(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給されるクロック信号に従ってデータを処理すると共に、電源電圧の低下時に停電処理を行う処理手段と、データを記憶する記憶手段と、電源電圧の低下時に前記記憶手段の動作のためのバックアップ用電源として用いられる蓄電手段に電源を切り換える切換手段と、電源電圧の低下を検出する検出手段とを備えたメモリバックアップ式電子機器において、前記検出手段により電源電圧の低下が検出された時に、消費電流を低減させるために、前記処理手段に供給される前記クロック信号の周波数を低くする制御手段を前記処理手段とは別回路として設けて、前記切換手段により電源が前記蓄電手段に切り換わる前に前記別回路の制御手段によって前記クロック信号の周波数を低くするようにしたことを特徴とするメモリバックアップ式電子機器。
【請求項２】
前記制御手段は、電源電圧の低下時に、前記処理手段による前記停電処理の終了後は、前記処理手段への前記クロック信号の供給を停止することを特徴とする請求項１記載のメモリバックアップ式電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリ等によるメモリバックアップ機能を有する電子機器、例えば電子式電力量計、トランスデューサ、データメモリ付計測機器などの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来利用されている、バッテリによりメモリバックアップを行う電子式電力量計の基本構成を図３に示す。１０１は電源回路、１０２は停電検出回路、１０３はバッテリ、１０４は切換回路、１０５はＡ／Ｄ変換器、１０６はメモリを内蔵するマイクロコンピュータ、１０７は表示部、１０８は水晶振動子である。電源回路１０１には配電線交流電圧Ｖ０  が入力され、後段のＡ／Ｄ変換器１０５及びマイクロコンピュータ１０６等の動作に必要な直流電源電圧Ｖ１  を生成する。直流電源電圧Ｖ１  は、切換回路１０４を経てＡ／Ｄ変換器１０５及びマイクロコンピュータ１０６などに供給される。Ａ／Ｄ変換器１０５及びマイクロコンピュータ１０６には、水晶振動子１０８から動作を制御するためのクロック信号が入力されている。また、電力値を示すアナログ信号はＡ／Ｄ変換器１０５に入力され、デジタル変換されてマイクロコンピュータ１０６に送られる。マイクロコンピュータ１０６はこのデータを積算して電力量を算出し、その結果を表示部１０７に送る。ここで、配電線交流電圧Ｖ０  の低下により直流電源電圧Ｖ１  が所定値より降下すると、切換回路１０４は回路電源を切り換え、バッテリ１０３の電圧Ｖｂ  をＡ／Ｄ変換器１０５などに供給する。
【０００３】
停電検出回路１０２は、欠落事故や計器取り外しなどにより配電線交流電圧Ｖ０  の降下が生じた場合にそれを検出して、停電信号をマイクロコンピュータ１０６に出力する。マイクロコンピュータ１０６が停電信号を受信した場合の動作フローチャートを図４に示す。マイクロコンピュータ１０６はステップ１で停電信号を受信すると、ステップ２にてプログラムによりソフト的に生成された誤動作防止用のノイズフィルタによりノイズ成分を除去し、ステップ３で停電信号がノイズによるものでないかどうかを判定する。ノイズによるものでないと判定されると、消費電流を抑制してバッテリ負担を軽減するために、ステップ４でシステムクロック分周を増加させてプログラム処理のためのシステムクロックを低速に切り換える。さらに、ステップ５でＡ／Ｄ変換器１０５へのクロック供給を停止してＡ／Ｄ変換器１０５の機能を停止させ、ステップ６で停電表示を行う。次いで、ステップ７でその時点でのデータをメモリに保存したうえで、ステップ８のスタンバイ状態へ移行する。停電による機能停止以後は、バッテリ１０３により計量値、設定値及び調整値のデータメモリの電源が供給される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
電子式電力量計ではバッテリ１０３にはリチウムイオン型バッテリが用いられているが、これらのバッテリは長時間使用しておらず、そのため内部抵抗が増加した状態で大きな電流を流すと一定時間出力電圧が低下してしまう。このような出力電圧の低下はメモリ値の消失につながる可能性がある。従って停電時には、Ａ／Ｄ変換器１０５およびマイクロコンピュータ１０６への電源電圧の供給がバッテリ１０３側に切り換わる前に、マイクロコンピュータ１０６によりシステムクロック分周が増加され、消費電流が抑制されていることが望ましい。
【０００５】
通常、電源回路１０１には安定化電源が用いられ、停電時にも０．２〜０．３秒といった一定時間は電圧を維持するため、電源電圧の供給がバッテリ１０３側に切り換わるより停電検出回路１０２により停電が検出される方が早い。ところが、図３のマイクロコンピュータ１０６では、通常動作中は演算、データ転送、表示など重要な処理を行っている。これらの処理は、停電信号が停電検出回路１０２から入力された場合でもその残処理は優先的に処理され、その後で図４に示されたデータ退避などの停電処理動作が開始される。この優先処理の残処理に必要な時間は場合によりばらつきがあり、一定ではない。さらに、停電処理のうちシステムクロック分周増加の前段に行われるノイズチェックのフィルタ処理は、マイクロコンピュータ１０６内ではプログラムによりソフト的に行われるが、この場合信号の合致処理などに時間を要し、ハード的に処理する場合に比べて時間がかかる。このように、システムクロック分周を増加させて消費電流を抑制するまでに、優先処理の残処理時間とフィルタ処理に有する時間が必要となる訳であるが、この時間は一定ではなく比較的長時間を要する場合もあるため、その間に電源電圧の供給がバッテリ１０３側に切り換わってしまい、大きな電流が必要なためバッテリ１０３の出力電圧が低下してメモリ値の消失につながる場合があった。
【０００６】
このようなメモリ値消失を防ぐためには、バッテリ１０３の容量を増加させる方法があるが、その場合にはコスト増加の要因となる。
【０００７】
また、マイクロコンピュータの中には、その原振周波数（マイクロコンピュータ内の回路動作用クロックとして使用され、その回路動作の速度を決めるもの）が接続された水晶振動子の発振周波数によって決定されるものがあり、このようなマイクロコンピュータの場合には、停電時に直ちにプログラム処理のためのシステムクロックの周波数を分周増加により低下させても、消費電流を減少させるには限界がある。
【０００８】
（発明の目的）
本発明の目的は、電源電圧の低下時に速やかに消費電流を抑制し、蓄電手段の容量を増加させることなくメモリ値の消失を防ぐことのできるメモリバックアップ式電子機器を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明は、供給されるクロック信号に従ってデータを処理すると共に、電源電圧の低下時に停電処理を行う処理手段と、データを記憶する記憶手段と、電源電圧の低下時に前記記憶手段の動作のためのバックアップ用電源として用いられる蓄電手段に電源を切り換える切換手段と、電源電圧の低下を検出する検出手段とを備えたメモリバックアップ式電子機器において、前記検出手段により電源電圧の低下が検出された時に、消費電流を低減させるために、前記処理手段に供給される前記クロック信号の周波数を低くする制御手段を前記処理手段とは別回路として設けて、前記切換手段により電源が前記蓄電手段に切り換わる前に前記別回路の制御手段によって前記クロック信号の周波数を低くするようにしたことを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のメモリバックアップ式電子機器において、前記制御手段を、電源電圧の低下時に、前記処理手段による前記停電処理の終了後は、前記処理手段への前記クロック信号の供給を停止するように構成することを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態であるバッテリによりメモリバックアップを行う電子式電力量計の基本構成を示す図である。電源回路１及び停電検出回路２には配電線交流電圧Ｖ０  が入力される。電源回路１からは直流電源電圧Ｖ１  が切換回路４に出力される。切換回路４は通常は電源回路１から入力される直流電源電圧Ｖ１  をＡ／Ｄ変換器５及びマイクロコンピュータ６などに出力するが、配電線交流電圧Ｖ０  の低下により直流電源電圧Ｖ１  が所定値（例えばＶ１  の７０％）より降下すると回路電源を切換え、バッテリ３の電圧Ｖｂ  を出力する。Ａ／Ｄ変換器５には電力値を示すアナログ信号が入力され、デジタル変換されてマイクロコンピュータ６に送られる。マイクロコンピュータ６（メモリ内蔵）はこのデータを積算して電力量を算出し、その結果を表示部７に送る。制御回路９は、水晶振動子８からの入力信号に基づいてクロック信号を生成し、それをＡ／Ｄ変換器５及びマイクロコンピュータ６などに出力する。制御回路９からマイクロコンピュータ６に出力されるクロック信号の周波数がマイクロコンピュータ６の原振周波数となる。
【００１２】
図２は図１の電子式電力量計内部の制御回路９の一例を示すブロック図である。例えば発振周波数４ＭＨｚの水晶振動子８に接続している発振回路１０は、制御端子付発振用ロジックで構成されている。発振回路１０が発信する４ＭＨｚのクロック信号Ｐ０  は分周回路１１に入力され、１／２に分周された２ＭＨｚのクロック信号Ｐ１  がクロック制御スイッチＳ１  に、また１／４に分周された１ＭＨｚのクロック信号Ｐ２  がクロック制御スイッチＳ２  に出力される。クロック制御スイッチＳ１  には、発振回路１０側に４ＭＨｚのクロック信号Ｐ０  が、また分周回路１１側に２ＭＨｚのクロック信号Ｐ１  が入力されており、マイクロコンピュータ６が高速処理を必要としている場合にはマイクロコンピュータ６から出力される高速クロック要求信号Ｐ３  によって接片が発振回路１０側に切り換わり、４ＭＨｚのクロック信号Ｐ０  が出力される。高速処理を必要としていない場合には、接片が分周回路１１側に切り換わり、２ＭＨｚのクロック信号Ｐ１  が出力される。クロック制御スイッチＳ１  の出力信号は、さらにクロック制御スイッチＳ２  に入力される。
【００１３】
図１の停電検出回路２が配電線交流電圧Ｖ０  の電圧降下を検出して停電信号Ｐ４  を出力すると、その停電信号Ｐ４  は制御回路９内のフィルタ回路１２に入力される。フィルタ回路１２では、停電信号に重畳するノイズ成分をカットして誤動作を防止した信号を出力するため、例えば、５１２Ｈｚの低速クロック信号Ｐ５  （不図示の別の発振回路により生成される）で５回のレベルのサンプリングを行い、５回ともに同じレベルが検出された時のみ入力された停電信号が有効であるとして、ノイズチェック後の停電信号Ｐ６  を出力する。この停電信号Ｐ６  は、クロック制御スイッチＳ２  及びＳ３  に制御信号として出力されてこれらのスイッチを制御する。クロック制御スイッチＳ２  は、停電信号Ｐ６  が入力されていない時には接片がクロック制御スイッチＳ１  側に切り換わり、クロック制御スイッチＳ１  の出力信号が図１のマイクロコンピュータ６に出力される。即ち、停電信号Ｐ６  が入力されていない時は、マイクロコンピュータ６から高速クロック要求が出されていれば４ＭＨｚのクロック信号Ｐ０  が出力され、高速クロック要求が出されていなければ２ＭＨｚのクロック信号Ｐ１  が出力される。一方、クロック制御スイッチＳ２  に停電信号Ｐ６  が入力されると接片が分周回路１１側に切り換わり、分周回路１１からの１ＭＨｚのクロック信号Ｐ２  がマイクロコンピュータ６に出力される。即ち、停電を検出した際にはマイクロコンピュータ６の動作を制御するクロック信号は１／４に分周されたクロック信号Ｐ２  に切り換わることになる。また、フィルタ回路１２から出力される停電信号Ｐ６  はクロック制御スイッチＳ３  も制御する。クロック制御スイッチＳ３  は、停電信号Ｐ６  が入力されていなければ発振回路１０から出力されたクロック信号Ｐ０  を図１のＡ／Ｄ変換器５に出力するが、停電信号Ｐ６  が入力されるとＡ／Ｄ変換器５へのクロック供給を停止する。
【００１４】
停電が検出されてマイクロコンピュータ６に入力するクロック信号の周波数が１ＭＨｚに低下すると、マイクロコンピュータ６ではこの低周波のクロック信号Ｐ２  に従って演算、データ転送、表示などの優先処理の残処理を行う。この段階では低周波のクロック信号Ｐ２  によって動作を行うため、動作に必要な消費電流は既に低減されている。優先処理が終了するとマイクロコンピュータ６は停電表示を行ったうえで、その時点でのデータをマイクロコンピュータ６に内蔵されるメモリに保存し、スリープ信号Ｐ７  を制御回路９のアンドゲート１３経由でカウンタ１４に出力する。カウンタ１４はスリープ信号Ｐ７  が入力されてから一定時間をカウントし、カウントが終了すると水晶発振停止信号Ｐ８  を出力する。この水晶発振停止信号Ｐ８  により、発振回路１０が動作を停止し、回路がスタンバイ状態に移行する。
【００１５】
このように、図１および図２に示した実施形態では、電源電圧の低下時にクロック信号の分周を、メイン処理を行うマイクロコンピュータ６とは別回路として設けられた制御回路９によりハード的に行っており、電源電圧の低下を検出してからクロック信号の分周を行って回路動作の消費電流を抑制するまでフィルタ回路１２のフィルタ処理時間（例えば１０ｍｓで固定）しか要しない。即ち、切換回路４により電源電圧の供給がバッテリ３側に切り換わる前に確実に回路動作の消費電流が抑制されるため、バッテリ３を大容量化しなくてもメモリ値の消失を防ぐことができる。制御回路９はわずかなハード構成にて実現可能であり、Ａ／Ｄ変換器５と集積化が可能であるため、従来回路に比べてコストアップになることはない。なお、集積化については、制御回路９とマイクロコンピュータ６とを集積化してもよいし、制御回路９とＡ／Ｄ変換器５とマイクロコンピュータ６とを集積化してもよい。
【００１６】
また、マイクロコンピュータ６に原振周波数として与えられるクロック信号の周波数を低下させているから、消費電流を効果的に抑制することができる。
【００１７】
なお、図１及び図２に示した実施形態は電子式電力量計の場合を示したが、それ以外にも、電子回路を用いて交流の電気量を直流の電圧又は電流に変換し、計測データをメモリに記録するトランスデューサのように、バッテリ等によりメモリのバックアップを行う電子機器であれば同様の効果が期待できる。回路中のマイクロコンピュータは、リアルタイムで処理する高速のデジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）でも良く、さらに、メモリが内臓ではなく、外付けの場合でも同様の効果が得られる。回路中のＡ／Ｄ変換器は、電圧／周波数変換器や電流／周波数変換器の場合でも同様の効果が得られる。また、バッテリの代わりに、電気二重層コンデンサのような小型大容量のコンデンサを蓄電手段として用いることができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、従来マイクロコンピュータ等の処理手段のプログラム処理によりソフト的に行っていた電源電圧低下時のクロック信号の周波数低下を、処理手段とは別回路として設けられた制御手段により行うようにしたから、電源電圧が低下した際にも迅速にクロック信号の周波数を低くして消費電流を低減することが可能となり、低容量の蓄電手段でもメモリ値の消失を防ぐことができ、低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態であるメモリバックアップ式電子式電力量計を示すブロック図である。
【図２】図１の実施形態の制御回路の一例を示すブロック図である。
【図３】従来のメモリバックアップ式電子式電力量計の回路例を示すブロック図である。
【図４】図３の回路例の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  電源回路
２  停電検出回路
３  バッテリ
４  切換回路
５  Ａ／Ｄ変換器
６  マイクロコンピュータ
７  表示部
８  水晶振動子
９  制御回路
１０  発振回路
１１  分周回路
１２  フィルタ回路
１３  アンドゲート
１４  カウンタ
Ｓ１  ，Ｓ２  ，Ｓ３    クロック制御スイッチ
【図１】
0003581075.tif 000002
【図２】
0003581075.tif 000003
【図３】
0003581075.tif 000004
【図４】
0003581075.tif 000005