JPH05312839A - 電流センサ - Google Patents
電流センサInfo
- Publication number
- JPH05312839A JPH05312839A JP4119136A JP11913692A JPH05312839A JP H05312839 A JPH05312839 A JP H05312839A JP 4119136 A JP4119136 A JP 4119136A JP 11913692 A JP11913692 A JP 11913692A JP H05312839 A JPH05312839 A JP H05312839A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current
- dither
- output voltage
- current sensor
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- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】サーボシステムに使用される電流センサにおい
て、磁性体のヒステリシス特性の影響をなくし、サーボ
モータ各相の信号を正確に制御できるようにする。 【構成】ホール素子２１から取り出される出力電圧にデ
ィザ電流の成分を加えるためのディザ電流発生回路３０
と、前記出力電圧に含まれるディザ成分を除去するため
のローパスフィルタ２６を具える。
て、磁性体のヒステリシス特性の影響をなくし、サーボ
モータ各相の信号を正確に制御できるようにする。 【構成】ホール素子２１から取り出される出力電圧にデ
ィザ電流の成分を加えるためのディザ電流発生回路３０
と、前記出力電圧に含まれるディザ成分を除去するため
のローパスフィルタ２６を具える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、サーボシステムに使
用される電流センサに関し、特にサーボモータの電流検
出を行う電流センサに関する。
用される電流センサに関し、特にサーボモータの電流検
出を行う電流センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、一般的なサーボシステムにおいて
はサーボモータ制御のため、電流センサにより電流検出
を行っている。これらの電流センサとしては、例えばホ
ール素子を使った方式やシャント抵抗を使った方式など
が用いられている。このうち、ホール素子を使った方式
は、部品点数が少なく小型であるなどの理由により広く
使用されている。
はサーボモータ制御のため、電流センサにより電流検出
を行っている。これらの電流センサとしては、例えばホ
ール素子を使った方式やシャント抵抗を使った方式など
が用いられている。このうち、ホール素子を使った方式
は、部品点数が少なく小型であるなどの理由により広く
使用されている。
【０００３】図５はホール素子を使用した電流センサの
基本的な構成を模式的に示したものである。図におい
て、ホール素子１の周囲には２対の電極が設けられてお
り、そのうち電極２には直流電源３からの電流ｉが加え
られ、他方の電極４には増幅器５が接続されている。一
方、磁性体６には電線７が巻かれていて、この電線７に
電流を流すとホール素子１に磁界ｅがかかるように構成
されている。ここで、磁界ｅを電流ｉに対して直角方向
にかけると、ローレンツ力により電極４の両端に起電力
が発生する。この起電力はホール起電力と呼ばれ、その
電圧は外部からの電流ｉと磁界ｅの強さに比例する。
基本的な構成を模式的に示したものである。図におい
て、ホール素子１の周囲には２対の電極が設けられてお
り、そのうち電極２には直流電源３からの電流ｉが加え
られ、他方の電極４には増幅器５が接続されている。一
方、磁性体６には電線７が巻かれていて、この電線７に
電流を流すとホール素子１に磁界ｅがかかるように構成
されている。ここで、磁界ｅを電流ｉに対して直角方向
にかけると、ローレンツ力により電極４の両端に起電力
が発生する。この起電力はホール起電力と呼ばれ、その
電圧は外部からの電流ｉと磁界ｅの強さに比例する。
【０００４】ホール素子を使用した電流センサでは、サ
ーボモータに加えられる電流の一部が入力電流として磁
性体６に加えられ、入力電流に比例した出力電圧が電極
４から取り出される。この出力電圧は増幅器５で増幅さ
れた後、出力信号として入力側にフィードバックされ
る。
ーボモータに加えられる電流の一部が入力電流として磁
性体６に加えられ、入力電流に比例した出力電圧が電極
４から取り出される。この出力電圧は増幅器５で増幅さ
れた後、出力信号として入力側にフィードバックされ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た電流センサの磁性体はヒステリシス特性を持っている
ため、センサ出力がヒステリシス特性の影響を受けると
いう弊害がある。図６は、磁性体に磁界を加えたときの
磁束密度の変化を表した磁化曲線であり、Ｈを増加して
いくときと、Ｈを減少していくときとは同じ経路を辿ら
ないことが示されている。一方、ホール素子は磁界の大
小に応じて抵抗値が変化する特性を持っているため、出
力電圧は前述のヒステリシス特性の影響を受けることに
なる。ヒステリシス特性の影響を受けた時の入力電流と
出力電圧の関係は図７のようになる。図のように、入力
電流Ａのときの出力電圧は、破線で示した理想的なライ
ンではＡ０となるが、実際には上述したヒステリシス特
性の影響を受けるため、出力電圧はＡ１もしくはＡ２と
なる。このように、電流センサの出力にヒステリシス特
性が表れると、サーボモータ各相の信号を正確に制御で
きなくなり、外乱発生の原因となる。
た電流センサの磁性体はヒステリシス特性を持っている
ため、センサ出力がヒステリシス特性の影響を受けると
いう弊害がある。図６は、磁性体に磁界を加えたときの
磁束密度の変化を表した磁化曲線であり、Ｈを増加して
いくときと、Ｈを減少していくときとは同じ経路を辿ら
ないことが示されている。一方、ホール素子は磁界の大
小に応じて抵抗値が変化する特性を持っているため、出
力電圧は前述のヒステリシス特性の影響を受けることに
なる。ヒステリシス特性の影響を受けた時の入力電流と
出力電圧の関係は図７のようになる。図のように、入力
電流Ａのときの出力電圧は、破線で示した理想的なライ
ンではＡ０となるが、実際には上述したヒステリシス特
性の影響を受けるため、出力電圧はＡ１もしくはＡ２と
なる。このように、電流センサの出力にヒステリシス特
性が表れると、サーボモータ各相の信号を正確に制御で
きなくなり、外乱発生の原因となる。
【０００６】なお、磁性体の材質によってはヒステリシ
スの影響を小さくすることもできるが、実際にはヒステ
リシスをゼロにすることはできない。
スの影響を小さくすることもできるが、実際にはヒステ
リシスをゼロにすることはできない。
【０００７】この発明は、磁性体のヒステリシス特性の
影響をなくし、サーボモータ各層の信号を正確に制御す
ることができる電流センサを提供することを目的とす
る。
影響をなくし、サーボモータ各層の信号を正確に制御す
ることができる電流センサを提供することを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、この発明に係わる電流センサにおいては、ホール素
子から取り出される出力電圧にディザ電流の成分を加え
るディザ電流発生手段と、出力電圧に含まれるディザ成
分を除去するための、例えばローパスフィルタなどの除
去手段を具えたことを特徴とする。
め、この発明に係わる電流センサにおいては、ホール素
子から取り出される出力電圧にディザ電流の成分を加え
るディザ電流発生手段と、出力電圧に含まれるディザ成
分を除去するための、例えばローパスフィルタなどの除
去手段を具えたことを特徴とする。
【０００９】
【作用】ディザ電流発生手段によりディザ電流を加える
と、出力電圧はディザ電流の周波数成分に対応した信号
波形となる。このディザ電流の周波数成分が加えられた
出力をローパスフィルタに通すと、前記周波数成分が除
去され、信号波形は図７のＡ０となり、ヒステリシス特
性による影響がなくすことができる。したがって、サー
ボモータ各相の信号を正確に制御することができるよう
になり、外乱の発生を防止することができる。
と、出力電圧はディザ電流の周波数成分に対応した信号
波形となる。このディザ電流の周波数成分が加えられた
出力をローパスフィルタに通すと、前記周波数成分が除
去され、信号波形は図７のＡ０となり、ヒステリシス特
性による影響がなくすことができる。したがって、サー
ボモータ各相の信号を正確に制御することができるよう
になり、外乱の発生を防止することができる。
【００１０】
【実施例】以下、この発明に係わる電流センサの一実施
例を添付図面を参照しながら説明する。
例を添付図面を参照しながら説明する。
【００１１】図２は、この発明に係わる電流センサを使
用したサーボシステムの基本的な構成を示すブロック図
である。このシステムは、サーボモータ（Ｍ）１１、位
置センサ１２、微分回路１３、電流指令回路１４からな
る速度検出のループと、電流センサ（ＩＳ）１５、電流
増幅部（ＰＷＭ）１６からなる電流検出のループにより
構成されている。このサーボシステムは、図示せぬプロ
セッサ部からの速度指令に基づく電流を、電流指令回路
１４を通じてサーボモータ１１に供給すると共に、モー
タの回転位置を位置センサ１２により検出し、微分回路
１３を介して電流指令回路１４へフィードバックするよ
うに構成されている。また、サーボモータの制御は、モ
ータに供給されるｕ、ｖの２相の信号を電流センサ１５
で検出し、このｕ、ｖの２相の信号に基づいてｗ相を生
成することにより行なわれる。これは、ｕ、ｖ、ｗ相の
和が必ずゼロとなることを利用している。したがって、
電流センサで検出されるｕ、ｖの２相の信号がヒステリ
シス特性の影響を受けると、ｗ相の信号も不正確なもの
となるため、結果的にｕ、ｖ、ｗ相の信号が全て正確に
制御できなくなってしまう。
用したサーボシステムの基本的な構成を示すブロック図
である。このシステムは、サーボモータ（Ｍ）１１、位
置センサ１２、微分回路１３、電流指令回路１４からな
る速度検出のループと、電流センサ（ＩＳ）１５、電流
増幅部（ＰＷＭ）１６からなる電流検出のループにより
構成されている。このサーボシステムは、図示せぬプロ
セッサ部からの速度指令に基づく電流を、電流指令回路
１４を通じてサーボモータ１１に供給すると共に、モー
タの回転位置を位置センサ１２により検出し、微分回路
１３を介して電流指令回路１４へフィードバックするよ
うに構成されている。また、サーボモータの制御は、モ
ータに供給されるｕ、ｖの２相の信号を電流センサ１５
で検出し、このｕ、ｖの２相の信号に基づいてｗ相を生
成することにより行なわれる。これは、ｕ、ｖ、ｗ相の
和が必ずゼロとなることを利用している。したがって、
電流センサで検出されるｕ、ｖの２相の信号がヒステリ
シス特性の影響を受けると、ｗ相の信号も不正確なもの
となるため、結果的にｕ、ｖ、ｗ相の信号が全て正確に
制御できなくなってしまう。
【００１２】図１は上記電流センサ１５の基本的な構成
を模式的に示したものである。図において、ホール素子
２１の周囲には２対の電極が設けられており、そのうち
電極２２には直流電源２３からの電流ｉが加えられ、他
方の電極２４には増幅器２５並びにローパスフィルタ２
６が接続されている。一方、磁性体２７には電線２８が
巻かれており、この電線２８へ入力電流を流すことによ
りホール素子２１に磁界ｅがかかるように構成されてい
る。さらに、磁性体２７には電線２９が巻かれており、
ディザ電流発生回路３０によりディザ電流が加えられる
ようになっている。
を模式的に示したものである。図において、ホール素子
２１の周囲には２対の電極が設けられており、そのうち
電極２２には直流電源２３からの電流ｉが加えられ、他
方の電極２４には増幅器２５並びにローパスフィルタ２
６が接続されている。一方、磁性体２７には電線２８が
巻かれており、この電線２８へ入力電流を流すことによ
りホール素子２１に磁界ｅがかかるように構成されてい
る。さらに、磁性体２７には電線２９が巻かれており、
ディザ電流発生回路３０によりディザ電流が加えられる
ようになっている。
【００１３】次に、ディザ電流発生回路３０及びローパ
スフィルタ２６の作用を図３及び図４により説明する。
図３は上述した電流センサにおける入力電流と出力電圧
の関係を示し、図４は入力電流、ディザ電流の周波数成
分及び出力電圧の波形を表している。図３において、入
力電流がＡのときにディザ電流を加えない場合は、図７
で説明したように出力電圧はＡ１もしくはＡ２となる。
ここで、ディザ電流発生回路３０によりディザ電流を加
えると、図４に示すように出力電圧はＢの周波数成分で
最大値Ａ１、最値少Ａ２の値を持つような信号波形とな
る。さらに、ディザ電流の周波数成分が加えられた出力
を、ローパスフィルタ２６に入力すると周波数成分が除
去される。このように、ローパスフィルタ２６を通過し
た出力はヒステリシス特性がなくなり、その値は最も理
想的な値であるＡ０となる。したがって、ｕ、ｖ、ｗ各
相の信号を正確に制御することができるようになり、外
乱の発生を防止することができる。
スフィルタ２６の作用を図３及び図４により説明する。
図３は上述した電流センサにおける入力電流と出力電圧
の関係を示し、図４は入力電流、ディザ電流の周波数成
分及び出力電圧の波形を表している。図３において、入
力電流がＡのときにディザ電流を加えない場合は、図７
で説明したように出力電圧はＡ１もしくはＡ２となる。
ここで、ディザ電流発生回路３０によりディザ電流を加
えると、図４に示すように出力電圧はＢの周波数成分で
最大値Ａ１、最値少Ａ２の値を持つような信号波形とな
る。さらに、ディザ電流の周波数成分が加えられた出力
を、ローパスフィルタ２６に入力すると周波数成分が除
去される。このように、ローパスフィルタ２６を通過し
た出力はヒステリシス特性がなくなり、その値は最も理
想的な値であるＡ０となる。したがって、ｕ、ｖ、ｗ各
相の信号を正確に制御することができるようになり、外
乱の発生を防止することができる。
【００１４】なお、出力電圧に加えられるディザ電流の
周波数は、制御上の問題とならない高い周波数（例え
ば、２０ＫＨｚ程度）を選択する。また、ディザ電流は
磁性体への巻き数を多くすることにより、数ｍＡで目的
とする効果を得ることができるので大電力を必要とせ
ず、既存の電流センサに容易に適用することができる。
周波数は、制御上の問題とならない高い周波数（例え
ば、２０ＫＨｚ程度）を選択する。また、ディザ電流は
磁性体への巻き数を多くすることにより、数ｍＡで目的
とする効果を得ることができるので大電力を必要とせ
ず、既存の電流センサに容易に適用することができる。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、この発明に係わる
電流センサにおいては、ホール素子から取り出される出
力電圧にディザ電流の周波数成分を加えるとともに、ロ
ーパスフィルタなどの成分手段により、出力電圧に含ま
れる前記周波数成分を除去するようにしたため、磁性体
のヒステリシス特性の影響をなくすことができる。した
がって、サーボモータ各相の信号を正確に制御すること
ができるようになり、外乱の発生を防止することができ
る。
電流センサにおいては、ホール素子から取り出される出
力電圧にディザ電流の周波数成分を加えるとともに、ロ
ーパスフィルタなどの成分手段により、出力電圧に含ま
れる前記周波数成分を除去するようにしたため、磁性体
のヒステリシス特性の影響をなくすことができる。した
がって、サーボモータ各相の信号を正確に制御すること
ができるようになり、外乱の発生を防止することができ
る。
【図１】この発明に係わる電流センサの基本的な構成を
模式的に示した図。
模式的に示した図。
【図２】この発明に係わる電流センサを使用したサーボ
システムの基本的な構成を示すブロック図。
システムの基本的な構成を示すブロック図。
【図３】電流センサにおける入力電流と出力電圧の関係
を示した図。
を示した図。
【図４】入力電流、ディザ電流の周波数成分及び出力電
圧の波形を表した図。
圧の波形を表した図。
【図５】ホール素子を使用した電流センサの基本的な構
成を模式的に示した図。
成を模式的に示した図。
【図６】磁性体のヒステリシス曲線を表した図。
【図７】電流センサの入力電流と出力電圧の関係を示す
図。
図。
１、２１…ホール素子 ２、４、２２、２４…電極 ３、２３…直流電源 ５、２５…増幅器 ６、２７…磁性体 １１…サーボモータ １２…位置センサ １３…微分回路 １４…電気指令回路 １５…電流センサ（ＩＳ） １６…電流増幅部（ＰＷＭ） ２６…ローパスフィルタ ３０…ディザ電流発生回路
Claims (1)
- 【請求項１】入力電流に応じた出力電圧をホール素子に
より検出する電流センサにおいて、ホール素子から取り
出される出力電圧にディザ電流の成分を加えるディザ電
流発生手段と、前記出力電圧に含まれるディザ成分を取
り除くための除去手段を具えたことを特徴とする電流セ
ンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4119136A JPH05312839A (ja) | 1992-05-12 | 1992-05-12 | 電流センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4119136A JPH05312839A (ja) | 1992-05-12 | 1992-05-12 | 電流センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05312839A true JPH05312839A (ja) | 1993-11-26 |
Family
ID=14753833
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4119136A Pending JPH05312839A (ja) | 1992-05-12 | 1992-05-12 | 電流センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05312839A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102298084A (zh) * | 2010-06-24 | 2011-12-28 | 胜美达集团株式会社 | 电流传感器 |
-
1992
- 1992-05-12 JP JP4119136A patent/JPH05312839A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102298084A (zh) * | 2010-06-24 | 2011-12-28 | 胜美达集团株式会社 | 电流传感器 |
| JP2012008009A (ja) * | 2010-06-24 | 2012-01-12 | Sumida Corporation | 電流センサ |
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