JPS59200971A - デマンドトランスデユ−サ - 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】 この発明は交流電流や電力のデマンド計測の用に供され
るデマンドトランスデユーサに関するものである。

一般に、溶接機等のように負荷の変動の激しい回路の電
流等を計測する場合は、汎用の電流計等では指示の変化
が激しく読みとシが難しい。このため、従来は応答速度
の遅い（時定数の大きい）計器、たとえば、バイメタル
を用いた熱動形の計器等を使用していた。

ところで、バイメタルを用いた計器は、計器時定数（以
下、時限と呼ぶ）を均一にするために該バイメタルの精
度を高くする必要があるが、バイメタル材の選定ないし
は加工上の問題で大きな制約を受けている。またこの計
器は入力信号として計器用変成器の２次側電圧ＡＣ１１
０Ｖ、電流ＡＣ５Ａ等を入力する場合が多いため、測定
現場と監視場所が離れた、いわゆる遠隔計測には測定現
場と計器を結ぶ線路損失等が太きく、シたがってこのよ
うな計測態様には不向であった。さらには近年その普及
のめざましいデータロガ−等の電子計算機機宿に対して
データを供給できない等の不具合があった。

この発明は以上のような点に鑑みてなされたもので、簡
単な回路構成で均一な時限特性を有したデマンドトラン
スデユーサを提供することを目的としている。すなわち
任意に選べる時限特性でもって、入力直流電圧（または
電流）に比例した出力直流電圧（または電流）を得るよ
うにすることすれば、交流電流や電力等のデマンド計測
を容易に行なえるうえ、遠隔計測にも対応でき、とくに
データロガ−等へのデータ供給も可能となる。

以下、この発明に係るデマンドトランスデユーサを図面
にしたがって説明する。

まず、第１図に示すように横軸に時間ｔ１縦軸に出力Ｅ
。を表わすグラフにおいて、時間１＝０のときの出力Ｅ
ｏ＝Ｏをスタートとして、ｔ＝ｔ１のときＥ　ｏ　＝　
Ｅｏ　１．１＝１２のとき、Ｅｏ　＝　Ｅｏ　ｔ、−・
なる軌跡を考える。この軌跡は第１図に示すように時間
ｔが十分大きくなれば、出力Ｅｏｌｄ収束値Ｅｉに限シ
なく近づくものであシ、時間１．　、１２．１．・・・
につぃて、ｔ、−ｔ、−ｔ、＝　ｔ、−ｔ２＝　ｔ、−
ｔ、−・・・−ｋ（ただし、ｎ；正の整数、τ；定数）
とすると、このグラフの軌跡はつぎの（１）式で表わせ
るものとする。

（ただし、ｍは正の整数でＥｏｍおよびＥｏｍはそれぞ
れｍ番目および（ｍ−ｌ）番目の出力を示す） （１）式の右辺をＥｉ、ｎのみで表わすと、（２）式の
ようになる。

（２）式のＥｏｍおよびＥｏｎの右辺を簡略化する。

吉（＋＋（＋−吉）＋・・・＋（１−わｎ−１）＝（１
（ｌｉ月（（Ｉ　＋（１Ｊ−）十・・・＋（１−吉）”
−’）＝１−（＋−吉）ｎ 、’、Ｅｏｍ＝（ｌ−（１−吉）−）Ｅｉ　・（３）Ｅ
ｏｎ−（１−（１−土）ｎ）Ｅｉ・・・（４）以下に説
明するデマンドトランスデユーサは上述した第１図の曲
線で示すような時間−出力特性を有するもので、該デマ
ンドトランスデユーサに入力Ｅｉを時間ｔだけ連続して
印加したときの出力Ｅ（１上記（３）式において、ｍ　
＝　！　ｎとおいたときの値であるので、次式で表わせ
る。　　　　　　　　、土 Ｅｏｍ（１−（ｌ−古）τ”）Ｅｉ ここで、第１．♀および（１）式において、区間τにお
ける分割数ｎを十分大きくすれば、上記（６）式に８２
８）に近づいていく。たとえばｎ　＝　１０’のとき２
゜７１８４２、ｎ　＝　１０’のとき２．７１８２８で
ある。したがって、（６）式は下記（７）式のように普
通のＣＲ積分回路のように簡単に表わすことができる。

１ Ｅｏｍ（Ｉ−ｅ　τ）Ｅｉ　・（７） すなわち、第１図および（１）式に示すようにある区間
でを十分細かくｎ分割したとき、（ｍ−１）番目および
ｍ番目の各出力Ｅｏｍ−ｓおよびＥｏｍの関係がＥｏｍ
　−Ｅｏｍ−１＋１（Ｅｉ　−Ｅｏｍ−１）で表わされ
るように電子回路を構成し、かつ（７）式に示す時定数
τを任意に選べるようにすれば、遠隔計測に対応できる
うえ、データロガ−等へのデータ供給が可能であシ、デ
マンドトランスデユーサとして極めて有効である。

以下、この発明に係るデマンドトランスデユーサの構成
を説明する。

第２図はこの発明に係るデマンドトランスデユーサの例
を示すものである。同図において、（１）は減算回路で
、入力電圧Ｅｉと出力電圧ＥｏＯ差（Ｅｉ−Ｅｏ）に比
例した出力を得る回路である。（２）はパ）レス幅変調
（以下、ＰＷＭと略称する）回路で、減算回路（１）の
出力（Ｅｉ−Ｅｏ）に比例したデユーティ比のバクレス
出力を得る回路で、該出力が論理レベルＭ”の区間をＴ
１論理レベル１Ｌ“の区間をＴ２とすると、つぎの（８
）式を満足するものとする。

　−Ｔ ＝Ｋｔ（Ｅｘ　、Ｅｏ　）　０９．（８）　　（Ｌ　；
定数）Ｔ１＋Ｔ２ （３）は発振回路で、上記ＰＷＭ回路（２）の周期（Ｔ
１＋Ｔ２）に比べて、十分短い周期（高い周波数ｆ）の
パルスを出力するものである。（４）は前記発振回路（
３）のパルスをカウントするカウンタで、そのカウント
方向は上記ＰＷＭ回路（２）の出力状態に応じて変化し
、ＰＷＭ回路（２）の出力が１了、すなわちＴ１区間で
はアップカウントし、′Ｌ”のとき、すなわちＴＪ区間
ではダウンカウントするようになっている。

（５）はディジタル、アナログコンバータ（以下、％コ
ンバータと略称する）で、上記カウンタ（４）のディジ
タル出力をアナログ電圧に変換するものである。なお、
（６）は入力端子、（７）は出力端子である。

つぎに、上記構成の動作を第３図とともに説明する。カ
ウンタ（４）は発振回路（３）のパレスをＰＷＭ回路（
２）の出力がＳＳｄ／のとき、すなわちＴＩ区間でアッ
プカウントしく同図（Ｂ）　、　（Ｃ１＞　、該出力が
１Ｌ“のとき、すなわちＴ２区間でダウンカウントする
（同図（ロ）。

（Ｃ）　）。したがって発振回路（３）の出力パルスの
周波数をｆ（同図（Ａ））、周波数ｆのパルスを時間ｔ
だけアップカウントし六ときのカウンタ（４）の出力Ｑ
ＯをＱｏｍに２ｆｔとすると、発振回路（３）の周期暑
はＰＷＭ回路（２）の周期（’ｒ＋　十Ｔ２　）に比べ
て十分率さいので、入力端子（６）に入力Ｅｉを連続し
て時間ｔだけ印加したときのカウンタ（４）の出力はつ
ぎの（９）式で表わせる。

Ｑｏｍに２ｆｔ Ｔ ＝ｋｔｆ舅了忙・ｔ ＝に、　Ｋ２ｆ　（Ｅｉ−Ｅｏ）　ｔ・・・（９１（−
，１８）式を代入）（９）式に示すようにカウンタ（４
）の出力ＱＯは入力Ｅｉと人コンバータ（５）の出力Ｅ
ＯＱ差に比例している。

したがって入力端子（６）に入力Ｅｉを印加したとき、
第１図および（１）式に示すように区間τを十分１ｔ（
０かくｎ分割し、（ｍ−ｌ）番目におけるカウンタ（４
）の出力をＱｏｍ＝１　、　％コンバータ（５）の出力
をＥｏｍ−、とすると、ｍ番目におけるカウンタ（４）
の出力Ｑｏｍおよび仮コンバータ（５）の出力Ｅｏｍは
それぞれつぎのようになる。

Ｑｏｍ＝Ｑｏｍ−＋＋に１に２ｆ（Ｅｉ−Ｅｏｍ−＋）
、　　　・・−（Ｉｆ））ａコンバータ（５）の−力Ｅ
ｏとカウンタ（４）の出力Ｑｏとの関係をＥｏｍＫＱｏ
　（Ｋ３；定数）とすると、Ｅｏｍ＝に３Ｑｏｍ ＝に、（Ｑｏｍ−＋＋に、に２ｆ（Ｅｉ−Ｅｏｍ−＋）
、　　）（’、’　（１０）式代入） ＝Ｅｏｍ−ｒ　＋に、に２に、　ｆｒ　−吉（Ｅｉ　−
Ｅｏｍ−１）−（１１）（°、°Ｅｏｍ−，＝に、Ｑｏ
ｍ−１）０１）式において、Ｋ１に２に、ｆ−告とする
と、該（１１）式は前記（１）式と同一となシ、その時
間−出力特性は第１図のようになる。

第２図の回路において、減算回路（１）、ＰＷＭ回路（
２）、発振回路（３）、カウンタ（４）、％コンバータ
（５）等はいずれも周知の電子回路で比較的簡単に実現
可能であるので、具体的な回路についてはここでは省略
する。上記各回路（１）〜（５）は容易に高精度化する
ことが可能であシ、まだ前述した時限τを決定する各回
路（１）〜（５）の定数に１．　Ｋ２ｆ　、に、等は各
回路（１）〜（５）に使用する抵抗値等を変えるだけで
容易にかつ精密に設定できる。

なお、以上の説明では第１図に示すよりなＣＲ積分回路
における充電カーブに相当する上昇特性のみ記載したが
、前記ＰＷＭ回路（２）の出力Ｔ１．Ｔ２について（Ｅ
ｉ−Ｅｏ）＝ＯのときＴ１＝Ｔ２、（Ｅｉ−Ｅｏ）　：
＞　０のときＴ１＞Ｔ２、（Ｅｉ−Ｅｏ）（ＯのときＴ
Ｉ＜Ｔ２になるような回路を使用すれば、同様にして（
Ｅｉ−Ｅｏ）　（０の場合は放電カーブに相当し、同一
時定数τを有する下降特性を呈する。

以上のようにこの発明によるデマンドトランスデユーサ
は、特殊な部品や回路等を使用することなく、比較的簡
単な回路で均一で、かつ任意に選べる時磯特註をもった
出力を得ることができ、その出力はアナログ電圧あるい
はカウンタの出力を取り出せばディジタル値として使用
することができるので、近年その普及のめざましいデー
タロガ−へのデータとして、さらには遠隔計測用として
巾広い利用が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るデマンドトランスデユーサの説
明に用いる時間−出力特性図、第２図はこの発明に係る
デマンドトランスデユーサの例を示すブロック図、第３
図は同デマンドトランスデユーサの動作説明用の各部信
号波形図である。 （１）・・・減算回路、（２）・・・パ）レス幅変調回
路、（３）・・・発掘回路、（４）・・・カウンタ、（
５）・・・ディジタル・アナログコンバーク、（６）・
・・入力端子、（７）・・・出力端子。 なお、図中同一符号は同一もしくは相当部分を示す。 代理人大岩増雄

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 路と、該減算回路の出力に比例したデユーティ比のパ）
   ンスを得るパルス幅変調回路と、このパルス幅変調回路
   のパルスの周期よりも短い周期のパルスを出力する発振
   回路と、アップカウント、ダウンカウント切換入力端子
   に前記パルス幅変調回路の出力端子を接続し、かつクロ
   ックパルス入力端子に前記発振回路の出力端子を接続し
   てなるカウンタと、該カウンタの出力をディジタル、ア
   ナログ変換するディジタル、アナログコンバータとを備
   え、該ディジタル、アナログコンバータの出力端子から
   任意に選べる時定数をもって入力に比例した出力を得る
   ようにしたことを特徴とするデマンドトランスデユーサ
   。