JP2012098059A - アナログメータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 温度や湿度等の環境データを表示する装置として合理的に構成されたアナログメータ装置を提供すること。
【解決手段】 センサ２１０と、文字板４００と、ムーブメント５００と、制御手段６００とを備え、ムーブメントの駆動系５１０は、ステッピングモータ５１１、減速機構５１２、及び指針パイプ５１３からなり、ステッピングモータの１ステップあたりの指針３１０の回転角度に相当する環境データの量をＡとするとき、指針は、環境データをＡの間隔で離散的に表示するものとし、制御手段は、所定の時間間隔で、センサが検出したアナログ信号の環境データをアナログ・デジタル変換し、その変換した値を表示する位置に指針を回転駆動するようにムーブメントを制御するものとした。更に、指針が表示している環境データの値がアナログ・デジタル変換前の環境データに対してＡ以上ずれていない場合は、指針を回転駆動しないようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、温度や湿度等の環境データを検出して表示するアナログメータ装置に関する。

一般に、アナログメータにて温度及び湿度を表示する温湿度計が知られている。特許文献１及び特許文献２に記載されたものは、バイメタル式温度計と伸縮式湿度計とを組合せたものであり、環境の変化に伴う物体の伸縮を利用して各指針をそれぞれ動かす構成となっている。特許文献１の図４にも示されているように、温度計の指針と湿度計の指針について、回転の中心軸を共通とした同軸型のものも知られている。

また、温度や湿度を所定のセンサにて検出し、その検出値に応じて指針をモータ駆動する構成も知られている。特許文献３及び４には、この種の温度計、湿度計が開示されている。センサとしては各種のものがあり、例えば、温度センサとしてはサーミスタ、湿度センサとしては感湿体の水分吸収に伴う導電性の変化を計測するものがよく知られている。このように指針をモータにて駆動するものは、前述したように物体の伸縮を利用して指針を動かすものと比較すると、指示遅れや誤差が小さい、目盛りの間隔が完全に一定となる、指針及び文字板の大型化が可能になる、といった利点がある。

実公昭５４−３８９５８号公報 特開２００２−２２８４８号公報 特許第３６５３７４６号公報 特表２００７−５３７４４２号公報

さて、指針をモータ駆動する場合は、前述したように利点が多いものの、モータをどのように制御するのかという課題が重要とされる。モータの制御が、表示の正確性、指針の挙動の安定性、及び消費電力に大きく影響するためである。

温湿度計の形態は、その使用目的や高性能化に伴い益々多様化される傾向にあり、指針をモータ駆動するものについても、より実用的な構成を達成するべく更なる工夫が必要であると考えられる。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、温度や湿度等の環境データを表示する装置として合理的に構成されたアナログメータ装置を提供することである。

本願第１請求項に記載した発明は、温度や湿度等の環境データを検出するセンサと、指針が配置された文字板と、前記指針を回転駆動するムーブメントと、前記センサが検出した前記環境データに応じて前記ムーブメントを制御する制御手段とを備えたアナログメータ装置において、前記ムーブメントの駆動系は、正逆回転が可能なステッピングモータ、前記ステッピングモータに連結された減速機構、及び前記減速機構に連結された指針パイプからなり、前記指針は、前記指針パイプに支持して設け、前記ステッピングモータの１ステップあたりの前記指針の回転角度に相当する前記環境データの量をＡとするとき、前記指針は、前記環境データをＡの間隔で離散的に表示するものであり、前記制御手段は、所定の時間間隔で、前記センサが検出したアナログ信号の前記環境データをアナログ・デジタル変換し、その変換した値を表示する位置に前記指針を回転駆動するように前記ムーブメントを制御するものとした構成のアナログメータ装置である。

本願第２請求項に記載した発明は、温度や湿度等の環境データを検出するセンサと、指針が配置された文字板と、前記指針を回転駆動するムーブメントと、前記センサが検出した前記環境データに応じて前記ムーブメントを制御する制御手段とを備えたアナログメータ装置において、前記ムーブメントの駆動系は、正逆回転が可能なステッピングモータ、前記ステッピングモータに連結された減速機構、及び前記減速機構に連結された指針パイプからなり、前記指針は、前記指針パイプに支持して設け、前記ステッピングモータの１ステップあたりの前記指針の回転角度に相当する前記環境データの量をＡとするとき、前記指針は、前記環境データをＡの間隔で離散的に表示するものであり、前記制御手段は、所定の時間間隔で、前記センサが検出したアナログ信号の前記環境データをアナログ・デジタル変換し、その変換した値を表示する位置に前記指針を回転駆動するように前記ムーブメントを制御するものとし、更に、前記制御手段による前記ムーブメントの制御について、前記環境データを前記アナログ・デジタル変換する際であって、前記指針がその際表示している前記環境データの値が前記アナログ・デジタル変換前の前記環境データに対してＡ以上ずれていない場合は、前記指針を回転駆動しないようにした構成のアナログメータ装置である。

本発明によれば、温度や湿度等の環境データを表示する装置として合理的に構成されたアナログメータ装置を得ることができる。

本発明の実施例に係り、アナログメータ装置を示す正面図である。 本発明の実施例に係り、アナログメータ装置を示すのブロック図である。 本発明の実施例に係り、筐体を示す外観図（背面斜め横から見た図）である。 本発明の実施例に係り、筐体を示す外観図（側面斜め横から見た図）である。 本発明の実施例に係り、ムーブメントを示す外観図（正面斜め横から見た図）である。 本発明の実施例に係り、ムーブメントを示す外観図（背面斜め横から見た図）である。 本発明の実施例に係り、ムーブメントを示す外観図（側面斜め横から見た図）である。 本発明の実施例に係り、ムーブメントの内部を示す背面図である。 本発明の実施例に係り、ムーブメントの内部を示す説明図である。 本発明の実施例に係り、アナログメータ装置（電源の電力残存量が残り少なくなった場合）を示す正面図である。 本発明の実施例に係り、第１指針の説明図である。 本発明の実施例に係り、第２指針の説明図である。 本発明の実施例に係り、制御手段による指針の回転駆動の制御を示すフローチャートである。

以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１及び図２に示すアナログメータ装置１は、複数の環境データとして温度と湿度をそれぞれ表示する温湿度計である。このアナログメータ装置１は、環境データを検出するセンサ２１０，２２０と、指針３１０，３２０が配置された文字板４００と、指針３１０，３２０を回転駆動するムーブメント５００と、センサ２１０，２２０が検出した環境データに応じてムーブメント５００を制御する制御手段６００とを備えている。センサとしては、環境データとして温度を検出する第１センサ２１０及び湿度を検出する第２センサ２２０を備えている。指針としては、回転の中心軸が共通の第１指針３１０及び第２指針３２０を備えている。

ムーブメント５００は、第１指針３１０を駆動する第１駆動系５１０と、第２指針３２０を駆動する第２駆動系５２０と、第１駆動系５１０及び第２駆動系５２０を保持するケース体５３０とを備えている。

このアナログメータ装置１は、第１センサ２１０が検出した環境データに応じて第１指針３１０を回転駆動するとともに、第２センサ２２０が検出した環境データに応じて第２指針３２０を回転駆動する構成となっている。

文字板４００は、アナログメータ装置１の筐体１００の正面に支持された透明カバー１１０に覆われている。第１センサ２１０、第２センサ２２０、ムーブメント５００、及び制御手段６００は、筐体１００の内部に配置されている。

文字板４００には、第１指針３１０及び第２指針３２０の回転軸を中心に等間隔で温度計の目盛り４０１を設けた第１指針３１０の駆動域と、同じく湿度計の目盛り４０２を設けた第２指針３２０の駆動域が設けられている。各指針３１０，３２０は、それぞれの駆動域において回転駆動する構成となっている。

図例した筐体１００は、円形薄型のものであり、その背部には、壁側のフックに係止するための係止部１２０、及びこれを立て掛けるための収納式脚体１３０が設けられている。また、図中の１４０は、アナログメータ装置１の電源１０となる電池を収納するための電池ボックスである。

次に、本例のムーブメント５００について説明する。図５乃至図９に示すように、本例のムーブメント５００は、第１駆動系５１０及び第２駆動系５２０を薄型のケース体５３０に収納してなるものである。制御手段６００は、所要の回路を設けた回路基板であり、ケース体５３０の正面に装着され、第１センサ２１０及び第２センサ２２０は、その回路基板に搭載されている。

すなわち、アナログメータ装置１の製造においては、第１駆動系５１０及び第２駆動系５２０をケース体５３０の内部に設けてムーブメント５００を作成し、そして第１センサ２１０、第２センサ２２０、ムーブメント５００、及び制御手段６００を組付けて一つのユニットとし、これを筐体１００の内部に配置する。このような構成によると、組付け作業の煩雑化を回避することができる。また、このようなユニットを筐体１００の内部に配置する構成であれば、筐体１００のデザインや大きさを容易に設計変更することが可能となる。すなわち、アナログメータ装置１の設計の自由度が向上し、多様な製品開発を容易に行うことが可能となる。

特に、制御手段６００たる回路基板にセンサ２１０，２２０を設けることによれば、センサ２１０，２２０による検出精度の確保が容易になるという利点がある。一般に、リード線を介してセンサを基板に接続すると、リード線の電気抵抗や配線容量等により、センサの検出には測定誤差が生じる。この点、本例によれば、そのような測定誤差の問題を回避することができる。部品点数が削減されるうえ、検出精度も向上する。更に、筐体の設計時には、センサをどこに配置するかを考慮する必要がないので、設計作業も容易となる。

第１駆動系５１０は、正逆回転が可能な第１ステッピングモータ５１１、第１ステッピングモータ５１１に連結された第１減速機構５１２、及び第１減速機構５１２に連結された第１指針パイプ５１３からなるとともに、第２駆動系５２０は、正逆回転が可能な第２ステッピングモータ５２１、第２ステッピングモータ５２１に連結された第２減速機構５２２、及び第２減速機構５２２に連結された第２指針パイプ５２３からなるものである。各減速機構５１２，５２２は、所定のギア比を設定してなる輪列であり、各指針パイプ５１３，５２３の基端部には、各減速機構５１２，５２２と噛合するギア部がそれぞれ設けられている。

第１指針パイプ５１３及び第２指針パイプ５２３は、それらの一方を他方に挿通し、且つケース体５３０の正面外部に突出するように設けられている。制御手段６００たる回路基板の要所には、第１指針パイプ５１３及び第２指針パイプ５２３を貫通する孔部６０１が設けられている。第１指針パイプ５１３及び第２指針パイプ５２３は、ケース体５３０を筐体１００の内部に配置するとともに文字板４００の中央に突出する。第１指針３１０及び第２指針３２０は、第１指針パイプ５１３及び第２指針パイプ５２３にそれぞれ支持して設けられている。

また、本例のムーブメント５００は、第１指針パイプ５１３及び第２指針パイプ５２３の位置を検出する位置検出手段５４０を備えている。図例した位置検出手段５４０は、発光素子５４１及び受光素子５４２からなるものである。発光素子５４１及び受光素子５４２は、それらの間に第１駆動系５１０及び第２駆動系５２０を挟むように配置されている。具体的には、発光素子５４１及び受光素子５４２の一方は、制御手段６００たる回路基板に設けるとともに、それらの他方は、ケース体５３０の背面側の要所に設けられている。発光素子５４１及び受光素子５４２の間に位置する第１駆動系５１０及び第２駆動系５２０の要所には、発光素子５４１の光を透過する透光部５４３が設けられている。発光素子５４１としてはＬＥＤ、受光素子５４２としてはフォトトランジスタを採用している。位置検出時には、発光素子５４１を点灯しつつ第１駆動系５１０及び第２駆動系５２０をそれぞれ駆動する。各指針パイプ５１３，５２３の位置は、その際の受光素子５４２の検出パターンから特定する構成となっている。

位置検出手段５４０による位置検出は、筐体の背面に設けられたリセットスイッチ７１０が押された際に実行される。或は、計時手段を備えた制御手段６００により、定期的に（例えば１日に一回）行うように構成してもよい。第１指針パイプ５１３及び第２指針パイプ５２３の位置を検出した後、制御手段６００は、第１ステッピングモータ５１１及び第２ステッピングモータ５２１のステップ数をカウントして第１指針３１０及び第２指針３２０の指示位置をそれぞれ認識する。

本例の場合、筐体１００の正面又は側面には、モニタースイッチ７２０が設けられている。本例では、制御手段６００は、所定の時間帯（例えば２４時間前から現在に至るまでの時間帯）における最高気温、最低気温、最高湿度、及び最低湿度を記憶しており、このモニタースイッチ７２０が押された際には、第１指針３１０及び第２指針３２０の指示位置により、それらを表示する構成となっている。つまり、過去の環境データを表示する構成となっている。

例えば、モニタースイッチ７２０を１回押すと、第１指針３１０が最高気温を示すとともに第２指針３２０が最高湿度を示し、２回押すと、第１指針３１０が最低気温を示すとともに第２指針３２０が最低湿度を示す。３回押すと、或はモニタースイッチ７２０が一定時間（例えば３０秒）押されないと、再び第１指針３１０が現在の気温を示すとともに第２指針３２０が現在の湿度を示す状態に復帰する。筐体１００の内部には、スピーカ７３０が設けられており、モニタースイッチ７２０が押された際には、メロディーとともに所要のアナウンスが流れる構成となっている。或は、計時手段を備えた制御手段６００により、過去の環境データの表示を定期的に行うように構成してもよい。

このように、過去の環境データを表示する構成によると、アナログメータ装置１の多機能化を達成することができる。

更に本例では、図１０に示すように、電源１０の電力残存量が残り少なくなった場合、第１指針３１０及び第２指針３２０を重ねて停止する構成となっている。制御手段６００は、電源１０の電圧が予め設定された所定の値を下回ると、電力が完全に断たれる前に第１指針３１０及び第２指針３２０を所定の位置へと回転駆動し、その位置でそれらを停止する。温度計の目盛り４０１と湿度計の目盛り４０２との間には、それらの目盛り４０１，４０２が設けられていないブランク部４０３が設けられており、第１指針３１０及び第２指針３２０は、ブランク部４０３を指示する位置に重ねて停止される。

このような構成によると、アナログメータ装置１を見る者に対し、速やかに電池切れを告知することができる。仮に、環境データを表示する状態のまま電池切れになると、各指針３１０，３２０は電池切れの時点の環境データを表示したままとなり、アナログメータ装置１を見る者が、それを現在の環境データであると誤解をしてしまう場合が考えられる。この点、本例によれば、一目で電池切れであることが認識できるので、そのような不都合を回避することができる。

次に、環境データの表示時における各指針３１０，３２０の回転駆動について詳述する。図１１に示すように、第１ステッピングモータ５１１の１ステップあたりの第１指針３１０の回転角度に相当する環境データ（温度）の量をＡとするとき、第１指針３１０は、環境データをＡの間隔で離散的に表示するものとなっている。図例したものは、第１ステッピングモータ５１１の１ステップあたりの第１指針３１０の回転角度が０．５°、その回転角度に対応する環境データの量が０．２℃となっている。温度計の目盛り４０１は、Ａの５倍、すなわち１℃間隔となっている。

また、図１２に示すように、第２ステッピングモータ５２１の１ステップあたりの第２指針３２０の回転角度に相当する環境データ（湿度）の量をＢとするとき、第２指針３２０は、環境データをＢの間隔で離散的に表示するものとなっている。図例したものは、第２ステッピングモータ５２１の１ステップあたりの第２指針３２０の回転角度が１°、その回転角度に対応する環境データの量が０．５％となっている。湿度計の目盛り４０２は、Ｂの２倍、すなわち１％間隔となっている

第１センサ２１０及び第２センサ２２０は、それぞれ所定の環境データをアナログ信号として検出するものである。制御手段６００は、所定の時間間隔で、第１センサ２１０及び第２センサ２２０が検出したアナログ信号の各環境データをそれぞれアナログ・デジタル変換し、その変換した値を表示する位置に第１指針３１０及び第２指針３２０をそれぞれ回転駆動するようにムーブメント５００を制御する。一般的な生活の場で日常的に使用する温度計、湿度計であれば、その時間間隔は２０秒以上且つ１８０秒以下が実用的な範囲であり、本例では６０秒間隔となっている。

このように、２０秒以上の時間間隔で指針３１０，３２０を回転駆動する構成によれば、環境データの僅かな変化によって指針３１０，３２０が小刻みに往復運動するといった指針３１０，３２０の不要な挙動を回避することができる。消費電力も低減することができる。

更に、本例では、指針３１０，３２０の不要な挙動を回避するという点に着眼し、制御手段６００によるムーブメント５００の制御について、次のような構成を採用した。すなわち、第１センサ２１０の環境データをアナログ・デジタル変換する際であって、第１指針３１０がその際表示している環境データの値がアナログ・デジタル変換前の環境データに対してＡ以上ずれていない場合は、第１指針３１０を回転駆動しないようにした。また同様に、第２センサ２２０の環境データをアナログ・デジタル変換する際であって、第２指針３２０がその際表示している環境データの値がアナログ・デジタル変換前の環境データに対してＢ以上ずれていない場合は、第２指針３２０を回転駆動しないようにした。

各センサ２１０，２２０が出力するアナログ信号は、それぞれ予め設定された閾値に基づいてアナログ・デジタル変換される。例えば温度の場合、２０．０°と２０．２℃との間の閾値を２０．１℃とする。アナログ・デジタル変換によると、第１センサ２１０のアナログ信号による環境データが２０．１℃未満であれば２０．０℃とされ、２０．１℃以上であれば２０．２℃とされる。ここで、温度変化が小さい場所において、アナログ信号による環境データが２０．１℃の前後０．１℃程度の範囲で長期間安定していると想定すると、温度変化が小さいにもかかわらず第１指針３１０が所定の時間間隔で２０．０℃を示す位置と２０．２℃を示す位置とを往復するという現象が考えられる。このアナログメータ装置１の温度表示の分解能はＡであることから、このような第１指針３１０の動きは不要である。そこで、第１指針３１０が表示している環境データの値が２０．０℃の場合、アナログ・デジタル変換前の環境データが０．２℃以上ずれていない場合は、第１指針３１０を回転駆動しないようにした。

また同様に、例えば湿度の場合、５０．０％と５０．５％との間の閾値を５０．２５％とする。アナログ・デジタル変換によると、第２センサ２２０のアナログ信号による環境データが５０．２５％未満であれば５０．０％とされ、５０．２５％以上であれば５０．５％とされる。ここで、湿度変化が小さい場所において、アナログ信号による環境データが５０．２５％の前後０．２５％程度の範囲で長期間安定していると想定すると、湿度変化が小さいにもかかわらず第２指針３２０が所定の時間間隔で５０．０％を示す位置と５０．５％を示す位置とを往復するという現象が考えられる。このアナログメータ装置１の湿度表示の分解能はＢであることから、このような第２指針３２０の動きは不要であると。そこで、第２指針３２０が表示している環境データの値が５０．０％の場合、アナログ・デジタル変換前の環境データが０．２５％以上ずれていない場合は、第２指針３２０を回転駆動しないようにした。

図１３に示すように、各センサ２１０，２２０は、６０秒毎に（Step1）、温度及び湿度をアナログ信号としてそれぞれ検出する（Step2）。そして、制御手段６００は、第１指針３１０がその際表示している温度の値がアナログ・デジタル変換前の温度に対して０．２℃以上ずれていれば、検出した温度をアナログ・デジタル変換して第１指針３１０を回転駆動する（Step3,4）。０．２℃以上ずれていなければ回転駆動しない。また、第２指針３２０がその際表示している湿度の値がアナログ・デジタル変換前の湿度に対して０．５％以上ずれていれば、検出した湿度をアナログ・デジタル変換して第２指針３２０を回転駆動する（Step5,6）。０．５％以上ずれていなければ回転駆動しない。このような構成によると、指針３１０，３２０の不要な挙動を回避するという点で一層効果的であり、消費電力もより確実に低減することができる。

以上説明したように、本例のアナログメータ装置は、モータにて指針を駆動する温湿度計として極めて合理的に構成されたものである。尚、本例における各部の構成は、特許請求の範囲に記載した技術的範囲において適宜に設計変更が可能であり、図例説明したものに限定されないことは勿論である。例えば、本例では環境データとして温度及び湿度を検出して表示するものとしたが、或は、気圧等の他の環境データを検出して表示するように構成することも可能である。

本発明のアナログメータ装置は、アナログ式の温湿度計として好適に利用することが可能である。

１ アナログメータ装置
１０ 電源
１００ 筐体
１１０ 透明カバー
１２０ 係止部
１３０ 収納式脚体
１４０ 電池ボックス
２１０ 第１センサ
２２０ 第２センサ
３１０ 第１指針
３２０ 第２指針
４００ 文字板
４０１ 温度計の目盛り
４０２ 湿度計の目盛り
４０３ ブランク部
５００ ムーブメント
５１０ 第１駆動系
５１１ 第１ステッピングモータ
５１２ 第１減速機構
５１３ 第１指針パイプ
５２０ 第２駆動系
５２１ 第２ステッピングモータ
５２２ 第２減速機構
５２３ 第２指針パイプ
５３０ ケース体
５４０ 位置検出手段
５４１ 発光素子
５４２ 受光素子
５４３ 透光部
６００ 制御手段
６０１ 孔部
７１０ リセットスイッチ
７２０ モニタースイッチ
７３０ スピーカ

Claims (2)

1. 温度や湿度等の環境データを検出するセンサと、指針が配置された文字板と、前記指針を回転駆動するムーブメントと、前記センサが検出した前記環境データに応じて前記ムーブメントを制御する制御手段とを備えたアナログメータ装置において、
   前記ムーブメントの駆動系は、正逆回転が可能なステッピングモータ、前記ステッピングモータに連結された減速機構、及び前記減速機構に連結された指針パイプからなり、
   前記指針は、前記指針パイプに支持して設け、
   前記ステッピングモータの１ステップあたりの前記指針の回転角度に相当する前記環境データの量をＡとするとき、
   前記指針は、前記環境データをＡの間隔で離散的に表示するものであり、
   前記制御手段は、所定の時間間隔で、前記センサが検出したアナログ信号の前記環境データをアナログ・デジタル変換し、その変換した値を表示する位置に前記指針を回転駆動するように前記ムーブメントを制御するものとしたことを特徴とするアナログメータ装置。
2. 温度や湿度等の環境データを検出するセンサと、指針が配置された文字板と、前記指針を回転駆動するムーブメントと、前記センサが検出した前記環境データに応じて前記ムーブメントを制御する制御手段とを備えたアナログメータ装置において、
   前記ムーブメントの駆動系は、正逆回転が可能なステッピングモータ、前記ステッピングモータに連結された減速機構、及び前記減速機構に連結された指針パイプからなり、
   前記指針は、前記指針パイプに支持して設け、
   前記ステッピングモータの１ステップあたりの前記指針の回転角度に相当する前記環境データの量をＡとするとき、
   前記指針は、前記環境データをＡの間隔で離散的に表示するものであり、
   前記制御手段は、所定の時間間隔で、前記センサが検出したアナログ信号の前記環境データをアナログ・デジタル変換し、その変換した値を表示する位置に前記指針を回転駆動するように前記ムーブメントを制御するものとし、
   更に、前記制御手段による前記ムーブメントの制御について、前記環境データを前記アナログ・デジタル変換する際であって、前記指針がその際表示している前記環境データの値が前記アナログ・デジタル変換前の前記環境データに対してＡ以上ずれていない場合は、前記指針を回転駆動しないようにしたことを特徴とするアナログメータ装置。

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