JPH09138245A - Measuring apparatus for quantity of electricity - Google Patents

Measuring apparatus for quantity of electricity

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Publication number
JPH09138245A
JPH09138245A JP29811395A JP29811395A JPH09138245A JP H09138245 A JPH09138245 A JP H09138245A JP 29811395 A JP29811395 A JP 29811395A JP 29811395 A JP29811395 A JP 29811395A JP H09138245 A JPH09138245 A JP H09138245A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
digital
analog
personal computer
processor
sensor
Prior art date
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Pending
Application number
JP29811395A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Fujino
健治 藤野
Akira Kamishino
晃 上篠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
Priority to JP29811395A priority Critical patent/JPH09138245A/en
Publication of JPH09138245A publication Critical patent/JPH09138245A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a measuring apparatus by which the real-time property of an analytical operation and a computing operation is enhanced. SOLUTION: One pair of analog-to-digital converters 53 analog-to-digital- convert detection signals of a current sensor 1 and a voltage sensor 4. A processor 64 passes converted digital signals through a digital filter 55 so as to extract harmonics. In addition, the two digital signals are computed so as to compute a quantity of electricity. A communication interface 57 performs a communication between the processor 64 and a personal computer 3, and it sends data on the extracted harmonics and on the computed quantity of electricity to the personal computer 3.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電流、電圧、電力
等の電気量を計測する電気量計測装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric quantity measuring device for measuring electric quantities such as current, voltage and electric power.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、電流センサや電圧センサは小型で
低価格のものが多く出回っている。パソコン(パーソナ
ル・コンピュータ)の普及に伴って、電流センサや電圧
センサとパソコンを接続する工夫がいろいろ試みられて
いる。このようにすると電流センサや電圧センサの検出
データをパソコン上で容易に管理することができる。例
えば、電流センサの検出電流の経時的変化をパソコンの
画面上に表示することができる。従来、パソコンと接続
した電気量計測装置として、例えば図3に示す構成のも
のがあった。図3において、1は携帯型の電流センサ
で、電流を検出し、アナログの検出信号を出力する。電
流センサ1はCT(カレント・トランス)を内蔵してい
て、これによって信号の絶縁を行っている。2は電流セ
ンサ1とパソコン3との間で信号を中継する計測カード
である。計測カード2は、アナログ・デジタル変換器
(A/D変換器)を内蔵していて、電流センサ1のアナ
ログ検出信号をA/D変換してパソコン3へ渡す。
2. Description of the Related Art Currently, many current sensors and voltage sensors are small and inexpensive. With the spread of personal computers (personal computers), various attempts have been made to connect current sensors and voltage sensors to personal computers. In this way, the detection data of the current sensor and the voltage sensor can be easily managed on the personal computer. For example, it is possible to display the change over time in the current detected by the current sensor on the screen of the personal computer. Conventionally, as an electric quantity measuring device connected to a personal computer, for example, there has been a structure shown in FIG. In FIG. 3, reference numeral 1 denotes a portable current sensor that detects a current and outputs an analog detection signal. The current sensor 1 has a built-in CT (current transformer) to insulate signals. Reference numeral 2 is a measurement card that relays signals between the current sensor 1 and the personal computer 3. The measurement card 2 has a built-in analog / digital converter (A / D converter), and A / D-converts the analog detection signal of the current sensor 1 to pass it to the personal computer 3.

【0003】図4は図3の装置の構成ブロック図であ
る。図4で図3と同一のものは同一符号を付ける。図4
において、21は電流センサ1の検出信号をA/D変換
するA/D変換器、22はパソコン3との間で所定の通
信規約に従って通信を行う通信インタフェス(通信I/
F)である。計測カード2はボードをなしていて、ボー
ド上にA/D変換器21と通信I/F22が形成されて
いる。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the apparatus shown in FIG. 4 that are the same as those in FIG. 3 are given the same reference numerals. FIG.
In the figure, 21 is an A / D converter for A / D converting the detection signal of the current sensor 1, 22 is a communication interface (communication I / D) for communicating with the personal computer 3 in accordance with a predetermined communication protocol.
F). The measurement card 2 forms a board, and an A / D converter 21 and a communication I / F 22 are formed on the board.

【0004】図3及び図4に示す電気量計測装置では、
計測カード2は電流センサ1の検出信号をA/D変換し
てパソコン3へ渡すだけであるため、電流の計測のみで
高度な解析はできない。例えば、交流電流に含まれた高
調波を抽出したいときは、電流センサ1の検出信号がパ
ソコン3に送られた後、パソコン3がFFT(高速フー
リエ変換)演算により高調波を抽出する。これにより、
FFT演算の周期が来るまで高調波を抽出できないた
め、解析結果のリアルタイム性が悪くなる。このことは
交流電流の変動が速いときは特に問題となる。また、セ
ンサとして電流センサしか設けられていないため、電力
を計測できない。もし、電力を計測するために電圧セン
サを設けても、計測カード2はA/D変換する機能しか
もっていないため、センサの検出信号がパソコンに送ら
れた後でなければ電力を計測できない。これによって、
演算結果のリアルタイム性が悪くなる。
In the electric quantity measuring device shown in FIGS. 3 and 4,
Since the measurement card 2 only A / D-converts the detection signal of the current sensor 1 and passes it to the personal computer 3, only the measurement of the current cannot be performed for advanced analysis. For example, when it is desired to extract the harmonics contained in the alternating current, the detection signal of the current sensor 1 is sent to the personal computer 3, and then the personal computer 3 extracts the harmonics by FFT (Fast Fourier Transform) calculation. This allows
Since the harmonics cannot be extracted until the FFT calculation cycle comes, the real-time property of the analysis result deteriorates. This becomes a problem especially when the alternating current changes rapidly. Moreover, since only a current sensor is provided as a sensor, the power cannot be measured. Even if a voltage sensor is provided to measure the electric power, the measuring card 2 has only an A / D conversion function, and therefore the electric power cannot be measured until after the detection signal of the sensor is sent to the personal computer. by this,
The real-time property of the calculation result deteriorates.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した問題
点を解決するためになされたものであり、センサとパソ
コンの間を中継している計測カードに信号波形の解析と
電気量の計測を行う機能をもたせることにより、解析と
演算のリアルタイム性を向上させた電気量計測装置を実
現することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and analyzes a signal waveform and measures an electric quantity on a measurement card which is a relay between a sensor and a personal computer. It is an object of the present invention to realize an electric quantity measuring device with improved real-time analysis and calculation by having a function to perform.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、電流を検出
し、アナログの検出信号を出力する携帯型の電流センサ
と、電圧を検出し、アナログの検出信号を出力する携帯
型の電圧センサと、ボードをなしている計測カードと、
を有し、前記ボード上には、前記電流センサ及び電圧セ
ンサの検出信号を同時にアナログ・デジタル変換する一
対のアナログ・デジタル変換器と、このアナログ・デジ
タル変換器で変換したデジタル信号にデジタルフィルタ
を通過させて高調波を抽出するとともに、前記アナログ
・デジタル変換器で変換した一対のデジタル信号を演算
して電気量を算出するプロセッサと、このプロセッサと
パソコンとの間で通信を行う通信インタフェイスと、が
形成されていることを特徴とする電気量計測装置であ
る。
The present invention provides a portable current sensor that detects a current and outputs an analog detection signal, and a portable voltage sensor that detects a voltage and outputs an analog detection signal. , A measurement card that is a board,
On the board, a pair of analog-digital converters for simultaneously analog-digital converting the detection signals of the current sensor and the voltage sensor, and a digital filter for the digital signals converted by the analog-digital converter. A processor that extracts harmonics by passing them, calculates a quantity of electricity by calculating a pair of digital signals converted by the analog-digital converter, and a communication interface that communicates between the processor and a personal computer. , Is formed, which is an electric quantity measuring device.

【0007】[0007]

【作用】このような本発明では、一対のアナログ・デジ
タル変換器は、電流センサ及び電圧センサの検出信号を
同時にアナログ・デジタル変換する。プロセッサは、変
換されたデジタル信号にデジタルフィルタを通過させて
高調波を抽出する。また、2つのデジタル信号を演算し
て電気量を算出する。通信インタフェイスは、プロセッ
サとパソコンとの間で通信を行い、抽出した高調波と算
出した電気量のデータをパソコンへ送る。
In the present invention as described above, the pair of analog / digital converters simultaneously perform analog / digital conversion on the detection signals of the current sensor and the voltage sensor. The processor passes the converted digital signal through a digital filter to extract harmonics. In addition, the two digital signals are calculated to calculate the amount of electricity. The communication interface communicates between the processor and the personal computer, and sends the extracted harmonics and the calculated amount of electricity to the personal computer.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明を説明
する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings.

【実施例】図1は本発明の一実施例を示した構成図であ
る。図1において、4は携帯型の電圧センサで、電圧を
検出し、アナログの検出信号を出力する。電圧センサ4
は、PT(パワー・トランス)を内蔵していて、これに
よって信号の絶縁を行っている。5は電流センサ1及び
電圧センサ4とパソコン3との間を中継する計測カード
である。計測カード2は、センサ1,4の検出信号をA
/D変換するA/D変換器だけでなく、検出信号の解析
と演算を行うプロセッサも内蔵している。
1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 4 denotes a portable voltage sensor that detects a voltage and outputs an analog detection signal. Voltage sensor 4
Has a built-in PT (power transformer) to insulate signals. Reference numeral 5 is a measurement card that relays between the current sensor 1 and the voltage sensor 4 and the personal computer 3. The measurement card 2 uses the detection signals of the sensors 1 and 4 as A
In addition to an A / D converter for A / D conversion, a processor for analyzing and calculating a detection signal is also incorporated.

【0009】図2は図1の装置の構成ブロック図であ
る。図1において、51及び52は電流用と電圧用のレ
ンジ切換回路で、電流センサ1及び電圧センサ4の検出
信号を計測カード5で受け付けられるレベルの信号にレ
ンジ切り換えする。入力レンジの切り換えはパソコン3
からの信号により行われる。なお、センサ側でレンジ切
換回路をもっているときは、レンジ切換回路51と52
を設けなくてもよい。53はレンジ切換回路51及び5
2を経た後の電流センサ1及び電圧センサ4の検出信号
をA/D変換する2チャネルのA/D変換器である。2
チャネルのA/D変換器53により電流センサ1と電圧
センサ4の検出信号が同時にサンプリングされる。54
はA/D変換器53で変換後の検出信号(デジタル検出
信号とする)の解析と演算を行うプロセッサである。プ
ロセッサ54は検出信号の周波数に応じて汎用のマイク
ロプロセッサ、DSP(デジタル・シグナル・プロセッ
サ)等で構成される。プロセッサ54において、55は
デジタル検出信号に含まれた高調波を抽出するデジタル
フィルタである。デジタルフィルタ55の通過帯域を変
えることにより任意の次数の高調波を容易に抽出でき
る。56はデジタル検出信号に演算処理をして電気量を
求める演算手段である。演算手段56は、例えば2つの
デジタル検出信号を乗算して電力を求める。演算手段5
6は電力の他に、無効電力、力率、電流と電圧の位相差
等も求める。また、デジタルフィルタ55で抽出した高
調波について高調波歪率、高調波の方向等も求める。こ
のようなプロセッサ54は、例えば本出願人による特願
平4−67202号の出願明細書に記載されている。5
7はプロセッサ54とパソコン3との間で所定の通信規
約に従って通信を行う通信I/Fである。A/D変換器
53とプロセッサ54は、A/D変換器付きマイクロプ
ロセッサで実現できる。計測カード5はボードをなして
いて、ボード上に各構成要素51〜57が形成されてい
る。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the apparatus shown in FIG. In FIG. 1, reference numerals 51 and 52 denote range switching circuits for current and voltage, which switch the detection signals of the current sensor 1 and the voltage sensor 4 to the level signals accepted by the measurement card 5. Input range can be switched on PC 3
It is performed by the signal from. If the sensor has a range switching circuit, the range switching circuits 51 and 52
May not be provided. 53 is a range switching circuit 51 and 5
It is a 2-channel A / D converter that A / D-converts the detection signals of the current sensor 1 and the voltage sensor 4 after passing through 2. 2
The detection signals of the current sensor 1 and the voltage sensor 4 are simultaneously sampled by the A / D converter 53 of the channel. 54
Is a processor that analyzes and calculates the detection signal (digital detection signal) converted by the A / D converter 53. The processor 54 is composed of a general-purpose microprocessor, DSP (digital signal processor), etc. according to the frequency of the detection signal. In the processor 54, 55 is a digital filter for extracting harmonics contained in the digital detection signal. By changing the pass band of the digital filter 55, harmonics of any order can be easily extracted. Reference numeral 56 is an arithmetic means for performing arithmetic processing on the digital detection signal to obtain an electric quantity. The calculating means 56 calculates electric power by multiplying two digital detection signals, for example. Computing means 5
In addition to electric power, 6 also obtains reactive power, power factor, phase difference between current and voltage, and the like. Further, with respect to the harmonics extracted by the digital filter 55, the harmonic distortion rate, the direction of the harmonics, etc. are also obtained. Such a processor 54 is described, for example, in the specification of Japanese Patent Application No. 4-67202 filed by the present applicant. 5
A communication I / F 7 performs communication between the processor 54 and the personal computer 3 according to a predetermined communication protocol. The A / D converter 53 and the processor 54 can be realized by a microprocessor with an A / D converter. The measurement card 5 forms a board, and the components 51 to 57 are formed on the board.

【0010】図1及び図2に示す電気量計測装置におい
て、高調波の抽出と電力の演算をリアルタイムに行いた
いときは、プロセッサ54にあるデジタルフィルタ55
と演算手段56で抽出と演算を行う。パソコン3は、抽
出した高調波の波形や算出した電力の値をグラフ表示す
る。検出信号に含まれた各次数の高調波を把握する等、
詳しい解析をしたいときは、従来例と同様に計測カード
5は検出信号をA/D変換してパソコン3へ渡すだけの
処理を行う。この場合はリアルタイム性は従来例と同様
である。これは、FFT演算の機能を低価格のA/D変
換器付きマイクロプロセッサにもたせることは現在は難
しいためである。
In the electric quantity measuring apparatus shown in FIGS. 1 and 2, when it is desired to extract harmonics and calculate electric power in real time, a digital filter 55 in the processor 54 is used.
The calculation means 56 performs extraction and calculation. The personal computer 3 displays the waveform of the extracted harmonic and the calculated value of the electric power in a graph. Understanding the harmonics of each order included in the detection signal, etc.
When detailed analysis is desired, the measurement card 5 performs A / D conversion of the detection signal and passes it to the personal computer 3 as in the conventional example. In this case, the real-time property is the same as that of the conventional example. This is because it is currently difficult to provide a low-cost microprocessor with an A / D converter with the function of FFT operation.

【0011】なお、高調波解析だけを行い、電力の算出
を行わない場合は、電流センサと電圧センサの一方を省
略してもよい。
If only the harmonic analysis is performed and the power is not calculated, one of the current sensor and the voltage sensor may be omitted.

【0012】また、計測カード5の入力チャネルは2チ
ャネル以外であってもよい。例えば、計測カード5の入
力チャネルを6チャネルにし、A/D変換器53が6個
の入力チャネルをもつことにより、3相3線や3相4線
の電力線の電力計測が可能になる。
The input channel of the measurement card 5 may be other than two channels. For example, the number of input channels of the measurement card 5 is set to 6 and the A / D converter 53 has 6 input channels, so that power measurement of power lines of three-phase three-wire and three-phase four-wire becomes possible.

【0013】[0013]

【発明の効果】本発明によれば、センサとパソコンの間
を中継している計測カードにプロセッサを内蔵し、プロ
セッサはデジタルフィルタによりセンサの検出信号に含
まれた高調波を抽出するとともに、センサの検出信号か
ら電気量を求めている。すなわち、検出信号がパソコン
に送られる前に、計測カードで解析と演算を行ってい
る。これによって、解析と演算のリアルタイム性を向上
させることができる。高調波の抽出はデジタルフィルタ
により実現できるため、計測カードに容易に搭載するこ
とができる。
According to the present invention, the processor is built in the measurement card that relays between the sensor and the personal computer, and the processor extracts the harmonics contained in the detection signal of the sensor by the digital filter and The electric quantity is obtained from the detection signal of. That is, before the detection signal is sent to the personal computer, the measurement card performs analysis and calculation. As a result, real-time analysis and calculation can be improved. Since the extraction of harmonics can be realized by a digital filter, it can be easily mounted on a measurement card.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例を示した構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of the present invention.

【図2】図1の装置の構成ブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the device shown in FIG.

【図3】従来における電気量計測装置の構成例を示した
図である。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a conventional electric quantity measuring device.

【図4】図3の装置の構成ブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the apparatus shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電流センサ 3 パソコン 4 電圧センサ 5 計測カード 53 A/D変換器 54 プロセッサ 55 デジタルフィルタ 56 演算手段 57 通信I/F 1 current sensor 3 personal computer 4 voltage sensor 5 measurement card 53 A / D converter 54 processor 55 digital filter 56 computing means 57 communication I / F

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電流を検出し、アナログの検出信号を出
力する携帯型の電流センサと、 電圧を検出し、アナログの検出信号を出力する携帯型の
電圧センサと、 ボードをなしている計測カードと、を有し、前記ボード
上には、 前記電流センサ及び電圧センサの検出信号を同時にアナ
ログ・デジタル変換する一対のアナログ・デジタル変換
器と、 このアナログ・デジタル変換器で変換したデジタル信号
にデジタルフィルタを通過させて高調波を抽出するとと
もに、前記アナログ・デジタル変換器で変換した一対の
デジタル信号を演算して電気量を算出するプロセッサ
と、 このプロセッサとパソコンとの間で通信を行う通信イン
タフェイスと、が形成されていることを特徴とする電気
量計測装置。
1. A portable current sensor that detects a current and outputs an analog detection signal, a portable voltage sensor that detects a voltage and outputs an analog detection signal, and a measurement card that forms a board. On the board, a pair of analog-digital converters for simultaneously analog-digital converting the detection signals of the current sensor and the voltage sensor, and a digital signal converted by the analog-digital converter A processor that extracts a harmonic by passing through a filter and also calculates a quantity of electricity by calculating a pair of digital signals converted by the analog-digital converter, and a communication interface that communicates between the processor and a personal computer. An electrical quantity measuring device characterized in that a face is formed.
JP29811395A 1995-11-16 1995-11-16 Measuring apparatus for quantity of electricity Pending JPH09138245A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018105850A (en) * 2016-11-11 2018-07-05 フルークコーポレイションFluke Corporation Non-contact electrical parameter measurement system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018105850A (en) * 2016-11-11 2018-07-05 フルークコーポレイションFluke Corporation Non-contact electrical parameter measurement system

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