JP6472181B2 - Energy meter with transmitter - Google Patents
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Description
本発明は、印刷配線基板に実装された発光電子部品を使用電力量に応じて発光させる発信装置を備えた発信装置付き電力量計に関するものである。 The present invention relates to a watt-hour meter with a transmission device provided with a transmission device that causes a light-emitting electronic component mounted on a printed wiring board to emit light according to the amount of power used.
図1(a)は従来の発信装置付き電子式電力量計における電流検出構造を示す側断面図、同図(b)は同電子式電力量計における電圧検出構造を示す側断面図である。 FIG. 1A is a side sectional view showing a current detection structure in a conventional electronic watt-hour meter with a transmitter, and FIG. 1B is a side sectional view showing a voltage detection structure in the same electronic watt-hour meter.
電子式電力量計は、計測した電流と電圧を電子回路で乗算することで使用電力量を演算するが、この電子回路が形成された主印刷配線基板1は、内部構造支持体2に支持されて、図の下側の計器底面から離れて計器底面に平行に配置されている。主印刷配線基板1には、電子回路によって演算された使用電力量を表示する液晶表示装置3が、表示面が図の上側の計器前面付近に位置するように、液晶ホルダ4に保持されて実装されている。液晶ホルダ4には、電子式電力量計の仕様等が記載された銘板5も保持されている。また、主印刷配線基板1には、発信装置を構成する発光電子部品であるLED(発光ダイオード)6も実装されている。LED6は、電子式電力量計で演算される使用電力量に応じて発光し、発光した光は計器外部へ出射される。また、主印刷配線基板1の下方には、供給電力を遮断・投入する開閉器7が内部構造支持体2に支持されて、設けられている。開閉器7には、負荷電流が検出される電流線8が同図(a)に示すように引き込まれている。
The electronic watt-hour meter calculates the amount of power used by multiplying the measured current and voltage by an electronic circuit. The main printed
上記のように、計器前面付近に液晶表示装置3、計器底面付近に電流線8が位置するため、主印刷配線基板1と電流線8との間には物理的な距離がある。このため、電流線8を流れる負荷電流を検出するための磁気センサ等は、主印刷配線基板1に実装するのが困難である。このため、一般的には、同図(a)に示すように、磁気センサ等の電流検出器9を実装する副印刷配線基板10が主印刷配線基板1から分離されて設けられ、副印刷配線基板10と主印刷配線基板1とは、リード線11とコネクタ12を介して接続される。また、同図(b)に示す電圧線13からは電力演算等のための電圧がとられるが、この電圧も、リード線14の一端を電圧線13にねじ端子やソケット端子で接続し、他端をコネクタ15で主印刷配線基板1に接続することで、計測される。
As described above, since the liquid
上記従来の発信装置付き電子式電力量計は、上記のような電流検出構造および電圧検出構造をしているため、リード線11,14やコネクタ12,15の材料費、および、それら部品の組み立てに伴う工数が発生する。
Since the conventional electronic watt-hour meter with a transmitter has the above-described current detection structure and voltage detection structure, the material costs of the
工業製品組立のコストダウンを行うには、一般に、部品点数を減らし、組立作業をより単純化することが効果的である。上記のような電子式電力量計においては、電源、電流計測、電圧計測、電力演算、表示、外部インターフェイス等の各機能ブロックがあるが、電気的強度、物理的距離、基板実装容量等の制約により、印刷配線基板を上記従来のように複数枚の基板1,10で構成したり、リード線11,14およびコネクタ12,15等で基板1,10間や基板1および電圧線13間を接続して、電気信号を伝達する必要がでてくる。
In order to reduce the cost of assembling industrial products, it is generally effective to reduce the number of parts and simplify the assembly work. In the electronic watt hour meter as described above, there are functional blocks such as power supply, current measurement, voltage measurement, power calculation, display, external interface, etc., but restrictions on electrical strength, physical distance, board mounting capacity, etc. As described above, the printed wiring board is constituted by a plurality of
一般に電子式電力量計は、ベース部、カバー部、表示部、端子部および内部部品によって構成され、計器の組み立ては、ベース部を置いて基板を積み上げる方式で行われるのが一般的である。上記各機能ブロックの再構築を行い、使用部品を削減して、計器の組み立てをより単純化することは、電子式電力量計のコストダウンにつながる。 Generally, an electronic watt-hour meter is composed of a base part, a cover part, a display part, a terminal part, and internal parts, and the assembly of the instrument is generally performed by placing the base part and stacking the substrates. Reconstructing each of the above functional blocks, reducing the number of parts used, and simplifying the assembly of the instrument lead to a reduction in the cost of the electronic watt-hour meter.
図2に示す電子式電力量計は、物理的に離れた位置にある機能を統合して接続方式を変更することにより、コストダウンを図ったもので、印刷配線基板1を計器底面に水平でなく垂直に配置することで、上記従来のリード線11,14およびコネクタ12,15等の部品を削除し、それら部品の使用に伴う部品間接続のための組立工数を短縮している。なお、同図において図1と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。
The electronic watt-hour meter shown in FIG. 2 is intended to reduce the cost by integrating the functions that are physically separated and changing the connection method. The printed
この構造の電子式電力量計においては、液晶表示装置3および銘板5の表示面を印刷配線基板1に垂直に配置すると共に、発信装置を構成するLED6の光軸を印刷配線基板1と水平な方向に配置する必要がある。液晶表示装置3は、その多数の端子を揃えて印刷配線基板1に同時に挿入する必要があることと、銘板5を取り付けるため、液晶ホルダ4を用いて印刷配線基板1に実装している。このため、液晶ホルダ4の形状を同図に示すように変更すれば、液晶表示装置3および銘板5の表示面を印刷配線基板1に垂直に配置することは、比較的容易である。また、LED6は、図示するようにそのリードピンを直角に折り曲げて印刷配線基板1に実装することで、その光軸を印刷配線基板1の部品実装面と水平な方向に向けて、銘板5の開口部5aから光を出射することができる。
In the electronic watt hour meter having this structure, the display surfaces of the liquid
また、特許文献1には、発光素子からの発光を所望の方向に導く導光部材が開示されている。このような導光部材を用いることによっても、印刷配線基板1を計器底面に垂直に配置した状態で、LED6から出射される光の方向を印刷配線基板1の部品実装面と水平な方向に向けることができる。
しかしながら、図2に示された構成では、LED6のリードピンの長さに制約があるため、LED6の頭部を図示するように曲げると、印刷配線基板1の部品実装面からのLED6の光軸高さ寸法Hも制約を受けてしまう。このため、寸法Hの調整範囲に限界が生じ、電力量計の製品規格で要求される位置にLED6の光軸を配置することができない場合があった。また、LED6のリードピンを曲げるときにリードピンの根元にストレスが加わり、LED6が損傷するリスクもある。
However, in the configuration shown in FIG. 2, the length of the lead pin of the
また、特許文献1に開示された導光部材を用いてLED6から出射される光の方向を変えると、導光部材の存在によって印刷配線基板1の部品実装面からの発光高さが逆に高くなりすぎてしまう。このため、この構成によっても、LED6の発光高さ位置の調整範囲に限界が生じてしまい、同様な問題が生じる。
Moreover, when the direction of the light emitted from the
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、
印刷配線基板に実装された発光電子部品を使用電力量に応じて発光させる発信装置を備えた発信装置付き電力量計において、
印刷配線基板の部品実装面が、使用電力量を視認させる窓が形成された計器前面に平行な計器底面に対して垂直に取り付けられ、
印刷配線基板には使用電力量を窓に表示する液晶表示装置がホルダに保持されて実装され、
発光電子部品が、ホルダに形成された発光部品収容室に収容されて、リードピンが真っ直ぐな状態で部品実装面に垂直に実装され、発光光軸が部品実装面に垂直な方向に配置され、
発光電子部品から部品実装面に垂直な方向に出射される光を部品実装面に水平な方向に反射して窓へ向かわせる、光を反射する反射面が凹面鏡形状をしている反射部材がホルダに取り付けられている
ことを特徴とする。
The present invention has been made to solve such problems,
In a watt-hour meter with a transmitter equipped with a transmitter that emits light according to the amount of power used, light-emitting electronic components mounted on a printed wiring board,
The component mounting surface of the printed wiring board is attached perpendicular to the bottom of the instrument parallel to the front of the instrument in which a window for visualizing the amount of power used is formed,
The printed wiring board is mounted with a liquid crystal display device that displays the amount of power used in the window held by a holder,
The light emitting electronic component is housed in a light emitting component housing chamber formed in the holder, and the lead pin is mounted perpendicular to the component mounting surface in a straight state, the light emitting optical axis is disposed in a direction perpendicular to the component mounting surface,
A light reflecting component that reflects light emitted from a light emitting electronic component in a direction perpendicular to the component mounting surface in a direction horizontal to the component mounting surface and directs the light toward the window. It is attached to.
本構成によれば、発光電子部品から出射される光は、ホルダに取り付けられている反射部材により印刷配線基板の部品実装面に水平な方向に反射されて、計器前面の窓へ向かわせられる。このため、使用電力量を視認させる窓が形成された計器前面に平行な計器底面に対して垂直に取り付けられた印刷配線基板に、発光電子部品をリードピンを曲げることなく実装して、発光電子部品から出力される光を計器前面の窓へ出射させることができる。したがって、印刷配線基板を計器底面に対して垂直に取り付けることで電力量計のコストダウンを図りながら、発光電子部品の光軸高さ寸法の調整範囲を確保することができる。また、リードピンを曲げる必要がないので、発光電子部品が損傷するリスクもない。さらに、発光電子部品がホルダに形成された発光部品収容室に収容されて発光するので、外乱光の影響を排除して、発光電子部品から出力される光を計器前面の窓へ出射させることができる。 According to this configuration, the light emitted from the light emitting electronic component is reflected in a horizontal direction on the component mounting surface of the printed wiring board by the reflecting member attached to the holder, and is directed to the window on the front surface of the instrument. For this reason, light emitting electronic components are mounted on a printed wiring board mounted perpendicularly to the instrument bottom surface parallel to the instrument front surface on which a window for visually confirming the amount of power used is formed without bending the lead pins. Can be emitted to the window in front of the instrument. Therefore, the adjustment range of the optical axis height dimension of the light emitting electronic component can be secured while reducing the cost of the watt hour meter by attaching the printed wiring board perpendicularly to the bottom surface of the instrument. Further, since there is no need to bend the lead pin, there is no risk of damage to the light emitting electronic component. Furthermore, since the light emitting electronic component is housed in the light emitting component housing chamber formed in the holder and emits light, the influence of disturbance light can be eliminated and the light output from the light emitting electronic component can be emitted to the window on the front surface of the instrument. it can.
本構成によれば、計器前面から出射される光の計測距離が定まっている場合には、反射部材の光反射面を凹面鏡形状に成形することで、定まった計測距離に出射光の焦点位置を合わせることができる。 According to this configuration, when the measurement distance of the light emitted from the front surface of the instrument is fixed, the focal position of the emitted light is set to the fixed measurement distance by shaping the light reflecting surface of the reflecting member into a concave mirror shape. Can be matched.
本発明によれば、使用電力量を視認させる窓が形成された計器前面に平行な計器底面に対して垂直に印刷配線基板を取り付けることで電力量計のコストダウンを図りながら、発光電子部品が損傷するリスクもなく、発光電子部品の光軸高さ寸法の調整範囲を確保することができる。 According to the present invention, the light emitting electronic component can be manufactured while reducing the cost of the watt-hour meter by attaching the printed wiring board perpendicularly to the bottom surface of the meter parallel to the front surface of the meter on which the window for visually confirming the amount of power used is formed. There is no risk of damage, and an adjustment range of the optical axis height dimension of the light-emitting electronic component can be secured.
次に、本発明による発信装置付き電力量計を実施するための形態について説明する。 Next, the form for implementing the watt-hour meter with a transmitter by this invention is demonstrated.
図3は、本発明の一実施の形態による発信装置付き電子式電力量計21の側断面図である。 FIG. 3 is a side sectional view of electronic watt-hour meter 21 with a transmitting device according to an embodiment of the present invention.
電子式電力量計21は、筐体22の内部に収容された内部構造支持体23に各種部品が取り付けられて構成されている。使用電力量を演算する電子回路が形成された印刷配線基板24は、内部構造支持体23に両側端部が支持されて、部品実装面が図の下側の計器底面に垂直に配置されている。印刷配線基板24には、電子回路によって演算された使用電力量を表示する後述する液晶表示装置25(図4参照)が、表示面が図の上側の計器前面の窓22aに臨むように、液晶ホルダ26に保持されて実装されている。液晶ホルダ26には、電子式電力量計21の仕様等が記載された銘板27も保持されている。
The electronic watt-hour meter 21 is configured by attaching various components to an
印刷配線基板24には発光電子部品であるLED28も実装されている。LED28は、電子式電力量計21が計量する使用電力量に応じて発光する発信装置を構成し、例えば、1kWsの使用電力量毎に1パルスのパルス光を出力する。LED28は、その発光光軸が印刷配線基板24の部品実装面に垂直な方向に配置されている。LED28から印刷配線基板24の部品実装面に垂直な方向に出力されるパルス光は、液晶ホルダ26に装着された赤外線反射部材29により、印刷配線基板24の部品実装面に水平な方向に反射させられる。赤外線反射部材29で反射したパルス光は計器前面へ向かい、液晶ホルダ26に形成された開口部26aおよび銘板27に形成された穴27a、並びに窓22aを通過して、計器外部へ出射される。このようにして出射されるパルス光は、計器誤差の測定用パルスなどとして用いられる。
An
内部構造支持体23の下方には、供給電力を遮断・投入する開閉器30が設けられている。開閉器30には負荷電流が流れる電流線31が引き込まれており、電流線31を流れる負荷電流は磁気コア32によってその大きさに応じた磁気に変換される。印刷配線基板24の下端には、この磁気を検出する磁気センサ33が実装されている。磁気センサ33によって検出される磁気は、印刷配線基板24に形成される電子回路によって電流線31を流れる電流に比例した値に変換され、電子式電力量計21の電源端子から印刷配線基板24に入力される電圧に比例した値に乗算されることで、使用電力量が演算される。演算された使用電力量は液晶表示装置25に表示される。
Below the
図4は、印刷配線基板24に実装される液晶ホルダ組み立てを基板裏面側から見た分解斜視図である。
FIG. 4 is an exploded perspective view of the liquid crystal holder assembly mounted on the printed
液晶表示装置25は多数の端子25aを有しており、これら端子25aは、液晶ホルダ26に直線状に並んで形成された各貫通穴26eに挿入されることで、平行に揃えられる。各貫通穴26eは、端子25aが挿入される側の開口端が広く、端子25aが突出する液晶ホルダ26の底面側が狭くなっており、端子25aの挿入端をガイドするテーパー面が内部に形成されている。また、液晶ホルダ26には、LED28を収容する発光部品収容室26bが形成されている。
The liquid
図5(a)は、この発光部品収容室26bの部分を計器底面側から見た一部構造裏面斜視図、同図(b)は、発光部品収容室26bにLED28が収容された状態の側断面図である。
FIG. 5A is a rear perspective view of a part of the light-emitting component storage chamber 26b as viewed from the bottom side of the instrument, and FIG. 5B is a side where the
発光部品収容室26bには、板状をした赤外線反射部材29の一辺が係止される一対の固定ツメ26c,26c、および赤外線反射部材29の他辺が係止される弾性ツメ26dが形成されている。赤外線反射部材29は、同図(b)に示すように、その一辺が固定ツメ26c,26cによって係止されながら、その他辺が矢示する方向に移動して弾性ツメ26dに押し付けられ、弾性ツメ26dが仰け反って他辺を噛むことで、液晶ホルダ26の所定位置に装着される。この装着位置は、LED28から出力されるパルス光が照射される位置になっている。本実施の形態におけるパルス光は赤外線であり、赤外線反射部材29は、所定の波長、本実施の形態では赤外線の波長の光を効率よく反射するアルミ板、またはメッキが施されたプラスチック板から形成される。発光部品収容室26bには、赤外線反射部材29で90度の角度に反射されるパルス光を通過させる開口部26aが形成されている。
The light-emitting component storage chamber 26b is formed with a pair of fixing claws 26c and 26c, on which one side of the plate-like infrared reflecting
また、発光部品収容室26bには、LED28の各リードピン28a,28aが挿入される一対の貫通穴26f,26fが形成されている。各貫通穴26fは、液晶表示装置25の端子25aが挿入される上記の貫通穴26eと同様、リードピン28aが挿入される側の開口端が広く、リードピン28aが突出する液晶ホルダ26の底面側が狭くなっており、リードピン28aの挿入端をガイドするテーパー面が内部に形成されている。
Further, the light emitting component housing chamber 26b is formed with a pair of through holes 26f and 26f into which the lead pins 28a and 28a of the
また、液晶ホルダ26の底面には、図4に示すように、位置決めピン26gが2箇所に、弾性を有する取付ツメ26hが3箇所に形成されている。印刷配線基板24には、位置決めピン26gが挿入される丸穴24aが2箇所に、取付ツメ26hが係合する角穴24bが3箇所に形成されている。各位置決めピン26gが各丸穴24aに挿入され、各取付ツメ26hが各角穴24bに押し込まれて各角穴24bに係合することで、液晶ホルダ26は印刷配線基板24の所定位置に取り付けられる。
Further, as shown in FIG. 4, positioning pins 26 g are formed in two places and elastic attachment claws 26 h are formed in three places on the bottom surface of the
液晶ホルダ26の各貫通穴26eに対向する印刷配線基板24の部品実装面には複数のスルーホール24c、液晶ホルダ26の各貫通穴26fに対向する印刷配線基板24の部品実装面には一対のスルーホール24dが形成されている。各貫通穴26eおよび26fの形成位置は各スルーホール24cおよび24dの形成位置と一致しているので、印刷配線基板24に取り付けられた液晶ホルダ26に液晶表示装置25を差し込むと、液晶表示装置25の各端子25aは各貫通穴26eおよび各スルーホール24cを貫通し、印刷配線基板24の裏面から突出する。また、印刷配線基板24に取り付けられた液晶ホルダ26にLED28を差し込むと、LED28の各リードピン28aは各貫通穴26fおよび各スルーホール24dを貫通し、印刷配線基板24の裏面から突出する。
A plurality of through holes 24c are formed on the component mounting surface of the printed
液晶表示装置25の各端子25aおよびLED28の各リードピン28aの印刷配線基板24への半田付けは、この状態の印刷配線基板24がフロー半田付け工程に移されることで、行われる。したがって、LED28は、そのリードピン28aが真っ直ぐな状態で印刷配線基板24に垂直に実装され、その発光光軸が印刷配線基板24の部品実装面に垂直な方向に配置される。半田付けによって液晶表示装置25およびLED28が印刷配線基板24に固定されると、赤外線反射部材29が上記のようにして発光部品収容室26bに装着される。また、銘板27の両側端が液晶ホルダ26のスリット26iに挿入されることで、銘板27が液晶ホルダ26に取り付けられる。液晶表示装置25に表示される使用電力量は、銘板27に形成された長方形穴27bおよび筐体22の窓22aを介して視認される。液晶ホルダ26は、上記のように、液晶表示装置25、LED28、赤外線反射部材29および銘板27の位置決めと保持の機能を有する。
Soldering of each terminal 25a of the liquid
このような本実施形態の発信装置付き電子式電力量計21によれば、リードピン28aが真っ直ぐな状態で印刷配線基板24に実装されたLED28から出射されるパルス光は、液晶ホルダ26に取り付けられている赤外線反射部材29により印刷配線基板24の部品実装面に水平な方向に反射されて、計器前面へ向かわせられる。このため、計器底面に対して垂直に取り付けられた印刷配線基板24にLED28をリードピン28aを曲げることなく実装して、LED28から出力されるパルス光を計器前面へ出射させることができる。したがって、印刷配線基板24を計器底面に対して垂直に取り付けることで、従来のリード線11,14およびコネクタ12,15(図1参照)の部品を削減して、電子式電力量計21のコストダウンを図りながら、LED28の光軸高さ寸法の調整範囲を確保することができる。また、リードピン28aを曲げる必要がないので、LED28が損傷するリスクもない。さらに、LED28が液晶ホルダ26に形成された発光部品収容室26bに収容され、赤外線反射部材29で塞がれて発光するので、日光等の外乱光の影響を排除して、LED28から出力される光を計器前面へ出射させることができる。
According to the electronic watt-hour meter 21 with a transmitter of this embodiment, the pulsed light emitted from the
なお、上記の実施形態では、赤外線反射部材29を平板状部品から形成し、パルス光を反射する反射面が平面である場合について、説明した。しかし、赤外線反射部材29の形状は平板状に限定されることはなく、例えば、プレス加工によって光を反射する反射面を凹面鏡形状に成形して、構成することもできる。本構成によれば、計器前面から出射されるパルス光の計測距離が定まっている場合に、計器前面から出射されるLED28の出力光の焦点位置を、定まった計測距離に合わせることができる。
In the above-described embodiment, the case where the infrared reflecting
上記の実施形態では、本発明を単相3線式構造の電子式電力量計に適用した場合について説明したが、単相2線式等の他の相線方式の構造をした電子式電力量計についても、同様に適用することができる。また、印刷配線基板の部品実装面に水平な方向に発光電子部品の光軸を配置する必要がある他の機器にも、同様に適用することができる。そして、これらの各構成においても、上記の実施形態と同様な作用効果が得られる。 In the above embodiment, the case where the present invention is applied to an electronic watt-hour meter having a single-phase three-wire structure has been described. However, an electronic electric energy having another phase-wire type structure such as a single-phase two-wire type. The same applies to the total. Further, the present invention can be similarly applied to other devices that need to arrange the optical axes of light-emitting electronic components in a direction horizontal to the component mounting surface of the printed wiring board. In each of these configurations, the same effects as those of the above embodiment can be obtained.
21…電子式電力量計
24…印刷配線基板
25…液晶表示装置
26…液晶ホルダ
26b…発光部品収容室
27…銘板
28…LED(発光電子部品)
28a…リードピン
29…赤外線反射部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 ... Electronic watt-
28a ...
Claims (1)
前記印刷配線基板は、使用電力量を視認させる窓が形成された計器前面に平行な計器底面に対して部品実装面が垂直に取り付けられ、
前記印刷配線基板には使用電力量を前記窓に表示する液晶表示装置がホルダに保持されて実装され、
前記発光電子部品は、前記ホルダに形成された発光部品収容室に収容されて、リードピンが真っ直ぐな状態で前記部品実装面に垂直に実装され、発光光軸が前記部品実装面に垂直な方向に配置され、
前記発光電子部品から前記部品実装面に垂直な方向に出射される光を前記部品実装面に水平な方向に反射して前記窓へ向かわせる、光を反射する反射面が凹面鏡形状をしている反射部材が前記ホルダに取り付けられている
ことを特徴とする発信装置付き電力量計。 In a watt-hour meter with a transmitter equipped with a transmitter that emits light according to the amount of power used, light-emitting electronic components mounted on a printed wiring board,
The printed wiring board is mounted with a component mounting surface perpendicular to the instrument bottom surface parallel to the instrument front surface on which a window for visualizing the amount of power used is formed,
The printed wiring board is mounted with a liquid crystal display device that displays the amount of power used in the window held by a holder,
The light emitting electronic component is housed in a light emitting component housing chamber formed in the holder, and is mounted perpendicularly to the component mounting surface with a lead pin being straight, and the light emitting optical axis is in a direction perpendicular to the component mounting surface. Arranged,
The light reflected from the light emitting electronic component in a direction perpendicular to the component mounting surface is reflected in a direction horizontal to the component mounting surface and directed to the window, and the reflecting surface for reflecting the light has a concave mirror shape. A reflection member is attached to the holder. A watt-hour meter with a transmitter.
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