JPH0933574A - 電流検出方法および電流検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電話機のループ電流の検出に際して、該電話
機に流れるループ電流の線路の直流抵抗の規格を満足す
るのを容易とすること、安価なループ電流検出装置とす
ること、装置の小型化により経済性を高めることを課題
とする。 【解決手段】 線路に一定値以上の電流が流れているか
否かを検出するための電流検出方法において、一定値以
上の被検出電流が流れることによって磁気飽和する少な
くとも第１の巻線と第２の巻線を有するトランスを設
け、被検出電流の流路である上記線路を第１の巻線に直
列に接続し、上記トランスが磁気飽和するか否かによっ
て上記第２の巻線のインダクタンスが変化することを利
用して、上記線路に上記被検出電流が流れているか否か
を検出するようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は線路に流れる電流
（特に電話機での着信応答または発信時に該電話機に流
れるループ電流）を検出するための電流検出方法および
電流検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電話機における応答の有無を知るために
行なわれる従来の電話機におけるループ電流検出装置
は、電流が流れる電流ルートにフォトカプラまたは高感
度リードリレーを接続しており、該フォトカプラまたは
該高感度リードリレーの動作により電流検出を行なって
いた。

【０００３】すなわち図５に示すように電話回線Ｌ₃ を
介して電話機３からの発信または該電話機３での着信応
答のいずれかがされるか否かをフォトカプラ３１が動作
したか否かで上記電流ルートに流れる電流の有無を検出
しようとする場合は、フォトカプラ３１を上記電流ルー
トである線路３２に直列に接続し、上記フォトカプラ３
１の図示しない発光ダイオードに電流が流れるか否かに
よる当該発光ダイオードの発光の有無で図示しない受光
側のフォトトランジスタからの出力の有無が決まるの
で、該フォトトランジスタによる出力の有無をＣＰＵ３
３で検出することにより上記線路３２に流れるループ電
流の有無を検出していた。

【０００４】また図６に示すように電話回線Ｌ₄ を介し
て電話機４からの発信または該電話機４での着信応答が
されるか否かを高感度リードリレー４１が動作したか否
かで上記電流ルートに流れる電流の有無を検出しようと
する場合は、該高感度リレー４１の図示しないコイルを
上記電流ルートである線路４２に直列に接続し、該コイ
ルに電流が流れるか否かによる当該高感度リレー４１の
動作の有無をＣＰＵ４３により検出することで上記線路
４２に流れるループ電流を検出していた。

【０００５】しかしながら上記ループ電流検出装置によ
りループ電流の検出を行なおうとすると以下の問題を生
じる。まず電流ルートに流れる電流をフォトカプラによ
り検出しようとする場合は、発光ダイオードが発光する
ための規格電流が流れねばならず、また該発光ダイオー
ドは順方向電圧降下が大きいために直流抵抗が増大し電
話機の規格（電流２０ｍＡのとき３００Ω以下）を満足
するのが容易でない。また突発的に雷等によるサージ電
流がアースを通って大地に流れる場合があり、この場合
に該サージ電流が流れたルートに電流検出のための上記
フォトカプラが接続されていた場合は、上記フォトカプ
ラが破壊される恐れがあり、これを回避するために保護
回路が必要となるが、これにより直流抵抗がさらに増加
し装置が非常に高価なものとなってしまう。

【０００６】さらに高感度リードリレーによる電流検出
ではフックオフによって該高感度リードリレーが応動
し、これによって電流検出が行なわれるが、当該高感度
リードリレーの寿命が不足する場合があるとともにコイ
ルが電流ルートに直列に接続されることにより通話信号
が減衰する。そこでこれを防止するために上記コイルと
並列に通話信号をバイパスするための大容量のコンデン
サを接続する必要があるが、この場合には装置が大型化
するとともに高価なものとなるので不経済になる等であ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来例に
鑑み、電話機のループ電流の検出をするに際して、該電
話機に流れるループ電流の線路の直流抵抗の規格を満足
するのを容易とすること、また安価なループ電流検出装
置を構成すること、さらには装置の小型化により経済性
を高めることを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は線路に一定値以上の電流が流れているか否かを
検出するための電流検出方法において、一定値以上の被
検出電流が流れることによって磁気飽和する少なくとも
第１の巻線と第２の巻線を有するトランスを設け、被検
出電流の流路である上記線路を第１の巻線に直列に接続
し、上記トランスが磁気飽和するか否かによって上記第
２の巻線のインダクタンスが変化することを利用して、
上記線路に上記被検出電流が流れているか否かを検出す
るようにしたものであり、上記電流検出方法を実施する
ための電流検出装置は、第１の巻線と第２の巻線と第３
の巻線とで成り、該第１の巻線に被検出電流が印加され
ることにより磁気飽和するトランスと、該トランスの第
２の巻線に接続された交流信号発振手段と、該交流信号
発振手段によって上記トランスの第２の巻線に交流信号
を印加したことにより上記トランスの第３の巻線に誘起
される交流信号を検出する信号検出手段を有し、該信号
検出手段が設定レベルを越えて上記第３の巻線に誘起さ
れた交流信号を検出するか否かによって被検出電流の有
無を検出するようにしたものであり、さらに他の電流検
出装置としては、第１の巻線及び第２の巻線を有し、該
第１の巻線に被検出電流が印加されることにより磁気飽
和するトランスと、該トランスの第２の巻線の両端にそ
れぞれ接続されたパルス信号発振手段及び検出手段を有
し、該検出手段が設定レベルを越えて上記第２の巻線で
発生する逆起電力によって発生する電圧を検出するか否
かで被検出電流の有無を検出するようにしたものであ
る。

【０００９】

【作用】第１の巻線および第２の巻線を有するトランス
により本発明を実施した場合の作用を以下に述べる。

【００１０】すなわち第１の巻線は被検出電流が流れる
線路に直列に接続され、該第１の巻線に上記被検出電流
が一定値以上流れるか否かにより上記トランスのコアを
磁気飽和させるか否かを決め、上記第２の巻線は上記第
１の巻線に当該被検出電流が流れる前には、つまりトラ
ンスのコアが磁気飽和していないときには上記第２の巻
線に電圧が印加されると、該電圧が印加された瞬間に上
記第２の巻線がインダクタンス成分を有することによる
逆起電力を発生させる作用があり、また上記第１の巻線
に被検出電流が流れた場合にはインダクタンス成分を有
しなくなるので単なる線路となる作用がある。

【００１１】またパルス信号発信手段は上記第２の巻線
に上記トランスのコアが磁気飽和しない範囲の信号を印
加するための手段であり、また検出手段であるスイッチ
ングトランジスタは上記パルス信号発信手段により上記
第２の巻線に電圧が印加された瞬間に生じた逆起電力に
よってオンするという作用がある。

【００１２】また第１、第２、第３の巻線を有するトラ
ンスにより本発明を実施した場合の作用を以下に述べ
る。

【００１３】すなわち第１の巻線による作用は上記同様
であって該第１の巻線に一定値以上の被検出電流が流れ
るか否かによって上記トランスのコアを磁気飽和させる
か否かを決め、第２の巻線には常時交流信号が印加さ
れ、上記第１の巻線に一定値以上の被検出電流が流れて
いない場合には、これによって第３の巻線を励振させる
作用があり、また第３の巻線では該第２の巻線からの励
振により誘起電圧を発生し、またコアは上記第１の巻線
に流れる被検出電流により磁気飽和し、第２の巻線に流
れる電流によっては磁気飽和しないようになっている。

【００１４】また交流信号発振手段は上記コアが飽和し
ないような範囲内で交流信号を常時上記第２の巻線に流
しているので、これにより上記第２の巻線によっては上
記コアは磁気飽和しないのである。

【００１５】さらに信号検出手段は、上記第３の巻線に
誘起されてきた交流信号を検出し、ＣＰＵに送付するた
めのものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の実施例は電話機での操作
により流れるループ電流（被検出電流）を検出するため
の電流検出装置および電流検出方法の実施例であり、第
１実施例を図１に、該第１実施例におけるタイムチャー
トを図２に、第２実施例を図３に、さらに該第２実施例
におけるタイムチャートを図４に示し、以下にこれらの
図を参照して説明する。

【００１７】まず第１実施例について説明する。

【００１８】第１の実施例は図１に示すように電話回線
Ｌ₁ に電話機１が収容されて成り、上記電話機１は、フ
ックスイッチがオンまたはオフされることにより流れが
制御されるループ電流の流路である線路１１と、該線路
１１に直列に接続されているフィルタ回路１２と、トラ
ンス１３と、交流信号発振器（ＯＳＣ）１４と、整流ダ
イオード１５と、平滑回路１６と、ＣＰＵ１７と、通話
回路１８等で構成されている。

【００１９】また上記フィルタ回路１２は、いわゆるＬ
Ｃフィルタ回路であり、巻線１２１と、巻線１２２と、
コンデンサ１２３とで成っており、上記交流信号発振器
１４から上記励振巻線１３２に印加されている交流信号
が上記線路１１に不要に漏れるのを低下させるとともに
音声信号に対しては交流インピーダンスを低下させるこ
とで、回線回路の信号電力の低下を防ぐものである。

【００２０】さらに上記トランス１３は、上記フィルタ
回路１２に接続されていて、上記フィルタ回路１２を介
する電流によりループ電流が流れるようになっている電
流路巻線１３１と、上記交流信号発振器（ＯＳＣ）１４
により常時信号が送られている励振巻線１３２と、該励
振巻線１３２により励振されることで誘起電圧を発生す
る被励振巻線１３３と、上記電流路巻線１３１と上記励
振巻線１３２と上記被励振巻線１３３が巻線されている
コア１３４で構成されている。

【００２１】また上記トランス１３は、上記電流路巻線
１３１に流れるループ電流により磁気飽和し、上記励振
巻線１３２に流れる信号によっては磁気飽和しないよう
にコア１３４の材質および各巻線数が設定されている
（上記励振巻線１３２と上記被励振巻線１３３との巻線
比は１：１で上記励振巻線１３２から上記被励振巻線１
３３への励振は完全に（ロスなく）行なわれるものとす
る。）。

【００２２】また上記平滑回路１６は、コンデンサ１６
１と抵抗１６２とで構成されている。

【００２３】そして上記ＣＰＵ１７には、ループ電流検
出のためのしきい値が設定されており、上記励振巻線１
３２により励振されることで上記被励振巻線１３３に発
生した誘起電圧が上記しきい値を越えるか否かにより当
該ＣＰＵ１７はループ電流が流れているか否かの判断を
行なう。

【００２４】まず第１実施例について図１および図２を
参照してループ電流が流れていない場合と流れた場合と
に分けて順次説明する。

【００２５】まずループ電流が流れていない場合につい
て説明する。

【００２６】この場合には上記電流路巻線１３１に電流
が流れないためトランス１３のコア１３４は、上記線路
１１からによる影響は受けないので磁気飽和せず、上記
交流信号発振器（ＯＳＣ）１４からの信号（図２におけ
る（イ）の信号）により上記励振巻線１３２が上記被励
振巻線１３３を励振することで上記励振巻線１３３には
交流信号（図２における（ロ）の信号）が誘起される。
そして上記被励振巻線１３３に誘起された交流信号は、
上記整流ダイオード１５と上記平滑回路１６を介するこ
とで直流電圧に変換されると（図２における（ハ）の信
号）、これにより上記ＣＰＵ１７は上記直流電圧が上記
しきい値を越えた直流電圧であることを認識することで
上記線路１１にはループ電流が流れていないことを検出
する。

【００２７】次に上記線路１１にループ電流が流れた場
合について説明する。

【００２８】まず上記電話回線Ｌ₁ を介することで上記
電話機１での着信応答または上記電話機１から発信操作
が行なわれると上記電話機１の通話回路１８の図示しな
いフックスイッチがオフフックし、これにより上記線路
１１には、上記電話機１が通話可能または発信可能とな
るためのループ電流が流れるが、この際に上記トランス
１３のコア１３４は上記電流路巻線１３１に該ループ電
流が流れることで磁気飽和する。これにより上記トラン
ス１３は、いわゆるトランスとしての機能を果たさなく
なり、上記励振巻線１３２は上記交流信号発振器（ＯＳ
Ｃ）１４から信号を受けても上記コア１３４が磁気飽和
しているので上記被励振巻線１３３を励振できなくなり
（図２における（イ）の信号はループ電流が流れること
によってフックオフ後における（ロ）へは誘起されなく
なり、これにより（ロ）には信号が現れない）その結果
上記被励振巻線１３３は誘起電圧を発生できないことで
上記ＣＰＵ１７は上記しきい値を越えた直流電圧を認識
できなくなり（図２において（ハ）の信号が現れなくな
る）、これによりループ電流が流れたことと上記電話機
１での応答を検出する。

【００２９】その後、上記電話機１の上記図示しないフ
ックスイッチがオンフックされると、これにより上記ル
ープ電流が流れなくなるので上記トランス１３のコア１
３４は磁気飽和状態から脱し、上記励振巻線１３２から
上記被励振巻線１３３への励振が復活し、これにより上
記被励振巻線１３３では誘起電圧が発生し、上記ＣＰＵ
１７は再度上記しきい値を越えた直流電圧を検出するこ
とで上記ループ電流が流れていないことにより上記電話
機１での通話終了を検出する。

【００３０】すなわち図２における信号が繰り返される
ことによる（ハ）の信号のオンおよびオフを上記ＣＰＵ
１７が検出することによって上記電流路巻線１２１に流
れるループ電流の有無による通話の有無を検出する。

【００３１】次に第２の実施例について説明する。

【００３２】第２の実施例は図３に示すように電話機２
と電話回線Ｌ₂ とで成り、該電話機２に着信応答、また
は当該電話機２からの発信時に当該電話機２の図示しな
いフックスイッチがオフフックされることでループ電流
が流れる線路２１と、該線路２１に直列に接続されてい
るフィルタ回路２２と、トランス２３と、パルス信号源
（ＰＯＳＣ）２４と、該パルス信号源２４からの信号に
よりオンしコレクタ・エミッタ間にパルス信号を印加す
るために設けられたトランジスタ２５と、該トランジス
タ２５がオンした場合にパルス電圧による電流によって
上記トランス２３のコアが磁気飽和しない範囲に該電流
を制限するために設けられた抵抗２６と、上記トランス
２３の巻線で発生する逆起電力によってスイッチングす
るスイッチングトランジスタ２７と、平滑回路２８とＣ
ＰＵ２９と、電圧源２１０と、通話回路２１１と、上記
スイッチングトランジスタ２７のベース電流を制限する
抵抗２１２等とで構成されている。

【００３３】また上記フィルタ回路２２は前記フィルタ
回路１２と同様のいわゆるＬＣフィルタ回路であり、巻
線２２１と、巻線２２２と、コンデンサ２２３とで構成
され、トランジスタ２５がオンまたはオフしたとき巻線
２３２から巻線２３１にもれる交流信号が上記線路２１
に不要に漏れるのを低下させるとともに音声信号に対し
ては交流インピーダンスを低下させることで、回線回路
の音声信号のレベルの低下を防ぐものである。

【００３４】さらに上記トランス２３は、上記フィルタ
回路２２に接続され上記線路２１にループ電流が流れる
と当該ループ電流が流れる電流路巻線２３１と、上記ト
ランス２３で上記逆起電力を発生する巻線である出力誘
起巻線２３２と、該電流路巻線２３１および該出力誘起
巻線２３２とが巻かれているコア２３３とで構成されて
いる。

【００３５】また上記コア２３３は上記電流路巻線２３
１に流れる電流でのみ飽和するようになっており、すな
わちループ電流によっては磁気飽和するが上記励振巻線
２３２に流れる電流によっては磁気飽和しないようにな
っている。

【００３６】また上記ＣＰＵ２９にはループ電流検出の
しきい値が設定されており、上記スイッチングトランジ
スタ２７と、平滑回路２８を介して出力される信号が、
上記しきい値を越えるか否かにより当該ＣＰＵ２９はル
ープ電流が流れているか否かの判断を行なう。

【００３７】次に本発明の第２の実施例の動作について
図３および図４を参照してループ電流が流れていない場
合と流れた場合とに分けて順次説明する。

【００３８】まず上記線路にループ電流が流れていない
場合について説明する。

【００３９】この場合には、上記トランス２３の電流路
巻線２３１に電流が流れていないので上記ループ電流に
よって飽和するようになっている上記コア２３３は飽和
せず、よって上記トランス２３は当然のことながらトラ
ンスとしての機能を失わない。

【００４０】この状態において、上記パルス信号源２４
から上記トランジスタ２５にパルス信号が送付される
と、該パルス信号のオンにより上記トランジスタ２５は
オンされることとなり、これにより図４に示すようにＡ
点電位は瞬間的に低くなることで（イ点で瞬間的に低く
なっている）上記電圧源２１０からの電圧が上記出力誘
起巻線２３２に印加される。すると上記出力誘起巻線２
３２がインダクタンスを有することにより該電圧が印加
された瞬間には逆起電力が生じるので、該逆起電力によ
って上記スイッチングトランジスタ２７が瞬間的にオン
することによってイ→ロ間でなだらかに減少する電圧が
Ｂ点で認められることとなるがこの電圧を平滑回路２８
で直流電圧に平滑し、これを上記ＣＰＵ２９は検出す
る。その後逆起電力が減少することにより上記スイッチ
ングトランジスタ２７がオフすることで該逆起電力が０
となりＢ点では電圧が認められなくなるが（ロ→ハ間）
平滑回路２８によって上記ＣＰＵ２９が認識する電圧は
平滑されて直流電圧となっており、また該直流電圧はし
きい値を越えていることにより上記ＣＰＵ２９はループ
電流が流れていないことを検出するようになっていて、
この場合は電話機２による発信または応答は行なわれて
いない。

【００４１】次に上記線路２１に電流が流れた場合の実
施例を説明する。

【００４２】まず最初に上記電話回線Ｌ₂ を介して上記
電話機２での着信応答または上記電話機２から発信操作
が行なわれると、これにより上記電話機２の図示しない
フックスイッチがオフフックされ、上記線路２１には通
話のためのループ電流が流れる。そして該ループ電流が
線路２１を流れると、これにより上記線路２１に接続さ
れた電流路巻線２３１にもループ電流が流れることにな
り、このループ電流により上記トランス２３のコア２３
３は磁気飽和に達する。すると上記トランス２３はいわ
ゆるトランスとしての本来の機能を果たさなくなる。す
なわちループ電流が流れる前は出力誘起巻線２３２に流
れる電流によって上記コア２３３を磁気飽和させるには
至らないので上記したように上記出力誘起巻線２３２が
有するインダクタンスにより生ずる逆起電力によって上
記ＣＰＵ２９により上記しきい値を越えた電圧が検出さ
れるが、上記ループ電流が流れることによって上記コア
２３３は磁気飽和に達するので上記逆起電力は生じず、
上記ＣＰＵ２９では上記しきい値を越えた直流電圧を検
出しないことにより上記線路２１にはループ電流が流れ
たことを検出するようになっていて、この場合は上記電
話機２による発信または応答が行なわれている。

【００４３】その後、上記電話機２によって通話が終了
すると上記電話機２の上記図示しないフックスイッチが
オンフックされ、これにより上記ループ電流が流れなく
なり、上記トランスのコア２３３は磁気飽和状態でなく
なるので上記出力誘起巻線２３２に電流が流れると逆起
電力が生じ、これにより該逆起電力によって上記ＣＰＵ
２９では出力が検出され、上記ＣＰＵ２９は上記ループ
電流が流れていないことと上記電話機２での通話終了と
を検出する。

【００４４】以上のような動作で上記電流路巻線２３１
に流れる電流、すなわちループ電流の有無が検出され
る。

【００４５】なお、上記パルス信号源２４からのパルス
信号の発信は連続的に行なう必要はなく、１回のパルス
信号の発信で上記スイッチングトランジスタ２７の瞬間
的なオンまたはオフを上記ＣＰＵ２９で検出することに
よっても同様に上記ループ電流の有無の検出は可能であ
ることは言うまでもなく、この場合には部品点数の削減
が可能である。

【００４６】またこれまで述べてきたように本実施例第
１の実施例および第２の実施例では電話機に流れるルー
プ電流を被検出電流とする例を示したが、これはもちろ
ん被検出電流は該ループ電流に限ったことではなく、普
通の電気製品（例えばテレビ、ラジオ等）における電流
路の電流検出に実施できることはさらに言うまでもな
い。

【００４７】

【発明の効果】以上に説明したように本発明は直流抵抗
が低いから、電話機の規格満足させることができる。ま
たフォトカプラを使用していないので雷サージに対して
の耐久性が向上し、さらには被検出電流の向きに規制さ
れず、これによって安価なループ電流検出装置およびこ
れによるループ電流検出方法を提供できるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す回路図。

【図２】本発明の第１実施例のタイムチャートを示す
図。

【図３】本発明の第２実施例を示す回路図。

【図４】本発明の第２実施例のタイムチャートを示す
図。

【図５】従来例を示すブロック図。

【図６】従来例を示すブロック図。

【符号の説明】

１…電話機 １１…線路 １２…フィルタ回路 １２１…巻線 １２２…巻線 １２３…コンデン
サ １３…トランス １３１…電流路巻
線 １３２…励振巻線 １３３…被励振巻
線 １３４…コア １４…交流信号発
振器 １５…整流ダイオード １６…平滑回路 １６１…コンデンサ １６２…抵抗 １７…ＣＰＵ １８…通話回路 Ｌ₁ …電話回線 ２…電話機 ２１…線路 ２２…フィルタ回
路 ２２１…巻線 ２２２…巻線 ２２３…コンデンサ ２３…トランス ２３１…電流路巻線 ２３２…出力誘起
巻線 ２３３…コア ２４…パルス信号
源（ＯＳＣ） ２５…トランジスタ ２６…抵抗 ２７…スイッチングトランジスタ ２８…平滑回路 ２８２…コンデンサ ２９…ＣＰＵ ２１０…電圧源 ２１１…通話回路 Ｌ₂ …電話回線 ３…電話機 ３１…フォトカプラ ３２…線路 ３３…ＣＰＵ Ｌ₃ …電話回線 ４…電話機 ４１…高感度リー
ドリレー ４２…線路 ４３…ＣＰＵ Ｌ₄ …電話回線

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 線路に一定値以上の電流が流れているか
   否かを検出するための電流検出方法において、一定値以
   上の被検出電流が流れることによって磁気飽和する少な
   くとも第１の巻線と第２の巻線を有するトランスを設
   け、被検出電流の流路である上記線路を第１の巻線に直
   列に接続し、上記トランスが磁気飽和するか否かによっ
   て上記第２の巻線のインダクタンスが変化することを利
   用して、上記線路に上記被検出電流が流れているか否か
   を検出するようにした電流検出方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の電流検出方法におい
   て、被検出電流が流れる線路が電話機のループ電流線路
   である電流検出方法。
3. 【請求項３】 第１の巻線と第２の巻線と第３の巻線と
   で成り、該第１の巻線に被検出電流が印加されることに
   より磁気飽和するトランスと、該トランスの第２の巻線
   に接続された交流信号発振手段と、該交流信号発振手段
   によって上記トランスの第２の巻線に交流信号を印加し
   たことにより上記トランスの第３の巻線に誘起される交
   流信号を検出する信号検出手段を有し、該信号検出手段
   が設定レベルを越えて上記第３の巻線に誘起された交流
   信号を検出するか否かによって被検出電流の有無を検出
   するようにした電流検出装置。
4. 【請求項４】 第１の巻線及び第２の巻線を有し、該第
   １の巻線に被検出電流が印加されることにより磁気飽和
   するトランスと、該トランスの第２の巻線の両端にそれ
   ぞれ接続されたパルス信号発振手段及び検出手段を有
   し、該検出手段が設定レベルを越えて上記第２の巻線で
   発生する逆起電力によって発生する電圧を検出するか否
   かで被検出電流の有無を検出するようにした電流検出装
   置。
5. 【請求項５】 請求項３または４に記載の電流検出装置
   において、第１の巻線で検出する被検出電流が電話機の
   ループ電流である電流検出装置。