JP2003043072A - 電流センサ - Google Patents

電流センサ

Info

Publication number
JP2003043072A
JP2003043072A JP2001227191A JP2001227191A JP2003043072A JP 2003043072 A JP2003043072 A JP 2003043072A JP 2001227191 A JP2001227191 A JP 2001227191A JP 2001227191 A JP2001227191 A JP 2001227191A JP 2003043072 A JP2003043072 A JP 2003043072A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
current
current sensor
vibrator
optical fiber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001227191A
Other languages
English (en)
Inventor
Satoshi Watanabe
慧 渡邉
Takashi Nagano
尚 永野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TECHNO CREATE KK
Original Assignee
TECHNO CREATE KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TECHNO CREATE KK filed Critical TECHNO CREATE KK
Priority to JP2001227191A priority Critical patent/JP2003043072A/ja
Publication of JP2003043072A publication Critical patent/JP2003043072A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】低コストで高精度・長寿命のデジタル型電流セ
ンサを提供する。 【解決手段】電流センサ11は、送電線10を流れる電
流の大小により振動の振幅が変化する振動子15を設
け、この振動子15の振動領域を挟んで対向する位置
に、光ファイバー18と光ファイバー19とが配置され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば高圧電線を
通る高圧電流を計測する電流センサに関し、更に詳しく
は振動子の振動により電流を計測する電流センサに関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般に電流は磁界を発生するので、その
磁界の値を測定することで電流を測定できるが、その測
定方法は種々ある。
【0003】高電圧の測定には、充電部と測定器(アー
ス電位)との絶縁が大きな課題であるので、光の作用を
用いて計測することが行われている。
【0004】図8は、従来例の一つを示したものであ
り、検出部1は、磁界を光学的変化に対応させるため
に、ファラデー素子2が用いられている。
【0005】ファラデー素子2の前後には偏光フィルタ
ー3、4が配置されており、入射側の偏光フィルター3
の近傍に光ファイバー5が配備され、出射側の偏光フィ
ルター4の近傍に光ファイバー6が配備されている。検
出部1は送電線7を保持するコア8を備えており、光フ
ァイバー5、6はコア8に保持されている。
【0006】この検出部1は、送電線7に交流が流れる
ことにより発生する交流磁界の中にファラデー素子2を
配置することにより、偏光フィルター3により偏光させ
た光を、ファラデー素子2にて更に偏光させ、偏光フィ
ルター4を通すことによって、交流電流の電流値を受光
量の変動量として取り出している(図9参照)。このよ
うなファラデー素子2を用いたものにおいては、光量の
変動幅Aは電流値に比例し、アナログ式に取り出され
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ファラ
デー素子はYIG単結晶を成長させて切り出し研磨した
ものであるために、コストが高いと共に、偏光フィルタ
ーやファラデー素子に埃が付着したり、これらの温度特
性により正確な電流値を測定しにくいという問題があ
る。
【0008】本発明は、このような問題に着目してなさ
れたものであり、低コストで埃の浸入や温度特性の影響
を受けない高精度な電流センサを提供することを目的と
する。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本願の請求項1にかかる電流センサは、電線に設置
可能な磁気誘導体に、前記電線を流れる電流の大小によ
り振動の振幅が変化する振動子を設け、この振動子の振
動領域を挟んで対向する位置に、発光手段と受光手段と
が配置されていることを特徴とする。
【0010】また、本願の請求項2にかかる電流センサ
は、電線に設置可能な磁気誘導体に、前記電線に平行に
延びる回転中心線を有する振動体を配置し、この振動体
に、前記電線の電流磁界と作用する永久磁石と、前記振
動体と共に揺動する遮光板とを取り付け、この遮光板の
揺動領域を挟んで対向する位置に、発光手段と受光手段
とが配置されていることを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態にかか
る電流センサを図面を参照にして説明する。
【0012】図1は、この本発明の実施の形態にかかる
電流センサの主要構成部分を示したものである。
【0013】10は送電線であり、11は送電線10の
近傍に設置可能な電流センサである。電流センサ11は
送電線10を通すコア12を備えている。コア12は図
2〜図4に示すように上下に分割可能とされ、上下のコ
ア12A,12Bは図示しない連結板をボルトナットで
固定されている。コア12A、12Bは、送電線10を
流れる交流電流により磁界が発生するように、磁性体で
構成されている。コア12A、12Bの両端部は、図2
に示すように、ギャップ13を介して離間しており、交
流電流が流れることにより一方の端部にN極が、他方の
端部にS極が交互に発生する。
【0014】コア12のギャップ13を介して向かい合
っている端部間には、非磁性体からなる筒体14が保持
されている。筒体14の両端部は固定板14Aにより封
鎖されており、両端部の固定板14Aの間に、振動子1
5(揺動体)が内蔵されている。
【0015】振動子15は、非磁性体からなる細長い中
空のパイプ形状を有し、振動子15の内部にはトーショ
ンバー15Aが通されている。トーションバー15Aの
ほぼ中央部には支持部15Bが固着されており、支持部
15Bは振動子15に固定されている。
【0016】トーションバー15Aは振動子15の両端
部から延びている。トーションバー15Aの両端部は筒
体14の両側の固定板14Aにそれぞれ固着されてい
る。これによって、振動子15は、支持部15Bを介し
てトーションバー15Aに支持され、支持部15Bと固
定板14Aとの間が長くとられていることによって、揺
動しやすくなっている。
【0017】パイプ15Aのギャップ13に保持される
部分の内側には、永久磁石16が取り付けられている。
永久磁石16はリング状のものであり、一端部がN極と
され他端部がS極とされている。
【0018】また、パイプ15Aの永久磁石16の近傍
には、非磁性体からなるシャッター板17が突設されて
いる。シャッター板17は筒体14の開口部14Bから
筒体14の外側に突出しており、揺動できるようになっ
ている。
【0019】このシャッター板17の揺動領域内であっ
て対向する位置には、光ファイバー18、19が配置さ
れている。光ファイバー18、19は、パイプ15Aの
外周に取り付けられた支持板20、21により保持され
ている。
【0020】光ファイバー18から出射された光が光フ
ァイバー19に入るように、位置ズレしないように調整
されている。光ファイバー18、19はシャッター板1
7に接する程度に近接した状態で配置されている。支持
板20、21及び筒体14並びにシャッター板17は図
示しないケースにより覆われている。
【0021】光ファイバー18は図示しない発光素子に
接続され、光ファイバー19は図示しない受光素子に接
続されている。受光素子は、例えばフォトトランジスタ
等により構成され、受光した光を電流信号に変換し、イ
ンターフェース回路を介してマイクロコンピュータに接
続されている。発光素子は例えばLEDなどにより構成
されている。
【0022】この実施の形態の電流センサ11は、光フ
ァイバー18から光を照射すると、光ファイバー19が
その光を受光可能となる(図5(B)参照)。送電線1
0に交流電流が流れると、交流磁界により永久磁石16
が揺動して、シャッター板17が光ファイバー18と光
ファイバー19の間を遮光する(図5(A)参照)。
【0023】遮光される時間は、図6(A)に示すよう
に、シャッター板17の一方の側縁部から他方の側縁部
までの間の時間であり、シャッター板17の幅及び揺動
する1周期の時間による。
【0024】図6(B)に示すように、電流値が大きく
なり交流磁界が大きくなると、シャッター板17の振れ
角θ2が大きくなり、遮光時間が短くなる。電流値が小
さい場合には、交流磁界が小さいためにシャッター板1
7の振れ角θ1が小さくなり、遮光時間が長くなる。
【0025】このため、送電線10を流れる電流の大小
によりシャッター板17の振れ角及び遮光時間(若しく
は非遮光時間)が変化し、電流値を遮光パルスというデ
ジタル値に変化させることができる。例えば、図6
(C)の破線に示すように、検出光量が減衰しても、遮
光時間は一定であるので、埃の浸入や温度特性等の誤差
を極力少なくできる。
【0026】以下に、その原理について説明する。電流
Iの大きさに比例する磁界φの大きさに比例してシャッ
ター板17の振れ角θは変化する。交流電流の測定であ
り、交流の1サイクルでシャッター板17は1往復する
が、その繰り返し時間は周波数fにより一定でt=1/
fである(商用周波数60Hz系では1/60secで
ある)。
【0027】シャッター板17の動く速度Vは、振れ角
θ/tである。当然にシャッター板17が一点(ここで
は光ファイバ18、19の位置)を通過する時間は速度
Vが大きいほど短い。これにより、電流の大きさは回転
角の大きさに比例し、且つシャッター板17の速度に比
例する。従って、光が通過する時間、通過しない時間い
ずれからも電流を測定できる。
【0028】遮光時間から振れ角を求めるには、シャッ
ター板17の最大振れ角θMax、位相角σのときの振
れ角をθとすれば、 θ=θMax・sinσ (1) となる。
【0029】シャッター板17の振動終期をT、位相角
0からσまでの経過時間をtとすると、 σ/360=t/T (位相角は度で表す。360度=
1周期) これを変形すると、 σ=360・t/T シャッター板17の振動周波数をfとすれば、 σ=360・f・t となる。
【0030】(1)式を変形して θMax=θ/sinσ θMax=θ/sin(360・f・t) (2) となる。
【0031】図7に示すように、幅Wのシャッター板1
7が中心から角度α触れたとき、回転中心からDの距離
にある光ファイバー19に入光する。
【0032】なお、角度は中心に対する片側の角度で表
す。
【0033】遮光時間(+ーαの時間)を2tとする
と、(2)式から θMax=α/sin(360・f・t) ここで、 sinα=W/2D と表すことができるから、 α=sin-1(W/2D) となる。
【0034】これをまとめると、 θMax=sin-1(W/2D)/sin(360・f
・t) となる。
【0035】例えば、W=2、D=20、f=60とし
たとき、遮光時間が1msecだったとき、 θMax=sin-1(2/2・20)/sin(360
・60・0.5E−3)=15.29 となり、最大振れ角θMaxは+−15.29度(幅で
30.59度)となる。
【0036】以上説明したように、この実施の形態の電
流センサ11は、送電線10を流れる電流の大小により
振動の振幅が変化する振動子15を設け、この振動子1
5の振動領域を挟んで対向する位置に、光ファイバー1
8(発光手段)と光ファイバー19(受光手段)とが配
置されている。
【0037】送電線10を流れる電流により、振動子1
5が振動すると、光ファイバー18、19の間を通過す
る光が遮光される。振動子15は電流の大小により振幅
が変化するので、電流の値が変化すると、振動子15の
振動速度が変動して、電流値が光ファイバー19の受光
時間又は遮光時間に変換されるため、電流値を計測でき
る。このため、ファラデー素子や偏光フィルターといっ
た光学要素を用いずに電流値を計測でき、低コストで高
精度な電流センサを得ることができる。
【0038】更に具体的に、送電線10の近傍に設置可
能な筐体12に、送電線10に平行に延びる回転中心線
を有する振動体15を配置し、この振動体15に、送電
線10の電流磁界と作用する永久磁石16と、振動体1
5と共に揺動するシャッター板17(遮光板)とを取り
付け、このシャッター板17(遮光板)の揺動領域を挟
んで対向する位置に、光ファイバー18(発光手段)と
光ファイバー19(受光手段)とが配置されている構成
をとることによって、振動子15の永久磁石16が電流
磁界を受け、振動子15が揺動する。電流値が大小変化
すると、揺動体の揺動角度は変化するので、光ファイバ
ー18からの光を光ファイバー19が受光する時間は、
電流値の変化に応じて変動する。このため、電流値の変
動を受光時間又は遮光時間として計数でき、精密なデジ
タルデータを得ることができると共に、低コストで長寿
命な電流センサを得ることができる。
【0039】
【発明の効果】本願の請求項1の電流センサによれば、
電線を流れる電流により、振動子が振動すると、発光手
段と受光手段の間を通過する光が遮光される。振動子は
電流の大小により振動の振幅が変化するので、電流の値
が変化すると、振動子が振動して発光手段からの光が遮
光され、電流値が受光手段の受光時間又は遮光時間に変
換されるため、電流値を計測できる。
【0040】従って、ファラデー素子や偏光フィルター
といった光学要素を用いずに電流値を計測でき、低コス
トで高精度な電流センサを得ることができる。
【0041】本願の請求項2の電流センサによれば、揺
動体の永久磁石が電流磁界を受け、揺動体が揺動する。
電流値が大小変化すると、揺動体の振動の振幅は対応し
て変化するので、発光手段からの光を受光手段が受光す
る時間又は遮光する時間は、電流値の変化に応じて変動
する。このため、電流値の変動を受光時間又は遮光時間
として計数でき、精密なデジタルデータを得ることがで
きると共に、低コストで長寿命な電流センサを得ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の実施の形態にかかる電流センサ
の主要構成を示す断面図。
【図2】図2は電流センサのB−B線断面図。
【図3】図3は電流センサの右側面図。
【図4】図4は図1のA−A線断面図。
【図5】図5(A)は発光用の光ファイバーと受光用の
光ファイバーとが遮光されている状態を示す概念図、図
5(B)は発光用の光ファイバーと受光用の光ファイバ
ーとが遮光されていない状態を示す概念図。
【図6】図6(A)は発光用の光ファイバーと受光用の
光ファイバーとが非遮光状態になるときのシャッターの
位置を示す概念図、図6(B)は電流の大小によりシャ
ッター板の振れ角の大小を示す概念図、図6(C)は受
光ファイバー側の遮光時間が一定であることを示す図。
【図7】図7はシャッター板が遮光から非遮光の状態に
変化するときの概念図。
【図8】従来のファラデー素子を用いた電流センサの概
念図。
【図9】磁界の変動によりファラデー素子の出力値が変
化する状態を示すグラフ。
【符号の説明】
10 送電線 11 電流センサ 13 ギャップ 14 筒体 15 振動子 16 永久磁石 17 シャッター板 18 光ファイバー 19 光ファイバー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永野 尚 香川県高松市屋島西町2109番地8テクノク リエイト株式会社内 Fターム(参考) 2G025 AA00 AB00 AC02 AC09 2G035 AA00 AB04 AD00 AD39 AD43

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電線に設置可能な磁気誘導体に、前記電線
    を流れる電流の大小により振動の振幅が変化する振動子
    を設け、この振動子の振動領域を挟んで対向する位置
    に、発光手段と受光手段とが配置されていることを特徴
    とする電流センサ。
  2. 【請求項2】電線に設置可能な磁気誘導体に、前記電線
    に平行に延びる回転中心線を有する振動体を配置し、こ
    の振動体に、前記電線の電流磁界と作用する永久磁石
    と、前記振動体と共に揺動する遮光板とを取り付け、こ
    の遮光板の揺動領域を挟んで対向する位置に、発光手段
    と受光手段とが配置されていることを特徴とする電流セ
    ンサ。
JP2001227191A 2001-07-27 2001-07-27 電流センサ Pending JP2003043072A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001227191A JP2003043072A (ja) 2001-07-27 2001-07-27 電流センサ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001227191A JP2003043072A (ja) 2001-07-27 2001-07-27 電流センサ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003043072A true JP2003043072A (ja) 2003-02-13

Family

ID=19059893

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001227191A Pending JP2003043072A (ja) 2001-07-27 2001-07-27 電流センサ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003043072A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101013125B1 (ko) 2008-07-09 2011-02-14 안영진 온도와 진동을 이용한 전류측정 센서 및 그 방법
CN105353199A (zh) * 2015-09-30 2016-02-24 吴孝兵 有源高压数字电流传感电路

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101013125B1 (ko) 2008-07-09 2011-02-14 안영진 온도와 진동을 이용한 전류측정 센서 및 그 방법
CN105353199A (zh) * 2015-09-30 2016-02-24 吴孝兵 有源高压数字电流传感电路

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3852667A (en) Probe for electrostatic voltmeter
JP4851832B2 (ja) コリオリ型質量流量計
US7617740B2 (en) Coriolis mass flowmeter with optical position sensors
JPH063396A (ja) 単一つりあいビーム形静電電圧計モジュレータ
JP2004170091A (ja) 電流センサ
JPH018979Y2 (ja)
JP2003043072A (ja) 電流センサ
US4544891A (en) Nuclear magnetic resonance gyroscope
US10175078B2 (en) Coriolis mass flow meter
CH399776A (fr) Appareil d'examen d'une matière en filament
JPH11142492A (ja) 磁気センサ
US2530178A (en) Fluxmeter
US20110149279A1 (en) Apparatus and method for measuring the mercury content of a gas
RU2020497C1 (ru) Датчик электростатического поля
US2874353A (en) tavis
JP3031755B2 (ja) 原子量3のHeソレノイド磁力計
SU636510A1 (ru) Плотномер жидкости
AU598908B2 (en) A magnetometer and method for measuring and monitoring magnetic fields
SU1148011A1 (ru) Устройство дл измерени напр женности пол коллапса субмикронных цилиндрических магнитных доменов
RU2121664C1 (ru) Ультразвуковое устройство для определения границы раздела двух несмешивающихся жидких сред
RU2054699C1 (ru) Сейсмометр
JPH10153564A (ja) 液体の導電率測定センサ及び導電率測定センサ用アダプタ
JPS6373160A (ja) 電界センサ
SU1755227A1 (ru) Способ измерени магнитной индукции посто нных магнитов
SU995034A1 (ru) Устройство дл измерени напр женности импульсного магнитного пол