JPH06109770A - High-precision current sensor - Google Patents

High-precision current sensor

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JPH06109770A
JPH06109770A JP4261432A JP26143292A JPH06109770A JP H06109770 A JPH06109770 A JP H06109770A JP 4261432 A JP4261432 A JP 4261432A JP 26143292 A JP26143292 A JP 26143292A JP H06109770 A JPH06109770 A JP H06109770A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current sensor
section
voltage
power supply
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP4261432A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshio Naoi
敏男 直井
Kazutoshi Ishibashi
和敏 石橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asahi Kasei Electronics Co Ltd
Original Assignee
Asahi Kasei Electronics Co Ltd
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Publication date
Application filed by Asahi Kasei Electronics Co Ltd filed Critical Asahi Kasei Electronics Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To maintain the excellent characteristics of a magnetic balance type current sensor by preventing a magnetic substance core from being excited due to the abnormal rise of power voltage, and avoiding the occurrence of an offset error in the sensor. CONSTITUTION:This sensor is so constituted that an ordinary magnetic balance type current sensor is additionally provided with a voltage detecting section 1, a delaying section 2A for causing a delay in output from the section 1, an amplifying section 2B for amplifying output from the section 2A, and a power supply control section 3 for driving the sensor in response to output from the section 2B.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は高精密電流センサに関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high precision current sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】図2は従来の磁電変換素子を用いた磁気
平衡式電流センサの基本的な構成を示す。この電流セン
サの原理を説明する。1次コイルL1を流れる1次電流
I1によりコアCRに磁束が生起する。コアCRの空隙
GPにおける磁束を磁電変換素子MS、たとえばホール
素子で検出し、コアCRに巻回された2次コイルL2に
磁電変換素子MSの変換出力を入力とする電源増幅器A
MPから2次電流I2を供給して、コアCRの磁束が消
去する磁気平衡状態を形成し、この磁気平衡状態におい
て、等アンペアターン法則、つまり、I1×N1=I2
×N2(N1,N2は1次および2次コイルの巻回数)
の応用で2次電流I2を測定することにより、1次電流
I1を測定するものである。
2. Description of the Related Art FIG. 2 shows a basic structure of a conventional magnetic balance type current sensor using a magnetoelectric conversion element. The principle of this current sensor will be described. A magnetic flux is generated in the core CR by the primary current I1 flowing through the primary coil L1. The magnetic flux in the air gap GP of the core CR is detected by the magnetoelectric conversion element MS, for example, a Hall element, and the secondary coil L2 wound around the core CR receives the converted output of the magnetoelectric conversion element MS as a power supply amplifier A.
A secondary current I2 is supplied from MP to form a magnetic equilibrium state in which the magnetic flux of the core CR eliminates, and in this magnetic equilibrium state, the equal ampere-turn law, that is, I1 × N1 = I2
× N2 (N1 and N2 are the number of turns of the primary and secondary coils)
Is applied to measure the secondary current I2 to measure the primary current I1.

【0003】図2のような構成の交流の1次電流I1を
測定する電流センサには正負両電圧(+V,−V)を給
電するが、電源の開閉時に時差が発生して片電源状態や
片方の電圧が低電圧状態となると電源増幅器AMPは誤
動作を起す。
Both positive and negative voltages (+ V, -V) are supplied to the current sensor for measuring the alternating primary current I1 having the structure shown in FIG. When one of the voltages becomes a low voltage state, the power amplifier AMP malfunctions.

【0004】電源増幅器AMPの誤動作のうちでも、特
に問題となるのは、1次電流I1が零でも2次電流I2
が流れて、コアCRを励磁することであり、このため、
電源が正常状態になった後も残留磁束により電流センサ
のオフセット誤差が存続することである。
Among the malfunctions of the power amplifier AMP, a particular problem is that the primary current I1 is zero and the secondary current I2 is zero.
Is to excite the core CR, and for this reason,
This is because the offset error of the current sensor persists due to the residual magnetic flux even after the power supply is in the normal state.

【0005】これを解決するために、図2に示す従来の
電流センサでは電圧検出部1および電源制御部2を配置
して、電源が正常な場合のみ電流センサを駆動するよう
にしている。従来の電圧検出部1および電源制御部2と
しては、図3に示す回路がその一例である。つまり、片
電源や低電圧ではツェナーダイオードZDがOFF状態
となり、抵抗R10およびR20による順バイアス電圧
が発生しないため、トランジスタTR1およびTR2も
OFF状態で電流センサは駆動されない。
In order to solve this, in the conventional current sensor shown in FIG. 2, the voltage detection unit 1 and the power supply control unit 2 are arranged so that the current sensor is driven only when the power supply is normal. An example of the conventional voltage detection unit 1 and power supply control unit 2 is the circuit shown in FIG. That is, the zener diode ZD is turned off by a single power source or a low voltage, and the forward bias voltage due to the resistors R10 and R20 is not generated, so that the transistors TR1 and TR2 are also turned off and the current sensor is not driven.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】図3に示される従来技
術では次のような問題がある。
The prior art shown in FIG. 3 has the following problems.

【0007】第1は、このような電圧検出部1に、電源
が接点式の一般的なスイッチを経て給電される場合に、
電源投入の初期に微細な開閉、いわゆるチャタリング現
象が頻発し、追従遅れによって過渡的に2次電流I2が
流れてコアCRを励磁してしまう。
First, when a power source is supplied to such a voltage detecting section 1 through a general contact type switch,
At the initial stage of power-on, fine switching frequently occurs, so-called chattering phenomenon, and the secondary current I2 transiently flows due to the follow-up delay to excite the core CR.

【0008】第2は、両極性の電源を2個のトランジス
タTR1,TR2で制御する際に、それらの特性のバラ
ツキにより同期化しにくく、駆動電圧Vs+ ,Vs-
起動に時差が生じ易くなり、上記と同様にコアを励磁し
てしまう。
Second, when a bipolar power supply is controlled by the two transistors TR1 and TR2, it is difficult to synchronize due to variations in their characteristics, and a time difference easily occurs in the activation of the drive voltages Vs + and Vs −. , Exciting the core as above.

【0009】つまり、従来例では、コアCRの励磁に伴
う残留磁束により電流センサのオフセット誤差の発生が
回避できない。一旦オフセット誤差が発生すると、電流
センサは取外して減衰振動状の交流電流または交番磁界
を印加することによる消磁(脱磁)が不可欠となり、特
に高精密電流センサでは放置すると誤差の影響が大きく
致命的である。なお、従来、上記第2の問題点に対して
は、トランジスタの選別(ペアリング)による特性の整
合やFETトランジスタの活用を図る試みもみられる
が、手間やコストの負担増加に比べて確実な効果を達成
し難い。
That is, in the conventional example, the generation of the offset error of the current sensor cannot be avoided due to the residual magnetic flux accompanying the excitation of the core CR. Once an offset error occurs, it is essential to remove the current sensor and demagnetize (demagnetize) by applying a damped oscillatory alternating current or an alternating magnetic field. Is. Conventionally, with respect to the second problem, attempts have been made to match the characteristics by selecting (pairing) the transistors and to utilize the FET transistor, but a certain effect is obtained as compared with an increase in labor and cost burden. Hard to achieve.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の問題点
を解決するためになされたものであり、磁気平衡式電流
センサと、該電流センサに給電される電源電圧の検出手
段と、該検出手段の検出出力を遅延する遅延手段と、該
遅延手段の出力に応答して前記電流センサに電源を供給
する電源制御手段とを具えたことを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and includes a magnetic balance type current sensor, a means for detecting a power supply voltage supplied to the current sensor, and It is characterized by comprising delay means for delaying the detection output of the detection means, and power supply control means for supplying power to the current sensor in response to the output of the delay means.

【0011】[0011]

【作用】本発明によれば、遅延機能を付加することによ
り、電源が正常と判断された後、所定時間を経てから電
流センサの駆動を開始する。また、電源の電圧が正常で
あるか、つまり所定値以上の電圧が欠落なく、安定に供
給されているかを判断して、その出力信号を増幅する機
能を付加することにより鋭敏な判断を可能にする。
According to the present invention, by adding the delay function, the drive of the current sensor is started after a lapse of a predetermined time after it is determined that the power supply is normal. In addition, it is possible to make a sharp decision by adding a function to amplify the output signal by judging whether the voltage of the power supply is normal, that is, whether or not a voltage equal to or higher than a predetermined value is supplied without being lost. To do.

【0012】これによって、まず、電源投入の初期に頻
発するチャタリング現象は、上記の遅延機能により電流
センサの駆動開始が遅れることによって回避される。
As a result, first, the chattering phenomenon that frequently occurs at the initial stage of power-on is avoided by delaying the start of driving the current sensor due to the above delay function.

【0013】次に、例えば電源制御部を構成するトラン
ジスタの特性のバラツキにより生じる同期化の難点は、
増幅機能により、強力な順バイアス電圧をこれらのトラ
ンジスタに一気に印加することによって同トランジスタ
の特性差の影響がなくなる。
Next, for example, the difficulty of synchronization caused by variations in the characteristics of the transistors forming the power supply control unit is as follows.
The amplification function eliminates the influence of the characteristic difference of the transistors by applying a strong forward bias voltage to these transistors at once.

【0014】[0014]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0015】図1は本発明の一実施例のブロック図、図
4は電圧検出部1,遅延部2A,増幅部2Bおよび電源
制御部3の回路図を示す。図4に示す構成以外は図2と
同様である。なお、本実施例の磁電変換素子MSはホー
ル素子を用いている。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a circuit diagram of the voltage detection unit 1, the delay unit 2A, the amplification unit 2B and the power supply control unit 3. The configuration is the same as that of FIG. 2 except for the configuration shown in FIG. A Hall element is used as the magnetoelectric conversion element MS of this embodiment.

【0016】まず、図4に示されるツェナーダイオード
ZDと抵抗R1の直列回路からなる電圧検出部1ではツ
ェナーダイオードZDのツェナー電圧VZDと電源から供
給される電圧〔V+ −(V- )〕がほぼ同じになると、
ツェナーダイオードZDがスイッチオンする。これによ
って遅延部2Aにはこのスイッチオンによる電流が流れ
るが、コンデンサCおよび抵抗R2による時定数〔C×
R2〕があるため、遅延部2Aの出力電圧VDは遅延特
性を持って上昇する。
[0016] First, the voltage supplied from the Zener voltage V ZD and the power supply of the zener diode ZD and the voltage detecting unit 1, the Zener diode ZD a series circuit of resistors R1 shown in FIG. 4 [V + - (V -)] Are almost the same,
The Zener diode ZD is switched on. As a result, a current due to this switch-on flows through the delay unit 2A, but the time constant [C ×
R2], the output voltage VD of the delay unit 2A rises with a delay characteristic.

【0017】増幅部2BではツェナーダイオードZDの
スイッチオンから所定時間後に遅延部2Aからの電圧V
DによりトランジスタTR3がスイッチオンされ、増幅
された強力な電流が出力される。すなわち、抵抗R4,
R3、トランジスタTR3のコレクタ・エミッタ間、抵
抗R5を通して電流が流れる。
In the amplifier section 2B, a voltage V from the delay section 2A is reached after a predetermined time has passed since the Zener diode ZD was switched on.
The transistor TR3 is switched on by D, and the amplified strong current is output. That is, the resistance R4
A current flows between R3, the collector and emitter of the transistor TR3, and the resistor R5.

【0018】このため、電源制御部3のトランジスタT
R1およびTR2は、バイアス抵抗R4およびR5に流
れる電流によって生起する十分な順バイアス電圧で一気
にスイッチオンされて、時間差がほとんど無い状態で出
力電圧Vs+ およびVs- を発生し、磁気平衡式電流セ
ンサを駆動する。
Therefore, the transistor T of the power supply controller 3
R1 and TR2 are switched on at a dash with a sufficient forward bias voltage generated by the currents flowing in the bias resistors R4 and R5, and generate output voltages Vs + and Vs with almost no time difference. To drive.

【0019】図5は本実施例の特性例を示す図である。
この例では、電源から電圧±15Vで供給される正電圧
+ および負電圧V- が、時刻T1およびT2で電圧検
出部1に時差をもって、しかもチャタリング現象を伴っ
て印加されているが、遅延部2Aの遅延機能により、時
刻T3になった時に、駆動電圧Vs+ およびVs- が同
時に立上っており、しかも、増幅部2Bの増幅作用によ
って急峻に立上っている。なお、ここでツェナー電圧V
ZDは20Vとしている。
FIG. 5 is a diagram showing an example of characteristics of this embodiment.
In this example, the positive voltage V + and the negative voltage V supplied from the power supply with a voltage of ± 15 V are applied to the voltage detection unit 1 at time T1 and T2 with a time difference and with a chattering phenomenon. Due to the delay function of the section 2A, the drive voltages Vs + and Vs rise at the same time at the time T3, and also rise sharply due to the amplifying action of the amplifying section 2B. Here, the Zener voltage V
ZD is set to 20V.

【0020】このように電源投入時の時差や、チャタリ
ングによる断続的な片電源状態や電圧低下状態などに全
く影響されておらず、前述の問題点は回避されている。
As described above, the above problems are avoided without being affected by the time difference at the time of turning on the power source, the intermittent single power source state due to chattering, the voltage drop state, and the like.

【0021】[0021]

【発明の効果】本発明によれば、電源電圧の供給異常に
よるオフセット誤差の発生が回避され、特に高精密電流
センサでは著しい効果を生む。
According to the present invention, the occurrence of an offset error due to an abnormal supply of the power supply voltage is avoided, and a remarkable effect is produced especially in a high precision current sensor.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の基本的構成例の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a basic configuration example of the present invention.

【図2】従来の基本的構成例の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a conventional basic configuration example.

【図3】従来例の回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of a conventional example.

【図4】本発明の実施例の回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例の特性例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a characteristic example of an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

ZD ツェナーダイオード TR1〜TR3 トランジスタ 1 電圧検出部 2A 遅延部 2B 増幅部 3 電源制御部 V+ ,V- 正供給電圧,負供給電圧 GND グランド Vs+ ,Vs- 正駆動電圧,負駆動電圧 CR 強磁性体コア GP 空隙 MS 磁電変換素子 AMP 電源増幅器 I1,I2 1次電流,2次電流 L1,L2 1次コイル,2次コイル R1〜R5,R10,R20 抵抗 C コンデンサ VD 遅延部出力電圧ZD Zener diode TR1 to TR3 Transistor 1 Voltage detection unit 2A Delay unit 2B Amplification unit 3 Power supply control unit V + , V - Positive supply voltage, Negative supply voltage GND Ground Vs + , Vs - Positive drive voltage, Negative drive voltage CR Ferromagnetism Body core GP Air gap MS Magnetoelectric conversion element AMP Power amplifier I1, I2 Primary current, Secondary current L1, L2 Primary coil, Secondary coil R1 to R5, R10, R20 Resistance C capacitor VD Delay unit output voltage

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 磁気平衡式電流センサと、該電流センサ
に給電される電源電圧の検出手段と、該検出手段の検出
出力を遅延する遅延手段と、該遅延手段の出力に応答し
て前記電流センサに電源を供給する電源制御手段とを具
えたことを特徴とする高精密電流センサ。
1. A magnetic balance type current sensor, a means for detecting a power supply voltage supplied to the current sensor, a delay means for delaying a detection output of the detection means, and the current in response to the output of the delay means. A high-precision current sensor, comprising a power supply control means for supplying power to the sensor.
【請求項2】 前記遅延手段と前記電源制御手段との間
に前記遅延手段の出力を増幅する増幅手段を有すること
を特徴とする請求項1に記載の高精密電流センサ。
2. The high precision current sensor according to claim 1, further comprising an amplifying means for amplifying an output of the delay means between the delay means and the power supply control means.
JP4261432A 1992-09-30 1992-09-30 High-precision current sensor Pending JPH06109770A (en)

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JP4261432A JPH06109770A (en) 1992-09-30 1992-09-30 High-precision current sensor

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015232489A (en) * 2014-06-10 2015-12-24 株式会社寺田電機製作所 Current measuring device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015232489A (en) * 2014-06-10 2015-12-24 株式会社寺田電機製作所 Current measuring device

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Effective date: 20010417