JP2005201645A - Sampling type measurement device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、サンプリング式測定装置に関し、特に電圧、電流、電力などを求める際の平均値演算や実効値演算などに関する。 The present invention relates to a sampling type measuring apparatus, and more particularly, to an average value calculation or an effective value calculation for determining voltage, current, power, and the like.
従来、サンプリング式測定装置の一例としてデジタル電力計があり、デジタル電力計では、波形データの平均値演算、実効値演算、電力演算などが行われている。これらの演算には、デジタルローパスフィルタ方式または総和平均方式を用い、例えば、高確度の電力計にはデジタルフィルタ方式を採用し、普及器には総和平均方式を採用している。 Conventionally, there is a digital wattmeter as an example of a sampling type measuring device, and the digital wattmeter performs an average value calculation, an effective value calculation, a power calculation, and the like of waveform data. For these operations, a digital low-pass filter method or a summation average method is used. For example, a digital filter method is adopted for a high-accuracy wattmeter, and a summation average method is adopted for a spreader.
デジタルフィルタを備えたサンプリング式測定装置に関連した先行技術文献には以下のものがある（例えば、特許文献１参照。）。 Prior art documents related to a sampling type measuring apparatus provided with a digital filter include the following (for example, see Patent Document 1).
図３は、デジタルローパスフィルタ方式を用いた従来のサンプリング式測定装置の一例を示す構成図である。
図３において、アンプ４１は信号波形を正規化する。Ａ／Ｄコンバータ４２はアナログ波形をサンプリングしてサンプリングデータを生成する。ＤＳＰ（Digital Signal Processor）から構成される演算手段４３は、サンプリングデータに対し、デジタルローパスフィルタ演算を行い、サンプリングデータから平均値や実効値や電力値などを求める。ＣＰＵ（central processing unit）から構成される制御手段４４は、演算手段４３の演算結果をディスプレイやプリンタなどの表示手段４５に表示または印刷させる。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of a conventional sampling type measuring apparatus using a digital low-pass filter method.
In FIG. 3, the
このようなデジタルローパスフィルタでは、実効値および平均値を求める演算式は次式のようになる。
図４は、総和平均方式を用いた従来のサンプリング式測定装置の一例を示す構成図である。
図４において、アンプ５１は信号波形を正規化する。Ａ／Ｄコンバータ５２はアナログ波形をサンプリングしてサンプリングデータを生成する。ゼロクロス検出器５４は、ゼロ点通過を周期の１／２と見なすゼロクロス検出を行う。ＤＳＰから構成される演算手段５３は、サンプリングデータを用いて、波形周期の整数倍の区間の平均値、実効値または電力値などを計算する。ＣＰＵから構成される制御手段５５は、演算手段５３の演算結果をディスプレイやプリンタなどの表示手段５６に表示または印刷させる。
FIG. 4 is a block diagram showing an example of a conventional sampling type measuring apparatus using the summation average method.
In FIG. 4, the
このような、総和平均方式では、実効値演算および平均値演算を求める演算式は、次式のようになる。
デジタルローパスフィルタは、信号波形を選ばず精度の高い平均値をえることが可能であるため、電圧値や電流値を正確に求めることができる。しかし、測定値が安定するためにある一定以上の時間が必要であり、データ更新周期の高速化が困難となる。 Since the digital low-pass filter can obtain an accurate average value regardless of the signal waveform, the voltage value and the current value can be accurately obtained. However, a certain amount of time or more is required to stabilize the measurement value, and it is difficult to increase the data update cycle.
また、総和平均方式は、測定時間は設定する区間に依存するので測定時間を短くすることができ、応答の良い平均化が可能であり、データ更新周期（表示更新周期）の間に１サイクル以上の入力があれば、デジタルフィルタには及ばないが、ほぼ正確な測定結果が得られる。しかし、信号に交流成分がある場合には信号の周期に同期する必要があり、信号の周期検出が不可欠となるため、周期検出部の精度が演算精度に影響を及ぼす。さらに、信号波形によっては正しく周期検出ができなく誤った平均値を算出してしまう。 In addition, the total averaging method can reduce the measurement time because the measurement time depends on the section to be set, and can average with good response, and more than one cycle during the data update period (display update period) If there is an input of, an almost accurate measurement result can be obtained though it does not reach the digital filter. However, when there is an AC component in the signal, it is necessary to synchronize with the period of the signal, and detection of the period of the signal becomes indispensable, so the accuracy of the period detection unit affects the calculation accuracy. Furthermore, depending on the signal waveform, the period cannot be detected correctly and an incorrect average value is calculated.
このため、デジタルフィルタ方式を搭載した場合はデータ更新周期を犠牲にし、総和平均方式を搭載した場合は確度を犠牲にしていたという問題がある。 For this reason, there is a problem that the data update cycle is sacrificed when the digital filter method is installed, and the accuracy is sacrificed when the summation average method is installed.
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、データ更新周期に基づきデジタルフィルタ演算または総和平均演算を選択することにより、高速応答による測定と高確度による測定とを実現したサンプリング式測定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems. By selecting a digital filter operation or a summation average operation based on a data update period, sampling that realizes a measurement with a high-speed response and a measurement with a high accuracy. An object of the present invention is to provide a type measuring device.
本発明は次の通りの構成になったサンプリング式測定装置である。 The present invention is a sampling type measuring apparatus having the following configuration.
（１）入力信号をデジタルサンプリングして測定するサンプリング式測定装置において、
予め設定されたデータ更新周期に基づきデジタルローパスフィルタ演算および総和平均演算のどちらか一方を選択し、サンプリングデータに対して選択した演算を実行する演算手段を有することを特徴とするサンプリング式測定装置。
(1) In a sampling type measuring apparatus that digitally samples and measures an input signal,
A sampling type measuring apparatus, comprising: a calculating means for selecting one of a digital low-pass filter calculation and a summation average calculation based on a preset data update period and executing a selected calculation on sampling data.
（２）前記演算手段は、前記サンプリングデータをローパスフィルタ処理するデジタルフィルタ演算手段と、
前記サンプリングデータを総和平均処理する総和平均演算手段と、
予め設定されたデータ更新周期に基づき前記デジタルフィルタ演算手段と前記総和平均演算手段とを切換える切換え手段と、
を有することを特徴とする（１）に記載のサンプリング式測定装置。
(2) The calculation means includes a digital filter calculation means for performing low-pass filter processing on the sampling data;
A total average calculation means for performing a total average process on the sampling data;
Switching means for switching between the digital filter calculation means and the total average calculation means based on a preset data update period;
(1) The sampling type measuring apparatus according to (1).
（３）前記切換え手段は、予め設定されたデータ更新周期がデジタルフィルタ演算に必要な時間に満たない場合に、前記総和平均演算手段を選択することを特徴とする（２）に記載のサンプリング式測定装置。 (3) The sampling formula according to (2), wherein the switching means selects the summation average calculation means when a preset data update period is less than a time required for digital filter calculation. measuring device.
（４）前記サンプリング式測定装置は、電圧、電流および電力の少なくとも１つを測定する測定装置であることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載のサンプリング式測定装置。 (4) The sampling type measuring apparatus according to any one of (1) to (3), wherein the sampling type measuring apparatus is a measuring apparatus that measures at least one of voltage, current, and power.
本発明によれば、以下のような効果がある。 The present invention has the following effects.
請求項１、請求項２および請求項３に記載の発明によれば、データ更新周期に基づきデジタルフィルタ演算または総和平均演算を選択することにより、高速応答による測定と高確度による測定とを実現することができる。 According to the first, second, and third aspects of the present invention, high-speed response measurement and high-accuracy measurement are realized by selecting a digital filter operation or a summation average operation based on a data update period. be able to.
請求項４に記載の発明によれば、高速応答による測定と高確度による測定を行うことのできる電圧、電流および電力の少なくとも１つを測定する測定装置を実現できる。 According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to realize a measuring device that measures at least one of voltage, current, and power, which can perform measurement with high-speed response and measurement with high accuracy.
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、アンプ１は電圧や電流などの信号波形を正規化する。Ａ／Ｄコンバータ２はアナログ波形をサンプリングしてサンプリングデータを生成する。デジタルフィルタ演算手段３１は、サンプリングデータに対し、式（１）から（４）のデジタルローパスフィルタ演算を行い、総和平均演算手段３２は、サンプリングデータに対し、式（５），（６）の総和平均演算を行い、それぞれが平均値、実効値、電力値などを求める。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, an
切換え手段３３は、予め設定されたデータ更新周期（表示更新周期）がデジタルローパスフィルタ演算の可能な時間か否かにより、デジタルフィルタ演算手段３１と総和平均演算手段３２のどちらか一方を選択する。例えば、デジタルローパスフィルタを通過した値が所望の確度以内に静定するために必要な時間（商用周波数である５０Ｈｚ，６０Ｈｚが入力された時では２５０ｍｓｅｃ以上）に満たないデータ更新周期が設定されている場合は、総和平均演算が選択される。
The
図２は、本発明の処理手順を示したフローチャートである。図２に示した処理手順に従って説明する。 FIG. 2 is a flowchart showing the processing procedure of the present invention. A description will be given according to the processing procedure shown in FIG.
（Ｓ１）サンプリングクロックをＡ／Ｄコンバータに入力することにより割り込みを発生させる工程。
（Ｓ２）割り込み発生に同期してＡ／Ｄコンバータにより入力電圧や入力電流のサンプリングデータを取得する工程。
（Ｓ３）工程（Ｓ２）で取得したサンプリングデータからオフセットを削除する工程。
（Ｓ４）デジタルローパスフィルタ演算が可能なデータ更新周期かを判断する工程。
（Ｓ５）デジタルローパスフィルタ演算が可能なデータ更新周期であれば、サンプリングデータに対してデジタルローパスフィルタ演算を行う工程。
（Ｓ６）デジタルローパスフィルタ演算が不可能なデータ更新周期であれば、サンプリングデータに対して総和平均演算を行う工程。
(S1) A step of generating an interrupt by inputting a sampling clock to the A / D converter.
(S2) A step of acquiring sampling data of the input voltage and input current by the A / D converter in synchronization with the occurrence of the interrupt.
(S3) A step of deleting the offset from the sampling data acquired in step (S2).
(S4) A step of determining whether or not the data update cycle allows digital low-pass filter operation.
(S5) A step of performing a digital low-pass filter operation on the sampling data if the data update cycle allows a digital low-pass filter operation.
(S6) A step of performing a summation average operation on the sampling data if the data update cycle is impossible for the digital low-pass filter operation.
図１に戻り、デジタルフィルタ演算手段３１、総和平均演算手段３２および切換え手段３３は、ＤＳＰで構成される演算手段３に設けられる。ＣＰＵから構成される制御手段４は、演算手段３の演算結果をＬＣＤやＣＲＴなどの表示手段５に、設定されたデータ更新周期で表示させる。 Returning to FIG. 1, the digital filter calculation means 31, the total average calculation means 32, and the switching means 33 are provided in the calculation means 3 constituted by a DSP. The control means 4 constituted by the CPU displays the calculation result of the calculation means 3 on the display means 5 such as an LCD or CRT at the set data update cycle.
以上のように、測定において高確度が必要な場合はデジタルローパスフィルタ演算が可能なデータ更新周期を設定し、高速な応答が得たい場合は高速なデータ更新時間を設定して総和平均演算をさせることで、２種類の平均値や実効値の演算処理を１台のサンプリング式測定装置で実行させることができる。 As described above, when high accuracy is required for measurement, set the data update cycle that allows digital low-pass filter operation, and if you want to obtain a high-speed response, set the high-speed data update time and perform the summation calculation. Thus, two types of average value and effective value calculation processes can be executed by one sampling type measuring device.
つまり、データ更新周期に基づきデジタルフィルタ演算と総和平均演算とを切換えることにより、高速応答による測定と高確度による測定とを実現することができる。 That is, by switching between the digital filter calculation and the summation average calculation based on the data update period, it is possible to realize measurement with high-speed response and measurement with high accuracy.
なお、本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes many changes and modifications without departing from the essence thereof.
１ アンプ
２ Ａ／Ｄコンバータ
３ 演算手段
４ 制御手段
５ 表示手段
３１ デジタルフィルタ処理手段
３２ 総和平均処理手段
３３ 切換え手段
DESCRIPTION OF
Claims (4)
予め設定されたデータ更新周期に基づきデジタルローパスフィルタ演算および総和平均演算のどちらか一方を選択し、サンプリングデータに対して選択した演算を実行する演算手段を有することを特徴とするサンプリング式測定装置。 In a sampling type measuring device that digitally samples and measures an input signal,
A sampling type measuring apparatus, comprising: a calculating means for selecting one of a digital low-pass filter calculation and a summation average calculation based on a preset data update period and executing a selected calculation on sampling data.
前記サンプリングデータを総和平均処理する総和平均演算手段と、
予め設定されたデータ更新周期に基づき前記デジタルフィルタ演算手段と前記総和平均演算手段とを切換える切換え手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載のサンプリング式測定装置。 The arithmetic means includes a digital filter arithmetic means for performing low pass filter processing on the sampling data,
A total average calculation means for performing a total average process on the sampling data;
Switching means for switching between the digital filter calculation means and the total average calculation means based on a preset data update period;
The sampling type measuring apparatus according to claim 1, wherein:
The sampling type measuring apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the sampling type measuring apparatus is a measuring apparatus that measures at least one of voltage, current, and power.
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