JP3114541B2 - アナログ・デイジタル変換回路の精度調整方式 - Google Patents

アナログ・デイジタル変換回路の精度調整方式

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JP3114541B2 JP06319560A JP31956094A JP3114541B2 JP 3114541 B2 JP3114541 B2 JP 3114541B2 JP 06319560 A JP06319560 A JP 06319560A JP 31956094 A JP31956094 A JP 31956094A JP 3114541 B2 JP3114541 B2 JP 3114541B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、デイジタル保護リレ
ー,デイジタル制御装置デイジタル計測装置等に適用さ
れる、nチャンネルのアナログ入力を1つのD−A変換
器でデイジタル信号に変えるアナログ・デイジタル変換
回路の精度調整方式に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、デイジタル保護リレー,デイジタ
ル制御装置などに使用するアナログ・デイジタル変換回
路は図4に示すように、補助PT,補助CT等の補助入
力トランス1、フイルタ2、なる入力回路と、サンプル
ホールド回路3、マルチプレクサ4、A−D変換器5、
CPU6などで構成されている。3相電圧,3相電流の
保護リレーでは、補助トランス,フイルタ,サンプルホ
ールド回路は6チャンネル分用いる。サンプルホールド
回路はこの多チャンネル入力信号をサンプリングし、そ
のデータを一定時間保持し、その同時性のあるデータが
保持されている間にマルチプレクサ4により各チャンネ
ル切換を行い、順次1つのA/D変換器5で変換し、同
時性のあるデータを出力する。CPUはこのデータを用
いて保護リレー等に必要な演算を行う。
【0003】これら個々のハードウエア(1〜5)は各
々に何らかの誤差を有する。従来これ等の誤差は、個々
のハードウエアに調整要素(トリミング抵抗,外付の可
変抵抗又はコンデンサなど)をもたせ、精度が規定値に
なるよう補正している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記補正方法は正統法
ではあるが、本案を適用しようとする装置は、1つのA
/D変換器で複数の入力(3〜16チャンネル位い)を
同時にA/D変換する場合が多い。また、1つの演算結
果を出すためには、複数のチャンネルのデータを使うこ
とが一般である(保護リレーでは電流3相分と電圧3相
分など)。
【0005】従って、個々のチャンネルの精度が良いに
越したことはないが、チャンネル間の精度のバラツキが
少ないことが全体の演算精度の向上、しいては保護リレ
ーや、各種制御装置の高精度化に継がる。従来は前述の
ように、部品、回路を個々に測定器を用いて調整してい
ることが多いため、次のような問題がある。
【0006】1)部品、回路の個々の精度の確保が困
難。
【0007】2)チャンネル間のバラツキを少なくする
のに限界がある。
【0008】3)定期点検などで補正することが容易で
ない。
【0009】本発明は、従来のこのような問題点を解決
すべくなされたものであり、その目的とするところは、
全体の精度を自動的に調整することができるアナログ・
デイジタル変換回路の精度調整方式を提供することにあ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するために、本発明におけるアナログ・デイジタル変換
回路の精度調整方式は、複数チャンネルのアナログ入力
回路と、この入力回路からのnチャンネルのアナログ入
力をマルチプレクサで切替えて1つのA−D変換器で変
換したデータをCPUで同時性のあるデータに補正する
アナログ・デイジタル変換回路において、内部又は外部
発振器を設け、この発振器の出力をアナログ入力回路に
加えると共に、マルチプレクサの基準入力チャンネルに
精度監視用電圧を加え、A−D変換器で変換された各チ
ャンネルの入力データと基準チャンネルの入力データを
CPUにより比較し、理論値に対する各入力データの補
正係数を求め、CPU内に記憶し、オンラインにて各チ
ャンネルの入力データにこの補正係数を乗算し、常に各
入力データを補正するものである。
【0011】
【実施例】
実施例1 図1について、1l〜1nは各入力チャンネル(l〜n)
に設けられた電圧(V)又は電流(I)用補助入力トラ
ンス(補助PT,CT)、2l〜2nはそれぞれ補助トラ
ンス11〜1nからの入力信号の必要周波数(基本波)を
通すローパス又はバンドパスフイルタ、4はフイルタ2
l〜2nからの各入力チャンネル信号及び切替スイッチS
W1からの基準入力チャンネル信号を順次切換えてサン
プリングするマルチプレクサ、5はマルチプレクサ4で
サンプリングされたアナログデータをデイジタルデータ
に変換するA/D変換器、6はこのデイジタルデータを
用いて保護リレーや制御機能の演算を行うCPU。
【0012】7は精度調整のための2次ないし数次高調
波に相当する周波数を基準入力として出力する内部発振
器、11は発振器7の出力を増幅するアンプ、12はA
/D精度監視用電圧設定器、SW1はフイルタ2l〜2n
に加えられる内部発振器7の出力と電圧設定器12のA
/D精度監視用電圧を切替えてマルチプレックス4の各
入力チャンネルに入力させる切替スイッチ、SW2は内
部発振器7の出力をフイルタ2l〜2n又はアンプ11に
出力する切替スイッチである。
【0013】実施例のA/D変換回路は、フイルタ2l
〜2nからの信号をサンプルホールド回路(図4参照)
を介さずに直接マルチプレックスで切替えてサンプリン
グしているため、A/D変換器5から出力されるデータ
にはサンプリングの同時性がなく、そのままでは保護リ
レー等の演算には使用できないので、データに同時性を
持たせるため、CPU6は補間法等を用いてデータに同
時性を持たせる補正演算を行い、その補正されたデータ
を用いて保護リレーや制御機能の演算を行うようになっ
ている。
【0014】また、CPU6は精度調整のためソフトウ
エア処理にてスイッチSW1,SW2の切替によりA/
D精度視を行い精度補正係数を演算し、データを補正す
る機能を有している。
【0015】次に、実施例1の動作について説明する。
常時監視の場合は、スイッチSW1,SW2をフイルタ
l〜2n側に切替る。内部発振器7からの高調波は、フ
イルタ2l〜2nにて補助入力トランス1l〜1nからの各
入力に重畳され、マルチプレックスのチャンネル(l〜
n)に入力すると共に、スイッチSW1を介してマルチ
プレックスの基準入力チャンネル(0)に入力する。マ
ルチプレックサ4で順次切換えられて出力するサンプリ
ング信号はA/D変換器5でデイジタル信号に変換され
る。CPU6は、この各チャンネルの入力データからマ
ルチプレクス4の基準入力チャンネル(0)に入力した
高調波と入力チャンネル(l〜n)に入力した各高調波
成分とをそれぞれ比較してフイルタ2l〜2nの特性変化
を常時監視する。
【0016】また、自動調整の場合は、スイッチSW1
をA/D精度監視用電圧設定器12側に入れ、スイッチ
SW2をアンプ11側に入れる。この場合、スイッチS
W1により電圧設定器12のA/D精度監視用電圧がマ
ルチプレックスの基準入力チャンネル(0)に与えら
れ、スイッチSW2により内部発振器7からの高調波が
アンプ11に与えられる。アンプ11はこの高調波を増
幅して補助トランス1l〜1nの1次側に電圧又は電流信
号として入力し、補助トランス1l〜1n及びフイルタ2
l〜2nを通してそれぞれマルチプレクサ4の入力チャン
ネル(l〜n)に与える。フィルタ21〜2nは基本波を
通すものであるが、低次高周波も通過する。
【0017】マルチプレクサ4の入力チャンネル(0〜
n)に与えられた電圧は、マルチプレクサにより切り替
えれ、そのサンプリングされた各アナログ信号はA/D
変換器5でデイジタル信号に変換される。CPU6はこ
のように切替えられた入力電圧とA/D監視用電圧のA
/D変換結果を比較し、予じめ求められている理論値と
の差異を求めることにより補正係数を求める。即ち、図
2に示すように、基準入力ISを与えたときのnチャン
ネルの出力Inとその理論値I0との差異を求めることに
より実数と虚数成分の補正係数a,bを求める。しかし
てCPU6は各データをそれぞれの補正係数により補正
し、保護リレーや制御機能の演算を行う。
【0018】上記フイルタの常時監視及び補正係数によ
るデータの補正はCPUのソフトウエア処理によりスイ
ッチSW1,SW2を切替えて行う。
【0019】実施例2 図3について、6は保護リレーや制御機能の演算及びス
イッチの切替制御を行うCPU、8は外部発振器の制御
や補正係数算出を行うパソコン、9は常監用高調波発振
器(第3調波)、10はパソコンに制御される外部発振
器(基本波〜第5調波)、11は外部発振器10の出力
を増幅して補助入力トランス1l〜1nに出力するアン
プ、13は外部発振器10からの出力が入力するレベル
変換器、SW1はA/D精度監視用電圧設定器12の設
定電圧とレベル変換器13の出力とを切替えてマルチプ
レックス4の基準入力チャンネル(0)に出力する切替
スイッチ、SW2は高調波発振器9からの高調波又はレ
ベル変換器13からの基本波ないし高調波をフイルタ2
l〜2nに入力する切替スイッチ、SW3は常監用高調波
発振器9の出力を自動調整時オフとするスイッチで、そ
の他の構成は図1と同様に構成されているので、同一部
分には同一符号を付してその重複する説明を省略する。
【0020】次に、実施例2の動作について説明する。
常時監視の場合は、スイッチSW1をレベル変換器13
側に入れ、スイッチSW2を高調波発振器9側に入れ
る。外部発振器10はパソコンにより制御され、その出
力電圧はレベル変換器13により所望のレベルに変換さ
れ、スイッチSW1からマルチプレックス4の基準入力
チャンネル(0)に入力する。またスイッチSW2を介
して高調波発振器9からの高調波がフイルタ2l〜2n
入力し、補助入力トランス1l〜1nからの入力に重畳さ
せてマルチプレクサ4の入力チャンネル(l〜n)に入
力する。
【0021】マルチプレクサ4で順次切換えられて出力
するサンプリング信号はA/D変換器5でデイジタル信
号に変換される。CPU6はこのデータからマルチプレ
クス4の基準入力チャンネル(0)に入力した高調波と
入力チャンネル(l〜n)に入力した各高調波成分とを
それぞれ比較してフイルタ2l〜2nの特性変化を常時監
視する。
【0022】また、自動調整の場合は、スイッチSW2
を高調波発振器9側に入れスイッチSW3をオフとし、
スイッチSW1をA/D精度監視用電圧設定器12側に
入れ、パソコンにより外部発振器11の周波数を所望の
高調波に制御する。外部発振器11からの高調波はアン
プ11で増幅され、補助入力トランス1l〜1nの1次に
電圧又は電流信号として入力し、フイルタ2l〜2nを介
してマルチプレクサ4の入力チャンネル(l〜n)に入
力する。電圧設定器12からのA/D精度監視用電圧は
マルチプレクサ4の基準入力チャンネル(0)に入力す
る。
【0023】マルチプレクサ4のチャンネル(0〜n)
に与えられた電圧は、マルチプレクサにより切替えら
れ、そのサンプリングされた各アナログ信号はA/D変
換器5でデイジタル信号に変換される。CPU6はこの
データをパソコンに出力し、パソコンは実施例1におけ
るCPUと同様に各入力のデータの補正係数を求める。
CPU6はパソコンで求めた各補正係数を用いて各デー
タを補正し、保護リレーや制御機能の演算を行う。
【0024】
【発明の効果】本発明は、上述のとおり構成されている
ので、次に記載する効果を奏する。
【0025】(1)補助入力トランス、フイルタなどア
ナログ入力回路を構成するハードウエアに対し個々の調
整を行う必要がない。
【0026】(2)各ハードウエア発生する全体の誤差
を1つの基準入力で補正するため、各々のチャンネル間
のバラツキのない高精度の自動調整ができる。
【0027】(3)定期点検などでアナログ入力部の特
性変化があっても自動的に補正係数が求まるので、容易
に高精度にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の回路構成を示すブロック図。
【図2】補正係数を説明する線図。
【図3】実施例2の回路構成を示すブロック図。
【図4】従来例の回路構成を示すブロック図。
【符号の説明】
l〜1n…補助入力トランス(補助PT,CT) 2l〜2n…フイルタ 3…サンプルホールド回路 4…マルチプレクサ 5…A/D変換器 6…CPU 7…内部(高調波)発振器 8…パソコン 9…高調波発振器 10…外部発振器 11…アンプ 12…A/D精度監視用電圧設定器 13…レベル変換器

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数チャンネルのアナログ入力回路と、
    この入力回路からのnチャンネルのアナログ入力をマル
    チプレクサで切替えて1つのA−D変換器で変換したデ
    ータをCPUで同時性のあるデータに補正するアナログ
    ・デイジタル変換回路において、 内部又は外部発振器を設け、この発振器の出力をアナロ
    グ入力回路に加えると共に、マルチプレクサの基準入力
    チャンネルに精度監視用電圧を加え、A−D変換器で変
    換された各チャンネルの入力データと基準チャンネルの
    データをCPUにより比較し、理論値に対する各入力デ
    ータの補正係数を求め、CPU内に記憶し、オンライン
    にて各チャンネルの入力データにこの補正係数を乗算
    し、常に各入力データを補正することを特徴としたアナ
    ログ・デイジタル変換回路の精度調整方式。
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