JP2004093416A - Voltage / current measuring instrument - Google Patents

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JP2004093416A
JP2004093416A JP2002256084A JP2002256084A JP2004093416A JP 2004093416 A JP2004093416 A JP 2004093416A JP 2002256084 A JP2002256084 A JP 2002256084A JP 2002256084 A JP2002256084 A JP 2002256084A JP 2004093416 A JP2004093416 A JP 2004093416A
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voltage
current
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JP2002256084A
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Japanese (ja)
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Hironobu Nakano
中野弘伸
Hisashi Takahashi
高橋　久
Kazuhiko Furuya
古屋　一彦
Katsumi Mizuno
水野　克美
Hitoyoshi Ogawa
小川　仁義
Hideo Yoshihara
吉原　英夫
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SHOWA DENGYOSHA KK
Kandenko Co Ltd
Original Assignee
SHOWA DENGYOSHA KK
Kandenko Co Ltd
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Publication date
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  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To display the distinction of AC or DC, and voltage and current by the AC or DC in which the AC and DC and the voltage and the current are automatically discriminated, and AC value and DC value are measured separately even in the case of the AC and the DC are superimposed. <P>SOLUTION: In an AC system part (AC system), a DC component is cut off by a high-pass filter 411, and converted into a digital sample by a sampling part 431 and an AD converter 441, an effective value is processed by an effective value processing part 451, and displayed on a display 52. In a DC system part (DC system), a AC component is damped by a low-pass filter 411, the digital sample in which the AC component is superimposed on the DC component, is operated by a mean value operation part 452, the DC value is displayed on the display 52. The mean value operation for the sample is performed at least for one cycle of the AC component, thereby the AC component is canceled by this operation. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、被計測量が交流か直流か、及び電圧か電流かを自動的に判別して電圧と電流の計測値及びその計測値の交流・直流の別を表示する電圧・電流計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来交流と直流の電圧と電流の計測には、夫々の被計測量の種類に応じて交流電圧計、直流電圧計、交流電流計及び直流電流計を使用している。したがって被計測量の種類に適合した計測器を使用しないと、計測ができないか或いは正しい計測値が得られなかった。また交流と直流が重畳している電圧や電流は、高価な専用の計測装置を使用しなければ計測することができなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電圧・電流計測装置の場合、計測者は、事前に被計測量が交流か直流か、及び電圧か電流かを調べて、被計測量の種類に適合した計測器を使用しなければならないため、電気知識のない者が電圧・電流を計測することは容易でなく、かつ計測ミスが多かった。また交流と直流が重畳している場合には、前記のように高価な専用の計測装置が必要になるため、誰もが簡単に計測するという訳にはいかなかった。
本願発明は、これらの点に鑑み、電気知識のない計測者が、交流・直流の電圧・電流を容易に計測でき、かつ交流と直流が重畳している場合にも交流成分と直流成分とを別々に計測できる電圧・電流計測装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本願発明の電圧・電流計測装置は、被計測電圧又は被計測電流の直流成分をカットして交流電圧又は交流電流をサンプリングし、サンプルにより交流電圧又は交流電流の実効値を演算する手段、被計測電圧又は被計測電流の交流成分を減衰して直流成分と交流成分が重畳した電圧又は電流をサンプリングし、交流成分の少なくとも１周期分のサンプルの平均値を演算して直流電圧値又は直流電流値を演算するする手段、並びに交流電圧又は交流電流の実効値及び直流電圧値又は直流電流値を表示する手段を備えていることを特徴とする。
本願発明の電圧・電流計測装置は、被計測電圧又は被計測電流の直流成分をカットし、交流電圧又は交流電流をサンプリングしてサンプルにより交流電圧又は交流電流の実効値を演算する手段、被計測電圧又は被計測電流の交流成分を減衰して直流成分と交流成分が重畳した電圧又は電流をサンプリングし、交流成分の少なくとも１周期分のサンプルの平均値を演算して直流電圧値又は直流電流値を演算するする手段、並びに交流電圧又は交流電流の実効値、直流電圧値又は直流電流値及びそれらの交流、直流別を表示する手段を備えていることを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１〜３図を用いて、本願発明の実施の形態に係る電圧・電流計測装置を説明する。
まず図１について説明する。
図１は、電圧・電流計測装置のブロック図である。
電圧センサ１１は被計測電圧を取出し、電流センサ１２は被計測電流を取出して、夫々スイッチ１３を介してオフセット増幅器２０に供給する。電圧を計測する場合には、スイッチ１３を電圧センサ１１側へ切り替え、電流を計測する場合には、スイッチ１３を電流センサ１２側へ切り替える。この際電圧・電流設定スイッチ３２により電圧計測か、電流計測かをマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）５１に設定する。
【０００６】
ここでは、電圧を計測する場合について説明する。
オフセット増幅器２０は、入力電圧を所定のレベルに調節して出力するとともに、オフセット調節を行う。例えば、入力電圧が０〜１０００Ｖの場合、出力電圧は、０〜２Ｖに調節する。また入力電流が０〜２０Ａの場合、出力電流は、２Ｖ／２０Ａに調節する。オフセット増幅器２０の出力電圧は、ハイパスフィルタ４１１とローパスフィルタ４１２に供給する。
【０００７】
ハイパスフィルタ４１１は、入力電圧に含まれる直流成分をカットして交流電圧のみを増幅器４２１へ供給する。増幅器４２１は、供給された電圧を後続する回路の処理に適したレベルに調節して（図２により詳述する）サンプリング部４３１へ供給する。サンプリング部４３１は、供給された電圧をサンプリングして、サンプルをＡＤ変換部４４１へ供給する。ＡＤ変換部４４１は、サンプルをＡＤ変換し、その変換されたデジタルサンプルを実効値演算部４５１へ供給する。実効値演算部４５１は、交流電圧の実効値を演算する。なおサンプリング、ＡＤ変換、実効値演算は、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）５１によって行うが、サンプリング、ＡＤ変換は、夫々周知のサンプリング回路、ＡＤ変換回路により、また実効値演算は、二乗回路、平均値化回路、平方根回路からなる周知の実効値回路によって行うこともできる。
【０００８】
ローパスフィルタ４１２は、直流電圧を減衰することなく交流電圧を減衰して増幅器４２２へ供給する。増幅器４２２は、供給された電圧を後続する回路の処理に適したレベルに調節して（図２により詳述する）サンプリング部４３２へ供給する。サンプリング部４３２は、供給された電圧をサンプリングして、サンプルをＡＤ変換部４４２へ供給する。ＡＤ変換部４４２は、サンプルをＡＤ変換し、その変換されたデジタルサンプルを平均値演算部４５２へ供給する。平均値演算部４５２は、交流成分の少なくとも１周期分のサンプルを加算し、累計値をサンプルの個数で割って平均値を演算する。この演算により交流成分はキャンセルされて直流電圧値が得られる（図３により詳述する）。なおサンプリング、ＡＤ変換及び平均値演算は、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）５１によって行うが、サンプリングとＡＤ変換は、夫々周知のサンプリング回路とＡＤ変換回路により、また平均値演算は、周知の平均値化回路によって行うこともできる。
【０００９】
ここでハイパスフィルタ４１１〜実効値演算部４５１までを交流系部（ＡＣ系）、ローパスフィルタ４１２〜平均値演算部４５２までを直流系部（ＤＣ系）と呼ぶ。
交流系部（ＡＣ系）の演算値、即ち交流電圧値（実効値）、及び直流系部（ＤＣ系）の演算値、即ち直流電圧値は、夫々マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）５１によって表示装置５２に表示される。その際、交流系部（ＡＣ系）の電圧については、交流電圧と表示し、直流系部（ＤＣ系）の電圧については、直流電圧と表示する。
【００１０】
上記例は、オフセット増幅器２０の入力電圧に交流成分と直流成分が重畳している場合であるが、入力電圧が交流成分のみのときは、直流系部（ＤＣ系）の電圧は０になり、また直流成分のみのときは、交流系部（ＡＣ系）の電圧は０になる。
また上記例は、電圧を計測する場合の例であるが、電流の場合も上記例と同様の要領で計測することができる。
【００１１】
上記例の場合、電圧計測か電流計測かの別は、電圧・電流設定スイッチ３２によって設定しているが、スイッチ１３が電圧センサ１１又は電流センサ１２に接続されているかを電圧検知回路３１１又は電流検知回路３１２によって検知し、自動的にマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）５１に設定することもできる。
【００１２】
本実施形態の電圧・電流計測装置の場合、表示装置５２には、計測者がスイッチ１３を電圧センサ１１側又は電流センサ１２側に切り替えるのみで、交流電圧値、交流電流値、直流電圧値、及び直流電流値が自動的に表示される。したがって計測者は、電気的知識がない場合にも表示装置５２の表示内容から電圧・電流の計測値を簡単に知ることができる。また電流計や電圧計の種類を間違えて、計測ミスを起こすこともない。
本実施形態の電圧・電流計測装置は、被計測電圧又は被計測電流に交流と直流が重畳している場合にも、交流、直流別に簡単に計測することができる。
【００１３】
次に図２について説明する。
図２は、図１の増幅器４２１又は４２２の具体例のブロック図である。
増幅器４２１又は４２２に後続するサンプリング部４３１又は４３２は、入力信号が大きすぎると飽和してしまい適切な信号処理を行うことができない。また小さすぎても誤差の影響が大きくなるため適切な信号処理を行うことができない。そこでサンプリング部４３１又は４３２は、信号処理に適したレベルの入力信号が必要になる。
【００１４】
図２の増幅器４２１又は４２２は、増幅部Ａ１〜Ａ４を設け、各増幅部の増幅度を、例えば１０００倍、１００倍、１０倍、１倍に設定してある。サンプリング部４３１又は４３２は、増幅部Ａ１〜Ａ４の出力信号の内から信号処理に適したレベルの出力信号を選択する。この選択は、手動によって行うこともできるが、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）５１によって自動に行う。この自動選択は、一般に自動レンジ選択と呼ばれ、周知である。
なおＬ１〜Ｌ４は、保護用のリミッタである。また増幅部の個数及び各増幅部の増幅度は、図２の例に限らず任意に設定することができる。
【００１５】
次に図３について説明する。
図３は、図１の平均値化演算部４５２における交流成分のキャンセルの原理を説明する図である。なお平均値化演算部４５２は、デジタルサンプルについて演算を行うが、図３は、アナログサンプルを用いて説明する。
【００１６】
図３（ａ）は、直流電圧ＶＤに交流電圧ＶＡが重畳している例で、交流電圧ＶＡの１周期をｔ１〜ｔ８の８箇所でサンプリングを行う。図３（ｂ）は、取出した８個のサンプルＳ１〜Ｓ８を示す。
８個のサンプルＳ１〜Ｓ８の内、サンプルＳ１，Ｓ５は、交流電圧が０の箇所のサンプルで直流電圧のみであるが、サンプルＳ２，Ｓ３，Ｓ４は、交流電圧の分だけ振幅が大きくなり、またサンプルＳ６，Ｓ７，Ｓ８は、交流電圧の分だけ振幅が小さくなる。そしてサンプルＳ２，Ｓ３，Ｓ４の交流電圧の大きさは、サンプルＳ６，Ｓ７，Ｓ８の交流電圧の大きさと同じで、極性が逆である。ここでサンプルＳ１〜Ｓ８を加算して累計し、累計値を８で割って８個のサンプルの平均を取ると、交流電圧は、キャンセルされるから、平均値は、直流電圧ＶＤと同じになる。
図３は、交流電圧ＶＡの１周期の平均値について説明したが、複数周期の平均値を取ると精度はより高くなる。
【００１７】
このように直流電圧と交流電圧が重畳している場合には、交流電圧の少なくとも一周期のサンプルの平均値を取ることにより交流電圧をキャンセルすることができる。したがって図１の直流系部（ＤＣ系）は、被計測電圧又は被計測電流に交流成分が重畳していても、直流電圧又は直流電流のみを取出して計測することができる。
この場合、図１のローパスフィルタ４１２は、交流成分を完全にカットせずに、減衰させるのみでよいから、比較的安価に構成することができる。
【００１８】
次に前記実施形態の電圧・電流計測装置の実効値を演算する計算式について説明する。
まず電圧又は電流の実効値は、電圧又は電流をサンプリングしたデータを用いて次の（１）式の演算を行って求める。
【００１９】
【数１】

Figure 2004093416
ここで
Ｍ：電圧又は電流のサンプルデータの個数（サンプルの個数）
ｄ０，ｄ１，ｄ２，・・・ｄｋ：電圧又は電流の各サンプルのデータ
ｋ：０〜Ｍ−１までの数字
である。
【００２０】
交流電圧又は交流電流が正弦波の場合には、（１）式により実効値を演算するが、高調波を含むひずみ波の場合には、次の（２）式〜（５）式により実効値を演算することができる。
まず（２）式によってｎ次高調波のピーク値を演算し、そのピーク値を用いて（３）式によりｎ次高調波の実効値電圧Ｖｎ又は実効値電流Ｉｎを演算する。
【００２１】
【数２】
Figure 2004093416
ここで
ｎ：高調波次数（ｎ＝０，１，３，５，・・・）
ｎが０のときは直流成分
ｎが１のときは基本波成分
ｎが３のときは第３次高調波成分
Ｍ：電圧又は電流のサンプルデータの個数（サンプルの個数）
である。
【００２２】
次に（３）式で演算したｎ次高調波の実効値を用いて、高調波成分を含むひずみ波の実効値電圧又は実効値電流を（４）式又は（５）式によって演算することができる。ひずみ波の実効値電圧又は実効値電流は、各高調波の実効値の二乗の和の平方根でなる。
【００２３】
【数３】
Figure 2004093416
【００２４】
また（６）式，（７）式によって各高調波電流の位相Фｎを演算することもできる。
【００２５】
【数４】
Figure 2004093416
ここでｔ０は１周期の始まりの時刻、ｔ１は１周期の終了時である。またλは１周期の時間である。
【００２６】
（６）式により求めた位相は、図１の表示装置５２に表示することもできる。また（６）式により求めた位相、及び（４）式又は（５）式で求めた実効値電圧と実効値電流により電力を求めることもできる。
【００２７】
【発明の効果】
本願発明の電圧・電流計測装置は、被計測電圧・電流の交流、直流の別及び電流、電圧の別を自動的に判別して、電圧値及び電流値とともに交流、直流の別を表示装置に表示するから、計測者は、電気的知識のない人であっても簡単に電圧・電流を計測することができ、また電流計や電圧計の種類を間違えて、計測ミスを起こすこともない。
本願発明の電圧・電流計測装置は、被計測電圧又は被計測電流に交流と直流が重畳している場合にも、交流、直流別に簡単に計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の実施の形態に係る電圧・電流計測装置のブロック図である。
【図２】図１の増幅器の具体例のブロック図である。
【図３】図１の平均値化演算部における交流成分のキャンセルの原理を説明する図である。
【符号の説明】
１３　　電圧センサ、電流センサの切替え用スイッチ
４２１，４２２　　自動レンジ選択用の増幅器
５１　　マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）
ＡＣ系　　交流系部
ＤＣ系　　直流系部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a voltage / current measuring device that automatically determines whether an amount to be measured is AC or DC, and whether it is voltage or current and displays the measured values of the voltage and current and the AC / DC of the measured value. .
[0002]
[Prior art]
Conventionally, AC and DC voltages and currents have been measured using an AC voltmeter, a DC voltmeter, an AC ammeter, and a DC ammeter according to the type of each measured object. Therefore, unless a measuring instrument suitable for the type of the measured amount is used, the measurement cannot be performed or a correct measured value cannot be obtained. Further, a voltage or current in which AC and DC are superimposed cannot be measured unless an expensive dedicated measuring device is used.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the case of a conventional voltage / current measuring device, a measurer must check in advance whether an object to be measured is AC or DC, and whether it is voltage or current, and use a measuring instrument suitable for the type of the object to be measured. Therefore, it is not easy for a person who does not have electrical knowledge to measure the voltage and the current, and there are many measurement errors. In addition, when AC and DC are superimposed, an expensive dedicated measuring device is required as described above, so that not everyone can easily measure.
In view of these points, the present invention allows a measurer without electrical knowledge to easily measure AC and DC voltages and currents, and to separate AC and DC components even when AC and DC are superimposed. It is an object of the present invention to provide a voltage / current measuring device that can be measured separately.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The voltage / current measuring device of the present invention is a means for cutting a DC component of a measured voltage or a measured current, sampling an AC voltage or an AC current, and calculating an effective value of the AC voltage or the AC current by using a sample, Attenuates the AC component of the voltage or current to be measured, samples the voltage or current in which the DC component and the AC component are superimposed, calculates the average value of at least one cycle of the sample of the AC component, and calculates the DC voltage value or DC current value And a means for displaying the effective value of the AC voltage or the AC current and the DC voltage value or the DC current value.
The voltage / current measuring device of the present invention is a means for cutting a DC component of a measured voltage or a measured current, sampling an AC voltage or an AC current, and calculating an effective value of the AC voltage or the AC current by using a sample, Attenuates the AC component of the voltage or current to be measured, samples the voltage or current in which the DC component and the AC component are superimposed, calculates the average value of at least one cycle of the sample of the AC component, and calculates the DC voltage value or DC current value And a means for displaying the effective value of the AC voltage or the AC current, the DC voltage value or the DC current value, and their AC and DC values.
[0005]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A voltage / current measuring device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, FIG. 1 will be described.
FIG. 1 is a block diagram of a voltage / current measuring device.
The voltage sensor 11 takes out the voltage to be measured, and the current sensor 12 takes out the current to be measured, and supplies the current to the offset amplifier 20 via the switch 13. When measuring the voltage, the switch 13 is switched to the voltage sensor 11 side, and when measuring the current, the switch 13 is switched to the current sensor 12 side. At this time, the voltage / current setting switch 32 sets the microprocessor (MPU) 51 to measure the voltage or the current.
[0006]
Here, a case where the voltage is measured will be described.
The offset amplifier 20 adjusts the input voltage to a predetermined level, outputs the adjusted voltage, and performs offset adjustment. For example, when the input voltage is 0 to 1000 V, the output voltage is adjusted to 0 to 2 V. When the input current is 0 to 20A, the output current is adjusted to 2V / 20A. The output voltage of the offset amplifier 20 is supplied to a high-pass filter 411 and a low-pass filter 412.
[0007]
The high-pass filter 411 cuts off the DC component included in the input voltage and supplies only the AC voltage to the amplifier 421. The amplifier 421 adjusts the supplied voltage to a level suitable for processing of a subsequent circuit (to be described in detail with reference to FIG. 2), and supplies the adjusted voltage to the sampling unit 431. The sampling unit 431 samples the supplied voltage and supplies the sample to the AD conversion unit 441. The AD conversion unit 441 performs AD conversion on the sample and supplies the converted digital sample to the effective value calculation unit 451. The effective value calculator 451 calculates the effective value of the AC voltage. The sampling, A / D conversion, and effective value calculation are performed by a microprocessor (MPU) 51. Sampling and A / D conversion are performed by well-known sampling circuits and A / D conversion circuits, respectively. A known effective value circuit including a circuit and a square root circuit can also be used.
[0008]
The low-pass filter 412 attenuates the AC voltage without attenuating the DC voltage and supplies the AC voltage to the amplifier 422. The amplifier 422 adjusts the supplied voltage to a level suitable for processing of a subsequent circuit (to be described in detail with reference to FIG. 2), and supplies the adjusted voltage to the sampling unit 432. The sampling unit 432 samples the supplied voltage and supplies the sample to the AD conversion unit 442. The AD converter 442 performs AD conversion of the sample, and supplies the converted digital sample to the average calculator 452. The average value calculation unit 452 calculates the average value by adding samples of at least one cycle of the AC component and dividing the accumulated value by the number of samples. By this calculation, the AC component is canceled and a DC voltage value is obtained (described in detail with reference to FIG. 3). The sampling, A / D conversion and average value calculation are performed by a microprocessor (MPU) 51. Sampling and A / D conversion are performed by a well-known sampling circuit and A / D conversion circuit, respectively. Can also be done.
[0009]
Here, the high-pass filter 411 to the effective value calculation unit 451 are referred to as an AC system unit (AC system), and the low-pass filter 412 to the average value calculation unit 452 are referred to as a DC system unit (DC system).
The operation value of the AC system unit (AC system), that is, the AC voltage value (effective value), and the operation value of the DC system unit (DC system), that is, the DC voltage value, are respectively transmitted to the display device 52 by the microprocessor (MPU) 51. Is displayed. At this time, the voltage of the AC system (AC system) is indicated as AC voltage, and the voltage of the DC system (DC system) is indicated as DC voltage.
[0010]
The above example is a case where the AC component and the DC component are superimposed on the input voltage of the offset amplifier 20, but when the input voltage is only the AC component, the voltage of the DC system (DC system) becomes 0, When only the DC component is present, the voltage of the AC system (AC system) becomes zero.
Although the above example is an example in which a voltage is measured, a current can also be measured in the same manner as in the above example.
[0011]
In the case of the above example, whether the voltage measurement or the current measurement is set by the voltage / current setting switch 32, but whether the switch 13 is connected to the voltage sensor 11 or the current sensor 12 is determined by the voltage detection circuit 311 or the current It can be detected by the detection circuit 312 and automatically set in the microprocessor (MPU) 51.
[0012]
In the case of the voltage / current measuring device of the present embodiment, the display device 52 displays the AC voltage value, the AC current value, the DC voltage value, and the like only by the measurer switching the switch 13 to the voltage sensor 11 side or the current sensor 12 side. And the DC current value are automatically displayed. Therefore, even if there is no electrical knowledge, the measurer can easily know the measured values of the voltage and the current from the display contents of the display device 52. In addition, there is no possibility that a mistake in measurement is caused due to a wrong type of ammeter or voltmeter.
The voltage / current measuring device of the present embodiment can easily measure AC and DC separately even when AC and DC are superimposed on the measured voltage or the measured current.
[0013]
Next, FIG. 2 will be described.
FIG. 2 is a block diagram of a specific example of the amplifier 421 or 422 of FIG.
If the input signal is too large, the sampling unit 431 or 432 following the amplifier 421 or 422 is saturated and cannot perform appropriate signal processing. Also, if it is too small, the influence of the error becomes large, so that appropriate signal processing cannot be performed. Therefore, the sampling unit 431 or 432 needs an input signal of a level suitable for signal processing.
[0014]
The amplifier 421 or 422 in FIG. 2 includes amplification units A1 to A4, and the amplification degree of each amplification unit is set to, for example, 1000 times, 100 times, 10 times, and 1 time. The sampling unit 431 or 432 selects an output signal of a level suitable for signal processing from the output signals of the amplification units A1 to A4. This selection can be made manually or automatically by the microprocessor (MPU) 51. This automatic selection is generally called automatic range selection and is well known.
L1 to L4 are protection limiters. The number of amplifying units and the degree of amplification of each amplifying unit are not limited to the example in FIG.
[0015]
Next, FIG. 3 will be described.
FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of canceling the AC component in the averaging calculation unit 452 in FIG. The averaging operation unit 452 performs an operation on digital samples, but FIG. 3 will be described using analog samples.
[0016]
FIG. 3A shows an example in which the AC voltage VA is superimposed on the DC voltage VD. One cycle of the AC voltage VA is sampled at eight points from t1 to t8. FIG. 3B shows eight samples S1 to S8 taken out.
Of the eight samples S1 to S8, the samples S1 and S5 are samples where the AC voltage is 0 and only the DC voltage, but the samples S2, S3 and S4 have amplitudes increased by the AC voltage, Further, the amplitudes of the samples S6, S7 and S8 are reduced by the amount of the AC voltage. The magnitudes of the AC voltages of the samples S2, S3, and S4 are the same as the magnitudes of the AC voltages of the samples S6, S7, and S8, and have opposite polarities. Here, when the samples S1 to S8 are added and accumulated, and the accumulated value is divided by 8, an average of eight samples is obtained. Since the AC voltage is canceled, the average value becomes the same as the DC voltage VD. .
FIG. 3 illustrates the average value of one cycle of the AC voltage VA. However, if the average value of a plurality of cycles is taken, the accuracy becomes higher.
[0017]
As described above, when the DC voltage and the AC voltage are superimposed, the AC voltage can be canceled by taking an average value of samples of at least one cycle of the AC voltage. Therefore, the DC system unit (DC system) in FIG. 1 can extract and measure only the DC voltage or the DC current even when the AC component is superimposed on the measured voltage or the measured current.
In this case, the low-pass filter 412 shown in FIG. 1 does not completely cut the AC component, but only attenuates it, so that it can be configured at a relatively low cost.
[0018]
Next, a description will be given of a calculation formula for calculating the effective value of the voltage / current measurement device of the embodiment.
First, the effective value of the voltage or the current is obtained by performing the calculation of the following equation (1) using the data obtained by sampling the voltage or the current.
[0019]
(Equation 1)
Figure 2004093416
Where M: number of sample data of voltage or current (number of samples)
d 0 , d 1 , d 2 ,... d k : data k of each sample of voltage or current: numbers from 0 to M−1.
[0020]
When the AC voltage or the AC current is a sine wave, the effective value is calculated by the equation (1). When the AC voltage or the AC current is a distorted wave including a harmonic, the effective value is calculated by the following equations (2) to (5). Can be calculated.
First (2) calculates the peak value of the n-th harmonic by type, it calculates the effective value voltage V n or the effective value current I n of the n-th harmonic by Equation (3) using the peak value.
[0021]
(Equation 2)
Figure 2004093416
Where n: harmonic order (n = 0, 1, 3, 5,...)
When n is 0, the DC component n is 1, when the fundamental component n is 3, the third harmonic component M: the number of voltage or current sample data (the number of samples)
It is.
[0022]
Next, by using the effective value of the n-th harmonic calculated by equation (3), the effective value voltage or effective value current of the distorted wave including the harmonic component can be calculated by equation (4) or (5). it can. The rms voltage or rms current of the distorted wave is the square root of the sum of the squares of the rms of each harmonic.
[0023]
[Equation 3]
Figure 2004093416
[0024]
The (6) can also be calculated the phase .PHI n of each harmonic currents by (7).
[0025]
(Equation 4)
Figure 2004093416
Here, t 0 is the start time of one cycle, and t 1 is the end time of one cycle. Λ is the time of one cycle.
[0026]
The phase obtained by the equation (6) can be displayed on the display device 52 of FIG. Also, the power can be obtained from the phase obtained by the expression (6) and the effective value voltage and the effective value current obtained by the expression (4) or (5).
[0027]
【The invention's effect】
The voltage / current measuring device of the present invention automatically determines whether the measured voltage / current is alternating current or direct current, and whether the current or voltage is different. Since the display is displayed, the measurer can easily measure the voltage and the current even if the person has no electrical knowledge, and there is no possibility of making a mistake in the type of the ammeter or the voltmeter and causing a measurement error.
The voltage / current measuring device of the present invention can easily measure AC and DC separately even when AC and DC are superimposed on the measured voltage or the measured current.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a voltage / current measuring device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of a specific example of the amplifier of FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram illustrating the principle of canceling an AC component in the averaging calculation unit in FIG. 1;
[Explanation of symbols]
13. Switches 421 and 422 for switching between voltage sensor and current sensor Amplifier 51 for automatic range selection Microprocessor (MPU)
AC system AC system DC system DC system

Claims (2)

被計測電圧又は被計測電流の直流成分をカットして交流電圧又は交流電流をサンプリングし、サンプルにより交流電圧又は交流電流の実効値を演算する手段、被計測電圧又は被計測電流の交流成分を減衰して直流成分と交流成分が重畳した電圧又は電流をサンプリングし、交流成分の少なくとも１周期分のサンプルの平均値を演算して直流電圧値又は直流電流値を演算するする手段、並びに交流電圧又は交流電流の実効値及び直流電圧値又は直流電流値を表示する手段を備えていることを特徴とする電圧・電流計測装置。A means for cutting the DC component of the measured voltage or the measured current to sample the AC voltage or the AC current, calculating the effective value of the AC voltage or the AC current by sampling, attenuating the AC component of the measured voltage or the measured current. Means for calculating a DC voltage value or a DC current value by sampling a voltage or current in which a DC component and an AC component are superimposed, calculating an average value of samples of at least one cycle of the AC component, and an AC voltage or a DC current value. A voltage / current measuring device comprising means for displaying an effective value of an alternating current and a DC voltage value or a DC current value. 被計測電圧又は被計測電流の直流成分をカットし、交流電圧又は交流電流をサンプリングしてサンプルにより交流電圧又は交流電流の実効値を演算する手段、被計測電圧又は被計測電流の交流成分を減衰して直流成分と交流成分が重畳した電圧又は電流をサンプリングし、交流成分の少なくとも１周期分のサンプルの平均値を演算して直流電圧値又は直流電流値を演算するする手段、並びに交流電圧又は交流電流の実効値、直流電圧値又は直流電流値及びそれらの交流、直流別を表示する手段を備えていることを特徴とする電圧・電流計測装置。Means for cutting the DC component of the measured voltage or measured current, sampling the AC voltage or AC current and calculating the effective value of the AC voltage or AC current by sampling, attenuating the AC component of the measured voltage or measured current Means for calculating a DC voltage value or a DC current value by sampling a voltage or current in which a DC component and an AC component are superimposed, calculating an average value of samples of at least one cycle of the AC component, and an AC voltage or a DC current value. A voltage / current measuring device comprising means for displaying an effective value, a DC voltage value, or a DC current value of an alternating current and their alternating current and direct current.
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