JP3153729B2 - 非接触型センサ装置 - Google Patents
非接触型センサ装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、非接触型センサに関
し、特に単電源での駆動により、非接触で電圧又は電流
を測定するときの測定レンジの改善に関する。
し、特に単電源での駆動により、非接触で電圧又は電流
を測定するときの測定レンジの改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】本例では電気自動車に用いられる非接触
の電圧センサ又は電流センサを例にして説明する。
の電圧センサ又は電流センサを例にして説明する。
【０００３】電気自動車というのは、バッテリで駆動さ
れているものであり、運転者は表示されているバッテリ
の残存容量を見て、後どのくらい走行可能かを判断する
ので、その残存容量の推定は非常に高精度が要求され
る。
れているものであり、運転者は表示されているバッテリ
の残存容量を見て、後どのくらい走行可能かを判断する
ので、その残存容量の推定は非常に高精度が要求され
る。
【０００４】このため、一般に非接触で電圧又は電流を
計るものは、抵抗式、ＣＴ式、サーボ式等があるが、高
精度測定に適しているのはサーボ式を用いるのが一般的
である。このような、サーボ式の非接触の電流センサに
ついて以下に説明する。
計るものは、抵抗式、ＣＴ式、サーボ式等があるが、高
精度測定に適しているのはサーボ式を用いるのが一般的
である。このような、サーボ式の非接触の電流センサに
ついて以下に説明する。
【０００５】図４は従来のサーボ式の非接触の単電源型
電流センサの概略構成図である。同図に示すように、単
電源型電流センサにはメインバッテリ１とサブバッテリ
３が接続され、サブバッテリ３の電力によって、単電源
型電流センサの各回路が動作するようにされ、各回路は
このサブバッテリ３のＶｃｃのみで動作する単電源駆動
にされている。
電流センサの概略構成図である。同図に示すように、単
電源型電流センサにはメインバッテリ１とサブバッテリ
３が接続され、サブバッテリ３の電力によって、単電源
型電流センサの各回路が動作するようにされ、各回路は
このサブバッテリ３のＶｃｃのみで動作する単電源駆動
にされている。
【０００６】図において、５はコイルである。コイル５
は磁心７にメインバッテリー３からの電線を一次巻線と
して通し、後述する電流バッファからの出力線である２
次巻線を磁心１ａに所定回数巻きつけている。また、ギ
ャップにはホール素子９を配置している。すなわち、コ
イル５は、一次巻線、２次巻線、ホール素子９、鉄心７
からなる非接触センサであるが本説明では単にコイル５
と称する。
は磁心７にメインバッテリー３からの電線を一次巻線と
して通し、後述する電流バッファからの出力線である２
次巻線を磁心１ａに所定回数巻きつけている。また、ギ
ャップにはホール素子９を配置している。すなわち、コ
イル５は、一次巻線、２次巻線、ホール素子９、鉄心７
からなる非接触センサであるが本説明では単にコイル５
と称する。
【０００７】ホール素子９はコイル５に発生する磁束密
度に比例した電圧を出力端子に発生し、差動増幅器１３
に出力する。
度に比例した電圧を出力端子に発生し、差動増幅器１３
に出力する。
【０００８】差動増幅回路１３はホール素子９の出力を
入力し、その誤差を増幅して電流バッファ１５に出力す
る。
入力し、その誤差を増幅して電流バッファ１５に出力す
る。
【０００９】電流バッファ１５は、ＮＰＮのトランジス
タＴＲ１とＰＮＰのトランジスタＴＲ２とからなり、そ
れぞれのベースは差動増幅回路１３の出力に接続され、
両方のエミッタはコイル５の二次側の他方に接続されて
いる。つまり、電流バッファ１５はプッシュプル回路を
構成している。
タＴＲ１とＰＮＰのトランジスタＴＲ２とからなり、そ
れぞれのベースは差動増幅回路１３の出力に接続され、
両方のエミッタはコイル５の二次側の他方に接続されて
いる。つまり、電流バッファ１５はプッシュプル回路を
構成している。
【００１０】１９は定電圧回路である。定電圧回路１９
は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とを直列接続した直列回路の一
方がＶｃｃに、他方がアースに接続され、ボルティジフ
ォロア２４の入力が抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の分圧点に、出
力が抵抗ＲＬの他方に、抵抗ＲＬの一方はコイル１の二
次巻線の一方に接続されている。
は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とを直列接続した直列回路の一
方がＶｃｃに、他方がアースに接続され、ボルティジフ
ォロア２４の入力が抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の分圧点に、出
力が抵抗ＲＬの他方に、抵抗ＲＬの一方はコイル１の二
次巻線の一方に接続されている。
【００１１】この抵抗Ｒ１は、可変抵抗（例えばディッ
プ式）にされている場合もある。これは、電気自動車と
いうのは、走行中における放電時には数百アンペアの大
電流が流れるので、広い測定範囲が必要であり、この測
定範囲を一つの抵抗でカバーするような抵抗値を計算す
るのは容易ではないからである。
プ式）にされている場合もある。これは、電気自動車と
いうのは、走行中における放電時には数百アンペアの大
電流が流れるので、広い測定範囲が必要であり、この測
定範囲を一つの抵抗でカバーするような抵抗値を計算す
るのは容易ではないからである。
【００１２】上記のように構成された従来の単電源駆動
の電流センサについて動作を説明する。また、抵抗Ｒ１
又は抵抗Ｒ２のいずれかが可変であればよいが本例で
は、抵抗Ｒ１を可変抵抗とし、例えば抵抗Ｒ１の可変範
囲は０＜Ｒ１≦Ｒ２とする。
の電流センサについて動作を説明する。また、抵抗Ｒ１
又は抵抗Ｒ２のいずれかが可変であればよいが本例で
は、抵抗Ｒ１を可変抵抗とし、例えば抵抗Ｒ１の可変範
囲は０＜Ｒ１≦Ｒ２とする。
【００１３】つまり、抵抗Ｒ１を０＜Ｒ１≦Ｒ２とする
ことにより、放電のときの正方向の電流と充電のときの
負方向の電流を測定するため、測定範囲を、 正：負＝｛Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）｝：｛Ｒ１／（Ｒ１＋
Ｒ２）｝ としている。
ことにより、放電のときの正方向の電流と充電のときの
負方向の電流を測定するため、測定範囲を、 正：負＝｛Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）｝：｛Ｒ１／（Ｒ１＋
Ｒ２）｝ としている。
【００１４】負荷の変動に伴って、メインバッテリ１か
らは、放電電流が流れる。この放電電流によって、コイ
ル５のコア内に磁束Φ１が発生し、ホール素子９の出力
には磁束Φ１に対応する電圧が得られ、この電圧は差動
増幅回路１３によって、０Ｖ〜＋Ｖｃｃの範囲で増幅さ
れて電流バッファ１５に出力され、電流バッファ１５の
トランジスタＴＲ１がオン状態となって、コイル５に発
生した磁束に応じた電流Ｉｏｕｔが二次巻線、抵抗Ｒ
Ｌ、ボルテージフォロア２４側に向かって流れる（以下
正方向の電流という）。
らは、放電電流が流れる。この放電電流によって、コイ
ル５のコア内に磁束Φ１が発生し、ホール素子９の出力
には磁束Φ１に対応する電圧が得られ、この電圧は差動
増幅回路１３によって、０Ｖ〜＋Ｖｃｃの範囲で増幅さ
れて電流バッファ１５に出力され、電流バッファ１５の
トランジスタＴＲ１がオン状態となって、コイル５に発
生した磁束に応じた電流Ｉｏｕｔが二次巻線、抵抗Ｒ
Ｌ、ボルテージフォロア２４側に向かって流れる（以下
正方向の電流という）。
【００１５】この、二次側を流れる電流によって、磁束
Φ１とは逆方向の磁束Φ２が発生して、常にコイル１内
は磁気平衡状態となっている。このとき、ボルテージフ
ォロワ２４の出力は分圧点の電圧Ｖｂと常に同じである
から、抵抗ＲＬの両端電圧ＶＲＬは、 ＶＲＬ＝Ｖｃｃ−ＶＣＥ１−Ｖｂ 但し、ＶＣＥ１はＴＲ１のエミッタ−コレクタ間の電圧 このとき、例えば、一次巻き線にＩが流れ（被測定電流
がプラス）、磁束Φをつくり、それを打ち消すように電
流バッファ１５のＴＲ１により電流Ｉｏｕｔが流れ磁束
Φ２をつくり、磁気平行状態にあるとする。このときの
Φ１とΦ２の関係を微視的に考えればΦ２＝Φ１になっ
た瞬間、ホール素子の出力はゼロとなり、差動増幅器１
３と電流バッファ１５のＴＲ１の出力Ｉｏｕｔが減少す
るので、磁束Φ２も減少する。しかし、Φ２＜Φ１にな
った瞬間、磁束Φ１−Φ２をホール素子が検知し、Φ１
＝Φ２となるように電流バッファ１５のＴＲ１は電流Ｉ
ｏｕｔを流し、再びΦ２＝Φ１となる。一次巻き線の電
流Ｉが逆向きの時（被測定電流がマイナス）、電流バッ
ファ１５のＴＲ２により電流Ｉｏｕｔが流れ、同様に動
作する。この様に、磁束Φ２はΦ１の近傍で常に変動し
ながら磁気平行状態を保つ。
Φ１とは逆方向の磁束Φ２が発生して、常にコイル１内
は磁気平衡状態となっている。このとき、ボルテージフ
ォロワ２４の出力は分圧点の電圧Ｖｂと常に同じである
から、抵抗ＲＬの両端電圧ＶＲＬは、 ＶＲＬ＝Ｖｃｃ−ＶＣＥ１−Ｖｂ 但し、ＶＣＥ１はＴＲ１のエミッタ−コレクタ間の電圧 このとき、例えば、一次巻き線にＩが流れ（被測定電流
がプラス）、磁束Φをつくり、それを打ち消すように電
流バッファ１５のＴＲ１により電流Ｉｏｕｔが流れ磁束
Φ２をつくり、磁気平行状態にあるとする。このときの
Φ１とΦ２の関係を微視的に考えればΦ２＝Φ１になっ
た瞬間、ホール素子の出力はゼロとなり、差動増幅器１
３と電流バッファ１５のＴＲ１の出力Ｉｏｕｔが減少す
るので、磁束Φ２も減少する。しかし、Φ２＜Φ１にな
った瞬間、磁束Φ１−Φ２をホール素子が検知し、Φ１
＝Φ２となるように電流バッファ１５のＴＲ１は電流Ｉ
ｏｕｔを流し、再びΦ２＝Φ１となる。一次巻き線の電
流Ｉが逆向きの時（被測定電流がマイナス）、電流バッ
ファ１５のＴＲ２により電流Ｉｏｕｔが流れ、同様に動
作する。この様に、磁束Φ２はΦ１の近傍で常に変動し
ながら磁気平行状態を保つ。
【００１６】つまり、たとえ被測定電流が変化しても、
同じ極性の範囲であれば、電流バッファ１５は、ＴＲ１
またはＴＲ２のどちらかのみがオン状態にあり、被測定
値の変化により、オンする電流バッファが変わることは
ない。すなわち、同じ電流バッファの出力電流が増減す
るだけである。
同じ極性の範囲であれば、電流バッファ１５は、ＴＲ１
またはＴＲ２のどちらかのみがオン状態にあり、被測定
値の変化により、オンする電流バッファが変わることは
ない。すなわち、同じ電流バッファの出力電流が増減す
るだけである。
【００１７】このときのＲＬの両端電圧は、 ＶＲＬ＝Ｖｂ−ＶＣＥ２ となる。すなわち、抵抗ＲＬの電圧項の最大値で被測定
電流の最大値が決定し、両方向の最大値を測定すると、
両電源駆動と同じレンジで測定が可能となる。
電流の最大値が決定し、両方向の最大値を測定すると、
両電源駆動と同じレンジで測定が可能となる。
【００１８】例えば、Ｒ１＝Ｒ２のときは、ＶＲＥはＶ
ｃｃ／２であり、両方向での最大値を測定すると、ＶＲ
Ｌは最大でＶｃｃとなる。しかし、絶対値の最大値（実
効値ともいう）は方両電源で駆動したときの１／２の検
出値になる。
ｃｃ／２であり、両方向での最大値を測定すると、ＶＲ
Ｌは最大でＶｃｃとなる。しかし、絶対値の最大値（実
効値ともいう）は方両電源で駆動したときの１／２の検
出値になる。
【００１９】また、Ｒ１を約０オームとした場合は、ボ
ルテージフォロワ２４の出力であるＶＲＥは０であるか
ら正方向の電流のみの検出となり、その検出値は最大で
Ｖｃｃとなり、Ｒ１＝Ｒ２としたときの２倍の検出値と
なる。
ルテージフォロワ２４の出力であるＶＲＥは０であるか
ら正方向の電流のみの検出となり、その検出値は最大で
Ｖｃｃとなり、Ｒ１＝Ｒ２としたときの２倍の検出値と
なる。
【００２０】このように、従来においては正方向と負方
向の被測定電流の測定比率を抵抗Ｒ１又はＲ２を可変す
ることによって、単電源駆動での測定レンジを広げてい
た。
向の被測定電流の測定比率を抵抗Ｒ１又はＲ２を可変す
ることによって、単電源駆動での測定レンジを広げてい
た。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、単電源
によって、流れる電流を測定しているので、測定レンジ
を大きくとれないという問題点があった。
によって、流れる電流を測定しているので、測定レンジ
を大きくとれないという問題点があった。
【００２２】また、正方向又は負方向のタイミングに合
わせて、基準電圧を変更することは、例え可変抵抗にし
てあっても、手動でこのタイミングに合わせて操作する
ことは容易ではない。
わせて、基準電圧を変更することは、例え可変抵抗にし
てあっても、手動でこのタイミングに合わせて操作する
ことは容易ではない。
【００２３】特に、回生電流が発生したとき等の充電を
検出する必要がある場合等においては、抵抗値をその都
度切換えなければ、測定レンジを上げることができない
という問題点があった。
検出する必要がある場合等においては、抵抗値をその都
度切換えなければ、測定レンジを上げることができない
という問題点があった。
【００２４】本発明は以上の問題点を解決するためにな
されたもので、単電源駆動であっても充電又は放電に応
じて、基準電圧を容易に変更することによって、両電源
駆動と同様な測定レンジが大きい非接触型センサを得る
ことを目的とする。
されたもので、単電源駆動であっても充電又は放電に応
じて、基準電圧を容易に変更することによって、両電源
駆動と同様な測定レンジが大きい非接触型センサを得る
ことを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】本発明の非接触型センサ
装置は、負荷と電池の一端の接続箇所からリード線を延
ばし、該リード線をホール素子を備えた磁気コアを一回
通過させて前記電池側に戻して、これを一次側とし、こ
の一次側に対向させて導線を所定回、前記磁気コアに巻
き付けて二次側とした非接触センサと、前記非接触セン
サのホール素子の両方の出力端からの両方の信号の差
を、前記電池の電圧とは異なる単電圧源で増幅する増幅
回路と、二次側の入力側に当該回路の出力端を接続し
て、前記増幅回路からの差信号を増幅すると共に、前記
差信号に基づき前記単電圧源の電流を前記二次側から当
該回路の出力端に流し込むか又は当該回路の出力端から
前記二次側に流す電流バッファと、前記二次側の出力端
に一方を接続した前記二次側の出力抵抗と、一方を前記
単電圧源に他方をアースに接続した複数の抵抗を直列接
続した直列回路と、前記出力抵抗の他方を当該ボルテー
ジフォロワのプラス入力端及び当該ボルテージフォロワ
の出力端に接続し、当該ボルテージフォロワのマイナス
入力端を前記直列回路の分圧点に接続したボルテージフ
ォロワと、前記電池の放電又は充電に伴って、前記直列
回路の分圧点の電圧を、前記電流バッファによって前記
二次側に流される前記単電圧源の電流の方向に応じてア
ース電圧又は前記単電圧源の電圧に変更する基準電圧制
御回路とを備えたことを要旨とする。このとき、基準電
圧制御部は、電池の放電又は充電が知らせられると、非
接触センサの二次側を流れる電流の方向（電流バッファ
によって二次側に流される単電圧源の電流の方向）に応
じて、単電圧源に接続された直列回路の分圧点がアース
電圧又は単電圧源の電圧に変更されるため、ボルテージ
フォロワの出力端は児童的にこの変更による電圧にとな
るから放電時と充電時には、出力抵抗の両端を測定する
と、アース電圧と単電圧源の電圧の範囲の測定レンジが
得られることになる。
装置は、負荷と電池の一端の接続箇所からリード線を延
ばし、該リード線をホール素子を備えた磁気コアを一回
通過させて前記電池側に戻して、これを一次側とし、こ
の一次側に対向させて導線を所定回、前記磁気コアに巻
き付けて二次側とした非接触センサと、前記非接触セン
サのホール素子の両方の出力端からの両方の信号の差
を、前記電池の電圧とは異なる単電圧源で増幅する増幅
回路と、二次側の入力側に当該回路の出力端を接続し
て、前記増幅回路からの差信号を増幅すると共に、前記
差信号に基づき前記単電圧源の電流を前記二次側から当
該回路の出力端に流し込むか又は当該回路の出力端から
前記二次側に流す電流バッファと、前記二次側の出力端
に一方を接続した前記二次側の出力抵抗と、一方を前記
単電圧源に他方をアースに接続した複数の抵抗を直列接
続した直列回路と、前記出力抵抗の他方を当該ボルテー
ジフォロワのプラス入力端及び当該ボルテージフォロワ
の出力端に接続し、当該ボルテージフォロワのマイナス
入力端を前記直列回路の分圧点に接続したボルテージフ
ォロワと、前記電池の放電又は充電に伴って、前記直列
回路の分圧点の電圧を、前記電流バッファによって前記
二次側に流される前記単電圧源の電流の方向に応じてア
ース電圧又は前記単電圧源の電圧に変更する基準電圧制
御回路とを備えたことを要旨とする。このとき、基準電
圧制御部は、電池の放電又は充電が知らせられると、非
接触センサの二次側を流れる電流の方向（電流バッファ
によって二次側に流される単電圧源の電流の方向）に応
じて、単電圧源に接続された直列回路の分圧点がアース
電圧又は単電圧源の電圧に変更されるため、ボルテージ
フォロワの出力端は児童的にこの変更による電圧にとな
るから放電時と充電時には、出力抵抗の両端を測定する
と、アース電圧と単電圧源の電圧の範囲の測定レンジが
得られることになる。
【００２６】また、基準電圧制御回路は、電池の放電又
は充電が外部から知らせられたときに、分圧点の電圧を
電流の方向に応じて変更するものである。
は充電が外部から知らせられたときに、分圧点の電圧を
電流の方向に応じて変更するものである。
【００２７】基準電圧制御回路は出力抵抗の両端に入力
を接続し、この両端の電圧差に基づいて、直列回路の分
圧点の電圧を、アース電圧又は単電源電圧に変更するも
のである。
を接続し、この両端の電圧差に基づいて、直列回路の分
圧点の電圧を、アース電圧又は単電源電圧に変更するも
のである。
【００２８】
【作用】電池からの電流が非接触センサの一次側を流れ
ると、非接触型センサのホール素子により磁気コア内に
発生する磁束が検出され、この磁束の方向に応じた電流
が非接触センサの二次側を介して出力抵抗の一方になが
される。
ると、非接触型センサのホール素子により磁気コア内に
発生する磁束が検出され、この磁束の方向に応じた電流
が非接触センサの二次側を介して出力抵抗の一方になが
される。
【００２９】このとき、基準電圧制御部は電池の放電又
は充電が知らせられると、非接触センサの二次側を流れ
る電流の方向に応じて、単電源電圧に接続された直列回
路の分圧点がアース電圧又は単電源電圧に変更されるた
め、ボルティージフォロワの出力端は自動的にこの変更
に伴う電圧となるから放電時と充電時には、出力抵抗の
両端を測定すると、アース電圧と単電源電圧の範囲の測
定レンジが得られることになる。
は充電が知らせられると、非接触センサの二次側を流れ
る電流の方向に応じて、単電源電圧に接続された直列回
路の分圧点がアース電圧又は単電源電圧に変更されるた
め、ボルティージフォロワの出力端は自動的にこの変更
に伴う電圧となるから放電時と充電時には、出力抵抗の
両端を測定すると、アース電圧と単電源電圧の範囲の測
定レンジが得られることになる。
【００３０】また、基準電圧制御回路は、電池の放電又
は充電が外部から知らせられたときに、直列回路の分圧
点の電圧が非接触センサの二次側を流れる電流の方向
（電流バッファによって二次側に流される単電圧源の電
流の方向）に応じて変更される。
は充電が外部から知らせられたときに、直列回路の分圧
点の電圧が非接触センサの二次側を流れる電流の方向
（電流バッファによって二次側に流される単電圧源の電
流の方向）に応じて変更される。
【００３１】さらに、基準電圧制御回路は、出力抵抗の
両端の電圧差に基づいて、直列回路の分圧点の電圧を、
アース電圧又は単電圧源の電圧に変更することにより、
外部から充電又は放電が知らせられ無くとも、非接触セ
ンサの２次巻線を流れる電流の方向（電流バッファによ
って二次巻線に流される単電圧源の電流の方向）に応じ
て、直列回路の分圧点がアース電圧又は単電圧源の電圧
に自動的に変更される。このため、放電時と充電時に
は、出力抵抗の両端を測定すると、アース電圧と単電圧
源の電圧の範囲の測定レンジが得られると共に、出力抵
抗の両端電圧を直接モニタしているため、外部から知ら
せられるより高速に分圧点の電圧が変更される。
両端の電圧差に基づいて、直列回路の分圧点の電圧を、
アース電圧又は単電圧源の電圧に変更することにより、
外部から充電又は放電が知らせられ無くとも、非接触セ
ンサの２次巻線を流れる電流の方向（電流バッファによ
って二次巻線に流される単電圧源の電流の方向）に応じ
て、直列回路の分圧点がアース電圧又は単電圧源の電圧
に自動的に変更される。このため、放電時と充電時に
は、出力抵抗の両端を測定すると、アース電圧と単電圧
源の電圧の範囲の測定レンジが得られると共に、出力抵
抗の両端電圧を直接モニタしているため、外部から知ら
せられるより高速に分圧点の電圧が変更される。
【００３２】
実施例１ 図１は実施例１の概略構成図である。図において、１〜
１９は上記と同様なものである、図において、２１は信
号発生回路である。信号発生回路２１は外部に設けら
れ、放電中（Ｉｏｕｔ：正方向）であることが知らせら
れると接点を開き（ＯＦＦ状態）、また充電中（Ｉｏｕ
ｔ：負方向）であることが知らせられると接点を閉じる
（ＯＮ状態）。
１９は上記と同様なものである、図において、２１は信
号発生回路である。信号発生回路２１は外部に設けら
れ、放電中（Ｉｏｕｔ：正方向）であることが知らせら
れると接点を開き（ＯＦＦ状態）、また充電中（Ｉｏｕ
ｔ：負方向）であることが知らせられると接点を閉じる
（ＯＮ状態）。
【００３３】２３は基準電圧制御回路である。基準電圧
制御回路２３は、抵抗Ｒ４、抵抗Ｒ５、抵抗Ｒ６、コン
デンサＣ、抵抗Ｒ６、抵抗Ｒ３、トランジスタＴＲ３よ
りなり、抵抗Ｒ４の一方はＶｃｃにプルアップされ、他
方が抵抗Ｒ５の一方に接続され、この抵抗４の他方及び
抵抗Ｒ５の一方が共に、外部の信号発生回路２１に接続
されている。
制御回路２３は、抵抗Ｒ４、抵抗Ｒ５、抵抗Ｒ６、コン
デンサＣ、抵抗Ｒ６、抵抗Ｒ３、トランジスタＴＲ３よ
りなり、抵抗Ｒ４の一方はＶｃｃにプルアップされ、他
方が抵抗Ｒ５の一方に接続され、この抵抗４の他方及び
抵抗Ｒ５の一方が共に、外部の信号発生回路２１に接続
されている。
【００３４】抵抗Ｒ６とコンデンサＣとが並列接続さ
れ、この並列回路の他方がアースに、一方が抵抗Ｒ５の
他方及びトランジスタＴＲ３のベースに接続され、抵抗
Ｒ３の一方がトランジスタＴＲ３のコレクタに、他方が
定電圧回路１９の抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の分圧点に接続さ
れている。
れ、この並列回路の他方がアースに、一方が抵抗Ｒ５の
他方及びトランジスタＴＲ３のベースに接続され、抵抗
Ｒ３の一方がトランジスタＴＲ３のコレクタに、他方が
定電圧回路１９の抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の分圧点に接続さ
れている。
【００３５】次に動作を説明する。例えば、信号出力回
路２１がＯＦＦ状態（放電中：Ｉｏｕｔ：正方向）とす
ると、抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ５によりＶｃｃが分圧力された
電圧ＶｈがＴＲ３に出力される。つまり、ＨレベルがＴ
Ｒ３に出力されてＴＲ３がオン状態になる。
路２１がＯＦＦ状態（放電中：Ｉｏｕｔ：正方向）とす
ると、抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ５によりＶｃｃが分圧力された
電圧ＶｈがＴＲ３に出力される。つまり、ＨレベルがＴ
Ｒ３に出力されてＴＲ３がオン状態になる。
【００３６】これにより、分圧点の電圧Ｖｂとボルティ
ジフォロア２４の出力である基準電圧ＶＲＥは
ジフォロア２４の出力である基準電圧ＶＲＥは
【数１】 で示される。
【００３７】ここで、例えば、Ｒ１＝１０００ＫΩ、Ｒ
２＝１０ＫΩ、Ｒ３＝１００Ωにしていた場合はＲ１＞
＞Ｒ２＞Ｒ３であるから、 Ｖｂ＝ＶＲＥ＝｛Ｒ３／（Ｒ２＋Ｒ３）｝×Ｖｃｃ と近似してよい。
２＝１０ＫΩ、Ｒ３＝１００Ωにしていた場合はＲ１＞
＞Ｒ２＞Ｒ３であるから、 Ｖｂ＝ＶＲＥ＝｛Ｒ３／（Ｒ２＋Ｒ３）｝×Ｖｃｃ と近似してよい。
【００３８】また、この式に数値を代入し、Ｖｃｃが１
２Ｖとすると、Ｖｂ＝ＶＲＥ＝０．１１８８であるか
ら、基準電圧ＶＲＥは約０と考えてよいので、正方向
（放電中）の電流のみが抵抗ＲＬを流れる。つまり、正
方向の電流のみを検出できる。
２Ｖとすると、Ｖｂ＝ＶＲＥ＝０．１１８８であるか
ら、基準電圧ＶＲＥは約０と考えてよいので、正方向
（放電中）の電流のみが抵抗ＲＬを流れる。つまり、正
方向の電流のみを検出できる。
【００３９】そして、充電になって、信号発生回路２１
がＯＮ状態になったとすると、信号発生回路２１は例え
ばアースに接続されるから、Ｖｈはアース電位となり、
ＴＲ３のベースはＬレベルとなり、ＴＲ３はオフする。
つまり、抵抗Ｒ３はオープン状態である。
がＯＮ状態になったとすると、信号発生回路２１は例え
ばアースに接続されるから、Ｖｈはアース電位となり、
ＴＲ３のベースはＬレベルとなり、ＴＲ３はオフする。
つまり、抵抗Ｒ３はオープン状態である。
【００４０】これにより、分圧点の電圧Ｖｂとボルティ
ジフォロア２４の出力である基準電圧ＶＲＥは Ｖｂ＝ＶＲＥ＝［Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）］×Ｖｃｃ で示される。すなわち、充電で負の方向に電流が流れた
ときは、 Ｖｂ＝ＶＲＥ＝［Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２］×Ｖｃｃ で示される。
ジフォロア２４の出力である基準電圧ＶＲＥは Ｖｂ＝ＶＲＥ＝［Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）］×Ｖｃｃ で示される。すなわち、充電で負の方向に電流が流れた
ときは、 Ｖｂ＝ＶＲＥ＝［Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２］×Ｖｃｃ で示される。
【００４１】ここで、例えば、Ｒ１＝１０００ＫΩ、Ｒ
２＝１０ＫΩであり、抵抗Ｒ１はＲ２と比較すると大き
な値であるから、、 Ｖｂ＝ＶＲＥ＝（Ｒ１／Ｒ１）×Ｖｃｃ と近似してよい。
２＝１０ＫΩであり、抵抗Ｒ１はＲ２と比較すると大き
な値であるから、、 Ｖｂ＝ＶＲＥ＝（Ｒ１／Ｒ１）×Ｖｃｃ と近似してよい。
【００４２】つまり、基準電圧ＶＲＥは約Ｖｃｃと考え
てよいので、負方向（充電中）の電流のみが抵抗ＲＬを
流れる。つまり、負向の電流のみが検出できる。
てよいので、負方向（充電中）の電流のみが抵抗ＲＬを
流れる。つまり、負向の電流のみが検出できる。
【００４３】また、コンデンサＣは信号発生回路２１の
オンオフによるノイズを除去し、抵抗Ｒ６でコンデンサ
Ｃの放電を制御している。
オンオフによるノイズを除去し、抵抗Ｒ６でコンデンサ
Ｃの放電を制御している。
【００４４】すなわち、本例では、放電又は充電に伴っ
て出力されるパルス信号によって、自動的に基準電圧Ｖ
ＲＥの値が変わるため、例えば正方向と負方向を一周期
としてＲＬの両端の電圧を測定すると、±Ｖｃｃとした
両電源で駆動したときと同様な広い測定レンジが得られ
る。
て出力されるパルス信号によって、自動的に基準電圧Ｖ
ＲＥの値が変わるため、例えば正方向と負方向を一周期
としてＲＬの両端の電圧を測定すると、±Ｖｃｃとした
両電源で駆動したときと同様な広い測定レンジが得られ
る。
【００４５】実施例２ 本実施例は実施例１では外部の信号発生回路２１によっ
て基準電圧を代えたが、外部からの信号に基づいている
ので、検出の応答性にすこし問題がある。そこで、以下
の構成の回路を信号発生回路２１に代えて設ける。
て基準電圧を代えたが、外部からの信号に基づいている
ので、検出の応答性にすこし問題がある。そこで、以下
の構成の回路を信号発生回路２１に代えて設ける。
【００４６】図２は実施例２の概略構成図である。同図
においては、メインバッテリー１、サブバッテリー３を
省略して説明する。図において、７〜１９は上記と同様
なものである。２８は本実施例の基準電圧制御回路であ
る。基準電圧制御回路２８は抵抗Ｒ３、トランジスタＴ
Ｒ３、コンパレータ３０よりなり、コンパレータ３０の
入力側は抵抗Ｒ３の両端に接続され、出力はＴＲ３のベ
ースに接続されている。
においては、メインバッテリー１、サブバッテリー３を
省略して説明する。図において、７〜１９は上記と同様
なものである。２８は本実施例の基準電圧制御回路であ
る。基準電圧制御回路２８は抵抗Ｒ３、トランジスタＴ
Ｒ３、コンパレータ３０よりなり、コンパレータ３０の
入力側は抵抗Ｒ３の両端に接続され、出力はＴＲ３のベ
ースに接続されている。
【００４７】次に動作を説明する。例えば放電中（Ｉｏ
ｕｔ：正方向）とすると、抵抗ＲＬには正方向の電流が
ながれる。つまり、抵抗ＲＬの一方にＶＲＥより高い電
位が発生する。これにより、コンパレータ３０の出力が
Ｈレベルになって、ＴＲ３がオンになり、分圧点の電圧
Ｖｂとボルティジフォロア２４の出力である基準電圧Ｖ
ＲＥは
ｕｔ：正方向）とすると、抵抗ＲＬには正方向の電流が
ながれる。つまり、抵抗ＲＬの一方にＶＲＥより高い電
位が発生する。これにより、コンパレータ３０の出力が
Ｈレベルになって、ＴＲ３がオンになり、分圧点の電圧
Ｖｂとボルティジフォロア２４の出力である基準電圧Ｖ
ＲＥは
【数２】 で示される。
【００４８】ここで、例えば、Ｒ１＝１０００ＫΩ、Ｒ
２＝１０ＫΩ、Ｒ３＝１００Ωにしていた場合はＲ１＞
＞Ｒ２＞Ｒ３であるから、 Ｖｂ＝ＶＲＥ＝｛Ｒ３／（Ｒ２＋Ｒ３）｝×Ｖｃｃ と近似してよい。
２＝１０ＫΩ、Ｒ３＝１００Ωにしていた場合はＲ１＞
＞Ｒ２＞Ｒ３であるから、 Ｖｂ＝ＶＲＥ＝｛Ｒ３／（Ｒ２＋Ｒ３）｝×Ｖｃｃ と近似してよい。
【００４９】また、この式に数値を代入し、Ｖｃｃが１
２Ｖとすると、Ｖｂ＝ＶＲＥ＝０．１１８８であるか
ら、基準電圧ＶＲＥは約０と考えてよいので、正方向
（放電中）の電流のみが抵抗ＲＬを流れる。つまり、正
方向の電流のみを検出できる。
２Ｖとすると、Ｖｂ＝ＶＲＥ＝０．１１８８であるか
ら、基準電圧ＶＲＥは約０と考えてよいので、正方向
（放電中）の電流のみが抵抗ＲＬを流れる。つまり、正
方向の電流のみを検出できる。
【００５０】そして、充電になって、負方向の電流が流
れるとコンパレータ３０の出力はＬレベルになり、ＴＲ
３がオフになり、抵抗Ｒ３はオープン状態となる。
れるとコンパレータ３０の出力はＬレベルになり、ＴＲ
３がオフになり、抵抗Ｒ３はオープン状態となる。
【００５１】これにより、分圧点の電圧Ｖｂとボルティ
ジフォロア２４の出力である基準電圧ＶＲＥは Ｖｂ＝ＶＲＥ＝［Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）］×Ｖｃｃ で示される。すなわち、充電で負の方向に電流が流れた
ときは、 Ｖｂ＝ＶＲＥ＝［Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２］×Ｖｃｃ で示される。
ジフォロア２４の出力である基準電圧ＶＲＥは Ｖｂ＝ＶＲＥ＝［Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）］×Ｖｃｃ で示される。すなわち、充電で負の方向に電流が流れた
ときは、 Ｖｂ＝ＶＲＥ＝［Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２］×Ｖｃｃ で示される。
【００５２】ここで、例えば、Ｒ１＝１０００ＫΩ、Ｒ
２＝１０ＫΩであり、抵抗Ｒ１はＲ２と比較すると大き
な値であるから、、 Ｖｂ＝ＶＲＥ＝（Ｒ１／Ｒ１）×Ｖｃｃ と近似してよい。
２＝１０ＫΩであり、抵抗Ｒ１はＲ２と比較すると大き
な値であるから、、 Ｖｂ＝ＶＲＥ＝（Ｒ１／Ｒ１）×Ｖｃｃ と近似してよい。
【００５３】つまり、基準電圧ＶＲＥは約Ｖｃｃと考え
てよいので、負方向（充電中）の電流のみが抵抗ＲＬを
流れる。つまり、負向の電流のみが検出できる。
てよいので、負方向（充電中）の電流のみが抵抗ＲＬを
流れる。つまり、負向の電流のみが検出できる。
【００５４】すなわち、本例では、放電又は充電に伴っ
て、流れる電流の向きをコンパレータ３０により検出し
てＴＲ３を制御することによって基準電圧を自動的に変
えているため、高速で正方向と負方向の電流に対応する
電圧を検出できると共に、±Ｖｃｃとした両電源で駆動
したときと同様な広い測定レンジが得られる。
て、流れる電流の向きをコンパレータ３０により検出し
てＴＲ３を制御することによって基準電圧を自動的に変
えているため、高速で正方向と負方向の電流に対応する
電圧を検出できると共に、±Ｖｃｃとした両電源で駆動
したときと同様な広い測定レンジが得られる。
【００５５】なお、上記各実施例では電流検出型のセン
サを例にして説明したが、図３に示すようなメインバッ
テリー１の電線を一次側として磁心に巻き付けたコイル
３０にした単電源駆動型の電圧センサに用いてもよい。
サを例にして説明したが、図３に示すようなメインバッ
テリー１の電線を一次側として磁心に巻き付けたコイル
３０にした単電源駆動型の電圧センサに用いてもよい。
【００５６】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、電池の放
電又は充電が知らせられると、非接触センサの二次側を
流れる電流の方向（電流バッファによって二次側に流さ
れる単電圧源の電流の方向）に応じて、直列回路の分圧
点をアース電圧又は単電圧源の電圧に変更することによ
り、ボルティージフォロワの出力端は自動的にこの変更
に伴う電圧となるから放電時と充電時には、出力抵抗の
両端を測定すると、アース電圧と単電圧源の電圧の範囲
の測定レンジが得られるため、単電源で各回路を駆動し
ていても、両電源駆動で各回路を駆動したときと同様な
測定範囲が得られるという効果が得られている。
電又は充電が知らせられると、非接触センサの二次側を
流れる電流の方向（電流バッファによって二次側に流さ
れる単電圧源の電流の方向）に応じて、直列回路の分圧
点をアース電圧又は単電圧源の電圧に変更することによ
り、ボルティージフォロワの出力端は自動的にこの変更
に伴う電圧となるから放電時と充電時には、出力抵抗の
両端を測定すると、アース電圧と単電圧源の電圧の範囲
の測定レンジが得られるため、単電源で各回路を駆動し
ていても、両電源駆動で各回路を駆動したときと同様な
測定範囲が得られるという効果が得られている。
【００５７】また、電池の放電又は充電が外部から知ら
せられたときに、直列回路の分圧点の電圧が非接触セン
サの２次側を流れる電流の方向（電流バッファによって
二次側に流される単電圧源の電流の方向）に応じて変更
することにより、簡単な構成で両電源駆動で各回路を駆
動したときと同様な測定範囲が得られるという効果が得
られている。
せられたときに、直列回路の分圧点の電圧が非接触セン
サの２次側を流れる電流の方向（電流バッファによって
二次側に流される単電圧源の電流の方向）に応じて変更
することにより、簡単な構成で両電源駆動で各回路を駆
動したときと同様な測定範囲が得られるという効果が得
られている。
【００５８】さらに、出力抵抗の両端の電圧差に基づい
て、直列回路の分圧点の電圧を、アース電圧又は単電圧
源の電圧に変更することにより、外部から充電又は放電
が知らせられなくとも、簡単な構成で非接触センサの二
次側を流れる電流の方向（電流バッファによって二次側
に流される単電圧源の電流の方向）に応じて、直列回路
の分圧点をアース電圧又は単電圧源の電圧に自動的に変
更できるされるため、両電源駆動で各回路を駆動したと
きと同様な測定範囲が得られると共に、外部から知らせ
られるより高速に分圧点の電圧が変更されるので、測定
精度が高いという効果が得られている。
て、直列回路の分圧点の電圧を、アース電圧又は単電圧
源の電圧に変更することにより、外部から充電又は放電
が知らせられなくとも、簡単な構成で非接触センサの二
次側を流れる電流の方向（電流バッファによって二次側
に流される単電圧源の電流の方向）に応じて、直列回路
の分圧点をアース電圧又は単電圧源の電圧に自動的に変
更できるされるため、両電源駆動で各回路を駆動したと
きと同様な測定範囲が得られると共に、外部から知らせ
られるより高速に分圧点の電圧が変更されるので、測定
精度が高いという効果が得られている。
【図１】実施例１の概略構成図である。
【図２】実施例２の概略構成図である。
【図３】電圧センサ型の説明図である。
【図４】従来の電流センサの概略構成図である。
１ コイル １ａ 磁心 １ｂ 一次巻線 １ｃ 二次巻線 ３ ホール素子 １３ 差動増幅回路 １５ 電流バッファ ２３ 可変抵抗 ２４ ボルテージフォロア
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−86813（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−55844（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−297026（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01R 15/18 - 15/20 G01R 19/00,31/36
Claims (3)
- 【請求項１】 負荷と電池の一端の接続箇所からリード
線を延ばし、該リード線をホール素子を備えた磁気コア
を一回通過させて前記電池側に戻して、これを一次側と
し、この一次側に対向させて導線を所定回、前記磁気コ
アに巻き付けて二次側とした非接触センサと、 前記非接触センサのホール素子の両方の出力端からの両
方の信号の差を、前記電池の電圧とは異なる単電圧源で
増幅する増幅回路と、 二次側の入力側に当該回路の出力端を接続して、前記増
幅回路からの差信号を増幅すると共に、前記差信号に基
づき前記単電圧源の電流を前記二次側から当該回路の出
力端に流し込むか又は当該回路の出力端から前記二次側
に流す電流バッファと、 前記二次側の出力端に一方を接続した前記二次側の出力
抵抗と、 一方を前記単電圧源に他方をアースに接続した複数の抵
抗を直列接続した直列回路と、 前記出力抵抗の他方を当該ボルテージフォロワのプラス
入力端及び当該ボルテージフォロワの出力端に接続し、
当該ボルテージフォロワのマイナス入力端を前記直列回
路の分圧点に接続したボルテージフォロワと、 前記電池の放電又は充電に伴って、前記直列回路の分圧
点の電圧を、前記電流バッファによって前記二次側に流
される前記単電圧源の電流の方向に応じてアース電圧又
は前記単電圧源の電圧に変更する基準電圧制御回路とを
有することを特徴とする非接触型センサ装置。 - 【請求項２】 前記基準電圧制御回路は、前記電池から
の放電又は該電池への充電が外部から知らせられたとき
に、前記分圧点の電圧を前記電流バッファによって前記
二次側に流される前記単電圧源の電流の方向に応じて変
更することを特徴とする請求項１記載の非接触型センサ
装置。 - 【請求項３】 前記基準電圧制御回路は、前記出力抵抗
の両端に入力を接続し、この両端の電圧差に基づいて、
前記直列回路の分圧点の電圧を、アース電圧又は前記単
電圧源の電圧に変更することを特徴とする請求項１記載
の非接触型センサ装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11319395A JP3153729B2 (ja) | 1995-05-11 | 1995-05-11 | 非接触型センサ装置 |
| US08/644,577 US5654630A (en) | 1995-05-11 | 1996-05-10 | Contactless sensor driven by single power supply |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11319395A JP3153729B2 (ja) | 1995-05-11 | 1995-05-11 | 非接触型センサ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08304468A JPH08304468A (ja) | 1996-11-22 |
| JP3153729B2 true JP3153729B2 (ja) | 2001-04-09 |
Family
ID=14605917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11319395A Expired - Fee Related JP3153729B2 (ja) | 1995-05-11 | 1995-05-11 | 非接触型センサ装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5654630A (ja) |
| JP (1) | JP3153729B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104345196A (zh) * | 2014-10-30 | 2015-02-11 | 南京信息工程大学 | 一种有源微弱工频电流感应线圈 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09257837A (ja) * | 1996-03-19 | 1997-10-03 | Yazaki Corp | 非接触型センサ |
| DE10052171A1 (de) * | 2000-10-20 | 2002-05-02 | Vacuumschmelze Gmbh | Stromsensor nach dem Kompensationsprinzip mit schwimmender Bürde |
| JP2008206999A (ja) * | 2004-10-12 | 2008-09-11 | Sanyo Product Co Ltd | 遊技機 |
| DE102007006219B4 (de) * | 2007-02-08 | 2009-08-20 | Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg | Stromsensoranordnung |
| US8229128B2 (en) * | 2008-02-20 | 2012-07-24 | Personics Holdings Inc. | Device for acoustic sealing |
| ES2597678T3 (es) * | 2011-04-21 | 2017-01-20 | Abb Ag | Sensor de corriente que funciona de acuerdo con el principio de compensación |
| EP2515124B1 (en) * | 2011-04-21 | 2016-06-22 | Abb Ag | Current sensor operating in accordance with the principale of compensation |
| US9188610B1 (en) * | 2012-01-18 | 2015-11-17 | Thomas G. Edel | Apparatus for measuring multiple electric currents utilizing multiple current transformers |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2624617B1 (fr) * | 1987-12-11 | 1990-05-11 | Europ Agence Spatiale | Appareil de mesure de courants electriques a couplage magnetique |
| CH679527A5 (ja) * | 1989-04-13 | 1992-02-28 | Lem Liaisons Electron Mec | |
| JPH03218475A (ja) * | 1989-11-06 | 1991-09-26 | Nkk Corp | 電流計測方法及びその装置 |
| JPH0424070A (ja) * | 1990-05-18 | 1992-01-28 | Pegasus Sewing Mach Mfg Co Ltd | ミシンにおけるリング状ゴム入れ装置 |
| JPH07140180A (ja) * | 1993-11-18 | 1995-06-02 | Yazaki Corp | 電流検出装置 |
-
1995
- 1995-05-11 JP JP11319395A patent/JP3153729B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-05-10 US US08/644,577 patent/US5654630A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104345196A (zh) * | 2014-10-30 | 2015-02-11 | 南京信息工程大学 | 一种有源微弱工频电流感应线圈 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5654630A (en) | 1997-08-05 |
| JPH08304468A (ja) | 1996-11-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090126 Year of fee payment: 8 |
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