JPH1010163A - 実効値電圧測定装置 - Google Patents
実効値電圧測定装置Info
- Publication number
- JPH1010163A JPH1010163A JP15952496A JP15952496A JPH1010163A JP H1010163 A JPH1010163 A JP H1010163A JP 15952496 A JP15952496 A JP 15952496A JP 15952496 A JP15952496 A JP 15952496A JP H1010163 A JPH1010163 A JP H1010163A
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- JP
- Japan
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- signal
- value
- digital signal
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 入力信号が未知の周波数であっても応答性の
改善と実効値の演算精度の向上をはかった実効値電圧測
定装置を提供する。 【解決手段】 アナログ信号を入力し、サンプリングク
ロックのタイミングに合わせて前記アナログ信号をデジ
タル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、この変換されたデ
ジタル信号に基づいて零クロス検出を行う零クロス検出
手段と、前記デジタル信号を入力すると共に前記零クロ
ス信号をトリガとして前記デジタル信号の実効値を演算
する実効値演算手段と、この実効値演算手段により演算
された電圧値と予め定めた電圧を比較する比較器からな
り、前記実効値が前記予め定めた電圧値を越えた場合に
は電気信号を出力する様に構成した。
改善と実効値の演算精度の向上をはかった実効値電圧測
定装置を提供する。 【解決手段】 アナログ信号を入力し、サンプリングク
ロックのタイミングに合わせて前記アナログ信号をデジ
タル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、この変換されたデ
ジタル信号に基づいて零クロス検出を行う零クロス検出
手段と、前記デジタル信号を入力すると共に前記零クロ
ス信号をトリガとして前記デジタル信号の実効値を演算
する実効値演算手段と、この実効値演算手段により演算
された電圧値と予め定めた電圧を比較する比較器からな
り、前記実効値が前記予め定めた電圧値を越えた場合に
は電気信号を出力する様に構成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、停電や負荷変動等
に起因する実効値電圧の低下を監視してプロセスフィー
ルドのトラブルの原因を解析するための実効値電圧測定
装置に関し、更に詳しくは、未知の周波数の実効値電圧
を精度よく測定するための実効値電圧測定装置に関す
る。
に起因する実効値電圧の低下を監視してプロセスフィー
ルドのトラブルの原因を解析するための実効値電圧測定
装置に関し、更に詳しくは、未知の周波数の実効値電圧
を精度よく測定するための実効値電圧測定装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図２は零Ｖを境に増減する入力信号の波
形ａと、この波形の実効値を示す実線ｂ及び予め定めた
下限トリガ設定値ｃの関係を示す概念図である。図２で
は点ｅにおいて入力信号電圧が低下し，点ｆにおいても
との電圧に復帰した状態を示している。
形ａと、この波形の実効値を示す実線ｂ及び予め定めた
下限トリガ設定値ｃの関係を示す概念図である。図２で
は点ｅにおいて入力信号電圧が低下し，点ｆにおいても
との電圧に復帰した状態を示している。
【０００３】図３は実効値電圧を測定する従来例を示す
もので、入力信号は増幅器１０で所定の大きさに増幅さ
れて正規化され、実効値／直流変換手段１１に送出され
る。この実効値／直流変換手段１１は図４に示すような
構成となっている。即ち、絶対値回路１２で全波整流し
た信号を自乗割算回路１３により（Ｖin）2／Ｖoutの式
で実効値に変換し、これをローパスフィルタ１４により
平均化し、その平均化した値をバッファアンプ１５を介
して出力するものである。
もので、入力信号は増幅器１０で所定の大きさに増幅さ
れて正規化され、実効値／直流変換手段１１に送出され
る。この実効値／直流変換手段１１は図４に示すような
構成となっている。即ち、絶対値回路１２で全波整流し
た信号を自乗割算回路１３により（Ｖin）2／Ｖoutの式
で実効値に変換し、これをローパスフィルタ１４により
平均化し、その平均化した値をバッファアンプ１５を介
して出力するものである。
【０００４】この信号はＡ／Ｄ変換器１６によりデジタ
ル信号に変換されて演算手段（ＣＰＵ）１７に送出され
る。ＣＰＵ１７には予め実効値電圧の下限値が記憶され
ており、この予め設定された設定値と入力信号の実効値
とを比較して下限値より下回っていた場合はトリガ信号
を出力する。
ル信号に変換されて演算手段（ＣＰＵ）１７に送出され
る。ＣＰＵ１７には予め実効値電圧の下限値が記憶され
ており、この予め設定された設定値と入力信号の実効値
とを比較して下限値より下回っていた場合はトリガ信号
を出力する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
実効値電圧測定装置では実効値／直流変換手段１１でＤ
Ｃ変換された信号をＡ／Ｄ変換器１６によりデジタル信
号に変更した後、トリガ検出を行っている。このような
実効値／直流変換手段１１では、ＡＣ電圧を実効値電圧
に変更するに際し、ＤＣ平均化誤差を低周波領域から小
さくするため、平均化コンデンサの容量を大きくしなけ
ればならない。しかし、この容量値を大きくするとセト
リング時間（コンデンサの電圧が入力電圧のある許容誤
差範囲内に達するまでの時間）が大きくなるという問題
が生じる。
実効値電圧測定装置では実効値／直流変換手段１１でＤ
Ｃ変換された信号をＡ／Ｄ変換器１６によりデジタル信
号に変更した後、トリガ検出を行っている。このような
実効値／直流変換手段１１では、ＡＣ電圧を実効値電圧
に変更するに際し、ＤＣ平均化誤差を低周波領域から小
さくするため、平均化コンデンサの容量を大きくしなけ
ればならない。しかし、この容量値を大きくするとセト
リング時間（コンデンサの電圧が入力電圧のある許容誤
差範囲内に達するまでの時間）が大きくなるという問題
が生じる。
【０００６】また、上記平均化したＤＣ信号には平均化
しきれないリプル電圧（入力周波数の２倍）が重畳して
おり、このリプル誤差を小さくするために、実効値変換
手段の最終段にローパスフィルタを挿入している。この
ローパスフィルタによってリプル誤差は小さくなるが、
セトリング時間は大きくなる。そのため、このような方
式で実効値電圧を測定しようとすると応答性が遅くなる
という問題があった。
しきれないリプル電圧（入力周波数の２倍）が重畳して
おり、このリプル誤差を小さくするために、実効値変換
手段の最終段にローパスフィルタを挿入している。この
ローパスフィルタによってリプル誤差は小さくなるが、
セトリング時間は大きくなる。そのため、このような方
式で実効値電圧を測定しようとすると応答性が遅くなる
という問題があった。
【０００７】また、入力信号（Ｖi）の実効値の演算は の演算式により行われる。そして、測定に際して測定信
号の周波数を５０若しくは６０ＨZと設定し、その設定
周波数に応じたサンプリング周波数で例えば１周期に１
２８データサンプリングした後上記演算式により求めて
いる。
号の周波数を５０若しくは６０ＨZと設定し、その設定
周波数に応じたサンプリング周波数で例えば１周期に１
２８データサンプリングした後上記演算式により求めて
いる。
【０００８】しかしながら、このような方式では５０若
しくは６０Ｈｚ以外の周波数が入力した場合、実効値演
算による誤差が大きくなる。即ち、測定信号の周波数が
分からないと電圧低下を検出して、予め定めた設定値と
比較しトリガ信号を出力するための測定精度が悪くなる
という問題がある。本発明は入力信号が未知の周波数で
あっても上述の応答性の改善と実効値の演算精度の向上
をはかった実効値電圧測定装置を提供することを目的と
している。
しくは６０Ｈｚ以外の周波数が入力した場合、実効値演
算による誤差が大きくなる。即ち、測定信号の周波数が
分からないと電圧低下を検出して、予め定めた設定値と
比較しトリガ信号を出力するための測定精度が悪くなる
という問題がある。本発明は入力信号が未知の周波数で
あっても上述の応答性の改善と実効値の演算精度の向上
をはかった実効値電圧測定装置を提供することを目的と
している。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このような目的を解決す
るために本発明は、アナログ信号を入力し、サンプリン
グクロックのタイミングに合わせて前記アナログ信号を
デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、この変換され
たデジタル信号に基づいて零クロス検出を行う零クロス
検出手段と、前記デジタル信号を入力すると共に前記零
クロス信号をトリガとして前記デジタル信号の実効値を
演算する実効値演算手段と、この実効値演算手段により
演算された電圧値と予め定めた電圧を比較する比較器か
らなり、前記実効値が前記予め定めた電圧値を越えた場
合には電気信号を出力する様に構成したことを特徴とす
るものである。
るために本発明は、アナログ信号を入力し、サンプリン
グクロックのタイミングに合わせて前記アナログ信号を
デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、この変換され
たデジタル信号に基づいて零クロス検出を行う零クロス
検出手段と、前記デジタル信号を入力すると共に前記零
クロス信号をトリガとして前記デジタル信号の実効値を
演算する実効値演算手段と、この実効値演算手段により
演算された電圧値と予め定めた電圧を比較する比較器か
らなり、前記実効値が前記予め定めた電圧値を越えた場
合には電気信号を出力する様に構成したことを特徴とす
るものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の実
施の形態の一例を示す要部構成図である。図において、
（ａ）はブロック構成図、（ｂ）は処理の手順を示すフ
ローチャート、（ｃ）は入力波形ａに対してサンプリン
グクロックに基づいて取り込んだ交流信号を実効値電圧
に変換するための概念図である（図中Ｖrmsは実効値電
圧…Root Mean Square）。
施の形態の一例を示す要部構成図である。図において、
（ａ）はブロック構成図、（ｂ）は処理の手順を示すフ
ローチャート、（ｃ）は入力波形ａに対してサンプリン
グクロックに基づいて取り込んだ交流信号を実効値電圧
に変換するための概念図である（図中Ｖrmsは実効値電
圧…Root Mean Square）。
【００１１】図（ａ）において、増幅器１０で増幅され
て正規化された測定信号はサンプリングクロックに基づ
いてＡ／Ｄ変換器１６でデジタル信号に変換される。こ
の信号はＣＰＵ（ＤＳＰ…デジタルシグナルプロセッ
サ）２０に送出される。ＤＰＳ２０では（ｂ）図に示す
ようにで零クロス検出（この零クロス検出はここでは
周期毎に負→正，次の負→正への変化若しくは正→負へ
の変化を認識することで行う）が行われ、続いてにお
いて実効値演算が行われる。
て正規化された測定信号はサンプリングクロックに基づ
いてＡ／Ｄ変換器１６でデジタル信号に変換される。こ
の信号はＣＰＵ（ＤＳＰ…デジタルシグナルプロセッ
サ）２０に送出される。ＤＰＳ２０では（ｂ）図に示す
ようにで零クロス検出（この零クロス検出はここでは
周期毎に負→正，次の負→正への変化若しくは正→負へ
の変化を認識することで行う）が行われ、続いてにお
いて実効値演算が行われる。
【００１２】この実効値演算は測定信号の１周期をサン
プリングクロックで分割して取入れた（この取入れ数は
少なければ精度が低下し、多すぎると演算終了までの時
間がかかることになる）回数だけ実行される。
プリングクロックで分割して取入れた（この取入れ数は
少なければ精度が低下し、多すぎると演算終了までの時
間がかかることになる）回数だけ実行される。
【００１３】次ににおいて演算が終了したか否かが判
断され、終了した場合はで一周期分の実効値が出力さ
れる。この値はにおいて予めＤＳＰに設定されていた
設定値と比較され、設定値より下回っていた場合はに
おいてトリガ信号が出力される。
断され、終了した場合はで一周期分の実効値が出力さ
れる。この値はにおいて予めＤＳＰに設定されていた
設定値と比較され、設定値より下回っていた場合はに
おいてトリガ信号が出力される。
【００１４】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、実効値電圧測定装置において、零クロス検出を
行いながら、１周期分の実効値演算を行い、１周期後得
られた実効値と予め定めていたトリガ設定値とを比較す
ることにより、応答性を改善することができ、測定対象
周波数に対するサンプリング周波数を多くすることによ
り検出精度の高い実効値電圧測定装置を実現することが
できる。
よれば、実効値電圧測定装置において、零クロス検出を
行いながら、１周期分の実効値演算を行い、１周期後得
られた実効値と予め定めていたトリガ設定値とを比較す
ることにより、応答性を改善することができ、測定対象
周波数に対するサンプリング周波数を多くすることによ
り検出精度の高い実効値電圧測定装置を実現することが
できる。
【図１】本発明の実効値電圧測定装置の実施の態様の一
例を示し（ａ）はブロック構成図、（ｂ）は処理の手順
を示すフローチャート、（ｃ）は入力波形ａに対してサ
ンプリングクロックに基づいて取り込んだ直流信号を実
効値電圧に変換するための概念図である。
例を示し（ａ）はブロック構成図、（ｂ）は処理の手順
を示すフローチャート、（ｃ）は入力波形ａに対してサ
ンプリングクロックに基づいて取り込んだ直流信号を実
効値電圧に変換するための概念図である。
【図２】零Ｖを境に増減する入力信号の波形ａと、この
波形の実効値を示す実線ｂ及び予め定めた下限トリガ設
定値ｃの関係を示す概念図である。
波形の実効値を示す実線ｂ及び予め定めた下限トリガ設
定値ｃの関係を示す概念図である。
【図３】従来例を示すブロック構成図である。
【図４】図３の実効値／直流変換手段の詳細を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図５】従来例におけるリップル誤差を示す概念図であ
る。
る。
１０ 増幅器 １６ Ａ／Ｄ変換器 ２０ デジタルシグナルプロセッサ
Claims (1)
- 【請求項１】アナログ信号を入力し、サンプリングクロ
ックのタイミングに合わせて前記アナログ信号をデジタ
ル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、この変換されたデジ
タル信号に基づいて零クロス検出を行う零クロス検出手
段と、前記デジタル信号を入力すると共に前記零クロス
信号をトリガとして前記デジタル信号の実効値を演算す
る実効値演算手段と、この実効値演算手段により演算さ
れた電圧値と予め定めた電圧を比較する比較器からな
り、前記実効値が前記予め定めた電圧値を越えた場合に
は電気信号を出力する様に構成したことを特徴とする実
効値電圧測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15952496A JPH1010163A (ja) | 1996-06-20 | 1996-06-20 | 実効値電圧測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15952496A JPH1010163A (ja) | 1996-06-20 | 1996-06-20 | 実効値電圧測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1010163A true JPH1010163A (ja) | 1998-01-16 |
Family
ID=15695657
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15952496A Pending JPH1010163A (ja) | 1996-06-20 | 1996-06-20 | 実効値電圧測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1010163A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001133488A (ja) * | 1999-11-08 | 2001-05-18 | Kawamura Electric Inc | 交流電圧測定装置及び方法 |
| US6985821B2 (en) | 2004-01-05 | 2006-01-10 | Denyo Co., Ltd. | Apparatus for calculating an effective voltage |
| JP2008064493A (ja) * | 2006-09-05 | 2008-03-21 | Yokogawa Electric Corp | 測定装置 |
| JP2012154775A (ja) * | 2011-01-26 | 2012-08-16 | Hioki Ee Corp | 測定装置および測定方法 |
| WO2018146844A1 (ja) * | 2017-02-09 | 2018-08-16 | 理化工業株式会社 | ゼロクロス検出装置及びゼロクロス検出方法 |
| WO2021225572A1 (en) * | 2020-05-04 | 2021-11-11 | Innovative Power Solutions, Llc | System and method for regulating operation of a generator |
-
1996
- 1996-06-20 JP JP15952496A patent/JPH1010163A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001133488A (ja) * | 1999-11-08 | 2001-05-18 | Kawamura Electric Inc | 交流電圧測定装置及び方法 |
| US6985821B2 (en) | 2004-01-05 | 2006-01-10 | Denyo Co., Ltd. | Apparatus for calculating an effective voltage |
| JP2008064493A (ja) * | 2006-09-05 | 2008-03-21 | Yokogawa Electric Corp | 測定装置 |
| JP4665875B2 (ja) * | 2006-09-05 | 2011-04-06 | 横河電機株式会社 | 測定装置 |
| JP2012154775A (ja) * | 2011-01-26 | 2012-08-16 | Hioki Ee Corp | 測定装置および測定方法 |
| WO2018146844A1 (ja) * | 2017-02-09 | 2018-08-16 | 理化工業株式会社 | ゼロクロス検出装置及びゼロクロス検出方法 |
| WO2018146767A1 (ja) * | 2017-02-09 | 2018-08-16 | 理化工業株式会社 | ゼロクロス検出装置 |
| WO2021225572A1 (en) * | 2020-05-04 | 2021-11-11 | Innovative Power Solutions, Llc | System and method for regulating operation of a generator |
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