(57)【要約】【課題】交流信号の平均値を演算する期間がゼロクロス点で区切られていない場合は測定誤差が大きくなる可能性があるが、測定器の使用者がそのことを知ることができなかったという課題を解決する。【解決手段】測定信号の周波数が途中で変化したり、周波数が低くて平均値を演算する期間がゼロクロス点で区切ることができない場合は、その旨のワーニング信号を出力して、表示器に表示するようにする。測定器の使用者が平均値演算期間の設定が不適切であることを直ちに知ることができる。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流信号をデジタル値に変換するＡＤ変換器と、前記交流信号のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出器と、このゼロクロス検出器の出力、前記ＡＤ変換器の出力および所定の周期を有する出力更新信号が入力される演算部とを有し、この演算部は前記ゼロクロス検出器の出力および前記出力更新信号に基づいて前記交流信号のゼロクロス点で区切られた所定の演算期間を定め、この演算期間内の前記ＡＤ変換器の出力に所定の演算を施して出力すると共に、前記所定の演算期間を定めることができなかったときに前記更新周期を前記演算期間としてこの期間内の前記ＡＤ変換部の出力に前記所定の演算を施して出力すると共に、ワーニング信号を出力するようにしたことを特徴とする交流信号測定装置。
【請求項２】
前記演算部の出力を表示する表示部およびこの表示部を制御する制御部を有し、この制御部は前記演算部の出力を読み込んで前記表示部にこの読み込んだ値を表示すると共に、前記ワーニング信号が出力されたときに、ワーニング信号が出力された旨を前記表示部に表示するようにしたことを特徴とする請求項１記載の交流信号測定装置。
【請求項３】
前記制御部は前記演算部の出力および前記ワーニング信号を外部に出力するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の交流信号測定装置。
【請求項４】
前記演算部の出力は実効値であることを特徴とする請求項１ないし請求項３いずれかに記載の交流信号測定装置。
【請求項５】
前記演算部の出力は平均値整流形実効値校正であることを特徴とする請求項１ないし請求項４いずれかに記載の交流信号測定装置。
【請求項６】
前記演算部の出力は単純平均値であることを特徴とする請求項１ないし請求項５いずれかに記載の交流信号測定装置。
【請求項７】
前記演算部の出力は有効電力であることを特徴とする請求項１ないし請求項６いずれかに記載の交流信号測定装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
この発明は、交流信号を測定する装置に関し、特に信頼性を向上させた交流信号測定装置に関するものである。
【０００１】
【従来の技術】
図３に交流信号測定装置の構成を示す。図３において、電圧入力回路２には交流電圧Ｖｉｎが入力される。この交流電圧ＶｉｎはＡＤ変換器２１でデジタル信号に変換されＤＳＰ５に入力される。２２はゼロクロス検出器であり、交流電圧Ｖｉｎのゼロクロス点を検出して、検出信号を出力する。また、交流電流Ｉｉｎは電流入力回路３に入力され、ＡＤ変換器３１でデジタル信号に変換され、ＤＳＰ５に入力される。この交流電流Ｉｉｎのゼロクロス点はゼロクロス検出器３２で検出される。
【０００２】
ゼロクロス検出器２２，３２の出力である検出信号はセレクタ４に入力される。セレクタ４は入力された２つのゼロクロス信号のうちいずれかを選択してＤＳＰ５に出力する。ＤＳＰ５はセレクタ４の出力から所定の期間を定めて、この期間の間の入力電圧Ｖｉｎと入力電流ＩｉｎのＡＤ変換器の出力から、電圧電流それぞれの実効値、平均値整流形実効値校正、単純平均値、ならびに有効電力値などを計算してＣＰＵ７に出力する。ＣＰＵ７はＤＳＰ５に測定開始信号６を出力すると共に、ＤＳＰ５が出力する有効電力値など読み込んで表示器８に表示する。
【０００３】
次に、図４に基づいてＤＳＰ５が平均値を演算する期間の決定手順を説明する。図４（Ａ）は入力電圧Ｖｉｎまたは電流Ｉｉｎの波形、（Ｂ）の斜線部は平均値を演算する期間、（Ｃ）はＣＰＵ７が出力する測定開始信号ＳＴである。測定開始信号ＳＴは使用者が設定した表示更新周期で出力される。
【０００４】
ＤＳＰ５は、測定開始信号ＳＴの直後の立ち上がりゼロクロス点から、次の測定開始信号ＳＴの直前の立ち上がりゼロクロス点までの期間を平均値演算期間とし、この期間の入力波形の平均値を演算する。なお、入力波形は入力電圧Ｖｉｎと入力電流Ｉｉｎのうち、セレクタ４が選択したゼロクロス信号が属する方を選択する。
【０００５】
すなわち、表示更新周期Ｔ１ではｔ１からｔ２まで、表示更新周期Ｔ２ではｔ３からｔ４まで、表示更新周期Ｔ４ではｔ５からｔ６までを平均値演算期間とする。ｔ６は入力波形の立ち下がりゼロクロス点であるが、平均値演算期間の開始点であるｔ５から１入力波形周期以上経過しているので、この時点を平均値演算期間の終了点としている。
【０００６】
表示更新周期Ｔ３では、入力波形の周期が長くなっているので、この期間内に２つ以上立ち上がりゼロクロス点が発生しない。この場合はゼロクロス点に関係なく、表示更新周期Ｔ３全体を平均値演算期間とする。このように、ゼロクロス点を平均値演算期間の始点、終点とすることにより、入力波形の平均値を正確に求めることができる。
【０００７】
なお、ＣＰＵ７は測定開始信号ＳＴを出力する直前にＤＳＰ５が演算した電圧／電流の実効値、平均値整流形実効値校正、単純平均値、有効電力などを読み込み、表示器８の表示を更新するようにする。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２―０５５１２８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような交流信号測定装置には次のような課題があった。
【００１０】
前述したように、図３の交流信号測定装置では、表示更新周期内に入力波形の立ち上がりゼロクロス点が２つ以上発生しない場合は表示更新周期全体を平均値演算期間としている。このような場合は、入力波形のゼロクロス点で区切られた期間を平均値演算期間とすることができないので正確な平均値を求めることができない。そのため、測定値がふらついたり、測定値に大きな誤差が発生する可能性があった。
【００１１】
図３の構成では、ＣＰＵ７は表示更新周期全体を平均値演算期間としたことを知ることができず、表示器８にその旨が表示されない。そのため、この交流信号測定装置の使用者は平均値演算が正確に行われているかを知ることができないという課題があった。従って、表示がふらついていても、入力信号自体がふらついているのか、あるいは平均値演算の過程で誤差が発生しているのかを直ちに知ることができないという課題があった。
【００１２】
従って本発明の目的は、平均値演算が正確に行われているかを直ちに知ることができる交流信号測定装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、交流信号をデジタル値に変換するＡＤ変換器と、前記交流信号のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出器と、このゼロクロス検出器の出力、前記ＡＤ変換器の出力および所定の周期を有する出力更新信号が入力される演算部とを有する測定装置であって、この演算部は前記ゼロクロス検出器の出力および前記出力更新信号に基づいて前記交流信号のゼロクロス点で区切られた所定の演算期間を定め、この演算期間内の前記ＡＤ変換器の出力に所定の演算を施して出力すると共に、前記所定の演算期間を定めることができなかったときに前記更新周期を前記演算期間としてこの期間内の前記ＡＤ変換部の出力に前記所定の演算を施して出力すると共に、ワーニング信号を出力するようにしたものである。正確な測定であるかどうかを知ることができる。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記演算部の出力を表示する表示部とこの表示部を制御する制御部を具備し、この制御部は前記演算部の出力を読み込んで前記表示部にこの読み込んだ値を表示すると共に、前記ワーニング信号が出力されたときに、ワーニング信号が出力された旨を前記表示部に表示するようにしたものである。表示が信頼できるかを直ちに知ることができる。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の発明において、前記制御部は前記演算部の出力および前記ワーニング信号を外部に出力するようにしたものである。測定値を外部記憶装置などに保存するときに有効である。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし請求項３いずれかに記載の発明において、前記演算部の出力は実効値であることを特徴としたものである。実効値の測定ができる。
【００１７】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし請求項４いずれかに記載の発明において、前記演算部の出力は平均値整流形実効値校正であることを特徴としたものである。平均値整流形実効値校正を得ることができる。
【００１８】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし請求項５いずれかに記載の発明において、前記演算部の出力は単純平均値であることを特徴としたものである。単純平均値を得ることができる。
【００１９】
請求項７記載の発明は、請求項１ないし請求項６いずれかに記載の発明において、前記演算部の出力は有効電力であることを特徴としたものである。有効電力を測定できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、図に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１は本発明に係る交流信号測定装置の一実施例を示す構成図である。なお、図３と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。この実施例においても、電圧入力回路２に入力電圧Ｖｉｎを入力してＡＤ変換器２１でデジタル信号に変換し、電流入力回路３に入力電流Ｉｉｎを入力してＡＤ変換器３１でデジタル信号に変換する。また、これら入力電圧Ｖｉｎ、入力電流Ｉｉｎのゼロクロス点をゼロクロス検出器２２，３２で検出する。
【００２１】
これらゼロクロス検出器２２，３２の出力であるゼロクロス信号はセレクタ４で選択されてＤＳＰ５に入力される。ＤＳＰ５はこのゼロクロス信号およびＣＰＵ７から出力される測定開始信号ＳＴに基づいて、演算を行う期間を定め、電圧電流それぞれの実効値、平均値整流形実効値校正、単純平均値、ならびに有効電力値などを演算する。ＣＰＵ７はＤＳＰ５が演算した値を読み込んで表示器８に表示する。
【００２２】
また、この実施例ではＤＳＰ５はワーニング信号１をＣＰＵ７に出力する。このワーニング信号１は図４の表示更新周期Ｔ３のように、２つ以上の立ち上がりゼロクロス点が見つからないために、表示更新周期全体を平均値演算期間にしたときに出力される。
【００２３】
次に、この実施例の動作を図２に基づいて説明する。なお、図４と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。図２（Ａ）は入力波形、（Ｂ）の斜線は平均値演算期間、（Ｃ）は測定開始信号ＳＴである。表示更新周期Ｔ１，Ｔ２では、それぞれｔ１，ｔ２およびｔ３，ｔ４に立ち上がりゼロクロス点があるので、平均値演算期間（斜線部）は表示更新周期より短くなり、その始点、終点はゼロクロス点に一致する。従って、ワーニング信号１は出力されない。
【００２４】
表示更新周期Ｔ３では、入力波形の周期が長いので立ち上がりゼロクロス点は１つだけになる。そのため、平均値演算期間（斜線部）は表示更新周期Ｔ３全体になる。このときは正確な平均値が得られていない可能性があるので、ワーニング信号１が出力される。表示更新周期Ｔ４では立ち上がりゼロクロス点が２つ以上あるので平均値演算期間の始点、終点はゼロクロス点に一致するので、ワーニング信号１は出力されない。
【００２５】
すなわち、平均値演算期間の開始、終了点が入力波形のゼロクロス点に同期できず、表示更新周期全体に設定されるときは、正確な平均値が得られていない可能性があるので、ＤＳＰ５からＣＰＵ７にワーニング信号１を出力する。ＣＰＵ７はこのワーニング信号を入力すると、表示器８にその旨を表示する。
【００２６】
そのため、この交流信号測定装置の使用者は、平均値演算期間が適切に設定されていないことを表示器８の表示で知ることができるので、測定周期を長くしたり、波形が適切であるかなどのチェックを行うことができる。また、平均値演算期間が適切に設定されていないことを理解した上で使用することもできるので、より適切な測定をより短時間で行うことができる。
【００２７】
なお、測定値を通信路などを介して遠隔地に伝送し、あるいは外部記憶装置に記憶する構成の測定装置では、このワーニング信号１を測定値の付随データとして伝送することもできる。このようにすることにより、測定データの信頼性をより向上させることができる。
【００２８】
また、この実施例では有効電力や実効電圧、電流の測定装置について説明したが、他のゼロクロス点が発生する交流信号の測定装置に応用することもできる。
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次の効果が期待できる。
請求項１記載の発明によれば、交流信号をデジタル値に変換するＡＤ変換器と、前記交流信号のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出器と、このゼロクロス検出器の出力、前記ＡＤ変換器の出力および所定の周期を有する出力更新信号が入力される演算部とを有する測定装置であって、この演算部は前記ゼロクロス検出器の出力および前記出力更新信号に基づいて前記交流信号のゼロクロス点で区切られた所定の演算期間を定め、この演算期間内の前記ＡＤ変換器の出力に所定の演算を施して出力すると共に、前記所定の演算期間を定めることができなかったときに前記更新周期を前記演算期間としてこの期間内の前記ＡＤ変換部の出力に前記所定の演算を施して出力すると共に、ワーニング信号を出力するようにした。
【００２９】
前記ワーニング信号を参照することにより、ゼロクロス点で区切られた区間を演算期間とすることができたかどうかをチェックすることができる。そのため、この機器の使用者はワーニング信号が出力されたときに表示更新周期を長く設定する、不適切な演算期間であることを理解した上で測定値を読む、測定波形が不適切でないかどうかチェックするなどの対策を講じることができ、より適切な測定をより短時間で行うことができるという効果がある。
【００３０】
また、測定値がふらついているときや、誤差が増大しているときは、逆にワーニング信号の有無をチェックすることで、入力交流信号の周波数に対する表示更新周期の設定がそのふらつきや誤差の一因となりうる状態かどうかを容易に判断できるという効果もある。
【００３１】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明において、前記演算部の出力を表示する表示部とこの表示部を制御する制御部を具備し、この制御部は前記演算部の出力を読み込んで前記表示部にこの読み込んだ値を表示すると共に、前記ワーニング信号が出力されたときに、ワーニング信号が出力された旨を前記表示部に表示するようにした。
【００３２】
ワーニング信号が表示されるので、この機器の使用者は演算期間が適切に設定されているかどうかを一目で知ることができるという効果がある。そのため、より適切な測定をより短時間で行うことができるという効果もある。
【００３３】
請求項３記載の発明によれば、請求項１または請求項２記載の発明において、前記制御部は前記演算部の出力および前記ワーニング信号を外部に出力するようにした。測定値を外部記憶装置などに保存したり、遠隔地に伝送するときに、演算期間が適切に設定されていたかどうかをチェックすることができるので、より信頼性の高い測定を行うことができるという効果がある。
【００３４】
請求項４記載の発明によれば、請求項１ないし請求項３いずれかに記載の発明において、前記演算部の出力は実効値であることを特徴とした。より信頼性の高い実効値の測定ができるという効果がある。
【００３５】
請求項５記載の発明によれば、請求項１ないし請求項４いずれかに記載の発明において、前記演算部の出力は平均値整流形実効値校正であることを特徴とした。より信頼性の高い平均値整流形実効値校正を得ることができるという効果がある。
【００３６】
請求項６記載の発明によれば、請求項１ないし請求項５いずれかに記載の発明において、前記演算部の出力は単純平均値であることを特徴とした。より信頼性の高い単純平均値を得ることができるという効果がある。
【００３７】
請求項７記載の発明によれば、請求項１ないし請求項６いずれかに記載の発明において、前記演算部の出力は有効電力であることを特徴とした。より信頼性の高い有効電力値を得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施例の動作を説明するための特性図である。
【図３】従来の交流信号測定装置の構成図である。
【図４】従来の交流信号測定装置の動作を説明するための特性図である。
【符号の説明】
１  ワーニング信号
２  電圧入力回路
２１、３１  ＡＤ変換器
２２，３２  ゼロクロス検出器
３  電流入力回路
４  セレクタ
５  ＤＳＰ
６  測定開始信号
７  ＣＰＵ
８  表示器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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