JP3633340B2 - パルス計量装置及びパルスの計量方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電力量計などの計器の計量信号をリードスイッチの開閉によるパルス信号に変換し、このパルス信号をカウンタにより計量するパルス計量装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、例えば実公昭５８−１６０７４号公報に示された、従来のパルス計量装置を電力量計に装着した時の構成を示した図である。
図において、１は電力量計の回転円板、２はその回転軸、３ａ、３ｂは歯車、４は軸で永久磁石５が固着されており、回転円板１の回転は回転軸２、歯車３ａ、歯車３ｂ、軸４を介して永久磁石５に伝達され、永久磁石５は回転円板１の回転速度に比例して回転する。
【０００３】
６はパルス計量装置でリードスイッチ７、カウンタ８、電源９、トランジスタ１０、抵抗１１〜１３、コンデンサ１４、ダイオード１５により構成されており、リードスイッチ７は永久磁石５が回転する近傍に配設され、永久磁石５の磁界を受けて内蔵した接点が開閉し、パルス信号を出力するものであり、カウンタ８は電源９により駆動されリードスイッチ７のパルス信号を計量するものである。
【０００４】
図４は従来のパルス計量装置の動作を示すタイムチャートであり、（ａ）は電源９の電圧印加の状態を示す。（ｂ）はリードスイッチ７の開閉の状態を示す。（ｃ）はコンデンサ１４の充電電圧を示す。（ｄ）はトランジスタ１０のベース電流を示す。（ｅ）はトランジスタ１０の導通状態を示す。（ｆ）はカウンタ８の動作の状態を示す。
【０００５】
次に図３、図４を用いて動作を説明する。
使用される電力量に比例して、回転円板１が回転すると、この回転に伴い、回転軸２が回転し、歯車３ａから歯車３ｂに回転が伝達され、軸４が回転し永久磁石４も回転する。永久磁石５が回転し、磁界を受けてリードスイッチ７が開状態から閉状態になる（Ｓ１）と、電源９の電圧が抵抗１１に印加され、コンデンサ１４、抵抗１２を通してトランジスタ１０にベース電流が流れる（Ｓ２）。トランジスタ１０はこのベース電流によりＯＮ（Ｓ３）となり、カウンタ８には電源９の電圧が印加され、動作（Ｓ４）する。
【０００６】
トランジスタ１０がＯＮする時間はコンデンサ１４と抵抗１２の時定数により決定され、コンデンサ１４が充電を完了するとトランジスタ１０のベース電流は流れなくなり（Ｓ５）、トランジスタ１０はＯＦＦになり、カウンタ８には電圧が印加されなくなる。永久磁石５が更に回転しリードスイツチ７が開になる（Ｓ６）と、コンデンサ１４に充電された電荷は抵抗１１、１２及び、ダイオード１５を介して放電（Ｓ７）され、もとの状態に復帰する。
【０００７】
この後、永久磁石５が引き続き回転すると、上記と同じ動作工程によりカウンタ８はリードスイッチ７のパルス信号を計量する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来のパルス計量装置は以上のように構成されているので、リードスイツチ７が閉の状態で、電源９がＯＦＦ（Ｓ８）後、ＯＮ（Ｓ９）になると、リードスイッチ７からパルス信号が発生していないのにも係わらず、コンデンサ１４に充電された電荷は、抵抗１１、１２及びダイオード１５を介して放電（Ｓ１０）した後、上述したＳ２〜Ｓ４と同一手順によりカウンタ８が動作するため、停電のような電源の断続が発生すると計量値に誤差が生じるという問題があった。
【０００９】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、停電などによりパルス計量装置への電源供給が断続しても計量値の誤差が大きくならないパルス計量装置を得ることを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
（１）この発明に係わるパルス計量装置は、回路に電流を供給する電源と、パルス信号を発生するリードスイッチと、このリードスイッチの開閉によりベース電流が制御されＯＮ−ＯＦＦ動作を行う第１のトランジスタと、この第１のトランジスタがＯＮ−ＯＦＦ動作により充放電を行う保持コンデンサと、前記第１のトランジスタのＯＮ動作に連動してＯＮ動作を行うと共に前記第１のトランジスタがＯＦＦの時、前記保持コンデンサの放電電流により一時的にＯＮした後、ＯＦＦになる第２のトランジスタと、前記第１のトランジスタと反転動作を行う第３のトランジスタと、前記第２のトランジスタと前記第３のトランジスタが共にＯＮした時に前記リードスイッチのパルス信号を計量するカウンタとを備えたものである。
【００１１】
（２）また、（１）において、リードスイッチが積分回路を介して第１のトランジスタのベース電流を制御するものである。
【００１２】
（３）また、パルスの計量方法であって、回路に電流を供給する工程と、この電流を供給する工程に接続され、開閉状態に基づいてパルス信号を発生する開閉工程と、この開閉工程によりＯＮ−ＯＦＦ動作を行う第一のスイッチング工程と、この第１のスイッチング工程のＯＮ−ＯＦＦ動作により充放電を行う充放電工程と、前記第１のスイッチング工程のＯＮ−ＯＦＦ動作に連動してＯＮ−ＯＦＦ動作を行うと共に、前記第１のスイッチング工程のＯＮ動作に連動してＯＮ動作を行うと共に前記第１のスイッチング工程がＯＦＦの時、前記充放電工程の放電電流により一時的にＯＮした後、ＯＦＦになる第２のスイッチング工程と、前記第１のスイッチング工程と反転動作を行う第３のスイッチング工程と、前記第２のスイッチング工程と前記第３のスイッチング工程が共にＯＮした時に前記開閉工程のパルス信号を計量する計量工程とを含むものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１を示すパルス計量装置を電力量計に装着した時の構成を示した図である。
図において、１は電力量計の回転円板、２はその回転軸、３ａ、３ｂは歯車、４は軸で永久磁石５が固着されており、回転円板１の回転は回転軸２、歯車３ａ、歯車３ｂ、軸４を介して永久磁石５に伝達され、永久磁石５は回転円板１の回転速度に比例して回転する。
【００１４】
１６はパルス計量装置でリードスイッチ７、カウンタ８、電源９、積分回路２０、第１のトランジスタ２１、第２のトランジスタ２２、第３のトランジスタ２３、抵抗２４〜２８、保持コンデンサ２９、ダイオード３０〜３２により構成されており、７はリードスイッチで、永久磁石５が回転する近傍に配設され、永久磁石５の磁界を受けて内蔵した接点が開閉し、パルス信号を出力するものであり、カウンタ８は電源９により駆動され、リードスイッチ７のパルス信号を計量するものである。
【００１５】
第１のトランジスタ２１はリードスイッチ７の開閉により、積分回路２０、及び抵抗２４を介してベース電流が制御されることにより、スイッチング動作を行う。積分回路２０はリードスイッチ７がチャタリングにより、短時間内にＯＮ−ＯＦＦ動作を行った時に第１のトランジスタ２１が追従して動作しない様に感度を低下させるためのもので、抵抗２０ａとコンデンサ２０ｂにより構成されている。
【００１６】
第１のトランジスタ２１がＯＮすると電源９からダイオード３０、抵抗２６を介して保持コンデンサ２９が充電されると共に、第２のトランジスタ２２に抵抗２７を介してベース電流を供給する。抵抗２８は第２のトランジスタ２２を過電圧から保護するための保護抵抗である。
【００１７】
第３のトランジスタ２３は第１のトランジスタ２１と反転動作を行い、第２のトランジスタ２２と協働してカウンタ８を動作させるものである。ダイオード３１、３２は第３のトランジスタ２３が第１のトランジスタ２１の動作に追従して安定して反転動作を行わせるために設けたダイオードであり、第１のトランジスタ２１と第３のトランジスタ２３の選定によっては不用にすることも可能である。抵抗２５はこの回路を流れる電流を制限する制限抵抗である。
【００１８】
図２はこの発明の実施の形態１のパルス計量装置の動作を示すタイムチャートであり、（ａ）は電源９の電圧印加の状態を示す。（ｂ）はリードスイッチ７の開閉の状態を示す。（ｃ）は積分回路２０を構成するコンデンサ２０ｂの充電電圧を示す。（ｄ）は第１のトランジスタ２１の導通状態を示す。（ｅ）は保持コンデンサ２９の充電電圧を示す。（ｆ）は第３のトランジスタ２３の導通状態を示す。（ｇ）は第２のトランジスタ２２のベース電流を示す。（ｈ）は第２のトランジスタ２２の導通状態を示す。（ｉ）はカウンタ８の動作の状態を示す。
【００１９】
次に、上記のように構成されたパルス計量装置の動作について図１及び図２を用いて説明する。
回転円板１の回転に伴い、回転軸２が回転し、歯車３ａから歯車３ｂに回転が伝達され、軸４が回転し永久磁石５も回転する。永久磁石５が回転し、磁界を受けて、リードスイッチ７が開状態から閉状態になる（Ｓ１１）と、電源９から積分回路２０に電流が通電され、積分回路２０を構成する抵抗２０ａとコンデンサ２０ｂの時定数に比例した充電速度でコンデンサ２０ｂの充電電圧が上昇（Ｓ１２）する。
【００２０】
コンデンサ２０ｂの充電電圧の上昇に伴い、抵抗２４を介して流れていた第１のトランジスタ２１のベース電流は減少し、第１のトランジスタ２１はＯＦＦとなる。（Ｓ１３）ｔ１は、リードスイッチ７が閉になってから第１のトランジスタ２１がＯＦＦになる迄の時間差である。
【００２１】
第１のトランジスタ２１がＯＦＦになると、保持コンデンサ２９に充電されていた電圧が抵抗２７、第２のトランジスタ２２のベース、エミッタを介して放電をされる（Ｓ１４）と共に、第３のトランジスタ２３がＯＮする（Ｓ１５）。保持コンデンサ２９の放電に伴い、第２のトランジスタ２２に供給されていた、ベース電流は減少（Ｓ１６）し、導通しきい値まで低下した時、第２のトランジスタ２２はＯＦＦとなる（Ｓ１７）。
ｔ２は、第１のトランジスタ２１がＯＦＦになってから、第２のトランジスタ２２がＯＦＦになる迄の時間差である。
【００２２】
第２のトランジスタ２２と第３のトランジスタ２３及びカウンタ８は電源９に対して直列回路を形成しており、第２のトランジスタ２２と第３のトランジスタ２３が共にＯＮになる時間であるｔ２において、カウンタ８はＯＮとなり（Ｓ１８）計量を行う。
【００２３】
次に、リードスイッチ７が開になる（Ｓ１９）と積分回路２０のコンデンサ２０ｂは抵抗２４を介して放電を行うためコンデンサ２０ｂの充電電圧は低下（Ｓ２０）する。この結果、電源９から第１のトランジスタ２１に抵抗２４を介してベース電流が供給され、第１のトランジスタ２１はＯＮになる（Ｓ２１）。
【００２４】
第１のトランジスタ２１がＯＮになると、ダイオード３０、抵抗２６を介して保持コンデンサ２９が充電される（Ｓ２２）と共に、抵抗２７を介して第２のトランジスタ２２にベース電流を供給（Ｓ２３）し、第２のトランジスタ２２をＯＮさせる（Ｓ２４）。第３のトランジスタ２３は第１のトランジスタ２１がＯＮと同時にＯＦＦになる（Ｓ２５）。
【００２５】
この後、引き続き、リードスイッチ７が閉になれば、上述したＳ１１〜Ｓ１８の工程を繰り返し、リードスイッチ７が開になれば、上述したＳ１９〜Ｓ２５の工程を繰り返す。
【００２６】
次に、リードスイッチ７が閉の時、電源９が停電等によりＯＦＦした後、ＯＮに復帰した場合について説明する。
電源９がＯＦＦになる（Ｓ２６）と、積分回路２０のコンデンサ２０ｂは抵抗２４を介して放電を行う（Ｓ２７）が、第１のトランジスタ２１は電源９がＯＦＦのため、ＯＦＦ状態を維持する（Ｓ２８）。
【００２７】
保持コンデンサ２９の充電電圧は第１のトランジスタ２１がＯＦＦになった時に、抵抗２７、第２のトランジスタ２２のベース、エミッタを介して放電されており、保持コンデンサ２９の充電電圧及び第２のトランジスタ２２のベース電流は０を維持（Ｓ２９、Ｓ３０）し、第２のトランジスタ２２はＯＦＦ（Ｓ３１）で、第３のトランジスタ２３も電源９から電流が供給されないためＯＦＦ（Ｓ３２）である。
【００２８】
電源９がＯＮになる（Ｓ３３）と、積分回路２０のコンデンサ２０ｂが急速に充電（Ｓ３４）されるため、第１のトランジスタ２１はＯＦＦ状態を維持（Ｓ３５）し、第２のトランジスタ２２も同様、ＯＦＦ状態を維持する（Ｓ３６）。
第３のトランジスタ２３は第１のトランジスタ２１がＯＦＦであるため、電源９がＯＮすることによりＯＮになる（Ｓ３７）が、第２のトランジスタ２２がＯＦＦであることから、カウンタ８は計量を行わない。
【００２９】
次に、リードスイッチ７が開の時、電源９が停電等によりＯＦＦした後、ＯＮに復帰した場合について説明する。
電源９がＯＦＦになる（Ｓ３８）と、それまでＯＮであった第１のトランジスタ２１はＯＦＦになり（Ｓ３９）、保持コンデンサ２９の充電電圧は抵抗２７、第２のトランジスタ２２を介して放電を行い（Ｓ４０）、第２のトランジスタ２２のベース電流は減少（Ｓ４１）し、導通しきい値まで低下した時、第２のトランジスタ２２はＯＦＦになる（Ｓ４２）。
【００３０】
電源９がＯＮになる（Ｓ４３）と、第１のトランジスタ２１はＯＮになり（Ｓ４４）、保持コンデンサ２９が充電される（Ｓ４５）と共に第２のトランジスタ２２へベース電流が流れ（Ｓ４６）、第２のトランジスタ２２はＯＮする（Ｓ４７）が、第３のトランジスタ２３は第１のトランジスタ２１がＯＮであるため、ＯＦＦであり（Ｓ４８）、カウンタ８は計量を行なわない。
【００３１】
次に、リードスイッチ７が開から閉になる時、内蔵した接点がチャタリングした場合の動作について説明する。
リードスイッチ７がチャタリングする（Ｓ４９）と、積分回路２０のコンデンサ２０ｂはチャタリングしない場合に比較し、緩やかに充電され（Ｓ５０）、第１のトランジスタ２１はｔ３後にＯＦＦになり（Ｓ５１）、保持コンデンサ２９は抵抗２７、第２のトランジスタ２２を介して放電を行う（Ｓ５２）。
【００３２】
この結果、第２のトランジスタ２２のベース電流は減少（Ｓ５３）し、導通しきい値まで低下した時、第２のトランジスタ２２はＯＦＦになる（Ｓ５４）。
第３のトランジスタ２３は第１のトランジスタ２１がＯＦＦになると同時にＯＮになっている（Ｓ５５）ため、第２のトランジスタ２２と第３のトランジスタ２３が共にＯＮになる時間であるｔ２においてカウンタ８はＯＮとなり、計量を行う（Ｓ５６）。
【００３３】
なお、上述したｔ３はリードスイッチ７が最初に閉になってから第１のトランジスタ２１がＯＦＦになる迄の時間差であり、リードスイツチ７がチャタリングしない場合の時間差ｔ１と比較すると大きくなるが、パルス信号の計量に関しては影響はないものである。
【００３４】
以上のように、本発明のパルス計量装置１６は停電などにより電源９が断続した時において、リードスイッチ７が発生したパルス信号をカウンタ８が誤動作することなく計量できる。また、リードスイッチ７が閉時にチャタリングにより、短時間内にＯＮ−ＯＦＦ動作を行った場合において、第１のトランジスタ２１がそのＯＮ−ＯＦＦ動作に追従して動作しないように積分回路２０により、リードスイッチ７からのパルス信号に対する感度を低下させた後、第１のトランジスタ２１に入力させるようにしたので、リードスイッチ７が発生したパルス信号を誤動作することなく、カウンタ８が計量できるものである。
【００３５】
ところで上記説明では、この発明をリードスイッチ７のパルス信号を計量する場合について述べたが、リードスイッチ７の代わりに例えば、トランジスタ、フォトインタラプタ等のスイッチング素子を使用することができる。また、第１のトランジスタ２１、第２のトランジスタ２２、第３のトランジスタ２３はサイリスタなど他のスイッチング素子により形成させても良い。
【００３６】
さらに、このパルス計量装置１６は例えば、流量計あるいはガスメータ等にも利用できるものであり、リードスイッチ７以外のパルス計量装置１６を構成する部品を遠隔地に配置し、リードスイッチ７との間を長い配線により接続しても良い。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、この発明のパルス計量装置は停電などにより電源が断続した時において誤動作することなく、リードスイッチが発生したパルス信号をカウンタで計量できるものである。
【００３８】
また、リードスイッチが閉時に生ずるチャタリング発生時においても、誤動作することなく、リードスイッチが発生したパルス信号をカウンタで計量できるものである。
【００３９】
また、停電などにより電源が断続した時において誤動作することなく、開閉工程で発生したパルス信号を計量工程で計量できる計量方法を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１のパルス計量装置を電力量計に装着した時の構成を示した図である。
【図２】この発明の実施の形態１のパルス計量装置の動作を示すタイムチャートである。
【図３】従来のパルス計量装置を電力量計に装着した時の構成を示した図である。
【図４】従来のパルス計量装置の動作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
７ リードスイッチ、 ８ カウンタ、 ９ 電源、
１６ パルス計量装置、 ２０ 積分回路、
２１ 第１のトランジスタ、 ２２ 第２のトランジスタ、
２３ 第３のトランジスタ、 ２９ 保持コンデンサ

Claims (3)

1. 回路に電流を供給する電源と、
   パルス信号を発生するリードスイッチと、
   このリードスイッチの開閉によりベース電流が制御されＯＮ−ＯＦＦ動作を行う第１のトランジスタと、
   この第１のトランジスタのＯＮ−ＯＦＦ動作により充放電を行う保持コンデンサと、
   前記第１のトランジスタのＯＮ動作に連動してＯＮ動作を行うと共に前記第１のトランジスタがＯＦＦの時、前記保持コンデンサの放電電流により一時的にＯＮした後、ＯＦＦになる第２のトランジスタと、
   前記第１のトランジスタと反転動作を行う第３のトランジスタと、
   前記第２のトランジスタと前記第３のトランジスタが共にＯＮした時に前記リードスイッチのパルス信号を計量するカウンタとを備えたことを特徴とするパルス計量装置。
2. 請求項１記載のパルス計量装置において、
   リードスイッチが積分回路を介して第１のトランジスタのベース電流を制御することを特徴とするパルス計量装置。
3. 回路に電流を供給する工程と、
   この電流を供給する工程に接続され、開閉状態に基づいてパルス信号を発生する開閉工程と、
   この開閉工程の開閉によりＯＮ−ＯＦＦ動作を行う第一のスイッチング工程と、この第１のスイッチング工程のＯＮ−ＯＦＦ動作により充放電を行う充放電工程と、
   前記第１のスイッチング工程のＯＮ動作に連動してＯＮ動作を行うと共に前記第１のスイッチング工程がＯＦＦの時、前記充放電工程の放電電流により一時的にＯＮした後、ＯＦＦになる第２のスイッチング工程と、
   前記第１のスイッチング工程と反転動作を行う第３のスイッチング工程と、
   前記第２のスイッチング工程と前記第３のスイッチング工程が共にＯＮした時に前記開閉工程のパルス信号を計量する計量工程とを含むパルスの計量方法。

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