專(zhuān)利名稱(chēng)：測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用A/D變換器對(duì)電流、電壓、電功率、電能等進(jìn)行測(cè)量的測(cè)量裝置。
圖3是例如日本特開(kāi)平10-26641號(hào)公報(bào)所示的已有的測(cè)量裝置的電路方框圖，圖4是多個(gè)電路的電流檢測(cè)的時(shí)序的說(shuō)明圖。在圖中，1是電壓檢測(cè)手段，2是電流檢測(cè)手段，分別對(duì)多個(gè)電路的電流進(jìn)行檢測(cè)。電流檢測(cè)手段2為了進(jìn)行取樣處理，通過(guò)變流器將檢測(cè)出的電流變換為與電流成比例的電壓信號(hào)。3是插入各電流檢測(cè)手段2后面的一級(jí)即自動(dòng)排列(auto-range)電路，4是輸入電路切換手段，切換各自動(dòng)排列電路3的輸入。5是取樣的時(shí)分(time-division)手段，6是取樣保持電路，7是多路復(fù)用器，8是A/D變換器，9是存儲(chǔ)利用A/D變換器量化的測(cè)量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器，10是時(shí)分電能運(yùn)算手段，由運(yùn)算手段11、運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)器12、移位手段13、自動(dòng)排列切換手段14構(gòu)成。20是每一電路累計(jì)時(shí)分電能運(yùn)算手段10計(jì)算的功率的每一電路電功率運(yùn)算手段。
下面對(duì)已有的測(cè)量裝置的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
輸入電路切換手段4如圖4所示將多個(gè)電流檢測(cè)電路2的輸入依序切換。這時(shí)為了計(jì)算功率需要測(cè)量有效值，因此電流檢測(cè)以交流波形的1/2周期為單位(t)依序切換。對(duì)被測(cè)量的電路進(jìn)行的測(cè)量完成一個(gè)循環(huán)后又回到最初的電路。因此在一個(gè)循環(huán)所需要的時(shí)間(T)每一被測(cè)量電路被測(cè)定一次的電流、電壓由A/D變換器8數(shù)字量化，由運(yùn)算手段11相乘以得到電功率數(shù)值。利用計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)器12、移位手段13對(duì)因依序切換測(cè)量而跳過(guò)的部分進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，將結(jié)果用每一電路的電能運(yùn)算手段20累計(jì)，得出每一電路的電能。自動(dòng)排列切換手段14以進(jìn)行運(yùn)算處理的部位的電流檢測(cè)手段2的輸入電平為依據(jù)向自動(dòng)排列電路3反饋以得到下一輸入電平，使測(cè)量精度能夠維持于最佳水平。
已有的測(cè)量裝置將以當(dāng)前的運(yùn)算結(jié)果為依據(jù)的增益加以反饋，使用于下一次測(cè)量。對(duì)輸入值的增益控制依據(jù)在自動(dòng)排列電路3的前一測(cè)量周期數(shù)據(jù)向下一測(cè)量周期反饋，而由于依序?qū)Χ鄠€(gè)電路進(jìn)行測(cè)量，前一測(cè)量周期數(shù)據(jù)循環(huán)一周需要時(shí)間(T)。因此，在這一段時(shí)間被測(cè)定的輸入寬度很可能有很大變化，所以不能夠得到最佳增益控制。因此在前一次的輸入值小而這一次的輸入值大的情況下，如果對(duì)于這次輸入增益過(guò)大，A/D變換部的輸入數(shù)據(jù)就會(huì)飽和，而反之，在前一次的輸入值大而這一次的輸入值小的情況下，增益過(guò)小，A/D變換誤差大。因此存在測(cè)量數(shù)據(jù)的誤差大的問(wèn)題。
本發(fā)明為解決該問(wèn)題而作，其目的在于，即使是在依序?qū)Χ鄠€(gè)電路進(jìn)行測(cè)量的情況下，在輸入值急劇變化的情況下，也要為A/D變換進(jìn)行穩(wěn)定的增益控制，將測(cè)量誤差抑制于最小的限度。
本發(fā)明的測(cè)量裝置具備對(duì)由增益提供手段放大到任意增益倍數(shù)的各被測(cè)量的模擬輸入進(jìn)行取樣并加以A/D變換的A/D變換器、記錄A/D變換后的各任意倍數(shù)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)手段、以及從存儲(chǔ)手段內(nèi)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中放大倍率最大的數(shù)據(jù)檢索出表示A/D變換時(shí)飽和的數(shù)據(jù)，使有飽和數(shù)據(jù)存在的一連串?dāng)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)無(wú)效，選擇飽和數(shù)據(jù)不存在的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的增益最佳值選擇電路，以不飽和的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行電功率等的運(yùn)算處理。
又，本發(fā)明的測(cè)量裝置在飽和數(shù)據(jù)連續(xù)存在2個(gè)以上時(shí)，使該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)無(wú)效。
還有，本發(fā)明的測(cè)量裝置具備把多個(gè)被測(cè)量的模擬輸入一邊依次切換一邊輸入增益提供手段的輸入電路切換手段。


圖1是本發(fā)明的測(cè)量裝置的電路方框圖。
圖2是說(shuō)明本發(fā)明的測(cè)量裝置的輸入增益和A/D變換的關(guān)系的說(shuō)明圖。
圖3是已有的測(cè)量裝置的電路方框圖。
圖4是說(shuō)明多個(gè)電路電流檢測(cè)的時(shí)間的說(shuō)明圖實(shí)施形態(tài)1圖1是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的測(cè)量裝置的電路方框圖。圖2是說(shuō)明輸入放大倍率的和A/D變換的關(guān)系的說(shuō)明圖。在圖中，和已有的裝置的圖3具有相同的符號(hào)的是相同的構(gòu)件或具有相同功能的構(gòu)件。15是增益最佳值選擇電路，30是增益提供手段，對(duì)用各電流檢測(cè)手段2檢測(cè)出的電流分別乘以任意放大倍率(例如×1、×3、×9)。
下面對(duì)實(shí)施形態(tài)1的測(cè)量裝置的工作加以說(shuō)明。各電流檢測(cè)手段2檢測(cè)出的電流值在輸入電路切換手段4以交流波形的1/2周期的倍數(shù)為單位依序切換，以便和已有的裝置的說(shuō)明一樣得到有效值。在輸入電路切換手段4對(duì)切換為測(cè)量對(duì)象的測(cè)量結(jié)果在增益提供手段30被分別乘以任意放大倍率(×1、×3、×9)。分別被乘以放大倍率的輸入信號(hào)在時(shí)分手段5被取樣，通過(guò)取樣保持電路6由A/D變換器8變換為數(shù)字信號(hào)。
下面用圖2對(duì)A/D變換與最佳增益的選擇處理進(jìn)行說(shuō)明。A/D變換器8通常采取圖2(a)的結(jié)構(gòu)，如圖2(b)所示將輸入信號(hào)變換為對(duì)參考電位(Vref)與接地電位(GND)之間的模擬輸入電位取樣的數(shù)字信號(hào)。在這里，將同一輸入信號(hào)形成放大倍率不同的多個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)組，將其存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器13。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)組以圖2(c)～(e)的圖像存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器13。
如果輸入信號(hào)電平超過(guò)Vref或GND，A/D變換器8就發(fā)生飽和現(xiàn)象。如果放大倍率過(guò)大則發(fā)生該飽和現(xiàn)象而不能測(cè)量。又，如果輸入信號(hào)電平較小，則分辨率下降，測(cè)量精度低下。飽和現(xiàn)象不發(fā)生，輸入信號(hào)電平大致都在Vref與GND之間時(shí)變換為正常數(shù)值的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器13。如果發(fā)生飽和現(xiàn)象，例如在10位的A/D變換器的情況下，10位的最大值的16進(jìn)制碼“3FF”被記錄于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中。
在使用存儲(chǔ)器13存儲(chǔ)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理前，最佳值選擇電路15從數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)組中放大倍率最大的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(×9)檢索有否表示飽和的數(shù)據(jù)(3FF)。如果沒(méi)有表示飽和的數(shù)據(jù)(3FF)，就將該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)送去進(jìn)行運(yùn)算處理。如果連續(xù)存在2個(gè)或2個(gè)以上表示飽和的數(shù)據(jù)(3FF)，則判定為發(fā)生飽和，將該增益的一連串?dāng)?shù)據(jù)從運(yùn)算對(duì)象中除去，接著轉(zhuǎn)移到對(duì)放大倍率大的數(shù)據(jù)(×3)的檢索。
下面同樣進(jìn)行選擇，以放大倍率大而沒(méi)有表示飽和的數(shù)據(jù)(3FF)的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理。在對(duì)表示飽和的數(shù)據(jù)(3FF)進(jìn)行檢索中發(fā)現(xiàn)在一連串的取樣數(shù)據(jù)中只有一個(gè)飽和數(shù)據(jù)時(shí)，往往是干擾引起的暫時(shí)飽和，可以忽略，如果進(jìn)行根據(jù)取樣順序前后的值復(fù)原為正常數(shù)值的復(fù)原處理，并執(zhí)行運(yùn)算處理，就能排除干擾的影響。
本發(fā)明如上所述，不將以運(yùn)算結(jié)果為依據(jù)的增益加以反饋使用于下一次測(cè)量，而將被測(cè)量的模擬輸入放大任意倍數(shù)，從倍率最大的數(shù)據(jù)依序檢索A/D變換后的各種倍數(shù)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，使存在飽和數(shù)據(jù)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)無(wú)效，選擇不存在飽和數(shù)據(jù)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，這樣，即使是在A/D變換中輸入值急劇變化的情況下也能夠得到穩(wěn)定的增益控制，能夠進(jìn)行高分辨率的測(cè)量，所以能夠減小測(cè)量誤差。
又，在一連串的取樣數(shù)據(jù)中連續(xù)存在2個(gè)以上的飽和數(shù)據(jù)時(shí)判定為飽和現(xiàn)象，只存在一個(gè)飽和數(shù)據(jù)時(shí)判定為是由干擾引起的暫時(shí)的飽和，由于進(jìn)行根據(jù)取樣順序前后的值復(fù)原為正常數(shù)值的復(fù)原處理，并執(zhí)行運(yùn)算處理，能夠排除干擾的影響。
還有，由于利用輸入電路切換手段將被測(cè)量的輸入依序進(jìn)行切換和A/D變換，能夠同時(shí)對(duì)多個(gè)電路進(jìn)行測(cè)量。被測(cè)量的特定的輸入以一個(gè)循環(huán)的測(cè)量時(shí)間間隔進(jìn)行測(cè)量，在這種情況下即使測(cè)量時(shí)間間隔中輸入值有急劇變化，也能夠獲得穩(wěn)定的增益控制和高分辨率的測(cè)量。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)量裝置，其特征在于，具備將被測(cè)量的模擬輸入放大多個(gè)任意放大倍率的增益提供手段30、利用取樣對(duì)利用該增益提供手段放大任意倍率的各被測(cè)量的輸入進(jìn)行A/D變換的A/D變換器8、將經(jīng)過(guò)A/D變換的各任意倍率的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)加以存儲(chǔ)的存儲(chǔ)手段9、以及從該存儲(chǔ)手段存儲(chǔ)的任意倍率的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的倍率最大的數(shù)據(jù)檢索出表示所述A/D變換時(shí)的飽和的數(shù)據(jù)，使飽和數(shù)據(jù)存在的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)無(wú)效，選擇飽和數(shù)據(jù)不存在的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的增益最佳值選擇電路15，以所選擇的所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置，其特征在于，在飽和數(shù)據(jù)連續(xù)存在2個(gè)以上時(shí)，使該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)無(wú)效。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測(cè)量裝置，其特征在于，具備把多個(gè)被測(cè)量的模擬輸入一邊依次切換一邊輸入增益提供手段的輸入電路切換手段。
全文摘要
本發(fā)明測(cè)量裝置的目的是，實(shí)現(xiàn)在將被測(cè)的輸入通過(guò)A/D變換后測(cè)量時(shí)即使被測(cè)輸入有大幅度變化也能使變換器排除飽和，使用適當(dāng)?shù)姆糯蟊堵?，減小測(cè)量誤差的測(cè)量裝置。發(fā)明手段是，以增益提供手段將被測(cè)輸入放大任意倍率，用A/D變換器將各放大倍率的模擬數(shù)據(jù)加以變換。將變換后的各任意倍率的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)加以存儲(chǔ)，從存儲(chǔ)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中放大倍率最大的數(shù)據(jù)檢索出表示A/D變換時(shí)飽和的數(shù)據(jù)，使飽和數(shù)據(jù)存在的一連串?dāng)?shù)據(jù)無(wú)效，選擇飽和數(shù)據(jù)不存在的數(shù)據(jù)為運(yùn)算處理對(duì)象。
文檔編號(hào)G01R19/25GK1316649SQ01110960
公開(kāi)日2001年10月10日 申請(qǐng)日期2001年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月9日
發(fā)明者德丸進(jìn), 金川仁士, 谷真樹(shù) 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社