直流成分の抽出について

複数の機器が接続した直流電源回路にクランプセンサを取り付けて
電流値の変化で機器がＯＮ／ＯＦＦしたのを検知しようとしています。
接続された機器の組み合わせによっては、電流値変化に交流成分が
のってしまい、微小な電流値変化の機器のＯＮ／ＯＦＦが検知できなくなって
しまいました。
クランプセンサは買い物で、センサから送られてくる瞬間電流値をプログラム
でフーリエ解析して直流成分を抽出すれば検出できるそうですが、
リアルタイムで機器のＯＮ／ＯＦＦを検出したいので、過去データしか解析に
使用できません。平均化することもできません。
このような場合に使えるプログラムを判りやすく説明したサイト、書籍等
ご教授願います。サンプルプログラム（ソース）があればいいのですが。

No.5 ベストアンサー 回答者： foobar 回答日時： 2006/04/24 14:23

>あらかじめフーリエ解析でフィルタみたいなものが、計算できれば

もし、
・変動の周期が一定している(例えば、電源周波数に同期しているなど)
・変動の波形がそれほど大きく変わらない
なら、
現時点から数周期分過去のデータをつかって、変動成分だけを抽出(HPF)し、
現在のデータから変動成分(予測値)を差し引く
というような手が使えることがあります。
(数学的には、コムフィルタ(櫛の波状)のノッチフィルタを通して、変動成分を除去していることになるかと。)

急峻な負荷電流変動が無いなら、#3さんのかかれているような、機器ON/OFFに伴う急峻な電流変化を検出するのも手かと思います。

この回答へのお礼

返事が遅くなってすいません。
ありがとうございます。

この方法を試してみようと思いますが、
参考になりそうなサイトや、サンプルプログラム
はご存知ないですか。
よろしくお願いします。

お礼日時：2006/05/04 09:45

No.4 回答者： thyristor 回答日時： 2006/04/23 04:54

NO.3の訂正と補足です

最後の方で「電流小の機器のON時の電流の微分値」と書きましたが、これだと誤解を招きそうなので「ターンON時」へ訂正します。微分と書きましたけど、要は、現在の電流値と直前の電流値の差を取るということです。変動分の振幅が大きくても、その周期が長ければ差分値は小さくなりますので、条件によっては検出が可能になります。

あと別の方法で考えられるとしたら、同期を取る、くらいでしょうか。変動分の電流値データを一周期分蓄えておき、これと入力を同期させて比較し、一致しなかったら機器の状態が変化したと判断します。差動増幅をイメージして頂けるとわかりやすいかもしれません。ただ、この方法だと変動分の周期や振幅が変化する場合は対応できません。

電流小の機器だけ別の直流電源に集めるか、信号線を用意して直にON/OFFを検出した方が早いですけど、それは無理なんですよね・・・。これは悩みますね＾＾；

この回答へのお礼

ありがとうございます。
機器の電源回路はお客さんが提供する装置の回路なので、
何も手を加えられません。しかも、装置自体の性能には、電源にのる交流成分はまったく影響ないので、除去する必要はありません。だけど、電源電流の変化でＯＮ／ＯＦＦを検知したい、という難しい要求はきます。

微分値を使う方法は前にも一度やりかけましたが、もう一度よく検討して試してみます。

ちなみにお客さんはアメリカにも調査に行ったそうですが
そのメーカではトップシークレットだったそうです。。。

お礼日時：2006/04/23 19:41

No.3 回答者： thyristor 回答日時： 2006/04/22 21:13

まず、NO.2の方もおっしゃってますが、DFTによって周波数解析を行うにしても、直流分に対しては単純な平均を求めているにすぎませんし、基本周期分のデータが必要になるので、ある程度の遅延は避けられません。

移動平均を求める方法では変動分の基本周期が長過ぎて、求められるリアルタイム性を確保できないのならば、他の方法、例えばディジタルローパスフィルタを通して直流分を抽出するにしても同じことです。というか、そもそも移動平均自体がローパスフィルタとして働きますからね。

・それを踏まえた上で
仮に、変動分の微分値＜電流小の機器のON時の電流の微分値、という条件が満たされるのなら、ご質問の件は可能でしょう。今度はノイズ対策が必要になりますけど。

No.2 回答者： foobar 回答日時： 2006/04/20 16:26

・リアルタイム(瞬時値）で検出する

・変動する電流のなかから、（微小な）直流成分を検出する
の2点は相反する要求かと思います。
(直流成分を検出するためには、変動成分の最長周期程度の平均処理が必要なので）

許容できる検出の時間遅れの検討、負荷電流変動の低減の検討、、といった再検討が必要かと思います。

この回答へのお礼

ありがとうございます。
おっしゃるとおりかなり難しい要求だと
自分でも思います。
ただ、変動は機器を動作させるまえから、
おきているので、あらかじめフーリエ解析で
フィルタみたいなものが、計算できれば
いいのでは考えました。そのための
いい方法はないでしょうか。

お礼日時：2006/04/21 21:10

No.1 回答者： thyristor 回答日時： 2006/04/20 15:09

センサから送られて来る信号から直流成分を逐次計算したい、と言う事ですよね？それでしたらやはり、移動平均を求めるのが一番楽だと思いますよ。

平均化できない理由・使用機器の種類等の補足を頂けると、より的確なアドバイスが出来るかと思います。

この回答へのお礼

ありがとうございます。移動平均もやってみましたが、機器をＯＮ／ＯＦＦしたタイミングもなまされてしまい、
計測ログをグラフ化すれば傾向で判断できますが、リアルタイムで数値から自動で判断させると、判定ミスがでてしまいました。

お礼日時：2006/04/21 21:06