JP2006038799A

JP2006038799A - 検出器

Info

Publication number: JP2006038799A
Application number: JP2004223033A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Kobayashi; 正和小林
Original assignee: Tamura Corp
Current assignee: Tamura Corp
Priority date: 2004-07-30
Filing date: 2004-07-30
Publication date: 2006-02-09
Also published as: US20090128131A1; CN1993623A; KR20070042562A; EP1788398A1; WO2006011560A1

Abstract

【課題】実装面積の増加や製造のコストのアップを伴うことがなく、測定レンジの切り換えを簡単にすることを可能にする検出器を提供する。
【解決手段】ゲインとオフセットとをそれぞれ示すデジタル値を１つのグループとして、このデジタル値のグループを複数記憶しているＥＥＰＲＯＭ４と、複数グループの中から１組のデジタル値を読み出すための指示を、ＥＥＰＲＯＭ４に加える指示手段と、指示手段により読み出されたゲインおよびオフセットのデジタル値を、アナログ値に変換するそれぞれのＤＡコンバータ５Ａ、５Ｂと、ＤＡコンバータ５Ａ、５Ｂからの出力によりゲインおよびオフセットを調整し、この後、検出した結果を出力する電流センサ６とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は電流等を検出する検出器に関する。

検出器には各種のものがあるが、例えば電流検出器には複数の測定レンジを持つものがある。この電流検出器を図４に示す。図４の電流検出器は、１０［Ａ］／２０［Ａ］の切り換えができるものであり、電流コイル１０１、１０２と、ホールセンサ１０３と、増幅器１０４とを備えている。電流検出器の測定レンジを１０［Ａ］にする場合、電流コイル１０１と電流コイル１０２とを直列に接続し、被測定電流を電流コイル１０１から電流コイル１０２に流す。このとき、電流コイル１０１、１０２に発生する磁界をホールセンサ１０３が検出し、さらに、ホールセンサ１０３が出力する検出信号を増幅器１０４が増幅する。なお、増幅器１０４はプラス（＋）とマイナス（−）の電源によって駆動される。

こうして、図４の電流検出器により、１０［Ａ］の測定レンジで電流の検出が行われる。

図４の電流検出器を２０［Ａ］の測定レンジに変更する場合、図５に示すように、電流コイル１０１と電流コイル１０２とを並列に接続し、電流コイル１０１と電流コイル１０２とに被測定電流を同時に流す。こうすることにより、電流コイル１０１と電流コイル１０２とを直列に接続する場合に比べて大きな被測定電流を流すことができ、測定レンジが切り換えられることになる。

ところで、先に説明した従来の電流検出器には、次の課題がある。つまり、従来の電流検出器では、電流コイル１０１、１０２の接続状態を変えることにより測定レンジを切り換えているので、電流検出器が複数の測定レンジを持つ場合、２つ以上の電流コイルが必要となる。このために、実装面積の増加や、製造コストのアップにつながる。さらに、電流検出器を実装した後で測定レンジを変更する場合、電流コイル１０１、１０２の接続状態を変えるために、電流コイル１０１、１０２が取り付けられている基板パターンを変更する必要がある。このために、測定レンジの切り換えが困難である。

本発明は、前記の課題を解決し、実装面積の増加や製造のコストのアップを伴うことがなく、測定レンジの切り換えを簡単にすることを可能にする検出器を提供することにある。

前記課題を解決するために、請求項１の発明は、ゲインとオフセットとをそれぞれ示すデジタル値を１つのグループとして、このデジタル値のグループを複数記憶している記憶手段と、前記複数グループの中から１組のデジタル値を読み出すための指示を、前記記憶手段に加える指示手段と、前記指示手段により読み出されたゲインおよびオフセットのデジタル値を、アナログ値に変換するそれぞれのＤＡコンバータと、前記ＤＡコンバータからの出力によりゲインおよびオフセットを調整し、この後、検出した結果を出力する検出手段とを有することを特徴とする検出器である。
請求項２の発明は、請求項１に記載の検出器において、前記記憶手段は、電気的にデジタル信号を書き換えることが可能な不揮発性メモリであることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項２に記載の検出器において、前記不揮発性メモリが記憶しているゲインおよびオフセットの値を書き換える書き換え手段を有することを特徴とする。

請求項１の発明により、測定レンジの切り換えの際に検出手段が必要とするゲインとオフセットとを、記憶手段の中から選択して取り出し、読み出されたゲインとオフセットとを基にして検出手段を調整し、この後、検出した結果を検出手段が出力するので、測定レンジの切り換えの際に、従来のように検出手段の接続変更等を不要にすることができる。この結果、検出手段を設けるための実装面積の増加や、製造のコストのアップを防ぐことができる。
請求項２および請求項３の発明により、デジタル値の書き換えが可能であるので、実装後のゲインとオフセットとの変更、つまり測定レンジの変更を簡単に行うことを可能にする。

つぎに、本発明の実施形態について図面を用いて詳しく説明する。以下の実施形態では、本発明を電流検出器に適用した場合を例としている。
［実施形態１］
本実施形態による電流検出器を図１に示す。この電流検出器は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１、ＲＯＭ（Read Only Memory）２、スイッチ回路３、記憶手段として不揮発性メモリ、例えばＥＥＰＲＯＭ（イーイーピーロム：Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）４、ＤＡ（Digital-Analog）コンバータ５Ａ、５Ｂ、および電流センサ６を備えている。ＲＯＭ２とスイッチ回路３とＥＥＰＲＯＭ４とは、データバス１Ａを介してＣＰＵ１に接続されている。

電流センサ６は、電流を検出するためのものであり、ゲイン調整回路６Ａとオフセット調整回路６Ｂと検出回路６Ｃと増幅回路６Ｄとを備えている。検出回路６Ｃは、図２に示すように、被測定電流が流れる電流コイル６１と、ホールセンサ６２とを備えている。ホールセンサ６２は、被測定電流が流れたときに電流コイル６１が発生する磁界を検出して、検出信号を増幅回路６Ｄに出力する。増幅回路６Ｄはホールセンサ６２からの検出信号を増幅して出力する。つまり、増幅回路６Ｄは、電流検出の結果を示す検出信号を出力する。

電流センサ６は、スイッチ回路３により測定レンジが選択されると、この測定レンジに対応する感度変更を行って、電流の測定精度を確保する。このために、ゲイン調整回路６Ａは増幅回路６Ｄのゲインを調整し、オフセット調整回路６Ｂは増幅回路６Ｄのオフセットを調整する。電流センサ６のゲイン調整は増幅回路６Ｄの増幅度を決め、オフセット調整は増幅回路６Ｄのゼロ点を決める。増幅回路６Ｄの調整に際して、ゲイン調整回路６ＡはＤＡコンバータ５Ａからのゲイン調整信号を基にし、オフセット調整回路６ＢはＤＡコンバータ５Ｂからのオフセット調整信号を基にする。

ＥＥＰＲＯＭ４は、電流センサ６の感度変更の際に必要な設定データを記憶している。具体的には、電流センサ６のゲインとオフセットとをそれぞれ示すデジタル値を１つのグループとし、デジタル値のグループを複数記憶している。本実施形態では、ＥＥＰＲＯＭ４は、電流センサ６の１０［Ａ］用の設定データとして、データグループ４Ａを記憶し、電流センサ６の２０［Ａ］用の設定データとして、データグループ４Ｂを記憶している。また、ＥＥＰＲＯＭ４は、電流センサ６の３０［Ａ］用の設定データとして、データグループ４Ｃを記憶している。複数のデータグループ４Ａ〜４Ｃは、１０［Ａ］／２０［Ａ］／３０［Ａ］の測定レンジを切り換える際に、電流センサ６を調整するために必要である。各測定レンジに対応する感度に応じて、電流センサ６のゲインおよびオフセットの値が変わり、かつ、電流センサによってもそれぞれ値が異なるので、各データグループ４Ａ〜４Ｃのゲインおよびオフセットの値は、製造工程であらかじめ調整される。

また、ＥＥＰＲＯＭ４は選択テーブル４Ｄを備えている。選択テーブル４Ｄは、ＣＰＵ１からの選択信号と、データグループ４Ａ〜４Ｃとの対応関係を示すデータである。そして、ＥＥＰＲＯＭ４は、ＣＰＵ１から選択信号を受け取ると、選択テーブル４Ｄを参照し、データグループ４Ａ〜４Ｃの中から選択信号に対応するグループのゲインとオフセットとの値を読み出し、これらの値をゲイン調整信号およびオフセット調整信号としてＤＡコンバータ５ＡおよびＤＡコンバータ５Ｂにそれぞれ出力する。

こうした各データを記憶するＥＥＰＲＯＭ４は、電気的な書き換えが可能であるので、データグループ４Ａ〜４Ｃのオフセットおよびゲインの修正や、新たなデータグループの追加が可能である。ＥＥＰＲＯＭ４に対して、１回だけ書き込みが可能なワンタイム機能や、書き込みを禁止するライトプロテクト機能を持たせることにより、不用意なデータの書き換えを防止することができる。ゲインおよびオフセットの修正や追加は、例えばインターフェース（図示を省略）に入力機器（図示を省略）を接続し、この入力機器からＣＰＵ１に修正・追加のデータを送ることにより行うことができる。この場合には、入力機器およびＣＰＵ１がＥＥＰＲＯＭ４の書き換えを行う書き換え手段である。

ＤＡコンバータ５ＡはＥＥＰＲＯＭ４からのデジタルのゲイン調整信号をアナログのゲイン調整信号に変換し、ＤＡコンバータ５ＢはＥＥＰＲＯＭ４からのデジタルのオフセット調整信号をアナログのオフセット調整信号に変換する。

スイッチ回路３は、電流センサ６の測定レンジを切り替えるためのものである。作業者がスイッチ回路３を操作し、１０［Ａ］、２０［Ａ］、３０［Ａ］の中から測定レンジを選択すると、選択された測定レンジに対応する、デジタルの選択信号がＣＰＵ１に送られる。

ＣＰＵ１は、ＲＯＭ２に記憶されている手順に従って、電流検出器に関する各種の制御等を行う。こうした制御などに加えて、ＣＰＵ１は、スイッチ回路３からの選択信号を、データバス１Ａを経由して受け取ると、この選択信号を同じくデータバス１Ａを介してＥＥＰＲＯＭ４に出力する。

本実施形態による電流検出器は前記の構成である。この電流検出器を使用する際に、作業者はスイッチ回路３を操作して測定レンジを選択する。スイッチ回路３は選択された測定レンジを示す選択信号をＣＰＵ１に出力する。ＣＰＵ１は、選択信号を受け取ると、この信号をＥＥＰＲＯＭ４に送る。ＥＥＰＲＯＭ４は、選択信号を受け取ると、選択テーブル４Ｄを参照し、データグループ４Ａ〜４Ｃの中から選択信号に対応するグループのゲインとオフセットとの値を読み出し、これらの値をゲイン調整信号およびオフセット調整信号としてＤＡコンバータ５ＡおよびＤＡコンバータ５Ｂにそれぞれ出力する。ＤＡコンバータ５Ａはデジタルのゲイン調整信号をアナログに変換して電流センサ６のゲイン調整回路６Ａに出力し、ＤＡコンバータ５Ｂはデジタルのオフセット調整信号をアナログに変換してオフセット調整回路６Ｂに出力する。電流センサ６のゲイン調整回路６Ａは、ＤＡコンバータ５Ａからのゲイン調整信号を基にして増幅回路６Ｄのゲインを調整し、オフセット調整回路６Ｂは、ＤＡコンバータ５Ｂからのオフセット調整信号を基にして増幅回路６Ｄのオフセットを調整する。こうして、スイッチ回路３により選択されたレンジによる測定が可能な状態になる。

このように、本実施形態により、レンジ切り替えが可能なマルチレンジの電流検出器を提供することが可能である。また、測定レンジ切り換えの際には、ＥＥＰＲＯＭ４のゲインとオフセットとの値を用いるので、電流コイルの接続を変更することなく、図２に示す検出回路６Ｃをそのまま用いて、複数の測定レンジに対応することができる。この結果、測定精度を向上することができ、実装面積の増加や、製造コストのアップを抑止することができる。さらに、電流検出器を実装した後でも、レンジ範囲の変更等などの必要に応じて、ＥＥＰＲＯＭ４のデータグループの値を変更すれば、レンジ変更等を容易に行うことができる。

［実施形態２］
本実施形態による電流検出器を図３に示す。なお、本実施形態では、先に説明した図１の電流検出器と同一もしくは同一と見なされる構成要素には、それと同じ参照符号を付けてその説明を省略する。この電流検出器は、図１のスイッチ回路３による測定レンジの手動切り換えと共に、測定レンジの自動切り換えを可能にする。このために、図３の電流検出器では、ＡＤ（Analog-Digital）コンバータ１１が設けられている。ＡＤコンバータ１１は、増幅回路６Ｄの検出信号を、デジタルの検出信号に変換し、変換した信号を、データバス１Ａを経由してＣＰＵ１に送る。

ＣＰＵ１は、測定レンジの自動切り換えのとき、たとえば、１０［Ａ］用の設定データであるデータグループ４Ａを読み出すための選択信号を、最初にＥＥＰＲＯＭ４に送る。データグループ４Ａのゲインとオフセットとの値により調整された状態で電流センサ６が電流検出を行うと、検出信号を出力する。ＣＰＵ１は、ＡＤコンバータ１１から検出信号を受け取ると、この信号のレベルを検出し、検出したレベルが所定範囲内であるかどうかを調べる。そして、検出信号のレベルが所定範囲より高い場合、ＣＰＵ１は、２０［Ａ］用の設定データであるデータグループ４Ｂを読み出すための選択信号をＥＥＰＲＯＭ４に送る。

ＡＤコンバータ１１からの検出信号が所定範囲内に入ると、ＣＰＵ１は、この状態を保持して被測定電流を検出する。この後、例えば被測定電流が少なくなり、ＡＤコンバータ１１からの検出信号のレベルが低下し、このレベルが所定範囲より低くなると、ＣＰＵ１は、１０［Ａ］用の設定データであるデータグループ４Ａを読み出すための選択信号をＥＥＰＲＯＭ４に送る。逆に、検出信号のレベルが高い場合、ＣＰＵ１は、３０［Ａ］用の設定データであるデータグループ４Ｃを読み出すための選択信号をＥＥＰＲＯＭ４に送る。

こうして、ＣＰＵ１は、被測定電流に応じた最適な測定レンジを選択する。
以上、本発明の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、本発明に含まれる。たとえば、前記の実施形態では、ＥＥＰＲＯＭ４に記憶されているデータグループ４Ａ〜４Ｃを選択するために、スイッチ回路３を用いたが、本発明はこれに限定されることはなく、各種の選択方式がある。たとえば、別の装置からの選択指示を受け取ったＣＰＵ１が、ＥＥＰＲＯＭ４に選択信号を送るような構成でもよい。

また、前記の実施形態では、測定レンジを１０［Ａ］、２０［Ａ］、３０［Ａ］の３つとしたが、特にこれらに限定されることはない。たとえば、従来技術のように、１０［Ａ］、２０［Ａ］の２つの測定レンジでもよく、４つ以上の測定レンジでもよい。

さらに、前記の実施形態では、本発明を電流検出器に適用した例について説明したが、本発明は各種の検出器に適用可能である。

実施形態１による電流検出器を示すブロック図である。図１の検出回路を示すブロック図である。実施形態２による電流検出器を示すブロック図である。従来の電流検出器を示すブロック図である。図４の電流検出器の測定レンジを変更した様子を示すブロック図である。

符号の説明

１ＣＰＵ
１Ａデータバス
２ＲＯＭ
３スイッチ回路
４ＥＥＰＲＯＭ
４Ａ〜４Ｃデータグループ
４Ｄ選択テーブル
５Ａ、５ＢＤＡコンバータ
６電流センサ
６Ａゲイン調整回路
６Ｂオフセット調整回路
６Ｃ検出回路
６Ｄ増幅回路
６１電流コイル
６２ホールセンサ
１１ＡＤコンバータ

Claims

ゲインとオフセットとをそれぞれ示すデジタル値を１つのグループとして、このデジタル値のグループを複数記憶している記憶手段と、
前記複数グループの中から１組のデジタル値を読み出すための指示を、前記記憶手段に加える指示手段と、
前記指示手段により読み出されたゲインおよびオフセットのデジタル値を、アナログ値に変換するそれぞれのＤＡコンバータ（５Ａ、５Ｂ）と、
前記ＤＡコンバータ（５Ａ、５Ｂ）からの出力によりゲインおよびオフセットを調整し、この後、検出した結果を出力する検出手段と、
を有することを特徴とする検出器。
前記記憶手段は、電気的にデジタル信号を書き換えることが可能な不揮発性メモリ（４）であることを特徴とする請求項１に記載の検出器。
前記不揮発性メモリ（４）が記憶しているゲインおよびオフセットの値を書き換える書き換え手段を有することを特徴とする請求項２に記載の検出器。