JPH05504616A - サンプリング回路 - 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】 サンプリング回路 技術分野 この発明は、２以上の信号をサンプリングする技術および装置に関し、以下ＡＣ キロワットアワーメータにおける電圧および電流振幅のサンプリングについて説 明される。

背景技術 電子的電気計器では電流および電圧はさらに処理するためにサンプリングされ、 デジタル信号に変換される。現在ではサンプリングは同時に電流および電圧をサ ンプリングする１対のサンプルおよび保持（Ｓ／Ｈ）増幅器またはトラックおよ び保持回路によって行われる。これらのサンプルはマルチプレクサを介して単一 のアナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器に供給される。これは１対のＡ／Ｄ変換器 を使用するよりは安価である。

Ｓ／Ｈ増幅器またはトラックおよび保持回路は変換の行われている期間中のＡ／ Ｄ変換器に対する一定した入力を保証し、それでなければ測定期間中の中間時期 に行われる測定によって測定中にランダムな位相エラーが導入される。

しかしながら、正確なＳ／Ｈ増幅器は高価であり、電力を必要とし、アナログ回 路にデジタル雑音を誘起させる。それらはサンプルが採取される時間と信号が測 定される時間との間の出力の低下によって生じ、正確なサンプリングのためには 高価なキャパシタが必要である。それ散大規模集積回路に集積することは困難で ある。各入力信号に対してそれぞれ１個のＳ／Ｈ増幅器が必要とされ、３相の電 気計器には６乃至１２個が必要である。

これらの問題は本発明の技術によって解決され、廉価な回路が提供される。

発明の要約 本発明は、信号を順次測定することによってＳ／Ｈ増幅器を使用することなく２ 以上の信号をサンプリングする技術を開示するものである。この過程によって生 じたランダムな位相エラーは、連続するサンプルの順序を反転することによって 多数のサンプルにわたって平均されるとき消去される。

この技術はサンプル間の位相角の正弦（サイン）に関係した残留振幅エラーを生 じる。

この残留エラーは部品の変化による利得エラーを消去するために使用される標準 の較正過程によって消去されることがこの発明を添付図面を参照にして以下説明 する。

図１は、この発明の１実施例の単相ＡＣキロワットアワーメータのブロック図で ある。

図２は、多相の実施例を示す。

この発明を実施する最良の態様 図１に示された実施例を参照すると、負荷６によって使用される電流および電圧 に比例する量がそれぞれ変換器１および２によって生成される。これらの信号は 処理手段５（それはソフトウェアによって制御されることができる）の制御下の アナログマルチブ１／クサ３によって選択されることができる。マルチプレクサ ３によって選択された信号はＡ／Ｄ変換器４によってデジタルフォーマットへ変 換され、それはタイミング手段７により指導された時間間隔で処理手段５によっ てスタートされる。

処理手段５は最初に所望のアナログ入力を選択し、それがらＡ／Ｄ変換器４をス タートさせる。変換が完了すると、Ａ／Ｄ変換器４によって測定された値は処理 手段５によって読取られ、それはそれからマルチプレクサ３およびＡ／Ｄ変換器 ４を制御することによってさらに変換を開始することができる。処理手段５は既 知の手段によって測定された量から有用な量（キロワットアワー等）を導出する ためにＡ／Ｄ変換器４によって測定された値について計算を行う。この導出され た量はそれから表示、記録、作表等のために他のシステムに送られる。

電気計器は同時の対として変換器の出力を１５ＩＪ定するためのＳ／Ｈ増幅器を 含まないから処理手段５は入力信号を順次読取らなければならず、測定中に位相 エラーが導入される。しかしながら処理手段５はサンプルの半分として電圧に電 流が後続するものを採取し、他の半分として電圧が電流に後続するものを採取す ることによってこの位相エラーを消去することができる。好ましい実施例におい ては順序は連続するサンプルにおいて反転される。

処理手段５によって行われる計算は典型的に部品の変化を考慮にいれた工場で設 定可能な較正定数を含んでいる。この発明は電流と電圧の同時でないサンプリン グによって導入される比率エラーに対する補正のために同じ較正手段を利用する 。好ましい実施例において較正定数は直列較正ポート８を介して入力される。

１例として説明すると、低周波数（５０または６０Ｈｚ）信号を測定する連続近 似Ａ／Ｄ変換器は電圧変換器を測定するのに１５０μｓかかり、電流変換器の測 定を開始するまでにさらに５０μｓの遅延を有する。これは５０Ｈｚで３．６度 の位相エラーを生じる。それは位相角６０度で１１％の電力測定エラーを生じる （大きい位相角度または高い周波数ではさらにエラーは大きい）。数学的に示す と、ｃｏ＋（６０＋３．６）／ｃｏ＋（６０）　−０，８９−１１％　だけ低く なる。

このエラーは商用電力測定では許容できない。しかしながらこの発明を使用する ことによって、単一方向における位相エラーは交互の方向における位相エラーに よって置換される。

それは時には１１．１％と過大になり、時には１０．７％と過小になる。

数学的にはＣｏｔ（６０−３，６１／ｃｏｓ（６０）　−１，１１１＝＋１１％ である。

平均では、計算した電力は全位相角度において０．２％低い。

残留エラーは、 −ｅｏ＋（６０−３，６）／ｃｏｔ（６０）　＋ｃｏｓ（６０＋３．６１／ｃｏ ｓ（６０）−０，９９８−−０，２％　である。

計器が部品値の変動を消去するために較正されたとき、この０．２％の利得エラ ーもまた消去される。

別の実施例において、変換器中の既知の位相エラー（例えば外部電流変成器によ る）は各順序において採取したサンプルの割合を正確な５０％から変更すること によって補正されることができる。

さらに別の実施例において、この割合は例えば低電流において悪くなる位相エラ ーを補正するために測定される電流に基づいて変化されることができる。

図２はこの発明の多相に対する適用を示す。この場合には多数の電流および電圧 変換器１ａ、ｌｂ、ｌｃおよび２ａ。

２ｂ、２ｃ（各相に対して１対）がマルチプレクサ３を使用して順次サンプリン グされる。単相電気計器について説明したように、各相における電流および電圧 のサンプリングの順序はサンプリング中の位相エラーを補正するために交互にさ れる。

そのような実施例はＶ、Ｉ、ＶＡＲ，ＶＡ、高調波電力および位相角度のような 別のパラメータを計算することのできる工業計器に使用することもできる。測定 セットが連続するセットについて順序を変えた複数のサイクルにわたって行われ 、必要な計算が平均の読取りに対して行われる。本発明はＡＣ電力測定に関して 記載されたが、ＤＣ電力測定およびＡＣ位相計のような他の実施態様で使用され ることも可能である。

補正置の翻訳文提出書（特許法第１８４条の７第１項）平成３年１０月３日

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．それぞれ信号の１つが供給される２以上の入力を有するサンプリングマルチ プレクサと制御手段とを具備し、そのマルチプレクサの出力はデジタルアナログ 変換器に接続され、制御手段はマルチプレクサによって入力を順次出力に接続さ せ、入力が出力に接続される順序を変化させる２以上の信号をサンプリングする ためのサンプリング回路。
2. ２．各信号の複数の測定されたサンプルから各信号に対して平均値を導出するた めに変換器の出力に接続された処理手段を具備している請求項１記載のサンプリ ング回路。
3. ３．多重化シーケンスによって生じたエラーが較正によって消去される請求項１ または２記載のサンプリング回路。
4. ４．それぞれ電圧および電流を現す信号が供給される第１および第２の入力を有 する請求項１乃至３のいずれか１項記載のサンプリング回路を具備している電力 計。
5. ５．請求項１乃至４のいずれか１項記載のサンプリング回路を具備している多相 電気計器。
6. ６．各信号を順次アナログデジタル変換器に供給し、信号がアナログデジタル変 換器に供給される順序を変化させ、変換器出力の各信号の複数の測定を平均して 各信号を表す平均値を生成する２以上のアナログ信号のサンプリング方法。
7. ７．サンプリング方法により生じる振幅エラーを消去するステップを含む請求項 ６項記載の方法。
8. ８．請求項６または７記載の方法を使用するサンプリング回路。