JPS5818680B2 - ブンリガタデンリヨクリヨウケイ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は分離形電力量計の改良に関する。

この種分離形電力量計は、電力量に比例して回転する回
転円板を設けてこの回転円板の回転数に対応する電気パ
ルスを発信する信号発信装置と、この信号発信装置から
発信されたパルスを受信し電力量ｋＷｈを計量する受量
器とからなっている。

この電力量計は電力の取引に使用されるものであるから
高い精度が要求されるとともに検定封印して使用するた
め完全無保守をたてまえとしており、そのため高い信頼
性が要求される。

ところで電力量計を構成する受量器の駆動源としてはス
テッピングモータが最適とされている。

このステッピングモータは４相のものが安定度が高く、
かつ高い駆動トルクが得られるため、一般に市販されて
いるものはほとんど４相である。

しかしながら４相のステッピングモータは４つの状態変
化があることから電源開閉時における電気的な状態変化
により誤ステップを起し、大きな累積誤差を計量するこ
ととなって問題が多く、非常に使いにくいモータである
ため分離形電力量計に使用していなかった。

すなわち本発明では２相パルス出力を４相ステツピング
モータ駆動可能な４つの状態信号に変換することにより
４相ステツピングモータを使用可能とすることを目的と
する。

さらに本発明の目的は４相のステッピングモータを用い
た電力量計において、電源開閉時等にステッピングモー
タに誤ステップが起きても累積誤差として計量しないよ
うにする分離形電力量計を提供するものである。

以下図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

第１図は例えば発信装置付電力量計の発信出力部の一例
と、これに接続される受量器の受信回路とステッピング
モータ駆動回路とを表わしたものである。

第１図において１０は発信装置付電力量計の発信出力部
で電力量に比例して回転する回転円板の回転を検出する
回転検出部１１を有し、この回転検出部１１の出力によ
ってトランジスタＴ１．Ｔ２がオンオフ制御され、これ
によって２相パルスが電力量に比例して発信するように
なっている。

２相パルスとは“ｌ １９ 、１（Ｑ ｌ＋の状態をそ
れぞれ有する２つのパルスであって、これら２つのパル
スの１″、“０′”の状態の組合せより４．っの状態を
作成できるようなパルスである。

そしてこの４つの状態は一定の順序でくり返えされる。

ＣＡ。ｃＢは発信用トランジスタＴ１ｔＴ２の出力端子
であり、またＣＯは共通帰線端子である。

そして、発信用トランジスタＴ□およびＴ２がオンのと
きを“１″、オフのときを°“０″と定め、この２相パ
ルスの状態を真理値表で表わせば出力端子ＣＡ。

ＣＢの状態は次の第１表のようになる。

また２０は発信パルスを受信して電力量を計量する受量
器である。

すなわち、受量器２０の受信側端子ＲＡ、ＲＢは発信出
力部１０の発信側端子ＣＡ、ＣＢと接続され、また共通
端子ｃｏと共通端子Ｒｏとが接続される。

而して、受信側の端子ＲＢは後続の１段目の受信用トラ
ンジスタＴ３（以下、単にトランジスタＴ３と称する）
のしきい値を高く設定するツェナーダイオードＺＤ１を
介してトランジスタＴ３のベースに接続され、トランジ
スタＴ３のコレクタとコイル駆動用トランジスタＴ４（
以下、単にトランジスタＴ４と称する）のベースとがト
ランジスタＴ４のコレクタとコイル駆動用トランジスタ
Ｔ５（以下、単にトランジスタＴ５と称する）のベース
とが接続されている。

なお、トランジスタＴ４のコレクタとトランジスタＴ５
のベース間にベース電流制御抵抗Ｒ１が介挿されている
。

また受信側端子ＲＡには同じく後続の受信用トランジス
タＴ６ （以下、単にトランジスタＴ６と称する）のし
きい値を高く設定するツェナーダイオードＺＤ２を介し
てトランジスタＴ６ 、Ｔ７ 、Ｔ８が前述のトラ
ンジスタＴ３゜Ｔ４ 、Ｔ５と同様に接続される。

なお、コイル駆動用トランジスタＴ７ （以下、単にト
ランジスタＴ７と称する）のコレクタとコイル駆動用ト
ランジスタＴ８（以下、単にトランジスタＴ８と称する
）の間にベース電流制御抵抗Ｒ２が接続される。

そして、ツェナーダイオードＺＤ、、ＺＤ２の入力側に
ベース電流制御抵抗Ｒ３、Ｒ４、トランジスタＴ３ｙＴ
６のコレクタ側に負荷抵抗Ｒ５ｔＲ６を接続し、これら
の抵抗Ｒ３〜Ｒ６の他側端を電源＋Ｖｓに接続する。

また各トランジスタＴ３〜Ｔ８のエミッタは端子ＲＯに
接続する。

一方、トランジスタＴ４ 、Ｔ５ 、Ｔ７ ｙＴ８
のコレクタ側にはステッピングモータＳＭの各相のコイ
ルａ、ｃ、ｂ、ｄが負荷として接続されている。

次に第１図に示す分離形電力量計の動作を説明する。

先ず、第１表の１の状態のようにトランジスタＴ１ 、
Ｔ２がオンの状態になると、受信用トランジスタＴ３
、Ｔ６のベースに電流が流れないから該トランジスタ
Ｔ３ 、Ｔ６はオフである。

トランジスタＴ４ 、Ｔ７のベースはそれぞれトランジ
スタＴ３）Ｔ６のコレクタに、トランジスタＴ５ 、
Ｔ８のベースはそれぞれトランジスタＴ４゜Ｔ７のコレ
クタに接続されているので、この状態ではトランジスタ
Ｔ４ 、Ｔ７がオン、トランジスタＴ５ｙＴ８がオフ状
態になる。

一方、トランジスタＴ４ 、Ｔ５ 、Ｔ７．Ｔ８のコレ
クタにはステッピングモータＳＭの各相のコイルａ、ｃ
、ｂ、ｄが負荷として接続されているので、この状態で
はステッピングモータＳＭのコイルａ、ｂが励磁されて
いる。

次に発信出力部１０の端子ＣＡ、ＣＢが第１表の■の状
態になると、トランジスタＴ３ 、Ｔ５がオフからオ
ンに、トランジスタＴ４がオンからオフの状態に変わり
、ステッピングモータＳＭのコイルａが消磁し、コイル
Ｃが励磁され、コイルｂ。

ｄは前の状態を維持している。

さらに発信側の端子ＣＡ、ＣＢを第１表の■。

■の状態に変化させると、その状態変化に応じてステッ
ピングモータＳＭのコイルの励磁はコイルｄ、ｃからコ
イルａ、ｄに変化し、この状態変化に伴ってステッピン
グモータＳＭが回転することになる。

ステッピングモータＳＭのコイルが励磁されているとき
つまりコイルに電流が流れるときを“１パ、消磁されて
いるときつまり流れないときを０″とし、これらの現象
を真理値表にすると第２表のようになる。

Ｉａ、Ｉｂ 、Ｉｃ 、Ｉｄはそれぞれコイルａｔｂ、
ｃ、ｄを流れる電流である。

またトランジスタのオンを１、オフをＯで表わすと各ト
ランジスタは第３表のごとく表わされる。

なお第３表の右端の記号は励磁されているコイルの記号
を示す。

このようにして、発信出力部１０の２相パルスを４相に
変換してステッピングモータＳＭを駆動できることにな
る。

本実施例でツェナーダイオードＺＤ１ 、Ｚｎ２のツ
ェナー電圧を同じにした場合の電源開閉時における動作
について、説明する。

停電等によって電源が切れると、発信出力部１００回転
円板１１等が直ちに回転を停止し、発信出力部１０はど
の状態にあっても停電とともに“０”、“０″の状態と
なり、再び電源が入ると発信出力部１０の出力の状態は
停電前の状態に戻るが、ステッピングモータＳＭは次の
ようなときには誤ステップすることになる。

今、第２表の■の状態にあるとき、＋■ｓを供給する図
示しない補助電源（交流側）が切れると、受量器２０の
電源電圧ＶＳは図示しない平滑コンデンサのため瞬時に
は零にならず、第２図ａのように指数関数的に徐々に低
下する。

この電源電圧がツェナーダイオードＺＤ１ 、Ｚｎ２の
ツェナー電圧と受信トランジスタＴ３ 、Ｔ６のベース
・エミッタ間電圧の和で構成されるしきい値電圧ｙｔｈ
よりも低くなると、トランジスタＴ３．Ｔ５（７）ベー
スに電流が流れなくなるので、同トランジスタＴ３
、Ｔ６はオフになる。

このトランジスタＴ３ 、Ｔ６がオフになると、この時
点ではまだ電源電圧ｖｓが残っているため、次段のトラ
ンジスタＴ４ 、Ｔ７のベースに電流が流れて該トラン
ジスタＴ４ 、Ｔ７がオンになる。

すなわち、ステッピングモータＳＭの励磁電流Ｉｃ、Ｉ
ｄがしゃ断し、代りに励磁電流Ｉａ、Ｉｂが流れること
になり、第２表の１の状態になる。

第２図すはこの状態の模様を示したものである。

すなわち、ステッピングモータＳＭが第２表の状態■で
停電すると、電源電圧が受量器側のしきい値電圧以下に
なった瞬間に第２表の状態■から状態■または状態■を
通過して状態Ｉになる。

途中、状態■を通過するのを正転とすると、状態ＴＩを
通過するのは逆転となる。

ステッピングモータＳＭが状態■から電源が切れて正転
となるが、または逆転となるかは、トランジスタＴ３〜
Ｔ８の％性のバラツキやステッピングモータＳＭの停止
位置のわずかな片よりや、ステップする瞬間の正転、逆
転の負荷トルクの大きさ等罠よって決まるが、瞬時動作
のため一定でないのが普通である１この状態で電源が復
帰すると、発信出力部１０からくる信号は第２表の■の
状態に戻り、これに伴ってステッピングモータＳＭも■
の状態まで２ステツプするが、その回転方向は前述の理
由によりさだかでない。

このため、電源しゃ断時のステップと電源投入時のステ
ップとが同一方向の場合には電源を開閉することによっ
て４ステツプの誤差計量を起し、電源開閉を繰返すと累
積誤差となる。

つまり、このツェナー電圧を等しくしたツェナーダイオ
ードＺＤ１ 、Ｚｎ２を有するもしくはツェナーダイオ
ードを有さない受量器では誤差計量が停電等の電源開閉
時に生ずる虞れがある。

次に本発明の一実施例において２つのツェナーダイオー
ドＺＤ１ 、Ｚｎ２にツェナー電圧の異なるものを用い
た場合を説明する。

例えば受信用トランジスタＴ３のベースに接続されるツ
ェナーダイオードＺＤ、のツェナー電圧をＶｚ□に、受
信用トランジスタＴ６のベースに接続されるツェナーダ
イオードＺＤ２のツェナー電圧をＶｚ２にするとトラン
ジスタＴ３のしきい値電圧Ｖｔｈ□は、■ｔｈ１−Ｖｚ
１＋ＶＢＥ１．トランジスタＴ６のしきい値電圧Ｖｔｈ
２は、Ｖｔｈ２＝ｖｚ２＋ＶＢＦＪ２となる。

そして、これらのしきい値電圧Ｖｔｈ□、Ｖｔｈ２は例
えばＶｔｈｌ＞Ｖｔｈ２でかつ■ｔｈ２〉ＶＢＥｌ。

ｖＢＥ□（ＶＢＥｌ−ＶＢＥ２）の関係にし、前述ト同
様に第２表の■の状態で電源が切れたとすると、受量器
側の直流電圧は第３図に示すように徐々に低下するが、
電源電圧ｖｓがしきい値電圧Ｖｔｈｌまで下がるとトラ
ンジスタＴ３がオフになり、このためトランジスタＴ４
はオン、トランジスタＴ５がオフに反転し、ステッピン
グモータＳＭの励磁電流Ｉｃはしゃ断し、Ｉａが流れ（
第３図す参鳳第２表の■の状態から■の状態に変化する
。

なおこの段階ではトランジスタＴ６〜Ｔ８はまだ状態を
変化させてなく、まえのままである。

このときステップモータＳＭは１ステツプ正回転する。

次にもう少し電源電圧Ｖｓが降下してしきい値電圧Ｖｔ
ｈ２に達すると、こんどはトランジスタＴ６がオフにな
り、そのためトランジスタＴ７がオン、トランジスタＴ
８がオフに反転し、ステッピングモータＳＭの励磁電流
Ｉｄはしゃ断し、Ｉｂが流れ（第３図Ｃ参照）、トラン
ジスタＴ３〜Ｔ５は■の状態と同じのため第２表の■よ
りＩの状態に変化する。

このためステッピングモータＳＭは１ステツプ正回転す
る。

すなわち、■の状態で電源が切れると、ある時間間隔を
もって必ず正方向に２ステツプ回転する。

この状態で電源を投入すると、直流側電源は平滑コンデ
ンサのため徐々に上昇し最初にしきい値電圧Ｖｔｈ２に
達し、次にしきい値電圧Ｖｔｈｌを通過して所定の電源
電圧に落ち着く。

これは電源が切れたとき逆の順序で動作する。

したがって、電源が投入されるとステッピングモータＳ
Ｍは第２表のＩの状態から■の状態を通って■の状態に
進み、電源が切れたときに正方向に２ステツプした分を
電源投入時に逆方向に２ステツプして打消すことになる
。

第４図は電源投入時のステッピングモータの励磁電流を
示している。

第２表の■の状態で停電すると、前述のごとく電源電圧
ＶＳは徐々に降下するが、信号発生装置側のトランジス
タＴ１ 、Ｔ２のしきい値電圧Ｖｎｆｉ 、ＶＢＢｇ２
とツェナーダイオードｚＤ１と受信トランジスタＴ３で
構成する受信回路およびツェナーダイオードＺＤ２と受
信トランジスタＴ６で構成する受信回路のそれぞれのし
きい値電圧ｖｔｈ１ｊＶｔｈ２とノ関係は前述の関係か
らＶｔｈｌ。

ｖ、ｈ２〉■晶□、ＶＢ系。

だが、ら、電源電圧Ｖｓが降下して信号発生装置側のト
ランジスタＴ１．Ｔ２がオンからオフに変わる時点では
電源電圧Ｖｓが前記のしきい値電圧ＶｔｈＬｊＶｔｈ２
よりはるかに低くなっているので、受信トランジスタＴ
３．Ｔ６はオフのまま反転しない。

このため第１表および第２表の■の状態のとき停電して
も受信側の状態は変わらずにトランジスタＴ４ｙＴ７す
なわちＩａ、Ｉｂが零になるだけなのでステッピングモ
ータはステップせず、電源が再び投入されたときも前記
Ｉの状態に復帰するだけでやはりステッピングモータは
ステップしない。

なお、第２表の■、■の状態における電源開閉時につい
ては、■および■の状態ではトランジスタＴ３またはＴ
６のいずれかオンになっているトランジスタと、それに
連なる片側のトランジスタのみしか反転しないので、電
源しゃ断時には隣の状態に１ステツプ回転し、また電源
投入時にはこれとは逆に１ステツプ戻るので誤差計量は
起らない。

したがっていかなる状態で停電等が起っても誤計数がな
くなりきわめて信頼性の高い計数が行なえる。

以上のように本発明によれば信号発信装置からの２相パ
ルスによって４相ステツピングモータを駆動することが
できるので市販されているモータを使用して計数受量が
行なえるという効果を有する。

さらにこれに用いる２系統の受信用トランジスタのしき
い値電圧を異ならせ、電源しゃ断時にそのしきい値電圧
にそってステッピングモータを回転ステップさせ、電源
投入時にはこの回転方向と反対方向にステッピングモー
タを回転ステップするようにしたので、電源開閉によっ
て誤ステップが起きても累積誤差計量をすることがなく
、電力量計として精度の高いものを実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る分離形電力量計の構成図、第２図
は従来の受量器側の動作説明図、第３図および第４図は
本発明による分離形電力量計の動作説明図である。 ） １０・・・・・・発信出力部、２０・・・・・・受
量器、ＳＭ・・・・・・ステッピングモータ、Ｔ１
、Ｔ２・・・・・・発信用トランジスタ、Ｔ３ 、Ｔ６
・・・・・・受信用トランジスタ、’ｒ４ｔＴ５ ）Ｔ
７ ｔＴ８・・・・・・コイル駆動用トランジスタ、
ＺＤｌ 、ＺＤ２・・・・・・ツェナーダイオード。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電力量に応じて９０度位相の異なる第１および第２
   のパルスを発生するようオン・オフを繰返す第１および
   第２の発信用トランジスタを有し、この第１の発信用ト
   ランジスタは伝送路の第１のラインと共通帰線との間に
   接続され、前記第２の発信用トランジスタは伝送路の第
   ２のラインと共通帰線との間に接続される信号発生装置
   と、電源と前記共通帰線との間に接続され前記伝送路を
   介して前記第２および第１のパルスをそれぞれ個別に受
   信する第１および第２の受信素子と、これら受信素子の
   入力側と前記第１のラインおよび第２のラインとの間に
   それぞれ設けられ、前記第１および第２の受信素子をオ
   ン・オフさせるしきい値電圧を定める第１および第２の
   定電圧回路と、 前記第１の受信素子の出力側に接続されオン・オフ動作
   信号の一方を出力する第１の出力端および他方を出力す
   る第３の出力端を有する第１の駆動回路と、 前記第２の受信素子の出力側に接続されオン・オフ動作
   信号の一方を出力する第２の出力端および他方を出力す
   る第４の出力端を有する第２０駆動回路と、 前記第１の出力端と接続する第１のコイル、前記第２の
   出力端と接続する第２のコイル、前記第３の出力端と接
   続する第３のコイル、前記第４の出力端と接続する第４
   のコイルを有し、これら第１、第２、第３および第４の
   コイルがこの順序で励磁される配置である４相ステツピ
   ングモータとを備える分離形電力量計。