JPS63228072A - 計測器のホ−ル素子付検出装置 - 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］ この発明は、ホール素子を用いて電気的な特性を計測す
る計測器の検出装置に関し、特に詳しく言うと、ホール
素子に発生する誘導電圧を補償して正確な計測を行なえ
るようにしたホール素子付検出装置に関する。

［発明の技術的背景］ 出力電圧が磁界に比例して変化する性質を利用して、各
種の電気的特性を測定する素子としてホール素子が広く
利用されている。例えば、クランプセンサは活線状態に
ある被測定電路に開閉可能な１対の磁気コアと磁電変換
器とで構成され、活線状態にある被測定電路にこのクラ
ンプセンサを外包させ、磁気コアに誘起される磁束を磁
電変換器を介して電気信号に変換し、クランプセンサと
組合わされる本体側の表示器等に測定交流および直流電
流として表示するものである。一方、磁電変換器として
ホール素子を用いることにより、交流および直流電流の
測定はもとより、その乗算機能により電力も測定できる
ため、種々のクランプセンサに適用されている。

ホール素子を用いた従来のクランプセンサを第４図によ
り説明すると、クランプセンサは絶縁性プラスチックを
成型等により作られた左右対象の１対のホルダ１，２を
有し、その基部３，４が軸５により開閉可能に組合わさ
れている。各ホルダ１．２内には１寸法、形状が同一に
打抜かれた高透磁率の積層板が複数枚積重ねられて構成
され、リベット止め等によりそれぞれ一体的にかしめら
れた磁気コア６．７が挿入され、エポキシ系の硬化性樹
脂８，９により固定されている。このホルダ１，２の両
端の当接面には、硬化性樹脂８，９により規定される所
定の長さの磁気ギャップ１１゜１２が形成されており、
一方の磁気ギャップ１１内にはホール素子１２が硬化性
樹脂８により固定されている。

従来、このようなホール素子１２は適当な基板上に素子
を接着あるいは蒸着した後、リード線を接続し誘導補償
しながら１ケ所にまとめた轡、基板と素子を覆うように
合成樹脂でパッケージされており、このパッケージ部の
大きさは略１ｄ以下に、そして厚みは数１以下になって
いる。

［発明が解決しようとする問題点］ このような従来のホール素子は、比較的大形のクランプ
センサに組込む場合は問題がないが、クランプセンサを
小形化しようとすると、ホール素子の大きさが問題にな
ってくる。すなわち、クランプセンサを小形化する場合
には、磁気コアも小形化することになり、コアのエアギ
ャップも大きくとれなくなるが、このエアギャップ部に
はホール素子を位置させなければならず、必然的にホー
ル素子の大きさや厚みによりクランプセンサの大きさも
制約されてしまう。そこで、上述したようなパッケージ
型ホール素子より小型のものとして、近来市販されてい
るチップ型のホール素子を用いれば、クランプセンサを
更に小形化することが可能となる。このようなチップ型
ホール素子１３は、第５図に示すように、ホール素子を
保護樹脂層１４で覆い、この保護樹脂層１４の両端にそ
れぞれ入力端子１５．１６と出力端子１７．１８を設け
たものである。

このチップ型ホール素子をプリント基板１９の一端面中
央に取付け、入力端子１５．１６と出力端子１７゜１８
とそれぞれ接続するように引出し線２０．２１．２２゜
２３をプリントにより配し、各引出し線２０〜２３の端
部をプリント基板１９の他端面に形成された端子部２４
、２５．２６．２７に接続する。

このような配線形態をとると、ホール素子１３の各引出
し線２０〜２３によって、ホール素子１３を介して１タ
ーンのループを作ることになり、磁界の周波数が高くな
るとこのループによってに誘導電圧が発生し、出力端子
にはホール素子によって発生したホール電圧とリード線
により発生した誘導電圧とが加算された電圧が現われ、
ホール素子本来の電圧と特性が異なった出力電圧となっ
てしまう。

そこで、１ターンのループを作っても、その面積が極力
小さくなるように引出し線を形成することが試みられて
いるが、ホール素子のバラ付きにより、誘導電圧の大き
さにもバラ付きが生じ、画一的な配線を施すことができ
ない欠点があり、この欠点は上述したクランプセンサに
用いた場合のみならずホール素子を用いた検出子を有す
る計測器全般について言えることである。

そこで、この発明の目的は、チップ型ホール素子を簡単
な構成により誘導電圧による誤差を補償して正確な計測
を行なえるようにした計測器のホール素子付検出装置を
提供することである。

［問題点を解決するための手段］ この発明の計測器のホール素子付検出装置は、ホール素
子は１組の相対する側縁の一方に第１出力端子と第１入
力端子とが形成され、他方の側縁には第２出力端子と第
２入力端子とが形成されたチップ型ホール素子で構成さ
れ、このホール素子を固定しかつ第１入出力端子と第２
入出力端子にそれぞれその一端が電気的に接続された引
出し導線とこれら引出し導線の最外周を取囲むように形
成された誘導補償巻線がプリントされたプリント基板と
、誘導補償巻線の出力とホール素子の出力とを加減算し
てホール素子に発生している出力のうち誘導電圧の出力
分を除いて出力する演算回路とを有するものである。

［作　　　　用］ プリント基板にはホール素子の入出力用の引出し線部の
外周部を取囲むように誘導補償巻線がプリントされてい
るので、誘導補償巻線に発生した誘導電圧をその出力端
子から取出すことができる。

一方、ホール素子の出力電圧はこの誘導電圧を含んだ形
で出力されるが、例えば誘導電圧の極性をホール素子の
出力電圧の極性と逆極性となるようにした後、加算回路
に加える。これにより加算回路では、ホール素子の出力
電圧の内、誘導電圧分が差引かれるので、真のホール素
子の出力電圧を取出すことができる。誘導補償巻線はホ
ール素子の引出し線部の近傍の外周部を取囲んでいるの
で。

誘導電圧の極性はホール素子の出力電圧の極性と同じと
なるので、加算回路は誘導電圧の極性を反転させる反転
回路を設ければよい、また、誘導補償巻線の出力極性が
ホール素子の出力電圧の極性と異なる場合は、各出力の
極性を識別する極性判別回路あるいは位相検出回路を設
け、これらにより一旦各出力の極性を識別した後、処理
するようにすればよい。

［実　　施　　例］ 以下、この発明の一実施例をクランプセンサに応用した
場合を例にとって示す図面にしたがって説明する。上述
従来例と同一構成要件は同一参照番号で示し、その詳細
な説明は省略する。チップ型ホール素子１３を固定する
プリント基板１９には、第５図と同様に、チップ型ホー
ル素子１３の入出力端子１５．１６．１７．１８に一端
が半田付は等により固定され、他端は端子部２４．２５
．２６．２７に電気的に接続される引出し線２０．２１
．２２．２３が平面的にプリントされている。これら引
出し線２０．２１．２２゜２３の内、最外周に位置する
引出し線２０．２２の外周には、僅かな間隔を置いて１
本の誘導補償巻線３１が同じくプリントされており、端
子部２４と２６の外側に設けられた誘導補償巻線３１用
の端子部３２．３３に電気的に接続されている。

このように構成されたプリント基板１９は、好ましくは
ホール素子１３が位置するプリント基板１９の裏面にガ
ラスエポキシ等で構成された補強板（図示しない）を取
付けた上、第２図に示すように。

磁気コア６の端面に位置する熱硬化性樹脂８の面にホー
ル素子１３が外側を向くようにして取付ける。

プリント基板１９の端子部２４〜２７．３２〜３３側は
基部３．４から外部に取出す。この実施例では基部３゜
４の近傍の磁気コア６にホール素子１３を取付けている
が、磁気コア６あるいは７の開閉端側にこのホール素子
１３を取付ける場合は、端子部２４〜２７゜３２〜３３
側は磁気コア６あるいは７の内周面に沿ってはわせるよ
うにした後、基部３，４から外部に取出すようにすれば
よい。

ホール素子１３の出力は、第３図に示すように、加算増
幅器３４に加えられる。誘導補償巻線３１の出力は反転
増幅器３５に加えられ、その極性を反転しかつ、増幅さ
れる０反転増幅器３５の出力側は加算増幅器３４の出力
側に接続されており、この加算増幅器３４の出力側をホ
ール素子１３の出力として図示しない計測回路の入力側
に加える。

すなわち、誘導電圧分を含んだホール素子１３の出力は
加算増幅器３４に直接加えられる。一方、誘導補償巻線
３１の出力は引出し線２０．２２の外周に近接して位置
しているのでホール素子１３の出力と同極性の誘導電圧
が発生する。この誘導電圧は端子部３２．３３から取出
され、反転増幅器３５に加えられる。反転増幅器３５で
は、誘導電圧の極性を反転させるとともに、増幅した後
、加算増幅器３４に加える。したがって、加算増幅器３
４はホール素子１３の出力と逆極性の誘導電圧を加算し
、誘導電圧分を差引いた電圧を出力する。

上述実施例では、誘導補償巻線３１は引出し線２０゜２
２の外周に近接して設けているので、誘導電圧の極性は
ホール素子１３の出力と同極性になり、誘導電圧を反転
増幅器３５で反転させた後、加算増幅器３４に加えてい
るが、誘導電圧の極性が一定しない時は、極性検知回路
により誘導電圧の極性を検知し、ホール素子１３の出力
極性と逆極性になるようにした上で、加算増幅器３４に
加えるようにすればよい。

上記実施例ではクランプセンサにこの発明を応用した場
合を例にとって説明したが、ホール素子を検出子とする
各種の計測器に応用可能なことは勿論である。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明の計測器のホール素子付検出装置
は、プリント基板にホール素子の入出力用の引出し線部
の外周部を取囲むように誘導補償巻線がプリントされて
おり、この誘導補償巻線に発生した誘導電圧をその極性
をホール素子の出力電圧の極性と逆極性となるようにし
た後、加算回路に加えてホール素子の出力電圧の内、誘
導電圧分を差引くようにして真のホール素子の出力電圧
を取出すものである。誘導補償巻線をホール素子の引出
し線部の近傍の外周部を取囲むようにすれば、誘導電圧
の極性はホール素子の出力電圧の極性と同じとなるので
、加算回路は誘導電圧の極性を反転させる反転回路を設
けるだけでよい、またホール素子のバラ付きによる出力
電圧の変動に合わせて誘導補償巻線の出力電圧は加算回
路に増幅器を設けることにより調整できるので、プリン
ト基板側は何等設計変更しないですむ、このように簡単
な構成ではあるが、誘導電圧を完全に補償することがで
き、クランプセンサはもとより、各種のホール素子を用
いて計測器の検出装置に安価に応用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明をクランプセンサに応用した場合のプ
リント基板の一例を示す平面図、第２図はその側面をク
ランプセンサの磁気コアとともに示す一部切断側面図、
第３図はその電気回路を示すブロック線図、第４図は従
来のクランプセンサの一例を示す横断面図、第５図はそ
のプリント基板を示す平面図である。 図面において、１３はチップ型ホール素子、１５゜１６
は第１入出力端子、１７．１８は第２入出力端子。 １９はプリント基板、２０．２１．２２．２３は引出し
導線。 ３１は誘導補償巻線、３４は加算増幅器、３５は反転増
幅器である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ホール素子を用いて被測定体の電気的な特性を測
   定する計測器のホール素子付検出装置において、前記ホ
   ール素子は１組の相対する側縁の一方に第１出力端子と
   第１入力端子とが形成され、他方の側縁には第２出力端
   子と第２入力端子とが形成されたチップ型ホール素子で
   構成され、このホール素子を固定しかつ前記第１入出力
   端子と前記第２入出力端子にそれぞれその一端が電気的
   に接続された引出し導線とこれら引出し導線の最外周を
   取囲むように形成された誘導補償巻線がプリントされた
   プリント基板と、前記誘導補償巻線の出力と前記ホール
   素子の出力とを加減算して前記ホール素子に発生してい
   る出力のうち誘導電圧の出力分を取除いて出力する演算
   回路とを有する計測器のホール素子付検出装置。
2. （２）特許請求の範囲第１項において、前記演算回路は
   前記誘導補償巻線の出力極性を反転する反転増幅器と、
   この反転増幅器の出力と前記ホール素子の出力とを加算
   する加算増幅器とで構成されている計測器のホール素子
   付検出装置。
3. （３）特許請求の範囲第１項において、前記誘導補償巻
   線は最外周に位置する前記引出し導線に近接して形成さ
   れている計測器のホール素子付検出装置。