(57)【要約】【課題】温度調整手段が別途不要で内部の温度調整対象を適温に制御可能な構成とすることで、使用環境温度が変化しても安定して高精度な計測結果が得られる計測装置を提供する。【解決手段】デジタル処理回路での処理にかかるＡ／Ｄコンバータの待機時間での通常モードと待機モードとの時間割合（時間ｔａ，ｔｂの割合）をアナログ回路の周囲温度の検出温度に基づいて変更し、各モードの異なる電力消費に基づく発熱量の違いにてその周囲温度の温度制御を行うようにした。つまり、Ａ／Ｄコンバータの動作不要な時間にＡ／Ｄコンバータ自身を温度調整手段として機能させることでその温度制御が行われる。【選択図】図２
2012023460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からのアナログ信号をアナログ回路を介して入力し、該アナログ信号からアナログ値をＡ／Ｄコンバータにて周期的に取得してデジタル値に変換し、該デジタル値を後段のデジタル処理回路で処理して所定の処理結果を得る変換装置であって、
前記Ａ／Ｄコンバータは、Ａ／Ｄ変換処理が可能な通常モードと、低消費電力モードである待機モードとを有するものであり、両モードの切り替えを制御する切替制御手段と、変換装置内部の温度調整対象の周囲温度を検出する温度検出手段とを備え、
前記切替制御手段は、前記温度検出手段での温度調整対象の検出温度に基づいて前記デジタル処理回路での処理にかかる前記Ａ／Ｄコンバータの待機時間での通常モードと待機モードとの時間割合を変更し、各モードの異なる電力消費に基づく発熱量の違いにて前記温度調整対象の温度制御を行うことを特徴とする変換装置。
【請求項２】
計測対象の計測より得たアナログ信号をアナログ回路を介して入力し、該アナログ信号からアナログ値をＡ／Ｄコンバータにて周期的に取得してデジタル値に変換し、該デジタル値を後段のデジタル処理回路で処理して前記計測対象の計測結果を得る計測装置であって、
前記Ａ／Ｄコンバータは、Ａ／Ｄ変換処理が可能な通常モードと、低消費電力モードである待機モードとを有するものであり、両モードの切り替えを制御する切替制御手段と、計測装置内部の温度調整対象の周囲温度を検出する温度検出手段とを備え、
前記切替制御手段は、前記温度検出手段での温度調整対象の検出温度に基づいて前記デジタル処理回路での処理にかかる前記Ａ／Ｄコンバータの待機時間での通常モードと待機モードとの時間割合を変更し、各モードの異なる電力消費に基づく発熱量の違いにて前記温度調整対象の温度制御を行うことを特徴とする計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ａ／Ｄコンバータを備えた変換装置、及びその変換装置を備えた計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
Ａ／Ｄコンバータを用いた計測装置においては、計測対象の計測より得たアナログ値を後段のデジタル処理回路にて扱えるように、アナログ回路を介して入力されるアナログ信号（アナログ値）をＡ／Ｄコンバータにてデジタル値に変換し、得られたデジタル値のデジタル処理回路での処理にて計測結果が得られるようになっている。
【０００３】
ところで、アナログ信号が入力されるアナログ回路等においては、温度依存特性の大きい抵抗やコンデンサ等の電気部品を使用して構成されていることから、使用環境温度の影響を受けて計測したアナログ値が変化し、計測結果に違いが生じてしまう場合があった。そのため、使用環境温度の変化が大きい場所での本計測装置の使用は、精度の高い計測が行えなかった。
【０００４】
そこで、例えば特許文献１〜３等に示されているように、各種装置に加熱や冷却を行うための発熱体や熱交換器等の温度調整手段が備えられており、該温度調整手段にて温度調整対象が所望の温度となるように温度制御が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２７６７０２号公報
【特許文献２】特開平１０−２９４６１８号公報
【特許文献３】特開平１０−１７０２２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１〜３のように発熱体や熱交換器等の温度調整手段が装置に別途備えられることで、部品点数や組付工数の増加、また温度調整手段を制御する制御回路も必要となる。これにより、装置の大型化や構成の複雑化、高コスト化を招くという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、温度調整手段が別途不要で内部の温度調整対象を適温に制御可能な構成とすることで、使用環境温度が変化しても安定して高精度な処理結果を得ることができる変換装置、及びその変換装置を備えた計測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、外部からのアナログ信号をアナログ回路を介して入力し、該アナログ信号からアナログ値をＡ／Ｄコンバータにて周期的に取得してデジタル値に変換し、該デジタル値を後段のデジタル処理回路で処理して所定の処理結果を得る変換装置であって、前記Ａ／Ｄコンバータは、Ａ／Ｄ変換処理が可能な通常モードと、低消費電力モードである待機モードとを有するものであり、両モードの切り替えを制御する切替制御手段と、変換装置内部の温度調整対象の周囲温度を検出する温度検出手段とを備え、前記切替制御手段は、前記温度検出手段での温度調整対象の検出温度に基づいて前記デジタル処理回路での処理にかかる前記Ａ／Ｄコンバータの待機時間での通常モードと待機モードとの時間割合を変更し、各モードの異なる電力消費に基づく発熱量の違いにて前記温度調整対象の温度制御を行うことをその要旨とする。
【０００９】
この発明では、切替制御手段により、デジタル処理回路での処理にかかるＡ／Ｄコンバータの待機時間での通常モードと待機モードとの時間割合が装置内部の温度調整対象の検出温度に基づいて変更され、各モードの異なる電力消費に基づく発熱量の違いにて温度調整対象の温度制御が行われる。即ち、デジタル処理回路の処理時のＡ／Ｄコンバータの動作不要な時間において、消費電力が大きく発熱量の大きい通常モードと消費電力が小さく発熱量の小さい待機モードとの時間割合を変えることでＡ／Ｄコンバータ自身を温度調整手段として機能させ、装置内部のアナログ回路の周囲温度等を適温に制御することが可能となる。これにより、温度依存特性の大きい電気部品が用いられて構成されるアナログ回路において、そこから出力されるアナログ信号（アナログ値）に含まれる使用環境温度にかかる誤差が小さくなり、後段のＡ／Ｄコンバータ及びデジタル処理回路を経て得られる処理結果は精度の高いものとなる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、計測対象の計測より得たアナログ信号をアナログ回路を介して入力し、該アナログ信号からアナログ値をＡ／Ｄコンバータにて周期的に取得してデジタル値に変換し、該デジタル値を後段のデジタル処理回路で処理して前記計測対象の計測結果を得る計測装置であって、前記Ａ／Ｄコンバータは、Ａ／Ｄ変換処理が可能な通常モードと、低消費電力モードである待機モードとを有するものであり、両モードの切り替えを制御する切替制御手段と、計測装置内部の温度調整対象の周囲温度を検出する温度検出手段とを備え、前記切替制御手段は、前記温度検出手段での温度調整対象の検出温度に基づいて前記デジタル処理回路での処理にかかる前記Ａ／Ｄコンバータの待機時間での通常モードと待機モードとの時間割合を変更し、各モードの異なる電力消費に基づく発熱量の違いにて前記温度調整対象の温度制御を行うことをその要旨とする。
【００１１】
この発明では、上記と同様に、切替制御手段により、デジタル処理回路での処理にかかるＡ／Ｄコンバータの待機時間での通常モードと待機モードとの時間割合が装置内部の温度調整対象の検出温度に基づいて変更され、温度依存特性の大きい電気部品が用いられて構成されるアナログ回路の周囲温度等の温度調整対象が適温に制御される。これにより、使用環境温度が変化しても安定して精度の高い計測結果が得られるものとなる。特に、この計測装置では安定して精度の高い計測結果が要求されることから、計測装置に適用する効果は大である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、温度調整手段が別途不要で内部の温度調整対象を適温に制御可能な構成とすることで、使用環境温度が変化しても安定して高精度な処理結果を得ることができる変換装置、及びその変換装置を備えた計測装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態における計測装置の構成を示すブロック図。
【図２】（ａ）（ｂ）はＡ／Ｄコンバータの動作態様を説明するための説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施形態の計測装置１０を示す。計測装置１０は、例えば高周波電源装置の電圧や電流、位相等を計測する装置であり、装置の電気的構成を大別すると、アナログ処理部１０Ａとデジタル処理部１０Ｂとに分けられる。
【００１５】
アナログ処理部１０Ａに備えられるアナログ回路１１は、上記の高周波電源装置等においては高周波トランス、帯域フィルタ、オペアンプ（ともに図示略）等を備え、計測対象の計測より得たアナログ信号をそれらの回路を経てＡ／Ｄコンバータ１２に出力する。
【００１６】
アナログ処理部１０Ａとデジタル処理部１０Ｂとの間に備えられるＡ／Ｄコンバータ１２は、アナログ回路１１から出力されたアナログ信号（アナログ値）から後段のデジタル処理回路１３で処理可能なデジタル値への変換処理を行っており、該デジタル値を含むデジタル信号をデジタル処理回路１３に出力する。
【００１７】
本実施形態のＡ／Ｄコンバータ１２は、Ａ／Ｄ変換処理が可能な通常モードと、低消費電力モードである待機モードとを有し、制御回路１４にて各モードの切り替えが適宜行われている。因みに、本実施形態のＡ／Ｄコンバータ１２は、例えば通常モードでの消費電力が定格７９０［ｍＷ］、待機モードでの消費電力が定格１５［ｍＷ］の仕様のものを用いている。待機モードでの消費電力は、通常モード時の２％程度の消費電力となっている。
【００１８】
デジタル処理部１０Ｂに備えられるデジタル処理回路１３は、Ａ／Ｄコンバータ１２からのデジタル信号の入力を受け、そのデジタル信号に含まれるデジタル値を用いた所定演算処理に基づいて計測対象の計測結果を得る。得られた計測結果は、出力回路（図示略）を介して外部に出力される。デジタル処理回路１３は、デジタル値の取得動作と、その取得したデジタル値から計測結果を得るための処理動作との切り替えが制御回路１４にて行われる。
【００１９】
制御回路１４は、Ａ／Ｄコンバータ１２の通常及び待機モードの切り替えと、デジタル処理回路１３での取得及び処理動作の切り替えとを同期させて制御している。因みに、図２（ａ）に示すように、デジタル値の取得に数十［μｓ］の時間ｔ１、処理動作に十数［ｍｓ］の時間ｔ２が予めそれぞれ設定されており、取得動作と処理動作とが交互に周期的に実施される。時間ｔ１，ｔ２は固定時間である。また、デジタル処理回路１３でのデジタル値の取得のために設定された時間ｔ１においては、Ａ／Ｄコンバータ１２においてもアナログ信号（アナログ値）の取得、Ａ／Ｄ変換及び変換したデジタル値（デジタル信号）の出力を行う時間であり、この取得時間ｔ１は通常モードとして動作している。
【００２０】
ここで、前記アナログ回路１１に備えられる高周波トランス、帯域フィルタ、オペアンプ等は、温度依存特性の大きい抵抗やコイル、コンデンサ（ともに図示略）等の電気部品を使用して構成されるため、該回路１１で扱うアナログ信号（アナログ値）が周囲温度の影響を受け易いものとなっている。つまり、変換したデジタル値にも周囲温度に応じた誤差が含まれてしまい、計測結果の精度を低下させる要因となっている。従って、精度の高い計測結果を得るためには、アナログ回路１１の周囲温度を略一定に保つ必要がある。
【００２１】
そこで、本実施形態の計測装置１０には、アナログ回路１１の基板上若しくはその近傍に温度センサ１５が備えられ、制御回路１４は、その温度センサ１５からの検出信号に基づいて、温度調整対象であるアナログ回路１１の周囲温度の検出を行っている。そして、制御回路１４は、その周囲温度の検出に基づいてＡ／Ｄコンバータ１２のモード切り替え、即ち消費電力が大きく発熱量の大きい通常モードと、消費電力が小さく発熱量の小さい待機モードとの時間割合を変化させてＡ／Ｄコンバータ１２での発熱量を制御する。つまり、Ａ／Ｄコンバータ１２を温度調整手段としても機能させ、温度調整対象のアナログ回路１１の周囲温度が好適温度である目標温度に近似するように制御される。
【００２２】
具体的には、制御回路１４は、温度センサ１５での検出温度（実温度）と、予め設定された目標温度との偏差に基づいて、次サイクルまでのＡ／Ｄコンバータ１２の通常モード時間ｔａと待機モード時間ｔｂの時間割合を設定している（図２（ａ）参照）。ここで、デジタル処理回路１３での処理時間ｔ２においてはＡ／Ｄコンバータ１２は動作不要な時間（待機時間）であるため、制御回路１４はこの時間ｔ２をＡ／Ｄコンバータ１２のモード切り替えによる温度調整の時間として利用している。尚、この時間ｔ２にてＡ／Ｄコンバータ１２が通常モードを使用する際には、取得時間ｔ１からその通常モードを連続させている。また、この時間ｔ２にてＡ／Ｄコンバータ１２が通常モードで動作することでデジタル信号の生成が行われるが、同時間ｔ２にて処理動作を実施しているデジタル処理回路１３にてＡ／Ｄコンバータ１２からのデジタル信号の入力をキャンセルする等して対処している。
【００２３】
また、目標温度については、例えば通常モード時間ｔａを１００％（＝ｔ２）とした時の発熱温度と、待機モード時間ｔｂを１００％（＝ｔ２）としたときの発熱温度との中間温度に設定されている。つまり、目標温度に対応した時間ｔａ，ｔｂの時間割合に対し、通常モード時間ｔａが大であればＡ／Ｄコンバータ１２の発熱量が大となってアナログ回路１１の周囲温度が上昇し、通常モード時間ｔａが小であればＡ／Ｄコンバータ１２の発熱量が小となってアナログ回路１１の周囲温度が下降する。因みに、本実施形態の温度センサ１５による温度検出は、取得及び処理動作１サイクルよりも十分に長い例えば１［ｓ］毎に行われ、制御回路１４の温度調整制御も同じ１［ｓ］毎に実施している。そして、所定周期毎の温度調整制御に基づいて、図２（ｂ）に示すように、温度調整対象であるアナログ回路１１の周囲温度（実温度）が目標温度に対して近似して推移するようになる。
【００２４】
こうして、計測装置１０の使用環境温度が変化してもアナログ回路１１の周囲温度は略一定に保たれるため、アナログ回路１１からのアナログ信号（アナログ値）に含まれるその温度にかかる誤差が小さくなり、それを変換したデジタル値においても温度にかかる誤差が小さくなる。そのため、本実施形態の計測装置１０では、使用環境温度が変化しても安定して精度の高い計測結果が得られ、また使用温度範囲の拡大に繋がるものとなっている。
【００２５】
次に、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）制御回路１４により、デジタル処理回路１３での処理にかかるＡ／Ｄコンバータ１２の待機時間での通常モードと待機モードとの時間ｔａ，ｔｂの割合がアナログ回路１１の周囲温度の検出温度に基づいて変更され、各モードの異なる電力消費に基づく発熱量の違いにてその周囲温度の温度制御が行われる。即ち、デジタル処理回路１３の処理時のＡ／Ｄコンバータ１２の動作不要な時間において、消費電力が大きく発熱量の大きい通常モードと消費電力が小さく発熱量の小さい待機モードとの時間ｔａ，ｔｂの割合を変えることでＡ／Ｄコンバータ１２自身を温度調整手段として機能させ、アナログ回路１１の周囲温度が適温に制御される。これにより、温度依存特性の大きい電気部品が用いられて構成されるアナログ回路１１において、そこから出力されるアナログ信号（アナログ値）に含まれる使用環境温度にかかる誤差が小さくなるため、後段のＡ／Ｄコンバータ１２及びデジタル処理回路１３を経ての計測結果についても誤差が小さく、精度の高い計測結果を得ることができる。特に、本実施形態のような計測装置１０では安定して精度の高い計測結果が要求されることから、本装置１０に適用する効果は大である。
【００２６】
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態で用いる取得時間ｔ１や処理時間ｔ２、温度検出（温度調整制御）の時間間隔、また各モードでの定格電力といった各種の数値は一例であり、これに限定されるものではない。
【００２７】
・上記実施形態では、実温度と目標温度との偏差に基づくフィードバックにて各モード時間割合を設定したが、これに限定されるものではない。例えば、温度を上昇させる側と下降させる側とでそれぞれ各モードの時間割合を固定し、検出温度が上側のしきい値を超えると温度下降側の時間割合に、下側のしきい値を下回ると温度上昇側の時間割合に変更する態様としてもよい。
【００２８】
・上記実施形態では、取得時間ｔ１から通常モードを連続させ、残りの時間が待機モードとなるような各モードの配置としたが、各モードの配置態様はこれに限らず、例えば取得時間ｔ１から通常モードが連続しなくてもよく、また通常モードと待機モードとが複数回切り替わるような態様としてもよい。
【００２９】
・上記実施形態では、温度センサ１５を用いてアナログ回路１１の周囲温度の検出を行ったが、温度センサを別途用いず、所定のパラメータからの算出（推定）にて温度検出を行う構成としてもよい。
【００３０】
・上記実施形態では、Ａ／Ｄコンバータ１２を備え、高周波電源装置の電圧や電流、位相等を計測する計測装置１０に適用したが、その他の計測を行う計測装置に適用してもよい。また、計測装置以外でＡ／Ｄコンバータを備える装置（変換装置）に適用してもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１０…計測装置（変換装置）、１１…アナログ回路、１２…Ａ／Ｄコンバータ、１３…デジタル処理回路、１４…制御回路（切替制御手段、温度検出手段）、１５…温度センサ（温度検出手段）。
【図１】
2012023460.tif 000003
【図２】
2012023460.tif 000004