JP2007078374A - Dc current measurement device and method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直流大電流を計測するための直流電流計測装置および計測方法に関する。 The present invention relates to a direct current measuring device and a measuring method for measuring a large direct current.
直流大電流を計測する場合、大電流を直接計測端末に取り込む事はできないため、一般的には分流器とトランスデューサを用いて0〜5V,4〜20mA等の微少電圧、電流に変換したものを計測情報として監視装置等に取り込む構成としている。しかし、分流器やトランスデューサは占有スペースが大きいことや、大電流を流した際に分流器で生じる熱の対策を考慮する必要があり、分流器とトランスデューサの組み合わせで計測端末を製作しようとすると、小型軽量の計測器を製作する事が困難になる。 When measuring a large DC current, a large current cannot be taken directly into the measuring terminal, so in general, a voltage converted to a minute voltage or current of 0 to 5 V, 4 to 20 mA, etc. using a shunt and a transducer. The measurement information is taken into a monitoring device or the like. However, it is necessary to consider the countermeasures for the heat generated by the shunt when a large current is passed to the shunt and transducer, and when trying to manufacture a measuring terminal with a combination of shunt and transducer, It becomes difficult to produce a small and lightweight measuring instrument.
そこで、分流器やトランスデューサの代わりにホール素子を使用した電流センサを適用する事で、直流電流計測器の小型化を実現するものがある(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, there is a device that realizes miniaturization of a direct current measuring instrument by applying a current sensor using a Hall element instead of a shunt or a transducer (see, for example, Patent Document 1).
ホール素子を使用した電流センサは、図2に示す外観図で、図3に示すような計測装置としている。電流センサ1の中央部に設けた開口部1Aには、その内部にドーナツ形状でエアギャップ(空隙)をもつコアと、このエアギャップ部分に配置したホール素子を設け、さらにホール素子の出力電圧を増幅する直流アンプ(AMP、IC化したアナログ増幅器)を設ける。この電流センサ1の開口部に一次側導体2を通し、ホール素子には外部電源から一定電流を流しておくことで、電流センサ1の二次側出力(直流アンプの出力)に一次側導体2の電流値に比例した測定電圧(または測定電流)を得る。
A current sensor using a Hall element is an external view shown in FIG. The opening 1A provided at the center of the
一次側導体2から計測端末(信号処理回路)までの計測装置の構成は、図3に示すように、電流センサ1の二次側出力値を計測用信号処理回路3内のA/D変換器3Aでディジタル値に変換し、このデータを直流電圧計測部3Bに取り込む。
ホール素子を使用した電流センサは、分流器やトランスデューサに比べて小型・軽量であるが、温度変化に弱いという問題がある。 A current sensor using a Hall element is smaller and lighter than a shunt or transducer, but has a problem that it is vulnerable to temperature changes.
図4は、3つの電流センサについてのオフセット電圧−温度特性例を示し、周囲温度の変化によってセンサの二次側にオフセットによる直流出力が現れてしまい、図3に示すような計測装置の構成では周囲温度の変化による誤差分が含まれてしまい、安定した計測ができない。 FIG. 4 shows an example of offset voltage-temperature characteristics for three current sensors. A DC output due to an offset appears on the secondary side of the sensor due to a change in ambient temperature. In the configuration of the measuring apparatus as shown in FIG. Errors due to changes in ambient temperature are included, and stable measurement is not possible.
上記のオフセット電圧の発生は、ホール素子がもつ温度依存性が1つの要因となる。この温度依存性は、ホール素子の基本的な特性に起因するもので、直接的には解消できない。そこで、ホール素子がもつ温度によるセンサの出力変動を補償する方法として、前記の特許文献1では、ホール素子に一定電流を流すための駆動回路に、温度センサおよびインピーダンス変換回路を含む温度補償回路を設けることを提案している。この補償方法では、温度検出値を基にホール素子の駆動電圧を調整するなど、ホール素子別の補償回路自体の設計、追加を必要とし、また実装時には回路素子の選定および回路定数調整を必要とし、多くの手間と時間を必要とする。
The generation of the offset voltage is caused by the temperature dependency of the Hall element. This temperature dependency is caused by the basic characteristics of the Hall element and cannot be eliminated directly. Therefore, as a method of compensating for the output fluctuation of the sensor due to the temperature of the Hall element, in
上記のオフセット電圧発生の他の要因には、直流アンプがもつ温度ドリフトがある。この温度ドリフトを解消するには、直流アンプのバイアス回路などに、感温素子と可変抵抗回路などを外付けまたはICアンプ内に一部を形成しておくことが考えられるが、回路構成が複雑、高価になる。 Another factor for the generation of the offset voltage is a temperature drift of the DC amplifier. To eliminate this temperature drift, it is conceivable to attach a temperature sensing element and variable resistance circuit to the bias circuit of the DC amplifier, or to form a part in the IC amplifier, but the circuit configuration is complicated. Become expensive.
本発明の目的は、ホール素子の温度依存性および直流アンプの温度ドリフトによるオフセット電圧発生を一挙に解消し、しかも設計、実装を簡単にした直流電流計測装置および計測方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a DC current measuring device and a measuring method that can eliminate the temperature dependency of the Hall element and the generation of the offset voltage due to the temperature drift of the DC amplifier at once, and that can be easily designed and mounted.
本発明は、前記の課題を解消するため、一次側回路をもつ電流センサの他に、この電流センサと同じ回路構成及び構造で一次側導体とは電磁的に非結合にした模擬電流センサを設け、一次側回路をもつ電流センサから得られた計測値と模擬電流センサの出力との差分をとることで、オフセット電圧分(計測誤差)をキャンセルした電流計測信号を得るようにしたもので、以下の構成を特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a simulated current sensor having a circuit configuration and structure identical to that of the current sensor and electromagnetically decoupled from the primary conductor in addition to the current sensor having a primary circuit. By taking the difference between the measured value obtained from the current sensor having the primary side circuit and the output of the simulated current sensor, the current measurement signal canceling the offset voltage (measurement error) is obtained. It is characterized by the configuration of
(1)一次側導体の直流大電流に応じた出力電圧をホール素子に得、このホール素子の出力電圧を直流アンプで増幅して電流計測信号を得る電流センサと、この電流センサの出力をディジタル値に変換した電流計測信号を得る信号処理回路とを備えた直流電流計測装置において、
前記電流センサと同じ回路構成及び構造を有し、該電流センサと周囲温度をほぼ同一にする配置とし、かつ前記一次側導体とは電磁的に非結合にした模擬電流センサと、
前記信号処理回路は、前記電流センサに得る電流計測信号から前記模擬電流センサの出力を減算してオフセット電圧をキャンセルした電流計測信号を得る減算器を備えたことを特徴とする。
(1) A current sensor that obtains an output voltage corresponding to a large DC current of the primary conductor in a Hall element, amplifies the output voltage of the Hall element with a DC amplifier, and obtains a current measurement signal, and outputs the current sensor digitally In a direct current measuring device comprising a signal processing circuit for obtaining a current measurement signal converted into a value,
A simulated current sensor having the same circuit configuration and structure as the current sensor, an arrangement in which the ambient temperature is substantially the same as that of the current sensor, and electromagnetically decoupled from the primary conductor;
The signal processing circuit includes a subtractor that obtains a current measurement signal obtained by subtracting an output of the simulated current sensor from a current measurement signal obtained by the current sensor to cancel an offset voltage.
(2)電流センサは、一次側導体の直流大電流に応じた出力電圧をホール素子に得、このホール素子の出力電圧を直流アンプで増幅して電流計測信号を得、信号処理回路は、前記電流センサの出力をディジタル値に変換した電流計測信号を得る直流電流計測方法において、
前記電流センサと同じ回路構成及び構造を有し、該電流センサと周囲温度をほぼ同一にする配置とし、かつ前記一次側導体とは電磁的に非結合にした模擬電流センサを設け、
前記信号処理回路は、前記電流センサに得る電流計測信号から前記模擬電流センサの出力を減算してオフセット電圧をキャンセルした電流計測信号を得ることを特徴とする。
(2) The current sensor obtains an output voltage corresponding to the direct current large current of the primary conductor to the Hall element, amplifies the output voltage of the Hall element with a DC amplifier to obtain a current measurement signal, and the signal processing circuit In a direct current measurement method for obtaining a current measurement signal obtained by converting the output of a current sensor into a digital value,
The circuit has the same circuit configuration and structure as the current sensor, an arrangement in which the ambient temperature is substantially the same as that of the current sensor, and a simulated current sensor that is electromagnetically uncoupled from the primary conductor is provided.
The signal processing circuit is characterized in that an output of the simulated current sensor is subtracted from a current measurement signal obtained from the current sensor to obtain a current measurement signal in which an offset voltage is canceled.
以上のとおり、本発明によれば、一次側回路をもつ電流センサの他に、この電流センサと同じ回路構成及び構造で一次側導体とは電磁的に非結合にした模擬電流センサを設け、一次側回路をもつ電流センサから得られた計測値と模擬電流センサの出力との差分をとることで、オフセット電圧分(計測誤差)をキャンセルした電流計測信号を得るようにしたため、ホール素子の温度依存性および直流アンプの温度ドリフトによるオフセット電圧発生を一挙に解消し、周囲温度の影響を受けることなく、常に安定した直流電流の計測を行うことができる。 As described above, according to the present invention, in addition to a current sensor having a primary circuit, a simulated current sensor having the same circuit configuration and structure as the current sensor and electromagnetically decoupled from the primary conductor is provided. By taking the difference between the measured value obtained from the current sensor with the side circuit and the output of the simulated current sensor, the current measurement signal that canceled the offset voltage (measurement error) was obtained, so the temperature dependence of the Hall element And offset voltage generation due to temperature drift of the DC amplifier can be eliminated all at once, and stable DC current measurement can always be performed without being affected by ambient temperature.
しかも、模擬電流センサと減算手段を設けることで済み、電流センサおよび模擬電流センサは従来の駆動回路やバイアス回路を不要または簡略化した構成で済み、その設計、実装が簡単になる。 In addition, it is only necessary to provide a simulated current sensor and a subtracting unit. The current sensor and the simulated current sensor need not have a conventional drive circuit or bias circuit, or can be simply configured, and the design and mounting thereof can be simplified.
図1は、本発明の実施形態を示す直流電流計測装置の構成図であり、図3と同等の部分は同一符号で示す。 FIG. 1 is a configuration diagram of a direct current measuring apparatus showing an embodiment of the present invention, and parts equivalent to those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals.
図1において、模擬電流センサ4は、電流センサ1と同じ回路構成及び構造にしたもので、その開口部(図2の1A)に一時側導体2を貫通させない配置(つまり一次側導体とは電磁的に非結合にした実装)とする。
In FIG. 1, a simulated current sensor 4 has the same circuit configuration and structure as the
信号処理回路3は、模擬電流センサ4の出力をディジタル値に変換するA/D変換器3Cと、A/D変換器3Aの出力A1からA/D変換器3Cの出力A2を減算する減算器3Dとを追加した構成とする。
The
このように、本実施形態は、一次側導体とは電磁的に非結合にした模擬電流センサ4を電流センサ1とは別に設け、実際に一次側電流を取り込んでいる電流センサ1から得られた計測値との差分をとって直流電流計測値とする。
As described above, the present embodiment is obtained from the
ここで、電流センサ1と模擬電流センサ4は、互いに近接させて設置、または1つのケース内に一体的に収納した設置とすれば、それらの周囲温度はほぼ同一にすることができる。したがって、電流センサ1と模擬電流センサ4のオフセット電圧は常にほぼ同一値となるため、減算器3Dで両センサの出力の差分をとることで周囲温度の変化による計測誤差をキャンセルすることができる。
Here, if the
これに伴い、電流センサ1と模擬電流センサ4は、オフセット電圧を補償するための従来の駆動回路やバイアス調節回路を不要または簡略化した構成で済む。
Accordingly, the
なお、模擬電流センサ4は、例えば、電流センサ1の製造に際して、その予備部品として用意されるものを利用することで、両センサ1,4の温度および電気的な性能、特にオフセット電圧の温度特性に同等のものを確保することができる。
For example, the simulated current sensor 4 is prepared as a spare part when the
また、信号処理回路3は、適宜設計変更して同等の作用効果を得ることができる。例えば、A/D変換器3Aは、電流センサ1と4の出力をマルチプレクサで切り替えて入力し、これら入力を直流電流計測部3B側で一時保持してその差分演算を行う構成とすることができる。
Further, the
1 電流センサ
2 一次側導体
3 信号処理回路
4 模擬電流センサ
3A、3C A/D変換器
3B 直流電流計測部
3D 減算器
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記電流センサと同じ回路構成及び構造を有し、該電流センサと周囲温度をほぼ同一にする配置とし、かつ前記一次側導体とは電磁的に非結合にした模擬電流センサと、
前記信号処理回路は、前記電流センサに得る電流計測信号から前記模擬電流センサの出力を減算してオフセット電圧をキャンセルした電流計測信号を得る減算器を備えたことを特徴とする直流電流計測装置。 A current sensor that obtains the output voltage corresponding to the large DC current of the primary conductor to the Hall element, amplifies the output voltage of the Hall element with a DC amplifier, and obtains a current measurement signal, and converts the output of this current sensor into a digital value In a direct current measuring device provided with a signal processing circuit for obtaining a current measurement signal,
A simulated current sensor having the same circuit configuration and structure as the current sensor, an arrangement in which the ambient temperature is substantially the same as that of the current sensor, and electromagnetically decoupled from the primary conductor;
The DC current measuring apparatus, wherein the signal processing circuit includes a subtractor that obtains a current measurement signal obtained by subtracting an output of the simulated current sensor from a current measurement signal obtained by the current sensor to cancel an offset voltage.
前記電流センサと同じ回路構成及び構造を有し、該電流センサと周囲温度をほぼ同一にする配置とし、かつ前記一次側導体とは電磁的に非結合にした模擬電流センサを設け、
前記信号処理回路は、前記電流センサに得る電流計測信号から前記模擬電流センサの出力を減算してオフセット電圧をキャンセルした電流計測信号を得ることを特徴とする直流電流計測方法。
The current sensor obtains an output voltage corresponding to the DC large current of the primary side conductor in the Hall element, amplifies the output voltage of the Hall element with a DC amplifier to obtain a current measurement signal, and the signal processing circuit In a DC current measurement method for obtaining a current measurement signal obtained by converting an output into a digital value,
The circuit has the same circuit configuration and structure as the current sensor, an arrangement in which the ambient temperature is substantially the same as that of the current sensor, and a simulated current sensor that is electromagnetically uncoupled from the primary conductor is provided.
The signal processing circuit obtains a current measurement signal obtained by subtracting the output of the simulated current sensor from a current measurement signal obtained by the current sensor to cancel an offset voltage.
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009281772A (en) * | 2008-05-20 | 2009-12-03 | Honda Motor Co Ltd | Current sensor |
JP2009281771A (en) * | 2008-05-20 | 2009-12-03 | Honda Motor Co Ltd | Current sensor |
JP2011200109A (en) * | 2010-03-19 | 2011-10-06 | National Taiwan Univ Of Science & Technology | Overcurrent relay |
KR101100370B1 (en) | 2010-06-15 | 2011-12-30 | 주식회사 씨브이네트 | Apparatus for Measuring Generated Energy of DC Power Supply Using Hall Sensor |
WO2012029437A1 (en) * | 2010-08-31 | 2012-03-08 | アルプス・グリーンデバイス株式会社 | Current sensor |
JP2013047682A (en) * | 2012-10-01 | 2013-03-07 | Daihen Corp | Offset signal detection circuit and signal detection apparatus employing offset signal detection circuit |
CN103328986A (en) * | 2011-01-11 | 2013-09-25 | 阿尔卑斯绿色器件株式会社 | Current sensor |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03229161A (en) * | 1990-02-05 | 1991-10-11 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Current sensor for automobile |
JPH03261869A (en) * | 1990-03-13 | 1991-11-21 | Omron Corp | Apparatus for correcting output signal of hall element |
JP2003035730A (en) * | 2001-07-24 | 2003-02-07 | Setto Engineering:Kk | Current detector |
-
2005
- 2005-09-12 JP JP2005263139A patent/JP2007078374A/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03229161A (en) * | 1990-02-05 | 1991-10-11 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Current sensor for automobile |
JPH03261869A (en) * | 1990-03-13 | 1991-11-21 | Omron Corp | Apparatus for correcting output signal of hall element |
JP2003035730A (en) * | 2001-07-24 | 2003-02-07 | Setto Engineering:Kk | Current detector |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009281772A (en) * | 2008-05-20 | 2009-12-03 | Honda Motor Co Ltd | Current sensor |
JP2009281771A (en) * | 2008-05-20 | 2009-12-03 | Honda Motor Co Ltd | Current sensor |
JP2011200109A (en) * | 2010-03-19 | 2011-10-06 | National Taiwan Univ Of Science & Technology | Overcurrent relay |
KR101100370B1 (en) | 2010-06-15 | 2011-12-30 | 주식회사 씨브이네트 | Apparatus for Measuring Generated Energy of DC Power Supply Using Hall Sensor |
WO2012029437A1 (en) * | 2010-08-31 | 2012-03-08 | アルプス・グリーンデバイス株式会社 | Current sensor |
CN103080754A (en) * | 2010-08-31 | 2013-05-01 | 阿尔卑斯绿色器件株式会社 | Current sensor |
JPWO2012029437A1 (en) * | 2010-08-31 | 2013-10-28 | アルプス・グリーンデバイス株式会社 | Current sensor |
JP5531214B2 (en) * | 2010-08-31 | 2014-06-25 | アルプス・グリーンデバイス株式会社 | Current sensor |
CN103080754B (en) * | 2010-08-31 | 2015-03-11 | 阿尔卑斯绿色器件株式会社 | Current sensor |
US9046554B2 (en) | 2010-08-31 | 2015-06-02 | Alps Green Devices Co., Ltd. | Current sensor |
CN103328986A (en) * | 2011-01-11 | 2013-09-25 | 阿尔卑斯绿色器件株式会社 | Current sensor |
JP2013047682A (en) * | 2012-10-01 | 2013-03-07 | Daihen Corp | Offset signal detection circuit and signal detection apparatus employing offset signal detection circuit |
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