JP3289961B2 - 回路素子の定数測定装置 - Google Patents
回路素子の定数測定装置Info
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Description
装置に関し、さらに詳しく言えば、LCRなどの測定に
おいて同期整流や基準信号などを不要とし、2つの交流
信号から回路素子の各定数(パラメータ)を求めること
ができるようにした回路素子の定数測定装置に関するも
のである。
タル処理によって2つの交流信号のベクトル電圧比や位
相差などを測定し得るようにしたベクトル電圧比測定装
置が示されている。
概略的に説明する。まず、同一周波数の2つの交流信号
Ea,Ebの各1周期をN等分の時間間隔にてサンプル
ホールドするとともに、A/D変換回路にてそれらの各
データをデジタルデータEai,Ebi(i=1〜N)
に変換する。
クトルとの位相差をそれぞれα、βとすると、求めよう
とするベクトル電圧比は(Eb/Ea)・cos(β−
α)および(Eb/Ea)・sin(β−α)である。
a,Ebの同相成分をEax,Ebxとし、直角成分を
Eay,Ebyとすると、 (Eb/Ea)・cos(β−α)=(Eax・Ebx+Eay・Eby)/ (Eax2+Eay2) (Eb/Ea)・sin(β−α)=(Eax・Eby−Eay・Ebx)/ (Eax2+Eay2) で表される。なお、同相成分Eax,Ebxおよび直角
成分Eay,Ebyは次式により求められる。 Eax=i=1ΣNEai・Acos(2πi/N+θ) Eay=i=1ΣNEai・Asin(2πi/N+θ) Ebx=i=1ΣNEbi・Acos(2πi/N+θ) Eby=i=1ΣNEbi・Asin(2πi/N+θ)
において等価的に同期整流を行なうことができるため、
回路構成が簡単で、かつ、高速処理が可能であるが、次
のような欠点がある。
直角成分Eay,Ebyを三角関数により演算するよう
にしているため、sin、cosの数値テーブルを用意
する必要がある。
ルからの数値の読み出しを伴うためその処理に時間がか
かる。さらには、この従来装置においても、基準ベクト
ルとしての第3の交流信号を必要としている。
め、本発明は、被測定素子に印加される交流電圧Vおよ
び同被測定素子をとおして検出される交流電流Iの少な
くとも1周期を所定の時間間隔にて同時的にサンプリン
グしてそれぞれN個の電圧データViと電流データIi
(i=1〜N)とに変換するA/D変換回路と、これら
の電圧データViおよび電流データIiから平均有効電
力成分である変数AR,平均無効電力成分である変数A
Xおよび除数変数Hを演算するとともに、AR/Hおよ
びAX/Hなる演算を実行して少なくとも上記被測定素
子の実効抵抗分Rとリアクタンス分Xとを求める演算処
理手段とを備え、上記演算処理手段は、上記変数ARに
ついては上記電圧データViおよび上記電流データIi
から下記式(1)に基づいて求め、上記変数AXについ
ては上記N個の電圧データViを(V1〜VN/4)と
(VN/4+1〜VN)とに分けて位相を仮想的に90
゜異ならせたデータ並び順として上記電流データIiと
により下記式(2)に基づいて求め、除数変数Hについ
ては上記電流データIiにより下記(3)に基づいて求
めることを特徴としている。
D変換はPLL(Phase−Locked−Loo
p)回路にてその入力信号と同期制御されることが好ま
しく、これによれば入力信号が変化しても常にN個のデ
ータが得られる。
ら、さらに次の各パラメータが求められる。角速度をω
とすると、1/ωXよりコンデンサ成分Cが求められ
る。また、X/ωよりインダクタンス成分Lが求められ
る。R/Xにより損失係数Dが求められ、tan−1X
/Rにより位相差θが求められる。
流データI i から、変数AR
わち、被測定素子に印加される正弦波電圧をv、同被測
定素子に流れる正弦波電流をiとすると、 v=Vmsin(ωt−ψ)=21/2|V|sin(ωt−ψ) i=Imsin(ωt−ψ−θ)=21/2|I|sin(ωt−ψ−θ) で表される。Vm,Imは最大値、|V|,|I|は電
圧と電流の実効値、θは電圧と電流の位相差、ψは任意
の位相である。ここで、瞬時有効電力Pを求めると、 P=|V||I|{cosθ−cos(2ωt−2ψ−θ)} となり、平均有効電力Paは、 Pa=(VmIm/2)cosθ=|V||I|cosθ……(a) となる。ここで、図4のベクトル図において、被測定素
子の実効抵抗分をR、リアクタンス分をXとすると、式
(a)のcosθは力率を表すので、cosθ=R/
(R2+X2)1/2となる。よって、 Pa=|V||I|cosθ=|V|・|I|・R/(R2+X2)1/2 ここで|Z|=(R2+X2)1/2=|V|/|I
|、したがって|V|=|I|×(R2+X2)1/2
であるから、 Pa=|I|2・R……(b) であり、これはARと等価である。
波電圧vより位相が90°ずれた同一周波数の仮想信号
v′を得る。これには、正弦波電圧vよりサンプリング
されたN個のデータViが用いられる。
にその時間軸に沿って1〜NのデータViがサンプリン
グされるものとすれば、位相が90°ずれた信号v′の
1周期においてはN/4+1〜(N+N/4)までのデ
ータViがサンプリングされることになる。
信号v′のN+1〜(N+N/4)のデータは等しいた
め、N/4+1〜Nのデータと、1〜N/4とをもって
90°位相のずれた信号v′のデータとすることができ
る。この仮想信号v′のデータVi,とIiとにより、
変数AXを算出する。
(データの順番からしてN/4)ずれているデータVi
と掛け算されることになる。
なわち、この位相が90°ずれた信号v′は、 v′=Vmsin(ωt−ψ−π/2) で表される。したがって、上記と同じくその無効瞬時電
力P′は、 P′=|V||I|{sinθ−sin(2ωt−2ψ−θ)} となり、したがって平均無効電力Pbは、 Pb=(VmIm/2)sinθ=|V||I|sinθ……(c) となる。ここで、sinθ=X/(R2+X2)1/2、|V|=|I|×(R2 +X2)1/2であるため、 Pb=|I|2・X……(d) となり、これは変数AXと等価である。
はAR/|I|2にて求められ、また、リアクタンス分
Xは式(d)よりAX/|I|2にて求められることに
なる。
2=Im2/2であるから、これをデータIiから求め
るため、
められ、また、AX/Hによりリアクタンス分Xが求め
られる。そして、このRとXとにより、抵抗値、コンデ
ンサ成分、インダクタンス成分、損失係数、クオリティ
ー、インピーダンスおよび位相差などが求められる。
この回路素子の定数装置の概略的なブロック線図が示さ
れている。これによると、同装置は2つのサンプルホー
ルド回路11,12を備えている。
一方のサンプルホールド回路11は被測定素子の両端子
間に印加される電圧Vの1周期を所定の時間間隔でサン
プリングしてN個のデータAViを得る。同様に、他方
のサンプルホールド回路12はその被測定素子に流れる
電流の1周期を所定の時間間隔でサンプリングしてN個
のデータAIiを得る。これらのサンプリングは同時的
に行なわれる。
/D変換回路13にてディジタルデータVi,Ii(i
=1〜N)に変換され、演算処理手段としてのCPU1
4に与えられる。
効平均電力AR、無効平均電力AXおよび変数Hを演算
する。まず、ARを求めるにあたって、
るが、この場合、電圧VのデータViから同電圧Vに対
して位相が異なる同一周波数の仮想電圧V′のデータが
作られる。
電圧Vの1周期にサンプリングされたデータを時間軸に
沿ってV1〜VNとすれば、位相が90°ずれた電圧
V′の1周期にサンプリングされるデータはV
N/4+1〜VN+N/4となるが、この場合、電圧
V′のVN+1〜VN+N/4までのデータは、電圧V
のV1〜VN/4までのデータと等しい。したがって、
90°位相がずれた電圧データViが掛け算されること
になる。そして、変数Hには電流データIiのみが用い
られ、
出され、また、AX/Hによりリアタンス分Xが求めら
れる。そして、この実効抵抗分Rとリアタンス分Xとか
ら必要に応じて他のパラメータが求められる。
C=1/ωX(ωは角速度)、インダクタンス成分L=
X/ω、損失係数D=R/X、クオリティーQ=X/
R、位相差θ=tan−11/Dなどの各パラメータが
求められる。これらのパラメータは適宜ディスプレイ1
5に表示されるとともに、出力回路16を介して他の回
路などに供給される。
に対してサンプリング周波数およびA/D変換を同期さ
せる例が示されている。すなわち、入力信号の周波数に
対してサンプリング周波数を一定の比例関係に制御する
ことにより、入力信号の周波数が変化しても常にN個の
データが得られることになる。
いて、その1周期からN個のデータをサンプリングして
いるが、サンプリング対象周期をM周期(2以上の整
数)としても良い。
ド回路11,12をA/D変換回路13に別付けで設け
るかについては、用いられるA/D変換回路の種類やそ
の変換速度による。
回路素子の定数を求めるにあたってsinやcosのテ
ーブルを必要としない。また、基準ベクトルとする第3
の波形も不要となる。
1周期中からサンプリングされるN個のディジタルデー
タVi,Iiを直接用いて演算するものであるため、構
成がより簡素化されるとともに、それに伴って演算処理
速度の向上が図れる。
図。
図。
を説明するための説明図。
図。
Claims (1)
- 【請求項1】 被測定素子に印加される交流電圧Vおよ
び同被測定素子をとおして検出される交流電流Iの少な
くとも1周期を所定の時間間隔にて同時的にサンプリン
グしてそれぞれN個の電圧データViと電流データIi
(i=1〜N)とに変換するA/D変換回路と、 これらの電圧データViおよび電流データIiから平均
有効電力成分である変数AR,平均無効電力成分である
変数AXおよび除数変数Hを演算するとともに、AR/
HおよびAX/Hなる演算を実行して少なくとも上記被
測定素子の実効抵抗分Rとリアクタンス分Xとを求める
演算処理手段とを備え、 上記演算処理手段は、上記変数ARについては上記電圧
データViおよび上記電流データIiから下記式(1)
に基づいて求め、上記変数AXについては上記N個の電
圧データViを(V1〜VN/4)と(V N/4+1 〜
VN)とに分けて位相を仮想的に90゜異ならせたデー
タ並び順として上記電流データIiとにより下記式
(2)に基づいて求め、除数変数Hについては上記電流
データIiにより下記(3)に基づいて求めることを特
徴とする回路素子の定数測定装置。 【数1】 【数2】 【数3】
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9941614B2 (en) | 2014-06-23 | 2018-04-10 | Iriso Electronics Co., Ltd. | Connection structure of connector capable of managing a large electric current |
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JP2008177991A (ja) * | 2007-01-22 | 2008-07-31 | Sansha Electric Mfg Co Ltd | 位相差検出回路、pll回路、位相差検出方法及び位相差検出プログラム |
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1992
- 1992-07-30 JP JP22331692A patent/JP3289961B2/ja not_active Expired - Fee Related
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