JPH01295175A

JPH01295175A - 電流測定回路

Info

Publication number: JPH01295175A
Application number: JP12475388A
Authority: JP
Inventors: Hidehiko Fujii; 藤井　英彦
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1988-05-20
Filing date: 1988-05-20
Publication date: 1989-11-28

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野この発明は、高電圧の印加される回路に流れる電流を、
簡単に測定し得る電流測定回路に関する。

（ロ）従来の技術従来、高電圧の印加される回路に流れる電流を測定する
場合、第５図に示すように被測定電流ｉを電流検出用の
抵抗器５１に流し、この抵抗器５１の両端電圧を電圧検
出部５２で検出し、その検出電圧をＶ／Ｆコンバータ５
３で周波数信号に変換して、ホトカプラ５５により、信
号処理部５６に伝達している。

また、他の電流測定技術として第６図に示すように、被
測定電流ｉを直接ホトカプラ６１の一次側に流し、ホト
カプラ６１により、信号処理部６２に信号伝達するもの
がある。

（ハ）発明が解決しようとする課題上記従来の技術のうち、第５図に示す測定回路は、点線
で囲った回路部分、つまり電圧検出部５２からホトカプ
ラ５５の入力個迄を高耐圧の絶縁を保ったまま、大地か
ら浮かさねばならず、また全体を駆動する電源も高電圧
下に保たねばならず、安全上問題が多い上に、回路構成
上高価となる。

また、第６図に測定回路は、検出部が１個のホトカプラ
のみなので、ホトカプラの伝達特性が一定という保証が
なく、「電流検出」ができても正確な測定をなし得ない
という問題がある。

この発明は、上記問題点に着目してなされたものであっ
て、高電圧の印加される回路に流れる電流を測定するの
に、回路の大部分を高圧下に浮かせることなく、精度よ
く測定をなし得る電流測定回路壱提供することを目的と
している。

（ニ）課題を解決するだめの手段及び作用この発明の電
流測定回路は、特性が同一あるいは路間−の複数のホト
カプラを備え、少なくとも１個の第１のホトカプラで被
測定電流を伝達し、他の少なくとも１個の第２のホトカ
プラで正確に計測可能な基準電流を伝達し、前記第１の
ホトカプラと第２のホトカプラの出力に基づいて、被測
定電流を測定するように構成している。

この電流測定回路では、ボトカプラを用いて被測定電流
を伝達するので、ホトカプラの二次側以鋒、つまり、測
定回路の大部分を高圧下に浮かせる必要がない。また、
第１のホトカプラで被測定電流を伝達する一方、第２の
ホトカプラで正確に測定可能な基準電流を伝達するので
、第１及び第２のホトカプラの出力比較で、被測定電流
を正確に測定できる。

（ホ）実施例以下、実施例により、この発明をさらに詳細に説明する
。

〈実施例１〉第１図に、この発明の一実施例を示す。この実施例は、
一般商用電源（ＡＣ１００Ｖ）線を流れる交流電流を測
定する回路である。第１図において、ＡＣｌｏｏＶの電
源から、負荷２及び分流抵抗Ｒ３、Ｒ２に交流電流ｉが
流される。また、同一のチンブ３に形成された、したが
って、同一特性のホトカプラ４．５と、同じく同一のチ
ップ６に形成されたホトカプラ７．８を備え、分流抵抗
Ｒ１の両端には、分流抵抗Ｒ２にホトカプラ４．７の発
光ダイオードＬ＋、Ｒ３の並列回路が直列に接続されて
、並列接続されている。発光ダイオードＬ１には、正の
半サイクルの分流電流が、また発光ダイオードＬ３には
負の半サイクルの分流電流が流れるように、発光ダイオ
ードＬ、とＲ３は互いに逆極性に接続されている。また
、回路の直流電源電圧■ＣＣが、調整抵抗ＶＲ，を介し
て、ホトカプラ５の発光ダイオードＬ２のアノードに接
続されるとともに、調整抵抗ＶＲ２を介して、ホトカプ
ラ８の発光ダイオードＬ４のアノードに接続されている
。発光ダイオードＬ２、Ｒ４のカソードはグランドＧＮ
Ｄに接続されている。一方、ホトカプラ４．５．７．８
のホトトランジスタＰＴ、、ＰＴ２、ＰＴ３、ＰＴ４の
各コレクタに電源ＶｃＣが接続され、各エミッタとグラ
ンドＧＮＤ間に対応して抵抗Ｒ，，Ｒ２、Ｒ，、Ｒ，が
接続されている。これらの抵抗Ｒ１、・・・、Ｒ４の抵
抗値は等しく設定しである。各ホトトランジスタＰＴ、
、・・・、ＰＴ、より、ホトカプラ４．５．７．８の伝
達電流に対応した出力電圧Ｖ　ｌｌ、　Ｖ　Ｉ　２、■
２１％　”２２が導出される。

今、ホトカプラ４．５に着目して出力電圧■１８、Ｖ１
２をオシロスコープで観測すると、第２図に示す波形と
なる。ここで、調整抵抗ＶＲ，を変化させると、同図に
おいて■１□は上下するが、このとき、ホトカプラ５の
一次側、つまり発光ダイオード上２側を流れる電流は、
簡単にはＶｃｃ”０．７／ＶＲ，（ただし、０．７：発
光ダイオードの接触電位差〕で求められるが、より詳細
にｌＪ、調整抵抗ＶＲ，に直列に電流計を挿入すること
により、容易に求められる。この電流を基準（基準電流
）として、ホトカプラ４．５の出力電圧Ｖ１、Ｖ１２の
比較から、ホトカプラ４の発光ダイオードＬ１側を流れ
る電流の瞬時値を知ることができる。ホトカプラ７．８
についても以上と同様にみることにより、目的とする電
源ＡＣ１００Ｖラインを流れる電流の波形とその瞬時絶
対値を知ることができる。

〈実施例２〉第３図は、この発明の他の実施例を示す電流測定回路の
回路接続図である。同図において、同一チップ３に形成
されるホトカプラ４の発光ダイオードＬ１を、測定電流
ｉ＋が流れる電源ラインに接続し、他方のホトカプラ５
の発光ダイオードＬ２のアノードを＋Ｖ　ｅｃ電源に接
続し、発光ダイオードＬ２のカソードとグランドＧＮＤ
間に、トランジスタＴｒ及び抵抗Ｒｅを接続している。

また、ホトカプラ４．５のホトトランジスタＰＴ、　、
ＰＴ２のコレクタに＋Ｖ　ｃｃ電源を接続するとともに
、ホトトランジスタＰＴ１、ＰＴ２のエミッタとグラン
ド間に同値の抵抗Ｒ，、Ｒ４をそれぞれ接続している。

ホトトランジスタＰＴ、のエミッタは、誤差増幅器９の
十入力端に接続され、ホトトランジスタＰＴ２のエミッ
タが誤差増幅器９の一入力端に接続されている。誤差増
幅器９の出力端は抵抗Ｒ７を介して、トランジスタＴｒ
のベースに接続されている。

この実施例回路において、電源ライン、つまりホトカプ
ラ４の一次側に測定電流ｉｌを流し、ホトカプラ５の一
次側に基準電流１２を流すと、各電流＋１．１２はホト
カプラ４．５で、それぞれ二次側に伝達され、電流１１
、＋２に応じた電圧が出力され、誤差増幅器９に入力さ
れる。誤差増幅器９は再入力の差に応じた電圧を出力し
、この差電圧がＯとなるようにトランジスタＴｒが制御
される。この自動制御機能により、トランジスタＴｒに
流れる電流１２は求めようとする測定電流ｉｌ　と常に
一致するように保たれる。したがって、電流１２を、例
えば電流計で計測することにより、測定電流１１を知る
ことができる。

〈実施例３〉第４図は、この発明のさらに他の実施例を示す電流測定
回路の回路接続図である。この実施例は、本発明を電気
泳動用定電流電源に適用した例である。この実施例で、
負荷２に定電流を流すための、ＤＣ入力を交流信号に変
換するチョッピング用トランジスタ回路１１、チョッピ
ング動作を行わせるための発振器１３、トランスＴ、ト
ランスＴで変換された交流電圧を整流する整流回路１２
からなる回路部分は、通常のスイッチングレギュレータ
である。その他の回路部分は、本実施例の特徴部分であ
る電気泳動実験用の装置であり、出力は高電圧で、電源
極性は実験条件によって相違するので、任意に選択でき
るようになっている必要がある。この実施例における電
流信号伝達系は、第３図と同様、同一のチップ３に形成
される２個のホトカプラ４．５を使用しており、ホトカ
プラ４の発光ダイオードＬ１には、負荷電流ｉＩが流さ
れ、この電流１１がホトカプラ４で伝達され、電流ｉＩ
に応じた電圧に変換されて、出力され誤差増幅器９の一
方の入力端に加えられている。一方、ホトカプラ５０発
光ダイオードＬ２には、＋Ｖｃｃ電源が調整抵抗（設定
器）ＶＲ，を介して印加されており、流れる電流１２が
ホトカプラ５で伝達され、電源１２に対応した電圧に変
換されて出力され、誤差増幅器９の他方の入力端に加え
られている。誤差増幅器９は再入力の差電圧を増幅し、
パルス幅変調回路１４にフィードバックしている。

この実施例回路では、調整抵抗ＶＲ，を調整して、負荷
２に流すべき電流が設定される。設定された電流１２は
、発光ダイオードＬ２からホトトランジスタＰ　Ｔ　２
に伝達され、ホトカプラ５の出。

力が誤差増幅器９に入力される。一方、負荷２を流れる
電流１１は、発光ダイオードＬ、からホトトランジスタ
ＰＴ、に伝達され、ホトカプラ４の出力が誤差増幅器９
に入力される。誤差増幅器９はホトカプラ４と５の出力
の差電圧を増幅し、パルス幅変調回路１４に入力する。

設定電流１２と負荷電流１１の値が相違すると、ホトカ
プラ４と５は同特性であり、また抵抗Ｒ３とＲ４を同値
に設定しであるから、ホトカプラ４と５の出力はそれぞ
れ一次側に流れる電流に対応し、したがって、誤差増幅
器９は、設定電流１２と負荷電流ｉ＋の差に応じた電圧
を出力し、パルス幅変調回路１４・に入力され、結局チ
ョッピング用トランジスタの位相幅にフィードバックさ
れ、最終的に負荷電流１１はｆ’ｔ　Ｌ　ｔ、　２とな
るように、つまり目的の設定電流となやように制御され
る。

なお、上記各実施例において、被測定電流伝達用のホト
カプラと基準電流伝達用のホトカプラは、同一チップに
形成されるものを使用し、両者を同特性としたが、この
発明では上記両ホトカプラとして、予め略同特性の独立
部品を選定しておいて使用してもよい。

また、上記実施例３で設定電流を一定値にし、出力を一
定に制御しているが、設定電流として、ゆるやかな交流
とすることで任意のゆるやかな波形の絶縁された高電圧
や大電流とすることもできる。

（へ）発明の効果この発明によれば、高電圧が印加される回路に流れる電
流をポトカプラを用いて伝達しているので電気的に高電
圧回路に絶縁を保った状態で、大部分の計測回路を構成
でき、したがって安全な測定装置を安価に実現できる。

その上、被測定電流伝達用の第１のホトカプラの他に測
定可能な基準電流を伝達する第２のホトカプラを備え、
両ホトカプラ出力の比較により電流測定を行うものであ
るから、比較的正確な計測が容易にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す回路接続図、第２
図は、同実施例回路の動作を説明するための波形図、第
３図は、この発明の他の実施例を示す回路接続図、第４
図はこの発明のさらに他の実施例を示す回路接続図、第
５図及び第６図は従来例を示す回路ブロック図である。２：負荷、４・５・７・８：ホトカプラ、ＶＲ，・ＶＲｚ：ｇｌｌｌｌ抗抵抗３・Ｒ４・Ｒ６・Ｒ６：ホトカプラ出力用抵抗。特許出願人　　　　　株式会社島津製作所代理人　　弁
理士　　中　村　茂　信

Claims

【特許請求の範囲】

（１）特性が同一あるいは略同一の複数のホトカプラを
備え、少なくとも１個の第１のホトカプラで被測定電流
を伝達し、他の少なくとも１個の第２のホトカプラで正
確に計測可能な基準電流を伝達し、前記第１のホトカプ
ラと第２のホトカプラの出力に基づいて、被測定電流を
測定することを特徴とする電流測定回路。