JP6605237B2

JP6605237B2 - 電流測定装置

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Publication number: JP6605237B2
Application number: JP2015122029A
Authority: JP
Inventors: 昭彦三木; 英雄松林; 広輝長沢; 桂祐北村
Original assignee: Hioki EE Corp
Current assignee: Hioki EE Corp
Priority date: 2015-06-17
Filing date: 2015-06-17
Publication date: 2019-11-13
Anticipated expiration: 2035-06-17
Also published as: JP2017009320A

Description

本発明は、測定対象に流れる交流電流を測定する電流測定装置に関するものである。

この種の電流測定装置の一例として、下記の特許文献１に開示された電流測定装置（クランプ式マルチメータ）が知られている。この電流測定装置は、ユーザーによって把持されるハウジングと、ハウジングに一体的に設けられたクランプ（それぞれの内部に磁気コアが収容された一対のクランプ部で構成されるクランプ）と、ハウジングに設けられて一対のクランプ部を開閉させるためのレバーと、ハウジングに設けられたディスプレイと、ハウジング内に配設された電子回路（積分回路、信号切替回路（セレクタ）および処理回路）とを備えると共に、ハウジングとは別体のロゴスキーコイルをハウジングに接続可能に構成されている。

この電流測定装置では、クランプでクランプした測定対象に流れる交流電流を測定する際には、信号切替回路を操作して、クランプからの信号を処理回路に入力する。一方、ロゴスキーコイルが装着された測定対象に流れる交流電流を測定する際には、信号切替回路を操作して、積分回路からの信号（ロゴスキーコイルから出力される信号（ロゴスキーコイルに誘導された電圧信号）を積分して得られる信号）を処理回路に入力する。処理回路は、入力された信号に基づいて、クランプでクランプした測定対象に流れる交流電流や、ロゴスキーコイルが装着された測定対象に流れる交流電流を測定してその電流値をディスプレイに表示させる。このようにして、この電流測定装置によれば、クランプおよびロゴスキーコイルのうちの測定対象に合ったものを使用して、この測定対象に流れる交流電流を測定することが可能となっている。

米国特許第８３３０４４９号明細書

ところが、上記した電流測定装置には、以下のような解決すべき課題が存在している。すなわち、この電流測定装置では、一般的に価格の高い磁気コアを使用してクランプを構成しているため、装置が高価になるという解決すべき課題が存在している。

本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、クランプ式のセンサが一体化されると共に別体のロゴスキーコイル式のセンサを接続可能であって、かつ安価な電流測定装置を提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく請求項１記載の電流測定装置は、開閉操作によって各々の端部が接離可能に本体部に配設されて、当該各端部が互いに接合して測定対象を取り囲む環状をなした状態において当該測定対象を流れる測定電流の電流値に応じた第１検出信号を出力する第１センサと、前記本体部内に配設されて、前記第１検出信号に基づいて前記電流値を測定する測定部とを備え、前記第１センサは、ロゴスキーコイルを用いて構成され、前記本体部は、ロゴスキーコイルを用いて当該本体部と別体に形成されて測定対象を取り囲む環状をなした状態において当該測定対象を流れる測定電流の電流値に応じた第２検出信号を出力する第２センサを接続可能な接続部を備え、前記測定部は、前記第１センサから出力される前記第１検出信号および前記接続部に接続された前記第２センサから出力される前記第２検出信号を入力すると共に当該２つの検出信号のうちの選択された１つを選択検出信号として出力する信号選択回路と、前記選択検出信号を積分して積分信号として出力する積分回路と、前記積分信号に基づいて前記電流値を測定する電流測定処理を実行する処理回路とを備えている電流測定装置であって、前記信号選択回路は、前記処理回路によって制御されて前記第１検出信号および前記第２検出信号のうちの１つを前記選択検出信号として選択して出力可能に構成され、前記処理回路は、仮測定処理および第１特定処理を実行可能に構成され、当該仮測定処理において、前記信号選択回路を制御して前記第１検出信号および前記第２検出信号を前記選択検出信号として順次出力させると共に前記電流測定処理を実行して当該第１検出信号を出力させたときの前記電流値としての第１電流値と当該第２検出信号を出力させたときの前記電流値としての第２電流値とを測定し、当該第１特定処理において、前記第１電流値が前記第１センサについての第１最大定格値以下であり、かつ前記第２電流値が前記第２センサについての第２ゼロ判定閾値以下のときには、当該第１電流値を前記測定電流の最終的な前記電流値として特定し、前記第１電流値が前記第１センサについての第１ゼロ判定閾値以下であり、かつ前記第２電流値が前記第２ゼロ判定閾値を超え前記第２センサについての第２最大定格値以下のときには、当該第２電流値を前記測定電流の最終的な前記電流値として特定する。
請求項２記載の電流測定装置は、開閉操作によって各々の端部が接離可能に本体部に配設されて、当該各端部が互いに接合して測定対象を取り囲む環状をなした状態において当該測定対象を流れる測定電流の電流値に応じた第１検出信号を出力する第１センサと、前記本体部内に配設されて、前記第１検出信号に基づいて前記電流値を測定する測定部とを備え、前記第１センサは、ロゴスキーコイルを用いて構成され、前記本体部は、ロゴスキーコイルを用いて当該本体部と別体に形成されて測定対象を取り囲む環状をなした状態において当該測定対象を流れる測定電流の電流値に応じた第２検出信号を出力する第２センサを接続可能な接続部を備え、前記測定部は、前記第１センサから出力される前記第１検出信号および前記接続部に接続された前記第２センサから出力される前記第２検出信号を入力すると共に当該２つの検出信号のうちの選択された１つを選択検出信号として出力する信号選択回路と、前記選択検出信号を積分して積分信号として出力する積分回路と、前記積分信号に基づいて前記電流値を測定する電流測定処理を実行する処理回路とを備えている電流測定装置であって、前記信号選択回路は、前記処理回路によって制御されて前記第１検出信号および前記第２検出信号のうちの１つを前記選択検出信号として選択して出力可能に構成され、前記処理回路は、仮測定処理および第２特定処理を実行可能に構成され、当該仮測定処理において、前記信号選択回路を制御して前記第１検出信号および前記第２検出信号を前記選択検出信号として順次出力させると共に前記電流測定処理を実行して当該第１検出信号を出力させたときの前記電流値としての第１電流値と当該第２検出信号を出力させたときの前記電流値としての第２電流値とを測定し、当該第２特定処理において、前記第１電流値が前記第１センサについての第１ゼロ判定閾値を超え前記第１センサについての第１最大定格値以下のときには、当該第１電流値を前記測定電流の最終的な前記電流値として特定し、前記第１電流値が前記第１最大定格値を超え、かつ前記第２電流値が前記第２センサについての第２最大定格値以下のときには、当該第２電流値を前記測定電流の最終的な前記電流値として特定する。

請求項３記載の電流測定装置は、請求項１または２記載の電流測定装置において、前記接続部に接続された前記第２センサを備えている。

請求項１，２記載の電流測定装置によれば、本体部に配設された第１センサが磁気コアを使用しない安価なロゴスキーコイルで構成されているため、安価な電流測定装置を提供することができる。また、この電流測定装置によれば、他のロゴスキーコイルを備えた第２センサを接続可能な接続部が本体部に設けられているため、必要に応じて第２センサを接続することにより、第１センサおよび第２センサのうちの測定対象に合ったセンサを使用して測定対象に流れる測定電流の電流値を測定することができる。
また、請求項１記載の電流測定装置では、測定部の信号選択回路が処理回路によって制御されて第１検出信号および第２検出信号のうちの１つを選択検出信号として選択して出力可能に構成され、処理回路が、上記のようにして信号選択回路を制御しつつ第１検出信号を選択検出信号としたときの第１電流値と第２検出信号を選択検出信号としたときの第２電流値とを測定する仮測定処理と、この第１電流値および第２電流値のうちの一方を最終的な電流値として特定する第１特定処理とを実行する。
したがって、この電流測定装置によれば、例えば、１つの測定対象についての測定電流を第１センサおよび第２センサのうちの一方を使用して測定するときに、第１電流値および第２電流値のうちの実際に使用されている一方のセンサから出力されている検出信号に基づいて測定された方を最終的な電流値として特定することができるため、使用されていないセンサからの検出信号に基づく電流値を誤って測定するという不具合の発生を確実に防止することができる。
また、請求項２記載の電流測定装置では、測定部の信号選択回路が処理回路によって制御されて第１検出信号および第２検出信号のうちの１つを選択検出信号として選択して出力可能に構成され、処理回路が、上記のようにして信号選択回路を制御しつつ第１検出信号を選択検出信号としたときの第１電流値と第２検出信号を選択検出信号としたときの第２電流値とを測定する仮測定処理と、この第１電流値および第２電流値のうちの一方を最終的な電流値として特定する第２特定処理とを実行する。
したがって、この電流測定装置によれば、例えば、１つの測定対象についての測定電流を第１センサおよび第２センサを同時に使用して測定する構成において、第１電流値および第２電流値のうちの測定部でのダイナミックレンジがより有効に活用されて測定された一方を最終的な電流値として特定することができるため、量子化エラーのより少ない状態で電流値を測定することができる。

請求項３記載の電流測定装置によれば、接続部に第２センサが接続されているため、第１センサ以外のセンサを新たに用意することなく、既存の第１センサおよび第２センサのうちの測定対象に合ったセンサを直ちに使用して測定対象に流れる測定電流の電流値を測定することができる。

電流測定装置１の外観図である。電流測定装置１の構成図である。電流測定装置１の第１センサ２で測定対象５をクランプした状態の説明図である。電流測定装置１の第２センサ４で測定対象５をクランプした状態の説明図である。電流測定装置１の第１センサ２および第２センサ４で１つの測定対象５を同時にクランプした状態の説明図である。

以下、電流測定装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

最初に、電流測定装置としての電流測定装置１の構成について、図面を参照して説明する。

電流測定装置１は、図１，２に示すように、第１センサ２、本体部３、および第１センサ２の仕様とは異なる第２センサ（電流センサユニット）４を備え、例えば電線などのような測定対象５に第１センサ２や第２センサ４を測定対象５を取り囲んで環状をなすように取り付けることにより、測定対象５に流れる測定電流（交流電流）Ｉの電流値Ｉ１を測定可能に構成されている。

第１センサ２は、第２センサよりも測定し得る電流値の上限が低いセンサであって、図１に示すように、一例として、平面視弧状（本例では略半円状）に形成された固定側センサ２ａおよび可動側センサ２ｂで構成されている。

固定側センサ２ａは、平面視弧状（本例では略半円状）のセンサケース（不図示）とこのセンサケース内に配設されたコイル部（後述するロゴスキーコイル１１の一部）を備えている。固定側センサ２ａのセンサケースは、本体部３を構成する後述の本体ケース１７と一体的に形成されている。

可動側センサ２ｂは、センサケース（不図示）とこのセンサケース内に配設されたコイル部（ロゴスキーコイル１１の他の一部）を備えている。可動側センサ２ｂのセンサケースは、本体ケース１７の内部に基端部が収容されると共に、その基端部に挿通された不図示のピンを中心として回動可能に本体ケース１７に取り付けられている。また、可動側センサ２ｂのセンサケースは、本体ケース１７に設けられた後述の操作レバー１６への操作（開閉操作）により、固定側センサ２ａおよび可動側センサ２ｂの端部同士（先端部同士および基端部同士）が互いに接合する接合位置（図１において実線で示される閉位置）と、この端部同士（先端部同士および基端部同士）が互いに離間する離間位置（図１において破線で示される開位置）との間で回動する。なお、固定側センサ２ａを可動側センサ２ｂと同等の可動式に構成することもできる。

第１センサ２を構成するロゴスキーコイル１１は、磁気コアを使用しない安価な空芯コイル（非磁性材料製の芯材に電線を巻回して構成されたコイル）であって、固定側センサ２ａおよび可動側センサ２ｂが測定対象５を取り囲んで環状をなした状態（測定対象５をクランプした状態）において、ロゴスキーコイル１１自体も測定対象５を取り囲んで環状をなした状態になり、かつ測定対象５に流れる測定電流Ｉの時間変化（ｄｉ／ｄｔ）の大きさに比例して電圧値が変化する誘導起電力Ｖ１（図２参照）を出力する。

また、電流測定装置１では、第１センサ２は、測定し得る電流値の上限（第１最大定格値Ｉ１ｍｘａ）が第２センサ４のこの上限（第２最大定格値Ｉ１ｍｘｂ）よりも低い（Ｉ１ｍｘａ＜Ｉ１ｍｘｂ）仕様となっている。

その理由としては、第１センサ２の大きさは、本体部３の大きさとのバランスを考慮する必要があることから、第１センサ２は大きくするのに限界があるのに対して、第２センサ４の大きさ（測定対象５を取り囲む後述のロゴスキーコイル３１の大きさ）については、本体部３の大きさとのバランスをそれ程考慮する必要が無いことから、十分に大きくすることができる。したがって、第１センサ２で取り囲める（クランプし得る）測定対象５は、第２センサ４で取り囲める（クランプし得る）測定対象５よりも直径の小さなもの、つまり一般的には電流値Ｉ１の小さなものとなるからである。

本体部３は、一例として図１，２に示すように、信号変換部１２、測定部１３、出力部１４、接続部１５、操作レバー１６およびこれらが収容または配設された本体ケース１７を備えて構成されている。

信号変換部１２は、図２に示すように、可変抵抗と固定抵抗とで構成された分圧回路で構成されて、誘導起電力Ｖ１を分圧して第１検出信号Ｓ１（後述する基準電位Ｇを基準とする電圧信号）を出力する。この構成により、電流測定装置１では、誘導起電力Ｖ１の分圧比を信号変換部１２の可変抵抗で調整可能に構成されている。また、信号変換部１２は、一例として、本体ケース１７内における第１センサ２の近傍に配設されている。

測定部１３は、一例として、図２に示すように、信号選択回路２１、積分回路２２および処理回路２３を備えている。信号選択回路２１は、第１検出信号Ｓ１、および第２センサ４から出力される後述の第２検出信号Ｓ２（具体的には、第２センサ４が接続された接続部１５から出力される第２検出信号Ｓ２）を入力すると共に、この２つの検出信号Ｓ１，Ｓ２のうちの選択された１つを選択検出信号Ｓ３として出力する。本例では一例として、信号選択回路２１は、リレーやアナログスイッチを用いて構成されて、処理回路２３によって制御されることにより、２つの検出信号Ｓ１，Ｓ２のうちの１つを選択検出信号Ｓ３として選択する。

積分回路２２は、選択検出信号Ｓ３を積分して積分信号Ｓ４として出力する。第２センサ４も、上記の第１センサ２と同様にしてロゴスキーコイルを備えて構成されている。このため、信号選択回路２１から選択検出信号Ｓ３として出力される２つの検出信号Ｓ１，Ｓ２は共に、測定対象５に流れる測定電流Ｉの時間変化の大きさに比例した電圧信号である。したがって、積分回路２２は、この選択検出信号Ｓ３を積分することにより、測定電流Ｉの振幅に比例して電圧値が変化する電圧信号である積分信号Ｓ４に変換して出力する。

処理回路２３は、例えば、Ａ／Ｄ変換器およびコンピュータで構成されて、積分信号Ｓ４に基づいて測定電流Ｉの電流値Ｉ１を測定する電流測定処理を実行する。この電流測定処理では、処理回路２３は、Ａ／Ｄ変換器が積分信号Ｓ４をその瞬時値を示すデジタルデータに変換し、コンピュータがこのデジタルデータに基づいて電流値Ｉ１を測定（算出）する。また、処理回路２３は、信号選択回路２１に対して、上記の２つの検出信号Ｓ１，Ｓ２のうちの所望の１つを選択検出信号Ｓ３として出力させる制御処理を実行する。

また、本例の処理回路２３は、測定対象５についての最終的な電流値Ｉ１を特定する際に、仮測定処理と特定処理（第１特定処理および第２特定処理）とを実行する。この仮測定処理では、処理回路２３は、信号選択回路２１に対する制御処理を実行して、第１検出信号Ｓ１および第２検出信号Ｓ２を選択検出信号Ｓ３として順次出力させると共に電流測定処理を実行して第１検出信号Ｓ１を選択検出信号Ｓ３として出力させたときの電流値Ｉ１としての第１電流値Ｉ１ａと第２検出信号Ｓ２を選択検出信号Ｓ３として出力させたときの電流値Ｉ１としての第２電流値Ｉ１ｂとを測定する。

また、処理回路２３は、第１特定処理では、第１電流値Ｉ１ａが第１センサ２についての第１最大定格値Ｉ１ｍｘａ以下であり、かつ第２電流値Ｉ１ｂが第２センサ４についての第２ゼロ判定閾値Ｉ１ｍｉｂ以下のときには、第１電流値Ｉ１ａを測定電流Ｉの最終的な電流値Ｉ１として特定する。この第２センサ４についての第２ゼロ判定閾値Ｉ１ｍｉｂ、および後述する第１センサ２についての第１ゼロ判定閾値Ｉ１ｍｉａは、例えば１ミリアンペア程度のゼロアンペアに近い値に規定されている。したがって、処理回路２３は、第２センサ４を用いて測定される第２電流値Ｉ１ｂや、第１センサ２を用いて測定される第１電流値Ｉ１ａが、ゼロアンペアから対応するゼロ判定閾値Ｉ１ｍｉａ，Ｉ１ｍｉｂ以下の範囲内のとき（０≦Ｉ１ａ≦Ｉ１ｍｉａ，０≦Ｉ１ｂ≦Ｉ１ｍｉｂ）には、この第１特定処理において第１電流値Ｉ１ａや第２電流値Ｉ１ｂがゼロアンペアであるとして取り扱う。また、この第１特定処理では、処理回路２３は、第１電流値Ｉ１ａが第１センサ２についての第１ゼロ判定閾値Ｉ１ｍｉａ以下であり、かつ第２電流値Ｉ１ｂが第２ゼロ判定閾値Ｉ１ｍｉｂを超え第２センサ４についての第２最大定格値Ｉ１ｍｘｂ以下のときには、第２電流値Ｉ１ｂを測定電流Ｉの最終的な電流値Ｉ１として特定する。

また、処理回路２３は、第２特定処理では、第１電流値Ｉ１ａが第１ゼロ判定閾値Ｉ１ｍｉａを超え第１最大定格値Ｉ１ｍｘａ以下のときには、第１電流値Ｉ１ａを測定電流Ｉの最終的な電流値Ｉ１として特定する。また、処理回路２３は、第１電流値Ｉ１ａが第１最大定格値Ｉ１ｍｘａを超えており、かつ第２電流値Ｉ１ｂが第２最大定格値Ｉ１ｍｘｂ以下のときには、第２電流値Ｉ１ｂを測定電流Ｉの最終的な電流値Ｉ１として特定する。

また、この第１特定処理および第２特定処理では、処理回路２３は、第１電流値Ｉ１ａおよび第２電流値Ｉ１ｂのうちの最終的な電流値Ｉ１として特定した電流値を測定したセンサ（第１センサ２または第２センサ４）を示す識別情報ＩＤ（第１センサ２および第２センサ４に予め付与されている個別の識別情報）を特定し、最終的な電流値Ｉ１に対応させて記憶する。

出力部１４は、一例として、本体部３に設けられたＬＣＤなどのディスプレイ装置で構成されて、測定部１３で測定された電流値Ｉ１と共に、この電流値Ｉ１を測定したセンサを識別するための識別情報ＩＤを画面に表示する。なお、出力部１４は、ディスプレイ装置に代えて、種々のインターフェース回路で構成してもよく、例えば、メディアインターフェース回路としてリムーバブルメディアに上記の電流値Ｉ１および識別情報ＩＤを記憶させたり、ネットワークインターフェース回路としてネットワーク経由で外部装置に上記の電流値Ｉ１および識別情報ＩＤを伝送させたりする構成を採用することもできる。

接続部１５は、第２センサ４に設けられている後述の接続部３５を構成するコネクタが着脱自在なコネクタで構成されている。また、接続部１５を構成する１つの接触端子は信号選択回路２１に接続され、別の接触端子は測定部１３を構成する上記の各回路の基準電位（内部グランドの電位）Ｇに規定されている。

第２センサ４は、ロゴスキーコイル３１、ユニット本体部３２、信号変換部３３、ケーブル３４および接続部３５を備えている。ロゴスキーコイル３１は、磁気コアを使用しない安価な空芯コイル（非磁性でかつ柔軟性を有する材料で形成された芯材に電線が巻回して構成されると共に、表面が電気的絶縁性を有する被覆で覆われたコイル）で構成されている。また、ロゴスキーコイル３１は、測定対象５を取り囲んで環状をなした状態（測定対象５をクランプした状態）において、測定対象５に流れる測定電流Ｉの時間変化の大きさに比例して電圧値が変化する誘導起電力Ｖ２を出力する。

ユニット本体部３２は、合成樹脂材料を用いて箱体に形成されると共に、ロゴスキーコイル３１の一端とケーブル３４の一端とがそれぞれ内部に挿入された状態で固定されている。また、ユニット本体部３２には、ロゴスキーコイル３１の他端を取り外し可能に装着する不図示の装着部が設けられている。また、ユニット本体部３２の内部には、信号変換部３３が配設されている。

信号変換部３３は、図２に示すように、可変抵抗と固定抵抗とで構成された分圧回路で構成されて、誘導起電力Ｖ２を分圧して第２検出信号Ｓ２を出力する。この構成により、信号変換部３３は、誘導起電力Ｖ２の分圧比を可変抵抗で調整可能となっている。

ケーブル３４は、例えばシールドケーブルや同軸ケーブルなどで構成されて、芯線３４ａ、および芯線３４ａの周囲を覆うシールド導体３４ｂのそれぞれの一端は信号変換部３３に接続され、芯線３４ａおよびシールド導体３４ｂのそれぞれの他端は接続部３５の異なる接触端子に接続されている。

接続部３５は、本体部３に設けられている接続部１５を構成するコネクタに着脱自在なコネクタで構成されている。また、接続部３５は、接続部１５に接続された際には、ケーブル３４の芯線３４ａが接続された接触端子は、接続部１５における信号選択回路２１に接続されている接触端子に接続され、ケーブル３４のシールド導体３４ｂが接続された接触端子は、接続部１５における基準電位Ｇに規定されている接触端子に接続されるように構成されている。

次に、電流測定装置１の動作について説明する。なお、第１センサ２側の信号変換部１２および第２センサ４側の信号変換部３３については、第１センサ２について予め規定された第１最大定格値Ｉ１ｍｘａ（例えば、ＡＣ１０００アンペア）の測定電流Ｉを第１センサ２が測定しているときの第１検出信号Ｓ１の振幅と、第２センサ４について予め規定された第２最大定格値Ｉ１ｍｘｂ（例えば、ＡＣ４０００アンペア）の測定電流Ｉを第２センサ４が測定しているときの第２検出信号Ｓ２の振幅とが互いに一致するように、より具体的には、この２つの状態のときに積分回路２２からそれぞれ出力される２つの積分信号Ｓ４の振幅が互いに一致するように（具体的には、処理回路２３に含まれているＡ／Ｄ変換器のダイナミックレンジを有効に使用し得る振幅、つまり、Ａ／Ｄ変換器の入力定格に近い一定の振幅（上限振幅）で互いに一致するように）、それぞれの分圧比が予め調整されているものとする。

まず、１つの測定対象５に流れる測定電流Ｉの電流値Ｉ１を、図３，４に示すように、第１センサ２および第２センサ４のうちのいずれか一方のセンサを使用して測定する場合の動作について説明する。このように、いずれか一方のセンサを使用する場合は、電流測定装置１の使用者は、測定電流Ｉの電流値Ｉ１の取り得る電流範囲について知得しており、この電流範囲をカバーし得るセンサを選択して使用するのが一般的である。なお、第２センサ４を使用する場合には、電流値Ｉ１の測定のための準備として、接続部１５に接続部３５を接続することで、本体部３に第２センサ４を予め接続しておく。

電流測定装置１では、処理回路２３が、まず、仮測定処理を実行する。この仮測定処理では、処理回路２３は、制御処理を実行して、第１検出信号Ｓ１および第２検出信号Ｓ２を選択検出信号Ｓ３として信号選択回路２１から順次出力させると共に電流測定処理を実行して第１検出信号Ｓ１を選択検出信号Ｓ３としたときの第１電流値Ｉ１ａと第２検出信号Ｓ２を選択検出信号Ｓ３としたときの第２電流値Ｉ１ｂとを測定する。

次いで、処理回路２３は、特定処理（第１特定処理および第２特定処理）を実行する。この第１特定処理では、処理回路２３は、第１電流値Ｉ１ａが第１ゼロ判定閾値Ｉ１ｍｉａ以下であるか否か、第１電流値Ｉ１ａが第１ゼロ判定閾値Ｉ１ｍｉａを超え第１最大定格値Ｉ１ｍｘａ以下であるか否か、第１電流値Ｉ１ａが第１最大定格値Ｉ１ｍｘａを超えているか否か、第２電流値Ｉ１ｂが第２ゼロ判定閾値Ｉ１ｍｉｂ以下であるか否か、第２電流値Ｉ１ｂが第２ゼロ判定閾値Ｉ１ｍｉｂを超え第２最大定格値Ｉ１ｍｘｂ以下であるか否か、および第２電流値Ｉ１ｂが第２最大定格値Ｉ１ｍｘｂを超えているか否かを判別する。

また、この第１特定処理において、処理回路２３は、この判別結果に基づいて、第１電流値Ｉ１ａが第１最大定格値Ｉ１ｍｘａ以下であり、かつ第２電流値Ｉ１ｂが第２ゼロ判定閾値Ｉ１ｍｉｂ以下のときには、第１電流値Ｉ１ａを測定電流Ｉの最終的な電流値Ｉ１として特定する（第１電流値Ｉ１ａが第１ゼロ判定閾値Ｉ１ｍｉａ以下のときにも電流値Ｉ１として特定する）。また、処理回路２３は、第１電流値Ｉ１ａが第１ゼロ判定閾値Ｉ１ｍｉａ以下であり、かつ第２電流値Ｉ１ｂが第２ゼロ判定閾値Ｉ１ｍｉｂを超え第２最大定格値Ｉ１ｍｘｂ以下のときには、第２電流値Ｉ１ｂを測定電流Ｉの最終的な電流値Ｉ１として特定する。

また、この第１特定処理では、処理回路２３は、最終的な電流値Ｉ１として特定した電流値を測定したセンサ（第１センサ２または第２センサ４）を示す識別情報ＩＤを特定し、最終的な電流値Ｉ１に対応させて記憶する。したがって、処理回路２３は、第１電流値Ｉ１ａを最終的な電流値Ｉ１として特定したときには、この第１電流値Ｉ１ａを測定した第１センサ２の識別情報ＩＤを第１電流値Ｉ１ａに対応させて記憶し、第２電流値Ｉ１ｂを最終的な電流値Ｉ１として特定したときには、この第２電流値Ｉ１ｂを測定した第２センサ４の識別情報ＩＤを第２電流値Ｉ１ｂに対応させて記憶する。

この例では、上記したように、第１センサ２および第２センサ４のうちのいずれか一方を使用して、１つの測定対象５に流れる測定電流Ｉの電流値Ｉ１を測定する。このため、第１センサ２および第２センサ４のうちの他方は未使用となり、この他方のセンサから出力される検出信号の振幅はほぼゼロとなることから、この検出信号に基づいて算出される電流値はほぼゼロアンペアとなる（各ゼロ判定閾値Ｉ１ｍｉａ，Ｉ１ｍｉｂ以下となる）。したがって、使用されているセンサから出力されている検出信号が測定対象信号として自動的に特定されて選択検出信号Ｓ３として出力され、この使用されているセンサで測定された測定電流Ｉの電流値Ｉ１がこのセンサの識別情報ＩＤと共に記憶される。

最後に、処理回路２３は、出力処理を実行して、記憶されている電流値Ｉ１および識別情報ＩＤを出力部１４に出力して表示させる。なお、処理回路２３は、第１特定処理において、２つの電流値Ｉ１ａ，Ｉ１ｂが共に対応する最大定格値Ｉ１ｍｘａ，Ｉ１ｍｘｂを超えているときには測定不能であると判別し、この出力処理では、測定不能の旨の情報を出力部１４に出力して表示させる。

これにより、電流測定装置１の使用者は、出力部１４に出力されている識別情報ＩＤに基づいて電流値Ｉ１の測定に使用されているセンサを（第１センサ２か第２センサ４かを）確認することができると共に、出力部１４に出力されている電流値Ｉ１に基づいて、測定対象５に流れている測定電流Ｉの電流値Ｉ１を測定することができる。

次に、１つの測定対象５に流れる測定電流Ｉの電流値Ｉ１を、図５に示すように、第１センサ２および第２センサ４を同時に使用して測定する場合の動作について説明する。このように、２つのセンサ（第１センサ２および第２センサ４）を同時に使用する場合は、電流測定装置１の使用者は、測定電流Ｉの電流値Ｉ１の取り得る電流範囲について知得しておらず、いずれのセンサを使用するのが好ましいのかを判別できていない場合である。

次いで、処理回路２３は、第２特定処理を実行する。この第２特定処理では、処理回路２３は、上記した第１特定処理と同様の内容を判別する。

また、この第２特定処理において、処理回路２３は、この判別結果に基づいて、第１電流値Ｉ１ａが第１ゼロ判定閾値Ｉ１ｍｉａを超え第１最大定格値Ｉ１ｍｘａ以下のときには、第１電流値Ｉ１ａを測定電流Ｉの最終的な電流値Ｉ１として特定する。また、処理回路２３は、この判別結果に基づいて、第１電流値Ｉ１ａが第１最大定格値Ｉ１ｍｘａを超え、かつ第２電流値Ｉ１ｂが第２最大定格値Ｉ１ｍｘｂ以下のときには、第２電流値Ｉ１ｂを測定電流Ｉの最終的な電流値Ｉ１として特定する。

また、この第２特定処理では、処理回路２３は、最終的な電流値Ｉ１として特定した電流値を測定したセンサ（第１センサ２または第２センサ４）を示す識別情報ＩＤを特定し、最終的な電流値Ｉ１に対応させて記憶する。したがって、処理回路２３は、第１電流値Ｉ１ａを最終的な電流値Ｉ１として特定したときには、この第１電流値Ｉ１ａを測定した第１センサ２の識別情報ＩＤを第１電流値Ｉ１ａに対応させて記憶し、第２電流値Ｉ１ｂを最終的な電流値Ｉ１として特定したときには、この第２電流値Ｉ１ｂを測定した第２センサ４の識別情報ＩＤを第２電流値Ｉ１ｂに対応させて記憶する。

なお、処理回路２３は、第２特定処理において、大きい方の第２最大定格値Ｉ１ｍｘｂに対応する第２電流値Ｉ１ｂがこの第２最大定格値Ｉ１ｍｘｂを超えていることを検出したときには、この電流測定装置１では測定対象５の測定電流Ｉを測定不能であると判別して、測定不能である旨を示す情報を記憶する。

最後に、処理回路２３は、出力処理を実行して、記憶されている電流値Ｉ１および識別情報ＩＤ、または測定不能である旨の情報を出力部１４に出力する。

また、このように１つの測定対象５についての測定電流Ｉを第１センサ２および第２センサ４を同時に使用して測定する構成では、電流測定装置１は、第１センサ２で測定された第１電流値Ｉ１ａが第１ゼロ判定閾値Ｉ１ｍｉａを超え第１最大定格値Ｉ１ｍｘａ以下であり、かつ第２センサ４で測定された第２電流値Ｉ１ｂが第２ゼロ判定閾値Ｉ１ｍｉｂを超え第２最大定格値Ｉ１ｍｘｂ以下のときには、最大定格値が低い第１センサ２で測定された第１電流値Ｉ１ａを測定電流Ｉの最終的な電流値Ｉ１として特定し、この第１センサ２で測定された第１電流値Ｉ１ａが第１最大定格値Ｉ１ｍｘａを超えており（つまり、測定電流Ｉの電流値Ｉ１が第１センサ２で測定不能な大きな電流値であり）、かつ第２電流値Ｉ１ｂが第２ゼロ判定閾値Ｉ１ｍｉｂを超え第２最大定格値Ｉ１ｍｘｂ以下のとき（測定電流Ｉの電流値Ｉ１が第２センサ４の定格内の電流値であるとき）には、第２電流値Ｉ１ｂを測定電流Ｉの最終的な電流値Ｉ１として特定する。その結果として、この電流測定装置１では、測定部１３でのダイナミックレンジ（本例では一例として処理回路２３のＡ／Ｄ変換器のダイナミックレンジ）がより有効に活用されて測定された電流値を最終的な電流値Ｉ１として特定することができるため、量子化エラーのより少ない状態で電流値Ｉ１を測定することが可能になっている。

このように、この電流測定装置１によれば、本体部３に一体的に配設された第１センサ２が磁気コアを使用しない安価なロゴスキーコイル１１で構成されているため、安価な電流測定装置を提供することができる。また、この電流測定装置１によれば、ロゴスキーコイル３１を備えた他の第２センサ４を接続可能な接続部１５が本体部３に設けられているため、必要に応じて第２センサ４を接続することにより、第１センサ２および第２センサ４のうちの測定対象５に合ったセンサを使用して測定対象５に流れる測定電流Ｉの電流値Ｉ１を測定することができる。

また、この電流測定装置１では、接続部１５に第２センサ４を接続したままの状態にしておくこともでき、この構成によれば、第１センサ２以外の他のセンサを新たに用意することなく、既存の第１センサ２および第２センサ４のうちの測定対象５に合ったセンサを直ちに使用して測定対象５に流れる測定電流Ｉの電流値Ｉ１を測定することができる。

また、この電流測定装置１では、測定部１３の信号選択回路２１が処理回路２３によって制御されて第１検出信号Ｓ１および第２検出信号Ｓ２のうちの１つを選択検出信号Ｓ３として選択して出力可能に構成され、処理回路２３が、上記のようにして信号選択回路２１を制御しつつ第１電流値Ｉ１ａおよび第２電流値Ｉ１ｂを測定する仮測定処理と、この第１電流値Ｉ１ａおよび第２電流値Ｉ１ｂのうちの一方を最終的な電流値Ｉ１として特定する特定処理（第１特定処理および第２特定処理）とを実行する。

したがって、この電流測定装置１によれば、処理回路２３が第１特定処理を実行することにより、第１センサ２および第２センサ４のうちの一方のみが測定対象５に使用されているときに、２つの電流値Ｉ１ａ，Ｉ１ｂのうちの実際に使用されている一方のセンサから出力されている検出信号（第１検出信号Ｓ１または第２検出信号Ｓ２）に基づいて測定された方を最終的な電流値Ｉ１として特定することができるため、使用されていないセンサからの検出信号に基づく電流値を誤って測定するという不具合の発生を確実に防止することができる。

また、この電流測定装置１によれば、１つの測定対象５についての測定電流Ｉを第１センサ２および第２センサ４を同時に使用して測定する構成において、処理回路２３が第２特定処理を実行することにより、２つの電流値Ｉ１ａ，Ｉ１ｂのうちの測定部１３でのダイナミックレンジ（本例では一例として処理回路２３のＡ／Ｄ変換器のダイナミックレンジ）がより有効に活用されて測定された一方を最終的な電流値Ｉ１として特定することができるため、量子化エラーのより少ない状態で電流値Ｉ１を測定することができる。

なお、上記の例では、処理回路２３が信号選択回路２１に対する制御を自動的に実行する構成を採用しているが、例えば、本体部３に手動で操作される切替スイッチを設けて、信号選択回路２１がこの切替スイッチの状態に応じて、第１検出信号Ｓ１および第２検出信号Ｓ２のうちの１つを選択検出信号Ｓ３として選択して出力する構成を採用することもできる。また、この電流測定装置１は、電流測定機能以外に電圧測定機能を備える構成であってもよく、さらには、測定した電流値および電圧値に基づいて抵抗を測定する抵抗測定機能や電力を測定する電力測定機能などの他の測定機能を備える構成であってもよい。また、この電流測定機能以外に電圧測定機能を備える構成を有する電流測定装置１においては、電圧センサを接続するための電圧測定用端子が第２センサ４を接続する接続部１５を兼用する構成とすることもできる。

１電流測定装置
２第１センサ
３本体部
４第２センサ
１３測定部
１５接続部
２１信号選択回路
２２積分回路
２３処理回路
Ｓ１第１検出信号
Ｓ２第２検出信号
Ｓ３選択検出信号
Ｓ４積分信号

Claims

開閉操作によって各々の端部が接離可能に本体部に配設されて、当該各端部が互いに接合して測定対象を取り囲む環状をなした状態において当該測定対象を流れる測定電流の電流値に応じた第１検出信号を出力する第１センサと、
前記本体部内に配設されて、前記第１検出信号に基づいて前記電流値を測定する測定部とを備え、
前記第１センサは、ロゴスキーコイルを用いて構成され、
前記本体部は、ロゴスキーコイルを用いて当該本体部と別体に形成されて測定対象を取り囲む環状をなした状態において当該測定対象を流れる測定電流の電流値に応じた第２検出信号を出力する第２センサを接続可能な接続部を備え、
前記測定部は、前記第１センサから出力される前記第１検出信号および前記接続部に接続された前記第２センサから出力される前記第２検出信号を入力すると共に当該２つの検出信号のうちの選択された１つを選択検出信号として出力する信号選択回路と、前記選択検出信号を積分して積分信号として出力する積分回路と、前記積分信号に基づいて前記電流値を測定する電流測定処理を実行する処理回路とを備えている電流測定装置であって、
前記信号選択回路は、前記処理回路によって制御されて前記第１検出信号および前記第２検出信号のうちの１つを前記選択検出信号として選択して出力可能に構成され、
前記処理回路は、仮測定処理および第１特定処理を実行可能に構成され、
当該仮測定処理において、前記信号選択回路を制御して前記第１検出信号および前記第２検出信号を前記選択検出信号として順次出力させると共に前記電流測定処理を実行して当該第１検出信号を出力させたときの前記電流値としての第１電流値と当該第２検出信号を出力させたときの前記電流値としての第２電流値とを測定し、
当該第１特定処理において、前記第１電流値が前記第１センサについての第１最大定格値以下であり、かつ前記第２電流値が前記第２センサについての第２ゼロ判定閾値以下のときには、当該第１電流値を前記測定電流の最終的な前記電流値として特定し、前記第１電流値が前記第１センサについての第１ゼロ判定閾値以下であり、かつ前記第２電流値が前記第２ゼロ判定閾値を超え前記第２センサについての第２最大定格値以下のときには、当該第２電流値を前記測定電流の最終的な前記電流値として特定する電流測定装置。
開閉操作によって各々の端部が接離可能に本体部に配設されて、当該各端部が互いに接合して測定対象を取り囲む環状をなした状態において当該測定対象を流れる測定電流の電流値に応じた第１検出信号を出力する第１センサと、
前記本体部内に配設されて、前記第１検出信号に基づいて前記電流値を測定する測定部とを備え、
前記第１センサは、ロゴスキーコイルを用いて構成され、
前記本体部は、ロゴスキーコイルを用いて当該本体部と別体に形成されて測定対象を取り囲む環状をなした状態において当該測定対象を流れる測定電流の電流値に応じた第２検出信号を出力する第２センサを接続可能な接続部を備え、
前記測定部は、前記第１センサから出力される前記第１検出信号および前記接続部に接続された前記第２センサから出力される前記第２検出信号を入力すると共に当該２つの検出信号のうちの選択された１つを選択検出信号として出力する信号選択回路と、前記選択検出信号を積分して積分信号として出力する積分回路と、前記積分信号に基づいて前記電流値を測定する電流測定処理を実行する処理回路とを備えている電流測定装置であって、
前記信号選択回路は、前記処理回路によって制御されて前記第１検出信号および前記第２検出信号のうちの１つを前記選択検出信号として選択して出力可能に構成され、
前記処理回路は、仮測定処理および第２特定処理を実行可能に構成され、
当該仮測定処理において、前記信号選択回路を制御して前記第１検出信号および前記第２検出信号を前記選択検出信号として順次出力させると共に前記電流測定処理を実行して当該第１検出信号を出力させたときの前記電流値としての第１電流値と当該第２検出信号を出力させたときの前記電流値としての第２電流値とを測定し、
当該第２特定処理において、前記第１電流値が前記第１センサについての第１ゼロ判定閾値を超え前記第１センサについての第１最大定格値以下のときには、当該第１電流値を前記測定電流の最終的な前記電流値として特定し、前記第１電流値が前記第１最大定格値を超え、かつ前記第２電流値が前記第２センサについての第２最大定格値以下のときには、当該第２電流値を前記測定電流の最終的な前記電流値として特定する電流測定装置。
前記接続部に接続された前記第２センサを備えている請求項１または２記載の電流測定装置。