JPH0829459A - Overcurrent detecting method and overcurrent detecting device - Google Patents

Overcurrent detecting method and overcurrent detecting device

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JPH0829459A
JPH0829459A JP6165596A JP16559694A JPH0829459A JP H0829459 A JPH0829459 A JP H0829459A JP 6165596 A JP6165596 A JP 6165596A JP 16559694 A JP16559694 A JP 16559694A JP H0829459 A JPH0829459 A JP H0829459A
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JP
Japan
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light
overcurrent
optical
analyzer
polarizer
Prior art date
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Pending
Application number
JP6165596A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Katsukawa
裕幸 勝川
Seigo Yokoi
清吾 横井
Minoru Imaeda
美能留 今枝
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NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0829459A publication Critical patent/JPH0829459A/en
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Abstract

PURPOSE:To detect an overcurrent without requiring a complicated electric circuit, and also with high accuracy. CONSTITUTION:A polarizer 210 and an analiser 230 are arranged in such a positional relationship that the relative angle between the optical plane of polarization after passing through both the polarizer 210 and a Faraday element 220 and that of the analiser 230 is 90 degrees, and it is constituted in such a way that in the magnitude of the magnetic field produced by the flow of a current in an ordinary load condition, the detection signal based on an optical output becomes zero, and in a large magnetic field by which an overcurrent is passed, the detection signal based on the optical output can be obtained.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は過電流検出方法および過
電流検出装置に係り、特に、光磁気効果素子を用いて過
電流に基づくファラディ回転角の変化を光出力の変化と
して検出する過電流検出方法および過電流検出装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an overcurrent detecting method and an overcurrent detecting device, and more particularly to an overcurrent detecting a change in Faraday rotation angle due to an overcurrent using a magneto-optical effect element as a change in optical output. The present invention relates to a detection method and an overcurrent detection device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、光による磁界の測定は、物質の中
で磁界の方向と平行に進む直線偏光の偏光面が回転する
現象、即ち、ファラディ効果を利用している。図3はそ
の原理を示す図であり、偏光子により直線偏光された光
は、光磁気効果素子(ファラディ素子)内を伝搬する間
に、外部磁界によって偏光面が回転し、検光子でその回
転角φに応じた光強度に変換される。この偏光面での回
転角φは一般に次の式数1によって表される。
2. Description of the Related Art Conventionally, the measurement of a magnetic field by light utilizes a phenomenon in which a plane of polarization of linearly polarized light traveling in a substance parallel to the direction of the magnetic field is rotated, that is, the Faraday effect. FIG. 3 is a diagram showing the principle thereof. The light linearly polarized by the polarizer rotates its polarization plane by the external magnetic field while propagating in the magneto-optical effect element (Faraday element), and the analyzer rotates the rotation. The light intensity is converted according to the angle φ. The rotation angle φ on this plane of polarization is generally expressed by the following equation 1.

【0003】[0003]

【数1】φ=V・H・L ここで、Vはファラディ素子のヴェルデ定数、Hは印加
磁界、Lはファラディ素子の厚みである。偏光子と検光
子の偏光方向の相対角度(光学的バイアス)をφBとす
ると、検光子から出力される光強度Pは、次の式数2に
よって表される。
Where φ is the Verdet constant of the Faraday element, H is the applied magnetic field, and L is the thickness of the Faraday element. When the relative angle (optical bias) between the polarization directions of the polarizer and the analyzer is φ B , the light intensity P output from the analyzer is represented by the following equation 2.

【0004】[0004]

【数2】P=P0cos2(φB−φ) ここで、P0はファラディ素子の入射光量である。磁界
検出感度を最大かつ直線性が最良となるように光学的バ
イアスφBを45°に設定すると、検光子から出力され
る光強度Pは、次の式数3によって表される。
## EQU2 ## P = P 0 cos 2B −φ) where P 0 is the amount of incident light on the Faraday element. When the optical bias φ B is set to 45 ° so that the magnetic field detection sensitivity is maximized and the linearity is optimized, the light intensity P output from the analyzer is expressed by the following equation (3).

【0005】[0005]

【数3】P=(1/2)P0(1+sin2φ) ここで、被測定磁界を交流磁界H=H0sinωtと
し、2φ《1と仮定すると、検光子から出力される光強
度Pは、次の式数4によって表される。
## EQU3 ## P = (1/2) P 0 (1 + sin2φ) Here, assuming that the magnetic field to be measured is AC magnetic field H = H 0 sinωt, and 2φ << 1, the light intensity P output from the analyzer is It is represented by the following equation (4).

【0006】[0006]

【数4】 P=(1/2)P0(1+2V・H0・L・sinωt) このように、偏光子、光磁気効果素子(ファラディ素
子)、検光子を組み合わせることにより、印加磁界の大
きさに比例した強度の光を得ることができる。
Equation 4] P = (1/2) P 0 ( 1 + 2V · H 0 · L · sinωt) Thus, a polarizer, a magneto-optical effect element (Faraday element), by combining an analyzer, the magnitude of the applied magnetic field It is possible to obtain light with an intensity proportional to the intensity.

【0007】光磁界測定器は、これらの偏光子、光磁気
効果素子(ファラディ素子)、検光子からなる光磁界セ
ンサ部と、光送信器、光受信器、増幅器等を備えた信号
処理部とにより構成されている。図4に光磁界測定器の
構成例を示す。図4において、光送信器の発光ダイオー
ドから出射された光は、光ファイバの中を伝搬し、光磁
界センサ部で光強度変換される。この光強度変換された
光は、受光用光ファイバを介して、光受信器の受光素子
に入力されて、光−電圧変換される。この光−電圧変換
された電圧信号から光変調成分(交流成分)のみを取り
出すことにより、印加磁界を測定できる。
An optical magnetic field measuring device includes an optical magnetic field sensor unit including a polarizer, a magneto-optical effect element (Faraday element), and an analyzer, and a signal processing unit including an optical transmitter, an optical receiver, an amplifier, and the like. It is composed by. FIG. 4 shows a configuration example of the optical magnetic field measuring device. In FIG. 4, the light emitted from the light emitting diode of the optical transmitter propagates through the optical fiber, and the light intensity is converted by the optical magnetic field sensor unit. The light of which the light intensity has been converted is input to the light receiving element of the optical receiver through the light receiving optical fiber and subjected to light-voltage conversion. The applied magnetic field can be measured by extracting only the light modulation component (AC component) from the voltage signal subjected to the light-voltage conversion.

【0008】ところで、光磁界センサを透過する光量
と、偏光子と検光子との相対角度(光学バイアス)との
関係は、図5に示すような特性となる。この特性から分
かるように、偏光子と検光子との相対角度(光学バイア
ス)がπ/4(45°)となる点が直線性が最大(直線
性誤差が最小)となり、通常、この点が基準点となるよ
うに、偏光子と検光子とを組み合わせて使用している。
By the way, the relationship between the amount of light transmitted through the optical magnetic field sensor and the relative angle (optical bias) between the polarizer and the analyzer has the characteristics shown in FIG. As can be seen from this characteristic, the point where the relative angle (optical bias) between the polarizer and the analyzer is π / 4 (45 °) has the maximum linearity (the linearity error is the minimum). A polarizer and an analyzer are used in combination so as to serve as a reference point.

【0009】したがって、検出対象を電流とした場合、
この電流により発生する磁界を検出し、その磁界に比例
した出力を取り出すことにより、電線に流れる電流量を
検出することができる。このような目的で光磁界センサ
を用いる場合、偏光子と検光子との相対角度(光学バイ
アス)がπ/4(45°)となるようにして使用する必
要がある。
Therefore, when the current to be detected is
The amount of current flowing through the electric wire can be detected by detecting the magnetic field generated by this current and taking out an output proportional to the magnetic field. When the optical magnetic field sensor is used for such a purpose, it is necessary to use it so that the relative angle (optical bias) between the polarizer and the analyzer is π / 4 (45 °).

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】このため、過電流を検
出しようとする場合、この光磁界センサにより光強度変
換した後、受光素子に入力して光−電圧変換し、この光
−電圧変換された電圧信号を増幅し、その後フィルタを
通してノイズを除去した電圧信号と基準信号とを比較し
て、この電圧信号が基準信号より大きい場合に過電流信
号を発するように構成されているため、複雑な電気回路
が必要になるという問題を生じた。また、その電気回路
も複雑になるという問題も生じた。また、過電流を判定
する場合に、増幅してフィルタを通した電圧信号と基準
信号とを比較するため、過電流の判定精度にも問題を生
じた。
For this reason, when an overcurrent is to be detected, the light intensity is converted by the photomagnetic field sensor and then input to the light receiving element for light-voltage conversion, and the light-voltage conversion is performed. The voltage signal is amplified and then filtered to compare noise-free voltage signal with the reference signal, and if the voltage signal is larger than the reference signal, an overcurrent signal is generated. There was a problem that an electric circuit was needed. In addition, there is a problem that the electric circuit becomes complicated. Further, when the overcurrent is determined, the voltage signal that has been amplified and passed through the filter is compared with the reference signal, which causes a problem in the overcurrent determination accuracy.

【0011】さらに、使用する回路素子により、その温
度特性にも考慮する必要があり、高価になるという問題
も生じた。さらに、この種センサの信頼性を担保するた
めに、定期的に点検しなければならなく、その保守も容
易ではないという問題も生じた。そこで、本発明は上記
問題点に鑑みてなされたものであり、複雑な電気回路を
必要としなく、かつ高精度に過電流が検出できるように
することを目的とするものである。
Further, depending on the circuit element used, it is necessary to consider the temperature characteristic of the circuit element, which causes a problem of high cost. Furthermore, in order to ensure the reliability of this type of sensor, it has to be inspected periodically, and the maintenance thereof is not easy. Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to make it possible to detect an overcurrent with high accuracy without requiring a complicated electric circuit.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明の構成上の第1の
特徴は、光磁気効果素子を用いて過電流に基づくファラ
ディ回転角の変化を光出力の変化として検出する過電流
検出方法であって、偏光子および光磁気効果素子通過後
の光偏波面と検光子の偏波面との相対角度が90度とな
るような位置関係に偏光子と検光子とを配置して、通常
の負荷状態での電流が流れることにより発生する磁界の
大きさでは光出力に基づく検出信号が零となるように
し、過電流が流れることにより発生する大きな磁界にお
いては光出力に基づく検出信号が得られるようにしたこ
とにある。
A first feature of the configuration of the present invention is an overcurrent detection method for detecting a change in Faraday rotation angle due to an overcurrent as a change in optical output using a magneto-optical effect element. Therefore, the polarizer and the analyzer are arranged in such a positional relationship that the relative angle between the polarization plane of the light after passing through the polarizer and the magneto-optical effect element and the polarization plane of the analyzer is 90 degrees, and a normal load is applied. The detection signal based on the optical output is set to zero in the magnitude of the magnetic field generated by the current flowing in the state, and the detection signal based on the optical output is obtained in the large magnetic field generated by the overcurrent flowing. There is something I did.

【0013】また、本発明の構成上の第2の特徴は、自
然旋光性を有さない光磁気効果素子を用いて過電流に基
づくファラディ回転角の変化を光出力の変化として検出
する過電流検出方法であって、偏光子と検光子との偏波
面の相対角度が90度となるような位置関係に偏光子と
検光子とを配置して、通常の負荷状態での電流が流れる
ことにより発生する磁界の大きさでは光出力に基づく検
出信号が零となるようにし、過電流が流れることにより
発生する大きな磁界においては光出力に基づく検出信号
が得られるようにしたことにある。
A second feature of the present invention is an overcurrent detecting a change in Faraday rotation angle due to an overcurrent by using a magneto-optical effect element having no natural optical rotatory power as a change in optical output. A detection method, in which the polarizer and the analyzer are arranged in a positional relationship such that the relative angle of the polarization planes of the polarizer and the analyzer is 90 degrees, and a current flows in a normal load state. The detection signal based on the optical output is set to zero in the magnitude of the generated magnetic field, and the detection signal based on the optical output is obtained in the large magnetic field generated by the overcurrent.

【0014】また、本発明の構成上の第3の特徴は、光
磁気効果素子を用いて過電流に基づくファラディ回転角
の変化を光出力の変化として検出する過電流検出装置で
あって、光を出射する発光源と、この発光源により出射
された光を直線偏光する偏光子と、偏光子により直線偏
光された光を磁界の強度に応じてファラディ回転する光
磁気効果素子と、この光磁気効果素子によりファラディ
回転された光を当該ファラディ回転角に応じた光強度に
変換する検光子と、この検光子からの光強度が所定値以
上になると出力信号を発する受光素子とを有し、偏光子
および光磁気効果素子通過後の光偏波面と検光子の偏波
面との相対角度が90度となるような位置関係に配置し
たことにある。
A third feature of the present invention is an overcurrent detecting device which detects a change in Faraday rotation angle due to an overcurrent as a change in optical output by using a magneto-optical effect element. , A polarizer that linearly polarizes the light emitted by the light source, a magneto-optical effect element that Faraday-rotates the light linearly polarized by the polarizer according to the strength of the magnetic field, and the magneto-optical It has an analyzer that converts the light Faraday-rotated by the effect element into a light intensity corresponding to the Faraday rotation angle, and a light-receiving element that emits an output signal when the light intensity from the analyzer becomes a predetermined value or more. The optical polarization plane after passing through the optical element and the magneto-optical effect element and the polarization plane of the analyzer have a relative angle of 90 degrees.

【0015】さらに、本発明の構成上の第4の特徴は、
自然旋光性を有さない光磁気効果素子を用いて過電流に
基づくファラディ回転角の変化を光出力の変化として検
出する過電流検出装置であって、光を出射する発光源
と、この発光源により出射された光を直線偏光する偏光
子と、偏光子により直線偏光された光を磁界の強度に応
じてファラディ回転する自然旋光性を有さない光磁気効
果素子と、この自然旋光性を有さない光磁気効果素子に
よりファラディ回転された光を当該ファラディ回転角に
応じた光強度に変換する検光子と、この検光子からの光
強度が所定値以上になると出力信号を発する受光素子と
を有し、偏光子と検光子との偏波面の相対角度が90度
となるような位置関係に偏光子と検光子とを配置したこ
とにある。
Further, the fourth structural feature of the present invention is as follows.
An overcurrent detection device for detecting a change in Faraday rotation angle due to an overcurrent as a change in optical output by using a magneto-optical effect element having no natural optical rotatory power, the light emitting source emitting light, and the light emitting source. The linearly polarized light emitted by the polarizer, the magneto-optical effect element that does not rotate the linearly polarized light by the Faraday according to the strength of the magnetic field, and the natural optical activity. An analyzer that converts the light Faraday-rotated by the magneto-optical effect element into a light intensity corresponding to the Faraday rotation angle, and a light-receiving element that emits an output signal when the light intensity from the analyzer exceeds a predetermined value. That is, the polarizer and the analyzer are arranged in such a positional relationship that the relative angle between the polarization planes of the polarizer and the analyzer is 90 degrees.

【0016】[0016]

【発明の作用・効果】上記のように構成した本発明にお
いては、通常の負荷状態での電流が流れることにより発
生する磁界の大きさでは光出力に基づく検出信号が零と
なるようにし、過電流が流れることにより発生する大き
な磁界においては光出力に基づく検出信号が得られるよ
うになされているので、過電流の有無に対応したオン・
オフの信号を得ることができるようになる。そして、過
電流の有無に対応したオン・オフの信号の切り換えは瞬
時に行われるため、過電流の検出を瞬時に行うことがで
きるようになるという格別の効果を生じる。
In the present invention configured as described above, the detection signal based on the optical output is set to zero when the magnitude of the magnetic field generated by the current flowing in the normal load state is zero. In a large magnetic field generated by the flow of current, a detection signal based on the optical output can be obtained.
You will be able to get the off signal. Since the on / off signal switching corresponding to the presence / absence of the overcurrent is instantaneously performed, the overcurrent can be detected instantaneously.

【0017】また、偏光子および光磁気効果素子通過後
の光偏波面と検光子の偏波面との相対角度が90度とな
るような位置関係に配置しており、あるいは自然旋光性
を有さない光磁気効果素子を用いた場合には、偏光子と
検光子とを偏光子と検光子との偏波面の相対角度が90
度となるような位置関係に配置し、検光子からの光出力
の有無を受光素子により検出してこの受光素子から過電
流信号を発するようにしているので、過電流検出のため
の複雑な電気回路が一切必要でなく、過電流判定の精度
も格段に向上するという格別の効果を生じる。
Further, the polarizer and the magneto-optical effect element are arranged such that the relative angle between the plane of polarization of light after passing through the magneto-optical effect element and the plane of polarization of the analyzer is 90 degrees, or that there is natural optical rotatory power. When a magneto-optical effect element is not used, the relative angle between the polarization planes of the polarizer and the analyzer is 90.
The light receiving element detects the presence or absence of optical output from the analyzer and outputs an overcurrent signal from this light receiving element. No special circuit is required, and the accuracy of overcurrent determination is remarkably improved.

【0018】さらに、複雑な電気回路を一切使用してい
ないので、その電気回路の温度特性を考慮する必要もな
くなり、この種、装置を安価に製造できるという格別の
効果を生じる。また、複雑な電気回路を一切使用してい
ないので、センサとしての信頼性も向上し、かつ、その
保守も容易になるという格別の効果を生じる。
Furthermore, since a complicated electric circuit is not used at all, it is not necessary to consider the temperature characteristic of the electric circuit, so that this kind of device can be manufactured at a low cost. Further, since no complicated electric circuit is used, the reliability of the sensor is improved, and its maintenance is easy, which is a remarkable effect.

【0019】[0019]

【実施例】以下、本発明の過電流検出装置の実施例を図
面に基づいて説明する。図1は本発明の過電流検出装置
の実施例の全体構成を示す図であり、本実施例の過電流
検出装置は、発光源100と、偏光子210、ファラデ
ィ素子からなる光磁気効果素子220および検光子23
0よりなる光磁界センサ200と、受光素子300とか
ら構成されている。偏光子210および検光子230と
しては誘電体膜や天然方解石を素材とするものが、受光
素子300としては光強度を検出して電気信号に変換す
るフォトダイオード、フォトトランジスタ、光点弧型サ
イリスタ等の各種の光検出器が好適に採用される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an overcurrent detecting device of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of an embodiment of an overcurrent detection device of the present invention. The overcurrent detection device of the present embodiment includes a light emitting source 100, a polarizer 210, and a magneto-optical effect element 220 including a Faraday element. And analyzer 23
The optical magnetic field sensor 200 is composed of 0 and the light receiving element 300. The polarizer 210 and the analyzer 230 are made of a dielectric film or natural calcite, and the light receiving element 300 is a photodiode, a phototransistor, a light firing thyristor, etc. that detects the light intensity and converts it into an electric signal. Various photodetectors are preferably used.

【0020】また、光磁気効果素子220としては、自
己旋光性があるファラディ素子としては、BSO、BG
O等を用いる。また、自己旋光性がないファラディ素子
としては、鉛ガラス、As4Se、ZnSe等の反磁性
体、YIG、Tb−YIG、Bi−YIG等の強磁性体
およびFR−5ガラス、CdMnTe等の常磁性体、等
を用いる。また、発光源100としては、He−Neレ
ーザ、Arイオンレーザ、レーザダイオード、発光ダイ
オード(LED)等が好適に採用される。
Further, as the magneto-optical effect element 220, as the Faraday element having a self-rotating property, BSO, BG
O or the like is used. Further, as a Faraday element having no self-optical activity, a lead glass, a diamagnetic substance such as As 4 Se or ZnSe, a ferromagnetic substance such as YIG, Tb-YIG, Bi-YIG, or FR-5 glass, CdMnTe or the like is used. A magnetic material or the like is used. Further, as the light emitting source 100, a He-Ne laser, an Ar ion laser, a laser diode, a light emitting diode (LED) or the like is preferably adopted.

【0021】ここで、例えば、ファラディ素子としてB
SOを用いる場合は、発光源100としては0.85μ
mの波長を有する光源を用い、ファラディ素子としてC
dMnTeを用いる場合は、発光源100としては0.
6〜0.8μmの波長を有する光源を用い、ファラディ
素子として鉛ガラスを用いる場合は、発光源100とし
ては0.85μmの波長を有する光源を用いる。
Here, for example, B is used as a Faraday element.
When SO is used, the emission source 100 is 0.85 μ
A light source having a wavelength of m is used, and C is used as a Faraday element.
In the case of using dMnTe, the light emitting source 100 has a density of 0.
When a light source having a wavelength of 6 to 0.8 μm is used and lead glass is used as the Faraday element, a light source having a wavelength of 0.85 μm is used as the light emitting source 100.

【0022】図1において、He−Neレーザ、Arイ
オンレーザ、レーザダイオード、発光ダイオード(LE
D)等からなる発光源100から出射された光は、誘電
体膜や天然方解石を素材とする偏光子210に入射され
る。この偏光子210に入射された光は偏光子210に
より直線偏光され、上述のファラディ素子よりなる光磁
気効果素子220に入射される。このファラディ素子2
20に入射された光は、通電導体400に流れる電流に
より生じる磁界の強度に応じて、その偏光面がファラデ
ィ回転する。
In FIG. 1, a He-Ne laser, an Ar ion laser, a laser diode, a light emitting diode (LE
The light emitted from the light emitting source 100 made of D) or the like enters the polarizer 210 made of a dielectric film or natural calcite. The light incident on the polarizer 210 is linearly polarized by the polarizer 210 and then incident on the magneto-optical effect element 220 including the Faraday element described above. This Faraday element 2
The plane of polarization of the light incident on 20 undergoes Faraday rotation according to the strength of the magnetic field generated by the current flowing through the current-carrying conductor 400.

【0023】ファラディ素子220によりファラディ回
転された光は、誘電体膜や天然方解石を素材とする検光
子230に入射され、この検光子230によりファラデ
ィ回転角に応じた光強度に変換される。ついで、フォト
ダイオード、フォトトランジスタ、光点弧型サイリスタ
等よりなる受光素子300に入射し、この受光素子30
0により、所定値以上の光強度を検出して電気信号に変
換される。
The light Faraday-rotated by the Faraday element 220 is incident on an analyzer 230 made of a dielectric film or natural calcite, and is converted into a light intensity according to the Faraday rotation angle by the analyzer 230. Then, the light is incident on the light receiving element 300 composed of a photodiode, a phototransistor, a light ignition type thyristor, etc.
With 0, the light intensity above a predetermined value is detected and converted into an electric signal.

【0024】ここで、偏光子210と検光子230と
は、次のような位置関係となるように配置されている。
即ち、ファラディ素子220として、BSO、BGO等
よりなる自己旋光性があるファラディ素子220を用い
た場合は、ファラディ素子220の自己旋光性による偏
波面の回転を考慮して、偏光子210およびファラディ
素子220通過後の光偏波面と検光子230の偏波面と
の相対角度が90度となるような位置関係に配置されて
いる。また、ファラディ素子220として、鉛ガラス、
As4Se、ZnSe、YIG、Tb−YIG、Bi−
YIG、CdMnTe、FR−5ガラス等の自己旋光性
がないファラディ素子220を用いた場合は、偏光子2
10と検光子230との偏波面の相対角度が90度とな
るような位置関係に配置されている。
Here, the polarizer 210 and the analyzer 230 are arranged so as to have the following positional relationship.
That is, when the Faraday element 220 made of BSO, BGO or the like and having a self-optical activity is used as the Faraday element 220, the polarizer 210 and the Faraday element are considered in consideration of the rotation of the polarization plane due to the self-optical activity of the Faraday element 220. The optical polarization plane after passing 220 and the polarization plane of the analyzer 230 are arranged in such a positional relationship that the relative angle is 90 degrees. Further, as the Faraday element 220, lead glass,
As 4 Se, ZnSe, YIG, Tb-YIG, Bi-
In the case of using the Faraday element 220 having no self-rotating property such as YIG, CdMnTe, FR-5 glass, the polarizer 2 is used.
10 and the analyzer 230 are arranged in such a positional relationship that the relative angle of the polarization plane is 90 degrees.

【0025】偏光子210と検光子230とをこのよう
な配置関係に配置されているので、図2に示されるよう
に、偏光子210およびファラディ素子220通過後の
光偏波面と検光子230の偏波面との相対角度が90度
となる点および偏光子210と検光子230との偏波面
の相対角度が90度となる点において検光子230より
出力される出力光は零となる。
Since the polarizer 210 and the analyzer 230 are arranged in such an arrangement relationship, as shown in FIG. 2, the plane of polarization of the light after passing through the polarizer 210 and the Faraday element 220 and the analyzer 230. The output light output from the analyzer 230 is zero at the point where the relative angle between the plane of polarization is 90 degrees and the point where the relative angle between the planes of polarization of the polarizer 210 and the analyzer 230 is 90 degrees.

【0026】ここで、通電導体400に通常の負荷電流
が流れている場合、この電流により生じる磁界は小さい
ので、ファラディ素子220のファラディ回転の回転範
囲は図2(a)のAの範囲内と小さく、したがって、検
光子230より出力される出力光は図2(b)のAに示
されるような小さな光強度となり、この図2(b)のA
に示されるような小さな光強度においては、受光素子3
00が作動状態となる最低照度とはならないため、受光
素子300は光強度を検出できなく、その出力信号を発
しない。
Here, when a normal load current is flowing through the current-carrying conductor 400, the magnetic field generated by this current is small, so the Faraday rotation range of the Faraday element 220 is within the range A in FIG. 2A. Therefore, the output light output from the analyzer 230 has a small light intensity as shown by A in FIG. 2 (b), and thus the output light from A in FIG. 2 (b) is small.
When the light intensity is low as shown in
00 does not reach the minimum illuminance at which the light-receiving element 300 operates, the light-receiving element 300 cannot detect the light intensity and does not output its output signal.

【0027】このような状態において、短絡、地絡等の
事故が発生して通電導体400に過電流が流れた場合、
この過電流により生じる磁界は大きいので、ファラディ
素子220のファラディ回転角は図2(a)のBと大き
くなり、したがって、検光子230より出力される出力
光は図2(b)のBに示されるような大きな光強度とな
る。この図2(b)のBに示されるような大きな光強度
においては、受光素子300は作動状態となり、受光素
子300は光強度を検出して、その出力信号を発するこ
ととなる。
In such a state, when an accident such as a short circuit or a ground fault occurs and an overcurrent flows through the current-carrying conductor 400,
Since the magnetic field generated by this overcurrent is large, the Faraday rotation angle of the Faraday element 220 is as large as B in FIG. 2A, and therefore the output light output from the analyzer 230 is shown in B of FIG. 2B. The light intensity is high. At a high light intensity as shown by B in FIG. 2 (b), the light receiving element 300 is in an operating state, and the light receiving element 300 detects the light intensity and emits its output signal.

【0028】以上に説明したように、本実施例において
は、通常の負荷状態での電流が流れることにより発生す
る磁界の大きさでは光出力に基づく信号が零となるよう
にし、過電流が流れることにより発生する大きな磁界に
おいては光出力に基づく信号が得られるようになされて
いるので、過電流の有無に対応したオン・オフの信号を
得ることができるようになる。そして、過電流の有無に
対応したオン・オフの信号の切り換えは瞬時に行われる
ため、過電流の検出を瞬時に行うことができるようにな
るという格別の効果を生じる。
As described above, in this embodiment, the signal based on the optical output is set to zero in the magnitude of the magnetic field generated by the current flowing in the normal load state, and the overcurrent flows. Since a signal based on the optical output is obtained in a large magnetic field generated thereby, it is possible to obtain an on / off signal corresponding to the presence or absence of overcurrent. Since the on / off signal switching corresponding to the presence / absence of the overcurrent is instantaneously performed, the overcurrent can be detected instantaneously.

【0029】また、偏光子210およびファラディ素子
220通過後の光偏波面と検光子230の偏波面との相
対角度が90度となるような位置関係に配置しており、
あるいは自然旋光性を有さない光磁気効果素子を用いた
場合には、偏光子210と検光子230とを偏光子21
0と検光子230との偏波面の相対角度が90度となる
ような位置関係に配置し、検光子230からの光出力の
有無を受光素子300により検出してこの受光素子30
0から過電流信号を発するようにしているので、過電流
検出のための複雑な電気回路が一切必要でなく、過電流
判定の精度も格段に向上するという格別の効果を生じ
る。
Further, the polarizer 210 and the Faraday element 220 are arranged in such a positional relationship that the relative angle between the polarization plane of the light after passing through the Faraday element 220 and the polarization plane of the analyzer 230 is 90 degrees.
Alternatively, when a magneto-optical effect element having no natural optical rotatory power is used, the polarizer 210 and the analyzer 230 are replaced by the polarizer 21.
0 and the analyzer 230 are arranged in such a positional relationship that the relative angle of the plane of polarization is 90 degrees, the presence or absence of optical output from the analyzer 230 is detected by the light receiving element 300, and the light receiving element 30 is detected.
Since the overcurrent signal is generated from 0, no complicated electric circuit for overcurrent detection is required, and the accuracy of overcurrent determination is remarkably improved.

【0030】さらに、複雑な電気回路を一切使用してい
ないので、その電気回路の温度特性を考慮する必要もな
くなり、この種、装置を安価に製造できるという格別の
効果を生じる。また、複雑な電気回路を一切使用してい
ないので、センサとしての信頼性も向上し、かつ、その
保守も容易になるという格別の効果を生じる。
Furthermore, since a complicated electric circuit is not used at all, it is not necessary to consider the temperature characteristic of the electric circuit, and this type of device can be manufactured at a low cost. Further, since no complicated electric circuit is used, the reliability of the sensor is improved, and its maintenance is easy, which is a remarkable effect.

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

【図1】 本発明の実施例の全体構成の概略を示す図で
ある。
FIG. 1 is a diagram showing an outline of an overall configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施例の出力光強度を示す図であ
り、(a)は偏光子および光磁気効果素子通過後の光偏
波面と検光子の偏波面との相対角度と出力光強度との関
係、あるいは偏光子と検光子との偏波面の相対角度と出
力光強度との関係を示す図であり、(b)は通電電流と
出力光強度との関係を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an output light intensity of an example of the present invention, in which (a) is a relative angle between an optical polarization plane after passing through a polarizer and a magneto-optical effect element and a polarization plane of an analyzer, and the output light intensity. And (b) is a diagram showing the relationship between the output light intensity and the relative angle between the polarization planes of the polarizer and the analyzer, and (b) is a diagram showing the relationship between the energizing current and the output light intensity.

【図3】 ファラディ効果を示す原理図である。FIG. 3 is a principle diagram showing a Faraday effect.

【図4】 一般的な光磁界測定器の構成例を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a general optical magnetic field measuring device.

【図5】 偏光子と検光子との偏波面の相対角度と出力
光強度との関係を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a relative angle of polarization planes of a polarizer and an analyzer and output light intensity.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100…光源、200…光磁界センサ、210…偏光
子、220…光磁気効果素子(ファラディ素子)、23
0…検光子、300…受光素子、400…通電導体。
100 ... Light source, 200 ... Optical magnetic field sensor, 210 ... Polarizer, 220 ... Magneto-optical effect element (Faraday element), 23
0 ... Analyzer, 300 ... Light receiving element, 400 ... Conducting conductor.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光磁気効果素子を用いて過電流に基づくフ
ァラディ回転角の変化を光出力の変化として検出する過
電流検出方法であって、 偏光子および光磁気効果素子通過後の光偏波面と検光子
の偏波面との相対角度が90度となるような位置関係に
偏光子と検光子とを配置して、 通常の負荷状態での電流が流れることにより発生する磁
界の大きさでは光出力に基づく検出信号が零となるよう
にし、過電流が流れることにより発生する大きな磁界に
おいては光出力に基づく検出信号が得られるようにした
ことを特徴とする過電流検出方法。
1. An overcurrent detecting method for detecting a change in Faraday rotation angle due to an overcurrent as a change in optical output by using a magneto-optical effect element, which comprises a polarization plane after passing through a polarizer and a magneto-optical effect element. The polarizer and the analyzer are arranged in such a positional relationship that the relative angle between the polarization plane of the analyzer and the plane of polarization of the analyzer is 90 degrees, and the magnitude of the magnetic field generated by the current flowing under the normal load condition is An overcurrent detection method, wherein a detection signal based on an output is set to zero, and a detection signal based on an optical output is obtained in a large magnetic field generated by an overcurrent.
【請求項2】自然旋光性を有さない光磁気効果素子を用
いて過電流に基づくファラディ回転角の変化を光出力の
変化として検出する過電流検出方法であって、 偏光子と検光子との偏波面の相対角度が90度となるよ
うな位置関係に偏光子と検光子とを配置して、 通常の負荷状態での電流が流れることにより発生する磁
界の大きさでは光出力に基づく検出信号が零となるよう
にし、過電流が流れることにより発生する大きな磁界に
おいては光出力に基づく検出信号が得られるようにした
ことを特徴とする過電流検出方法。
2. An overcurrent detecting method for detecting a change in Faraday rotation angle due to an overcurrent as a change in optical output by using a magneto-optical effect element having no natural optical rotatory power, which comprises a polarizer and an analyzer. The polarizer and the analyzer are arranged in a positional relationship such that the relative angle of the plane of polarization of 90 ° is 90 °, and the magnitude of the magnetic field generated by the current flowing under the normal load condition is detected based on the optical output. An overcurrent detecting method characterized in that a signal is made to be zero, and a detection signal based on an optical output is obtained in a large magnetic field generated by an overcurrent flowing.
【請求項3】光磁気効果素子を用いて過電流に基づくフ
ァラディ回転角の変化を光出力の変化として検出する過
電流検出装置であって、 光を出射する発光源と、 前記発光源により出射された光を直線偏光する偏光子
と、 前記偏光子により直線偏光された光を磁界の強度に応じ
てファラディ回転する光磁気効果素子と、 前記光磁気効果素子によりファラディ回転された光を当
該ファラディ回転角に応じた光強度に変換する検光子
と、 前記検光子からの光強度が所定値以上になると出力信号
を発する受光素子と、を有し、 偏光子および光磁気効果素子通過後の光偏波面と検光子
の偏波面との相対角度が90度となるような位置関係に
配置したことを特徴とする過電流検出装置。
3. An overcurrent detection device for detecting a change in Faraday rotation angle due to an overcurrent as a change in light output by using a magneto-optical effect element, wherein the light emission source emits light, and the light emission source emits light. A linearly polarized light of the polarized light, a magneto-optical effect element that linearly polarizes the light linearly polarized by the polarizer according to the strength of the magnetic field, and a light that is Faraday-rotated by the magneto-optical effect element. An analyzer that converts the light intensity according to the rotation angle, and a light receiving element that emits an output signal when the light intensity from the analyzer exceeds a predetermined value, and the light after passing through the polarizer and the magneto-optical effect element. An overcurrent detection device, which is arranged in a positional relationship such that a relative angle between a plane of polarization and a plane of polarization of an analyzer is 90 degrees.
【請求項4】自然旋光性を有さない光磁気効果素子を用
いて過電流に基づくファラディ回転角の変化を光出力の
変化として検出する過電流検出装置であって、 光を出射する発光源と、 前記発光源により出射された光を直線偏光する偏光子
と、 前記偏光子により直線偏光された光を磁界の強度に応じ
てファラディ回転する自然旋光性を有さない光磁気効果
素子と、 前記自然旋光性を有さない光磁気効果素子によりファラ
ディ回転された光を当該ファラディ回転角に応じた光強
度に変換する検光子と、 前記検光子からの光強度が所定値以上になると出力信号
を発する受光素子と、を有し、 前記偏光子と前記検光子とを前記偏光子と前記検光子と
の偏波面の相対角度が90度となるような位置関係に配
置したことを特徴とする過電流検出装置。
4. An overcurrent detection device for detecting a change in Faraday rotation angle due to an overcurrent as a change in optical output by using a magneto-optical effect element having no natural optical rotatory power, the light emitting source emitting light. A polarizer that linearly polarizes the light emitted by the light emitting source, and a magneto-optical effect element that does not have a spontaneous optical rotation that Faraday rotates the light linearly polarized by the polarizer according to the strength of the magnetic field, An analyzer that converts the light Faraday-rotated by the magneto-optical effect element having no natural optical rotatory power into a light intensity corresponding to the Faraday rotation angle, and an output signal when the light intensity from the analyzer becomes a predetermined value or more. And a light receiving element that emits light, and the polarizer and the analyzer are arranged in a positional relationship such that a relative angle of a polarization plane of the polarizer and the analyzer is 90 degrees. Overcurrent detection device.
【請求項5】前記受光素子としてフォトダイオード、フ
ォトトランジスタ、光点弧型サイリスタから選択した1
つを用いたことを特徴とする請求項3乃至4記載の過電
流検出装置。
5. The light receiving element selected from a photodiode, a phototransistor, and a light ignition type thyristor.
5. The overcurrent detecting device according to claim 3, wherein the overcurrent detecting device is used.
【請求項6】前記自然旋光性を有さない光磁気効果素子
として、鉛ガラス、As4Se、ZnSe、YIG、T
b−YIG、Bi−YIG、FR−5ガラスおよびCd
MnTeから選択した1つを用いたことを特徴とする請
求項4記載の過電流検出装置。
6. The magneto-optical effect element not having the natural optical rotatory power is lead glass, As4Se, ZnSe, YIG, T.
b-YIG, Bi-YIG, FR-5 glass and Cd
The overcurrent detection device according to claim 4, wherein one selected from MnTe is used.
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