JP2003156520A - 電源周波数の判定装置及びその判定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 確実な周波数判定を行い精度の高い計時がで
きるようにすること。 【解決手段】 マイクロコンピュータ３は、周波数レベ
ル変換回路１から入力する電源周波数の１周期の時間を
測定する測定タイマを内蔵し、該測定タイマの測定した
１周期の時間が６０Ｈｚの許容時間範囲内であるときは
ＲＡＭ３１の第１計数カウンタで計数し、また、前記測
定タイマの測定した１周期の時間が５０Ｈｚの許容時間
範囲内であるときはＲＡＭ３１の第２計数カウンタで計
数し、前記第１計数カウンタか第２計数カウンタのいず
れかの値が設定値に到達したときに６０Ｈｚか５０Ｈｚ
と判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス・石油・ヒー
トポンプ給湯機、ガス・石油暖房機、ガス・石油温水暖
房機、家庭用・業務用空気調和機等の電気機器の電源周
波数の判定装置及び判定方法に関し、詳述すればマイク
ロコンピュータを有し、時刻や時間を計時する機能を有
する電気機器の電源周波数の判定装置及び判定方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種電気機器は、一般商用の交
流電源周波数（５０／６０Ｈｚ）の周期を利用して時刻
やタイマ時間の計時を行っている。

【０００３】この場合、電源投入時に電源周波数の1パ
ルス幅を測定し、５５Ｈｚ以下であれば５０Ｈｚ、５５
Ｈｚ以上であれば６０Ｈｚと判定して、判定後は入力す
るパルス数に応じて計時処理を行っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、電源周波数を
時刻やタイマの計時に使用した場合、電源環境が悪い状
況では連続的なノイズ成分が重畳され、電源周波数のパ
ルスかノイズか判定がつかないことがある。例えば、機
器の初期電源投入時に５０Ｈｚ／６０Ｈｚを判別する周
波数判定時においてノイズが電源に重畳し、そのパルス
周期が５５Ｈｚの境界を上下に振幅した場合、一定時間
内に電源周波数が特定できないことがあった。

【０００５】また、電源周波数の判定時に誤判定した場
合、時計やタイマが大幅に遅れたり、進んだりすること
で、電気機器の動作に不具合が発生していた。

【０００６】そこで本発明は、確実に電源周波数を検出
して周波数判定を行うと共に精度の高い計時ができるよ
うにすることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため電源周波数の判
定装置に係る第１の発明は、測定する周波数の１周期の
時間を測定する測定タイマと、該測定タイマの測定した
１周期の時間が第１の周波数の許容時間範囲内であると
きに計数する第１計数カウンタと、前記測定タイマの測
定した１周期の時間が第２の周波数の許容時間範囲内で
あるときに計数する第２計数カウンタと、前記第１計数
カウンタ値が設定値に到達したときに第１の周波数と判
定する第１判定手段と、前記第２計数カウンタ値が設定
値に到達したときに第２の周波数に判定する第２判定手
段とから構成したことを特徴とする。

【０００８】電源周波数の判定装置に係る第２の発明
は、前記測定タイマの測定した１周期の時間が第１及び
第２の周波数の許容時間範囲の最大設定値より小さく、
何れの許容時間範囲内でないときには今回の測定データ
を無効とする手段を設けたことを特徴とする。

【０００９】電源周波数の判定装置に係る第３の発明
は、前記周波数の判定がタイマによる所定時間を経過し
てもできないときにはエラーと判定するエラー判定手段
を設けたことを特徴とする。

【００１０】また電源周波数の判定方法に係る第４の発
明は、測定タイマにより測定する周波数の１周期の時間
を測定し、第１計数カウンタは前記測定タイマの測定し
た１周期の時間が第１の周波数の許容時間範囲内である
ときに計数し、第２計数カウンタは前記測定タイマの測
定した１周期の時間が第２の周波数の許容時間範囲内で
あるときに計数し、第１判定手段は前記第１計数カウン
タ値が設定値に到達したときに第１の周波数と判定し、
第２判定手段は前記第２計数カウンタ値が設定値に到達
したときに第２の周波数と判定することを特徴とする。

【００１１】電源周波数の判定方法に係る第５の発明
は、無効とする手段が前記測定タイマの測定した１周期
の時間が第１及び第２の周波数の許容時間範囲の最大設
定値より小さく、何れの許容時間範囲内ないときには今
回の測定データを無効とすることを特徴とする。

【００１２】電源周波数の判定方法に係る第６の発明
は、エラー判定手段は前記周波数の判定がタイマによる
所定時間を経過してもできないときにはエラーと判定す
ることを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図を参照し
て、以下説明する。図１は本発明の制御ブロック図で、
１はＡＣ１００Ｖ等の一般商用交流電源２の電源周波数
（５０／６０Ｈｚ）の交流波形をパルス波形に変換する
周波数レベル変換回路（以下「変換回路」という）で、
後述するマイクロコンピュータ（以下「マイコン」とい
う）３が認識可能なように、電源周期の正の電圧では例
えば５Ｖ、負の電圧では０Ｖを出力するように構成して
いる。

【００１４】３はマイコンで、各種データを記憶する記
憶装置としてのＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）
３１、処理プログラムを格納するＲＯＭ（リ−ド・オン
リー・メモリ）３２、前記ＲＡＭ３１に記憶されたデー
タに基づき前記ＲＯＭ３２に格納されたプログラムに従
い実行する中央演算装置としてのＣＰＵ３３を内蔵して
いる。また、前記ＲＡＭ３１には、測定タイマｔｉｍ、
エラー判定タイマｔ、積算カウンタＮ、積算カウンタＭ
等を設けている。

【００１５】前記測定タイマｔｉｍは、後述のタイマ３
４の計時動作により所定時間（例えば１００μｓｅｃ）
ごとにカウンタ値を＋１（あるいは−１）して計時を行
うフリーランニングタイマで、１６ビットカウンタ等で
構成している。この測定タイマｔｉｍはＣＰＵ３３によ
り動作、停止が制御され、そのカウンタ値には任意のデ
ータ値もセットできると共に必要時にはそのカウンタ値
を読み出して使用するものである。

【００１６】エラー判定手段としてのエラー判定タイマ
ｔは、後述のタイマ３４の計時動作によって分周された
タイマにより、１秒毎にデータ値を１づつ減算しそのカ
ウンタ値が０になるまで処理するよう構成している。

【００１７】３４は発振装置（図示せず）の発振周期
（例えば１μｓｅｃ）を例えば１６ｂｉｔカウンタにて
積算分周して計時を行う高精度のタイマであり、マイコ
ン３内部で高速かつ正確なタイマ処理を行うときに使用
する。また、前記発振装置（図示せず）の発振周期によ
りＣＰＵ３３のプログラム動作を実行している。

【００１８】尚、本実施形態では前記発振装置（図示せ
ず）をマイコン３に内蔵しているが、水晶等からなる発
振子を外部に構成してもよい。

【００１９】３５はエッジ検出回路で、前記変換回路１
から出力される電源周波数の周期に同期したパルス入力
の立ち上がりエッジを検出すると、瞬時にその検出信号
をＣＰＵ３３に送出するものである。以上の構成によ
り、図２のフローチャートに基づき動作について説明す
る。マイコン３は、家庭用・業務用空気調和機等の電気
機器が電源２に接続して通電されると、マイコン３はＲ
ＯＭ３２にプログラムされた電源周波数判定を実行す
る。

【００２０】先ず、第１の周波数カウンタとしての６０
Ｈｚ確定用の積算カウンタＮと第２の周波数カウンタと
しての５０Ｈｚ確定用の積算カウンタＭとに各々初期値
としての０をセットする。

【００２１】この積算カウンタＮ及びＭは、１回のパル
ス測定で電源周波数を確定すると偶然にデータが一致し
た場合に誤判定することを防止するために、所定回数の
一致を確認するために設けたものである。

【００２２】また、これから電源周波数の判定を行って
も所定時間を経過しても確定できないときに、周波数判
定エラーとするエラー判定手段としてのエラー判定タイ
マｔを設けており、このエラー判定タイマｔにはリミッ
トタイムとしての６０秒間を計時するデータ値（６０）
をセットし、その動作機能をスタートさせる。

【００２３】次に、マイコン３は１パルス（１周期）時
間の測定を開始するために、測定タイマｔｉｍの計時を
スタートさせる測定開始エッジとしての立ち上がりエッ
ジを検出するために次の処理を行う（以下、この処理を
「初期処理」といい、周波数の再測定時にはこの処理か
ら行うものとする。）。

【００２４】先ず、測定タイマｔｉｍの動作を停止させ
た状態で、初期値である０をセットし、この状態で、変
換回路1から電源周波数の立ち上がりエッジの到来を待
つ。もし、変換回路１の故障等により６０秒間電源周波
数の立ち上がりエッジが到来しない場合には、このエラ
ー判定タイマｔのカウンタ値が０となり電源判定エラー
として電源周波数の判定処理を中止する。この場合、電
源判定エラーである旨をリモコンや基板に表示させるよ
うにしても良い。

【００２５】そして、変換回路１が電源２の負から正の
波形を検出すると、マイコン３のエッジ検出回路３５へ
の出力を０Ｖから５Ｖに変化させる。エッジ検出回路３
５は、変換回路１からの０Ｖから５Ｖへの立ち上がりエ
ッジを検出すると、ＣＰＵ３３に立ち上がりエッジの検
出信号を伝達する。

【００２６】ＣＰＵ３３は、エッジ検出回路３５から測
定開始エッジの検出信号を受信すると、１パルス時間を
測定する測定タイマｔｉｍの動作を開始させ、この状態
で変換回路1から次の電源周波数の立ち上がりエッジが
到来するのを待つ。もし、変換回路１の故障等により６
０秒間電源周波数の立ち上がりエッジが到来しない場合
には、このエラー判定タイマｔのカウンタ値が０となり
電源判定エラーとして電源周波数の判定処理を中止す
る。

【００２７】次に、変換回路１が電源２の負から正の波
形を検出すると、マイコン３のエッジ検出回路３５への
出力を０Ｖから５Ｖに変化させる。エッジ検出回路３５
は、変換回路１からの０Ｖから５Ｖへの立ち上がりエッ
ジを検出すると、ＣＰＵ３３に立ち上がりエッジの検出
信号を伝達する。

【００２８】ＣＰＵ３３は、エッジ検出回路３５から判
定終了エッジとしての信号を受信した時、測定タイマｔ
ｉｍのカウンタ値が１パルス時間の測定データとなる。
判定終了エッジを受信しても測定タイマｔｉｍの動作は
継続させているが、その理由として測定タイマｔｉｍの
カウント動作よりもＣＰＵ３３の処理速度の方が断然速
いことと、この処理中に測定タイマｔｉｍのカウント値
が変化しても＋１であり誤差範囲として問題ないことを
考慮しているためである。

【００２９】更に、高精度な判定を行うのであれば、判
定終了エッジの信号を受信時点で測定タイマｔｉｍのカ
ウント値をＲＡＭ３１に一時的に退避データｔｉｍｄと
して記憶させて処理させても良い。

【００３０】次に、前記測定タイマｔｉｍの測定データ
値により、第１判定手段及び第１のエラー判定手段とし
て次の処理を行う。

【００３１】第１の周波数許容時間範囲データ値として
の６０Ｈｚの最小値として予め設定している１６．１ｍ
ｓｅｃと比較し、この値より小さければノイズと判断し
て今回の測定結果を破棄・無効とし、再び変換回路1か
ら電源周波数の測定終了エッジが到来するのを待つ。

【００３２】前記、測定タイマｔｉｍが最小値より大き
い場合、第１の周波数許容時間範囲データ値としての６
０Ｈｚの最大値と比較し１７．１ｍｓｅｃより小さけれ
ば、６０Ｈｚと判定して積算カウンタＮを＋１する。

【００３３】このとき、積算カウンタＮ値が例えば予め
設定している「１６」に到達した場合、第１判定手段と
してのＣＰＵ３３は第１の周波数としての６０Ｈｚと判
定する。そして、積算カウンタＮ値が「１６」未満であ
れば、エラー判定タイマｔの値を確認し、０で無けれ
ば、上記初期処理へと移行する。また、エラー判定タイ
マｔの値が０ならば電源判定エラーとして電源周波数の
判定処理を中止する。

【００３４】また、測定タイマｔｉｍが第１の周波数許
容時間範囲データ値としての６０Ｈｚの最大値としての
１７．１ｍｓｅｃ以上の場合、第２の周波数許容時間範
囲データ値としての５０Ｈｚの最小値として予め設定し
ている１９．５ｍｓｅｃと比較し、この値より小さけれ
ばノイズと判断して再度変換回路1から電源周波数の立
ち上がりエッジが到来するのを待つ。

【００３５】次に、第２の周波数の第２判定手段及び第
２のエラー判定手段として次の処理を行う。

【００３６】測定タイマｔｉｍが第２の周波数許容時間
範囲データ値としての５０Ｈｚの最大値としての２０．
５ｍｓｅｃより小さい場合であれば、５０Ｈｚと判定し
て第２計数カウンタＭを＋１する。

【００３７】カウンタ値が「１６」未満であれば、エラ
ー判定タイマｔの値を確認して、０で無ければ、上記初
期処理へと移行する。また、エラー判定タイマｔの値が
０ならば電源判定エラーとして電源周波数の判定処理を
中止する。このとき、積算カウンタＭ値が予め設定して
いるカウンタ値に到達した場合、第２判定手段としての
ＣＰＵ３３は第２の周波数としての５０Ｈｚと判定す
る。

【００３８】また、測定タイマｔｉｍが第２の周波数許
容時間範囲データ値としての５０Ｈｚの最大値としての
２０．５ｍｓｅｃ以上である場合、測定開始時の立ち上
がりエッジがノイズであったと判断して前記初期処理に
移行する。

【００３９】上記、第１の周波数許容時間範囲と第２の
周波数許容時間範囲として設定している最小値と最大値
については、測定する周波数の許容範囲に応じてＲＡＭ
３１やＲＯＭ３２に適宜設定することで、検出する周波
数精度に応じてその数値を決定すれば良い。

【００４０】このように、本発明の実施形態では、測定
する周波数の１周期の時間を測定する測定タイマを設
け、該測定タイマの測定した１周期の時間が６０Ｈｚの
許容時間範囲内であるときには第１計数カウンタで計数
し、また、前記測定タイマの測定した１周期の時間が５
０Ｈｚの許容時間範囲内であるときには第２計数カウン
タで計数し、前記第１計数カウンタ値か第２計数カウン
タ値のいずれかが設定値に到達したときに６０Ｈｚか５
０Ｈｚと判定するようにしたので、周波数の判定中に偶
然１周期データが一致することによる誤判定が防止でき
る。

【００４１】また、測定タイマの測定した１パルス時間
が６０Ｈｚ及び５０Ｈｚの周波数許容時間範囲の最大設
定値より小さく何れの許容時間範囲以外であるときには
ノイズと判定して今回の測定データを無効としている
が、測定タイマを継続動作させていることで、次のエッ
ジ検出時には再び１周期の時間判定処理が可能となり周
波数判定が短時間で迅速に行うことができる。

【００４２】さらに、周波数の判定が所定時間を経過し
てもできないときにはエラーと判定するエラー判定タイ
マを設けたので、例えば、変換回路等の故障等があって
も容易に故障原因が特定できると共に判定継続による無
限ループが回避できる。

【００４３】本発明は、上述の如くであり、機器の電源
にノイズ成分が重畳していてもこのノイズ成分を除去し
て確実な電源周波数の判定が行えると共に、精度の高い
計時動作ができる。

【００４４】また、上述の如く本発明の一実施形態とし
て、初期の電源周波数の判定方法を説明したが、通電中
に電源周波数の周期をカウントして時刻やタイマの計時
を行う場合には、上述の判定処理を行うことでノイズ成
分を除去した精度の高い計時が可能である。

【００４５】以上本発明の実施態様について説明した
が、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替
例、修正又は変形が可能であり、本発明の趣旨を逸脱し
ない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含す
るものである。

【００４６】

【発明の効果】以上のように本発明は、機器の電源にノ
イズ成分が重畳した電源を使用してもノイズ成分を除去
して確実な電源周波数判別が行えると共に、精度の高い
計時動作ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】制御ブロック図である。

【図２】フローチャートを示す図である。

【符号の説明】

３ マイクロコンピュータ ３１ ＲＡＭ ３３ ＣＰＵ Ｎ、Ｍ 積算カウンタ ｔ エラー判定タイマ ｔｉｍ 測定タイマ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大畑 正 栃木県足利市大月町１番地 三洋電機空調 株式会社内 Ｆターム(参考） 2F085 AA05 CC10 GG06 GG12 GG23 2G029 AA01 AA02 AA09 AB01 AD01

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定する周波数の１周期の時間を測定す
   る測定タイマと、 該測定タイマの測定した１周期の時間が第１の周波数の
   許容時間範囲内であるときに計数する第１計数カウンタ
   と、 前記測定タイマの測定した１周期の時間が第２の周波数
   の許容時間範囲内であるときに計数する第２計数カウン
   タと、 前記第１計数カウンタ値が設定値に到達したときに第１
   の周波数と判定する第１判定手段と、 前記第２計数カウンタ値が設定値に到達したときに第２
   の周波数に判定する第２判定手段と、から構成したこと
   を特徴とする電源周波数の判定装置。
2. 【請求項２】 前記測定タイマの測定した１周期の時間
   が第１及び第２の周波数の許容時間範囲の最大設定値よ
   り小さく、何れの許容時間範囲内でないときには今回の
   測定データを無効とする手段を設けたことを特徴とする
   請求項１に記載の電源周波数の判定装置。
3. 【請求項３】 前記周波数の判定がタイマによる所定時
   間を経過してもできないときにはエラーと判定するエラ
   ー判定手段を設けたことを特徴とする請求項１又は請求
   項２に記載の電源周波数の判定装置。
4. 【請求項４】 測定タイマにより測定する周波数の１周
   期の時間を測定し、 第１計数カウンタは前記測定タイマの測定した１周期の
   時間が第１の周波数の許容時間範囲内であるときに計数
   し、 第２計数カウンタは前記測定タイマの測定した１周期の
   時間が第２の周波数の許容時間範囲内であるときに計数
   し、 第１判定手段は前記第１計数カウンタ値が設定値に到達
   したときに第１の周波数と判定し、 第２判定手段は前記第２計数カウンタ値が設定値に到達
   したときに第２の周波数と判定することを特徴とする電
   源周波数の判定方法。
5. 【請求項５】 無効とする手段が前記測定タイマの測定
   した１周期の時間が第１及び第２の周波数の許容時間範
   囲の最大設定値より小さく、何れの許容時間範囲内ない
   ときには今回の測定データを無効とすることを特徴とす
   る請求項４に記載の電源周波数の判定方法。
6. 【請求項６】 エラー判定手段は前記周波数の判定がタ
   イマによる所定時間を経過してもできないときにはエラ
   ーと判定することを特徴とする請求項４又は請求項５に
   記載の電源周波数の判定方法。