JPS59657A - 電気エネルギ測定表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は電気エネルギの、例えばボルドージュールま
たはキロワット時での測定に関する。それはかかる測定
量を蓄積し、次に蓄積が最大に達するとパルスの形をし
た一貫した予測し得る事象が発生される。この−装置の
入力は直流または交流電圧を伝える導線内で運ばれる電
力の低電流関数であることができ、電流関数は電流セン
サから導くことができる。このような電流センサは変流
器。

光電池、サーミスタ、太陽電池、放射線セ／す、電流セ
ンサ、マイクロホンまたは他の交直流出力検出装置であ
ることができる。

１９７７年８月２日付でジエー・イー・ドライセット（
Ｊ、）ｉｉ、Ｄｒａｇｏｓｅｔ　）に対して発行された
米国特許第４，０３９，８９７号は、半サイクルの間に
電力を検出することによって電力を制御しまた両端の′
１圧および電流にかつ負荷に比例する出力信号を与える
装置を開示している。出力信号は多重化されて合成の積
信号が基準信号に比較され、また時間は積分されてパル
ス幅変調器に供給される。

１９７７年１０月２５日付でレイモンド・エル・クラー
リー（Ｒａｙｍｏｎｄ　Ｌ、　Ｋｒａｌｅｙ　）らに発
行された米国特許第４，０５５，８０３号は、同時のワ
ットまたは’ＶＡＲ表示器を開示し、変流器および変圧
器、ならびに変調器を含む。

１９７８年３月２１日付でり、Ｌ、　７アンク（Ｌ、Ｌ
。

Ｆｕｎｋ　）に対して発行された米国特許第４，０８０
，５６８号は、負荷電流に比例する電圧が発生されて直
線直圧制御発振器に伝えられるエネルギ監視装置を開示
している。電子クロック回路によって供給されるタイミ
ング・パルスからカウンタによって導かれる波形は、　
ＶＣＯの出力をカウンタに’７”−）するとともに消費
エネルギの表示と時刻との間の交互表示をも与える。電
圧・周波数変換回路の利得の選択調節は、出力を適当な
電気単位または貨弊単位で表示する。カウンタのあらゆ
るデートおよびリセット機能、表示多重化機能ならびに
計時機能は電子クロック回路によって与えられる。この
特許は、負荷電流に比例する電圧を発生するとともにこ
の電圧を電圧制御発振器を介して周波数に変換する本発
明との限られた類似性のみを開示している。パルス・カ
ウント回路網は発生されたパルス波の数をカウントし、
またいろいろにセットされたｒ−テラｒ・カウンタを用
いて、「１つの事象」が終る（すなわちパルス波の総数
カウントが起こる）までカウントする。

次にパルス出力は波カウンタがゼロにリセットされると
き１つの増分を生じる。他方では、本発明は電圧を積分
器の直線充電電流に変換する。次に積分の適当な量が生
じると、（事前セット式時間軸または可変積分速度によ
りいろいろにセットされる）合計許容システム電圧が得
られる。次に積分器はシュミット・トリかによって所定
の基本電圧にリセットされる。１個のパルスが生じ、再
び表示が増分される。

要するに、問題の米国特許は精度を良くするために電圧
制御発振器およびカウンタに依存するが、「シタメータ
」は精度を良くするために精密積分器およびシュミット
・トリかに依存している。それが２つの回路の違いであ
る。その結果、本発明はエネルギ消費量がより少なくか
つ費用効果が一段と高い方法で、はるかに確実に同じ結
果をうろことができる。

米国特許第４，０８０，５６８号に説明された計器は、
電圧制御発振器の直線性に依存し、かかる直線ＶＣ発振
器は製作が極めて困難であるので、最も不満足なもので
ある。さらに、この特許の開示の回路は複雑高価で、許
容範囲の狭い構成部品を必要とし、量産には不向きであ
る。

１９８０年９月２３日付でフξオ・スギャマ（Ｆｕｍｉ
ｏ　Ｓｕｇｉｙａｍａ　）に対して発行された米国特許
第４，２２４．６７１号は、これも電流および電圧信号
を多重化してパルス幅が１圧信号を変調する電子ワット
時ｉｔｔを開示している。′磁流信号は積分され、カウ
ンタはデコードして表示信号を作る。この装置は、算術
演算を使用する比較的複雑なワット時計にすぎない。

本発明の１つの目的は、上述の先行特許にある欠点を克
服する正確で、簡単で、安価な電気ジュール計を提供す
ることである。

本発明のもう１つの目的は、変流器、変圧器、放射線セ
ンサ、熱または光に敏感な電池、およびマイクロホンか
ら導かれる信号により作動されるジュール計を提供する
ことである。

本発明のも５１つの目的は、確実かつ携帯可能で、積分
回路の使用を許すエネルギ消費量を測定蓄積する装置を
提供することである。

本発明のもう１つの目的は、コンピユータ化された監視
装置と共にセンサからの信号１流をインターフェースす
る装置を提供することである。

本発明の好適な実施例を付図についてこれから説明する
。

第１図から、本装置は精密絶対値変換器２００と、精密
アナログ積分器４００と、シュミット・トリが５００と
を含む３つの異なる副回路に分けられている。入力は変
流器（この開示において１つの例として使用される）ま
たは他のセンサから得られる。第２図は第１図に示され
た回路の入力に加えるべき１圧ｖ１の誘導を示す。−型
巻の一次コイル２２と、二次コイル２４とを持つ変流器
２００巻数比は１：Ｎとなる。二次コイル２４は出力１
圧が下記となるように絶対値変換段で抵抗器Ｒ３０１（
第３図）によって成端される、Ｖｌ＝：＝（工ｐ−励起
成流）　Ｒ／Ｎ　（励起電流はｒｐの記録可能値に関し
て極めて小である）。

本装置は選択された標準線路電圧、すなわち１１５ｖ、
２２０Ｖ、４４０ｖなどで使用されるようになっている
ので、線路′１流の検出は線路電圧と共に、送信される
同位相電力に比例する積を提供する。選択された時間に
わたる積の積分は、ジュール、ワット秒、キロワット時
、フート・ボッｒ秒などで表わされるエネルギの和を提
供する。

いま第３図から、絶対値変換段（第１図の２００）の簡
潔化された回路図が示されている。

この段の機能は、正負にかかわらず任意の電流■ｓを取
り、演算増幅器３ｏの正入方端子に比例する電圧を発生
させ、コンデンサＣ３０２の両端に比例する（が正のみ
の）電圧を生じさせることである。コンデンサＣ３０１
は、高周波線路伝送を抑制するためにのみ使用される。

演算増幅器３ｏは規格化！ｆツ７アとして用いられ、精
度の低い計測には不要である。演算増幅器３５とその２
個の帰還ダイオードＤ３０１およびＤ３０２は、実際の
絶対値変換を行う。演算増幅器３０の出力は整流されて
、単位利得を保証するためにその入力に帰還され、絶対
値変換段出力■２に供給される。コンデンサＣ３０３は
リツノル直流出力をなくすためのものである。電位差計
Ｐ３０１は装置全体の製造公差を調整する。

第１図のＮ密積分器４００をこれから説明する。

いま第４図から、変換器（第１図の２００）からの出力
ｖ２は抵抗器Ｒ４０８を介して演算増幅器４０に供給さ
れている。積分器４００かもの出力は端子ＶＴおよびｖ
３の両端に表われ、コンデンサＣ４０９は積分器の時間
軸を下記の通りセットする Ｒ　４０　Ｂ　・　Ｃ４０９＝を 積分器は電圧ｖ２を受けて、それを第３図のコンデンサ
Ｃ３０３を通して定充電電流に変換する。

■３における電圧の値はコンデンサＣ３０３が充電され
るにつれて低下し、この変化する電圧はこれから第５図
について説明する＃１１図のシュミット・トリが５００
によって監視される。

第４図に示された積分器からの出力ｖ３は、抵抗器Ｒ５
０５を介して演算増幅器５５０に加えられる。演算増幅
器５５０の出力は、抵抗器Ｒ５０９を介してトランジス
タＴ５０１０ベースにｌｌ＆される。シュミット・トリ
ガ回路５００は一貫した時間軸を保つ。これは、■３が
Ｖｆに等しくなるように十分ローなるまでｖ４をローに
保つことによって達成される。次にｖ５はハイになって
トランジスタＴ５０１を導通させる。コンデンサＣ’４
０９ハｖＴとｖ３の両端に接続されるので（第４図参照
）、Ｃ４０９はそれによってＣ３０３が放電するにつれ
て放心され、ｖ３はノリセット電圧がシュミット・トリ
がの内部に得られるまで上昇する。トランジスタＴ５０
１は■４がローになるにつれて導通を停止し、その工程
が繰り返される。■４はインダクタを作動させるのにも
利用される。

第６図は、シュミット・トリが出力とＬＣＤ表示装置６
００との間のインターフェースを示す。表示装置は本特
許の部分ではないが、所望の動作はパルスｖ５がＩＣＭ
　７２２４　（インターフェース）であることができる
積分パルス・カウントおよび累算器６２０に加えられる
ことである。ＩＣＭ７２２４は２９個の七′グメント出
力およびパックプレーン・Ｐライバ出力を供給し、在来
の４１・４以下の桁の液晶表示装置６００を駆動するの
に必要なゼロ直流成分信号を発生させる。この装置は、
バックプレーン周波数を発生させる１個の完全なＲＣ発
振器および分割器をも含む。この装置はデコーダ、出力
ラッチ、表示ドライバおよびリセット回路を含む０ＭＯ
８４１／２桁カウンタであることができる。

要するにＩＣＭ　７２２４は入力パルスを取り、カウン
トし、それに提供されるパルスの総数を表示する。

第７図は、説明する必要がないと思われる４個の標準演
算増幅器を用いる３段式の回路図である。

本発明の応用例： ａ）交流給電線から生じる変流器発生出力、すなわち′
直流は、いったん３１３ゾユールに達すると出力パルス
が発生されるようにこの装置を通して順次処理されるこ
の装置の入力を供給する。・これらのパルスの１００個
がいったん平均１１５ｖで生じると、Ｉ　ＫＷが測定さ
れる。

ｂ）　　を池またはシ池充電装置もしくはその両方から
生じる直流検出装置は、使用されたり発生されるジュー
ルの数が蓄積されて電池のエネルギ・レベルが量化でき
るようにこの装置を通して順次処理されるこの装置の入
力を供給し、充電装置はその電池の位置エネルギ容量か
ら除去されるエネルギの量の関数である所定レベルでタ
ーン・オンされたりターン・オフされる。別法として、
適当なエネルギ・レベルが本発明により使用されたとし
て表示されると、供給また使用の交互作用を監視する電
流の変更が可能である。

Ｃ）放射性物質の放射から生じる放射線センサ発生出力
は、ミリレムの数が検出されるだけではなく時間にわた
って蓄積されるように本発明忙よって順次処理されるこ
の装置の入力を供給し、この蓄積のレベルは量化された
り合成反応を開始されたり、また両方が同時に行われる
。

ｄ）光度から生じる太陽電池または光電池発生出力は、
ある時間にわたる光の量が写真現像工程の終結、温室内
の光の遮断、フエーソング工程からの塗装の保護などの
ような量化または合成作用もしくはその両方のために蓄
積されるよ）に、Ｅ。

Ｊ、Ｍ、Ａ、およびＩによって順次処理される電気ジュ
ール計、累算計および表示器の入力を供給する。

ｅ）音響圧力から生じるマイクロホン発生出力は、時間
にわたって合計される音響圧力の量（すなわちデシベル
秒）が音量レベルの低下、雑音源（例えば機械類）の遮
断を重大な耳その他の損纒を生じない内に開始させるよ
うに量化され、可能な動作が開始されるように、本発明
によって順次処理されるＥ、、Ｔ　、Ｍ、Ａ、および工
の入力を供給する。

さらに本発明により、反応を測定し、蓄積しかつトリが
する費用は、それが集積回路形式で使用されるとき別法
の最低／、。まで減少される。確かに、他の装置の組合
せ使用により消費エネルギの蓄積測定はいろいろな形で
可能である。しかし本発明では、同様な精度が極めて安
い費用で達成され、同時に個別の、容易に入手し得る構
成部品の所要数の使用が制限されることにより信頼性と
携帯性が向上される。そのように少ない部品で正確に作
動する能力は低レベル作動で機能する改良されたシュミ
ット・トリガの結果であり、こうして集積回路に容易に
順応すると思われる。

ｆ）信号電流なセンサからコンピユータ化された監視装
置に転送するインターフェース。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いられる回路の！ロック図、第２図
はセンサの一例の回路図（この形のセンサを用いる回路
図は単相′幹ｌａ電圧源と負荷との間の接続を表わし、
線路の片側に接続される変流器を示す）、第６図は絶対
値変換段の回路図、第４図はアナログ積分段の回路図、
ｊｉＳ図はシュミット・トリが段の回路図、第６図は表
示インター７エー・スＫＮｆるパルス・カクンタおよび
カクント累算器の一例の回路図、第７図は装置の完全回
路の同図である。 符号の説明 ２０ロー絶対値変換器；４０〇−積分器；５００−シュ
きット・トリガ 代理人　　浅　村　　皓 ＦＩＧ、　Ｉ ＦＩＧ、　２ ３０１ ＦＩＧ、　３ ＦＩＧ、　４ 手続補正書（自制 昭和５８年５月　ダ日 特許庁長官殿 １、事件の表示 昭和５８年特許願第５６８０２　　　号２発明の名称 電気エネルギ測定表示装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　　所 氏　名　　ケビン　ジエラルド　クノウル（名　称） ４、代理人 ５、補正命令の日付 昭和　　年　　月　　日 ６、補正により増加する発明の数 ８、補正の内容　　別紙のとおり 明細書の浄書（内容に変更なし）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　電気エネルギ測定表示装置であって、（１）
   　　測定されているエネルギの関数として変化する電圧
   ｖｌを受けるように接続される絶対値変換装置であり、
   前記電圧Ｖｌの絶対値に比例する電圧ｖ２を作る前記変
   換装置と、 （１１）前記１圧ｖ２を受けるように接続される積分装
   置であり、時間軸ｔを持つとともに電圧ｖ２を充電電流
   に変換し、前記充電電流はコンデンサに加えられ、前記
   コンデンサは充電されるにつれて減少する電圧ｖ３をそ
   の両端に持つ前記積分装置と、（Ｉｉｌ）　　前記電圧
   ｖ３を受けるように接続されるシュミット・トリが回路
   であり、−貫した時間軸を供給するとともにパルス数が
   電圧ｖ３の値に応じて変化する出力パルスｖ４を作る前
   記トリが回路とを有することを特徴とする前記電気エネ
   ルギ測定表示装置。