JP6632736B2 - Energized state determination device - Google Patents
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Description
本発明は、非接触型の通電状態判定装置に関する。本発明の通電状態判定装置は、例えば、NC(Numerical Control)工作機や各種製造装置等の通電状態の判定に使用して好適である。 The present invention relates to a non-contact type energization state determination device. The energization state determination device of the present invention is suitable for use in, for example, the determination of the energization state of an NC (Numerical Control) machine tool or various manufacturing apparatuses.
従来より、交流電流センサを用いて直流電流のオン/オフを検出する通電状態判定装置が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, an energization state determination device that detects on / off of a direct current using an alternating current sensor has been known.
特許文献1の装置では、電線を流れる電流の波形から、立ち上がり部分に含まれる交流成分と立ち下がり部分に含まれる交流成分とを検出することで、電流スイッチの開/閉を判別している。
In the device of
特許文献2の装置では、電線を流れる電流の波形から、立ち上がり成分が検出されたときはRSフリップフロップにセット信号を入力すると共に、立ち下がり成分が検出されたときはそのRSフリップフロップにリセット信号を入力することで、直流検出信号を生成している。
In the device of
特許文献1や特許文献2の装置は、直流電流用の装置であるため、交流電流の通電状態を判定することはできない。
The devices disclosed in
また、電線に交流電流が流れる場合、交流電流センサの出力電圧は零ボルトを中心に最低電圧と最大電圧との間で変化することになり、零ボルトで電流が停止した場合には立ち下がり成分が発生しないために、そのままでは電流停止の検出が出来ない。 When an AC current flows through the wire, the output voltage of the AC current sensor changes between the minimum voltage and the maximum voltage around zero volt, and when the current stops at zero volt, the falling component Does not occur, the current stop cannot be detected as it is.
このため、利用者は、交流電流の通電状態を判定する装置を別途用意し、各電線に流れる電流の直流/交流を判別した上で、直流用の通電状態判別装置を接続するか交流用の通電状態判別装置を接続するかを決定しなければならない。 For this reason, the user prepares a separate device for judging the energization state of the AC current, judges DC / AC of the current flowing through each wire, and then connects the energization state judgment device for DC or the AC. A decision must be made as to whether to connect an energization state determination device.
例えば、NC工作機や各種製造装置等の検査や監視等を行うために、そのNC工作機等に配線された各電線にそれぞれ通電状態判定装置を接続したい場合、それらのケーブル毎に、直流/交流の区別を確認する必要がある。 For example, in order to inspect or monitor an NC machine tool or various manufacturing devices, etc., when it is desired to connect a conduction state determination device to each wire wired to the NC machine tool or the like, a DC / DC It is necessary to confirm the distinction of exchange.
しかし、各電線に流れる電流の直流/交流を判別することは、必ずしも簡単ではない。このため、NC工作機等の各電線に通電状態判定装置を接続する作業に多大な時間や労力を要する場合があり、更には、使用する通電状態判定装置を誤ったために正確な検査・監視等が行えなくなるおそれもある。 However, it is not always easy to determine the DC / AC of the current flowing through each wire. For this reason, it may take a lot of time and effort to connect the energization state determination device to each electric wire such as an NC machine tool. In addition, accurate inspection / monitoring, etc., may be required because the energization state determination device used is erroneous. May not be possible.
本発明は、このような状況に鑑みて成されたものであり、直流/交流の区別無く使用できる通電状態判定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and has as its object to provide an energization state determination device that can be used without distinction between DC and AC.
本発明に係る通電状態判定装置は、直流電流又は交流電流が流れる電線の通電状態を判定する通電状態判定装置であって、判定対象となる電線の電流の時間的変化を検出して検出信号波を出力する非接触型の交流電流センサと、該交流電流センサから出力された該検出信号波をコンパレータへ入力し、該コンパレータによって立ち上がり検出パルス信号及び立ち下がり検出パルス信号を生成し、該立ち上がり検出パルス信号及び該立ち下がり検出パルス信号をフリップフロップ回路に入力し直流検出信号を生成して出力する直流検出回路と、該直流検出回路から該立ち上がり検出パルス信号又は該立ち下がり検出パルス信号の少なくとも一方をエッジ検出パルス信号として入力して平滑化することにより、交流検出信号を生成して出力する交流検出回路と、を備えることを特徴とする。 An energization state determination device according to the present invention is an energization state determination device that determines an energization state of an electric wire through which a DC current or an AC current flows, and detects a temporal change in current of an electric wire to be determined and detects a detection signal wave. A non-contact type AC current sensor that outputs a signal, and the detection signal wave output from the AC current sensor is input to a comparator, and the comparator generates a rise detection pulse signal and a fall detection pulse signal, and detects the rise. A DC detection circuit that inputs a pulse signal and the falling detection pulse signal to a flip-flop circuit and generates and outputs a DC detection signal; and at least one of the rising detection pulse signal and the falling detection pulse signal from the DC detection circuit. Is input as an edge detection pulse signal and smoothed to generate and output an AC detection signal. Characterized in that it comprises a detection circuit.
本発明において、前記交流検出回路は、前記電線を流れる電流が1キロヘルツ以下のパルス列である場合に、前記交流検出回路による前記交流検出信号の出力を停止させる交流検出停止回路を更に備えることが望ましい。 In the present invention, it is preferable that the AC detection circuit further includes an AC detection stop circuit that stops output of the AC detection signal by the AC detection circuit when a current flowing through the electric wire is a pulse train of 1 kHz or less. .
本発明において、前記交流検出回路は、前記電線を流れる電流が交流である場合に、前記直流検出回路による前記直流検出信号の出力を停止させる直流検出停止回路を更に備えることが望ましい。 In the present invention, it is preferable that the AC detection circuit further includes a DC detection stop circuit that stops output of the DC detection signal by the DC detection circuit when a current flowing through the electric wire is AC.
本発明において、前記交流検出回路は、前記エッジ検出パルス信号の周波数が所定値以上の場合に所定電圧以上の前記交流検出信号が出力されるようにキャパシタンスが調整された、キャパシタを有することが望ましい。 In the present invention, it is preferable that the AC detection circuit has a capacitor whose capacitance is adjusted so that the AC detection signal having a predetermined voltage or higher is output when the frequency of the edge detection pulse signal is higher than or equal to a predetermined value. .
本発明において、前記直流検出回路は、前記交流電流センサが出力した前記検出信号波の信号値を所定の第1閾値と比較することによって前記立ち上がり検出パルス信号を生成する第1コンパレータと、前記交流電流センサが出力した前記検出信号波の信号値を所定の第2閾値と比較することによって前記立ち下がり検出パルス信号を生成する第2コンパレータと、前記立ち上がり検出パルス信号を入力したときにアクティブレベルの前記直流検出信号を出力し、且つ、前記立ち下がり検出パルス信号を入力したときに非アクティブレベルの前記直流検出信号を出力するRSフリップフロップと、を備えることが望ましい。 In the present invention, the DC detection circuit includes a first comparator that generates the rising detection pulse signal by comparing a signal value of the detection signal wave output from the AC current sensor with a predetermined first threshold value; A second comparator that generates the falling detection pulse signal by comparing a signal value of the detection signal wave output by the current sensor with a predetermined second threshold; and an active level when the rising detection pulse signal is input. An RS flip-flop that outputs the DC detection signal and outputs the DC detection signal at an inactive level when the falling detection pulse signal is input is desirably provided.
本発明に係る通電状態判定装置によれば、判定対象となる電線の直流/交流の区別を判断すること無しに、使用することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the energization state determination apparatus which concerns on this invention, it can be used, without judging DC / AC distinction of the electric wire used as a determination object.
本発明において、交流検出停止回路を設けることにより、電線にパルス列電流(直流)が流れている場合にも、直流検出回路にこのパルス列を検出させることができる。 In the present invention, by providing the AC detection stop circuit, the DC detection circuit can detect the pulse train even when a pulse train current (DC) is flowing through the electric wire.
本発明において、直流検出停止回路を設けることにより、電線に流れる電流の直流/交流の区別を、利用者に認識させやすくなる。 In the present invention, by providing the DC detection stop circuit, it is easy for the user to recognize the DC / AC discrimination of the current flowing through the electric wire.
本発明において、交流検出回路の交流検出信号を、キャパシタのキャパシタンスを調節することによって生成することにより、回路構成を簡単にしてコストを低減できる。 In the present invention, by generating the AC detection signal of the AC detection circuit by adjusting the capacitance of the capacitor, the circuit configuration can be simplified and the cost can be reduced.
本発明において、第1、第2コンパレータとRSフリップフロップとを用いて直流検出回路を構成することにより、簡単な回路構成で、直流検出信号及びエッジ検出パルス信号を生成することができる。 In the present invention, a DC detection signal and an edge detection pulse signal can be generated with a simple circuit configuration by configuring the DC detection circuit using the first and second comparators and the RS flip-flop.
以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施形態に係る通電状態判定装置100を、検査・監視等の対象となる装置へ接続した状態を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a state in which an energization
図1に示すように、本実施形態に係る通電状態判定装置100は、交流電流センサ10と信号処理回路20とを備える。
As shown in FIG. 1, the conduction
図1の例では、24Vの直流電源で点灯する表示ランプLと、その表示ランプLの点灯状態を切り換えるためのスイッチSWとが、ケーブルC(本発明の「電線」に対応)で接続されている。交流電流センサ10は、このケーブルCの通電状態を検出する。なお、スイッチSWは、単に表示ランプLの点灯/消灯のみを行うスイッチでは無く、検査・監視等の対象となる装置に何らかの機能を発揮させるためのスイッチであっても良い。また、スイッチSWは、機械的スイッチであっても良いし、スイッチング素子回路であっても良い。
In the example of FIG. 1, a display lamp L that is turned on by a 24 V DC power supply and a switch SW for switching the lighting state of the display lamp L are connected by a cable C (corresponding to the “electric wire” of the present invention). I have. The AC
信号処理回路20は、交流電流センサ10が検出した信号波形を用いて、スイッチSWのオン/オフ状態(すなわち、開/閉状態)を判定する。
The
ここで、交流電流センサ10は、非接触型であり、本実施形態では、図2A及び図2Bに示すような、クランプ方式の交流電流センサが使用される。
Here, the AC
図2A及び図2Bは、交流電流センサ10の具体例を示す概念図である。図2A及び図2Bに示すように、本実施形態の交流電流センサ10は、本体部11と、U字形のクランプ部12とを備えている。図2Bに示すように、クランプ部12の一端が本体部11から離れるように他端を回転させることで、この交流電流センサ10を開くことができる。そして、図2Aに示すように、交流電流センサ10の本体部11とクランプ部12とでケーブルCを挟み込む。
2A and 2B are conceptual diagrams showing a specific example of the AC
交流電流センサ10は、ケーブルCに電流が流れることで誘起される磁界を、電圧に変換する。ケーブルCに流れる電流は、スイッチSWがオフ状態からオン状態に切り替わったときに、瞬時に増大する。そして、この過渡電流(すなわち、電流値が時間的に変化する電流)により、磁界が励起される。交流電流センサ10は、この磁界を検出し、その磁界の変化に対応した電圧波形の立ち上がり検出信号S1を出力する。図3A及び図6に、この立ち上がり検出信号S1の信号波形を示す。この立ち上がり検出信号S1の時間幅は、例えば1msec程度である。
The AC
その後、スイッチSWがオン状態に維持されている間は、ケーブルCに流れる電流の値は実質的に変化しないため、交流電流センサ10は何も検出しない。
After that, while the switch SW is maintained in the ON state, the value of the current flowing through the cable C does not substantially change, so that the AC
一方、スイッチSWの状態がオン状態からオフ状態に遷移すると、ケーブルCに流れる電流が瞬時に低下する。そして、この過渡電流により、磁界が励起される。交流電流センサ10は、この磁界を検出し、その磁界の時間変化に対応した電圧波形の立ち下がり検出信号S2を出力する。図3B及び図6に、この立ち下がり検出信号S2の信号波形を示す。この立ち下がり検出信号S2の時間幅も、例えば1msec程度である。
On the other hand, when the state of the switch SW changes from the on state to the off state, the current flowing through the cable C decreases instantaneously. Then, the magnetic field is excited by the transient current. The AC
その後、スイッチSWのオン状態に維持されている間は、ケーブルCに電流が流れないため、交流電流センサ10は何も検出しない。
Thereafter, while the switch SW is maintained in the ON state, no current flows through the cable C, and the AC
このように、交流電流センサ10を使用することにより、ケーブルCを本体部11とクランプ部12とで挟み込むだけで、そのケーブルCに流れる電流の立ち上がり及び立ち下がりを検出できる。すなわち、電流を測定するために、ケーブルCを切断して電流計を直列に接続する必要は無い。
As described above, by using the AC
なお、図3A及び図3Bに示すように、スイッチSWがオンするときとオフするときとでは、電圧の変化方向が逆になる。本実施形態では、スイッチSWがオンするときには正の電圧が発生し、また、スイッチS2がオフするには負の電圧が発生する。 Note that, as shown in FIGS. 3A and 3B, the voltage changes in the opposite direction when the switch SW is turned on and when the switch SW is turned off. In this embodiment, a positive voltage is generated when the switch SW is turned on, and a negative voltage is generated when the switch S2 is turned off.
信号処理回路20は、交流電流センサ10の検出信号波に含まれる立ち上がり検出信号S1及び立ち下がり検出信号S2を用いて、ケーブルCの通電状態を判定する。そして、ケーブルCに直流電流が流れていると判定した場合には直流検出信号Sdをアクティブレベル(ここではハイレベル)にし、一方、ケーブルCに交流電流が流れていると判定した場合には交流検出信号Saをアクティブレベル(ここではハイレベル)にする。また、ケーブルCに電流が流れていない場合には、直流検出信号Sd、交流検出信号Sa共に、非アクティブレベル(ここではローレベル)となる。
The
このために、信号処理回路20は、直流検出回路20Aと、交流検出回路20Bとを備えている。
For this purpose, the
まず、直流検出回路20Aについて説明する。
First, the
直流検出回路20Aは、CT(Current Transformer)検出信号出力部21と、第1コンパレータ22と、第2コンパレータ23と、RS(RESET−SET)フリップフロップ24とを備える。
The
CT検出信号出力部21は、交流電流センサ10から検出信号波(立ち上がり検出信号S1及び立ち下がり検出信号S2を含む信号波)を、所定のゲイン倍で増幅された信号S3に変換する。以下、このCT検出信号出力部21の出力信号を、CT検出信号S3と記す。
The CT detection
このCT検出信号出力部21は、立ち上がり検出信号S1を正のCT検出信号S3として、立ち下がり検出信号S2を負のCT検出信号として、それぞれ出力する。なお、検出信号S1,S2の正負とは、必ずしも正の電位と負の電位を意味しない。すなわち、基準電位(交流電流センサ10が無出力時のCT検出信号出力部21の出力電位であり、例えば後述の図6の例では2.5V)を超えていることが正であり、当該基準電位を下回っていることが負である。
The CT detection
第1コンパレータ22は、CT検出信号出力部21に出力されたCT検出信号S3から、上述の立ち上がり検出信号S1を抽出する。このために、この第1コンパレータ22は、CT検出信号S3を第1閾値電圧V1と比較し、このCT検出信号S3の電位が第1閾値電圧V1以上であるときは出力信号S4を‘0’(ローレベル)に設定すると共に、このCT検出信号S3の電位が第1閾値電圧V1よりも低いときは出力信号S4を‘1’(ハイレベル)に設定する。その結果、第1コンパレータ22は、スイッチSWがオフからオンへ変化したとき(交流電流センサ10が立ち上がり検出信号S1を出力したとき)に、立ち上がり検出パルス信号S4として信号値‘0’を出力する(図5A参照)。この立ち上がり検出パルス信号S4は、RSフリップフロップ24のセット入力Sに供給される。
The
第2コンパレータ23は、CT検出信号出力部21に出力されたCT検出信号S3から、上述の立ち下がり検出信号S2を抽出する。このために、この第2コンパレータ23は、CT検出信号S3を第2閾値電圧V2と比較し、このCT検出信号S3の電位が第2閾値電圧V2以下であるときは出力信号S5を‘0’(ローレベル)に設定すると共に、このCT検出信号S3の電位が第2閾値電圧V2よりも高いときは出力信号S5を‘1’(ハイレベル)に設定する。その結果、第2コンパレータ23は、スイッチSWがオンからオフへ変化したとき(交流電流センサ10が立ち下がり検出信号S2を出力したとき)に、立ち下がり検出パルス信号S5として信号値‘0’を出力する(図5B参照)。この立ち下がり検出パルス信号S5は、RSフリップフロップ24のリセット入力Rに供給される。
The
RSフリップフロップ24は、上述のように、セット入力Sから立ち上がり検出パルス信号S4を入力すると共に、リセット入力Rから立ち下がり検出パルス信号S5を入力する。
As described above, the RS flip-
ここで、このRSフリップフロップ24が立ち上がり検出パルス信号S4を入力したとき(すなわち、セット入力Sの入力値が‘0’になったとき)、リセット入力Rの入力値は‘1’である(図6参照)。そのため、このRSフリップフロップ24の反転出力/Qの出力値は‘1’になる(図5C参照)。
Here, when the RS flip-
また、検出パルス信号S4を入力された後、信号S4,S5の信号値が共に‘1’の間、RSフリップフロップ24の反転出力/Qは‘1’に維持される(図5C参照)
一方、このRSフリップフロップ24が立ち下がり検出パルス信号S5を入力したとき(すなわち、リセット入力Rの入力値が‘0’になったとき)、セット入力Sの入力値は‘1’である(図6参照)。そのため、このRSフリップフロップ24の反転出力/Qの出力値は‘0’になる(図5C参照)。After the detection pulse signal S4 is input, the inverted output / Q of the RS flip-
On the other hand, when the RS flip-
その結果、RSフリップフロップ24が立ち上がり検出パルス信号S4を入力してから立ち下がり検出パルス信号S5を入力するまでの間、フリップフロップ24の反転出力/Qの信号値は‘1’(ハイレベル)となる(図6参照)。
As a result, the signal value of the inverted output / Q of the flip-
ここで、RSフリップフロップ24が立ち上がり検出パルス信号S4を入力してから立ち下がり検出パルス信号S5を入力するまでの期間は、スイッチSWがオンされてからオフされるまでの期間とほぼ一致し、従って、スイッチSWに電流が流れている期間と略一致する。
Here, the period from when the RS flip-
このRSフリップフロップ24の反転出力/Qは、直流検出信号Sdとして、直流検出回路20Aから出力される。
The inverted output / Q of the RS flip-
次に、交流検出回路20Bについて説明する。
Next, the
図4に示したように、この交流検出回路20Bは、交流検出停止回路25と、平滑回路26と、リセット回路27とを備えている。
As shown in FIG. 4, the
この交流検出回路20Bは、上述の直流検出回路20Aから、エッジ検出信号(後述)を入力し、このエッジ検出信号を用いて交流検出信号Saを生成する。
The
このエッジ検出信号は、上述の立ち上がり検出パルス信号S4であっても良いし、立ち下がり検出パルス信号S5であっても良いし、これら信号S4,S5を合成してなる信号であっても良い。本実施形態では、このエッジ検出信号として、立ち上がり検出パルス信号S4を使用する場合について説明する。 The edge detection signal may be the above-described rising detection pulse signal S4, the falling detection pulse signal S5, or a signal obtained by combining these signals S4 and S5. In the present embodiment, a case will be described in which a rising detection pulse signal S4 is used as the edge detection signal.
交流検出停止回路25は、上述の立ち上がり検出パルス信号S4(すなわち、エッジ検出信号)を、第1コンパレータ22から入力する。そして、交流検出停止回路25は、外部制御信号S6がローレベルのときに、この立ち上がり検出パルス信号S4の反転パルス信号/S4を、平滑回路26へ供給する。一方、この交流検出停止回路25は、外部制御信号S6がハイレベルのとき、出力をローレベルに固定して、交流検出回路20Bの動作を停止させる。外部制御信号S6は、ケーブルCに流れる電流が例えば1キロヘルツ以下のパルス列(直流信号)である場合にハイレベルに設定され、他の場合はローレベルに設定される。外部制御信号S6の設定は、通電状態判定装置100の使用者が手動で設定するが、自動で設定できるようにしてもよい。交流検出停止回路25を設ける理由については、後述する。
The AC
平滑回路26は、ダイオード26aと、キャパシタ26bとを備えている。ダイオード26aは、アノードで交流検出停止回路25の出力に接続される。また、キャパシタは、一端でダイオード26aのカソードに接続され、他端でグランドラインに接続される。そして、このダイオード26aのカソード側電位が、この平滑回路26の出力となる。平滑回路の出力は、交流検出信号Sa(交流電流の通電/非通電を示す信号)として、交流検出回路20Bから出力される。
The smoothing
ダイオード26aのアノードには、外部制御信号S6がローレベルのときに、反転パルス信号/S4を入力される。この反転パルス信号/S4により、キャパシタ26bに電荷が蓄積される。なお、ダイオード26aは、キャパシタ26bに蓄積された電荷が交流検出停止回路25の出力端子に流れることを防止するために設けられている。
When the external control signal S6 is at a low level, the inverted pulse signal / S4 is input to the anode of the
ここで、このキャパシタ26bのキャパシタンスは、反転パルス信号/S4の周波数(従って、立ち上がり検出パルス信号S4の周波数)が所定値以上の場合に、キャパシタ26bの端子間電圧(従って、交流検出信号Saの信号電位)が所定電位を超えるように、設定されている。そして、立ち上がり検出パルス信号S4の周波数が所定値を超えた場合に、平滑回路26が出力する交流検出信号Saの信号電位がその所定電位を超えることにより、ケーブルCに交流電流が流れていると判断できる。一方、立ち上がり検出パルス信号S4の周波数が所定値以下の場合、平滑回路26が出力する交流検出信号Saの信号電位がその所定電位以下となるので、ケーブルCに交流電流が流れていない(すなわち、直流電流が流れているか或いは電流が流れていない)と判断できる。
Here, when the frequency of the inverted pulse signal / S4 (therefore, the frequency of the rising detection pulse signal S4) is equal to or higher than a predetermined value, the capacitance of the
なお、本実施形態では、平滑回路26を、1個のダイオード26aと1個のキャパシタ26bとで構成したが、エッジ検出パルス信号を平滑化することで交流検出信号Saを生成することができれば、他の構成の回路であっても良い。また、コンパレータ等を用いて交流検出信号Saを二値化する回路を追加しても良い。
In the present embodiment, the smoothing
リセット回路27は、本発明の「直流検出停止回路」に対応する。このリセット回路27は、リセット信号S7を、RSフリップフロップ24のリセット入力Rに供給する。
The
平滑回路26の出力信号値が上述の所定値を超えているとき(すなわち、ケーブルCに交流電流が流れているとき)に、リセット信号S7の信号値は、ローレベルに設定される。その結果、RSフリップフロップ24の反転出力/Qはリセットされる。なお、リセット回路27に時定数(例えば1〜5ms程度)を設けて、この時定数以下の信号を出力しないようにすることで、直流検出時にはRSフリップフロップ24がリセットされないようにする。
When the output signal value of the smoothing
一方、平滑回路26の出力信号値が上述の所定値以下のとき(すなわち、ケーブルCに交流電流が流れていないとき)、リセット回路27は、リセット信号S7としてハイレベルを出力する。なお、このリセット信号S7がハイレベルのときであっても、第2コンパレータ23がRSフリップフロップ24のリセット入力Rに供給する立ち下がり検出パルス信号S5のハイレベル/ローレベルの切り替わりを妨げることは無い。
On the other hand, when the output signal value of the smoothing
なお、本実施形態では、リセット回路27がRSフリップフロップ24にリセット信号を送り続けることで直流検出回路20Aの動作を停止させることとしたが、他の方法で直流検出回路20Aの動作を停止させても良い。
In the present embodiment, the operation of the
本実施形態の交流検出回路20Bは、ケーブルCに流れる電流が例えば1キロヘルツ以下のパルス列(従って直流電流)である場合にも動作して、リセット回路27がRSフリップフロップ24の動作を停止させる。このため、ケーブルCにこのようなパルス列が流れることが分かっている場合には、外部制御信号S6をハイレベルに設定して、交流検出回路20Bに立ち上がり検出パルス信号S4の反転信号/S4が平滑回路26へ供給されないようにすることが望ましい。これにより、直流検出回路20Aに、パルス列を再現する、直流検出信号Sdを出力させることができる。
The
次に、本実施形態に係る通電状態判定装置100の全体動作を説明する。
Next, the overall operation of the energization
まず、通電状態判定装置100の使用者が、ケーブルCに交流電流センサ10をクランプする(図2A参照)。
First, the user of the energization
その後、スイッチSWがオンされて、このケーブルCに電流が流れ出すと、交流電流センサ10が立ち上がり検出信号S1を出力する(図3A、図6参照)。
Thereafter, when the switch SW is turned on and a current starts flowing through the cable C, the AC
CT検出信号出力部21は、この立ち上がり検出信号S1を、増幅し、CT検出信号S3として出力する(図6参照)。
The CT detection
第1コンパレータ22は、このCT検出信号S3を入力すると、立ち上がり検出パルス信号S4として信号値‘0’を出力する。このとき、第2コンパレータ23は、立ち下がり検出パルス信号S5を出力しない(すなわち、立ち下がり検出パルス信号S5の信号値は‘1’である)。
Upon receiving the CT detection signal S3, the
その結果、セット入力Sが‘0’になると共にリセット入力Rが‘1’となる。このため、RSフリップフロップ24は、反転出力/Qの出力値を‘1’(ハイレベル)に設定する(図5C、図6参照)。
As a result, the set input S becomes "0" and the reset input R becomes "1". Therefore, the RS flip-
その後、ケーブルCに流れる電流が安定すると、交流電流センサ10の出力は略零ボルトとなる(図6参照)。
Thereafter, when the current flowing through the cable C is stabilized, the output of the AC
その結果、CT検出信号出力部21が出力するCT検出信号S3の信号値も零ボルトとなり、これにより、第1、第2コンパレータ22,23の出力値(すなわち、RSフリップフロップ24のセット入力S及びリセット入力Rの信号値)は、共に‘1’となる。従って、RSフリップフロップ24の反転出力/Qの値は‘1’に維持される(図5C、図6参照)。
As a result, the signal value of the CT detection signal S3 output from the CT detection
次に、スイッチSWがオフされて、このケーブルCに電流が流れなくなると、交流電流センサ10が、立ち下がり検出信号S2を出力する(図3B、図6参照)。
Next, when the switch SW is turned off and the current stops flowing through the cable C, the AC
CT検出信号出力部21は、この立ち下がり検出信号S2を、増幅し、CT検出信号S3として出力する(図6参照)。
The CT detection
第2コンパレータ23は、このCT検出信号S3を入力すると、立ち下がり検出パルス信号S5として信号値‘0’を出力する。このとき、第1コンパレータ22は、立ち上がり検出パルス信号S4を出力しない(すなわち、立ち上がり検出パルス信号S4の信号値は‘1’である)。
Upon receiving the CT detection signal S3, the
その結果、セット入力Sが‘1’になると共にリセット入力Rが‘0’となる。このため、RSフリップフロップ24は、反転出力/Qの出力値を‘0’(ローレベル)に設定する(図5C、図6参照)。
As a result, the set input S becomes "1" and the reset input R becomes "0". Therefore, the RS flip-
以上のようにして、図6に示したような反転出力/Qの波形が形成される。この反転出力/Qは、直流検出信号Sdとして、直流検出回路20Aから出力される。
As described above, a waveform of the inverted output / Q as shown in FIG. 6 is formed. This inverted output / Q is output from the
ここで、ケーブルCに流れる電流が交流電流の場合、スイッチSWがオン状態を維持している間にも、このケーブルCに流れる電流は、立ち上がりと立ち下がりとを繰り返す。従って、交流電流センサ10は、スイッチSWがオン状態に維持されているにも拘わらず、立ち上がり検出信号S1と立ち下がり検出信号S2とを交互に出力する。例えば、50ヘルツの交流信号がケーブルCに流れているとき、交流電流センサ10は、20ミリ秒毎に立ち上がり検出信号S1又は立ち下がり検出信号S2を出力する。
Here, when the current flowing through the cable C is an alternating current, the current flowing through the cable C repeats rising and falling even while the switch SW is kept on. Therefore, the AC
このときも、CT検出信号出力部21は、これら立ち上がり検出信号S1及び立ち下がり検出信号S2を、CT検出信号S3に変換して出力する。
Also at this time, the CT detection
第1コンパレータ22は、直流の場合と同様、このCT検出信号S3から立ち上がり検出信号S1を抽出する。そして、CT検出信号S3が立ち上がり検出信号S1に対応している場合に、立ち上がり検出パルス信号S4として信号値‘0’を出力する。
The
この立ち上がり検出パルス信号S4は、交流検出停止回路25に入力される。
The rising detection pulse signal S4 is input to the AC
交流検出停止回路25は、外部制御信号S6がローレベルのときに、この立ち上がり検出パルス信号S4の反転パルス信号/S4を、平滑回路26へ供給する(上述)。
When the external control signal S6 is at a low level, the AC
この反転パルス信号/S4は平滑回路26に入力され、その結果、キャパシタ26bに電荷が蓄積される。そして、ケーブルCに流れる電流が交流電流の場合(すなわち、ケーブルCに流れる電流が上述の所定値を超えている場合)、この平滑回路26の出力電圧は上述の所定電位を超える値になる。一方、ケーブルCに流れる電流が直流電流の場合(すなわち、ケーブルCに流れる電流が上述の所定値以下の場合)、この平滑回路26の出力電圧は上述の所定電位以下の値になる。
This inverted pulse signal / S4 is input to the smoothing
平滑回路26の出力電位は、上述のように、交流検出信号Saとして外部へ出力されると共に、リセット回路27へ入力される。
As described above, the output potential of the smoothing
リセット回路27は、平滑回路26の出力信号値が上述の所定値を超えているとき(すなわち、ケーブルCに流れる電流が交流であるとき)に、リセット信号S7の信号値をローレベルに設定する。その結果、RSフリップフロップ24は、直流検出信号Sdを出力できない状態になる。
The
一方、リセット回路27は、平滑回路26の出力信号値が上述の所定値以下のとき(すなわち、ケーブルCに流れる電流が直流であるとき)に、リセット信号S7の信号値をハイレベルにする。その結果、RSフリップフロップ24は、直流検出信号Sdを出力できる状態になる。
On the other hand, the
その後、スイッチSWがオフされてケーブルCに電流が流れなくなると、立ち上がり検出パルス信号S4の出力が停止されるので、交流検出信号Saの出力も停止される。 Thereafter, when the switch SW is turned off and the current stops flowing through the cable C, the output of the rising detection pulse signal S4 is stopped, and the output of the AC detection signal Sa is also stopped.
以上説明したように、本実施形態の通電状態判定装置100では、ケーブルCに直流電流が流れるときは、直流検出回路20AはスイッチSWのオン/オフに応じて直流検出信号Sdのハイレベル/ローレベルを切り換え、交流検出回路20Bは交流検出信号Saを非アクティブレベルにする。一方、ケーブルCに交流電流が流れているときは、交流検出回路20BはスイッチSWのオン/オフに応じて交流検出信号Saの電位(アクティブ/非アクティブ)を切り換え、直流検出回路20Aは直流検出信号Sdを出力しない。従って、本実施形態の通電状態判定装置100によれば、通電状態の判定と、直流/交流の判定との、両方を行うことができる。従って、本実施形態の通電状態判定装置100によれば、利用者は、通電状態を監視したい場合に、ケーブルCに流れる電流の直流/交流の区別を調べる必要が無い。
As described above, in the conduction
また、本実施形態では、交流検出停止回路25を設けたので、ケーブルCにパルス列電流が流れている場合に、交流電流が流れていると誤認することを防止できる。
Further, in the present embodiment, since the AC
更に、本実施形態では、リセット回路27を設けたので、ケーブルCに交流電流が流れている場合には直流検出信号Sdが出力されない。このため、本実施形態によれば、流れる電流の直流/交流の区別を、利用者に認識させやすくなる。
Further, in the present embodiment, since the
加えて、本実施形態によれば、交流検出回路20Bの交流検出信号Saを、キャパシタ26bのキャパシタンスを調節することによって生成したので、回路構成を簡単にしてコストを低減できる。
In addition, according to the present embodiment, since the AC detection signal Sa of the
更に、本実施形態では、第1、第2コンパレータ22,23とRSフリップフロップ24とを用いて直流検出回路20Aを構成したので、簡単な回路構成で、直流検出信号Sdやエッジ検出パルス信号(本実施形態では、立ち上がり検出パルス信号S4)を生成することができる。
Furthermore, in the present embodiment, the
10 交流電流センサ
11 本体部
12 クランプ部
20 信号処理回路
20A 直流検出回路
20B 交流検出回路
21 検出信号出力部
22 コンパレータ
23 コンパレータ
24 フリップフロップ
25 交流検出停止回路
26 平滑回路
26a ダイオード
26b キャパシタ
27 リセット回路
100 通電状態判定装置DESCRIPTION OF
Claims (5)
判定対象となる電線の電流の時間的変化を検出して検出信号波を出力する非接触型の交流電流センサと、
該交流電流センサから出力された該検出信号波をコンパレータへ入力し、該コンパレータによって立ち上がり検出パルス信号及び立ち下がり検出パルス信号を生成し、該立ち上がり検出パルス信号及び該立ち下がり検出パルス信号をフリップフロップ回路に入力し直流検出信号を生成して出力する直流検出回路と、
該直流検出回路から該立ち上がり検出パルス信号又は該立ち下がり検出パルス信号の少なくとも一方をエッジ検出パルス信号として入力して平滑化することにより、交流検出信号を生成して出力する交流検出回路と、
を備えることを特徴とする通電状態判定装置。 An energization state determination device that determines an energization state of an electric wire through which a DC current or an AC current flows,
A non-contact type AC current sensor that outputs a detection signal wave by detecting a temporal change in the current of the electric wire to be determined,
The detection signal wave output from the AC current sensor is input to a comparator, the comparator generates a rising detection pulse signal and a falling detection pulse signal, and the rising detection pulse signal and the falling detection pulse signal are flip-flop A DC detection circuit that inputs to the circuit, generates and outputs a DC detection signal,
An AC detection circuit that generates and outputs an AC detection signal by inputting and smoothing at least one of the rising detection pulse signal or the falling detection pulse signal as an edge detection pulse signal from the DC detection circuit,
An energization state determination device, comprising:
前記交流電流センサが出力した前記検出信号波の信号値を所定の第1閾値と比較することによって前記立ち上がり検出パルス信号を生成する第1コンパレータと、
前記交流電流センサが出力した前記検出信号波の信号値を所定の第2閾値と比較することによって前記立ち下がり検出パルス信号を生成する第2コンパレータと、
前記立ち上がり検出パルス信号を入力したときにアクティブレベルの前記直流検出信号を出力し、且つ、前記立ち下がり検出パルス信号を入力したときに非アクティブレベルの前記直流検出信号を出力するRSフリップフロップと、
を備えることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の通電状態判定装置。The DC detection circuit,
A first comparator that generates the rising detection pulse signal by comparing a signal value of the detection signal wave output by the AC current sensor with a predetermined first threshold value;
A second comparator that generates the falling detection pulse signal by comparing a signal value of the detection signal wave output by the AC current sensor with a predetermined second threshold value;
An RS flip-flop that outputs the DC detection signal at an active level when the rising detection pulse signal is input, and outputs the DC detection signal at an inactive level when the falling detection pulse signal is input,
The energization state determination device according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
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