(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれの計測所望範囲が異なり計測対象物からの入力信号を計測するための複数の計測レンジと、前記計測レンジを切替える計測レンジ切替手段と、前記計測レンジ切替手段により選択された前記計測レンジからの出力信号を計測する計測手段と、前記計測手段で計測された計測値をもとに前記計測レンジ切替手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記計測手段で計測された計測値が現在の計測レンジの計測所望範囲の最高値になったときに、最も高い計測所望範囲の計測レンジに切替えるように前記計測レンジ切替え手段を制御するとともに、前記計測手段で計測された計測値が前記現在の計測レンジの計測所望範囲を下回り前記現在の計測レンジより１段階以上下の各段階における計測レンジの計測所望範囲の値となったときからその計測所望範囲以下である状態が所定時間継続したときに前記各段階における計測レンジに切替えるように前記計測レンジ切替手段を制御するようにした計測装置。
【請求項２】
前記入力信号を複数とし、各入力信号について、前記複数の計測レンジと、前記計測レンジ切替手段と、前記計測手段と、前記制御手段とを設けたことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記入力信号を電流信号とし、前記計測対象物からの他の入力信号として電圧信号を前記計測手段へ直接入力し、前記計測手段は前記電圧信号と前記計測レンジを介して入力される電流信号とから電力量の計量も行うようにしたことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項４】
前記入力信号を電流信号とし、前記計測対象物からの他の入力信号として電圧信号を前記計測手段へ直接入力し、前記計測手段は前記電圧信号と前記計測レンジを介して入力される電流信号とから無効電力量の計量も行うようにしたことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項５】
前記入力信号を電圧信号と電流信号とし、前記電圧信号と電流信号の各々について、前記複数の計測レンジと、前記計測レンジ切替手段と、前記計測手段と、前記制御手段とを設けるとともに、前記電圧信号の計測手段および前記電流信号の計測手段の計測値から電力量を計量するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項６】
前記入力信号を電圧信号と電流信号とし、前記電圧信号と電流信号の各々について、前記複数の計測レンジと、前記計測レンジ切替手段と、前記計測手段と、前記制御手段とを設けるとともに、前記電圧信号の計測手段および前記電流信号の計測手段の計測値から無効電力量を計量するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項７】
前記制御手段に前記所定時間を設定する設定手段を設けたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、計測対象物からの入力信号を計測するための複数の計測レンジを備え、レンジ切替えを自動的に制御する電流計,電圧計,電力計,電力量計などの計測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レンジ切替えを自動的に制御する計測装置は特開平５−１８０８７４号公報に記載されたものが知られている。図８は従来の計測装置の全体的な構成を示したブロック図であり、図９はその部分詳細図である。
【０００３】
図８では、従来の計測装置の例として位相値高速計測装置４１を示し、３相交流回路のＲ，Ｓ，Ｔ各相に設けられたそれぞれのポテンシャルトランス（ＰＴ）からは、３相Ｒ，Ｓ，Ｔ相それぞれの電圧に対応した電圧信号が出力される。また、３相交流回路のＲ，Ｓ，Ｔ各相に設けられたそれぞれのカレントトランス（ＣＴ）からは、３相Ｒ，Ｓ，Ｔ相それぞれの電流に対応した電流信号が出力される。上記それぞれのポテンシャルトランス（ＰＴ）はインターフェース（Ｉ／Ｆ）４２に接続されており、それぞれのポテンシャルトランス（ＰＴ）から出力された電圧信号はインターフェース（Ｉ／Ｆ）４２に入力される。また、上記それぞれのカレントトランス（ＣＴ）はインターフェース（Ｉ／Ｆ）４３に接続されており、それぞれのカレントトランス（ＣＴ）から出力された電流信号はインターフェース（Ｉ／Ｆ）４３に入力される。
【０００４】
インターフェース（Ｉ／Ｆ）４２にはＡ／Ｄコンバータ４４が接続されており、インターフェース（Ｉ／Ｆ）４３にはＡ／Ｄコンバータ４５が接続されていて、Ａ／Ｄコンバータ４４はインターフェース（Ｉ／Ｆ）４２から出力された信号をディジタル信号に変換して出力するとともに、Ａ／Ｄコンバータ４５はインターフェース（Ｉ／Ｆ）４３から出力された信号をディジタル信号に変換して出力する。そしてＡ／Ｄコンバータ４４とＡ／Ｄコンバータ４５は、バスラインＢＬを介して中央処理装置（ＣＰＵ）４６に接続されており、上記の両ディジタル信号が中央処理装置（ＣＰＵ）４６に出力される。
【０００５】
また、中央処理装置（ＣＰＵ）４６にはバスラインＢＬを介してＲＯＭ４７とＳＲＡＭ４８とが接続されている。尚、ＲＯＭ４７には、３相交流電圧、電流高速計測のための演算及び計測レンジ自動切換制御のプログラムが格納されている。更に、中央処理装置（ＣＰＵ）４６にはバスラインＢＬを介して年、月、日のカレンダーデータと時刻データとを出力する時計機能を備えた時計データ出力部４９が接続されておりディジタル信号に変換された上記電圧信号、及び電流信号が上記ＳＲＡＭ４８に記憶されるとき、時計データ出力部４９からの時刻データも記憶される。
【０００６】
なお、シリアルポート５０は外部のホストコンピュータに対するシリアルインターフェースであり、ＲＳ２３２Ｃコネクタが接続される。また、シリアルポート５１は外部のパーソナルコンピュータに対するシリアルインターフェースであり、ＲＳ２３２Ｃコネクタが接続される。その他、外部のパーソナルコンピュータ等との接続に用いられるシリアルインターフェースとしてＲＳ４２２コネクタが接続されるシリアルポート５２が設けられている。また、インターフェース５３には、外部の温度センサ、圧力センサ等からのアナログ信号が入力される。インターフェース５４には、外部の過電流リレーおよび過電圧リレー等が作動したときのそれぞれのリレーからのドライ接点信号が入力される。さらに、インターフェース５５は、異常検出信号を出力するもので、その信号はオープンコレクター等の無接点信号で出力される。
【０００７】
中央処理装置（ＣＰＵ）４６は、ディジタル化された上記電圧信号及び電流信号が上記時刻データとともにＳＲＡＭ４８に記憶されると、３相交流回路のＲ，Ｓ，Ｔ各相の実際の電圧、電流を各相同時に高速演算する。そして演算したＲ，Ｓ，Ｔ各相の実際の電圧、電流対応データを順次ＳＲＡＭ４８に記憶する。
【０００８】
中央処理装置（ＣＰＵ）４６により３相交流回路のＲ，Ｓ，Ｔ各相の実際の電圧、電流が各相同時に高速演算され、順次ＳＲＡＭ４８に記憶されていく過程で、例えば故障等により、ある相の電流が通常計測時の５００パーセント程度になり、その相に設けられたカレントトランス（ＣＴ）からの電流信号が予め設定されたレンジ切換判定値を越えた場合に、中央処理装置（ＣＰＵ）４６は後述のレンジ切換回路を切り換えて計測レンジを上げる制御をする。
【０００９】
図９は図８における高速入力部ＨＳＩの詳細ブロック図である。図９に示すように、Ｒ相に設けられたポテンシャルトランス（ＰＴ）は、端子ＴＢ１のＴ１とＴ２に接続され、Ｓ相に設けられたポテンシャルトランス（ＰＴ）は、端子ＴＢ１のＴ３とＴ４に接続され、Ｔ相に設けられたポテンシャルトランス（ＰＴ）は、端子ＴＢ１のＴ５とＴ６に接続されている。また、Ｒ相に設けられたカレントトランス（ＣＴ）は、端子ＴＢ２のＴ１とＴ２に接続され、Ｓ相に設けられたカレントトランス（ＣＴ）は、端子ＴＢ２のＴ３とＴ４に接続され、Ｔ相に設けられたカレントトランス（ＣＴ）は、端子ＴＢ２のＴ５とＴ６に接続されている。
【００１０】
３相交流回路のＲ，Ｓ，Ｔ各相に設けられたそれぞれのポテンシャルトランス（ＰＴ）から出力された電圧信号は、アイソレーションアンプＡＭＰ１〜ＡＭＰ３を介して入力アンプＩＭ１〜ＩＭ３に入力され、所定の増幅度で増幅されたあと、Ａ／Ｄコンバータ４４でディジタル信号に変換され、バスラインＢＬに出力される。また、３相交流回路のＲ，Ｓ，Ｔ各相に設けられたそれぞれのカレントトランス（ＣＴ）から出力された電流信号は、アイソレーションアンプＡＭＰ４〜ＡＭＰ６を介して入力アンプＩＭ４〜ＩＭ６に入力され、所定の増幅度で増幅されたあと、Ａ／Ｄコンバータ４５でディジタル信号に変換され、バスラインＢＬに出力される。
【００１１】
尚、クロックＣＫは上記電圧信号及び電流信号を入力するときの入力タイミングを取るもので、例えば２５０マイクロ秒間隔でクロック信号を出力する。
【００１２】
入力アンプＩＭ４〜ＩＭ６にはアナログスイッチＡＳ１〜ＡＳ３が接続されており、それぞれのアナログスイッチＡＳ１〜ＡＳ３には、入力アンプＩＭ４〜ＩＭ６のゲインを切換えるための可変抵抗器ｒ２，ｒ３が接続されている。可変抵抗器ｒ２は通常計測時に選択されるものであるのに対して、可変抵抗器ｒ３はカレントトランス（ＣＴ）からの電流信号が予め設定されたレンジ切換判定値を越えた場合に選択される。そしてそれぞれのアナログスイッチＡＳ１〜ＡＳ３に対する切換指令は中央処理装置（ＣＰＵ）４６により行われる。
【００１３】
尚、図９の例では電流信号入力回路に上記計測レンジ切換回路が接続されているが、電圧信号入力回路にも上記同様の計測レンジ切換回路を設けることができる。また、上記可変抵抗器ｒ２，ｒ３に限らず、可変抵抗器を増やせばきめ細かなレンジ切換ができる。
【００１４】
図１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）４６による計測レンジ切換制御を示したフローチャートである。なお、ここでは、電流信号入力回路および電圧信号入力回路のいずれにも計測レンジ切換回路が設けられているものとして説明する。
【００１５】
ステップＳ１において、３相交流回路のＲ，Ｓ，Ｔ各相の電圧、電流を３相同時に高速計測する過程での計測レンジ切換制御モジュールを開始する。ステップＳ２において、３相交流回路のＲ，Ｓ，Ｔ各相に設けられたそれぞれのポテンシャルトランス（ＰＴ）からの電圧信号とカレントトランス（ＣＴ）からの電流信号とを入力し、順次ＳＲＡＭ４８（図１０中Ｘとして示している）に記憶する。ステップＳ３において、ＳＲＡＭ４８に記憶された上記電圧信号、電流信号それぞれを予め設定した電圧計測のレンジ切換判定値、及び電流計測のレンジ切換判定値と比較する。その比較の結果、ＳＲＡＭ４８に記憶された上記電圧信号、電流信号それぞれが上記電圧計測のレンジ切換判定値、及び電流計測のレンジ切換判定値を越えていない場合には計測レンジを切換える必要がないため、ステップＳ６に直接移行する。一方、例えば上記電流信号がレンジ切換判定値を越えている場合には電流の計測レンジを切換える必要があるため、ステップＳ４において、アナログスイッチＡＳ１〜ＡＳ３に対してレンジ切換信号を出力する。その結果、ステップＳ５に示すようにアナログスイッチＡＳ１〜ＡＳ３が適切な計測レンジに切り換えられ、入力アンプＩＭ４〜ＩＭ６のゲインが変化される。
【００１６】
ステップＳ６において、レンジ切換状態に応じて入力された電圧信号、電流信号データそれぞれの構成ビットの先頭に重み判定用ビットデータを付加する。そしてステップＳ７において、上記データをＳＲＡＭ４８の保存エリアに書き込むことにより、Ｓ８においてこのモジュールを終了する。
【００１７】
またレンジを３段階（最大レンジ，中レンジ，最小レンジ）とすると、入力変化に対するレンジ切替えは図１１のようになる。図１１では、入力が小さくなればすぐに最適な計測レンジに切替え、切替えた直後に大きな入力が入ればまたすぐに１段大きな計測レンジに切替え、それでもまだ大きな信号入力が継続していればさらにもう１段大きな計測レンジに切替えるようにしている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の構成では、図１１のような最小レンジから最大レンジに切替わるような急激な入力変化があるとレンジ切替えが頻繁に行われ、最小レンジから最大レンジへ切替わるまでに中レンジを経る回数分、入力波形が頭打ちの飽和状態となるため入力信号として小さくなり計測精度に影響する。
【００１９】
また、積算する計量を行う場合にはさらに計測誤差が拡大する。
【００２０】
本発明は、上記従来の課題に鑑み、レンジ切替えをともなうような急激な入力変化に対して計測精度を向上することができる計測装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の請求項１記載の計測装置は、それぞれの計測所望範囲が異なり計測対象物からの入力信号を計測するための複数の計測レンジと、計測レンジを切替える計測レンジ切替手段と、計測レンジ切替手段により選択された計測レンジからの出力信号を計測する計測手段と、計測手段で計測された計測値をもとに計測レンジ切替手段を制御する制御手段とを備え、制御手段は、計測手段で計測された計測値が現在の計測レンジの計測所望範囲の最高値になったときに、最も高い計測所望範囲の計測レンジに切替えるように計測レンジ切替え手段を制御するとともに、計測手段で計測された計測値が現在の計測レンジの計測所望範囲を下回り現在の計測レンジより１段階以上下の各段階における計測レンジの計測所望範囲の値となったときからその計測所望範囲以下である状態が所定時間継続したときに各段階における計測レンジに切替えるように計測レンジ切替手段を制御するようにした構成を有している。
【００２４】
また、本発明の請求項２記載の計測装置は、請求項１に記載の計測装置において、入力信号を複数とし、各入力信号について、複数の計測レンジと、計測レンジ切替手段と、計測手段と、制御手段とを設けたことを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の請求項３記載の計測装置は、請求項１に記載の計測装置において、入力信号を電流信号とし、計測対象物からの他の入力信号として電圧信号を計測手段へ直接入力し、計測手段は電圧信号と計測レンジを介して入力される電流信号とから電力量の計量も行うようにしたことを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の請求項４記載の計測装置は、請求項１に記載の計測装置において、入力信号を電流信号とし、計測対象物からの他の入力信号として電圧信号を計測手段へ直接入力し、計測手段は電圧信号と計測レンジを介して入力される電流信号とから無効電力量の計量も行うようにしたことを特徴とする。
【００２７】
また、本発明の請求項５記載の計測装置は、請求項１に記載の計測装置において、入力信号を電圧信号と電流信号とし、電圧信号と電流信号の各々について、複数の計測レンジと、計測レンジ切替手段と、計測手段と、制御手段とを設けるとともに、電圧信号の計測手段および電流信号の計測手段の計測値から電力量を計量するようにしたことを特徴とする。
【００２８】
また、本発明の請求項６記載の計測装置は、請求項１に記載の計測装置において、入力信号を電圧信号と電流信号とし、電圧信号と電流信号の各々について、複数の計測レンジと、計測レンジ切替手段と、計測手段と、制御手段とを設けるとともに、電圧信号の計測手段および電流信号の計測手段の計測値から無効電力量を計量するようにしたことを特徴とする。
【００２９】
また、本発明の請求項７記載の計測装置は、請求項１から６のいずれかに記載の計測装置において、制御手段に所定時間を設定する設定手段を設けたことを特徴とする。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１記載の計測装置は、制御手段が、計測手段で計測された計測値が現在の計測レンジの計測所望範囲の最高値になったときに、最も高い計測所望範囲の計測レンジに切替えるように計測レンジ切替え手段を制御するとともに、計測手段で計測された計測値が現在の計測レンジの計測所望範囲を下回り現在の計測レンジより１段階以上下の各段階における計測レンジの計測所望範囲の値となったときからその計測所望範囲以下である状態が所定時間継続したときに各段階における計測レンジに切替えるように計測レンジ切替手段を制御するようにしたことにより、変化の激しい入力信号の入力波形のつぶれている期間を少なくして精度よく計測することができ、不定期に発生するスポット溶接のような短期間の急激な負荷変動の計測を行う場合には非常に有効となる。さらに時間計測を並行化することにより小さな入力に対してより早い適切な計測レンジ切替え応答が行えるので、小さな入力に対する計測精度をより向上することができる。
【００３３】
また、本発明の請求項２記載の計測装置は、請求項１に記載の計測装置において、入力信号を複数とし、各入力信号について、複数の計測レンジと、計測レンジ切替手段と、計測手段と、制御手段とを設けたことを特徴とし、複数の入力信号の計測精度を向上することができる。
【００３４】
また、本発明の請求項３記載の計測装置は、請求項１に記載の計測装置において、入力信号を電流信号とし、計測対象物からの他の入力信号として電圧信号を計測手段へ直接入力し、計測手段は電圧信号と計測レンジを介して入力される電流信号とから電力量の計量も行うようにしたことを特徴とし、瞬時値の計測よりも波形のつぶれが影響する積算値（電力量）を精度よく計量することができる。
【００３５】
また、本発明の請求項４記載の計測装置は、請求項１に記載の計測装置において、入力信号を電流信号とし、計測対象物からの他の入力信号として電圧信号を計測手段へ直接入力し、計測手段は電圧信号と計測レンジを介して入力される電流信号とから無効電力量の計量も行うようにしたことを特徴とし、瞬時値の計測よりも波形のつぶれが影響する積算値（無効電力量）を精度よく計量することができる。
【００３６】
また、本発明の請求項５記載の計測装置は、請求項１に記載の計測装置において、入力信号を電圧信号と電流信号とし、電圧信号と電流信号の各々について、複数の計測レンジと、計測レンジ切替手段と、計測手段と、制御手段とを設けるとともに、電圧信号の計測手段および電流信号の計測手段の計測値から電力量を計量するようにしたことを特徴とし、請求項５と比較して、さらに電圧信号にも複数の計測レンジを備えて切替え制御することにより、電圧の精度も向上させることができ、電力量をさらに精度よく計量することができる。
【００３７】
また、本発明の請求項６記載の計測装置は、請求項１に記載の計測装置において、入力信号を電圧信号と電流信号とし、電圧信号と電流信号の各々について、複数の計測レンジと、計測レンジ切替手段と、計測手段と、制御手段とを設けるとともに、電圧信号の計測手段および電流信号の計測手段の計測値から無効電力量を計量するようにしたことを特徴とし、請求項６と比較して、さらに電圧信号にも複数の計測レンジを備えて切替え制御することにより、電圧の精度も向上させることができ、無効電力量をさらに精度よく計量することができる。
【００３８】
また、本発明の請求項７記載の計測装置は、請求項１から６のいずれかに記載の計測装置において、制御手段に所定時間を設定する設定手段を設けたことを特徴とし、計測する入力信号の特性に応じた所定時間の設定が可能になり、さらに精度よく計測することができる。
【００３９】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００４０】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態における計測装置を示すブロック図である。図１において、１は、計測対象となる電源コード、２は、計測対象の電圧信号を入力するための計器用変圧器であるＰＴ、３は、計測対象の電流信号を入力するための計器用変流器であるＣＴ、４は、ＰＴ２から入力される電圧信号を複数レンジに切替える計測レンジ切替手段、５は、ＣＴ３から入力される電流信号を複数レンジに切替える計測レンジ切替手段、６と９は、定格入力付近の大きな信号入力を計測するのに適した最大レンジ、７と１０は、定格入力に対して半分付近の信号入力を計測するのに適した中レンジ、８と１１は、微小信号入力を計測するのに適した最小レンジ、１２は、計測レンジ切替手段４と５で選択されたレンジの出力から電圧、電流、電力、電力量、無効電力、無効電力量等を計測する計測手段、１３は、時間を計測する時間計測手段、１４は、計測手段１２で計測された電圧と電流をもとに計測レンジ切替手段４と５を制御してレンジ選択切替を行い、時間計測手段１３で計測された時間によりレンジを切替えるタイミングの制御も行う制御手段、１５は、時間計測手段１３で時間計測して制御手段１４で制御する所定期間（所定時間）を設定する所定期間設定手段である。なお、最大レンジ６，９、中レンジ７，１０、最小レンジ８，１１は、それぞれオペアンプとゲイン抵抗で構成され、最大レンジ６，９、中レンジ７，１０、最小レンジ８，１１のそれぞれはゲイン抵抗の抵抗値が異なるものである。
【００４１】
以上のように構成された計測装置について、その動作を説明する。
【００４２】
まず、計測対象となる電源コード１に接続されたＰＴ２から電圧信号が計測レンジ切替手段４に入力され、最初はどのぐらいのレベルの入力信号なのかわからないので最大レンジ６にレンジが切替えられている。一方、ＣＴ３から電流信号が計測レンジ切替手段５に入力され、最初はどのぐらいのレベルの入力信号なのかわからないので最大レンジ９にレンジが切替えられている。最大レンジ６からの電圧信号と最大レンジ９からの電流信号が計測手段１２に入力され、電圧、電流、電力、電力量、無効電力、無効電力量、力率、皮相電力等が計測され、この電圧と電流のデータから制御手段１４は、現在の計測レンジより小さな計測レンジのデータになれば時間計測手段１３で時間計測を開始し、所定期間設定手段１５で設定された所定期間小さな計測レンジのデータが連続すれば、計測レンジ切替手段４や５を制御して計測レンジを現在の計測レンジより１段階小さい計測レンジに切替える。この切替え後からさらに所定期間小さな計測レンジのデータが連続すれば、計測レンジ切替手段４や５を制御して計測レンジをさらに１段階小さい計測レンジに切替える。また、入力信号が現在の計測レンジの最高値以上のレベルとなり、制御手段１４に入力される電圧や電流のデータが現在の計測レンジの最高値になれば即時に最大レンジ６や９に切替える。なお、各計測レンジの計測所望範囲の最高値は、一般に飽和状態から多少の裕度をみて設計しており（すなわち最高値よりも若干高い入力で飽和状態となる）、急激な入力上昇時には飽和状態となるが、緩やかな入力上昇時には飽和直前で切替えられる。
【００４３】
上記の動作において、電圧信号の計測レンジの切替えと電流信号の計測レンジの切替えとはそれぞれ独立して制御する。すなわち、制御手段１４は、計測手段１２で計測した電圧のデータが、現在の計測レンジより小さな計測レンジのデータである状態が所定期間連続したときに計測レンジ切替手段４を制御して小さな計測レンジに切替える。また、現在の計測レンジの最高値のデータになれば、即時に計測レンジ切替手段４を制御して最大レンジ６に切替える。同様に、制御手段１４は、計測手段１２で計測した電流のデータが、現在の計測レンジより小さな計測レンジのデータである状態が所定期間連続したときに計測レンジ切替手段５を制御して小さな計測レンジに切替える。また、現在の計測レンジの最高値のデータになれば、即時に計測レンジ切替手段５を制御して最大レンジ９に切替える。
【００４４】
本実施の形態における入力信号波形と計測レンジを切替えるタイミングの例を図２と図３に示す。図２および図３において、ＡはＰＴ２やＣＴ３の出力である入力信号波形を示し、Ｂは計測レンジの切替えによる計測可能な最大レベルの推移を示す。図２と図３では、所定期間設定手段１５で設定する所定期間が異なり、図２より図３の方が所定期間を長くしている。
【００４５】
例えば最大レンジ９は、図２，図３の入力レベルが範囲ａ（＝最大レンジの計測所望範囲）内の入力信号を計測するのに適した計測レンジであるが、図２，図３の「最大レンジの最高値」以下の入力信号であれば最大レンジ９を用いて計測手段１２で計測することが可能である。また、例えば中レンジ１０は、図２，図３の入力レベルが範囲ｂ（＝中レンジの計測所望範囲）内の入力信号を計測するのに適した計測レンジであるが、図２，図３の「中レンジの最高値」以下の入力信号であれば中レンジ１０を用いて計測手段１２において計測することが可能である。また、例えば最小レンジ１１は、図２，図３の入力レベルが範囲ｃ（＝最小レンジの計測所望範囲）内の入力信号を計測するのに適した計測レンジであり、最小レンジ１１を用いて図２，図３の「最小レンジの最高値」以下の入力信号を計測手段１２において計測することが可能である。なお、各レンジの計測所望範囲の最高値は、前述したように、実際は裕度をもって設計しているが、ここでは説明の簡単化のため、裕度がないものとして説明している。
【００４６】
したがって、入力信号波形Ａが計測可能な最大レベルを示すＢよりも高い期間では、計測手段１２で計測される電圧や電流はＢで示された計測可能な最大レベルが計測値となり、頭打ちの状態となる（入力波形がつぶれている期間）。
【００４７】
従来の計測装置のように、一般的に入力が小さくなればすぐに最適な計測レンジに切替えると、負荷変動の激しいところでは切替えた直後に大きな入力が入ればまたすぐに１段大きな計測レンジに切替え、それでもまだ大きな信号入力が継続していればさらにもう１段大きな計測レンジに切替えるということを繰り返すことになり、図２や図３と同様に示した図１１のように、大きな入力が入った時に計測値を求めてその値により計測レンジ切替え制御を行うためどうしても切替え時に小さい計測レンジの期間中、入力波形が頭打ちとなり飽和状態でつぶれている期間が存在する。電圧、電流等の瞬時値計測においてはそんなに影響はないが、電力量、無効電力量等の積算値においてはちょうど入力波形がつぶれている期間の積算分が少なくなり精度に影響する。
【００４８】
そこで、本実施の形態では、計測手段１２で計測した電圧や電流のデータが、現在の計測レンジより小さな計測レンジのデータになっても所定期間は現在の計測レンジを維持し、現在の計測レンジより小さな計測レンジのデータとなった状態が所定期間連続したときに小さな計測レンジに切替えるようにするとともに、現在の計測レンジの最高値のデータになれば、即時に計測レンジ切替手段４や５を制御して最大レンジ６や９に切替えることにより、図１１に比べて図２のように入力波形のつぶれている期間が減少する。さらに図３のように所定期間を長くすると、入力波形のつぶれている期間がさらに減少する。このように、変化の激しい入力信号の入力波形のつぶれている期間を少なくすることにより、計測精度を向上することができる。
【００４９】
また、上記説明では、計測手段１２で計測した電圧や電流の計測値が現在の計測レンジより小さな計測レンジのデータとなり、その状態が所定期間連続したときに現在の計測レンジより１段階下の計測レンジに切替えるように制御したが、この制御に代えて、計測手段１２で計測した計測値が現在の計測レンジより小さな計測レンジのデータとなり、その状態が所定期間（所定時間）連続したときにその所定期間内における計測値の最大値を計測所望範囲内に含む計測レンジに切替えるように制御しても、図２や図３の入力信号波形Ａの場合は、同様の動作および効果を得ることができる。さらにこの場合、計測手段１２で計測された計測値が現在の計測レンジの計測所望範囲より２段階以上下の計測所望範囲に急激に低下し（ここで計測レンジ数は３個以上）、かつその低下中に、現在の計測レンジの計測所望範囲と低下後の計測所望範囲との間の値を計測値としてとる間もない急激な変化であって、現在の計測レンジの計測所望範囲より２段階以上下の計測所望範囲となった状態が所定時間継続したときは、現在の計測レンジから２段階以上下の計測レンジに（その間の計測レンジに切り替えられることなく）切り替えられるため、入力が急激に大きく低下したときにより早い適切な計測レンジ切替え応答が行え、小さな入力に対する計測精度をより向上することができる。この場合、例えば、図１の構成において、現在の計測レンジが最大レンジ６，９であり、入力信号が急激に低下し、中レンジ７，１０の計測所望範囲ｂの値を計測する間もなく、最小レンジ８，１１の計測所望範囲ｃの値となり、その最小レンジ８，１１の計測所望範囲ｃ内の状態が所定期間継続した場合には、中レンジ７，１０への切り替えを経ずに最大レンジ６，９から最小レンジ８，１１に切り替わる。
【００５０】
また、図２や図３では小さな計測レンジへの連続した所定期間後の切替えは、１つの所定期間の計測レンジが終了した後に次の所定期間の時間計測を行うが、図２に対する図４や、図３に対する図５は、１つの所定期間の時間計測中にさらに小さな計測レンジの範囲の入力となればその時点から並行して別の所定期間の時間計測を行うようにしている。こうすることで小さな入力に対してより早い適切な計測レンジ切替え応答が行えるので、小さな入力に対する計測精度をより向上することができる。
【００５１】
このようにすることで不定期に発生するスポット溶接のような短期間の急激な負荷変動の計測を行う場合には非常に有効となる。
【００５２】
なお、入力回路は何回路でもよく、１つの入力信号に対する計測レンジ数が３個以上の場合に本実施の形態における効果が得られる。
【００５３】
なお、入力信号としては、電力関連の信号や交流信号に限定されるものではなく、その他のトランスデューサ信号等や直流信号を用いることができる。
【００５４】
（第２の実施の形態）
図６は本発明の第２の実施の形態における計測装置を示すブロック図である。図６において、１６は、計測対象となる電源コード、１７は、計測対象の電圧信号を入力するための計器用変圧器であるＰＴ、１８は、計測対象の電流信号を入力するための計器用変流器であるＣＴ、１９は、ＣＴ１８から入力される電流信号を複数レンジに切替える計測レンジ切替手段、２０は、定格入力付近の大きな信号入力を計測するのに適した最大レンジ、２１は、定格入力に対して半分付近の信号入力を計測するのに適した中レンジ、２２は、微小信号入力を計測するのに適した最小レンジ、２３は、ＰＴ１７の電圧信号出力と計測レンジ切替手段１９で選択されたレンジの出力から電圧、電流、電力、電力量、無効電力、無効電力量等を計測する計測手段、２４は、時間を計測する時間計測手段、２５は、計測手段２３で計測された電流をもとに計測レンジ切替手段１９を制御してレンジ選択切替を行い、時間計測手段２４で計測された時間によりレンジを切替えるタイミングの制御も行う制御手段、２６は、時間計測手段２４で時間計測して制御手段２５で制御する所定期間（所定時間）を設定する所定期間設定手段である。
【００５５】
以上のように構成された計測装置について、その動作を説明する。
【００５６】
第１の実施の形態の図１ではＰＴ２からの電圧信号は電流信号同様計測レンジ切替え処理を行って計測手段１２で計測されるが、本実施の形態の図６ではＰＴ１７からの電圧信号は計測レンジ切替え処理を行われることなくそのまま計測手段２３で計測される。したがって動作としては電圧信号入力だけは常に単一の固定計測レンジになっているだけでその他の動作は第１の実施の形態と同様であるので説明は省略する。
【００５７】
ここで電圧信号入力のみ計測レンジ切替えを行わないのは、通常電力関連の計測を行う場合、電圧は１００Ｖや２００Ｖとほぼ一定であるため、複数レンジを備えても計測レンジ切替えがほとんど動作することがないため精度に影響があまりなく、あまり有効に活用されないことが多いためであり、それならばその部分を省略してシンプルにすることによりコストダウンを図ることができるからである。
【００５８】
また、第２の実施の形態において、図７に示すように、計測レンジと計測レンジ切替手段とを図６とは逆に配置してもよい。図７において、２７は、計測対象となる電源コード、２８は、計測対象の電圧信号を入力するための計器用変圧器であるＰＴ、２９は、計測対象の電流信号を入力するための計器用変流器であるＣＴ、３０は、定格入力付近の大きな信号入力を計測するのに適した最大レンジ、３１は、定格入力に対して半分付近の信号入力を計測するのに適した中レンジ、３２は、微小信号入力を計測するのに適した最小レンジ、３３は、最大レンジ３０と中レンジ３１と最小レンジ３２から入力される複数レンジの電流信号を切替える計測レンジ切替手段、３４は、ＰＴ２８の電圧信号出力と計測レンジ切替手段３３で選択されたレンジの出力から電圧、電流、電力、電力量、無効電力、無効電力量等を計測する計測手段、３５は、時間を計測する時間計測手段、３６は、計測手段３４で計測された電流をもとに計測レンジ切替手段３３を制御してレンジ選択切替を行い、時間計測手段３５で計測された時間によりレンジを切替えるタイミングの制御も行う制御手段、３７は、時間計測手段３５で時間計測して制御手段３６で制御する所定期間（所定時間）を設定する所定期間設定手段である。
【００５９】
以上のように構成された計測装置について、その動作を説明する。
【００６０】
図６ではＣＴ１８からの電流信号を計測レンジ切替手段１９で選択されたレンジへ入力していたが、図７ではＣＴ２９からの電流信号は各レンジにそれぞれ入力され、その各レンジ３０〜３２の出力のうち１つが計測レンジ切替手段３３で選択されて計測手段３４へ入力される。したがって動作としてはその部分が違うだけでその他の動作は図６と同様であるので説明は省略する。
【００６１】
なお、図６に対する図７のように、図１においても、計測レンジ（６〜８）と計測レンジ切替手段４とを逆に配置し、計測レンジ（９〜１１）と計測レンジ切替手段５とを逆に配置した構成としてもよい。
【００６２】
【発明の効果】
以上のように本発明の請求項１記載の計測装置は、計測手段で計測された計測値が現在の計測レンジの計測所望範囲の最高値になったときに、最も高い計測所望範囲の計測レンジに切替えるとともに、計測手段で計測された計測値が現在の計測レンジの計測所望範囲を下回り現在の計測レンジより１段階以上下の各段階における計測レンジの計測所望範囲の値となったときからその計測所望範囲以下である状態が所定時間継続したときに各段階における計測レンジに切替えるようにしたことにより、変化の激しい入力信号の入力波形のつぶれている期間を少なくして精度よく計測することができ、不定期に発生するスポット溶接のような短期間の急激な負荷変動の計測を行う場合には非常に有効となるという優れた効果を奏する。さらに時間計測を並行化することにより小さな入力に対してより早い適切な計測レンジ切替え応答が行えるので、小さな入力に対する計測精度をより向上することができるという優れた効果を奏する。
【００６５】
また、本発明の請求項２記載の計測装置は、請求項１に記載の計測装置において、入力信号を複数とし、各入力信号について、複数の計測レンジと、計測レンジ切替手段と、計測手段と、制御手段とを設けたことを特徴とし、複数の入力信号の計測精度を向上することができる。また、入力信号を複数とすることにより処理の共用化を図ることが可能となり、低コストで複数の信号計測ができるという優れた効果を奏する。
【００６６】
また、本発明の請求項３記載の計測装置は、請求項１に記載の計測装置において、入力信号を電流信号とし、計測対象物からの他の入力信号として電圧信号を計測手段へ直接入力し、計測手段は電圧信号と計測レンジを介して入力される電流信号とから電力量の計量も行うようにしたことを特徴とし、瞬時値の計測よりも波形のつぶれが影響する積算値（電力量）を精度よく計量することができるという優れた効果を奏する。
【００６７】
また、本発明の請求項４記載の計測装置は、請求項１に記載の計測装置において、入力信号を電流信号とし、計測対象物からの他の入力信号として電圧信号を計測手段へ直接入力し、計測手段は電圧信号と計測レンジを介して入力される電流信号とから無効電力量の計量も行うようにしたことを特徴とし、瞬時値の計測よりも波形のつぶれが影響する積算値（無効電力量）を精度よく計量することができるという優れた効果を奏する。
【００６８】
また、本発明の請求項５記載の計測装置は、請求項１に記載の計測装置において、入力信号を電圧信号と電流信号とし、電圧信号と電流信号の各々について、複数の計測レンジと、計測レンジ切替手段と、計測手段と、制御手段とを設けるとともに、電圧信号の計測手段および電流信号の計測手段の計測値から電力量を計量するようにしたことを特徴とし、請求項５と比較して、さらに電圧信号にも複数の計測レンジを備えて切替え制御することにより、電圧の精度も向上させることができ、電力量をさらに精度よく計量することができるという優れた効果を奏する。
【００６９】
また、本発明の請求項６記載の計測装置は、請求項１に記載の計測装置において、入力信号を電圧信号と電流信号とし、電圧信号と電流信号の各々について、複数の計測レンジと、計測レンジ切替手段と、計測手段と、制御手段とを設けるとともに、電圧信号の計測手段および電流信号の計測手段の計測値から無効電力量を計量するようにしたことを特徴とし、請求項６と比較して、さらに電圧信号にも複数の計測レンジを備えて切替え制御することにより、電圧の精度も向上させることができ、無効電力量をさらに精度よく計量することができるという優れた効果を奏する。
【００７０】
また、本発明の請求項７記載の計測装置は、請求項１から６のいずれかに記載の計測装置において、制御手段に所定時間を設定する設定手段を設けたことを特徴とし、計測する入力信号の特性に応じた所定時間の設定が可能になり、さらに精度よく計測することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における計測装置のブロック図。
【図２】本発明の第１の実施の形態における入力信号波形と計測レンジを切替えるタイミングの例を示す図。
【図３】本発明の第１の実施の形態における入力信号波形と計測レンジを切替えるタイミングの例を示す図。
【図４】本発明の第１の実施の形態における入力信号波形と計測レンジを切替えるタイミングの例を示す図。
【図５】本発明の第１の実施の形態における入力信号波形と計測レンジを切替えるタイミングの例を示す図。
【図６】本発明の第２の実施の形態における計測装置のブロック図。
【図７】本発明の第２の実施の形態における計測装置のブロック図。
【図８】従来の計測装置の全体を示すブロック図。
【図９】従来の計測装置の要部を示すブロック図。
【図１０】従来の計測装置の動作を示すフローチャート。
【図１１】従来例における入力信号波形と計測レンジを切替えるタイミングの例を示す図。
【符号の説明】
１，１６，２７  電源コード
２，１７，２８  ＰＴ
３，１８，２９  ＣＴ
４，５，１９，３３  計測レンジ切替手段
６，９，２０，３０  最大レンジ
７，１０，２１，３１  中レンジ
８，１１，２２，３２  最小レンジ
１２，２３，３４  計測手段
１３，２４，３５  時間計測手段
１４，２５，３６  制御手段
１５，２６，３７  所定期間設定手段
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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