JP2843031B2 - 電力監視装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 この発明は電子装置、更に具体的に云えば、交流源の
状態を監視し、交流電力が十分に利用出来ない場合、交
流電力が十分でないことを示す信号を発生する電子装置
に関する。単相又は多相電源の何れをも監視することが
出来る。

周知の様に、商用交流電源は、交流電圧がその公称値
より下がる様な期間があることがある。電圧が低くなる
期間の他に、商用電源は、交流電力の１又は２サイクル
から長期間の停電に及び範囲の期間にわたり、消滅、即
ち電力を供給しないことがある。

交流電力で給電される電子回路は、利用し得る交流電
源から、電子回路で使える直流電力の１つ又は更に多く
の源を作り出す直流電源を持っているのが普通である。
こういう直流電源は、それがないと所望の直流に重畳さ
れる交流リップルを平滑するフィルタ回路を持っている
のが普通である。フィルタ回路は、停電に続くある期間
の間、電子回路を動作させるのに十分なレベルの電力を
保つことが出来る様なエネルギ貯蔵装置、普通はコンデ
ンサ及び誘導子の一方又は両方を持っている。この為、
交流の停電の直後、直ちに消滅するのではなく、直流電
源の出力は、その中にあるエネルギ貯蔵装置の容量及び
負荷の需要に関係する速度で減衰する。交流電力が戻っ
た時、エネルギ貯蔵装置にエネルギを供給する必要があ
る為、直流電源の出力の上昇が遅くなるのが普通であ
る。交流電力の停止及び再開に続く低下速度及び上昇速
度は、同じでないのが普通である。即ち、全出力から予
定の減衰レベルに達するまでの時間よりも、直流電源が
予定の減衰レベルから予定の出力に回復するのに要する
時間が長かったり、短かったりすることがある。

直流電源から給電される多くの直流負荷は、直流電力
の消滅によって重大な影響を受けることがある。例え
ば、計算機及び周辺装置を含む負荷は、データが失われ
ない様にする措置を講じないで、直流の停電が発生した
場合、揮発性記憶装置から重要なデータが失われること
がある。更に、不揮発性記憶装置は、クロック及び割込
み信号との同期を失うことがある。更に、計算機の制御
線出力が不定になって、例えばランダムアクセス・メモ
リの区域に重ねて書込みをすると云う様に、システムの
狂った動作の原因になることがある。例えば、失われた
データの再生及びゲート及び計算機の回路の初期設定の
やり直しを含む、保護作用のない停電からの回復時間
は、たちまち許容し難いものになることがある。

従来のある電源監視装置は交流電力の消滅を検出す
る。典型的には、こういう監視装置は予定数の交流電圧
サイクルが存在しないことに応答して、負荷の作用を受
ける信号を発生し、電源のエネルギ貯蔵素子に蓄えられ
ているエネルギを使って、回路の秩序のある動作停止を
行なう。こうすることにより、交流電源が１又は２サイ
クルだけ一時的に脱落したことを無視しながらも、停電
が予定数のサイクルよりも長い間持続した時、システム
の秩序のある動作停止が出来る様にする。

反復的な持続時間の短い交流電力の脱落があった場合
でも、ある電子装置を動作状態に保つと云う実質的な動
機が存在する。上に述べた従来の装置は、予定の持続時
間を持つ１回の脱落を検出することに限られている。予
定の持続時間を越える前に電力が再開し、その後直ぐに
もう１回脱落が続くと、従来の装置は、直流電源の出力
電圧を直接的に測定する場合を別として、直流電源に於
けるエネルギの貯蔵状態を追跡する手段が全くない。

交流電力の停電が差迫っているという別の表示は、交
流電力の周波数の大幅な低下に見られる。上に述べた従
来の電力監視装置はこの表示を活用していない。

発明の目的と要約 この発明の目的は、従来の欠点を解決する電力状態監
視装置を提供することである。

この発明の別の目的は、直流電源の充電−放電特性の
モデルを用いて、交流電力の停電によって直流電力が許
容し難い状態であることを示す時間を決定し、装置の動
作停止の開始をトリガする電力状態監視装置を提供する
ことである。

この発明の別の目的は、交流入力の周波数を監視する
装置を持っていて、交流電力の停電が差迫っていること
を示す電力状態監視装置を提供することである。

この発明の別の目的は、低周波検出器及び直流電源の
充電−放電特性のモデルを持っていて、直流電源に接続
された直流負荷の秩序のある動作停止を開始するまでの
最適時間を決定する電力状態監視装置を提供することで
ある。

簡単に云うと、この発明は、装置の電源の充電／放電
モデルを持っている、電子装置に対する電力状態監視装
置を提供する。充電／放電モデルが、装置の直流電源に
あるエネルギ貯蔵装置が、交流電力の消滅の後装置の動
作を維持することが出来る時間の長さの推定値を持って
いる。電力状態監視装置が、交流電源の周波数及びピー
ク電圧振幅を監視して、交流電源の停電が差迫っている
ことを示す徴候があるかどうかを調べる。こういう徴候
が検出された場合、充電／放電モデルにある推定値は、
電荷を消費する速度に対応する速度でデクレメントす
る。充電／放電モデルに印加される引きはずし値が、装
置の負荷の秩序のある動作停止を付能する信号が発生さ
れる時刻を決定する。引きはずし値に達する前に許容し
得る様な交流電力に戻った場合、充電／放電モデルはこ
の時刻の推定値を、直流電源に於ける電荷の蓄積に対応
する速度で増加する。

この発明の実施例では、電子装置に対する電力監視装
置が、この電子装置に対する交流電源の少なくとも１つ
の状態を感知する手段と、この電子装置に対する直流電
源の充電及び放電モデルを作る手段とを有し、このモデ
ルを作る手段は、少なくとも１つの状態の発生に続いて
電子装置が動作を続けることが出来る時間に関係する値
を持っており、更に、モデルを作る手段にあって、少な
くとも１つの状態が発生したことに応答して、直流電源
の充電又は放電に関係する形で前記値を修正して、この
値が引続いて時間と関係を持つ様にする手段と、この値
が予定の閾値に達した時、電力が不十分であることを示
す信号を発生する閾値手段とを有する。

この発明の特徴として、電子装置に対する電力監視装
置が、この電子装置に対する交流電源の少なくとも第１
及び第２の状態を感知する手段を持ち、この少なくとも
第１及び第２の状態は、第１の予定の電圧閾値より小さ
いピーク電圧振幅と第２の予定の周波数閾値より低い周
波数とを少なくとも含んでおり、更に、電子装置に対す
る直流電源の充電／放電モデルを持ち、この充電／放電
モデルは、少なくとも１つの状態の発生に続いて電子装
置が動作を続けることが出来る時間に関係する値を制御
する手段を持っており、更に、充電／放電モデルにあっ
て、前記少なくとも第１及び第２の状態の内の何れかの
発生に応答して、直流電源の充電又は放電に関係する形
で前記値を修正して、この値が引続いて前記時間に関係
を持つ様にする手段と、前記値が予定の閾値に達した
時、電力が不十分であることを示す信号を発生する閾値
手段とを有する。

この発明の上記並びにその他の目的、特徴及び利点
は、以下図面について説明する所から明らかになろう。
図面全体にわたり、同様な部分には同じ参照数字を用い
ている。

好ましい実施例の詳しい説明 第１図には、この発明の実施例を含む電子装置が全体
的に10で示されている。装置の直流電源12が交流電力線
路14から交流電力を受取って、装置の負荷18に線16を介
して印加する為の１種類又は更に多くの直流電圧を発生
する。線路20が交流電力線路14の交流信号のサンプルを
電力状態監視装置22に印加する。電力状態信号が電力状
態監視装置22から電力状態線24を介して装置の負荷18に
印加される。

交流電力線路14の交流電力の状態が振幅及び周波数の
点で、許容し得る限界内に止どまり、そして一時的な交
流の脱落の持続時間が、装置の直流電源12に貯蔵されて
いるエネルギによって克服し得る位に短い限り、電力状
態線24の電力状態信号は、装置の負荷18を動作させるこ
とが出来る状態に止どまる。装置の負荷18のデータ又は
その他の状態に危険を及ぼす程の長い時間の間、許容し
得ない電力状態が持続する場合、電力状態線24の電力状
態信号がこの危険を装置の負荷18に知らせ、負荷18は、
この時データを不揮発性媒質に保管し、並びに／又は秩
序のある動作停止に必要なこの他の動作を行なうことが
出来る様にされる。

装置の負荷18の動作停止は、動作停止の後、例えば時
間及び機能が失われると云う様な望ましくない結果を持
つのが普通であり、かなりの再開手順の手間と時間がか
かる場合が多い。従って、何も準備もしていない秩序の
ない動作停止の更に悲惨な結末を伴わずに、避けること
が出来るものであれば、動作停止を避けることが望まし
い。従って、電力状態監視装置22が、装置の直流電源12
のフィルタ回路に固有のエネルギ貯蔵装置を活用して、
交流電力線路14の交流電圧が一時的に崩れた後の限られ
た期間の間、装置の負荷18の動作を続けることが出来る
様にする手段を含んでいる。一時的な崩れは、交流電力
入力の１サイクル又は更に多くのサイクルの間の電圧が
低くなること又は完全に電圧が消滅すること、又は対応
する期間の間の交流電圧の周波数の低下を含むことがあ
る。装置の負荷18の動作を、装置の直流電源12に貯蔵さ
れたエネルギで維持することが出来る時間内に、電力が
正常に復した場合、電力状態監視装置22は電力状態線24
の付能信号を維持し、この為、装置の負荷18の動作が続
けられる。

装置の負荷18を装置の直流電源12に貯蔵されたエネル
ギで動作させる期間の後、装置の直流電源12に通常貯蔵
されているエネルギの一部分が切れる。この為、２番目
の電力の崩れが直ぐ続くと、装置の直流電源12に貯蔵さ
れたエネルギが動作を維持することが出来る時間の長さ
は、最初の電力の崩れの後に利用し得る時間より短くな
る。電力状態監視装置22は、装置の直流電源12が途中ま
で消費された状態を考慮に入れる手段を含んでいる。

２回目の電力の崩れが起らなければ、ある期間の後、
装置の直流電源12にあるエネルギ貯蔵素子は一杯に再充
電される。電力状態監視装置22は、この様な再充電時間
及び中間の再充電の値を考慮に入れる手段を含んでお
り、この為、秩序のない動作停止と云う危険を冒さず
に、貯蔵エネルギを最大限に活用することが出来る。

第２図について説明すると、電力状態監視装置22が、
線路20の交流電圧のサンプルを受取る振幅閾値回路26を
含む。このサンプルは交流電圧自体であってもよいが、
振幅閾値回路26にある電子回路に適当な、一層低い電圧
に適当に変換された交流電圧であることが好ましい。好
ましい実施例では、線路20の交流電圧のサンプルが、そ
のまゝの値から、この値の約15.6％に、振幅閾値回路26
の外部又は内部の変圧器（図面に示してない）によって
変換される。変圧器はよく知られているものであるか
ら、この装置を図面に示す必要はない。

振幅閾値回路26が、線路20の交流電圧の振幅が予定の
値を越えた時にだけ、線28を介して閾値検出器30に印加
される出力パルスを発生する。交流電圧の振幅が予定の
値より小さい時、周波数閾値検出器30にはパルスが送ら
れない。他の時、振幅閾値回路26は、線路20の交流電力
の周波数の２倍に等しい周波数の一定幅のパルスを送出
す。

周波数閾値検出器30が、それが線28を介して受取るパ
ルスの周波数が閾値周波数を越えたかどうかを決定す
る。満足し得る周波数が検出された場合、周波数閾値検
出器30が、この状態を知らせる付能信号を線32を介して
充電／放電モデル34に印加する。周波数閾値検出器30に
供給されるパルスの周波数がこの閾値周波数より低い場
合、線32の信号は充電／放電モデル34に対して不十分な
状態を知らせる。振幅の小さい交流電圧によって発生さ
れるパルスが存在しないことは、周波数がゼロに相当す
ることは当業者に明らかであろう。従って、周波数閾値
検出器30は、閾値周波数より低い交流周波数に応答する
のと同じ形で、振幅の小さい交流電圧に応答する。即
ち、充電／放電モデル34に対して不十分な電力状態を知
らせる。

充電／放電モデル34は、装置の負荷18のエネルギ消費
量が決った場合、装置の直流電源12（第１図）の充電及
び放電特性に全体的に対応するモデルを持っている。即
ち、通常の動作中、充電／放電モデル34は、交流電圧の
周波数及び振幅の両方が閾値に等しいか又はそれを越え
る時、装置の直流電源12にある電荷量を表わす値を持っ
ている。交流電力が崩れた時、充電／放電モデル34に記
憶される値は、装置の直流電源12の貯蔵エネルギが減る
のに対応する速度で減少させる。余り遅くならない内
に、通常の電力状態に回復した場合、充電／放電モデル
34に記憶される値は、装置の直流電源12のエネルギの蓄
積に対応する速度で増加させる。

引きばすし値発生器36が、装置の負荷18の秩序のある
動作停止に要求される、装置の直流電源12の貯蔵エネル
ギの残りを表わす値を持っている。この引きはずし値を
充電／放電モデル34の現在値と連続的に比較する。現在
値が引きはずし値より高く止どまる限り、電力OK信号が
電力状態線24を介して装置の負荷18に印加され、通常の
動作を続けることが出来る様にする。一旦現在値が引き
はずし値より下がると、電力状態線24の信号が秩序のあ
る動作停止の開始をトリガする。この動作停止は、装置
の直流電源12に貯蔵されたエネルギが低く下がりすぎ
て、そうする為の電力がなくならない内に完了すること
が出来る。

電力状態監視装置22が、その中の全ての回路に直流電
力を供給する為のそれ自身の電力状態監視装置直流電源
38を持っている。電力状態監視装置直流電源38は、その
負荷に比べて、装置の直流電源12の容量を越える様な貯
蔵容量を持つエネルギ貯蔵素子を持っている。この為、
交流電力の振幅及び／又は周波数が著しく崩れた後で
も、電力状態監視装置12が交流電力の状態を監視するこ
とが出来る。

当業者であれば、エネルギを消費する速度及び蓄積す
る速度は、装置の負荷18の大きさ、並びに装置の直流電
源12にあるエネルギ貯蔵素子及び内部抵抗に応じて、異
なることがあることが理解されよう。負荷が非常に軽
く、装置の直流電源12の内部抵抗が小さい場合、蓄積す
る速度が消費する速度より大きいことがある。更に典型
的な場合、消費する速度が蓄積する速度より大幅に大き
い。負荷が大体一定である場合、蓄積する速度及び消費
する速度の各々に対して１つの値で満足し得る。負荷が
変化する場合、蓄積する速度も消費する速度も影響を受
けることがある。装置の負荷の変動を考慮しなければな
らない場合、装置の負荷18の実際のエネルギ消費に関係
する信号が、線40を介して充電／放電モデル34に印加さ
れる。それが随意選択であることを示す為に、線40は破
線で示してある。実際の装置の負荷の推定値は、例えば
間欠的に作動される装置の素子のオン／オフ状態を感知
することにより、又は装置の直流電源12から供給された
電流を測定することによって導き出すことが出来る。こ
ゝでは、電荷を蓄積する速度と電荷を消費する速度とが
一定の予定の比を持つ様な定負荷装置を説明すれば十分
であると思われる。当業者であれば、この明細書の説明
から、可変の負荷を考慮に入れる様に、この実施例を変
更することは十分に出来よう。

第３図について説明すると、振幅閾値回路26が両波整
流器41を持ち、これは線20から供給された交流電圧サン
プルの周波数の２倍に等しい周波数を持つ脈動直流信号
を発生する様に作用する。脈動直流信号が入力抵抗44を
介して比較器42の直接入力に供給される。比較器42の反
転入力には基準電圧が供給される。比較器42の出力と直
接入力の間にフィードバック抵抗46が接続される。比較
器42の出力がアンド・ゲート48の一方の入力に接続され
る。アンド・ゲート48の２番目の入力には、PSM直流電
源初期設定信号が接続される。アンド・ゲート48の出力
がワンショット・パルス発生器50の入力に接続される。
この図のＡに示す様に、脈動直流が、破線で示した、比
較器42の反転入力に印加される閾値電圧を越える度に、
比較器42からアンド・ゲート48に出力パルスが印加され
る。ワンショット・パルス発生器50が、線28から出て行
くパルスの幅を例えば約５マイクロ秒に標準化する。交
流電圧の振幅が閾値を越えるには不十分である場合、こ
れを図のＢに示すが、比較器42の出力は０のまゝであ
り、出力パルスが発生されない。

フィードバック抵抗46がヒステリシス作用を行ない、
比較器42から少なくとも最小の出力パルス幅を保証す
る。図面の下側に示す様に、基準電圧を越えて比較器42
から出力を発生するのに必要な脈動直流のレベルは、比
較器42の出力が出なくなるレベルよりも高い。これによ
って、脈動直流がたとえ一瞬でも閾値を越えれば、比較
器42からの出力パルスが、必要な最小のパルス幅の間、
持続することが保証される。

第４図について説明すると、周波数閾値検出器30がナ
ンド・ゲート52を持っていて、その第１の入力がクロッ
ク（図に示してない）からクロック線53を介してパルス
を受取る。ナンド・ゲート52の出力が第１のカウンタ54
のクロック入力CKに印加される。前に述べた様に発生さ
れる線28のパルスが、第１のカウンタ54のリセット入力
Ｒに印加される。第１のカウンタ54の選ばれた出力が、
ナンド・ゲート52の出力と共に、ナンド・ゲート56の入
力に印加される。ナンド・ゲート56の出力が、ナンド・
ゲート52の２番目の入力に接続されると共に、順方向に
インバータ57を介して第２のカウンタ59のリセット入力
Ｒに接続される。クロック線60がナンド・ゲート58の入
力にクロック信号を印加する。このゲートの出力が第２
のカウンタ59のクロック入力CKに接続される。ナンド・
ゲート58の出力がナンド・ゲート62の入力にも印加され
る。第２のカウンタ59の選ばれた出力がナンド・ゲート
62の残りの入力に印加される。ナンド・ゲート62の出力
がナンド・ゲート58の入力に逆に接続されると共に、順
方向にＤ形フリップフロップ64のデータ入力Ｄに接続さ
れる。線66の高い周波数の装置クロック３信号が、Ｄ形
フリップフロップ64のクロック入力CKに接続される。

印加された交流電圧の振幅と周波数の両方が予定の限
界内にある時、Ｄ形フリップフロップのデータ入力Ｄに
印加される信号は０のまゝである。従って、Ｄ形フリッ
プフロップ64の出力は１のまゝである。後で詳しく説
明するが、この状態により、充電／放電モデル34（第２
図）は、貯蔵電荷を表わす値を増加することが出来る。
電圧又は周波数の何れかゞ予定の限界内に止どまらなく
なると、Ｄ形フリップフロップ64のデータ入力Ｄに１が
印加される。Ｄ形フリップフロップ64のクロック入力CK
に次のクロック３信号が発生した時、その反転出力が
０になり、直接出力Ｑが１になる。この状態により、充
電／放電モデル34が、貯蔵されている電荷を表わす値を
デクレメントすることが出来る。

動作について説明すると、第１のカウンタ54及び第２
のカウンタ59の容量は、夫々のクロック周波数と共に、
第２のカウンタ59が一杯になるよりも十分前に、第１の
カウンタ54が一杯になる様に選ばれている。第１のカウ
ンターが一杯になるのに要する時間は、線28にパルスが
来る通常の速度より長い。この為、通常の状態では、第
１のカウンタ54は、ナンド・ゲート56から０出力を発生
するサイクルを完了する前に、常にリセットされてい
る。従って、インバータ57が通常は一定の０を第２のカ
ウンタ59のリセット入力Ｒに印加する。これによって第
２のカウンタ59は、ナンド・ゲート62の全ての入力を付
能するまで、クロック・パルスを計数することが出来
る。この結果ナンド・ゲート62の出力に出る０が、ナン
ド・ゲート58の入力にフィードバックされることによ
り、それ以上のクロック・パルスが第２のカウンタ59の
クロック入力CKに印加されない様にする。次のクロック
３信号が発生した時、Ｄ形フリップフロップ64のデータ
入力Ｄにある０が、Ｄ形フリップフロップ64の直接出力
Ｑに０を発生すると共に反転出力に１を発生する。こ
の電力OK状態により、充電／放電モデル34（第２図）は
貯蔵されている電荷を表わす値を増加することが出来
る。

通常の電力状態で動作が続く時、第２のカウンタ59は
上に述べた状態にロックされたまゝでおり、第１のカウ
ンタは一杯になる状態に向かって途中まで計数するが、
ナンド・ゲート56の全ての入力を付能する状態に達する
前に、常にリセットされる。

第１のカウンタ54のリセット入力Ｒにパルスが来る前
に、第１のカウンタ54が、ナンド・ゲート56の全ての入
力を付能するのに必要な値に達した場合、ナンド・ゲー
ト56の出力が１から０に変わる。この信号が、ナンド・
ゲート52の入力にフィードバックされ、ナンド・ゲート
52を禁止し、こうして第１のカウンタ54に於けるそれ以
上の計数を停止し、こうしてクロック入力CKにパルスが
来ることによってそれ以上の変化が発生されない様にす
る。ナンド・ゲート56の出力の０がインバータ57で反転
されて、第２のカウンタ59のリセット入力Ｒに１が印加
される。これが第２のカウンタ59をリセットし、リセッ
ト入力Ｒに１がいる限り、このカウンタをリセット状態
に保つ。この結果Ｄ形フリップフロップ64のデータ入力
に出る１が、クロック３線66に次のクロック３信号が発
生した時にラッチされ、この為、充電／放電モデル34
（第２図）は、貯蔵されている電荷を表わす値のデクレ
メントを開始することが出来る。

前に述べた様に、交流電圧のピーク電圧振幅が低すぎ
る場合、線28にパルスが印加されず、この為インバータ
57の出力に１が出る上に述べた状態が保たれる。交流電
圧のピーク電圧振幅が閾値を越えたが、周波数が第１の
カウンタ54が一杯になる時間によって定められる値より
低い場合、第１のカウンタ54が一杯になって第２のカウ
ンタ59をリセットしてから少し後、線28のパルスが第１
のカウンタ54をリセットする。これによって、第２のカ
ウンタ59のリセット入力Ｒからリセット信号が除かれ、
ナンド・ゲート52の入力から禁止作用をする０が除かれ
る。従って、第１のカウンタ54及び第２のカウンタ59の
両方が夫々のクロック入力の計数を開始する。第１のカ
ウンタ54及び第２のカウンタ59の容量及びクロック周波
数は、線28にリセット・パルスが存在しない時、第１の
カウンタ54が第２のカウンタ59より前に一杯になる様な
関係になっている。その結果、両方のカウンタが同時に
計数を開始する時、第１のカウンタ54がそのサイクルを
最初に完了して、ナンド・ゲート56及びインバータ57を
介して第２のカウンタ59のリセット入力Ｒにリセット信
号を印加してから、第２のカウンタ59が一杯のカウント
に達する。こうして、Ｄ形フリップフロップ64の状態は
変わらず、不十分な電力状態の表示が続いて発生され
る。

周波数閾値検出器30に対して適当な１組のクロック周
波数及び容量を選択することが出来るが、１実施例で
は、数及び容量は、第１のカウンタ54が約10ミリ秒で一
杯になり、第２のカウンタ59が約12ミリ秒で一杯になる
様に選ばれる。第１のカウンタ54が一杯になる時間をこ
の様に定めることにより、周波数閾値は約46.5Hzにな
る。第２のカウンタ59が一杯になる時間は、上に述べた
様な動作が出来る様にする為、第１のカウンタ54よりも
若干長く選ばれる。異なる周波数閾値を希望する場合、
当業者であれば、以上の説明から、適当なクロック周波
数及び容量を選択することが十分に出来よう。

第５図について説明すると、充電／放電モデル34が、
除数Ｍのカウンタ68及び除数Ｎのカウンタ70の入力にク
ロック信号を受取る。除数Ｍのカウンタ68及び除数Ｎの
カウンタ70の出力が、夫々アンド・ゲート72,74の入力
に印加される。周波数閾値検出器30（第４図）からのア
ップ付能信号が線32Bを介してアンド・ゲート72の２番
目の入力に印加される。周波数閾値検出器30からのダウ
ン付能信号が線32Aを介してアンド・ゲート74の２番目
の入力に印加される。アンド・ゲート72の出力がアップ
／ダウン・カウンタ76のアップ入力に印加される。アン
ド・ゲート74の出力がアップ／ダウン・カウンタ76のダ
ウン入力に印加される。アップ／ダウン・カウンタ76の
一方の出力がインバータ78を介してアンド・ゲート72の
３番目の入力に接続される。インバータ78に印加する為
に選ばれる出力は、アップ／ダウン・カウンタ76で累算
された数が最大値に達した時に１になる出力である。こ
の為、最大値に達した時、アンド・ゲート72の入力にイ
ンバータ78によって印加される禁止信号により、アップ
／ダウン・カウンタ76の計数が停止される。アップ／ダ
ウン・カウンタ76の別の出力がインバータ80を介してア
ンド・ゲート74の３番目の入力に接続される。インバー
タ80に印加する為に選ばれる出力は、アップ／ダウン・
カウンタ76の数がその最小値にデクレメントされた時に
１になる出力である。この信号がアップ／ダウン・カウ
ンタ76に於けるダウン計数を停止する。

アップ／ダウン・カウンタ76に記憶される選ばれた値
が、線82に介して閾値検出回路84に印加される。引きは
ずし値が線86を介して閾値検出回路84に印加される。引
きはずし値は、電力状態線24の信号が変化して、秩序の
ある動作停止を開始しても差支えない位重大な電力の欠
陥を表示する様な、アップ／ダウン・カウンタ76の最小
値を設定する。

アップ／ダウン・カウンタ76の容量が、そのアップ及
びダウン入力に印加される周波数と共に、その内容が、
装置の直流電源12（第１図）に残っていて、交流電力が
崩れる期間中、装置の負荷18の動作を維持するのに利用
し得る電荷に関係を持つ様に選ばれる。例えば、一杯に
充電されたエネルギ貯蔵装置は、秩序のある動作停止を
開始しなければならない場合、その前の約100ミリ秒の
間、装置の負荷18の動作を維持することが出来、その場
合、クロック信号の周波数、除数Ｎのカウンタ70の整数
Ｎ及びアップ／ダウン・カウンタ76の容量は、アップ／
ダウン・カウンタ76のカウントをその最大値から線86の
引きはずし値までデクレメントするのに、100ミリ秒を
要する様に選ばれる。

除数Ｍのカウンタ68の整数Ｍは、アップ／ダウン・カ
ウンタ76に於けるカウントの累算速度が、全般的に、装
置の直流電源12に利用し得る電荷の増加に対応する様に
選ばれる。例えば、通常の電力に於ける電荷の蓄積速度
が、停電の時の電荷消費速度の1/4である場合、整数Ｍ
及びＮの値は同じ比であることが好ましい。前の例で
は、カウントを100ミリ秒で一杯の値から引きはずしレ
ベルまでデクレメントする場合、整数Ｍは、アップ／ダ
ウン・カウンタ76が引きはずしレベルから一杯の状態ま
でカウントする速度を、完了するのに400ミリ秒を要す
る値に減速する様に選ぶことがある。この場合、電力の
くずれが例えば約50ミリ秒持続すると、アップ／ダウン
・カウンタ76の一杯の能力に達するには200ミリ秒を要
する。アップ／ダウン・カウンタ76のデクレメント及び
インクレメントの間、その中に入っている値は、常に利
用し得る電荷、又はそれと同等であるが、動作停止を開
始する前に、貯蔵されている電荷で装置を維持すること
が出来る残り時間の長さになる。

閾値検出回路84は任意の負数の形式であってよい。好
ましい実施例では、閾値検出回路84は、例えばアップ／
ダウン・カウンタ76の選ばれた出力をある入力に受取る
論理ゲート（図に示してない）のアレーで構成された論
理回路である。引きはずし値発生器36（第２図）は、線
86を介して閾値検出回路84（第５図）に接続された出力
電圧のパターンを発生すると共に、これらのスイッチの
設定状態に応じて、交流電力の崩れを表わす信号を発生
する様に作用するスイッチ・アレーであってよい。閾値
検出回路84及び引きはずし値発生器36の作用を果し得る
論理回路及びスイッチ・アレーは普通のものであるか
ら、それについて説明する必要はないと思われる。

随意選択により、装置の負荷を表わす信号を線40を介
して、除数Ｍのカウンタ68及び除数Ｎのカウンタ70の一
方又は両方に印加することが出来る。この信号が整数Ｍ
及び／又はＮを変えて、異なる負荷状態のもとで、装置
の直流電源12に於ける電荷の消費及び蓄積の変化に応じ
て、アップ／ダウン・カウンタ76をカウントアップ及び
カウントダウンする速度を変える。除数Ｍのカウンタ68
及び除数Ｎのカウンタ70の内部で、線40の信号が１つ又
は更に多くの論理素子を付能又は禁止して、割算の比を
変えることが出来る。変化する負荷に対してダイナミッ
クな応答を持たせるこの他の方式も、当業者に容易に考
えられよう。

第６図について説明すると、充電／放電モデル34′
が、電力故障の切実さの複数個のレベルを検出する。閾
値検出回路84a,84b乃至84nが夫々線82を介してアップ／
ダウン・カウンタ76の出力を受取る。複数個の閾値が線
86a,86b乃至86nを介して、閾値検出回路84a,84b乃至84n
に印加される。こうして、対応する複数個の電力OK信号
が電力状態線24a,24b乃至24nに発生され、各々が電力故
障の切実さに関する独特の情報を伝える。この様な段階
的な電力故障の表示は、秩序のある動作停止を管理する
と共に、可能な最後の瞬間まで、再開が最も厄介な素子
の動作停止を遅延させるのに役立つことがある。電力故
障の１つのレベルでは、電流消費の大きい回路を動作停
止にして、例えばランダムアクセス・メモリの様に、更
に重要な素子を、負荷の一部分を切離せない場合に可能
なよりも一層長い期間の間、維持することが出来る。

同様に、２つ以上の電子装置に給電する給電系統が、
各組の電子装置の負荷に対し、第５図又は第６図の充電
／放電モデルを夫々持っていてよい。こうすると、関連
する負荷の独特な特性を反映する様に、各々のモデルを
プログラムする融通性が得られる。この様な連邦制の各
々の充電／放電モデルは、独特の閾値検出回路を持って
いて、関連する負荷に応じて、１つ又は更に多くの電力
OK信号を送出すことが出来る。

当業者であれば、この発明の範囲内で、これと似た実
施例を作ることが出来よう。例えば、アナログ・タイマ
をカウンタの代りに用いても、ディジタル形の場合につ
いて実施例で説明した作用を達成することが出来る。更
に、以上の説明は、交流電圧のピーク振幅を検出する
が、RMS電圧振幅を用いた構成も、特許請求の範囲に記
載されたこの発明の範囲内で同じく考えられる。更に、
図示の実施例に示したものゝ代りに、別の周波数検出装
置を用いてもよい。例えば、周波数の検出に位相固定ル
ープを使うことが出来る。

図面についてこの発明の好ましい実施例を説明した
が、この発明が実施例に制約されず、この発明の範囲内
で、当業者であれば種々の変更を加えることが出来るこ
とは云うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の１実施例の電力状態監視装置を含む
電子装置の簡略ブロック図、 第２図は第１図の電力状態監視装置の簡略ブロック図、 第３図は第２図の振幅閾値回路のブロック図並びに回路
図、 第４図は第２図の周波数閾値検出器の論理図、 第５図は第２図の充電／放電モデルの論理図、 第６図は停電の切実さの相異なるレベルを検出する為の
複数個の引きはずしレベルを持つ１実施例の充電／放電
モデルの論理図である。 主な符号の説明 20:交流線路 26:振幅閾値回路 28:周波数閾値回路 34:充電／放電モデル 84:閾値回路

フロントページの続き (72)発明者 ガード・メウィッズ アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、ニ ュー・ベルリン、ナンバー・18、キャリ ッジ・レーン、1520番 (72)発明者 エドワード・ディーン・ノンウェイラー アメリカ合衆国、ウイスコンシン州、ミ ルウォーキー、ウェスト・ホープ・アベ ニュー、8913番 (56)参考文献 特開 昭62−256834（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−153599（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−67880（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−75328（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H02J 9/00 - 9/06 H02J 7/00 - 7/10 H02J 7/34 - 7/35

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子システムに対する電力監視装置であっ
   て、 前記電子システムに対する交流電源の特性を直接感知す
   る手段であって、前記特性は、前記交流電源の電圧の振
   幅又は周波数のうちの少なくとも一方を含んでいる、感
   知する手段と、 前記電子システムに対する直流電源の充電時間及び放電
   時間を模擬する手段であって、前記直流電源は、前記交
   流電源に接続されていると共に前記直流電源をバックア
   ップするエネルギ蓄積装置を有しており、該模擬する手
   段は、前記少なくとも１つの特性の発生に続いて前記電
   子システムが動作を続けることのできる時間に関連した
   値を発生している、模擬する手段と、 該模擬する手段に設けられており、前記特性が不十分で
   あるという発生に応答して前記値を減少させると共に前
   記特性が十分であるという引き続く発生に応答して前記
   値を選択された最大値まで増加させる手段と、 前記値が所定の閾値に達したときに電力が不十分である
   ことを示す信号を発生する閾値手段とを備えており、 前記感知する手段は、 前記交流電源の電圧が前記所定の閾値を超える度にパル
   スを発生する手段を含んでいる振幅閾値を発生する手段
   と、 前記パルスを受け取る周波数閾値検出器であって、該周
   波数閾値検出器は、前記パルスの周波数が前記所定の閾
   値を超えたことに応答して第１の状態と、前記周波数が
   前記所定の閾値よりも小さいことに応答して第２の状態
   とを有している信号を発生する手段を含んでおり、該信
   号は、前記模擬する手段を制御するように作用してい
   る、周波数閾値検出器とを含んでいる電力監視装置。
2. 【請求項２】前記周波数閾値検出器は、 第１の容量を有しており、クロック信号に応答して所定
   の最終値に向かって計数する第１のカウンタと、 該第１のカウンタが前記所定の最終値に達したときに前
   記模擬する手段を前記値を修正するように制御する制御
   信号を発生する手段と、 前記パルスに応答して前記第１のカウンタをリセットす
   る手段とを含んでおり、 前記クロック信号と、前記容量とは、前記周波数が前記
   所定の閾値を超えたときにはいつでも、前記第１のカウ
   ンタが前記所定の最終値に達する前に、前記パルスによ
   りリセットされるように関連している請求項１に記載の
   電力監視装置。
3. 【請求項３】前記周波数閾値検出器は、 第２のクロック信号に応答して第２の所定の最終値に向
   かって計数する第２のカウンタであって、前記第２のク
   ロック信号と、前記第２の所定の最終値とは、前記第１
   のカウンタがその所定の最終値に達するのに要する時間
   よりも、前記第２のカウンタが前記第２の所定の最終値
   に達するのに実質的に長い時間を要するように関連して
   いる、第２のカウンタと、 前記周波数が前記所定の閾値よりも小さいことに応答し
   て、前記第１のカウンタ及び前記第２のカウンタの両方
   がそれぞれの所定の最終値に向かって計数を開始するこ
   とができるようにする手段と、 前記第１のカウンタがその所定の最終値に達したときに
   前記第２のカウンタがその第２の所定の最終値に達する
   ことを防止するように前記第２のカウンタをリセットす
   る手段とを含んでおり、 前記信号は、前記第２のカウンタが前記第２の所定の最
   終値以外の値を含んでいることに応答して、第１の所定
   の速度で前記所定の閾値を減少させると共に、前記第２
   のカウンタが前記第２の所定の最終値を含んでいること
   に応答して、第２の所定の速度で前記所定の閾値を増加
   させる請求項２に記載の電力監視装置。
4. 【請求項４】前記周波数閾値検出器は、 第１の容量を有しており、ゲート信号に応答して所定の
   最終値に向かって変化する第１のタイマと、 該第１のタイマが前記所定の最終値に達したときに前記
   模擬する手段を前記値を修正するように制御する制御信
   号を発生する手段と、 前記パルスに応答して前記第１のタイマをリセットする
   手段とを含んでおり、 前記ゲート信号と、前記容量とは、前記周波数が前記所
   定の閾値を超えたときにはいつでも、前記第１のタイマ
   が前記所定の最終値に達する前に、前記パルスによりリ
   セットされるように関連している請求項１に記載の電力
   監視装置。
5. 【請求項５】前記周波数閾値検出器は、 第２のゲート信号に応答して第２の所定の最終値に向か
   って変化する第２のタイマであって、前記第２のゲート
   信号と、前記第２の所定の最終値とは、前記第１のタイ
   マがその所定の最終値に達するために要する時間より
   も、前記第２のタイマが前記第２の所定の最終値に達す
   るのに実質的に長い時間を要するように関連している、
   第２のタイマと、 前記周波数が前記所定の閾値よりも小さいことに応答し
   て、前記第１のタイマ及び前記第２のタイマの両方がそ
   れぞれの所定の最終値に向かって変化を開始することが
   できるようにする手段と、 前記第１のタイマがその所定の最終値に達したときに前
   記第２のタイマがその第２の所定の最終値に達すること
   を防止するように前記第２のタイマをリセットする手段
   とを含んでおり、 前記信号は、前記第２のタイマが前記第２の所定の最終
   値以外の値を含んでいることに応答して、第１の所定の
   速度で前記所定の閾値を減少させると共に、前記第２の
   タイマが前記第２の所定の最終値を含んでいることに応
   答して、第２の所定の速度で前記所定の閾値を増加させ
   る請求項４に記載の電力監視装置。
6. 【請求項６】電子システムに対する電力監視装置であっ
   て、 前記電子システムに対する交流電源の少なくとも第１及
   び第２の特性を直接感知する手段であって、前記第１及
   び第２の特性は、前記交流電源の電圧の振幅又は周波数
   のうちの少なくとも一方を含んでいる、感知する手段
   と、 前記電子システムに対する直流電源の充電時間及び放電
   時間を模擬する手段であって、前記直流電源は、前記交
   流電源に接続されていると共に前記直流電源をバックア
   ップするエネルギ蓄積装置を有しており、該模擬する手
   段は、前記第１及び第２の特性の発生にそれぞれ続いて
   前記電子システムの第１及び第２の機能が動作を続ける
   ことのできる第１及び第２の時間に関連した第１及び第
   ２の値を発生している、模擬する手段と、 該模擬する手段に設けられており、前記第１及び第２の
   特性が不十分であるという発生に応答して前記値を減少
   させると共に前記第１及び第２の特性が十分であるとい
   う引き続く発生に応答して前記値を選択された最大値ま
   で増加させる手段と、 前記値が第１及び第２の所定の閾値にそれぞれ達したと
   きに電力が不十分であるという第１及び第２の状態を示
   す第１及び第２の信号を発生する第１及び第２の閾値手
   段とを備えており、 前記感知する手段は、 前記交流電源の電圧が前記所定の閾値を超える度にパル
   スを発生する手段を含んでいる振幅閾値を発生する手段
   と、 前記パルスを受け取る周波数閾値検出器であって、該周
   波数閾値検出器は、前記パルスの周波数が前記所定の閾
   値を超えたことに応答して第１の状態と、前記周波数が
   前記所定の閾値よりも小さいことに応答して第２の状態
   とを有している信号を発生する手段を含んでおり、該信
   号は、前記模擬する手段を制御するように作用してい
   る、周波数閾値検出器とを含んでいる電力監視装置。
7. 【請求項７】電子システムに対する電力監視装置であっ
   て、 前記電子システムに対する交流電源の少なくとも第１及
   び第２の特性を直接感知する手段であって、前記第１及
   び第２の特性は、第１の所定の電圧閾値よりも小さい電
   圧の振幅及び第２の所定の周波数閾値よりも低い周波数
   を少なくとも含んでいる、感知する手段と、 前記電子システムに対する直流電源の充電時間及び放電
   時間を模擬する充電／放電モデルであって、前記直流電
   源は、前記交流電源に接続されていると共に前記直流電
   源をバックアップするエネルギ蓄積装置を有しており、
   該充電／放電モデルは、前記第１及び第２の特性のうち
   の少なくとも一方の発生に続いて前記電子システムが動
   作を続けることのできる時間に関連した値を制御する手
   段を含んでいる、充電／放電モデルと、 該充電／放電モデルに設けられており、前記第１及び第
   ２の特性のうちのいずれかが不十分であるという発生に
   応答して前記値を減少させると共に前記第１及び第２の
   特性のうちのいずれかが十分であるという引き続く発生
   に応答して前記値を選択された最大値まで増加させる手
   段と、 前記値が所定の閾値に達したときに電力が不十分である
   ことを示す信号を発生する閾値手段とを備えた電力監視
   装置。