JPH04296663A

JPH04296663A - 電流測定装置

Info

Publication number: JPH04296663A
Application number: JP3062265A
Authority: JP
Inventors: Tominari Sato; 佐藤　富徳
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1991-03-27
Filing date: 1991-03-27
Publication date: 1992-10-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、導線に流れる電流を非
接触で測定するための電流測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来は、かかる電流測定装置としてクリ
ップオン電流計が一般的に用いられていた。これは、導
線に流れる電流により導線の周囲に発生する磁界の強さ
を検出し、その検出情報から電流を逆算して求めるもの
である。センサ部の構造は、例えば特開昭６０−２２８
９６７号公報に掲載されているように、閉じた状態で環
状になる一対の磁気コアと、その磁気回路の一部に設け
られた磁気ギャップに取り付けられたホール素子とから
なる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記クリップオン電流
計は、環状の磁気コアの体積が大きいことや、開閉する
ための構造が必要なことから、センサ部のコンパクト化
を図り難いものであった。又、導線を環状の磁気コアが
外包するように、センサ部で導線を挟んで使用するもの
なので、例えば導線が壁に沿わせて敷設されている場合
のように、導線の周囲にセンサ部を外包させる空間が確
保されていない場合には使用することができなかった。本発明は、かかる実情に鑑みて為されたものであって、
その目的は、上記のような場合にも使用可能で、コンパ
クトな電流検出記を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の電流測定装置は
、導線に流れる電流を非接触で測定するための電流測定
装置であって、第１の特徴構成は、複数個の磁気検出手
段を所定間隔離してセンサ部に保持し、前記複数個の磁
気検出手段からの検出情報に基づいて前記電流を求める
処理部が設けられている点にある。第２の特徴構成は、
第１の特徴構成を実施する際の好ましい具体構成を特定
するものであって、前記処理部は２個の磁気検出手段か
らの出力Ｈ１，Ｈ２、及び両磁気検出手段の間隔ｄに基
づいて、下記の式より前記電流Ｉを算出するように構成
されている点にある。Ｉ＝２πｄ・Ｈ１・Ｈ２／（Ｈ１−Ｈ２）　　　　但し
πは円周率

【０００５】

【作用】本発明の電流測定装置によれば、複数個の磁気
検出手段を所定間隔離して保持するセンサ部を導線に近
づけるだけで、導線に流れる電流を測定することができ
る。即ち、導線に流れる電流Ｉにより発生する磁界Ｈは
、導線からの距離ｒに反比例し、アンペアの法則又はビ
オサバールの法則より、Ｈ＝Ｉ／（２πｒ）となることがわかっている。

【０００６】従って、導線からの距離ｒの位置での磁界
Ｈを検出できれば導線に流れている電流Ｉを算出するこ
とができるが、例えば、導線が壁の中に隠れているよう
な場合には、導線からの距離ｒを特定することができな
い。この場合、導線からの距離ｒだけ離れた位置での磁
界Ｈ１と、距離（ｒ＋ｄ）だけ離れた位置での磁界Ｈ２
がわかれば、得られる二つの式Ｉ＝２πｒ・Ｈ１Ｉ＝２π（ｒ＋ｄ）Ｈ２よりｒを消去して、第２の特徴構成に示した式が得られ
る。即ち、ｒに関係なく、ｄ、Ｈ１、及びＨ２のみの関
数として電流Ｉを算出することができる。

【０００７】そこで、センサ部に所定間隔ｄだけ離して
保持した２個の磁気検出手段が、導線に対して一直線に
並ぶようにセンサ部を導線に近づけ、そのときの両磁気
検出手段からの出力Ｈ１，Ｈ２に基づいて、処理部は電
流Ｉを算出することができる。但し、地磁気の影響を除
いた直流電流分を検出するには、センサ部に３個の磁気
検出手段を所定間隔ｄずつ離して一直線上に保持し、そ
れらの出力から地磁気の影響分を除いた電流を算出する
ことになる。

【０００８】又、処理部が磁気検出手段の出力から電流
を求める方法としては、第２の特徴構成に示した式にて
直接算出する方法以外に、テーブルルックアップによっ
て求める方法もある。即ち、測定範囲が比較的狭く、求
める電流値が離散的で良い場合は予め計算で求めた値、
さらには実験により補正を加えた値を記憶しておき、磁
気磁気検出手段の出力をパラメータとして求める値を引
き出すように構成することもできる。

【０００９】

【発明の効果】本発明の電流測定装置によれば、センサ
部を導線に所定の向きで近づけるだけで導線に流れる電
流を検出することができる。つまり、クリップオン電流
計のようにセンサ部で導線を挟む必要がないので、例え
ば導線が壁に沿わせて敷設されている場合のように、導
線の周囲にセンサ部を外包させる空間が確保されていな
い場合にも使用することができるものとなった。

【００１０】又、センサ部は、２個以上の磁気検出手段
を保持しただけの簡単な構造とすることができるのでコ
ンパクト化を図れるようになった。さらに、電線が壁の
内部に隠れている場合等、電線からセンサ部までの距離
が不明であっても導線に流れる電流を検出することがで
きるようになった。

【００１１】

【実施例】以下、本発明に係る電流測定装置の実施例を
図面に基づいて説明する。本電流測定装置は、図１に示
すように、センサ部１と本体部２に分かれる。センサ部
１は非磁性材料製の棒状のプローブに二つの磁気検出手
段（以下、磁気センサという）１ａ，１ｂを所定間隔ｄ
だけ離して保持させたものである。センサ部１と本体部
２とはワイヤケーブルで接続されている。

【００１２】本体部２には、センサ部１からの検出信号
を増幅し、ディジタル値に変換するための増幅器２ａ及
びＡ／Ｄ変換器２ｂが設けられている。又、マイクロコ
ンピュータを利用した処理部２ｃ及び測定結果を表示す
る表示器２ｄが設けられている。

【００１３】磁気センサ１ａ，１ｂには、ＤＩＰ−ＩＣ
形状にモジュール化されたフラックスマグネトメータが
使用される。フラックスマグネトメータの基本構成は、
図２に示すように、一次コイル１１ａ及び二次コイル１
１ｂが巻回された棒状の金属コア１１、共振用のコンデ
ンサ１２、オペアンプ１３、帰還抵抗１４、平滑用の抵
抗１５及びコンデンサ１６からなる。

【００１４】二次コイル１１ｂとコンデンサ１２による
共振電圧は、コンパレータとして動作するオペアンプ１
３に入力され、その出力は、帰還抵抗１４を介して一次
コイル１１ａを励磁する。外部磁界がないときは、オペ
アンプ１３の出力は図３（イ）に示すように正負対称の
台形波であるが、外部磁界があるとバイアス効果により
磁界の向きによって図３（ロ）又は（ハ）のように、正
負の期間に差が生じる。

【００１５】オペアンプ１３の出力の振幅はオペアンプ
の飽和電圧により正負等しく制限されるので、正負の期
間に差に比例する直流分が発生する。つまり、抵抗１５
及びコンデンサ１６によって平滑された出力電圧Ｅｏが
この直流分に相当する。従って、導線４を流れる電流に
よって発生する磁界に比例して、この出力電圧Ｅｏが正
負に亘って変化することになる。尚、帰還抵抗１４は、
感度調節ができるように可変抵抗を用いている。

【００１６】以上の構成のフラックスマグネトメータを
１６ピンの標準ＤＩＰ−ＩＣ形状ののパッケージに組み
込んでＩＣコンパチブルとしたものを、前述のようにセ
ンサ部１の磁気センサ１ａ，１ｂとして使用している。

【００１７】磁気センサ１ａ，１ｂの出力電圧は、図１
に示すように、各別に本体部２の増幅器２ａで増幅され
、Ａ／Ｄ変換器２ｂでディジタル値に変換された後、処
理部２ｃに入力される。処理部２ｃは、以下に述べる演
算によって導線４を流れる電流を算出し、表示器２ｄに
出力する。

【００１８】図１に示すように、導線４、磁気センサ１
ａ、磁気センサ１ｂが一直線になるようにセンサ部１を
導線４に近づける。磁気センサ１ａが検出する磁界Ｈ１
は、導線４に流れる電流Ｉに比例し、導線４と磁気セン
サ１ａとの距離ｒに反比例する。即ち、アンペアの法則
又はビオサバールの法則から、Ｈ１＝Ｉ／（２πｒ）　　　　　　　　但し、πは円周
率となる。

【００１９】同様に、磁気センサ１ｂが検出する磁界Ｈ
２は、Ｈ２＝Ｉ／（２π（ｒ＋ｄ））となる。

【００２０】上記二つの式より、ｒを消去して、Ｉを求
めれば、Ｉ＝２πｄ・Ｈ１・Ｈ２／（Ｈ１−Ｈ２）となる。従っ
て、処理部２ｃは磁気センサ１ａ，１ｂからの出力Ｈ１
，Ｈ２と、両磁気センサ間の距離ｄに基づいて導線４に
流れる電流Ｉを算出することができる。但し、磁気セン
サ１ａ，１ｂからの出力と実際の磁界との関係は、実験
に基づいて予め校正しておく必要がある。

【００２１】ちなみに、例えば、Ｉ＝２０ｍＡ，ｒ＝５
ｍｍ，ｄ＝５ｍｍとすれば、Ｈ１＝０．６３７〔Ａ／ｍ
〕＝０．００８〔Ｏｅ〕，Ｈ２＝０．３１８〔Ａ／ｍ〕
＝０．００４〔Ｏｅ〕となる。一方、前述のフラックス
マグネトメータを用いた磁気センサ１ａ，１ｂで検出可
能な磁界は約百万分の１〔Ｏｅ〕であり、上記例の磁界
を十分検出できる。

【００２２】以下、上記実施例を一部変更した別実施例
を列記する。■　　地磁気の影響を除いた直流電流分を
検出するには、図４に示すように、センサ部１に３個の
磁気センサ１ａ，１ｂ，１ｃを間隔ｄずつ離して一直線
上に保持させれば、それらの出力Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３から
地磁気の影響分を除いた直流電流分を算出することがで
きる。つまり、地磁気をｈとすれば三つの式Ｈ１＋ｈ＝
Ｉ／（２πｒ）Ｈ２＋ｈ＝Ｉ／（２π（ｒ＋ｄ））Ｈ３＋ｈ＝Ｉ／（２π（ｒ＋２ｄ））が得られるので、これらの式からｈ及びｒを消去すれば
、電流Ｉがｄ，Ｈ１，Ｈ２，及びＨ３の関数として得ら
れる。

【００２３】■　　処理部が磁気センサの出力から電流
を求める方法としては、実施例の演算に限らず、例えば
、テーブルルックアップによって求めてもよい。即ち、
測定範囲が比較的狭くて、求める電流値が離散的で良い
場合は予め計算で求めた値、さらには実験により補正を
加えた値を磁気センサの出力をパラメータとするテーブ
ルとして記憶しておき、測定時の磁気センサの出力に応
じて、その値を引き出すように構成することもできる。

【００２４】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る電流検出装置のブロック
図

【図２】磁気検出手段の回路図

【図３】磁気検出手段の内部信号波形を示す図

【図４】
変更実施例に係るセンサ部の概略図

【符号の説明】

１　　　　　　　　　　センサ部１ａ，１ｂ　　磁気検出手段２ｃ　　　　　　　　処理部４　　　　　　　　　　導線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　導線（４）に流れる電流を非接触で測
定するための電流測定装置であって、複数個の磁気検出
手段（１ａ），（１ｂ）を所定間隔離してセンサ部（１
）に保持し、前記複数個の磁気検出手段（１ａ），（１
ｂ）からの検出情報に基づいて前記電流を求める処理部
（２ｃ）が設けられている電流測定装置。
【請求項２】　　前記処理部（２ｃ）は２個の磁気検出
手段（１ａ），（１ｂ）からの出力Ｈ１，Ｈ２、及び両
磁気検出手段の間隔ｄに基づいて、下記の式より前記電
流Ｉを算出するように構成されている請求項１記載の電
流測定装置。Ｉ＝２πｄ・Ｈ１・Ｈ２／（Ｈ１−Ｈ２）　　　　但し
πは円周率