JPS63133067A - デジタル電流検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えばサーボドライブユニット等のモータ電
流をデジタル的に検出する手段に関する。

（従来の技術） 従来、この種装置の一例として特公昭５５−２０２８号
・直流電流測定装置がある。

その回路構成の概要を一部斜視図に表わしたブロック図
の第２図に示す。

第２図に表わす従来例は、検出部２１の鉄心２２にギャ
ップ２３を形成し、このギャップ２３にホールジェネレ
ータ２４を介在させて、このホールジェネレータ２４に
て、−次頁通導体１に流れる一次電流による鉄心２２中
のアンペアターンと、フィードバックコイル２６に流れ
る電流による鉄心２２中のアンペアターンとの差を検出
するように構成し、かつこの検出出力で前記フィードバ
ックコイル２６に流れる電流を制御して鉄心２２中のア
ンペアターンを零にするように、制御回路２７およびサ
イリスタＳＣＲからなる負帰還回路を構成している。さ
らにホールジェネレータ２４が単一であると、−次頁通
導体１が鉄心２２で囲繞される空間の中心位置から変位
すると、検出出力も変化し、これによってフィードバッ
クコイル２６に流れる電流も変化して正確な電流渭ｊ定
が行なえないために、前記中心位置に対して対称的な鉄
心２２部分にギャップ２３を形成し、この各ギャップ２
３にホールジェネレータ２４を介在させ、かつそれぞれ
のホールジェネレータ２４に前述した負帰還回路を接続
して、それぞれのホールジェネレータ２４の検出出力に
よって、それぞれのホールジェネレータ２４の介在され
ているギャップ２３の両側にわたって巻回されたフィー
ドバックコイル２６に流す電流を制御するように構成し
、全フィードバックコイル２６に流れる電流の総和をＭ
］定するようにしている。

それゆえ−次頁通導体１が変位してホールジェネレータ
２４の検出出力が変化しても、このホールジェネレータ
２４と対称位置にあるホールジェネレータ２４の検出出
力が前記ホールジェネレータ２４の検出出力とは逆方向
に変化するため全体としては一次貫通導体１の変位によ
る検出出力の変化は相殺され正確な直流電流の測定が行
なえる。

しかしながらこの構成によると、単価の高いホールジェ
ネレータ２４を多数必要とすることと、それぞれのホー
ルジェネレータ２４に別個の負帰還回路を接続せねばな
らないことのため、装置全体のコスト高を招き、また回
路が複雑になる欠点をもつ。さらに鉄心２２にギャップ
２３を形成することにより鉄心２２が外部磁界の影響を
受は易くなり、据付場所を考慮しなければならない等煩
雑な要素をもつ。

ここにおいて本発明は、従来例の難点を克服し、サーボ
コントローラ等のデジタル化された電流検出手段に適す
る簡素な構成になるデジタル電流検出器を提供すること
を、その目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、 直流母線を一次貫通導体とするトロイダルコアトランス
の一部を切断し、その切断された空隙面に磁気検出器を
備え、この出力によってアップダウンカウンタを動作さ
せ、そのカウンタ出力に対応したアナログ電流を増幅し
コアの二次巻線に通し、トロイダルコアトランスのアン
ペアターンを相殺させ、コアを零アンペアターンに保つ
ようにカウンタを計数させ、この値を直流母線の電流値
とするとともに、 磁気検出器の出力を少ないビット数でＡ／Ｄ変換し、磁
気検出器の出力が正・負いずれかに大きく外れたときに
、Ａ／Ｄ変換されたデジタル値をカウンタ上位に設定す
る デジタル電流検出器である。

（作　用） 本発明は、 直流母線に流れる一次電流による磁束を打消してコアを
零アンペアターンに保つように負帰還回路を構成して被
測定電流のデジタル検出値を得るとともに、 検出値が正・負のいずれかに大きく外れたときに、Ａ／
Ｄ変換されたデジタル値をカウンタ上位に設定すること
により、急激な電流変化に対応することを可能にする。

（実施例） 本発明の一実施例における回路構成を表わすブロック図
を第１図に示す。

１は被測定の直流電流が流れる直流母線で、断面に電流
の方向を印しである。

２は磁性体からなるトロイダルコアであり、コアの中心
を直流母線１が貫通し、それを囲繞するように巻線３が
トロイダル状に巻回され、かつコア２の一部をその半径
方向に切断し、僅かな空隙面を形成する。

この空隙面に対向して磁気検出器（たとえばホール素子
）４を配設し、その空隙面の磁束数に比例した電圧を発
生して、この電圧を演算増幅器５に与えて増幅する。

７は第１の比較器でたとえばＯｖと入力電圧を比較し、
入力電圧が正かあるいは負かに対応してＵ（アップ）あ
るいはＤ（ダウン）の出力を、その比較演算期間中いず
れかの出力を可逆カウンタ６へ加え、図示しない発振器
からのクロックパルスＣＫ・８が可逆カウンタ６におい
て計数され、デジタル値の直流母線１を流れる電流値１
２が得られる。

一方、９は絶対値増幅器であり、演算増幅器５の出力を
絶対値に変換して増幅し、第２の比較器１０へその出力
を与える。この第２の比較器１０では絶対値増幅器９の
出力がある一定値（α）を越えたときに、可逆カウンタ
６ヘロード信号を出力し、演算増幅器５の出力はアナロ
グ値からデジタル値へ変換するアナログ−デジタル変換
器１１によりデジタル値として可逆カウンタ６ヘロード
（設定）される。なお、この可逆カウンタ６はたとえば
テキサスインスツルメンツ社のタイプ５Ｎ７４ＨＣ１９
１（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　４−ｂＩｔ　ｕｐ／ｄｏ
ｗｎ　ｄｅｃａｄｅ　ａｎｄ　ｂｉｎａｒｙ　ｃｏｕｎ
ｔｅｒ）等が適用される。

１２はデジタル→アナログ変換器であり、可逆カウンタ
６からの電流検出値のデジタル値をアナログ値へ変換し
、電流増幅器１４を経てトロイダルコア２に巻回した巻
線３へ電流を流し、直流母線１に流れる電流によって発
生する磁界を打ち消すように負帰還させている。

つぎに動作について述べる。

測定される直流母線１を流れる電流によりその電流値に
対応した強さをもつ時計（ＣＷ）方向の磁界を発生させ
、ホール素子４により磁束数に比例した電圧に変換し、
演算増幅器５で増幅させる。

この出力は第１の比較器で可逆カウンタ６のＵ／Ｄ入力
となり、可逆カウンタ６をダウンカウントさせる。その
出力はデジタル−アナログ変換器１３に入力され、負の
電圧を出力する。この値は、電流増幅器で増幅され、ト
ロイダルコア２の巻線３の電流となり、反時計（ＣＣＷ
）方向の磁界を発生することで、ホール素子４にかかる
磁界つまりアンペアターンを零にする方向に働き、可逆
カウンタ６はアンペアターンが零になったときにクラン
プする。

このときの可逆カウンタ６の値が直流母線１を流れる電
流のデジタル値である。

この方法では、可逆カウンタ６のカウント（計数）がそ
のまま応答になるので、急激な変化には対応しない。

よって、演算増幅器５の出力を絶対値増幅器９を介しか
つ第２の比較器１０を経て可逆カウンタ６のロード端子
へ与えるとともに、少ないビット数のアナログ−デジタ
ル変換器１１に入力し、演算増幅器５の出力の絶対値が
一定の値（αＶ）を越えると、アナログ−デジタル変換
器１１の出力を可逆カウンタ６に設定することにより、
可逆カウンタ６の値を急に変え、高速応答を可能にする
。

〔発明の効果〕

かくして本発明によれば、高速応答の電流からデジタル
値への変換を可能にし、たとえばデジタル演算を行なう
サーボモータ駆動装置等における理想的な電流のデジタ
ル値への検出手段が得られ、高速サーボ機構が実現され
、図り知れない工業的効果が考えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路構成を示すブロック図
、第２図は従来例の説明図である。 １・・・直流母線、２・・・トロイダルコア、３・・巻
線、４・・・磁気検出器（ホール素子）、５・・・演算
増幅器、６・・・可逆カウンタ、７・・・第１の比較器
、８・・・クロックパルス、９・・・絶対値増幅器、１
０・・・第２の比較器、１１・・・アナログ−デジタル
変換器、１２・・・デジタル電流検出値、１３・・・デ
ジタル−アナログ変換器、１４・・・電流増幅器。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、磁性体からなり半径方向に磁路の一部を切断し空隙
   面を形成したトロイダルコアと、 この空隙面に配設された磁気検出器と、 トロイダルコアの中心部を貫通し被測定電流が流れる直
   線母線と、 トロイダルコアにトロイダル状に巻回した巻線と、 空隙面の磁界の変化に伴う磁気検出器からの検出電圧を
   増幅する演算増幅器と、 演算増幅器の出力電圧の正・負を判別する第１の比較器
   と、 演算増幅器の出力の絶対値を増幅する絶対値増幅器と、 絶対値増幅器が一定値を越えると出力する第２の比較器
   と、 演算増幅器の出力をデジタル値に変換するアナログ→デ
   ジタル変換器と、 第１の比較器出力の正・負に対応しクロックパルスを可
   逆計数し、第２の比較器出力を受けるとアナログ→デジ
   タル変換器出力をその設定値として出力する可逆カウン
   タと、 可逆カウンタの出力をアナログに変換するデジタル→ア
   ナログ変換器と、 デジタル→アナログ変換器出力を電流増幅し、直流母線
   が発生する磁界を零にする電流をトロイダルコアの巻線
   へ与える電流増幅器と、 を具備するとともに、可逆カウンタの出力を直流母線の
   電流値とすることを特徴とするデジタル電流検出器。