JPH1151975A - ロゴスキーコイル用積分回路 - Google Patents
ロゴスキーコイル用積分回路Info
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- JPH1151975A JPH1151975A JP9224421A JP22442197A JPH1151975A JP H1151975 A JPH1151975 A JP H1151975A JP 9224421 A JP9224421 A JP 9224421A JP 22442197 A JP22442197 A JP 22442197A JP H1151975 A JPH1151975 A JP H1151975A
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- Japan
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- circuit
- resistance
- voltage
- rogowski coil
- output voltage
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 被測定電流の波頭部時間が速く、波尾部時間
の長い電流でも忠実に積分できる安価なロゴスキーコイ
ル用積分回路を提供する。 【解決手段】 抵抗値Ｒ1 の抵抗１０及び静電容量Ｃ1
のコンデンサ１１を並列接続して構成した第１の回路部
Ａと、この第１の回路部Ａの出力側に直列に接続する抵
抗値Ｒ2 の抵抗１２、静電容量Ｃ2 のコンデンサ１３、
抵抗値Ｒ3 の抵抗１４及び抵抗値Ｒ2 の抵抗１２で電圧
降下した電圧を非反転入力とするオペアンプ１５とから
なる第２の回路部Ｂで構成する。各抵抗、コンデンサの
抵抗値と静電容量の間を、 【数１】Ｃ1 （Ｒ1 Ｒ2 ）／（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）＝Ｃ2 Ｒ3 という関係を満たすように設定し、 【数２】 ｖo ＝｛−１／Ｃ2 （Ｒ1 ＋Ｒ2 ）｝∫ｖi ｄｔ という積分波形の出力電圧ｖo を得る。
の長い電流でも忠実に積分できる安価なロゴスキーコイ
ル用積分回路を提供する。 【解決手段】 抵抗値Ｒ1 の抵抗１０及び静電容量Ｃ1
のコンデンサ１１を並列接続して構成した第１の回路部
Ａと、この第１の回路部Ａの出力側に直列に接続する抵
抗値Ｒ2 の抵抗１２、静電容量Ｃ2 のコンデンサ１３、
抵抗値Ｒ3 の抵抗１４及び抵抗値Ｒ2 の抵抗１２で電圧
降下した電圧を非反転入力とするオペアンプ１５とから
なる第２の回路部Ｂで構成する。各抵抗、コンデンサの
抵抗値と静電容量の間を、 【数１】Ｃ1 （Ｒ1 Ｒ2 ）／（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）＝Ｃ2 Ｒ3 という関係を満たすように設定し、 【数２】 ｖo ＝｛−１／Ｃ2 （Ｒ1 ＋Ｒ2 ）｝∫ｖi ｄｔ という積分波形の出力電圧ｖo を得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は雷電流のように瞬時
に大電流が流れる事象を観測し得るようにした大電流検
出装置に用いるのに適するロゴスキーコイルの出力を積
分するためのロゴスキーコイル用積分回路に関する。
に大電流が流れる事象を観測し得るようにした大電流検
出装置に用いるのに適するロゴスキーコイルの出力を積
分するためのロゴスキーコイル用積分回路に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】図１に
示すようなロゴスキーコイル１の出力電圧ｖは、測定対
象となる電線２等を流れる被測定電流ｉを微分したもの
で
示すようなロゴスキーコイル１の出力電圧ｖは、測定対
象となる電線２等を流れる被測定電流ｉを微分したもの
で
【数３】ｖ＝ｋ（ｄｉ／ｄｔ） と表される。ここで、ｋはロゴスキーコイル１の巻数と
断面積で決まる定数である。従って被測定電流ｉを知る
ためには、出力電圧ｖを積分する必要があり、
断面積で決まる定数である。従って被測定電流ｉを知る
ためには、出力電圧ｖを積分する必要があり、
【数４】ｉ＝（１／ｋ）∫ｖｄｔ である。
【０００３】このようなロゴスキーコイル１の出力電圧
ｖを積分する回路としては、図２に示すように接続した
抵抗ＲとコンデンサＣによる受動積分回路と、図３に示
すようなオペアンプ（演算増幅器）を用いた能動積分回
路の２種類がよく知られている。図２の積分回路は、電
圧ｖの継続時間Ｔが時定数ＣＲに比べて短い（Ｔ≪Ｃ
Ｒ）場合に用いられ、図３の積分回路は継続時間Ｔが長
い場合に用いられている。
ｖを積分する回路としては、図２に示すように接続した
抵抗ＲとコンデンサＣによる受動積分回路と、図３に示
すようなオペアンプ（演算増幅器）を用いた能動積分回
路の２種類がよく知られている。図２の積分回路は、電
圧ｖの継続時間Ｔが時定数ＣＲに比べて短い（Ｔ≪Ｃ
Ｒ）場合に用いられ、図３の積分回路は継続時間Ｔが長
い場合に用いられている。
【０００４】即ち、ロゴスキーコイル１の出力電圧ｖは
被測定電流ｉの微分であるため、被測定電流ｉが雷によ
って電線２を流れる雷電流で図4 （ａ) のような場合、
図４（ｂ）に示すように、急峻な高い電圧を発生する。
このため従来では、図２の回路が多く用いられていた。
その構造が簡単かつ安価で、高電圧に耐えられるからで
ある。一方、冬雷のように波尾部時間の長いものを測定
する場合は、図３の回路が好ましい。
被測定電流ｉの微分であるため、被測定電流ｉが雷によ
って電線２を流れる雷電流で図4 （ａ) のような場合、
図４（ｂ）に示すように、急峻な高い電圧を発生する。
このため従来では、図２の回路が多く用いられていた。
その構造が簡単かつ安価で、高電圧に耐えられるからで
ある。一方、冬雷のように波尾部時間の長いものを測定
する場合は、図３の回路が好ましい。
【０００５】ところが図３の回路では、出力電圧ｖが図
４（ｂ）のように急唆で高電圧のものとなるため、速く
動作しなければオぺアンプの入力が破壊されるので、高
耐電圧で超高周波用オぺアンプが必要である。しかしな
がら現状ではそのようなオぺアンプは得難く、あったと
しても消費電流が多いという問題がある。
４（ｂ）のように急唆で高電圧のものとなるため、速く
動作しなければオぺアンプの入力が破壊されるので、高
耐電圧で超高周波用オぺアンプが必要である。しかしな
がら現状ではそのようなオぺアンプは得難く、あったと
しても消費電流が多いという問題がある。
【０００６】そこで本発明は、被測定電流の波頭部時間
が速く、波尾部時間の長い電流でも忠実に積分できる安
価なロゴスキーコイル用積分回路を提供することを目的
とする。
が速く、波尾部時間の長い電流でも忠実に積分できる安
価なロゴスキーコイル用積分回路を提供することを目的
とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係るロゴスキー
コイル用積分回路は、上記目的を達成するために、ロゴ
スキーコイルの出力電圧を積分するための積分回路であ
って、抵抗値Ｒ1 の抵抗及び静電容量Ｃ1 のコンデンサ
とからなる第１の回路部と、該第１の回路部の出力側に
直列に接続する抵抗値Ｒ2 の抵抗、静電容量Ｃ2 のコン
デンサ、抵抗値Ｒ3 の抵抗及び上記抵抗値Ｒ2 の抵抗で
電圧降下した電圧を反転入力とするオペアンプとからな
る第２の回路部とからなり、上記抵抗及びコンデンサの
抵抗値Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 と静電容量Ｃ1 、Ｃ2 が、
コイル用積分回路は、上記目的を達成するために、ロゴ
スキーコイルの出力電圧を積分するための積分回路であ
って、抵抗値Ｒ1 の抵抗及び静電容量Ｃ1 のコンデンサ
とからなる第１の回路部と、該第１の回路部の出力側に
直列に接続する抵抗値Ｒ2 の抵抗、静電容量Ｃ2 のコン
デンサ、抵抗値Ｒ3 の抵抗及び上記抵抗値Ｒ2 の抵抗で
電圧降下した電圧を反転入力とするオペアンプとからな
る第２の回路部とからなり、上記抵抗及びコンデンサの
抵抗値Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 と静電容量Ｃ1 、Ｃ2 が、
【数５】Ｃ1 （Ｒ1 Ｒ2 ）／（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）＝Ｃ2 Ｒ3 なる関係を有し、ロゴスキーコイルの出力電圧ｖi を入
力電圧とし、該入力電圧ｖi に対する出力電圧ｖo が、
力電圧とし、該入力電圧ｖi に対する出力電圧ｖo が、
【数６】 ｖo ＝｛−１／Ｃ2 （Ｒ1 ＋Ｒ2 ）｝∫ｖi ｄｔ なる積分波形を呈することを特徴とする。上記オペアン
プの出力側に反転回路を設けてもよい。
プの出力側に反転回路を設けてもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図５は本発明に係るロゴスキーコイ
ル用積分回路の一実施形態を示す。本実施形態のロゴス
キーコイル用積分回路は、抵抗値Ｒ1 の抵抗１０及び静
電容量Ｃ1のコンデンサ１１を接続して構成した図２の
積分回路に相当する第１の回路部Ａと、この第１の回路
部Ａの出力側に直列に接続する抵抗値Ｒ2 の抵抗１２、
静電容量Ｃ2 のコンデンサ１３、抵抗値Ｒ3 の抵抗１４
及び抵抗値Ｒ2 の抵抗１２で電圧降下した電圧を反転入
力とするオペアンプ１５とからなる第２の回路部Ｂとか
らなる。なお、第２の回路部Ｂは、図３の回路に抵抗値
Ｒ3 の抵抗１４を付加したものである。
参照して説明する。図５は本発明に係るロゴスキーコイ
ル用積分回路の一実施形態を示す。本実施形態のロゴス
キーコイル用積分回路は、抵抗値Ｒ1 の抵抗１０及び静
電容量Ｃ1のコンデンサ１１を接続して構成した図２の
積分回路に相当する第１の回路部Ａと、この第１の回路
部Ａの出力側に直列に接続する抵抗値Ｒ2 の抵抗１２、
静電容量Ｃ2 のコンデンサ１３、抵抗値Ｒ3 の抵抗１４
及び抵抗値Ｒ2 の抵抗１２で電圧降下した電圧を反転入
力とするオペアンプ１５とからなる第２の回路部Ｂとか
らなる。なお、第２の回路部Ｂは、図３の回路に抵抗値
Ｒ3 の抵抗１４を付加したものである。
【０００９】この様な第１、第２の回路部Ａ、Ｂとから
構成して、ロゴスキーコイルの出力電圧をいわば２回積
分すると、出力電圧ｖo は正しい積分波形にはならな
い。そこで、
構成して、ロゴスキーコイルの出力電圧をいわば２回積
分すると、出力電圧ｖo は正しい積分波形にはならな
い。そこで、
【数７】Ｃ1 （Ｒ1 Ｒ2 ）／（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）＝Ｃ2 Ｒ3 という関係を満たすように各抵抗１０、１２、１４及び
コンデンサ１１、１３の抵抗値Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 及び静
電容量Ｃ1 、Ｃ2 を設定する。
コンデンサ１１、１３の抵抗値Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 及び静
電容量Ｃ1 、Ｃ2 を設定する。
【００１０】すると、上記出力電圧ｖo は、
【数８】 ｖo ＝｛−１／Ｃ2 （Ｒ1 ＋Ｒ2 ）｝∫ｖi ｄｔ という積分波形となる。
【００１１】図６（ａ）は被測定電流ｉの波形で、これ
をロゴスキーコイル１で検出した電圧波形、即ち本実施
形態の積分回路に対する入力電圧ｖi が図６（ｂ）であ
る。このような電圧ｖi が入力すると第１回路部Ａで被
測定電流波形の急唆な部分を積分して図６（ｃ）のよう
な波形とし、これを第２回路部Ｂで積分して図６（ｄ）
のような波形とする。そして極性が逆になるので、図６
（ｄ）の出力波形をオぺアンプ１５の後段に反転回路を
設けて極性反転を行う（反転回路は周知であるので図示
を省略してある）。これにより、被測定電流ｉと相似し
た波形を得ることができる。もちろん出力が反転してい
るままで出力波形としてもよい。
をロゴスキーコイル１で検出した電圧波形、即ち本実施
形態の積分回路に対する入力電圧ｖi が図６（ｂ）であ
る。このような電圧ｖi が入力すると第１回路部Ａで被
測定電流波形の急唆な部分を積分して図６（ｃ）のよう
な波形とし、これを第２回路部Ｂで積分して図６（ｄ）
のような波形とする。そして極性が逆になるので、図６
（ｄ）の出力波形をオぺアンプ１５の後段に反転回路を
設けて極性反転を行う（反転回路は周知であるので図示
を省略してある）。これにより、被測定電流ｉと相似し
た波形を得ることができる。もちろん出力が反転してい
るままで出力波形としてもよい。
【００１２】
【発明の効果】本発明に係るロゴスキーコイル用積分回
路は、以上説明してきたようなものなので、受動積分回
路と能動積分回路の二つを直列的に接続して一つの積分
器として動作する回路とすることができ、安価で低消費
電流の汎用オぺアンプを用いてロゴスキーコイル用積分
器を作ることができ、夏雷のような波頭部の速い波形か
ら冬雷のような継続時間の長い雷電流でも測定可能とす
ることができるという効果がある。
路は、以上説明してきたようなものなので、受動積分回
路と能動積分回路の二つを直列的に接続して一つの積分
器として動作する回路とすることができ、安価で低消費
電流の汎用オぺアンプを用いてロゴスキーコイル用積分
器を作ることができ、夏雷のような波頭部の速い波形か
ら冬雷のような継続時間の長い雷電流でも測定可能とす
ることができるという効果がある。
【図１】測定対象となる電線等を流れる被測定電流を測
定するためのロゴスキーコイルの配置を示す概念図であ
る。
定するためのロゴスキーコイルの配置を示す概念図であ
る。
【図２】従来の積分回路の一例を示す回路図である。
【図３】従来の積分回路の他の一例を示す回路図であ
る。
る。
【図４】冬雷のように波尾部時間の長い被測定電流と、
これに対するロゴスキーコイルによる出力電圧を示す図
である。
これに対するロゴスキーコイルによる出力電圧を示す図
である。
【図５】本発明の一実施形態を示す回路図である。
【図６】図５の実施形態の回路による積分動作を示す図
である。
である。
１ ロゴスキーコイル ２ 電線 １０、１２、１４ 抵抗 １１、１３ コンデンサ １５ オペアンプ Ａ 第１の回路部 Ｂ 第２の回路部
Claims (2)
- 【請求項１】 ロゴスキーコイルの出力電圧を積分する
ための積分回路であって、 抵抗値Ｒ1 の抵抗及び静電容量Ｃ1 のコンデンサとから
なる第１の回路部と、 該第１の回路部の出力側に直列に接続する抵抗値Ｒ2 の
抵抗、静電容量Ｃ2 のコンデンサ、抵抗値Ｒ3 の抵抗及
び上記抵抗値Ｒ2 の抵抗で電圧降下した電圧を反転入力
とするオペアンプとからなる第２の回路部とからなり、 上記抵抗及びコンデンサの抵抗値Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 と静
電容量Ｃ1 、Ｃ2 が、 【数１】Ｃ1 （Ｒ1 Ｒ2 ）／（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）＝Ｃ2 Ｒ3 なる関係を有し、 ロゴスキーコイルの出力電圧ｖi を入力電圧とし、該入
力電圧ｖi に対する出力電圧ｖo が、 【数２】 ｖo ＝｛−１／Ｃ2 （Ｒ1 ＋Ｒ2 ）｝∫ｖi ｄｔ なる積分波形を呈することを特徴とするロゴスキーコイ
ル用積分回路。 - 【請求項２】 上記オペアンプの出力側に反転回路を設
けたことを特徴とする請求項１のロゴスキーコイル用積
分回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9224421A JP3062941B2 (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | ロゴスキーコイル用積分回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9224421A JP3062941B2 (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | ロゴスキーコイル用積分回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1151975A true JPH1151975A (ja) | 1999-02-26 |
| JP3062941B2 JP3062941B2 (ja) | 2000-07-12 |
Family
ID=16813526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9224421A Expired - Fee Related JP3062941B2 (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | ロゴスキーコイル用積分回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3062941B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013539537A (ja) * | 2010-08-20 | 2013-10-24 | ティーアールダブリュー・リミテッド | 測定回路 |
| JP2016080503A (ja) * | 2014-10-16 | 2016-05-16 | 公益財団法人鉄道総合技術研究所 | 検出装置、電力供給システム及び検出方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6079136B2 (ja) * | 2012-10-29 | 2017-02-15 | 岩崎通信機株式会社 | 電流検出装置 |
-
1997
- 1997-08-07 JP JP9224421A patent/JP3062941B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013539537A (ja) * | 2010-08-20 | 2013-10-24 | ティーアールダブリュー・リミテッド | 測定回路 |
| JP2016080503A (ja) * | 2014-10-16 | 2016-05-16 | 公益財団法人鉄道総合技術研究所 | 検出装置、電力供給システム及び検出方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3062941B2 (ja) | 2000-07-12 |
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