JP7124042B2 - Surge current detection device, surge counter, communication system, and surge current detection method - Google Patents
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Description
本発明は、サージ電流検出装置、サージカウンタ、通信システム、および、サージ電流検出方法に関する。 The present invention relates to a surge current detection device, a surge counter, a communication system, and a surge current detection method.
落雷による雷サージ電流は、通信装置や情報端末等に過電圧を印加し、装置を故障させる恐れがある。サージカウンタは、電力系統に流れるサージ電流を検出する装置であり、例えば、サージ対策用にＳＰＤ（サージ防護装置）を適用した場合に、ＳＰＤにサージ電流が流れたのを検知し、損傷確認や、ＳＰＤの効果を確認するために使用されている。特許文献１には、サージカウンタに使用される電流センサの構成例が記載されている。
A lightning surge current caused by a lightning strike may apply an overvoltage to a communication device, an information terminal, or the like, causing the device to malfunction. A surge counter is a device that detects a surge current flowing in an electric power system. , has been used to confirm the effect of SPD.
特許文献１に記載されている電流センサは、コアと検出コイルとからなるカレントトランス（以下、ＣＴという）を用いて構成されている。ＣＴを用いる構成では、電源線（零相）やアース線をＣＴの中央に貫通させ、サージ電流通過の際に、ＣＴで発生する電流が、ＣＴ配線の端部に接続された抵抗やフォトカプラの発光素子に流れることで、抵抗で発生した電圧降下やフォトカプラの受光素子の出力から、サージの大きさや有無が検出される。
The current sensor described in
しかしながら、ＣＴは高価なため装置コストが高くなるという課題がある。また、ＣＴはサイズが大きいため、機器内部への搭載が困難であるという課題がある。また、ＣＴは、測定電流範囲が狭く、サージ電流に対して小さすぎるため、大きなサージ電流が流れるとＣＴが磁気飽和し、ＣＴの故障や特性変化につながる恐れがあるという課題がある。また、サージ信号を電圧で出力する場合、複雑な増幅や演算を行う特別な電子回路が追加で必要となる場合があるという課題がある。 However, since CT is expensive, there is a problem that the equipment cost increases. Moreover, since the size of the CT is large, there is a problem that it is difficult to mount the CT inside the equipment. In addition, since the CT has a narrow measurement current range and is too small for a surge current, there is a problem that when a large surge current flows, the CT is magnetically saturated, which may lead to failure or characteristic change of the CT. In addition, when a surge signal is output as a voltage, there is a problem that a special electronic circuit for performing complicated amplification and calculation may be additionally required.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、上記課題の少なくとも一つを解決することができるサージ電流検出装置、サージカウンタ、通信システム、および、サージ電流検出方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a surge current detection device, a surge counter, a communication system, and a surge current detection method that can solve at least one of the above problems. and
上記課題を解決するため、本発明の一態様は、サージ防護素子と、前記サージ防護素子を搭載するサージ防護素子搭載プリント基板と、前記サージ防護素子搭載プリント基板に形成された導体パターンを介して前記サージ防護素子に流れる電流によって前記サージ防護素子搭載プリント基板周囲の空間に発生する磁界を検出して前記磁界に応答する１対のリードと前記リードの応答に応じてオンまたはオフする前記リードの接点とを含むリードスイッチとして形成され、前記１対のリードの磁界に対する応答に応じて前記リードの接点をオンまたはオフにする磁気センサとを備え、前記リードの接点の動作方向が、前記サージ防護素子に流れる電流の経路に含まれる導体の円周方向に向くように、前記磁気センサが設置され、前記磁気センサは、前記サージ防護素子に流れるサージ電流を前記リードの接点の動作状態に基づいて検出するサージ電流検出装置である。 In order to solve the above problems, one aspect of the present invention provides a surge protection element, a surge protection element-mounted printed board on which the surge protection element is mounted, and a conductor pattern formed on the surge protection element-mounted printed board. A pair of leads that detect a magnetic field generated in a space around the printed circuit board on which the surge protection device is mounted due to the current flowing through the surge protection device and respond to the magnetic field, and the leads that are turned on or off according to the response of the leads. and a magnetic sensor for turning the reed contacts on or off in response to a magnetic field of the pair of reeds, wherein the direction of movement of the reed contacts determines the surge protection. The magnetic sensor is installed so as to face the circumferential direction of the conductor included in the path of the current flowing through the element, and the magnetic sensor senses the surge current flowing through the surge protection element based on the operating state of the contact of the lead. It is a surge current detector to detect.
また、本発明の一態様は、前記磁気センサを搭載する磁気センサ搭載プリント基板が、前記サージ防護素子搭載プリント基板と共通である。 Further, according to one aspect of the present invention, a magnetic sensor-mounted printed circuit board on which the magnetic sensor is mounted is common to the surge protective element-mounted printed circuit board.
また、本発明の一態様は、前記磁気センサを搭載する磁気センサ搭載プリント基板が、前記サージ防護素子搭載プリント基板に搭載された補助プリント基板である。 Further, according to one aspect of the present invention, the magnetic sensor-mounted printed circuit board on which the magnetic sensor is mounted is an auxiliary printed circuit board mounted on the surge protective element-mounted printed circuit board.
また、本発明の一態様は、前記磁気センサが、前記リードの接点のオンまたはオフの状態で前記磁界の検出結果を出力するものであって、前記磁気センサ搭載プリント基板に、前記磁気センサの各端子が接続される各ランドが、各前記磁気センサと前記導体パターンとの距離が互いに異なるように複数組み設けられている。 Further, according to one aspect of the present invention, the magnetic sensor outputs the detection result of the magnetic field in an ON or OFF state of the contact of the lead, and the magnetic sensor mounting printed circuit board is provided with the magnetic sensor. Each land to which each terminal is connected is provided in a plurality of sets so that the distances between each magnetic sensor and the conductor pattern are different from each other.
また、本発明の一態様は、前記複数組み設けられている各ランドに、複数の前記磁気センサが半田付けされていて、さらに、前記複数の磁気センサのいずれかを選択する選択回路を備える。 In one aspect of the present invention, a plurality of magnetic sensors are soldered to each of the plurality of sets of lands, and a selection circuit is provided to select one of the plurality of magnetic sensors.
また、本発明の一態様は、上記サージ電流検出装置と、前記磁気センサの出力に基づいてサージ電流の発生回数をカウントするカウンタ部とを備えるサージカウンタである。 Another aspect of the present invention is a surge counter including the surge current detection device described above and a counter section that counts the number of surge current occurrences based on the output of the magnetic sensor.
また、本発明の一態様は、上記サージカウンタと、通信装置とを備える通信システムである。 Another aspect of the present invention is a communication system including the surge counter and a communication device.
また、本発明の一態様は、サージ防護素子と、前記サージ防護素子を搭載するサージ防護素子搭載プリント基板と、前記サージ防護素子搭載プリント基板に形成された導体パターンを介して前記サージ防護素子に流れる電流によって前記サージ防護素子搭載プリント基板周囲の空間に発生する磁界を検出して前記磁界に応答する１対のリードと前記リードの応答に応じてオンまたはオフする前記リードの接点とを含むリードスイッチとして形成され、前記１対のリードの磁界に対する応答に応じて前記リードの接点をオンまたはオフにする磁気センサとを用いるサージ電流検出方法であって、前記リードの接点の動作方向が、前記サージ防護素子に流れる電流の経路に含まれる導体の円周方向に向くように、前記磁気センサを設置して、前記サージ防護素子に流れるサージ電流の検出結果を前記リードの接点のオンまたはオフの状態で出力するサージ電流検出方法である。
In one aspect of the present invention, there is provided a surge protection element, a surge protection element-mounted printed circuit board on which the surge protection element is mounted, and a conductor pattern formed on the surge protection element-mounted printed circuit board. A lead including a pair of leads for detecting a magnetic field generated in the space around the printed circuit board mounted with the surge protection device by the flowing current and responding to the magnetic field, and contacts of the leads that are turned on or off in response to the response of the leads. and a magnetic sensor configured as a switch to turn the reed contacts on or off in response to the magnetic field of the pair of reeds, the direction of actuation of the reed contacts being: The magnetic sensor is installed so as to face the circumferential direction of the conductor included in the path of the current flowing through the surge protective element, and the detection result of the surge current flowing through the surge protective element is turned on or off of the contact of the lead. This is a surge current detection method that outputs in the state of
本発明の各態様によれば、サイズの縮小やコストの低減を容易に図ることができる。 According to each aspect of the present invention, size reduction and cost reduction can be easily achieved.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、各図において同一または対応する構成には同一の符号を用いて説明を適宜省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each figure, the same reference numerals are used for the same or corresponding configurations, and the description thereof will be omitted as appropriate.
（通信システムの構成例）
図１は、本発明の一実施形態に係る通信システムの構成例を示す模式図である。図２は、本発明の一実施形態に係る通信システムの他の構成例を示す模式図である。
(Configuration example of communication system)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a communication system according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram showing another configuration example of the communication system according to one embodiment of the present invention.
図１に示す通信システム５は、通信装置４と、サージカウンタ２を備える。サージカウンタ２は、サージ電流検出装置１と、カウンタ部３を、例えば一つの筐体内に一体的に備える。通信装置４は、無線あるいは有線の通信装置であり、電源線６と接地線７を介して供給される電力によって動作する。
A
サージ電流検出装置１は、サージ防護素子１１と、磁気センサとしてのリードスイッチ１２と、端子１３～１６を備える。
A
サージ防護素子１１は、両端子間に印加される電圧が低い場合には電気抵抗が高く、所定の以上の電圧が印加されると電気抵抗が低くなる性質を持つ非線形素子であり、例えば、バリスタ、ガス入り放電管、ツェナーダイオード、サージ防護サイリスタ等である。サージ防護素子１１は、一方の端子が端子１５を介して電源線６に接続され、他方の端子が端子１６を介して接地線７に接続されている。サージ防護素子１１は、端子１５と端子１６の間に雷サージ等の過電圧が印加された場合にサージ電流を端子１５から端子１６へと流すことで過電圧が通信装置４に印加されることを防止する。
The
リードスイッチ１２は、磁性体である１対のリード１２１およびリード１２２を備え、外部磁界の作用によって接点部１２３と接点部１２４をオンまたはオフさせる磁気センサである。接点部１２３と接点部１２４は、ガラス管１２５内の空間部１２６に不活性ガスとともに封入されている。また、リード１２１は端子１３に接続され、リード１２２は端子１４に接続されている。リードスイッチ１２は、通常時は接点部１２３と接点部１２４との間をオフとし、サージ防護素子１１に流れるサージ電流が発生した磁界がリード１２１とリード１２２の軸方向から作用したときに接点部１２３と接点部１２４との間をオンとする。
The
サージ電流検出装置１は、サージ防護素子１１を備えることでサージ防護デバイス（ＳＰＤ；Ｓｕｒｇｅ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ Ｄｅｖｉｃｅ）としての機能を有するとともに、リードスイッチ１２を備えることでサージ電流検出装置としての機能を有する。
The surge
カウンタ部３は、端子３１、端子３２、デコードカウンタＩＣ（集積回路）３３と、トランジスタモジュール３４と、７セグメントＬＥＤ（発光ダイオード）３５と、リセットスイッチＲＳと、複数の抵抗Ｒと、複数のコンデンサＣとを備える。なお、複数の抵抗Ｒの各抵抗値と複数のコンデンサＣの静電容量は互いに同一または不同である。
The
デコードカウンタＩＣ３３は、例えば、端子３１と端子３２の間がオフからオンになった回数をカウントして記憶保持するとともに、カウント結果（累積値）を７セグメントＬＥＤ３５で表示するための制御信号を出力する。トランジスタモジュール３４は、デコードカウンタＩＣ３３が出力した制御信号に基づき７セグメントＬＥＤ３５を駆動する。カウンタ部３は、「５Ｖ」と「ＧＮＤ」（グランド）で示す電源端子から供給される直流５Ｖを電源として動作し、端子３１と端子３２の間がオフからオンになった回数をカウントして、カウントした結果を７セグメントＬＥＤ３５に表示する。また、リセットスイッチＲＳがオンされた場合にカウント値をリセットする。
The
一方、図２に示す通信システム５ａは、通信装置４と、サージカウンタ２ａを備える。サージカウンタ２ａは、サージ電流検出装置１と、電子カウンタ装置（カウンタ部）３ａを備える。図２に示す構成では、電子カウンタ装置３ａは、例えば市販されている汎用のカウンタ装置であり、サージ電流検出装置１の端子１３と端子１４に対してケーブルを介して外付で接続される。電子カウンタ装置３ａは、端子１３と端子１４の間がオフからオンになった回数をカウントして記憶保持するとともに、カウント結果（累積値）を表示部３５ａに表示する。
On the other hand, a
（サージ電流検出装置１の第１の構成例（サージ電流検出装置１ａ））
次に、図３を参照して、図１および図２に示すサージ電流検出装置１の第１の構成例（サージ電流検出装置１ａとする）について説明する。図３は、本発明の一実施形態に係るサージ電流検出装置の構成例を示す斜視図である。ただし、図３および以下で参照する図４～図１０では、各構成要素の相対的な位置関係と接続関係をおおむね正確に表し、各構成要素の大きさや形状と各要素間の距離は必ずしも正確に表していない。
(First Configuration Example of Surge Current Detector 1 (Surge
Next, referring to FIG. 3, a first configuration example (referred to as surge
図３に示すサージ電流検出装置１ａは、プリント基板１０ａを備え、同一のプリント基板１０ａ上に図１および図２に示すサージ防護素子１１とリードスイッチ１２を搭載している。プリント基板１０ａは、端子１３と、端子１４と、端子１５と、端子１６とを外付けのリード線等が接続可能な端子として備える。また、プリント基板１０ａは、４個の取り付け用の貫通穴Ｈ１と、リードスイッチ１２のガラス管１２５の取り付け位置に対応する部分に配置された開口部Ｈ２を備える。サージ防護素子１１の一方のリード（端子）１１１は配線パターン１５１を介して端子１５に接続されているランドＬ１１１に半田付けされ、他方のリード（端子）１１２は配線パターン１６１を介して端子１６に接続されているランドＬ１１２に半田付けされている。
A surge
なお、本実施形態では、プリント基板に形成されている端子、ランド、および配線パターンを総称して導体パターンという。また、ランドは、配線パターンの先端や中間部等において部品の端子を半田付けする部分である。なお、各実施形態において、リード部品用のランドにはスルーホールが設けられている。 In this embodiment, the terminals, lands, and wiring patterns formed on the printed circuit board are collectively referred to as conductor patterns. Also, the land is a portion to which the terminal of the component is soldered at the tip or intermediate portion of the wiring pattern. In addition, in each embodiment, the land for the lead component is provided with a through hole.
リードスイッチ１２の一方のリード１２１は端子１３に接続されている配線パターン１３１に半田付けされ、他方のリード１２２は端子１４に接続されている配線パターン１４１に半田付けされている。なお、リード１２１とリード１２２の各端部は表面実装に適した形状を有し、また、配線パターン１３１と配線パターン１４１は一部、リード１２１とリード１２２を半田付けするのに適した形状を有している。この場合、リードスイッチ１２は、プリント基板１０ａに形成された配線パターン１６１等の導体パターンやリード１１２を介してサージ防護素子１１に流れる電流によってプリント基板１０ａ周囲の空間に発生する磁界を検出する磁気センサとして機能する。また、リードスイッチ１２は、サージ防護素子１１に所定のサージ電流が流れた場合にオンする位置に所定の角度で固定されている。
One
サージ電流検出装置１ａにおいて、プリント基板１０ａは、リードスイッチ１２（磁気センサ）を搭載する磁気センサ搭載プリント基板であるとともに、サージ防護素子１１を搭載するサージ防護素子搭載プリント基板であり、磁気センサ搭載プリント基板とサージ防護素子搭載プリント基板が共通（同一）である。サージ電流検出装置１ａによれば、ＣＴを使用する場合と比較して、サイズの縮小やコストの低減を容易に図ることができる。
In the surge
（サージ電流検出装置１の第２の構成例（サージ電流検出装置１ｂ））
次に、図４を参照して、図１および図２に示すサージ電流検出装置１の第２の構成例（サージ電流検出装置１ｂとする）について説明する。図４は、本発明の一実施形態に係るサージ電流検出装置の構成例を示す斜視図である。なお、サージ電流検出装置１ｂは、図３に示すサージ電流検出装置１ａに対してリードスイッチ１２を搭載するための構成が一部異なる。以下、サージ電流検出装置１ａと相違する部分について主に説明する。
(Second Configuration Example of Surge Current Detector 1 (Surge
Next, a second configuration example of the surge
図４に示すサージ電流検出装置１ｂは、プリント基板１０ｂを備え、同一のプリント基板１０ｂ上に図１および図２に示すサージ防護素子１１とリードスイッチ１２を搭載している。プリント基板１０ｂは、ランドＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、およびＬ６を備える。ランドＬ１、Ｌ２およびＬ３は、配線パターン１３１に設けられている。ランドＬ４、Ｌ５、およびＬ６は、配線パターン１４１に設けられている。ランドＬ１およびランドＬ４は１個のリードスイッチ１２の各リード１２１および１２２の取り付け用である。ランドＬ２およびランドＬ５は１個のリードスイッチ１２の各リード１２１および１２２の取り付け用である。ランドＬ３およびランドＬ６は１個のリードスイッチ１２の各リード１２１および１２２の取り付け用である。ランドＬ１とランドＬ４の組、ランドＬ２とランドＬ５の組、または、ランドＬ３とランドＬ６の組のいずれかを選択してリードスイッチ１２を搭載すれば、サージ電流の検出値（オフからオンになるサージ電流値）を変化させることができる。なお、検出できるサージ電流は、ランドＬ３とランドＬ６の組→ランドＬ２とランドＬ５の組→ランドＬ１とランドＬ４の組の順で小さくできる。なお、図４では、ランドＬ１とランドＬ４にリードスイッチ１２が取り付けられている。
A surge
サージ電流検出装置１ｂにおいて、プリント基板１０ｂは、リードスイッチ１２（磁気センサ）を搭載する磁気センサ搭載プリント基板であるとともに、サージ防護素子１１を搭載するサージ防護素子搭載プリント基板であり、磁気センサ搭載プリント基板とサージ防護素子搭載プリント基板が共通である。また、リードスイッチ１２（磁気センサ）は、オンまたはオフの状態でサージ防護素子１１に流れる電流によってプリント基板１０ａ周囲の空間に発生する磁界の検出結果を出力する。また、プリント基板１０ｂ（磁気センサ搭載プリント基板）には、リードスイッチ１２の各端子（リード１２１およびリード１２２）が接続される各ランドが、各ランドに取り付けられた状態の各リードスイッチ１２と配線パターン１６１等の導体パターンとの距離が互いに異なるように複数組み設けられている。この場合、サージ電流検出装置１ｂでは、サージ電流の検出値の設定は３段階となるが、サージ電流検出装置１ａと比較し、リードスイッチ１２の取り付けが容易であり、検出精度のばらつきを容易に抑えることができる。また、サージ電流検出装置１ａと同様、サージ電流検出装置１ｂによれば、ＣＴを使用する場合と比較して、サイズの縮小やコストの低減を容易に図ることができる。
In the surge
（サージ電流検出装置１の第３の構成例（サージ電流検出装置１ｃ））
次に、図５を参照して、図１および図２に示すサージ電流検出装置１の第３の構成例（サージ電流検出装置１ｃとする）について説明する。図５は、本発明の一実施形態に係るサージ電流検出装置の構成例を示す斜視図である。なお、図５に示すサージ電流検出装置１ｃは、図４に示すサージ電流検出装置１ｂに対して、次の点が異なる。すなわち、図５に示すサージ電流検出装置１ｃは、複数組み設けられている各ランドＬ１～Ｌ６に、複数のリードスイッチ１２（磁気センサ）が半田付けされているとともに、複数のリードスイッチ１２のいずれかを選択するディップ（ＤＩＰ）スイッチ１７（選択回路）を備えている点が図４に示すサージ電流検出装置１ｂと異なる。以下、サージ電流検出装置１ｂと相違する部分について主に説明する。
(Third Configuration Example of Surge Current Detector 1 (
Next, a third configuration example of the surge
図５に示すサージ電流検出装置１ｃは、プリント基板１０ｃを備え、同一のプリント基板１０ｃ上に図１および図２に示すサージ防護素子１１と３個のリードスイッチ１２を搭載している。プリント基板１０ｃは、ランドＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、およびＬ６を備える。ランドＬ１、Ｌ２およびＬ３は、ディップスイッチ１７を介して配線パターン１３１に接続されている。ディップスイッチ１７は、３個のスイッチを有し、各スイッチがランドＬ１、Ｌ２およびＬ３と端子１３との間を独立して遮断（オフ）したり接続（オン）したりする。ランドＬ４、Ｌ５、およびＬ６は、配線パターン１４１に設けられている。ディップスイッチ１７が有する３個のスイッチのいずれか１つをオンにし、他の２つをオフすれば、ランドＬ１とランドＬ４に接続された１個のリードスイッチ１２、ランドＬ２とランドＬ５に接続された１個のリードスイッチ１２、または、ランドＬ３とランドＬ６に接続された１個のリードスイッチ１２のいずれかを選択して端子１３と端子１４の間に接続することができる。この構成によれば、ディップスイッチ１７の切替によってサージ電流の検出値（オフからオンになるサージ電流値）を変化させることができる。なお、検出できるサージ電流は、ランドＬ３とランドＬ６の組→ランドＬ２とランドＬ５の組→ランドＬ１とランドＬ４の組の順で小さくできる。
A surge
サージ電流検出装置１ｃにおいて、プリント基板１０ｃは、リードスイッチ１２（磁気センサ）を搭載する磁気センサ搭載プリント基板であるとともに、サージ防護素子１１を搭載するサージ防護素子搭載プリント基板であり、磁気センサ搭載プリント基板とサージ防護素子搭載プリント基板が共通である。また、サージ電流検出装置１ａおよび１ｂと同様、サージ電流検出装置１ｃによれば、ＣＴを使用する場合と比較して、サイズの縮小やコストの低減を容易に図ることができる。また、サージ電流検出装置１ｃでは、工場出荷後にサージ電流の検出値を容易に変化させることができる。
In the surge
（サージ電流検出装置１の第４の構成例（サージ電流検出装置１ｄ））
次に、図６および図７を参照して、図１および図２に示すサージ電流検出装置１の第４の構成例（サージ電流検出装置１ｄとする）について説明する。図６および図７は、本発明の一実施形態に係るサージ電流検出装置の構成例を示す斜視図である。図６は、サージ電流検出装置１ｄが備える２つのプリント基板１０ｄおよびプリント基板１８ｄを別々に示す。図７は、プリント基板１０ｄに、プリント基板１８ｄに垂直に取り付けた状態を示す。
(Fourth Configuration Example of Surge Current Detector 1 (Surge
Next, a fourth configuration example of the surge
プリント基板１０ｄは、端子１５と、端子１６と、４個の取り付け用の貫通穴Ｈ１と、プリント基板１８ｄの取り付け用のランドＬ７とランドＬ８を備える。サージ防護素子１１の一方のリード１１１は配線パターン１５１を介して端子１５に接続されているランドＬ１１１に半田付けされ、他方のリード１１２は配線パターン１６１を介して端子１６に接続されているランドＬ１１２に半田付けされている。
The printed
一方、プリント基板１８ｄは、端子１３と、端子１４と、ランドＬ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４、Ｌ１５、およびＬ１６と、リード１８１と、リード１８２と、開口部Ｈ３を備える。ランドＬ１１、Ｌ１２およびＬ１３は、端子１３に接続されている配線パターン１３１に設けられている。ランドＬ１４、Ｌ１５、およびＬ１６は、端子１４に接続されている配線パターン１４１に設けられている。ランドＬ１１およびランドＬ１４は１個のリードスイッチ１２の各リード１２１および１２２の取り付け用である。ランドＬ１２およびランドＬ１５は１個のリードスイッチ１２の各リード１２１および１２２の取り付け用である。ランドＬ１３およびランドＬ１６は１個のリードスイッチ１２の各リード１２１および１２２の取り付け用である。ランドＬ１１とランドＬ１４の組、ランドＬ１２とランドＬ１５の組、または、ランドＬ１３とランドＬ１６の組のいずれかを選択してリードスイッチ１２を搭載すれば、サージ電流の検出値（オフからオンになるサージ電流値）を変化させることができる。なお、検出できるサージ電流は、ランドＬ１３とランドＬ１６の組→ランドＬ１２とランドＬ１５の組→ランドＬ１１とランドＬ１４の組の順で小さくできる。
On the other hand, the printed
プリント基板１８ｄのリード１８１をプリント基板１０ｄのランドＬ７に取り付けるとともに、プリント基板１８ｄのリード１８２をプリント基板１０ｄのランドＬ８に取り付けることで、図７に示すようにプリント基板１８ｄをプリント基板１０ｄに垂直に搭載することができる。この場合、配線パターン１６１を軸とする円（円柱）の円周方向Ｄ１と、リードスイッチ１２の軸方向Ｄ２が平行関係となる。また、この場合、プリント基板１０ｄが、サージ防護素子１１を搭載するサージ防護素子搭載プリント基板である。また、プリント基板１８ｄが、リードスイッチ１２（磁気センサ）を搭載する磁気センサ搭載プリント基板であり、サージ防護素子搭載プリント基板に搭載された補助プリント基板である。サージ電流検出装置１ｄによれば、ＣＴを使用する場合と比較して、サイズの縮小やコストの低減を容易に図ることができる。
By attaching the
（サージ電流検出装置１の第５の構成例（サージ電流検出装置１ｅ））
次に、図８を参照して、図１および図２に示すサージ電流検出装置１の第５の構成例（サージ電流検出装置１ｅとする）について説明する。図５は、本発明の一実施形態に係るサージ電流検出装置の構成例を示す斜視図である。ただし、サージ電流検出装置１ｅは、図６および図７に示すサージ電流検出装置１ｄに対して、プリント基板１０ｄに搭載される補助プリント基板の構成のみが異なる。そのため、図８では、補助プリント基板であるプリント基板１８ｅのみを示している。
(Fifth Configuration Example of Surge Current Detector 1 (Surge
Next, a fifth configuration example of the surge
図８に示すプリント基板１８ｅは、ランドＬ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４、Ｌ１５、およびＬ１６を備える。ランドＬ１１、Ｌ１２およびＬ１３は、ディップスイッチ１７を介して端子１３に接続されている。ディップスイッチ１７は、３個のスイッチを有し、各スイッチがランドＬ１１、Ｌ１２およびＬ１３と端子１３との間を独立して遮断（オフ）したり接続（オン）したりする。ランドＬ１４、Ｌ１５、およびＬ１６は、配線パターン１４１に設けられている。ディップスイッチ１７が有する３個のスイッチのいずれか１つをオンにし、他の２つをオフすれば、ランドＬ１１とランドＬ１４に接続された１個のリードスイッチ１２、ランドＬ１２とランドＬ１５に接続された１個のリードスイッチ１２、または、ランドＬ１３とランドＬ１６に接続された１個のリードスイッチ１２のいずれかを選択して端子１３と端子１４の間に接続することができる。この構成によれば、ディップスイッチ１７の切替によってサージ電流の検出値（オフからオンになるサージ電流値）を変化させることができる。なお、検出できるサージ電流は、ランドＬ１３とランドＬ１６の組→ランドＬ１２とランドＬ１５の組→ランドＬ１１とランドＬ１４の組の順で小さくできる。
The printed
また、プリント基板１８ｅのリード１８１を図６に示すプリント基板１０ｄのランドＬ７に取り付けるとともに、プリント基板１８ｄのリード１８２をプリント基板１０ｄのランドＬ８に取り付けることで、プリント基板１８ｅをプリント基板１０ｄに垂直に搭載することができる。サージ電流検出装置１ｅによれば、ＣＴを使用する場合と比較して、サイズの縮小やコストの低減を容易に図ることができる。
Moreover, by attaching the
（サージカンターの他の構成例）
次に、図９を参照して、図１に示すサージカウンタ２の他の構成例について説明する。図９は、本発明の一実施形態に係るサージカウンタの構成例を示す模式図である。
(Another configuration example of a surge counter)
Next, another configuration example of the
図９に示すサージカウンタ２ｆは、サージ電流検出装置１ｆと、カウンタ部３ｆを備える。サージ電流検出装置１ｆは、磁気センサとして、リードスイッチ１２の代わりにホールＩＣ１２ａを備える。
A
サージ電流検出装置１ｆは、プリント基板１０ｆを備え、同一のプリント基板１０ｆ上に図１および図２に示すサージ防護素子１１と、磁気センサとしてのホールＩＣ１２ａを搭載している。プリント基板１０ｆは、端子１９１と、端子１９２と、端子１９３と、端子１５と、端子１６とを外付けのリード線等が接続可能な端子として備える。また、プリント基板１０ｆは、４個の取り付け用の貫通穴Ｈ１と、ホールＩＣ１２ａのパッケージの取り付け位置に対応する部分に配置された開口部Ｈ２を備える。サージ防護素子１１の一方のリード（端子）１１１は配線パターン１５１を介して端子１５に接続されているランドＬ１１１に半田付けされ、他方のリード（端子）１１２は配線パターン１６１を介して端子１６に接続されているランドＬ１１２に半田付けされている。
The surge
ホールＩＣ１２ａは、ホール素子、増幅回路等を内蔵し、外部から供給された電源（この例では５ＶとＧＮＤ）で動作し、ホール素子の出力を増幅回路で増幅し、ホール素子に垂直に印加された磁界（磁場）の大きさと向きをリニア出力する。ホールＩＣ１２ａは、１個の検出結果の出力端子と２個の電源端子を有し、出力端子を端子１９１に接続されているランドＬ２１に接続し、電源端子（ＧＮＤ）を端子１９２に接続されているランドＬ２２に接続し、電源端子（５Ｖ）を端子１９３に接続されているランドＬ２３に接続している。ホールＩＣ１２ａは、磁界の検出方向が、サージ電流が流れる導体の円周方向となるように配置されている。
The
カウンタ部３ｆは、端子３０１と、端子３０２と、端子３０３と、マイコン（マイクロコントローラ）３０４と、液晶表示モジュール３０５と、コンデンサＣを備える。端子３０１は、サージ電流検出装置１ｆの端子１９１に接続され、ホールＩＣ１２ａの出力信号をマイコン３０４のアナログ入力端子３０４ａに入力する。端子３０２は、サージ電流検出装置１ｆの端子１９２に接続され、また、グランド（ＧＮＤ）に接続される。端子３０３は、サージ電流検出装置１ｆの端子１９３に接続され、また、電源（５Ｖ）に接続される。マイコン３０４は、サージ電流検出装置１ｆが出力したアナログ電圧信号から磁束密度を求め、サージ電流（例えばピーク値）を演算して検出する。マイコン３０４は、サージ電流を検出した回数（発生したサージ電流の回数）や検出したサージ電流の大きさを示す数値や文字、記号を液晶表示モジュール３０５に表示する。
The
サージ電流検出装置１ｆにおいて、プリント基板１０ｆは、ホールＩＣ１２ａ（磁気センサ）を搭載する磁気センサ搭載プリント基板であるとともに、サージ防護素子１１を搭載するサージ防護素子搭載プリント基板であり、磁気センサ搭載プリント基板とサージ防護素子搭載プリント基板が共通（同一）である。サージ電流検出装置１ｆによれば、ＣＴを使用する場合と比較して、サイズの縮小やコストの低減を容易に図ることができる。
In the surge
（サージ電流検出装置１ｆの変形例（サージ電流検出装置１ｇ））
次に、図１０を参照して、図９に示すサージ電流検出装置１ｆの変形例（サージ電流検出装置１ｇとする）について説明する。図１０は、本発明の一実施形態に係るサージ電流検出装置の構成例を示す斜視図である。
(Modified Example of
Next, a modification of the surge
サージ電流検出装置１ｇは、プリント基板１０ｄと、プリント基板１８ｇから構成される。プリント基板１０ｄは、図６および図７を参照して説明したサージ電流検出装置１ｄが備えるプリント基板１０ｄと同一である。プリント基板１０ｇは、端子１９１と、端子１９２と、端子１９３とを外付けのリード線等が接続可能な端子として備える。プリント基板１８ｇは、ホールＩＣ１２ａと、ホールＩＣ１２ａのパッケージの取り付け位置に対応する部分に配置された開口部Ｈ３を備える。ホールＩＣ１２ａは、１個の検出結果の出力端子と２個の電源端子を有し、出力端子を端子１９１に接続されているランドＬ３１に接続し、電源端子（ＧＮＤ）を端子１９２に接続されているランドＬ３２に接続し、電源端子（５Ｖ）を端子１９３に接続されているランドＬ３３に接続している。ホールＩＣ１２ａは、磁界の検出方向が、サージ電流が流れる導体の円周方向となるように配置されている。
The surge
プリント基板１０ｄは、サージ防護素子１１を搭載するサージ防護素子搭載プリント基板である。また、プリント基板１８ｇは、ホールＩＣ１２ａ（磁気センサ）を搭載する磁気センサ搭載プリント基板であり、サージ防護素子搭載プリント基板に搭載された補助プリント基板である。サージ電流検出装置１ｇによれば、ＣＴを使用する場合と比較して、サイズの縮小やコストの低減を容易に図ることができる。
The printed
（各実施形態（各構成例）についての補足説明および作用・効果）
上記構成例において、磁気センサとしてリードスイッチ１２を用いる場合、サージ電流の検知を、サージ電流がプリント基板上の導体に流れたときに、導体の円周方向に発生する磁界変化により、リードスイッチ１２がＯＦＦ⇒ＯＮ⇒ＯＦＦへ過渡的に変化することで検知し、サージ発生をカウントする。その際、リードスイッチ１２の導体近傍への配置は、リードスイッチ１２の接点の動作方向が導体の円周方向を向くよう設置することで、接点が磁界変化の影響で動作しやすいように配置することができる。ここで、導体は、サージ防護素子１１が流れる導体パターンとサージ防護素子１１のリード１１１および１１２を含む。
(Supplementary explanation and action/effect of each embodiment (each configuration example))
In the above configuration example, when the
また、検出するサージ電流の大きさは、導体の中心とリードスイッチ１２の離隔を調整することで行うことができる。導体の周囲に発生する磁界の強さ（磁束密度）は導体に近いほど大きく、離れるほど小さくなる原理を応用する。例えば、小さいサージ電流を検知したい場合は、導体とリードスイッチ１２間の離隔を小さくし、大きいサージ電流を検知したい場合は、導体とリードスイッチ間の離隔を大きくする。
Also, the magnitude of the surge current to be detected can be adjusted by adjusting the distance between the center of the conductor and the
また、サージ電流検出装置１ｂおよび１ｄでは、導体とリードスイッチ１２の離隔は、サージ防護素子１１と同一基板か、それと垂直に設置する別基板上に配置し、基板上に、導体から離れる方向に対で設置した、複数あるスルーホールのどこを利用するかにより、検出する最低のサージ電流を調整可能とする。
In the surge
また、サージ電流検出装置１ｃおよび１ｅでは、複数のスルーホールに、さらに複数のリードスイッチを取り付け、ディップスイッチ１７で、接続されるリードスイッチ１２を変更できる構成としている。
Further, in the surge
なお、上記構成例には、リードスイッチ１２の接点のばねの硬さ（感動値）を変更することで、検出できるサージ電流を調整する技術を組み合わせてもよい。
The above configuration example may be combined with a technique of adjusting the detectable surge current by changing the spring hardness (touching value) of the contact of the
また、リードスイッチ１２によるサージ検知は、絶縁された無電圧接点のため、カウンタ部３では、カウンタＩＣやマイコンなどを利用し、接点の切り替わりタイミングを検知し、サージ発生のイベントを７セグメントＬＥＤやＬＣＤ（液晶ディスプレイ）などで表示することができる。また、それを適用したサージカウンタやＳＰＤ、通信装置などを構成することができる。
In addition, since the surge detection by the
また、リードスイッチ１２の代わりに、ホールＩＣ１２ａを設置した構成では、サージ電流により配線パターンから発生する磁束密度そのものを測定し、マイコンによりサージ電流のピーク値を演算したり、回数を検知したりしている。
In addition, in a configuration in which a
上記構成によれば、サージ電流を検知する電流センサをＣＴから、リードスイッチに変更することで、電流センサのコストを約１／１００へ低減可能である。 According to the above configuration, the cost of the current sensor can be reduced to about 1/100 by changing the current sensor for detecting the surge current from the CT to the reed switch.
また、リードスイッチはＣＴと違い、サージ電流による電流センサへの影響が少なく、また構造も単純なため、信頼性や寿命を長くできる。 In addition, unlike CTs, reed switches have little effect on the current sensor due to surge currents and have a simple structure, so reliability and life can be extended.
また、リードスイッチは小型なため、サージカウンタ全体が小型化できるようになり、通信装置本体や、ＳＰＤなどへの内蔵が簡単になる。 In addition, since the reed switch is small, the entire surge counter can be miniaturized, making it easy to incorporate it into the main body of a communication device or an SPD.
また、サージ電流の検知が、リードスイッチにより絶縁された無電圧接点で行えるため、弱電回路との融和性が高くなり、過電圧やサージの影響を考慮せずに、簡単なカウントＩＣを用いた検出回路や、市販の汎用電子カウンタに接続できるため、安価でシンプルな構成でサージカウンタを実現できる。 In addition, since surge current detection can be performed with a non-voltage contact insulated by a reed switch, it is highly compatible with light current circuits and can be detected using a simple count IC without considering the effects of overvoltage and surge Since it can be connected to a circuit or a general-purpose electronic counter on the market, a surge counter can be realized with a low-cost and simple configuration.
また、ホールＩＣは安価で、かつアナログ電圧信号のため、サージ電流の大きさを検出することができるため、サージ電流の向きや、最大値の計測をマイコンにより求めることが可能になり、サージ回数だけでなく、サージ電流の大きさと回数の関係も得られる。 Hall effect ICs are inexpensive and can detect the magnitude of surge currents because they use analog voltage signals. In addition, the relationship between the magnitude of the surge current and the number of times can be obtained.
以上、この発明の実施形態について図面を参照して説明してきたが、具体的な構成は上記実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to the above embodiments, and design changes and the like are also included within the scope of the present invention.
例えば、磁気センサは、リードスイッチ１２やリニア出力のホールＩＣ１２ａに限られず、２値出力のホールＩＣとしたり、磁気抵抗素子等としたりしてもよい。また、ディップスイッチ１７に代えて、ジャンパー配線でパターンを切断する構成を用いてもよい。また、サージ防護素子１１、リードスイッチ１２、ホールＩＣ１２ａ等のリード部品の一部または全部は、表面実装部品としてもよい。その場合、ランドは、パッドと読み替えてもよい。
For example, the magnetic sensor is not limited to the
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ…サージ電流検出装置、２、２ａ…サージカウンタ、３…カウンタ部、３ａ…電子カウンタ装置（カウンタ部）、５、５ａ…通信システム、４…通信装置、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｆ…プリント基板（サージ防護素子搭載プリント基板）、１１…サージ防護素子、１２…リードスイッチ、１２ａ…ホールＩＣ、１７…ディップスイッチ（選択回路）、１８ｄ、１８ｅ、１８ｇ…プリント基板（磁気センサ搭載プリント基板；補助プリント基板）、１５１、１６１…配線パターン（導体パターン）、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４、Ｌ１５、Ｌ１６、Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３、Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ３３…ランド
1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g... Surge current detector, 2, 2a... Surge counter, 3... Counter section, 3a... Electronic counter device (counter section), 5, 5a... Communication system, 4 --
Claims (8)
前記サージ防護素子を搭載するサージ防護素子搭載プリント基板と、
前記サージ防護素子搭載プリント基板に形成された導体パターンを介して前記サージ防護素子に流れる電流によって前記サージ防護素子搭載プリント基板周囲の空間に発生する磁界を検出して前記磁界に応答する１対のリードと前記リードの応答に応じてオンまたはオフする前記リードの接点とを含むリードスイッチとして形成され、前記１対のリードの磁界に対する応答に応じて前記リードの接点をオンまたはオフにする磁気センサと
を備え、
前記リードの接点の動作方向が、前記サージ防護素子に流れる電流の経路に含まれる導体の円周方向に向くように、前記磁気センサが設置され、
前記磁気センサは、
前記サージ防護素子に流れるサージ電流の検出結果を前記リードの接点のオンまたはオフの状態で出力する
サージ電流検出装置。 a surge protection element;
a surge protection element-mounted printed circuit board on which the surge protection element is mounted;
A pair of sensors for detecting a magnetic field generated in a space around the surge protective element mounted printed circuit board by a current flowing through the surge protective element via a conductor pattern formed on the surge protective element mounted printed board and responding to the magnetic field. A magnetic sensor formed as a reed switch including leads and contacts of the leads that turn on or off in response to the reeds, the contacts turning on or off in response to the magnetic field of the pair of reeds. and
The magnetic sensor is installed such that the operating direction of the contact of the lead is in the circumferential direction of the conductor included in the path of the current flowing through the surge protection element,
The magnetic sensor is
A surge current detection device that outputs a detection result of a surge current flowing through the surge protective element according to an ON or OFF state of a contact of the lead .
請求項１に記載のサージ電流検出装置。 2. The surge current detection device according to claim 1, wherein a magnetic sensor-mounted printed circuit board on which the magnetic sensor is mounted is common to the surge protective element-mounted printed circuit board.
請求項１に記載のサージ電流検出装置。 The surge current detection device according to claim 1, wherein the magnetic sensor mounting printed circuit board mounting the magnetic sensor is an auxiliary printed circuit board mounted on the surge protective element mounting printed circuit board.
前記磁気センサ搭載プリント基板に、前記磁気センサの各端子が接続される各ランドが、各前記磁気センサと前記導体パターンとの距離が互いに異なるように複数組み設けられている
請求項２または３に記載のサージ電流検出装置。 The magnetic sensor outputs the detection result of the magnetic field depending on whether the contact of the lead is on or off,
4. A plurality of sets of lands to which terminals of the magnetic sensor are connected are provided on the printed circuit board mounting the magnetic sensor so that distances between the magnetic sensors and the conductor pattern are different from each other. A surge current detection device as described.
さらに、前記複数の磁気センサのいずれかを選択する選択回路を備える
請求項４に記載のサージ電流検出装置。 A plurality of the magnetic sensors are soldered to each of the lands provided in the plurality of sets,
The surge current detection device according to claim 4, further comprising a selection circuit that selects one of the plurality of magnetic sensors.
前記磁気センサの出力に基づいてサージ電流の発生回数をカウントするカウンタ部と
を備えるサージカウンタ。 a surge current detection device according to any one of claims 1 to 5;
A surge counter comprising: a counter unit that counts the number of surge current occurrences based on the output of the magnetic sensor.
通信装置と
を備える通信システム。 a surge counter according to claim 6;
A communication system comprising: a communication device;
前記サージ防護素子を搭載するサージ防護素子搭載プリント基板と、
前記サージ防護素子搭載プリント基板に形成された導体パターンを介して前記サージ防護素子に流れる電流によって前記サージ防護素子搭載プリント基板周囲の空間に発生する磁界を検出して前記磁界に応答する１対のリードと前記リードの応答に応じてオンまたはオフするリードの接点とを含むリードスイッチとして形成され、前記１対のリードの磁界に対する応答に応じて前記リードの接点をオンまたはオフにする磁気センサとを用いるサージ電流検出方法であって、
前記リードの接点の動作方向が、前記サージ防護素子に流れる電流の経路に含まれる導体の円周方向に向くように、前記磁気センサを設置して、
前記サージ防護素子に流れるサージ電流の検出結果を前記リードの接点のオンまたはオフの状態で出力する
サージ電流検出方法。 a surge protection element;
a surge protection element-mounted printed circuit board on which the surge protection element is mounted;
A pair of sensors for detecting a magnetic field generated in a space around the surge protective element mounted printed circuit board by a current flowing through the surge protective element via a conductor pattern formed on the surge protective element mounted printed board and responding to the magnetic field. a magnetic sensor formed as a reed switch including leads and reed contacts that turn on or off in response to said reeds, said reed contacts turning on or off in response to said pair of reeds responding to a magnetic field; A surge current detection method using
The magnetic sensor is installed so that the operating direction of the contact of the lead is in the circumferential direction of the conductor included in the path of the current flowing through the surge protection element,
A surge current detection method comprising: outputting a detection result of a surge current flowing through the surge protective element according to an ON or OFF state of a contact of the lead .
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