JPH03259752A - 複数計測器対応アナログ／ディジタル変換方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （目次　） 概要 産業上の利用分野 従来の技術　　　　　　　　　第８，９図発明が解決し
ようとする課題 課題を解決するための手段　　第１．２図作用 実施例 第１の実施例　　　　　　　第３，４図第２の実施例　
　　　　　　第５，６図〔概要　〕 複数計測器からのアナログ情報を選択して順次ディジタ
ル情報に変換する複数計測器対応アナログ／ディジタル
変換方式に関し、 コンデンサＣが充電されるにに必要な最高時間を短縮す
ることにより、計測器からのデータを詳細に管理するこ
との可能な複数計測器対応アナログ／ディジタル変換方
式の提供を目的とし、計測器の電圧測定範囲の最高電圧
と最低電圧の平均電圧を基準電圧として常時発生してい
る基準電圧発生手段を設け、 前記選択手段で前記複数電圧を順次選択して容量手段に
充電する際に、容量手段に一旦前記基準電圧を充電させ
てから前記計測器で計測された電圧を充電させるよう構
成するものである。

［産業上の利用分野　］ 本発明は、複数計測器からのアナログ情報を順次選択し
てディジタル情報に変換する複数計測器対応アナログ／
ディジタル（Ａ／Ｄと略す）変換方式に関する。

ビル管理システム等において、使用電力量、使用水量及
び室温等を管理する必要がある。この場合、各管理項目
の変化を一定範囲の電圧に変換しその電圧をディジタル
情報に変換してデータを取り込み管理が行われている。

ディジタル情報に変換する場合各項目ごとに変換器を用
いたのではコストが高いため、一つの変換器を用いて各
項目について順次Ａ／Ｄ変換する複数計測器対応アナロ
グ／ディジタル変換方式が採用されている。

〔従来の技術　〕

従来の構成図を第８図に示す。図中４１は電力計測器、
４２は温度計測器、４３は水量計測器である。本従来例
では以」−の３項目の管理を例として上げである。また
Ｒ目〜Ｒ３２は計測器側への影響を防止するための保護
抵抗である。以下第８図に示した従来例におけるタイム
チャートを参照して従来の技術を説明する。第９図の（
ａ）はリレー４４．２．４５２の接続状態を、（ｂ）は
５ＷＩ２のオン／オフ状態を、（Ｃ）はコンデンサＣの
充電電圧状態を示す。このコンデンサＣはフライングキ
ャパシタと呼ばれるものである。

始めに、オン／オフ制御部４６の制御について説明する
。オン／オフ制御部４６はマルチプレクサ４４．４５と
スイッチ１．２（以下ＳＷＩ、　　２とする）を交互に
オン／オフさせるよう制御するものである。マルチプレ
クサ４４．４５をオン／オフ制御部するとは、マルチプ
レクサ４４．４５内のリレー４４２．４５２の接続／切
断状態を意味するものである。また第９図（ａ）、（ｂ
）に示したように、マルチプレクサ４４．４５のオン状
態はＴ１時間またＳＷＩ、２のオン状態はＴ２時間であ
る。このＴ、時間はコンデンサＣが計測器で計測された
電圧を充電するのに必要な最高充電時間である。またＴ
２はコンデンサＣの充電電圧がバッファアンプ２７で増
幅されＡ／Ｄ変換器２８でディジタル情報に変換され送
信されるのに必要な時間である。

次に接点制御部４４１，４５１の制御について説明する
。ここでの制御は第９図（ａ）に示したように、オン／
オフ制御部４６の制御に従い、リレー４４２，４５２を
オン状態とする場合は図の如く接点１．接点２．接点３
．接点１．接点２接点３・・・と順次切替えて接続制御
を行うものである。

以上２つの制御部の制御に従って、まずリレー４４２．
４５２は接点１に接続されコンデンサＣに電力計測器か
らの電圧■１が充電される。この時ＳＷ１．２はオフ状
態である。Ｔ、時間後には、リレー４４２．４５２がオ
フ状態となり５ＷＩ２がオン状態となる。すると充電電
圧値がバンファアンプ２７を介した後Ａ／Ｄ変換器２８
によりディジタル情報として送信される。次にＳＷＩ。

２がオフ状態となり、リレー４４２，４５２が接点２に
接続され温度計測器２２からの電圧■２がコンデンサＣ
に充電される。この場合のコンデンサＣの充電電圧変化
を（ｃ）に示しである。こうして各項目の電圧がディジ
タル化され順次送信されることになる。

〔発明が解決しようとする課題　〕

前記の従来の技術における複数計測器対応アナログ／デ
ィジタル変換方式ではリレー−接点へのの接続時間をコ
ンデンサＣが計測器からの電圧を充電するのに必要な最
長の時間Ｔ　＋　とじている。

これば計測器の電圧測定範囲内でコンデンサＣが充電さ
れる電圧が最大に変化する場合に対処可能とするためで
ある。例えば計測器で計測される最高電圧を■。１、最
低電圧をＶｍｉｎ、コンデンサＣの充電電圧をｖ、）と
すると、コンデンサＣの充電電圧Ｖ。の最大の変化は（
■。Ｘ　　Ｖ　ｍ　ｉ。）となり、それに必要とする最
長充電時間Ｔ、は、となる。ここで Ｖ　　ｍａｘ　　　　　Ｖｍｌｎ をＡ／Ｄ変換器の精度ηとして表せば、”ｌ”、＝　　
−ＣＸＲＸｆｆｎη となる。抵抗Ｒば計測器側への影響を与えないための保
護抵抗である。

このため例えば電力計測器のデータをＡ、／Ｄ変換器か
ら送信した後、次の電力計測器のデータを送信するまで
に時間がかかり、時々刻々変化する計測器のデータを詳
細に管理することができないという問題を生じていた。

そこで本発明では、コンデンサＣが充電されるのに必要
な最高時間を短縮することにより、計測器からのデータ
を詳細に管理することの可能な複数計測器対応アナログ
／ディジタル変換方式の提供を目的とする。

〔課題を解決するだめの手段　〕

本発明の第１の手段の原理図を第１図に示す。

図中に、〜Ｋｎは計測器、１］、、１２は選択手段、１
３は基準電圧発生手段、１４は容量手段である。

本発明は前記目的を達成する第１の手段として、計測器
に、〜Ｋｎの電圧測定範囲の最高電圧と最低電圧の平均
電圧を基準電圧ｙとして常時発生している基準電圧発生
手段１３を設ける。そして、選択手段１１．１２で複数
電圧ｖ１〜ｖ、、を順次選択して容量手段１４に充電す
る際に、容量手段１４に一旦前記基準電圧Ｖを充電させ
てから前記計測器に＋〜Ｋｎで計測された電圧ｖｌ〜ｖ
、を充電させるよう構成するものである。

次に本発明の第２の手段の原理図を第２図に示す。図中
第１図と同一部材は同一符号を付す。また４８はディジ
タル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換部、４９はＡ／Ｄ変換部
２８の変換結果を計測器毎に記憶するメモリ部である。

本発明は前記目的を達成する第２の手段として、アナロ
グ／ディジタル変換部２８の変換結果を計測器毎に記憶
するメモリ部４９と、該メモリ部４９からの信号を変換
するディジタル／アナログ変換部４８を設ける。そして
、前記選択手段１１１２で前記複数電圧を順次選択して
容量手段１４に充電する際に、選択された電圧に対応す
る計測１０ 器の前回の計測値を前記メモリ手段４９から読みだし、
ディジタル／アナログ変換部４８を介してアナログ変換
して容量手段１４に一旦前回の計測電圧を充電させてか
ら今回計測器で計測された電圧を充電させるよう構成す
るものである。

〔作用　〕

前記第１の手段により計測器からの電圧を容量手段が充
電する際の、先に容量に充電されている電圧は常に基準
電圧■となる。よって充電電圧の変化は最高でも（ｖ、
、ａＸ□ｖ）又は（Ｖ−Ｖ、、）である。従来、通常の
場合各計測器からの計測電圧にはバラツキがあり変化電
圧の大きいもの（■□ａｘ　　Ｖｍｔｎ）に充電電圧時
間を合わせるのに比べ、計測器からの計測電圧を充電す
るのに要する時間は短縮されることになる。

また容量手段を基準電圧に充電する場合は、計測器から
の電圧充電とは違い、基準電圧を与えるループ回路内に
保護抵抗等が存在しないため瞬時に充電を完了できる。

従って各計測器からの計測電圧を順次短時間にディジタ
ル変換し送信することが可能となり、各項目について敏
速な管理を行うことができる。

また第２の手段では、選択された計測器に対応する前回
の計測電圧が充電手段に先に充電されることになる。こ
の充電に要する時間は第１の手段同様に、前回の電圧値
を充電するループ回路内に保護抵抗等がないために短時
間で行える。

また本手段は特に計測値に変動が少ない場合に、予め今
回の計測器の電圧値の充電のための設定時間を短く設定
することができ、今回の計測電圧値を充電するのに要す
る時間は極めて短縮されることになる。

〔実施例　〕

（第１の実施例） 本発明の一実施例の構成図を第３図に示す。本実施例で
は従来例同様に電力計測器２１．温度計測器２２及び水
量計測器２３の３項目を例として上げる。また第２図の
接点制御部２４１，２５１１ ２ 及びリレー２４２，２５２は第１図の選択手段１１．１
２に、第３図の電源■は第１図の基準電圧発生手段１３
にそれぞれ対応するものである。ここで電ａＶの値は ■　−（■、ｌ１ｌＸ　−七　■ｌ、１ｉ１１　）　／
　２■、、、ａ８：計測器の最高測定電圧 Ｖ　ｍｌｎ　　：計測器の最低測定電圧である。以下第
４図の実施例のタイムヂャートを参照して実施例を詳細
に説明する。また第４図の（ａ）はリレー２４２，２５
２の接続状態を、（ｂ）はＳＷｌ、２のオン／オフ状態
を、（ｃ）はコンデンサＣの充電状態を示す。

まず、オン／オフ制御部２６及び接点制御部２４１．２
５１の制御について説明する。オン／オフ制御部２６は
まずＴＩ３時間時間制御部２４１゜２５１をオン状態に
、ＳＷＩ、２をオフ状態に制御する。その後進にＴＩ２
時間時間制御部２４１２５１をオフ状態に、ＳＷＩ、２
をオン状態に制御する。以下その繰り返しの制御を行う
。前記Ｔ３時間とはコンデンサＣが計測器からの電圧を
充電されるのに必要な最長時間である。接点制御部２４
１．２５１の制御は第３図（ａ）示した如くオン／オフ
制御部２６の制御に従って、接点１接点４．接点２．接
点４．接点３．接点４．接点１というように接点１，２
．３を順次切替える際に接点４に１１４時間接続した後
に切替えるものである。

以上の制御に従ってシステムが運用される。まずリレー
２４２，２５２が接点１に接続される。

この時ＳＷＩ、２はオフ状態である。電力計測器２１で
計測された電圧■１がコンデンサＣに充電される。その
後リレー２４２．２５２がオフ制御され逆にＳＷＩ、２
がオン制御される。そして充電電圧値に従ってＡ／Ｄ変
換されデータが送信されることになる。次に再びＳＷＩ
、２がオフ制御されリレーが接点４に接続される。接点
４に接続されるとコンデンサＣは基準電圧である■に充
電されることになる。次にリレー２４２，２５２は接点
２に接続され温度計測器２２で計測された電圧■２がコ
ンデンサＣに充電される。以下同様に３ ４ して制御され、電力計測器２１．温度計測器２２水量計
測器２３の順にディジタルデータを送信されることにな
る。

上記に述べた制御における各時間Ｔ１□＋　Ｔ＋３＋Ｔ
Ｉ４について説明する。時間ＴＩ２は従来の技術と同様
のコンデンサＣの充電電圧値をハンフプアンプ２７で増
幅しＡ／Ｄ変換して送信するのに必要な時間である。ま
たＴＩ３は前記に述べたようにコンデンサＣが計測器か
らの電圧を充電されるのに必要な最長時間である。つま
り、この時間は計測器からの電圧を充電しはじめる電圧
Ｖから最高電圧■ｍ□または最低電圧Ｖ１゜に充電電圧
が到達するのに必要な最長時間である。よってこの場合
の時間ＴＩ３は、 Ｔ、３＝　−（ＣＸＲ）Ｘｎｒ＋　（Ｉ　　　Ｖｏ　　
Ｌ　　）Ｖ、、、　−Ｖ Ｖ　＝　（Ｖ□ａｘ　十Ｖ□、、）Ｉ２であるから、 ＴＩ３　　＝　−（ＣＸＲ）Ｘ／２ｎ　　２　ｙ７＝　
−（ＣＸＲ）Ｘ　（ｆｆｉｎ　　２−１−ｆｆｉｎ　　
η）となる。従って従来に比ベリレーが一接点に連続し
て接続する時間は同一精度ならばｆｆ１ｎ　２だけ短く
なる。また時間ＴＩ４は電源ヱがコンデンサＣにに充電
する時間であり、電源、リレー２４２，２５２及びコン
デンサＣによるループ回路には保護抵抗等が存在しない
ことから瞬時に充電が完了する。従って時間Ｔ、２．Ｔ
、３．　Ｔ１４の関係は、ＴＩ３≧Ｔ　Ｉ２　＞　＞　
Ｔ　＋　ａの関係にある。よって、計測器からのデータ
が送信された後、同計測器からのデータが再び送信され
る総合的時間も従来に比べ極めて短縮されることになる
。

（第２の実施例） 次に本発明の第２の実施例を第５図に示す。図中第２．
３図と同一部材には同一符号を付すものとする。以下第
６図の本実施例におけるタイムチャートを参照して本実
施例を説明する。また第５図の（ａ）は２４２，２５２
の接続状態を、（５ ６ ｂ）はＳＷＩ、２のオン／オフ状態を、（ｃ）はコンデ
ンサＣの充電状態を示す。

本箱２の実施例での各機能の制御動作は、コンデンサＣ
への充電の制御を除き第１の実施例と同等の制御が行わ
れるものである。このとき時間Ｔ２はＴ２２に、ＴＩ３
はＴ２３に、ＴＩ４はＴ２Ａに対応するが、Ｔ１３　　
Ｔ２Ｊについてはその時間長が異なる。

更に異なる動作としては、ディジタル変換毎にメモリ部
４９の計測器に対応したアドレスにディジタル値を記憶
すること、また選択手段の接点が接点４に制御された場
合にメモリ部４９に記憶されていた前回測定の電圧値の
ディジタル信号がＤ／Ａ変換部４８でアナログ信号に変
換されコンデンサＣに充電されるものである。この一連
の動作について第６図を参照して説明する。

まず、接点１において電力計測器２１での電圧値が時間
Ｔ２３でコンデンサＣに電圧Ｖ１１が充電され、時間Ｔ
２２で該値がＡ／Ｄ変換部２８でディジタル化され送信
されるとともにメモリ部４９の電力計測器２１に対応し
たアドレスに記憶される。

次に接点が４になると同時に温度計測器２２に対応した
メモリ部４９のアドレスから前回の計測ディジタル値が
出力されるとともに、Ｄ／Ａ変換部４８でアナログ値Ｖ
２０に変換されコンデンサＣに時間Ｔ２４で充電される
。ここでこの充電に要する時間は計測器からの充電時間
に比べ、第１の実施例同様、充電回路ループに保護抵抗
等を含まないため短時間に行うことができる。

続いて接点が２に変わると温度計測器２２の今回の計測
電圧値■２゜が充電される。以後同様にして各旧測器の
前回の電圧、今回の電圧と順次充電、ディジタル化及び
送信されることになる。

次に第６図のタイムチャートのＴ２２、Ｔ２３、ＴＴ２
４時間について説明する。

は前回の値に対応するものであり、■、。は接点ｊに対
応した計測器の今回の計測値を表すものである。本実施
例では前記（Ｖ　Ｊｌｌ　　Ｖ　ｊｎ−１）−ΔＶ、つ
まり各計測器での値の変化が小さい程前記Δ■７ ８ が小さくなるから計測器での今回の電圧値の充電に要す
る時間ＴＩ３を短く設定することができる。

更に具体的に述べると、 （Ｖｍａｘ　−■）　〉（Ｖｊｎ　　Ｖｊｎ−１）とし
て時間Ｔ２１を設定することにより充電時間を短縮する
ことができる。逆にいうと本実施例は計測器での計測値
の変化が小さいものに対し有効であるといえる。従って
、本発明はΔＶが小さい計測器に対応させることにより
第１の実施例以上に充電時間を短縮することができる。

（第３の実施例） 本発明の第３の実施例を第７図に示す。本実施例は予め
計測器毎に一日の時間的な計測値の変化推移等を調査し
ておくことにより、より効率のよい方式を折供するもの
である。

例えば電力計測器２１では夜間と昼間での計測値の時間
的変化量が全く異なる場合（夜間は変化量が少なく、昼
間は変化量が大きい）、夜間については第２の実施例の
方式を、昼間は第１実施例の方式を採用する等切替えて
使用するものである。

その再の制御としてはオン／オフ制御部４６内に、予め
各計測器毎の時間的データの変換推移に基づいてオン／
オフ制御（接点制御）を設定することにより容易に行え
る。

この場合には図の如く基準電圧用の接点４と前回電圧用
の接点５を設けて、接点制御することで行うことになる
。更にどちらの変換方式を用いるかにより計測値の充電
時間を変化させておくことが必要となる。

また、計測器毎に第１及び第２の実施例の変換方式別々
の方式を用いることも可能である。その場合は各接点に
より接続時間を変化させることにより最適の計測値の充
電時間を確保することできる。よ、って更に最短時間で
の計測値充電が行えることになる。

以上本発明を実施例に従って説明してきたが、計測器等
信にも多種類存在するが、その計測変化を一定範囲内の
電圧に変換する方法をとるものであればどの様なもので
も本発明に適用される。

９ ０ 〔発明の効果　〕 以上述べたとおり本発明により、計測器からの計測電圧
をコンデンサに充電するために、リレーを一接点に接続
しておく時間が大幅に短縮されることになり、基準電圧
を充電する時間を考えたとしても、総合的に計測値をコ
ンデンサに充電しディジタル化し送信する総時間を短縮
することができる。従って、各項目につき短い時間間隔
で詳細なデータが得られることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の手段の原理図、第２図は本発明
の第２の手段の原理図、第３図は本発明の第１の実施例
構成図、第４図は第１の実施例におけるタイムチャート
、第５図は本発明の第２の実施例構成図、第６図は第２
の実施例におけるタイムチャー１・、第７図は第３の実
施例構成図、 第８図は従来の構成図、 第９図は従来におけるタイムチャ−１・である。 図中 に１〜Ｋｎ　・・・計測器 Ｒ口〜Ｒｎｌ・・・保護抵抗 １１．１２・・・選択手段 １３・・・基準電圧発生手段 １４・・・容量手段 ４６オン／オフ制御部 ４Ｂ・・・Ｄ／Ａ変換部 ４９・・・メモリ部 １ ２ ６８− 手 続 補 下書 （方式）１　　　′　−ニー ２゜ 発明の名称 事件との関係

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数計測器でそれぞれ計測された複数電圧を、選
   択手段（１１、１２）により順次選択し容量手段（１４
   ）に充電して、該容量手段（１４）の充電値（Ｖ）をデ
   ィジタル情報に変換して送信する複数計測器対応アナロ
   グ／ディジタル変換方式に於いて、 前記計測器の電圧測定範囲の最高電圧と最低電圧の平均
   電圧を基準電圧（￥Ｖ￥）として常時発生している基準
   電圧発生手段（１３）を設け、 前記選択手段（１１、１２）で前記複数電圧を順次選択
   して容量手段（１４）に充電する際に、容量手段（１４
   ）に一旦前記基準電圧を充電させてから前記計測器で計
   測された電圧を充電させることを特徴とする複数計測器
   対応アナログ／ディジタル変換方式。
2. （２）複数計測器でそれぞれ計測された複数電圧を、選
   択手段（１１、１２）により順次選択し容量手段（１４
   ）に充電して、該容量手段（１４）の充電値（Ｖ）をデ
   ィジタル情報に変換して送信する複数計測器対応アナロ
   グ／ディジタル変換方式に於いて、 アナログ／ディジタル変換部（２８）の変換結果を計測
   器毎に記憶するメモリ部（４９）と、 該メモリ部（４９）からの信号をアナログに変換するデ
   ィジタル／アナログ変換部（４８）を設け、前記選択手
   段（１１、１２）で前記複数電圧を順次選択して容量手
   段（１４）に充電する際に、選択された電圧に対応する
   計測器の前回の計測値を前記メモリ部（４９）から読み
   だし、ディジタル／アナログ変換部（４８）を介してア
   ナログ変換して容量手段（１４）に一旦前回の計測電圧
   を充電させてから、今回計測器で計測された電圧を充電
   させることを特徴とする複数計測器対応アナログ／ディ
   ジタル変換方式。
3. （３）前記複数計測器のうちの一部の計測器は前記請求
   項１記載の変換方式を、他の計測器は前記請求項２記載
   の変換方式を用いることを特徴とする複数計測器対応ア
   ナログ／ディジタル変換方式。
4. （４）前記複数計測器のうちの一部の計測器について、
   時刻により前記請求項１記載の変換方式又は前記請求項
   ２記載の変換方式を選択して用いることを特徴とする複
   数計測器対応アナログ／ディジタル変換方式。