JP2012163446A

JP2012163446A - 電流測定器

Info

Publication number: JP2012163446A
Application number: JP2011024164A
Authority: JP
Inventors: Koji Konishi; 功次小西
Original assignee: Kawamura Electric Inc
Current assignee: Kawamura Electric Inc
Priority date: 2011-02-07
Filing date: 2011-02-07
Publication date: 2012-08-30

Abstract

【課題】乾電池の消耗を抑制可能であり、従来より長期間にわたって乾電池を交換することなく連続的に作動することができる上、外部機器との間での通信も好適に実行することができる電流測定器を提供する。
【解決手段】ＭＰＵ１０は、ＵＳＢ端子２３に外部機器が接続されているか否かにより、内部発振回路１３と外部発振回路１４とを選択的に使用して動作する。すなわち、外部機器が接続されていない場合、ＭＰＵ１０は、比較的発振周波数が低くて周波数精度も低いものの、消費電力の小さな内部発振回路１３のクロック周波数で動作し、外部発振回路１４については停止させた状態とする。そして、外部機器が接続された場合にのみ、ＭＰＵ１０は、発振周波数が高くて周波数精度も高い外部発振回路１４を起動させ、外部発振回路１４のクロック周波数で動作する。
【選択図】図２

Description

本発明は、たとえば電路に流れる電流を測定するとともにその測定値を記録する電流測定器に関するものである。

従来、電路を把持するためのクランプ部を備えており、該クランプ部を介して電路に流れる電流を測定し、且つ、その測定値を記録する電流測定器が一般的に知られている（たとえば特許文献１）。また、近年では、該電流測定器に、外部機器（たとえばパーソナルコンピュータ等）を接続するためのＵＳＢ端子が設けられており、記録した測定値をＵＳＢ通信により外部機器へ送信可能となっている。そして、このような電流測定器は、特許文献１にも開示されているように、本体ケースに乾電池を内蔵しており、該乾電池を電源として作動していた。また、特許文献１には記載されていないものの、電流測定器には、ＣＰＵを動作させるクロック周波数を発生させる発振回路として、発振周波数及び周波数精度の高い水晶振動子を有する発振回路が備えられている。

特開２００９−６３４９２号公報

水晶振動子を有する発振回路は、発振周波数及び周波数精度が高いものの、消費電力が大きい。したがって、上述したような従来の電流測定器では、乾電池の消耗が激しく、連続的に作動可能な期間が短いという問題がある。そこで、水晶振動子を有さない発振回路を搭載する構成も考えられるが、水晶振動子を有さない発振回路は、発振周波数が低くて周波数精度も低いため、ＵＳＢ通信に適さないという問題が生じる。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、乾電池の消耗を抑制可能であり、従来より長期間にわたって乾電池を交換することなく連続的に作動することができる上、外部機器との間での通信も好適に実行することができる電流測定器を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、外部機器を接続可能であるとともに、乾電池を電源として作動し電流を測定する制御部と、測定値が記録される記録部とを備えており、前記制御部は、前記外部機器の接続を検知すると前記外部機器との間で通信を実行し、前記記録部に記録されている測定値を前記外部機器へ出力する電流測定器であって、前記制御部の内部に予め組み込まれた水晶振動子を有さない内部発振回路と、前記制御部とは別個に設けられた水晶振動子を有する外部発振回路と、前記内部発振回路と前記外部発振回路との何れの発振回路のクロック周波数で動作するかを選択する動作クロック選択回路とを備えており、前記制御部は、前記外部機器が接続されていない状態では前記外部発振回路を停止させ、前記内部発振回路のクロック周波数で動作する一方、前記外部機器が接続されている間のみ前記外部発振回路を起動させ、前記外部発振回路のクロック周波数で動作することを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記制御部は、前記外部発振回路のクロック周波数で動作している間、前記内部発振回路を停止させないことを特徴とする。

本発明によれば、制御部の内部に予め組み込まれた水晶振動子を有さない内部発振回路と、制御部とは別個に設けられた水晶振動子を有する外部発振回路と、内部発振回路と外部発振回路との何れの発振回路のクロック周波数で動作するかを選択する動作クロック選択回路とを備えており、制御部は、外部機器が接続されていない状態では外部発振回路を停止させ、内部発振回路のクロック周波数で動作する一方、外部機器が接続されている間のみ外部発振回路を起動させ、外部発振回路のクロック周波数で動作する。すなわち、外部機器が接続されていない場合、制御部は、比較的発振周波数が低くて周波数精度も低いものの、消費電力の小さな内部発振回路のクロック周波数で動作し、外部発振回路については停止させた状態とする。そして、外部機器が接続された場合にのみ、制御部は、発振周波数が高くて周波数精度も高い外部発振回路を起動させ、外部発振回路のクロック周波数で動作する。したがって、乾電池の消耗を抑制することができ、従来より長期間にわたって乾電池を交換することなく連続的に作動することができる上、外部機器との間での通信に関しても不具合なく好適に実行することができる。
また、請求項２に記載の発明によれば、外部発振回路のクロック周波数で動作している間も内部発振回路のクロック周波数発生動作を停止させないため、発振回路を内外で切り替える際に両発振回路とも停止している状態が発生せず、内部発振回路から外部発振回路へ、若しくは、外部発振回路から内部発振回路へスムーズに切り替えることができる。

電流を測定する電流測定器を示した斜視説明図である。電流測定器を示したブロック構成図である。制御用電源回路の詳細を示した回路図である。

以下、本発明の一実施形態となる電流測定器について、図面にもとづき詳細に説明する。

図１は、電流を測定する電流測定器１を示した斜視説明図であり、図２は、電流測定器１を示したブロック構成図である。
電流測定器１は、従来同様、電路（ここでは単相電路Ｘ、Ｙ）に流れる電流を測定するためのものであって、各電路を把持する最大３つのクランプ部３、３（ここでは２つのみを使用）と、各クランプ部３のプラグを差込接続可能な３つのジャック４、４、４を有する本体ケース２とを備えてなる。そして、本体ケース２内には、比較的発振周波数が低くて（たとえば８ＭＨｚ）水晶振動子を有さない内部発振回路１３を組み込んでなるＭＰＵ１０が設けられており、該ＭＰＵ１０による制御のもと、クランプ部３が把持する電路の電流を測定するとともに、その測定値や測定時刻等といった測定データをメモリー１１に記録するようになっている。また、本体ケース２には、パーソナルコンピュータ等の外部機器に設けられたＵＳＢコネクタ（図示せず）を接続可能なＵＳＢ端子２３が設けられているとともに、比較的発振周波数が高くて（たとえば２０ＭＨｚ）水晶振動子を有する外部発振回路１４が設けられている。そして、該ＵＳＢ端子２３に外部機器が接続されると、ＭＰＵ１０は外部発振回路１４を使用して動作し、外部機器との間でＵＳＢ通信を実行することにより、メモリー１１に記録されている測定データを外部機器へ出力するようになっている。さらに、本体ケース２内には、乾電池２２が内蔵されており、後述するように電源供給可能な外部機器が接続されない限り、ＭＰＵ１０は、乾電池２２から電源供給をうけて動作するようになっている。尚、５は、本体ケース２に設けられ、電流の測定値を表示したり、乾電池の寿命がつきそうな事態を報知したりするためのモニターである。また、１２は、クランプ部３による検出値をデジタル変換するためのＡ／Ｄコンバータである。

ここで、本発明の要部となる発振回路１３、１４の使い分けに係る構成について説明する。
ＭＰＵ１０には、上述したように内部発振回路１３が組み込まれているとともに、ＭＰＵ１０を内部発振回路１３又は外部発振回路１４の何れのクロック周波数で動作させるかを選択するための動作クロック選択回路１５、外部発振回路１４を起動／停止するためのＯＮ／ＯＦＦ回路１６、及び外部発振回路１４を駆動させるための駆動回路１７も組み込まれている。そして、ＭＰＵ１０は、ＵＳＢ端子２３に外部機器が接続されていない場合、外部発振回路１４を起動させることなく停止させた状態のまま、内部発振回路１３で発生したクロック周波数で動作する。ここで、ＵＳＢ端子２３に外部機器が接続されると、ＭＰＵ１０は、ＵＳＢ端子２３にかかる５Ｖの電圧を検出することにより外部機器の接続を検知する（尚、当該検知は、ＵＳＢ端子２３の１番ピンの状態を監視しているＭＰＵ１０のＩ／Ｏポートにより可能となっている）とともに、ＯＮ／ＯＦＦ回路１６により駆動回路１７を動作可能とし、駆動回路１７の動作により外部発振回路１４を起動させる。また、動作クロック選択回路１５によって動作に使用するクロック周波数を内部発振回路１３から外部発振回路１４へと切り替える。したがって、ＭＰＵ１０は、外部発振回路１４のクロック周波数で動作し、たとえば外部機器へメモリー１１に記録されている測定値等をＵＳＢ通信により出力する。尚、ＭＰＵ１０は、外部発振回路１４のクロック周波数で動作している間も内部発振回路１３については停止させず、クロック周波数の発生動作を継続させる。
その後、外部機器の接続が解除されると、ＭＰＵ１０は、当該事態の検知をもってＯＮ／ＯＦＦ回路１６により駆動回路１７、ひいては外部発振回路１４を停止するとともに、動作クロック選択回路１５により動作に使用するクロック周波数を外部発振回路１４から内部発振回路１３へと切り替え、再び内部発振回路１３のクロック周波数で動作するようになる。

次に、電流測定器１の電源供給機構について、図２及び３をもとに説明する。図３は、制御用電源回路２１の詳細を示した回路図である。
制御用電源回路２１は、乾電池２２若しくはＵＳＢ端子２３に接続される外部機器（パーソナルコンピュータ等の電源供給可能な外部機器）の何れかを電源としてＭＰＵ１０に電源供給するための回路であって、乾電池２２による電源供給を制御するための電源用レギュレータＩＣ２４と、外部機器による電源供給を制御するための電源用レギュレータＩＣ２５と、電源用レギュレータＩＣ２４を動作／停止させるため、２つのトランジスタＱ１、Ｑ２、及び抵抗Ｒを有するスイッチング回路２６とを備えている。そして、各電源用レギュレータＩＣ２４、２５は、ＣＥ端子を有しており、該ＣＥ端子が“Ｌ”であると一次側電圧を若干降圧し安定化させた後に二次側へ電圧を出力する一方、“Ｈ”になると自身の動作を停止するようになっている。尚、Ｄ１は、電源用レギュレータＩＣ２４と乾電池２２との間に設けられたダイオード、Ｄ２は、電源用レギュレータＩＣ２５とＵＳＢ端子２３との間に設けられたダイオードであり、夫々二次側の電圧が一次側の電圧よりも高くなった際の電流の逆流防止を図っている。

上記構成を有する制御用電源回路２１では、ＵＳＢ端子２３に外部機器が接続されていない場合、スイッチング回路２６における抵抗Ｒにより、電源用レギュレータＩＣ２４のＣＥ端子は“Ｌ”となる。したがって、電源用レギュレータＩＣ２４は動作状態となり、乾電池２２を電源としてＶｃｃを供給する。すなわち、ＭＰＵ１０は、乾電池２２を電源として作動することになる。一方、電源用レギュレータＩＣ２５のＣＥ端子も“Ｌ”となり、電源用レギュレータＩＣ２５も動作状態となっているものの、電源用レギュレータＩＣ２５の一次側に電圧がないため、電源用レギュレータＩＣ２５の二次側へ電圧が出力されることはない。

ここで、ＵＳＢ端子２３にＵＳＢコネクタを接続して外部機器を接続すると、スイッチング回路２６に電圧が供給されてトランジスタＱ１、Ｑ２がＯＮとなる。したがって、電源用レギュレータＩＣ２４のＣＥ端子は“Ｈ”となり、電源用レギュレータＩＣ２４は停止状態となって乾電池２２からの電源供給を停止する。一方、電源用レギュレータＩＣ２５は、一次側に電圧が供給されるため、当該電圧を安定化させた後に二次側へ電圧を供給、すなわち外部機器を電源としてＶｃｃを供給する。したがって、外部機器がＵＳＢ端子２３に接続されている間、ＭＰＵ１０は、外部機器を電源として作動することになる。

以上のような構成を有する電流測定器１によれば、水晶振動子を有さずＭＰＵ１０に組み込まれた内部発振回路１３と、水晶振動子を有する外部発振回路１４との２つの発振回路を備えている。そして、ＭＰＵ１０は、ＵＳＢ端子２３に外部機器が接続されているか否かにより、内部発振回路１３と外部発振回路１４とを選択的に使用して動作するようになっている。すなわち、外部機器が接続されていない場合、ＭＰＵ１０は、比較的発振周波数が低くて周波数精度も低いものの、消費電力の小さな内部発振回路１３のクロック周波数で動作し、外部発振回路１４については停止させた状態とする。そして、外部機器が接続された場合にのみ、ＭＰＵ１０は、発振周波数が高くて周波数精度も高い外部発振回路１４を起動させ、外部発振回路１４でのクロック周波数で動作することになる。したがって、乾電池２２の消耗を抑制することができ、従来より長期間にわたって乾電池を交換することなく連続的に作動することができる上、ＵＳＢ通信に関しても不具合なく好適に実行することができる。

また、外部発振回路１４のクロック周波数で動作している間も内部発振回路１３のクロック周波数発生動作を停止させないため、発振回路を内外で切り替える際に両発振回路とも停止している状態が発生せず、内部発振回路１３から外部発振回路１４へ、若しくは、外部発振回路１４から内部発振回路１３へスムーズに切り替えることができる。
さらに、制御用電源回路２１に、乾電池２２による電源供給を制御する電源用レギュレータＩＣ２４と、外部機器による電源供給を制御するための電源用レギュレータＩＣ２５とを設けるとともに、ＵＳＢ端子２３への電源供給可能な外部機器の接続の有無により、電源用レギュレータＩＣ２４を動作／停止させる、すなわちＭＰＵ１０の電源を乾電池２２とするか若しくは外部機器とするかを切り替えるスイッチング回路２６を設けている。したがって、たとえばメモリー１１に記録されている測定データを外部機器へ読み出す場合等には、外部機器を電源としてＭＰＵ１０が作動するため、乾電池２２の消耗を一層抑制することができる。

なお、本発明に係る電流測定器は、上記実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、本体ケース等の構成は勿論、発振回路の切り替えに係る構成や制御用電源回路やスイッチング回路の構成等について、必要に応じて適宜変更することができる。

たとえば、上記実施形態では、ＵＳＢ端子２３への外部機器の接続をもって発振回路を切り替える構成としているが、無線通信部を有する電流測定器の場合、無線通信部を介して通信信号を受信したことをもって外部発振回路を起動させ、内部発振回路から外部発振回路へと使用する発振回路を切り替えるような構成を採用することも可能である。
また、上記実施形態では、ＵＳＢ端子２３への外部機器の接続をもって電源を乾電池２２から外部機器へ切り替えるように構成しているが、当該構成を採用せず、乾電池のみを電源とするような電流測定器としてもよい。この場合でも、内部発振回路と外部発振回路との切り替えを行うことで、消費電力の大きな外部発振回路の動作期間を必要最低限に抑えることができるため、乾電池の消耗の抑制を図ることができる。

１・・電流測定器、２・・本体ケース、１０・・ＭＰＵ（制御部）、１１・・メモリー（記録部）、１３・・内部発振回路、１４・・外部発振回路、１５・・動作クロック選択回路、１６・・ＯＮ／ＯＦＦ回路、１７・・駆動回路、２１・・制御用電源回路、２２・・乾電池、２３・・ＵＳＢ端子、２４、２５・・電源用レギュレータＩＣ、２６・・スイッチング回路、Ｑ１、Ｑ２・・トランジスタ、Ｒ・・抵抗。

Claims

外部機器を接続可能であるとともに、乾電池を電源として作動し電流を測定する制御部と、測定値が記録される記録部とを備えており、前記制御部は、前記外部機器の接続を検知すると前記外部機器との間で通信を実行し、前記記録部に記録されている測定値を前記外部機器へ出力する電流測定器であって、
前記制御部の内部に予め組み込まれた水晶振動子を有さない内部発振回路と、前記制御部とは別個に設けられた水晶振動子を有する外部発振回路と、前記内部発振回路と前記外部発振回路との何れの発振回路のクロック周波数で動作するかを選択する動作クロック選択回路とを備えており、
前記制御部は、前記外部機器が接続されていない状態では前記外部発振回路を停止させ、前記内部発振回路のクロック周波数で動作する一方、前記外部機器が接続されている間のみ前記外部発振回路を起動させ、前記外部発振回路のクロック周波数で動作することを特徴とする電流測定器。
前記制御部は、前記外部発振回路のクロック周波数で動作している間、前記内部発振回路を停止させないことを特徴とする請求項１に記載の電流測定器。