JPH0682485A - 電流検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 感磁素子を用い電流を検出する電流検出器に
おいて、交流・直流兼用で所定のしきい値で電流の有無
を検出し、電流断後一定時間出力を保持する。 【構成】 感磁素子１の出力を増幅した後シュミットト
リガ回路３を通りトランジスタ４のベースに入力してコ
レクタから方形波を出力する。そして、トランジスタ４
の出力を単安定マルチバイブレータ８に入力する。その
リセット端子が“Ｌ”である限り出力は“Ｌ”に保持さ
れ、リセット端子のポジティブエッジでリセットがはず
れ、時間ｔだけ出力を“Ｈ”に保持した後“Ｌ”にな
る。この出力を“Ｈ”に保持する時間は遅延時間調整回
路９により決定される。この単安定マルチバイブレータ
８と反転回路６の出力によりトランジスタ１０とトラン
ジスタ１１をオンオフさせ、電流が流れている間は常に
“Ｌ”、電流が切れるとある時間出力を“Ｌ”に保った
後“Ｈ”になる出力が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、強磁性体コア内に電
流を流し、この時発生する磁束を感磁素子を用いて検出
する電流検出器のうち、交流電流或いは直流電流のしき
い値により電流の有無を検出する電流検出器に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電路に流れる電流を磁界によって
検出するようにしたこの種の電流検出器としては、被検
出電流に比例したリニアな出力を得る構成としたものが
多数考案されてきた。図４はこの種の電流検出器の構成
を示す図であり、また、図５は感磁素子の動作を示す
図、さらに図６は実開平２−57069号公報に示された従
来の電流検出器の内部回路図の例である。

【０００３】これら図４と図５及び図６を用いてこの種
の電流検出器の動作を説明する。図４に於いて、１は感
磁素子、１９は強磁性体コア、２０は被検出電流を流す
一次導体、２１は磁気ギャップ、２２は磁束である。
今、一次導体２０に電流Ｉが流れると、磁気ギャップ２
１には電流Ｉに比例した強さの磁束が生じるとともに感
磁素子１を貫通する。感磁素子１は、図５に示すよう
に、制御電流Ｉｃを流してやることにより素子を貫通す
る磁束の強さに比例した電圧Ｖ_Hに変換する。

【０００４】従って、感磁素子１からは電流Ｉに比例し
た強さの電圧を得ることができる。この電圧は通常数十
ｍＶと微少電圧である為、図６のような増幅回路が必要
となる。図６に於ける増幅器２３で増幅して外部に出力
することにより、結果として電流Ｉに比例したリニアな
出力を得ることができる。また、この例では内部回路は
片電源で構成されているが、これを両電源で構成した正
負両方向の入力電流に対し、リニアな出力を得る回路構
成も多数みられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】最近の動向として、例
えば各種照明の球切れ検出や自動車のランプの断線検出
或いは交・直流電源断の検出等に用いられる電流検出器
として、所定のしきい値との比較に基づいてによる電流
の有無を検出できる電流検出器の需要が非常に高まって
いる。

【０００６】このような電流検出器のひとつの用途例と
して、エンジン発電溶接機をより効率よく使用しようと
する時のことを考える。今、エンジンが回転し発電状態
に入っており、また、溶接しようとする金属に接触して
いる時（電流が流れている）のみエンジンが高回転し、
接触していない時（電流は流れていない）にはエンジン
の回転が下がるよう設計すれば、不必要な時にエンジン
の回転が下がり燃料の消費量を少なくすることができる
と考えられる。

【０００７】しかし、通常、溶接する時は一度に何個所
も溶接するので、溶接個所を変える度に電流が入切する
ことにより、頻繁にエンジンの回転が上下する為、かえ
って作業効率が悪くなることが考えられる。そこで、電
流検出器の出力を、電流断後も一定時間あたかも電流が
流れているように保つことができれば、その間はエンジ
ンの回転は下がらないので効率よく作業することができ
る。そして、一定時間を過ぎても溶接が再開されない時
には、エンジンの回転が下がるため燃費の向上を図るこ
とができる。

【０００８】上述した図６のように構成された電流検出
器では、リニアな電流検出は可能だが、あるしきい値に
より電流の有無を検出する断線或いは通電の検出には対
応できない。上述したような電流検出器を用いてしきい
値による検出を行おうとすると、外部に比較回路が必要
となる。しかし、比較回路だけでは直流電流の検出はで
きるが、交流電流の検出はできず、交流電流も同じよう
に検出しようとすると更に部品が必要となり、全体とし
てコストが高くなり部品点数も増えるという実用上の問
題点があった。

【０００９】また、前述の遅延機能を持った電流検出器
を、従来のリニアな出力を得る電流検出器を用いて実現
しようとすると、タイマ及びタイマにトリガをかける為
のリニア出力を矩形波に変換する回路等が必要となる。
その結果、コストが高くなり全体の部品点数が多くなる
ばかりでなく広い実装スペースが必要となり、装置の小
型化が進む世の中の動きに相反するものとなり好ましく
ない。

【００１０】この発明は、このような問題点を解消する
ためになされたものであり、交流・直流兼用であり、所
定のしきい値により電流の有無を検出でき、また電流断
後ある一定時間出力を保持することができる電流検出器
を小型、且つ廉価にて提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る電流検出器は、強磁性体コアの環状磁路の一部に設け
た磁気ギャップ内に感磁素子を配置すると共に、上記環
状磁路の環内を貫通する一次導体を備え、この一次導体
に被検出電流として交流または直流電流を流してその通
電状態を上記感磁素子の出力に基づいて検出する電流検
出器において、上記感磁素子の出力を矩形波に変換する
矩形波変換手段と、その矩形波によりトルガされ所定時
間出力を保持する単安定マルチバイブレータと、この単
安定マルチバイブレータの出力と上記矩形波とに基づい
て交互にオンオフされるようワイヤードオア接続された
２つのトランジスタと、上記感磁素子、上記矩形波変換
手段、上記単安定マルチバイブレータ及び上記２つのト
ランジスタに接続された片電源とを備えたものである。

【００１２】また、請求項２に係る電流検出器は、強磁
性体コアの環状磁路の一部に設けた磁気ギャップ内に感
磁素子を配置すると共に、上記環状磁路の環内を貫通す
る一次導体を備え、この一次導体に被検出電流として交
流または直流電流を流してその通電状態を上記感磁素子
の出力に基づいて検出する電流検出器において、上記感
磁素子の出力を矩形波に変換する矩形波変換手段と、そ
の矩形波によりトルガされ所定時間出力を保持する単安
定マルチバイブレータと、この単安定マルチバイブレー
タの出力と上記矩形波とに基づいて交互にオンオフされ
るようワイヤードオア接続された２つのトランジスタ
と、上記感磁素子、上記矩形波変換手段、上記単安定マ
ルチバイブレータ及び上記２つのトランジスタに接続さ
れた片電源とを備えると共に、上記感磁素子と上記矩形
波変換手段とを一体化した磁気検出ブロックで構成した
ものである。

【００１３】さらに、請求項３に係る電流検出器は、強
磁性体コアの環状磁路の一部に設けた磁気ギャップ内に
感磁素子を配置すると共に、上記環状磁路の環内を貫通
する一次導体を備え、この一次導体に被検出電流として
交流または直流電流を流してその通電状態を上記感磁素
子の出力に基づいて検出する電流検出器において、上記
感磁素子の出力を矩形波に変換する矩形波変換手段と、
その矩形波によりトルガされ所定時間出力を保持すると
共に、その出力保持時間が調整可能な単安定マルチバイ
ブレータと、この単安定マルチバイブレータの出力と上
記矩形波とに基づいて交互にオンオフされるようワイヤ
ードオア接続された２つのトランジスタと、上記感磁素
子、上記矩形波変換手段、上記単安定マルチバイブレー
タ及び上記２つのトランジスタに接続された片電源とを
備えたものである。

【００１４】

【作用】この発明の請求項１においては、内部回路を片
電源で構成したことにより、交流電流入力時でも感磁素
子からは単一方向の出力を得ることができ、容易に矩形
波を得ることができ、この矩形波により周期的に単安定
マルチバイブレータにトリガがかかり、この単安定マル
チバイブレータの出力と上記矩形波により、２つのトラ
ンジスタが交互にオンオフすることにより、直交両用の
あるしきい値による電流検出を可能にする。

【００１５】また、請求項２においては、感磁素子と矩
形波変換手段とを一体化した磁気検出ブロックで構成す
ることにより、検出値変換要因を除去して検出精度を高
める。

【００１６】さらに、請求項３においては、単安定マル
チバイブレータ出力を保持する時間を調整可能にするこ
とにより、電流断後任意の時間出力を保持する。

【００１７】

【実施例】

実施例１．次に、この発明の実施例について図面を参照
して説明する。本実施例１の構成は図４と同様であり、
この図に於いて、１９は強磁性体コア、２０は被検出電
流を流す一次導体、２１は磁気ギャップ、２２は磁束、
１は感磁素子である。今、一次導体２０に電流Ｉが流れ
ると、磁気ギャップ２１には電流Ｉに比例した強さの磁
束が生じるとともに感磁素子１を貫通する。感磁素子１
は、図５に示すように、制御電流Ｉｃを流してやること
により素子を貫通する磁束の強さに比例した電圧Ｖ_Hに
変換する。従って、感磁素子１からは電流Ｉに比例した
強さの電圧を得ることができる。

【００１８】図１は本実施例の内部回路の構成ブロック
図であり、この例では感磁素子１の出力を方形波に変換
する手段として、出力を増幅した後シュミットトリガ回
路を用いて方形波に変換しトランジスタで出力してい
る。また、図２は交流電流入力時の各点の波形、図３は
直流電流入力時の各点の波形である。

【００１９】図１に於いて、１は感磁素子、２は増幅
器、３はシュミットトリガ回路、４，１０，１１はトラ
ンジスタ、５，１２はプルアップ抵抗、６は反転回路、
８は単安定マルチバイブレータ、９は遅延時間調整回路
である。

【００２０】上記構成において、感磁素子１の出力は増
幅器２で増幅されシュミットトリガ回路３に入力され
る。シュミットトリガ回路３に於いて、この入力はある
しきい値と比較されその結果を出力する。シュミットト
リガ回路３の出力はトランジスタ４のベースに入力さ
れ、これによりトランジスタ４がオンオフする。トラン
ジスタ４は抵抗５によりプルアップされている。

【００２１】反転回路６はトランジスタ４のオンオフを
反転させる為の回路であり、反転回路６としてはインバ
ータを用いてもよいし、トランジスタを用いて構成して
もよい。単安定マルチバイブレータ８はトランジスタ４
の出力によりトリガされ、遅延時間調整回路９により決
定される遅延時間ｔを発生しその時間出力を保持する。
この遅延時間調整回路９は抵抗とコンデンサで構成され
ている。

【００２２】上記単安定マルチバイブレータ８の出力と
反転回路６の出力は、それぞれトランジスタ１０とトラ
ンジスタ１１のベースに入力され、これによりトランジ
スタ１０とトランジスタ１１がオンオフする。トランジ
スタ１０とトランジスタ１１はワイヤードオア接続され
ており、また、オープンコレクタとなっていて、抵抗１
２によってプルアップされている。

【００２３】次に、図２及び図３を用いて動作を説明す
る。前述の回路は片電源で構成されているので、感磁素
子１は単一方向の電流入力時にのみ反応し微小電圧を出
力する。今、被検出電流として、図２（ａ）に示すよう
な交流電流が入力された場合、感磁素子１からは、半波
整流された形の微少電圧が出力される。

【００２４】この出力は増幅された後シュミットトリガ
回路３を通りトランジスタ４のベースに入力されるた
め、トランジスタ４のコレクタには図２（ｂ）のような
方形波が出力される。反転回路６によってこの出力は反
転するので、この反転回路６の出力には図２（ｃ）に示
すような波形が出力される。

【００２５】そして、トランジスタ４の出力が単安定マ
ルチバイブレータ８のトリガ端子とリセット端子に入力
され、そのネガティブエッジで単安定動作が始まる。し
かし、リセット端子が“Ｌ”である限り出力は“Ｌ”に
保持され、リセット端子のポジティブエッジでリセット
がはずれ、時間ｔだけ出力を“Ｈ”に保持した後“Ｌ”
になる。単安定マルチバイブレータ８の出力の波形を図
２（ｄ）に示す。

【００２６】この単安定マルチバイブレータ８の出力を
“Ｈ”に保持する時間ｔは遅延時間調整回路９により決
定される。この単安定マルチバイブレータ８と反転回路
６の出力によりトランジスタ１０とトランジスタ１１が
オンオフするので、ワイヤードオア接続され抵抗１２に
よりプルアップされたコレクタには、図２（ｅ）に示す
ように電流が流れている間は常に“Ｌ”、電流が切れる
とある時間出力を“Ｌ”に保った後“Ｈ”になるという
出力が得られる。

【００２７】また、被検出電流として、図４に示すよう
な直流電流が入力された場合も基本的には前述の動作と
同じである。直流電流が流れている間は反転回路６から
は“Ｈ”が出力される。そして、電流が切れると単安定
マルチバイブレータ８が動作を始め、時間ｔだけ出力を
“Ｈ”に保持した後“Ｌ”になる。

【００２８】上記反転回路６と単安定マルチバイブレー
タ８の出力により、トランジスタ１０とトランジスタ１
１のコレクタには交流電流入力時と同じように、電流が
流れている間は常に“Ｌ”、電流が切れるとある時間出
力を“Ｌ”に保った後“Ｈ”になるという出力を得るこ
とができる。

【００２９】実施例２．また、この発明の別の実施例で
は、図１の回路に於いて、破線７で囲まれた感磁素子１
と、増幅器２、シュミットトリガ回路３、そして出力段
トランジスタ４までを一体化した検出ブロックとして構
成されたものを使用したものであり、図４の構成図に於
いては、感磁素子１のかわりにこの検出ブロック（通
称；ホールＩＣ）７を磁気ギャップ２１に挿入すること
により、検出値の変動要因を除去して検出精度を高める
ことができる。

【００３０】実施例３．また、この発明の別の実施例で
は、図１の回路に於ける遅延時間調整回路９の抵抗或い
はコンデンサを可変とし、遅延時間ｔを調整可能とし、
電流断後任意の時間出力を保持することができる。ま
た、該当端子を外部調整用として外部に出してもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の請求項
１によれば、内部回路を片電源で構成し、感磁素子の出
力を方形波に変換する手段と、トランジスタ、反転回
路、単安定マルチバイブレータを組み合わせることによ
り、直交両用のしきい値による電流検出器を小型でしか
も安く提供することができる。

【００３２】また、請求項２によれば、感磁素子と矩形
波変換手段とを一体化した検出ブロックで構成すること
により、検出値の変動要因を除去した検出精度を高める
ことができる。

【００３３】さらに、請求項３によれば、単安定マルチ
バイブレータの遅延時間を調整可能とすることにより、
電流断後、任意の時間出力を保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の内部回路構成ブロック図
である。

【図２】交流電流入力時の各点の波形図である。

【図３】直流電流入力時の各点の波形図である。

【図４】電流検出器の動作説明図である。

【図５】感磁素子の動作説明図である。

【図６】従来の電流検出器の内部回路図である。

【符号の説明】

１ 感磁素子 ２ 増幅器 ３ シュミットトリガ回路 ４ トランジスタ ７ 検出ブロック ８ 単安定マルチバイブレータ １９ 強磁性体コア ２０ 一次導体 ２１ 磁気ギャップ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 強磁性体コアの環状磁路の一部に設けた
   磁気ギャップ内に感磁素子を配置すると共に、上記環状
   磁路の環内を貫通する一次導体を備え、この一次導体に
   被検出電流として交流または直流電流を流してその通電
   状態を上記感磁素子の出力に基づいて検出する電流検出
   器において、上記感磁素子の出力を矩形波に変換する矩
   形波変換手段と、その矩形波によりトルガされ所定時間
   出力を保持する単安定マルチバイブレータと、この単安
   定マルチバイブレータの出力と上記矩形波とに基づいて
   交互にオンオフされるようワイヤードオア接続された２
   つのトランジスタと、上記感磁素子、上記矩形波変換手
   段、上記単安定マルチバイブレータ及び上記２つのトラ
   ンジスタに接続された片電源とを備えたことを特徴とす
   る電流検出器。
2. 【請求項２】 強磁性体コアの環状磁路の一部に設けた
   磁気ギャップ内に感磁素子を配置すると共に、上記環状
   磁路の環内を貫通する一次導体を備え、この一次導体に
   被検出電流として交流または直流電流を流してその通電
   状態を上記感磁素子の出力に基づいて検出する電流検出
   器において、上記感磁素子の出力を矩形波に変換する矩
   形波変換手段と、その矩形波によりトルガされ所定時間
   出力を保持する単安定マルチバイブレータと、この単安
   定マルチバイブレータの出力と上記矩形波とに基づいて
   交互にオンオフされるようワイヤードオア接続された２
   つのトランジスタと、上記感磁素子、上記矩形波変換手
   段、上記単安定マルチバイブレータ及び上記２つのトラ
   ンジスタに接続された片電源とを備えると共に、上記感
   磁素子と上記矩形波変換手段とを一体化した磁気検出ブ
   ロックで構成したことを特徴とする電流検出器。
3. 【請求項３】 強磁性体コアの環状磁路の一部に設けた
   磁気ギャップ内に感磁素子を配置すると共に、上記環状
   磁路の環内を貫通する一次導体を備え、この一次導体に
   被検出電流として交流または直流電流を流してその通電
   状態を上記感磁素子の出力に基づいて検出する電流検出
   器において、上記感磁素子の出力を矩形波に変換する矩
   形波変換手段と、その矩形波によりトルガされ所定時間
   出力を保持すると共に、その出力保持時間が調整可能な
   単安定マルチバイブレータと、この単安定マルチバイブ
   レータの出力と上記矩形波とに基づいて交互にオンオフ
   されるようワイヤードオア接続された２つのトランジス
   タと、上記感磁素子、上記矩形波変換手段、上記単安定
   マルチバイブレータ及び上記２つのトランジスタに接続
   された片電源とを備えたことを特徴とする電流検出器。