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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-09-27
(45)【発行日】2024-10-07
(54)【発明の名称】波形測定器及びデータの取得方法
(51)【国際特許分類】
G01R 13/20 20060101AFI20240930BHJP
G01R 19/00 20060101ALI20240930BHJP
【ＦＩ】
G01R13/20 M
G01R13/20 N
G01R19/00 A
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2020219545
(22)【出願日】2020-12-28
(65)【公開番号】P2022104369
(43)【公開日】2022-07-08
【審査請求日】2023-09-07
(73)【特許権者】
【識別番号】000006507
【氏名又は名称】横河電機株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】596157780
【氏名又は名称】横河計測株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100188307
【弁理士】
【氏名又は名称】太田 昌宏
(74)【代理人】
【識別番号】100203264
【弁理士】
【氏名又は名称】塩川 未久
(72)【発明者】
【氏名】中山 悦郎
【審査官】小川 浩史
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－９０２７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－５３０５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－７１７３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特許第７４１３１２４（ＪＰ，Ｂ２）
【文献】中山悦郎；山本千秋，“スコープコーダDL850 リアルタイム演算機能”，横河技報，横河電機株式会社，2012年09月30日，Vol. 55, No. 1，pp. 9-14
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｒ １３／００－１３／４２
Ｇ０１Ｒ １９／００－１９／３２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
波形測定器であって、前記波形測定器への第１信号に対応する第１交流信号の入力が停止状態であるか否かを判定する判定回路と、
前記判定回路によって前記波形測定器への前記第１交流信号の入力が停止状態ではないと判定された場合、前記第１信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジのうちの一方を演算タイミングとして検出するように動作し、前記判定回路によって前記波形測定器への前記第１交流信号の入力が停止状態であると判定された場合、前記第１信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの両方を演算タイミングとして検出するように動作する検出器と、
前記演算タイミングによって設定される演算区間における演算値を、前記第１交流信号を用いて算出する演算回路と、を備える、波形測定器。
【請求項2】
請求項１に記載の波形測定器において、前記判定回路は、前記第１信号の周期の１倍を超える設定期間内に前記演算タイミングが検出されないと判定した場合、前記波形測定器への前記第１交流信号の入力が停止状態であると判定する、波形測定器。
【請求項3】
請求項２に記載の波形測定器において、前記判定回路は、前記波形測定器への前記第１交流信号の入力が停止状態であると判定してから検出された前記演算タイミングのうちの２回目以降に検出された前記演算タイミングによって前記第１信号の周期を検出し、検出した前記周期によって前記設定期間を設定する、波形測定器。
【請求項4】
請求項２に記載の波形測定器において、前記判定回路は、前記波形測定器への前記第１交流信号の入力が停止状態ではないと判定した場合、前記第１信号の最新の周期によって前記設定期間を更新する、波形測定器。
【請求項5】
請求項１から４までの何れか一項に記載の波形測定器において、前記演算回路は、前記演算値として、交流電圧又は交流電流の実効値を算出する、波形測定器。
【請求項6】
請求項１から４までの何れか一項に記載の波形測定器において、前記演算回路は、前記演算値として、前記第１交流信号と第２交流信号と用いて電力値を算出し、
前記第１交流信号及び前記第２交流信号のうち、一方が交流電圧であり、他方が前記交流電圧と同じ相の交流電流である、波形測定器。
【請求項7】
波形測定器への第１信号に対応する第１交流信号の入力が停止状態であるか否かを判定することと、前記波形測定器への前記第１交流信号の入力が停止状態ではないと判定された場合、前記第１信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジのうちの一方を演算タイミングとして検出するように動作し、前記波形測定器への前記第１交流信号の入力が停止状態であると判定された場合、前記第１信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの両方を演算タイミングとして検出するように動作することと、
前記演算タイミングによって設定される演算区間における演算値を、前記第１交流信号を用いて算出することと、を含む、データの取得方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、波形測定器及びデータの取得方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、データが入力されると、入力されたデータの演算値をリアルタイムに算出する波形測定器が知られている（例えば、非特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0003】
【文献】中山 悦郎、山本 千秋、「スコープコーダDL850 リアルタイム演算機能（英題：Real-time Math Function of DL850 ScopeCorder）」、横河電機株式会社、横河技報、Vol.55 No.1 (2012)、ｐ９－ｐ１４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来の波形測定器には、改善の余地がある。例えば、機器の起動時のデータは、当該機器の解析に有用である。機器の起動時のデータの演算値を波形測定器によって算出することが望まれている。
【0005】
本開示は、上述の点に鑑みてなされたものであり、改善された波形測定器及びデータの取得方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
幾つかの実施形態に係る波形測定器は、前記波形測定器への第１信号に対応する第１交流信号の入力が停止状態であるか否かを判定する判定回路と、前記判定回路によって前記波形測定器への前記第１交流信号の入力が停止状態ではないと判定された場合、前記第１信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジのうちの一方を演算タイミングとして検出するように動作し、前記判定回路によって前記波形測定器への前記第１交流信号の入力が停止状態であると判定された場合、前記第１信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの両方を演算タイミングとして検出するように動作する検出器と、前記演算タイミングによって設定される演算区間における演算値を、前記第１交流信号を用いて算出する演算回路と、を備える。このような構成により、波形測定器に第１交流信号を入力する機器の起動時に、演算タイミングを検出器によって検出することができる。当該機器の起動時に演算タイミングを検出することにより、当該機器の起動時の演算値を算出することができる。よって、本実施形態によれば、改善された波形測定器が提供される。
【0007】
一実施形態に係る波形測定器において、前記判定回路は、前記第１信号の周期の１倍を超える設定期間内に前記演算タイミングが検出されないと判定した場合、前記波形測定器への前記第１交流信号の入力が停止状態であると判定してもよい。このような設定期間を用いることにより、波形測定器への交流電圧の入力が停止状態であるか否かを効率よく判定することができる。
【0008】
一実施形態に係る波形測定器において、前記判定回路は、前記波形測定器への前記第１交流信号の入力が停止状態であると判定してから検出された前記演算タイミングのうちの２回目以降に検出された前記演算タイミングによって前記第１信号の周期を検出し、検出した前記周期によって前記設定期間を設定してもよい。２回目以降に検出された演算タイミングによって第１信号の周期を検出することにより、第１信号の周期が精度良く検出されるため、波形測定器への第１交流信号の入力が停止状態であるか否かをより精度良く判定することができる。
【0009】
一実施形態に係る波形測定器において、前記判定回路は、前記波形測定器への前記第１交流信号の入力が停止状態ではないと判定した場合、前記第１信号の最新の周期によって前記設定期間を更新してもよい。判定回路は、第１信号の最新の周期によって設定期間を更新することにより、波形測定器への第１交流信号の入力が停止状態であるか否かをより精度良く判定することができる。
【0010】
一実施形態に係る波形測定器において、前記演算回路は、前記演算値として、交流電圧又は交流電流の実効値を算出してもよい。このような構成により、波形測定器に第１交流信号を入力する機器の起動時の電気的特性をより精度良く解析することができる。
【0011】
一実施形態に係る波形測定器において、前記演算回路は、前記演算値として、前記第１交流信号と第２交流信号と用いて電力値を算出してもよい。このような構成により、波形測定器に第１交流信号を入力する機器の起動時の電気的特性をより精度良く解析することができる。
【0012】
幾つかの実施形態に係るデータの取得方法は、波形測定器への第１信号に対応する第１交流信号の入力が停止状態であるか否かを判定することと、前記波形測定器への前記第１交流信号の入力が停止状態ではないと判定された場合、前記第１信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジのうちの一方を演算タイミングとして検出するように動作し、前記波形測定器への前記第１交流信号の入力が停止状態であると判定された場合、前記第１信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの両方を演算タイミングとして検出するように動作することと、前記演算タイミングによって設定される演算区間における演算値を、前記第１交流信号を用いて算出することと、を含む。このような構成により、波形測定器に第１交流信号を入力する機器の起動時に、演算タイミングを検出器によって検出することができる。当該機器の起動時に演算タイミングを検出することにより、当該機器の起動時の演算値を算出することができる。よって、本実施形態によれば、改善されたデータの取得方法が提供される。
【発明の効果】
【0013】
本開示によれば、改善された波形測定器及びデータの取得方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本開示の一実施形態について、図面を参照して説明する。以下の図面に示す構成要素において、同じ構成要素には、同じ符号を付す。
【0016】
図１に示すような波形測定器１は、機器の交流信号の測定に用いられる。波形測定器１は、機器の交流信号の波形と、当該交流信号を用いて算出した演算値とを同時表示することができる。以下、波形測定器１は、自動車に搭載される同期モータの交流信号の測定に用いられるものとする。同期モータは、例えば、三相同期モータである。ただし、波形測定器１は、任意の機器の交流信号の測定に用いられてよい。
【0017】
波形測定器１は、以下に説明するように、同期モータの起動時の電力値等の演算値を算出することができる。同期モータの起動時は、例えば、同期モータの電源が投入されたとき、又は同期モータが非駆動状態から駆動状態になるとき等である。
【0018】
波形測定器１には、同期モータから、第１信号及び第２信号が入力される。第１信号は、同期モータの第１交流信号に対応する。第２信号は、同期モータの第２交流信号に対応する。
【0019】
以下、第１交流信号は、Ｕ相の交流電圧であるものとする。つまり、第１信号は、Ｕ相の交流電圧に対応するものとする。また、第２交流信号は、Ｕ相の交流電流であるものとする。つまり、第２信号は、Ｕ相の交流電流に対応するものとする。ただし、第１交流信号がＵ相の交流電流であり、第２交流信号がＵ相の交流電圧であってもよい。また、第１交流信号及び第２交流信号は、各々、Ｖ相又はＷ相の交流電圧及び交流電流であってもよいし、Ｖ相又はＷ相の交流電流及び交流電圧であってもよい。
【0020】
図１に示すような波形測定器１は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のうちの１相の交流電圧及び交流電流を測定するように構成されている。ただし、波形測定器１は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のうちの２つ以上の相の交流電圧及び交流電流を測定するように構成されていてもよい。
【0021】
図１に示すように、波形測定器１は、アンプ１０と、アンプ１１と、ＡＤ（Analog to Digital）変換器１２と、ＡＤ変換器１３と、メモリコントローラ１４と、メモリ１５と、検出器１６と、判定回路１７と、演算回路１８と、メモリコントローラ１９と、メモリ２０と、生成回路２１と、表示器２２とを備える。波形測定器１は、ＡＤ変換器１２、ＡＤ変換器１３及びメモリコントローラ１４等にサンプリング信号を出力するタイミング発生器をさらに備えてよい。
【0022】
アンプ１０には、第１信号が入力される。アンプ１０は、第１信号をＡＤ変換器１２の入力電圧範囲に応じて正規化する。例えば、アンプ１０は、第１信号の電圧幅がＡＤ変換器１２の入力電圧範囲内になるように第１信号の電圧幅を正規化（調整）する。アンプ１０は、正規化後の第１信号をＡＤ変換器１２に出力する。
【0023】
アンプ１１には、第２信号が入力される。アンプ１１は、第２信号をＡＤ変換器１３の入力電圧範囲に応じて正規化する。例えば、アンプ１１は、第２信号の電圧幅がＡＤ変換器１３の入力電圧範囲内になるように第２信号の電圧幅を正規化（調整）する。アンプ１１は、正規化後の第２信号をＡＤ変換器１３に出力する。
【0024】
ＡＤ変換器１２には、アンプ１０から、正規化後の第１信号が入力される。ＡＤ変換器１２は、サンプリング信号のサンプリング周期に従って、正規化後の第１信号をデジタルデータに変換する。デジタルデータに変換された後の第１信号は、図２に示すようなデータとなる。第１信号としてのデジタルデータは、ＡＤ変換器１２によって、サンプリング周期毎に出力される。ＡＤ変換器１２は、デジタルデータに変換した後の第１信号を、サンプリングタイミングに従って、メモリコントローラ１４、検出器１６及び演算回路１８に出力する。
【0025】
ＡＤ変換器１３には、アンプ１１から、正規化後の第２信号が入力される。ＡＤ変換器１３は、サンプリング信号のサンプリング周期に従って、正規化後の第２信号をデジタルデータに変換する。デジタルデータに変換させた後の第２信号は、図２に示すようなデータとなる。第２信号としてのデジタルデータは、ＡＤ変換器１３によって、サンプリング周期毎に出力される。ＡＤ変換器１３は、デジタルデータに変換した後の第２信号を、サンプリングタイミングに従って、メモリコントローラ１４及び演算回路１８に出力する。
【0026】
メモリコントローラ１４は、少なくとも１つのプロセッサ、少なくとも１つの専用回路又はこれらの組み合わせを含む。プロセッサは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）若しくはＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等の汎用プロセッサ又は特定の処理に特化した専用プロセッサ等である。専用回路は、例えば、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）又はＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等である。
【0027】
メモリコントローラ１４には、ＡＤ変換器１２から、デジタルデータに変換された後の第１信号が入力される。メモリコントローラ１４は、サンプリング信号のサンプリング周期に従って、第１信号の情報をメモリ１５に記憶させる。また、メモリコントローラ１４には、ＡＤ変換器１３から、デジタルデータに変換された後の第２信号が入力される。メモリコントローラ１４は、サンプリング信号のサンプリング周期に従って、第２信号の情報をメモリ１５に記憶させる。
【0028】
メモリ１５は、少なくとも１つの半導体メモリ、少なくとも１つの磁気メモリ、少なくとも１つの光メモリ又はこれらのうちの少なくとも２種類の組合せを含む。半導体メモリは、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）又はＲＯＭ（Read Only Memory）等である。ＲＡＭは、例えば、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）又はＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等である。ＲＯＭは、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）等である。
【0029】
メモリ１５には、第１信号の情報及び第２信号の情報が記憶される。メモリ１５に記憶される第１信号の情報は、表示器２２に表示されるＵ相の交流電圧を示すアナログ波形のデータに相当する。また、メモリ１５に記憶される第２信号の情報は、表示器２２に表示されるＵ相の交流電流を示すアナログ波形のデータに相当する。
【0030】
検出器１６は、少なくとも１つのプロセッサ、少なくとも１つの専用回路又はこれらの組み合わせを含む。プロセッサは、例えば、ＣＰＵ若しくはＧＰＵ等の汎用プロセッサ又は特定の処理に特化した専用プロセッサ等である。専用回路は、例えば、ＦＰＧＡ又はＡＳＩＣ等である。
【0031】
検出器１６には、ＡＤ変換器１２から、デジタルデータに変換された後の第１信号が入力される。検出器１６は、第１信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジを検出可能である。
【0032】
第１信号の立ち上がりエッジの検出例として、図２に示すように、検出器１６は、第１信号が第１設定値からゼロクロス点を通って第２設定値まで大きくなる場合、第１信号が当該ゼロクロス点を通るタイミングを第１信号の立ち上がりエッジとして検出する。第１設定値は、ゼロクロス点よりも小さい。第２設定値は、ゼロクロス点よりも大きい。セロクロス点は、交流電圧の電圧値が基準電圧値となる点である。基準電圧値は、例えば、０［Ｖ］である。第１設定値及び第２設定値は、ノイズ等を考慮して適宜設定されてよい。ただし、第１信号の立ち上がりエッジは、第１信号がゼロクロス点を通るタイミングに限定されない。第１信号の立ち上がりエッジは、第１信号が第１設定値と第２設定値との間で設定される任意の点を通るタイミングであってよい。また、検出器１６は、第１信号が基準電圧値から第２設定値まで大きくなる場合、第１信号が当該基準電圧値であるときのタイミングを第１信号の立ち上がりエッジとして検出してもよい。
【0033】
第１信号の立ち下がりエッジの検出例として、図２に示すように、検出器１６は、第１信号が第２設定値からゼロクロス点を通って第１設定値まで小さくなる場合、第１信号が当該ゼロクロス点を通るタイミングを第１信号の立ち下がりエッジとして検出する。ただし、第１信号の立ち下がりエッジは、ゼロクロス点を通るタイミングに限定されない。第２信号の立ち下がりエッジは、第２信号が第１設定値と第２設定値との間で設定される任意の点を通るタイミングであってよい。また、検出器１６は、第１信号が基準電圧値から第１設定値まで小さくなる場合、第１信号が当該基準電圧値であるときのタイミングを第１信号の立ち下がりエッジとして検出してもよい。
【0034】
検出器１６は、第１信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの少なくとも何れかを、演算タイミングとして検出することができる。演算タイミングは、後述するように、演算回路１８が演算値を算出するための図３に示すような演算区間の設定に用いられる。
【0035】
ここで、同期モータが駆動状態であるとき、同期モータから波形測定器１への交流電圧の入力は、停止状態ではない。つまり、図３に示すように、同期モータが駆動状態であるとき、第１信号は、周期的に変化する。これに対し、同期モータが非駆動状態であるとき、同期モータから波形測定器１への交流電圧の入力は、停止状態になる。つまり、図３に示すように、同期モータが非駆動状態であるとき、第１信号は、周期的に変化しない。
【0036】
同期モータが駆動状態であるとき、すなわち、同期モータから波形測定器１への交流電圧の入力が停止状態ではないとき、第１信号は、立ち上がり及び立ち下がりを周期的に繰り返す。第１信号が立ち上がり及び立ち下がりを周期的に繰り返すことにより、検出器１６は、第１信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの何れかを演算タイミングとして検出すれば、演算タイミングを周期的に検出することができる。演算タイミングが周期的に検出されることにより、後述の演算回路１８は、演算タイミングによって演算区間を周期的に設定し、演算区間における演算値を周期的に算出することができる。
【0037】
検出器１６は、判定回路１７によって波形測定器１への交流電圧の入力が停止状態ではないと判定された場合、第１信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジのうちの一方を演算タイミングとして検出するように動作する。本実施形態では、検出器１６は、判定回路１７によって波形測定器１への交流電圧の入力が停止状態ではないと判定された場合、第１信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジのうちの予め設定された一方を演算タイミングとして検出するように動作する。第１信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの何れを演算タイミングとして検出するかは、例えば、波形測定器１の仕様等に応じて、予め設定される。本実施形態では、判定回路１７から検出器１６に、判定信号が入力される。判定信号は、判定回路１７の判定結果を示す。判定信号は、判定回路１７によって波形測定器１への交流電圧の入力が停止状態ではないと判定されると、ローレベルにされる。検出器１６は、判定信号がローレベルであるとき、第１信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジのうちの予め設定された一方を演算タイミングとして検出するように動作する。
【0038】
例えば、図３に示すように、判定信号は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間及び時刻ｔ３以降、ローレベルにされる。検出器１６は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間及び時刻ｔ３以降、第１信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジのうちの予め設定された一方として第１信号の立ち上がりエッジを、演算タイミングとして検出するように動作する。
【0039】
同期モータが非駆動状態であるとき、すなわち、同期モータから波形測定器１への交流電圧の入力が停止状態であるとき、第１信号は、周期的に変化しない。ここで、同期モータは、例えば同期モータが搭載される自動車の走行状態に応じて、非駆動状態から駆動状態になる。同期モータが非駆動状態から駆動状態になるときのすなわち同期モータの起動時の電力値等の演算値の情報は、同期モータの特性を解析するために有用である。ところで、同期モータが非駆動状態から駆動状態になるとき、同期モータでは、交流電圧及び交流電流の位相が調整される。調整後の交流電圧の位相によって、同期モータが非駆動状態から駆動状態になるとき、交流電圧に対応する第１信号が立ち上がるか又は立ち下がるかが異なる。従って、検出器１６が第１信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジのうちの予め設定された一方を演算タイミングとして検出するように動作している場合、同期モータが非駆動状態から駆動状態になった直後は、検出器１６が演算タイミングを検出できない場合がある。例えば、検出器１６が第１信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジのうちの予め設定された一方として第１信号の立ち上がりエッジを演算タイミングとして検出するように動作する場合を考える。この場合、図３に示す時刻ｔ３では、第１信号が立ち下がる。その結果、検出器１６は、時刻ｔ３で、演算タイミングを検出することができない。時刻ｔ３で演算タイミングを検出できないと、後述の演算回路１８は、演算区間ａ６を設定できず、演算区間ａ６における演算値を算出することができない。
【0040】
そこで、検出器１６は、判定回路１７によって波形測定器１への交流電圧の入力が停止状態であると判定された場合、第１信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの両方を演算タイミングとして検出するように動作する。本実施形態では、上述のように、判定回路１７から検出器１６に判定信号が入力される。判定信号は、判定回路１７によって波形測定器１への交流電圧の入力が停止状態であると判定されると、ハイレベルにされる。検出器１６は、判定信号がハイレベルであるとき、第１信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの両方を演算タイミングとして検出するように動作する。
【0041】
例えば、図３に示すように、判定信号は、時刻ｔ２から時刻ｔ３の間、ハイレベルにされる。検出器１６は、時刻ｔ２から時刻ｔ３の間、第１信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの両方を演算タイミングとして検出するように動作する。このような構成により、検出器１６は、時刻ｔ３で、第１信号の立下りエッジを演算タイミングとして検出することができる。
【0042】
ここで、波形測定器１の測定開始時、同期モータの交流電圧の位相を予測することは困難である。つまり、波形測定器１の測定開始時、第１信号が立ち上がるか又は立ち下がるかを予測することは困難である。
【0043】
そこで、検出器１６は、波形測定器１の測定開始時、第１信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの両方を演算タイミングとして検出するように動作する。本実施形態では、判定信号は、波形測定器１の測定開始時、ハイレベルにされる。上述のように、検出器１６は、判定信号がハイレベルであるとき、第１信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの両方を演算タイミングとして検出するように動作する。例えば、図３に示すような時刻ｔ１よりも前の時刻は、波形測定器１の測定開始時である。検出器１６は、時刻ｔ１で、第１信号の立ち下がりエッジを演算タイミングとして検出する。
【0044】
検出器１６は、検出した演算タイミングの情報を、判定回路１７及び演算回路１８に出力する。検出器１６は、検出した演算タイミングの情報を、メモリコントローラ１９に出力してもよい。
【0045】
判定回路１７は、少なくとも１つのプロセッサ、少なくとも１つの専用回路又はこれらの組み合わせを含む。プロセッサは、例えば、ＣＰＵ若しくはＧＰＵ等の汎用プロセッサ又は特定の処理に特化した専用プロセッサ等である。専用回路は、例えば、ＦＰＧＡ又はＡＳＩＣ等である。
【0046】
判定回路１７は、波形測定器１への交流電圧の入力が停止状態であるか否かを判定する。この判定処理の一例については、後述する。判定回路１７は、判定回路１７の判定結果を示す判定信号を、検出器１６に出力する。判定回路１７は、波形測定器１への交流電圧の入力が停止状態であると判定すると、判定信号をハイレベルにする。一方、判定回路１７は、波形測定器１への交流電圧の入力が停止状態ではないと判定すると、判定信号をローレベルにする。なお、判定回路１７は、波形測定器１の測定開始時、波形測定器１への交流電圧の入力が停止状態であるとみなし、波形測定器１への交流電圧の入力が停止状態であると判定してよい。つまり、判定回路１７は、波形測定器１の測定開始時、判定信号をハイレベルにしてよい。例えば、図３に示すような時刻ｔ１よりも前の時刻で、判定信号は、ハイレベルにされる。
【0047】
＜判定処理＞
判定回路１７には、波形測定器１への交流電圧の入力が停止状態ではない場合すなわち判定信号がローレベルである場合、検出器１６から、演算タイミングの情報が入力される。判定回路１７は、入力された演算タイミングの情報によって、第１信号の周期Ｔ１を検出する。判定回路１７は、例えば、演算タイミングが検出器１６によって検出されてから、次の演算タイミングが検出器１６によって検出されるまでの期間を第１信号の周期Ｔ１として検出する。
判定回路１７には、波形測定器１への交流電圧の入力が停止状態ではない場合すなわち判定信号がローレベルである場合、検出器１６から、演算タイミングの情報が入力される。判定回路１７は、入力された演算タイミングの情報によって、第１信号の周期Ｔ１を検出する。判定回路１７は、例えば、演算タイミングが検出器１６によって検出されてから、次の演算タイミングが検出器１６によって検出されるまでの期間を第１信号の周期Ｔ１として検出する。
【0048】
判定回路１７は、第１信号の周期Ｔ１の１倍を超える期間を設定期間Ｔ２として設定する。判定回路１７は、周期Ｔ１の１倍を超える設定期間Ｔ２内に演算タイミングが検出器１６によって検出されたか否かを判定する。設定期間Ｔ２は、例えば、式：Ｔ１×ｎ（ｎ＞１）として表される。
【0049】
判定回路１７は、設定期間Ｔ２内に演算タイミングが検出器１６によって検出されたと判定した場合、波形測定器１への交流電圧の入力が停止状態ではないと判定する。判定回路１７は、波形測定器１への交流電圧の入力が停止状態ではないと判定した場合、判定信号をローレベルに保持する。
【0050】
一方、判定回路１７は、設定期間Ｔ２内に演算タイミングが検出器１６によって検出されないと判定した場合、波形測定器１への交流電圧の入力が停止状態であると判定する。判定回路１７は、波形測定器１への交流電圧の入力が停止状態であると判定した場合、判定信号をハイレベルにする。例えば、図３に示すような時刻ｔ２で、判定回路１７は、波形測定器１への交流電圧の入力が停止状態であると判定し、判定信号をハイレベルにする。
【0051】
このような設定期間Ｔ２を用いることにより、波形測定器１への交流電圧の入力が停止状態であるか否かを効率よく判定することができる。
【0052】
判定回路１７は、波形測定器１への交流電圧の入力が停止状態であると判定した後に検出器１６によって演算タイミングが検出された場合、波形測定器１への交流電圧の入力が停止状態ではないと判定する。判定回路１７は、波形測定器１への交流電圧の入力が停止状態であると判定した後に検出器１６によって最初に検出された演算タイミングで、判定信号をローレベルにする。例えば、図３に示すように、時刻ｔ３で、検出器１６によって演算タイミングが検出される。時刻ｔ３で検出される演算タイミングは、時刻ｔ２で判定回路１７が波形測定器１への交流電圧の入力が停止状態であると判定した後、最初に検出される演算タイミングである。時刻ｔ３で、判定回路１７は、波形測定器１への交流電圧の入力が停止状態ではないと判定し、判定信号をローレベルにする。また、時刻ｔ１で、判定回路１７は、波形測定器１への交流電圧の入力が停止状態ではないと判定し、判定信号をローレベルにする。
【0053】
ここで、判定回路１７は、波形測定器１への交流電圧の入力が停止状態であると判定してから検出された演算タイミングのうちの２回目以降に検出された演算タイミングによって第１信号の周期Ｔ１を検出してよい。また、判定回路１７は、検出した周期Ｔ１によって設定期間Ｔ２を設定してよい。例えば、図３に示すような時刻ｔ２で、判定回路１７は、波形測定器１への交流電圧の入力が停止状態であると判定する。時刻ｔ４で、時刻ｔ２以降、２回目の演算タイミングが検出器１６によって検出される。また、時刻ｔ５で、時刻ｔ２以降、３回目の演算タイミングが検出器１６によって検出される。判定回路１７は、時刻ｔ４から時刻ｔ５までの期間を第１信号の周期Ｔ１として検出し、検出した第１信号の周期Ｔ１によって設定期間Ｔ２を設定する。
【0054】
このように判定回路１７が波形測定器１への交流電圧の入力が停止状態であると判定してから２回目以降に検出された演算タイミングによって第１信号の周期Ｔ１を検出することにより、第１信号の周期Ｔ１が精度良く検出される。ここで、上述のように、判定回路１７によって波形測定器１への交流電圧の入力が停止状態であると判定された場合、検出器１６は、第１信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの両方を演算タイミングとして検出するように動作する。また、上述のように、同期モータが非駆動状態から駆動状態になるとき、同期モータでは、交流電圧の位相が調整される。その結果、判定回路１７が波形測定器１への交流電圧の入力が停止状態であると判定してから検出される１回目の演算タイミングと２回目の演算タイミングとの間隔が第１信号の周期Ｔ１よりも小さくなる場合がある。２回目以降に検出された演算タイミングによって第１信号の周期Ｔ１を検出することにより、第１信号の周期Ｔ１が精度良く検出されるため、波形測定器１への交流電圧の入力が停止状態であるか否かをより精度良く判定することができる。
【0055】
判定回路１７は、波形測定器１への交流電圧の入力が停止状態ではないと判定した場合、第１信号の最新の周期Ｔ１によって設定期間Ｔ２を更新してよい。判定回路１７は、更新後の設定期間Ｔ２内に演算タイミングが検出器１６によって検出されたか否かを判定してよい。ここで、同期モータが駆動状態から非駆動状態になるとき、交流電圧の周期が時間の経過とともに長くなる場合がある。判定回路１７は、最新の周期Ｔ１によって設定期間Ｔ２を更新することにより、波形測定器１への交流電圧の入力が停止状態であるか否かをより精度良く判定することができる。
【0056】
演算回路１８は、少なくとも１つのプロセッサ、少なくとも１つの専用回路又はこれらの組み合わせを含む。プロセッサは、例えば、ＣＰＵ若しくはＧＰＵ等の汎用プロセッサ又は特定の処理に特化した専用プロセッサ等である。専用回路は、例えば、ＦＰＧＡ又はＡＳＩＣ等である。
【0057】
演算回路１８には、ＡＤ変換器１２から、第１信号が入力される。演算回路１８には、ＡＤ変換器１３から、第２信号が入力される。演算回路１８には、検出器１６から、演算タイミングの情報が入力される。
【0058】
演算回路１８は、演算区間における演算値を算出する。演算回路１８は、演算タイミングによって演算区間を設定する。
【0059】
演算回路１８は、例えば、演算タイミングが検出器１６によって検出されてから、次の演算タイミングが検出器１６によって検出されるまでの区間を演算区間として設定する。例えば、図３に示すように、演算回路１８は、演算区間ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ６，ａ７，ａ８を設定する。
【0060】
演算回路１８は、後述のように判定回路１７から判定信号が入力される場合、演算タイミングが検出器１６によって検出されてから判定信号が最初にハイレベルになるまでの期間を、演算区間として設定してよい。例えば、図３に示すように、演算回路１８は、演算タイミングが検出器１６によって検出されてから、判定信号がハイレベルになるまでの期間を、演算区間ａ５として設定する。
【0061】
複数の演算区間のうちの一部は、例えば、第１信号の１周期分と同じ長さになる。例えば、図３に示すような演算区間ａ２～ａ４，ａ７，ａ８は、第１信号の１周期分と同じ長さになる。複数の演算区間のうちの別の一部は、例えば、第１信号の１周期分よりも短くなる。例えば、図３に示すように、判定信号がハイレベルからローレベルになる時刻ｔ１，ｔ３の直後の演算区間ａ１，ａ６は、第１信号の１周期分よりも短くなる。
【0062】
演算回路１８は、演算値として、第１信号を用いて交流電圧の実効値を算出してよい。交流電圧の実効値の算出例として、演算回路１８には、ＡＤ変換器１２から、図２に示すようなサンプリング周期毎の第１信号のデジタルデータが入力される。演算回路１８は、サンプリング周期毎に第１信号のデジタルデータの二乗値を算出する。演算回路１８は、二乗値を演算区間にわたって累積させた累積値を算出する。演算回路１８は、累積値を当該演算区間における第１信号のデジタルデータの数すなわちサンプリング数で除算して平方根を算出することにより、交流電圧の実効値を算出する。
【0063】
演算回路１８は、演算値として、第２信号を用いて交流電流の実効値を算出してよい。交流電流の実効値の算出例として、演算回路１８には、ＡＤ変換器１３から、図２に示すようなサンプリング周期毎の第２信号のデジタルデータが入力される。演算回路１８は、サンプリング周期毎に第２信号のデジタルデータの二乗値を算出する。演算回路１８は、二乗値を演算区間にわたって累積させた累積値を算出する。演算回路１８は、累積値を当該演算区間における第２信号のデジタルデータの数すなわちサンプリング数で除算して平方根を算出することにより、交流電流の実効値を算出する。
【0064】
演算回路１８は、演算値として、第１信号と第２信号とを用いて電力値を算出してよい。電力値は、例えば、有効電力値又は皮相電力値等である。
【0065】
有効電力値の算出例として、演算回路１８には、ＡＤ変換器１２及びＡＤ変換器１３の各々から、図２に示すようなサンプリング周期毎の第１信号のデジタルデータ及び第２信号のデジタルデータが入力される。演算回路１８は、サンプリング周期毎に第１信号のデジタルデータと第２信号のデジタルデータとを乗算した乗算値を算出する。演算回路１８は、乗算値を演算区間にわたって累積させた累積値を算出する。演算回路１８は、累積値を当該演算区間における第１信号又は第２信号のデジタルデータの数すなわちサンプリング数で除算することにより、有効電力値を算出する。
【0066】
皮相電力値の算出例として、演算回路１８は、上述のように、交流電圧の実効値及び交流電流の実効値を算出する。演算回路１８は、交流電圧の実効値と交流電流の実効値とを乗算することにより、皮相電力値を算出する。
【0067】
演算回路１８は、算出した演算値の情報をメモリコントローラ１９に出力する。
【0068】
メモリコントローラ１９は、少なくとも１つのプロセッサ、少なくとも１つの専用回路又はこれらの組み合わせを含む。プロセッサは、例えば、ＣＰＵ若しくはＧＰＵ等の汎用プロセッサ又は特定の処理に特化した専用プロセッサ等である。専用回路は、例えば、ＦＰＧＡ又はＡＳＩＣ等である。
【0069】
メモリコントローラ１９には、演算回路１８から、演算値の情報が入力される。メモリコントローラ１９は、演算値の情報を、メモリ２０に記憶させる。メモリコントローラ１９には、検出器１６から、演算タイミングの情報が入力されてよい。メモリコントローラ１９は、演算タイミングの情報が入力された後に入力された演算値の情報を、メモリ２０に記憶させてよい。
【0070】
メモリ２０は、少なくとも１つの半導体メモリ、少なくとも１つの磁気メモリ、少なくとも１つの光メモリ又はこれらのうちの少なくとも２種類の組合せを含む。半導体メモリは、例えば、ＲＡＭ又はＲＯＭ等である。ＲＡＭは、例えば、ＳＲＡＭ又はＤＲＡＭ等である。ＲＯＭは、例えば、ＥＥＰＲＯＭ等である。
【0071】
メモリ２０には、演算値の情報が記憶される。
【0072】
生成回路２１は、少なくとも１つのプロセッサ、少なくとも１つの専用回路又はこれらの組み合わせを含む。プロセッサは、例えば、ＣＰＵ若しくはＧＰＵ等の汎用プロセッサ又は特定の処理に特化した専用プロセッサ等である。専用回路は、例えば、ＦＰＧＡ又はＡＳＩＣ等である。
【0073】
生成回路２１は、波形測定器１の波形表示時、メモリ１５から、デジタルデータに変換された後の第１信号の情報及び第２信号の情報を、読み出す。また、生成回路２１は、波形測定器１の波形表示時、メモリ２０から、演算値の情報を読み出す。生成回路２１は、第１信号の情報を用い、Ｕ相の交流電圧を示すアナログ波形のデータを生成する。生成回路２１は、第２信号の情報を用い、Ｕ相の交流電流を示すアナログ波形のデータを生成する。生成回路２１は、Ｕ相の交流電圧を示すアナログ波形のデータと、Ｕ相の交流電流を示すアナログ波形のデータと、演算値の情報とによって、波形表示データを生成する。波形表示データは、表示器２２に表示させるデータである。
【0074】
表示器２２は、少なくとも１つの表示出力用インタフェースを含む。表示出力用インタフェースは、例えば、ディスプレイである。ディスプレイは、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）又は有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイである。
【0075】
表示器２２は、生成回路２１が生成した波形表示データを表示する。
【0076】
図４は、図１に示す波形測定器１による演算タイミングの検出方法を示すフローチャートである。波形測定器１は、波形測定器１による測定が開始されると、図４に示すような処理を開始する。波形測定器１は、波形測定器１による測定が終了すると、図４に示すような処理を終了してよい。演算タイミングの検出方法は、波形測定器１のプロセッサに実行させる検出プログラムとして実現されてもよい。検出プログラムは、非一時的なコンピュータ読み取り可能な媒体に格納されてよい。
【0077】
判定回路１７は、波形測定器１の測定開始時、波形測定器１への交流電圧の入力が停止状態であるとみなし、判定信号をハイレベルにする（ステップＳ１０）。判定信号がハイレベルにされると、検出器１６は、第１信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの両方を演算タイミングとして検出するように動作する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１の処理後、検出器１６は、第１信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの何れかを演算タイミングとして検出する（ステップＳ１２）。
【0078】
判定回路１７は、ステップＳ１２の処理により演算タイミングが検出器１６によって検出されると、波形測定器１への交流電圧の入力が停止状態ではないと判定する（ステップ１３）。判定回路１７は、波形測定器１への交流電圧の入力が停止状態ではないと判定すると、判定信号をローレベルにする（ステップＳ１４）。判定信号がローレベルにされると、検出器１６は、第１信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジのうちの予め設定された一方を演算タイミングとして検出するように動作する（ステップＳ１５）。
【0079】
ステップＳ１６の処理では、検出器１６は、第１信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジのうちの予め設定された一方を演算タイミングとして検出する。ステップＳ１６の処理後、再度、検出器１６は、第１信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジのうちの予め設定された一方を演算タイミングとして検出する（ステップＳ１７）。
【0080】
判定回路１７は、ステップＳ１６の処理で検出した演算タイミングから、ステップＳ１７の処理で検出した演算タイミングまでの期間を第１信号の周期Ｔ１として検出する（ステップＳ１８）。
【0081】
判定回路１７は、周期Ｔ１を超える設定期間Ｔ２内に演算タイミングが検出器１６によって検出されたか否かを判定する（ステップＳ１９）。
【0082】
判定回路１７は、設定期間Ｔ２内に演算タイミングが検出器１６によって検出されたと判定した場合（ステップＳ１９：ＹＥＳ）、波形測定器１への交流電圧の入力が停止状態ではないと判定する（ステップＳ２０）。波形測定器１は、ステップＳ２０の処理を実行した後、ステップＳ１８の処理に戻る。再度のステップＳ１８の処理では、判定回路１７は、第１信号の最新の周期Ｔ１によって設定期間Ｔ２を更新する。
【0083】
一方、判定回路１７は、設定期間Ｔ２内に演算タイミングが検出器１６によって検出されないと判定した場合（ステップＳ１９：ＮＯ）、波形測定器１への交流電圧の入力が停止状態であると判定する（ステップＳ２１）。波形測定器１は、ステップＳ２１の処理を実行した後、ステップＳ１０の処理に戻る。
【0084】
図５は、図１に示す波形測定器１による演算値の算出方法を示すフローチャートである。波形測定器１は、図４に示す処理と並行して図５に示す処理を実行してよい。演算値の算出方法は、波形測定器１のプロセッサに実行させる算出プログラムとして実現されてもよい。算出プログラムは、非一時的なコンピュータ読み取り可能な媒体に格納されてよい。
【0085】
演算回路１８は、演算区間を設定する（ステップＳ３０）。演算回路１８は、例えば、演算タイミングが検出器１６によって検出されてから、次の演算タイミングが検出器１６によって検出されるまでの区間を演算区間として設定する。
【0086】
演算回路１８は、演算区間における演算値を算出する（ステップＳ３１）。演算回路１８は、算出した演算値の情報をメモリコントローラ１９に出力する。
【0087】
メモリコントローラ１９は、演算回路１８から入力された演算値の情報を、メモリ２０に記憶させる（ステップＳ３２）。
【0088】
以下、本実施形態に係る波形測定器１の効果を比較例と対比しながら説明する。
【0089】
図６は、比較例に係る波形測定器１０１のブロック図である。波形測定器１０１は、アンプ１０と、アンプ１１と、ＡＤ変換器１２と、ＡＤ変換器１３と、メモリコントローラ１４と、メモリ１５と、検出器１６と、演算回路１８と、メモリコントローラ１９と、メモリ２０と、生成回路２１と、表示器２２とを備える。
【0090】
比較例に係る波形測定器１０１は、本実施形態に係る波形測定器１とは異なり、判定回路１７を備えない。波形測定器１０１では、検出器１６は、第１信号の立ち上がりエッジ及び立ち上がりエッジのうちの予め設定された一方を演算タイミングとして検出するように動作する。このような構成により、比較例に係る波形測定器１０１では、同期モータが非駆動状態から駆動状態になるときの演算タイミングが検出器１６によって検出できない場合がある。例えば、検出器１６は、第１信号の立ち上がりエッジ及び立ち上がりエッジのうちの予め設定された一方として、第１信号の立ち上がりエッジを検出するように動作するものとする。この場合、検出器１６は、図３に示すような時刻ｔ３で演算タイミングを検出することができない。時刻ｔ３で演算タイミングを検出することができないと、演算区間ａ６が設定できず、演算区間ａ６における演算値を算出することができない。
【0091】
これに対し、本実施形態に係る波形測定器１は、波形測定器１への交流電圧の入力が停止状態であるか否かを判定する判定回路１７を備える。さらに、本実施形態に係る波形測定器１では、検出器１６は、判定回路１７によって波形測定器１への交流電圧の入力が停止状態であると判定された場合、第１信号の立ち上がりエッジ及び立ち上がりエッジの両方を演算タイミングとして検出するように動作する。このような構成により、同期モータが非駆動状態から駆動状態になるときすなわち同期モータの起動時に、演算タイミングを検出器１６によって検出することができる。同期モータの起動時に演算タイミングを検出することにより、同期モータの起動時の演算値を算出することができる。例えば、検出器１６は、図３に示すような時刻ｔ３で演算タイミングを検出することができる。時刻ｔ３で検出器１６が演算タイミングを検出することにより、演算回路１８は、演算区間ａ６を設定することができる。演算回路１８は、演算区間ａ６を設定することにより、演算区間ａ６における演算値を算出することができる。よって、本実施形態によれば、改善された波形測定器１及びデータの取得方法が提供される。
【0092】
さらに、本実施形態に係る波形測定器１では、演算回路１８は、演算値として、同期モータの起動時の交流電圧の実効値、交流電流の実効値及び電力値を算出することができる。このような構成により、同期モータの起動時の電気的特性をより精度良く解析することができる。つまり、同期モータの起動時の過渡状態をより精度良く解析することができる。
【0093】
本開示に係る実施形態について、諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は改変を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形又は改変は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部又は各ステップに含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部又はステップを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
【0094】
例えば、上記実施形態では、波形測定器１の測定対象は、同期モータの交流信号であるものとして説明した。ただし、波形測定器１の測定対象は、同期モータの交流信号に限定されない。波形測定器１の測定対象は、起動時にその交流信号が立ち上がるか又は立ち下がるかを予測することが困難である任意の機器の交流信号であってよい。
【0095】
例えば、判定回路１７は、判定信号を、演算回路１８及びメモリコントローラ１９に出力してもよい。この場合、演算回路１８は、判定信号がローレベルであるとき、演算値を算出してよい。また、メモリコントローラ１９は、判定信号がローレベルであるときに演算回路１８から入力された演算値の情報を、メモリ２０に記憶させてよい。
【0096】
例えば、波形測定器１に、判定回路１７によって第１交流信号としての交流電圧の波形測定器１への入力が停止状態であると判定された場合に演算回路１８の演算結果をゼロにする回路が設けられてもよい。
【0097】
例えば、上記実施形態では、第１交流信号は、交流電圧であるものとして説明した。ただし、第１交流信号は、交流電流であってもよい。この場合、判定回路１７は、交流電流に対応する第１信号の周期に基づいて、波形測定器１への交流電流の入力が停止状態であるか否かを判定してよい。また、演算回路１８は、当該第１信号を用い、演算区間における演算値として、交流電流の実効値を算出してよい。
【符号の説明】
【0098】
１ 波形測定器
１０，１１ アンプ
１２，１３ ＡＤ変換器
１４ メモリコントローラ
１５ メモリ
１６ 検出器
１７ 判定回路
１８ 演算回路
１９ メモリコントローラ
２０ メモリ
２１ 生成回路
２２ 表示器
１０，１１ アンプ
１２，１３ ＡＤ変換器
１４ メモリコントローラ
１５ メモリ
１６ 検出器
１７ 判定回路
１８ 演算回路
１９ メモリコントローラ
２０ メモリ
２１ 生成回路
２２ 表示器
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】