JP2010145244A - Power consumption and overcurrent display - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、コンセントに接続した電気製品等の負荷に流れる消費電力及び過電流を検出して表示する消費電力及び過電流表示装置に関する。 The present invention relates to a power consumption and overcurrent display device that detects and displays power consumption and overcurrent flowing in a load such as an electrical product connected to an outlet.
コンセントに接続された電気製品(例えば、リモコン入力等の操作に備えて待機するテレビやエアコンなど)が、不使用状態で消費する待機電力は、日本の一般家庭を平均すると2007年時点で約180KWh/年・世帯とされており、これは一般家庭の電力消費量のほぼ1ヶ月分に相当する。また日本全体の待機電力は186億KWhと試算され、これは原子力発電所3基分の発電量に相当するとされている。このため、近年では環境保全の観点から、電気機器の待機時にはコンセントを抜くなどの省エネ対策が求められるようになった。 Standby power consumed by electrical appliances connected to an electrical outlet (for example, televisions and air conditioners that stand by in preparation for remote control input operations) when not in use is approximately 180 kWh as of 2007 on average for Japanese households. / Year / household, which is equivalent to approximately one month of power consumption of ordinary households. In addition, standby power for Japan as a whole is estimated to be 18.6 billion kWh, which is equivalent to the amount of power generated by three nuclear power plants. For this reason, in recent years, from the viewpoint of environmental protection, energy saving measures such as unplugging the outlet when the electrical equipment is on standby have been required.
このような状況から、待機電力を計測する計測器の開発が進み、電気機器の電力を計測するワットアワーメーターが販売されている。しかしこれらの計測器自体の消費電力が1.3W以上の製品が多くあり、仮にコンセント毎に同計測器を取り付けると、大きな待機電力が消費されると言う問題を抱えていた。 Under such circumstances, the development of measuring instruments for measuring standby power has progressed, and watt-hour meters for measuring the power of electrical equipment have been sold. However, there are many products whose power consumption of these measuring instruments themselves is 1.3 W or more, and there is a problem that a large standby power is consumed if the measuring instrument is attached to each outlet.
なお、待機電力の計測の他に過電流を検出可能な装置として、例えば特許文献1に開示された発明などがある。特許文献1の過電流警報装置は、分電盤の内部に配設された装置本体を備え、装置本体は変流器によって電流を検出し、通信線を介して接続した過電流モニターにデータを送信している。過電流モニターでは過電流を表示するメインインジケータの他に待機電力表示手段としてのサブインジケータが設けられ、これにより分電盤から検出した過電流と待機電力を表示する。
しかしながら、特許文献1の過電流表示装置は、どのような手段によって同装置を動作させるのかが不明であり、前記のワットアワーメーターのように待機電力の計測に一定の電力がかかる問題が解消されてはいない。
However, the overcurrent display device of
一般的に過電流警報装置を適用する場合、特許文献2に示すように構成要素が多くなる傾向があった。特許文献2の過電流警報機能付テーブルタップは、テーブルタップ内部に直列に接続された電流トランスの二次側に発生した信号を増幅する増幅器、増幅された交流信号を直流電圧に変換するAC/DC変換器、安定化電源、コンパレータ、音声合成装置、パルス発振装置、LED等からなる異常表示ランプ等で構成されている。このため、装置内の回路が複雑化し、動作には消費電力が多くかかることとなる。すなわち過電流の検出と同時に待機電力の計測を行う装置は、消費電力の軽減の観点から見て満足できる装置は存在しなかった。
In general, when an overcurrent alarm device is applied, the number of components tends to increase as shown in
本発明は、前記のような実情から鑑みてなされたものであり、コンセントに接続した負荷にかかる過電流及び待機電力を検出して表示するとともに、僅かな消費電力によって動作可能な消費電力及び過電流表示装置の提供を目的とする。
前記目的を達成するために、本発明は、電気的負荷が接続されるコンセントにおいて、少なくとも接続した負荷の待機時の消費電力を表示するとともに、当該接続した負荷の使用時の過電流を検出して表示する消費電力及び過電流表示装置であって、
消費電力または過電流の状態を表示する表示部と、
表示部に接続するとともに、当該表示部の表示を操作する制御部と、
負荷に流れる電流を検出し、当該検出した電流値に比例する電圧を生成する第1電源部と、
負荷に流れる電力から間欠的に充電を行うとともに、蓄電した電力を制御部に供給する第2電源部と、を備え、
制御部は、第1電源部が所定以上の電圧を生成した場合に、第2電源部による充電を停止するとともに、第1電源部が所定未満の電圧を生成した場合に、第2電源部による充電を間欠的に行うように、そのタイミングを指示することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention displays at least power consumption during standby of a connected load at an outlet connected to an electrical load, and detects an overcurrent during use of the connected load. Power consumption and overcurrent display device,
A display that displays power consumption or overcurrent status;
A control unit for connecting to the display unit and operating the display of the display unit;
A first power supply unit that detects a current flowing through the load and generates a voltage proportional to the detected current value;
A second power supply unit that intermittently charges from the power flowing through the load and supplies the stored power to the control unit,
The control unit stops charging by the second power supply unit when the first power supply unit generates a voltage that is equal to or higher than a predetermined value, and also controls the second power supply unit when the first power supply unit generates a voltage that is lower than the predetermined level. The timing is instructed so that charging is performed intermittently.
かかる構成によれば、制御部は、制御部及び表示部を動作させる第2電源部の充電タイミングを制御部自体が制御することで、間欠的に充電を行うこととなる。これにより、制御部及び表示部を動作させる電力を最小限に抑えつつ、コンセントに接続した負荷にかかる過電流及び待機電力を確実に検出して表示することができる。よって、この消費電力及び過電流表示装置を用いることで、電力コストをかけずに、負荷による待機電力の使用等をユーザに促すことができ、環境保全にともなう消費電力の低減等に貢献することができる。 According to such a configuration, the control unit intermittently charges the control unit itself by controlling the charging timing of the second power supply unit that operates the control unit and the display unit. Accordingly, it is possible to reliably detect and display the overcurrent and standby power applied to the load connected to the outlet while minimizing the power for operating the control unit and the display unit. Therefore, by using this power consumption and overcurrent display device, it is possible to urge the user to use standby power by the load without incurring power costs, and contribute to the reduction of power consumption accompanying environmental conservation. Can do.
また、第1電源部は、負荷がコンセントに接続されていない場合は電流を検出せず、且つ制御部及び表示部が駆動しない構成とすることが好ましい。このように構成することで、負荷をコンセントに接続しない場合は、消費電力及び過電流表示装置が動作せず、その消費電力をゼロとすることができる。 Further, it is preferable that the first power supply unit has a configuration in which the current is not detected when the load is not connected to the outlet, and the control unit and the display unit are not driven. With this configuration, when the load is not connected to the outlet, the power consumption and overcurrent display device does not operate, and the power consumption can be reduced to zero.
さらに、第1電源部は、負荷に流れる電流を一次側巻線に通して、誘電によって二次側巻線に電圧を生成させる電流トランスを備える構成とすることができる。このように電流トランスを用いることで、負荷に流れる電流に比例した電圧を容易に生成することができる。 Furthermore, the first power supply unit can be configured to include a current transformer that passes the current flowing through the load through the primary winding and generates a voltage in the secondary winding by dielectric. By using the current transformer in this way, a voltage proportional to the current flowing through the load can be easily generated.
制御部は、第1電源部において生成した電圧を用いて、負荷にかかる消費電力及び過電流を検出する構成とすることができる。第1電源部において生成される電圧は、負荷に流れる電流に比例しているため、この電圧の値を利用することで、負荷に流れる電流値を求めることができる。これにより負荷にかかる過電流が検出でき、またコンセントにかかる電圧は予め判明しているので(例えば一般家庭用電圧はAC100V)、負荷にかかる消費電力を検出することもできる。 A control part can be set as the structure which detects the power consumption concerning a load, and an overcurrent using the voltage produced | generated in the 1st power supply part. Since the voltage generated in the first power supply unit is proportional to the current flowing through the load, the value of the current flowing through the load can be obtained by using the value of this voltage. As a result, the overcurrent applied to the load can be detected, and the voltage applied to the outlet is known in advance (for example, the general household voltage is AC 100 V), so the power consumption applied to the load can also be detected.
また、第2電源部は、供給された電力を所定時間蓄える電気二重層コンデンサを備える蓄電部を有しており、当該蓄電部は、第1電源部において生成した電力も共に充電可能な構成とすることが好ましい。このように電気二重層コンデンサを備えることで、第1電源部において生成した電力を効率よく蓄電することができる。また第1電源部において生成した電力は、コンセント等から供給された電力ではないため、これを用いて制御部及び表示部を動作させることで、消費電力を大幅に低減することができる。 In addition, the second power supply unit has a power storage unit including an electric double layer capacitor that stores the supplied power for a predetermined time, and the power storage unit can be charged with the power generated in the first power supply unit. It is preferable to do. Thus, by providing an electric double layer capacitor, the electric power generated in the first power supply unit can be efficiently stored. Moreover, since the electric power produced | generated in the 1st power supply part is not the electric power supplied from the outlet etc., a power consumption can be reduced significantly by operating a control part and a display part using this.
以上、説明したように、本発明によれば制御部及び表示部を動作させる電力を最小限に抑えつつ、コンセントに接続した負荷にかかる過電流及び待機電力を確実に検出して表示することができる。よって、この消費電力及び過電流表示装置を用いることで、電力コストをかけずに、負荷による待機電力の使用状況等をユーザに知らしめて節電を促すことができ、環境保全にともなう消費電力の低減等に貢献することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to reliably detect and display the overcurrent and standby power applied to the load connected to the outlet while minimizing the power for operating the control unit and the display unit. it can. Therefore, by using this power consumption and overcurrent display device, it is possible to inform the user of standby power usage by the load, etc. without incurring power costs, and to promote power saving, thus reducing power consumption associated with environmental conservation. Can contribute.
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る消費電力及び過電流表示装置の外観を示す展開図であり、図2は、同じく消費電力及び過電流表示装置をコンセントに取り付けた状態を示す展開図である。
本実施形態の消費電力及び過電流表示装置は、外部の電力供給源(図示せず)からコンセント100に供給されるAC100Vの電流を検出し、過電流または消費電力として表示する機能を有している。図1及び図2に示すように、消費電力及び過電流表示装置は、樹脂成形した装置本体1を備え、この装置本体1は電気的負荷(図示せず)が接続されるコンセント100の取付枠101上部に直接取付け可能な形状に形成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a development view showing an appearance of a power consumption and overcurrent display device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a development view showing a state where the power consumption and overcurrent display device is similarly attached to an outlet. is there.
The power consumption and overcurrent display device of the present embodiment has a function of detecting the current of AC100V supplied to the
この装置本体1は、外部の電力供給源及びコンセント100に配線2を介して接続可能な接続部3を底面及び内部に備えている。また、装置本体1の内部には、接続部3に接続して電流検出等の動作を行う制御回路4が備えられ、上面には過電流または消費電力を表示する表示部5が形成されている。
The apparatus
接続部3は、装置本体1の下面において電源側端子6と、コンセント電源側端子7と、接地側端子8と、コンセント接地側端子9と備えている。電力供給源及びコンセント100に接続される配線2は、これらの端子に差し込まれることで装置本体1の内部にある接続金具に結線される。これにより、制御回路4に対して電気的に接続され、この制御回路4において電力供給源からコンセント100に供給される電流を検出することが可能となる。
The
表示部5は、過電流表示LED50と、電力表示LCD(液晶パネル)51とを含んでいる。過電流表示LED50は、負荷にかかる過電流が検出された場合に点灯し、一方の電力表示LCD51は、通常の負荷使用時や待機時における消費電力を、複数個並べたバーの点灯数によって表示する。制御回路4は、この表示部5の表示を操作する構成となっている。
The
図3は、本実施形態に係る消費電力及び過電流表示装置の内部構成を概略的に示すブロック図であり、図4は、同じく消費電力及び過電流表示装置の回路構成を示す回路図である。
図3に示すように、本実施形態の制御回路4は、第1電源部10、第2電源部20、制御部30を含み、制御部30から表示部5に接続している。またコンセント100は、第1電源部10及び第2電源部20を介して、電源側端子6及び接地側端子8に電気的に導通している。
FIG. 3 is a block diagram schematically showing the internal configuration of the power consumption and overcurrent display device according to this embodiment, and FIG. 4 is a circuit diagram showing the circuit configuration of the power consumption and overcurrent display device. .
As shown in FIG. 3, the
図3、図4に示すように、第1電源部10は、電源生成部11、電流検出部12を備えている。電源生成部11は、電流トランスCT1を内部に備え、この電流トランスCT1の一次側巻線が電源側端子6とコンセント電源側端子7間に接続され、二次側巻線が順方向電圧(VF)の低いショットキーバリアダイオードD1−D4からなる全波整流回路に接続されている。電流トランスCT1では、一次側巻線に流れる電流によって二次側巻線に電力が誘起される。二次側巻線で生成された電力は全波整流回路において整流され、逆流防止用ダイオードD6を介して第2電源部20の蓄電部23に送られる。
As shown in FIGS. 3 and 4, the first
また、電流検出部12は、分圧抵抗R6、R7および平滑コンデンサC1からなり、上記の全波整流回路において整流された直流電圧V0を利用して、コンセント100に接続した負荷に流れる電流値を検出することができる。
The
蓄電部23は、三端子レギュレータQ3が設けられており、第1電源部10において出力された電力がこの三端子レギュレータQ3に入力される。本実施形態の三端子レギュレータQ3は、出力電圧が3Vとなる定電圧回路として構成されている。この三端子レギュレータQ3の出力Voutは、制御部30を駆動する電源として利用される。
The
制御部30は、消費電力の極めて少ないワンチップマイコンを適用することが好ましい。例えば、本実施形態の制御部30は、システムクロックを31.25KHz、電源電圧を2Vで駆動したときの消費電流が7μAのマイコンを用いている。この制御部30は、電流検出部12にかかる電圧Vsを計測して消費電力を演算し、この演算結果を表示部5(過電流表示LED50、電力表示LCD51)に信号として送信するようにプログラミングされている。なお、本実施形態の制御部30は、三端子レギュレータQ3からの出力Voutとして2V以上の電圧が、電源入力ピン(図4中の14ピン)にかかることで駆動を開始する構成となっている。
また、制御部30は、第2電源部20にも接続されており、第2電源部20の動作を制御することができる。
The
The
第2電源部20は、ダイオードブリッジ部21、間欠充電制御部22、蓄電部23を含んでいる。ダイオードブリッジ部21は、内部にダイオードブリッジ回路D5が設けてあり、交流入力端子の一方が電流制限用抵抗R1を介して電源側端子6に接続され、他方の交流入力端子が接地側端子8に接続されている。このダイオードブリッジ部21は、間欠充電制御部22によって電源側端子6からの電力供給が制御されている。
The second
間欠充電制御部22は、PNPトランジスタQ1、NPNトランジスタQ2、各トランジスタのバイアス設定用抵抗R2、R3、R4及びベース電流制限用抵抗R5から構成されている。NPNトランジスタQ2は、ベースがベース電流制限用抵抗R5を介して制御部30に接続されており、制御部30からの信号に基づいてNPNトランジスタQ2は、コレクタ‐エミッタ間のオン・オフを切り換える。一方、PNPトランジスタQ1は、エミッタがダイオードブリッジ回路D5のプラス側に接続されるとともに、コレクタが蓄電部23に接続されている。またベースがNPNトランジスタQ2のコレクタに接続されており、ベース‐エミッタ間のバイアス抵抗R2により逆バイアスとなっている。PNPトランジスタQ1は、NPNトランジスタQ2がオンになると、PNPトランジスタQ1のベース電流が引き出され、PNPトランジスタQ1のコレクタ‐エミッタ間をオンとする。これにより、ダイオードブリッジ部21と蓄電部23間が通電する。
The intermittent
蓄電部23は、既述したように三端子レギュレータQ3を備え、さらに三端子レギュレータQ3の入力電圧平滑用コンデンサC2と発振防止用コンデンサC3、C4、電気二重層コンデンサC5、基準電圧記録用コンデンサC6、逆流防止用ダイオードD7、を含んでいる。
ダイオードブリッジ部21において全波整流された直流電圧は、三端子レギュレータQ3を介して電気二重層コンデンサC5に充電される。本実施形態の電気二重層コンデンサC5は、通常のコンデンサの1000倍程度の容量を有したものを適用しており、充電した電力を制御部30の電源として利用することができる。一方、基準電圧記録用コンデンサC6は逆流防止ダイオードD7を介して、電気二重層コンデンサC5と並列に接続されており、電気二重層コンデンサC5の蓄電電圧を比較する基準電圧として機能する。
The
The DC voltage that has been full-wave rectified in the
制御部30は、この電気二重層コンデンサC5に電力を充電するタイミングを制御する構成となっている。具体的には、制御部30のAD変換機能によって電気二重層コンデンサC5の電圧の降下を検出し、規定の電圧(例えば3V)より降下した場合、充電を指示するように設定することができる。
The
次に、本実施形態の消費電力及び過電流表示装置の動作について説明する。
消費電力及び過電流表示装置が取り付けられたコンセント100は、負荷が接続されることで、電源側端子6と接地側端子8が、コンセント電源側端子7及びコンセント接地側端子9を介して通電する。これにより消費電力及び過電流表示装置は、負荷に流れる電流が電流トランスCT1の一次側巻線を通過することとなり、この一次側巻線に誘電することで、電流値に比例する電圧が二次側巻線に発生する。電流トランスCT1で発生した電力は、ショットキーバリアダイオードD1−D4の全波整流回路において整流された直流電圧V0となり、逆流防止用ダイオードD6を介して3端子レギュレータQ3に入力される。この電力は、3端子レギュレータQ3からの出力Voutとして制御部30のワンチップマイコン電源ピンに供給される。
Next, the operation of the power consumption and overcurrent display device of this embodiment will be described.
In the
図5は、本実施形態に係る消費電力及び過電流表示装置において、負荷に流れる電流と制御回路の各構成にかかる電圧の関係性を示す表である。
消費電力及び過電流表示装置は、コンセント100に負荷が接続されると、負荷に流れる電流に応じて制御回路4のA/D変換入力ピンに対し図5に示すような電圧がかかる。ここで負荷電流が0.6A(負荷電力が60W)以上流れると、電流トランスCT1の二次側巻線は2V以上の電圧となり、この2V以上の電圧が3端子レギュレータQ3を介して制御部30に入力されると、制御部30のワンチップマイコンは、オートリセット機能により駆動を開始する。
FIG. 5 is a table showing the relationship between the current flowing through the load and the voltage applied to each component of the control circuit in the power consumption and overcurrent display device according to the present embodiment.
In the power consumption and overcurrent display device, when a load is connected to the
制御部30は、駆動開始すると間欠充電制御部22に接続しているピン(図4中の16ピン)からパルス信号を出力する。このパルス信号はLow(以下、Lという)からHigh(以下、Hという)に切り替わったとき、Hの状態を1秒間保持してLに切り換わるようにプログラミングされている。また3端子レギュレータQ3の出力は、制御部30が駆動開始したことで電気二重層コンデンサC5及び基準電圧記録用コンデンサC6に充電される。
The
制御部30の16ピン出力がHとなったパルス信号は、間欠充電制御部22に送られ、ベース電流制限用抵抗R5を介してNPNトランジスタQ2のベースに入力される。これにより、NPNトランジスタQ2はコレクタ−エミッタ間がオンとなる。また、バイアス抵抗R2で逆バイアスが与えられてコレクタ−エミッタ間がオフであったPNPトランジスタQ1は、NPNトランジスタQ2がオンとなったことを受けてベース電流が引き出され、PNPトランジスタQ1のコレクタ−エミッタ間をオンとする。
The pulse signal whose 16-pin output of the
このPNPトランジスタQ1のコレクタ−エミッタ間がオンとなったことにより、PNPトランジスタQ1のエミッタ側に接続されているダイオードブリッジ回路D5のプラス側に発生する電力を蓄電部23に送電することが可能となる。この電力は、3端子レギュレータQ3を介して、電気二重層コンデンサC5及び基準電圧記録用コンデンサC6に充電される。
電気二重層コンデンサC5及び基準電圧記録用コンデンサC6の充電時間は、PNPトランジスタQ1がオンとなっている時間であり、したがって制御部30から送信したパルス信号Hの状態の時間(1秒)となる。
制御部30のワンチップマイコンは、オートリセット機能による駆動開始後は、この電気二重層コンデンサC5に蓄えられた電力のみで駆動することとなる。
When the collector-emitter of the PNP transistor Q1 is turned on, the power generated on the plus side of the diode bridge circuit D5 connected to the emitter side of the PNP transistor Q1 can be transmitted to the
The charging time of the electric double layer capacitor C5 and the reference voltage recording capacitor C6 is the time during which the PNP transistor Q1 is turned on, and thus the time (1 second) of the state of the pulse signal H transmitted from the
The one-chip microcomputer of the
制御部30を駆動した状態で時間が経過すると、電気二重層コンデンサC5の電力が徐々に消費され、電圧が降下していく。このため制御部30は、基準電圧記録用コンデンサC6に蓄えられている電圧を電流制限抵抗R8を介して制御部のA/D変換機能の18ピンから入力し、電気二重層コンデンサC5の電圧と基準電圧記録用コンデンサC6に蓄えられている電圧の比較を行っている。本実施形態の制御部30は、基準電圧記録用コンデンサC6の電圧に対し電気二重層コンデンサC5の電圧が70%まで下がったときに、制御部30の16ピン出力をLからHへ移行する構成としている。
When time elapses while the
制御部30が16ピン出力をLからHへ移行すると、このHとなったパルス信号がベース電流制限用抵抗R5を介してNPNトランジスタQ2のベースに流れ、コレクタ−エミッタ間をオンとする。これによりPNPトランジスタQ1のコレクタ−エミッタ間もオンになり、ダイオードブリッジ回路D5のプラス側に発生した電力を再度、電気二重層コンデンサC5及び基準電圧記録用コンデンサC6の双方に充電することができる。
When the
制御部30が、電気二重層コンデンサC5に電圧を充電するタイミングは、以下の計算過程によって求めることができる。
例えば、電気二重層コンデンサC5の耐圧(V)が3.3Vで、静電容量(C)が0.22Fとすると、電荷量(Q0)は次式(1)によって0.73クローンとなる。
Q0=CV1 ・・・(1)
The timing at which the
For example, when the withstand voltage (V) of the electric double layer capacitor C5 is 3.3V and the capacitance (C) is 0.22F, the charge amount (Q0) is 0.73 clones according to the following equation (1).
Q0 = CV1 (1)
ここで、充電電流(i)を100mAとすると、未充電から満充電に掛かる時間(t)は、次式(2)によって7.26秒となる。
t=Q0/i ・・・(2)
ただし、3Vまで降下した電圧(V2)から満充電(V1)にするのに掛かる時間(t)は、次式(3)によって0.66秒となる。
t=C(V1−V2)/i ・・・(3)
Here, if the charging current (i) is 100 mA, the time (t) required from full charging to full charging is 7.26 seconds according to the following equation (2).
t = Q0 / i (2)
However, the time (t) required for full charge (V1) from the voltage (V2) dropped to 3V is 0.66 seconds according to the following equation (3).
t = C (V1-V2) / i (3)
また、消費電力及び過電流表示装置の消費電流の計測時にかかる消費電流は100μA以下であるから、規定降下電圧まで放電できる時間(t)は、次式(4)によって10分55秒となる。
t=−C・R・Ln(V2/V1)・・・(4)
すなわち、制御部30は、間欠充電制御部22に約11分間隔で0.66秒間の充電指示を繰り返すことで、電気二重層コンデンサC5に対し電力を安定的に充電することができる。本実施形態の制御部30は、パルス信号としてHの状態を1秒間保持しており、電気二重層コンデンサC5への充電を確実に行える構成となっている。このように制御部30のプログラムを設定すると、最低限の消費電力で消費電力及び過電流表示装置を安定動作することが可能となる。
In addition, since the current consumption when measuring the power consumption and the current consumption of the overcurrent display device is 100 μA or less, the time (t) that can be discharged to the specified voltage drop is 10 minutes and 55 seconds according to the following equation (4).
t = −C · R · Ln (V2 / V1) (4)
That is, the
なお、降下した電圧(V2)を満充電(V1)にするのに掛かる消費電力は、次式(5)によって求めることができる。
P=I・V2・(t0/3600) ・・・(5)
したがって、消費電力及び過電流表示装置の消費電力は、0.06Whとなる。
In addition, the power consumption required to make the dropped voltage (V2) full charge (V1) can be calculated | required by following Formula (5).
P = I · V2 · (t 0/3600) ··· (5)
Therefore, the power consumption and the power consumption of the overcurrent display device are 0.06 Wh.
制御部30は、負荷に流れる電流が5A未満の場合に、上記の電気二重層コンデンサC5への間欠充電を繰り返し実施する。このように制御部30及び表示部5を動作させる電気二重層コンデンサC5の充電タイミングを制御部30自体が制御することにより、制御部30及び表示部5には電力が安定的に供給される。よって、コンセント100に接続した負荷が待機状態となっていても、同負荷にかかる待機電力を常に検出して表示することができる。
When the current flowing through the load is less than 5 A, the
また、5A以上の負荷電流が流れた場合には、電源生成部11の電流トランスCT1からの電力供給が充分に行われ、電気二重層コンデンサC5に常に充電することが可能となる。このため、制御部30は間欠充電制御部22に対する充電指示を停止する構成としている。
このように、電流トランスCT1がコンセント100に流れる負荷電流に応じた電力を生成することで、電気二重層コンデンサC5への充電に用いることができるため、消費電力を大幅に低減することができる。
In addition, when a load current of 5 A or more flows, power is sufficiently supplied from the current transformer CT1 of the power generation unit 11, and the electric double layer capacitor C5 can always be charged. For this reason, the
Thus, since the current transformer CT1 can generate electric power according to the load current flowing through the
なお、負荷が接続されていない場合は、コンセント100の電流経路が遮断された状態となっているので、消費電力及び過電流表示装置が検出する電流がゼロとなる。その結果、消費電力及び過電流表示装置は制御部30及び表示部5が駆動せず、消費電力をゼロとすることができる。
When the load is not connected, the current path of the
コンセント100に接続した負荷にかかる消費電力及び過電流の検出は、電流トランスCT1によって生成した電圧を、電流検出部12の分圧抵抗R6、R7および平滑コンデンサC1において検出することでなされる。電流トランスCT1の二次側巻線において一次側巻線に流れる電流値に比例する電圧が生成されると、全波整流回路によって直流電圧化した信号として電流検出部12に送られる。そして電流検出部12にかかる電圧Vsが、制御部30のA/D変換機能を備えたピン(図4中の17ピン)に入力される。制御部30はこの電圧VsのA/D変換の結果を演算して、消費電力として電力表示LCD51に表示する。
The power consumption and overcurrent applied to the load connected to the
本実施形態の消費電力及び過電流表示装置の電力表示LCD51による表示は、図5に示すように、コンセント100に接続された負荷の消費電力が0.5Wから1.0Wのときは、電力表示LCD51による「待機電力消費中」の文字が点滅し、5Wから900Wまでは、電力表示LCD51の複数個あるバーが順次点灯していく。これによりユーザは、負荷使用時や待機時においてコンセント100にかかる消費電力を知ることができる。
As shown in FIG. 5, when the power consumption of the load connected to the
また、制御部30は、電圧Vsの検出結果からコンセント100に予め設定された過電流値に近づいていると判別した場合、過電流検出として過電流表示LED50を点灯する。本実施形態の過電流表示LED50による表示は、コンセント100に接続された負荷の電流が10Aから12Aのときは、過電流表示LED50によるフェードイン・フェードアウト点滅を2秒間隔で繰り返して注意を促し、13A以上のときは過電流表示LED50を0.2秒間隔で点滅し、これ以上の負荷が増えると危険であることを知らせる。
Further, when the
次に、本実施形態の消費電力及び過電流表示装置の使用方法について説明する。
図6は、本実施形態に係る消費電力及び過電流表示装置の配線を概略的に示す正面図であり、図7は、図6の背面図である。
図6に示すように、消費電力及び過電流表示装置を備えたコンセント100は、屋内配線を介して分電盤(電力供給源)200に接続される。具体的には、図2、図7に示すように、装置本体1の電源側端子6が電源側線201を介して分電盤200に接続され、また接地側端子8が接地側線202を介して分電盤200に接続される。一方、コンセント電源側端子7は、コンセント内配線電源側線203を介して、コンセント100の電源側端子に接続され、コンセント接地側端子9は、コンセント内配線接地側線204を介して、コンセント100の接地側端子に接続される。このように配線することで、消費電力及び過電流表示装置は、上述した消費電力及び過電流の表示を実施することができる。
Next, a method for using the power consumption and overcurrent display device of this embodiment will be described.
FIG. 6 is a front view schematically showing the power consumption and wiring of the overcurrent display device according to this embodiment, and FIG. 7 is a rear view of FIG.
As shown in FIG. 6, the
また、コンセント100は、図6、図7に示すように、渡り配線205、206によって複数個つないでいくことで、各コンセント100、100’、100’’、・・・にかかる負荷全体の消費電力及び過電流を検出することが可能である。具体的には、分電盤200に直接接続する装置本体1を、コンセント内配線電源側線203、コンセント内配線接地側線204を介してコンセント100に接続する。また、次のコンセント100’に接続する装置本体1’は、前記コンセント100に対して渡り配線電源側線205、渡り配線接地側線206を介して接続する。このように接続すると、コンセント100にある消費電力及び過電流表示装置は、コンセント100の負荷と、コンセント100’の負荷を含めた消費電力及び過電流を検出することができる。さらに、3つ目のコンセント100’’も同じように接続することで、コンセント100にある消費電力及び過電流表示装置は、コンセント100の負荷と、コンセント100’の負荷と、コンセント100’’を含めた消費電力及び過電流を検出することができる
Further, as shown in FIGS. 6 and 7, a plurality of
このように消費電力及び過電流表示装置は、各コンセント100、100’、100’’、・・・にかかる負荷全体の消費電力及び過電流を検出して表示することで、待機電力等の使用をユーザに対し一層意識させることができる。
In this way, the power consumption and overcurrent display device detects standby power consumption and overcurrent of the entire load on each
以上、本実施形態の消費電力及び過電流表示装置によれば、制御部30及び表示部5を動作させる電力を最小限に抑えつつ、コンセント100に接続した負荷にかかる過電流及び待機電力を確実に検出して表示することができる。よって、この消費電力及び過電流表示装置を用いることで、電力コストをかけずに、負荷による待機電力の使用等をユーザに促すことができ、環境保全にともなう消費電力の低減等に貢献することができる。
As described above, according to the power consumption and overcurrent display device of the present embodiment, the overcurrent and standby power applied to the load connected to the
1:装置本体、2:配線、3:接続部、4:制御回路、5:表示部、6:電源側端子、7:コンセント側端子(電源側)、8:接地側端子、9:コンセント側端子(接地側)、
10:第1電源部、11:電源生成部、12:電流検出部、
20:第2電源部、21:ダイオードブリッジ部、22:間欠充電制御部、23:蓄電部、
30:制御部、
50:過電流表示LED、51:電力表示LCD
100:コンセント、101:取付枠、
200:分電盤(電力供給源)、201:電源側線、202:接地側線、203:コンセント内配線電源側線、204:コンセント内配線接地側線、205:渡り配線電源側線、206:渡り配線接地側線、
CT1:電流トランス、
C5:電気二重層コンデンサ、
C6:基準電圧記録用コンデンサ、
D5:ダイオードブリッジ回路、
Q1:PNPトランジスタ、
Q2:NPNトランジスタ、
Q3:三端子レギュレータ
1: device main body, 2: wiring, 3: connection unit, 4: control circuit, 5: display unit, 6: power supply side terminal, 7: outlet side terminal (power supply side), 8: ground side terminal, 9: outlet side Terminal (ground side),
10: first power supply unit, 11: power supply generation unit, 12: current detection unit,
20: second power supply unit, 21: diode bridge unit, 22: intermittent charge control unit, 23: power storage unit,
30: control unit,
50: Overcurrent display LED, 51: Power display LCD
100: outlet, 101: mounting frame,
200: Distribution board (power supply source), 201: Power supply side line, 202: Grounding side line, 203: Outlet wiring power supply side line, 204: Outlet outlet wiring grounding side line, 205: Crossover wiring power supply side line, 206: Crossing wiring grounding side line ,
CT1: current transformer,
C5: Electric double layer capacitor,
C6: reference voltage recording capacitor,
D5: Diode bridge circuit,
Q1: PNP transistor,
Q2: NPN transistor,
Q3: Three-terminal regulator
Claims (5)
消費電力または過電流の状態を表示する表示部と、
前記表示部に接続するとともに、当該表示部の表示を操作する制御部と、
前記負荷に流れる電流を検出し、当該検出した電流値に比例する電圧を生成する第1電源部と、
前記負荷に流れる電力から間欠的に充電を行うとともに、充電した電力を前記制御部に供給する第2電源部と、を備え、
前記制御部は、前記第1電源部が所定以上の電圧を生成した場合に、前記第2電源部による充電を停止するとともに、前記第1電源部が所定未満の電圧を生成した場合に、前記第2電源部による充電を間欠的に行うように、そのタイミングを指示することを特徴とする消費電力及び過電流表示装置。 A power consumption and overcurrent display device that displays at least the standby power consumption of the connected load at the outlet connected to the electrical load and detects and displays the overcurrent when the connected load is used. And
A display that displays power consumption or overcurrent status;
A control unit for connecting to the display unit and operating the display of the display unit;
A first power supply unit that detects a current flowing through the load and generates a voltage proportional to the detected current value;
A second power supply unit that intermittently charges from the power flowing through the load and supplies the charged power to the control unit,
The control unit stops charging by the second power supply unit when the first power supply unit generates a voltage that is equal to or higher than a predetermined level, and when the first power supply unit generates a voltage that is lower than the predetermined level, A power consumption and overcurrent display device characterized by instructing the timing so that charging by the second power supply unit is intermittently performed.
当該蓄電部は、第1電源部において生成した電力も共に蓄電可能な構成であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の消費電力及び過電流表示装置。 The second power supply unit has a power storage unit including an electric double layer capacitor for storing the supplied power for a predetermined time,
5. The power consumption and overcurrent display device according to claim 1, wherein the power storage unit is configured to be capable of storing both power generated in the first power supply unit.
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