JPH023185Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、入力電気量が所定値以上か否かを
検出する電気量検出回路に関し、特に、その所定
値（検出電気量）を線形的に可変設定できる電気
量検出回路に関するものである。

即ち、この考案は、従来の複数の所定値（検出
電気量）を設定できる電気量検出回路に比して、
調整が極めて容易で、調整箇所調整回数が極めて
少ない従来のものと同等の検出精度を有する電気
量検出回路を得ることを目的としてなされたもの
である。

説明の便宜上、従来の電気量検出回路、この考
案の実施例のいずれも静止形過電流継電器に使用
されている場合について説明する。

第１図は静止形継電器によく用いられる電気量
検出回路である。１，２は入力端子、R₁，R₂，
R₃は抵抗、D₀は過大入力時トランジスタを保護
するためのダイオード、Trは電気量検出用トラ
ンジスタ、３，４は出力端子、５は制御電源正極
用、６は制御電源負極側である。図中Viは入力
電圧、Voは出力電圧、Vccは制御電圧である。
（矢印の方向が正）。

第１図の動作は、次のとおりである。入力電圧
Viが零のとき、トランジスタTrは電源正極側よ
り抵抗R₂、トランジスタTrのベース・エミツタ、
電源負極側へ流れる電流で導通状態にあり、出力
電圧Voはほゞ零電圧である。ここで入力電圧Vi
が徐々に増加しだすと、その電圧Viによる電流
が入力端子２、トランジスタTrのエミツタ・ベ
ース、抵抗R₁、入力端子１へ流れだし、やがて
トランジスタTrのベース・エミツタ電流が結果
として零に近づいて、出力電圧Voが発生しだす。
このときの入力電圧Viが電気量検出回路の所定
値である。入力電圧Viがさらに増大すれば、入
力電圧Viによる電流はトランジスタTrのベー
ス・エミツタ電流を零にし、それ以上はダイオー
ドDoを通つて入力端子１へ戻る。このときはト
ランジスタTrが不導通のためもちろん出力電圧
Voは発生している。このように入力電圧Viが所
定値を越えれば、出力電圧Voが発生するので、
入力電圧Viが所定値以上か否かを検出できる。

第２図は第１図の動作を定量的に説明するため
の等価回路である。

図中、V_BEは電気量検出用トランジスタTrのベ
ース・エミツタ間電圧、βは電気量検出用トラン
ジスタTrの電流増巾度、ｉはトランジスタTrの
ベース電流、i₁は入力抵抗R₁を流れる電流であ
る。なおダイオードDoは省略してある。

以下、この回路の動作を説明する。

Vo＝Vcc−R₃βi (a) であるからｉが小となる或る値でVoが出力電圧
として定められた値Vooとなるこのときのｉは ｉ＝i₀＝Vcc−Voo／R₃β(b) またV_BEに流れる電流ｉは重ねの理により（図
に示す電流を加算して） ｉ＝Vcc／R₂−Vi／R₁−V_BE／R₁−V_BE／R₂(c) （Vi／R₁＋V_BE／R₁＝i₁ 入力電圧が零のときトランジスタのベースより
入力抵抗R₁側に流れる漏れ電流を i₁₀＝i₁）Vi＝０＝V_BE／R₁とすると (d) 検出電圧Vi₀（ｉ＝i₀となるVi）は(c)式に(a)式を
代入して変形すると、 Vi₀＝R₁（Vcc−V_BE／R₂−i₁₀−i₀） (e) ここでi₁₀＝０とすると Vi₀＝R₁（Vcc−V_BE／R₂−i₀） (f) つまりi₁₀＝０とできるならば検出電圧Vi₀は抵
抗R₁，１／R₂と直線関係にあることになる。

そこでこの考案は、後述するがこの漏れ電流
i₁₀を零に近づけることにより、検出電圧（所定
値）Vi₀と抵抗R₁又は１／R₂との直線関係もしく
は近接した直線関係を得、抵抗R₁又は１／R₂を
変えることにより検出電圧（所定値）Vi₀を極め
て容易に直線（比例）的に可変できるようにする
ものである。

第３図は従来の過電流継電器の電気量検出回路
である。７，８は電流入力端子、９は電流入力を
電圧に変換する入力トランス及び抵抗、D₁，D₂
はダイオード、１０はダイオードD₁，D₂よりな
る全波整流回路、１１は入力抵抗R₁₁，R₁₂…R_1o
よりなる検出電圧整定部である。

次に第３図を用いて従来の回路について説明す
る。交流電流入力は入力トランス及び抵抗９によ
り電圧に変換され、全波整流回路１０により全波
整流電圧として検出回路入力端子１，２に印加さ
れる。入力抵抗R₁₁，R₁₂…R_1oに対応する検出電
圧をVi₁，Vi₂…Vinとすると、（R₁₁＜R₁₂＜…＜
R_1oと仮定すると） Vi₁／R₁₁＜Vi₂／R₁₂＜……＜Vin／R_1o となる。（なんとなれば(d)式において漏れ電流i₁₀
＝V_BE／R₁の値がR₁の増加によつて減少するから
である。）つまりVi／R₁の値が一定でない。

従つて、従来の電気量検出回路ではR₁₁，R₁₂
…R_1oの抵抗を１部可変抵抗として検出電圧Vi₁，
Vi₂…Vinを設定している場合が多い。

この考案は上記のような実情に鑑みてなされた
もので、上記Vi／R₁の値を一定とすることによ
り、一回の調整により換言すれば極めて容易な調
整により、所望の検出電圧（所定値）整定を行な
える回路を得ることを目的としている。第４図は
過電流継電器の検出回路にこの考案を実施した一
実施例である。図中、１２，１３は抵抗、１４は
整流回路の出力端子の一方を指す。

第５図は第４図の回路の説明のための等価回路
である。図中D_10rD₂は整流用ダイオード、Vbは
抵抗１２，１３によつて端子２，１４間に印加さ
れる直流バイアス電圧、V_Dはi₁によるダイオード
D_10rD₂の順方向電圧降下、i₁は入力抵抗R₁を矢印
の方向に流れる電流である。

次に第５図においてこの考案を説明する。

(b)式より i₀＝Vcc−Voo／R₃β (b) (c)式に対応する式は ｉ＝Vcc／R₂−Vi／R₁−V_BE／R₂−V_BE／R₁＋Vb＋V_D／R₁ ∴ｉ＝Vcc−V_BE／R₂−Vi／R₁ −V_BE（Vb＋V_D）／R₁ (g) 但し抵抗１３＜＜R₁として無視している。

ｉ＝i₀となるViは Vi₀＝R₁（Vcc−V_BE／R₂− V_BE−（Vb＋V_D）／R₁−i₀） (h) ここで注目すべきはV_BE−（Vb＋V_D）／R₁＝i₁₀を Vbを適当に選ぶことにより漏れ電流i₁₀０とす
ることができる点である。これにより Vi₀／R₁＝（Vcc−V_BE／R₂−i₀）＝一定 (i) となる。故に第５図においてVi₁：Vi₂：…Vinに
比例したR₁₁，R₁₂，…R_1oを固定抵抗で設定して
おき、(i)式を満足するR₂を整定することのみに
よりVi₁，Vi₂…Vinを設定することが可能とな
る。

上記設定における誤差は、 Vi₁／R₁₁＝（Vcc−V_BE／R₂−i₀−i₁₀₁） (j) 但しi₁₀₁＝V_BE−（Vb＋V_D）／R₁₁ Vin／R_1o＝（Vcc−V_BE／R₂−i₀−i_10o） (k) 但しi_10o＝V_BE（Vb＋V_D）／R_1o Vcc−V_BE／R₂−i₀＝Ｉとし、(j)式と(k)式の比をとる と Vin／R_1o＝Vi₁／R₁₁（Ｉ−i_10o／Ｉ−i₁₀₁） ＝Vi₁／R₁₁（１＋i₁₀₁−i_10o／Ｉ−i₁₀₁） Ｉ＞＞i₁₀₁として Vin／R_1o＝Vi₁／R₁₁（１＋Δi₁₀／Ｉ） (k) となりΔi₁₀／Ｉで定まるのでVbの設定の仕方で
充分小さくできる。例えばＩ＝100μAのときi₁₀＝
2μAを考えると、R₁₁＝20KΩとして V_BE−（Vb＋V_D）＝R₁₁i₁₀＝0.04 V_D）1μA＝0.45VV_BE）₁₀₀〓_A＝0.70Vとすると Vb＝0.70−0.04−0.45＝0.21^V ここでR_1o＝200KΩとすると i₁′＝0.70−0.21−0.2／200＝0.29／200≒1.5
μAV_D）_1.5〓_A＝0.2^V とする。

よつてΔi₁＝0.5μAΔi₁／i₀＝0.005となり、誤差
は0.5％となる。

以上のように、この考案を実施することにより
検出電気量（所定値）整定精度を落すことなく、
検出電気量設定抵抗を固定抵抗、無調整とするこ
とが、可能となる。

なお、前記実施例では、検出電気量の設定を入
力抵抗R₁で行なつている回路にこの考案を実施
したが、検出電気量の設定をバイアス抵抗R₂で
行なつている回路にこの考案を実施しても同様の
効果が得られる。また前記実施例では整流回路と
して、二相全波整流回路を用いている回路にこの
考案を実施したが、整流素子をブリツジに組んだ
全波整流回路等、一般の半波及び全波整流回路を
用いている回路にこの考案を実施しても同様の効
果が得られる。また、前記実施例ではトランジス
タを用いた常時ON、負入力印加形の電気量検出
回路に実施したが、トランジスタを用いた他の方
式の電気量検出回路、或いは他の素子（IC、
UJT等）を用いた回路に実施しても同様の効果
がある。

更に前記実施例では直流バイアス電圧を制御電
源から抵抗分割によつて得ているが、直流バイア
ス電圧電源としては内部抵抗が小であれば、ダイ
オード順方向電圧を用いる方法等いかなる方法に
よる直流バイアス印加の回路であつても同様の効
果がある。

また更に前記実施例では過電流継電器における
実施について述べたが、過電圧、不足電圧継電器
等、電気量検出回路を有する継電器にこの考案を
実施しても同様な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電気量検出回路を示す回路図、
第２図は上記電気量検出回路の等価回路図、第３
図は従来の過電流継電器の電気量検出回路を示す
回路図、第４図は過電流継電器の電気量検出回路
にこの考案を実施した回路図、第５図は第４図の
等価回路図である。 ９は入力トランス、１０は整流回路、１１は検
出電圧整定部、Trはトランジスタ、Vbは直流バ
イアス電圧である。図中、同一符号は同一或いは
相当部分を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 交流入力を整流する整流回路、この整流回路の
   出力端子の一端にそれぞれ直列接続された複数の
   入力抵抗、制御電源の一方に第１の抵抗を介して
   コレクタが、他方にエミツタが接続されたトラン
   ジスタ、上記トランジスタのベースと上記制御電
   源の一方との間に接続された第２の抵抗、上記複
   数の入力抵抗を選択的に上記トランジスタのベー
   スに接続する選択接続手段、上記整流回路の出力
   端子の他端と上記制御電源の他方との間にバイア
   ス電圧を印加して接続する手段、及び上記トラン
   ジスタのコレクタ及びエミツタ間の電圧を出力す
   る出力回路を備えてなる電気量検出回路。