(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の入力チャンネルのアナログ入力信号をマルチプレクサを介してＡ／Ｄ変換し、これをディジタルフィルタリングするディジタルフィルタ装置において、
各入力チャンネルの信号の過去分のサンプル値に基づいて各入力チャンネルの信号のｓｉｎ成分とｃｏｓ成分をフーリエ演算からなるディジタルフィルタリングにより求める手段と、
既知の信号をマルチプレクサによる最初の選択チャンネル（ＣＨ1 ）と最後の選択チャンネル（ＣＨn ）に入力し、前記ディジタルフィルタリングにより最初の選択チャンネル（ＣＨ1 ）の位相θ1 と最後の選択チャンネル（ＣＨn ）の位相θnとを求めて、この差をｎ−１で除して各チャンネル間の平均位相差θmを求め、前記ディジタルフィルタリングにより求めた各チャンネルのｓｉｎ成分とｃｏｓ成分を、前記平均位相差θmによる位相補正を行うことにより、同一タイミングの値に補正する位相補正手段と、
を備えてなる、ディジタルフィルタ装置における入力チャンネル間の位相補正装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ディジタルリレー等、複数チャンネルのアナログ入力信号をＡ／Ｄ変換して処理する装置に関し、特に、複数の入力チャンネルの計測値の位相をソフトウェア的に同一にする位相補正を行う装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディジタルリレー等では、多チャンネルのアナログ入力の計測を同じタイミングで行うことが必須であるが、各チャンネルの入力信号を独立した計測回路によって並行して測定することは非常に困難である。そこで、一般には、マルチプレクサを使用して入力チャンネルを切り換えながら各入力チャンネルの計測を行う方式が採用されている。ところが、そのままでは同時サンプリングができないために、マルチプレクサの前段または後段に各入力チャンネルごとにサンプルホールド回路を配置し、サンプリングした値を一定時間保持することによって、計測タイミングを同一となるようにしている。
【０００３】
図１は、従来のディジタルリレーのアナログ入力信号処理装置の構成図を示している。
【０００４】
入力チャンネルはＣＨ１〜ＣＨｎのｎチャンネルからなり、各チャンネルの信号は、それぞれオペアンプ１（１a、１ｂ、・・・１ｃ）を介してサンプルホールド回路２（２a、２ｂ、・・・２ｃ）に入力し、ここでサンプルホールドされた信号がマルチプレクサ３によって順次選択され、Ａ／Ｄ変換器４に入力する。制御部５は、Ａ／Ｄ変換器４でディジタル化された信号によりディジタルフィルタリングを行い、フーリエ演算によって、ｓｉｎ成分とｃｏｓ成分を求める。なお、このｓｉｎ成分とｃｏｓ成分とをフーリエ演算によって各チャンネル毎に演算により算出する方法については、特公昭６１−６０６１３号（特開平５４−１４２０４３号）公報にその詳細が示されている。具体的には、下記の（１）式においてｃｏｓ成分を求め、（２）式においてｓｉｎ成分を求める。なお、ｌは高調波次数を示し、同（１）、（２）式では、Ｃｌがｃｏｓ成分を、Ｓｌがｓｉｎ成分を示している。
【０００５】
【数１】
0003800939.tif 000002
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の構成では、各入力チャンネルごとにサンプルホールド回路が必要であった。特に、入力チャンネル数が多数の場合、サンプルホールド回路もそのチャンネル数用意しなければならず、コストが高くなり、且つ電力消費も大きくなるという不都合があった。
【０００７】
この発明の目的は、サンプルホールド回路をなくして、ソフトウエア的に各入力チャンネルの同時計測を行うことのできるアナログ入力チャンネル間の位相補正装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するために以下のように構成される。
【０００９】
（１）複数の入力チャンネルのアナログ入力信号をマルチプレクサを介してＡ／Ｄ変換し、これをディジタルフィルタリングするディジタルフィルタ装置において、
各入力チャンネルの信号の過去分のサンプル値に基づいて各入力チャンネルの信号のｓｉｎ成分とｃｏｓ成分をフーリエ演算からなるディジタルフィルタリングにより求める手段と、
既知の信号をマルチプレクサによる最初の選択チャンネル（ＣＨ1 ）と最後の選択チャンネル（ＣＨn ）に入力し、前記ディジタルフィルタリングにより最初の選択チャンネル（ＣＨ1 ）の位相θ1と最後の選択チャンネル（ＣＨn ）の位相θn とを求めて、この差をｎ−１で除して各チャンネル間の平均位相差θmを求め、前記ディジタルフィルタリングにより求めた各チャンネルのｓｉｎ成分とｃｏｓ成分を、前記平均位相差θmによる位相補正を行うことにより、同一タイミングの値に補正する位相補正手段と、
を備えてなる。
【００１０】
この発明の位相補正装置は、アナログ入力信号をＡ／Ｄ変換し、ディジタルフィルタリング処理する装置、たとえばディジタルリレーに設けられる。ディジタルフィルタリング処理は、過去のｎ点のサンプル値を用いて、フーリエ演算によって、高調波次数毎のｓｉｎ成分とｃｏｓ成分を求める。この具体的な演算処理方法については、先に述べたように特公昭６１−６０６１３号（特開平５４−１４２０４３号）公報に詳細に説明されている。
【００１１】
この発明では、このような構成において、既知の信号、たとえばｓｉｎωｔをマルチプレクサによる最初の選択チャンネル（ＣＨ１）と最後の選択チャンネル（ＣＨｎ）に入力し、これをディジタルフィルタリングすることによってＣＨ１とＣＨｎとの位相差を求め、その値を（ｎ−１）で除することにより、各チャンネル間の平均位相差θmを求める。一例を示すと、ＣＨ１測定値のｓｉｎθ1（ｓｉｎ成分）をＭ１、ＣＨｎ測定値のｓｉｎ成分（ｓｉｎθn）をＭｎとすると、各チャンネル間の平均位相差θmは、
【００１２】
【数２】
0003800939.tif 000003
【００１３】
で求めることができる。
【００１４】
上記平均位相差θmを求めることができると、ディジタルフィルタリングによる各実測値（ｓｉｎ成分とｃｏｓ成分）を基準となる位相に合わせるよう、次の式によって位相補正を行うことができる。
【００１５】
【数３】
0003800939.tif 000004
【００１６】
上記（４）式において、ｃｏｓθi、ｓｉｎθiは、ｉＣＨのｃｏｓ成分とｓｉｎ成分を表し、左項のｃｏｓθi-とｓｉｎθi-は、位相補正後のｃｏｓ成分とｓｉｎ成分を表す。この（４)式は、位相円周上で、（ｉ−１）θm  に相当する時間分だけ位相を戻す一次変換式である。
【００１７】
上記のようにして、（４式）によりディジタルフィルタリングによって求めたｓｉｎ成分とｃｏｓ成分の位相補正を行うことにより、各入力チャンネルの信号を同じタイミングで処理できたものとなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図２は、この発明の実施形態であるディジタルリレーのアナログ入力信号処理装置の構成図である。図１に示すディジタルリレーと相違する点は、サンプルホールド回路がなく、且つ、Ａ／Ｄ精度監視用電圧の代わりに、既知の信号であるｓｉｎωｔが入力される点である。マルチプレクサ３は図１に示すものと同様で、ｓｉｎωｔが入力される入力端子はマルチプレクサの最初の入力チャンネルと最後の入力チャンネルとなる。このｓｉｎωｔは、例えば、常時供給されていて、この信号を使用して、ディジタルフィルタリングにより最初の選択チャンネル（ＣＨ1 ）の位相θ1 と最後の選択チャンネル（ＣＨn ）の位相θnとを求めて、この差をｎ−１で除して各チャンネル間の平均位相差θmを求める。チャンネル間の平均位相差θmの算出タイミングは、常時であっても良いし、電源オン時やリセット時などの特定のタイミングであっても良い。
【００１９】
図３は、図２に示すディジタルリレーの要部の機能ブロック図を示している。
【００２０】
ディジタルフィルタ処理を行うディジタルフィルタ１０の入力部には被測定信号と既知信号が入力し、制御部１２によって、マルチプレクサ１３の入力チャンネルの選択を行う。ｓｉｎωｔの既知信号が選択されている場合には、後述のように平均位相差θmが求められる。
【００２１】
ディジタルフィルタ１０は、各入力チャンネルの信号の過去のサンプル値に基づいて各入力チャンネル毎のｓｉｎ成分とｃｏｓ成分をフーリエ演算によって求める処理を行う。具体的には、特公昭６１−６０６１３号公報（特開昭５４−１４２０３号公報）に示されている。この公報によれば、上記ｃｏｓ成分（Ｃｌ）とｓｉｎ成分（Ｓｌ）は、下記（５）および（６）式で求めることができる。
【００２２】
【数４】
0003800939.tif 000005
【００２３】
ディジタルフィルタ１０の出力、すなわち各入力チャンネルの信号のｓｉｎ成分とｃｏｓ成分は補正部１５に入力される。この補正部１５では、ディジタルフィルタ１０から入力されたｃｏｓ成分とｓｉｎ成分の位相補正を行う。位相補正の行う方法は次の通りである。
【００２４】
制御部１２において、マルチプレクサ１３の選択チャンネルを既知信号のチャンネルに切り換えると、既知信号であるｓｉｎωｔが、入力チャンネルＣＨ１およびＣＨｎに入力し、ディジタルフィルタ１０でそれらのチャンネルのｃｏｓ成分とｓｉｎ成分が求められる。このとき、ＣＨ１のｓｉｎ成分を、ｓｉｎθ1＝Ｍ１、ＣＨｎのｓｉｎ成分をｓｉｎθn＝Ｍｎとすると、隣接チャンネル間の測定値の平均位相差θmを次の（７式）から求めることができる。
【００２５】
【数５】
0003800939.tif 000006
【００２６】
上記のようにして得られた平均位相差θmは、マルチプレクサによる切り換えタイミングの遅れに相当するチャンネル間の位相遅れを示している。そこで、この位相のズレ分を一次変換式によって戻すことにより各チャンネル間の位相を合わせることができる。この変換式は、通常の座標変換式で可能である。次の（８式）によって各チャンネルごとの位相補正を行うことができる。
【００２７】
【数６】
0003800939.tif 000007
【００２８】
上記（８式）の左項のｃｏｓθi-とｓｉｎθi-は、ｃｏｓθi、ｓｉｎθiの補正した値である。この補正処理を高調波次数毎に行う。
【００２９】
図４は、チャンネルＣＨ１〜チャンネルＣＨ３の各位相を上記の方法によって合わせる時の概念図である。同図に示す例では、チャンネルＣＨ２のｃｏｓ成分およびｓｉｎ成分は、θm分の位相補正が行われ、チャンネルＣＨ３のｃｏｓ成分およびｓｉｎ成分については、２θmの位相補正が行われる。
【００３０】
以上の処理によって、この実施形態のディジタルリレーでは、サンプルホールド回路を設けなくても、各入力チャンネルの信号を同じタイミングで計測することができる。
【００３１】
【発明の効果】
この発明によれば、サンプルホールド回路を設けなくても、ソフトウェア的に複数のチャンネルの同時計測を行うことができるため、低コスト化および低消費電力化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のデジタルリレーのアナログ入力信号処理装置の構成図
【図２】この発明の実施形態のデジタルリレーのアナログ入力信号処理装置の構成図
【図３】同ディジタルリレーの機能構成図
【図４】同ディジタルリレーの位相補正について説明する図
【図１】
0003800939.tif 000008
【図２】
0003800939.tif 000009
【図３】
0003800939.tif 000010
【図４】
0003800939.tif 000011