JP2956048B2 - 電源監視装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、機器の動作に影響を与
える可能性のあるスパイクや瞬断等の電源電圧の異常を
検出するための電源監視装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の電源監視装置としては、ＡＣ／Ｄ
Ｃコンバータの直流側（二次側）における、例えば５Ｖ
の直流電源電圧の異常を監視するものが一般的である。
このような電源監視装置は、時定数回路や電圧コンパレ
ータなどを集積回路化したものが市販されており、多く
のパーソナルコンピュータやワークステーションに装備
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の電源
監視装置のように二次側の電圧だけを監視する場合、停
電や比較的長時間にわたる電圧異常が発生した場合の検
出は可能であるが、ＡＣ／ＤＣコンバータの交流側（一
次側）、すなわち商用電源の比較的短時間の電圧異常を
検出することは困難である。例えば、一次側において電
圧の瞬断やスパイクといった数十msec程度の電圧異常が
発生すると、これは従来の二次側電圧だけを監視する電
源監視装置では検出されず、電源部を通過してコンピュ
ータの記憶装置の内容を破壊するなどの問題を引き起こ
すことがある。

【０００４】一般に、商用電源の瞬断やスパイクは、極
めて短期間に元の状態に回復する。したがって、例えば
長時間にわたる処理をワークステーションに自動的に行
わせているときに一次側に電源異常が発生し、記憶デー
タが破壊されるなどしてワークステーションが動作異常
を起こしたとしても、一次側の電源電圧は直ちに元の状
態に戻るので、オペレータが後からワークステーション
の動作異常を発見しても既に一次側の電源電圧は正常に
戻っており、しかも二次側の電源監視装置は何も異常を
検出しておらず、結局ワークステーションの動作異常の
原因を特定できないという事態が予想される。このよう
な場合、このワークステーションの動作異常がワークス
テーション自体に問題があったのか、二次側の電源回路
の異常によるものなのか、あるいは一次側の商用電源の
電源異常によるものなのかを特定できなければ、その後
に適切な対処を行うことは難しい。

【０００５】ところで、一次側の電源異常を検出するた
めの専用の装置が従来から知られているが、かかる装置
は非常に高価であり、また大型であるため設置が容易で
はない。更に、かかる装置で検出された異常を解析する
ためには専門のオペレータが必要となるなど、不便な点
が多く、どこでも簡便に電源電圧を監視できるというも
のではない。

【０００６】本発明は上記事情に基づいてなされたもの
であり、簡単な装置で簡便に、商用電源における瞬断や
スパイクといった短時間の電圧異常を検出することがで
きる電源監視装置を提供することを目的とするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、請求項１記載の発明は、電源回路の一次側の交流
電圧をディジタル化した一次側電圧データを得るＡ／Ｄ
変換手段と、正常電圧に関する基準データを記憶する第
一の記憶手段と、前記一次側電圧データ及び前記基準デ
ータに対し所定の処理を行うとともに両者を比較して前
記電源回路の一次側の交流電圧の異常の検出を行う異常
検出部とを備えたことを特徴とするものである。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記異常検出部は演算手段及び比較判定手
段を有し、前記演算手段は、前記一次側電圧データ及び
前記基準データの実効値を求めるとともに、前記一次側
電圧データと前記基準データとの差分値を求め、前記比
較判定手段は、前記差分値が所定の値を越えたときに、
前記一次側電圧データと前記基準データの実効値を比較
することを特徴とするものである。

【０００９】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の発明において、前記第一の記憶手段に記憶される前
記基準データは、外部からの操作により変更可能である
ことを特徴とするものである。

【００１０】請求項４記載の発明は、請求項１又は２記
載の発明において、前記第一の記憶手段に記憶される前
記基準データは、前記電源回路の一次側の交流電圧波形
を所定期間にわたりサンプリングし、必要に応じ所定の
処理を行って得ることを特徴とするものである。

【００１１】請求項５記載の発明は、請求項１，２，３
又は４記載の発明において、前記異常検出部が一次側の
交流電圧の異常を検出したときにその異常電圧に関する
データを記憶する第二の記憶手段を有することを特徴と
するものである。

【００１２】

【作用】請求項１記載の発明は前記の構成により、Ａ／
Ｄ変換手段によって得られる一次側電圧データも第一の
記憶手段に記憶されている基準データも、共にディジタ
ル信号であり、異常検出部において演算などの処理やデ
ータの値の比較などを容易に行うことができる。これら
の処理や比較の結果、一次側電圧データと基準データと
の間に所定値を越える違いがある場合には、電源回路の
一次側の電圧に異常があると考えることができる。異常
検出部がこのような異常を検出したときは所定の信号を
出力し、一次側の電源電圧に異常が生じたことを知らせ
る。

【００１３】請求項２記載の発明は前記の構成により、
異常検出部には演算手段及び比較判定手段がある。演算
手段によって求められる実効値は、正弦波形の１周期分
の平均の電圧である。したがって、電圧異常の検出に単
なる差分値だけを用いるのではなく実効値も用いること
により、機器に影響を与える可能性の少ない極めて短時
間の電圧変動やゼロクロス付近での瞬断を異常と判断せ
ず、機器に異常を与える可能性の高い異常のみを選択的
に検出することができる。

【００１４】請求項３記載の発明は前記の構成により、
ＡＣ電源ラインに接続する機器の種類やＡＣ電源ライン
の状況等に応じて、電源電圧と比較すべき適正な基準デ
ータを外部から設定することができる。

【００１５】請求項４記載の発明は前記の構成により、
電源の正常な状態から装置が自動的に前記記憶手段に記
憶される基準データをサンプリングするので、オペレー
タが予め信号波形を設定する必要はなく、また、電源電
圧が時間とともに多少変動することがあっても、一定時
間毎にサンプリングを行うことにより、この時間的な変
動を異常と判断することを防止できる。

【００１６】請求項５記載の発明は前記の構成により、
第二の記憶手段に異常電圧に関するデータを記憶させる
ことにより、検出された異常を後から解析することがで
き、必要な対策を措置を講じる際に参考にすることがで
きる。

【００１７】

【実施例】以下に図面を参照して本発明の一実施例につ
いて説明する。図１は本発明の一例である電源監視装置
のブロック図、図２は図１の電源監視装置を内蔵したワ
ークステーションの概略構成図、図３〜図５は図１の電
源監視装置に基づいて構成した電源監視モジュールの概
略構成図、図６は電源監視モジュールを組み込んだプロ
セッサシステムの概略構成図である。

【００１８】図１において、ＡＣ電源ライン１２は、通
常の５０Hz又は６０Hzの１００Ｖ商用電源ラインであ
る。ＡＣ電源ライン１２上の電圧は、正常な状態では実
効値１００Ｖの正弦波形を描くが、種々の原因によりし
ばしば瞬断やスパイクなどの電圧異常が発生する。この
ような電圧異常は、このＡＣ電源ライン１２から電力の
供給を受けているパーソナルコンピュータやワークステ
ーション等に悪影響を及ぼし、場合によっては磁気記憶
装置や半導体メモリなどの記憶内容を破壊することがあ
る。

【００１９】図１の電源監視装置１０は、上記のような
電圧異常を検出するために、ＡＣ電源ライン１２に接続
され、常に電圧異常の検出動作を行っている。電源監視
装置１０は、異常を検出しようとする電圧をＡＣ電源取
込み部１４によって取り込む。この電圧は整流部１６に
よって全波整流され、Ａ／Ｄ変換部１８によってディジ
タル信号に変換される。このディジタル信号は、信号処
理部２０に送られ、ここで実効値を求める演算などが行
われる。処理された信号は、通常は比較判定部２２に送
られるが、基準データを得る場合には、サンプリング部
２４によって取り込まれる。

【００２０】サンプリング部２４は所定の間隔で信号処
理部２０からデータを取り込み、これを基準データとす
る。ただし、この基準データが正確でないと電圧異常を
検出できないので、このデータを理想波形と比較するた
めに、図１の理想波形生成部２８には理想的な波形の実
効値を記憶させておき、サンプリングしたデータがこの
理想的な波形から逸脱している場合には、新たに別のデ
ータをサンプリングする。尚、この場合の判断は、後述
する経時的な電圧変動を考慮して、著しく逸脱している
場合を除き、取り込むこととする。

【００２１】次に図２のフローチャートを参照しなが
ら、図１の電源監視装置１０の動作について説明する。
電源電圧の異常を監視するためには、まずステップＳ１
において基準波形に関する基準データを作成する。本実
施例では、この基準波形に関する基準データの作成方法
は、ＡＣ電源ライン１２から正常な電圧波形をサンプリ
ング部２４によって１周期分サンプリングし、これをメ
モリ２６に記憶させておいて基準波形として用いるが、
必要に応じて外部からオペレータが設定タップ３４を介
してメモリ２６に所定の電圧波形のデータを書き込むこ
ともできる。ＡＣ電源ライン１２の定格電圧は１００Ｖ
とされていても、長期的にみると多少の変動がある。こ
のような経時的な電圧変動を異常とみなさないために、
図１の電源監視装置では、例えば１０分間隔でこの電圧
をサンプリングし、基準データを更新する。

【００２２】図２のステップＳ２では、ＡＣ電源取込み
部１４によってＡＣ電源ライン１２から異常を検出すべ
き電圧波形を取り込み、そして整流部によって全波整流
する。整流された電圧波形は、ステップＳ３においてＤ
／Ａ変換部１８によりディジタル信号化される。ここで
は１周期当たり例えば６４サンプルとし、１サンプル当
たり８ビットで量子化する。

【００２３】こうしてディジタル信号とされた電圧デー
タは信号処理部２０へ送られる。ステップＳ４では、図
１の信号処理部２０によりディジタル的に基準波形と実
際の電圧波形とを比較し、差分値を求める。ステップＳ
５ではこの差分値が、例えば連続する１０サンプルにつ
いて予め規定された値を越えたか否かを判断し、例えば
瞬断やスパイクといった短時間の電圧変動によってこの
差分値が予め設定されている第一の規定値を越えた場
合、ステップＳ６においてそのデータを含む電圧波形の
実効値が基準波形の実効値に対してどの程度の割合であ
るかを求める。この動作は図１の比較判定部２２におい
て行われる。上記のように差分値だけでなく実効値の計
算も併せて行うのは、例えば、差分値がある程度大きな
値になったとしても、例えばゼロ点付近での瞬断等のよ
うに実効値がそれほど大きく変動しなければ、機器に影
響を与えることはほとんどなく、したがって単純に差分
値だけを計算したのでは機器の動作に問題ない程度の電
圧変動であっても頻繁に異常警報が発せられ、異常検出
を行う意味が無くなるからである。

【００２４】この実効値の割合が所定の第二の規定値を
越えた場合には、ステップＳ７において電源電圧に異常
があると判定し、その旨の信号をＦＡＩＬ出力３２へ送
出する。更に、ステップＳ８において、異常電圧のデー
タを図１のメモリ３０へ記憶する。これは、後に電圧異
常の内容を調べて必要な対策を講じる際に、どのような
異常が生じているかを知る必要があるためであり、メモ
リ３０からのデータの読み出しは、異常データ出力タッ
プ３６を介して行われる。

【００２５】尚、図１のブロック図において、メモリ３
０、ＦＡＩＬ出力３２、設定タップ３４を設けるかどう
かについては、それぞれの状況に応じて任意に決定する
ことができる。

【００２６】図２のフローチャートでステップＳ１０以
降の動作は、ＡＣ電源ライン１２上の電圧が、瞬断やス
パイクといった短時間の異常ではなく、全体的に変動し
た場合にこれを検出する動作である。具体的には、ステ
ップＳ１０において１分間程度にわたって電圧の実効値
を求め、ステップＳ１１においてこれを予め設定してあ
る閾値と比較して異常の検出を行う。ここで、例えば電
源電圧の実効値が８０Ｖ程度に低下したときなどには異
常とされ、ステップＳ１２においてその旨の信号を出力
する。

【００２７】次に図３〜図５の電源監視モジュールにつ
いて説明する。これらは、図１の電源監視装置をもとに
構成されるものである。図３の電源監視モジュール４０
は、簡易にＡＣ電源ラインの電圧異常を検出するよう機
能を最低限にしぼって構成した装置であり、図１の端子
３２としてはＦＡＩＬ信号出力タップ４２のみが設けて
ある。また、ＡＣ電源入力タップ４４は図１のＡＣ電源
ライン１２に接続される。ＦＡＩＬ信号出力タップ４２
には図１の比較判定部２２から信号が供給される。ＦＡ
ＩＬ信号出力タップ４２からの信号は例えばコンピュー
タなどの制御手段に供給され、制御手段はこのＦＡＩＬ
信号が出力されたときに警報音を発したり、又は警報ラ
ンプを点灯するよう構成することができる。図３の装置
では、単に電圧異常が発生したことを知らせるだけであ
り、機能は限定されているが、電圧異常の有無だけを知
りたい状況では、簡便な装置で異常検出の目的を達成で
きる。

【００２８】図４の電源監視モジュール５０は、図３の
装置に、検出レベル設定タップ３４及びＡＬＡＲＭ信号
出力タップ５４を付加したものである。検出レベル設定
タップ３４は図１のメモリ２６に接続され、オペレータ
はこの検出レベル設定タップ３４に所定の信号を供給す
ることにより、外部からメモリ２６の内容を書き換えて
基準データの設定を変更できる。また、必要に応じて複
数の基準データを設定することもできる。

【００２９】図４の電源監視モジュールにＡＬＡＲＭ信
号出力タップ５４を設けたのは、電圧異常の状況に応じ
てＦＡＩＬ信号出力タップ４２又はＡＬＡＲＭ信号出力
タップ５４に信号を出力するためである。ＦＡＩＬ信号
は、機器が正常に動作できなくなる程度の異常が発生し
た際に出力される。一方、ＡＬＡＲＭ信号は、比較的軽
微な異常が発生した際に出力される。ＡＬＡＲＭ信号
は、直ちに異常とはならなくても、電源の品質が悪化し
ていることをオペレータ等へ知らせるという役割を持
つ。

【００３０】図５の電源監視モジュール６０は、図４の
装置に更に異常データ出力タップ３６を付加したもので
ある。異常データ出力タップ３６は、図１のメモリ３０
に接続されており、電圧異常が発生し、そのデータが図
１のメモリ３０に記憶されたときに、その内容を外部に
取り出すためのタップである。この異常データ出力タッ
プ３６を例えばパーソナルコンピュータなどの制御手段
に接続し、この制御手段を介してデータを読みだすこと
により、電圧異常の内容を解析することができる。

【００３１】図６は、図３〜図５のうちいずれかの電源
監視モジュールを組み込んだプロセッサシステム７０の
概略構成図である。このプロセッサシステム７０は、例
えばパーソナルコンピュータ等であり、電源監視モジュ
ール７２はその筐体内部の電源部に設けられる。図６の
プロセッサシステムには電源監視モジュール７２の他
に、ＡＣ／ＤＣコンバータ７４の二次側の電圧を監視す
る電源監視モジュール７６も設けられている。すなわち
電源監視モジュール７２は商用電源の電圧異常を監視す
るためのものであり、電源監視モジュール７６はＡＣ／
ＤＣコンバータ７４を経た二次側の直流電源の電圧異常
を監視するためのものである。

【００３２】このようにＡＣ／ＤＣコンバータ７４の一
次側と二次側の両方に電源監視モジュール７２、７６を
設けることにより、パーソナルコンピュータに動作異常
が発生した場合に、その原因が一次側の電源異常による
のか、二次側の電源異常によるのか、あるいはパーソナ
ルコンピュータ自体の異常によるのかを見極めることが
できる。電源監視モジュール７２、７６の出力はパーソ
ナルコンピュータの自己診断部７８に接続され、電源監
視モジュール７２からＦＡＩＬ信号やＡＬＡＲＭ信号が
発せられた場合や電源監視モジュール７６から同様の信
号が発せられた場合に、所定の処理を行い、必要に応じ
て異常の内容をＣＲＴ８０等の表示装置に表示する。ま
た、必要に応じて異常結果をＲＡＭなどからなる記憶部
８２に記憶させ、そのデータを異常内容の解析等に用い
ることができる。そして、その動作異常が一次側の電源
異常である場合には、別の電源ラインに移ったり、異常
が発生しないよう必要な工事を行うなど、適切な対策を
講じることができる。

【００３３】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、その要旨の範囲内で種々の変更が可能であ
る。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、一
次側の交流電圧波形をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ
変換手段、正常電圧に関する基準データを記憶する第一
の記憶手段、及びこれらのディジタル化した一次側電圧
データ及び基準データから一次側の電圧異常を検出する
異常検出部から構成することにより、ＡＣ電源ラインに
おいて発生したスパイクや瞬断などの、二次側直流用の
電圧監視装置では検出できない電圧異常を簡便に検出す
ることができ、これにより、ＡＣ電源ラインから電力の
供給を受けている機器に動作異常が生じた場合の原因の
究明や、必要な対策を講じることが容易となる電源監視
装置を提供することができる。

【００３５】請求項２記載の発明によれば、上記の効果
に加え、演算部において、ディジタル化した一次側電圧
データと基準データの差分値を求めるだけでなく両者の
実効値も併せて求め、差分値が所定の値を越えたときの
み実効値の比較を行うことにより、単に差分値だけで異
常判定を行う場合に、実際には機器に影響を及ぼさない
程度の電圧変動を異常と判定することを有効に防止で
き、有効な一次側の電源電圧異常の検出が可能となる電
源監視装置を提供することができる。

【００３６】請求項３記載の発明によれば、上記効果に
加え、基準データが外部からの操作によって変更可能な
ため、ＡＣ電源ラインや機器の状態に応じて、適正な基
準データを設定したり変更することができるので、柔軟
性の高い一次側の電源電圧異常の検出が可能となる電源
監視装置を提供することができる。

【００３７】請求項４記載の発明によれば、上記効果に
加え、基準データは電源回路の一次側の交流電圧波形を
所定期間にわたりサンプリングし必要に応じ所定の処理
を行って得られ、オペレータが基準データの設定を行わ
なくても自動的に基準データが作成され設定されるの
で、特別な知識がない者でも簡単に使用できる電源監視
装置を提供することができる。

【００３８】請求項５記載の発明によれば、上記の効果
に加え、一次側の電源電圧に異常が検出されたときに、
そのデータを第二の記憶手段に記憶することにより、必
要に応じてこのデータを読み出して異常の内容を解析す
ることができ、そのＡＣ電源ラインの特定の異常が頻発
するようなときに所定の対策を講じるなどの処置を簡単
に行うことのできる電源監視装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の電源監視装置のブロック図
である。

【図２】図１の電源監視装置の動作を示すフローチャー
トである。

【図３】図１の電源監視装置に基づいて構成された簡便
な電源監視モジュールの概略構成図である。

【図４】図１の電源監視装置に基づいて構成された、検
出レベル設定タップを有する電源監視モジュールの概略
構成図である。

【図５】図１の電源監視装置に基づいて構成された、異
常データ出力タップを有する電源監視モジュールの概略
構成図である。

【図６】電源監視モジュールを組み込んだプロセッサシ
ステムの概略構成図である。

【符号の説明】

１０ 電源監視装置 １２ ＡＣ電源ライン １４ ＡＣ電源取込み部 １６ 整流部 １８ Ａ／Ｄ変換部１８ ２０ 信号処理部 ２２ 比較判定部 ２４ サンプリング部 ２６，３０ メモリ ３２ ＦＡＩＬ出力 ３４ 設定タップ ３６ 異常データ出力タップ ４０，５０，６０，７０ 電源監視モジュール ５４ ＡＬＡＲＭ信号出力タップ ７４ ＡＣ／ＤＣコンバータ ７６ 二次側電源監視モジュール ７８ 自己診断部 ８０ ＣＲＴ ８２ 記憶部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電源回路の一次側の交流電圧をディジタ
   ル化した一次側電圧データを得るＡ／Ｄ変換手段と、正
   常電圧に関する基準データを記憶する第一の記憶手段
   と、前記一次側電圧データ及び前記基準データに対し所
   定の処理を行うとともに両者を比較して前記電源回路の
   一次側の交流電圧の異常の検出を行う異常検出部とを備
   え、前記異常検出部は演算手段及び比較判定手段を有
   し、前記演算手段は、前記一次側電圧データ及び前記基
   準データの実効値を求めるとともに、前記一次側電圧デ
   ータと前記基準データとの差分値を求め、前記比較判定
   手段は、前記差分値が所定の値を越えたときに、前記一
   次側電圧データと前記基準データの実効値を比較するこ
   とを特徴とする電源監視装置。
2. 【請求項２】 電源回路の一次側の交流電圧をディジタ
   ル化した一次側電圧データを得るＡ／Ｄ変換手段と、前
   記電源回路の一次側の交流電圧波形を所定期間にわたり
   サンプリングした値に基づいて作成された基準データを
   記憶する第一の記憶手段と、前記一次側電圧データ及び
   前記基準データに対し所定の処理を行うとともに両者を
   比較して前記電源回路の一次側の交流電圧の異常の検出
   を行う異常検出部とを備えたことを特徴とする電源監視
   装置。