JP2013124915A - 電力測定器 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的簡単な設定操作で波形表示内容を変更できる電力測定器を提供すること。
【解決手段】波形表示機能を有する電力測定器において、
あらかじめ設定された表示画面の表示形態設定条件を表示モード別に画面単位で格納する表示形態設定条件格納手段と、
この表示形態設定条件格納手段に格納される表示画面の表示形態設定条件を設定入力するとともに、所望の表示モードの所望の画面に対応した表示形態設定条件を読み出す操作手段とを具備し、
測定結果を前記表示画面に所望の表示モードの所望の表示形態で表示することを特徴とするもの。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電力測定器に関し、詳しくは、複数の波形情報から所望の波形を少なくとも１つ選択して所望の表示形態で表示するための表示制御の改善に関する。

たとえば液晶などの表示器が搭載された電力測定器では、線グラフ、バーグラフ、ベクトルグラフなどの各種グラフを、１つまたは複数に分割された表示領域に、１つずつまたは複数のグラフを組み合わせて表示することがある。

また、高機能の電力測定器では、同一の表示領域に、複数の線、バー、ベクトルなどの各種波形を組み合わせることにより、複数の波形を同時に表示できるように構成されたものもある。

図４は、このような波形表示機能を有する電力測定器の一例を示す概略ブロック図である。入力端子１に入力されるアナログ測定信号は、入力部２で所定の振幅になるように増幅または減衰されてＡ／Ｄ変換器３に入力され、デジタル信号に変換される。

Ａ／Ｄ変換器３で変換されたデジタル信号は、逐次、アクイジションメモリ４に格納される。

アクイジションメモリ４に格納されたデジタル信号は、操作部５を介して設定される電圧測定、電流測定、モータ回転速度測定、トルク測定などの測定演算条件に基づいてＣＰＵ６に読み出され、各種測定パラメータの演算処理が行われ、それらの演算結果はハードディスクなどのメモリ７に格納される。

また、ＣＰＵ６は、操作部５を介して設定される表示条件に基づいて、各種測定パラメータを所定の表示形態で表示するための表示制御処理を行い、表示制御処理結果を表示部８に表示する。

図５は、表示部８の表示形態の一例を示す画面例図である。図５の表示画面では、表示画面全体が１つの表示領域ＤＡに設定されていて、１つの表示領域ＤＡに６系統の電圧・電流波形と、モータの速度波形と、トルク波形が、組み合わせて表示されている。なお、表示領域ＤＡの右端には、各波形の情報を表示する情報領域ＩＡが設けられている。

図６は、表示部８の表示形態の他の例を示す画面例図である。図６の表示画面では、表示画面全体は垂直方向に６つの表示領域ＤＡ１〜ＤＡ６に分割されていて、これら表示領域ＤＡ１〜ＤＡ６のそれぞれに、６系統の電圧・電流波形と、モータの速度波形と、トルク波形が組み合わせて表示されている。

図７も、表示部８の表示形態の他の例を示す画面例図である。図７の表示画面では、表示画面全体は垂直方向に２つの表示領域ＤＡ１、ＤＡ２に分割されていて、これら表示領域ＤＡ１、ＤＡ２のそれぞれに、６系統の電圧・電流波形と、モータの速度波形と、トルク波形が、組み合わせて表示されている。

図８は、図７の表示画面における波形表示選択メニューＭＮの表示例図である。波形表示選択メニューＭＮには、波形を個別にオン／オフ設定する複数のボタンＢＴａと、波形の振幅を拡大・縮小するズーム率を個別に設定表示する複数のボタンＢＴｂと、波形の垂直位置を個別に設定表示する複数のボタンＢＴｃが設けられている。この波形表示選択メニューＭＮは、表示画面にポップアップ表示される。

なお、情報領域ＩＡ部分には、波形表示選択メニューＭＮの表示とともに、スイッチ部ＳＷが表示されている。スイッチＳＷ１は全波形の表示をオンにし、スイッチＳＷ２は全波形の表示をオフにするものであり、図８の例ではスイッチＳＷ１により全波形が表示されるようにボタンＢＴａの全てがオンに設定されている。

図９は、図７の表示画面における波形表示選択メニューＭＮの他の表示例図であり、波形を個別にオン／オフ設定する複数のボタンＢＴａのうち、電圧Ｕ１と電流Ｉ１の２つがオンに設定されている。このような波形表示選択メニューＭＮによる設定は、波形表示選択メニューＭＮを閉じることにより実行される。

図１０は、図９により設定された波形の組み合わせによる画面の表示例である。図１０において、表示領域ＤＡ１には電圧Ｕ１の波形が表示され、表示領域ＤＡ２には電流Ｉ１の波形が表示されている。

図１１は、波形表示選択メニューＭＮの他の表示例図である。図１１の表示画面では、表示画面全体は垂直方向に３つの表示領域ＤＡ１〜ＤＡ３に分割されている。そして、波形表示選択メニューＭＮの波形を個別にオン／オフ設定する複数のボタンＢＴａは、３つの電圧Ｕ４とＵ５とＵ６の波形を表示領域ＤＡ１〜ＤＡ３にそれぞれ１つずつ表示するようにオンに設定されている。

図１２は、図１１の波形表示選択メニューＭＮを閉じた表示画面例図である。垂直方向に分割された３つの表示領域ＤＡ１〜ＤＡ３に、電圧Ｕ４とＵ５とＵ６の波形が１つずつ表示されている。

これら図５から図１２に示すような電力測定器の表示画面に、所望の波形を所望の表示形態で表示するためには、以下のような複数ステップの波形表示設定を行う必要がある。
１）同時に何個の波形を表示させるかの設定
２）表示領域ごとにどの波形(複数)を表示させるかの設定
３）波形ごとの表示/非表示の設定
４）波形ごとの上下表示位置を調整するために垂直方向の設定
５）波形ごとに波形の振幅を拡大・縮小するための表示領域縦軸の設定
６）波形ごとに横軸の設定

前述のように、電力測定器は、多種多様な波形を表示することができ、表示領域に表示したい情報として多数の波形情報を持っている。開発や解析の現場では、限られた画面表示範囲で複数波形情報を確認することがあるが、図５に示すように複数波形情報を同時に１つの表示領域ＤＡに表示すると、波形が重なってしまい、所望の波形を視認することが困難となる。

波形の重なりを解消するためには、「１）同時に何個の波形を表示させるかの設定」で表示画面の表示領域数を増やし、それぞれの表示領域に所望の波形を表示することが考えられるが、表示領域数を増やすと図６に示すように各波形の表示範囲が小さくなり、各波形を視認することが困難となる。

そこで、確認したい所望の複数の波形を同時には表示せず、図９、図１１に示すように波形表示選択メニューＭＮに基づいて設定を切り替えながら、図１０、図１２に示すように各表示領域に波形を１つずつ表示し確認したり、図７、図８に示すように関連性のある波形をいくつかの「組」として表示し確認することが行われている。

言い換えると、電力測定器のユーザは、
ａ）分割表示する表示領域の数
ｂ）各表示領域に表示する波形(複数)と各波形の縦横の大きさ
をパラメータとするいくつかの波形表示パターンで、実験や試験データを確認または解析することになる。

表示波形の変更にあたっては、電力測定器本体に各波形の表示／非表示に対応したボタンがあれば複数回の操作で表示／非表示を切り替えることができるが、本体に配置できるボタンの数は限られている。

近年の電力測定器は多様化された機能を操作するために多くのボタンが割り振られていることから、各波形について表示／非表示を個別に設定するための多数の専用ボタンを物理的に配置できないことが多い。

そこで、図８、図９および図１１に示すように選択的に波形表示選択メニューＭＮを表示させて、ソフトウエア的に以下のようなメニュー操作を行い、表示を切り換えることが行われている。
イ）波形表示選択メニューＭＮを開き（図８）
ロ）表示領域数の設定および各波形の表示／非表示設定を変更する（図９、図１１）
ハ）メニューＭＮを閉じると、設定した波形が初めて見える(図１０、図１２)
なお、より多機能の電力測定器では、これら測定信号の波形表示の他に、高調波成分のスペクトラムを表すバーグラフ表示機能や、電圧と電流の位相差を表すベクトル表示機能も組み込まれている。

非特許文献１には、多彩な表示形式を有する高精度の電力測定器に関する技術が記載されている。

岩瀬 久、外２名、「プレシジョンパワーアナライザＷＴ３０００」、横河技報、横河電機株式会社、２００５年１月２０日、Ｖｏｌ．４９ Ｎｏ．１（２００５） ｐ．１７−２０

しかし、他の波形を表示するためには、上記一連の手順を繰り返さなければならず、操作の迅速性に欠ける。

また、表示波形を設定するために波形表示選択メニューＭＮを開くことにより、グラフや波形がその波形表示選択メニューＭＮによって部分的に隠されてしまい、表示されているグラフや波形を確認しながら変更することが困難となることもある。

本発明は、これらの課題を解決するものであり、その目的は、比較的簡単な設定操作で波形表示内容を変更できる電力測定器を提供することにある。

このような課題を解決するために、請求項１の発明は、
波形表示機能を有する電力測定器において、
あらかじめ設定された表示画面の表示形態設定条件を表示モード別に画面単位で格納する表示形態設定条件格納手段と、
この表示形態設定条件格納手段に格納される表示画面の表示形態設定条件を設定入力するとともに、所望の表示モードの所望の画面に対応した表示形態設定条件を読み出す操作手段とを具備し、
測定結果を前記表示画面に所望の表示モードの所望の表示形態で表示することを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の電力測定器において、
前記表示モードは、測定信号の波形表示、高調波成分のスペクトラムを表すバーグラフ表示、電圧と電流の位相差を表すベクトル表示のいずれかであることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の電力測定器において、
前記表示画面は、３相電力の測定結果を、相単位で個別に表示する複数の個別画面と、３相分を一括して表示する共通画面を含むことを特徴とする。

これらの構成により、電力の測定結果は、比較的簡単な操作に基づき、所望の表示モードの所望の表示形態で表示部に表示される。

本発明の一実施例を示すブロック図である。 図１における操作部５の具体例を示す構成説明図である。 図１における波形表示設定メニュー画面の具体例を示す構成説明図である。 波形表示機能を有する従来の電力測定器の一例を示す概略ブロック図である。 表示部８の表示形態の一例を示す画面例図である。 表示部８の表示形態の他の例を示す画面例図である。 表示部８の表示形態の他の例を示す画面例図である。 図７の表示画面における波形表示選択メニューＭＮの表示例図である。 図７の表示画面における波形表示選択メニューＭＮの他の表示例図である。 図９により設定された波形の組み合わせによる画面の表示例である。 波形表示選択メニューＭＮの他の表示例図である。 図１１の波形表示選択メニューＭＮを閉じた表示画面例図である。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は本発明の一実施例を示すブロック図であり、図４と共通する部分には同一の符号を付けている。図１において、メモリ７には、あらかじめ設定された表示画面の表示形態設定条件が、波形モード、バーグラフモードおよび位相ベクトルモードの表示モード別に、画面単位で格納されている。

操作部５は、たとえば図２に示すように複数個のボタン５ａ〜５ｋで構成されていて、電力測定器の駆動操作にあたって操作されるものであり、メモリ７に格納される表示画面の表示形態設定条件を設定入力するとともに、所望の表示モードの所望の画面に対応した表示形態設定条件を読み出すために操作される。

図２において、操作部５は、直交するように十字形に配置された４個のカーソルキー５ａ〜５ｄと、これらカーソルキー５ａ〜５ｄで形成される仮想矩形の左上隅近傍に設けられたリセットボタン５ｅと、仮想矩形の右上隅近傍に設けられたセットボタン５ｆと、仮想矩形の左下隅近傍に設けられたページアップボタン５ｇと、仮想矩形の右下隅近傍に設けられたページダウンボタン５ｈと、仮想矩形の下辺と平行に設けられた波形モードを選択指定するボタン５ｉと、バーグラフモードを選択指定するボタン５ｊと、位相ベクトルモードを選択指定するボタン５ｋなどで構成されている。

セットボタン５ｆは、これを押すことにより、
１）設定されている表示モードに応じた所定のメニュー画面（図３の例では波形表示モード）をポップアップ表示させて表示形態設定条件を設定入力するためのメニュー画面の設定項目を選択可能状態にする
２）メニュー画面の設定項目に数値を入力できる状態にする
３）メニュー画面の設定項目における選択肢を直接順次切り換える
４）１）で選択された状態、２）で入力された数値、カーソルキー５ａ〜５ｄや図示しないロータリーノブやジョグシャトルなどで選択された状態や入力された数値を確定させて、メニュー画面を閉じたり、数値入力状態を終了する
ことができる。

具体的には、１）については、メニュー画面における、
・波形表示のページ
・垂直ズームの倍率
・波形表示フォーマット
・波形表示マッピング
などを選択できる。

２）については、メニュー画面における、「垂直ポジション」の値を入力できる。
３）については、メニュー画面における、「表示ＯＮ/ＯＦＦ」（ＯＮ→ＯＦＦ→ＯＮ・・）や、「波形表示マッピング」」（自動→手動→自動・・）など、選択肢の少ない選択項目に適用される。

リセットボタン５ｅは、図３のメニュー画面の設定項目に応じて、これを押すことによりそれらの設定値をデフォルト値に戻すことができるものもあり、押しても何も変化しないものもある。たとえば、カーソルが「表示ＯＮ/ＯＦＦ」上に位置している場合にはリセットボタン５ｅを押しても何も変化しないが、カーソルが「垂直ポジション」上に位置していて上記２）の数値入力が可能な状態でリセットボタン５ｅを押すと、垂直ポジションの値は０．０００％のデフォルト値に変化する。

ページアップボタン５ｇおよびページダウンボタン５ｈは、表示形態設定条件を設定入力するためのメニュー画面のページを変更したい場合に押される。

ボタン５ｊ〜５ｋは、画面の表示モードを選択指定する場合に、所望のモードに対応した波形モード、バーグラフモードおよび位相ベクトルモードのいずれかのボタン５ｊ〜５ｋが押される。

図３に示す波形表示モードのメニュー画面について説明する。
ユーザーは、このメニュー画面上で、波形表示画面を所望の表示形態に設定できる。

「波形表示」の項目は、所望の表示形態に設定される表示形態設定条件表示画面をページ単位で管理するもので、図３の例では「ページ３」の名称を付けて管理される。

「波形表示フォーマット」の項目は、選択されたページの共通する波形表示画面に、同時に表示する波形表示領域の分割数を設定するものであり、たとえば「１〜６」のいずれかを設定する。図３の例では、「６」が設定されているので、波形表示領域は上下方向に６分割されることになる。

「波形表示マッピング」の項目は、たとえば６系統の電圧Ｕ１〜Ｕ６と６系統の電流Ｉ１〜Ｉ６とモータの回転速度ＳｐｄとトルクＴｒｑからなる１４個の波形を、「波形表示フォーマット」により分割設定されている「１〜６」のいずれの波形表示領域に表示するのかを「自動」または「手動」で割り当て設定する。「自動」は、「表示ＯＮ」に設定されている波形を「波形表示フォーマット」の設定数に基づき、１から順に表示するように割り当てる。「手動」は、「波形表示フォーマット」により分割設定されているいずれの波形表示領域に表示するのかを波形表示領域の番号で個別に割り当て設定する。

「表示ＯＮ/ＯＦＦ」の項目は、上記１４個の波形それぞれの表示を個別にＯＮ（表示）/ＯＦＦ（非表示）設定する。図３の例では、１４個の波形全てがＯＮ（表示）に設定されている。

「垂直ズーム」の項目は、上記１４個の波形それぞれの縦軸の大きさを所望の倍率値で設定するものであり、たとえば「×０．１〜×１００」倍の中から所望の倍率を選択設定する。図３の例では、１４個の波形全てが「×１」倍に設定されている。

「垂直ポジション」の項目は、上記１４個の波形それぞれが割り当てられている波形表示領域における縦軸方向の表示位置を設定するものであって、各波形表示領域の上端を１００％、中央を０％、下端を−１００％として、「−１００〜１００」％の数値で設定する。図３の例では、１４個の波形全てが「０．０００」％に設定されている。

「手動マッピング」の項目には、前述のように、「波形表示マッピング」の項目で「手動」が選択設定されている場合に、上記１４個の波形それぞれについて個別設定する。

上記のように図３のメニュー画面を介して設定された波形表示モードにおける所望の表示形態設定条件は、全てあるいは一部を１つの波形表示画面のパターンとする複数のパターンを「波形表示」項目における「ページ１〜３」として、図１に示すようにメモリ７に格納される。なお、これら波形表示画面の表示形態設定条件が設定されたパターンの格納先は、メモリ７に限るものではなく、場合によってはアクイジションメモリ４やＣＰＵ６の内部メモリにも分散して格納してもよい。

これら波形表示画面の表示形態設定条件が設定されたページは、図２に示すページアップボタン５ｇまたはページダウンボタン５ｈを押すことにより切り換えられるが、これに限るものではなく、これらのページを切り換えるためのユーザの操作信号をＣＰＵ６に通知できるものであれば電子的なタッチパネルや機械的な接点を有するスイッチや半導体スイッチなどであってもよい。

本発明に基づく電力測定器を利用するユーザの操作と測定器内部の動作を説明する。
ユーザは、開発や解析の状況に合わせて測定データに基づく所望の表示モードの表示形態設定条件を設定格納しておき、適宜、所望の表示モードの所望の画面に対応した表示形態設定条件を読み出して、測定データを表示画面に所望の表示モードの所望の表示形態で表示させる。

例として、１相の交流を入力すると３相交流に変換して出力する変換機器があり、その出力は３相交流のモータに接続されているものとし、この変換機器の動作を解析するために、全波形について、１秒間の「入力の電圧と電流波形（Ｕ１、Ｉ１）」と「出力の３つの電圧波形（Ｕ４、Ｕ５、Ｕ６）」と「全波形」を確認するものとする。

１）ユーザは、図３に示す電力測定器の波形表示メニューを開いて「ページ１〜３」から順次ページを選択し、所望の波形表示内容を構成する表示形態設定条件をメモリ７に設定格納する（図１のＳ１）。
たとえば、「ページ１」として、
・「波形表示フォーマット」：２つ
・「波形表示マッピング」：［自動］
・「波形表示」：Ｕ１、Ｉ１を［ＯＮ］、Ｕ２〜Ｕ６、Ｉ２〜Ｉ６、Ｓｐｄ（速度）、Ｔｒｑ(トルク)を[ＯＦＦ］
・「垂直ズーム」：全波形［×１］倍
・「垂直ポジション」：全波形［０］％(グラフ中央を０として表示)
を設定格納する。

「ページ２」として、
・「波形表示フォーマット」：３つ
・「波形表示マッピング」：［自動］
・「波形表示」：Ｕ４、Ｕ５、Ｕ６を［ＯＮ］、Ｕ１〜Ｕ３、Ｉ１〜Ｉ６、Ｓｐｄ、Ｔｒｑを[ＯＦＦ］
・「垂直ズーム」：全波形［×１］倍
・「垂直ポジション」：全波形［０］％(グラフ中央を０として表示)
を設定格納する。

「ページ３」として、
・「波形表示フォーマット」：６つ
・「波形表示マッピング」：［自動］
・「波形表示」：全波形Ｕ１〜Ｕ６、Ｉ１〜Ｉ６、Ｓｐｄ、Ｔｒｑを［ＯＮ］
・「垂直ズーム」：全波形［×１］倍
・「垂直ポジション」：全波形［０］％(グラフ中央を０として表示)
を設定格納する。

２）続いて、ユーザは電力測定器で測定を行い（図１のＳ２）、測定データを１）で設定した所望の表示モードの表示形態設定条件に基づいて表示部８の表示画面に表示させ、確認・解析する。表示されている表示モードや画面内容の切り替えにあたっては、以下のそれぞれのボタンを押す（図１のＳ３）。
・ページアップボタン５ｇ：表示形態設定条件のページを順方向に切り替える「１→２→３→１・・・」
・ページダウンボタン５ｈ：表示形態設定条件のページを逆方向に切り替える「１→３→２→１・・・」

電力測定器の内部ではページを変更するボタン操作がＣＰＵ６に通知され、操作仕様に応じて「ページ番号」を確定する。次に確定した「ページ番号」に該当する表示形態設定条件の内容を記憶しているメモリから読み出し（図１のＳ４）、それに応じて表示画像を作成する。作成された表示画像は表示部８に出力されて表示される（図１のＳ５）。

これにより、「ページ１」が選択されると図１０の表示画面が表示され、「ページ２」が選択されると図９の表示画面が表示され、「ページ３」が選択されると図６の表示画面が表示されることになり、ページアップボタン５ｇまたはページダウンボタン５ｈを押すたびに従来と同様な表示画面に切り替わる。

すなわち、１回のボタン操作で表示画面の表示内容が瞬時に切り替わるため、次の表示画面を目視確認できる状態になるまでの時間が大幅に短縮できる。

なお、上記実施例では、電力測定器がモータの速度とトルクおよび電圧と電流波形をそれぞれ６本の計１４本の波形を表示する場合を想定しているので、従来の構成で波形表示内容を各波形の表示／非表示だけを変更しようとした場合には、以下のメニューの操作をすることになる。

１）「波形表示」メニューを開くためにボタンを１回押す
２）電圧Ｕ１の波形を表示/非表示にするためにボタンを１回押す
３）次の設定対象に変更するために次の波形の表示/非表示へ移動するのにカーソルボタンを最低１回は押す
４）次の波形（Ｉ１〜）の表示/非表示を設定するためにボタンを１回押す
５）３）〜４）を残りの波形分繰り返し、全波形１４個の設定を変更する
６）表示中の「波形表示」メニューを閉じるためにボタンを１回押す。

従来の構成によれば、最終的に４種類以上のボタンを合計２９回以上操作しなければならず、メニューを閉じて再びグラフが見える状態になるまでにそれ相応の時間が必要になるが、本発明によれば１回のボタン操作で表示画面の表示内容が瞬時に切り替わることになり、本発明の操作性の容易さおよび画面切り替えに要する時間の差は明白である。

なお、必要に応じて以下のような別の設定を行うことにより、任意のボタンの動作や意味を変更することができる。
・ソフトウエア的にボタン定義を変更する別メニューを用意する。
・物理的にシフトボタンを用意し、ハードウエアまたはソフトウエア的にボタン定義を変更する。
・表示中の波形やグラフの妨げにならないように画面の端にメニューを表示し、表示中のメニューに対応する「実行／ＳＥＴ」のような名称の物理的なボタンを用意する。
・タッチパネルで画面上にバーチャルなボタンを作る。

これらによれば、電力測定器が専用の物理的ボタンを有していなくても、任意のボタンを特定の状態にすることで、１回の操作で「表示画面の表示内容」を切り替えることも可能になる。

また、上記実施例では、波形表示を中心にして説明したが、本発明の表示モードには測定信号の波形表示の他、高調波成分のスペクトラムを表すバーグラフ表示と、電圧と電流の位相差を表すベクトル表示も含むのであり、波形とバーグラフとベクトル表示を組み合わせて表示するなど、多種多様な表示が可能である。

以上説明したように、本発明によれば、比較的簡単な設定操作で波形表示内容を変更できる電力測定器が実現できる。

５ 操作部
５ａ〜５ｄ カーソルキー
５ｅ リセットボタン
５ｆ セットボタン
５ｇ ページアップボタン
５ｈ ページダウンボタン
５ｉ 波形モードボタン
５ｊ バーグラフモードボタン
５ｋ 位相ベクトルモードボタン
７ メモリ
８ 表示部

Claims (3)

1. 波形表示機能を有する電力測定器において、
   あらかじめ設定された表示画面の表示形態設定条件を表示モード別に画面単位で格納する表示形態設定条件格納手段と、
   この表示形態設定条件格納手段に格納される表示画面の表示形態設定条件を設定入力するとともに、所望の表示モードの所望の画面に対応した表示形態設定条件を読み出す操作手段とを具備し、
   測定結果を前記表示画面に所望の表示モードの所望の表示形態で表示することを特徴とする電力測定器
2. 前記表示モードは、測定信号の波形表示、高調波成分のスペクトラムを表すバーグラフ表示、電圧と電流の位相差を表すベクトル表示のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の電力測定器。
3. 前記表示画面は、３相電力の測定結果を、相単位で個別に表示する複数の個別画面と、３相分を一括して表示する共通画面を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力測定器。

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