JP2000292456A - 非接触型センサ - Google Patents
非接触型センサInfo
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 89
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 26
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 4
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
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- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 正の電流を測定する場合と負の電流を測定す
る場合とで、検出抵抗の値を変えることにより、正負個
々の測定範囲を設定して、センサ能力を有効に使用する
ことができる非接触型センサを提供する。 【解決手段】 コイル５内に発生した磁束の方向に応じ
た正方向の電流または負方向の電流をコイル５の二次巻
線５ｂを介して検出抵抗に流し、検出抵抗の両端電圧を
出力電圧として検出する非接触型センサであり、トラン
ジスタＴＲ３，ＴＲ４は、検出抵抗Ｒ３，Ｒ４の一端に
印加される電圧を二次巻線５ｂを流れる正方向の電流ま
たは負方向の電流に応じて、アース電圧又は電源電圧＋
Ｂに変更し、正方向の電流測定時には正方向の電流測定
範囲に応じた第１の検出抵抗Ｒ３が選択され、負方向の
電流測定時には負方向の電流測定範囲に応じた第２の検
出抵抗Ｒ４が選択される。
る場合とで、検出抵抗の値を変えることにより、正負個
々の測定範囲を設定して、センサ能力を有効に使用する
ことができる非接触型センサを提供する。 【解決手段】 コイル５内に発生した磁束の方向に応じ
た正方向の電流または負方向の電流をコイル５の二次巻
線５ｂを介して検出抵抗に流し、検出抵抗の両端電圧を
出力電圧として検出する非接触型センサであり、トラン
ジスタＴＲ３，ＴＲ４は、検出抵抗Ｒ３，Ｒ４の一端に
印加される電圧を二次巻線５ｂを流れる正方向の電流ま
たは負方向の電流に応じて、アース電圧又は電源電圧＋
Ｂに変更し、正方向の電流測定時には正方向の電流測定
範囲に応じた第１の検出抵抗Ｒ３が選択され、負方向の
電流測定時には負方向の電流測定範囲に応じた第２の検
出抵抗Ｒ４が選択される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非接触型センサに
関し、特に単電源駆動でしかも非接触で電圧又は電流を
測定するときの測定範囲を正負の被測定電流の大きさに
より、別々に設定できる非接触型センサに関する。
関し、特に単電源駆動でしかも非接触で電圧又は電流を
測定するときの測定範囲を正負の被測定電流の大きさに
より、別々に設定できる非接触型センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】ホール素子を用いた高精度測定のサーボ
式電流センサは、正・負の電流を測定する場合、通常、
両電源で駆動しているが、サーボ式電流センサを単電源
で駆動する場合には、図３に示すような単電源電流セン
サが用いられている。
式電流センサは、正・負の電流を測定する場合、通常、
両電源で駆動しているが、サーボ式電流センサを単電源
で駆動する場合には、図３に示すような単電源電流セン
サが用いられている。
【０００３】この単電源電流センサは、図３に示すよう
に、単電源であるサブバッテリ＋Ｂの電力によって、単
電源電流センサの各回路が動作する。コイル５は、磁心
７に図示しないメインバッテリーからの電線を一次巻線
５ａとして通し、電流バッファ１５からの出力線である
２次巻線５ｂを磁心７に所定回数巻回している。また、
磁心７に形成されたギャップにはホール素子９が配置さ
れている。
に、単電源であるサブバッテリ＋Ｂの電力によって、単
電源電流センサの各回路が動作する。コイル５は、磁心
７に図示しないメインバッテリーからの電線を一次巻線
５ａとして通し、電流バッファ１５からの出力線である
２次巻線５ｂを磁心７に所定回数巻回している。また、
磁心７に形成されたギャップにはホール素子９が配置さ
れている。
【０００４】このホール素子９は、正負の被測定電流が
一次巻線５ａに流れることで、コイル５に発生する磁束
密度に比例した電圧を出力端子に発生し、抵抗Ｒ１，抵
抗Ｒ２を介して差動増幅器１３に出力する。
一次巻線５ａに流れることで、コイル５に発生する磁束
密度に比例した電圧を出力端子に発生し、抵抗Ｒ１，抵
抗Ｒ２を介して差動増幅器１３に出力する。
【０００５】差動増幅回路１３は、ホール素子９からの
出力を入力し、その出力を増幅して電流バッファ１５に
出力する。電流バッファ１５は、ＮＰＮのトランジスタ
ＴＲ１とＰＮＰのトランジスタＴＲ２とからなり、それ
ぞれのベースは、差動増幅回路１３の出力に接続され、
それぞれのエミッタは、コイル５の二次巻線５ｂ側の他
方に接続されている。
出力を入力し、その出力を増幅して電流バッファ１５に
出力する。電流バッファ１５は、ＮＰＮのトランジスタ
ＴＲ１とＰＮＰのトランジスタＴＲ２とからなり、それ
ぞれのベースは、差動増幅回路１３の出力に接続され、
それぞれのエミッタは、コイル５の二次巻線５ｂ側の他
方に接続されている。
【０００６】また、二次巻線５ｂには検出抵抗Ｒが接続
され、この検出抵抗Ｒの両端電圧を出力電圧Ｖｏｕｔと
する。コンパレータ１７は、検出抵抗Ｒの両端電圧を入
力し、被測定電流が正方向の電流のときに“Ｌ”レベル
を出力し、負方向の電流のときに“Ｈ”レベルを出力す
る。バッファ１９は、コンパレータ１７からの“Ｌ”レ
ベルにより、“Ｌ”レベルをＮＰＮのトランジスタＴＲ
３のベース及びＰＮＰのトランジスタＴＲ４のベースに
出力する。
され、この検出抵抗Ｒの両端電圧を出力電圧Ｖｏｕｔと
する。コンパレータ１７は、検出抵抗Ｒの両端電圧を入
力し、被測定電流が正方向の電流のときに“Ｌ”レベル
を出力し、負方向の電流のときに“Ｈ”レベルを出力す
る。バッファ１９は、コンパレータ１７からの“Ｌ”レ
ベルにより、“Ｌ”レベルをＮＰＮのトランジスタＴＲ
３のベース及びＰＮＰのトランジスタＴＲ４のベースに
出力する。
【０００７】バッファ１９は、コンパレータ１７からの
“Ｈ”レベルにより、“Ｈ”レベルをＮＰＮのトランジ
スタＴＲ３のベース及びＰＮＰのトランジスタＴＲ４の
ベースに出力する。トランジスタＴＲ３，ＴＲ４は、零
電圧または電源電圧の基準電圧を得るための基準電圧制
御回路を構成する。
“Ｈ”レベルにより、“Ｈ”レベルをＮＰＮのトランジ
スタＴＲ３のベース及びＰＮＰのトランジスタＴＲ４の
ベースに出力する。トランジスタＴＲ３，ＴＲ４は、零
電圧または電源電圧の基準電圧を得るための基準電圧制
御回路を構成する。
【０００８】次に、このように構成された従来の単電源
駆動の電流センサの動作を説明する。まず、負荷の変動
に伴って、図示しないメインバッテリから一次巻線５ａ
に放電電流が流れる。この放電電流によって、コイル５
のコア内に磁束が発生し、ホール素子９の出力には磁束
に対応する電圧が得られる。
駆動の電流センサの動作を説明する。まず、負荷の変動
に伴って、図示しないメインバッテリから一次巻線５ａ
に放電電流が流れる。この放電電流によって、コイル５
のコア内に磁束が発生し、ホール素子９の出力には磁束
に対応する電圧が得られる。
【０００９】この電圧は差動増幅回路１３によって、０
Ｖ〜＋Ｂの範囲で増幅されて電流バッファ１５に出力さ
れ、電流バッファ１５のトランジスタＴＲ１がオン状態
となって、コイル５に発生した磁束に応じた電流が二次
巻線５ｂ、検出抵抗Ｒに向かって流れる（正方向の電
流）。
Ｖ〜＋Ｂの範囲で増幅されて電流バッファ１５に出力さ
れ、電流バッファ１５のトランジスタＴＲ１がオン状態
となって、コイル５に発生した磁束に応じた電流が二次
巻線５ｂ、検出抵抗Ｒに向かって流れる（正方向の電
流）。
【００１０】ここで、正方向の電流を測定した場合の出
力電流をＩとすると、検出抵抗Ｒの電圧降下により、コ
ンパレータ１７の出力は、“Ｌ”レベルとなるので、バ
ッファ１９の出力も“Ｌ”レベルとなり、トランジスタ
ＴＲ４がオンして、トランジスタＴＲ４のエミッタの電
圧、すなわち、基準電圧Ｖｒｅｆは、ほぼ零となる。
力電流をＩとすると、検出抵抗Ｒの電圧降下により、コ
ンパレータ１７の出力は、“Ｌ”レベルとなるので、バ
ッファ１９の出力も“Ｌ”レベルとなり、トランジスタ
ＴＲ４がオンして、トランジスタＴＲ４のエミッタの電
圧、すなわち、基準電圧Ｖｒｅｆは、ほぼ零となる。
【００１１】また、負方向の電流が流れた場合には、出
力電流は、正方向の電流の向きとは逆向きとなるので、
コンパレータ１７の出力は、“Ｈ”レベルとなり、バッ
ファ１９の出力も“Ｈ”レベルとなり、トランジスタＴ
Ｒ３がオンして、基準電圧Ｖｒｅｆは、ほぼ電源電圧＋
Ｂとなる。出力電圧Ｖｏｕｔは、 Ｖｏｕｔ＝Ｉ×Ｒ で表される。
力電流は、正方向の電流の向きとは逆向きとなるので、
コンパレータ１７の出力は、“Ｈ”レベルとなり、バッ
ファ１９の出力も“Ｈ”レベルとなり、トランジスタＴ
Ｒ３がオンして、基準電圧Ｖｒｅｆは、ほぼ電源電圧＋
Ｂとなる。出力電圧Ｖｏｕｔは、 Ｖｏｕｔ＝Ｉ×Ｒ で表される。
【００１２】また、測定範囲は、出力電圧Ｖｏｕｔが飽
和しないように、検出抵抗Ｒを選択して調整する。ま
た、出力電圧Ｖｏｕｔの分解能を大きく取るためにも、
検出抵抗Ｒは、大きな値に選ぶのがよい。
和しないように、検出抵抗Ｒを選択して調整する。ま
た、出力電圧Ｖｏｕｔの分解能を大きく取るためにも、
検出抵抗Ｒは、大きな値に選ぶのがよい。
【００１３】このように、放電時または充電時に検出抵
抗の両端を測定すると、アース電圧と単電源電圧との範
囲の測定範囲が得られることになる。すなわち、単電源
で駆動する場合でも、充電又は放電に応じて、基準電圧
を容易に変化させることにより、測定範囲を両電源で駆
動したときと同程度に確保することができる。
抗の両端を測定すると、アース電圧と単電源電圧との範
囲の測定範囲が得られることになる。すなわち、単電源
で駆動する場合でも、充電又は放電に応じて、基準電圧
を容易に変化させることにより、測定範囲を両電源で駆
動したときと同程度に確保することができる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電気自
動車は、放電電流（正方向の電流）に対して、充電電流
（負方向の電流）は、数分の１程度しか流れない。この
ような場合、放電電流の測定範囲に合わせて検出抵抗を
選択すると、充電電流側は測定範囲の数分の１程度の検
出しかしない。
動車は、放電電流（正方向の電流）に対して、充電電流
（負方向の電流）は、数分の１程度しか流れない。この
ような場合、放電電流の測定範囲に合わせて検出抵抗を
選択すると、充電電流側は測定範囲の数分の１程度の検
出しかしない。
【００１５】また、充電電流の測定範囲に合わせて検出
抵抗を選択して、放電電流を測定する場合には、測定範
囲を超えてしまう。
抵抗を選択して、放電電流を測定する場合には、測定範
囲を超えてしまう。
【００１６】本発明は、正の電流を測定する場合と負の
電流を測定する場合とで、検出抵抗の値を変えることに
より、正負個々の測定範囲を設定して、センサ能力を有
効に使用することができる非接触型センサを提供するこ
とを課題とする。
電流を測定する場合とで、検出抵抗の値を変えることに
より、正負個々の測定範囲を設定して、センサ能力を有
効に使用することができる非接触型センサを提供するこ
とを課題とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために以下の構成とした。請求項１の発明は、磁心
に巻回されたコイルの一次巻線に流れる被測定電流に応
じて前記コイル内に磁束を発生し、発生した磁束の方向
に応じた正方向の電流または負方向の電流を前記コイル
の二次巻線を介して検出抵抗に流し、前記検出抵抗の両
端電圧を出力電圧として検出する非接触型センサであっ
て、前記検出抵抗の一端に印加される電圧を前記二次巻
線を流れる前記正方向の電流または前記負方向の電流に
応じて、アース電圧又は単電源電圧に変更する基準電圧
制御回路を備え、前記検出抵抗は、前記正方向の電流測
定時に前記正方向の電流測定範囲に応じた抵抗値が選択
され、前記負方向の電流測定時に前記負方向の電流測定
範囲に応じた抵抗値が選択されることを特徴とする。
するために以下の構成とした。請求項１の発明は、磁心
に巻回されたコイルの一次巻線に流れる被測定電流に応
じて前記コイル内に磁束を発生し、発生した磁束の方向
に応じた正方向の電流または負方向の電流を前記コイル
の二次巻線を介して検出抵抗に流し、前記検出抵抗の両
端電圧を出力電圧として検出する非接触型センサであっ
て、前記検出抵抗の一端に印加される電圧を前記二次巻
線を流れる前記正方向の電流または前記負方向の電流に
応じて、アース電圧又は単電源電圧に変更する基準電圧
制御回路を備え、前記検出抵抗は、前記正方向の電流測
定時に前記正方向の電流測定範囲に応じた抵抗値が選択
され、前記負方向の電流測定時に前記負方向の電流測定
範囲に応じた抵抗値が選択されることを特徴とする。
【００１８】請求項１の発明によれば、コイル内に発生
した磁束の方向に応じた電流がコイルの二次巻線を介し
て検出抵抗に流れると、基準電圧制御回路は、検出抵抗
の一端に印加される電圧を二次巻線を流れる正方向の電
流または負方向の電流に応じて、アース電圧又は単電源
電圧に変更するため、放電時と充電時には、検出抵抗の
両端を測定すると、アース電圧と単電源電圧の範囲の測
定範囲が得られる。また、検出抵抗は、正方向の電流測
定時に正方向の電流測定範囲に応じた抵抗値が選択さ
れ、負方向の電流測定時に負方向の電流測定範囲に応じ
た抵抗値が選択される。
した磁束の方向に応じた電流がコイルの二次巻線を介し
て検出抵抗に流れると、基準電圧制御回路は、検出抵抗
の一端に印加される電圧を二次巻線を流れる正方向の電
流または負方向の電流に応じて、アース電圧又は単電源
電圧に変更するため、放電時と充電時には、検出抵抗の
両端を測定すると、アース電圧と単電源電圧の範囲の測
定範囲が得られる。また、検出抵抗は、正方向の電流測
定時に正方向の電流測定範囲に応じた抵抗値が選択さ
れ、負方向の電流測定時に負方向の電流測定範囲に応じ
た抵抗値が選択される。
【００１９】すなわち、正の電流を測定する場合と負の
電流を測定する場合とで、検出抵抗の値を変えることに
より、正負個々の測定範囲を設定して、センサ能力を有
効に使用することができる。
電流を測定する場合とで、検出抵抗の値を変えることに
より、正負個々の測定範囲を設定して、センサ能力を有
効に使用することができる。
【００２０】請求項２の発明の前記検出抵抗は、前記正
方向の電流測定範囲に応じた抵抗値を有する第１の検出
抵抗と、前記負方向の電流測定範囲に応じた抵抗値を有
する第２の検出抵抗とからなり、さらに、第１のダイオ
ードを前記第１の検出抵抗に直列に接続した第１の直列
回路と、前記第１のダイオードの極性と逆極性となるよ
うに配置された第２のダイオードを前記第２の検出抵抗
に直列に接続した第２の直列回路とを設け、前記第１の
直列回路と前記第２の直列回路とを並列に接続したこと
を特徴とする。
方向の電流測定範囲に応じた抵抗値を有する第１の検出
抵抗と、前記負方向の電流測定範囲に応じた抵抗値を有
する第２の検出抵抗とからなり、さらに、第１のダイオ
ードを前記第１の検出抵抗に直列に接続した第１の直列
回路と、前記第１のダイオードの極性と逆極性となるよ
うに配置された第２のダイオードを前記第２の検出抵抗
に直列に接続した第２の直列回路とを設け、前記第１の
直列回路と前記第２の直列回路とを並列に接続したこと
を特徴とする。
【００２１】請求項２の発明によれば、正方向の電流測
定時には正方向の電流が第１の直列回路の第１のダイオ
ード及び第１の検出抵抗を流れ、第１の検出抵抗が正方
向の電流測定範囲に応じた抵抗値を有するため、正方向
の電流測定が測定範囲内で確実に行える。また、負方向
の電流測定時には負方向の電流が第２の直列回路の第２
のダイオード及び第２の検出抵抗を流れ、第２の検出抵
抗が負方向の電流測定範囲に応じた抵抗値を有するた
め、負方向の電流測定が測定範囲内で確実に行える。
定時には正方向の電流が第１の直列回路の第１のダイオ
ード及び第１の検出抵抗を流れ、第１の検出抵抗が正方
向の電流測定範囲に応じた抵抗値を有するため、正方向
の電流測定が測定範囲内で確実に行える。また、負方向
の電流測定時には負方向の電流が第２の直列回路の第２
のダイオード及び第２の検出抵抗を流れ、第２の検出抵
抗が負方向の電流測定範囲に応じた抵抗値を有するた
め、負方向の電流測定が測定範囲内で確実に行える。
【００２２】請求項３の発明は、前記正方向の電流測定
範囲に応じた抵抗値を有する第１の検出抵抗と、この第
１の検出抵抗に直列に接続された第２の検出抵抗と、こ
の第２の検出抵抗と並列に接続され且つ前記正方向の電
流が流れるときにオンするダイオードとを有し、さら
に、前記第１の検出抵抗の抵抗値と前記第２の検出抵抗
の抵抗値との合計抵抗値が前記負方向の電流測定範囲に
応じた値に設定されてなることを特徴とする。
範囲に応じた抵抗値を有する第１の検出抵抗と、この第
１の検出抵抗に直列に接続された第２の検出抵抗と、こ
の第２の検出抵抗と並列に接続され且つ前記正方向の電
流が流れるときにオンするダイオードとを有し、さら
に、前記第１の検出抵抗の抵抗値と前記第２の検出抵抗
の抵抗値との合計抵抗値が前記負方向の電流測定範囲に
応じた値に設定されてなることを特徴とする。
【００２３】請求項３の発明によれば、正方向の電流測
定時には正方向の電流がダイオード及び第１の検出抵抗
を流れ、第１の検出抵抗が正方向の電流測定範囲に応じ
た抵抗値を有するため、正方向の電流測定が測定範囲内
で確実に行える。また、負方向の電流測定時には負方向
の電流が第１の検出抵抗及び第２の検出抵抗を流れ、第
１の検出抵抗の抵抗値と第２の検出抵抗の抵抗値との合
計抵抗値が負方向の電流測定範囲に応じた値になってい
るため、負方向の電流測定が測定範囲内で確実に行え
る。
定時には正方向の電流がダイオード及び第１の検出抵抗
を流れ、第１の検出抵抗が正方向の電流測定範囲に応じ
た抵抗値を有するため、正方向の電流測定が測定範囲内
で確実に行える。また、負方向の電流測定時には負方向
の電流が第１の検出抵抗及び第２の検出抵抗を流れ、第
１の検出抵抗の抵抗値と第２の検出抵抗の抵抗値との合
計抵抗値が負方向の電流測定範囲に応じた値になってい
るため、負方向の電流測定が測定範囲内で確実に行え
る。
【００２４】請求項４の発明の前記基準電圧制御回路
は、前記検出抵抗の両端の電圧差に基づき、前記検出抵
抗の一端に印加される電圧を前記アース電圧又は前記単
電源電圧に変更することを特徴とする。
は、前記検出抵抗の両端の電圧差に基づき、前記検出抵
抗の一端に印加される電圧を前記アース電圧又は前記単
電源電圧に変更することを特徴とする。
【００２５】請求項４の発明によれば、基準電圧制御回
路は、検出抵抗の両端の電圧差に基づき、検出抵抗の一
端に印加される電圧をアース電圧又は単電源電圧に変更
するため、放電時と充電時には、検出抵抗の両端を測定
すると、アース電圧と単電源電圧の範囲の測定範囲が得
られる。
路は、検出抵抗の両端の電圧差に基づき、検出抵抗の一
端に印加される電圧をアース電圧又は単電源電圧に変更
するため、放電時と充電時には、検出抵抗の両端を測定
すると、アース電圧と単電源電圧の範囲の測定範囲が得
られる。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の非接触型センサの
いくつかの実施の形態を図面を参照して詳細に説明す
る。
いくつかの実施の形態を図面を参照して詳細に説明す
る。
【００２７】＜第１実施の形態＞本発明の非接触型セン
サの第１実施の形態を説明する。ここでは、非接触セン
サとして単電源電流センサに適用する。図１は第１実施
の形態の単電源電流センサの概略構成図である。
サの第１実施の形態を説明する。ここでは、非接触セン
サとして単電源電流センサに適用する。図１は第１実施
の形態の単電源電流センサの概略構成図である。
【００２８】図１において、コイル５の二次巻線にはコ
ンパレータ１７の反転入力端子（−）が接続され、この
コンパレータ１７の反転入力端子と非反転入力端子
（＋）との間には、第１のダイオードＤ１とこの第１の
ダイオードＤ１に直列に接続された第１の検出抵抗Ｒ３
が接続されている。この第１のダイオードＤ１と第１の
検出抵抗Ｒ３とで第１の直列回路を構成する。
ンパレータ１７の反転入力端子（−）が接続され、この
コンパレータ１７の反転入力端子と非反転入力端子
（＋）との間には、第１のダイオードＤ１とこの第１の
ダイオードＤ１に直列に接続された第１の検出抵抗Ｒ３
が接続されている。この第１のダイオードＤ１と第１の
検出抵抗Ｒ３とで第１の直列回路を構成する。
【００２９】また、コンパレータ１７の反転入力端子と
非反転入力端子（＋）との間には、第２のダイオードＤ
２とこの第２のダイオードＤ２に直列に接続された第２
の検出抵抗Ｒ４が接続されている。第２のダイオードＤ
２と第２の検出抵抗Ｒ４とで第２の直列回路を構成す
る。並列に接続された第１の直列回路及び第２の直列回
路の電圧を出力電圧Ｖｏｕｔとして取り出すようになっ
ている。
非反転入力端子（＋）との間には、第２のダイオードＤ
２とこの第２のダイオードＤ２に直列に接続された第２
の検出抵抗Ｒ４が接続されている。第２のダイオードＤ
２と第２の検出抵抗Ｒ４とで第２の直列回路を構成す
る。並列に接続された第１の直列回路及び第２の直列回
路の電圧を出力電圧Ｖｏｕｔとして取り出すようになっ
ている。
【００３０】ここで、第１のダイオードＤ１は、正方向
の電流（放電電流）Ｉ1の測定時にオンとなり、第２の
ダイオードＤ２は、負方向の電流（充電電流）Ｉ2測定
時にオンとなるように極性が配置されている。
の電流（放電電流）Ｉ1の測定時にオンとなり、第２の
ダイオードＤ２は、負方向の電流（充電電流）Ｉ2測定
時にオンとなるように極性が配置されている。
【００３１】コンパレータ１７は、並列に接続された第
１の直列回路及び第２の直列回路の両端電圧を入力し、
被測定電流が正方向の電流のときに“Ｌ”レベルを出力
し、負方向の電流のときに“Ｈ”レベルを出力する。バ
ッファ１９は、コンパレータ１７からの“Ｌ”レベルに
より、“Ｌ”レベルをＮＰＮのトランジスタＴＲ３のベ
ース及びＰＮＰのトランジスタＴＲ４のベースに出力す
る。
１の直列回路及び第２の直列回路の両端電圧を入力し、
被測定電流が正方向の電流のときに“Ｌ”レベルを出力
し、負方向の電流のときに“Ｈ”レベルを出力する。バ
ッファ１９は、コンパレータ１７からの“Ｌ”レベルに
より、“Ｌ”レベルをＮＰＮのトランジスタＴＲ３のベ
ース及びＰＮＰのトランジスタＴＲ４のベースに出力す
る。
【００３２】バッファ１９は、コンパレータ１７からの
“Ｈ”レベルにより、“Ｈ”レベルをＮＰＮのトランジ
スタＴＲ３のベース及びＰＮＰのトランジスタＴＲ４の
ベースに出力する。
“Ｈ”レベルにより、“Ｈ”レベルをＮＰＮのトランジ
スタＴＲ３のベース及びＰＮＰのトランジスタＴＲ４の
ベースに出力する。
【００３３】トランジスタＴＲ３，ＴＲ４は、零電圧ま
たは電源電圧の基準電圧を得るための基準電圧制御回路
を構成する。基準電圧制御回路は、第１の検出抵抗Ｒ３
及び第２の検出抵抗Ｒ４の一端に印加される電圧を二次
巻線５ｂを流れる正方向の電流または負方向の電流に応
じて、アース電圧又は電源電圧に変更する。
たは電源電圧の基準電圧を得るための基準電圧制御回路
を構成する。基準電圧制御回路は、第１の検出抵抗Ｒ３
及び第２の検出抵抗Ｒ４の一端に印加される電圧を二次
巻線５ｂを流れる正方向の電流または負方向の電流に応
じて、アース電圧又は電源電圧に変更する。
【００３４】第１の検出抵抗Ｒ３は、正方向の電流測定
時に正方向の電流測定範囲に応じた抵抗値が選択されて
いる。第２の検出抵抗Ｒ４は、負方向の電流測定時に負
方向の電流測定範囲に応じた抵抗値が選択されている。
時に正方向の電流測定範囲に応じた抵抗値が選択されて
いる。第２の検出抵抗Ｒ４は、負方向の電流測定時に負
方向の電流測定範囲に応じた抵抗値が選択されている。
【００３５】なお、図１に示すその他の構成において、
図３に示す部分と同一部分は、同一符号を付し、その説
明は省略する。
図３に示す部分と同一部分は、同一符号を付し、その説
明は省略する。
【００３６】次にこのように構成された第１実施の形態
の単電源電流センサの動作を説明する。
の単電源電流センサの動作を説明する。
【００３７】まず、負荷の変動に伴って、図示しないメ
インバッテリから一次巻線５ａに放電電流が流れる。こ
の放電電流によって、コイル５のコア内に磁束が発生
し、ホール素子９の出力には磁束に対応する電圧が得ら
れる。
インバッテリから一次巻線５ａに放電電流が流れる。こ
の放電電流によって、コイル５のコア内に磁束が発生
し、ホール素子９の出力には磁束に対応する電圧が得ら
れる。
【００３８】この電圧は差動増幅回路１３によって、０
Ｖ〜＋Ｂの範囲で増幅されて電流バッファ１５に出力さ
れ、電流バッファ１５のトランジスタＴＲ１がオン状態
となって、コイル５に発生した磁束に応じた電流が二次
巻線５ｂ、検出抵抗Ｒに向かって流れる（正方向の電
流）。
Ｖ〜＋Ｂの範囲で増幅されて電流バッファ１５に出力さ
れ、電流バッファ１５のトランジスタＴＲ１がオン状態
となって、コイル５に発生した磁束に応じた電流が二次
巻線５ｂ、検出抵抗Ｒに向かって流れる（正方向の電
流）。
【００３９】ここで、正方向の電流測定時には、二次巻
線５ｂから電流Ｉ1が第１のダイオードＤ１を通り、第
１の検出抵抗Ｒ３に流れる。このため、第１の検出抵抗
Ｒ３の電圧降下により、コンパレータ１７の出力は、
“Ｌ”レベルとなるので、バッファ１９の出力も“Ｌ”
レベルとなり、トランジスタＴＲ４がオンして、トラン
ジスタＴＲ４のエミッタの電圧、すなわち、基準電圧Ｖ
ｒｅｆは、ほぼ零となる。
線５ｂから電流Ｉ1が第１のダイオードＤ１を通り、第
１の検出抵抗Ｒ３に流れる。このため、第１の検出抵抗
Ｒ３の電圧降下により、コンパレータ１７の出力は、
“Ｌ”レベルとなるので、バッファ１９の出力も“Ｌ”
レベルとなり、トランジスタＴＲ４がオンして、トラン
ジスタＴＲ４のエミッタの電圧、すなわち、基準電圧Ｖ
ｒｅｆは、ほぼ零となる。
【００４０】このとき、出力電圧Ｖｏｕｔは、 Ｖｏｕｔ＝Ｉ1×Ｒ３ で表される。
【００４１】また、負方向の電流測定時には、出力電流
Ｉ2は、第２の検出抵抗Ｒ４、第２のダイオードＤ２、
二次巻き線５ｂと流れる。このため、コンパレータ１７
の出力は、“Ｈ”レベルとなり、バッファ１９の出力も
“Ｈ”レベルとなり、トランジスタＴＲ３がオンして、
基準電圧Ｖｒｅｆは、ほぼ電源電圧＋Ｂとなる。このと
き、出力電圧Ｖｏｕｔは、 Ｖｏｕｔ＝−Ｉ2×Ｒ４ で表される。
Ｉ2は、第２の検出抵抗Ｒ４、第２のダイオードＤ２、
二次巻き線５ｂと流れる。このため、コンパレータ１７
の出力は、“Ｈ”レベルとなり、バッファ１９の出力も
“Ｈ”レベルとなり、トランジスタＴＲ３がオンして、
基準電圧Ｖｒｅｆは、ほぼ電源電圧＋Ｂとなる。このと
き、出力電圧Ｖｏｕｔは、 Ｖｏｕｔ＝−Ｉ2×Ｒ４ で表される。
【００４２】ここで、被測定電流の絶対値が同じであれ
ば、電流Ｉ1と電流Ｉ2との絶対値も同じになる。また、
正方向の電流（放電電流）に対して、負方向の電流（充
電電流）は、例えば１／５である。このため、正方向の
電流の測定範囲に対して、負方向の電流の測定範囲が１
／５で済む。
ば、電流Ｉ1と電流Ｉ2との絶対値も同じになる。また、
正方向の電流（放電電流）に対して、負方向の電流（充
電電流）は、例えば１／５である。このため、正方向の
電流の測定範囲に対して、負方向の電流の測定範囲が１
／５で済む。
【００４３】このため、正方向の電流の測定範囲に合わ
せて第１の検出抵抗Ｒ３を選択すれば、選択した第１の
検出抵抗Ｒ３に対して、第２の検出抵抗Ｒ４は、 Ｒ４＝５×Ｒ３ となる。
せて第１の検出抵抗Ｒ３を選択すれば、選択した第１の
検出抵抗Ｒ３に対して、第２の検出抵抗Ｒ４は、 Ｒ４＝５×Ｒ３ となる。
【００４４】これにより、負方向の電流の測定範囲は、
正方向の電流測定範囲に対して１／５となるが、出力電
圧の分解能は、５倍となる。これにより、負方向の電流
を測定した場合でも、センサの能力を有効に使用するこ
とができる。
正方向の電流測定範囲に対して１／５となるが、出力電
圧の分解能は、５倍となる。これにより、負方向の電流
を測定した場合でも、センサの能力を有効に使用するこ
とができる。
【００４５】このように、検出抵抗の一端に印加される
電圧を二次巻線を流れる正方向の電流または負方向の電
流に応じて、アース電圧又は単電源電圧に変更するた
め、放電時と充電時には、検出抵抗の両端を測定する
と、アース電圧と単電源電圧の範囲の測定範囲が得られ
る。
電圧を二次巻線を流れる正方向の電流または負方向の電
流に応じて、アース電圧又は単電源電圧に変更するた
め、放電時と充電時には、検出抵抗の両端を測定する
と、アース電圧と単電源電圧の範囲の測定範囲が得られ
る。
【００４６】また、正方向の電流測定時には、第１の検
出抵抗が正方向の電流測定範囲に応じた抵抗値を有する
ため、正方向の電流測定が測定範囲内で確実に行える。
また、負方向の電流測定時には、第２の検出抵抗が負方
向の電流測定範囲に応じた抵抗値を有するため、負方向
の電流測定が測定範囲内で確実に行える。
出抵抗が正方向の電流測定範囲に応じた抵抗値を有する
ため、正方向の電流測定が測定範囲内で確実に行える。
また、負方向の電流測定時には、第２の検出抵抗が負方
向の電流測定範囲に応じた抵抗値を有するため、負方向
の電流測定が測定範囲内で確実に行える。
【００４７】このように、正負の被測定電流の大きさに
応じて、測定範囲を個々に設定する。すなわち、正の電
流を測定する場合と負の電流を測定する場合とで、検出
抵抗の値を変えることにより、正負個々の測定範囲を設
定して、センサ能力を有効に使用することができる。
応じて、測定範囲を個々に設定する。すなわち、正の電
流を測定する場合と負の電流を測定する場合とで、検出
抵抗の値を変えることにより、正負個々の測定範囲を設
定して、センサ能力を有効に使用することができる。
【００４８】＜第２実施の形態＞次に、本発明の非接触
型センサの第２実施の形態を説明する。ここでは、非接
触センサとして単電源電流センサに適用する。図２は第
２実施の形態の単電源電流センサの概略構成図である。
型センサの第２実施の形態を説明する。ここでは、非接
触センサとして単電源電流センサに適用する。図２は第
２実施の形態の単電源電流センサの概略構成図である。
【００４９】コンパレータ１７の反転入力端子と非反転
入力端子（＋）との間には、正方向の電流測定範囲に応
じた抵抗値を有する第３の検出抵抗Ｒ６及びこの第３の
検出抵抗Ｒ６に直列に接続された第４の検出抵抗Ｒ５が
接続されている。
入力端子（＋）との間には、正方向の電流測定範囲に応
じた抵抗値を有する第３の検出抵抗Ｒ６及びこの第３の
検出抵抗Ｒ６に直列に接続された第４の検出抵抗Ｒ５が
接続されている。
【００５０】第４の検出抵抗Ｒ５には並列に第３のダイ
オードＤ３が接続されており、この第３のダイオードＤ
３は、正方向の電流が流れるときにオンするようになっ
ている。
オードＤ３が接続されており、この第３のダイオードＤ
３は、正方向の電流が流れるときにオンするようになっ
ている。
【００５１】また、直列に接続された第３の検出抵抗Ｒ
６及び第４の検出抵抗Ｒ５の両端電圧を出力電圧Ｖｏｕ
ｔとして取り出すようになっている。第３の検出抵抗Ｒ
６の抵抗値と第４の検出抵抗Ｒ５の抵抗値との合計抵抗
値が負方向の電流測定範囲に応じた値に設定されてな
る。
６及び第４の検出抵抗Ｒ５の両端電圧を出力電圧Ｖｏｕ
ｔとして取り出すようになっている。第３の検出抵抗Ｒ
６の抵抗値と第４の検出抵抗Ｒ５の抵抗値との合計抵抗
値が負方向の電流測定範囲に応じた値に設定されてな
る。
【００５２】なお、図２に示すその他の構成において、
図３に示す部分と同一部分は、同一符号を付し、その説
明は省略する。
図３に示す部分と同一部分は、同一符号を付し、その説
明は省略する。
【００５３】このように構成された第２実施の形態の単
電源電流センサによれば、正方向の電流測定時には正方
向の電流Ｉ1が第３のダイオードＤ３及び第３の検出抵
抗Ｒ６を流れ、第３の検出抵抗Ｒ６が正方向の電流測定
範囲に応じた抵抗値を有するため、正方向の電流測定が
測定範囲内で確実に行える。
電源電流センサによれば、正方向の電流測定時には正方
向の電流Ｉ1が第３のダイオードＤ３及び第３の検出抵
抗Ｒ６を流れ、第３の検出抵抗Ｒ６が正方向の電流測定
範囲に応じた抵抗値を有するため、正方向の電流測定が
測定範囲内で確実に行える。
【００５４】また、負方向の電流測定時には負方向の電
流Ｉ2が第３の検出抵抗Ｒ６及び第４の検出抵抗Ｒ５を
流れ、第３の検出抵抗Ｒ６の抵抗値と第４の検出抵抗Ｒ
５の抵抗値との合計抵抗値が負方向の電流測定範囲に応
じた値になっているため、負方向の電流測定が測定範囲
内で確実に行える。
流Ｉ2が第３の検出抵抗Ｒ６及び第４の検出抵抗Ｒ５を
流れ、第３の検出抵抗Ｒ６の抵抗値と第４の検出抵抗Ｒ
５の抵抗値との合計抵抗値が負方向の電流測定範囲に応
じた値になっているため、負方向の電流測定が測定範囲
内で確実に行える。
【００５５】従って、第２実施の形態の単電源電流セン
サにおいても、第１実施の形態の単電源電流センサの効
果と同様に効果が得られるものとなる。
サにおいても、第１実施の形態の単電源電流センサの効
果と同様に効果が得られるものとなる。
【００５６】なお、本発明は前述した第１実施の形態及
び第２実施の形態の非接触型センサに限定されるもので
はない。第１実施の形態及び第２実施の形態では、電流
検出型のセンサを例示したが、本発明は、単電源駆動型
の電圧センサに適用してもよい。
び第２実施の形態の非接触型センサに限定されるもので
はない。第１実施の形態及び第２実施の形態では、電流
検出型のセンサを例示したが、本発明は、単電源駆動型
の電圧センサに適用してもよい。
【００５７】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、検出抵抗は、
正方向の電流測定時に正方向の電流測定範囲に応じた抵
抗値が選択され、負方向の電流測定時に負方向の電流測
定範囲に応じた抵抗値が選択される。すなわち、正の電
流を測定する場合と負の電流を測定する場合とで、検出
抵抗の値を変えることにより、正負個々の測定範囲を設
定して、センサ能力を有効に使用することができる。
正方向の電流測定時に正方向の電流測定範囲に応じた抵
抗値が選択され、負方向の電流測定時に負方向の電流測
定範囲に応じた抵抗値が選択される。すなわち、正の電
流を測定する場合と負の電流を測定する場合とで、検出
抵抗の値を変えることにより、正負個々の測定範囲を設
定して、センサ能力を有効に使用することができる。
【００５８】請求項２の発明によれば、正方向の電流測
定時には正方向の電流が第１の直列回路の第１のダイオ
ード及び第１の検出抵抗を流れ、第１の検出抵抗が正方
向の電流測定範囲に応じた抵抗値を有するため、正方向
の電流測定が測定範囲内で確実に行える。また、負方向
の電流測定時には負方向の電流が第２の直列回路の第２
のダイオード及び第２の検出抵抗を流れ、第２の検出抵
抗が負方向の電流測定範囲に応じた抵抗値を有するた
め、負方向の電流測定が測定範囲内で確実に行える。
定時には正方向の電流が第１の直列回路の第１のダイオ
ード及び第１の検出抵抗を流れ、第１の検出抵抗が正方
向の電流測定範囲に応じた抵抗値を有するため、正方向
の電流測定が測定範囲内で確実に行える。また、負方向
の電流測定時には負方向の電流が第２の直列回路の第２
のダイオード及び第２の検出抵抗を流れ、第２の検出抵
抗が負方向の電流測定範囲に応じた抵抗値を有するた
め、負方向の電流測定が測定範囲内で確実に行える。
【００５９】請求項３の発明によれば、正方向の電流測
定時には正方向の電流がダイオード及び第１の検出抵抗
を流れ、第１の検出抵抗が正方向の電流測定範囲に応じ
た抵抗値を有するため、正方向の電流測定が測定範囲内
で確実に行える。また、負方向の電流測定時には負方向
の電流が第１の検出抵抗及び第２の検出抵抗を流れ、第
１の検出抵抗の抵抗値と第２の検出抵抗の抵抗値との合
計抵抗値が負方向の電流測定範囲に応じた値になってい
るため、負方向の電流測定が測定範囲内で確実に行え
る。
定時には正方向の電流がダイオード及び第１の検出抵抗
を流れ、第１の検出抵抗が正方向の電流測定範囲に応じ
た抵抗値を有するため、正方向の電流測定が測定範囲内
で確実に行える。また、負方向の電流測定時には負方向
の電流が第１の検出抵抗及び第２の検出抵抗を流れ、第
１の検出抵抗の抵抗値と第２の検出抵抗の抵抗値との合
計抵抗値が負方向の電流測定範囲に応じた値になってい
るため、負方向の電流測定が測定範囲内で確実に行え
る。
【００６０】請求項４の発明によれば、基準電圧制御回
路は、検出抵抗の両端の電圧差に基づき、検出抵抗の一
端に印加される電圧をアース電圧又は単電源電圧に変更
するため、放電時と充電時には、検出抵抗の両端を測定
すると、アース電圧と単電源電圧の範囲の測定範囲が得
られるため、単電源で各回路を駆動していても、両電源
駆動で各回路を駆動したときと同様な測定範囲が得られ
る。
路は、検出抵抗の両端の電圧差に基づき、検出抵抗の一
端に印加される電圧をアース電圧又は単電源電圧に変更
するため、放電時と充電時には、検出抵抗の両端を測定
すると、アース電圧と単電源電圧の範囲の測定範囲が得
られるため、単電源で各回路を駆動していても、両電源
駆動で各回路を駆動したときと同様な測定範囲が得られ
る。
【図１】第１実施の形態の単電源電流センサの概略構成
図である。
図である。
【図２】第２実施の形態の単電源電流センサの概略構成
図である。
図である。
【図３】従来の単電源電流センサの概略構成図である。
【符号の説明】 ５ コイル ７ 磁心 ５ａ 一次巻線 ５ｂ 二次巻線 ９ ホール素子 １３ 差動増幅回路 １５ 電流バッファ １７ コンパレータ １９ バッファ Ｒ３ 第１の検出抵抗 Ｒ４ 第２の検出抵抗 Ｒ５ 第４の検出抵抗 Ｒ６ 第３の検出抵抗 ＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３，ＴＲ４ トランジスタ Ｄ１ 第１のダイオード Ｄ２ 第２のダイオード Ｄ３ 第３のダイオード
Claims (4)
- 【請求項１】 磁心に巻回されたコイルの一次巻線に流
れる被測定電流に応じて前記コイル内に磁束を発生し、
発生した磁束の方向に応じた正方向の電流または負方向
の電流を前記コイルの二次巻線を介して検出抵抗に流
し、前記検出抵抗の両端電圧を出力電圧として検出する
非接触型センサであって、 前記検出抵抗の一端に印加される電圧を前記二次巻線を
流れる前記正方向の電流または前記負方向の電流に応じ
て、アース電圧又は単電源電圧に変更する基準電圧制御
回路を備え、 前記検出抵抗は、前記正方向の電流測定時に前記正方向
の電流測定範囲に応じた抵抗値が選択され、前記負方向
の電流測定時に前記負方向の電流測定範囲に応じた抵抗
値が選択されることを特徴とする非接触型センサ。 - 【請求項２】 前記検出抵抗は、前記正方向の電流測定
範囲に応じた抵抗値を有する第１の検出抵抗と、前記負
方向の電流測定範囲に応じた抵抗値を有する第２の検出
抵抗とからなり、 さらに、第１のダイオードを前記第１の検出抵抗に直列
に接続した第１の直列回路と、前記第１のダイオードの
極性と逆極性となるように配置された第２のダイオード
を前記第２の検出抵抗に直列に接続した第２の直列回路
とを設け、前記第１の直列回路と前記第２の直列回路と
を並列に接続したことを特徴とする請求項１記載の非接
触型センサ。 - 【請求項３】 前記正方向の電流測定範囲に応じた抵抗
値を有する第１の検出抵抗と、 この第１の検出抵抗に直列に接続された第２の検出抵抗
と、 この第２の検出抵抗と並列に接続され且つ前記正方向の
電流が流れるときにオンするダイオードとを有し、 さらに、前記第１の検出抵抗の抵抗値と前記第２の検出
抵抗の抵抗値との合計抵抗値が前記負方向の電流測定範
囲に応じた値に設定されてなることを特徴とする請求項
１記載の非接触型センサ。 - 【請求項４】 前記基準電圧制御回路は、前記検出抵抗
の両端の電圧差に基づき、前記検出抵抗の一端に印加さ
れる電圧を前記アース電圧又は前記単電源電圧に変更す
ることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１
項記載の非接触型センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10035299A JP3561173B2 (ja) | 1999-04-07 | 1999-04-07 | 非接触型センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10035299A JP3561173B2 (ja) | 1999-04-07 | 1999-04-07 | 非接触型センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000292456A true JP2000292456A (ja) | 2000-10-20 |
| JP3561173B2 JP3561173B2 (ja) | 2004-09-02 |
Family
ID=14271722
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10035299A Expired - Fee Related JP3561173B2 (ja) | 1999-04-07 | 1999-04-07 | 非接触型センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3561173B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006038834A (ja) * | 2004-06-21 | 2006-02-09 | Tdk Corp | 電流センサ |
| JP2007060814A (ja) * | 2005-08-25 | 2007-03-08 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | Ｄｃ／ｄｃコンバータ |
| JP2010210377A (ja) * | 2009-03-10 | 2010-09-24 | U R D:Kk | 直流電流センサー |
| JP2022072705A (ja) * | 2020-10-30 | 2022-05-17 | Tdk株式会社 | 電流検出回路、電力変換装置および電力システム |
-
1999
- 1999-04-07 JP JP10035299A patent/JP3561173B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006038834A (ja) * | 2004-06-21 | 2006-02-09 | Tdk Corp | 電流センサ |
| JP2007060814A (ja) * | 2005-08-25 | 2007-03-08 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | Ｄｃ／ｄｃコンバータ |
| JP2010210377A (ja) * | 2009-03-10 | 2010-09-24 | U R D:Kk | 直流電流センサー |
| JP2022072705A (ja) * | 2020-10-30 | 2022-05-17 | Tdk株式会社 | 電流検出回路、電力変換装置および電力システム |
| JP7640247B2 (ja) | 2020-10-30 | 2025-03-05 | Tdk株式会社 | 電流検出回路、電力変換装置および電力システム |
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|---|---|
| JP3561173B2 (ja) | 2004-09-02 |
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