JP2001133488A - 交流電圧測定装置及び方法 - Google Patents
交流電圧測定装置及び方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 オペアンプ等の調整工程を必要とせず、応答
性の良い交流電圧測定装置及び方法を提供する。 【解決手段】 入力交流信号を変圧器２で降圧し、その
出力を抵抗Ｒ１の両端に印加する。抵抗Ｒ１の一端を定
電圧でバイアスすると共に、この抵抗Ｒ１の両端をＡ／
Ｄ変換部３に夫々入力し、演算部４の指令により一定周
期毎に各入力電圧の瞬時値をデジタル変換して演算部４
に出力する。演算部４は入力された電圧信号を所定計算
式により演算して実効値或いは平均値を得る。
性の良い交流電圧測定装置及び方法を提供する。 【解決手段】 入力交流信号を変圧器２で降圧し、その
出力を抵抗Ｒ１の両端に印加する。抵抗Ｒ１の一端を定
電圧でバイアスすると共に、この抵抗Ｒ１の両端をＡ／
Ｄ変換部３に夫々入力し、演算部４の指令により一定周
期毎に各入力電圧の瞬時値をデジタル変換して演算部４
に出力する。演算部４は入力された電圧信号を所定計算
式により演算して実効値或いは平均値を得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、交流電圧を測定す
る測定装置と測定方法に関する。
る測定装置と測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の基本的な交流電圧の測定方法は図
５のブロック図に示すように、入力端子に入力された交
流電圧信号を変圧器１０により降圧し、その信号を実効
値回路１１又は整流回路１２で交流信号の電圧値に比例
した直流電圧に変換し、それをＡ／Ｄ変換部１３でデジ
タル信号に変換し、後段の演算部１４でその変換データ
を現在の電圧値データとして読み込み、各種処理に使用
している。図６は図５の実効値回路１１の１例を示すも
ので、ＲＭＳコンバータ１５を用いて電圧実効値を得
て、Ａ／Ｄ変換部１３に取り込む例を示している。この
場合、ＲＭＳコンバータ１５は数１に示す演算をして出
力する。尚、Ｃ１は時定数決定用コンデンサ、１６はオ
ペアンプである。
５のブロック図に示すように、入力端子に入力された交
流電圧信号を変圧器１０により降圧し、その信号を実効
値回路１１又は整流回路１２で交流信号の電圧値に比例
した直流電圧に変換し、それをＡ／Ｄ変換部１３でデジ
タル信号に変換し、後段の演算部１４でその変換データ
を現在の電圧値データとして読み込み、各種処理に使用
している。図６は図５の実効値回路１１の１例を示すも
ので、ＲＭＳコンバータ１５を用いて電圧実効値を得
て、Ａ／Ｄ変換部１３に取り込む例を示している。この
場合、ＲＭＳコンバータ１５は数１に示す演算をして出
力する。尚、Ｃ１は時定数決定用コンデンサ、１６はオ
ペアンプである。
【０００３】
【数１】
【０００４】Ｔは時定数であり、その値（期間）はコン
デンサＣ１の容量で決まる。また、図７は両波整流回路
の１例を示し、２個のオペアンプ１８，１９を使用し、
絶対値化して平滑した直流電圧をＡ／Ｄ変換部１３へ送
っている。
デンサＣ１の容量で決まる。また、図７は両波整流回路
の１例を示し、２個のオペアンプ１８，１９を使用し、
絶対値化して平滑した直流電圧をＡ／Ｄ変換部１３へ送
っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記実効値回
路の場合、ＲＭＳコンバータ１５で演算する数式におい
て、良好な実効値を得るためには、時定数Ｔを１０サイ
クル程度の期間の入力信号が必要であり、応答性が悪
い。また、期間を短くするとリップルにより正確な値が
得られなくなる。また、可変抵抗ＶＲ１による入力レベ
ルの調整、可変抵抗ＶＲ２，ＶＲ３による出力信号の増
幅度調整、オペアンプ１６のオフセット調整等が必要で
あり、調整作業が面倒である。また、整流回路を用いる
場合も、可変抵抗ＶＲ１により入力レベルの調整をしな
ければならないし、可変抵抗ＶＲ４による半波分のピー
ク電圧レベルの調整（反転する半波は回路中のダイオー
ドにより電圧降下が生じるため）、オペアンプ１８，１
９のオフセット調整などが同様に必要である。また、入
力する電圧波形が歪んでいると正確な値が得られない。
路の場合、ＲＭＳコンバータ１５で演算する数式におい
て、良好な実効値を得るためには、時定数Ｔを１０サイ
クル程度の期間の入力信号が必要であり、応答性が悪
い。また、期間を短くするとリップルにより正確な値が
得られなくなる。また、可変抵抗ＶＲ１による入力レベ
ルの調整、可変抵抗ＶＲ２，ＶＲ３による出力信号の増
幅度調整、オペアンプ１６のオフセット調整等が必要で
あり、調整作業が面倒である。また、整流回路を用いる
場合も、可変抵抗ＶＲ１により入力レベルの調整をしな
ければならないし、可変抵抗ＶＲ４による半波分のピー
ク電圧レベルの調整（反転する半波は回路中のダイオー
ドにより電圧降下が生じるため）、オペアンプ１８，１
９のオフセット調整などが同様に必要である。また、入
力する電圧波形が歪んでいると正確な値が得られない。
【０００６】そこで、本発明の課題は、オペアンプ等の
調整工程を必要とせず、応答性の良い交流電圧測定装置
及び方法を提供することにある。
調整工程を必要とせず、応答性の良い交流電圧測定装置
及び方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１の発明は、入力交流電圧の実効値或いは平
均値の測定をコンピュータの演算により行う交流電圧測
定装置であって、入力交流電圧信号に直流バイアスを与
えるバイアス手段と、前記直流バイアスされた信号とバ
イアス電圧とを夫々Ａ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、
該Ａ／Ｄ変換手段を制御し、Ａ／Ｄ変換手段の出力信号
から入力交流電圧の実効値、或いは平均値の少なくとも
一方を演算する電圧演算手段とを備えたことを特徴とす
る。
め、請求項１の発明は、入力交流電圧の実効値或いは平
均値の測定をコンピュータの演算により行う交流電圧測
定装置であって、入力交流電圧信号に直流バイアスを与
えるバイアス手段と、前記直流バイアスされた信号とバ
イアス電圧とを夫々Ａ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、
該Ａ／Ｄ変換手段を制御し、Ａ／Ｄ変換手段の出力信号
から入力交流電圧の実効値、或いは平均値の少なくとも
一方を演算する電圧演算手段とを備えたことを特徴とす
る。
【０００８】請求項２の発明は、入力交流電圧の実効値
或いは平均値の測定をコンピュータの演算により行う交
流電圧測定方法であって、入力交流電圧信号に直流バイ
アスを与える工程と、前記直流バイアスされた信号とバ
イアス電圧とを夫々一定周期でＡ／Ｄ変換する工程と、
そのＡ／Ｄ変換した信号を基に各周期毎に所定演算を
し、その演算値を記憶する工程と、入力交流電圧が１サ
イクル終了後に前記記憶した所定演算の結果を平均し
て、実効値或いは平均値を演算する工程とを含むことを
特徴とする。
或いは平均値の測定をコンピュータの演算により行う交
流電圧測定方法であって、入力交流電圧信号に直流バイ
アスを与える工程と、前記直流バイアスされた信号とバ
イアス電圧とを夫々一定周期でＡ／Ｄ変換する工程と、
そのＡ／Ｄ変換した信号を基に各周期毎に所定演算を
し、その演算値を記憶する工程と、入力交流電圧が１サ
イクル終了後に前記記憶した所定演算の結果を平均し
て、実効値或いは平均値を演算する工程とを含むことを
特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施の
形態を、図面を基に詳細に説明する。図１は本発明の交
流電圧測定装置の回路ブロック図を示し、入力電圧は変
圧器２により降圧され、２次側出力は抵抗Ｒ１が並列接
続されると共に、Ａ／Ｄ変換部３の別の入力部に夫々入
力される。また、抵抗Ｒ１の一方は定電圧ダイオードＤ
１により一定電圧にバイアスされ、Ａ／Ｄ変換部３はＣ
ＰＵを有する演算部４により制御されている。
形態を、図面を基に詳細に説明する。図１は本発明の交
流電圧測定装置の回路ブロック図を示し、入力電圧は変
圧器２により降圧され、２次側出力は抵抗Ｒ１が並列接
続されると共に、Ａ／Ｄ変換部３の別の入力部に夫々入
力される。また、抵抗Ｒ１の一方は定電圧ダイオードＤ
１により一定電圧にバイアスされ、Ａ／Ｄ変換部３はＣ
ＰＵを有する演算部４により制御されている。
【００１０】変圧器２は、入力交流電圧が、後段のＡ／
Ｄ変換部３の適正入力電圧の範囲となるように、抵抗の
両端に適当な電圧を出力させている。例えばＡ／Ｄ変換
部の入力許容範囲が５Ｖとすると、交流電圧最大入力時
のピーク電圧が５Ｖ以下となるよう電圧を降圧させる。
Ｄ変換部３の適正入力電圧の範囲となるように、抵抗の
両端に適当な電圧を出力させている。例えばＡ／Ｄ変換
部の入力許容範囲が５Ｖとすると、交流電圧最大入力時
のピーク電圧が５Ｖ以下となるよう電圧を降圧させる。
【００１１】また、抵抗Ｒ１の一端をバイアスする定電
圧ダイオードは、Ａ／Ｄ変換部の許容電圧の２分の１、
例えば２．５Ｖとするためのもので、低温度ドリフトの
ものを使用すると良い。また、低温度ドリフトなシャン
ト式ダイオードを用いてバイアスしても良い。そして、
複数の入力チャネルを持つＡ／Ｄ変換部３にてチャネル
１に抵抗両端の電圧のうちバイアスしていない方の電
圧、即ち入力電圧信号Ｖsnを入力し、チャネル２にバイ
アスしている方の電圧即ちバイアス電圧Ｖbnを入力す
る。
圧ダイオードは、Ａ／Ｄ変換部の許容電圧の２分の１、
例えば２．５Ｖとするためのもので、低温度ドリフトの
ものを使用すると良い。また、低温度ドリフトなシャン
ト式ダイオードを用いてバイアスしても良い。そして、
複数の入力チャネルを持つＡ／Ｄ変換部３にてチャネル
１に抵抗両端の電圧のうちバイアスしていない方の電
圧、即ち入力電圧信号Ｖsnを入力し、チャネル２にバイ
アスしている方の電圧即ちバイアス電圧Ｖbnを入力す
る。
【００１２】Ａ／Ｄ変換部３は演算部４からの制御信号
に従いデジタル変換する。以下、図２の電圧サンプリン
グ説明図と図３の制御フローチャートに従い演算部４に
よる制御の流れを説明する。まず、初期設定及びメモリ
のクリアをした後（Ｓ１〜ｓ３）、一定周期ｔ毎に上記
２チャネルの電圧を取り込み、それをデジタル信号に変
換てし演算部４に出力する（Ｓ４〜Ｓ１０）。
に従いデジタル変換する。以下、図２の電圧サンプリン
グ説明図と図３の制御フローチャートに従い演算部４に
よる制御の流れを説明する。まず、初期設定及びメモリ
のクリアをした後（Ｓ１〜ｓ３）、一定周期ｔ毎に上記
２チャネルの電圧を取り込み、それをデジタル信号に変
換てし演算部４に出力する（Ｓ４〜Ｓ１０）。
【００１３】デジタル信号が入力された演算部４は、先
ず実効値演算を行い、一定周期ｔ毎に得た各周期毎の瞬
時値からＶsn2−Ｖbn2を演算し、その結果をメモりに累
積して行く（Ｓ１１，Ｓ１２）。次に平均値演算を行
い、各周期毎の瞬時値からＶsn−Ｖbnの絶対値を演算
し、その結果をメモリに累積して行く（Ｓ１３〜Ｓ１
６）。１サイクルが経過したら累積結果をサンプリング
回数Ｔで割り、その平方根を演算することで数２に示す
計算を実行し、実効値を得る（Ｓ１７〜Ｓ１９）。
ず実効値演算を行い、一定周期ｔ毎に得た各周期毎の瞬
時値からＶsn2−Ｖbn2を演算し、その結果をメモりに累
積して行く（Ｓ１１，Ｓ１２）。次に平均値演算を行
い、各周期毎の瞬時値からＶsn−Ｖbnの絶対値を演算
し、その結果をメモリに累積して行く（Ｓ１３〜Ｓ１
６）。１サイクルが経過したら累積結果をサンプリング
回数Ｔで割り、その平方根を演算することで数２に示す
計算を実行し、実効値を得る（Ｓ１７〜Ｓ１９）。
【００１４】
【数２】
【００１５】平均値演算の場合は、平均値累積値をサン
プリング回数Ｔで割り、数３の計算を実行し、平均値を
得る（Ｓ２０，Ｓ２１）。
プリング回数Ｔで割り、数３の計算を実行し、平均値を
得る（Ｓ２０，Ｓ２１）。
【００１６】
【数３】
【００１７】こうして交流信号の１サイクル毎の実効値
演算値、平均値演算値を得ることができ、各種制御のた
めの基礎データとして利用することができる。
演算値、平均値演算値を得ることができ、各種制御のた
めの基礎データとして利用することができる。
【００１８】このように、電圧の実効値或いは平均値を
得るにあたって、オペアンプセットが不要であるし、電
圧レベル等の回路調整を必要としないので、製造工程を
簡略化できるし、調整不良による測定値のばらつきも発
生しない。また、小さいレベルでも正確に測定できる
し、回路中の部品点数が少ないため、低コスト、高信頼
度となる。更に、サンプリング周期を入力交流電圧１サ
イクルに対して十分短くすることで、入力波形に歪があ
っても正確な値を得ることができるし、１サイクルで測
定でき応答性が早い。
得るにあたって、オペアンプセットが不要であるし、電
圧レベル等の回路調整を必要としないので、製造工程を
簡略化できるし、調整不良による測定値のばらつきも発
生しない。また、小さいレベルでも正確に測定できる
し、回路中の部品点数が少ないため、低コスト、高信頼
度となる。更に、サンプリング周期を入力交流電圧１サ
イクルに対して十分短くすることで、入力波形に歪があ
っても正確な値を得ることができるし、１サイクルで測
定でき応答性が早い。
【００１９】尚、上記実施の形態では抵抗の一端は低温
度ドリフトな定電圧ダイオード若しくはシャント式ダイ
オードによりバイアスしたが、各サンプリング周期毎に
Ｖｓｎ、Ｖｂｎを読み込むため、バイアス電圧の若干の
変動は許容でき、ダイオードを抵抗に置き換えて抵抗に
よる分圧値でバイアスしても良い。また、演算部に積和
演算は得意であるが、除算は苦手なＤＳＰを用いる場合
は、実効値演算部内において、平方根演算はせず、二乗
値のまま電圧データを取り扱うことも可能である。更
に、変圧器を電流変成器に置き換えれば、電流実効値、
電流平均値の測定も可能となるし、２チャネル／１個の
Ａ／Ｄ変換器を用いたが、１チャネルのＡ／Ｄ変換器２
個を用いても良い。
度ドリフトな定電圧ダイオード若しくはシャント式ダイ
オードによりバイアスしたが、各サンプリング周期毎に
Ｖｓｎ、Ｖｂｎを読み込むため、バイアス電圧の若干の
変動は許容でき、ダイオードを抵抗に置き換えて抵抗に
よる分圧値でバイアスしても良い。また、演算部に積和
演算は得意であるが、除算は苦手なＤＳＰを用いる場合
は、実効値演算部内において、平方根演算はせず、二乗
値のまま電圧データを取り扱うことも可能である。更
に、変圧器を電流変成器に置き換えれば、電流実効値、
電流平均値の測定も可能となるし、２チャネル／１個の
Ａ／Ｄ変換器を用いたが、１チャネルのＡ／Ｄ変換器２
個を用いても良い。
【００２０】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
電圧の実効値或いは平均値を得るにあたって、オペアン
プセットや電圧レベル等の回路調整を必要としないの
で、製造工程を簡略化できるし、調整不良による測定値
のばらつきも発生しない。また、小さいレベルでも正確
に測定できるし、回路中の部品点数が少ないため、低コ
スト、高信頼度となる。更に、入力波形に歪があっても
正確な値を得ることができるばかりでなく、応答性も早
い。
電圧の実効値或いは平均値を得るにあたって、オペアン
プセットや電圧レベル等の回路調整を必要としないの
で、製造工程を簡略化できるし、調整不良による測定値
のばらつきも発生しない。また、小さいレベルでも正確
に測定できるし、回路中の部品点数が少ないため、低コ
スト、高信頼度となる。更に、入力波形に歪があっても
正確な値を得ることができるばかりでなく、応答性も早
い。
【図１】本発明に係る交流電圧測定装置の実施の形態の
１例を示す回路ブロック図である。
１例を示す回路ブロック図である。
【図２】図１の回路の電圧サンプリング方法を示す説明
図である。
図である。
【図３】図１の回路の作用を示すフローチャートの前半
部である。
部である。
【図４】図１の回路の作用を示すフローチャートの後半
部である。
部である。
【図５】従来の交流電圧測定装置を示すブロック図であ
る。
る。
【図６】図５の実効値回路の１例を示す回路図である。
【図７】図５の平均値回路の１例を示す回路図である。
２・・変圧器、３・・Ａ／Ｄ変換器、４・・演算部、Ｒ
１・・抵抗、Ｄ１・・定電圧ダイオード。
１・・抵抗、Ｄ１・・定電圧ダイオード。
Claims (2)
- 【請求項１】 入力交流電圧の実効値或いは平均値の測
定をコンピュータの演算により行う交流電圧測定装置で
あって、入力交流電圧信号に直流バイアスを与えるバイ
アス手段と、前記直流バイアスされた信号とバイアス電
圧とを夫々Ａ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、該Ａ／Ｄ
変換手段を制御し、Ａ／Ｄ変換手段の出力信号から入力
交流電圧の実効値、或いは平均値の少なくとも一方を演
算する電圧演算手段とを備えたことを特徴とする交流電
圧測定装置。 - 【請求項２】 入力交流電圧の実効値或いは平均値の測
定をコンピュータの演算により行う交流電圧測定方法で
あって、入力交流電圧信号に直流バイアスを与える工程
と、前記直流バイアスされた信号とバイアス電圧とを夫
々一定周期でＡ／Ｄ変換する工程と、そのＡ／Ｄ変換し
た信号を基に各周期毎に所定演算をし、その演算値を記
憶する工程と、入力交流電圧が１サイクル終了後に前記
記憶した所定演算の結果を平均して、実効値或いは平均
値を演算する工程とを含むことを特徴とする交流電圧測
定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31735799A JP4261002B2 (ja) | 1999-11-08 | 1999-11-08 | 交流電圧測定装置及び方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31735799A JP4261002B2 (ja) | 1999-11-08 | 1999-11-08 | 交流電圧測定装置及び方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001133488A true JP2001133488A (ja) | 2001-05-18 |
| JP4261002B2 JP4261002B2 (ja) | 2009-04-30 |
Family
ID=18087342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31735799A Expired - Fee Related JP4261002B2 (ja) | 1999-11-08 | 1999-11-08 | 交流電圧測定装置及び方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4261002B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003014795A (ja) * | 2001-07-03 | 2003-01-15 | Nitto Electric Works Ltd | 交流計測装置 |
| JP2007232571A (ja) * | 2006-03-01 | 2007-09-13 | Hioki Ee Corp | 電圧等の実効値演算回路および測定器 |
| CN113866488A (zh) * | 2021-10-21 | 2021-12-31 | 重庆华虹仪表有限公司 | 一种计算真有效值的方法和装置 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPH04212015A (ja) * | 1990-08-27 | 1992-08-03 | Yokogawa Electric Corp | 平均値整流形測定装置 |
| JPH04286965A (ja) * | 1991-03-15 | 1992-10-12 | Yokogawa Electric Corp | 実効値測定装置 |
| JPH08205410A (ja) * | 1995-01-27 | 1996-08-09 | Kenwood Corp | 電気機器の電池電圧検出回路 |
| JPH09311145A (ja) * | 1996-05-24 | 1997-12-02 | Hitachi Ltd | 電流検出装置 |
| JPH1010163A (ja) * | 1996-06-20 | 1998-01-16 | Yokogawa Electric Corp | 実効値電圧測定装置 |
| JPH11135156A (ja) * | 1997-10-29 | 1999-05-21 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | 二次電池の充放電電流検出方法及び装置 |
-
1999
- 1999-11-08 JP JP31735799A patent/JP4261002B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CN113866488A (zh) * | 2021-10-21 | 2021-12-31 | 重庆华虹仪表有限公司 | 一种计算真有效值的方法和装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4261002B2 (ja) | 2009-04-30 |
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