の判定処理が行えなくなる。これは、ソフトウェア的な処理速度がパルスデータの周波数に追従できなくなるからである。
【００１６】
また、３Ｖ程度の電池で駆動するＣＰＵ３０１では、動作周波数をあまり高くすることができないため、前述した判定処理を行えなくなるという問題点もあった。さらに、パルスデータのパルス数の変化を監視するときには、ＣＰＵ３０１は、高速で動作するため、電池の消費量が大きくなるという問題点もあった。
【００１７】
本発明は、フローセンサから出力されるパルスデータの変化を判定でき、しかも電池の消費量を低減することができる流量測定装置及びその方法を提供することを課題とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するために以下の構成とした。請求項１の発明は、駆動電流により測定対象流体を加熱するヒータ、このヒータに対して前記測定対象流体の上流側に配置され且つ前記ヒータの加熱と並行して前記ヒータによる加熱される前の前記測定対象流体の温度を検出し検出した温度に応じたパルス数を有する第１のパルス出力を出力する上流側サーモパイル、前記ヒータに対して前記測定対象流体の下流側に配置され且つ前記ヒータの加熱と並行して前記ヒータによる加熱された後の前記測定対象流体の温度を検出し検出した温度に応じたパルス数を有する第２のパルス出力を出力する下流側サーモパイルを有する流量センサと、前記流量センサから前記第１のパルス出力を入力した後に前記第２のパルス出力を入力し、前記第１のパルス出力の完了及び前記第２のパルス出力の完了を検知出力のレベル変化により検知する検知回路と、前記流量センサからの前記第１のパルス出力のパルス数をカウントし得られた第１のカウントデータをメモリに記憶させた後前記第１のカウントデータをリセットし、リセット後に前記第２のパルス出力のパルス数をカウントし得られた第２のカウントデータを前記メモリに記憶させた後前記第２のカウントデータをリセットするカウンタと、前記メモリに記憶された前記第１のカウントデータと前記第２のカウントデータとの差に基づき前記測定対象流体の流量を算出する流量算出部とを備え、前記メモリは、前記検知回路により前記第１のパルス出力の完了が検知されたとき前記カウンタでカウントされた前記第１のカウントデータを記憶した後、前記検知回路により前記第２のパルス出力の完了が検知されたとき前記カウンタでカウントされた前記第２のカウントデータを記憶し、前記検知回路は、抵抗及びコンデンサを有し、前記抵抗及び前記コンデンサの時定数は、前記第１のパルス出力及び前記第２のパルス出力の所定の周期よりも大きく且つ前記第１のパルス出力と前記第２のパルス出力との間の時間よりも小さく設定され、前記第１のパルス出力がパルス無により停止してから前記時定数の時間以上経過した時に前記検知出力が第１レベルから第２レベルに変化しこのレベル変化により前記カウンタに前記第１のパルス出力の完了を示す信号を出力し、前記第２のパルス出力の入力により前記第２レベルから前記第１レベルに変化し、前記第２のパルス出力がパルス無により停止してから前記時定数の時間以上経過した時に前記検知出力が前記第１レベルから前記第２レベルに変化しこのレベル変化により前記カウンタに前記第２のパルス出力の完了を示す信号を出力することを特徴とする。
【００１９】
請求項１の発明によれば、検知回路は、流量センサから第１のパルス出力を入力した後に第２のパルス出力を入力し、第１のパルス出力の完了及び第２のパルス出力の完了を検知出力のレベル変化により検知し、カウンタは、流量センサからの第１のパルス出力のパルス数をカウントし得られた第１のカウントデータをメモリに記憶させた後第１のカウントデータをリセットし、リセット後に第２のパルス出力のパルス数をカウントし得られた第２のカウントデータをメモリに記憶させた後第２のカウントデータをリセットし、メモリは、検知回路により第１のパルス出力の完了が検知されたときカウンタでカウントされた第１のカウントデータを記憶した後、検知回路により第２のパルス出力の完了が検知されたときカウンタでカウントされた第２のカウントデータを記憶し、流量算出部は、メモリに記憶された第１のカウントデータと第２のカウントデータとの差に基づき測定対象流体の流量を算出する。
【００２０】
すなわち、カウンタにより、第１のパルス出力、第２のパルス出力のパルス数をカウントし、ハードウェア的な検知回路により第１のパルス出力完了及び第２のパルス出力完了を検知するので、流量センサから出力されるパルスデータの変化を判定でき、しかも電池の消費量を低減することができる。また、検知回路に有する抵抗及び前記コンデンサの時定数は、第１のパルス出力及び第２のパルス出力の所定の周期よりも大きく且つ第１のパルス出力と第２のパルス出力との間の時間よりも小さく設定されているため、第１のパルス出力と第２のパルス出力との間の時間中に、検知信号の出力、カウントデータの出力、及びカウントデータのリセット等の検知動作を完了することができる。また、第１のパルス出力がパルス無により停止してから時定数の時間以上経過した時に検知出力が第１レベルから第２レベルに変化しこのレベル変化によりカウンタに第１のパルス出力の完了を示す信号を出力し、第２のパルス出力の入力により第２レベルから第１レベルに変化し、第２のパルス出力がパルス無により停止してから時定数の時間以上経過した時に検知出力が第１レベルから第２レベルに変化しこのレベル変化によりカウンタに第２のパルス出力の完了を示す信号を出力するため、第１のパルス出力完了及び第２のパルス出力完了を検知することができ、パルスデータの変化を判定できる。
【００２５】
請求項２の発明の流量測定方法は、駆動電流により測定対象流体を流量センサのヒータで加熱し、このヒータに対して前記測定対象流体の上流側に配置され且つ前記ヒータの加熱と並行して前記ヒータによる加熱される前の前記測定対象流体の温度を前記流量センサの上流側サーモパイルで検出し検出した温度に応じたパルス数を有する第１のパルス出力を出力し、前記ヒータに対して前記測定対象流体の下流側に配置され且つ前記ヒータの加熱と並行して前記ヒータによる加熱された後の前記測定対象流体の温度を前記流量センサの下流側サーモパイルで検出し検出した温度に応じたパルス数を有する第２のパルス出力を出力するパルス出力ステップと、前記流量センサから前記第１のパルス出力を入力した後に前記第２のパルス出力を入力し、前記第１のパルス出力の完了及び前記第２のパルス出力の完了を検知出力のレベル変化により検知回路で検知する検知ステップと、前記流量センサからの前記第１のパルス出力のパルス数をカウンタでカウントし得られた第１のカウントデータをメモリに記憶させた後前記第１のカウントデータをリセットし、リセット後に前記第２のパルス出力のパルス数をカウントし得られた第２のカウントデータを前記メモリに記憶させた後前記第２のカウントデータをリセットするカウントステップと、前記メモリに記憶された前記第１のカウントデータと前記第２のカウントデータとの差に基づき前記測定対象流体の流量を算出する流量算出ステップとを含み、前記メモリは、前記検知回路により前記第１のパルス出力の完了が検知されたとき前記カウンタでカウントされた前記第１のカウントデータを記憶した後、前記検知回路により前記第２のパルス出力の完了が検知されたとき前記カウンタでカウントされた前記第２のカウントデータを記憶し、前記検知ステップは、前記検知回路に有する抵抗及びコンデンサの時定数を、前記第１のパルス出力及び前記第２のパルス出力の所定の周期よりも大きく且つ前記第１のパルス出力と前記第２のパルス出力との間の時間よりも小さく設定し、前記第１のパルス出力がパルス無により停止してから前記時定数の時間以上経過した時に前記検知出力が第１レベルから第２レベルに変化しこのレベル変化により前記カウンタに前記第１のパルス出力の完了を示す信号を出力し、前記第２のパルス出力の入力により前記第２レベルから前記第１レベルに変化し、前記第２のパルス出力がパルス無により停止してから前記時定数の時間以上経過した時に前記検知出力が前記第１レベルから前記第２レベルに変化しこのレベル変化により前記カウンタに前記第２のパルス出力の完了を示す信号を出力することを特徴とするものである。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の流量測定装置及びその方法の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００２９】
＜第１の実施の形態＞
図１は第１の実施の形態の流量測定装置の構成ブロック図である。この流量測定装置は、例えば、測定対象流体であるガスの流量を測定するものであり、フローセンサからの第１のパルス出力完了と第２のパルス出力完了とを単安定マルチバイブレータ回路を用いて検出することで高い周波数のパルスに対応し、且つカウント動作時のＣＰＵの消費電流を低減したものである。
【００３０】
流量測定装置は、フローセンサ１０、このフローセンサ１０に接続される流量測定回路２０、フローセンサ１０及び流量測定回路２０に接続される単安定マルチバイブレータ回路３０を備えて構成される。
【００３１】
フローセンサ１０は、流量測定回路２０からのＣＴＬ信号及びクロック信号ＣＬＫにより図示しないマイクロヒータを加熱し、マイクロヒータの加熱前のガスの温度に基づく第１のパルス出力Ｐ１と、マイクロヒータの加熱後のガスの温度に基づく第２のパルス出力Ｐ２と、をＯＵＴ端子から流量測定回路２０に出力する。このフローセンサ１０は、図７に示すようなフローセンサからなる。
【００３２】
流量測定回路２０は、ＣＰＵ等からなり、ＣＴＬ発生器２１、クロック発生器２３、カウンタ２５、メモリ２７、流量算出部２９を備えて構成される。ＣＴＬ発生器２１は、ＣＴＬ信号を発生し、そのＣＴＬ信号をフローセンサ１０及び反転バッファ３７に出力する。クロック発生器２３は、クロックＣＬＫを発生し、そのクロックＣＬＫをフローセンサ１０に出力する。
【００３３】
カウンタ２５は、フローセンサ１０から出力されてくる第１のパルス出力Ｐ１、第２のパルス出力Ｐ２のパルス数をカウントする。また、カウンタ２５は、単安定マルチバイブレータ回路３０のＱ出力から第１のパルス出力Ｐ１の出力完了を示す割り込み信号や第２のパルス出力Ｐ２の出力完了を示す割り込み信号が入力されたときに、カウントデータをメモリ２７に出力するとともに、カウントデータをリセットする。
【００３４】
メモリ２７は、第１のパルス出力Ｐ１のカウントデータ、及び第２のパルス出力Ｐ２のカウントデータを記憶する。流量算出部２９は、メモリ２７から第１のパルス出力Ｐ１のカウントデータ、及び第２のパルス出力Ｐ２のカウントデータを読み出して、第１のパルス出力Ｐ１のカウントデータと第２のパルス出力Ｐ２のカウントデータとの差分を算出し、その差分を予め定められた一次近似式に代入してガスの流量を算出する。
【００３５】
単安定マルチバイブレータ回路３０は、単安定マルチバイブレータ３１を有し、この単安定マルチバイブレータ３１は、フローセンサ１０の出力端子ＯＵＴに接続される入力端子Ａ、電源＋Ｂに接続される端子Ｂ、端子Ｃ及び端子Ｒ／Ｃ間に接続されるコンデンサ３５、電源＋Ｂ及びコンデンサ３５間に接続される抵抗３３、反転バッファ３７の出力に接続される端子ＣＤ、カウンタ２５に接続される出力端子Ｑを有する。
【００３６】
単安定マルチバイブレータ回路３０は、フローセンサ１０からのパルス出力を入力している期間中には出力端子Ｑから‘Ｈ’をカウンタ２５に出力し、フローセンサ１０からのパルス出力の停止時から、抵抗３３及びコンデンサ３５により決定される時定数Ｃ・Ｒの時間以上経過した時に出力端子Ｑから‘Ｌ’を割り込み信号としてカウンタ２５に出力する。
【００３７】
また、単安定マルチバイブレータ回路３０の抵抗３３及びコンデンサ３５の時定数Ｃ・Ｒは、フローセンサ１０の出力パルスの周期よりも十分に大きく設定され、また、第１のパルス出力Ｐ１と第２のパルス出力Ｐ２との間の時間よりも小さい値とする。例えば、出力パルス周期が１０μＳであり、第１のパルス出力Ｐ１と第２のパルス出力Ｐ２との間が５ｍＳである場合に、時定数Ｃ・Ｒは、約１ｍＳ程度に設定する。
【００３８】
また、反転バッファ３７は、ＣＴＬ発生器２１で発生したＣＴＬ信号を反転して、単安定マルチバイブレータ３１の端子ＣＤに出力する。ＣＴＬ信号が‘Ｈ’のときには、単安定マルチバイブレータ３１の端子ＣＤの入力は‘Ｌ’の状態であり、単安定マルチバイブレータ３１は、リセットされた状態（動作不能）となっている。
【００３９】
また、流量測定回路２０は、フローセンサ１０の出力パルスを取り込むときには、ＣＴＬ信号を‘Ｌ’にするとともに、単安定マルチバイブレータ３１の出力Ｑの割り込みを許可するようになっている。
【００４０】
次に、このように構成された第１の実施の形態の流量測定装置の動作を図面を参照して説明する。図２は第１の実施の形態の流量測定装置の各部の信号のタイミングチャートである。
【００４１】
まず、ＣＴＬ発生器２１が時刻ｔ１において、ＣＴＬ信号を‘Ｈ’から‘Ｌ’にして、フローセンサ１０へ出力する。また、‘Ｌ’のＣＴＬ信号は、反転バッファ３７により反転されて、‘Ｈ’が単安定マルチバイブレータ３１の端子ＣＤに入力される。このため、単安定マルチバイブレータ３１は、動作状態となる。
【００４２】
次に、クロック発生器２３が時刻ｔ２において、クロックＣＬＫをフローセンサ１０に出力すると、フローセンサ１０では、クロックＣＬＫにより図示しないマイクロヒータが加熱されて、マイクロヒータの加熱前のガスの温度に基づく第１のパルス出力Ｐ１と、マイクロヒータの加熱後のガスの温度に基づく第２のパルス出力Ｐ２とを順番にＯＵＴ端子からカウンタ２５に出力する。
【００４３】
まず、時刻ｔ３において、第１のパルス出力Ｐ１が単安定マルチバイブレータ３１の端子Ａに出力されると、出力Ｑは、‘Ｌ’から‘Ｈ’に変化する。そして、出力Ｑは、時刻ｔ４直前まで‘Ｈ’を保持する。
【００４４】
次に、時刻ｔ４でフローセンサ１０のパルス出力が停止しても、単安定マルチバイブレータ３０の出力Ｑは、‘Ｈ’を保持し、抵抗３３及びコンデンサ３５で決定される時定数Ｃ・Ｒの時間以上経過した時刻ｔ５（時刻ｔ４から時定数１ｍＳが経過した時）に、出力Ｑが‘Ｈ’から‘Ｌ’に変化する。
【００４５】
一方、流量測定回路２０では、カウンタ２５は、時刻ｔ５に、出力Ｑが‘Ｈ’から‘Ｌ’に変化したことで、第１のパルス出力Ｐ１の出力完了による割り込みがあったと判定し、時刻ｔ６において、カウンタ２５のカウントデータをメモリ２７に取り込む。さらに、時刻ｔ７において、カウンタ２５のカウントデータをリセットする。
【００４６】
なお、割り込みがあったときから、カウントデータの取り込み、及びカウントデータのリセットの時間は、十分に短い時間であり、第２のパルス出力Ｐ２の入力時刻前である。
【００４７】
次に、時刻ｔ８において（時刻ｔ４から時刻ｔ８までの時間は５ｍＳである。）、第２のパルス出力が単安定マルチバイブレータ回路３０に入力されると、単安定マルチバイブレータ回路３０の出力Ｑは、‘Ｌ’から‘Ｈ’に変化する。そして、出力Ｑは、時刻ｔ９直前まで‘Ｈ’を保持する。
【００４８】
次に、時刻ｔ９でフローセンサ１０のパルス出力が停止しても、単安定マルチバイブレータ３０の出力Ｑは、‘Ｈ’を保持し、時定数Ｃ・Ｒの時間以上経過した時刻ｔ１０（時刻ｔ９から時定数１ｍＳが経過した時）に出力Ｑは、‘Ｈ’から‘Ｌ’に変化する。
【００４９】
カウンタ２５は、時刻ｔ１０に、出力Ｑが‘Ｈ’から‘Ｌ’に変化したことで、第２のパルス出力Ｐ２の出力完了による割り込みがあったと判定し、時刻ｔ１１において、カウンタ２５のカウントデータをメモリ２７に取り込む。さらに、時刻ｔ１２において、カウンタ２５のカウントデータをリセットする。
【００５０】
次に、図３に示すフローチャートを参照して、第１の実施の形態の流量測定装置により実現される流量測定方法を説明する。
【００５１】
まず、ＣＴＬ発生器２１は、フローセンサ１０に対するＣＴＬ信号を“Ｌ”にし、その後、クロック発生器２３は、クロックＣＬＫをフローセンサ１０へ一定数以上出力する（ステップＳ２０１）。
【００５２】
そして、フローセンサ１０の出力端子ＯＵＴから、第１のパルス出力Ｐ１、第２のパルス出力Ｐ２の順に流量測定回路２０に出力されると（ステップＳ２０３）、カウンタ２５は、第１のパルス出力Ｐ１のパルス数をカウントする（ステップＳ２０５）。
【００５３】
次に、カウンタ２５は、単安定マルチバイブレータ回路３０の出力Ｑから第１のパルス出力完了による割り込みがあったかどうかを判定する（ステップＳ２０７）。割り込みがあったときには、第１のパルス出力Ｐ１の出力完了と判断し、カウンタ２５のカウントデータをメモリ２７に取り込み（ステップＳ２０９）、カウンタ２５のカウントデータをリセットする（ステップＳ２１１）。その後、カウンタ２５が第２のパルス出力Ｐ２のパルス数をカウントする（ステップＳ２１３）。
【００５４】
次に、カウンタ２５は、単安定マルチバイブレータ回路３０の出力Ｑから第２のパルス出力完了による割り込みがあったかどうかを判定する（ステップＳ２１５）。割り込みがあったときには、第２のパルス出力Ｐ２の出力完了と判断し、カウンタ２５のカウントデータをメモリ２７に取り込み（ステップＳ２１７）、カウンタ２５のカウントデータをリセットする（ステップＳ２１９）。
【００５５】
そして、流量算出部２９は、メモリ２７から第１のパルス出力Ｐ１のカウントデータと第２のパルス出力Ｐ２のカウントデータとを読み出し、第１のパルス出力Ｐ１のカウントデータと第２のパルス出力Ｐ２のカウントデータとの差分を算出し、その差分を予め定められた一次近似式に代入してガスの流量を算出する（ステップＳ２２１）。
【００５６】
なお、流量測定回路２０は、フローセンサ１０のパルス出力を、例えば、数秒乃至十数秒毎に取り込んで、ガスの流量を算出している。例えば、１５秒毎にパルス出力を取り込んでガスの流量を算出し、１分間で４回のガス流量を算出し、４回のガス流量を平均して、平均流量を算出している。
【００５７】
このように、第１の実施の形態の流量測定装置によれば、カウンタ２５により、第１のパルス出力Ｐ１、第２のパルス出力Ｐ２のパルス数をカウントし、単安定マルチバイブレータ回路３０により、第１のパルス出力完了及び第２のパルス出力完了を検知するため、フローセンサ１０から出力されるパルスデータの変化を判定でき、しかもカウント動作時のＣＰＵの電池の消費量を低減することができる。
【００５８】
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態の流量測定装置及びその方法について説明する。図４は第２の実施の形態の流量測定装置の構成ブロック図である。第２の実施の形態の流量測定装置が、第１の実施の形態の流量測定装置に対して異なる点は、単安定マルチバイブレータ回路３０に代えて、割込回路４０を設けたことである。
【００５９】
割込回路４０は、フローセンサ１０及び流量測定回路２０に接続されており、フローセンサ１０からの第１のパルス出力Ｐ１の出力完了及び第２のパルス出力Ｐ２の出力完了を検知して、出力完了を示すための割り込み信号をカウンタ２５に出力するものである。
【００６０】
割込回路４０は、フローセンサ１０の出力端子ＯＵＴに一端が接続される抵抗４１、出力端子ＯＵＴにカソードが接続されるダイオード４３、抵抗４１の他端とダイオード４３のアノードとに接続される抵抗４５、抵抗４５に一端が接続され他端が接地されるコンデンサ４７、入力側がコンデンサ４５に接続され出力側がカウンタ２５に接続される反転バッファ４９を備えて構成される。
【００６１】
なお、図４に示す部分の内、図１に示す部分と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００６２】
次に、このように構成された第２の実施の形態の流量測定装置の動作を図５に示す信号のタイミングチャートを参照して詳細に説明する。なお、ここでは、割込回路４０の動作のみを説明する。
【００６３】
まず、フローセンサ１０のパルス出力は、時刻ｔ３前では、‘Ｈ’であり、この‘Ｈ’により抵抗４１を介してコンデンサ４７に電荷が充電されていく。このため、コンデンサ４７の両端電圧が‘Ｈ’となるため、反転バッファ４９の出力（割込出力）は、‘Ｌ’となる。
【００６４】
次に、時刻ｔ３にフローセンサ１０のパルス出力が‘Ｌ’となると、コンデンサ４７に充電された電荷が抵抗４５及びダイオード４３を介して放電するため、コンデンサ４７の両端電圧が‘Ｌ’になる。このため、反転バッファ４９の出力は‘Ｈ’となる。
【００６５】
さらに、パルス出力のパルスの半周期経過時には‘Ｈ’に変化し、この‘Ｈ’の時間に対して、抵抗４１及びコンデンサ４７で決定される時定数Ｃ・Ｒが大きいため、コンデンサ４７に電荷があまり充電されない。このため、コンデンサ４７の両端電圧は、ほぼ‘Ｌ’となり、反転バッファ４９の出力は、‘Ｈ’を保持する。従って、パルス出力の期間中、反転バッファ４９の出力は、‘Ｈ’を保持し続ける。
【００６６】
そして、時刻ｔ４において、第１のパルス出力Ｐ１が出力完了した後、フローセンサ１０の出力が‘Ｈ’を保持していると、‘Ｈ’により抵抗４１を介してコンデンサ４７に充電されていく。このため、コンデンサ４７の両端電圧が‘Ｈ’となるため、反転バッファ４９の出力は、‘Ｌ’となる。
【００６７】
そして、反転バッファ４９の出力が‘Ｈ’から‘Ｌ’に変化することで、割り込みがカウンタ２５にかかる。すると、カウンタ２５のカウントデータをメモリ２７に取り込み、カウンタ２５のカウントデータをリセットする。
【００６８】
さらに、流量算出部２９は、第１のパルス出力Ｐ１のカウントデータと第２のパルス出力Ｐ２のカウントデータとの差分を算出し、その差分を予め定められた一次近似式に代入してガスの流量を算出する。
【００６９】
このように第２の実施の形態の流量測定装置によっても、第１の実施の形態の流量測定装置の効果と同様な効果を得ることができる。
【００７０】
なお、本発明は上述の第１の実施の形態及び第２の実施の形態の流量測定装置に限定されるものではない。第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、単安定マルチバイブレータ回路３０または割込回路４０により、第１のパルス出力完了及び第２のパルス出力完了を検知して、流量測定回路２０に割り込みをかけるようにした。
【００７１】
このため、第１のパルス出力完了及び第２のパルス出力完了を検知して、流量測定回路２０に割り込みをかけるハードウェア的な回路であれば、単安定マルチバイブレータ回路３０や割込回路４０に限定されることなく、その他の回路を用いても良い。このほか、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、種々変形して実施可能であるのは勿論である。
【００７２】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、検知回路は、流量センサから第１のパルス出力を入力した後に第２のパルス出力を入力し、第１のパルス出力の完了及び第２のパルス出力の完了を検知出力のレベル変化により検知し、カウンタは、流量センサからの第１のパルス出力のパルス数をカウントし得られた第１のカウントデータをメモリに記憶させた後第１のカウントデータをリセットし、リセット後に第２のパルス出力のパルス数をカウントし得られた第２のカウントデータをメモリに記憶させた後第２のカウントデータをリセットし、メモリは、検知回路により第１のパルス出力の完了が検知されたときカウンタでカウントされた第１のカウントデータを記憶した後、検知回路により第２のパルス出力の完了が検知されたときカウンタでカウントされた第２のカウントデータを記憶し、流量算出部は、メモリに記憶された第１のカウントデータと第２のカウントデータとの差に基づき測定対象流体の流量を算出する。
【００７３】
すなわち、カウンタにより、第１のパルス出力、第２のパルス出力のパルス数をカウントし、ハードウェア的な検知回路により第１のパルス出力完了及び第２のパルス出力完了を検知するので、流量センサから出力されるパルスデータの変化を判定でき、しかも電池の消費量を低減することができる。また、検知回路に有する抵抗及び前記コンデンサの時定数は、第１のパルス出力及び第２のパルス出力の所定の周期よりも大きく且つ第１のパルス出力と第２のパルス出力との間の時間よりも小さく設定されているため、第１のパルス出力と第２のパルス出力との間の時間中に、検知信号の出力、カウントデータの出力、及びカウントデータのリセット等の検知動作を完了することができる。また、第１のパルス出力がパルス無により停止してから時定数の時間以上経過した時に検知出力が第１レベルから第２レベルに変化しこのレベル変化によりカウンタに第１のパルス出力の完了を示す信号を出力し、第２のパルス出力の入力により第２レベルから第１レベルに変化し、第２のパルス出力がパルス無により停止してから時定数の時間以上経過した時に検知出力が第１レベルから第２レベルに変化しこのレベル変化によりカウンタに第２のパルス出力の完了を示す信号を出力するため、第１のパルス出力完了及び第２のパルス出力完了を検知することができ、パルスデータの変化を判定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の流量測定装置の構成ブロック図である。
【図２】第１の実施の形態の流量測定装置の各部の信号のタイミングチャートである。
【図３】第１の実施の形態の流量測定装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】第２の実施の形態の流量測定装置の構成ブロック図である。
【図５】第２の実施の形態の流量測定装置の信号のタイミングチャートである。
【図６】従来のフローセンサの一例の構成図である。
【図７】流速センサの構成図である。
【図８】図７に示す流速センサを用いた流量測定装置の一例の構成ブロックである。
【図９】図８に示す流量測定装置における各信号のタイミングチャートである。
【図１０】図８に示す流量測定装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１０  フローセンサ
２０  流量測定回路
２１  ＣＴＬ発生器
２３  クロック発生器
２５  カウンタ
２７  メモリ
２９  流量算出部
３０  単安定マルチバイブレータ回路
３１  単安定マルチバイブレータ
３３，４１，４５  抵抗
３５，４７  コンデンサ
３７，４９  反転バッファ
４０  割込回路
４３  ダイオード
【図１】
0003595179.tif 000002
【図２】
0003595179.tif 000003
【図３】
0003595179.tif 000004
【図４】
0003595179.tif 000005
【図５】
0003595179.tif 000006
【図６】
0003595179.tif 000007
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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