JPS626176A

JPS626176A - ２つの整数の比を用いるソリツドステ−ト電子式パルス・スケ−ラ

Info

Publication number: JPS626176A
Application number: JP61110952A
Authority: JP
Inventors: ドナルド・フランク・ブロック; フランシス・イブ・シモン; リチャード・ジョージ・ファーンスワース
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1985-05-23
Filing date: 1986-05-16
Publication date: 1987-01-13
Also published as: BR8602288A; GB2176014A; FR2582408B1; GB2176014B; KR860009306A; FR2582408A1; US4665358A; GB8611231D0; DE3616581A1; CA1241061A

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】［発明の背景］本発明は測定装置に関するものであり、更に詳しくは測
定値を交番信号の周波数によって表わすことができる測
定装置に関するものである。

測定値に関連した周波数を有するパルスを発生する装置
は普通に使用されている。例えば、電気メーターでは、
測定しようとする電力使用量に所望の関係を持つ周波数
で出力パルスを発生するパルス開始装置（ｐｕｌｓｅ　
Ｉｎ１ｔｌａｔｏｒ）を含むものがある。例えば、出力
パルスは、１　ｋＶｈの消費量または他の任意の所望の
消費量毎に発生することができる。このような出力パル
スは電力量ｔＬおよび電力消費者の両方が使用すること
ができ、定期的な毎月の電気メーター読取りにおけるよ
うな普通の可能な間隔に比べてかなり短い間隔で電力使
用量の監視、記録または通信を行なうことができる。

時計（クロック）と組み合わせれば、このようなパルス
は、消費が行なわれる時間帯または曜日に応じて、ある
いはエネルギ使用率に応じて異なる料金率を適用する使
用時間または需要計量システムに用いることができる。

通常の電気メーターでは、典型的にはアルミニウムで作
られた回転円板が用いられていて、この円板を負荷回路
の電圧コイルおよび電流コイルにより発生される回転磁
界によってエネルギ使用量に比例した速度で駆動してい
る。円板のシャフトは、エネルギ使用量を積算し、また
必要な場合は特定の需用時限にわたるエネルギ需要を積
算するために機械的計量装置（レジスタ）に歯車を介し
て連結されている。更に、円板のシャフトは、機械的ま
たは電気機械的にリレーの接点を開閉するため、機械的
カム、光学的センサーまたは他の回転検知装置に歯車に
より連結することができる。

リレー接点の開成は外部との接続に利用することができ
る。

円板のシャフトと回転検知装置との間の歯車比によって
、円板の回転周波数と出力パルス周波数との間の関係が
定まる。電力会社は通常、出力パルスが多数の相異なる
量の内の１つを表わすことを望む。例えば、電力会社は
毎パルスあたりに表わす電力量として１．１０，１００
または１０００　ｋＷｈ等の中から選ぶことを希望する
ことがある。

周知のように、電気メーターは多数の相異なる負荷電流
範囲にわたって数種の相異なる電圧の内のいずれか１つ
で電力使用量を測定しなければならないことがある。更
に、負荷電流および電圧と電気メーターに加えられる電
流および電圧との関係は、負荷回路とメーターとの間に
挿入される電流変成器および電圧変成器によって変更さ
れることがある。上記の変形の各々の組み合わせでは、
カムを駆動するために相異なる歯車比が必要になる。

相異なる歯車比を得るにはそれぞれ相異なる機械的設計
が必要になる。妥当な数の需要家の要求に合わせるため
には、数百までの歯車アセンブリを在庫しておくが必要
になることがある。これは、設計し、短期間で製造し、
在庫し、カタログを作成し、管理するためにコストがか
なり上昇させる。

更に、各歯車比はそれぞれ独特の設計を表わすので、製
造中に一旦特定の歯車比をメーターに設定すれば、メー
ターの大幅な分解や再組み立てを行なわずに工場または
現場で歯車比を変える簡単な方法はない。その結果、需
要家の多数の要求にこたえるためには、コストが高くな
り引渡し時間が良くなるような注文製造を行なわなけれ
ばならない。

理想的には、すべてのメーターのパルス開始装置部が同
一であり、製造後の出荷前または電力会社による受領後
に簡単で安価な操作で比が定められるのが好ましい。ま
た、以前はパルス開始装置を備えていないメーターにパ
ルス開始装置を付加するための手段を設け、付加したパ
ルス開始装置内でパルス人出力比を定め得ることが最も
望ましい。

実際には、電気機械的な電気メーターでは無負荷時の漂
遊磁界の影響によるドリフトや電流の逆流によって回転
円板が逆回転することがある。ドリフトは通常そのため
に円板中に形成された潜動防止用孔によって１回転以内
に制止され、潜動防止用孔は円板を一定の回転位置に固
定し、エネルギ使用の再開による大きなトルクによって
円板が動かされるまで該位置に円板を留める。円板が逆
回転している際、潜動防止用孔によりそれ以上の逆回転
が制止される点に達するまでに、従来のパルス開始装置
は１つ以上のスプリアス◆パルスを発生することがある
。このようなスプリアス・パルスの発生は、円板の逆回
転またはパルス開始装置のカムの逆回転を防止するため
の機械的なラチェット装置によって防止される。このよ
うな機械的ラチェット装置は、順回転の際に望ましくな
い摩擦による減速力を加える慣れがある。

電流の逆流は、例えば、２つの配電網の一方がある時は
同じ回路に対して送電側となり、他の時は受電側となる
ような２つの配電網の間の相互接続により生じることが
ある。このような状況では、メーターの円板の逆回転は
経済的に無視できない意味を有する。双方向電力流を別
々に測定する１つの方法として、２つの別個のメーター
を使用し、各メーターに機械的ラチェットを設けて逆回
転を防止するようにしたものがある。この２つのメータ
ーの内の一方は一方向の電力流によって順回転するよう
に接続され、他方のメーターは反対方向の電力流によっ
て順回転するように接続される。

電流の逆流の生じる別の原因としてはメーター読出しと
次のメーター読出しとの間の時間の一部分中にメーター
を取り外して逆に接続した場合がある。このような逆接
続はメーターの指示値を減少させるか、あるいは、機械
的なデテント（ｄｅｔｅｎｔ）によって逆回転が防止さ
れている場合には、メーターの正しい増加とパルス開始
装置によるパルスの発生とを妨げる。このため、従来技
術では逆転検出装置が設けられることがある。この逆転
検出装置はメーターの逆接続を検出したとき電流に対す
るメーターの動きの方向を自動的に逆転させて、メータ
ーの逆接続に拘わらず計量装置の一方向の積算を維持す
る。このような逆転検出装置を設けることは製造コスト
を高くする。

電力消費量に関連した出力を発生するためパルス開始装
置として動作する電子式パルス・スケーラ（ｐｕｌｓｅ
　５ｃａｌｅｒ）には逆回転に関する前記の要因を考慮
に入れることが好ましい。

シャフトの回転を検知するための非接触形装置がたとえ
ば米国特許第３９４３４９８号、第４０３４２９２号お
よび第４３２１５３１号に開示されている。これらの特
許では、メーターの円板とともに回転する光反射性マー
クまたは開口の通過に応答して光センサーにより位相の
づれた２つの信号を発生している。２つの信号の相対な
位相は円板の順回転と逆回転とを区別するために解釈す
ることができる。改良された光検出式回転検知装置が米
国特許出願第５５０１４２号および第５５０４０７号に
も開示されている。円板の回転に関するデータが電子形
式で得られることによって、所定の係数により円板の回
転に関連付けした出力パルスを発生するための電子式パ
ルスφスケーラの適用が簡単になる。上記の米国特許で
は、順回転を逆回転から区別するための電子式手段が開
示されているが、上記米国特許第３９４３４９８号にお
いて直接的な約数除算が行なわれる以外はスケーリング
機能は開示されていない。このような直接的な約数除算
は電力会社需要者のすべての要求に実質的にこたえるの
に必要な広範囲の比を与えることはできない。

電気機械的な電気メーターの進歩により信頼性があり、
耐久性のある、精密な測定装置が得られたが、測定機能
と積算機能の両方を含む全て電子式のメーターが技術的
または経済的に望ましいことがある。このような全電子
式メーターはいくつかの従来の電子技術のいずれか１つ
を使って電圧値と電流値を測定し、電圧と電流を電子的
に乗算することにより、両者の積すなわち電力に比例し
て変る特性を持つ出力を発生する。電子式計量装置は上
記の出力を積算して、従来の電磁機械的メーターまたは
電磁機械／電子式ハイブリッド拳メーターと類似の方法
で表示しまたは伝送することができる。電流と電圧の積
の１つの適当な出力として、周波数が積に比例して変る
パルス列の出力がある。このときの使用量の積算は所定
の期間にわたってパルスを計数して、その期間内の全電
力使用量を求めることだけで済む。

電子式メーターを実際に製造するには、製品設計の際に
指定された正確な値からずれた許容偏差内の値を有する
電子部品を使用しなければならない。このため、電子式
メーターには通常、調節可能な素子、例えば可変抵抗が
設けられ、これは部品の許容偏差による誤差を是正する
ように電子式メーターの最終組立て中に調整される。こ
のような調節可能な素子は固定値の部品に比べて使用中
に値が変化しやすい。このように、電子式メーターの最
終較正のために調節可能な素子を含めることはその後の
サービス期間後に誤りまたは故障の確率を増加させるこ
とになる。更に、このような調節可能な素子のバーニア
（ｖｅｒｎｌｏｒ）　１！４節は電気メーターの最終組
立て中に自動化することが比較的離しい。最後に、調節
可能な素子で実現可能な調節範囲は、電力会社で用いら
れる相異なる電圧と電流の組み合わせに対処するために
必要な範囲に比べて非常に狭い。その結果、全電子式電
気メーターの購買者の要求にこたえるためにかなり多数
の相異なるメーターおよび／または電圧変成器と電流変
成器を製造し、在庫する必要性が依然として残っている
。

［発明の目的および要約］したがって、本発明の１つの目的は従来技術の欠点を解
消するパルス・スケーラを提供することである。

本発明のもう１つの目的は人力周波数と出力周波数との
比を広範囲に変えることのできるパルス・スケーラを提
供することである。。

本発明の更にもう１つの目的は２つの整数の比に従って
入力周波数に対して出力周波数をスケーリングするパル
ス・スケーラを提供することである。

本発明の更にもう１つの目的は順方向および逆方向電流
によりて生じたパルスを無視するか、別々に処理するか
、または代数的に加算する機能を選択的に行なえるパル
ス・スケーラを提供することである。

本発明の更にもう１つの目的は２つの整数の比がスケー
リング比となる２つの整数を記憶させることによって調
節が行なわれるような電気メーターの最終調節のための
パルス・スケーラを提供することである。

簡単に述べると、本発明は２つの整数の比を用いて入力
周波数と出力周波数との比を制御するソリッドステート
電子式パルス・スケーラを提供するものである。一実施
例では、パルスＱスケーラは電気メーター装置の製造偏
差に対して調節する較正装置として使用される。もう１
つの実施例では、パルス・スケーラは外部回路にパルス
開始装置出力を与えるために使用される。更にもう１つ
の実施例では、上記の両方の機能が１つの装置に含まれ
る。メーター円板の逆回転中に発生された入力パルスの
結果を決定するためにスイッチで選択可能な制御装置が
設けられている。逆方向パルスは、順方向パルスに対し
て用いられたのと同じチャンネルか、または別個のチャ
ンネルで出力パルスを発生するために使用するか、無視
するか、あるいは一時的に記憶して続いて発生する順方
向パルスから減算することができる。

本発明の一実施例によれば、波瀾定量に関連した第１の
周波数を持つパルスを発生するシステムが提（ｊｌ−さ
れ、このシステムは上記量に関連した第２の周波数を発
生する手段と、第２の周波数をスケーリングして第２の
周波数に対して所定の比を持つ第１の周波数を発生する
手段とを有し、該所定の比は第１の整数と第２の整数の
比を含んでおり、更に、上記のスケーリングする手段の
中に非揮発性記憶装置が設けられ、この記憶装置には第
１の整数および第２の整数が格納されている。

本発明の１つの特徴によれば電気メーターが提供される
。このメーターは、負荷により消費された電力に関連し
た第１の周波数で第１のパルス信号を発生する手段と、
第１の周波数をスケーリングすることにより第２の周波
数を持つ第２のパルス信号を発生する手段とを有し、こ
の第２の周波数は第１の周波数に対して所定の比を持ち
、この所定の比は第１の整数と第２の整数との比を含ん
でおり、更に、スケーリングする手段の中には非揮発性
記憶装置が設けられ、この記憶装置は第１および第２の
整数を格納しており、また更に、メーターは第２のパル
ス信号のサイクルを計数して電力消費量を積算する計量
装置を含んでいる。

本発明の上記および他の目的、特徴、ならびに利点は図
面を参照した以下の説明から明らかとなろう。図面で同
じ参照番号は同じ素子を表わしている。

［好適実施例の説明］第１図を参照すると、パルス・スケーラ１０は測定装置
１２から周波数Ｆ１のパルス状データを受けて、周波数
Ｆ２のスケーリングされた出力パルスを発生する。周波
数Ｆ２は周波数Ｆ１に対して整数比の関係を有すること
、すなわちＦ２−Ｆｌｘ（Ｎ２／Ｎｌ）であることが好
ましい。ここで、Ｎ１およびＮ２は整数である。２つの
整数の比によって定まるこのような関係は従来技術の整
数の歯車比に相当する。このような整数比は、周波数を
２進分数でスケーリングしようとすることにより生じ得
る系統的誤差の累積を防止できる。

測定措置１２は被測定量に応じた周波数を持つパルスを
発生することができる任意の装置であってよい。たとえ
ば第２図に示すように、測定装置１２は電気メーター１
６の通常のメーター円板１４で構成されたものでよい。

メーター円板１４は、電圧コイル１８および電流コイル
２０により発生される回転電界によって、負荷で消費さ
れる電力に比例した速度で回転する。回転トランスジュ
ーサ２２は前掲の米国特許および米国特許出願に開示さ
れているような任意の形式のものでよく、メーター円板
１４のシャフト２６とともに回転する回転索子２４およ
び静止センサー２８を含む。回転索子２４およびセンサ
ー２８はシャフト２６の回転に応じて出力信号を発生す
ることのできる任意の装置とすることができる。好まし
い実施例では、センサー２８は光学的センサーであり、
光ビームが回転索子２４に向けて投射される。ｕ転業子
２４には不透明な領域と透明な領域が交互に連続して配
置されており、これらの領域がセンサー２８を通過する
ときセンサー２８は変化する信号を発生することができ
る。この構成のかわりに回転素子２４はメーター円板１
４］二に設けた反射率の相異なる領域、あるいは不透明
領域と透明領域とすることもできる。回転素子２４とセ
ンサー２８の適当な組み合わせを用いて、所定の位相関
係ヲ有する２つの信号をパルス・スケーラ１０に供給す
る。センサー２８から出力される信号は矩形のパルスで
あることが好ましいが、パルス・スケーラ１０に印加さ
れる２つの信号の位相関係は互いに対し９０度位相がず
れている。この位相関係を表わすため通常このような２
つの信号をｒｓ１ｎ信号」およびｒ　ｃｏｓ信号」と呼
ぶが、矩形波形は通常のｓｌｎ波形およびＣＯＳ波形に
対応する滑らかな波形を含んでいないことが理解されよ
う。

センサー２８から出力される周波数Ｆ１のパルス信号は
パルス・スケーラ１０により周波数が２つの整数の比Ｎ
２／Ｎｌだけ下げられて、第１の出力信号Ｆ２ａを発生
する。出力信号Ｆ２ａは計量装置３０に供給される。計
量装置３０は受けたパルスの数を計数し、負荷により消
費された電力量に比例した積算値を発生する。計量装置
３０はたとえば電子式カウンタまたは電気機械的計数器
のような従来の任意の計数装置とすることができる。計
量装置３０は米国特許出願第５９９７４２号に開示され
ているような適当な通常の表示装置およびリセット装置
をそなえることができる。このような表示装置およびリ
セット装置は通常のものであり、本発明の主要部を構成
しないので、その詳しい実施例についての説明は省略す
る。

次に第３Ａ図および第３Ｂ図には、パルス・スケーラ１
０（第１図および第２図）に供給されるｓ１ｎ信号（第
３Ａ図）とＣＯ８信号（第３Ｂ図）が示されている。第
３Ｃ図は第３Ａ図および第３Ｂ図のｓ１ｎ信号およびＣ
Ｏ８信号の瞬時条件によって形成される２ビツトの２進
数を示しており、その左側はｓｉｎ信号状態を示してい
る。相対的に正の信号状態が２進１、相対的に負の信号
状態が２進０とみなす。ｓ１ｎ信号またはＣＯＳ信号の
１サイクル内に４つの相異なる独特な状態が存在するこ
とが理解されよう。これらの状態が発生する順番は、回
転索子２４が順回転する場合と逆回転する場合とで異な
る。すなわち、順回転（第３Ａ図および第３Ｂ図で左か
ら右へ）の間は反復状態シーケンス００，０１，１１お
よび１０が現われるのに対して、逆回転の間は右から左
への異なる反復状態シーケンス１０，１１．０１および
００が現われる。これらの一義的な状態シーケンスでは
、いずれかの信号において０と１との間または１と０と
の間の遷移が生じたときに新しい状態を前の状態と比較
することによりメーター円板１４の回転方向を判定する
ことができる。順方向と逆方向の運動に対する状態シー
ケンスが第４図に示しである。

順方向運動をＦ１逆方向運動をＲで表わしている。

状！！０１と１０の間および状態ＯＯと１１の間の直接
の遷移は禁止され、このような禁止された遷移が検出さ
れるとエラーと解釈される。

全電子式システムでは、測定装置１２の出力で２つの別
個の動作を行なうことが必要になる場合がある。第１の
動作は部品の製造偏差を補償するため測定装置１２を較
正することである。第２の動作はシステムをその設置場
所での特定の仕様事項、たとえば線路の電圧および電流
や、消費電力に関する各出力パルスの意義に適合させる
ことである。これらの別個の動作は極めて相異なってい
る。一般に較正には、公称値の僅か２，３％の範囲内に
含まれる間隔の密な較正点を使わなければならない。こ
れに対して正規パルス定数Ｋｄに対するスケーリングは
数桁の大きさにわたる広範囲の値について行なわなけれ
ばならない。

再び第１図および第２図を参照して説明すると、パルス
・スケーラ１０は通常のパルス定数Ｋｄを測定装置１２
の出力に加えた後、スケーリングされた信号を計量装置
３０に供給して、エネルギ使用量の積算を行なわせる。

同様のスケーリング手法を、間隔の密な較正点を適用す
るパルス・スケーラ１０に使用して、測定装置１２の機
械的部品、電気機械的部品、または電子部品に固有の許
容偏差による誤差を解消するため適当な較正点を選択で
きるようにしてもよい。両方の動作を実行するため、パ
ルス゛・スケーラ１０の一実施例では１対の縦続接続し
たパルス・スケーラ（図示しない）が設けられる。この
とき、一方のパルス・スケーラは製造偏差を補償するた
め小さな調節範囲にわたって、非常に細かく微調節を行
なうように最適化され、他方のパルス・スケーラはパル
ス定数Ｋｄを印加するため（微調節ではなく）粗調整を
行なうように最適化される。

第２図に示すように、パルス・スケーラ１０は外部回路
で使用する周波数Ｆ２ｂの第２の出力を発生することも
できる。たとえば周波数Ｆ２ｂは通常のパルス開始装置
により発生される出力パルスに対応する出力パルスを発
生するようにスケーリングすることもできる。このよう
な出力パルスはたとえばキロワット時の１．１０または
１００キロワット時のような単位を表わすようにしたり
、他の意義を持つようにできる。以下に詳しく説明する
ように、パルス・スケーラ１０の人力周波数および出力
周波数を２つの整数の比に関連づけることにより、歯車
比と正確に類似させることができる。このように、従来
技術のパルス開始装置の駆動に使用される正確な歯車比
を電子的に擬似することができる。

次に第５図に、パルス・スケーラＩＯの第１の実施例を
示す。このパルス・スケーラは中央処理装置（ＣＰＵ）
３２をそなえている。中央処理装置３２は任意の形式の
ディジタル・プロセッサとすることができ、例えばマイ
クロ・コンピュータとすることができる。中央処理装置
３２で使用できる１、っの型のマイクロ・コンピュータ
としてはＮＥＣ製のＮＥＣ７５０７Ｓマイクロ・コンピ
ュータである。パルス・スケーラ１０はパルス周波数を
スケーリングするためのプログラムを格納する非揮発性
メモリ３４を含み、この非揮発性メモリ３４は中央処理
装置３２の一部であってもよいし、図に示すように別個
であってもよい。非揮発性メモリ３４は、パルス・スケ
ーラ１０を備えている装置が使用状態にないときのよう
な長時間の間、電力が供給されていない場合にも内容が
消滅しないように所要のプログラムを記憶しておくため
、読出し専用メモリやプログラマブル読出し専用メモリ
のような任意の都合のよい装置とすることができる。こ
のような電力供給のない長時間としては初期設置前の製
造者または購入者による貯蔵期間や、保守のため装置が
使用されていない時間等が含まれる。これらの理由のた
め、停電したときに付設された電池によってデータを保
持するような電池バックアップ型の揮発性ランダムアク
セス・メモリよりも非揮発性メモリの方が好ましい。電
池の有限な寿命に固をの保守の問題のためにも電池の使
用は避けることが好ましい。好ましい実施例では、非揮
発性メモリ３４は電気的に消去可能なプログラマブル読
出し専用メモリであり、これはバーナーと呼ばれる通常
のプログラミング装置によってプログラミングすること
ができ、一旦プログラミングすれば記憶したデータを無
限に保持することができる。非揮発性メモリ３４として
適当な形式の装置は、例えばＮ５Ｃ９３０６という名称
で市販されている２５６ビツトの非揮発性メモリである
。

アイデンティティ・モジュール３６は２つの整数Ｎ１お
よびＮ２を特定するのに充分な情報を含んでおり、これ
らの整数により中央処理装置３２がその出力をスケーリ
ングできるように中央処理装置３２に結合される。アイ
デンティティ・モジュール３６は必要な整数の非揮発記
憶が行なえるものであればどの形式のものであってもよ
い。アイデンティティφモジュール３６は製造後に製造
者または購入者が標準のパルス・スケーラ１０に容易に
付加することのできる形式の装置とすることが好ましい
。アイデンティティ・モジュール３６は低コストで、電
力会社のほぼすべての要求を満たすのに必要なスケーリ
ング用の整数の全範囲を含むことができ、かつ所要の整
数に容易にプログラミングすることができるものでなけ
ればならない。アイデンティティ・モジュール３６は例
えば中央処理装置３２に差込み接続可能な一組のＯＮ−
ＯＦＦスイッチで構成することができる。整数の選択は
ＯＮ−ＯＦＦスイッチを所望のパターンに設定して対応
する２進値を選択することにより行なわれる。このかわ
りに、アイデンティティ・モジュール３６は整数Ｎ１お
よびＮ２を特定するために中央処理装置３２の特定の人
力を接地するか、または特定の入力に電圧を印加するジ
ャンパー・プラグで構成することができる。好ましい実
施例では、アイデンティティ・モジュール３６は機械的
にプログラミングされた９ビツトのスイッチ素子である
。プログラミングされていない状態で存在するビンの間
の接続を、パンチ装置により機械的に破断することによ
って、所望の通りに、その９ビツトの内の任意のビット
をプログラミングすることができる。

本発明の最も好ましい実施例では、非揮発性メモリ３４
はルックアップ・テーブルを含み、その中には標準的な
整数Ｎ１およびＮ２の組が記憶されている。この場合、
アイデンティティ−モジュール３６は、整数Ｎ１とＮ２
自体を特定するかわりに、所望の１対の整数Ｎ１および
Ｎ２が記憶されているアドレスを特定する。例えば、従
来のメーターでは、入力周波数と出力周波数との間のほ
ぼすべての所望の関係を得るために約５００個の相異な
る歯車比を用いることがある。したがって、約５００対
の整数Ｎ１およびＮ２を記憶する非揮発性メモリ３４の
ルックアップ・テーブルは殆んどの必要条件を充分にカ
バーする。９ビツトのディジタル数は非揮発性メモリの
中の５１２個のｔ１異なるアドレスを一義的に特定でき
るので、アイデンティティタモジュールはこの８二を持
つことが好ましい。

パルス・スケーラ１（Ｈ，：？ｌ！源が投入されるたび
ごとに、中央処理装置３２は非揮発性メモリ３４からプ
ログラムを読み込み、アイデンティティ・モジュール３
６から整数Ｎ１およびＮ２の値またはアドレスを読み込
む。停電による課金データの損失を避けることが重要な
設備では、停電が起ころうとしていることを検出したと
き中央処理装置３２からこのような課金データを非揮発
性メモリ３４に記憶させ、正常な状態の再開時に非揮発
性メモリ３４から課金データを読み吊すだめの装置（図
示しない）を設けてもよい。課金データのこのような記
憶と読み出しを行なうための装置の例が米国特許出願第
５９９７４３号に開示されている。停電中のこのような
課金データの記憶と読出しは本発明の必須部分を構成し
ないので、これ以上の説明は省略する。

アイデンティティ・モジュール３６は図示の通り１対の
整数Ｎ１およびＮ２だけを特定することができるが、周
波数Ｆｌの同じ入力パルス信号に対して付加的なスケー
リングを行なうために中央処理装置３２で使用される付
加的な整数対をも特定することができる。このようにし
て、人力周波数Ｆ１に対して相異なるスケーリング関係
を持つ２つの出力周波数Ｆ２ａおよびＦ２ｂを発生する
ことができる。線４０および４２を介して計量装置３０
（第２図）に印加される周波数Ｆ２ａは、電気メーター
１６における許容偏差を補正するため小さな範囲にわた
って微細に変えることができる。線４０の信号はメータ
ー円板１４　（第２図）の順回転に応じて生じる周波数
Ｆ２ａのパルスであり、線４２の信号はメーター円板１
４の逆回転に応じて生じる周波数Ｆ２ａのパルスとする
ことができる。そのかわりに、線４０の信号を、メータ
ー円板１４のいずれか方向の回転によって生じるパルス
とすることができるし、あるいはメーター円板１４の順
回転によって生じたパルスから逆回転によるパルスの数
を減数することにより線４０にパルスを発生することが
できる。上記の代案を使用したシステムでは、線４２を
省略することができる。しかし、このような代案を選択
したとき、使用しない線４２をそのままにしておいて製
造を簡略化することもできる。

パルス・スケーラ１０にメーター円板１４（第２図）の
逆回転の結果を決定するためプログラミング・スイッチ
４６および４８を設けることができる。この例を次表に
示す。表中、スイッチの開放状態はｒＯＪで表わされ、
開成状態は「１」で表わされる。

パルス開始装置のスケーリングの要求を満たすため、第
２の出力周波数Ｆ２ｂは出力周波数Ｆ２ａより広い範囲
にわたってスケーリングすることができる。出力周波数
Ｆ２ｂは線４４を介して出力駆動器５０に印加されて、
通常のに−Ｙ−Ｚ接点の閉成を生じさせるか、または線
５２を介して外部回路へ印加するための他の形式の出力
信号を発生させる。分数残留誤差を避けるため、各入力
パルスを受けたとき中央処理装置３２は順回転で人力パ
ルスが生じたのか逆回転で入力パルスが生じたのかを判
定するための検査を行う。このような判定には第４図に
示す状態が使用される。新しい状態と前の状態を比較す
ることによって回転方向を判定するための論理が第６図
に示されている。

プログラミング・スイッチ４６および４８の設定に応じ
て、検出された回転方向は前述の結果を生じさせる。こ
の論理は自明と考えられるので、これ以上説明しない。

説明のため単一方向の順回転を仮定すれば、パルスが検
出されるたびごとに、整数Ｎ１に等しい値が状態レジス
タに加えられる。状態レジスタの値が整数Ｎ２の値を超
えたとき、整数Ｎ２の値が状態レジスタから減算され、
かつ出力パルスが発生される。パルス・スケーラ１０で
パルス中スケーリングを行なうために用いられるプログ
ラミング・シーケンスは都合のよいどのプログラミング
言語で書いてもよいが、使用する特定の中央処理装置３
２に適した機械語で書くことが好ましい。

たとえばＢＡＳＩＣのような高レベル言語は理解が容易
であり、動作速度をかなり犠牲にしても用いることがで
きるので、説明を完全にするため次のような簡単なりＡ
Ｓ　Ｉ　Ｃプログラムを示す。

ｌ　　　　ＲＥＭ　　ＰＲＯＧＲＡＭ　　丁ＯＳＣ：Ａ
ＬＥ　　ＰＵＬＳＥＳ　　１３Ｙ　　ＲＡＴＩＯＯＦ　
　Ｎｌ／Ｎ２１０　　ＩＮＰＵＴ　Ｎ１．Ｎ２　　　　
°ＲＩＥＡＤ　ＩＮ　ＩＮＴＥＧＥＲＶＡＬＵＥＳ１５
　　ＩＮＰＵＴ　Ｘ　　　　　　’ＲＥＡＤ　ＩＮ　Ｒ
ＥＭ＾ＩＮＤＥＲ（ＯＰＴＩＯＮＡＬ）２０　　Ｘ＄−
ＩＮＰ（ＰＯＲＴＩＩ）：ＩＦ　Ｘ＄−””　ＴＩＩＥ
Ｎ　ＧＯＴｏ　２０’ＣＹＣＬＥ　ＵＮＴＩＬ　ＩＮＰ
ＵＴ　Ｐｕｔ、ＳＥ　ＲｒＥＣＩＥＩＶＥＤ３０　　Ｘ
−Ｘ＋ＮＩ　　　　　　　’ＩＮＣＲＥＭＥＮＴ　Ｘ　
１３Ｙ　Ｎ１４０　　ＩＦ　Ｘ＞Ｎ２−Ｉ　ＴＩＩＩＥ
Ｎ　Ｘ−Ｘ−Ｎ２：ＧＯＴｏ　５５’Ｔｒ：ＳＴ　ＦＯ
ＲＸ＞−Ｎ２．　ＤＩＥＣＲｆＥ朋ＮＴ　ＢＹ　Ｎ２４
５　　　　　　　　　　　　°＾ＮＤ　ＣＩＩＡＮＧＥ
　５ＴＡＴＥ５０　　ＧＯＴｏ　２０　　　　　　　°
ＮＯ０ＵＴＰＵＴ　ＣＩＩＡＧＥ５５　　ＩＦ　Ｚ−Ｏ
ＴＩＩＥＮ　ＧＯＴＯ７０６０ＩＦ　Ｚ−Ｉ　ＴＩＩＥ
Ｎ　Ｚ−０°ＣＩＩＡＮＧＩＥ　５ＴＡＴＥ　ｌ−０６
５ＧＯＴｏ　８０７０　　ＩＦ　Ｚ−ＯＴＩＩＩＥＮ　Ｚ−１’ＣＩＩＡ
ＮＧＨ５ＴＡＴＥ　０−１８０　０ＵＴ（ＰＯＲＴＩｌ
、Ｚ）　　　’５ＥＮＤ　５ＴＡＴＥ　ＴＯ０ＵＴＰＵ
Ｔ９０　　Ｇｏ　ＴＯ２０°Ｉ？ＥＳＵＭＥ　ＣＹＣＬ
ＩＮＧ行１０および１５は始動時にだけ実行され、２つ
のスケーリング用整数Ｎ１およびＮ２を読み込み、そし
て随意選択により停電時に存在する可能性のある剰余（
ｒｅｍａｉｎｄｅｒ）を読み込む。行２０で受けとるべ
きパルスを待ち、パルスを受けとったとき、行３０で変
数ＸをＮ１だけ増分する。行４０でＸがＮ２以上である
か否かを試験する。ＸがＮ２以上であれば、ＸからＮ２
が減算され、動作が行５５乃至９０に進み、出力ボート
の状態が変えられ、そして行２０の走査が再開される。

行４０の試験でＸが整数Ｎ１を超えてない場合には、プ
ログラムは行２０に戻り、出力状態は変化しない。

上記のスケーリング法によって、不定の期間にわたって
精密な整数スケーリングが行なわれる。

しかし、状態遷移のうち少なくともい（つかは、出力状
態が変化する時点を定めるために非整数乗数が用いられ
た場合のときよりも僅かに遅く生じることがある。次の
例はその差を示す。

説明のため次の例では、電気メーターは使用電力量７．
２ワット時当りメーター円板１４が１回転すると仮定す
る。１回転当り６サイクルのｓｉｎ信号とＣＯＳ信号を
発生する回転トランスジューサ２２を有するシステムで
は、１回転当り総計２４個の検出可能な回転状態が発生
される。（すなわち６（サイクル）×４（状態／サイク
ル））。使用電力量１ワット時ごとに出力状ＢＦ２を変
化させたい場合は、整数Ｎ１およびＮ２に対してそれぞ
れ３：１０の所要の比を選択することができる。

このようにして、入力状態の変化が検出されるたびごと
に、Ｘの値は３だけ大きくなり（Ｘ＋３）、上記のプロ
グラムの残りの論理が実行される。次の表は最初の１２
ステツプの各々における状態を示す。

前記に従って、各１１番目の入力パルスを除いて、出力
状態の各変化は、出力周波数Ｆ２を発生するために非整
数制御を行なった場合よりも僅かに遅く生じる。殆んど
の用途では、本発明の提供するスケーリング精度が与え
られれば、出力デユーティ比の上記の僅かな差は問題に
ならない。

当業者には明らかなように、１つの中央処理装置３２は
、入力パルスまたは出力パルスが通常のように発生され
る速度に比べて速い速度で前記の簡単なプログラムを実
行することができる。したがって、中央処理装置３２は
かなりの遊び時間を有する。この遊び時間は、例えば前
掲の米国特許出願で定められているような他の機能を遂
行するために使うことができる。更に、中央処理装置３
２は特定の整数Ｎ１およびＮ２ならびに出力ポートだけ
が異なる２つの同じプログラムを実行するのに充分な遊
び時間を持つことができ、この出力ポートにはプログラ
ムの実行により得られた２つのスケーリングされた周波
数が送り出される。このようにして、１つの中央処理装
置３２は両方の周波数Ｆ２ａおよびＦ２ｂを発生するの
に必要なスケーリングを行なうことができる。

前に説明したスケーラ中プログラムの二重の実行の他に
、中央処理装置３２は、出力パルスを発生するための上
記スケーラ・プログラムを用いる前に、較正スケーリン
グ係数を周波数Ｆ１に対して適用することができる。す
なわち、密度の高い較正整数対の組の中から別の１対の
整数を特定することができる。次に上記のスケーラ・プ
ログラムが較正整数対について実行される。較正整数対
により発生される状態変化はスケーラ・プログラムの更
にもう１回または２回の繰返しに対する入力として使用
されて、出力周波数を発生する。

本発明の好ましい実施例では、非揮発性メモリ３４には
標準的な５１１対の整数Ｎ１およびＮ２が含まれており
、どの対も９ビツトのディジタル・ワードによって選択
することができる。９ビツトのディジタル・ワードは非
揮発性メモリ３４に記憶することができ、このため、特
定の設備で整数Ｎ１およびＮ２の標準的な対の内の１つ
を使うことができれば、アイデンティティ・モジュール
３６を用いる必要はない。したがって、その設備にとっ
て標準的な整数対で充分なときは、アイデンティティ・
モジュール３６を省略することができる。したがって、
選択された整数対のアドレスは製造後に製造者からの出
荷前に非揮発性メモリ３４に記憶することができ、需要
者がシステムをプログラミングする手段を提供する必要
はない。

５１２番目のアドレスを非揮発性メモリ３４に記憶して
、記憶されている整数対のどれもが満足なものでないこ
とを示すことができる。５１２番目のアドレスは、標準
でない整数対を利用できるようにアイデンティティ・モ
ジュールのアドレスまたは非揮発性メモリ内のプログラ
マブル・メモリ位置のアドレスを表わす。この場合、任
意の１対の整数対を特定することができる。

次に第７図には本発明のもう１つの実施例によるパルス
・スケーラ５４が示されている。中央処理装置３２は、
プログラムと随意選択により記憶された課金データを受
けるだけでなく、スケーリング用整数Ｎ１およびＮ２の
値またはアドレスをも受けるために非揮発性メモリ３４
に接続されている。すなわち、第７図の実施例では第５
図のアイデンティティ・モジュール３６は不要となる。

これは外部プログラマ・インターフェイス５６を設けて
、通常の外部プログラマ５８からスケーリング用整数Ｎ
１およびＮ２を特定するようにしたことにより可能とな
る。第５図のプログラミング・スイッチ４６および４８
の機能も非揮発性メモリ３４が受は持つことができる。

２ビツトのディジタル値（または、その他の大きな数）
を外部プログラマ・インターフェイス５６を介して非揮
発性メモリ３４に入力することができる。中央処理装置
３２は出力オプションを特定する記憶値を、プログラミ
ング・スイッチ４６および４８の状態の場合と同様に扱
う。第７図の実施例では、すべてのパルス・スケーラ５
４を同じ様に製造し在庫管理できる。特定のメーターま
たは用途に合わせてパルス・スケーラを設定することは
製造者からの出荷前または電力会社による設置前に低コ
ストで容易に行なうことができる。更に、パルス・スケ
ーラ５４は、実際に使用した後でも、外部プログラマ５
８を外部プログラマ・インターフェイス５６に再度取り
付けて新しいスケーリング用整数Ｎ１およびＮ２の組な
らびに出力オプション値を記憶させるだけで、異なるス
ケーリング比または異なる出力オプションに再びプログ
ラミングすることができる。

以上、図面を参照して本発明の実施例について説明した
。本発明はこれらの詳細な実施例に限定されるものでは
なく、当業者には特許請求の範囲に規定された本発明の
範囲や趣旨から逸脱することなく種々の変更や変形を加
えることができることが理解されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は測定装置の出力パルスを処理するパルス・スケ
ーラの簡略なブロック図である。第２図は本発明の一実
施例を含む電気メーターの部分の概略図である。第３Ａ
図および第３Ｂ図は第２図の電気メーターにより発生さ
れるｓｉｎ信号およびＣＯＳ信号の波形図である。第３
Ｃ図は第３Ａ図および第３Ｂ図の波形に関連した状態を
示す状態図　　。である。第４図は第２図の円板の運動方向を判定するた
めに第３Ｃ図に示す状態の相互間の許容される遷移と禁
止される遷移を示す説明図である。第５図は本発明の一実施例によるパルス・スケーラの概
略ブロック図である。第６図は運動方向または禁Ｉヒさ
れた遷移の存在を判定するためのプログラムの流れ図で
ある。第７図は本発明のもう１つの実施例によるパルス
・スケーラの概略プロブＦＩＧ、ＩＦＩＧ、３ＡＦＩＧ、３ｔＳＸＰ、ｒ　ｏｏｌｏ＋　ｌ　を中ト０１ｏＩＩＩＩ１１
０１ｏｏ１ＦＩＧ、３ＣＦＩＧ、４一１　の一〇ｕ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）量に関連した第１の周波数のパルスを発生するシ
ステムに於いて、上記量に関連した第２の周波数を発生
する手段と、上記第２の周波数をスケーリングして、上
記第２の周波数に対して、第１の整数と第２の整数の比
を含む所定の比を有する上記第１の周波数を発生するス
ケーリング手段と、上記スケーリング手段の中に設けら
れた非揮発性記憶装置とを有し、上記第１の整数および
第２の整数が上記非揮発性記憶装置に記憶されているシ
ステム。
（２）特許請求の範囲第（１）項記載のシステムに於い
て、上記非揮発性記憶装置が、上記非揮発性記憶装置を
プログラミングして、上記第１および第２の整数を変え
ることができるプログラミング手段を含むシステム。
（３）特許請求の範囲第（２）項記載のシステムに於い
て、上記プログラミング手段がアイデンティティ・モジ
ュールを含んでいるシステム。
（４）特許請求の範囲第（３）項記載のパルス発生シス
テムに於いて、上記アイデンティティ・モジュールがジ
ャンパー・プラグを含んでいるシステム。
（５）特許請求の範囲第（３）項記載のシステムに於い
て、上記アイデンティティ・モジュールが複数のＯＮ−
ＯＦＦスイッチを含み、上記第１および第２の整数が上
記複数のＯＮ−ＯＦＦスイッチの位置の組み合わせによ
って定められるシステム。
（６）特許請求の範囲第（３）項記載のシステムに於い
て、上記プログラミング手段が電気的にプログラマブル
な読出専用メモリと該電気的にプログラマブルな読出専
用メモリに接続可能な外部プログラマを含んでいるシス
テム。
（７）特許請求の範囲第（１）項記載のシステムに於い
て、上記スケーリング手段がディジタル・コンピュータ
を含んでいるシステム。
（８）特許請求の範囲第（７）項記載のシステムに於い
て、上記ディジタル・コンピュータがマイクロ・コンピ
ュータを含んでいるシステム。
（９）特許請求の範囲第（７）項記載のシステムに於い
て、上記ディジタル・コンピュータが上記第１の周波数
の上記パルスの１つを受けるたびに上記第１の整数に等
しい量だけ変数を増加させる手段を含み、上記ディジタ
ル・コンピュータは更に上記変数が上記第２の整数を超
えたとき上記第２の整数だけ上記変数を減少させる手段
をも含んでおり、そして上記スケーリング手段が更に、
上記変数が減少するたびごとに出力を変化させて該出力
を上記第１の周波数とする手段を含んでいるシステム。
（１０）特許請求の範囲第（１）項記載のシステムに於
いて、上記システムが更に、上記第２の周波数をスケー
リングして上記第１の周波数と異なる第３の周波数を発
生する第２のスケーリング手段を含み、上記第３の周波
数は上記第２の周波数に対して第２の所定比を有し、上
記第２の所定比が第３の整数と第４の整数の比を含んで
いるシステム。
（１１）特許請求の範囲第（１）項記載のシステムに於
いて、上記非揮発性記憶装置が上記第１および第２の整
数を複数対含むルックアップ・テーブルを含んでおり、
上記システムが更に上記複数対の内の所望の１対のアド
レスを特定する手段を含んでいるシステム。
（１２）特許請求の範囲第（１１）項記載のシステムに
於いて、上記非揮発性記憶装置がその外側に配置された
上記第１および第２の整数の発生源を特定する少なくと
も１つのアドレスを含んでいるシステム。
（１３）特許請求の範囲第（１２）項記載のシステムに
於いて、上記発生源がアイデンティティ・モジュールで
あるシステム。
（１４）特許請求の範囲第（１２）項記載のシステムに
於いて、上記発生源が上記非揮発性記憶装置に上記第１
および第２の整数を記憶させる外部プログラマであるシ
ステム。
（１５）特許請求の範囲第（１１）項記載のシステムに
於いて、上記アドレスを特定する手段が上記非揮発性記
憶装置内の記憶されたアドレスを含んでいるシステム。
（１６）電気メーターに於いて、負荷により消費された
電力に関連した第１の周波数を持つ第１のパルス信号を
発生する手段と、上記第１の周波数をスケーリングして
、上記第１の周波数に対して、第１の整数と第２の整数
の比を含む所定の比を有する第２の周波数を持つ第２の
パルス信号を発生するスケーリング手段と、上記スケー
リング手段の中に設けられ、上記第１および第２の整数
を記憶する非揮発性記憶装置と、上記第２のパルス信号
のサイクルを計数して上記電力の消費量を積算する計量
装置とを有する電気メーター。
（１７）特許請求の範囲第（１６）項記載の電気メータ
ーに於いて、上記第１のパルス信号が第１の方向に流れ
る電力を表わす順方向信号と第２の方向に流れる電力を
表わす逆方向信号とを含み、上記電気メーターが、上記
逆方向信号を無視するか、上記順方向信号および上記逆
方向信号の両方をスケーリングするか、上記逆方向信号
を一時的に記憶して上記順方向に流れる電力再開時に上
記順方向信号から上記逆方向信号を減算する動作の内の
１つを選択する選択手段を含んでいる電気メーター。
（１８）特許請求の範囲第（１７）項記載の電気メータ
ーに於いて、上記選択手段が、上記順方向信号および逆
方向信号の両方をスケーリングするときに動作してスケ
ーリングされた順方向信号および逆方向信号を１つの線
または別々の線に選択的に印加する手段を含んでいる電
気メーター。