JPH07306230A - 停電検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電源電圧の監視周期を短くすることなく、よ
り急速な電圧立ち下がりにも対応できる停電検出装置を
提供する。 【構成】 ＡＤ変換手段５１からの電圧データ値を一定
周期で入力して、第１の比較手段５４で前回の周期の電
圧データが第１のしきい値設定手段５２のしきい値Ａを
下回り、かつ今回の周期の電圧データが第２の比較手段
５６でしきい値Ａよりも小さい値の第２のしきい値設定
手段５３のしきい値Ｂを下回ったときのみ比較結果記憶
手段５５と論理計算手段５７によって停電とみなして停
電処理手段５８で停電時に必要な準備処理を行う。 【効果】 実用上のノイズ誤動作に対する耐性を確保し
たまま、電源電圧の監視周期を短くすることなく、より
急速な電圧立ち下がりに対する検出が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、音響機器などにおいて
主電源の直流電圧を監視することによって商用電源など
の主電源系統の遮断や停電を検出する停電検出装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、停電検出装置はマイクロコンピュ
ータを用いた電子機器の利用が拡大する中で、機器の信
頼性を高めるうえでの重要な役割を担っている。たとえ
ば、メモリバックアップ機能や時計機能を有する音響機
器などでは、使用しているマイクロコンピュータの発振
クロックの周波数や命令動作時間を機器の動作状態によ
って切換えている場合が多い。すなわち、機器が通常に
動作しているときには比較的高い周波数で発振させ高速
動作状態としているが、停電時などのバックアップ状態
や時計機能のみの状態のときには、発振クロックを停止
させたり低速の動作状態にするなどして、補助電源系の
消費電力を低く抑えるように構成される。

【０００３】このような機器で主電源が停電した場合に
は、発振停止処理や低速動作状態への切換、あるいは必
要な入出力の処理を、電源電圧が高速動作可能な最低電
圧を下回る前に行わないと、マイクロコンピュータが暴
走状態に陥ったり、メモリのバックアップが行えなかっ
たりする危険性がある。近年マイクロコンピュータの高
機能化が進み、ワンチップで入出力ポート機能やタイマ
機能、ＡＤ変換機能などを備えているものが多く、音響
機器においてもマイクロコンピュータ内部のＡＤ変換機
能を利用して、上記目的のための停電検出を行う装置を
構成することが多い。

【０００４】以下図面を参照しながら、上述した従来の
停電検出装置の一例について説明する。図４は従来例の
停電検出装置の機能ブロック図の一例を示すものであ
る。図４において、１は商用電源などから機器に電源を
供給するための主電源部、１１は主電源内部の整流平滑
用などのキャパシタ、２は主電源部系統の回路負荷、３
は主電源部１と回路負荷２との接続を制御するための電
源制御手段、４は主電源部からの電源が遮断された場合
にも、必要な回路部に対して電源供給するための補助電
源部、５１は主電源系統の電圧入力を標本化、量子化し
ディジタル値に変換するためのＡＤ変換手段、７１は主
電源系統の電圧低下を認識するための電圧しきい値をあ
らかじめ設定しておくためのしきい値設定手段、７２は
ＡＤ変換された主電源の電圧データとしきい値設定手段
７１で設定したしきい値との大小比較を行うための比較
手段、７３はこの比較手段７２の出力により停電時に必
要な緊急処理を行うための停電処理手段である。ＡＤ変
換手段５１、しきい値設定手段７１、比較手段７２、お
よび停電処理手段７３はマイクロコンピュータ５ａで実
現している。６は主電源部１が通電されているときには
主電源部１を、主電源部１が遮断されているときには補
助電源部４を供給源としてマイクロコンピュータ５ａに
電源供給するための電圧安定化部である。

【０００５】以上のように構成された従来例の停電検出
装置について、以下その動作を説明する。主電源１の電
源電圧が正常である場合、ＡＤ変換手段５１で出力され
るデジタル電圧データ値は、しきい値設定手段７１で設
定したしきい値よりも高い電圧値を示す。このとき、比
較手段７２の出力により主電源系統の電源は正常と判定
され、マイクロコンピュータ５ａは通常動作の処理を行
う。この状態においては、回路負荷２には主電源１から
電源制御手段３を通じて電源供給されている。またマイ
クロコンピュータ５ａには電圧安定化部６を通じ主電源
部１側より電源供給されている状態にある。この状態
で、もし主電源系統の停電が発生した場合、主電源部１
の出力電圧は主電源部１内のキャパシタ１１の放電によ
り回路負荷２の大小に応じた速さで低下する。

【０００６】そして、電圧がしきい値設定手段７１で設
定したしきい値よりも低くなった時点で、比較手段７２
により主電源部１の停電と判定されて、停電処理手段７
３が動作する。これにより、しきい値設定手段７１のし
きい値をマイクロコンピュータ５ａの正常動作可能な最
低電圧よりも十分高い値に設定していれば、主電源部１
がマイクロコンピュータ５ａの正常動作可能な最低電圧
を確保している間に、停電時に必要な準備処理、すなわ
ち、マイクロコンピュータ５ａ自身の入出力ポート処理
や、電源制御手段３による回路負荷２への電源供給遮
断、クロック低速動作状態や停止状態への切換などの処
理が可能となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな従来例の停電検出装置は、一回の電圧データ入力で
停電判定する場合には、主電源にノイズが重畳して電源
電圧が前記しきい値の電圧を瞬間的に下回ったときなど
に、停電していないのにもかかわらず停電と誤認識する
可能性があり、また、これを回避するために電圧データ
値が複数回連続してしきい値を下回った場合にのみ停電
と認識させる場合には、電圧監視周期を短く、すなわち
マイクロコンピュータの処理能力を高くしないと、急速
な電圧立ち下がりに対しては検出することができないと
いうという問題点を有していた。

【０００８】本発明は、上記従来の問題点を改善するた
めになされたもので、主電源部の電圧監視周期が比較的
長くても急速な電圧立ち下がりに対する検出を可能とし
た停電検出装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の停電検出装置は、電源電圧検出用の第１のし
きい値をあらかじめ設定するための第１のしきい値設定
手段と、前記第１のしきい値設定手段で設定した第１の
しきい値よりも低い電圧に相当する第２のしきい値をあ
らかじめ設定するための第２のしきい値設定手段と、電
源電圧を入力してディジタル値の電圧データ値に変換す
るＡＤ変換手段と、このＡＤ変換手段からの電圧データ
値を一定周期で入力し、前記第１のしきい値設定手段で
設定した第１のしきい値との大小比較を行う第１の比較
手段と、この第１の比較手段への入力と同期して、前記
ＡＤ変換手段からの電圧データ値を入力し、前記第２の
しきい値設定手段で設定した第２のしきい値との大小比
較を行う第２の比較手段と、前記第１の比較手段の結果
を次の周期の比較結果が入力されるまでの間記憶してお
くための比較結果記憶手段と、前記第２の比較手段の結
果と、比較結果記憶手段に記憶された前周期における第
１の比較手段の結果とを入力し判定出力を行う論理計算
手段とを備えた構成となっている。

【００１０】

【作用】本発明は上記した構成によって、主電源系統の
停電などにより電源電圧が時間経過とともに低下すると
きに、第１のしきい値設定手段で設定した第１のしきい
値を下回った電圧データが入力されて、かつ次の電圧監
視周期において前記第１のしきい値よりも小さい電圧値
を示す第２のしきい値設定手段で設定した第２のしきい
値を下回る電圧データが入力された場合に停電と判定さ
せることにより、同一のしきい値と２回比較する従来の
装置と比較して、電圧監視周期が同じであれば、より急
速な電圧立ち下がりに対しても検出するように作用す
る。

【００１１】

【実施例】以下本発明の一実施例の停電検出装置につい
て、図１ないし図３を参照しながら詳細に説明する。図
１は本発明の停電検出装置の機能ブロック図を示すもの
である。図１において、従来例の図４におけるものと同
一機能の部分には同一符号を付けてその説明を省略す
る。５２は主電源部１の電圧低下を識別するための電圧
しきい値としての第１のしきい値をあらかじめ設定して
おくための第１のしきい値設定手段、５３は第１のしき
い値設定手段で設定した第１のしきい値よりも小さい電
圧に相当するしきい値をあらかじめ設定するための第２
のしきい値設定手段、５４は主電源部１の電圧データを
一定周期で入力し第１のしきい値設定手段５２で設定し
た第１のしきい値との大小比較を行うための第１の比較
手段、５５はこの第１の比較手段５４の出力情報を一時
記憶しておくための比較結果記憶手段、５６は第１の比
較手段５４への入力と同期して主電源部１の電圧データ
を入力し、第２のしきい値設定手段５３で設定した第２
のしきい値との大小比較を行うための第２の比較手段、
５７はこの第２の比較手段５６の出力情報と比較結果記
憶手段５５の出力情報とを入力し判定出力を行うための
論理計算手段、５８は論理計算手段５７の出力により停
電時に必要な緊急処理を行うための停電処理手段であ
り、ＡＤ変換手段５１、第１のしきい値設定手段５２、
第２のしきい値設定手段５３、第１の比較手段５４、比
較結果記憶手段５５、第２の比較手段５６、論理計算手
段５７、および停電処理手段５８はマイクロコンピュー
タ５で実現している。６は主電源部１を供給源とし、ま
た主電源部１が遮断されているときは補助電源部４を供
給源とし、マイクロコンピュータ５に電源供給するため
の電圧安定化部である。

【００１２】以上のように構成された本実施例の停電検
出装置について、以下その動作を説明する。図２は本発
明の一実施例におけるマイクロコンピュータ５の処理動
作の主要部分を示すフローチャートである。また、図３
は本発明の停電検出装置の動作を説明するための電圧チ
ャートである。なお、説明の都合上、第１のしきい値設
定手段５２で設定した第１のしきい値で示される電圧を
しきい値Ａ、第２のしきい値設定手段５３で設定した第
２のしきい値で示される電圧をしきい値Ｂと表記する。
また、主電源部１から電圧が供給され機器が正常に動作
しているときの電源電圧の最低値を電圧Ｄ、マイクロコ
ンピュータ５の通常高速動作時の動作可能な最低電圧を
電圧Ｃと表記する。なお、しきい値Ａ、しきい値Ｂは、
電圧Ｃ＜しきい値Ｂ＜しきい値Ａ＜電圧Ｄとなるよう設
定されているものとする。

【００１３】まず、主電源部１から電圧が正常に供給さ
れている場合について説明する。ステップＳ１でＡＤ変
換された主電源部１の電圧データ値が入力されるが、こ
の電圧データはステップＳ２において、しきい値Ａと比
較される。主電源部１から電圧が通常に供給されていれ
ば、この電圧データはしきい値Ａよりも高い電圧を示す
値になっているため、ステップＳ３に進む。ここでしき
い値Ａを下回ったことを記憶しておく比較結果記憶手段
５５におけるフラグをクリアすることで、比較結果記憶
手段５５に主電源電圧がしきい値Ａで示す電圧よりも高
かったことを記憶し、ステップＳ４に進む。ステップＳ
４は次の周期における電圧データ値を入力するまでの時
間待ちであり、実際には機器の通常動作に必要な別の処
理をここで行っている。その後、ステップＳ１に戻り次
の周期における電圧データを入力し、ステップＳ２での
比較の結果、すなわち、第２の比較手段５６による比較
の結果、ステップＳ３、ステップＳ４、ステップＳ１と
進み、主電源部１の電圧がしきい値Ａを下回らない限
り、ステップＳ１、ステップＳ２、ステップＳ３、ステ
ップＳ４の動作を繰り返し行う。これを横軸を時間軸、
縦軸を電圧値として図で示すと図３（ａ）のようにな
る。図における実線部分が実際の主電源部１の電圧であ
り、縦の破線の間隔が、電圧データの読み込み周期を示
す。

【００１４】つぎに、通常に主電源が供給されている状
態で、パルス状のノイズが混入してそのボトム値がしき
い値Ｂを下回った場合について説明する。この場合、Ａ
Ｄ変換の標本化期間とノイズのボトム期間が偶然一致し
て、そのＡＤ変換の出力が電圧データ入力の期間と偶然
一致した場合に限られるため、発生確率的には少ない
が、もし、図２のステップＳ１にてノイズのボトムを偶
然取り込んだ場合は、ステップＳ２のしきい値Ａとの比
較によりステップＳ５に進み、さらにステップＳ５でし
きい値Ｂとの比較によりステップＳ７に進む。この場
合、前回電圧値はしきい値Ａよりも高いためフラグはセ
ットされておらず、ステップＳ７のでの比較によりステ
ップＳ６へ進み、フラグをセットしてステップＳ４を経
て再びステップＳ１に戻り、次の周期の電圧データの入
力を行う。ノイズのパルス幅が電圧監視周期に比べて十
分短ければ、次の周期における電圧データ入力でノイズ
のボトム値を再び取り込む可能性はほとんどなく、これ
以降はステップＳ１、ステップＳ２、ステップＳ３、ス
テップＳ４を繰り返す。これにより、従来の停電検出装
置で２回連続してしきい値を下回った場合に停電とみな
すよう構成した装置と同様に、電源に重畳するノイズに
対する誤動作保護は実用的に可能となる。

【００１５】つぎに、主電源系統の停電が発生した場合
について説明する。主電源系統の停電が発生した場合、
電源電圧はキャパシタ１１による放電で回路負荷２など
の大小に応じて、ある電圧傾斜をもって低下していく。
機器の動作状態に応じて回路負荷２の消費電流は変化す
るため、回路負荷２の消費電流の大きいときに停電が発
生した場合は電圧低下の傾斜は急峻であり、また消費電
流の小さいときに停電が発生した場合は電圧低下の傾斜
は緩やかとなる。ここでは最大回路負荷時の電圧傾斜を
一定とみなしたときの電圧傾斜の絶対値をＰ、電圧デー
タの入力周期をＴ、しきい値ＡをＡ、しきい値ＢをＢ、
電圧ＣをＣとしたとき、 （Ａ−Ｂ）／Ｔ ＞ Ｐ， （Ｂ−Ｃ）／Ｔ ＞ Ｐ …… （１） となるよう、それぞれのしきい値、入力周期が設定され
ているとする。

【００１６】停電が発生し、主電源部１の電圧が低下し
てきた場合、Ａ／Ｄ変換手段５１に入力した電圧値がし
きい値Ａよりも高い領域では、すなわち、図３（ｂ）に
おけるａで示す領域では、図２におけるステップＳ１、
ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ４の一連の動
作が繰り返されているが、主電源部１の電圧がしきい値
Ａを下回ったときの最初の電圧データが入力されたと
き、すなわち、図２において、比較結果記憶手段５５に
おけるフラグが立っていないときにステップＳ１でしき
い値Ａよりも低い電圧を示す電圧データが入力されたと
きは、ステップＳ２でのしきい値Ａとの比較の結果、ス
テップＳ５に進む。停電時の主電源部１の電圧立ち下が
り傾斜が式（１）を満たしているときにはこのときの電
圧値はしきい値Ｂよりも大きいため、ステップＳ５での
比較の結果、すなわち、第２の比較手段５６での比較の
結果、ステップＳ６に進む。ここで、比較結果記憶手段
５５におけるフラグをセットすることで、主電源電圧が
しきい値Ａで示す電圧を下回ったことを記憶する。つぎ
にステップＳ４に進み、機器の動作に必要な別の処理を
行いつつ次の周期までの時間待ちを行い、ステップＳ１
へと戻る。入力した電圧値がしきい値Ａを下回り、かつ
しきい値Ｂよりも高い場合は、すなわち、図３（ｂ）に
おけるｂで示される領域では、ステップＳ１、ステップ
Ｓ２、ステップＳ５、ステップＳ６、ステップＳ４の一
連の動作が繰り返される。

【００１７】電圧がさらに低下し、主電源部１の電圧が
しきい値Ｂを下回ったときの最初の電圧データが入力さ
れたときには、ステップＳ５でのしきい値Ｂとの比較の
結果、ステップＳ７に進む。ステップＳ７で、前回周期
に入力した電圧値がしきい値Ａよりも低いかどうかを示
すフラグを確認、すなわち比較結果記憶手段５５の出力
を確認するが、この場合は前回電圧値がしきい値Ａより
も低く、フラグが立っているため、ステップＳ８の停電
処理へと進み、停電時に必要な準備処理、すなわち、停
電処理手段５８によるマイクロコンピュータ自身の入出
力ポート処理や、電源制御手段３による回路負荷への電
源供給遮断、クロック低速動作状態やクロック停止状態
への切換などを行う。

【００１８】以上の動作を横軸を時間、縦軸を電圧値と
して図示したものが図３（ｂ）であるが、さらに停電時
の電圧立ち下がりの速い場合について図３（ｃ）に示
す。従来の停電検出装置で、ノイズ誤動作に対する対策
として、電圧値が２回連続してしきい値を下回った場合
に停電とみなすよう構成したものについては、停電時の
主電源部１の電圧低下が、図３（ｃ）の破線で示す電圧
立ち下がりよりも速い場合には、検出が遅れてしまうの
に対し、本発明の停電検出装置においては、上記した動
作によって、図３（ｃ）の実線で示すように電圧立ち下
がりが速くなっても検出可能となる。

【００１９】以上のように本実施例によれば、しきい値
Ａを、主電源から電圧が供給され機器が正常に動作して
いるときの電源電圧最低値よりも低い値に、しきい値Ｂ
をしきい値Ａよりも低く、かつマイクロコンピュータ５
の通常高速動作時の動作可能な最低電圧よりも高い値に
それぞれ式（１）が成り立つように、それぞれのしきい
値設定手段によりあらかじめ設定しておき、ＡＤ変換手
段５１からの電圧データ値を一定周期で入力して、前回
の周期の電圧データがしきい値Ａを下回り、かつ今回の
周期の電圧データがしきい値Ｂを下回ったときのみ停電
とみなして停電時に必要な準備処理を行うことにより、
従来の停電検出装置で２回連続してしきい値を下回った
場合に停電とみなす構成をとった場合に比較して、電圧
読み込み周期が同じ場合に、実用的にはノイズ誤動作防
止効果は同等であるが、より急速な電圧立ち下がりに対
して検出が可能となる。たとえば式（１）をみたし、か
つ、しきい値Ａとしきい値Ｂとの差としきい値Ｂと電圧
Ｃとの差がほぼ同等となるように設定し、限界まで電圧
読み込み周期Ｔを長く設定した場合には、従来の検出限
界の２倍近くの速さの電圧立ち下がりに対して検出が可
能となる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の停電検出装
置は、電源電圧検出用の第１のしきい値をあらかじめ設
定するための第１のしきい値設定手段と、前記第１のし
きい値設定手段で設定した第１のしきい値よりも低い電
圧に相当する第２のしきい値をあらかじめ設定するため
の第２のしきい値設定手段と、電源電圧を入力してディ
ジタル値の電圧データ値に変換するＡＤ変換手段と、こ
のＡＤ変換手段からの電圧データ値を一定周期で入力
し、前記第１のしきい値設定手段で設定した第１のしき
い値との大小比較を行う第１の比較手段と、この第１の
比較手段への入力と同期して、前記ＡＤ変換手段からの
電圧データ値を入力し、前記第２のしきい値設定手段で
設定した第２のしきい値との大小比較を行う第２の比較
手段と、前記第１の比較手段の結果を次の周期の比較結
果が入力されるまでの間記憶しておくための比較結果記
憶手段と、前記第２の比較手段の結果と、比較結果記憶
手段に記憶された前周期における第１の比較手段の結果
とを入力し判定出力を行う論理計算手段とを備えてい
る。

【００２１】これによって主電源系統の停電により電源
電圧が時間経過とともに低下するときに、第１のしきい
値設定手段で設定した第１のしきい値を下回った電圧デ
ータが入力されて、かつ、次の電圧監視周期において第
１のしきい値よりも小さい電圧値を示す第２のしきい値
設定手段で設定した第２のしきい値を下回る電圧データ
が入力された場合に停電と判定させることよって、電圧
監視周期が同じであれば、実用的には従来と同等のノイ
ズ誤動作防止機能を持ちながら、より速い電圧立ち下が
りに対して検出が可能であり、言い換えれば主電源部に
対する電圧監視周期を短くしなくても比較的高速な検出
をすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の停電検出装置の機能ブロッ
ク図

【図２】同じくそのマイクロコンピュータ処理動作の要
部を示すフローチャート

【図３】本発明の第１の実施例における停電検出装置の
動作を説明するための電圧チャート

【図４】従来例の停電検出装置の機能ブロック図

【符号の説明】

１ 主電源部 ２ 回路負荷 ３ 電源制御手段 ４ 補助電源部 ５ マイクロコンピュータ ６ 電圧安定化部 ５１ ＡＤ変換手段 ５２ 第１のしきい値設定手段 ５３ 第２のしきい値設定手段 ５４ 第１の比較手段 ５５ 比較結果記憶手段 ５６ 第２の比較手段 ５７ 論理計算手段 ５８ 停電処理手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電源電圧検出用の第１のしきい値をあら
   かじめ設定するための第１のしきい値設定手段と、 前記第１のしきい値設定手段で設定した第１のしきい値
   よりも低い電圧に相当する第２のしきい値をあらかじめ
   設定するための第２のしきい値設定手段と、 電源電圧を入力してディジタル値の電圧データ値に変換
   するＡＤ変換手段と、 このＡＤ変換手段からの電圧データ値を一定周期で入力
   し、前記第１のしきい値設定手段で設定した第１のしき
   い値との大小比較を行う第１の比較手段と、 この第１の比較手段への入力と同期して、前記ＡＤ変換
   手段からの電圧データ値を入力し、前記第２のしきい値
   設定手段で設定した第２のしきい値との大小比較を行う
   第２の比較手段と、 前記第１の比較手段の結果を次の周期の比較結果が入力
   されるまでの間記憶しておくための比較結果記憶手段
   と、 前記第２の比較手段の結果と、比較結果記憶手段に記憶
   された前周期における第１の比較手段の結果とを入力し
   判定出力を行う論理計算手段とを備えたことを特徴とす
   る停電検出装置。