JPH09304445A - Photocurrent sensor device - Google Patents

Photocurrent sensor device

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Publication number
JPH09304445A
JPH09304445A JP8140811A JP14081196A JPH09304445A JP H09304445 A JPH09304445 A JP H09304445A JP 8140811 A JP8140811 A JP 8140811A JP 14081196 A JP14081196 A JP 14081196A JP H09304445 A JPH09304445 A JP H09304445A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
core
sensor
correction calculation
sensor device
current
Prior art date
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Pending
Application number
JP8140811A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tatsu Yonezawa
龍 米澤
Yuichi Hirano
雄一 平野
Hiroshi Murata
浩 村田
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.)
Toyo Communication Equipment Co Ltd
Original Assignee
Toyo Communication Equipment Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyo Communication Equipment Co Ltd filed Critical Toyo Communication Equipment Co Ltd
Priority to JP8140811A priority Critical patent/JPH09304445A/en
Publication of JPH09304445A publication Critical patent/JPH09304445A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a measurement value wherein linearity error is small in a wide dynamic range, by inserting a current sensor into core gap part of a core which a wire penetrates, and performing correction calculation process to the output value from the current sensor. SOLUTION: A sensor part 4 is provided with a ferromagnetic core 1 which a wire 2 penetrates, an optical magnetic field sensor 6 which is inserted into a core gap part 3 of the core 1, and an optical fiber 7 which carries the optical output of the sensor 6. A measuring part 5 is provided with a photo transducer 8 connected with one end of the optical fiber 7, an A/D converter 9 connected with the photo transducer 8, and a correction calculation processing part (CPU) 10 connected with the A/D converter 9. When a current flows through the wire 2, a magnetic field is generated, detected by the sensor 6, and converted to a light, which is outputted in the optical fiber 7. The light is converted to an electric signal by the photo transducer 8. The electric signal is subjected to A/D conversion 9, and inputted in the CPU 10 in which correction calculation process is performed.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電線が貫通するコ
アのコアギャップ部に電流センサを挿入して上記電線に
流れる電流を計測する光電流センサ装置に関し、特に、
補正計算を行うことにより広いダイナミックレンジで直
線性誤差の小さな計測値を得ることができる光電流セン
サ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical current sensor device for inserting a current sensor into a core gap portion of a core through which an electric wire penetrates to measure a current flowing through the electric wire,
The present invention relates to a photocurrent sensor device capable of obtaining a measurement value with a small linearity error in a wide dynamic range by performing correction calculation.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、電線が貫通するコアのコアギャ
ップに電流センサを挿入して上記電線に流れる電流を計
測する光電流センサ装置が知られている。
2. Description of the Related Art Generally, there is known a photocurrent sensor device in which a current sensor is inserted into a core gap of a core through which an electric wire penetrates to measure a current flowing through the electric wire.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記コ
アの材料である強磁性体の透磁率μは必ずしも一定の値
をもたず、外から加えられた磁界の強さによって変化す
る。従って、強磁性体では磁界の強さHと磁束密度Bと
の間には比例関係が成立せず非直線性をもつことにな
る。この磁束密度Bの磁界の強さHに対する非直線性が
比較的単純なものであれば数式的に表示することもでき
るが、実際の強磁性体のB−H特性は図7に示す様に複
雑な形をもつ。図7は、強磁性体の磁化曲線を示したも
のである。ここで、図8に示す光電流センサのコア部に
おいて、 1 :強磁性体コア 2 :電線 Hg:コアギャップ部3の磁界 (A/m) N :巻数(巻) I :電流(A) Ll:磁路長(m) Lg:ギャップ長(m) μs :比透磁率 とすると、前述の強磁性体の非直線性の特性より、ギャ
ップ付コア1のコアギャップ部3の磁界Hgは、 Hg=(N・I)/{Ll[(Lg/Ll)+(1/μs )]}[A/m] …(1) で表せる。
However, the magnetic permeability μ of the ferromagnetic material, which is the material of the core, does not always have a constant value, but changes depending on the strength of the magnetic field applied from the outside. Therefore, in a ferromagnetic material, a proportional relationship is not established between the magnetic field strength H and the magnetic flux density B, and the magnetic material has nonlinearity. If the nonlinearity of the magnetic flux density B with respect to the magnetic field strength H is relatively simple, it can be expressed mathematically, but the BH characteristic of an actual ferromagnetic material is as shown in FIG. It has a complicated shape. FIG. 7 shows a magnetization curve of a ferromagnetic material. Here, in the core part of the photocurrent sensor shown in FIG. 8, 1: ferromagnetic core 2: electric wire Hg: magnetic field of core gap part 3 (A / m) N: number of turns (turn) I: current (A) Ll Where: magnetic path length (m) Lg: gap length (m) μ s : relative permeability, the magnetic field Hg of the core gap part 3 of the core 1 with a gap is given by the non-linear characteristic of the above-mentioned ferromagnetic material. Hg = (N · I) / {Ll [(Lg / Ll) + (1 / μ s )]} [A / m] (1)

【0004】 上記(1)式の中で、Lg/Ll≫1/μs …(2) が成立すれば、コアギャップ部3の磁界Hgは、 Hg≒NI/Lg(A/m) …(3) と近似できる。しかし、上記(2)式が成立しない低磁
界では上記近似式(3)は成立せず上記(1)式が正し
い値となる。しかしながら、上記(1)式の比透磁率μ
s は印加される磁界の値により変化するので上記(2)
式が成立するまでの上記コアギャップ部3の磁界Hgは
非直線性を有することとなる。従って、上記コアギャッ
プ部3にセンサを挿入して上記電線2の電流値を計測し
ようとした場合、従来では、直線性をある程度精度の良
い範囲におさえられるところの上記(2)式が成立する
範囲でのみ使用する様にしていた。従って、上記コアギ
ャップ部3にセンサを挿入して電流値を精度良く計測す
るには、上記(2)式が成立する範囲でしか使用できず
ダイナミックレンジが狭くなってしまう問題点があっ
た。逆に、低磁界の低電流を計測しようとした場合には
非直線性誤差が大きくなってしまう問題点があった。本
発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、補正
計算を行うことにより広いダイナミックレンジで直線性
誤差の小さな計測値を得ることができる光電流センサ装
置を提供することを目的とする。
If Lg / Ll >> 1 / μ s (2) holds in the above equation (1), the magnetic field Hg of the core gap portion 3 is Hg≈NI / Lg (A / m). It can be approximated as 3). However, in a low magnetic field where the above expression (2) is not satisfied, the above approximate expression (3) is not satisfied and the above expression (1) has a correct value. However, the relative permeability μ of the above formula (1) is
Since s changes depending on the value of the applied magnetic field, the above (2)
The magnetic field Hg of the core gap portion 3 until the expression is established has non-linearity. Therefore, when a sensor is inserted into the core gap portion 3 to measure the current value of the electric wire 2, the above-mentioned expression (2) is satisfied in the conventional case in which the linearity can be suppressed within a certain accuracy range. It was designed to be used only within the range. Therefore, in order to insert the sensor into the core gap portion 3 and measure the current value with high accuracy, it can be used only in the range where the above equation (2) is satisfied, and the dynamic range becomes narrow. On the contrary, when trying to measure a low current in a low magnetic field, there is a problem that the non-linearity error becomes large. The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a photocurrent sensor device capable of obtaining a measurement value with a small linearity error in a wide dynamic range by performing correction calculation. .

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、電線に流れる電流を検知する光電流セン
サ装置において、上記電線の貫通するコアと、上記コア
のコアギャップ部に挿入された電流センサと、上記電流
センサよりの出力値に対して補正計算処理を行って出力
する補正計算処理手段とを具備することを特徴とする。
本発明の他の特徴は、上記補正計算処理手段が、上記電
線に流れる電流が低い場合に発生する直線性誤差を減少
させる様に上記電流センサよりの出力値に対して補正計
算処理を行うことである。
To achieve the above object, the present invention provides a photocurrent sensor device for detecting a current flowing through an electric wire, wherein the core is penetrated by the electric wire and the core gap portion of the core is inserted. And a correction calculation processing unit that performs a correction calculation process on an output value from the current sensor and outputs the corrected value.
Another feature of the present invention is that the correction calculation processing means performs correction calculation processing on an output value from the current sensor so as to reduce a linearity error generated when a current flowing through the electric wire is low. Is.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示した実施形態
に基づいて説明する。図1は、本発明による光電流セン
サ装置の一実施形態を示す構成図である。図1に示す様
に、この光電流センサ装置は、センサ部4と、計測部5
とから成っている。そして、上記センサ部4は、電線2
が貫通する様に配設された強磁性体のコア1と、上記コ
ア1のコアギャップ部3に挿入された光磁界センサ(電
流センサ)6と、上記光磁界センサ6よりの光出力を搬
送する光ファイバ7とを有している。上記計測部5は、
上記光ファイバ7の一端に接続された光変換器(O/
E)8と、上記光変換器8に接続されたA/D変換器9
と、上記A/D変換器9に接続された補正計算処理部
(CPU)10とを有している。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described below based on the illustrated embodiments. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a photocurrent sensor device according to the present invention. As shown in FIG. 1, this photocurrent sensor device includes a sensor unit 4 and a measuring unit 5.
And consists of The sensor unit 4 is connected to the electric wire 2
A core 1 of a ferromagnetic material arranged so as to penetrate, a photomagnetic field sensor (current sensor) 6 inserted in a core gap portion 3 of the core 1, and an optical output from the photomagnetic field sensor 6 is conveyed. Optical fiber 7 for The measuring unit 5 is
An optical converter (O / O connected to one end of the optical fiber 7
E) 8 and A / D converter 9 connected to the optical converter 8
And a correction calculation processing unit (CPU) 10 connected to the A / D converter 9.

【0007】次に、図2のフローチャートを参照して上
記光電流センサ装置の動作について説明する。まず、図
2のステップ100において、上記電線2に電流が流れ
ると、上記コア1のコアギャップ部3に磁界が生じ、ス
テップ101において、上記光磁界センサ6によって上
記磁界が検出され光に変換されて上記光ファイバ7に出
力される。そして、ステップ102において、上記光フ
ァイバ7よりの光は、上記光変換器8によって電気信号
に変換された後、ステップ103において、上記A/D
変換器9によってデジタル信号に変換される。次に、ス
テップ104において、上記A/D変換器9よりのデジ
タル信号は、上記補正計算処理部(CPU)10に入力
され、以下の様な補正計算処理が行われ出力される。す
なわち、上記CPU10では、 補正後出力値:T 光変換器8の出力値:M 電流値(誤差含):A(A=M/(262.26/6
0)) 60A時の出力値:262.26(mV) 補正係数:0.045とした場合、 T=M・[0.045・(1/A)+1] …(4) から上記補正後出力値Tを得て出力する様になってい
る。
Next, the operation of the photocurrent sensor device will be described with reference to the flow chart of FIG. First, in step 100 of FIG. 2, when a current flows through the electric wire 2, a magnetic field is generated in the core gap portion 3 of the core 1, and in step 101, the magnetic field sensor 6 detects the magnetic field and converts it into light. And is output to the optical fiber 7. Then, in step 102, the light from the optical fiber 7 is converted into an electric signal by the optical converter 8, and then in step 103, the A / D
It is converted into a digital signal by the converter 9. Next, in step 104, the digital signal from the A / D converter 9 is input to the correction calculation processing unit (CPU) 10, and the following correction calculation processing is performed and output. That is, in the CPU 10, the corrected output value: T output value of the optical converter 8: M current value (including error): A (A = M / (262.26 / 6
0)) Output value at 60 A: 262.26 (mV) When correction coefficient: 0.045, T = M · [0.045 · (1 / A) +1] (4) The value T is obtained and output.

【0008】図3は、上記光電流センサ装置において上
記CPU10によって補正を行う前と後との測定値例を
示すものであり、図4は、同じく上記CPU10によっ
て補正を行う前と後との入力電流に対する直線性誤差の
変化を示すグラフであり、実線が補正後のものを示し、
点線が補正前のものを示している。また、図5は、上記
CPU10による補正後の入力電流に対する直線性誤差
の変化を拡大して示すグラフである。上記図3、図4、
および図5から明らかな様に、特に、入力電流の低い時
(すなわち、上記コアギャップ3が低磁界の時)に、上
記補正を行う前に比べて補正を終った後では直線性誤差
が著しく減少していることがわかる。図6は、上記本発
明による光電流センサ装置を三相の電流を測定する場合
に適用した実施形態を示すものである。図6に示す様
に、この光電流センサ装置は、コア1と光磁界センサ6
と光ファイバ7とを有する光センサ部4が各相毎に設け
られると共に、上記光ファイバ7に接続された光変換器
8も各相毎に設けられている。そして、上記三相毎の光
変換器8からの出力がマルチプレクサ(MUX)11に
入力されて合成され、A/D変換器12によってデジタ
ル信号に変換され、CPU13に入力される。上記CP
U13では、上述した(4)式に示す様な補正計算が行
われると共に、その補正された値を基に有効電力および
無効電力の計算が行われ、光リレー部14を介して外部
へ出力される。なお、上記CPU13では、装置異常も
検出して出力する様になっている。
FIG. 3 shows an example of measured values before and after correction by the CPU 10 in the photocurrent sensor device, and FIG. 4 similarly shows input before and after correction by the CPU 10. It is a graph showing the change in linearity error with respect to the current, the solid line shows the one after correction,
The dotted line shows the one before correction. FIG. 5 is an enlarged graph showing the change in the linearity error with respect to the input current corrected by the CPU 10. FIG. 3, FIG. 4,
Further, as is clear from FIG. 5, especially when the input current is low (that is, when the core gap 3 has a low magnetic field), the linearity error is remarkable after the correction is completed as compared with before the correction is performed. You can see that it is decreasing. FIG. 6 shows an embodiment in which the photocurrent sensor device according to the present invention is applied when measuring three-phase currents. As shown in FIG. 6, this photocurrent sensor device includes a core 1 and an optical magnetic field sensor 6.
The optical sensor unit 4 having the optical fiber 7 and the optical fiber 7 is provided for each phase, and the optical converter 8 connected to the optical fiber 7 is also provided for each phase. Then, the output from the optical converter 8 for each of the three phases is input to the multiplexer (MUX) 11 to be combined, converted into a digital signal by the A / D converter 12, and input to the CPU 13. CP above
In U13, the correction calculation as shown in the above equation (4) is performed, and the active power and the reactive power are calculated based on the corrected values and output to the outside via the optical relay unit 14. It The CPU 13 is designed to detect and output a device abnormality.

【0009】[0009]

【発明の効果】本発明は、以上説明した様に、光電流セ
ンサ装置における検出値に補正計算を行う様にしたの
で、センサの直線性誤差が小さくなる、センサのダイナ
ミックレンジが広くなる、コアギャップを小さくした
り、コア材料を高透磁率材に変えることなく直線性誤差
を改善できる等の効果がある。
As described above, according to the present invention, since the correction value is calculated for the detection value in the photocurrent sensor device, the linearity error of the sensor is reduced, the dynamic range of the sensor is widened, and the core is widened. There are effects such as reducing the gap and improving the linearity error without changing the core material to a high magnetic permeability material.

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

【図1】本発明による光電流センサ装置の一実施形態を
示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a photocurrent sensor device according to the present invention.

【図2】図1に示した光電流センサ装置の動作フローチ
ャートである。
FIG. 2 is an operation flowchart of the photocurrent sensor device shown in FIG.

【図3】図1に示した光電流センサ装置においてCPU
によって補正を行う前と後との測定値例を示す図であ
る。
FIG. 3 is a CPU of the photocurrent sensor device shown in FIG.
It is a figure which shows the example of a measured value before and after performing correction by.

【図4】図1に示した光電流センサ装置においてCPU
によって補正を行う前と後との入力電流に対する直線性
誤差の変化を示すグラフである。
FIG. 4 is a CPU of the photocurrent sensor device shown in FIG.
6 is a graph showing a change in linearity error with respect to an input current before and after correction by.

【図5】図1に示した光電流センサ装置においてCPU
による補正後の入力電流に対する直線性誤差の変化を拡
大して示すグラフである。
5 is a CPU of the photocurrent sensor device shown in FIG.
6 is a graph showing an enlarged change in linearity error with respect to an input current after correction by.

【図6】本発明による光電流センサ装置を三相の電流を
測定する場合に適用した他の実施形態を示す構成図であ
る。
FIG. 6 is a configuration diagram showing another embodiment in which the photocurrent sensor device according to the present invention is applied when measuring three-phase currents.

【図7】強磁性体の磁化曲線を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing a magnetization curve of a ferromagnetic material.

【図8】光電流センサのコア部の構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram of a core portion of a photocurrent sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…強磁性体コア、 2…電線、
3…コアギャップ部、 4…センサ
部、5…計測部、 6…光
磁界センサ、7…光ファイバ、
8…光変換器(O/E)、9、12…A/D変換器、
10、13…補正計算処理部(CPU)、 11…マル
チプレクサ(MUX)、14…光リレー部、
1 ... Ferromagnetic core, 2 ... Electric wire,
3 ... Core gap part, 4 ... Sensor part, 5 ... Measuring part, 6 ... Optical magnetic field sensor, 7 ... Optical fiber,
8 ... Optical converter (O / E), 9, 12 ... A / D converter,
10, 13 ... Correction calculation processing unit (CPU), 11 ... Multiplexer (MUX), 14 ... Optical relay unit,

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電線に流れる電流を検知する光電流セン
サ装置であって、上記電線の貫通するコアと、上記コア
のコアギャップ部に挿入された電流センサと、上記電流
センサよりの出力値に対して補正計算処理を行って出力
する補正計算処理手段とを具備することを特徴とする光
電流センサ装置。
1. A photocurrent sensor device for detecting a current flowing through an electric wire, comprising: a core through which the electric wire penetrates; a current sensor inserted into a core gap portion of the core; and an output value from the current sensor. A photocurrent sensor device, comprising: a correction calculation processing unit that performs a correction calculation process and outputs the corrected calculation process.
【請求項2】 上記補正計算処理手段が、上記電線に流
れる電流が低い場合に発生する直線性誤差を減少させる
様に上記電流センサよりの出力値に対して補正計算処理
を行うことを特徴とする請求項1に記載の光電流センサ
装置。
2. The correction calculation processing means performs correction calculation processing on an output value from the current sensor so as to reduce a linearity error generated when a current flowing through the electric wire is low. The photocurrent sensor device according to claim 1.
JP8140811A 1996-05-10 1996-05-10 Photocurrent sensor device Pending JPH09304445A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8140811A JPH09304445A (en) 1996-05-10 1996-05-10 Photocurrent sensor device

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JP (1) JPH09304445A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ304482B6 (en) * 2013-08-28 2014-05-21 Mega - Měřící Energetické Aparáty, A.S. Closure of flexible current sensor

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ304482B6 (en) * 2013-08-28 2014-05-21 Mega - Měřící Energetické Aparáty, A.S. Closure of flexible current sensor

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