JPH0535381B2 - - Google Patents

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JPH0535381B2
JPH0535381B2 JP59023520A JP2352084A JPH0535381B2 JP H0535381 B2 JPH0535381 B2 JP H0535381B2 JP 59023520 A JP59023520 A JP 59023520A JP 2352084 A JP2352084 A JP 2352084A JP H0535381 B2 JPH0535381 B2 JP H0535381B2
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JP
Japan
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circuit
current
voltage
output
duty
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JP59023520A
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Japanese (ja)
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Yoshihisa Ishigami
Yasumasa Hashimoto
Masaharu Kitado
Hiromi Nishimura
Tetsuo Mori
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は電力線などの漏れ電流を検出する電流
検出装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Technical Field) The present invention relates to a current detection device for detecting leakage current in a power line or the like.

(背景技術) 従来の電流検出装置における磁気マルチバイブ
レーター回路は、たとえば数A以上の大電流の被
検出電流を検出すると、被検出電流の流れるライ
ンに関連して設けられる可飽和リアクトルの磁化
特性が微小電流時の磁化特性から変化して高周波
発振する。したがつて被検出電流が大きい場合に
は、被検出電流と磁気マルチバイブレーター回路
の出力信号のデユーテーイー変化との間の直線性
が損なわれ応動回路を動作させることができなか
つた。また、従来のように磁気マルチバイブレー
ター回路の高周波信号を検出する回路は、抵抗と
コンデンサーから成るローパスフイルターを媒介
として動作させているためノイズにより抵抗両端
に電圧を生じ誤動作しやすく耐ノイズ性が悪かつ
た。
(Background Art) When a magnetic multivibrator circuit in a conventional current detection device detects a large detected current of several amperes or more, the magnetization characteristics of a saturable reactor provided in connection with a line through which the detected current flows changes. High-frequency oscillation occurs due to changes in magnetization characteristics when a small current is applied. Therefore, when the current to be detected is large, the linearity between the current to be detected and the duty change of the output signal of the magnetic multivibrator circuit is impaired, and the responsive circuit cannot be operated. In addition, conventional circuits that detect high-frequency signals in magnetic multivibrator circuits operate through a low-pass filter consisting of a resistor and a capacitor, which tends to generate voltage across the resistor due to noise, leading to malfunctions and poor noise resistance. It was.

(目的) 本発明の目的は、前述の技術的課題を解決し、
被検出電流が大電流のときでも応動回路を動作さ
せ、耐ノイズ性を向上させる電流検出装置を提供
することである。
(Objective) The object of the present invention is to solve the above-mentioned technical problem,
It is an object of the present invention to provide a current detection device that operates a responsive circuit even when the current to be detected is a large current and improves noise resistance.

(発明の構成) 本発明は、検出されるべき被検出電流の流れる
ラインに関連して設けられるとともに、被検出電
流を検出するための第1のコイルと第2とコイル
を有する可飽和リアクトルと、第1のコイルと第
2のコイルとに流れる電流を制御する抵抗を備
え、被検出電流に応じて予め定める周期のデユー
テイーを変えて発振し、互いに反転した信号を送
出する磁気マルチバイブレーター回路と、 前記磁気マルチバイブレーター回路の各出力信
号のデユーテイー差を検出するデユーテイー検出
回路と、 前記デユーテイー検出回路からのデユーテイー
差に対応した出力信号の電圧レベル差を整流し、
その電圧レベル差に対応した電流値にてコンデン
サーC7を充電する電圧/電流変換回路と、 前記可飽和リアクトルが高周波発振したことを
検出して前記コンデンサーC7を充電する高周波
検出回路と、 前記コンデンサーC7の出力電圧が予め定めた
値になつたことを検出する出力回路と、 磁気マルチバイブレーター回路とデユーテイー
検出回路と電圧/電流変換回路と高周波検出回路
と出力回路とに電力を供給する電源回路と、 電流回路の出力が予め定めた値に達するまで、
磁気マルチバイブレーターの発振を停止させる制
御回路とを含むことを特徴とする電流検出装置で
ある。
(Structure of the Invention) The present invention provides a saturable reactor that is provided in relation to a line through which a current to be detected flows and has a first coil and a second coil for detecting the current to be detected. , a magnetic multivibrator circuit that is equipped with a resistor that controls the current flowing through the first coil and the second coil, and that oscillates while changing the duty of a predetermined period according to the detected current, and sends out mutually inverted signals. , a duty detection circuit for detecting a duty difference between each output signal of the magnetic multivibrator circuit; and rectifying a voltage level difference between output signals corresponding to the duty difference from the duty detection circuit;
a voltage/current conversion circuit that charges the capacitor C7 with a current value corresponding to the voltage level difference; a high frequency detection circuit that detects high frequency oscillation of the saturable reactor and charges the capacitor C7; and the capacitor C7. an output circuit that detects that the output voltage of the output voltage reaches a predetermined value; a power supply circuit that supplies power to the magnetic multivibrator circuit, the duty detection circuit, the voltage/current conversion circuit, the high frequency detection circuit, and the output circuit; Until the output of the current circuit reaches a predetermined value,
A current detection device characterized in that it includes a control circuit that stops oscillation of a magnetic multivibrator.

(実施例) 第1図は、本発明の一実施例の電気回路図であ
る。まず、電源回路Aの動作を説明する。スイツ
チS1,S2がオンされ交流電源E0から電力が
ラインl1,l2に交流電圧が供給されると、ダ
イオードD1〜D4、コイルL、抵抗R1および
コンデンサC1から成る回路にて整流され直流電
圧になる。交流電源E0からの電力が投入される
と同時にラインl3に流れる直流電流によりトラ
ンジスタTr1がオンし、コンデンサC2が充電
される。そしてコンデンサC2と電圧が予め設定
された電圧に達するとトランジスタTr2がオン
し、そのエミツタのラインl4はリツプル分を含
まない定電圧を得る。トランジスタTr2のコレ
クタ電圧が予め定めた電位を越えると(前述の予
め定めた電位よりは高い電位)、比較器1が動作
しトランジスタTr3にベース電流を供給してト
ランジスタTr3がオンしトランジスタTr1のベ
ース電流を引き込みトランジスタTr1をオフさ
せる。一方、これと同時に比較器1の出力にてト
ランジスタTr12がオンして比較器1の非反転入
力端子に与えられるしきい値電圧を下げる。次
に、電源回路Aに接続される負荷回路がエネルギ
ーを消費してコンデンサC2の電位が下がると、
比較器1に反転入力端子の電位が下がり比較器1
の出力が反転し、トランジスタTr3、Tr12が
オフしてトランジスタTr1のベース電流が供給
されトランジスタTr1がオンしてコンデンサC
2を充電してゆき、さらに比較器1の非反転入力
端子に与えられるしきい値電圧がもとに戻る(高
くなる)。このように動作させることにてトラン
ジスタTr1,Tr2のコレクタとエミツタ間電圧
を小さく抑え、トランジスタTr1,Tr2の消費
電力/発熱を小さくすることができるとともに、
ラインl4にリツプル分を含まない(ごく少な
い)定電圧を得ることができる。
(Embodiment) FIG. 1 is an electrical circuit diagram of an embodiment of the present invention. First, the operation of power supply circuit A will be explained. When switches S1 and S2 are turned on and AC voltage is supplied from AC power supply E0 to lines l1 and l2, it is rectified into DC voltage by a circuit consisting of diodes D1 to D4, coil L, resistor R1, and capacitor C1. . At the same time that power from the AC power supply E0 is turned on, the transistor Tr1 is turned on by the DC current flowing through the line l3, and the capacitor C2 is charged. When the voltage across the capacitor C2 reaches a preset voltage, the transistor Tr2 is turned on, and its emitter line l4 obtains a constant voltage that does not include ripple. When the collector voltage of the transistor Tr2 exceeds a predetermined potential (a potential higher than the predetermined potential mentioned above), the comparator 1 operates and supplies the base current to the transistor Tr3, turning on the transistor Tr3 and increasing the base current of the transistor Tr1. A current is drawn to turn off the transistor Tr1. Meanwhile, at the same time, the transistor Tr12 is turned on at the output of the comparator 1, lowering the threshold voltage applied to the non-inverting input terminal of the comparator 1. Next, when the load circuit connected to power supply circuit A consumes energy and the potential of capacitor C2 decreases,
The potential of the inverting input terminal decreases to comparator 1, and comparator 1
The output of is inverted, transistors Tr3 and Tr12 are turned off, the base current of transistor Tr1 is supplied, transistor Tr1 is turned on, and the capacitor C
2 continues to charge, and the threshold voltage applied to the non-inverting input terminal of comparator 1 returns to its original state (becomes higher). By operating in this manner, the voltage between the collector and emitter of transistors Tr1 and Tr2 can be suppressed to a low level, and the power consumption/heat generation of transistors Tr1 and Tr2 can be reduced.
A constant voltage that does not include (very little) ripple can be obtained on the line l4.

次に制御回路Bの動作を説明する。電源回路A
のトランジスタTr1のエミツタのラインl4の
電位が予め定めた値に達するまでは比較器2の出
力はローとなり、磁気マルチバイブレーター回路
CのスイツチS3,S4はオフ(開)のままとな
る。電源回路AのトランジスタTr1のエミツタ
のラインl4の電位が予め定めた値に達すると比
較器2が動作し出力はハイとなり、磁気マルチバ
イブレーター回路CのスイツチS3,S4をオン
させ、磁気マルチバイブレーター回路Cの動作
(発振)させる。このように制御回路Bはライン
l4の電位が予め定めた値に達するまで後段の回
路の誤動作を防止するために磁気マルチバイブレ
ーター回路Cの発振を停止させておくことができ
る。
Next, the operation of control circuit B will be explained. Power supply circuit A
The output of the comparator 2 remains low and the switches S3 and S4 of the magnetic multivibrator circuit C remain off (open) until the potential of the line l4 of the emitter of the transistor Tr1 reaches a predetermined value. When the potential of the emitter line l4 of the transistor Tr1 of the power supply circuit A reaches a predetermined value, the comparator 2 operates and the output becomes high, turning on switches S3 and S4 of the magnetic multivibrator circuit C, and turning on the magnetic multivibrator circuit. Make C operate (oscillate). In this way, the control circuit B can stop the oscillation of the magnetic multivibrator circuit C until the potential of the line l4 reaches a predetermined value in order to prevent malfunction of the subsequent circuit.

次の磁気マルチバイブレーター回路Cの動作を
説明する。磁気マルチバイブレーター回路Cはス
イツチS3,S4がオンすることにて発振を開始
する。負荷L0と接続ラインl1,l2に関連し
て設けられるとともにラインl1,l2に流れる
電流の差を検出するためのコイルL1,L2を有
する可飽和リアクルトルが設けられる。その可飽
和リアクトルのコイルL1およびコイルL2の一
端は抵抗Rを介してラインl4に接続されてい
る。コイルL1の他端はトランジスタTr4のコ
レクタに接続され、コイルL2の他端はトランジ
スタTr5のコレクタに接続されている。コイル
L1,L2、トランジスタTr4,Tr5およびダ
イオードD8〜D11、抵抗R9,R10の回路
にて、トランジスタTr4がオンしたときにはト
ランジスタTr5をオフさせ、またトランジスタ
Tr5がオンしたときにはトランジスタTr4をオ
フさせることにて発振が行われる。ラインl1ま
たはラインl2に漏れ電流が無い場合には、コイ
ルL1,L2のリアタンスは変化せず、またL1
≒L2なのでトランジスタTr4,Tr5のオン/
オフのデユーテイー比は1:1のままで、抵抗R
にて設定された発振周波数(基準周波数)にて発
振する。次にラインl1,l2に漏れ電流が生じ
るとコイルL1およびコイルL2のリアクタンス
が変化しL1≠L2となり、トランジスタTr4、Tr
5のオン/オフのデユーテイー比は1:1から変
化することになる。さらに詳しく説明すると、第
6図示すように、 (1) 漏れ電流が無いときには、抵抗Rにて設定さ
れた基準周波数にて発振し、コイルのリアクタ
ンスL1≒L2≒L00なのでトランジスタTr4,
Tr5のオン/オフのデユーテイー比は1:1
のまま、 (2) 小さい漏れ電流が発生しない場合には、漏れ
電流により可飽和リアクトルに磁束が重畳され
コイルのリアクタンスはL1≠L2となりトラン
ジスタTr4,Tr5のオン/オフのデユーデイ
ー比は1:1から漏れ電流に対応して変化す
る。なおこのときの可飽和リアクトルの発振周
波数は、漏れ電流が極小さいときは上記基準周
波数とさほど変化しないが、漏れ電流が徐々に
大きくなるに従い発振周波数も徐々に高くな
る。しかしデユーテイー比の変化は漏れ電流が
大きくなるに従い比例的に大きくなる。しかし
ある程度以上被検出電流が大きくなることを線
形性は悪くなる。
The following operation of the magnetic multivibrator circuit C will be explained. The magnetic multivibrator circuit C starts oscillating when switches S3 and S4 are turned on. A saturable reactor is provided which is associated with the load L0 and the connection lines l1, l2 and has coils L1, L2 for detecting the difference in the currents flowing in the lines l1, l2. One ends of the coil L1 and the coil L2 of the saturable reactor are connected to the line l4 via a resistor R. The other end of the coil L1 is connected to the collector of the transistor Tr4, and the other end of the coil L2 is connected to the collector of the transistor Tr5. In a circuit including coils L1 and L2, transistors Tr4 and Tr5, diodes D8 to D11, and resistors R9 and R10, when transistor Tr4 is turned on, transistor Tr5 is turned off, and transistor Tr5 is turned off.
When Tr5 is turned on, oscillation is performed by turning off transistor Tr4. If there is no leakage current in line l1 or line l2, the reactances of coils L1 and L2 do not change, and L1
≒L2, so transistors Tr4 and Tr5 are turned on/
The off duty ratio remains 1:1, and the resistor R
Oscillates at the oscillation frequency (reference frequency) set in . Next, when a leakage current occurs in lines l1 and l2, the reactance of coil L1 and coil L2 changes and L1≠L2, and transistors Tr4 and Tr
The on/off duty ratio of 5 will vary from 1:1. To explain in more detail, as shown in Figure 6, (1) When there is no leakage current, oscillation occurs at the reference frequency set by the resistor R, and since the coil reactance L1≒L2≒L00, the transistor Tr4,
The on/off duty ratio of Tr5 is 1:1
(2) If a small leakage current does not occur, magnetic flux is superimposed on the saturable reactor due to the leakage current, and the reactance of the coil becomes L1≠L2, and the on/off duty ratio of transistors Tr4 and Tr5 is 1:1. It changes in response to the leakage current. Note that the oscillation frequency of the saturable reactor at this time does not change much from the reference frequency when the leakage current is extremely small, but as the leakage current gradually increases, the oscillation frequency also gradually increases. However, the change in duty ratio increases proportionally as the leakage current increases. However, as the current to be detected increases beyond a certain level, the linearity deteriorates.

(3) 大きな漏れ電流が発生した場合には、漏れ電
流により可飽和リアクトルに大きな磁束が重畳
されコイルのリアクタンスは初期の値より極小
さくL1≒L2<L00となりトタンジスタTr4,
Tr5のオン/オフのデユーテイー比は1:1
のまま、磁気マルチバイブレーターの発振周波
数が非常に高くなる。
(3) When a large leakage current occurs, a large magnetic flux is superimposed on the saturable reactor due to the leakage current, and the reactance of the coil becomes much smaller than the initial value, L1≒L2<L00, and the transistor Tr4,
The on/off duty ratio of Tr5 is 1:1
As it is, the oscillation frequency of the magnetic multivibrator becomes extremely high.

なお磁気マルチバイブレーター回路Cは漏れ電
流に対して上記のような特性をもちにながら、ト
ランジスタTr4,Tr5のコレクタから互いに位
相反転したパルス信号を出力する(第2図2,
3、第3図2,3、第7図2,3)。
The magnetic multivibrator circuit C has the above-mentioned characteristics with respect to leakage current, and outputs pulse signals whose phases are inverted from each other from the collectors of the transistors Tr4 and Tr5 (see Fig. 2).
3, Fig. 3 2, 3, Fig. 7 2, 3).

次に、デユーテイー検出回路Dの動作を説明す
る。前記磁気マルチバイブレーター回路Cのトラ
ンジスタTr4,Tr5のオン/オフに同期してス
イツチS5〜S8がオン/オフする。スイツチS
5,S8はトランジスタTr5がオンのときにオ
ンし、、スイツチS6,S7はトランジスタTr4
がオンのときにオンする。ここで、磁気マルチバ
イブレーター回路Cの動作状態に対応して説明す
る。
Next, the operation of duty detection circuit D will be explained. Switches S5 to S8 are turned on and off in synchronization with the on and off of transistors Tr4 and Tr5 of the magnetic multivibrator circuit C. Switch S
5, S8 is turned on when transistor Tr5 is on, and switches S6 and S7 are turned on when transistor Tr4 is turned on.
Turns on when is on. Here, the operating state of the magnetic multivibrator circuit C will be explained.

(1) 漏れ電流が無い場合には、第2図の波形に示
すように磁気マルチバイブレーター回路Cの発
振に対応してデユーテイー検出回路Dのスイツ
チS5,S6と抵抗R11との接点a′には第2
図2に示すようなパルス信号が与えられる。ま
た、スイツチS7,S8と抵抗R13との接点
b′には第2図3に示すようにパルス信号が与え
られる。これにより、抵抗R11,R12とコ
ンデンサC3との接続点aからは第2図1に示
す直流電圧の信号P1が、抵抗R13,R12
とコンデンサC4との接続点bからは第2図1
に示す直流電圧の信号P2が出力される。
(1) When there is no leakage current, as shown in the waveform of Fig. 2, in response to the oscillation of the magnetic multivibrator circuit C, the contact a' between the switches S5 and S6 of the duty detection circuit D and the resistor R11 is Second
A pulse signal as shown in FIG. 2 is provided. Also, the contact points between switches S7 and S8 and resistor R13
A pulse signal is applied to b' as shown in FIG. As a result, the DC voltage signal P1 shown in FIG.
From the connection point b between the capacitor C4 and the capacitor C4,
A DC voltage signal P2 shown in is output.

(2) 小さい漏れ電流が発生した場合には、第7図
の波形に示すように磁気マルチバイブレーター
回路Cの発振のデユーテイー比の1:1からを
変化に対応してデユーテイー検出回路Dのスイ
ツチS5,S6と抵抗R11との接点a′には第
7図2に示すようなパルス信号が与えられる。
また、スイツチS7,S8と抵抗R13との接
点b′には第7図3示すようなパルス信号が与え
られる。これにより、抵抗R11,R12とコ
ンデンサC3との接続点aからは第7図1に示
す直流電圧の信号P1が、抵抗R13,R12
とコンデンサC4との接続点bからは第7図1
に示す直流電圧の信号P2が出力される。この
ように、漏れ電流が発生すると、直流信号P
1,P2の平均値に漏れ電流に対応した差を生
じることになる。
(2) When a small leakage current occurs, the duty ratio of the oscillation of the magnetic multivibrator circuit C is changed from 1:1 to the switch S5 of the duty detection circuit D as shown in the waveform of FIG. , S6 and the resistor R11 are supplied with a pulse signal as shown in FIG. 72.
Further, a pulse signal as shown in FIG. 7 is applied to the contact point b' between the switches S7 and S8 and the resistor R13. As a result, the DC voltage signal P1 shown in FIG.
From the connection point b between the capacitor C4 and the capacitor C4,
A DC voltage signal P2 shown in is output. In this way, when leakage current occurs, the DC signal P
1, a difference corresponding to the leakage current will occur in the average value of P2.

(3) 大きな漏れ電流が発生した場合には、第3図
の波形に示すように磁気マルチバイブレーター
回路Cの高周波発振に対応してデユーテイー検
出回路DのスイツチS5,S6と抵抗R11と
の接点a′には第3図2に示すようなパルス信号
が与えられる。また、スイツチS7,S8と抵
抗R13との接点b′には第3図3に示すような
パルス信号が与えられる。これにより、抵抗R
11,R12とコンデンサC3との接続点aか
らは第3図1に示す直流電圧の信号P1が、抵
抗R13,R12とコンデンサC4の接続点b
からは第3図1に示す直流電圧の信号P2が出
力される。このように大きな漏れ電流時には上
記(2)のように直流信号P1,P2の平均値に差
を検出することができず、発振周波数のみが高
くなることになる。
(3) When a large leakage current occurs, as shown in the waveform of Fig. 3, contact a between switches S5 and S6 of duty detection circuit D and resistor R11 responds to high-frequency oscillation of magnetic multivibrator circuit C. ' is given a pulse signal as shown in FIG. Further, a pulse signal as shown in FIG. 3 is applied to the contact point b' between the switches S7 and S8 and the resistor R13. This results in resistance R
The DC voltage signal P1 shown in FIG.
A DC voltage signal P2 shown in FIG. 3 is output from the circuit. When such a large leakage current occurs, it is not possible to detect a difference between the average values of the DC signals P1 and P2 as described in (2) above, and only the oscillation frequency increases.

次に、高周波検出回路Eの動作を説明する。比
較器8の反転入力端子には前記デユーテイー検出
回路Dの接続点a′からの信号を与え、比較器8の
非反転入力端子には前記デユーテーイー検出回路
Dの接続点b′からの信号を与える。これにより、
比較器8は動作しトランジスタTr6をオン/オ
フさせる。トランジスタTr6のオン/オフ動作
と定電流電源E5とコンデンサC5にてコンデン
サC5の電位は、磁気マルチバイブレーター回路
Cの動作状態にて異なるが、第2図4、第3図
4、第7図4の信号P4のようになる。この信号
P4は比較器3の非反転入力端子に与えられ、比
較器3の反転入力端子にはツエナーダイオードD
12て設定されるしきい値(第2図4に示すライ
ンA4)電圧を与える。これにより、比較器3は
動作してトランジスタTr7をオン/オフさせる。
トランジスタTr7のオン/オフ動作と停電流源
E6とコデンサC6にてコンデンサC6の電位
は、磁気マルチバイブレーター回路Cの動作状態
にて異なるが、第2図5、第3図5、第7図5の
信号P5のようになる。この信号P5は比較器4
の非反転入力端子に与えられ、比較器4の反転端
子にはツエナーダイオードD12にて設定される
しきい値(第2図5に示すラインA5)電圧を与
える。これにより、比較器4の動作は、磁気マル
チバイブレーター回路Cの動作状態にて異なり、 (1) 漏れ電流が無いときには、磁気マルチバイブ
レーター回路Cが基準周波数にて発振し、第2
図4の信号P4がしきい値A4より高くなるこ
とにて比較器3の出力はロー/ハイとなり、ト
ランジスタTr7はオフ/オンをし、第2図5
の信号P5が常にしきい値A5より低いため比
較器4の出力はローとなり、スイツチS9はオ
フのまとなる。
Next, the operation of the high frequency detection circuit E will be explained. The inverting input terminal of the comparator 8 is given a signal from the connection point a' of the duty detection circuit D, and the non-inverting input terminal of the comparator 8 is given a signal from the connection point b' of the duty detection circuit D. . This results in
Comparator 8 operates to turn on/off transistor Tr6. The on/off operation of the transistor Tr6 and the potential of the capacitor C5 between the constant current power supply E5 and the capacitor C5 differ depending on the operating state of the magnetic multivibrator circuit C, but are shown in Fig. 2 4, Fig. 3 4, Fig. 7 4. signal P4. This signal P4 is applied to the non-inverting input terminal of the comparator 3, and the Zener diode D is connected to the inverting input terminal of the comparator 3.
12 (line A4 shown in FIG. 2). As a result, the comparator 3 operates to turn on/off the transistor Tr7.
The on/off operation of the transistor Tr7 and the potential of the capacitor C6 at the power failure current source E6 and the capacitor C6 differ depending on the operating state of the magnetic multivibrator circuit C, but are as shown in FIG. 25, FIG. 35, and FIG. signal P5. This signal P5 is the comparator 4
A threshold voltage (line A5 shown in FIG. 2) set by the Zener diode D12 is applied to the inverting terminal of the comparator 4. As a result, the operation of the comparator 4 differs depending on the operating state of the magnetic multivibrator circuit C. (1) When there is no leakage current, the magnetic multivibrator circuit C oscillates at the reference frequency, and the second
When the signal P4 in FIG. 4 becomes higher than the threshold value A4, the output of the comparator 3 becomes low/high, and the transistor Tr7 turns off/on, and as shown in FIG.
Since the signal P5 is always lower than the threshold value A5, the output of the comparator 4 becomes low, and the switch S9 remains off.

(2) 小さい漏れ電流が発生した場合には、磁気マ
ルチバイブレーター回路Cがほぼ基準周波数に
て発振し、第7図4の信号P4がしきい値A4
より高くなることにて比較器3はロー/ハイと
なり、トランジスタTr7はオフ/オンをし、
第7図5の信号P5が常にしきい値A5より低
いため比較器4の出力はローとなり、スイツチ
S9はオフのままとなる。しかし、通常の漏れ
電流ではならないが、漏れ電流がかなり大きく
なり発振周波数が大きくなると場合により、第
7図4の信号P4がしきい値A4より高くなら
なくなり比較器3の出力はローとなり、トラン
ジスタTr7はオフし、信号P5がしきい値A
5より大きくなり、比較器4の出力はハイとな
り、スイツチS9はオンとなる場合もある。
(2) When a small leakage current occurs, the magnetic multivibrator circuit C oscillates at approximately the reference frequency, and the signal P4 in FIG.
As the voltage becomes higher, comparator 3 becomes low/high, transistor Tr7 turns off/on,
Since signal P5 in FIG. 7 is always lower than threshold A5, the output of comparator 4 is low and switch S9 remains off. However, although it is not a normal leakage current, if the leakage current becomes considerably large and the oscillation frequency increases, the signal P4 in FIG. Tr7 is turned off and the signal P5 is the threshold value A
5, the output of comparator 4 becomes high and switch S9 is turned on.

(3) 大きな漏れ電流が発生した場合には、磁気マ
ルチバイブレーター回路Cが高周波にて発振
し、第3図4の信号P4常にしきい値A4より
低くなることにて比較器3の出力はローとな
り、トランジスタTr7はオフし、第3図5の
信号P5が常にしきい値A4より高くなり比較
器4の出力はハイとなり、スイツチS9はオン
とする。となり、磁気マルチバイブレーター回
路Cの動作状態(発振周波数)に合わせ、スイ
ツチS9をオン/オフさせる。
(3) When a large leakage current occurs, the magnetic multivibrator circuit C oscillates at a high frequency, and the output of the comparator 3 becomes low because the signal P4 in Fig. 3 is always lower than the threshold value A4. Therefore, the transistor Tr7 is turned off, the signal P5 in FIG. 3 is always higher than the threshold value A4, the output of the comparator 4 is high, and the switch S9 is turned on. Then, the switch S9 is turned on/off in accordance with the operating state (oscillation frequency) of the magnetic multivibrator circuit C.

次に、電圧/電流変換回路Fの動作を説明す
る。電圧/電流変換回路Fは比較器6と、ダイオ
ードD13と、トランジスタTr9と、比較器5
と、ダイオードD14と、トランジスタTr8と、
抵抗R14にて、比較器6の非反転入力端子に与
えられた信号(デユーテイー検出回路Dの信号
a)と比較器5の非反転入力端子に与えられ信号
(デユーテイー検出回路SDの信号b)の電位差の
抵抗R14の抵抗値で割つた電流に変換し、この
電流にてコンデンサC7を充電し、抵抗R15と
トランジスタTr10,Tr11か成る定電流引出
し回路にて、前記電圧/電流交換後の電流値が、
予め定められた電流値まではコンデンサC7の電
位を上昇させない。これにより、 (1) 漏れ電流が無いときは、デユーテイ検出回路
Dの信号a,bの直流電圧は同じとなり、コン
デンサC7の充電電流はほほゼロとなり(多少
リツプル分の電流値は流れる)、コンデンサC
7の電位はほぼゼロのままとなる。
Next, the operation of the voltage/current conversion circuit F will be explained. The voltage/current conversion circuit F includes a comparator 6, a diode D13, a transistor Tr9, and a comparator 5.
, diode D14, transistor Tr8,
The resistor R14 separates the signal applied to the non-inverting input terminal of the comparator 6 (signal a of the duty detection circuit D) and the signal applied to the non-inverting input terminal of the comparator 5 (signal b of the duty detection circuit SD). The potential difference is converted into a current divided by the resistance value of the resistor R14, the capacitor C7 is charged with this current, and the current value after the voltage/current exchange is determined by a constant current extraction circuit consisting of the resistor R15 and transistors Tr10 and Tr11. but,
The potential of capacitor C7 is not increased up to a predetermined current value. As a result, (1) When there is no leakage current, the DC voltages of signals a and b of duty detection circuit D are the same, the charging current of capacitor C7 becomes almost zero (some ripple current flows), and the capacitor C
The potential at point 7 remains almost zero.

(2) 小さい漏れ電流が発生した場合には、デユー
テイー検出回路Dの信号a,bの直流電圧に差
を生じコンデンサC7を充電する電流を生じる
が、前記定電流引出し回路にて設定された電流
値以下の漏れ電流時にはコンデンサC7の電位
はゼロのままとなる。一方、前記定電流引出し
回路にて設定された電流値以上の漏れ電流時に
は、前記設定された電流を差し引いた充電電流
にて充電されコンデンサC7の電位は徐々に上
昇する。
(2) When a small leakage current occurs, a difference occurs between the DC voltages of the signals a and b of the duty detection circuit D, and a current is generated that charges the capacitor C7, but the current that is set in the constant current extraction circuit is When the leakage current is below the value, the potential of capacitor C7 remains zero. On the other hand, when the leakage current exceeds the current value set in the constant current extraction circuit, the capacitor C7 is charged with a charging current obtained by subtracting the set current, and the potential of the capacitor C7 gradually rises.

(3) 大きな漏れ電流が発生した場合には、磁気マ
ルチバイブレーター回路Cが高周波にて発振を
し、前述のように高周波検知回路Eが動作し
て、スイツチS9がオンに定電流E8にてコン
デンサC7は急速に充電される。
(3) When a large leakage current occurs, the magnetic multivibrator circuit C oscillates at a high frequency, and the high frequency detection circuit E operates as described above, turning on the switch S9 and turning on the capacitor with a constant current E8. C7 charges quickly.

次に出力回路Gは、定電流源E9とツエナダイ
オードD15にて予め設定されたしきい値以上
に、コンデンサC7と電位が上昇すると、比較器
7が動作し(出力がハイとなり)、前述のスイツ
チS1,S2をオフさせる信号を送出する。これ
により負荷L0は交流電源E0から遮断されるこ
とになる。
Next, in the output circuit G, when the potential of the capacitor C7 rises above a threshold value set in advance by the constant current source E9 and the Zener diode D15, the comparator 7 operates (the output becomes high), and the above-mentioned A signal is sent to turn off switches S1 and S2. As a result, the load L0 is cut off from the AC power source E0.

以上のように、 (1) ラインl1,l2の被検出電流が小さいとき
には、被検出電流値を磁気マルチバイブレータ
ー回路Cの出力パルスのデユーテイー比として
検出し、そのデイーテイー比を検出回路Dにて
電位差として検出し、電圧/電流交換回路Fに
て前記電位差を電流にて変換し予め設定された
電流値以上になるとコンデンサC7を充電し、
コンデンサC7の電位があるしいきい値以上に
なると動作することにて、小さな被検出電流を
正確に検出する。
As described above, (1) When the detected currents of lines l1 and l2 are small, the detected current value is detected as the duty ratio of the output pulse of the magnetic multivibrator circuit C, and the duty ratio is determined by the detection circuit D. is detected, the voltage/current exchange circuit F converts the potential difference into a current, and when the current value exceeds a preset value, the capacitor C7 is charged,
It operates when the potential of the capacitor C7 exceeds a certain threshold value, thereby accurately detecting a small current to be detected.

(2) また被検出電流が大きなときには、磁気マル
チバイブレーター回路Cの発振周波数が高くな
り、出力パルスのデユーテーイー比はほぼ1:
1となつてしまい被検出電流が出力パルスのデ
ユーテイー比として検出することはできなくな
るが、前述の高周波検出回路Eにて磁気マルチ
バイブレーターの高い発振周波数にて大きな被
検出電流を検出して、電圧/電流変換回路Fの
コンデンサC7を定電流源E8に急速に充電
し、コンデンサC7の電位があるしきい値以上
になるかと動作することにて、大きな被検出電
流も正確に検出することができる。
(2) When the detected current is large, the oscillation frequency of the magnetic multivibrator circuit C becomes high, and the duty ratio of the output pulse is approximately 1:
1, and the current to be detected cannot be detected as the duty ratio of the output pulse, but the high frequency detection circuit E described above detects a large current to be detected at the high oscillation frequency of the magnetic multivibrator, and the voltage /By rapidly charging the capacitor C7 of the current conversion circuit F into the constant current source E8 and operating when the potential of the capacitor C7 exceeds a certain threshold value, even large currents to be detected can be accurately detected. .

第4図は、負荷L0の漏れ電流である被検出電
流Igと、電圧/電流交換回路Fのトランジスタ
Tr9,Tr8のコレクタから送出される平均電流
I0との関係を示すグラフである。本発明では、
デユーテイー検出回路Dの出力にリツプルが重畳
されるため、破線で示す従来の電圧/電流交換回
路の特性に対し、本発明の一実施例の電圧/電流
変換回路Fの特性を実線にて示すようになるが、
実用上、特に問題はない。また、このようなう特
性にすることにて、第5図1〜3に示すような
“歪み”さらに“直流”的な被検出電流であつて
も、第5図4に示すような“交流”の被検出電流
と同様に検出することができる。
Figure 4 shows the detected current Ig, which is the leakage current of the load L0, and the transistor of the voltage/current exchange circuit F.
It is a graph showing the relationship with the average current I0 sent out from the collectors of Tr9 and Tr8. In the present invention,
Since ripples are superimposed on the output of the duty detection circuit D, the characteristics of the voltage/current conversion circuit F according to the embodiment of the present invention are shown as a solid line, in contrast to the characteristics of the conventional voltage/current conversion circuit shown with a broken line. However,
In practice, there is no particular problem. Furthermore, by adopting such characteristics, even if the current to be detected is "distorted" or "DC" as shown in Fig. 5 1 to 3, "AC" as shown in Fig. ” can be detected in the same way as the current to be detected.

また従来の高周波検出回路の入力として(デユ
ーテイー検出回路Dの接続点a,b間の電圧をロ
ーパスフイルターに与え直流分のみを電位差とし
て検出し、さらには)デユーテイー検出回路Dの
接続点a,b間の電圧を微分してリツプル分だけ
を検出して高周波検出していたが、ノイズにより
接続点a,b間の電圧が変化し、リツプル分に急
崚な電圧変化が生じ、高周波検出回路が誤動作し
やすく、耐ノイズ性が悪かつたが、本発明のよう
に高周波検出回路を構成し、さらには高周波検出
回路の出力にて電圧/電圧変換回路のコンデンサ
を充電する構成とすることにて耐ノイズ性を向上
させることができる。
In addition, as an input to the conventional high frequency detection circuit (the voltage between the connection points a and b of the duty detection circuit D is applied to a low-pass filter and only the DC component is detected as a potential difference), the connection points a and b of the duty detection circuit D are High frequency was detected by differentiating the voltage between them and detecting only the ripple component, but noise caused the voltage between connection points a and b to change, causing a sudden voltage change in the ripple component, causing the high frequency detection circuit to fail. It was easy to malfunction and had poor noise resistance, but by configuring a high frequency detection circuit as in the present invention and further configuring the capacitor of the voltage/voltage conversion circuit to be charged with the output of the high frequency detection circuit, Noise resistance can be improved.

(効果) 以上のように、本発明によれば、被検出電流が
小さいときには、被検出電流値を磁気マルチバイ
ブレーター回路Cの出力バルスのデユーテイー比
として検出し、そのデユーテイー比をでデユーテ
イー検出回路Dにて電位差として検出し、電圧/
電流変換回路Fにて前記電位差を電流に変換しコ
ンデンサC7を充電し、しかも被検出電流が大き
なときには、磁気マルチバイブレーター回路Cの
発振周波数が高くなり、出力パルスのデユーテイ
ー比はほぼ1:1となつてしまい被検出電流を出
力パルスのデユーテイー比として検出することは
できなくなるが、前述の高周波検出回路Eにて磁
気マルチバイブレーターの高い発振周波数にて大
きな被検出電流を検出して、電圧/電流変換回路
FのコンデンサC7を定電流源E8にて急速に充
電するようにし、出力回路はこのコンデンサC7
の出力電圧が予め定められた値以上になつたこと
を検出するようにしたので、ノイズにより高周波
検出回路が誤動作してもそのことにより直ちに出
力回路から検出出力が導出されることはなく(コ
ンデンサC7を充電ししきい値に達するまで時間
を要するので)、耐ノイズ性の向上が図られる。
(Effects) As described above, according to the present invention, when the detected current is small, the detected current value is detected as the duty ratio of the output pulse of the magnetic multivibrator circuit C, and the duty ratio is determined by the duty detection circuit D. Detected as a potential difference at
The current conversion circuit F converts the potential difference into a current to charge the capacitor C7, and when the detected current is large, the oscillation frequency of the magnetic multivibrator circuit C becomes high, and the duty ratio of the output pulse becomes approximately 1:1. However, the high frequency detection circuit E described above detects a large current to be detected at the high oscillation frequency of the magnetic multivibrator, and calculates the voltage/current. The capacitor C7 of the conversion circuit F is rapidly charged by the constant current source E8, and the output circuit is connected to this capacitor C7.
Detects when the output voltage of Since it takes time to charge C7 and reach the threshold value), the noise resistance can be improved.

さらに本発明によれば、磁気マルチバイブレー
ター回路とデユーテイー検出回路と電圧/電流変
換回路と高周波回路と出力回路の電力を供給する
電源回路の出力が、予め定めた値に達するまでは
磁気マルチバイブレーター回路の発振動作を制御
回路に停止させるようにしたので、たとえば電源
投入直後などにおいて電流検出装置の誤動作を防
げことができ、信頼制が向上する。
Furthermore, according to the present invention, the magnetic multivibrator circuit is operated until the output of the power supply circuit that supplies power to the magnetic multivibrator circuit, the duty detection circuit, the voltage/current conversion circuit, the high frequency circuit, and the output circuit reaches a predetermined value. Since the control circuit is configured to stop the oscillation operation of the current detection device, malfunction of the current detection device can be prevented, for example, immediately after the power is turned on, and reliability is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例の電気回路図、第2
図は磁気マルチバイブレーター回路Cの通常発振
時(漏れ電流無し)の回路動作説明図、第3図は
磁気マルチバイブレーター回路Cの高周波発振時
(大きな漏れ電流時)の回路動作説明図、第4図
は電圧/電流交換回路の動作説明図、第5は被検
出電流波形例、第6図は被検出電流と磁気マルチ
バイブレーターの発振周波数の関係説明図、第7
図は磁気マルチバイブレーター回路Cの通常発振
時(小さな漏れ電流時)の回路動作説明図であ
る。 A……電源回路、B……制御回路、C……磁気
マルチバイブレーター回路、D……デユーテイー
検出回路、E……高周波検出回路、F……電圧/
電流変換回路、G……出力回路。
Fig. 1 is an electrical circuit diagram of an embodiment of the present invention;
The figure is an explanatory diagram of the circuit operation of the magnetic multivibrator circuit C during normal oscillation (no leakage current), Figure 3 is an explanatory diagram of the circuit operation of the magnetic multivibrator circuit C during high frequency oscillation (with large leakage current), and Figure 4 5 is an explanatory diagram of the operation of the voltage/current exchange circuit, 5th is an example of the detected current waveform, 6 is an explanatory diagram of the relationship between the detected current and the oscillation frequency of the magnetic multivibrator, and 7th is an explanatory diagram of the operation of the voltage/current exchange circuit.
The figure is an explanatory diagram of the circuit operation of the magnetic multivibrator circuit C during normal oscillation (at the time of small leakage current). A...Power supply circuit, B...Control circuit, C...Magnetic multivibrator circuit, D...Duty detection circuit, E...High frequency detection circuit, F...Voltage/
Current conversion circuit, G...output circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 検出されるべき被検出電流の流れるラインに
関連して設けられるとともに、被検出電流を検出
するための第1のコイルと第2のコイルを有する
可飽和リアクトルと、第1のコイルと第2のコイ
ルとに流れる電流を制御する抵抗を備え、被検出
電流に応じて予め定める周期のデユーテイーを変
えて発振し、互いに反転した信号を送出する磁気
マルチバイブレーター回路と、 前記磁気マルチバイブレーター回路の各出力信
号のデユーテイー差を検出するデユーテイー検出
回路と、 前記デユーテイー検出回路からのデユーテイー
差に対応した出力信号の電圧レベル差を整流し、
その電圧レベル差に対応した電流値にてコンデン
サーC7を充電する電圧/電流変換回路と、 前記可飽和リアクトルが高周波発振したことを
検出して前記コンデンサーC7を充電する高周波
検出回路と、 前記コンデンサーC7の出力電圧が予め定めた
値になつたことを検出する出力回路と、 磁気マルチバイブレーター回路とデユーテイー
検出回路と電圧/電流変換回路と高周波検出回路
と出力回路とに電力を供給する電源回路と、 電流回路の出力が予め定めた値に達するまで、
磁気マルチバイブレーターの発振を停止させる制
御回路とを含むことを特徴とする電流検出装置。
[Claims] 1. A saturable reactor that is provided in connection with a line through which a current to be detected flows and has a first coil and a second coil for detecting the current to be detected; a magnetic multivibrator circuit that is equipped with a resistor that controls the current flowing through the first coil and the second coil, oscillates with a predetermined duty cycle changed according to the detected current, and sends out mutually inverted signals; a duty detection circuit that detects the duty difference between each output signal of the magnetic multivibrator circuit; and a duty detection circuit that rectifies the voltage level difference between the output signals corresponding to the duty difference from the duty detection circuit.
a voltage/current conversion circuit that charges the capacitor C7 with a current value corresponding to the voltage level difference; a high frequency detection circuit that detects high frequency oscillation of the saturable reactor and charges the capacitor C7; and the capacitor C7. an output circuit that detects that the output voltage of the output voltage reaches a predetermined value; a power supply circuit that supplies power to the magnetic multivibrator circuit, the duty detection circuit, the voltage/current conversion circuit, the high frequency detection circuit, and the output circuit; Until the output of the current circuit reaches a predetermined value,
A current detection device comprising: a control circuit for stopping oscillation of a magnetic multivibrator.
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