JP3325826B2 - Gas pressure measuring device - Google Patents
Gas pressure measuring deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、例えばガス絶縁
開閉装置の故障点標定システム等に用いられるガス圧力
計測装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas pressure measuring device used for a fault locating system of a gas insulated switchgear, for example.
【0002】[0002]
【従来の技術】図9は、例えば特開平5−126896
号公報に示された従来のガス圧力計測装置が用いられた
故障点標定システムのブロック図であり、ガス絶縁開閉
装置を対象にしたものである。図において、1は準定常
的な圧力を測定する複数のガス圧力センサであり、各遮
断器(図示せず)に設けられている。2は中継盤、3は
ガス圧力センサ1からの信号に基づいてガス圧力データ
を得るガス圧力計測部、4は各ガス圧力センサ1に対応
して設けられたアナログ入力部、5はアナログ入力部4
からの信号をA/D(アナログ/デジタル)変換するA
/D変換器、6はA/D変換器5からの信号を処理する
CPU(中央処理装置)であり、アナログ入力部4、A
/D変換器5およびCPU6でガス圧力計測部3を構成
するとともに、ガス圧力センサ1とガス圧力計測部でガ
ス圧力計測装置を構成している。2. Description of the Related Art FIG.
FIG. 1 is a block diagram of a failure point locating system using a conventional gas pressure measuring device disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. HEI 10-205, and is directed to a gas insulated switchgear. In the figure, reference numeral 1 denotes a plurality of gas pressure sensors for measuring a quasi-stationary pressure, which are provided in each circuit breaker (not shown). 2 is a relay board, 3 is a gas pressure measuring unit for obtaining gas pressure data based on a signal from the gas pressure sensor 1, 4 is an analog input unit provided corresponding to each gas pressure sensor 1, and 5 is an analog input unit 4
A / D (analog / digital) conversion of the signal from
A / D converter 6 is a CPU (central processing unit) for processing a signal from the A / D converter 5, and the analog input unit 4, A
The gas pressure measurement unit 3 is composed of the / D converter 5 and the CPU 6, and the gas pressure measurement device is composed of the gas pressure sensor 1 and the gas pressure measurement unit.
【0003】8は各個所の電流を計測するための複数の
電流センサで、変流器が用いられている。9は遮断器動
作時の遮断電流を計測する遮断電流計測部、10は各電
流センサ8に対応して設けられたアナログ入力部、11
はアナログ入力部10からの信号をA/D変換するA/
D変換器、13は各遮断器の補助接点、14は各補助接
点13に対応して設けられた接点入力部、15は接点入
力部14からの信号を受けるインタフェース、16はA
/D変換器11およびインタフェース15からの信号を
処理して遮断電流データを得るCPUであり、アナログ
入力部10、A/D変換器11、接点入力部14、イン
タフェース15およびCPU16で遮断電流計測部9を
構成している。[0003] Reference numeral 8 denotes a plurality of current sensors for measuring the current at each location, and a current transformer is used. Reference numeral 9 denotes a breaking current measuring unit that measures a breaking current when the circuit breaker operates, 10 denotes an analog input unit provided corresponding to each current sensor 8, 11
Is an A / D converter for A / D converting a signal from the analog input unit 10.
D converter, 13 is an auxiliary contact of each circuit breaker, 14 is a contact input unit provided corresponding to each auxiliary contact 13, 15 is an interface for receiving a signal from the contact input unit 14, and 16 is A
A CPU that processes signals from the A / D converter 11 and the interface 15 to obtain interrupting current data, and the analog input unit 10, the A / D converter 11, the contact input unit 14, the interface 15, and the CPU 16 9.
【0004】18はCPU6および16からの信号を受
けて送出する伝送処理装置であり、ガス圧力計測部3、
遮断電流計測部9および伝送処理装置18で中継盤2を
構成している。19は光ケーブル20により中継盤2の
伝送処理装置18と接続された故障点標定情報処理盤で
あり、中継盤2から送られてきたガス圧力データおよび
遮断電流データや、保護リレー情報を基にして警報を出
したり、ガス圧力を表示したり、その他へ出力したりす
るようになっている。A transmission processing unit 18 receives and sends signals from the CPUs 6 and 16, and includes a gas pressure measuring unit 3,
The relay panel 2 is constituted by the cutoff current measuring unit 9 and the transmission processing device 18. Reference numeral 19 denotes a fault location information processing board connected to the transmission processing device 18 of the relay board 2 by an optical cable 20 based on gas pressure data and cut-off current data sent from the relay board 2 and protection relay information. It is designed to issue alarms, display gas pressure, and output it to others.
【0005】次に動作について説明する。ガス圧力セン
サ1からガス圧力計測部3内のアナログ入力部4に入力
された信号は、A/D変換器5でデジタル信号に変換さ
れた後、CPU6によって数100msのサイクルでサ
ンプリングされ、その上昇分が計算される。圧力上昇分
ΔPは、今回取り込んだガス圧力値Pkと前回取り込ん
だガス圧力値Pk−1との差で求められる。計測した圧
力上昇分ΔPは、伝送処理装置18へ伝送される。一
方、電流センサ8から遮断電流計測部9内のアナログ入
力部10に入力された信号は、A/D変換器11にてデ
ジタル信号に変換された後、CPU16に入力される。
CPU16は、常時一定時間(例えば1ms)毎に波形
をサンプリングし、3サイクル分の波形データを記憶す
る。すなわち、ある時点から3サイクルの時間以前まで
のデータを常時メモり内に記憶し、データを取り込む毎
に一つずつ過去のデータを更新していくようになってい
る。CPU16は遮断器が遮断操作を行った場合、補助
接点13の接点信号により遮断電流データ(主回路電流
波形データ)のサンプリングを中止し、その時の遮断電
流データを伝送処理装置18に伝送する。故障点標定情
報処理盤19は、光ケーブル20を通して伝送処理装置
18から伝送されてきた遮断電流データと算出式より、
ガス圧力上昇分ΔP′を計算し、これをガス圧力計測部
3にて計測された上昇分ΔPと比較し、更に保護リレー
情報を基にして、事故が遮断器の内部で発生したか或い
は外部で発生したかという判断を行うことができる。Next, the operation will be described. A signal input from the gas pressure sensor 1 to the analog input unit 4 in the gas pressure measuring unit 3 is converted into a digital signal by the A / D converter 5 and then sampled by the CPU 6 in a cycle of several hundred ms, and the signal is increased. Minutes are calculated. The pressure increase ΔP is obtained by the difference between the gas pressure value Pk taken in this time and the gas pressure value Pk-1 taken in the last time. The measured pressure increase ΔP is transmitted to the transmission processing device 18. On the other hand, a signal input from the current sensor 8 to the analog input unit 10 in the breaking current measuring unit 9 is converted into a digital signal by the A / D converter 11 and then input to the CPU 16.
The CPU 16 constantly samples the waveform at regular intervals (for example, 1 ms) and stores waveform data for three cycles. That is, data from a certain point in time to three cycles before is always stored in the memory, and each time data is taken in, the past data is updated one by one. When the breaker performs the breaking operation, the CPU 16 stops sampling the breaking current data (main circuit current waveform data) by the contact signal of the auxiliary contact 13 and transmits the breaking current data at that time to the transmission processing device 18. The fault locating information processing board 19 calculates, based on the breaking current data transmitted from the transmission processing device 18 through the optical cable 20 and the calculation formula,
Calculate the gas pressure rise ΔP ', compare this with the rise ΔP measured by the gas pressure measuring unit 3, and further, based on the protection relay information, whether an accident has occurred inside the circuit breaker or outside. It can be determined whether or not this has occurred.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】故障点標準システムな
どに用いられるガス圧力計測装置は、ガス圧力の変化分
を精度良く検出できることが必要である。従来のガス圧
力計測装置は以上のように構成されていて、ガス圧力セ
ンサとしては、分解能が0.01kgf/cm2程度のものが用い
られている。しかし、昨今ガス圧力センサの分解能が向
上し、0.001kgf/cm2以下の精度が得られるようにな
り、したがって、このような圧力センサと共に用いられ
る他の装置も同じレベルの性能を有することが望まれ
る。定常時5kgf/cm2程度のガス圧において、0.001kgf/
cm2の検出能力を実現するためには、0.0001kgf/cm2程
度の分解能が必要となって、0.0001/5=1/50000≒6553
6、つまり16ビットの分解能が必要になる。通常、汎
用の16ビットA/D変換器の場合、下位2〜3ビット
は誤差となり、実力的には13〜14ビットの分解能と
なる。A gas pressure measuring device used in a failure point standard system or the like needs to be able to accurately detect a change in gas pressure. The conventional gas pressure measuring device is configured as described above, and a gas pressure sensor having a resolution of about 0.01 kgf / cm 2 is used. However, recently, the resolution of the gas pressure sensor has been improved, and an accuracy of 0.001 kgf / cm 2 or less has been obtained. Therefore, it is desired that other devices used with such a pressure sensor have the same level of performance. It is. In steady-state 5 kgf / cm 2 about the gas pressure, 0.001kgf /
To realize the detection capabilities of cm 2 is a required resolution of about 0.0001kgf / cm 2, 0.0001 / 5 = 1/50000 ≒ 6553
6, that is, 16-bit resolution is required. Normally, in the case of a general-purpose 16-bit A / D converter, the lower two or three bits become an error, and the resolution is actually 13 to 14 bits.
【0007】このように、市販(汎用)のA/D変換器
では実力16ビット以上の分解能を実現することができ
ないという問題点があった。さらに、16ビット以上の
分解能を持つA/D変換器を使用する場合、高価であ
り、またノイズに弱いなど信頼性が低いという問題があ
った。また、ガス圧力センサの出力に0.001kgf/cm2程
度相当のノイズが生じることがあり、このノイズを検出
して圧力変化が発生したと誤認してしまうという問題が
あった。As described above, there is a problem that a commercially available (general purpose) A / D converter cannot realize a resolution of 16 bits or more. Further, when an A / D converter having a resolution of 16 bits or more is used, there is a problem that the reliability is low such as being expensive and susceptible to noise. Further, there is a case where noise equivalent to about 0.001 kgf / cm 2 is generated in the output of the gas pressure sensor, and there has been a problem that this noise is detected and it is erroneously recognized that a pressure change has occurred.
【0008】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、汎用のA/D変換器を用いた場
合でも高分解能でガス圧力変化を検出でき、またノイズ
の影響を受けにくいガス圧力計測装置を得ることを目的
とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and can detect a gas pressure change with high resolution even when a general-purpose A / D converter is used, and is affected by noise. It is intended to obtain a gas pressure measuring device which is difficult.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】この発明に係るガス圧力
計測装置は、ガス圧力センサで検出したガス圧力値をA
/D変換する第1のA/D変換器、第1のA/D変換器
からの出力を積分して平均値を算出する演算装置、この
演算装置からの出力をD/A変換するD/A変換器、圧
力センサからの出力とD/A変換器からの出力との差を
増幅する差動アンプ、差動アンプの出力をA/D変換す
る第2のA/D変換器、およびガス圧力の変化が大きい
ときにD/A変換器にバイアスを加えることにより差動
アンプの出力を変えて第2のA/D変換器のレンジを切
り替えるレンジ切り換え手段を備えたを備えたものであ
る。A gas pressure measuring device according to the present invention uses a gas pressure value detected by a gas pressure sensor as A
A first A / D converter for performing A / D conversion, a computing device for integrating an output from the first A / D converter to calculate an average value, and a D / A for performing D / A conversion on an output from the computing device. a converter, a differential amplifier for amplifying a difference between an output from the output and the D / a converter from the pressure sensor, the second a / D converter for a / D converting the output of the differential amplifier, and Large change in gas pressure
Sometimes a differential is applied by applying a bias to the D / A converter.
Change the output of the amplifier to switch the range of the second A / D converter.
It has a range switching means for switching .
【0010】さらに、第2のA/D変換器のレンジ切り
替え時に、ガス圧力センサからの出力として切り替え前
のガス圧力センサの出力を維持して、切り替え処理中は
上記維持した値を差動アンプへ出力するサンプルホール
ド回路を備えたものである。また、第2のA/D変換器
のレンジの切り替えが所定期間内に所定回数以上生じた
時に、切り替えを停止して、第1のA/D変換器の出力
から演算装置で算出した値を出力するようにしたもので
ある。 Further, when the range of the second A / D converter is switched, the output of the gas pressure sensor before switching is maintained as the output from the gas pressure sensor, and the maintained value is changed during the switching process by the differential amplifier. And a sample-and-hold circuit for outputting to the sampler. When switching of the range of the second A / D converter has occurred a predetermined number of times or more within a predetermined period, the switching is stopped, and the value calculated by the arithmetic unit from the output of the first A / D converter is calculated. This is to output.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】実施の形態1. 図1はこの発明の実施の形態1におけるガス圧力計測装
置を示すブロック図、図2は図1のガス圧力計測装置を
用いた故障点標定システムのブロック図であり、ガス絶
縁開閉装置を対象とした場合を示す。図1において、3
1は準定常的な圧力を測定するガス圧力センサで、0.00
1kgf/cm2の精度が得られるものを用いている。32は
ガス圧力センサに対応して設けられたアナログ入力部、
33はガス圧力センサ31からアナログ入力部32を経
由して送られてきた圧力値の信号をA/D(アナログ/
デジタル)変換する汎用の第1のA/D変換器、34は
第1のA/D変換器33からの出力を積分して平均値を
算出する演算装置としてのCPU(中央処理装置)、3
5はCPU34からの出力をD/A変換する汎用のD/
A変換器、36は差動アンプで、ガス圧力センサ31か
らアナログ入力部32を経由して送られてきた出力と、
D/A変換器35からの出力との差を、例えば100倍
に増幅する。37は差動アンプ36からの出力をA/D
変換する汎用の第2のA/D変換器である。なお、第
1、第2のA/D変換器33、37およびD/A変換器
35の分解能は10ビットとする。また、CPU34が
この発明におけるレンジ切り換え手段を兼ねるののであ
り、ガス圧力の変化が大きいときにD/A変換器にバイ
アスを加えることにより差動アンプの出力を変えて第2
のA/D変換器のレンジを切り替える。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 FIG. 1 is a block diagram showing a gas pressure measuring device according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of a failure point locating system using the gas pressure measuring device of FIG. The following shows the case. In FIG. 1, 3
1 is a gas pressure sensor that measures quasi-stationary pressure, 0.00
One that can obtain an accuracy of 1 kgf / cm 2 is used. 32 is an analog input unit provided corresponding to the gas pressure sensor,
Reference numeral 33 denotes an A / D (analog / analog) signal of the pressure value sent from the gas pressure sensor 31 via the analog input unit 32.
A general-purpose first A / D converter for performing digital (digital) conversion; a CPU (central processing unit) 3 as an arithmetic unit for integrating an output from the first A / D converter 33 to calculate an average value;
5 is a general-purpose D / A that performs D / A conversion of the output from the CPU 34.
An A converter 36 is a differential amplifier, which outputs an output sent from the gas pressure sensor 31 via the analog input unit 32,
The difference from the output from the D / A converter 35 is amplified, for example, 100 times. An A / D 37 outputs the output from the differential amplifier 36.
This is a general-purpose second A / D converter for conversion. The resolution of the first and second A / D converters 33 and 37 and the D / A converter 35 is 10 bits. Also, the CPU 34
It also serves as the range switching means in the present invention.
When the gas pressure change is large, the D / A converter
Change the output of the differential amplifier by adding
Switch the range of the A / D converter.
【0012】図2において、ガス圧力センサ31が各遮
断器(図示せず)に設けられている。図1の32、33
および35〜37は各ガス圧力センサ毎に1組ずつ設け
られており、図2ではAで示す。13は各遮断器の補助
接点、14は各補助接点13に対応して設けられた接点
入力部、15は接点入力部14からの信号を受けるイン
タフェースであり、CPU34に接続されている。18
はCPU34からの信号を受けて送出する伝送処理装
置、39はガス絶縁開平装置の設置現場近くに設置され
た中継盤であり、A、14、15、34および18で中
継盤39を構成している。In FIG. 2, a gas pressure sensor 31 is provided in each circuit breaker (not shown). 32, 33 in FIG.
And a set of 35 to 37 are provided for each gas pressure sensor, and are indicated by A in FIG. 13 is an auxiliary contact of each circuit breaker, 14 is a contact input unit provided corresponding to each auxiliary contact 13, and 15 is an interface for receiving a signal from the contact input unit 14, and is connected to the CPU 34. 18
Is a transmission processing device for receiving and transmitting a signal from the CPU 34, and 39 is a relay panel installed near the installation site of the gas insulated square rooting device, and A, 14, 15, 34, and 18 constitute a relay panel 39. I have.
【0013】19は中継盤39から離れた場所に設置さ
れ、光ケーブル20により中継盤39の伝送処理装置1
8と接続された故障点標定情報処理盤であり、中継盤3
9から送られてきたガス圧力データおよび補助接点デー
タや、保護リレー情報を基にして警報を出したり、ガス
圧力を表示したり、その他へ出力したりするようになっ
ている。なお、図2の構成に加えて、図9と同様に、電
流データを中継盤39へ送って利用するようにしてもよ
い。The transmission processing device 1 of the relay panel 39 is installed at a place distant from the relay panel 39 and is connected by an optical cable 20.
8 is a fault locating information processing board connected to the relay board 3
Based on the gas pressure data and auxiliary contact data sent from 9 and the protection relay information, an alarm is issued, the gas pressure is displayed, and output to others. Note that, in addition to the configuration of FIG. 2, similarly to FIG. 9, current data may be sent to the relay panel 39 for use.
【0014】次に動作について説明する。ガス圧力セン
サ31からアナログ入力部32に入力された信号は、第
1のA/D変換器33でA/D変換されてCPU34へ
転送される。CPU34はこのデータを、例えば64回
積分(足し算)して平均値を出す。ここで10ビットの
データを64(=26)回積分したため、積分値は16
ビットとなる。CPU34はこの16ビットデータの上
位10ビットを常時ガス圧力値とするとともに、同一デ
ータをD/A変換器35に出力する。下位ビットを切り
捨てることにより、ノイズの影響を小さくすることがで
きる。差動アンプ36はD/A変換器35からの信号と
アナログ入力部32からの信号との差を増幅することに
より、圧力センサ31で検出した圧力の微少変化を増幅
する。この圧力の微少変化の増幅信号を第2のA/D変
換器37でA/D変換し、CPU34へ出力する。CP
U34は第2のA/D変換器37からのデータを、例え
ば64回積分する。ここで10ビットのデータを64回
積分したため、積分値は16ビットとなる。この16ビ
ットデータの上位10ビットを微少圧力相対値とする。
下位ビットを切り捨てることにより、ノイズの影響を小
さくすることができる。Next, the operation will be described. A signal input from the gas pressure sensor 31 to the analog input unit 32 is A / D converted by the first A / D converter 33 and transferred to the CPU 34. The CPU 34 integrates (adds) this data, for example, 64 times to obtain an average value. Here, since the 10-bit data is integrated 64 (= 2 6 ) times, the integrated value is 16
Bit. The CPU 34 always sets the upper 10 bits of the 16-bit data as the gas pressure value and outputs the same data to the D / A converter 35. By truncating the lower bits, the effect of noise can be reduced. The differential amplifier 36 amplifies the difference between the signal from the D / A converter 35 and the signal from the analog input unit 32 to amplify a small change in the pressure detected by the pressure sensor 31. The second A / D converter 37 performs A / D conversion of the amplified signal of the slight change in pressure, and outputs the converted signal to the CPU 34. CP
U34 integrates the data from the second A / D converter 37, for example, 64 times. Here, since the 10-bit data is integrated 64 times, the integrated value becomes 16 bits. The upper 10 bits of the 16-bit data are set as a minute pressure relative value.
By truncating the lower bits, the effect of noise can be reduced.
【0015】また、アナログ入力部32からの信号の変
化が大きいとき、差動アンプ36の出力が大きくなって
第2のA/D変換器37のレンジ内に収まらなくなる。
このような場合、CPU34が第1のA/D変換器33
の出力値から判断して、D/A変換器35への出力にバ
イアスを加えて第2のA/D変換器37が飽和しないよ
うにする。このとき、微少圧力相対値はバイアス相当値
を加算した値となる。このようにガス圧力の定常時な成
分である常時ガス圧力値上に、変化分である微少圧力相
対値が加わった形としてガス圧力が検出される。When the change in the signal from the analog input section 32 is large, the output of the differential amplifier 36 becomes large and does not fall within the range of the second A / D converter 37.
In such a case, the CPU 34 sets the first A / D converter 33
, The bias is applied to the output to the D / A converter 35 so that the second A / D converter 37 is not saturated. At this time, the minute pressure relative value is a value obtained by adding the bias equivalent value. As described above, the gas pressure is detected as a form in which the minute pressure relative value, which is a change, is added to the constant gas pressure value, which is a steady component of the gas pressure.
【0016】上記動作を、具体的数値を用いて説明す
る。図3に、常時ガス圧力値計測レンジと微少圧力相対
値計測レンジの関係を示す。図中3FFH等の符号は、
最後のHが16進数(ヘキサデシマル)であることを示
し、それ以外の英数字で数値を表示している。例えば、
3FFHは10進数の1023を表す。ここでは差動ア
ンプ36の増幅度が100であるので、第2のA/D変
換器37のフルレンジが第1のA/D変換器33のレン
ジの1/100となる。第1のA/D変換器33の1/
100の変動を第2のA/D変換器37は10ビットで
A/D変換するわけであるから、第2のA/D変換器3
7の1デジットの精度は、1/100×1/1024=1/102400<1
/65536であり、微少圧力相対値の分解能は16ビット以
上になり、ガス圧力の変化分を精度良く計測できる。The above operation will be described using specific numerical values. FIG. 3 shows the relationship between the constant gas pressure value measurement range and the minute pressure relative value measurement range. In the figure, the code such as 3FFH is
The last H indicates that it is a hexadecimal number (hexadecimal), and the numerical value is displayed in other alphanumeric characters. For example,
3FFH represents the decimal number 1023. Here, since the amplification degree of the differential amplifier 36 is 100, the full range of the second A / D converter 37 is 1/100 of the range of the first A / D converter 33. 1 / of the first A / D converter 33
Since the second A / D converter 37 performs A / D conversion of 10 fluctuations with 10 bits, the second A / D converter 3
The precision of one digit of 7 is 1/100 × 1/1024 = 1/102400 <1
/ 65536, and the resolution of the minute pressure relative value is 16 bits or more, and the change in gas pressure can be measured with high accuracy.
【0017】検出したガス圧力変化は補助接点情報とと
もにCPU34から伝送処理装置18および光ケーブル
20を経由して故障点標定情報処理盤19へ送信され
る。故障点標定情報処理盤19では、各ガス圧力センサ
31での検出値に基づくガス圧力変化データ、各補助接
点13からの情報および保護リレーからの情報により、
故障の有無の判断、故障点の標定を行い、警報、ガス圧
力表示などを行う。The detected gas pressure change is transmitted from the CPU 34 to the failure point locating information processing board 19 via the transmission processing device 18 and the optical cable 20 together with the auxiliary contact information. In the fault point information processing board 19, the gas pressure change data based on the value detected by each gas pressure sensor 31, the information from each auxiliary contact 13, and the information from the protection relay,
Judgment of the presence or absence of failure, location of failure point, alarm, gas pressure display, etc.
【0018】実施の形態2. 図4はこの発明の実施の形態2におけるガス圧力計測装
置を示すブロック図であり、41はCPU34からの信
号をD/A変換する第2のD/A変換器、35は図1の
D/A変換器と同様であるが、第2のD/A変換器41
と区別して以下では第1のD/A変換器と呼ぶことにす
る。42はオペアンプで、第1、第2のD/A変換器3
5、41からの信号を入力し、加算した演算結果を差動
アンプ36へ出力する。差動アンプ36はオペアンプ4
2の出力とアナログ入力部32の出力との差を増幅す
る。CPU34は図1のものと同様であるが、第2のD
/A変換器41への出力機能を追加している。その他は
実施の形態1の場合と同様であるので説明を省略する。Embodiment 2 FIG. FIG. 4 is a block diagram showing a gas pressure measuring device according to a second embodiment of the present invention. Reference numeral 41 denotes a second D / A converter for D / A converting a signal from a CPU 34, and reference numeral 35 denotes a D / A converter in FIG. A / D converter, but the second D / A converter 41
Hereinafter, it will be referred to as a first D / A converter. 42 is an operational amplifier, the first and second D / A converters 3
Signals from 5 and 41 are input, and the added operation result is output to the differential amplifier 36. The differential amplifier 36 is an operational amplifier 4
2 and the output of the analog input unit 32. CPU 34 is similar to that of FIG.
An output function to the / A converter 41 is added. Other configurations are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
【0019】次に動作について説明する。基本的な動作
については実施の形態1の場合と同様である。すなわ
ち、アナログ入力部32からの信号が第1のA/D変換
器33でA/D変換され、CPU34へ転送される。C
PU34はこれを積分処理し、第1のD/A変換器35
でD/A変換した後、オペアンプ42から差動アンプ3
6へ送る。差動アンプ36はオペアンプ42からの信号
とアナログ入力部32からの信号との差を増幅し、第2
のA/D変換器37でA/D変換してCPU34で積分
する。Next, the operation will be described. The basic operation is the same as in the first embodiment. That is, the signal from the analog input section 32 is A / D converted by the first A / D converter 33 and transferred to the CPU 34. C
The PU 34 performs an integration process on this, and a first D / A converter 35
After the D / A conversion, the differential amplifier 3
Send to 6. The differential amplifier 36 amplifies the difference between the signal from the operational amplifier 42 and the signal from the analog input unit 32,
A / D converter 37 performs A / D conversion, and CPU 34 integrates.
【0020】アナログ入力部32からの信号の変化が大
きいとき、CPU34が第1のD/A変換器35への出
力にバイアスを加えて、第2のA/D変換器37が飽和
しないようにする。この場合、第1のD/A変換器35
へバイアスを加える前後で、第2のA/D変換器37の
出力値が連続しない。この不連続性を検出したCPU3
4が第2のD/A変換器41への出力を変化させること
により、オペアンプ42の出力、差動アンプ36の出
力、第2のA/D変換器37の出力を微調整する。When the change in the signal from the analog input section 32 is large, the CPU 34 applies a bias to the output to the first D / A converter 35 so that the second A / D converter 37 is not saturated. I do. In this case, the first D / A converter 35
Before and after the bias is applied, the output value of the second A / D converter 37 is not continuous. CPU 3 detecting this discontinuity
4 finely adjusts the output of the operational amplifier 42, the output of the differential amplifier 36, and the output of the second A / D converter 37 by changing the output to the second D / A converter 41.
【0021】図5に、上記の第2のA/D変換器37の
レンジ切り替えを示す。第2のA/D変換器37の入力
がレンジの限界に達したとき、上記の方法でレンジの切
り替えを行う。切り替え前の3FFHが切り替え後にレ
ンジの中央近傍の所定の値になるように調整する。ここ
では中央よりや下の値の180Hになるようにしてい
る。切り替え後の値をレンジ中央近傍に定めることによ
り、細かく何度も切替処理が必要になるのを防止する効
果がある。切り替え後の第2のA/D変換器37の出力
に加えて、上記の3FFHと180Hとの差を考慮する
ことにより、微少圧力相対値の連続性が保たれる。上記
処理を、微少圧力相対値の計測レンジ切替処理と呼ぶ。FIG. 5 shows the range switching of the second A / D converter 37. When the input of the second A / D converter 37 reaches the limit of the range, the range is switched by the above method. Adjustment is performed so that 3FFH before switching becomes a predetermined value near the center of the range after switching. Here, the value is set to 180H which is a value slightly below the center. By setting the value after the switching in the vicinity of the center of the range, there is an effect of preventing the need for the switching process finely and repeatedly. By considering the difference between 3FFH and 180H in addition to the output of the second A / D converter 37 after the switching, continuity of the minute pressure relative value is maintained. The above process is referred to as a measurement range switching process of the minute pressure relative value.
【0022】実施の形態3. 図6はこの発明の実施の形態3におけるガス圧力計測装
置を示すブロック図であり、図において、44はアナロ
グ入力部32と差動アンプ36の間に設けられたサンプ
ルホールド回路で、通常はアナログ入力部32からの信
号と同じ信号を出力するが、CPU34からのサンプル
ホールド信号を入力すると、このサンプルホールド信号
入力直前の出力を維持する。そして、CPU34は、第
2のA/D変換器37のレンジ切り替え時にサンプルホ
ールド信号をサンプルホールド回路44へ送るようにな
っている。その他は実施の形態2の場合と同様であるの
で説明を省略する。Embodiment 3 FIG. FIG. 6 is a block diagram showing a gas pressure measuring device according to Embodiment 3 of the present invention. In the drawing, reference numeral 44 denotes a sample-and-hold circuit provided between the analog input section 32 and the differential amplifier 36. Although the same signal as the signal from the input unit 32 is output, when the sample and hold signal from the CPU 34 is input, the output immediately before the input of the sample and hold signal is maintained. The CPU 34 sends a sample hold signal to the sample hold circuit 44 when the range of the second A / D converter 37 is switched. Other configurations are the same as those in the second embodiment, and a description thereof will be omitted.
【0023】次に、動作について説明する。まず、CP
U34がサンプルホールド回路44へサンプルホールド
信号を出力しない場合は、実施の形態2と同様に動作す
る。次に、アナログ入力部32からの信号の変化が大き
くなって、第2のA/D変換器37のレンジ切替処理を
行う場合につき、図7を用いて説明する。微少圧力相対
値の計測レンジ切替処理をする場合、その調整処理時間
Bの間は、CPU34からサンプルホールド回路44へ
サンプルホールド信号を送り、サンプルホールド回路4
4はその直前の値Cを維持する。このホールド値Cが、
定められた値180Hになるようにレンジが調整され
る。したがって、切り替えのための調整時間B中に、計
測できなかった変動量Dがあっても、切り替え直後にD
が加えられた値から始まってEのようになる。このEの
値に加えて、3FFHと180Hの差を考慮することに
より、切替処理前後の連続性を保持できる。もし、サン
プルホールド回路44なしで切り替え後に180Hから
スタートするとFのようになり、Dの分だけ誤差が生じ
ることになる。Next, the operation will be described. First, CP
When U34 does not output the sample-and-hold signal to the sample-and-hold circuit 44, it operates in the same manner as in the second embodiment. Next, a case where the change of the signal from the analog input section 32 becomes large and the range switching processing of the second A / D converter 37 is performed will be described with reference to FIG. When the measurement range switching processing of the minute pressure relative value is performed, a sample hold signal is sent from the CPU 34 to the sample hold circuit 44 during the adjustment processing time B, and the sample hold circuit 4
4 retains its previous value C. This hold value C is
The range is adjusted so as to be the determined value 180H. Therefore, even if there is a fluctuation amount D that could not be measured during the adjustment time B for switching,
Starting from the value to which E is added. By considering the difference between 3FFH and 180H in addition to the value of E, continuity before and after the switching process can be maintained. If it starts from 180H after switching without the sample and hold circuit 44, it will be like F and an error will occur by D.
【0024】なお、図6において一点鎖線で囲った部分
をワンチップマイコンで構成するようにしてもよい。こ
の例はデジタル処理部分をワンチップにしたもので、A
/D変換器、D/A変換器、CPUの相互間の外部配線
が省略でき、かつスペースが小さくてすむ。また、図1
などその他の回路構成のものでもワンチップにすること
により同様の効果が生じる。In FIG. 6, a portion surrounded by a chain line may be constituted by a one-chip microcomputer. In this example, the digital processing part is integrated into one chip.
External wiring between the / D converter, the D / A converter, and the CPU can be omitted, and the space can be reduced. FIG.
The same effect can be obtained by using a one-chip circuit having another circuit configuration.
【0025】実施の形態4. この実施の形態におけるガス圧力計測装置の回路構成は
図6と同様になっているが、CPU34は、微少圧力相
対値の計測レンジ切替処理がある一定期間(切替回数検
出期間と呼ぶ)内にある回数、例えば3回になったとき
に、上記切替処理を停止するようになっている。その他
は実施の形態3の場合と同様であるので説明を省略す
る。Embodiment 4 The circuit configuration of the gas pressure measuring device in this embodiment is the same as that in FIG. 6, but the CPU 34 is within a certain period (called a switching number detection period) in which the measurement range switching processing of the minute pressure relative value is performed. When the number of times becomes, for example, three, the switching process is stopped. Other configurations are the same as those in the third embodiment, and a description thereof will be omitted.
【0026】次に動作について説明する。図8は第2の
A/D変換器37のレンジ切り替えの回数についての説
明図である。ある微少圧力相対値の計測レンジ切替処理
を行うとその直後から切替処理の実施回数のカウントを
始める。切替回数検出期間中に3回を数えると切り替え
を停止し、微少圧力相対値の検出を停止する。そして外
部へは常時ガス圧力値を出力する。このようなときはガ
ス圧力の変化が大きいので、常時ガス圧力値でもガス圧
力の変化を検知する有効なデータとなる。ガス圧力の変
化が小さくなってある範囲以内になれば、微少圧力相対
値の検出処理を再開する。以上のようにして、ガス圧力
の変化が大きいときに、頻繁な切替処理に時間をかける
必要がなくなる。Next, the operation will be described. FIG. 8 is an explanatory diagram of the number of range switching of the second A / D converter 37. Immediately after the measurement range switching processing of a certain minute pressure relative value is performed, counting of the number of times of execution of the switching processing is started. If three times are counted during the switching frequency detection period, the switching is stopped, and the detection of the minute pressure relative value is stopped. Then, the gas pressure value is constantly output to the outside. In such a case, since the change in the gas pressure is large, even the gas pressure value is always valid data for detecting the change in the gas pressure. When the change in gas pressure becomes small and falls within a certain range, the detection processing of the minute pressure relative value is restarted. As described above, when the change in the gas pressure is large, it is not necessary to take time for the frequent switching process.
【0027】[0027]
【発明の効果】この発明に係るガス圧力計測装置は、以
上のように構成されているので常時ガス圧力値と微少圧
力相対値とに分けて計測することができ、微少圧力相対
値を高精度に計測することができて、ガス圧力の変化を
高分解能で検出できるとともに、ノイズの影響を受けに
くいという効果を奏するとともに、ガス圧力変化が大き
いときにD/A変換器にバイアスを加えて第2のA/D
変換器のレンジを切り替えることにより、微少圧力相対
値の計測範囲を大きくできる。さらに、レンジ切り替え
前の値を維持するサンプルホールド回路を設けることに
より、レンジ切り替え前後の連続性を保つことができ
る。さらに、レンジの切り替えが所定期間内に所定回数
になったときに切り替えを停止して常時ガス圧力値を出
力することにより、頻繁なレンジ切り替えのために時間
をかけることなく、ガス圧力の変化を計測できる。Since the gas pressure measuring device according to the present invention is constructed as described above, it can always measure the gas pressure value and the minute pressure relative value separately, and can measure the minute pressure relative value with high accuracy. And it can detect changes in gas pressure with high resolution, has the effect of being less susceptible to noise, and provides a D / A converter when the gas pressure change is large. Applying a bias to the second A / D
By switching the range of the converter, the measurement range of the minute pressure relative value can be increased. Further, by providing a sample-and-hold circuit for maintaining the value before the range switching, continuity before and after the range switching can be maintained. Furthermore, by stopping the switching when the switching of the range reaches a predetermined number of times within a predetermined period and constantly outputting the gas pressure value, the change of the gas pressure can be reduced without taking time for frequent range switching. Can be measured.
【図1】 この発明の実施の形態1における圧力計測装
置を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a pressure measuring device according to Embodiment 1 of the present invention.
【図2】 図1の圧力計測装置を用いた故障点標定シス
テムのブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of a fault location system using the pressure measuring device of FIG.
【図3】 図1の圧力計測装置における常時ガス圧力値
計測レンジと微少圧力相対値計測レンジの関係を示す説
明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a relationship between a constant gas pressure value measurement range and a minute pressure relative value measurement range in the pressure measurement device of FIG. 1;
【図4】 この発明の実施の形態2における圧力計測装
置を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a pressure measuring device according to a second embodiment of the present invention.
【図5】 図4の圧力計測装置における第2のA/D変
換器のレンジ切り替えを示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing range switching of a second A / D converter in the pressure measuring device of FIG.
【図6】 この発明の実施の形態3における圧力計測装
置を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing a pressure measuring device according to Embodiment 3 of the present invention.
【図7】 図6の圧力計測装置における第2のA/D変
換器のレンジ切り替えを示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing range switching of a second A / D converter in the pressure measurement device of FIG. 6;
【図8】 この発明の実施の形態4における第2のA/
D変換器の切替回数についての説明図である。FIG. 8 shows a second A / A according to the fourth embodiment of the present invention.
It is explanatory drawing about the frequency | count of switching of a D converter.
【図9】 従来の圧力計測装置を用いた故障点標定シス
テムのブロック図である。FIG. 9 is a block diagram of a failure point locating system using a conventional pressure measuring device.
31 ガス圧力センサ、33 第1のA/D変換器、3
4 CPU、35 D/A変換器、36 差動アンプ、
37 第2のA/D変換器、44 サンプルホールド回
路。31 gas pressure sensor, 33 first A / D converter, 3
4 CPU, 35 D / A converter, 36 differential amplifier,
37 second A / D converter, 44 sample and hold circuit.
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01L 9/00 G01R 31/08 H02B 13/025 Continuation of front page (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G01L 9/00 G01R 31/08 H02B 13/025
Claims (3)
のガス圧力センサで検出したガス圧力値をA/D変換す
る第1のA/D変換器、この第1のA/D変換器からの
出力を積分して平均値を算出する演算装置、この演算装
置からの出力をD/A変換するD/A変換器、上記ガス
圧力センサからの出力と上記D/A変換器からの出力と
の差を増幅する差動アンプ、この差動アンプの出力をA
/D変換する第2のA/D変換器、および上記ガス圧力
の変化が大きいときに上記D/A変換器にバイアスを加
えることにより上記差動アンプの出力を変えて上記第2
のA/D変換器のレンジを切り替えるレンジ切り換え手
段を備えたガス圧力計測装置。1. A gas pressure sensor for detecting a gas pressure, a first A / D converter for A / D converting a gas pressure value detected by the gas pressure sensor, and a signal from the first A / D converter. An arithmetic unit for integrating the output to calculate an average value, a D / A converter for D / A converting the output from the arithmetic unit, and a D / A converter for converting the output from the gas pressure sensor to the output from the D / A converter. a differential amplifier for amplifying the difference, the output of this differential amplifier a
A / D converter for performing A / D conversion and gas pressure
When the change of the D / A converter is large, bias is applied to the D / A converter.
By changing the output of the differential amplifier,
Range switcher for switching the range of the A / D converter
Gas pressure measuring device with steps .
に、ガス圧力センサからの出力として切り替え直前の出
力値を維持して、切り替え処理中は上記維持した値を差
動アンプへ出力するサンプルホールド回路を備えたこと
を特徴とする請求項1記載のガス圧力計測装置。 2. When the range of the second A / D converter is switched.
Output immediately before switching as the output from the gas pressure sensor
Maintain the force value, and change the value
Providing a sample-and-hold circuit to output to a dynamic amplifier
The gas pressure measuring device according to claim 1, wherein:
が所定期間内に所定回数になったときに、上記切り替え
を停止して、第1のA/D変換器の出力から演算装置で
算出した値を出力するようにしたことを特徴とする請求
項1または請求項2記載のガス圧力計測装置。3. Switching of the range of the second A / D converter
Is switched to the specified number of times within the specified period
Is stopped and the output of the first A / D converter is
The calculated value is output.
The gas pressure measuring device according to claim 1 or 2 .
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---|---|---|---|
JP04747698A JP3325826B2 (en) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | Gas pressure measuring device |
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JP2021105347A (en) * | 2019-12-26 | 2021-07-26 | 株式会社川本製作所 | Water supply device |
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1998
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