WO2018062292A1

WO2018062292A1 - 通電状態判定装置

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Publication number: WO2018062292A1
Application number: PCT/JP2017/035001
Authority: WO
Inventors: 石井　和夫
Original assignee: 株式会社エフエー・ツール; 株式会社シムトップス
Priority date: 2016-09-28
Filing date: 2017-09-27
Publication date: 2018-04-05
Also published as: JP6632736B2; JPWO2018062292A1

Abstract

【課題】直流／交流の区別無く使用できる通電状態判定装置を提供する。【解決手段】交流電流センサ１０は、ケーブルＣを流れる電流の立ち上がり及び立ち下がりを検出して、立ち上がり検出信号Ｓ１及び立ち下がり検出信号Ｓ２を出力する。直流検出回路２０Ａは、交流電流センサ１０から出力された立ち上がり検出信号Ｓ１及び立ち下がり検出信号Ｓ２を検出して立ち上がり検出パルス信号Ｓ４及び立ち下がり検出パルス信号Ｓ５を生成し、これら検出パルス信号Ｓ４，Ｓ５を用いて直流検出信号Ｓｄを生成する。交流検出回路２０Ｂは、直流検出回路２０Ａから検出パルス信号Ｓ４，Ｓ５の少なくとも一方を入力して平滑化することにより、交流検出信号Ｓａを生成する。

Description

通電状態判定装置

　本発明は、非接触型の通電状態判定装置に関する。本発明の通電状態判定装置は、例えば、ＮＣ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）工作機や各種製造装置等の通電状態の判定に使用して好適である。

　従来より、交流電流センサを用いて直流電流のオン／オフを検出する通電状態判定装置が知られている。

　特許文献１の装置では、電線を流れる電流の波形から、立ち上がり部分に含まれる交流成分と立ち下がり部分に含まれる交流成分とを検出することで、電流スイッチの開／閉を判別している。

　特許文献２の装置では、電線を流れる電流の波形から、立ち上がり成分が検出されたときはＲＳフリップフロップにセット信号を入力すると共に、立ち下がり成分が検出されたときはそのＲＳフリップフロップにリセット信号を入力することで、直流検出信号を生成している。

特開２００９－６５２６１号公報特開２００５－８３８７９号公報

　特許文献１や特許文献２の装置は、直流電流用の装置であるため、交流電流の通電状態を判定することはできない。

　また、電線に交流電流が流れる場合、交流電流センサの出力電圧は零ボルトを中心に最低電圧と最大電圧との間で変化することになり、零ボルトで電流が停止した場合には立ち下がり成分が発生しないために、そのままでは電流停止の検出が出来ない。

　このため、利用者は、交流電流の通電状態を判定する装置を別途用意し、各電線に流れる電流の直流／交流を判別した上で、直流用の通電状態判別装置を接続するか交流用の通電状態判別装置を接続するかを決定しなければならない。

　例えば、ＮＣ工作機や各種製造装置等の検査や監視等を行うために、そのＮＣ工作機等に配線された各電線にそれぞれ通電状態判定装置を接続したい場合、それらのケーブル毎に、直流／交流の区別を確認する必要がある。

　しかし、各電線に流れる電流の直流／交流を判別することは、必ずしも簡単ではない。このため、ＮＣ工作機等の各電線に通電状態判定装置を接続する作業に多大な時間や労力を要する場合があり、更には、使用する通電状態判定装置を誤ったために正確な検査・監視等が行えなくなるおそれもある。

　本発明は、このような状況に鑑みて成されたものであり、直流／交流の区別無く使用できる通電状態判定装置を提供することを目的とする。

　本発明に係る通電状態判定装置は、直流電流又は交流電流が流れる電線の通電状態を判定する通電状態判定装置であって、判定対象となる電線の電流変化を検出して検出信号波を出力する非接触型の交流電流センサと、該交流電流センサから出力された該検出信号波の立ち上がり及び立ち下がりを検出して立ち上がり検出パルス信号及び立ち下がり検出パルス信号を生成し、該立ち上がり検出パルス信号及び該立ち下がり検出パルス信号を用いて直流検出信号を生成する直流検出回路と、該直流検出回路から該立ち上がり検出パルス信号又は該立ち下がり検出パルス信号の少なくとも一方をエッジ検出パルス信号として入力して平滑化することにより、交流検出信号を生成して出力する交流検出回路と、を備えることを特徴とする。

　本発明において、前記交流検出回路は、前記電線を流れる電流がパルス列である場合に、前記交流検出回路による前記交流検出信号の出力を停止させる交流検出停止回路を更に備えることが望ましい。

　本発明において、前記交流検出回路は、前記電線を流れる電流が交流である場合に、前記直流検出回路による前記直流検出信号の出力を停止させる直流検出停止回路を更に備えることが望ましい。

　本発明において、前記交流検出回路は、前記エッジ検出パルス信号の周波数が所定値以上の場合に所定電圧以上の前記交流検出信号が出力されるようにキャパシタンスが調整された、キャパシタを有することが望ましい。

　本発明において、前記直流検出回路は、前記交流電流センサが出力した前記検出信号波の信号値を所定の第１閾値と比較することによって前記立ち上がり検出パルス信号を生成する第１コンパレータと、前記交流電流センサが出力した前記検出信号波の信号値を所定の第２閾値と比較することによって前記立ち下がり検出パルス信号を生成する第２コンパレータと、前記立ち上がり検出パルス信号を入力したときにアクティブレベルの前記直流検出信号を出力し、且つ、前記立ち下がり検出パルス信号を入力したときに非アクティブレベルの前記直流検出信号を出力するＲＳフリップフロップと、を備えることが望ましい。　

　本発明に係る通電状態判定装置によれば、判定対象となる電線の直流／交流の区別を判断すること無しに、使用することができる。

　本発明において、交流検出停止回路を設けることにより、電線にパルス列電流（直流）が流れている場合にも、直流検出回路にこのパルス列を検出させることができる。

　本発明において、直流検出停止回路を設けることにより、電線に流れる電流の直流／交流の区別を、利用者に認識させやすくなる。

　本発明において、交流検出回路の交流検出信号を、キャパシタのキャパシタンスを調節することによって生成することにより、回路構成を簡単にしてコストを低減できる。

　本発明において、第１、第２コンパレータとＲＳフリップフロップとを用いて直流検出回路を構成することにより、簡単な回路構成で、直流検出信号及びエッジ検出パルス信号を生成することができる。

本発明の一実施形態に係る通電状態判定装置の接続例を示す図である。図１の交流電流センサが閉じた状態を示す外観図である。図１の交流電流センサが開いた状態を示す外観図である。図２の交流電流センサが出力する立ち上がり検出信号の波形を示す図である。図２の交流電流センサが出力する立ち立ち下がり検出信号の波形を示す図である。図１の信号処理回路の構成を示す電子回路図である。図４の第１コンパレータの動作を説明するための真理値表である。図４の第２コンパレータの動作を説明するための真理値表である。図４のＲＳフリップフロップの動作を説明するための真理値表である。図１の信号処理回路の動作を説明するためのタイミングチャート図である。

　以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。

　図１は、本実施形態に係る通電状態判定装置１００を、検査・監視等の対象となる装置へ接続した状態を示す図である。

　図１に示すように、本実施形態に係る通電状態判定装置１００は、交流電流センサ１０と信号処理回路２０とを備える。

　図１の例では、２４Ｖの直流電源で点灯する表示ランプＬと、その表示ランプＬの点灯状態を切り換えるためのスイッチＳＷとが、ケーブルＣ（本発明の「電線」に対応）で接続されている。交流電流センサ１０は、このケーブルＣの通電状態を検出する。なお、スイッチＳＷは、単に表示ランプＬの点灯／消灯のみを行うスイッチでは無く、検査・監視等の対象となる装置に何らかの機能を発揮させるためのスイッチであっても良い。また、スイッチＳＷは、機械的スイッチであっても良いし、スイッチング素子回路であっても良い。

　信号処理回路２０は、交流電流センサ１０が検出した信号波形を用いて、スイッチＳＷのオン／オフ状態（すなわち、開／閉状態）を判定する。

　ここで、交流電流センサ１０は、非接触型であり、本実施形態では、図２Ａ及び図２Ｂに示すような、クランプ方式の交流電流センサが使用される。

　図２Ａ及び図２Ｂは、交流電流センサ１０の具体例を示す概念図である。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、本実施形態の交流電流センサ１０は、本体部１１と、Ｕ字形のクランプ部１２とを備えている。図２Ｂに示すように、クランプ部１２の一端が本体部１１から離れるように他端を回転させることで、この交流電流センサ１０を開くことができる。そして、図２Ａに示すように、交流電流センサ１０の本体部１１とクランプ部１２とでケーブルＣを挟み込む。

　交流電流センサ１０は、ケーブルＣに電流が流れることで誘起される磁界を、電圧に変換する。ケーブルＣに流れる電流は、スイッチＳＷがオフ状態からオン状態に切り替わったときに、瞬時に増大する。そして、この過渡電流（すなわち、電流値が時間的に変化する電流）により、磁界が励起される。交流電流センサ１０は、この磁界を検出し、その磁界の変化に対応した電圧波形の立ち上がり検出信号Ｓ１を出力する。図３Ａ及び図６に、この立ち上がり検出信号Ｓ１の信号波形を示す。この立ち上がり検出信号Ｓ１の時間幅は、例えば１ｍｓｅｃ程度である。

　その後、スイッチＳＷがオン状態に維持されている間は、ケーブルＣに流れる電流の値は実質的に変化しないため、交流電流センサ１０は何も検出しない。

　一方、スイッチＳＷの状態がオン状態からオフ状態に遷移すると、ケーブルＣに流れる電流が瞬時に低下する。そして、この過渡電流により、磁界が励起される。交流電流センサ１０は、この磁界を検出し、その磁界の時間変化に対応した電圧波形の立ち下がり検出信号Ｓ２を出力する。図３Ｂ及び図６に、この立ち下がり検出信号Ｓ２の信号波形を示す。この立ち下がり検出信号Ｓ２の時間幅も、例えば１ｍｓｅｃ程度である。

　その後、スイッチＳＷのオン状態に維持されている間は、ケーブルＣに電流が流れないため、交流電流センサ１０は何も検出しない。

　このように、交流電流センサ１０を使用することにより、ケーブルＣを本体部１１とクランプ部１２とで挟み込むだけで、そのケーブルＣに流れる電流の立ち上がり及び立ち下がりを検出できる。すなわち、電流を測定するために、ケーブルＣを切断して電流計を直列に接続する必要は無い。

　なお、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、スイッチＳＷがオンするときとオフするときとでは、電圧の変化方向が逆になる。本実施形態では、スイッチＳＷがオンするときには正の電圧が発生し、また、スイッチＳ２がオフするには負の電圧が発生する。

　信号処理回路２０は、交流電流センサ１０の検出信号波に含まれる立ち上がり検出信号Ｓ１及び立ち下がり検出信号Ｓ２を用いて、ケーブルＣの通電状態を判定する。そして、ケーブルＣに直流電流が流れていると判定した場合には直流検出信号Ｓｄをアクティブレベル（ここではハイレベル）にし、一方、ケーブルＣに交流電流が流れていると判定した場合には交流検出信号Ｓａをアクティブレベル（ここではハイレベル）にする。また、ケーブルＣに電流が流れていない場合には、直流検出信号Ｓｄ、交流検出信号Ｓａ共に、非アクティブレベル（ここではローレベル）となる。

　このために、信号処理回路２０は、直流検出回路２０Ａと、交流検出回路２０Ｂとを備えている。

　まず、直流検出回路２０Ａについて説明する。

　直流検出回路２０Ａは、ＣＴ（Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）検出信号出力部２１と、第１コンパレータ２２と、第２コンパレータ２３と、ＲＳ（ＲＥＳＥＴ－ＳＥＴ）フリップフロップ２４とを備える。

　ＣＴ検出信号出力部２１は、交流電流センサ１０から検出信号波（立ち上がり検出信号Ｓ１及び立ち下がり検出信号Ｓ２を含む信号波）を、所定のゲイン倍で増幅された信号Ｓ３に変換する。以下、このＣＴ検出信号出力部２１の出力信号を、ＣＴ検出信号Ｓ３と記す。

　このＣＴ検出信号出力部２１は、立ち上がり検出信号Ｓ１を正のＣＴ検出信号Ｓ３として、立ち下がり検出信号Ｓ２を負のＣＴ検出信号として、それぞれ出力する。なお、検出信号Ｓ１，Ｓ２の正負とは、必ずしも正の電位と負の電位を意味しない。すなわち、基準電位（交流電流センサ１０が無出力時のＣＴ検出信号出力部２１の出力電位であり、例えば後述の図６の例では２．５Ｖ）を超えていることが正であり、当該基準電位を下回っていることが負である。

　第１コンパレータ２２は、ＣＴ検出信号出力部２１に出力されたＣＴ検出信号Ｓ３から、上述の立ち上がり検出信号Ｓ１を抽出する。このために、この第１コンパレータ２２は、ＣＴ検出信号Ｓ３を第１閾値電圧Ｖ１と比較し、このＣＴ検出信号Ｓ３の電位が第１閾値電圧Ｖ１以上であるときは出力信号Ｓ４を‘０’（ローレベル）に設定すると共に、このＣＴ検出信号Ｓ３の電位が第１閾値電圧Ｖ１よりも低いときは出力信号Ｓ４を‘１’（ハイレベル）に設定する。その結果、第１コンパレータ２２は、スイッチＳＷがオフからオンへ変化したとき（交流電流センサ１０が立ち上がり検出信号Ｓ１を出力したとき）に、立ち上がり検出パルス信号Ｓ４として信号値‘０’を出力する（図５Ａ参照）。この立ち上がり検出パルス信号Ｓ４は、ＲＳフリップフロップ２４のセット入力Ｓに供給される。

　第２コンパレータ２３は、ＣＴ検出信号出力部２１に出力されたＣＴ検出信号Ｓ３から、上述の立ち下がり検出信号Ｓ２を抽出する。このために、この第２コンパレータ２３は、ＣＴ検出信号Ｓ３を第２閾値電圧Ｖ２と比較し、このＣＴ検出信号Ｓ３の電位が第２閾値電圧Ｖ２以下であるときは出力信号Ｓ５を‘０’（ローレベル）に設定すると共に、このＣＴ検出信号Ｓ３の電位が第２閾値電圧Ｖ２よりも高いときは出力信号Ｓ５を‘１’（ハイレベル）に設定する。その結果、第２コンパレータ２３は、スイッチＳＷがオンからオフへ変化したとき（交流電流センサ１０が立ち下がり検出信号Ｓ２を出力したとき）に、立ち下がり検出パルス信号Ｓ５として信号値‘０’を出力する（図５Ｂ参照）。この立ち下がり検出パルス信号Ｓ５は、ＲＳフリップフロップ２４のリセット入力Ｒに供給される。

　ＲＳフリップフロップ２４は、上述のように、セット入力Ｓから立ち上がり検出パルス信号Ｓ４を入力すると共に、リセット入力Ｒから立ち下がり検出パルス信号Ｓ５を入力する。

　ここで、このＲＳフリップフロップ２４が立ち上がり検出パルス信号Ｓ４を入力したとき（すなわち、セット入力Ｓの入力値が‘０’になったとき）、リセット入力Ｒの入力値は‘１’である（図６参照）。そのため、このＲＳフリップフロップ２４の反転出力／Ｑの出力値は‘１’になる（図５Ｃ参照）。

　また、検出パルス信号Ｓ４を入力された後、信号Ｓ４，Ｓ５の信号値が共に‘１’の間、ＲＳフリップフロップ２４の反転出力／Ｑは‘１’に維持される（図５Ｃ参照）
　一方、このＲＳフリップフロップ２４が立ち下がり検出パルス信号Ｓ５を入力したとき（すなわち、リセット入力Ｒの入力値が‘０’になったとき）、セット入力Ｓの入力値は‘１’である（図６参照）。そのため、このＲＳフリップフロップ２４の反転出力／Ｑの出力値は‘０’になる（図５Ｃ参照）。

　その結果、ＲＳフリップフロップ２４が立ち上がり検出パルス信号Ｓ４を入力してから立ち下がり検出パルス信号Ｓ５を入力するまでの間、フリップフロップ２４の反転出力／Ｑの信号値は‘１’（ハイレベル）となる（図６参照）。

　ここで、ＲＳフリップフロップ２４が立ち上がり検出パルス信号Ｓ４を入力してから立ち下がり検出パルス信号Ｓ５を入力するまでの期間は、スイッチＳＷがオンされてからオフされるまでの期間とほぼ一致し、従って、スイッチＳＷに電流が流れている期間と略一致する。

　このＲＳフリップフロップ２４の反転出力／Ｑは、直流検出信号Ｓｄとして、直流検出回路２０Ａから出力される。

　次に、交流検出回路２０Ｂについて説明する。

　図４に示したように、この交流検出回路２０Ｂは、交流検出停止回路２５と、平滑回路２６と、リセット回路２７とを備えている。

　この交流検出回路２０Ｂは、上述の直流検出回路２０Ａから、エッジ検出信号（後述）を入力し、このエッジ検出信号を用いて交流検出信号Ｓａを生成する。

　このエッジ検出信号は、上述の立ち上がり検出パルス信号Ｓ４であっても良いし、立ち下がり検出パルス信号Ｓ５であっても良いし、これら信号Ｓ４，Ｓ５を合成してなる信号であっても良い。本実施形態では、このエッジ検出信号として、立ち上がり検出パルス信号Ｓ４を使用する場合について説明する。

　交流検出停止回路２５は、上述の立ち上がり検出パルス信号Ｓ４（すなわち、エッジ検出信号）を、第１コンパレータ２２から入力する。そして、交流検出停止回路２５は、外部制御信号Ｓ６がローレベルのときに、この立ち上がり検出パルス信号Ｓ４の反転パルス信号／Ｓ４を、平滑回路２６へ供給する。一方、この交流検出停止回路２５は、外部制御信号Ｓ６がハイレベルのとき、出力をローレベルに固定して、交流検出回路２０Ｂの動作を停止させる。外部制御信号Ｓ６は、ケーブルＣに流れる電流が例えば１キロヘルツ以下のパルス列（直流信号）である場合にハイレベルに設定され、他の場合はローレベルに設定される。外部制御信号Ｓ６の設定は、通電状態判定装置１００の使用者が手動で設定するが、自動で設定できるようにしてもよい。交流検出停止回路２５を設ける理由については、後述する。

　平滑回路２６は、ダイオード２６ａと、キャパシタ２６ｂとを備えている。ダイオード２６ａは、アノードで交流検出停止回路２５の出力に接続される。また、キャパシタは、一端でダイオード２６ａのカソードに接続され、他端でグランドラインに接続される。そして、このダイオード２６ａのカソード側電位が、この平滑回路２６の出力となる。平滑回路の出力は、交流検出信号Ｓａ（交流電流の通電／非通電を示す信号）として、交流検出回路２０Ｂから出力される。

　ダイオード２６ａのアノードには、外部制御信号Ｓ６がローレベルのときに、反転パルス信号／Ｓ４を入力される。この反転パルス信号／Ｓ４により、キャパシタ２６ｂに電荷が蓄積される。なお、ダイオード２６ａは、キャパシタ２６ｂに蓄積された電荷が交流検出停止回路２５の出力端子に流れることを防止するために設けられている。

　ここで、このキャパシタ２６ｂのキャパシタンスは、反転パルス信号／Ｓ４の周波数（従って、立ち上がり検出パルス信号Ｓ４の周波数）が所定値以上の場合に、キャパシタ２６ｂの端子間電圧（従って、交流検出信号Ｓａの信号電位）が所定電位を超えるように、設定されている。そして、立ち上がり検出パルス信号Ｓ４の周波数が所定値を超えた場合に、平滑回路２６が出力する交流検出信号Ｓａの信号電位がその所定電位を超えることにより、ケーブルＣに交流電流が流れていると判断できる。一方、立ち上がり検出パルス信号Ｓ４の周波数が所定値以下の場合、平滑回路２６が出力する交流検出信号Ｓａの信号電位がその所定電位以下となるので、ケーブルＣに交流電流が流れていない（すなわち、直流電流が流れているか或いは電流が流れていない）と判断できる。

　なお、本実施形態では、平滑回路２６を、１個のダイオード２６ａと１個のキャパシタ２６ｂとで構成したが、エッジ検出パルス信号を平滑化することで交流検出信号Ｓａを生成することができれば、他の構成の回路であっても良い。また、コンパレータ等を用いて交流検出信号Ｓａを二値化する回路を追加しても良い。

　リセット回路２７は、本発明の「直流検出停止回路」に対応する。このリセット回路２７は、リセット信号Ｓ７を、ＲＳフリップフロップ２４のリセット入力Ｒに供給する。

　平滑回路２６の出力信号値が上述の所定値を超えているとき（すなわち、ケーブルＣに交流電流が流れているとき）に、リセット信号Ｓ７の信号値は、ローレベルに設定される。その結果、ＲＳフリップフロップ２４の反転出力／Ｑはリセットされる。なお、リセット回路２７に時定数（例えば１～５ｍｓ程度）を設けて、この時定数以下の信号を出力しないようにすることで、直流検出時にはＲＳフリップフロップ２４がリセットされないようにする。

　一方、平滑回路２６の出力信号値が上述の所定値以下のとき（すなわち、ケーブルＣに交流電流が流れていないとき）、リセット回路２７は、リセット信号Ｓ７としてハイレベルを出力する。なお、このリセット信号Ｓ７がハイレベルのときであっても、第２コンパレータ２３がＲＳフリップフロップ２４のリセット入力Ｒに供給する立ち下がり検出パルス信号Ｓ５のハイレベル／ローレベルの切り替わりを妨げることは無い。

　なお、本実施形態では、リセット回路２７がＲＳフリップフロップ２４にリセット信号を送り続けることで直流検出回路２０Ａの動作を停止させることとしたが、他の方法で直流検出回路２０Ａの動作を停止させても良い。

　本実施形態の交流検出回路２０Ｂは、ケーブルＣに流れる電流が例えば１キロヘルツ以下のパルス列（従って直流電流）である場合にも動作して、リセット回路２７がＲＳフリップフロップ２４の動作を停止させる。このため、ケーブルＣにこのようなパルス列が流れることが分かっている場合には、外部制御信号Ｓ６をハイレベルに設定して、交流検出回路２０Ｂに立ち上がり検出パルス信号Ｓ４の反転信号／Ｓ４が平滑回路２６へ供給されないようにすることが望ましい。これにより、直流検出回路２０Ａに、パルス列を再現する、直流検出信号Ｓｄを出力させることができる。

　次に、本実施形態に係る通電状態判定装置１００の全体動作を説明する。

　まず、通電状態判定装置１００の使用者が、ケーブルＣに交流電流センサ１０をクランプする（図２Ａ参照）。

　その後、スイッチＳＷがオンされて、このケーブルＣに電流が流れ出すと、交流電流センサ１０が立ち上がり検出信号Ｓ１を出力する（図３Ａ、図６参照）。

　ＣＴ検出信号出力部２１は、この立ち上がり検出信号Ｓ１を、増幅し、ＣＴ検出信号Ｓ３として出力する（図６参照）。

　第１コンパレータ２２は、このＣＴ検出信号Ｓ３を入力すると、立ち上がり検出パルス信号Ｓ４として信号値‘０’を出力する。このとき、第２コンパレータ２３は、立ち下がり検出パルス信号Ｓ５を出力しない（すなわち、立ち下がり検出パルス信号Ｓ５の信号値は‘１’である）。

　その結果、セット入力Ｓが‘０’になると共にリセット入力Ｒが‘１’となる。このため、ＲＳフリップフロップ２４は、反転出力／Ｑの出力値を‘１’（ハイレベル）に設定する（図５Ｃ、図６参照）。

　その後、ケーブルＣに流れる電流が安定すると、交流電流センサ１０の出力は略零ボルトとなる（図６参照）。

　その結果、ＣＴ検出信号出力部２１が出力するＣＴ検出信号Ｓ３の信号値も零ボルトとなり、これにより、第１、第２コンパレータ２２，２３の出力値（すなわち、ＲＳフリップフロップ２４のセット入力Ｓ及びリセット入力Ｒの信号値）は、共に‘１’となる。従って、ＲＳフリップフロップ２４の反転出力／Ｑの値は‘１’に維持される（図５Ｃ、図６参照）。

　次に、スイッチＳＷがオフされて、このケーブルＣに電流が流れなくなると、交流電流センサ１０が、立ち下がり検出信号Ｓ２を出力する（図３Ｂ、図６参照）。

　ＣＴ検出信号出力部２１は、この立ち下がり検出信号Ｓ２を、増幅し、ＣＴ検出信号Ｓ３として出力する（図６参照）。

　第２コンパレータ２３は、このＣＴ検出信号Ｓ３を入力すると、立ち下がり検出パルス信号Ｓ５として信号値‘０’を出力する。このとき、第１コンパレータ２２は、立ち上がり検出パルス信号Ｓ４を出力しない（すなわち、立ち上がり検出パルス信号Ｓ４の信号値は‘１’である）。

　その結果、セット入力Ｓが‘１’になると共にリセット入力Ｒが‘０’となる。このため、ＲＳフリップフロップ２４は、反転出力／Ｑの出力値を‘０’（ローレベル）に設定する（図５Ｃ、図６参照）。

　以上のようにして、図６に示したような反転出力／Ｑの波形が形成される。この反転出力／Ｑは、直流検出信号Ｓｄとして、直流検出回路２０Ａから出力される。

　ここで、ケーブルＣに流れる電流が交流電流の場合、スイッチＳＷがオン状態を維持している間にも、このケーブルＣに流れる電流は、立ち上がりと立ち下がりとを繰り返す。従って、交流電流センサ１０は、スイッチＳＷがオン状態に維持されているにも拘わらず、立ち上がり検出信号Ｓ１と立ち下がり検出信号Ｓ２とを交互に出力する。例えば、５０ヘルツの交流信号がケーブルＣに流れているとき、交流電流センサ１０は、２０ミリ秒毎に立ち上がり検出信号Ｓ１又は立ち下がり検出信号Ｓ２を出力する。

　このときも、ＣＴ検出信号出力部２１は、これら立ち上がり検出信号Ｓ１及び立ち下がり検出信号Ｓ２を、ＣＴ検出信号Ｓ３に変換して出力する。

　第１コンパレータ２２は、直流の場合と同様、このＣＴ検出信号Ｓ３から立ち上がり検出信号Ｓ１を抽出する。そして、ＣＴ検出信号Ｓ３が立ち上がり検出信号Ｓ１に対応している場合に、立ち上がり検出パルス信号Ｓ４として信号値‘０’を出力する。

　この立ち上がり検出パルス信号Ｓ４は、交流検出停止回路２５に入力される。

　交流検出停止回路２５は、外部制御信号Ｓ６がローレベルのときに、この立ち上がり検出パルス信号Ｓ４の反転パルス信号／Ｓ４を、平滑回路２６へ供給する（上述）。

　この反転パルス信号／Ｓ４は平滑回路２６に入力され、その結果、キャパシタ２６ｂに電荷が蓄積される。そして、ケーブルＣに流れる電流が交流電流の場合（すなわち、ケーブルＣに流れる電流が上述の所定値を超えている場合）、この平滑回路２６の出力電圧は上述の所定電位を超える値になる。一方、ケーブルＣに流れる電流が直流電流の場合（すなわち、ケーブルＣに流れる電流が上述の所定値以下の場合）、この平滑回路２６の出力電圧は上述の所定電位以下の値になる。

　平滑回路２６の出力電位は、上述のように、交流検出信号Ｓａとして外部へ出力されると共に、リセット回路２７へ入力される。

　リセット回路２７は、平滑回路２６の出力信号値が上述の所定値を超えているとき（すなわち、ケーブルＣに流れる電流が交流であるとき）に、リセット信号Ｓ７の信号値をローレベルに設定する。その結果、ＲＳフリップフロップ２４は、直流検出信号Ｓｄを出力できない状態になる。

　一方、リセット回路２７は、平滑回路２６の出力信号値が上述の所定値以下のとき（すなわち、ケーブルＣに流れる電流が直流であるとき）に、リセット信号Ｓ７の信号値をハイレベルにする。その結果、ＲＳフリップフロップ２４は、直流検出信号Ｓｄを出力できる状態になる。

　その後、スイッチＳＷがオフされてケーブルＣに電流が流れなくなると、立ち上がり検出パルス信号Ｓ４の出力が停止されるので、交流検出信号Ｓａの出力も停止される。

　以上説明したように、本実施形態の通電状態判定装置１００では、ケーブルＣに直流電流が流れるときは、直流検出回路２０ＡはスイッチＳＷのオン／オフに応じて直流検出信号Ｓｄのハイレベル／ローレベルを切り換え、交流検出回路２０Ｂは交流検出信号Ｓａを非アクティブレベルにする。一方、ケーブルＣに交流電流が流れているときは、交流検出回路２０ＢはスイッチＳＷのオン／オフに応じて交流検出信号Ｓａの電位（アクティブ／非アクティブ）を切り換え、直流検出回路２０Ａは直流検出信号Ｓｄを出力しない。従って、本実施形態の通電状態判定装置１００によれば、通電状態の判定と、直流／交流の判定との、両方を行うことができる。従って、本実施形態の通電状態判定装置１００によれば、利用者は、通電状態を監視したい場合に、ケーブルＣに流れる電流の直流／交流の区別を調べる必要が無い。

　また、本実施形態では、交流検出停止回路２５を設けたので、ケーブルＣにパルス列電流が流れている場合に、交流電流が流れていると誤認することを防止できる。

　更に、本実施形態では、リセット回路２７を設けたので、ケーブルＣに交流電流が流れている場合には直流検出信号Ｓｄが出力されない。このため、本実施形態によれば、流れる電流の直流／交流の区別を、利用者に認識させやすくなる。

　加えて、本実施形態によれば、交流検出回路２０Ｂの交流検出信号Ｓａを、キャパシタ２６ｂのキャパシタンスを調節することによって生成したので、回路構成を簡単にしてコストを低減できる。

　更に、本実施形態では、第１、第２コンパレータ２２，２３とＲＳフリップフロップ２４とを用いて直流検出回路２０Ａを構成したので、簡単な回路構成で、直流検出信号Ｓｄやエッジ検出パルス信号（本実施形態では、立ち上がり検出パルス信号Ｓ４）を生成することができる。

　１０　交流電流センサ
　１１　本体部
　１２　クランプ部
　２０　信号処理回路
　２０Ａ　直流検出回路
　２０Ｂ　交流検出回路
　２１　検出信号出力部
　２２　コンパレータ
　２３　コンパレータ
　２４　フリップフロップ
　２５　交流検出停止回路
　２６　平滑回路
　２６ａ　ダイオード
　２６ｂ　キャパシタ
　２７　リセット回路
　１００　通電状態判定装置

Claims

　直流電流又は交流電流が流れる電線の通電状態を判定する通電状態判定装置であって、
　判定対象となる電線の電流変化を検出して検出信号波を出力する非接触型の交流電流センサと、
　該交流電流センサから出力された該検出信号波の立ち上がり及び立ち下がりを検出して立ち上がり検出パルス信号及び立ち下がり検出パルス信号を生成し、該立ち上がり検出パルス信号及び該立ち下がり検出パルス信号を用いて直流検出信号を生成して出力する直流検出回路と、
　該直流検出回路から該立ち上がり検出パルス信号又は該立ち下がり検出パルス信号の少なくとも一方をエッジ検出パルス信号として入力して平滑化することにより、交流検出信号を生成して出力する交流検出回路と、
　を備えることを特徴とする通電状態判定装置。
　前記交流検出回路は、前記電線を流れる電流がパルス列である場合に、前記交流検出回路による前記交流検出信号の出力を停止させる交流検出停止回路を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の通電状態判定装置。
　前記交流検出回路は、前記電線を流れる電流が交流である場合に、前記直流検出回路による前記直流検出信号の出力を停止させる直流検出停止回路を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の通電状態判定回路。
　前記交流検出回路は、前記エッジ検出パルス信号の周波数が所定値以上の場合に所定電圧以上の前記交流検出信号が出力されるようにキャパシタンスが調整された、キャパシタを有することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の通電状態判定装置。
　前記直流検出回路は、
　前記交流電流センサが出力した前記検出信号波の信号値を所定の第１閾値と比較することによって前記立ち上がり検出パルス信号を生成する第１コンパレータと、
　前記交流電流センサが出力した前記検出信号波の信号値を所定の第２閾値と比較することによって前記立ち下がり検出パルス信号を生成する第２コンパレータと、
　前記立ち上がり検出パルス信号を入力したときにアクティブレベルの前記直流検出信号を出力し、且つ、前記立ち下がり検出パルス信号を入力したときに非アクティブレベルの前記直流検出信号を出力するＲＳフリップフロップと、
　を備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の通電状態判定装置。