(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流速に応じたアナログ流速検知信号を出力する流速検知手段、予め定めた基準電圧を発生する基準電圧発生手段、及び前記アナログ流速検知信号と前記基準電圧との比に基づいて前記アナログ流速検知信号をディジタル変換してディジタル流速検知信号を出力するアナログ／ディジタル変換手段を備えたガスメータ用流速検知信号発生装置において、
前記基準電圧発生手段は、前記流速検知手段が出力するアナログ流速検知信号が所定値以上のとき、前記基準電圧をより小さい値に切り替える切替手段を有する
ことを特徴とするガスメータ用流速検知信号発生装置。
【請求項２】
流速に応じたアナログ流速検知信号を出力する流速検知手段、予め定めた基準電圧を発生する基準電圧発生手段、及び前記アナログ流速検知信号と前記基準電圧との比に基づいて前記アナログ流速検知信号をディジタル変換してディジタル流速検知信号を出力するアナログ／ディジタル変換手段を有する流速検知信号発生装置と、前記出力されたディジタル流速検知信号から予め定めた演算式を用いて流速を演算するディジタル信号処理を行うマイクロコンピュータとを備えるガスメータ用流速検出装置において、
前記基準電圧発生手段は、前記流速検知手段が出力するアナログ流速検知信号が所定値以上のとき、前記基準電圧をより小さい値に切り替える切替手段を有する
ことを特徴とするガスメータ用流速検出装置。
【請求項３】
検出すべき物理量に応じたアナログ検知信号を出力する検知手段、予め定めた基準電圧を発生する基準電圧発生手段、及び前記アナログ検知信号と前記基準電圧との比に基づいてアナログ検知信号をディジタル変換してディジタル検知信号を出力するアナログ／ディジタル変換手段を備える検知信号発生装置において、
前記基準電圧発生手段は、前記検知手段が出力するアナログ検知信号が所定値以上のとき、前記基準電圧をより小さい値に切り替える切替手段を有する
ことを特徴とする検知信号発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガスメータ用流速検知信号発生装置並びにガスメータ用流速検出装置及び検知信号発生装置に係わり、特に、流速に応じたアナログ流速検知信号と予め定められた基準電圧との比に基づいてアナログ流速検知信号をディジタル変換したディジタル流速検知信号を出力するガスメータ用流速検知信号発生装置、並びにマイクロコンピュータがディジタル検知信号から予め定めた演算式を用いて流速を演算することにより流速を検出するガスメータ用流速検出装置及び検出すべき物理量に応じたアナログ検知信号と予め定められた基準電圧との比に基づいてアナログ検知信号をディジタル変換したディジタル検知信号を出力する検知信号発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のガスメータ用流速検知信号発生装置並びにガスメータ用流速検出装置及び検知信号発生装置の一例として、図５に示すようなものが知られている。同図は、流速検知信号発生装置を組み込んだガスメータ用流速検出装置を示すものである。
１は検知信号発生装置として働き、検出すべき物理量としての流速に応じたアナログ検知信号としてのアナログ流速検知信号Ｓ１をディジタル変換して得たディジタル検知信号としてのディジタル流速検知信号Ｄ１を出力する流速検知信号発生装置であり、２はディジタル流速検知信号Ｄ１から予め定めた演算式を用いて流速を演算するディジタル信号処理を行うマイクロコンピュータ（マイコン）である。
【０００３】
流速検知信号発生装置１は、流速センサ１１ａと差動増幅器１２ａとから構成され、流速に応じたアナログ流速検知信号Ｓ１を出力する流速検知手段または検知手段としての流速検知回路１ａ、予め定めた基準電圧Ｖｒｅｆを発生する基準電圧発生回路１ｂ、及びアナログ流速検知信号Ｓ１と基準電圧Ｖｒｅｆとの比に基づいてアナログ流速検知信号Ｓ１をディジタル変換してディジタル流速検知信号Ｄ１を出力するアナログ／ディジタル変換手段としてのＡ／Ｄ変換器Ａ１ｃを有する。
【０００４】
上述した流速センサ１１ａの一例として同図に示すようなものが知られている。以下この流速センサ１１ａの詳細について以下説明する。同図に示すように、流速センサ１１ａは、基台１１１ａの中央部に異方性エッチングにより薄肉状部１１１ａ−１が形成され、この薄肉状部１１１ａ−１上に流路を設けることにより、薄肉状部１１１ａ−１の上面を矢印１１２ａの方向に流速を検出すべき流体が流れる。また、薄膜のマイクロヒータ１１３ａは、薄肉状部１１１ａ−１の上面に設けられ、このマイクロヒータ１１３ａには駆動電流を供給するための電源配線１１４ａが接続され、この電源配線１１４ａには、通常１０〜２０ミリ秒程度の矩形パルス電圧または電流を出力する図示しないパルスジェネレータが接続されている。従って、マイクロヒータ１１３ａは、パルスジェネレータが矩形パルスを出力するたびに電源配線１１４ａを介して通電され、加熱する。
【０００５】
薄肉状部１１１ａ−１の上面にはまた、上述したマイクロヒータ１１３ａ近傍の上流側及び下流側に、上流側、下流側サーモパイル１１５ａ、１１６ａがそれぞれ設けられている。この上流側、下流側サーモパイル１１５ａ、１１６ａは、熱電対を直列に多数接続することにより、その感度の向上を図ったものである。
【０００６】
上述した上流側、下流側サーモパイル１１５ａ、１１６ａは、該上流側、下流側サーモパイル１１５ａ、１１６ａを構成する熱電対の温接点が薄肉状部１１１ａ−１に、冷接点が薄肉状部１１１ａ−１以外の基台１１１ａに相当する肉厚状部１１１ａ−２にそれぞれ配置されるように、熱電対をなす２つの材料（例えば、Ｐ＋＋−Ｓｉ配線とＡｌ配線）が直列に交互に形成されている。このように、上流側、下流側サーモパイル１１５ａ、１１６ａを形成することにより、図５に示すように、複数の温接点からなる温接点郡Ｓｏｇが薄肉状部１１１ａ−１に、複数の冷接点からなる冷接点郡Ｓｒｇが肉厚状部１１１ａ−２にそれぞれ設けられることとなる。
【０００７】
冷接点郡Ｓｒｇを熱伝導率の高い肉厚状部１１１ａ−２に、温接点郡Ｓｏｇを熱伝導率の低い薄肉状部１１１ａ−１にそれぞれ設けることにより、周囲温度より高い流体が薄肉状部１１１ａ−１の上面に流れると温接点郡Ｓｏｇ−冷接点郡Ｓｒｇ間には、温接点郡Ｓｏｇと冷接点郡Ｓｒｇとの温度差に応じた電圧が生じる。また、肉厚状部１１１ａ−２には、周囲温度の上昇に伴い抵抗値が増大する周囲測温抵抗体１１７ａが形成されている。
【０００８】
上述した構成の流速センサ１１ａの動作について、図６のタイムチャートを参照して以下説明する。マイクロヒータ１１３ａは、パルスジェネレータが発生する矩形パルスの立ち上がりと同時に駆動電流が流れ、所定時間加熱を行う（図６（ａ））。この結果、流路に流体が流れていないときは、マイクロヒータ１１３ａ付近の気体に熱が伝わり、マイクロヒータ１１３ａの上流側、下流側の温度分布は対象分布となる。つまり、両サーモパイル１１５ａ、１１６ａの温接点郡Ｓｏｇは、マイクロヒータ１１３ａより同じ距離離れた場所に設けられているので、両サーモパイル１１５ａ、１１６ａの温接点郡Ｓｏｇの温度は、等しい温度に上昇し、両サーモパイル１１５ａ、１１６ａは、等しいピーク電圧を有するパルス電圧Ｖ１、Ｖ２を出力する（図６（ｂ）、（ｃ））。
【０００９】
いま、マイクロヒータ１１３ａが通電している間、矢印１１２ａの方向に流体が流れると、上流側は冷却され降温する。一方、下流側は気体の流れを媒体としてマイクロヒータ１１３ａから熱伝導が促進され昇温する。この結果、上流側サーモパイル１１５ａは流体により降温されたピーク電圧を有するパルス電圧Ｖ１を、下流側サーモパイル１１６ａは流体により昇温されたピーク電圧を有するパルス電圧Ｖ２をそれぞれ出力する（図６（ｄ）、（ｅ））。流速が増加すると、それに伴って、上述した降温分と昇温分も増加するので、電圧Ｖ１、Ｖ２のピーク電圧の差は流速に応じた出力となる。
【００１０】
上述した流速センサ１１ａが出力するパルス信号Ｖ１及びＶ２のピーク電圧の差を差動増幅器１２ａが出力することにより、差動増幅器１２ａは、流速に応じたアナログ流速検知信号Ｓ１を出力する。なお、３は、電圧ＶＢを抵抗Ｒと周囲抵抗測温抵抗体１１７ａとで分圧した電圧を増幅する増幅器である。従って、増幅器３は、周囲測温抵抗体１１７ａの抵抗値に応じた、つまり周囲温度に応じた電圧のアナログ温度検知信号Ｓ２を出力する。このアナログ温度検知信号Ｓ２は、Ａ／Ｄ変換器Ｂ４によりディジタル変換された後、ディジタル温度検知信号Ｄ２としてマイコン２に供給される。
【００１１】
マイコン２は、予め設定される制御プログラムに従って動作し、入力されたディジタル流速検知信号Ｄ１及びディジタル温度検知信号Ｄ２から流速を演算するディジタル信号処理を実行するＣＰＵ２１と、該ＣＰＵ２１の制御プログラム、流速を演算するための演算式、及び演算された流速に対して温度補正を行うための温度補正式などを予め保持するＲＯＭ２２と、ＣＰＵ２１の演算実行時に必要なデータを一時的に保存するＲＡＭ２３とから構成される。
【００１２】
上述した構成の流速検知信号発生装置を組み込んだガスメータ用流速検出装置の動作について、図７のＣＰＵ２１の処理手順を示すフローチャートを参照して以下説明する。上述した流速センサ１１ａは、図６に示すように、パルスジェネレータにより発生される矩形パルスが立ち下がるときに、両サーモパイル１１５ａ、１１６ａの出力電圧がピーク電圧となるように構成されている。そこで、Ａ／Ｄ変換器Ａ１ｃは、矩形パルスの立ち下がりに同期してサンプリングを行うことにより、パルス信号Ｖ１とＶ２とのピーク電圧の差、つまり流速に応じたアナログ流速検知信号Ｓ１をディジタル流速検知信号Ｄ１に変換する。
【００１３】
Ａ／Ｄ変換器Ａ１ｃは、アナログ流速検知信号Ｓ１と基準電圧Ｖｒｅｆとの比に基づいてディジタル変換を行い、ディジタル変換を行う際に用いる変換式は以下に示す式（１）のようになる。なお、＜＜＞＞は、＜＜＞＞内の数字を四捨五入した整数値を符号化した値を表す。
【００１４】
【数１】
0003585099.tif 000002
【００１５】
Ａ／Ｄ変換器Ｂ４も同様に、矩形パルスの立ち下がりに同期してサンプリングを行い、周囲温度を示す周囲測温抵抗体１１７ａの抵抗値に応じた出力である増幅器３からのアナログ温度検知信号Ｓ２をディジタル変換して得たディジタル温度検知信号Ｄ２をマイコン２に供給する。
【００１６】
一方、マイコン２を構成するＣＰＵ２１は、矩形パルスの立ち下がりに同期して（ステップＳＰ１）Ａ／Ｄ変換器Ａ１ｃ及びＡ／Ｄ変換器Ｂ４により変換されたディジタル流速検知信号Ｄ１及びディジタル温度検知信号Ｄ２を取り込む（ステップＳＰ２及びＳＰ３）。次に、ＲＯＭ２２内に保持された流速を演算するための演算式を用いて、ステップＳＰ１で取り込んだディジタル流速検知信号Ｄ１から流速を演算する（ステップＳＰ４）。流速検知回路１ａは、周囲温度に依存して出力が変化してしまうので、これを補償するためにＲＯＭ２２内に保持された温度補正式を用いて、ステップＳＰ３で演算された流速に対して温度補正を行い、真の流速を求める（ステップＳＰ５）。次に、求めた流速に比例した流量を演算し（ステップＳＰ６）、積算した値を表示器等に表示させたりする（ステップＳＰ７）。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した流速検知回路１ａは、流速が所定流速以上増加すると出力が飽和するため、アナログ流速検知信号Ｓ１は、図８に示すように２次関数的に増加するようになる（曲線Ｔ２）。つまり、流速が所定流速以下のとき、アナログ流速検知信号Ｓ１は流速の増加に対してほぼ比例して増加するが、所定流速以上となると流速の増加に応じてアナログ流速検知信号Ｓ１の増加率が徐々に低くなる（曲線Ｔ２）。
【００１８】
線分Ｔ１のように流速とアナログ流速検知信号Ｓ１とが比例していれば、マイコン２によりアナログ流速検知信号Ｓ１に対応したディジタル流速検知信号Ｄ１から予め定めた１次の演算式（例えば、ｖ＝ａ＊Ｄ１（ｖ：流速、ａ＝定数））を用いて流速を演算するディジタル信号処理を行えばよい。しかしながら、上述したようにアナログ流速検知信号Ｓ１は流速の増加に応じて２次関数的に増加するため、１次式の演算では正確な流速を検出することができない。このため、演算式はｖ＝ａ′＊Ｄ１２＋ｂ′＊Ｄ１（ａ′、ｂ′＝定数、ただしａ′＜０）のような２次式で行う必要があり、マイコン２は１次式で行う演算に比べて複雑な演算を行うこととなる。
【００１９】
従って、マイコン２での演算処理時間が多くなり、マイコン２での消費電力が多くなってしまうようになる。特に、ガスメータ用として使用される流速検出装置は電池電源によって動作するため、予定した時間よりも短い期間に電池を交換しなければならなくなるなどの問題を起こすようになる。
【００２０】
そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、流速の増加に応じてアナログ流速検知信号が２次関数的に増加する場合であっても、大きな電力消費を伴うことなく、流速を演算することができるディジタル流速検知信号を出力するガスメータ用流速検知信号発生装置並びに流速の増加に応じてアナログ流速検知信号が２次関数的に増加する場合であっても、大きな電力消費を伴うことなく、流体の流速を検出することができるガスメータ用流速検出装置、検出すべき物理量に応じてアナログ検知信号が２次関数的に増加する場合であっても、大きな電力消費を伴うことなく、物理量を演算することができるディジタル検知信号を出力する検知信号発生装置を提供することを課題とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、流速に応じたアナログ流速検知信号を出力する流速検知手段、予め定めた基準電圧を発生する基準電圧発生手段、及び前記アナログ流速検知信号と前記基準電圧との比に基づいて前記アナログ流速検知信号をディジタル変換してディジタル流速検知信号を出力するアナログ／ディジタル変換手段を備えたガスメータ用流速検知信号発生装置において、前記基準電圧発生手段は、前記流速検知手段が出力するアナログ流速検知信号が所定値以上のとき、前記基準電圧をより小さい値に切り替える切替手段を有することを特徴とするガスメータ用流速検知信号発生装置に存する。
【００２２】
請求項１記載の発明によれば、流速検知手段が出力するアナログ流速検知信号は、流速が所定流速以上になると、流速の増加に応じての増加率が徐々に低くなり、２次関数的に増加する。そこで、アナログ流速検知信号が所定値以上のとき、切替手段が基準電圧発生手段により発生する基準電圧をより小さい値に切り替え、より小さい基準電圧への切替後に変換されるディジタル流速検知信号が、切替前の基準電圧との比に基づいて変換したディジタル流速検知信号以上の値を示すようにして、ディジタル流速検知信号の増加率がアナログ流速検知信号のように低くくならないようにして、ディジタル流速検知信号を流速にほぼ比例した値としている。
【００２３】
従って、アナログ流速検知信号が所定値以上のとき、切替手段により基準電圧をより小さい基準電圧に切り替えることによって、アナログ／ディジタル変換器は、流速にほぼ比例したディジタル流速検知信号に変換し、このディジタル流速検知信号から流速を演算するための演算式は１次式となる。このため、マイクロコンピュータ等により演算を行った場合、演算処理時間を短くすることができるディジタル流速検知信号を出力することができる。
【００２４】
請求項２記載の発明は、流速に応じたアナログ流速検知信号を出力する流速検知手段、予め定めた基準電圧を発生する基準電圧発生手段、及び前記アナログ流速検知信号と前記基準電圧との比に基づいて前記アナログ流速検知信号をディジタル変換してディジタル流速検知信号を出力するアナログ／ディジタル変換手段を有する流速検知信号発生装置と、前記出力されたディジタル流速検知信号から予め定めた演算式を用いて流速を演算するディジタル信号処理を行うマイクロコンピュータとを備えるガスメータ用流速検出装置において、前記基準電圧発生手段は、前記流速検知手段が出力するアナログ流速検知信号が所定値以上のとき、前記基準電圧をより小さい値に切り替える切替手段を有することを特徴とするガスメータ用流速検出装置に存する。
【００２５】
請求項２記載の発明によれば、流速検知手段が出力するアナログ流速検知信号は、流速が所定流速以上になると、流速の増加に応じての増加率が徐々に低くなり、２次関数的に増加する。そこで、アナログ流速検知信号が所定値以上のとき、切替手段が基準電圧発生手段により発生する基準電圧をより小さい値に切り替え、より小さい基準電圧への切替後に変換されるディジタル流速検知信号が、切替前の基準電圧との比に基づいて変換したディジタル流速検知信号以上の値を示すようにして、ディジタル流速検知信号の増加率がアナログ流速検知信号のように低くくならないようにして、ディジタル流速検知信号を流速にほぼ比例した値としている。
【００２６】
従って、アナログ流速検知信号が所定値以上のとき、切替手段により基準電圧をより小さい基準電圧に切り替えることによって、アナログ／ディジタル変換器は、アナログ流速検知信号を流速に比例したディジタル流速検知信号に変換し、マイクロコンピュータによるディジタル流速検知信号から流速を演算するための演算式は１次式となる。このため、マイクロコンピュータの演算処理時間を短くすることができる。
【００２７】
請求項３記載の発明は、検出すべき物理量に応じたアナログ検知信号を出力する検知手段、予め定めた基準電圧を発生する基準電圧発生手段、及び前記アナログ検知信号と前記基準電圧との比に基づいてアナログ検知信号をディジタル変換してディジタル検知信号を出力するアナログ／ディジタル変換手段を備える検知信号発生装置において、前記基準電圧発生手段は、前記検知手段が出力するアナログ検知信号が所定値以上のとき、前記基準電圧をより小さい値に切り替える切替手段を有することを特徴とする検知信号発生装置に存する。
【００２８】
請求項３記載の発明によれば、検知手段が出力するアナログ検知信号は、検出すべき物理量が所定量以上となると、検出すべき物理量の増加に応じての増加率が徐々に低くなり、２次関数的に増加する。そこで、アナログ検知信号が所定値以上のとき、切替手段が基準電圧発生手段により発生する基準電圧をより小さい値に切り替え、より小さい基準電圧への切替後に変換されるディジタル検知信号が、切替前の基準電圧との比に基づいて変換したディジタル検知信号以上の値を示すようにして、ディジタル検知信号の増加率がアナログ検知信号のように低くくならないようにして、ディジタル検知信号を検出すべき物理量にほぼ比例した値としている。
【００２９】
従って、アナログ検知信号が所定値以上のとき、切替手段により基準電圧をより小さい基準電圧に切り替えることによって、アナログ／ディジタル変換器は、アナログ検知信号を検出すべき物理量に比例したディジタル検知信号に変換し、マイクロコンピュータによるディジタル検知信号から流速を演算するための演算式は１次式となる。このため、マイクロコンピュータの演算処理時間を短くすることができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のガスメータ用流速検知信号発生装置並びにガスメータ用流速検出装置及び検知信号発生装置を図面に基づいて説明する。図１はこの発明による流速検知信号発生装置を組み込んだガスメータ用流速検出装置の一実施の形態を示し、同図において、図５について上述した従来の回路と同等の部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
図中、基準電圧発生回路１ｂは、電圧Ｖを発生する安定化電源１１ｂ、該安定化電源１１ｂとＡ／Ｄ変換器Ａ１ｃとの間に設けられた切替手段としてのスイッチングトランジスタ（ＳＷトランジスタ）Ｔｒ１、電圧Ｖとグランドとの間に設けられた抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との直列回路、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の接続点とＡ／Ｄ変換器Ａ１ｃとの間に設けられた切替手段としてのスイッチングトランジスタＴｒ２から構成されている。また、これらＳＷトランジスタＴｒ１及びＴｒ２のベースはマイコン２と接続され、これらは、マイコン２から出力される制御信号Ｓ３及びＳ４によりオンオフ制御される。
【００３１】
上述した基準電圧発生回路１ｂはマイコン２によりＨレベルの制御信号Ｓ３が出力されると共に、制御信号Ｓ４の出力が停止されると、ＳＷトランジスタＴｒ１がオン、ＳＷトランジスタＴｒ２がオフする。従って、Ａ／Ｄ変換器Ａ１ｃには、安定化電源１１ｂが発生する電圧Ｖが基準電圧Ｖｒｅｆとして供給される。一方、マイコン２により制御信号Ｓ３の出力が停止されると共に、Ｈレベルの制御信号Ｓ４が出力されると、ＳＷトランジスタＴｒ１がオフ、ＳＷトランジスタＴｒ２がオンするので、Ａ／Ｄ変換器Ａ１ｃには、電圧Ｖより小さい電圧Ｖを抵抗Ｒ１及びＲ２で分圧した電圧Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）＊Ｖが基準電圧Ｖｒｅｆとして供給される。
【００３２】
上述した構成の流速検知信号発生装置を組み込んだガスメータ用流速検出装置の動作を以下説明する。なお、説明を簡単にするために本発明の実施の形態においては、安定化電源１１ｂが発生する電圧Ｖを２［Ｖ］として、該電圧Ｖ＝２［Ｖ］を抵抗Ｒ１及びＲ２で分圧した電圧が１．４［Ｖ］となるように抵抗Ｒ１及びＲ２を設定する。さらに、基準電圧Ｖｒｅｆを２［Ｖ］と１．４［Ｖ］とに切り替えるため、アナログ流速検知信号Ｓ１の最大出力電圧Ｓ１ｍａｘは、小さい方の基準電圧１．４［Ｖ］以下である１２００〔ｍＶ〕となるように設定し、Ａ／Ｄ変換器Ａ１ｃは、アナログ流速検知信号Ｓ１を８ビットのディジタル流速検知信号Ｄ１に変換するように設定する。
【００３３】
先ず、マイコン２は、アナログ流速検知信号Ｓ１をＡ／Ｄ変換器Ａ１ｃによりディジタル変換したディジタル流速検知信号Ｄ１が所定値以下であるときは、制御信号Ｓ３を出力すると共に、制御信号Ｓ４の出力を停止してＳＷトランジスタＴｒ１をオン、ＳＷトランジスタＴｒ２をオフにする。このとき、基準電圧発生回路１ｂは、安定化電源１１ｂが発生する電圧Ｖ＝２［Ｖ］を基準電圧Ｖｒｅｆ＝２［Ｖ］としてＡ／Ｄ変換器Ａ１ｃに対して供給する。基準電圧Ｖｒｅｆ＝２［Ｖ］が供給されると８ビットＡ／Ｄ変換器Ａ１ｃのＭＳＤ電圧（１ビットに相当する出力電圧）は、ＶＭＳＤ＝２／２８＝７．８［ｍＶ］となり、最大出力電圧１２００［ｍＶ］のアナログ流速検知信号Ｓ１は、１２００ｍＶ／７．８ｍＶ＝１５４段階のディジタル流速検知信号Ｄ１で表されることとなる。
【００３４】
一方、Ａ／Ｄ変換器Ａ１ｃから出力されるディジタル流速検知信号Ｄ１が所定値以上であるときは、制御信号Ｓ３の出力を停止すると共に、制御信号Ｓ４を出力してＳＷトランジスタＴｒ１をオフ、ＳＷトランジスタＴｒ２をオンにする。このとき、基準電圧発生回路１ｂは、電圧Ｖを抵抗Ｒ１及びＲ２で分圧した電圧を、基準電圧Ｖｒｅｆ＝１．４［Ｖ］としてＡ／Ｄ変換器Ａ１ｃに対して供給する。基準電圧Ｖｒｅｆ＝１．４Ｖが供給されるとＶＭＳＤ＝１．４／２８＝５．５ｍＶとなり、最大出力電圧１２００ｍＶのアナログ流速検知信号Ｓ１は、１２００ｍＶ／５．５ｍＶ＝２１８段階のディジタル流速検知信号Ｄ１で表されることとなる。
【００３５】
従って、流速に対するディジタル流速検知信号Ｄ１の特性は、図２のグラフに示すようになる。同図において、Ｔ１は基準電圧＝２［Ｖ］一定としてアナログ流速検知信号Ｓ１をディジタル変換して得たディジタル流速検知信号Ｄ１の値を示す階段、Ｔ２は基準電圧＝１．４［Ｖ］一定としたときのディジタル流速検知信号Ｄ１の値を示す階段、Ｔ３はＳＷトランジスタＴｒ１及びＲ２によりディジタル流速検知信号Ｄ１が所定値以上のとき（図２においてはＤ１≧…０１０１）、基準電圧Ｖｒｅｆ＝２［Ｖ］をより小さい基準電圧Ｖｒｅｆ＝１．４［Ｖ］に切り替えるようにしたときのディジタル流速検知信号Ｄ１の値を示す階段である。
【００３６】
上述したように基準電圧Ｖｒｅｆ＝１．４［Ｖ］のときのＶＭＳＤ＝５．５［ｍＶ］は、基準電圧Ｖｒｅｆ＝２［Ｖ］のＶＭＳＤ＝７．８〔ｍＶ〕より小さくなるため分解能が上がり、基準電圧＝１．４［Ｖ］としたときのディジタル流速検知信号Ｄ１は、基準電圧Ｖｒｅｆ＝２［Ｖ］としたときのディジタル流速検知信号Ｄ１以上の値を示す（すなわち、式（２））。
【００３７】
【数２】
0003585099.tif 000003
【００３８】
このため、マイコン２によりディジタル流速検知信号Ｄ１が所定値以上となったとき、基準電圧Ｖｒｅｆを切り替えることによって、ディジタル流速検知信号Ｄ１の増加率がアナログ流速検知信号Ｓ１のように低くならないようにしている。従って、階段Ｔ４は、同図に示すように流速の増加にほぼ比例して変化することとなり、ディジタル流速検知信号Ｄ１から流速を演算するときに用いる演算式は１次式となり、マイコン２の演算処理時間が低減される。マイコン２の演算処理時間が低減されることにより、本発明の流速検知信号発生装置を組み込んだガスメータ用流速検知装置は、流速の増加に応じてアナログ流速検知信号Ｓ１が２次関数的に増加数場合であっても、大きな電力を伴うことなく、流体の流速を検出することができる。
【００３９】
上記概略で説明したガスメータ用流速検知信号発生装置を組み込んだガスメータ用流速検知装置の動作の詳細をマイコン２を構成するＣＰＵ２１の処理手順をしめす図３のフローチャートを参照して以下説明する。同図において、図７について上述した従来のフローチャートと同等のステップには同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
先ず、ステップＳＰ１、２と上述した従来と同様の動作を行う。次に、ＣＰＵ２１は、取り込んだディジタル流速検知信号Ｄ１が所定値以上（図２において所定値＝…０１０１）のとき１．４［Ｖ］の基準電圧Ｖｒｅｆを、所定値以下のとき、２［Ｖ］の基準電圧ＶｒｅｆをそれぞれＡ／Ｄ変換器Ａ１ｃに対して供給するようＳＷトランジスタＴｒ１及びＴｒ２のオンオフを制御する制御信号Ｓ３及びＳ４を出力する。つまり、制御信号Ｓ３を出力していると共に、制御信号Ｓ４の出力を停止していれば（ステップＳＰ３１でＹ）、Ａ／Ｄ変換器Ａ１ｃには、基準電圧Ｖｒｅｆ＝２［Ｖ］が供給されていると判断し、このときディジタル流速検知信号Ｄ１が所定値以下であれば（ステップＳＰ３２でＮ）、基準電圧Ｖｒｅｆの切替を行うことなくステップＳＰ３へ進む。
【００４０】
また、このときディジタル流速検知信号Ｄ１が所定値以上であれば（ステップＳＰ３２でＹ）、Ａ／Ｄ変換器Ａ１ｃに１．４［Ｖ］の基準電圧Ｖｒｅｆを供給させるように制御信号Ｓ３を出力すると共に、制御信号Ｓ４の出力を停止してＳＷトランジスタＴｒ１及びＴｒ２のオンオフ制御を行い、ステップＳＰ１へ戻る。
【００４１】
一方、制御信号Ｓ３の出力を停止していると共に、制御信号Ｓ４を出力していれば（ステップＳＰ３１でＮ）、Ａ／Ｄ変換器Ａ１ｃには、基準電圧Ｖｒｅｆ＝１．４［Ｖ］が供給されていると判断し、このときディジタル流速検知信号Ｄ１が所定値以上であれば（ステップＳＰ３４でＹ）、基準電圧Ｖｒｅｆの切替を行うことなくステップＳＰ３へ進み、ディジタル流速検知信号Ｄ１が所定値以下であれば（ステップＳＰ３４でＮ）、Ａ／Ｄ変換器Ａ１ｃに２［Ｖ］の基準電圧Ｖｒｅｆを供給させるように制御信号Ｓ３を出力すると共に、制御信号Ｓ４の出力を停止してＳＷトランジスタＴｒ１及びＴｒ２のオンオフ制御を行い、ステップＳＰ１へ戻る。ステップＳＰ３〜ＳＰ７は上述した従来と同様の動作をおこなう。
【００４２】
なお、上述した実施例では、基準電圧Ｖｒｅｆが２［Ｖ］であるときも１．４［Ｖ］であるときもディジタル流速検知信号Ｄ１が単一の所定値以上であるか否かに応じて基準電圧Ｖｒｅｆの切替を行っていた。しかしながら、単一の所定値により切替を行うと、図４（ａ）に示すように流速が増加に応じたディジタル流速検知信号Ｄ１（階段Ｔ３′）と流速が減少に応じたディジタル流速信号Ｄ１（階段Ｔ３′′）とが一致せずヒステリシスを有することもある。
【００４３】
そこで、図４（ｂ）に示すように、基準電圧Ｖｒｅｆ＝２［Ｖ］から１．４［Ｖ］への切替は、第１の所定値（図４では…０１０１）以上であるか否かに応じて行い、基準電圧ｒｅｆ＝１．４［Ｖ］から２［Ｖ］への切替は、第２の所定値（図４では…０１１０）以下であるか否かに応じて行うようにすれば、流速の増加に応じたディジタル流速検知信号Ｄ１と流速の減少に応じたディジタル流速検知信号Ｄ１とが一致する。この場合の動作は、ＣＰＵ２１の処理手順を示す図３のフローチャートのようになり、ステップＳＰ３２でディジタル流速検知信号Ｄ１が第１の所定値以上であるか否かの判定を行い、ステップＳＰ３４でディジタル流速検知信号Ｄ１が第２の所定値以上であるか否かの判定を行うようにして、他のステップは上述した実施例と同様に動作を行う。
【００４４】
また、上述した実施例ではＳＷトランジスタＴｒ１及びＴｒ２のオンオフ制御をマイコン２により行っていたが、アナログ流速検知信号Ｓ１が所定値以上のときＨレベルを出力するコンパレータを設け、該コンパレータの出力をＳＷトランジスタＴｒ１のベースに、反転出力をＳＷトランジスタＴｒ２のベースにそれぞれ接続して、コンパレータによりＳＷトランジスタＴｒ１及びＴｒ２のオンオフ制御を行うようにしても良い。この場合の動作は以下のようになる。まず、アナログ流速検知信号Ｓ１が所定値以上のとき、コンパレータは、Ｈレベルの出力をＳＷトランジスタＴｒ１に、Ｌレベルの反転出力をＳＷトランジスタＴｒ２にそれぞれ出力する。
【００４５】
従って、ＳＷトランジスタＴｒ１がオン、ＳＷトランジスタＴｒ２がオフとなり、Ａ／Ｄ変換器Ａ１ｃには２［Ｖ］の基準電圧Ｖｒｅｆが供給される。一方、アナログ流速検知信号Ｓ１が所定値以下のとき、コンパレータは、Ｌレベルの出力をＳＷトランジスタＴｒ１に、Ｈレベルの反転出力をＳＷトランジスタＴｒ２にそれぞれ出力し、ＳＷトランジスタＴｒ１がオン、ＳＷトランジスタＴｒ２がオフとなり、Ａ／Ｄ変換器Ａ１ｃには１．４［Ｖ］の基準電圧Ｖｒｅｆが供給される。
【００４６】
コンパレータによりＳＷトランジスタＴｒ１及びＴｒ２のオンオフ制御を行えば、コンパレータの電源は必要となるが、ディジタル流速検知信号Ｄ１が所定値以上であるか否かを判断するステップを必要とせず（図３における、ステップＳＰ３１〜３５）ＣＰＵ２１の処理時間はさらに短くすることができ、上述した実施例と同様の効果を得ることができる。特にこの場合は、ＲＯＭ２２やＲＡＭ２３の容量がいっぱいでＣＰＵ２１によりオンオフ制御を行うとＲＯＭ２２やＲＡＭ２３の容量の大きい高価なマイコンを使用しなければならないときに適している。
【００４７】
さらに、上述した実施例では、流速検知回路１ａは流速に応じたアナログ検知信号を出力するものであったが、例えば、検出すべき物理量を例えば、圧力や温度として、流速検知回路１ａの代わりに圧力や温度に応じたアナログ検知信号を出力する検知回路を使用しても上述した実施例と同様の効果を得ることができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、アナログ流速検知信号が所定値以上のとき、切替手段により基準値をより小さい基準電圧に切り替えることによって、アナログ／ディジタル変換器は、流速にほぼ比例したディジタル流速検知信号に変換し、このディジタル流速検知信号から流速を演算するための演算式は１次式となる。このため、マイクロコンピュータ等により演算を行った場合、演算処理時間を短くすることができるディジタル流速検知信号を出力することができるので、流速の増加に応じてアナログ流速検知信号が２次関数的に増加する場合であっても、大きな電力消費を伴うことなく、流速を演算することができるディジタル流速検知信号を出力するガスメータ用流速検知信号発生装置を得ることができる。
【００４９】
請求項２の発明によれば、切替手段により基準電圧をより小さい基準電圧に切り替えることによって、アナログ／ディジタル変換器は、アナログ流速検知信号を流速に比例したディジタル流速検知信号に変換し、マイクロコンピュータによるディジタル流速検知信号から流速を演算するための演算式は１次式となる。このため、マイクロコンピュータの演算処理時間を短くすることができるので、流速の増加に応じてアナログ流速検知信号が２次関数的に増加する場合であっても、大きな電力消費を伴うことなく、流体の流速を検出することができるガスメータ用流速検出装置を得ることができる。
【００５０】
請求項３の発明によれば、アナログ検知信号が所定値以上のとき、切替手段により基準電圧をより小さい基準電圧に切り替えることによって、アナログ／ディジタル変換器は、アナログ検知信号を検出すべき物理量に比例したディジタル検知信号に変換し、マイクロコンピュータによるディジタル検知信号から流速を演算するための演算式は１次式となる。このため、マイクロコンピュータの演算処理時間を短くすることができるので、検出すべき物理量に応じてアナログ検知信号が２次関数的に増加する場合であっても、大きな電力消費を伴うことなく、物理量を演算することができるディジタル検知信号を出力する検知信号発生装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による流速検知信号発生装置を組み込んだガスメータ用流速検出装置の一実施の形態を示す回路図である。
【図２】流速に対するディジタル流速検知信号の特性を示すグラフである。
【図３】図１の流速検知信号発生装置を組み込んだガスメータ用流速検出装置を構成するマイクロコンピュータのＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図４】流速に対するディジタル流速検知信号の特性を示すグラフである。
【図５】従来の流速検知信号発生装置を組み込んだガスメータ用流速検出装置の一例を示す回路図である。
【図６】図５の流速検知信号発生装置を組み込んだガスメータ用流速検出装置を構成する流速センサの動作を説明するためのタイムチャートである。
【図７】図６の流速検知信号発生装置を組み込んだガスメータ用流速検出装置を構成するマイクロコンピュータのＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図８】流速に対するアナログ流速検知信号の特性を示すグラフである。
【符号の説明】
Ｓ１      アナログ流速検知信号（アナログ検知信号）
１ａ      流速検知回路（流速検知手段、検知手段）
Ｖｒｅｆ  基準電圧
１ｂ      基準電圧発生回路（基準電圧発生手段）
Ｄ１      ディジタル流速検知信号（ディジタル検知信号）
１ｃ      Ａ／Ｄ変換器Ａ（アナログ／ディジタル変換手段）
Ｔｒ１    スイッチングトランジスタ（切替手段）
Ｔｒ２    スイッチングトランジスタ（切替手段）
２        マイクロコンピュータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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