JP2019002768A - Current sensor - Google Patents

Current sensor Download PDF

Info

Publication number
JP2019002768A
JP2019002768A JP2017116902A JP2017116902A JP2019002768A JP 2019002768 A JP2019002768 A JP 2019002768A JP 2017116902 A JP2017116902 A JP 2017116902A JP 2017116902 A JP2017116902 A JP 2017116902A JP 2019002768 A JP2019002768 A JP 2019002768A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
component
excitation
detection
magnetic field
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
JP2017116902A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
貴幸 八田
Takayuki Hatta
貴幸 八田
文史郎 津田
Bunshiro Tsuda
文史郎 津田
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.)
Ferrotec Holdings Corp
Original Assignee
Ferrotec Holdings Corp
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 Ferrotec Holdings Corp filed Critical Ferrotec Holdings Corp
Priority to JP2017116902A priority Critical patent/JP2019002768A/en
Publication of JP2019002768A publication Critical patent/JP2019002768A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)

Abstract

To provide a current sensor with which it is possible to detect over a wider range than possible before with high accuracy.SOLUTION: The current sensor comprises: two core members 10; excitation coils 20 connected to a signal source 100 of an excitation signal Iac; an excitation path 30 for supplying the excitation signal Iac to each of the excitation coils 20; detection coils 40 in which a detection signal Ic flows that corresponds to a magnetic flux generated in the core members 10; a differential detection path 50 that connects two detection coils 40 to each other; a component separation unit 60 for separating a signal obtained by going through the differential detection path 50 into a DC signal component and an AC signal component; a current feedback control unit 70 for controlling the signal level of the DC signal component so that the signal level of the AC signal component becomes less than a threshold; and a signal output unit 80 for outputting the signal level of the DC signal component as a signal level that corresponds to a current Im to be detected.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、被検出電流を検出するための電流センサに関する。   The present invention relates to a current sensor for detecting a detected current.

従来、リング状のコア部材に励磁コイルおよび検出コイルを巻回した電流センサでは、検出コイル側で検出される信号レベルが、コア部材のリング状領域を貫通する被検出信号の信号レベルにより変化するため、その変化に基づいて被検出電流を特定(検出)することが一般的である(特許文献1参照)。   Conventionally, in a current sensor in which an excitation coil and a detection coil are wound around a ring-shaped core member, the signal level detected on the detection coil side changes depending on the signal level of the detected signal that penetrates the ring-shaped region of the core member. For this reason, it is common to specify (detect) the detected current based on the change (see Patent Document 1).

特開平10−010161号Japanese Patent Laid-Open No. 10-010161

しかし、上述した構成の電流センサは、励磁信号によりコア部材に発生する正弦波の磁束を被検出電流により歪ませ、その変化に応じた信号レベルを被検出電流の信号レベルとして特定する構成となっているが、センサとしての直線性の維持される領域がコア部材の磁気的な飽和領域付近にあるため、その付近に対応する狭いレベル範囲でしか信号レベルを検出できず、また、ヒステリシスの影響もあり必ずしも精度よく検出できない。   However, the current sensor configured as described above is configured to distort the sinusoidal magnetic flux generated in the core member by the excitation signal with the detected current and specify the signal level corresponding to the change as the signal level of the detected current. However, since the area where the linearity as a sensor is maintained is near the magnetic saturation area of the core member, the signal level can be detected only in a narrow level range corresponding to that area, and the influence of hysteresis is also present. Therefore, it cannot always be detected accurately.

本願発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、従来よりも広いレベル範囲を精度よく検出できる電流センサを提供することである。   The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a current sensor that can detect a level range wider than the conventional one with higher accuracy.

上記課題を解決するため第1局面(請求項1)としては、それぞれリング状に形成され、該リングを貫通する方向に沿って被検出電流が流れるように重ねて配置される2つのコア部材と、前記コア部材それぞれに巻回され、基本波成分からなる励磁信号の信号源に接続される励磁コイルと、前記信号源から供給される励磁信号を励磁コイルそれぞれに供給するための経路であり、該励磁信号により前記コア部材に発生する磁束が、該コア部材同士で同相または逆相となるように、前記信号源および前記励磁コイルそれぞれを接続する励磁経路と、前記コア部材それぞれに巻回され、該コア部材に発生した磁束に応じた検出信号が流れる検出コイルと、前記検出コイルそれぞれに流れる検出信号が、該検出信号に含まれる基本波成分を相殺させる極性関係で合流するように、2つの前記検出コイル同士を接続する差動検出経路と、前記差動検出経路を経ることによって得られる信号を直流信号成分と交流信号成分とに分離する成分分離部と、前記成分分離部により分離された交流信号成分(励磁信号の差動検出成分で励磁信号の残存成分と励磁信号の高調波成分の合成量)の信号レベルが所定のしきい値未満となるように、該成分分離部により分離された直流信号成分の信号レベルを制御する帰還制御部と、前記成分分離部により分離された直流信号成分の信号レベルを、前記被検出電流に対応する信号レベルとして出力する信号出力部と、を備えている。   In order to solve the above problems, as a first aspect (Claim 1), there are two core members that are each formed in a ring shape and arranged so as to flow a current to be detected along a direction penetrating the ring. An excitation coil wound around each of the core members and connected to a signal source of an excitation signal composed of a fundamental component, and a path for supplying the excitation signal supplied from the signal source to each excitation coil, The magnetic flux generated in the core member by the excitation signal is wound around each of the core members and an excitation path connecting the signal source and the excitation coil so that the core members have the same phase or opposite phases. The detection coil in which the detection signal corresponding to the magnetic flux generated in the core member flows, and the detection signal flowing in each of the detection coils cancel the fundamental wave component included in the detection signal. A differential detection path that connects the two detection coils so as to merge in a polarity relationship, and a component separation unit that separates a signal obtained by passing through the differential detection path into a DC signal component and an AC signal component And the signal level of the AC signal component separated by the component separation unit (the combined amount of the excitation signal residual component and the excitation signal harmonic component in the differential detection component of the excitation signal) becomes less than a predetermined threshold value. As described above, the feedback control unit that controls the signal level of the DC signal component separated by the component separation unit, and the signal level of the DC signal component separated by the component separation unit is a signal level corresponding to the detected current. And a signal output unit that outputs as

そして、前記コア部材は、外部磁場に応じて外部磁場「0」を頂点に透磁率が減少するとともに、該透磁率μの変化を「外部磁場H−透磁率μ」の座標系に示した場合における曲線の曲率が外部磁場の絶対値に応じて大きくなる、といった特性を有する部材により形成され、前記励磁コイルに励磁信号が流れている状態で前記被検出電流が流れると、該被検出電流の大きさに応じて発生する外部磁場に応じた透磁率μとなり、該透磁率μに応じた高調波の磁束を、励磁信号により発生する前記基本波成分の磁束に重畳させる、ように構成されており、前記帰還制御部は、前記成分分離部により分離された直流信号成分の信号レベルを制御することで一方の前記検出コイルに磁束を発生させ、該磁束で前記被検出電流の大きさに応じて発生する外部磁場を相殺させることによって、前記成分分離部により分離された交流信号成分の信号レベルを所定のしきい値未満とする。   The core member has a magnetic permeability that decreases with the external magnetic field “0” as a vertex in accordance with the external magnetic field, and the change of the magnetic permeability μ is shown in the coordinate system of “external magnetic field H−magnetic permeability μ”. When the detected current flows in a state where an excitation signal is flowing in the excitation coil, the curvature of the curve is increased by the absolute value of the external magnetic field. The magnetic permeability is μ corresponding to the external magnetic field generated according to the magnitude, and the harmonic magnetic flux corresponding to the magnetic permeability μ is superposed on the magnetic flux of the fundamental wave component generated by the excitation signal. And the feedback control unit generates a magnetic flux in one of the detection coils by controlling the signal level of the DC signal component separated by the component separation unit, and the magnetic flux is used according to the magnitude of the detected current. Occur outside By offsetting the magnetic field, the signal level of the AC signal component separated by the component separating unit less than the predetermined threshold.

また、上記課題を解決するため第2局面(請求項2)としては、それぞれリング状に形成され、該リングを貫通する方向に沿って被検出電流が流れるように重ねて配置される2つのコア部材と、前記コア部材それぞれに巻回され、基本波成分からなる励磁信号の信号源に接続される励磁コイルと、前記信号源から供給される励磁信号を励磁コイルそれぞれに供給するための経路であり、該励磁信号により前記コア部材に発生する磁束が、該コア部材同士で逆相となるように、前記信号源および前記励磁コイルそれぞれを接続する励磁経路と、2つの前記コア部材にまたがるように巻回され、該コア部材に発生した磁束に応じた検出信号が流れる検出コイルと、前記検出コイルを流れる信号を直流信号成分と交流信号成分とに分離する成分分離部と、前記成分分離部により分離された交流信号成分の信号レベルが所定のしきい値未満となるように、該成分分離部により分離された直流信号成分の信号レベルを制御する帰還制御部と、前記成分分離部により分離された直流信号成分の信号レベルを、前記被検出電流に対応する信号レベルとして出力する信号出力部と、を備えている。   Further, in order to solve the above-mentioned problem, as a second aspect (Claim 2), two cores that are formed in a ring shape and are arranged so that a current to be detected flows along a direction penetrating the ring are provided. A member, an excitation coil wound around each of the core members and connected to a signal source of an excitation signal composed of a fundamental component, and a path for supplying the excitation signal supplied from the signal source to each excitation coil Yes, the magnetic flux generated in the core member by the excitation signal spans the two core members and the excitation path connecting the signal source and the excitation coil so that the core members are in opposite phases. And a component coil for separating a signal flowing through the detection coil into a DC signal component and an AC signal component. A feedback control unit that controls the signal level of the DC signal component separated by the component separation unit so that the signal level of the AC signal component separated by the component separation unit is less than a predetermined threshold value; A signal output unit that outputs a signal level of the DC signal component separated by the component separation unit as a signal level corresponding to the detected current.

そして、前記コア部材は、外部磁場に応じて外部磁場「0」を頂点に透磁率が減少するとともに、該透磁率μの変化を「外部磁場H−透磁率μ」の座標系に示した場合における曲線の曲率が外部磁場の絶対値に応じて大きくなる、といった特性を有する部材により形成され、前記励磁コイルに励磁信号が流れている状態で前記被検出電流が流れると、該被検出電流の信号レベルに応じて発生する外部磁場に応じた透磁率μとなり、該透磁率μに応じた高調波の磁束を、励磁信号により発生する前記基本波成分の磁束に重畳させる、ように構成されており、前記帰還制御部は、前記成分分離部により分離された直流信号成分の信号レベルを制御することで一方の前記検出コイルに磁束を発生させ、該磁束で前記被検出電流の大きさに応じて発生する外部磁場を相殺させることによって、前記成分分離部により分離された交流信号成分の信号レベルを所定のしきい値未満とする。   The core member has a magnetic permeability that decreases with the external magnetic field “0” as a vertex in accordance with the external magnetic field, and the change of the magnetic permeability μ is shown in the coordinate system of “external magnetic field H−magnetic permeability μ”. When the detected current flows in a state where an excitation signal is flowing in the excitation coil, the curvature of the curve is increased by the absolute value of the external magnetic field. The magnetic permeability μ corresponding to the external magnetic field generated according to the signal level is obtained, and the harmonic magnetic flux corresponding to the magnetic permeability μ is superposed on the magnetic flux of the fundamental wave component generated by the excitation signal. And the feedback control unit generates a magnetic flux in one of the detection coils by controlling the signal level of the DC signal component separated by the component separation unit, and the magnetic flux is used according to the magnitude of the detected current. Occur By canceling the external magnetic field, the signal level of the AC signal component separated by the component separating unit less than the predetermined threshold.

上述した第1、第2の局面における電流センサによれば、コア部材には、被検出電流の大きさに応じた磁束が重畳的に発生するが、コア部材そのものの特性によって、外部磁場H=0を頂点として透磁率μが減少していくとともに、この外部磁場Hと透磁率μで規定されるμ−H曲線の曲率が外部磁場Hにおける絶対値の大きさに応じて大きくなっていく、という傾向を示すことになる。   According to the current sensor in the first and second aspects described above, a magnetic flux corresponding to the magnitude of the detected current is superimposed on the core member. However, depending on the characteristics of the core member itself, the external magnetic field H = The magnetic permeability μ decreases with 0 as the apex, and the curvature of the μ-H curve defined by the external magnetic field H and the magnetic permeability μ increases according to the magnitude of the absolute value in the external magnetic field H. This shows the tendency.

この傾向を、x軸に磁場Hをとり、y軸に磁化Mの微分値としての透磁率μをとったμ−H座標でみると、二次曲線上における任意の位置でx軸に沿って振幅が変化する励磁信号に対し、y軸に沿って振幅が変化する検出コイルからの出力信号に、二次曲線の「曲がり具合」に応じた高調波の成分が重畳されることとなるが、励磁信号の振幅中心が二次曲線上にあることから、磁場H=0付近から飽和磁化に対応する磁場Hs付近までの広範囲にわたって、磁場Hに応じた固有の高調波成分が出力信号に重畳されることとなる。   When this tendency is seen in the μ-H coordinate where the magnetic field H is taken on the x-axis and the magnetic permeability μ as the differential value of the magnetization M is taken on the y-axis, along the x-axis at an arbitrary position on the quadratic curve. A harmonic component corresponding to the “bending” of the quadratic curve is superimposed on the output signal from the detection coil whose amplitude changes along the y-axis with respect to the excitation signal whose amplitude changes. Since the amplitude center of the excitation signal is on the quadratic curve, a unique harmonic component corresponding to the magnetic field H is superimposed on the output signal over a wide range from the vicinity of the magnetic field H = 0 to the vicinity of the magnetic field Hs corresponding to the saturation magnetization. The Rukoto.

つまり、上記局面では、飽和磁化に対応する磁場Hs付近の極狭い範囲だけでなく、磁場H=0付近から磁場Hs付近までの広範囲にわたって、被検出信号の信号レベルを特定(検出)することができる。   That is, in the above aspect, the signal level of the detected signal can be specified (detected) over a wide range from the vicinity of the magnetic field H = 0 to the vicinity of the magnetic field Hs as well as the extremely narrow range near the magnetic field Hs corresponding to the saturation magnetization. it can.

さらに、上記局面では、検出コイル側に流れる交流信号成分の信号レベルがしきい値未満となるよう、直流信号成分が電流帰還制御されることにより、被検出電流によって発生する磁束を相殺する直流信号成分が被検出電流の大きさに対応するものとして特定されることになる。   Furthermore, in the above aspect, the DC signal that cancels out the magnetic flux generated by the detected current is controlled by current feedback of the DC signal component so that the signal level of the AC signal component flowing to the detection coil side is less than the threshold value. The component is specified as corresponding to the magnitude of the detected current.

検出コイル側に流れる交流信号成分は、被検出信号の信号レベルに応じて発生する高調波を主とする信号成分であるため、これをしきい値以下にするということは、被検出信号が仮想的に僅かしか流れていない状況を創り出しつつ、この状況の創出に必要な直流信号成分を元の被検出信号の信号レベルに対応するものにしたことを意味している。   Since the AC signal component flowing to the detection coil side is a signal component mainly composed of harmonics generated according to the signal level of the detected signal, setting this below the threshold value means that the detected signal is virtually This means that the DC signal component necessary for the creation of this situation is made to correspond to the signal level of the original signal to be detected while creating a situation where only a small amount is flowing.

コア部材などに用いられる磁性材料は、磁界と磁束との関係が磁界の大きさに応じて磁気的に飽和すると、直線的な比例関係から徐々に歪んで非直線的なものとなることから、通常、コア部材を有する電流センサでは、直線的な比例関係で歪みの少ない領域を超える磁界が発生しないよう動作させる必要がある。   Since the magnetic material used for the core member etc., when the relationship between the magnetic field and the magnetic flux is magnetically saturated according to the magnitude of the magnetic field, it is gradually distorted from a linear proportional relationship and becomes non-linear. Usually, a current sensor having a core member needs to be operated so as not to generate a magnetic field exceeding a region with little distortion in a linear proportional relationship.

しかし、上記局面のように、被検出信号が僅かにしか流れていない状況を創出できれば、被検出信号と上記直流信号成分との差分にあたる信号成分に応じた僅かな磁界しか発生しないことになるため、被検出信号の信号レベルに拘らず、直線的な比例関係で歪みの少ない領域内での動作を可能とし、これにより、従来よりも電流センサとしての検出精度を高くすることができる。   However, if a situation where only a small amount of the signal to be detected flows can be created as in the above aspect, only a small magnetic field corresponding to the signal component corresponding to the difference between the signal to be detected and the DC signal component is generated. Regardless of the signal level of the signal to be detected, it is possible to operate in a region with little distortion with a linear proportional relationship, and thereby the detection accuracy as a current sensor can be made higher than in the past.

また、上記局面においては、以下のような第3局面(請求項3)のようにするとよい。
第2局面においては、前記成分分離部により分離された交流信号成分から前記励磁信号の基本波成分を除去するフィルタ回路、および、該フィルタ回路からの出力信号における信号レベルを特定するレベル特定回路、からなるフィルタ部を備えており、前記帰還制御部は、前記フィルタ部のレベル特定回路に特定された信号レベルが所定のしきい値未満となるように、前記成分分離部により分離された直流信号成分の信号レベルを制御する。
Moreover, in the said aspect, it is good to carry out like the following 3rd aspects (Claim 3).
In the second aspect, a filter circuit for removing the fundamental wave component of the excitation signal from the AC signal component separated by the component separation unit, and a level specifying circuit for specifying the signal level in the output signal from the filter circuit, The feedback control unit includes a DC signal separated by the component separation unit so that the signal level specified by the level specifying circuit of the filter unit is less than a predetermined threshold value. Control the signal level of the component.

この局面における電流センサによれば、検出コイル側の交流信号成分から、励磁信号の基本波成分を除去したうえで、この交流信号成分に基づいて直流信号成分を帰還制御することができる。   According to the current sensor in this aspect, after removing the fundamental wave component of the excitation signal from the AC signal component on the detection coil side, the DC signal component can be feedback-controlled based on the AC signal component.

検出コイルからの信号は、それまでの信号経路によって、基本波成分が相殺されているものの、各検出コイルが巻回されたコア部材同士の特性のバラツキが大きくなると、その基本波成分が充分に相殺されず、これが電流センサとしての検出精度に影響を与える可能性がある。   Although the fundamental wave component of the signal from the detection coil has been canceled by the previous signal path, if the variation in the characteristics of the core members around which the respective detection coils are wound increases, the fundamental wave component will be sufficient. This is not canceled out, and this may affect the detection accuracy of the current sensor.

これに対しては、2つのコア部材それぞれの特性を揃えれば問題はないものの、個別の電流センサにおけるコア部材の特性を揃えるようなことは意図しないコストの増加にもつながりうるため、特性のばらつきによる影響を想定した構造としておくことが望ましく、その観点では、上記局面のように、フィルタ部を備えた構成とすることは、意図しないコストの増加を抑えつつ、基本波成分が電流センサとしての検出精度に与える影響を抑えるのに好適である。   For this, there is no problem if the characteristics of each of the two core members are aligned, but aligning the characteristics of the core members in the individual current sensors can lead to an unintentional cost increase. It is desirable to have a structure that assumes the influence of the above, and from that point of view, the configuration including the filter unit as in the above aspect suppresses an unintended increase in cost, while the fundamental wave component serves as a current sensor. This is suitable for suppressing the influence on the detection accuracy.

また、この第2局面におけるフィルタ部は、励磁信号の基本波成分を除去できればよく、その具体的な構成については特に限定されない。例えば、励磁信号およびその2次高調波成分未満の信号成分を除去するハイパスフィルタによって、フィルタ部を構成することが考えられる。また、以下のようにすることも考えられる。   Moreover, the filter part in this 2nd aspect should just be able to remove the fundamental wave component of an excitation signal, and its specific structure is not specifically limited. For example, it is conceivable that the filter unit is configured by a high-pass filter that removes the excitation signal and signal components less than the second harmonic component. Also, the following may be considered.

例えば、前記フィルタ部は、前記フィルタ回路が、前記成分分離部により分離された交流信号成分を前記励磁信号における基本波成分の2倍の周期で同期検波する回路とされ、前記レベル特定回路が、前記フィルタ回路の出力信号を整流して直流信号とする回路とされている、といったものである。   For example, the filter unit is a circuit in which the filter circuit synchronously detects the AC signal component separated by the component separation unit with a period twice that of the fundamental wave component in the excitation signal, and the level specifying circuit includes: The output signal of the filter circuit is rectified into a DC signal.

また、第4局面のように、前記フィルタ部は、前記フィルタ回路が、前記成分分離部により分離された交流信号成分を前記励磁信号における基本周波数の2倍の周波数にて同期検波する回路とされている、といったものも考えられる。   Further, as in the fourth aspect, the filter unit is a circuit in which the filter circuit synchronously detects the AC signal component separated by the component separation unit at a frequency twice the fundamental frequency of the excitation signal. It is also possible to think.

これら局面における電流センサによれば、同期検波整流により、電流センサとしての検出精度に与える基本波成分の影響を効果的に抑えることができる。
また、上述した信号出力部については、成分分離部により分離された直流信号成分の信号レベルを出力する、具体的にいえば、成分分離部により分離された交流信号成分からフィルタ部および電流帰還制御部を介して発生する直流電圧を被検出電流に比例した出力とすることができるものであればよく、その回路構成など具体的な構成は特に限定されない。
According to the current sensor in these aspects, the influence of the fundamental wave component on the detection accuracy as the current sensor can be effectively suppressed by synchronous detection rectification.
For the signal output unit described above, the signal level of the DC signal component separated by the component separation unit is output. Specifically, the filter unit and the current feedback control are performed from the AC signal component separated by the component separation unit. The DC voltage generated via the unit is not particularly limited as long as the DC voltage generated can be set to an output proportional to the detected current.

第1実施形態における電流センサの全体構成を示すブロック図The block diagram which shows the whole structure of the current sensor in 1st Embodiment. コア部材の有する特性を示すグラフ(外部磁場Hに対する磁化Mの変化で規定されるM−H曲線)The graph which shows the characteristic which a core member has (MH curve prescribed | regulated by the change of the magnetization M with respect to the external magnetic field H) コア部材の有する特性を示すグラフ(外部磁場Hに対する磁化Mの変化で規定されるM−H曲線;図2Aにおける低磁場域を拡大したもの)The graph which shows the characteristic which a core member has (MH curve prescribed | regulated by the change of the magnetization M with respect to the external magnetic field H; what expanded the low magnetic field area in FIG. 2A) コア部材の有する特性を示すグラフ(外部磁場Hと透磁率μで規定されるμ−H曲線)Graph showing characteristics of core member (μ-H curve defined by external magnetic field H and permeability μ) コア部材の有する特性を示すグラフ(外部磁場Hと透磁率μで規定されるμ−H曲線;図2Cにおける低磁場域を拡大したもの)Graph showing characteristics of core member (μ-H curve defined by external magnetic field H and magnetic permeability μ; expanded low magnetic field region in FIG. 2C) コア部材への各コイルの巻回された状態を示す図(1)The figure which shows the state by which each coil was wound around the core member (1) コア部材への各コイルの巻回された状態を示す図(2)The figure which shows the state by which each coil was wound around the core member (2) コア部材への各コイルの巻回された状態を示す図(3)The figure which shows the state by which each coil was wound around the core member (3) 第2実施形態における電流センサの全体構成を示すブロック図The block diagram which shows the whole structure of the current sensor in 2nd Embodiment. 被検出電流と検出値との対応関係を示すグラフ(磁気平衡なしの場合)Graph showing the relationship between detected current and detected value (without magnetic balance) 被検出電流と検出値との対応関係を示すグラフ(磁気平衡なしの場合と磁気平衡ありの場合との対比)Graph showing correspondence between detected current and detected value (Contrast with no magnetic balance and with magnetic balance) 被検出電流と検出出力との対応関係を示すグラフ(帰還率「低」の場合)Graph showing the relationship between detected current and detected output (when feedback rate is low) 被検出電流と検出出力との対応関係を示すグラフ(帰還率「高」の場合)Graph showing the relationship between detected current and detected output (when feedback rate is high)

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
(1)第1実施形態
本実施形態に係る電流センサ1は、図1に示すように、センサ素子2と、センサ素子2からの出力に基づき被検出電流Imの信号レベルを検出する検出装置3と、を備えている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(1) First Embodiment As shown in FIG. 1, a current sensor 1 according to this embodiment includes a sensor element 2 and a detection device 3 that detects the signal level of the detected current Im based on the output from the sensor element 2. And.

センサ素子2は、それぞれリング状に形成され、このリングを貫通する方向に沿って被検出電流Imが流れるように重ねて配置される2つのコア部材10と、コア部材10それぞれに巻回され、基本波成分からなる励磁信号Iacの信号源100に接続される励磁コイル20と、信号源100から供給される励磁信号Iacを励磁コイル20それぞれに供給するための励磁経路30と、コア部材10それぞれに巻回され、コア部材10に発生した磁束に応じた検出信号Icが流れる検出コイル40と、2つの検出コイル40同士を接続する差動検出経路50と、を備えている。   Each of the sensor elements 2 is formed in a ring shape, and is wound around each of the core members 10 and two core members 10 arranged so as to flow the detected current Im along a direction penetrating the ring, The excitation coil 20 connected to the signal source 100 of the excitation signal Iac consisting of the fundamental wave component, the excitation path 30 for supplying the excitation signal Iac supplied from the signal source 100 to each excitation coil 20, and the core member 10 respectively. And a detection coil 40 through which a detection signal Ic corresponding to the magnetic flux generated in the core member 10 flows, and a differential detection path 50 that connects the two detection coils 40 to each other.

検出装置3は、差動検出経路50を経ることによって得られる信号(一方の検出コイル40において差動検出経路50に接続されていない側の経路を流れる信号)を直流信号成分と交流信号成分とに分離する成分分離部60と、成分分離部60により分離された交流信号成分の信号レベルが所定のしきい値未満となるように、成分分離部60により分離された直流信号成分の信号レベルを制御する電流帰還制御部70と、成分分離部60により分離された直流信号成分の信号レベルを、被検出電流Imに対応する信号レベルとして出力する信号出力部80と、を備えている。   The detection device 3 converts a signal obtained by passing through the differential detection path 50 (a signal flowing through a path not connected to the differential detection path 50 in one detection coil 40) into a DC signal component and an AC signal component. And the signal level of the DC signal component separated by the component separator 60 so that the signal level of the AC signal component separated by the component separator 60 is less than a predetermined threshold. A current feedback control unit 70 to be controlled and a signal output unit 80 that outputs the signal level of the DC signal component separated by the component separation unit 60 as a signal level corresponding to the detected current Im.

この検出装置3では、まず、差動検出経路50にて接続された検出コイル40のうち、一方の検出コイル40において差動検出経路50に接続されていない側の経路を流れる信号における交流信号成分につき、この信号成分の信号レベルが所定のしきい値未満となるように、同経路を流れる信号における直流信号成分の信号レベルを制御する。そして、この信号レベルに応じて検出コイル40が発生させる磁束にて、被検出電流の信号レベルに応じて発生する外部磁場を相殺させ、該相殺させている状況における前記直流信号成分の信号レベルを、被検出電流に対応する信号レベルとして検出する。   In this detection device 3, first, an AC signal component in a signal flowing through a path not connected to the differential detection path 50 in one detection coil 40 among the detection coils 40 connected in the differential detection path 50. Therefore, the signal level of the DC signal component in the signal flowing through the same path is controlled so that the signal level of the signal component is less than a predetermined threshold value. The magnetic field generated by the detection coil 40 in accordance with the signal level cancels out the external magnetic field generated in accordance with the signal level of the detected current, and the signal level of the DC signal component in the canceled state is set. The signal level corresponding to the detected current is detected.

コア部材10は、図2A,2Bに示すように、外部磁場に応じて外部磁場「0」を頂点に透磁率(図2A,2Bでは、磁化Mの磁場Hによる微分値χiとして表現)が減少するとともに、この透磁率μの変化を「外部磁場H−透磁率μ」の座標系に示して場合における曲線の曲率が外部磁場Hの絶対値に応じて大きくなる、といった特性を有する部材により形成されている。このコア部材10は、励磁コイル20に励磁信号Iacが流れている状態で被検出電流Imが流れると、被検出電流Imの信号レベルに応じて発生する外部磁場に応じた透磁率μとなり、この透磁率μに応じた高調波の磁束を、励磁信号Iacにより発生する基本波成分の磁束に重畳させる。   As shown in FIGS. 2A and 2B, the core member 10 has a magnetic permeability (expressed as a differential value χi by the magnetic field H of the magnetization M in FIGS. 2A and 2B) with the external magnetic field “0” as a vertex in accordance with the external magnetic field. In addition, the change of the magnetic permeability μ is shown in the coordinate system of “external magnetic field H−magnetic permeability μ”, and the curvature of the curve in the case becomes larger according to the absolute value of the external magnetic field H. Has been. When the detected current Im flows in the state where the excitation signal Iac flows in the excitation coil 20, the core member 10 has a permeability μ corresponding to the external magnetic field generated according to the signal level of the detected current Im. A harmonic magnetic flux corresponding to the magnetic permeability μ is superposed on the magnetic flux of the fundamental wave component generated by the excitation signal Iac.

このコア部材10を構成する部材としては、例えば、本願出願人による特願2010-215871 号に記載のように、使用時の磁場環境に応じた粒径の超常磁性粒子が含有された磁性部材を採用することが考えられる。この磁性部材であれば、磁気ヒステリシス(B−H曲線の面積で規定されるエネルギー損失)が生じないため、センサとしての精度維持に好適であることはもちろん、透磁率μが急峻かつ直線的に変化する磁場H=0付近の領域を利用することで、それ以外で透磁率μの変化が比較的緩やか、かつ、非直線的な領域を利用するよりも、センサとして広い検出レンジを高精度で実現することができる。   As a member constituting the core member 10, for example, as described in Japanese Patent Application No. 2010-215871 by the applicant of the present application, a magnetic member containing superparamagnetic particles having a particle diameter corresponding to a magnetic field environment at the time of use is used. It is possible to adopt. Since this magnetic member does not cause magnetic hysteresis (energy loss defined by the area of the BH curve), it is suitable for maintaining accuracy as a sensor, and of course, the magnetic permeability μ is steep and linear. By using a region near the changing magnetic field H = 0, the change in the permeability μ is relatively gentle, and a wider detection range as a sensor can be obtained with higher accuracy than using a non-linear region. Can be realized.

なお、上述した透磁率μは、下記の式1のように、外部磁場Hに対する磁化Mの変化で規定されるM−H曲線(図2C,2D参照)の傾き(つまり磁化Mの磁場Hによる微分値)に基づいて表現された値である。本実施形態においては、コア部材10を構成する磁性部材として透磁率μの比較的小さい値のもの(具体的には、透磁率μ=5程度のもの)が用いられている。   The magnetic permeability μ described above depends on the slope of the MH curve (see FIGS. 2C and 2D) defined by the change of the magnetization M with respect to the external magnetic field H (that is, the magnetic field H of the magnetization M, as shown in the following equation 1). This is a value expressed based on the differential value. In the present embodiment, a magnetic member having a relatively small magnetic permeability μ (specifically, one having a magnetic permeability μ = 5) is used as the magnetic member constituting the core member 10.

励磁経路30は、信号源100から供給される励磁信号Iacを励磁コイル20それぞれに供給するための経路であり、この励磁信号Iacによりコア部材10に発生する磁束が、コア部材10同士で同相または逆相となるように、信号源100および励磁コイル20それぞれを接続している。   The excitation path 30 is a path for supplying the excitation signal Iac supplied from the signal source 100 to each of the excitation coils 20, and the magnetic flux generated in the core member 10 by the excitation signal Iac is in phase between the core members 10. Each of the signal source 100 and the exciting coil 20 is connected so as to be in reverse phase.

差動検出経路50は、検出コイル40それぞれに流れる検出信号Icが、この検出信号Icに含まれる基本波成分を相殺させる極性関係で合流するように、2つの検出コイル40同士を接続している。ここでいう「基本波成分を相殺させる極性関係」とは、励磁信号Iacによる磁束がコア部材10同士で同相になっている場合(同相となるように信号源100および励磁コイル20それぞれが接続されている場合)であれば、検出コイル40それぞれに流れる検出信号Icが逆相で合流するような接続状態であり、励磁信号Iacによる磁束がコア部材10同士で逆相になっている場合(逆相となるように信号源100および励磁コイル20それぞれが接続されている場合)であれば、検出コイル40それぞれに流れる検出信号Icが同相で合流するような接続状態である。   The differential detection path 50 connects the two detection coils 40 so that the detection signals Ic flowing through the detection coils 40 merge with a polarity relationship that cancels out the fundamental wave component included in the detection signals Ic. . The “polarity relationship that cancels the fundamental wave component” here means that when the magnetic flux generated by the excitation signal Iac is in phase between the core members 10 (the signal source 100 and the excitation coil 20 are connected to be in phase). The detection signals Ic flowing in the detection coils 40 are joined in opposite phases, and the magnetic flux generated by the excitation signal Iac is in opposite phases between the core members 10 (reverse). If the signal source 100 and the excitation coil 20 are connected so as to be in phase), the connection state is such that the detection signals Ic flowing through the detection coils 40 merge in the same phase.

成分分離部60は、本実施形態において、一方の検出コイル40において差動検出経路50に接続されていない側の経路から電流帰還制御部70に至る経路に直列接続されたコンデンサ61を有する構成とされている。そして、この成分分離部60は、コンデンサ61が直列接続された経路と、このコンデンサ61よりも上流側(検出コイル40側)で分岐された経路と、を有し、前者の経路へ交流信号成分が流れる一方、後者の経路から被検出電流に比例した帰還電流を発生する直流信号成分が流れることとなる。   In the present embodiment, the component separation unit 60 includes a capacitor 61 connected in series in a path from the side not connected to the differential detection path 50 to the current feedback control unit 70 in one detection coil 40. Has been. The component separation unit 60 has a path in which the capacitor 61 is connected in series and a path branched upstream of the capacitor 61 (on the detection coil 40 side), and an AC signal component is supplied to the former path. On the other hand, a DC signal component that generates a feedback current proportional to the detected current flows from the latter path.

ここで、上述した励磁経路30および差動検出経路50による各コイルの接続関係は、検出コイル40それぞれに流れる検出信号Icが、この検出信号Icに含まれる基本波成分を相殺させる極性関係で合流するような関係となっていればよい。具体的な例としては、例えば、図3Aに示すように、2つの励磁コイル20をそれぞれに励磁信号Iacが逆相で流れるよう励磁経路30で接続するとともに、2つの検出コイル40をそれぞれに検出信号ICが同相で流れるよう差動検出経路50で接続する構成とすることが考えられる。また、図3Bに示すように、2つの励磁コイル20をそれぞれに励磁信号Iacが同相で流れるよう励磁経路30で接続するとともに、2つの検出コイル40をそれぞれに検出信号ICが逆相で流れるよう差動検出経路50で接続する構成とすることも考えられる。   Here, the connection relationship of the coils by the excitation path 30 and the differential detection path 50 described above is such that the detection signal Ic flowing in each of the detection coils 40 joins in a polarity relationship that cancels out the fundamental wave component included in the detection signal Ic. It only has to be a relationship that As a specific example, for example, as shown in FIG. 3A, two excitation coils 20 are connected to each other through an excitation path 30 so that the excitation signal Iac flows in opposite phase, and two detection coils 40 are detected respectively. It can be considered that the signal ICs are connected by the differential detection path 50 so that they flow in the same phase. Further, as shown in FIG. 3B, the two excitation coils 20 are connected to each other through the excitation path 30 so that the excitation signal Iac flows in the same phase, and the detection signals IC flow in the opposite phases to the two detection coils 40, respectively. A configuration in which the differential detection path 50 is used for connection is also conceivable.

また、各コイルの接続関係は、図3Cに示すように、2つの励磁コイル20をそれぞれに励磁信号Iacが逆相で流れるよう励磁経路30で接続するとともに、1つの検出コイル40が2つのコア部材10にまたがるように巻回された構成としてもよく、この場合、検出コイル40が差動検出経路50としての機能を兼ねた構成となる。この構成では、1つの検出コイル40により構成できる点で経済的実用的効果が高い。   In addition, as shown in FIG. 3C, the connection relationship between the coils is that the two excitation coils 20 are connected to each other through the excitation path 30 so that the excitation signal Iac flows in opposite phase, and one detection coil 40 has two cores. The configuration may be such that the member 10 is wound around the member 10. In this case, the detection coil 40 functions as the differential detection path 50. This configuration is highly economical and practical in that it can be configured by a single detection coil 40.

電流帰還制御部70は、成分分離部60により分離された直流信号成分(被検出電流Imに対応して発生する成分であり、成分分離部60に入力される成分のうちの直流電圧相当の成分)の信号レベルを制御し、この信号レベルに応じて検出コイル40にて発生する磁束にて、被検出電流Imの信号レベルに応じて発生する外部磁場を相殺させる。こうして、コア部材10の透磁率μをそのように外部磁場が相殺された状態における透磁率μとし、透磁率μに応じた高調波の磁束の発生を抑えることで、成分分離部60により分離された交流信号成分の信号レベルを所定のしきい値未満とする。なお、本実施形態においては、この交流信号成分を、後述する帰還率にて、直流信号成分の信号レベルが電流帰還制御されるように構成されている。   The current feedback control unit 70 is a DC signal component separated by the component separation unit 60 (a component generated corresponding to the detected current Im, and a component corresponding to a DC voltage among the components input to the component separation unit 60. ) Is controlled, and the external magnetic field generated according to the signal level of the detected current Im is canceled by the magnetic flux generated at the detection coil 40 according to the signal level. In this way, the magnetic permeability μ of the core member 10 is set to the magnetic permeability μ in a state in which the external magnetic field is canceled as described above, and the generation of harmonic magnetic flux according to the magnetic permeability μ is suppressed, so that the separation is performed by the component separation unit 60. The signal level of the AC signal component is set to be lower than a predetermined threshold value. In the present embodiment, the AC signal component is configured such that the signal level of the DC signal component is subjected to current feedback control at a feedback rate described later.

ここで、電流帰還制御部70は、被検出電流Imの極性に応じた極性の外部磁場を相殺させるために、成分分離部60により分離された直流信号成分の信号レベルが大きくなる方向に制御する場合もあれば、小さくなる方向に制御する場合もある。そのため、この制御の方向を出力端子71側でチェックすることにより、被検出電流Imの極性を間接的に特定することも可能である。   Here, the current feedback control unit 70 performs control so that the signal level of the DC signal component separated by the component separation unit 60 increases in order to cancel the external magnetic field having a polarity corresponding to the polarity of the detected current Im. In some cases, it may be controlled in the direction of decreasing. Therefore, the polarity of the detected current Im can be indirectly specified by checking the direction of this control on the output terminal 71 side.

この構成では、検出コイル40からの出力信号における直流信号成分より電流帰還制御しており、帰還制御のための専用のコイルを必要としていない。これは、コア部材10を形成する部材の透磁率μが極めて小さいことで、検出コイル40からの出力信号に重畳される高調波成分の信号レベルを、センサ全体の動作に影響を与えない程度に小さくできているからである。   In this configuration, current feedback control is performed from the DC signal component in the output signal from the detection coil 40, and a dedicated coil for feedback control is not required. This is because the magnetic permeability μ of the member forming the core member 10 is extremely small, so that the signal level of the harmonic component superimposed on the output signal from the detection coil 40 does not affect the operation of the entire sensor. Because it is made small.

信号出力部80は、被検出電流Imに対応する信号レベルを出力する構成であればよく、例えば、成分分離部60から分離された経路中に素子を設け、この素子に流れる信号を、被検出電流Imに対応する信号レベルとして出力する構成としたり、成分分離部60から分離された経路に流れる電流値そのものを検知する電流センサを設けた構成としたりすることが考えられる。本実施形態では、成分分離部60により分離された直流信号成分の流れる経路に直列接続された抵抗器81を設け、この抵抗器81の両端に発生する電圧値Vcを、被検出電流Iacに対応する信号レベルとして出力する構成としている。   The signal output unit 80 may be configured to output a signal level corresponding to the detected current Im. For example, an element is provided in a path separated from the component separation unit 60, and a signal flowing through the element is detected. It may be configured to output as a signal level corresponding to the current Im, or to be configured to include a current sensor that detects a current value itself flowing through a path separated from the component separation unit 60. In the present embodiment, a resistor 81 connected in series is provided in the path through which the DC signal component separated by the component separation unit 60 flows, and the voltage value Vc generated at both ends of the resistor 81 corresponds to the detected current Iac. The signal is output as a signal level.

なお、成分分離部60から分離された経路を流れる直流信号成分は、電流帰還制御部70の帰還制御によって、被検出電流Imの極性に応じた極性の信号成分となっているため、その直流信号成分の極性を出力端子83側でチェックすることにより、被検出電流Imに対応する信号レベルを極性とともにと特定することも可能である。
(2)第2実施形態
本実施形態に係る電流センサ1は、図4に示すように、第1実施形態に係る電流センサ1に加え、成分分離部60により分離された交流信号成分から所定の信号成分を除去するフィルタ部90、が備えられたものである。
The DC signal component flowing through the path separated from the component separation unit 60 is a signal component having a polarity corresponding to the polarity of the detected current Im by the feedback control of the current feedback control unit 70. By checking the polarity of the component on the output terminal 83 side, the signal level corresponding to the detected current Im can be specified together with the polarity.
(2) Second Embodiment As shown in FIG. 4, the current sensor 1 according to the present embodiment has a predetermined value from the AC signal component separated by the component separation unit 60 in addition to the current sensor 1 according to the first embodiment. A filter unit 90 for removing signal components is provided.

このフィルタ部90は、成分分離部60により分離された交流信号成分から励磁信号Iacの基本波成分(励磁周波数成分)を除去するフィルタ回路91と、フィルタ回路91の出力信号における信号レベルを特定するレベル特定回路93と、からなる。   The filter unit 90 removes the fundamental wave component (excitation frequency component) of the excitation signal Iac from the AC signal component separated by the component separation unit 60, and specifies the signal level in the output signal of the filter circuit 91. A level specifying circuit 93.

電流帰還制御部70は、フィルタ部90のレベル特定回路93に特定された信号レベルが所定のしきい値未満となるように、成分分離部60により分離された直流信号成分からの信号レベルにより帰還制御することとなる。   The current feedback control unit 70 performs feedback based on the signal level from the DC signal component separated by the component separation unit 60 so that the signal level specified by the level specifying circuit 93 of the filter unit 90 is less than a predetermined threshold value. Will be controlled.

フィルタ部90は、フィルタ回路91が、成分分離部60により分離された交流信号成分を励磁信号Iacの基本周波数の2倍の周波数にて同期検波する回路とされ、レベル特定回路93が、フィルタ回路91の出力信号を整流して直流信号とする回路とされている。   The filter unit 90 is a circuit in which the filter circuit 91 synchronously detects the AC signal component separated by the component separation unit 60 at a frequency twice the fundamental frequency of the excitation signal Iac, and the level specifying circuit 93 is a filter circuit. The output signal 91 is rectified into a DC signal.

なお、フィルタ回路91としては、励磁信号Iacの基本波成分を除去できればよく、その具体的な構成については特に限定されず、成分分離部60により分離された交流信号成分を励磁信号Iacの基本周波数およびその2倍周波数未満の成分を除去できるハイパスフィルタや、基本周波数の2倍の周期で同期検波する回路によって構成してもよい。   The filter circuit 91 only needs to remove the fundamental wave component of the excitation signal Iac, and the specific configuration thereof is not particularly limited, and the AC signal component separated by the component separation unit 60 is converted to the fundamental frequency of the excitation signal Iac. Alternatively, it may be configured by a high-pass filter that can remove components less than twice the frequency, or a circuit that performs synchronous detection at a period twice the fundamental frequency.

また、レベル特定回路93は、フィルタ回路91の出力信号を整流して直流信号とすることができればよく、周知の整流回路として構成すればよい。このレベル特定回路93は、フィルタ回路91からの出力信号の極性に応じた極性にて直流信号を出力することとなるため、その直流信号の極性を出力端子95側でチェックすることにより、被検出電流Imに対応する信号レベルを極性とともにと特定することも可能である。
(3)実験およびその結果
(3−1)磁気平衡の有無
上記実施形態においては、電流帰還制御部70が、成分分離部60により分離された交流信号成分の信号レベルが所定のしきい値未満となるように、成分分離部60により分離された直流信号成分からの信号レベルにより帰還制御している。
The level specifying circuit 93 only needs to rectify the output signal of the filter circuit 91 into a DC signal, and may be configured as a known rectifier circuit. Since the level specifying circuit 93 outputs a DC signal with a polarity corresponding to the polarity of the output signal from the filter circuit 91, the level detection circuit 93 checks the polarity of the DC signal on the output terminal 95 side, thereby detecting the detected signal. It is also possible to specify the signal level corresponding to the current Im as well as the polarity.
(3) Experiment and result (3-1) Presence / absence of magnetic equilibrium In the above embodiment, the current feedback control unit 70 has the signal level of the AC signal component separated by the component separation unit 60 less than a predetermined threshold value. Thus, feedback control is performed based on the signal level from the DC signal component separated by the component separation unit 60.

本願出願人は、このような制御による磁気平衡の有無により、被検出電流Imと信号出力部80による検出値Icとがどの程度改善されるかを確認すべく、第2実施形態の構成において、電流帰還制御を実施しない場合(磁気平衡なし)と、帰還制御を実施する場合(磁気平衡あり)とで、その検出性能を測定した。   In the configuration of the second embodiment, the applicant of the present application is to confirm how much the detected current Im and the detected value Ic by the signal output unit 80 are improved by the presence or absence of magnetic balance by such control. The detection performance was measured when current feedback control was not performed (without magnetic balance) and when feedback control was performed (with magnetic balance).

実際の性能測定は、コア部材10として、励磁信号に応じた粒径(励磁信号の周期Tよりもニール緩和時間τnが短くなるように定められた粒径)の超常磁性粒子が含有された磁性材料をリング状に成形したものを用い、励磁コイル20の巻き数250回、検出コイル40の巻き数1000回、フィルタ部90におけるレベル特定回路93の時定数C=1μF、駆動電源±12V、励磁信号Iac=100mA(pp)、信号出力部80における抵抗器81の抵抗値Rs=200Ω、電流帰還制御部70に設けられたアンプのゲイン=4.3、というパラメータを設定したうえ、被検出電流Imを−100A〜+100Aまで10A刻みで変更しながら、それぞれの電流値に対する検出値Ic(信号出力部からの出力を電流値に換算)を測定することで実施した。   In actual performance measurement, the core member 10 has a magnetic material containing superparamagnetic particles having a particle size corresponding to the excitation signal (a particle size determined so that the Neel relaxation time τn is shorter than the period T of the excitation signal). Using a material formed in a ring shape, the number of turns of the excitation coil 20 is 250, the number of turns of the detection coil 40 is 1000, the time constant C of the level specifying circuit 93 in the filter unit 90 is 1 μF, the drive power is ± 12 V, the excitation The parameters of the signal Iac = 100 mA (pp), the resistance value Rs = 200Ω of the resistor 81 in the signal output unit 80, and the gain of the amplifier provided in the current feedback control unit 70 = 4.3 are set. By measuring the detected value Ic (converting the output from the signal output unit into a current value) for each current value while changing Im from -100A to + 100A in increments of 10A. Carried out.

この性能測定の結果、帰還制御を実施しない場合には、図5Aに示すように、−40Aより小さいおよび+40Aより大きい領域において直線性が悪化し、精度よい電流検出ができなくなっているのに対し、帰還制御を実施すると、図5Bに示すように、±100A全域にわたって高い直線性が維持されており、検出精度が改善していることがわかる。   As a result of this performance measurement, when feedback control is not carried out, as shown in FIG. 5A, linearity deteriorates in a region smaller than −40 A and larger than +40 A, and accurate current detection cannot be performed. When the feedback control is performed, as shown in FIG. 5B, high linearity is maintained over the entire range of ± 100 A, and it can be seen that the detection accuracy is improved.

上述した実施形態においては、このような実験結果に基づき、電流帰還制御部70による帰還制御を実施する構成を採用している。
(3−2)帰還率の高低
また、本願出願人は、上記実施形態の電流帰還制御部70により制御される直流信号成分の信号レベルを、被検出電流Imの信号レベルに対してどの程度の大きさ(帰還率)とすべきかを確認するために、第2実施形態の構成において、その帰還率が異なる場合についてその検出性能を測定した。
In the above-described embodiment, a configuration is employed in which feedback control by the current feedback control unit 70 is performed based on such experimental results.
(3-2) High and Low Feedback Rate The applicant of the present application determines how much the signal level of the DC signal component controlled by the current feedback control unit 70 of the above embodiment is relative to the signal level of the detected current Im. In order to confirm whether it should be a size (feedback rate), in the configuration of the second embodiment, the detection performance was measured when the feedback rate was different.

この帰還率は、電流帰還制御部70から出力される直流信号成分の信号レベルにつき、帰還制御を実施しない場合の電圧値をVc’とし、帰還制御を実施する場合の電圧値をVcとした場合に数式「1−Vc/Vc’」により規定される。   This feedback rate is obtained when the voltage value when the feedback control is not performed is Vc ′ and the voltage value when the feedback control is performed is Vc for the signal level of the DC signal component output from the current feedback control unit 70. Is defined by the formula “1-Vc / Vc ′”.

実際の性能測定は、上記(3−1)と異なる条件として、信号出力部80における抵抗器81の抵抗値Rs=68Ω〜100Ωのいずれか、電流帰還制御部70に設けられたアンプのゲイン=25、というパラメータを設定したうえで、被検出電流Imを−100A〜+100Aまで10A刻みで変更しながら実施した。具体的な帰還率には、63.0%(Rs=68Ω)、63.5%(Rs=100Ω)、63.6%(Rs=82Ω)、68.7%(Rs=68Ω)、74.6%(Rs=100Ω)、82.6%(Rs=100Ω)、85.0%(Rs=68Ω)、85.8%(Rs=100Ω)のぞれぞれを設定し、それぞれについて被検出信号Imと検知出力Vcとの直線性が劣化していないかを検出性能としてチェックした。   In actual performance measurement, as a condition different from the above (3-1), the resistance value Rs of the resistor 81 in the signal output unit 80 is either 68Ω to 100Ω, or the gain of the amplifier provided in the current feedback control unit 70 = 25, and the detected current Im was changed from −100 A to +100 A in increments of 10 A. Specific feedback rates include 63.0% (Rs = 68Ω), 63.5% (Rs = 100Ω), 63.6% (Rs = 82Ω), 68.7% (Rs = 68Ω), 74. 6% (Rs = 100Ω), 82.6% (Rs = 100Ω), 85.0% (Rs = 68Ω), and 85.8% (Rs = 100Ω) are set and detected for each. It was checked as detection performance whether the linearity between the signal Im and the detection output Vc was deteriorated.

・63.0%:全域にわたって直線性が低い…評価×
・63.5%:直線性は高電流領域(60A以上)で劣化…評価△
・63.6%:直線性は高電流領域(60A以上)で劣化…評価△
・68.7%:全域にわたって直線性が低い…評価×
・74.6%:直線性は高電流領域(90A以上)で劣化…評価◎
・82.6%:直線性は高電流領域(80A以上)で劣化…評価◎
・85.0%:直線性は高電流領域(100A)で劣化…評価◎
・85.8%:直線性は高電流領域(90A以上)で劣化…評価◎
この性能測定の結果、上記条件下において、帰還率が70%未満と低い場合には、70%超と高くなる場合と比べて、被検出信号Imと検知出力Vcとの直線性が特に電流値の大きい領域で劣化しやすくなっていることがわかる。なお、帰還率63.0%の場合のものを帰還率が低いケースの事例として図6Aに示し、帰還率85.0%の場合のものを帰還率が高いケースの事例として図6Bに示す。
63.0%: Low linearity over the entire area ... Evaluation ×
・ 63.5%: Linearity deteriorates in high current region (60A or more)… Evaluation △
・ 63.6%: Linearity deteriorates in high current region (60A or more)… Evaluation △
・ 68.7%: Low linearity over the entire area… Evaluation ×
・ 74.6%: Linearity deteriorates in high current region (90A or more)… Evaluation ◎
82.6%: Linearity deteriorates in high current region (80 A or more) ... Evaluation
85.0%: Linearity deteriorates in high current region (100A) ... Evaluation
・ 85.8%: Linearity deteriorates in high current region (90A or more)… Evaluation ◎
As a result of this performance measurement, the linearity between the detected signal Im and the detection output Vc is particularly large when the feedback rate is as low as less than 70% under the above conditions as compared with the case where the feedback rate is as high as more than 70%. It can be seen that deterioration tends to occur in a large area. A case where the feedback rate is 63.0% is shown in FIG. 6A as a case of a low feedback rate, and a case where the feedback rate is 85.0% is shown in FIG. 6B as a case of a high feedback rate.

上述した実施形態においては、このような実験結果に基づき、電流帰還制御部70による帰還率が70%以上と高くなる(交流信号成分が70%未満と小さくなる)ように各パラメータを調整した構成を採用している。
(4)作用,効果
上述した電流センサ1,2によれば、コア部材10には、被検出信号Imの信号レベルに応じた磁束が重畳的に発生するが、コア部材10そのものの特性によって、外部磁場H=0を頂点として透磁率μが減少していくとともに、この外部磁場Hと透磁率μで規定されるμ−H曲線の曲率が外部磁場Hにおける絶対値の大きさに応じて大きくなっていく、という傾向を示すことになる。
In the above-described embodiment, a configuration in which each parameter is adjusted based on such experimental results so that the feedback rate by the current feedback control unit 70 is as high as 70% or more (the AC signal component is less than 70%). Is adopted.
(4) Action and Effect According to the current sensors 1 and 2 described above, the core member 10 generates a magnetic flux corresponding to the signal level of the detected signal Im in a superimposed manner, but depending on the characteristics of the core member 10 itself, The magnetic permeability μ decreases with the external magnetic field H = 0 as the apex, and the curvature of the μ-H curve defined by the external magnetic field H and the magnetic permeability μ increases according to the absolute value of the external magnetic field H. It shows a tendency to become.

この傾向を、x軸に磁場Hをとり、y軸に磁化Mの微分値としての透磁率μをとったμ−H座標でみると、二次曲線上における任意の位置でx軸に沿って振幅が変化する励磁信号に対し、y軸に沿って振幅が変化する検出コイル40からの出力信号に、二次曲線の「曲がり具合」に応じた高調波の成分が重畳されることとなるが、励磁信号の振幅中心が二次曲線上にあることから、磁場H=0付近から飽和磁化に対応する磁場Hs付近までの広範囲にわたって、磁場Hに応じた固有の高調波成分が出力信号に重畳されることとなる。   When this tendency is seen in the μ-H coordinate where the magnetic field H is taken on the x-axis and the magnetic permeability μ as the differential value of the magnetization M is taken on the y-axis, along the x-axis at an arbitrary position on the quadratic curve. A harmonic component corresponding to the “curvature” of the quadratic curve is superimposed on the output signal from the detection coil 40 whose amplitude changes along the y-axis with respect to the excitation signal whose amplitude changes. Since the amplitude center of the excitation signal is on the quadratic curve, a unique harmonic component corresponding to the magnetic field H is superimposed on the output signal over a wide range from the vicinity of the magnetic field H = 0 to the vicinity of the magnetic field Hs corresponding to the saturation magnetization. Will be.

つまり、上記構成では、飽和磁化に対応する磁場Hs付近の極狭い範囲だけでなく、磁場H=0付近から磁場Hs付近までの広範囲にわたって、被検出信号Imの信号レベルを特定(検出)することができる。   That is, in the above configuration, the signal level of the detected signal Im is specified (detected) not only in the extremely narrow range near the magnetic field Hs corresponding to the saturation magnetization but also in the wide range from the magnetic field H = 0 to the magnetic field Hs. Can do.

さらに、上記構成では、検出コイル40側に流れる交流信号成分の信号レベルがしきい値未満となるよう、直流信号成分により電流帰還制御されることにより、この交流信号成分(励磁信号の差動検出成分の高調波成分、または、被検出電流によって発生する磁束)を相殺する直流信号成分が被検出信号の信号レベルに対応するものとして特定されることになる。   Further, in the above configuration, the current signal is controlled by the DC signal component so that the signal level of the AC signal component flowing on the detection coil 40 side is less than the threshold value, whereby this AC signal component (differential detection of the excitation signal) is performed. The DC signal component that cancels out the harmonic component of the component or the magnetic flux generated by the detected current) is specified as corresponding to the signal level of the detected signal.

検出コイル40側に流れる交流信号成分は、被検出信号の信号レベルに応じて発生する高調波を主とする信号成分であるため、これをしきい値以下にするということは、被検出信号が仮想的に僅かしか流れていない状況を創り出しつつ、この状況の創出に必要な直流信号成分を元の被検出信号の信号レベルに対応するものにしたことを意味する。   The AC signal component flowing to the detection coil 40 side is a signal component mainly composed of harmonics generated according to the signal level of the detected signal. It means that while creating a situation where only a small amount of the current flows virtually, the DC signal component necessary for the creation of this situation corresponds to the signal level of the original detected signal.

コア部材10などに用いられる磁性材料は、磁界と磁束との関係が磁界の大きさに応じて磁気的に飽和すると、直線的な比例関係から徐々に歪んで非直線的なものとなることから、通常、コア部材10を有する電流センサでは、直線的な比例関係で歪みの少ない領域を超える磁界が発生しないよう動作させる必要がある。   The magnetic material used for the core member 10 and the like is gradually distorted from a linear proportional relationship and becomes non-linear when the relationship between the magnetic field and the magnetic flux is magnetically saturated according to the magnitude of the magnetic field. Usually, the current sensor having the core member 10 needs to be operated so as not to generate a magnetic field exceeding a region with little distortion in a linear proportional relationship.

しかし、上記構成のように、被検出信号が僅かにしか流れていない状況を創出できれば、被検出信号Imと上記直流信号成分との差分にあたる信号成分に応じた僅かな磁界しか発生しないことになるため、被検出信号の信号レベルに拘らず、直線的な比例関係で歪みの少ない領域内での動作を可能とし、これにより、従来よりも電流センサとしての検出精度を高くすることができる。   However, if a situation in which the signal to be detected flows only slightly as in the above configuration can be created, only a small magnetic field corresponding to the signal component corresponding to the difference between the signal to be detected Im and the DC signal component is generated. Therefore, regardless of the signal level of the signal to be detected, it is possible to operate in a region with little distortion with a linear proportional relationship, and thereby, the detection accuracy as a current sensor can be made higher than in the past.

また、上記第2実施形態に係る電流センサ2であれば、検出コイル40側の交流信号成分から、励磁信号の基本波成分を除去したうえで、この交流信号成分に基づいて直流信号成分を帰還制御することができる。   In the current sensor 2 according to the second embodiment, the fundamental wave component of the excitation signal is removed from the AC signal component on the detection coil 40 side, and the DC signal component is fed back based on the AC signal component. Can be controlled.

検出コイル40からの信号は、それまでの信号経路50によって、基本波成分が相殺されているものの、各検出コイル40が巻回されたコア部材10同士の特性のバラツキが大きくなると、その基本波成分が充分に相殺されず、これが電流センサ1,2としての検出精度に影響を与える可能性がある。   Although the fundamental wave component of the signal from the detection coil 40 is canceled by the signal path 50 until then, when the variation in the characteristics of the core members 10 around which the detection coils 40 are wound increases, The components are not sufficiently canceled out, and this may affect the detection accuracy of the current sensors 1 and 2.

これに対しては、2つのコア部材10それぞれの特性を揃えれば問題はないものの、個別の電流センサにおけるコア部材10の特性を揃えるようなことは意図しないコストの増加にもつながりうるため、特性のばらつきによる影響を想定した構造としておくことが望ましく、その観点では、上記構成のように、フィルタ部90を備えた構成とすることは、意図しないコストの増加を抑えつつ、基本波成分が電流センサとしての検出精度に与える影響を抑えるのに好適である。   For this, although there is no problem if the characteristics of the two core members 10 are aligned, it is possible to unintentionally increase the cost of aligning the characteristics of the core members 10 in individual current sensors. In view of this, it is desirable that the structure including the filter unit 90 as in the above configuration suppresses an unintended increase in cost, while the fundamental component is a current. It is suitable for suppressing the influence on the detection accuracy as a sensor.

また、上記第2実施形態に係る電流センサ2によれば、フィルタ回路91が、成分分離部60により分離された交流信号成分を励磁信号Iacにおける基本波成分の2倍の周波数にて同期検波し、レベル特定回路93が、フィルタ回路91の出力信号を整流して直流信号としている。これにより、電流センサ2としての検出精度に与える基本波成分の影響を効果的に抑えることができる。   Further, according to the current sensor 2 according to the second embodiment, the filter circuit 91 synchronously detects the AC signal component separated by the component separation unit 60 at a frequency twice that of the fundamental wave component in the excitation signal Iac. The level specifying circuit 93 rectifies the output signal of the filter circuit 91 into a DC signal. Thereby, the influence of the fundamental wave component on the detection accuracy as the current sensor 2 can be effectively suppressed.

また、上記実施形態によれば、直流信号成分により抵抗器81の両端に発生する電圧値を、被検出電流Imに対応する信号レベルとして特定することができる。
(5)変形例
電流センサ1は、被検出電流の信号レベルに応じた高調波成分が含まれた信号を出力するセンサ素子2と、センサ素子2から出力される信号に含まれる高調波成分に応じて被検出電流の信号レベルを検出する検出装置3と、で構成されたものであり、上記実施形態では、高調波成分を抽出して出力するセンサ素子2と、この高調波成分から被検出電流の信号レベルを検出可能な検出装置3と、からなる場合を例示している。
Further, according to the above embodiment, the voltage value generated at both ends of the resistor 81 by the DC signal component can be specified as the signal level corresponding to the detected current Im.
(5) Modification The current sensor 1 includes a sensor element 2 that outputs a signal including a harmonic component corresponding to the signal level of the current to be detected, and a harmonic component included in the signal output from the sensor element 2. Accordingly, the detection device 3 detects the signal level of the current to be detected, and in the above embodiment, the sensor element 2 that extracts and outputs the harmonic component, and the detection from the harmonic component. The case where it consists of the detection apparatus 3 which can detect the signal level of an electric current is illustrated.

しかし、電流センサ1としては、高調波成分を含む信号そのものを出力するセンサ素子2と、そうして出力される信号から被検出電流の信号レベルを検出可能な検出装置3とからなる場合を考えることもできる。この場合、センサ素子2は、検出コイル40それぞれに流れる検出信号を、基本波成分が相殺されないままで出力するとともに、検出装置3では、こうして出力されてくる信号の成分を分析または抽出して高調波成分を特定して被検出電流の信号レベルを検出する、といった構成とすることが考えられる。   However, a case where the current sensor 1 includes a sensor element 2 that outputs a signal itself including a harmonic component and a detection device 3 that can detect the signal level of the detected current from the output signal is considered. You can also. In this case, the sensor element 2 outputs the detection signal flowing through each of the detection coils 40 without canceling the fundamental wave component, and the detection device 3 analyzes or extracts the component of the signal output in this way and generates a higher harmonic. A configuration in which the wave level is specified and the signal level of the detected current is detected can be considered.

ここでいうセンサ素子2の「基本波成分が相殺されないままで出力する」とは、例えば、検出コイル40それぞれに流れる検出信号Icを合流させることなくそれぞれ出力したり、検出コイル40それぞれに流れる検出信号Icを「基本波成分を相殺させる極性関係」とならないように合流させて出力することである。また、検出装置3の「出力されてくる信号の成分を分析または抽出して高調波成分を特定して」とは、例えば、センサ素子2の検出コイル40それぞれからの検出信号を差動検出経路50と同様に合流させる回路を通す、センサ素子2からの出力信号における周波数分布を分析する、といった方法により高調波成分を特定することである。   Here, “to output without canceling the fundamental wave component” of the sensor element 2 means that the detection signals Ic flowing through the detection coils 40 are output without being merged, or the detection flows through the detection coils 40, respectively. The signal Ic is combined and output so as not to have a “polarity relationship that cancels the fundamental wave component”. Also, “detecting or extracting the component of the output signal and identifying the harmonic component” of the detection device 3 means, for example, that the detection signal from each of the detection coils 40 of the sensor element 2 is a differential detection path. The harmonic component is specified by a method of analyzing the frequency distribution in the output signal from the sensor element 2 through a circuit to be merged as in the case of 50.

1…電流センサ、2…センサ素子、3…検出装置、10…コア部材、20…励磁コイル、30…励磁経路、40…検出コイル、50…差動検出経路、60…成分分離部、61…コンデンサ、70…電流帰還制御部、80…信号出力部、81…抵抗器、90…フィルタ部、91…フィルタ回路、93…レベル特定回路、100…信号源。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Current sensor, 2 ... Sensor element, 3 ... Detection apparatus, 10 ... Core member, 20 ... Excitation coil, 30 ... Excitation path, 40 ... Detection coil, 50 ... Differential detection path, 60 ... Component separation part, 61 ... Capacitor 70 ... Current feedback control unit 80 ... Signal output unit 81 ... Resistor 90 ... Filter unit 91 ... Filter circuit 93 ... Level specifying circuit 100 ... Signal source

Claims (4)

それぞれリング状に形成され、該リングを貫通する方向に沿って被検出電流が流れるように重ねて配置される2つのコア部材と、
前記コア部材それぞれに巻回され、基本波成分からなる励磁信号の信号源に接続される励磁コイルと、
前記信号源から供給される励磁信号を励磁コイルそれぞれに供給するための経路であり、該励磁信号により前記コア部材に発生する磁束が、該コア部材同士で同相または逆相となるように、前記信号源および前記励磁コイルそれぞれを接続する励磁経路と、
前記コア部材それぞれに巻回され、該コア部材に発生した磁束に応じた検出信号が流れる検出コイルと、
前記検出コイルそれぞれに流れる検出信号が、該検出信号に含まれる基本波成分を相殺させる極性関係で合流するように、2つの前記検出コイル同士を接続する差動検出経路と、前記差動検出経路を経ることによって得られる信号を直流信号成分と交流信号成分とに分離する成分分離部と、
前記成分分離部により分離された交流信号成分の信号レベルが所定のしきい値未満となるように、該成分分離部により分離された直流信号成分の信号レベルを制御する帰還制御部と、
前記成分分離部により分離された直流信号成分の信号レベルを、前記被検出電流に対応する信号レベルとして出力する信号出力部と、を備えており、
前記コア部材は、外部磁場に応じて外部磁場「0」を頂点に透磁率が減少するとともに、該透磁率μの変化を「外部磁場H−透磁率μ」の座標系に示した場合における曲線の曲率が外部磁場の絶対値に応じて大きくなる、といった特性を有する部材により形成され、前記励磁コイルに励磁信号が流れている状態で前記被検出電流が流れると、該被検出電流の信号レベルに応じて発生する外部磁場に応じた透磁率μとなり、該透磁率μに応じた高調波の磁束を、励磁信号により発生する前記基本波成分の磁束に重畳させる、ように構成されており、
前記帰還制御部は、前記成分分離部により分離された直流信号成分の信号レベルを制御することで一方の前記検出コイルに磁束を発生させ、該磁束で前記被検出電流の大きさに応じて発生する外部磁場を相殺させることによって、前記成分分離部により分離された交流信号成分の信号レベルを所定のしきい値未満とする
ことを特徴とする電流センサ。
Two core members which are each formed in a ring shape and are arranged so as to flow a current to be detected along a direction penetrating the ring;
An excitation coil wound around each of the core members and connected to a signal source of an excitation signal composed of a fundamental wave component;
A path for supplying an excitation signal supplied from the signal source to each of the excitation coils, and the magnetic flux generated in the core member by the excitation signal is in phase or in phase between the core members. An excitation path connecting the signal source and each of the excitation coils;
A detection coil wound around each of the core members and through which a detection signal corresponding to the magnetic flux generated in the core member flows;
A differential detection path for connecting the two detection coils, and the differential detection path so that detection signals flowing through the detection coils merge with a polarity relationship that cancels out the fundamental wave component included in the detection signal; A component separation unit that separates a signal obtained by going through a DC signal component and an AC signal component;
A feedback control unit that controls the signal level of the DC signal component separated by the component separation unit so that the signal level of the AC signal component separated by the component separation unit is less than a predetermined threshold;
A signal output unit that outputs a signal level of the DC signal component separated by the component separation unit as a signal level corresponding to the detected current;
The core member has a magnetic permeability that decreases with the external magnetic field “0” at the apex in accordance with the external magnetic field, and a curve when the change of the magnetic permeability μ is shown in the coordinate system of “external magnetic field H−magnetic permeability μ”. When the detected current flows in a state where the excitation signal is flowing through the excitation coil, the signal level of the detected current is formed by a member having a characteristic that the curvature of the current increases in accordance with the absolute value of the external magnetic field. And a magnetic flux μ corresponding to an external magnetic field generated in response to the magnetic field, and a harmonic magnetic flux corresponding to the magnetic permeability μ is superimposed on the magnetic flux of the fundamental wave component generated by the excitation signal.
The feedback control unit generates a magnetic flux in one of the detection coils by controlling the signal level of the DC signal component separated by the component separation unit, and the magnetic flux is generated according to the magnitude of the detected current. A current sensor, wherein the signal level of the AC signal component separated by the component separation unit is made less than a predetermined threshold value by canceling out the external magnetic field.
それぞれリング状に形成され、該リングを貫通する方向に沿って被検出電流が流れるように重ねて配置される2つのコア部材と、
前記コア部材それぞれに巻回され、基本波成分からなる励磁信号の信号源に接続される励磁コイルと、
前記信号源から供給される励磁信号を励磁コイルそれぞれに供給するための経路であり、該励磁信号により前記コア部材に発生する磁束が、該コア部材同士で逆相となるように、前記信号源および前記励磁コイルそれぞれを接続する励磁経路と、
2つの前記コア部材にまたがるように巻回され、該コア部材に発生した磁束に応じた検出信号が流れる検出コイルと、
前記検出コイルを流れる信号を直流信号成分と交流信号成分とに分離する成分分離部と、
前記成分分離部により分離された交流信号成分の信号レベルが所定のしきい値未満となるように、該成分分離部により分離された直流信号成分の信号レベルを制御する帰還制御部と、
前記成分分離部により分離された直流信号成分の信号レベルを、前記被検出電流に対応する信号レベルとして出力する信号出力部と、を備えており、
前記コア部材は、外部磁場に応じて外部磁場「0」を頂点に透磁率が減少するとともに、該透磁率μの変化を「外部磁場H−透磁率μ」の座標系に示した場合における曲線の曲率が外部磁場の絶対値に応じて大きくなる、といった特性を有する部材により形成され、前記励磁コイルに励磁信号が流れている状態で前記被検出電流が流れると、該被検出電流の信号レベルに応じて発生する外部磁場に応じた透磁率μとなり、該透磁率μに応じた高調波の磁束を、励磁信号により発生する前記基本波成分の磁束に重畳させる、ように構成されており、
前記帰還制御部は、前記成分分離部により分離された直流信号成分の信号レベルを制御することで一方の前記検出コイルに磁束を発生させ、該磁束で前記被検出電流の大きさに応じて発生する外部磁場を相殺させることによって、前記成分分離部により分離された交流信号成分の信号レベルを所定のしきい値未満とする
ことを特徴とする電流センサ。
Two core members which are each formed in a ring shape and are arranged so as to flow a current to be detected along a direction penetrating the ring;
An excitation coil wound around each of the core members and connected to a signal source of an excitation signal composed of a fundamental wave component;
A path for supplying an excitation signal supplied from the signal source to each of the excitation coils, and the signal source so that a magnetic flux generated in the core member by the excitation signal is in reverse phase between the core members; And an excitation path for connecting each of the excitation coils,
A detection coil wound so as to straddle the two core members, and a detection signal corresponding to the magnetic flux generated in the core member flows;
A component separator that separates a signal flowing through the detection coil into a DC signal component and an AC signal component;
A feedback control unit that controls the signal level of the DC signal component separated by the component separation unit so that the signal level of the AC signal component separated by the component separation unit is less than a predetermined threshold;
A signal output unit that outputs a signal level of the DC signal component separated by the component separation unit as a signal level corresponding to the detected current;
The core member has a magnetic permeability that decreases with the external magnetic field “0” at the apex in accordance with the external magnetic field, and a curve when the change of the magnetic permeability μ is shown in the coordinate system of “external magnetic field H−magnetic permeability μ”. When the detected current flows in a state where the excitation signal is flowing through the excitation coil, the signal level of the detected current is formed by a member having a characteristic that the curvature of the current increases in accordance with the absolute value of the external magnetic field. And a magnetic flux μ corresponding to an external magnetic field generated in response to the magnetic field, and a harmonic magnetic flux corresponding to the magnetic permeability μ is superimposed on the magnetic flux of the fundamental wave component generated by the excitation signal.
The feedback control unit generates a magnetic flux in one of the detection coils by controlling the signal level of the DC signal component separated by the component separation unit, and the magnetic flux is generated according to the magnitude of the detected current. A current sensor, wherein the signal level of the AC signal component separated by the component separation unit is made less than a predetermined threshold value by canceling out the external magnetic field.
前記成分分離部により分離された交流信号成分から前記励磁信号の基本波成分を除去するフィルタ回路、および、該フィルタ回路からの出力信号における信号レベルを特定するレベル特定回路、からなるフィルタ部を備えており、
前記帰還制御部は、前記フィルタ部のレベル特定回路に特定された信号レベルが所定のしきい値未満となるように、前記成分分離部により分離された直流信号成分の信号レベルを制御する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電流センサ。
A filter circuit comprising: a filter circuit for removing the fundamental wave component of the excitation signal from the AC signal component separated by the component separation unit; and a level specifying circuit for specifying a signal level in an output signal from the filter circuit. And
The feedback control unit controls the signal level of the DC signal component separated by the component separation unit so that the signal level specified by the level specifying circuit of the filter unit is less than a predetermined threshold value. The current sensor according to claim 1, wherein the current sensor is a current sensor.
前記フィルタ部は、前記フィルタ回路が、前記成分分離部により分離された交流信号成分を前記励磁信号における基本周波数の2倍の周波数にて同期検波する回路とされ、前記レベル特定回路が、前記フィルタ回路の出力信号を整流して直流信号とする回路とされている
ことを特徴とする請求項3に記載の電流センサ。
The filter unit is a circuit in which the filter circuit synchronously detects the AC signal component separated by the component separation unit at a frequency twice the fundamental frequency of the excitation signal, and the level specifying circuit includes the filter The current sensor according to claim 3, wherein the output signal of the circuit is rectified into a DC signal.
JP2017116902A 2017-06-14 2017-06-14 Current sensor Pending JP2019002768A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017116902A JP2019002768A (en) 2017-06-14 2017-06-14 Current sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017116902A JP2019002768A (en) 2017-06-14 2017-06-14 Current sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2019002768A true JP2019002768A (en) 2019-01-10

Family

ID=65006866

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017116902A Pending JP2019002768A (en) 2017-06-14 2017-06-14 Current sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2019002768A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020143962A (en) * 2019-03-05 2020-09-10 株式会社日立産機システム Current sensor element
CN113671366A (en) * 2021-08-25 2021-11-19 西安西电开关电气有限公司 Signal processing method, application device thereof and storage medium
CN114814330A (en) * 2021-11-04 2022-07-29 中国电力科学研究院有限公司 Iron core-annular array multi-ring magnetic-sensitive current sensor and current measuring method

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020143962A (en) * 2019-03-05 2020-09-10 株式会社日立産機システム Current sensor element
CN113671366A (en) * 2021-08-25 2021-11-19 西安西电开关电气有限公司 Signal processing method, application device thereof and storage medium
CN113671366B (en) * 2021-08-25 2024-01-23 西安西电开关电气有限公司 Signal processing method, application device thereof and storage medium
CN114814330A (en) * 2021-11-04 2022-07-29 中国电力科学研究院有限公司 Iron core-annular array multi-ring magnetic-sensitive current sensor and current measuring method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2749891A1 (en) Current sensor
EP2871485B1 (en) Current detection device
JP5308500B2 (en) Geomagnetic sensor
JP5948958B2 (en) Current detector
US9841442B2 (en) Current detecting device
JP5943768B2 (en) DC current detector
WO2013137253A1 (en) Current sensor, sensor element, and control device
CN103969488B (en) Current transformer and its current detection circuit
JP2019002768A (en) Current sensor
JP2007316042A (en) Direct current sensor and direct-current detector
CN110687339B (en) Current sensor
JP2019002767A (en) Current sensor
JP2008107119A (en) Current sensor
JP2008014921A (en) Direct-current detecting method and dc detector
JP2016194483A (en) Current detection device
JP5257811B2 (en) Fast response and low current consumption non-contact DC current sensor
JP2013096848A (en) Current sensor
JP6119384B2 (en) Current detector
JP6191267B2 (en) Current detector
JP2020041945A (en) Magnetic field detection sensor
JPH0529167A (en) Current transformer
JPH09113543A (en) Direct current detecting device
JPH0493772A (en) Dc current detector
JPH02291973A (en) Current sensor
IES85647Y1 (en) DC current detection circuit