(57)【要約】【課題】電力計測システムにおいて、複数のＣＴ制御部がディジーチェーン接続されている場合、各ＣＴ制御部に固有の通信アドレスを間違いなく自動設定でき、施工時に必要な数量だけＣＴ制御部を接続することが可能な電力計測システムを提供する。【解決手段】電力計測システムのメイン制御部をマスター側デバイス、複数のＣＴ制御部をスレーブ側デバイスとしてディジーチェーン接続しシリアル通信させる。通信アドレスを設定する方法として、各ＣＴ制御部にはアドレス端子とそれに接続する抵抗が設けられ、各端子および抵抗は電源とＧＮＤ間に直列接続される。それぞれのＣＴ制御部毎のアドレス端子に接続された抵抗前段の電圧と、抵抗後段の電圧を別々にそれぞれアナログデジタル変換を行うことで、通信アドレス設定を自動で行うことが可能となり、運用中にＣＴ制御部を増やしたり、減らしたりすることが可能となる。また、設置現場の設備の大きさに関係なくシステムを適用することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力計測装置において、電流計測のための複数のカレントトランス制御部（以下ＣＴ制御部）をディジーチェーン接続させ、互いにそれぞれがシリアル通信バスにて接続されており、シリアル通信をするための各アドレスを設定する方式として、各々のＣＴ制御部に設けた抵抗の両端電位をそれぞれアナログデジタル変換させることで得た電位差情報から各アドレスを自動設定させることを特徴とする電力計測システム。
【請求項２】
前記複数のＣＴ制御部は、ディジーチェーン接続するためのコネクタまたはハーネスを有しており、シリアル通信するためのアドレス端子には抵抗が直列に接続されており、当該抵抗の後段は次のＣＴ制御部のアドレス端子と直列に繋がり、最後に接続されているＣＴ制御部のアドレス端子に直列に接続された抵抗の後段をＧＮＤへ接続することができる機能を持ち、最初のアドレス端子の抵抗前段に電圧を印加することで、各アドレス端子に接続された抵抗が分圧されることにより生じる両端電位差を利用して通信アドレスを確定させることを特徴とする請求項１の電力計測システム。
【請求項３】
前記複数のＣＴ制御部を接続している順番を入れ替えても、アドレス端子に接続している抵抗の抵抗値を同じにすることで、入れ替え後の順番の通信アドレスに自動設定されることを特徴とする請求項１または２の電力計測システム。
【請求項４】
前記ＣＴ制御部はディジーチェーン接続する個数が変わっても、最後に接続するＣＴ制御部のアドレス端子に接続された抵抗の後段をＧＮＤへ接続することで、接続しているＣＴ制御部の個数を知ることができることを特徴とする請求項１，２または３の電力計測システム。
【請求項５】
抵抗分圧によるアドレス設定方法が、ＣＴ制御部にある最初のアドレス端子の抵抗前段をＧＮＤに接続し、最後に接続されているＣＴ制御部のアドレス端子に直列に接続された抵抗の後段に電圧を印加することにより行うことを特徴とする、請求項１または３の電力計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は電力計測システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】一般的なシリアル通信には、Ｉ２Ｃバス通信プロトコルが有り、Ｉ２Ｃバスは１本のシリアルデータラインと１本のシリアルクロックラインからなる２本のシリアルバスで構成され、これらの信号に１個のマスター側デバイスと複数のスレーブ側デバイスを共通接続することにより通信システムを構築することができる。Ｉ２Ｃバス通信プロトコルにおいては、マスター側デバイスがデータ通信の主導権を持ち、Ｉ２Ｃバスに接続された複数のスレーブ側デバイスとデータ通信を行う。マスター側デバイスが送信するコマンドにはスレーブアドレスとよばれる各スレーブ側デバイスを識別するための固有アドレスを持つ。スレーブ側デバイスにおける簡易なアドレス設定方法には、ディップスイッチ等のスイッチ部品を用いスイッチのオン、オフをマイコン等で検出しアドレス設定する方法がある。【０００３】特許文献１では、自動販売機の端末制御器において、主制御部と各端末制御部との間でアドレス設定する方法に関し、電源からグラウンド（ＧＮＤ）間に端末数に合わせた固定数の抵抗器を入れ、抵抗にて分圧された電圧値をアナログ／デジタル変換しアドレスを設定する発明が記載されている。前記発明において、施工時のアドレス設定はディップスイッチ等による管理は不要となるが、抵抗分圧する抵抗の数を固定とする必要があるため、予めスレーブ側デバイスの数量を決めておく必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許公開２０００−１７２９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】電力計測システムにおいて、複数のカレントトランス（以下ＣＴと略称）制御部を有し、それぞれがディジーチェーン接続され、Ｉ２Ｃバス通信プロトコル等のシリアル通信をさせるとき、各ＣＴ制御部に固有のアドレスを設定する際、ディップスイッチ等のスイッチにより設定する方法の場合、スイッチ入力切替えを行う際、施工での間違いが発生する場合が有り、施工時の手間が増える。
また、スイッチ切替え済みのものを施工する場合、タグなどで設定された状態が分かるように管理が必要となり、タグをつけても施工時に順番を間違えてＣＴ制御部を接続するとアドレスも変わってしまう問題がある。【０００６】また、特許文献１のアドレス設定方法では、ＣＴ制御部にあたるスレーブ側デバイス数が固定のため、予め決めた数のみのアドレス設定しかできないため、施工できるＣＴ制御部の個数が決まってしまう制限がある。【０００７】本発明は、複数のＣＴ制御部におけるアドレス設定に関し、スイッチ切替えによりアドレスを設定する時に生じる切替え間違い問題を解決し、施工時に必要な数量だけＣＴ制御部を接続することが可能となり、接続したＣＴ制御部の通信アドレスが自動取得できる電力計測システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】本発明は、電力計測システムにおいて電力を測定するための複数のＣＴ制御部と、ＣＴ制御部より測定したデータを管理するメイン制御部にて構成される。複数のＣＴ制御部とメイン制御部はメイン制御部側をマスター側デバイス、ＣＴ制御部側をスレーブ側デバイスとしたシリアル通信、例えばＩ２Ｃバス通信プロトコル、ＳＰＩバス通信プロトコル等によって共通バスで接続される。【０００９】即ち、本発明は、電力計測装置において、電流計測のための複数のカレントトランス制御部（ＣＴ制御部）をディジーチェーン接続させ、互いにそれぞれがシリアル通信バスにて接続されており、シリアル通信をするための各アドレスを設定する方式として、各々のＣＴ制御部に設けた抵抗の両端電位をそれぞれアナログデジタル変換させることで得た電位差情報から各アドレスを自動設定させることを特徴とする電力計測システムである。【００１０】前記複数のＣＴ制御部は、ディジーチェーン接続するためのコネクタまたはハーネスを有しており、シリアル通信するためのアドレス端子には抵抗が直列に接続されており、当該抵抗の後段は次のＣＴ制御部のアドレス端子と直列に繋がり、最後に接続されているＣＴ制御部のアドレス端子に直列に接続された抵抗の後段をＧＮＤへ接続することができる機能を持ち、最初のアドレス端子の抵抗前段に電圧を印加することで、各アドレス端子に接続された抵抗が分圧されることにより生じる各抵抗の両端電位差を利用して通信アドレスを確定させることを特徴とする。【００１１】通信アドレスの設定を前記のように抵抗分圧された各抵抗の両端電位を測定することによって行う場合に、前記とは逆にＣＴ制御部にある最初のアドレス端子の抵抗前段をＧＮＤに接続し、最後に接続されているＣＴ制御部のアドレス端子に直列に接続された抵抗の後段に電圧を印加することにより行うことも可能である。【００１２】本発明によれば、前記複数のＣＴ制御部を接続している順番を入れ替えても、アドレス端子に接続している抵抗を同じ抵抗値を用いることで、入れ替え後の順番の通信アドレスに自動設定されることが可能である。【００１３】また、前記のＣＴ制御部はディジーチェーン接続する個数が変わっても、最後に接続するＣＴ制御部のアドレス端子に接続された抵抗の後段をＧＮＤへ接続することで、接続しているＣＴ制御部の個数を知ることができる。
【発明の効果】
【００１４】本発明によれば、複数のＣＴ制御部における通信アドレス設定に関し、スイッチ切替えによりアドレスを設定する時に生じる切替え間違い問題を解決し、施工時に必要な数量だけＣＴ制御部を接続することが可能となり、接続したＣＴ制御部の通信アドレスが自動設定取得できる電力計測システムが提供できる。【００１５】本発明の抵抗分圧を利用した方法を用いれば、接続したＣＴ制御部の数量により各抵抗での電圧値、電位差が接続数により変化するため、施工時に必要数のＣＴ制御部を接続することが可能な電力計測システムを提供することができる。【００１６】また、ＣＴ制御部は接続順番によりアドレス設定が自動で行われるため、施工時のＣＴ接続順番間違いや、スイッチ切替え間違いをせずに接続することが可能となり、電力計測個所を１個単位で自由に増やすことができるため、電力計測する個数が固定時（整数倍）のときに起きる測定していないＣＴ制御部の無駄を省けるため、安価な電力計測システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】メイン制御部とＣＴ制御部のディジーチェーン接続の例示
【図２】ディジーチェーン接続によりできる抵抗分圧
【図３】ディジーチェーン接続によりできる抵抗分圧例
【図４】電力計測システムでの接続例１
【図５】電力計測システムでの接続例２
【発明を実施するための形態】
【００１８】図１はメイン制御部１００と複数のＣＴ制御部１０１〜１０４がディジーチェーン接続された状態を示す。ＣＴ制御部１０１にはアドレス端子２が有り、各ＣＴ制御部にも同様位置にアドレス端子があり、各アドレス端子には抵抗５，６，７，８が直列に接続されている。メイン制御部と接続される１段目のＣＴ制御部１０１のアドレス端子２には、メイン制御部にある直流電源１から直流電圧が印加され、１段目の抵抗５と２段目以降の抵抗６，７が直列接続され、最終段１０４に接続されている抵抗８の後段９をＧＮＤ１０へ接続することにより、電源とＧＮＤ間に直列接続された各抵抗の両端に分圧された電圧が現れる。ＣＴ制御部毎のアドレス端子に接続された抵抗前段の電圧（１段目なら電圧３）と、抵抗後段の電圧（１段目なら電圧４）を別々にアナログデジタル変換を行うことで、電圧値、電位差情報を得ることができる。
【００１９】この様に、抵抗分圧の方法を用いれば、測定したい電力回路の数に従ってＣＴ制御部の数が変わると、分圧された各抵抗両端での電圧値、電位差が変化するため、予めソフトウェアにて電圧値、電位差に対応したアドレス設定を用意しておく。ここで、電圧値、電位差と通信アドレスを設定するための計算式の一例を挙げる。まずは、ＣＴ制御部が接続されている個数を計算する方法について説明する。図２は同じ抵抗値の抵抗Ｒ１〜ＲＮにより分圧された各電圧値を示したものである。接続しているＣＴ制御部の個数Ｎは、電源電圧ＶＤＤと抵抗の両端電位差、一段目であれば（Ｖ１Ａ−Ｖ１Ｂ）となり、Ｎ段目であれば、Ｎ＝ＶＤＤ÷（Ｖ１Ａ−Ｖ１Ｂ）で求めることができる。
【００２０】次に、接続されているＣＴ制御部が何段目かを計算する方法について、ＣＴ制御部のＸ段目ＸＮは、前記によって求められたＣＴ制御部の個数Ｎ、抵抗の前段の電圧値ＶＮＡによって、ＸＮ＝（Ｎ＋１）−Ｎ×ＶＮＡ÷ＶＤＤで求めることができる。
【００２１】ここで、ＣＴ制御部のアドレス端子に直列に接続された抵抗が、ＣＴ制御部をディジーチェーン接続することでできる電源とＧＮＤ間の抵抗分圧の様子を図３に示す。一例として、ＣＴ制御部を５個から１０個に増やしたときの通信アドレス設定について説明する。電源電圧ＶＤＤが５Ｖ、アドレス端子には抵抗値が同じ抵抗Ｒ１〜Ｒ５を接続した場合、ＣＴ制御部を５個接続したときは、１段目から５段目のＲ１〜Ｒ５各抵抗での両端電位差（ＶＮＡ−ＶＮＢ）を求めるには、１段目であれば（Ｖ１Ａ−Ｖ１Ｂ）＝５Ｖ−４Ｖ＝１Ｖ、２段目は（Ｖ２Ａ−Ｖ２Ｂ）＝４Ｖ−３Ｖ＝１Ｖ、３段目は（Ｖ３Ａ−Ｖ３Ｂ）＝３Ｖ−２Ｖ＝１Ｖ、４段目は（Ｖ４Ａ−Ｖ４Ｂ）＝２Ｖ−１Ｖ＝１Ｖ、５段目は（Ｖ５Ａ−Ｖ５Ｂ）＝１Ｖ−０Ｖ＝１Ｖとなる。
また、前記の計算式によりＣＴ制御部の個数Ｎは、Ｎ＝５Ｖ÷１Ｖ＝５個となる。
【００２２】次に、１段目のＣＴ制御部の順番ＸＮが何段目にあるかの計算は、前記の計算式により、Ｎ＝５、抵抗前段の電圧Ｖ１Ａ＝５Ｖなので、ＸＮ＝（５＋１）−５×５÷５＝１となる。２段目は、電圧Ｖ２Ａ＝４Ｖなので、ＸＮ＝（５＋１）−５×４÷５＝２となる。３段目は、電圧Ｖ３Ａ＝３Ｖなので、ＸＮ＝（５＋１）−５×３÷５＝３となる。４段目は、電圧Ｖ４Ａ＝２Ｖなので、ＸＮ＝（５＋１）−５×２÷５＝４となる。５段目は、電圧Ｖ５Ａ＝１Ｖなので、ＸＮ＝（５＋１）−５×１÷５＝５となり、すべての通信アドレスを設定することが出来る。
【００２３】一方、ＣＴ制御部を１０個に増やした場合、１段目から１０段目のＲ１〜Ｒ１０各抵抗での電位差が０．５Ｖに変わるので、個数を求める式により、Ｎ＝５Ｖ÷０．５Ｖ＝１０個となる。次に、１段目のＣＴ制御部の順番ＸＮはＮ＝１０となり、抵抗前段の電圧Ｖ１Ａ＝５ＶなのでＸＮ＝（１０＋１）−１０×５÷５＝１となる。２段目は、電圧Ｖ２Ａ＝４．５Ｖになるので、ＸＮ＝（１０＋１）−１０×４．５÷５＝２となる。３段目は、電圧Ｖ３Ａ＝４．０Ｖになるので、ＸＮ＝（１０＋１）−１０×４．０÷５＝３となる。
４段目は、電圧Ｖ４Ａ＝３．５Ｖになるので、ＸＮ＝（１０＋１）−１０×３．５÷５＝４となる。５段目は、電圧Ｖ５Ａ＝３．０Ｖになるので、ＸＮ＝（１０＋１）−１０×３．０÷５＝５となる。６段目は、電圧Ｖ６Ａ＝２．５Ｖになるので、ＸＮ＝（１０＋１）−１０×２．５÷５＝６となる。７段目は、電圧Ｖ７Ａ＝２．０Ｖになるので、ＸＮ＝（１０＋１）−１０×２．０÷５＝７となる。８段目は、電圧Ｖ８Ａ＝１．５Ｖになるので、ＸＮ＝（１０＋１）−１０×１．５÷５＝８となる。９段目は、電圧Ｖ９Ａ＝１．０Ｖになるので、ＸＮ＝（１０＋１）−１０×１．０÷５＝９となる。１０段目は、電圧Ｖ１０Ａ＝０．５Ｖになるので、ＸＮ＝（１０＋１）−１０×０．５÷５＝１０となり、ＣＴ制御部の接続数量を５個から１０個へ変えても、各ＣＴ制御部のアドレス端子に直列に接続した抵抗により分圧されることにより得られる各電圧値、電位差が変化し、各ＣＴ制御部でその値をアナログデジタル変換することで、自動で通信アドレス設定をすることができる。
【００２４】本発明の実施の形態について、図４を参照し説明する。
電力計測のための電流測定用カレントトランス（以下ＣＴ）１４を制御するＣＴ制御部４０１と、ＣＴ制御部の計測データを集計するメイン制御部４００にて構成される。
ＣＴ制御部４０１は、電力計測数に合わせＣＴ制御部４０２、４０３のように互いがディジーチェーン接続される。ＣＴ制御部４０１はＣＴ１４により得られた測定電流値を計測回路１５、制御マイコン（以下制御ＭＣＵ）１６によって電力計算をする。メイン制御部４００は、各ＣＴ制御部４０１、４０２、４０３で得られた計測データをシリアル通信によりメイン制御部４００の制御ＭＣＵ１１により集計する。ここでのシリアル通信はメイン制御部４００をマスター側デバイス（通信回路１２）、ＣＴ制御部４０１をスレーブ側デバイス（通信回路１７）としてバス接続する。
【００２５】シリアル通信におけるスレーブ側デバイスの通信アドレス設定をするための方法として、抵抗分圧による両端電位差、電圧を利用したアドレス設定を行う。メイン制御部４００と接続している１段目のＣＴ制御部４０１のアドレス端子２０は、メイン制御部４００の電源回路１３より直流電圧が印加され、２段目のＣＴ制御部４０２のアドレス端子２４は、１段目のＣＴ制御部４０１にある抵抗１９の後段と接続され、２段目以降もアドレス端子が抵抗に直列に接続される関係となり、最後に接続されているＣＴ制御部４０３のアドレス端子の抵抗後段２８をＧＮＤ端子２９へジャンパー３０で接続することで、電源−ＧＮＤ間に抵抗が直列接続され、各抵抗により分圧された電圧が抵抗の両端に現れる。１段目のＣＴ制御部４０１は、抵抗１９の前段電圧２２と後段電圧２３をアナログデジタル変換１８（以下Ａ／Ｄ）し、そのデジタル信号を制御マイコン１６にて、前記計算方法によりＣＴ制御部が接続されている数、ＣＴ制御部の接続している順番の何番目に接続されているかの通信アドレス設定を行える。同様にＣＴ制御部４０２でも、アドレス端子２４に接続された抵抗２５の前段電圧２６、後段電圧２７をＡ／Ｄ変換することで通信アドレス設定を行えることができ、通信ライン２１に各ＣＴ制御部の通信回路がバス接続され、各電力データを各ＣＴ制御部からメイン制御部４００へ送信することができる。
【００２６】図４では、通信回路１２に接続するシリアル通信線を１本で簡略化しているが、シリアル通信にはＳＰＩバス通信プロトコル、Ｉ２Ｃバス通信プロトコルなど複数線を有する場合でも構わない。
【００２７】通信アドレス設定をするための抵抗分圧方法について、図４では１段目のＣＴ制御部４０１のアドレス端子２０にメイン制御部４００から電圧が印加され、最終段のＣＴ制御部４０３にあるアドレス端子の抵抗後段２８をＧＮＤ２９に接続するようにしたが、図５に示すような、メイン制御部５００の電源回路３１がＣＴ制御部の電源入力端子３３に入力され、メイン制御部５００のＧＮＤがＣＴ制御部５０１のアドレス端子３２に接続し、最終段のＣＴ制御部５０２にあるアドレス端子の抵抗後段３５がジャンパー３６によって電源入力端子３４に接続することにより形成させる分圧方法でも構わない。
【産業上の利用可能性】
【００２８】本発明により、家庭等に設置されている分電盤や電力測定個所の形態は多種存在しており、電力計測する数量も異なる場合において対応が可能な電力計測システムに利用可能である。
【符号の説明】
【００２９】１．直流電源
２．アドレス端子
３．抵抗前段電圧
４．抵抗後段電圧
５．１段目のアドレス端子の抵抗
６．２段目のアドレス端子の抵抗
７．３段目のアドレス端子の抵抗
８．最終段のアドレス端子の抵抗
９．最終段の抵抗後端子
１０．ＣＴ制御部のＧＮＤ端子
１１．メイン制御部の制御マイコン
１２．メイン制御部の通信回路
１３．メイン制御部の電源回路
１４．カレントトランス
１５．ＣＴ制御部の計測回路
１６．ＣＴ制御部の制御マイコン
１７．ＣＴ制御部の通信回路
１８．アナログデジタル変換回路
１９．１段目のアドレス端子の抵抗
２０．１段目のアドレス端子
２１．通信ライン
２２．１段目の抵抗前段電圧
２３．１段目の抵抗後段電圧
２４．２段目のアドレス端子
２５．２段目のアドレス端子の抵抗
２６．２段目の抵抗後段電圧
２７．２段目の抵抗後段電圧
２８．最終段の抵抗後端子
２９．ＣＴ制御部のＧＮＤ端子
３０．ジャンパー
３１．メイン制御部の電源回路
３２．１段目のアドレス端子
３３．１段目の電源入力端子
３４．最終段の電源入力端子
３５．最終段にあるアドレス端子後の抵抗
３６．ジャンパー
【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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