JP6728003B2 - 測定値積算装置 - Google Patents

Description

本発明は、測定値をある期間に亘って積算する測定値積算装置に関する。

デジタル処理を行なう測定装置では、周期的にサンプリングされた瞬時値に基づいて測定値を算出し、ある期間に亘って積算する処理を行なうものがある。例えば、電力計では、サンプリングして得られた電圧瞬時値、電流瞬時値から所定時間毎の電力値を測定し、ある期間に亘って積算することで積算電力（電力量）を測定したり、電流瞬時値から所定時間毎の電流値を測定し、ある期間に亘って積算することで積算電流（電流量）を測定する機能を有するものがある。

積算電力を測定する電力計を例に、従来の積算値測定処理について説明する。図６は、従来の電力計５００の内部構成を示すブロック図である。説明を簡単にするために、電力計５００は、電力測定エレメントが１個の単相電力測定器であるとする。

本図に示すように電力計５００は、信号入力部５１０、第１演算部５２０、第２演算部５３０、発振器５４０、時計部５５０、表示部５６０、操作部５７０を備えている。

信号入力部５１０は、電圧Ｕ１を入力する電圧入力回路５１１、第１Ａ／Ｄ変換器５１２、電流Ｉ１を入力する電流入力回路５１３、第２Ａ／Ｄ変換器５１４を備えている。

電圧入力回路５１１は、入力された電圧Ｕ１を、演算増幅器により、後段回路の処理に適したレベルに正規化する。第１Ａ／Ｄ変換器５１２は、後述するＳＭＰＣＫのタイミング毎に、電圧入力回路５１１により正規化された電圧をデジタル信号ｕ（ｎ）に変換する。

電流入力回路５１３は、入力された電流Ｉ１を、シャント抵抗により電圧に変換し、演算増幅器により、後段回路の処理に適したレベルに正規化する。第２Ａ／Ｄ変換器５１４は、ＳＭＰＣＫのタイミング毎に、電流入力回路５１３により正規化された電圧をデジタル信号ｉ（ｎ）に変換する。

第１Ａ／Ｄ変換器５１２から出力される電圧瞬時値の変換データｕ（ｎ）、および第２Ａ／Ｄ変換器５１４から出力される電流瞬時値の変換データｉ（ｎ）は第１演算部５２０に入力される。

第１演算部５２０には、システムクロックとして、発振器５４０からクロックＣＫが供給されている。また、リアルタイムクロックである時計部５５０から一定時間間隔の割り込みＩＮＴを受け取り、電力を算出する期間の単位であるｕｐｄａｔｅレートの時間を生成する。第１演算部５２０では、後述する第１演算処理が行なわれ、その結果を第２演算部５３０に転送する。

第２演算部５３０では第１演算部５２０からの演算結果を使って、後述する第２演算処理が行なわれ、その結果を表示部５６０に表示する。また、第２演算部５３０は、操作部５７０からの操作入力により、積算のスタート時刻、ストップ時刻を設定する。

第２演算部５３０は、時計部５５０から割り込み信号ＩＮＴを受け取り、その度に時計部５５０から時刻データを読み出し、積算のスタート時刻、ストップ時刻になったかどうかの判定をする。

第１演算部５２０の内部構成を示す図７を参照して、第１演算部５２０が行なう第１演算処理について説明する。

ＭＥＳＴ・ＭＥＥＮＤ発生器５２１は、積算スタートを示すＳＴＡＲＴが来たら、ＭＥＳＴを出力し、ｕｐｄａｔｅレート時間経過後にＭＥＥＮＤを出力する。ＭＥＥＮＤを出力したら、次のサンプリングクロックのタイミングでＭＥＳＴを出力し、これを繰り返す。積算ストップを示すＳＴＯＰが来たら、ＭＥＥＮＤを出して停止し、その後ＭＥＳＴ、ＭＥＥＮＤを出さない。再度、ＳＴＡＲＴが来たら、ＭＥＳＴ、ＭＥＥＮＤを出力する。

ＭＥＳＴ、ＭＥＥＮＤは、時計部５５０からの割り込み信号ＩＮＴを元に作られ、時計部５５０の時刻と同期が取れている。

第１乗算器５２２は、電圧瞬時値の変換データｕ（ｎ）と電流瞬時値の変換データｉ（ｎ）を乗算し、瞬時電力ｐ（ｎ）を求める。演算式は、次の通りである。
ｐ（ｎ）＝ｕ（ｎ）×ｉ（ｎ）
ここで、ｕ（ｎ）はｎ番目のサンプリングの電圧瞬時値の変換データであり、ｉ（ｎ）はｎ番目のサンプリングの電流瞬時値の変換データである。

第１加算器５２３は、瞬時電力ｐ（ｎ）を今までの加算値に加算し、ＳＵＭ＿Ｐとして出力する。また、ＭＥＳＴ・ＭＥＥＮＤ発生器５２１からのＭＥＳＴのタイミングで加算値ＳＵＭ＿Ｐを０に初期化する。

サンプリングクロック発生器５２４は、第１Ａ／Ｄ変換器５１２、第２Ａ／Ｄ変換器５１４のサンプリングタイミングを定めるサンプリングクロックＳＭＰＣＫを出力する。このサンプリングクロックＳＭＰＣＫは、発振器５４０からのシステムクロックＣＫを元に作られ、このＣＫと同期が取れている。

第１カウンタ５２５は、ＳＭＰＣＫの数をカウントし、ＣＯＵＮＴ＿ＳＭＰとして出力する。また、ＭＥＳＴのタイミングでＣＯＵＮＴ＿ＳＭＰを０に初期化する。

第１演算部５２０での演算結果であるＳＵＭ＿Ｐ、ＣＯＵＮＴ＿ＳＭＰは、ｕｐｄａｔｅレート毎のＭＥＥＮＤのタイミングで、第２演算部５３０に転送される。

第２演算部５３０の内部構成を示す図８を参照して、第２演算部５３０が行なう第２演算処理について説明する。

第２乗算器５３１は、第１演算部５２０からのＭＥＥＮＤ毎のＳＵＭ＿Ｐ（ｍ）と、サンプリングクロックの公称周期ＤＥＬＴＡ＿Ｔとを乗算して、ｕｐｄａｔｅレート毎の電力量を算出し、ＩＮＴＥＧ（ｍ）として出力する。なお、ＳＵＭ＿Ｐ（ｍ）は、ｍ番目のＭＥＥＮＤでの第１演算部５２０からのＳＵＭ＿Ｐである。

第２加算器５３２は、ＭＥＥＮＤ毎にＩＮＴＥＧ（ｍ）を今までの加算値に加算して、電力量の積算値を算出し、ＩＮＴＥＧ＿ＴＯＴＡＬとして出力する。また、ＳＴＡＲＴのタイミングで加算値ＩＮＴＥＧ＿ＴＯＴＡＬを０に初期化する。

第３乗算器５３３は、第１演算部５２０からのＭＥＥＮＤ毎のＣＯＵＮＴ＿ＳＭＰ（ｍ）と、サンプリングクロックの公称周期ＤＥＬＴＡ＿Ｔとを乗算して、ｕｐｄａｔｅレート毎の測定時間を算出し、ＴＩＭＥ（ｍ）として出力する。なお、ＣＯＵＮＴ＿ＳＭＰ（ｍ）は、ｍ番目のＭＥＥＮＤでの第１演算部５２０からのＣＯＵＮＴ＿ＳＭＰである。

第３加算器５３４は、ＭＥＥＮＤ毎にＴＩＭＥ（ｍ）を今までの加算値に加算して、測定時間の積算値を算出し、ＴＩＭＥ＿ＴＯＴＡＬとして出力する。また、ＳＴＡＲＴのタイミングで加算値ＴＩＭＥ＿ＴＯＴＡＬを０に初期化する。

ＳＴＡＲＴ・ＳＴＯＰ発生器５３５は、時計部５５０からのＩＮＴが来るたびに、時計部５５０から時刻データを読み出し、時刻データが、あらかじめ設定された積算のスタート時刻になったら、ＳＴＡＲＴを出力し、時刻データが、あらかじめ設定された積算のストップ時刻になったら、ＳＴＯＰを出力する。

第２演算部５３０は、ＭＥＥＮＤ毎に、ＩＮＴＥＧ＿ＴＯＴＡＬ、ＴＩＭＥ＿ＴＯＴＡＬを表示部５６０に表示する。これをＳＴＯＰが出力されるまで繰り返す。

図９は、各処理の出力例を示すタイミングチャートである。ここでは、説明を簡単にするために、電圧波形は直流１Ｖ、電流波形は直流１Ａとしている。実際は、交流波形でも処理可能である。

この例では、ｕｐｄａｔｅレート＝１ｓ、積算スタート時刻＝７時００分００秒、積算ストップ時刻＝７時００分１０秒、第１演算部５２０のシステムクロックＣＫ＝６６ＭＨｚ（公称値）、サンプリングクロックＳＭＰＣＫ＝ＣＫ／３３＝２ＭＨｚ（公称値）としている。時計部５５０からの割り込みＩＮＴは、１ｓに１回あるもの（１Ｈｚ）とする。

第１演算部５２０のシステムクロックＣＫは、発振器５４０から出力されるが、実際の発振器５４０は出力周波数に誤差を含んでいて、公称値の６６ＭＨｚではない。一般的な水晶発振器は±５０ｐｐｍ程度の誤差を持っている。

また、時計部５５０も誤差を持っているが、ここでは、時計部５５０の時刻を基準としているので、時計部５５０に対して、第１演算部５２０のシステムクロックが＋５０ｐｐｍの誤差を持っているとした場合で説明する。

システムクロックが＋５０ｐｐｍの誤差を持っていると、公称値６６ＭＨｚのＣＫは、実際には、６６．００３３ＭＨｚになる。このＣＫの３３個毎に１パルス出力するものをサンプリングクロックＳＭＰＣＫとすると、公称値２ＭＨｚは、実際には、６６．００３３ＭＨｚ／３３＝２．０００１ＭＨｚになる。

ｕｐｄａｔｅレートは、時計部５５０からのＩＮＴから作られるので、正確に１ｓとなる。一方、ＳＭＰＣＫは、２．０００１ＭＨｚなので、１つのｕｐｄａｔｅレート間に、ＳＭＰＣＫは、２０００１００個存在する。

電力波形は、電圧波形と電流波形を掛けたもので１Ｖ×１Ａ＝１Ｗとなる。

時計部５５０の時刻データが７時００分００秒となって、積算スタート時刻になると、ＳＴＡＲＴ・ＳＴＯＰ発生器５３５がＳＴＡＲＴを出力し、ＭＥＳＴ・ＭＥＮＤ発生器５２１によりＭＥＳＴが出力され、１ｓ後にＭＥＥＮＤが出力される。

このＭＥＥＮＤのタイミングでのサンプリング数ｎは、２０００１００になる。このときの瞬時電力ｐ（ｎ）は、ｐ（２０００１００）＝１Ｗになり、ＳＵＭ＿Ｐは、ｐ（１）＋ｐ（２）＋…＋ｐ（２０００１００）＝１Ｗ＋１Ｗ＋…＋１Ｗ＝２０００１００Ｗとなる。ＣＯＵＮＴ＿ＳＭＰは２０００１００になる。

この値が第２演算部５３０に転送され、ＩＮＴＥＧ（１）＝ＳＵＭ＿Ｐ（１）×ＤＥＬＴＡ＿Ｔ＝２０００１００Ｗ×（１／２ＭＨｚ）＝１．００００５Ｗｓとなり、ＴＩＭＥ（１）＝ＣＯＵＮＴ＿ＳＭＰ（１）×ＤＥＬＴＡ＿Ｔ＝２０００１００×（１／２ＭＨｚ）＝１．００００５ｓとなる。また、ＩＮＴＥＧ＿ＴＯＴＡＬ＝ＩＮＴＥＧ（１）＝１．００００５Ｗｓとなり、ＴＩＭＥ＿ＴＯＴＡＬ＝ＴＩＭＥ（１）＝１．００００５ｓになる。

ｎ＝２０００１０１の２回目のＭＥＳＴのタイミングで、ＳＵＭ＿Ｐ、ＣＯＵＮＴ＿ＳＭＰは０にリセットされると同時に、ｎ＝２０００１０１のデータが入力されるので、ＳＵＭ＿Ｐ＝ｐ（２０００１０１）＝１Ｗ、ＣＯＵＮＴ＿ＳＭＰ＝１となる。

ｎ＝４０００２００の２回目のＭＥＥＮＤのタイミングでは、ＳＵＭ＿Ｐは、ｐ（２０００１０１）＋ｐ（２０００１０２）＋…＋ｐ（４０００２００）＝１Ｗ＋１Ｗ＋…＋１Ｗ＝２０００１００Ｗとなる。ＣＯＵＮＴ＿ＳＭＰは２０００１００となる。

この値が第２演算部５３０に転送され、ＩＮＴＥＧ（２）＝ＳＵＭ＿Ｐ（２）×ＤＥＬＴＡ＿Ｔ＝２０００１００×（１／２ＭＨｚ）＝１．００００５Ｗｓとなり、ＴＩＭＥ（２）＝ＣＯＵＮＴ＿ＳＭＰ（２）×ＤＥＬＴＡ＿Ｔ＝２０００１００×（１／２ＭＨｚ）＝１．００００５ｓとなる。

また、ＩＮＴＥＧ＿ＴＯＴＡＬ＝ＩＮＴＥＧ（１）＋ＩＮＴＥＧ（２）＝１．００００５Ｗｓ＋１．００００５Ｗｓ＝２．０００１Ｗｓとなり、ＴＩＭＥ＿ＴＯＴＡＬ＝ＴＩＭＥ（１）＋ＴＩＭＥ（２）＝１．００００５ｓ＋１．００００５ｓ＝２．０００１ｓになる。

時計部５５０の時刻データが７時００分１０秒となって、積算ストップ時刻になると、ＳＴＡＲＴ・ＳＴＯＰ発生器５３５がＳＴＯＰを出力する。ｎ＝２０００１０００の１０回目のＭＥＥＮＤのタイミングでは、ＳＵＭ＿Ｐは、ｐ（１８０００９０１）＋ｐ（１８０００９０２）＋…＋ｐ（２００００１０００）＝１Ｗ＋１Ｗ＋…＋１Ｗ＝２０００１００Ｗとなる。ＣＯＵＮＴ＿ＳＭＰは、２０００１００となる。

この値が第２演算部５３０に転送され、ＩＮＴＥＧ（１０）＝ＳＵＭ＿Ｐ（１０）×ＤＥＬＴＡ＿Ｔ＝２０００１００×（１／２ＭＨｚ）＝１．００００５Ｗｓとなり、ＴＩＭＥ（１０）＝ＣＯＵＮＴ＿ＳＭＰ（１０）×ＤＥＬＴＡ＿Ｔ＝２０００１００×（１／２ＭＨｚ）＝１．００００５ｓとなる。

また、ＩＮＴＥＧ＿ＴＯＴＡＬ＝ＩＮＴＥＧ（１）＋ＩＮＴＥＧ（２）＋…＋ＩＮＴＥＧ（１０）＝１．００００５Ｗｓ＋１．００００５Ｗｓ＋…＋１．００００５Ｗｓ＝１０．０００５Ｗｓとなり、ＴＩＭＥ＿ＴＯＴＡＬ＝ＴＩＭＥ（１）＋ＴＩＭＥ（２）＋…＋ＴＩＭＥ（１０）＝１．００００５ｓ＋１．００００５ｓ＋…＋１．００００５ｓ＝１０．０００５ｓになる。

特開平７−９２２０９号公報

７時００分００秒から７時００分１０秒までの１０ｓ間、１Ｗを積算した場合の理論値は、１０Ｗｓであるが、この例では、１０．０００５Ｗｓとなっている。また、積算時間も１０．０００５ｓとなっている。

１０ｓ間の積算であれば、積算時間の誤差は０．０００５ｓなので十分小さいと言えるが、１か月間積算すると、（０．０００５ｓ／１０ｓ）×６０ｓ×６０分×２４時間×３０日＝１２９．６ｓの誤差となってしまい、無視できなくなってしまう。これと同様に、積算値も誤差を含んでしまう。

誤差の小さい高精度の発振器を用いることで測定値積算を行なう装置の測定精度を高めることができるが、コストの上昇を招くことになる。

そこで、本発明は、高精度の発振器を用いることなく測定値積算装置の測定精度を高めることを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の測定値積算装置は、クロックを元に生成されるサンプリングクロックで入力信号を周期的にサンプルし、所定の測定期間に得られるサンプル値に基づく測定期間毎の測定値を積算する測定値積算装置であって、前記クロックとは非同期の時計部の計時を基準に定められる基準期間毎に、基準期間に含まれる前記クロックの個数をカウントし、得られたカウント値と、前記クロックの公称周波数と前記基準期間とから算出される値とに基づいて補正係数を順次算出し、前記測定期間毎の測定値を直近の補正係数を用いて補正し、補正した測定期間毎の測定値を積算することを特徴とする。
ここで、前記測定期間は、前記基準期間と同期していてもよい。
あるいは、前記測定期間は、前記入力信号の周期に基づいて定められていてもよい。
いずれの場合も、前記積算の開始時および終了時は、前記時計部の計時を基準に定められることができる。
また、前記測定期間に含まれるサンプリングクロックのカウント値と前記サンプリングクロックの公称周波数とから測定期間毎の測定時間をさらに算出し、前記測定期間毎の測定時間を直近の補正係数を用いて補正し、補正した測定期間毎の測定時間を積算してもよい。

本発明によれば、高精度の発振器を用いることなく測定値積算装置の測定精度を高めることができる。

本実施形態の電力計の内部構成を示すブロック図である。 第１演算部の内部構成を示すブロック図である。 第２演算部の内部構成を示すブロック図である。 各処理の出力例を示すタイミングチャートである。 各処理の出力例を示すタイミングチャートである。 従来の電力計の内部構成を示すブロック図である。 第１演算部の内部構成を示すブロック図である。 第２演算部の内部構成を示すブロック図である。 各処理の出力例を示すタイミングチャートである。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。本実施形態は、本発明の測定値積算装置を電力計に適用した場合について説明する。しかしながら、本発明の測定値積算装置は電力計のみならず種々の測定装置に適用することができる。

図１に示すように電力計１００は、信号入力部１１０、第１演算部１２０、第２演算部１３０、発振器１４０、時計部１５０、表示部１６０、操作部１７０を備えている。

信号入力部１１０は、電圧Ｕ１を入力する電圧入力回路１１１、第１Ａ／Ｄ変換器１１２、電流Ｉ１を入力する電流入力回路１１３、第２Ａ／Ｄ変換器１１４を備えている。

電圧入力回路１１１は、入力された電圧Ｕ１を、演算増幅器により、後段回路の処理に適したレベルに正規化する。第１Ａ／Ｄ変換器１１２は、後述するＳＭＰＣＫのタイミング毎に、電圧入力回路１１１により正規化された電圧をデジタル信号ｕ（ｎ）に変換する。

電流入力回路１１３は、入力された電流Ｉ１を、シャント抵抗により電圧に変換し、演算増幅器により、後段回路の処理に適したレベルに正規化する。第２Ａ／Ｄ変換器１１４は、ＳＭＰＣＫのタイミング毎に、電流入力回路１１３により正規化された電圧をデジタル信号ｉ（ｎ）に変換する。

第１Ａ／Ｄ変換器１１２から出力される電圧瞬時値の変換データｕ（ｎ）、および第２Ａ／Ｄ変換器１１４から出力される電流瞬時値の変換データｉ（ｎ）は第１演算部１２０に入力される。

第１演算部１２０には、システムクロックとして、発振器１４０からクロックＣＫが供給されている。また、リアルタイムクロックである時計部１５０から一定時間間隔の割り込みＩＮＴを受け取り、電力を算出する期間の単位であるｕｐｄａｔｅレートの時間を生成する。第１演算部１２０では、後述する第１演算処理が行なわれ、その結果を第２演算部１３０に転送する。

第２演算部１３０では第１演算部１２０からの演算結果を使って、後述する第２演算処理が行なわれ、その結果を表示部１６０に表示する。また、第２演算部１３０は、操作部１７０からの操作入力により、積算のスタート時刻、ストップ時刻を設定する。

第２演算部１３０は、時計部１５０から割り込み信号ＩＮＴを受け取り、その度に時計部１５０から時刻データを読み出し、積算のスタート時刻、ストップ時刻になったかどうかの判定をする。

第１演算部１２０の内部構成を示す図２を参照して、第１演算部１２０が行なう第１演算処理について説明する。

本図に示すように、第１演算部１２０は、ＭＥＳＴ・ＭＥＥＮＤ発生器１２１、第１乗算器１２２、第１加算器１２３、サンプリングクロック発生器１２４、第１カウンタ１２５、第２カウンタ１２６、メモリ１２７を備えている。

ＭＥＳＴ・ＭＥＥＮＤ発生器１２１は、積算スタートを示すＳＴＡＲＴが来たら、ＭＥＳＴを出力し、ｕｐｄａｔｅレート時間経過後にＭＥＥＮＤを出力する。ＭＥＥＮＤを出力したら、次のサンプリングクロックのタイミングでＭＥＳＴを出力し、これを繰り返す。積算ストップを示すＳＴＯＰが来たら、ＭＥＥＮＤを出して停止し、その後ＭＥＳＴ、ＭＥＥＮＤを出さない。再度、ＳＴＡＲＴが来たら、ＭＥＳＴ、ＭＥＥＮＤを出力する。

ＭＥＳＴ、ＭＥＥＮＤは、時計部１５０からの割り込み信号ＩＮＴを元に作られ、時計部１５０の時刻と同期が取れている。

第１乗算器１２２は、電圧瞬時値の変換データｕ（ｎ）と電流瞬時値の変換データｉ（ｎ）を乗算し、瞬時電力ｐ（ｎ）を求める。演算式は、次の通りである。
ｐ（ｎ）＝ｕ（ｎ）×ｉ（ｎ）
ここで、ｕ（ｎ）はｎ番目のサンプリングの電圧瞬時値の変換データであり、ｉ（ｎ）はｎ番目のサンプリングの電流瞬時値の変換データである。

第１加算器１２３は、瞬時電力ｐ（ｎ）を今までの加算値に加算し、ＳＵＭ＿Ｐとして出力する。また、ＭＥＳＴ・ＭＥＥＮＤ発生器５２１からのＭＥＳＴのタイミングで加算値ＳＵＭ＿Ｐを０に初期化する。

サンプリングクロック発生器１２４は、第１Ａ／Ｄ変換器１１２、第２Ａ／Ｄ変換器１１４のサンプリングタイミングを定めるサンプリングクロックＳＭＰＣＫを出力する。このサンプリングクロックＳＭＰＣＫは、発振器１４０からのシステムクロックＣＫを元に作られ、このＣＫと同期が取れている。

第１カウンタ１２５は、ＳＭＰＣＫの数をカウントし、ＣＯＵＮＴ＿ＳＭＰとして出力する。また、ＭＥＳＴのタイミングでＣＯＵＮＴ＿ＳＭＰを０に初期化する。

第２カウンタ１２６は、時計部１５０からのＩＮＴを元にした一定周期の基準期間内に、発振器１４０が出力するＣＫの数をカウントする。そして、１回の基準期間が終了する毎に、メモリ１２７にそのカウント値を書きこみ、カウント値を０にリセットし、また、ＣＫの数のカウントを開始する。

メモリ１２７は、カウント値が書き込まれる毎にそれをＣＯＵＮＴ＿ＣＫとして、第２演算部１３０に転送する。

一方、ＳＵＭ＿Ｐ、ＣＯＵＮＴ＿ＳＭＰは、ｕｐｄａｔｅレート毎のＭＥＥＮＤのタイミングで、第２演算部１３０に転送される。

第２演算部１３０の内部構成を示す図３を参照して、第２演算部１３０が行なう第２演算処理について説明する。

本図に示すように、第２演算部１３０は、第２乗算器１３１、第２加算器１３２、第３乗算器１３３、第３加算器１３４、ＳＴＡＲＴ・ＳＴＯＰ発生器１３５、第１補正演算部１３６、第２補正演算部１３７、補正係数算出部１３８を備えている。

補正係数算出部１３８は、第１演算部１２０からＣＯＵＮＴ＿ＣＫが転送される毎に、補正係数Ｋを算出して出力する。補正係数の算出式は以下の通りである。
Ｋ＝｛（発振器の公称周波数）×（基準期間の周期）｝／ＣＯＵＮＴ＿ＣＫ

第２乗算器１３１は、第１演算部１２０からのＭＥＥＮＤ毎のＳＵＭ＿Ｐ（ｍ）と、サンプリングクロックの公称周期ＤＥＬＴＡ＿Ｔとを乗算して、ｕｐｄａｔｅレート毎の電力量を算出し、ＩＮＴＥＧ（ｍ）として出力する。なお、ＳＵＭ＿Ｐ（ｍ）は、ｍ番目のＭＥＥＮＤでの第１演算部１２０からのＳＵＭ＿Ｐである。

第１補正演算部１３６は、ＩＮＴＥＧ（ｍ）と補正係数Ｋとを乗算し、その結果をＩＮＴＥＧ＿Ｋ（ｍ）として出力する。

第２加算器１３２は、ＭＥＥＮＤ毎にＩＮＴＥＧ＿Ｋ（ｍ）を今までの加算値に加算して、電力量の積算値を算出し、ＩＮＴＥＧ＿ＴＯＴＡＬとして出力する。また、ＳＴＡＲＴのタイミングで加算値ＩＮＴＥＧ＿ＴＯＴＡＬを０に初期化する。

第３乗算器１３３は、第１演算部１２０からのＭＥＥＮＤ毎のＣＯＵＮＴ＿ＳＭＰ（ｍ）と、サンプリングクロックの公称周期ＤＥＬＴＡ＿Ｔとを乗算して、ｕｐｄａｔｅレート毎の測定時間を算出し、ＴＩＭＥ（ｍ）として出力する。なお、ＣＯＵＮＴ＿ＳＭＰ（ｍ）は、ｍ番目のＭＥＥＮＤでの第１演算部５２０からのＣＯＵＮＴ＿ＳＭＰである。

第２補正演算部１３７は、ＴＩＭＥ（ｍ）と補正係数Ｋとを乗算し、その結果をＴＩＭＥ＿Ｋ（ｍ）として出力する。

第３加算器１３４は、ＭＥＥＮＤ毎にＴＩＭＥ＿Ｋ（ｍ）を今までの加算値に加算して、測定時間の積算値を算出し、ＴＩＭＥ＿ＴＯＴＡＬとして出力する。また、ＳＴＡＲＴのタイミングで加算値ＴＩＭＥ＿ＴＯＴＡＬを０に初期化する。

ＳＴＡＲＴ・ＳＴＯＰ発生器１３５は、時計部１５０からのＩＮＴが来るたびに、時計部１５０から時刻データを読み出し、時刻データが、あらかじめ設定された積算のスタート時刻になったら、ＳＴＡＲＴを出力し、時刻データが、あらかじめ設定された積算のストップ時刻になったら、ＳＴＯＰを出力する。

第２演算部１３０は、ＭＥＥＮＤ毎に、ＩＮＴＥＧ＿ＴＯＴＡＬ、ＴＩＭＥ＿ＴＯＴＡＬを表示部１６０に表示する。これをＳＴＯＰが出力されるまで繰り返す。

なお、第１演算部１２０が行なう第１演算処理と、第２演算部１３０が行なう第２演算処理との区分けは便宜的なものである。例えば、それぞれの演算部の役割分担を変更したり、１つの演算部が両方の演算処理を行なうようにしてもよいし、３つ以上の演算部で処理を分担してもよい。

図４は、本実施形態における各処理の出力例を示すタイミングチャートである。従来のタイミングチャートと変更になった部分に注目して説明する。

ここでは、基準期間である第２カウンタ１２６のリセット周期を１ｓとし、そのタイミングはＭＥＳＴと同時としているものとする。他の条件は従来のタイミングチャートと同様とする。

第２カウンタ１２６は、１ｓ間のＣＫ数をカウントするため、発振器１４０の周波数が６６．００３３ＭＨｚなので、ｎ＝２０００１００のＭＥＥＮＤのタイミングでは、６６００３３００となり、ＣＯＵＮＴ＿ＣＫ（１）＝６６００３３００となる。

補正係数Ｋは、Ｋ＝｛（発振器の公称周波数）×（基準期間の周期）｝／ＣＯＵＮＴ＿ＣＫ（１）＝（６６ＭＨｚ×１ｓ）／６６００３３００＝０．９９９９５０００２５となる。

ＩＮＴＥＧ＿Ｋ（１）は、ＩＮＴＥＧ（１）×Ｋ＝１．００００５Ｗｓ×０．９９９９５０００２５＝１Ｗｓとなり、ＴＩＭＥ＿Ｋ（１）は、ＴＩＭＥ（１）×Ｋ＝１．００００５ｓ×０．９９９９５０００２５＝１ｓとなる。また、ＩＮＴＥＧ＿ＴＯＡＬ＝ＩＮＴＥＧ＿Ｋ（１）＝１Ｗｓとなり、ＴＩＭＥ＿ＴＯＴＡＬ＝ＴＩＭＥ＿Ｋ（１）＝１ｓになる。

ｎ＝４０００２００の２回目のＭＥＥＮＤのタイミングでは、ＣＯＵＮＴ＿ＣＫ（２）＝６６００３３００となる。

補正係数Ｋは、Ｋ＝｛（発振器の公称周波数）×（基準期間の周期）｝／ＣＯＵＮＴ＿ＣＫ（２）＝（６６ＭＨｚ×１ｓ）／６６００３３００＝０．９９９９５０００２５となる。

ＩＮＴＥＧ＿Ｋ（２）は、ＩＮＴＥＧ（２）×Ｋ＝１．００００５Ｗｓ×０．９９９９５０００２５＝１Ｗｓとなり、ＴＩＭＥ＿Ｋ（２）は、ＴＩＭＥ（２）×Ｋ＝１．００００５ｓ×０．９９９９５０００２５＝１ｓとなる。また、ＩＮＴＥＧ＿ＴＯＴＡＬ＝ＩＮＴＥＧ＿Ｋ（１）＋ＩＮＴＥＧ＿Ｋ（２）＝１Ｗｓ＋１Ｗｓ＝２Ｗｓとなり、ＴＩＭＥ＿ＴＯＴＡＬ＝ＴＩＭＥ＿Ｋ（１）＋ＴＩＭＥ＿Ｋ（２）＝１ｓ＋１ｓ＝２ｓになる。

ｎ＝２０００１０００の１０回目のＭＥＥＮＤのタイミングでは、ＣＯＵＮＴ＿ＣＫ（１０）＝６６００３３００となる。

補正係数Ｋは、Ｋ＝｛（発振器の公称周波数）×（基準期間の周期）｝／ＣＯＵＮＴ＿ＣＫ（１０）＝（６６ＭＨｚ×１ｓ）／６６００３３００＝０．９９９９５０００２５となる。

ＩＮＴＥＧ＿Ｋ（１０）は、ＩＮＴＥＧ（１０）×Ｋ＝１．００００５Ｗｓ×０．９９９９５０００２５＝１Ｗｓとなり、ＴＩＭＥ＿Ｋ（１０）は、ＴＩＭＥ（１０）×Ｋ＝１．００００５ｓ×０．９９９９５０００２５＝１ｓとなる。

また、ＩＮＴＥＧ＿ＴＯＴＡＬ＝ＩＮＴＥＧ＿Ｋ（１）＋ＩＮＴＥＧ＿Ｋ（２）＋…＋ＩＮＴＥＧ＿Ｋ（１０）＝１Ｗｓ＋１Ｗｓ＋…＋１Ｗｓ＝１０Ｗｓとなり、ＴＩＭＥ＿ＴＯＴＡＬ＝ＴＩＭＥ＿Ｋ（１）＋ＴＩＭＥ＿Ｋ（２）＋…＋ＴＩＭＥ＿Ｋ（１０）＝１ｓ＋１ｓ＋…＋１ｓ＝１０ｓになる。

このように、本実施形態の電力計１００によれば、補正演算をすることで、積算値と積算時間とを理論値と一致させることができるため、高精度の発振器を用いることなく測定精度を高めることができる。

すなわち、従来は、時計部５５０に対して、発振器５４０の周波数が公称値からずれている場合、積算値や積算時間の誤差が生じていた。それを簡単な処理を追加することで、補正係数を求め、補正演算を行なうことで、誤差を小さくすることができる。

発振器１４０は、周囲温度によって発振周波数が変化するが、その場合でも、補正係数が変化して追従し、時計部１５０とのずれは小さくなる。また、発振器１４０は、個体のばらつきにより、発振周波数が部品ごとに異なるが、その場合でも、補正係数が個別の部品ごとに変わり、時計部１５０とのずれは小さくなる。さらに、発振器１４０の周波数が公称値と一致していても、時計部１５０が誤差を有している場合があるが、この場合でも、時計部１５０の時間に合わせて補正することができる。

上述の例では、基準期間である第２カウンタ１２６のリセット周期を１ｓとし、ＭＥＥＮＤのタイミングでメモリ１２７を更新し、補正係数を更新するようにしたが、必ずしもこのようにする必要はない。基準期間である第２カウンタ１２６のリセット周期は、もっと短い時間でも、もっと長い時間でも、ＭＥＥＮＤのタイミングでなくても構わない。いずれの場合も、補正演算するときは、直近の補正係数を使うようにすればよい。

上述のように、本実施形態の電力計１００は、発振器１４０の個体のばらつき、温度変化に追従できるので、高精度な発振器を使わず、安価な発振器を使っても、積算値や積算時間を高精度に測定できる。

上述の例では、ｕｐｄａｔｅレートを時計部１５０のＩＮＴと同じ周期の１ｓとしたが、これはどちらも１ｓである必要はなく、ｕｐｄａｔｅレートは、もっと短くても、長くてもよい。また、時計部１５０からのＩＮＴも、もっと短くても、長くてもよい。また、ｕｐｄａｔｅレートとＩＮＴは同じ周期である必要もない。

上述の例では、説明を簡単にするため、電圧波形、電流波形が常に一定である直流の場合を示したが、これらは変動していても、本発明を適用することができる。また、交流信号でも本発明を適用することができる。

本実施形態では、電力積算の例を示したが、電流積算等でも同様に高精度に測定することができる。

ｕｐｄａｔｅレートが固定時間の場合に限らず、図５に示すように、ＭＥＳＴ・ＭＥＥＮＤを入力信号の１周期毎に出力するように変更してｕｐｄａｔｅレートを可変にし、入力信号の１周期毎に積算値を更新する場合でも、積算値の補正を行なうことが可能である。

この場合、ＣＯＵＮＴ＿ＣＫは、積算値の更新とは一致せず、基準期間で一定時間毎に更新するので、補正演算するときの補正係数Ｋは、直近の値を使用すればよい。

１００…電力計、１１０…信号入力部、１１１…電圧入力回路、１１２…第１Ａ／Ｄ変換器、１１３…電流入力回路、１１４…第２Ａ／Ｄ変換器、１２０…第１演算部、１２１…ＭＥＳＴ・ＭＥＥＮＤ発生器、１２２…第１乗算器、１２３…第１加算器、１２４…サンプリングクロック発生器、１２５…第１カウンタ、１２６…第２カウンタ、１２７…メモリ、１３０…第２演算部、１３１…第２乗算器、１３２…第２加算器、１３３…第３乗算器、１３４…第３加算器、１３５…ＳＴＡＲＴ・ＳＴＯＰ発生器、１３６…第１補正演算部、１３７…第２補正演算部、１３８…補正係数算出部、１４０…発振器、１５０…時計部、１６０…表示部、１７０…操作部

Claims (5)

1. クロックを元に生成されるサンプリングクロックで入力信号を周期的にサンプルし、所定の測定期間に得られるサンプル値に基づく測定期間毎の測定値を積算する測定値積算装置であって、
   前記クロックとは非同期の時計部の計時を基準に定められる基準期間毎に、基準期間に含まれる前記クロックの個数をカウントし、得られたカウント値と、前記クロックの公称周波数と前記基準期間とから算出される値とに基づいて補正係数を順次算出し、
   前記測定期間毎の測定値を直近の補正係数を用いて補正し、補正した測定期間毎の測定値を積算することを特徴とする測定値積算装置。
2. 前記測定期間は、前記基準期間と同期していることを特徴とする請求項１に記載の測定値積算装置。
3. 前記測定期間は、前記入力信号の周期に基づいて定められることを特徴とする請求項１に記載の測定値積算装置。
4. 前記積算の開始時および終了時は、前記時計部の計時を基準に定められることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の測定値積算装置。
5. 前記測定期間に含まれるサンプリングクロックのカウント値と前記サンプリングクロックの公称周波数とから測定期間毎の測定時間をさらに算出し、
   前記測定期間毎の測定時間を直近の前記補正係数を用いて補正し、補正した測定期間毎の測定時間を積算することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の測定値積算装置。