KR910009926B1 - 홀소자를 이용한 평균전력 검출회로 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

홀소자를 이용한 평균전력 검출회로

제1도는 종래의 홀소자를 이용한 전력 검출회로도.

제2도는 제1도의 등가 회로도.

제3도는 본 발명의 홀소자를 이용한 전력 검출회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 액률 보상회로 2 : 온도 보상회로

3 : 저역통과 필터 4 : 계측증폭회로

HA : 홀소자 R₁-R₆: 저항

T : 트랜스

본 발명은 홀소자를 이용한 평균전력 검출회로에 관한 것으로서, 특히 홀소자를 이용 전력측정회로에서 온도특성에 의한 출력신호의 변화를 최소화시키도록 한 것에 주안점을 둔 것이다.

종래의 홀소자를 이용한 전력 검출회로는 제1도와 같이 AC 전원을 인가시킨 트랜스(T)의 2차측에 저항(R₀)을 거쳐 홀소자(HA)를 연결하고, 이 홀소자(HA)에 차동증폭기(OP₁)과 저항(R₁-R₂)을 연결하여서 된 것으로서, 이를 살펴보면 저항(R₀)으로서 홀소자(HA)의 여기전류 I_C를 조정하여 홀소자(HA)에서 흘리고 이 홀소자(HA)에 자계 1B를 가했을때 홀소자(HA)의 출력단자에는 홀 기전력이 발생하여 이미 소신호가 차동증폭기(OP₁)를 통해 증폭되어 자계 1B의 원인인 전류 L_L와 전류 I_C의 원인인 전압 μa의 곱에 비례한 출력전압이 차동증폭기(OP₁)의 출력단자(out)에서 출력된다. 그러나 상기와 같은 종래의 회로는 홀소자의 내부저항(R_IN)(온도함수)와 홀기전력 내부저항(R_S)을 무시한 것으로서 홀소자를 이용한 전력 측정회로에서 오차의 원인이 되는 문제점을 가지게 되었는데, 그 이유는 홀소자의 내부저항(R_IN)은 홀소자의 제품마다 약간씩 다른값을 가지고 있고, 온도에 따라서 민감하게 값이 변화하게 된다.

그러므로 이 저항값이 변화함에 따라 여기전류 I의 값이 변화하여 홀전압의 비선형(nonlinerity)의 주원인이 되고 차동증폭기(OP₁)의 회로에서도 출력전압

가 되므로 홀소자 유기전압_mV 정도로 낮기 때문에 증폭율을 크게하기 위해서는 저항(R₁)이 작을수록 높은 증폭율을 갖게 되지만, 이때 홀소자의 유기전류의 내부저항이 있으므로 제2b도에서와 같이 V_H

V_a가 되고, 내부저항 역시 온도함수가 되므로 큰오차 원인이 된다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하고자 한 것으로서, 홀소자의 온도특성에 대한 문제점을 개선하고, 홀소자와 증폭기 사이에 저역필터를 연결하고 순수한 평균전력 검출이 가능하게 함과 동시에 노이즈 전압을 제거할 수 있게하며, 홀소자 유기전압의 내부저항에 의한 오차분을 최소화시킬 수 있게 한것에 목적을 둔 것이다.

이하 첨부도면에 따라서 설명하면 다음과 같다.

제3도와 같이 AC 전원은 트랜스(T)를 거쳐 콘덴서(Cn)와 가변 저항(Rn)으로 직렬 구성된 역율 보상회로(1)와 저항(R₇)(R₈)과 가변저항(VR₁)으로 구성된 온도 보상회로(2)를 통해 OP앰프(OP₂)의 비반전단자(+)에 인가시키고, 이 OP앰프(OP₂)의 출력을 홀소자(HA)의 단자(H₁)에 인가시키도록 연결한다. 또한 상기 홀소자(HA)의 단자(H₄)인 전압단자(V₁)를 상기 OP앰프(OP₂)의 반전단자(-)와 저항(R_L)에 연결하고, 홀소자(HA)의 출력단자(H₂,H₃)에서 저역통과필터(3)와 직류계측 증폭회로(4)를 거쳐 차동증폭기(OP₃)에 연결한다. 그리고 OP앰프(OP₄)를 이용한 잡음제거 회로(5)로서 가변저항(VR)의 잡음신호 제한폭을 설정하고, 출력을 피드백시켜서 이 OP앰프(OP₄)의 출력을 직류계측 증폭회로(4)에 연결하여서 된 것이다.

이와같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

입력교류 전압(AC)에 비례하는 여기전류(I_C)를 트랜스(T) 1차측을 통하여 홀소자(HA)에 인가하는 동시에 그 교류 전압(AC)은 트랜스(T)를 거쳐 저항(R₃,R₄)에 의해 분압된 전압이 역률 보상회로(1)에 입력되는데, 이 역률 보상회로(1)는 전압(V_L)이 트랜스(T)를 거치면서 트랜스(T)에 의한 오차를 보상시키기 위한 것이고, 역률 보상회로(1)의 출력은 다시 온도보상회로(2)를 입력되어 홀소자(HA)에 의한 온도특성의 변화에 대한 오차분을 보상한다. 온도보상회로(2)의 출력전압(V_a)은 OP앰프(OP₂)의 비반전단자(+)에 입력되는데, 이것은 OP앰프(OP₂)의 저항(R_L)에 의해 입력전압(V_a)에 정비례하는 전류(여기전류 : I_C)가 홀소자(HA)에 인가된다. 이때 흐르는 여기전류(I_C)는 온도보상회로(2)의 출력전압(V_a)과 저항(R_L)에 의해서만 결정되며(여기전류

) 이는 홀소자(HA)의 내부저항(R_IN)을 피드백시켜서 OP앰프(OP₂)의 반전단자(-)에 인가시키므로서 홀소자(HA)의 내부저항(R_IN)이 온도 및 재질에 따라 다른 값을 가질 경우에도 오직 입력전압(V_a)에 비례하는 전류만 홀소자(HA)에 흐르게 됨에 따라서 홀소자(HA)의 내부 저항 변화로 인한 오차를 보장할 수 있게 된다. 그러므로 홀소자(HA)에는 전압(V_L)에 비례하는 여기전류(I_C)가 흐르게 된다.

또한 부하전류(L_L)가 흐를때 이에 유기되는 자계로 인하여 홀소자(HA)에는 전압(V_H∝K.V_L.I_L)의 유기전압이 출력단자(H₂,H₃)에 나타나는데, 이 출력전압(V_H)은 저역통과필터(3)에 인가되는데, 이 출력(VH)은

으로서,

상기식에서 평균전력을 얻기 위해서는 V_LI_Lcos(2wt+θ)제거하여야만 하는데 이는 저역통과필터(3)에 의해 평균전력의 정비례분만 출력측에 나타나게 된다.

상기 출력은 직류계측 증폭회로(4)를 증폭한 출력 전압을 출력시키는데, 이는 전압(V_H)의 인가전압이 통상의 차동증폭기(OP₃)에 입력될 때 전압(V_H)의 내부저항분으로 인한 오차효과를 극소화 시키고자한 것이다.

그리고 잡음제거회로(5)는 음궤환(negative feedback) OP앰프(OP₄)를 이용하여 입력단자(a)와 출력단자(b)가 동전위가 되도록 하므로서 무자계시 홀소자(HA)의 출력단자(H₂,H₃)에는 제로전위가 되어 동상전압이 제거되고, 출력에는 자계에 비례하는 전압만이 출력된다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 홀소자의 내부저항이 변화한다 할지라도 사용전압에 정비례하는 여기전류가 홀소자에 흐르게 하므로서 홀소자의 문제점인 온도특성을 개선시킬 수 있게되고, 가변저항으로서 여기전류를 용이하게 조정할 수 있으며 저역필터를 이용하여 순수한 평균전력을 얻을 수 있게됨과 동시에 노이즈 성분을 완전히 제거시킬 수 있게된다. 그리고 역을 보상 및 온도보상회로를 이용하고, 홀소자 유기전압의 내부저항이 오차분을 제거하므로서 정밀하게 전력량을 검출할 수가 있다는 매우 유용한 고안인 것이다.

Claims (2)

1. 홀소자(HA)를 이용하여 전력을 검출할 수 있게 한것에 있어서; 저항(R₃,R₄)에 의해 분압된 전압을 역률보상회로(1)와 온도보상회로(2)를 거쳐 홀소자(HA)측과 부궤환시킨 OP앰프(OP₂)에 연결하고, 홀소자(HA)에 유기된 전압단자(H₂,H₃)에서 저역통과필터(3)와 계측 증폭회로(4)를 거쳐 차동증폭기(OP₃)를 연결하여서 평균전력을 검출할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 홀소자를 이용한 평균전력 검출회로.
2. 제1항에 있어서, 잡음신호제한 폭을 설정하고자 가변저항(VR)으로 입력전압을 조정하여 OP앰프(OP₄)에 입력시키고 부궤환시킨 출력을 상기 계측증폭회로(4)에 입력시켜서 세팅전압을 설정할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 홀소자를 이용한 평균전력 검출회로.

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