JPWO2016056136A1 - 電流検出方法、電流検出装置、電流検出装置の信号補正方法、及び電流検出装置の信号補正装置 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、本発明の第1の実施の形態について、図1A乃至図8を参照して説明する。
VL=m×B0(V1)+n ・・・(2)
(式(2)において、係数mは0以外の任意の値,nは任意の値とする)、
従って、信号補正部15が実行する信号補正処理は、式(2)及び記憶部16に記憶されている各係数(出力オフセット係数Voff,飽和出力係数Vsat,バイアス磁界強度係数Bb,被測定磁界方向の角度ずれ係数φ,バイアス磁界方向の角度ずれ係数α)に基づいて、出力電圧信号Voutを略直線化補正し、図8に示すような、補正された補正電圧信号VLを出力電圧信号V1として出力する。
次に、本発明の第2の実施の形態について、図9を参照して説明する。図9は、本発明の第2の実施の形態に係る電流検出方法、電流検出装置の信号補正方法及び電流検出装置の信号補正装置の概略構成を示す図であり、図2に対応する。この第2の実施の形態では、電流検出装置10A及び制御部30Aの構成が第1の実施の形態に係る電流検出装置10及び制御部30と異なり、その他の構成は第1の実施の形態と共通である。以下、この違いの部分である電流検出装置10A及び制御部30Aの構成について重点的に説明し、第1の実施の形態について説明したものと共通する構成要素については、共通する符号を付して、その説明を省略する。
以上説明した第1及び第2の実施の形態によれば、以下のような作用及び効果が得られる。
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。
この電流検出方法は、磁気検出素子(11,12)と信号補正部(15)とを共に1つのチップ内に収納して構成してある電流検出装置(10)、又は磁気検出素子(11,12)のみを1つのチップ上に収納して構成される電流検出装置(10A)に、所定の磁束密度(B)を供給し、磁束密度(B)と電流検出装置(10/10A)の出力電圧信号(V1)との関係を示す測定値データを取得し、取得した測定値データを用いて所定の式(1)又は式(3)とが互いにフィッティングするように演算処理を施し、係数群(Voff,Vsat,Bb,φ,α/A1〜A5)を算出し、算出した係数群に従って、信号補正部(15)又は信号補正装置(15A)を用いて磁気検出素子(11,12)からの出力電圧信号(V1)を磁束密度(B)に対して略線形となるように補正し、その補正電圧信号(VL)を出力するようにしたものである。これによって、検出される磁束密度(B)に対する出力電圧(V1)の関係を直線性の高い略線形とすることが可能となる。
で表され、この式によって得られる出力電圧が前記測定値データにフィッティングするように各係数A1〜A5を算出する、前記[1]に記載の電流検出方法。
この電流検出方法は、測定値データにフィッティングするように演算処理を実行する際に式(3)を用いるようにしたものである。この電流検出方法は、式(1)を合成磁界B0の関数となるように、各係数を変形し、式(3)の係数A1〜A5で表記したものである。これらの各係数A1〜A5は、式(1)の係数群(Voff,Vsat,Bb,φ,α)に依存しており、同じ結果を示し、純粋に係数(A1〜A5)として演算することができるので、既存の表計算ソフトなどを利用して、係数を簡単に算出することが可能となる。
式(1)を構成する各係数(Voff,Vsat,Bb,φ,α)は、磁気検出素子(11,12)の実際の構造に対応しているので、測定値データにフィッティングするように求められた各係数を用いることによって、信号補正部(15)/信号補正装置(15A)から出力される補正電圧信号V1は、より高い直線性を示す略線形に近い出力となる。
この電流検出方法は、信号補正部(15/15A)が係数群(Voff,Vsat,Bb,φ,α/A1〜A5)に基づいて、磁気検出素子(11,12)からの出力電圧信号(V1)を補正する際の演算式を式(2)として具体的に示したものである。この式(2)は、式(1)又は式(3)の出力電圧信号Vfを出力電圧信号V1に置き換え、合成磁界B0を出力電圧信号V1の関数(B0(V1))とすることによって得られるものである。
この電流検出装置(10/10A)は、前記[1]に記載の電流検出方法に対応するものである。
で表され、この式によって得られる出力電圧が前記測定値データにフィッティングするように各係数A1〜A5を算出する、前記[5]に記載の電流検出装置(10/10A)。
この電流検出装置(10/10A)は、前記[2]に記載の電流検出方法に対応するものである。
この電流検出装置(10/10A)は、前記[3]に記載の電流検出方法に対応するものである。
この電流検出装置(10/10A)は、前記[4]に記載の電流検出方法に対応するものである。
この電流検出装置(10)の信号補正方法は、磁気検出素子(11,12)と信号補正部(15)とを共に1つのチップ内に収納して構成してある電流検出装置(10)に、所定の磁束密度(B)を供給し、磁束密度(B)と電流検出装置(10)の出力電圧信号(V1)との関係を示す測定値データを取得し、取得した測定値データを用いて所定の式(1)又は式(3)とが互いにフィッティングするように演算処理を施し、係数群(Voff,Vsat,Bb,φ,α/A1〜A5)を算出し、算出した係数群に従って、信号補正部(15)を用いて磁気検出素子(11,12)からの出力電圧信号(V1)を磁束密度(B)に対して略線形となるように補正し、その補正電圧信号(VL)を出力するようにしたものである。これによって、検出される磁束密度(B)に対する出力電圧(V1)の関係を直線性の高い略線形とすることが可能となる。
この電流検出装置(10)の信号補正方法は、信号補正部(15)から出力される略直線化補正された出力電圧信号V1が略直線的に変化しているか否か、すなわち略線形か否かの判定を行い、線形である(yes)と判定される場合は、略直線的に変化しているとみなせる被測定磁場の範囲±Bを記憶部(16)に書き込み、線形でない(no)と判定された場合は、測定範囲を限定して、再度フィッティング処理を行うようにしたものである。これによって、補正電圧信号V1は、より高い直線性を示す略線形に近い出力となる。また、被測定磁場の範囲±Bを記憶部(16)に書き込むことによって、記憶部(16)からその範囲±Bを読みだすことで、電流検出装置(10)の測定範囲を容易に確認することができる。
この電流検出装置(10A)の信号補正方法は、電流検出装置10Aとは別のチップ上に収納された信号補正装置15Aを用いて、電流検出装置10Aから出力される出力電圧信号Voutを所定の係数に基づいて略直線的に変化するような補正出力電圧信号VLとして出力するようにしたものであり、その信号補正方法は、前記[9]に記載の方法と同様である。これによって、既に被測定対象物に設置済の電流検出装置や信号補正部を有さない電流検出装置(10A)に対しても、検出される磁束密度(B)に対する出力電圧(V1)の関係を直線性の高い略線形とすることが可能となる。
この電流検出装置(10A)の信号補正方法は、前記[10]に記載の電流検出装置(10)の信号補正方法に対応するものである。
で表され、この式の出力電圧Vfが前記測定値データにフィッティングするように各係数A1〜A5を算出する、前記[9]乃至[13]の何れか1項に記載の電流検出装置(10/10A)の信号補正方法。
この電流検出装置(10/10A)の信号補正方法は、前記[2]に記載の電流検出方法に対応するものである。
この電流検出装置(10/10A)の信号補正方法は、前記[3]に記載の電流検出方法に対応するものである。
この電流検出装置(10A)の信号補正装置(15A)は、前記[11]に記載の電流検出装置(10A)の信号補正方法に対応するものである。
で表され、この式の出力電圧Vfが前記測定値データにフィッティングするように各係数A1〜A5を算出する、前記[16]に記載の電流検出装置(10A)の信号補正装置(15A)。
この電流検出装置(10A)の信号補正装置(15A)は、前記[3]に記載の電流検出方法、及び前記[13]に記載の電流検出装置(10A)の信号補正方法に対応するものである。
[19]前記式(1)の出力電圧信号Vfを出力電圧信号V1に置き換え、合成磁界B0を前記出力電圧信号V1の関数(B0(V1))とした場合の次式と、VL=m×B0(V1)+n(この式において、係数mは0以外の任意の値,nは任意の値とする)、前記演算処理によって得られた前記複数の係数群(Voff,Vsat,Bb,φ,α/A1〜A5)とに従って、前記補正電圧信号(VL)を出力する、前記[17]又は[18]に記載の電流検出装置(10A)の信号補正装置(15A)。
この電流検出装置(10A)の信号補正装置(15A)は、前記[4]に記載の電流検出方法、及び前記[14]に記載の電流検出装置(10A)の信号補正方法に対応するものである。
Vsat…飽和出力係数
Bb…バイアス磁界強度係数
φ…被測定磁界方向の角度ずれ係数
α…バイアス磁界方向の角度ずれ係数
A1〜A5…係数
10,10A…電流検出装置
11,12…磁気検出素子
15…信号補正部
15A…信号補正装置
16,16A…記憶部
20…磁界発生装置
21…磁気シールドボックス
22…ソレノイドコイル
30,30A…制御部
31…被測定磁界用定電流源
32…定電圧源
34,34A…電圧測定部
35,35A…フィッティング係数演算部
36,36A…係数制御部
Claims (19)
- 磁束密度を検出し、前記磁束密度に対応した電圧信号を出力する磁気検出素子を備えた電流検出装置に対して、
前記磁気検出素子が検出可能な範囲の磁束密度を供給することによって得られる、前記磁束密度と前記電流検出装置の出力電圧信号との関係を示す測定値データを取得し、
取得した前記測定値データと、複数の係数群を含んで構成される磁気検出素子の出力電圧を示す式とが互いにフィッティングするように演算処理することによって前記複数の係数群を算出し、
算出された前記複数の係数群に従って、前記磁気検出素子からの出力電圧信号を前記磁束密度に対して略線形となるように補正し、補正された補正電圧信号を出力する、
電流検出方法。 - 前記式を構成する係数A1は出力オフセット係数Voff、係数A2は2・Bb・sin(α−φ)、係数A3はBbの二乗、係数A4はVsat・cosφ、係数A5はBb・Vsat・sinαであり、
前記係数A2〜A5において、Vsatは飽和出力係数、Bbはバイアス磁界強度係数、φは被測定磁界方向の角度ずれ係数、αはバイアス磁界方向の角度ずれ係数である、
請求項2に記載の電流検出方法。 - 前記式の出力電圧信号Vfを出力電圧信号V1に置き換え、合成磁界B0を前記出力電圧信号V1の関数(B0(V1))とした場合の次式と、
VL=m×B0(V1)+n
(この式において、係数mは0以外の任意の値,nは任意の値とする)、
前記演算処理によって得られた前記複数の係数群とに従って、
前記補正電圧信号を出力する、
請求項2又は3に記載の電流検出方法。 - 磁束密度を検出し、前記磁束密度に対応した電圧信号を出力する磁気検出素子と、
前記磁気検出素子に磁束密度を供給することによって得られる磁束密度と出力電圧信号との関係を示す測定値データと、複数の係数群を含んで構成される磁気検出素子の出力電圧を示す式とが互いにフィッティングするように演算処理することによって得られた前記複数の係数群に従って、前記磁気検出素子からの出力電圧信号を前記磁束密度に対して略線形となるように補正し、補正された補正電圧信号を出力する信号補正手段と、
を備えた電流検出装置。 - 前記式を構成する係数A1は出力オフセット係数Voff、係数A2は2・Bb・sin(α−φ)、係数A3はBbの二乗、係数A4をVsat・cosφ、係数A5はBb・Vsat・sinαであり、
前記係数A2〜A5において、Vsatは飽和出力係数、Bbはバイアス磁界強度係数、φは被測定磁界方向の角度ずれ係数、αはバイアス磁界方向の角度ずれ係数である、
請求項6に記載の電流検出装置。 - 前記信号補正手段は、
前記式(1)の出力電圧信号Vfを出力電圧信号V1に置き換え、合成磁界B0を前記出力電圧信号V1の関数(B0(V1))とした場合の次式と、
VL=m×B0(V1)+n・・・(2)
(この式において、係数mは0以外の任意の値,nは任意の値である)、
前記演算処理によって得られた前記複数の係数群とに従って、
前記補正電圧信号を出力する、
請求項6又は7に記載の電流検出装置。 - 磁束密度を検出し、前記磁束密度に対応した電圧信号を出力する磁気検出素子と、複数の係数群を記憶する記憶部を備えており、前記記憶部に前記複数の係数群が記憶されていない場合には、前記磁気検出素子からの出力電圧信号をそのまま出力し、前記記憶部に前記複数の係数群が記憶されている場合には、前記複数の係数群に従って、前記磁気検出素子からの出力電圧信号を前記磁束密度に対して略線形となるように補正し、補正された補正電圧信号を出力する信号補正手段とを備えた電流検出装置であって、前記信号補正手段の前記記憶部に前記複数の係数群が記憶されていない電流検出装置に対して、
前記磁気検出素子が検出可能な範囲の磁束密度を供給し、
それによって得られる前記磁束密度と前記電流検出装置の出力電圧信号との関係を示す測定値データを取得し、
取得した前記測定値データと、複数の係数群を含んで構成される磁気検出素子の出力電圧を示す式とが互いにフィッティングするように演算処理することによって前記複数の係数群を算出し、
算出された前記複数の係数群を前記信号補正手段の前記記憶部に記憶する、
電流検出装置の信号補正方法。 - 前記信号補正手段の前記記憶部に前記複数の係数群を記憶した後に、
前記電流検出装置に対して、前記磁気検出素子が検出可能な範囲の磁束密度を供給することによって得られる前記補正電圧信号を測定し、
測定した前記補正電圧信号が略線形を示すか否かを判定し、
略線形を示す場合は、被測定磁場による測定範囲を前記記憶部に記憶し、
略線形を示さない場合は、被測定磁場の範囲を限定して、前記演算処理を再度実行して前記複数の係数群を算出し、
算出された前記複数の係数群及び前記限定した被測定磁場の範囲を前記信号補正手段の前記記憶部に記憶する、
請求項9に記載の電流検出装置の信号補正方法。 - 磁束密度を検出し、前記磁束密度に対応した電圧信号を出力する磁気検出素子を備えた電流検出装置に対して、
前記磁気検出素子が検出可能な範囲の磁束密度を供給することによって得られる、前記磁束密度と前記電流検出装置の出力電圧信号との関係を示す測定値データを取得し、
取得した前記測定値データと、複数の係数群を含んで構成される磁気検出素子の出力電圧を示す式とが互いにフィッティングするように演算処理することによって前記複数の係数群を算出し、
前記複数の係数群に従って前記磁気検出素子からの出力電圧信号を前記磁束密度に対して略線形となるように補正し、補正された補正電圧信号を出力する信号補正手段の前記記憶部に、算出された前記複数の係数群を記憶し、
前記複数の係数群を前記記憶部に記憶した前記信号補正手段を、前記電流検出装置の信号補正装置として使用する、
電流検出装置の信号補正方法。 - 前記信号補正手段の前記記憶部に前記複数の係数群を記憶した後に、
前記電流検出装置に対して、前記磁気検出素子が検出可能な範囲の磁束密度を供給することによって得られる前記補正電圧信号を測定し、
測定した前記補正電圧信号が略線形を示すか否かを判定し、
略線形を示す場合は、被測定磁場による測定範囲を前記記憶部に記憶し、
略線形を示さない場合は、被測定磁場の範囲を限定して、前記演算処理を再度実行して前記複数の係数群を算出し、
算出された前記複数の係数群及び前記限定した被測定磁場の範囲を前記信号補正手段の前記記憶部に記憶し、
前記複数の係数群及び前記限定した被測定磁場の範囲を前記記憶部に記憶した前記信号補正手段を、前記電流検出装置の信号補正装置として使用する、
請求項11に記載の電流検出装置の信号補正方法。 - 前記式を構成する係数A1は出力オフセット係数Voff、係数A2は2・Bb・sin(α−φ)、係数A3はBbの二乗、係数A4をVsat・cosφ、係数A5はBb・Vsat・sinαであり、
前記係数A2〜A5において、Vsatは飽和出力係数、Bbはバイアス磁界強度係数、φは被測定磁界方向の角度ずれ係数、αはバイアス磁界方向の角度ずれ係数である、
請求項13に記載の電流検出装置の信号補正方法。 - 前記電流検出装置の前記信号補正手段は、
前記式の出力電圧Vfを出力電圧V1に置き換え、合成磁界B0を前記出力電圧V1の関数(B0(V1))とした場合の次式と、
VL=m×B0(V1)+n
(この式において、係数mは0以外の任意の値、nは任意の値とする)、
前記演算処理によって算出された前記複数の係数群とに従って、
前記補正電圧信号を出力する、
請求項13又は14に記載の電流検出装置の信号補正方法。 - 磁束密度を検出し、前記磁束密度に対応した電圧信号を出力する磁気検出素子を備えた電流検出装置に接続され、前記出力電圧信号を補正して出力する電流検出装置の信号補正装置であって、
前記磁気検出素子に磁束密度を供給することによって得られる磁束密度と出力電圧信号との関係を示す測定値データと、複数の係数群を含んで構成される磁気検出素子の出力電圧を示す式とが互いにフィッティングするように演算処理することによって得られた前記複数の係数群に従って、前記磁気検出素子からの出力電圧信号を前記磁束密度に対して略線形となるように補正し、補正された補正電圧信号を出力する、
電流検出装置の信号補正装置。 - 前記式を構成する係数A1は出力オフセット係数Voff、係数A2は2・Bb・sin(α−φ)、係数A3はBbの二乗、係数A4はVsat・cosφ、係数A5はBb・Vsat・sinαであり、
前記係数A2〜A5において、Vsatは飽和出力係数、Bbはバイアス磁界強度係数、φは被測定磁界方向の角度ずれ係数、αはバイアス磁界方向の角度ずれ係数である、
請求項17に記載の電流検出装置の信号補正装置。 - 前記電流検出装置の前記信号補正手段は、
前記式の出力電圧Vfを出力電圧V1に置き換え、合成磁界B0を前記出力電圧V1の関数(B0(V1))とした場合の次式と、
VL=m×B0(V1)+n
(この式において、係数mは0以外の任意の値、nは任意の値とする)、
前記演算処理によって算出された前記複数の係数群とに従って、
前記補正電圧信号を出力する、
請求項17又は18に記載の電流検出装置の信号補正装置。
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