JPH0395411A - 平均値測定装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は人力電圧波形または人力電流波形をディジタル
ザンプリングしてその平均値を測定するディジタルサン
プリング方式の平均値測定装置に関する。

〔概要〕

本発明は、ディジタルサンプリング方式の平均値測定装
置において、 サンプリングしたディジタル電圧値またはディジタル電
流値の絶対値をＰ−パスフィルタを通過させることによ
り、 入力波形とサンプリング周期とにずれがあってもすみや
かに平均値を求めることができるようにするものである
。

〔従来の技術〕

アナログディジタル変換回路を用いて入力電圧波形また
は入力電流波形をディジタルサンプ４リングして平均値
を求める装置では、人力波形の周期とサンプリング周期
とが一致しない場合に誤差が生じていた。

これを図面で説明すると、第７図に示す波形のように、
入力波形の周期Ｔ　＋　ｎがサンプリング周期ＴＡ，Ｄ
の整数倍でない場合、すなわち、Ｔｔｈｆ＝ｎ−ＴＡ／
Ｄ （ｎ＝２．　　３．　　４・・・・） の場合、第７図のように端数が生ずる。このように端数
が生ずると平均値 または の検出値に誤差を与えてしまう。

このため、上記の端数による影響を小さくする方法とし
て、従来は、次のような方法があった。

■　入力波形のサンプリング周期ＴＡ，Ｄを’Ｌｒ＋＝
　ｎ−ＴＡ／Ｄ となるように、Ｔ”Ａ７ｎを調整制御する方法。

■　Ｔ＋，，＝　ｎ−ＴＡ／＋１となるまで、人力波形
の数サイクルにわたってサンプリングして、平均値を演
算する方法。

■　サンプリング周期ＴＡ，．を短くし、入力波形の周
期Ｔｌｈに対する端数を極めて小さなものとしてその誤
差を小さくする方法。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来の■のヅンプリング周期ＴＡ／Ｄを
調整制御するため、周波数可変範囲の大きなフエーズロ
ツク回路を必要として、回路構或が複雑になるとともに
高価なものとなる問題があった。

また従来の■の方法では、入力波形とサンプリング周期
とが一致するまでは、測定ができないため、測定応答時
間が長くなる問題があった。

さらに、従来の■の方法では、高速のアナログディジタ
ル変換回路を必要として高価なものとなる問題があった
。

本発明は、上述の問題を解消するもので、サンプリング
周期の調整を必要とせずにすみやかに平均値の測定がで
き安価な平均値測定装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、人力された電圧波形または電流波形をサンプ
リングしてアナログディジタル変換する手段と、この手
段の出力電圧値または出力電流値から平均電圧または平
均電流値を演算する手段とを備えた平均値測定装置にお
いて、上記アナログディジタル変換されたディジクル電
圧値またはディジタル電流値の絶対値をとる手段と、こ
の手段の出力絶対値を通過させるローパスフィルタ手段
と、このローパスフィルタ手段の出力を入力側に帰還加
算する手段とを備えたことを特徴とする。

〔作用〕

入力電圧波形または入力電流波形がアナログディジタル
変換回路で一定間隔のサンプリング周期によりサンプリ
ングされてディジタル信号に変換された電圧値または電
流値（瞬時値）は、演算回路によってつぎの演算処理が
なされる。

演算回路では、まず、ディジクル電圧値またはディジタ
ル電流値の絶対値を算出する。そしてこのディジタル電
圧値またはディジタル電流値の絶対値をディジタルのロ
ーパスフィルタに通し、この出力を入力側に帰還して加
算する。複数回のサンプリング値をローパスフィルタを
通過させることにより平均電圧値または平均電流値がそ
の真値に漸近するので、所定回数にわたるサンプリング
値により平均値が求められて表示される。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明実施例を説明する。

第１図は本発明一実施例の構戊を示すものである。なお
、この実施例では、電圧波形をサンプリングして平均電
圧値を測定する構或について説明する。電流波形をサン
プリングして平均値を測定する構或についてはその構或
および動作が同様であり、？４ｆｆＥを電流に置き換え
ればよいため、その説明を省略する。

この実施例の平均値測定装置は、人力された電圧波形を
サンプリングしてアナログディジタル変換する手段とし
てのアナログディジタル変換回路２と、このアナログデ
ィジタル変換回路２の出力電圧値から平均電圧値を演算
する手段としてのディジクルシグナルプロセッサ３とを
備えた平均値測定装置において、上記アナログディジタ
ル変換されたディジクル電圧値の絶対値をとる絶対値演
算手段３１と、この絶対値演算手段３１の出力絶対値を
通過させるローパスフィルタ　（ＬＰＦ）３２と、この
ローパスフィルタ３２の出力を人力側に帰還加算する手
段とを備えたことを特徴とする。

そして、この実施例の平均値測定装置は、電圧が人力さ
れる入力回路１と、この人力回路１に入力された電圧波
形を一定のサンプリング周期ＴＡ／。

でサンプリングしてディジクル電圧値にアナログディジ
タル変換するアナログディジタル変換回路２と、本発明
の特徴とする演算処理を行うディジクルシグナルプロセ
ッサ（ＤＳＰ＞３と、求めた平均電圧値Ｖ　ＡＶ　Ｅを
表示する表示装置４とを備える。

ディジタルシグナルプロセッサ３は、サンプリングされ
たディジタル電圧値（瞬時値〉の絶対値を演算する絶対
値演算手段３１と、この演算された絶対値電圧値が通過
するディジクルのローパスフィルタ　（ＬＰＦ）３２．
：！：、このローパスフィルタ３２の出力値を入力側に
加算する加算器３４と、ローパスフィルタ３２から平均
電圧値を得る手段３３とを備える。

なお、上記ディジタルシグナルプロセッサ３に代えて演
算処理を行うマイクロプロセッサあるいはその他の各種
演算処理装置を用いることができる。

次に本実施例の動作を第２図および第３図を参照して説
明する。第２図は本実施例の動作を示すフローチャート
であり、第３図は本実施例の動作を説明する波形図であ
る。

入力回路１に人力された電圧波形はアナログディジタル
変換回路２で一定のサンプリング周期ＴＡ７Ｄでサンプ
リングしてアナログディジタル変換する（ステップＳｌ
）。この入力電圧波形をサンプリングする様子を第３図
（ａ）に示す。

次にディジタルシグナルプロセッサ３の絶対値演算手段
で、電圧瞬時値■。を絶対値にずるくステップＳ２）。

この絶対値の瞬時電圧値ｌＶｏを第３図（ｂ）に示す。

次にこの絶対値の瞬時電圧値Ｖ，，１をローパスフィル
タ３２を通過させる（ステップＳ３）。この瞬時電圧値
の絶対値ＩＶ９を通過させることにより、 が演算される（ステップＳ４）。そしてこのスデップ３
２〜Ｓ４の処理をサンプリングされた瞬時電圧値Ｖ７に
ついて順次行って帰還加算し、平均電圧値Ｗ　Ａ　Ｖ　
Ｅが求められる。この処理により、第３図（Ｃ）に示す
ように、演算された平均電圧値の真値に次第に漸近して
いくことが理解できる。

また、求められた平均電圧値を表示装置４に平均電圧値
Ｖ　Ａ　Ｖ　Ｅとして表示する（ステップＳ６）。

次に本実施例での演算開始点の特徴について説明する。

第４図（ａ）に示すように、入力電圧波形に対する演算
開始点が、変化する人力電圧波形についてサンプリング
しているときは、前述の平均電圧値の真値を求めること
ができる。

これに対して、第４図（ｂ）に示すように、演算開始点
では人力電圧Ｖ。が「０」であり、この人力電圧ＩＶ，
，ｌ＝０の時間が非常に長いときには、入力電圧が「Ｏ
」でなくなっても、平均値はすぐに大きくならず、長い
時間が経過しないと応答しない。そこで、本実施例では
、ローパスフィルタ３２を通過させることにより、演算
開始点を入力電圧波形が変化した点を演算開始点とした
。

このため、入力電圧波形が変化するまでは、平均値の表
示は第４図（Ｃ）に示すように、「零」であり、人力電
圧波形が変化し始めてから演算を開始する。

本実施例による平均電圧値ＶＡＶＥの演算により、真値
に収束するまでに要する時間について説明する。上記ロ
ーパスフィルタ３２の定数を０．　０００５、サンプリ
ング周期を１０　ｋ　Ｈｚとして、入力信号周波数を商
用周波数（５０馳〜４００　ＨＺ）とすると、ほぼ３０
０００回（約３秒〉程度のサンプリング数によって平均
電圧値の真値０．　６３７に収束する。なお、この収束
に要するサンプリング数は、ローパスフィルタ３２の定
数、人力信号周波数によって大きく異なる。なお、入力
信号の周期Ｔ　＋　ｎがサンプリング周９ １０ 期ＴＡ，［１の整数倍で、入力信号の１周期あたりのサ
ンプリング数が非常に少ないときは平均電圧値の真値を
得ることができない。

そのサンプリング数に対する得られた平均電圧値の具体
的な数値を次の表に示す。

（以下本頁余白） １ １ 本発明による平均値の測定をシミュレーションによって
求めた例を第５図および第６図に示す。

このシミュレーションは真値への収束を早めるため、人
力信号周波数とサンプリング周波数を商用周波数をサン
プリングするものに比べて高速なものとしている。

第５図は、サンプリング周期ＴＡ／，が入力波形の周期
Ｔｌｈの整数倍でなく、端数が生ずる場合であり、入力
波形として正弦波を用い、入力信号周波数を１７５．　
４３８６ｋ池、入力信号の振幅１，ＯＶ（ｐ−ｐ）　、
サンプリング周期ＩＭＨｚで行った例である。このシミ
ュレーションでも、約２９ｍｓ程度、商用周波数で行っ
た場合には、約３秒で真値に収束することが理解できる
。

また第６図は、サンプリングで端数を生じない例であり
、入力信号の振幅を１，Ｏ　Ｖ（Ｐ−Ｐ）　、サンプリ
ング周期を１Ｍｌ｛Ｚで行った例である。この場合もほ
ぼ２９ｍＳ程度で真値に収束できることが理解できる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明は、入力波形の周期とサンプ
リング周期との間にずれがあったとしても、サンプリン
グ周期の調整を必要とせずにすみやかに平均値の測定が
でき、装置を安価に構威することができる平均値の測定
装置を実現できる効果がある。また、ローパスフィルタ
が既或のものを利用できるため、サンプリングしたディ
ジクル電圧値あるいはディジタル電流値を積算平均する
ための特別の演算回路を必要とせず安価に構或できる利
点がある。

さらに人力波形の変化に対応して平均値を測定できる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の構戊図。 第２図は実施例の動作フローチャート。 第３図は実施例を説明する波形図。 第４図は実施例の演算開始点を説明する図。 第５図および第６図は実施例によって平均電圧値を求め
たンミュレーション結果を示す図。 １３ １４ 第７図は入力波形とザンプリング周期との間にずれがあ
る場合の波形図。 １・・・入力回路、２・・・アナログディジタル変換回
路、３・・・ディジタルシグナルプロ．セッサ、４・・
・表示装置、３１・・・絶対値演算手段、３２・・・ロ
ーパスフィルタ、３４・・・加算器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、入力された電圧波形または電流波形をサンプリング
   してアナログディジタル変換する手段と、この手段の出
   力電圧値または出力電流値から平均電圧値または平均電
   流値を演算する手段とを備えた平均値測定装置において
   、 上記アナログディジタル変換されたディジタル電圧値ま
   たはディジタル電流値の絶対値をとる手段と、 この手段の出力絶対値を通過させるローパスフィルタ手
   段と、 このローパスフィルタ手段の出力を入力側に帰還加算す
   る手段と を備えたことを特徴とする平均値測定装置。