JPH11108970A - 電圧検出回路 - Google Patents

電圧検出回路

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JPH11108970A
JPH11108970A JP27105197A JP27105197A JPH11108970A JP H11108970 A JPH11108970 A JP H11108970A JP 27105197 A JP27105197 A JP 27105197A JP 27105197 A JP27105197 A JP 27105197A JP H11108970 A JPH11108970 A JP H11108970A
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Shuichi Takai
修一 高井
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Yokogawa Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 調整が不要で、被測定電圧の変化に対して応
答性がよく消費電力の少ない電圧検出回路を実現する。 【解決手段】 被測定信号により発生する入力電流を制
限する電流制限回路と、前記被測定信号を検波する全波
整流器と、この全波整流器から出力される信号電圧によ
って充放電され、前記信号電圧波形の極小値を所定レベ
ルの値に昇圧するためのコンデンサと、このコンデンサ
によりその極小値が昇圧された前記信号電圧を一方の入
力端に入力するとともに、他方の入力端子には前記昇圧
された電圧レベルを越えない大きさの閾値電圧が加えら
れるコンパレータと、このコンパレータの出力により開
閉を制御される開閉スイッチと、を備え、前記開閉スイ
ッチの後段に前記被測定信号の入力の有無を識別するた
めの識別手段を接続した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は入力信号検出用AC/D
C変換回路に係り、詳しくは被測定信号の有無を確認し
たり、記録計等に接続し、その信号が入力されている期
間を表示するための直流の時間信号を被測定信号を用い
て形成する電圧検出回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】記録計の記録紙には通常紙の走行方向に
沿って時間軸を示す目盛り線が一定の間隔で設けられて
おり、紙送り速度がわかれば記録紙に描かれた信号波形
の記録時間が読み取れる様になっている。しかし、信号
波形の記録は目盛り線上から始まって目盛り線上で終了
する場合は少なく、一般には目盛り線と目盛り線の間か
ら始まり、その間で終わる場合が多い。
【0003】その場合、表示される信号波形が複雑にな
ると時間軸が読みにくくなるので、信号波形の記録開始
から記録終了迄の間、時間読取り用の補助線として表示
部の片すみ等に例えば直線を描かせる様にすると、ユー
ザにとっては波形を分析する際に好都合である。この直
線を描かせるための時間信号のオン、オフは信号波形の
記録開始とその終了にタイミングを合わせて行われる。
その場合、精度を上げれば上げる程時間信号を発生させ
る回路の構成が複雑になり、記録計の入力部やピックア
ップ用のプロープ等に簡単に組み込むことが困難とな
る。
【0004】図5はこの様な問題を解決した実公平5−
24182号公報に記載された従来技術の構成を示すも
のである。この従来例について簡単に説明する。図5に
おいて、1,2は入力端子、3,7は電流制限抵抗、4
は全波整流回路、5はサージ吸収回路、6は全波整流回
路4の不感領域を補償するためのコンデンサ、8,9は
ホトダイオード及びホトトランジスタからなるホトカプ
ラ、11は高周波バイパス用コンデンサ、12は波形整
形の為に設けられたコンパレータ、13は増幅度調整用
抵抗、14は出力端子である。
【0005】上記の構成において、入力端子1,2に図
6(イ)に示す様なsin波状の被測定信号がt0〜t1
までの間入力されると、全波整流器4からの出力は図6
(ロ)に示す様な波形となる。そして、この波形はコン
デンサ6により図6(ハ)に示す様な波形となり、抵抗
7を介してホトダイオード8に加えられる。その結果、
ホトダイオード8には入力波形と相似の電流が流れ、波
形の変化に比例した強度で発光する。
【0006】この光信号はホトトランジスタ9により電
気信号に変換され、トランジスタ10により増幅されて
コンパレータ12の一方の端子に入力する。コンパレー
タ12の他方の端子には図6(ニ)に示された電圧E”
よりも低く設定された閾値電圧Vrefが加えられてい
る。トランジスタ10から入力される被測定信号はここ
で波形整形され、出力端子には図6(ホ)に示す一定レ
ベルの直流信号電圧が現われる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来例
においては光電変換用トランジスタ9と増幅用トランジ
スタ10のコレクタ同士を接続し、光電変換用トランジ
スタ9のエミッタを増幅用トランジスタ10のベースに
接続して、トランジスタを線形領域で用いているため、
夫々の増幅率の固体差を補う必要がある。その結果、
【0008】 増幅用トランジスタの出力がコンパレ
ータの入力として適切となる様に回路調整が必要であ
る。 また、調整回路の抵抗7と、コンデンサ11で時定
数が発生するため被測定信号が瞬断されたときの応答が
悪い。 ホトカプラ以降の回路が多く、そのため、外部から
多くの電力を供給する必要がある。従って消費電力が多
い。 等の問題がある。本発明はこのような問題点を解決する
ものであり、その目的は、調整が不要で応答性が速く、
消費電力の少ない電圧検出回路を実現することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたもので、被測定信号により発生す
る入力電流を制限する電流制限回路と、前記入力電流を
検波する全波整流器と、この全波整流器から出力される
信号電圧によって充放電され、前記信号電圧波形の極小
値を所定レベルの値に昇圧するためのコンデンサと、こ
のコンデンサによりその極小値が昇圧された前記信号電
圧を一方の入力端子に入力するとともに、他方の入力端
子には前記昇圧された電圧レベルを越えない大きさの閾
値電圧が加えられるコンパレータと、このコンパレータ
の出力により開閉を制御される開閉スイッチと、を備
え、前記開閉スイッチの後段に前記被測定信号の入力の
有無を識別するための識別手段を接続したことを特徴と
するものであり、また、開閉スイッチの後段に記録計を
配置して、前記被測定信号の記録とともに前記コンパレ
ータから出力される直流信号を記録する様にしたことを
特徴とするものである。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の形態の一例
を示す電圧検出回路のプロック構成図、図2は原理説明
図である。始めに図2を用いて本発明を説明する。1,
2は入力端子、3は電流制限抵抗であり、一端が入力端
子1に他端がコンパレータ12の反転入力端子に接続さ
れている。21はコンパレータの非反転入力端子に接続
された基準電圧源である。22はFET(リレー等でも
良い)からなる開閉スイッチでドレイン側は電圧検出抵
抗23を介してコンパレータ12の反転入力端子に接続
され、ソース側は基準電圧源21のマイナス電位側に接
続されている。
【0011】24はホトカプラで、発光素子(例えばL
ED)24aのアノード側が開閉スイッチ22のドレイ
ン側に、カソード側が開閉スイッチ22のソース側に接
続されている。ホトカプラ24の受光素子24b側の一
方はホトカプラのプルアップ抵抗25を介してVcc電
源に接続され、他方の端子は接地されている。26はプ
ルアップ抵抗15と受光素子14bのコレクタ側に接続
された出力端子である。
【0012】上記の構成において、入力端子1,2間に
図3(イ)に示すようなsin波が1/2周期の間印加
された場合を考える。すると、このsin波により入力
端子1→電流制限抵抗3→電圧検出抵抗23→開閉スイ
ッチ22→入力端子2と図3(ロ)に示す様な電流が発
生する。このときに開閉スイッチ22に流れる回路電流
を図3(ハ)、ホトカプラ24の発光素子(一次側ホト
ダイオード24a)に流れる回路電流を図3(ニ)とす
ると、図3(ハ)のt0〜t1の間は一次側ホトダイオー
ド24aに回路電流(ニ)が流れ込む電流は零であるた
め、受光素子(2次側ホトトランジスタ24(b)はオ
フである。従って、ホトトランジスタ24bのコレクタ
出力端子電圧(ヘ)はHレベルとなる。
【0013】比較回路(コンパレータ)12はこの電流
(ロ)により反転入力端子に発生した電圧(ホ)が基準
電圧源21で設定した電圧を上回るまでの間(t0→t1
に達するまで)、開閉スイッチ22がオンし続ける様に
制御する。そして、入力電圧(イ)が上昇していくに従
い発生電圧(ホ)も上昇していき、その発生電圧(ホ)
が基準電圧を越えると比較回路12は開閉スイッチ22
をオフさせる。
【0014】開閉スイッチ22がオフとなったら、回路
電流(ロ)は開閉スイッチ22に流れなくなり、かわり
にホトカプラ24の一次側ダイオード24aに流れ出
し、これによりホトカプラ24の2次側ホトトランジス
タ24bがオンとなる。その結果、コレクタ出力端子電
圧(ヘ)の電圧はHレベルからLレベルに変化する。こ
のことから、入力端子1,2間に予め規定した以上の電
圧が印加されたことがわかる。
【0015】次に入力電圧(イ)が減少してくると、発
生電圧(ホ)も減少しこれが基準電圧以下になると比較
回路12は開閉スイッチ22をオンとする。その結果、
回路電流(ロ)は開閉スイッチ22を通る様になり、ホ
トカプラ24の一次側ダイオード24aに流れる電流
(ニ)が零となってコレクタ出力端子電圧(へ)はHレ
ベルとなる。
【0016】なお、開閉スイッチ22のオン時のソース
−ドレイン間電圧VDSに比較して一次側ホトダイオード
24aの順方向電圧Vfの方が大きいので、入力電圧
(イ)の上昇に伴い開閉スイッチ22がオフとなり、一
次側ホトダイオード24aに回路電流(ニ)が発生した
と同時に比較回路12の反転入力端子電圧(ホ)は概ね
Vf−VDSの分だけ上昇する。また、開閉スイッチ22
がオンとなり、一次側ホトダイオード24aの回路電流
(ニ)が零になったと同時に概ねVf−Vswの分だけ
減少するため、状態遷移によるチャタリング等の誤動作
は発生しない。
【0017】次に図1について説明する。なお、この図
においても図5の従来例と同一要素には同一符号を付し
ている。本実施例においては全波整流回路4の出力端に
ツェナーダイオードの様な電圧制限手段27が設けら
れ、入力端子1,2間に過大電圧が印加されたときに測
定回路を保護する。また、全波整流回路4の出力端には
回路電流の方向性を定める例えばダイオードの様な整流
手段28を介して、被測定信号により充電されるコンデ
ンサの様な充放電手段29が接続されている。
【0018】充放電手段29に充電されたエネルギー
は、その放電量の最大値を決定する例えば定電流ダイオ
ード(抵抗でも良い)の様な電流制限手段30を介して
抵抗等からなる電圧検出回路23に与えられる。
【0019】この電圧検出回路23に電流が流れること
により発生した電圧と基準電圧源で設定された電圧が比
較回路(コンパレータ)12により比較される。電圧検
出回路23の他端は比較回路12の比較結果により開閉
を制御される例えばFETの様な開閉スイッチ22と、
そのスイッチングの結果を2次側に伝える例えばホトカ
プラの様な伝達回路24に接続される。なお、ホトカプ
ラ24を構成するホトトランジスタ24b(受光素子)
のコレクタはプルアップ抵抗25を介してVcc電源に
接続され、エミッタ端子は接地されている。31は回路
の出力を記録する記録計である。
【0020】図4は上記電圧検出回路の入力端子1,2
間に(イ)の様な連続した被測定信号が印加された状態
を示すもので、この様な被測定信号が印加されると全波
整流回路4により整流されて図4(ロ)の様な信号とな
る。この図4(ロ)の信号が充放電手段(コンデンサ)
29に入力すると、その両端子間には図4(ハ)の点線
で示す様な電圧が発生する。この充放電手段29の容量
を大きくすれば、放電時の点線部の傾きを平坦に近づけ
ることが可能となるが、その場合、電流制限抵抗3との
時定数が大きくなり応答性が悪化する。
【0021】そこで、放電電流を電流制限手段9により
制御することで充放電手段29の容量を小さくすること
が可能となる。つまり、図4(イ)で示す入力電圧が低
下し、充放電手段29からの放電が始まると、電流制限
手段30の働きにより、充放電手段29の両端子間の電
圧は図4(ハ)に示す実線部の様になる。
【0022】この充放電手段29の端子電圧(図4ハ)
により回路電流(図4ニ)が発生し、この回路電流
(ニ)の働きにより比較回路12の反転入力端子の電圧
は(図4ホ)の様になる。反転入力端子電圧(図4ホ)
が基準電圧より小さい間は回路電流(図4ニ)は開閉ス
イッチ22を流れ、大きな場合には先に図2、図3で説
明したようにホトカプラ14に流れる(なお、図4ニ,
ホにおいて波形の頭がカットされているのは回路電流
(ニ)は定電流ダイオードの働きである値以上の電流が
流れないためであり、この電流回路30に抵抗を用いる
場合はカットされない。また、図4(へ)においてdt
1とdt2の時間が異なっているのは、dt1は外部信号
の立ち上がりが速度により規定され、dt2は充放電手
段の放電時定数により規定されるからである)。
【0023】その結果、入力電圧(図4イ)が発生して
いる期間t0〜t1までに対し、夫々遅れdt1及びdt2
があるものの、期間t2からt3までホトカプラ14の2
次側コレクタ出力端子電圧(図4ヘ)はLレベルとな
る。なお、dt1及びdt2は数msec以内であり実用
上問題となることはない。そして、この出力(L,H)
を記録計に入力すれば被測定信号と同期して直流入力を
記録することができ、記録計のかわりに圧電ブザーや発
光素子を接続すれば被測定信号が所定のレベルの信号を
発しているかどうかを知ることができる。
【0024】上記の構成によれば、増幅手段としてトラ
ンジスタ等の能動素子に頼らないので、調整が不要であ
る。また、時定数が大きくならない構成なので被測定信
号電圧の変化に対する応答性がよい。更に、単に入力の
有無を知るための用途ではホトカプラの後段に特に回路
を必要としないので消費電力が少なくて済む。
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
全波整流器の後段にこの信号電圧波形の極小値を所定レ
ベルの値に昇圧するためのコンデンサを設け、このコン
デンサによりその極小値が昇圧された信号電圧を一方の
入力端に入力し、他方の入力端子には前記昇圧された電
圧レベルを越えない大きさの閾値電圧が加えられるコン
パレータと、このコンパレータの出力により開閉を制御
される開閉スイッチを設け、この開閉スイッチの後段に
前記被測定信号の入力の有無を識別するための識別手段
を接続した。その結果、調整が不要であり、被測定電圧
の変化に対して応答性がよく消費電力の少ない電圧検出
回路を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電圧検出回路の実施の形態の一例を示
すブロック構成図である。
【図2】本発明の動作原理を説明するためのブロック構
成図である。
【図3】図2の回路に発生する波形を示す図である。
【図4】図1の回路に発生する波形を示す図である。
【図5】従来の電圧検出回路の一例を示すブロック構成
図である。
【図6】図5の回路に発生する波形を示す図である。
【符号の説明】
1,2 入力端子 3 電流制限手段 4 全波整流回路 5 サージ電圧制限手段 12 コンパレータ 21 基準電圧源 22 開閉スイッチ 23 電圧検出手段 24 ホトカプラ 25 プルアップ抵抗 27 電圧制限手段 28 整流手段 29 充放電手段 30 電流制限手段 31 記録計

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被測定信号により発生する入力電流を制限
    する電流制限回路と、 前記入力電流を検波する全波整流器と、 この全波整流器から出力される信号電圧によって充放電
    され、前記信号電圧波形の極小値を所定レベルの値に昇
    圧するためのコンデンサと、 このコンデンサによりその極小値が昇圧された前記信号
    電圧を一方の入力端子に入力するとともに、他方の入力
    端子には前記昇圧された電圧レベルを越えない大きさの
    閾値電圧が加えられるコンパレータと、 このコンパレータの出力により開閉を制御される開閉ス
    イッチと、 を備え、前記開閉スイッチの後段に前記被測定信号の入
    力の有無を識別するための識別手段を接続したことを特
    徴とする電圧検出回路。
  2. 【請求項2】前記識別手段は聴覚により識別可能とした
    ことを特徴とする請求項1記載の電圧検出回路。
  3. 【請求項3】前記識別手段は視覚により識別可能とした
    ことを特徴とする請求項1記載の電圧検出回路。
  4. 【請求項4】被測定信号により発生する入力電流を制限
    する電流制限回路と、 前記被測定信号を検波する全波整流器と、 この全波整流器から出力される信号電圧によって充放電
    され、前記信号電圧波形の極小値を所定レベルの値に昇
    圧するためのコンデンサと、 このコンデンサによりその極小値が昇圧された上記信号
    電圧を一方の入力端に受けるとともに、他方の入力端子
    には前記昇圧された電圧レベルを越えない大きさの閾値
    電圧が加えられるコンパレータと、 このコンパレータの出力により開閉を制御される開閉ス
    イッチと、 この開閉スイッチの後段に配置された記録計からなり、
    前記被測定信号の記録とともに前記コンパレータから出
    力される直流信号を記録する様にしたことを特徴とする
    電圧検出回路。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102221640A (zh) * 2010-04-16 2011-10-19 日隆电子股份有限公司 电压侦测器及交直流交换式电源转换器的保护装置
CN103630734A (zh) * 2013-12-09 2014-03-12 国家电网公司 一种全电压全回路自检电容型验电器

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CN103630734A (zh) * 2013-12-09 2014-03-12 国家电网公司 一种全电压全回路自检电容型验电器

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