WO2018056599A1 - 복수의 자기 센서를 구비한 측정 장치 - Google Patents

복수의 자기 센서를 구비한 측정 장치 Download PDF

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WO2018056599A1
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magnetic
magnetic sensors
magnetic sensor
sensor unit
sensors
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PCT/KR2017/009455
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안영호
이성호
이성철
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주식회사 레티그리드
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    • G—PHYSICS
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/20—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/07—Hall effect devices

Definitions

  • the present invention relates to a measuring device having a plurality of magnetic sensors, and more specifically, two magnetic sensors (or current sensors), an analog circuit and a digital signal processing unit (DSP) in a single chip form to configure a plurality of ratings.
  • the present invention relates to a measuring device having a plurality of magnetic sensors capable of measuring with one chip or reducing noise and improving accuracy by taking an average of values measured through two magnetic sensors.
  • smart grid refers to a next-generation intelligent power grid that optimizes energy efficiency by integrating information technology (IT) into an existing power grid by exchanging real-time information in both directions.
  • IT information technology
  • the hall sensor is a general configuration of a magnetic sensor used to measure current. That is, the Hall sensor, which is a kind of magnetic sensor used to measure current, is used to measure the current flowing through a current source such as a busbar or electric wire, and the range of the current measurement is based on the distance between the Hall sensor and the current source. It is decided by.
  • the current magnetic sensor Hall sensor and DSP Digital Signal Processor
  • DSP Digital Signal Processor
  • Conventional power measurement devices are used as a DSP as an analog circuit and a power chip having a Hall sensor implemented as a separate chip, an amplifier circuit, and a temperature or characteristic compensation circuit.
  • the power chip is configured to receive the voltage (V) and the current (I) as an analog signal and calculate the power (P (t)) internally through the ADC. That is, in the conventional power measuring device, since the hall sensor and the DSP of the power chip are configured as separate chips, there is a problem in that each power measuring device should be provided when a plurality of ratings are to be measured.
  • the present invention has been proposed to solve the above problems of the conventionally proposed methods, by configuring a magnetic sensor unit having a plurality of magnetic sensors, an analog circuit, and a digital signal processing unit (DSP) in a single chip form. It is an object of the present invention to provide a measuring device having a plurality of magnetic sensors, capable of correspondingly measuring multiple ratings with one single chip.
  • the structure of the arrangement of the plurality of magnetic sensors provided in the magnetic sensor unit it is possible to measure currents and magnetic fields of different ratings of the magnetic sensors, as well as to take an average using a plurality of magnetic sensors. It is another object of the present invention to provide a measuring device having a plurality of magnetic sensors, which can reduce noise and improve measurement accuracy.
  • Measuring device having a plurality of magnetic sensors according to a feature of the present invention for achieving the above object
  • a measuring device having a plurality of magnetic sensors
  • a magnetic sensor unit having a plurality of magnetic sensors, for measuring a current and a magnetic field flowing through a wire through the plurality of magnetic sensors;
  • DSP digital signal processor
  • the measuring device Preferably, the measuring device, the measuring device, and
  • It is connected between the magnetic sensor unit and the digital signal processing unit through a connection, and filter the analog signal of the current and the magnetic field measured from the plurality of magnetic sensors of the magnetic sensor unit, amplify the filtered analog signal, amplified analog signal It may be configured to further include an analog circuit for converting into a digital signal, performing temperature compensation and outputting.
  • the measuring device More preferably, the measuring device,
  • the magnetic sensor unit including the plurality of magnetic sensors, the analog circuit, and the digital signal processor may be configured as a single chip.
  • the magnetic sensor unit Still more preferably, the magnetic sensor unit,
  • It has two magnetic sensors, and has a stacked form having a different separation distance or an alignment form having the same separation distance as the current source of the wire, depending on the arrangement of the current source of the wire,
  • the magnetic sensor unit Even more preferably, the magnetic sensor unit,
  • the magnetic sensor unit Even more preferably, the magnetic sensor unit,
  • the average of the current and the magnetic field measured by the two magnetic sensors can be reduced to reduce the noise.
  • a plurality of magnetic sensors comprising a plurality of magnetic sensors, an analog circuit, and a digital signal processing unit (DSP) are configured in a single chip form. It is possible to measure the rating correspondingly with one single chip.
  • DSP digital signal processing unit
  • the present invention according to the structure of the arrangement of the plurality of magnetic sensors provided in the magnetic sensor unit, it is possible to measure the current and the magnetic field of the different ratings of each magnetic sensor, as well as to average using a plurality of magnetic sensors By making it possible, it is possible to reduce noise and improve measurement accuracy.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a measuring device having a plurality of magnetic sensors according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a specific circuit configuration of a measuring device having a plurality of magnetic sensors according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a structure of a configuration of a magnetic sensor applied to a measuring device having a plurality of magnetic sensors according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing an example of the configuration of the use of Nanos of the magnetic sensor applied to the measuring device with a plurality of magnetic sensors according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the configuration of Melexis use of the magnetic sensor applied to the measuring device with a plurality of magnetic sensors according to an embodiment of the present invention.
  • DSP digital signal processing unit
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a measuring device having a plurality of magnetic sensors according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a measurement having a plurality of magnetic sensors according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a specific circuit configuration of the apparatus
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a structure of an arrangement of magnetic sensors applied to a measuring device having a plurality of magnetic sensors according to an embodiment of the present invention.
  • the measuring device 100 including a plurality of magnetic sensors according to an exemplary embodiment of the present invention includes a magnetic sensor unit 110 and a digital signal processor 130. It may be configured to include, and may further comprise an analog circuit 120.
  • Measuring apparatus 100 having a plurality of magnetic sensors is a magnetic sensor unit 110 having a plurality of magnetic sensors 111, an analog circuit 120, and a digital signal processing unit ( 130 may be configured as an integrated single chip.
  • a detailed configuration of a measuring device 100 having a plurality of magnetic sensors according to the present invention implemented in a single chip form will be described below.
  • the magnetic sensor unit 110 has a plurality of configurations including two or more magnetic sensors 111, but in the present invention, two magnetic sensors 111 will be described by way of example for convenience of description.
  • the magnetic sensor (or current sensor) 111 may be configured as a hall sensor.
  • the magnetic sensor part 110 is equipped with the some magnetic sensor 111, and is a structure for measuring the electric current and magnetic field which flow through the electric wire 10 via the some magnetic sensor 111.
  • FIG. The magnetic sensor unit 110 is provided with two magnetic sensors 111, as shown in Figure 4 (a) and Figure 5 (a), the separation distance from the current source of the wire 10 different from each other. As shown in (b) of Figure 4 (b) and 5 (b), it can be arranged in any one of the alignment form having the same separation distance as the current source of the wire (10). That is, the magnetic sensor unit 110 has the same separation distance as that of the current source of the wire or the stacked form or the two magnetic sensors 111 have a different separation distance according to the arrangement with the current source of the wire 10. It has an alignment form with and functions to correspond to or take multiple ratings under the configuration of a single chip.
  • the magnetic sensor unit 110 when the two magnetic sensors 111 are arranged in a stacked form as shown in Figs. 4 (a) and 5 (a), the separation distance from the current source of the wire 10. It is possible to measure a small current with the magnetic sensor 111 close to, and a large current with the magnetic sensor 111 far from the current source of the wire 10. This makes it possible to respond to multiple ratings in one chip.
  • the magnetic sensor unit 110 is measured through the two magnetic sensors 111, when the two magnetic sensors 111 are arranged in the arrangement form as shown in Fig. 4 (b) and 5 (b). It is possible to take an average of one current and magnetic field. That is, through the two magnetic sensors 111 having the arrangement structure of the alignment form, it is possible to improve the accuracy by reducing the noise.
  • FIG. 3 is a view illustrating a structure in which a magnetic sensor applied to a measuring device having a plurality of magnetic sensors according to an exemplary embodiment of the present invention may be arranged
  • FIG. 3A illustrates a magnetic sensor 111. Is arranged in a horizontal direction, and a configuration using Melexis (DS-125) in which a magnetic field direction is formed in the horizontal direction is shown.
  • FIG. 3B the magnetic sensor 111 is disposed in the vertical direction, and the vertical direction
  • the magnetic sensor 111 may have a structure in which all of the magnetic sensors having different directions are applied.
  • the analog circuit 120 is connected and connected between the magnetic sensor unit 110 and the digital signal processing unit 130 to be described later, and the current measured from the plurality of magnetic sensors 111 of the magnetic sensor unit 110 and It is a circuit configuration that filters an analog signal of a magnetic field, amplifies the filtered analog signal, converts the amplified analog signal into a digital signal, and performs temperature compensation.
  • the analog circuit 120 is connected to the two magnetic sensors 111 of the magnetic sensor unit 110, respectively, to amplify the analog signals of the current and the magnetic field measured by the two magnetic sensors 111, and then digital signals. The circuit configuration is converted to and output to each.
  • Each of the analog circuits 120 is electrically connected and connected to the magnetic sensor 111 to signal-process the current and the magnetic field measured by the respective magnetic sensors 111. That is, the analog circuit 120 may include a voltage OP AMP, a current OP AMP, and an analog-digital converter (ADC).
  • the analog circuit 120 may be understood as a conventional circuit configuration that amplifies the analog signal measured from the magnetic sensor 111 and includes a temperature or characteristic compensation circuit.
  • Analog circuit 120 in the present invention includes a chopping low-noise amplifier, a low pass filter, and a 16b Sigma-Delta ADC. It may be configured in the form.
  • the digital signal processing unit 130 is a configuration of a processor for signal processing a magnetic field measured and output from the plurality of magnetic sensors 111 of the magnetic sensor unit 110, respectively.
  • the digital signal processor (DSP) 130 may be understood as a configuration of signal processing capable of processing repetitive operations such as addition, subtraction, and multiplication at high speed in order to process digital signals at high speed. That is, the two Hall sensors of the magnetic sensor unit 110 can be used for other calculations in addition to the calculation of the amount of power, for example, it can be used for other purposes, such as measuring the motor speed, the fuel height. Can be understood.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of the use of Nanos of the magnetic sensor applied to the measuring device having a plurality of magnetic sensors according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 (a) is a magnetic having a nanos arrangement structure
  • Two sensors 111 are arranged to show a stacked arrangement structure in which current and magnetic field of the wire 10 can be measured corresponding to two or more ratings.
  • FIG. 4B shows a magnetic structure having a nanos arrangement structure.
  • SNR Signal to Noise Ratio
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the configuration of the use of Melexis of the magnetic sensor applied to the measuring device with a plurality of magnetic sensors according to an embodiment of the present invention
  • Figure 5 (a) is a magnetic having a Melexis arrangement
  • Two sensors 111 are arranged to show a stacked arrangement structure in which current and magnetic field of the wire 10 can be measured in response to two or more ratings.
  • FIG. 5B shows a magnetic structure having a Melexis arrangement structure.
  • position two sensors 111 and takes the average of Signal to Noise Ratio (SNR) is shown.
  • SNR Signal to Noise Ratio

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

본 발명에서 제안하고 있는 복수의 자기 센서를 구비한 측정 장치에 따르면, 복수의 자기 센서를 구비하는 자기 센서부와, 아날로그 회로, 및 디지털 신호 처리부(DSP)를 단일 칩 형태로 구성함으로써, 다수의 정격을 하나의 단일 칩으로 대응하여 측정하는 것이 가능하도록 할 수 있다.

Description

복수의 자기 센서를 구비한 측정 장치
본 발명은 복수의 자기 센서를 구비한 측정 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 2개의 자기 센서(or 전류 센서)와 아날로그 회로 및 디지털 신호 처리부(DSP)를 단일 칩 형태로 구성하여 다수의 정격을 하나의 칩으로 측정하는 것이 가능하고, 혹은 2개의 자기 센서를 통해 측정된 값의 평균을 취함으로써 노이즈를 줄이고, 정밀도가 향상될 수 있도록 하는 복수의 자기 센서를 구비한 측정 장치에 관한 것이다.
일반적으로 스마트 그리드는 기존의 전력망에 정보기술(IT)을 접목하여 전력 공급자와 소비자가 양방향으로 실시간 정보를 교환함으로써 에너지 효율을 최적화하는 차세대 지능형 전력망을 말한다. 이에 따라 전력 사용의 효율적 관리를 위한 다양한 전력망 기술이 다양하게 개발되어 사용되고 있으며, 홀 센서는 전류를 측정하기 위하여 사용되는 자기 센서의 일반적인 구성이다. 즉, 전류를 측정하기 위하여 사용되는 자기 센서의 일종인 홀 센서는, 부스바 또는 전선 등의 전류 원에 흐르는 전류를 측정하기 위해 사용되고 있으며, 전류 측정의 범위는 홀 센서와 전류 원 사이의 거리에 의해 결정되고 있다.
특히, 현재의 자기 센서인 홀 센서와 DSP(Digital Signal Processor)는 별도의 칩으로 구성됨이 일반적이고, 자기 센서의 일종인 홀 센서의 방향성은 회사마다 다르며, 아날로그 출력도 비교적 작게 나오고 있다. 기존의 전력 측정 장치는 별도의 칩으로 구현되는 홀 센서와, 증폭회로와 온도 혹은 특성 보상 회로를 구비하는 아날로그 회로 및 전력 칩으로서 DSP가 사용되고 있다. 여기서, 전력 칩의 경우에는 아날로그 신호로 전압(V)과 전류(I)를 받아서 이를 ADC를 통해 내부적으로 전력(P(t))을 연산하도록 구성되어 있다. 즉, 종래의 전력 측정 장치는 홀 센서와 전력칩의 DSP가 각각의 별도 칩으로 구성되므로, 다수의 정격을 측정하고자 하는 경우 각각의 전력 측정 장치를 구비해야 하는 문제가 있었다.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 복수의 자기 센서를 구비하는 자기 센서부와, 아날로그 회로, 및 디지털 신호 처리부(DSP)를 단일 칩 형태로 구성함으로써, 다수의 정격을 하나의 단일 칩으로 대응하여 측정하는 것이 가능하도록 하는, 복수의 자기 센서를 구비한 측정 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 자기 센서부에 구비되는 복수의 자기 센서의 배치 형태의 구조에 따라 자기 센서 각각의 서로 다른 정격의 전류 및 자기장 측정이 가능함은 물론, 복수의 자기 센서를 사용하여 평균을 취할 수 있도록 함으로써, 노이즈를 줄이고 측정 정밀도가 향상될 수 있도록 하는, 복수의 자기 센서를 구비한 측정 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 복수의 자기 센서를 구비한 측정 장치는,
복수의 자기 센서를 구비한 측정 장치로서,
복수의 자기 센서를 구비하고, 상기 복수의 자기 센서를 통해 전선에 흐르는 전류 및 자기장을 측정하기 위한 자기 센서부; 및
상기 자기 센서부의 복수의 자기 센서로부터 각각 측정되어 출력되는 자기장을 신호 처리하는 디지털 신호 처리부(DSP)를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 측정 장치는,
상기 자기 센서부와 상기 디지털 신호 처리부 사이를 매개하여 연결 접속하며, 상기 자기 센서부의 복수의 자기 센서로부터 측정되는 전류 및 자기장의 아날로그 신호를 필터링하고, 필터링된 아날로그 신호를 증폭하며, 증폭된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 온도 보상을 수행하여 출력하는 아날로그 회로를 더 포함하여 구성할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 측정 장치는,
상기 복수의 자기 센서를 구비하는 자기 센서부와 아날로그 회로 및 디지털 신호 처리부를 단일 칩(Single Chip)으로 구성할 수 있다.
더욱 더 바람직하게는, 상기 자기 센서부는,
2개의 자기 센서를 구비하되, 상기 전선의 전류 원과의 배치 형태에 따라 서로 다른 이격 거리를 갖는 적층 형태 또는 상기 전선의 전류 원과 동일한 이격 거리를 갖는 정렬 형태를 가지며,
상기 단일 칩의 구성 하에서 다수의 정격에 대응하거나, 평균을 취할 수 있도록 기능할 수 있다.
더더욱 바람직하게는, 상기 자기 센서부는,
2개의 자기 센서가 적층 형태로 배치 구성되는 경우, 상기 전선의 전류 원과 이격 거리가 가까운 자기 센서로는 작은 전류를 측정하고, 상기 전선의 전류 원과 이격 거리가 먼 자기 센서로는 큰 전류를 측정할 수 있다.
더더욱 바람직하게는, 상기 자기 센서부는,
2개의 자기 센서가 정렬 형태로 배치 구성되는 경우, 2개의 자기 센서를 통해 측정한 전류 및 자기장의 평균을 취하여 노이즈를 줄일 수 있도록 할 수 있다.
본 발명에서 제안하고 있는 복수의 자기 센서를 구비한 측정 장치에 따르면, 복수의 자기 센서를 구비하는 자기 센서부와, 아날로그 회로, 및 디지털 신호 처리부(DSP)를 단일 칩 형태로 구성함으로써, 다수의 정격을 하나의 단일 칩으로 대응하여 측정하는 것이 가능하도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 자기 센서부에 구비되는 복수의 자기 센서의 배치 형태의 구조에 따라 자기 센서 각각의 서로 다른 정격의 전류 및 자기장 측정이 가능함은 물론, 복수의 자기 센서를 사용하여 평균을 취할 수 있도록 함으로써, 노이즈를 줄이고 측정 정밀도가 향상될 수 있도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 자기 센서를 구비한 측정 장치의 구성을 기능블록으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 자기 센서를 구비한 측정 장치의 구체적인 회로 구성을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 자기 센서를 구비한 측정 장치에 적용되는 자기 센서의 배치 형태의 구조를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 자기 센서를 구비한 측정 장치에 적용되는 자기 센서의 Nanos 사용의 구성 일례를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 자기 센서를 구비한 측정 장치에 적용되는 자기 센서의 Melexis 사용의 구성 일례를 도시한 도면.
<부호의 설명>
100: 본 발명의 일실시예에 따른 측정 장치
110: 자기 센서부
111: 자기 센서(or 전류 센서)
120: 아날로그 회로
130: 디지털 신호 처리부(DSP)
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’ 되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’ 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’ 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’ 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 자기 센서를 구비한 측정 장치의 구성을 기능블록으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 자기 센서를 구비한 측정 장치의 구체적인 회로 구성을 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 자기 센서를 구비한 측정 장치에 적용되는 자기 센서의 배치 형태의 구조를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 자기 센서를 구비한 측정 장치에 적용되는 자기 센서의 Nanos 사용의 구성 일례를 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 자기 센서를 구비한 측정 장치에 적용되는 자기 센서의 Melexis 사용의 구성 일례를 도시한 도면이다. 도 1 내지 도 5에 각각 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 자기 센서를 구비한 측정 장치(100)는, 자기 센서부(110), 및 디지털 신호 처리부(130)를 포함하여 구성될 수 있으며, 아날로그 회로(120)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 복수의 자기 센서를 구비한 측정 장치(100)는 복수의 자기 센서(111)를 구비하는 자기 센서부(110)와, 아날로그 회로(120), 및 디지털 신호 처리부(130)를 일체화된 단일 칩(Single Chip)으로 구성할 수 있다. 이하에서는 단일 칩 형태로 구현되는 본 발명에 따른 복수의 자기 센서를 구비한 측정 장치(100)의 구체적인 구성에 대해 후술하기로 한다. 또한, 자기 센서부(110)는 2개 이상의 자기 센서(111)를 구비하는 복수 개의 구성이나, 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 2개의 자기 센서(111)를 예를 들어 설명하기로 한다. 여기서, 자기 센서(or 전류 센서)(111)는 홀 센서로 구성될 수 있다.
자기 센서부(110)는, 복수의 자기 센서(111)를 구비하고, 복수의 자기 센서(111)를 통해 전선(10)에 흐르는 전류 및 자기장을 측정하기 위한 구성이다. 이러한 자기 센서부(110)는 2개의 자기 센서(111)를 구비하되, 도 4의 (a)와 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 전선(10)의 전류 원과 서로 다른 이격 거리를 갖는 적층 형태 또는 도 4의 (b)와 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 전선(10)의 전류 원과 동일한 이격 거리를 갖는 정렬 형태 중 어느 하나로 배치 구성될 수 있다. 즉, 자기 센서부(110)는 2개의 자기 센서(111)가 전선(10)의 전류 원과의 배치 형태에 따라 서로 다른 이격 거리를 갖는 적층 형태 또는 전선(10)의 전류 원과 동일한 이격 거리를 갖는 정렬 형태를 가지며, 단일 칩의 구성 하에서 다수의 정격에 대응하거나, 평균을 취할 수 있도록 기능하게 된다.
또한, 자기 센서부(110)는 2개의 자기 센서(111)가 도 4의 (a)와 도 5의 (a)와 같은 적층 형태로 배치 구성되는 경우, 전선(10)의 전류 원과 이격 거리가 가까운 자기 센서(111)로는 작은 전류를 측정하고, 전선(10)의 전류 원과 이격 거리가 먼 자기 센서(111)로는 큰 전류를 측정할 수 있게 된다. 이를 통해 다수의 정격을 하나의 칩(Chip)으로 대응이 가능하게 된다. 또한, 자기 센서부(110)는 2개의 자기 센서(111)가 도 4의 (b)와 도 5의 (b)와 같은 정렬 형태로 배치 구성되는 경우, 2개의 자기 센서(111)를 통해 측정한 전류 및 자기장의 평균을 취할 수 있도록 할 수 있다. 즉, 이러한 정렬 형태의 배치 구조를 갖는 2개의 자기 센서(111)를 통해서는 노이즈를 줄임으로써 정밀도가 향상될 수 있도록 할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 자기 센서를 구비한 측정 장치에 적용되는 자기 센서가 배치될 수 있는 형태의 구조를 나타내는 도면으로서, 도 3의 (a)는 자기 센서(111)가 수평 방향으로 배치되고, 그 수평 방향으로 자기장 방향이 형성되는 Melexis(DS-125)를 사용한 구성을 나타내고, 도 3의 (b)는 자기 센서(111)가 수직 방향으로 배치되고, 그 수직 방향으로 배치된 자기 센서(111)를 관통하는 자기장 방향이 형성되는 Nanos(DS-125)를 사용한 구성을 나타내고 있다. 즉, 자기 센서(111)는 홀 센서의 일종으로 방향성이 제조 회사마다 다를 수 있는데, 본 발명에서는 이러한 방향성이 다른 자기 센서가 모두 적용되는 구조로 구성될 수 있음을 나타낸다.
아날로그 회로(120)는, 자기 센서부(110)와 후술하게 될 디지털 신호 처리부(130) 사이를 매개하여 연결 접속하며, 자기 센서부(110)의 복수의 자기 센서(111)로부터 측정되는 전류 및 자기장의 아날로그 신호를 필터링하고, 필터링된 아날로그 신호를 증폭하며, 증폭된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 온도 보상을 수행하여 출력하는 회로 구성이다. 여기서, 아날로그 회로(120)는, 자기 센서부(110)의 2개의 자기 센서(111)와 각각 연결 접속되어, 2개의 자기 센서(111)로부터 측정되는 전류 및 자기장의 아날로그 신호를 증폭하고 디지털 신호로 변환하여 각각 출력하는 회로 구성이다. 이러한 아날로그 회로(120)는 각각이 자기 센서(111)와 전기적으로 연결 접속되어, 각각의 자기 센서(111)에서 측정한 전류 및 자기장을 신호 처리하게 된다. 즉, 아날로그 회로(120)는 전압용 OP AMP와, 전류용 OP AMP와, 아날로그-디지털 컨버터(ADC)를 포함할 수 있다. 여기서, 아날로그 회로(120)는 자기 센서(111)로부터 측정된 아날로그 신호를 증폭하고, 온도 또는 특성 보상 회로를 포함하는 통상의 회로 구성으로 이해될 수 있다. 본 발명에서의 아날로그 회로(120)는 도 2에 도시된 바와 같이, 초핑 저-잡음 증폭기(Chopping Low-Noise Amplifier)와, 저역통과필터(Low Pass Filter)와, 16b Sigma-Delta ADC를 구비하는 형태로 구성될 수 있다.
디지털 신호 처리부(130)는, 자기 센서부(110)의 복수의 자기 센서(111)로부터 각각 측정되어 출력되는 자기장을 신호 처리하는 프로세서의 구성이다. 이러한 디지털 신호 처리부(DSP)(130)는 디지털 신호를 고속으로 처리하기 위해 덧셈, 뺄셈, 곱셈 등의 반복 연산을 고속으로 처리할 수 있는 신호처리의 구성으로 이해될 수 있다. 즉, 자기 센서부(110)의 2개의 홀 센서를 가지고 전력량의 연산 처리 외에 다른 연산이 가능하며, 일례로는 모터 회전수를 재거나, 연료 높이를 재는 등의 다른 용도로도 사용이 가능한 것으로 이해될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 자기 센서를 구비한 측정 장치에 적용되는 자기 센서의 Nanos 사용의 구성 일례를 도시한 도면으로서, 도 4의 (a)는 Nanos 배치 구조를 갖는 자기 센서(111) 2개를 배치하여 두 가지 이상의 정격에 대응하여 전선(10)의 전류 및 자기장을 측정할 수 있는 적층 형태의 배치 구조를 나타내고, 도 4의 (b)는 Nanos 배치 구조를 갖는 자기 센서(111) 2개를 배치하여 SNR(Signal to Noise Ratio)의 평균을 취할 수 있는 정렬 형태의 배치 구조를 나타내고 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 자기 센서를 구비한 측정 장치에 적용되는 자기 센서의 Melexis 사용의 구성 일례를 도시한 도면으로서, 도 5의 (a)는 Melexis 배치 구조를 갖는 자기 센서(111) 2개를 배치하여 두 가지 이상의 정격에 대응하여 전선(10)의 전류 및 자기장을 측정할 수 있는 적층 형태의 배치 구조를 나타내고, 도 5의 (b)는 Melexis 배치 구조를 갖는 자기 센서(111) 2개를 배치하여 SNR(Signal to Noise Ratio)의 평균을 취할 수 있는 정렬 형태의 배치 구조를 나타내고 있다.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (3)

  1. 복수의 자기 센서를 구비한 측정 장치(100)로서,
    복수의 자기 센서(111)를 구비하고, 상기 복수의 자기 센서(111)를 통해 전선(10)에 흐르는 전류 및 자기장을 측정하기 위한 자기 센서부(110); 및
    상기 자기 센서부(110)의 복수의 자기 센서(111)로부터 각각 측정되어 출력되는 자기장을 신호 처리하는 디지털 신호 처리부(DSP)(130)를 포함하되,
    상기 측정 장치(100)는,
    상기 자기 센서부(110)와 상기 디지털 신호 처리부(130) 사이를 매개하여 연결 접속하며, 상기 자기 센서부(110)의 복수의 자기 센서(111)로부터 측정되는 전류 및 자기장의 아날로그 신호를 필터링하고, 필터링된 아날로그 신호를 증폭하며, 증폭된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 온도 보상을 수행하여 출력하는 아날로그 회로(120)를 더 포함하여 구성하고,
    상기 측정 장치(100)는,
    상기 복수의 자기 센서(111)를 구비하는 자기 센서부(110)와 아날로그 회로(120) 및 디지털 신호 처리부(130)를 단일 칩(Single Chip)으로 구성하며,
    상기 자기 센서부(110)는,
    2개의 자기 센서(111)를 구비하되, 상기 전선(10)의 전류 원과의 배치 형태에 따라 서로 다른 이격 거리를 갖는 적층 형태 또는 상기 전선(10)의 전류 원과 동일한 이격 거리를 갖는 정렬 형태를 가지며,
    상기 단일 칩의 구성 하에서 2개의 자기 센서(111)가 서로 다른 이격 거리를 갖는 적층 형태의 배치에서는 2개의 자기 센서(111) 각각이 서로 다른 정격에 대응한 전류를 측정하고, 2개의 자기 센서(111)가 동일한 이격 거리를 갖는 정렬 형태에서는 2개의 자기 센서(111)가 측정한 전류의 평균을 취할 수 있도록 기능하는 것을 특징으로 하는, 복수의 자기 센서를 구비한 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 자기 센서부(110)는,
    2개의 자기 센서(111)가 적층 형태로 배치 구성되는 경우, 상기 전선(10)의 전류 원과 이격 거리가 가까운 자기 센서(111)로는 작은 전류를 측정하고, 상기 전선(10)의 전류 원과 이격 거리가 먼 자기 센서(111)로는 큰 전류를 측정하는 것을 특징으로 하는, 복수의 자기 센서를 구비한 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 자기 센서부(110)는,
    2개의 자기 센서(111)가 정렬 형태로 배치 구성되는 경우, 2개의 자기 센서(111)를 통해 측정한 전류 및 자기장의 평균을 취하여 노이즈를 줄일 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는, 복수의 자기 센서를 구비한 측정 장치.
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