JPH0833417B2 - 光変流器 - Google Patents
光変流器Info
- Publication number
- JPH0833417B2 JPH0833417B2 JP62109862A JP10986287A JPH0833417B2 JP H0833417 B2 JPH0833417 B2 JP H0833417B2 JP 62109862 A JP62109862 A JP 62109862A JP 10986287 A JP10986287 A JP 10986287A JP H0833417 B2 JPH0833417 B2 JP H0833417B2
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- Japan
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- current transformer
- range
- contents
- 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.)
- Expired - Lifetime
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- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はファラデ効果を利用して、電流を計測する光
変流器に係り、特にファラデ施回角を所望の測定範囲ま
で高精度で検出する光変流器に関する。
変流器に係り、特にファラデ施回角を所望の測定範囲ま
で高精度で検出する光変流器に関する。
（従来の技術） ファラデ効果を用いて電流を計測する方法として、直
線偏光の光を磁界内に置かれたファラデ素子に入射し、
その施回角から磁界の強さ、すなわちこの磁界を発生さ
れる電流を測定する技術がある。この場合ファラデ効果
による偏光施回角“F"の検光子通過後の光強度は周知の
ようにsin2Fで変化する。したがってこの光強度により
ファラデ施回角を検出する方法では−45゜＜Ｆ＜＋45゜
の範囲では唯一のＦが決定されるが、Ｆが±45゜以上に
変化する場合は、Ｆが１つに限定できない。しかもＦが
±45゜附近ではsin2Fの変化が小さくて、この近傍のＦ
は精度良く検出できない。普通実用になっているのは、
Ｆが±７゜以下のsin2F≒2Fで直線近似できる小範囲で
測定するものにしか利用できない。
線偏光の光を磁界内に置かれたファラデ素子に入射し、
その施回角から磁界の強さ、すなわちこの磁界を発生さ
れる電流を測定する技術がある。この場合ファラデ効果
による偏光施回角“F"の検光子通過後の光強度は周知の
ようにsin2Fで変化する。したがってこの光強度により
ファラデ施回角を検出する方法では−45゜＜Ｆ＜＋45゜
の範囲では唯一のＦが決定されるが、Ｆが±45゜以上に
変化する場合は、Ｆが１つに限定できない。しかもＦが
±45゜附近ではsin2Fの変化が小さくて、この近傍のＦ
は精度良く検出できない。普通実用になっているのは、
Ｆが±７゜以下のsin2F≒2Fで直線近似できる小範囲で
測定するものにしか利用できない。
しかし、一般に電力用の大電流を測定する光変流器で
はファラデ施回角Ｆが非常に大きくなり±45゜以上必要
となる。
はファラデ施回角Ｆが非常に大きくなり±45゜以上必要
となる。
このため、従来は特開昭60−211369の「光学式電流測
定装置」のように検光子を２個使用し互いに45゜傾斜し
て取付け、各検光子通過光強度が各々sin2F,cos2Fとな
ることを利用して−90゜＜Ｆ＜＋90゜の範囲のファラデ
施回角Ｆを検出するように構成している。
定装置」のように検光子を２個使用し互いに45゜傾斜し
て取付け、各検光子通過光強度が各々sin2F,cos2Fとな
ることを利用して−90゜＜Ｆ＜＋90゜の範囲のファラデ
施回角Ｆを検出するように構成している。
（発明が解決しようとする問題点） しかし上記従来の方式では偏光を45゜成分と０゜成分
に分離する検光子の精度を上げることは容易でなく、光
学系が複雑になり、更に測定範囲を拡大するのは容易で
ない。
に分離する検光子の精度を上げることは容易でなく、光
学系が複雑になり、更に測定範囲を拡大するのは容易で
ない。
本発明は、ファラデ施回角Ｆを所望の測定範囲まで拡
大し高精度で検出できる光変流器を得ることを目的とす
る。
大し高精度で検出できる光変流器を得ることを目的とす
る。
（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明は、一定周期のクロッ
クパルスを分周するカウンタ、前記カウンタの出力によ
り偏光角の異る複数の光を時系列的にずらして順次ON/O
FFする光源、前記光源からの光を通過させるファラデ素
子、前記ファラデ素子を通過した光を電気信号に変換す
る光電変換器、前記電気信号の基本周波数成分の特定位
相時点毎に前記カウンタの内容に更新する低位レジス
タ、前記更新の過程で前記カウンタの内容にオーバーフ
ローおよびアンダーフローが発生する毎に１カウントだ
け増加および減少する高位レジスタを手段として備え、
光変流器を構成する。
クパルスを分周するカウンタ、前記カウンタの出力によ
り偏光角の異る複数の光を時系列的にずらして順次ON/O
FFする光源、前記光源からの光を通過させるファラデ素
子、前記ファラデ素子を通過した光を電気信号に変換す
る光電変換器、前記電気信号の基本周波数成分の特定位
相時点毎に前記カウンタの内容に更新する低位レジス
タ、前記更新の過程で前記カウンタの内容にオーバーフ
ローおよびアンダーフローが発生する毎に１カウントだ
け増加および減少する高位レジスタを手段として備え、
光変流器を構成する。
（作 用） 上記構成において、ファラデ素子に磁界が加わるとフ
ァラデ素子を通過した光の偏光角が施回し、光電変換器
で変換された電気信号の基本周波数成分の位相がファラ
デ施回角Ｆにより位相変調される。（位相変調の原理は
特願昭61−84321等で詳述しているので説明を省略す
る。） 上記位相変調された信号が特定位相になる度にカウン
タの内容がファラデ施回角の低位データとして低位レジ
スタにサンプリングされ、同ファラデ施回角の高位デー
タが高位レジスタに検出される。
ァラデ素子を通過した光の偏光角が施回し、光電変換器
で変換された電気信号の基本周波数成分の位相がファラ
デ施回角Ｆにより位相変調される。（位相変調の原理は
特願昭61−84321等で詳述しているので説明を省略す
る。） 上記位相変調された信号が特定位相になる度にカウン
タの内容がファラデ施回角の低位データとして低位レジ
スタにサンプリングされ、同ファラデ施回角の高位デー
タが高位レジスタに検出される。
（実施例） 第１図に本発明の光変流器の一実施例を示す。
第１図に於いて、クロック発生器１は180MHzのクロッ
クを発生する。カウンタ２はクロックが来る毎にその内
容を１ケづつ増加し、その内容が17999になった次のク
ロックで０になるいわゆる18000を法（mod）とするカウ
ンタである。したがってカウンタ出力の基本周波数は18
0MHz/18000＝10KHzとなる。３相発生器５はカウンタ２
の内容により３相の信号を発生し、それぞれ発光ダイオ
ード6,7,8をON/OFFする。すなわち発光ダイオード６は
カウンタ２の内容が０〜8999の期間ON、それ以外の期間
OFF、発光ダイオード７はカウンタ２の内容が3000〜119
99の期間OFF、それ以外の期間ON、発光ダイオード８は
カウンタ２の内容が6000〜14999の期間ON、それ以外はO
FFとなる。したがって発光ダイオード6,7,8の発光出力
は互いに120゜づつ期間的に位相がづれて10KHzの周期で
デュウティ50％でON/OFFする。
クを発生する。カウンタ２はクロックが来る毎にその内
容を１ケづつ増加し、その内容が17999になった次のク
ロックで０になるいわゆる18000を法（mod）とするカウ
ンタである。したがってカウンタ出力の基本周波数は18
0MHz/18000＝10KHzとなる。３相発生器５はカウンタ２
の内容により３相の信号を発生し、それぞれ発光ダイオ
ード6,7,8をON/OFFする。すなわち発光ダイオード６は
カウンタ２の内容が０〜8999の期間ON、それ以外の期間
OFF、発光ダイオード７はカウンタ２の内容が3000〜119
99の期間OFF、それ以外の期間ON、発光ダイオード８は
カウンタ２の内容が6000〜14999の期間ON、それ以外はO
FFとなる。したがって発光ダイオード6,7,8の発光出力
は互いに120゜づつ期間的に位相がづれて10KHzの周期で
デュウティ50％でON/OFFする。
上記３ケのON/OFF矩形波光信号はそれぞれ光ファイバ
9,10,11を通ってレンズ12,13,14に投射され、さらにそ
れぞれ偏光面を60゜ずつ回転して配置した偏光子15,16,
17を通ってそれぞれ偏光角が０゜,60゜,120゜で時間的
に位相が120゜づつずれてON/OFFする直線偏光波となっ
てファラデ素子18に入射する。ファラデ素子18を通過し
た合成光は検光子20、レンズ21および光ファイバ22を通
ってフオトダイオード23に投射され電気信号に変換され
る。
9,10,11を通ってレンズ12,13,14に投射され、さらにそ
れぞれ偏光面を60゜ずつ回転して配置した偏光子15,16,
17を通ってそれぞれ偏光角が０゜,60゜,120゜で時間的
に位相が120゜づつずれてON/OFFする直線偏光波となっ
てファラデ素子18に入射する。ファラデ素子18を通過し
た合成光は検光子20、レンズ21および光ファイバ22を通
ってフオトダイオード23に投射され電気信号に変換され
る。
変換された電気信号はプリアンプ24で増幅されフィル
タ25によって10KHzの基本波成分が抽出されその抽出信
号は前記特願昭61−84321で明らかにしたようにsin（ω
ｔ−2F）［ω＝２πf,f＝10KHz］の関数となりファラデ
施回角Ｆの２倍で位相変調した10KHzの正弦波となる。
タ25によって10KHzの基本波成分が抽出されその抽出信
号は前記特願昭61−84321で明らかにしたようにsin（ω
ｔ−2F）［ω＝２πf,f＝10KHz］の関数となりファラデ
施回角Ｆの２倍で位相変調した10KHzの正弦波となる。
サンプラー26は上記抽出信号の極性が負より正に変化
する時刻にクロック１個分の期間だけサンプリングパル
スを１ケ出す。即ち10KHz毎に位相角2Fに応じたサンプ
リングパルスを発生する。したがって2Fが０゜のときサ
ンプリングパルスが発生するときのカウンタ２の内容は
０であり、2Fが180゜（Ｆ＝90゜）のときサンプリング
パルスが発生するときのカウンタ２の内容は9000であ
る。また2Fが360゜（Ｆ＝180゜）のときサンプリングパ
ルスが発生するときのカウンタ２の内容は０となる。サ
ンプリングパルスが発生するときのカウンタ２の内容は
ファラデ施回角Ｆを1/100度（゜）の単で表わしたとき
の18000より低い桁の値FLを示している。
する時刻にクロック１個分の期間だけサンプリングパル
スを１ケ出す。即ち10KHz毎に位相角2Fに応じたサンプ
リングパルスを発生する。したがって2Fが０゜のときサ
ンプリングパルスが発生するときのカウンタ２の内容は
０であり、2Fが180゜（Ｆ＝90゜）のときサンプリング
パルスが発生するときのカウンタ２の内容は9000であ
る。また2Fが360゜（Ｆ＝180゜）のときサンプリングパ
ルスが発生するときのカウンタ２の内容は０となる。サ
ンプリングパルスが発生するときのカウンタ２の内容は
ファラデ施回角Ｆを1/100度（゜）の単で表わしたとき
の18000より低い桁の値FLを示している。
サンプリングパルスによりカウンタ２の内容FLはバス
３を介して低位バッファレジスタ（低位レジスタ）27に
ロードされる。
３を介して低位バッファレジスタ（低位レジスタ）27に
ロードされる。
一方、ファラデ施回角Ｆの18000以上の桁の値FHを高
位桁カウンタ（高位レジスタ）30に検出するために次の
オーバフロー，アンダフローの処理29が行なわれる。即
ち、前回の低位バッファレジスタ27の内容FLが“12000
〜17999"で現サンプルパルス発生時のカウンタ２の内容
が“０〜5999"のとき、高位桁カウンタ30の内容FHを１
つだけ増加するようにオーバフロー処理29がサンプルパ
ルス発生時に高位桁カウンタ（高位レジスタ）30をカウ
ントアップさせる。
位桁カウンタ（高位レジスタ）30に検出するために次の
オーバフロー，アンダフローの処理29が行なわれる。即
ち、前回の低位バッファレジスタ27の内容FLが“12000
〜17999"で現サンプルパルス発生時のカウンタ２の内容
が“０〜5999"のとき、高位桁カウンタ30の内容FHを１
つだけ増加するようにオーバフロー処理29がサンプルパ
ルス発生時に高位桁カウンタ（高位レジスタ）30をカウ
ントアップさせる。
また、前回の低位バッファレジスタ27の内容FLが“０
〜5999"で現サンプルパルス発生時点でのカウンタ２の
内容が“12000〜17999"のとき、高位桁カウンタ30の内
容FHを１つだけ減少させるべくオーバフロー処理29が動
作する。即ちオーバフロー処理29は、カウンタ２の出力
バス３、低位バッファレジスタ27の出力バス28のデータ
を入力として、上記条件が成立するときのみ、可逆カウ
ンタで構成される高位桁カウンタ30をサンプラー26の出
力によりカウントアップまたはカウントダウンする。
〜5999"で現サンプルパルス発生時点でのカウンタ２の
内容が“12000〜17999"のとき、高位桁カウンタ30の内
容FHを１つだけ減少させるべくオーバフロー処理29が動
作する。即ちオーバフロー処理29は、カウンタ２の出力
バス３、低位バッファレジスタ27の出力バス28のデータ
を入力として、上記条件が成立するときのみ、可逆カウ
ンタで構成される高位桁カウンタ30をサンプラー26の出
力によりカウントアップまたはカウントダウンする。
尚相隣るサンプリング時間中にファラデ施回角Ｆが60
゜以上変化しないようにサンプリング間隔を設定してい
る。すなわち検出電流の時間変化に対し、サンプリング
間隔が短かくなるようにクロック周波数が選定されてい
る。
゜以上変化しないようにサンプリング間隔を設定してい
る。すなわち検出電流の時間変化に対し、サンプリング
間隔が短かくなるようにクロック周波数が選定されてい
る。
また、高位桁カウンタ30の内容FHは電源投入等の初期
設定時に０にリセットされる。この高位桁カウンタの段
数を増せばファラデ施回角を所望の範囲まで高精度で測
定することが可能である。
設定時に０にリセットされる。この高位桁カウンタの段
数を増せばファラデ施回角を所望の範囲まで高精度で測
定することが可能である。
上記の作用によりファラデ施回角Ｆは Ｆ＝18000＊FH＋FL のディジタルデータとしてバス28と31に出力され、D/A
コンバータ32によりアナログ量に変換され、ファラデ施
回角に対応したアナログ信号が得られる。
コンバータ32によりアナログ量に変換され、ファラデ施
回角に対応したアナログ信号が得られる。
本発明によれば、ファラデ施回角を所望する測定範囲
まで、良好なる精度で拡大でき、大電流の高精度測定が
可能な光変流器を得ることができる。
まで、良好なる精度で拡大でき、大電流の高精度測定が
可能な光変流器を得ることができる。
第１図は本発明の一実施例を示すブロック構成図であ
る。 １……クロック発生器、26……サンプラー ２……カウンタ、27……低位バッファレジスタ ５……３相発生器、29……オーバフロー処理 6,7,8……発光ダイオード、30……高位桁カウンタ 15,16,17……偏光子、32……D/Aコンバータ 18……ファラデ素子 20……検光子 23……フオトダイオード 25……フィルタ
る。 １……クロック発生器、26……サンプラー ２……カウンタ、27……低位バッファレジスタ ５……３相発生器、29……オーバフロー処理 6,7,8……発光ダイオード、30……高位桁カウンタ 15,16,17……偏光子、32……D/Aコンバータ 18……ファラデ素子 20……検光子 23……フオトダイオード 25……フィルタ
Claims (2)
- 【請求項１】一定周期のクロックパルスを分周するカウ
ンタ、前記カウンタの出力により偏光角の異なる一定周
波数の複数の光を位相をずらして順次オン・オフする光
源、電流により生じる磁界中に配設され、前記複数の光
の合成光を通過させるファラデ素子、前記ファラデ素子
を通過した合成光を電気信号に変換する光電変換器、前
記電気信号の前記一定周波数成分の特定位相時点毎に前
記カウンタの内容に更新する低位レジスタ、前記更新時
に前記低位レジスタに保持された前回の内容と前記カウ
ンタの内容を比較して１カウントだけ増加或いは減少さ
れる高位レジスタを備え、前記低位レジスタと高位レジ
スタからファラデ旋回角を検出することを特徴とする光
変流器。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載の光変流器に
おいて、前記高位レジスタは、前記更新時に、前記低位
レジスタに保持された前回の値が120゜〜180゜の範囲で
前記カウンタの値が０゜〜60゜の範囲のとき１カウント
だけ増加され、前記低位レジスタに保持された前回の値
が０゜〜60゜の範囲で前記カウンタの値が120゜〜180゜
の範囲のとき１カウントだけ減少され、前記電流変化に
よるファラデ旋回角の変化が１サンプリング時間内に60
゜以内となるように前記一定周波数を決定することを特
徴とする光変流器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62109862A JPH0833417B2 (ja) | 1987-05-07 | 1987-05-07 | 光変流器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62109862A JPH0833417B2 (ja) | 1987-05-07 | 1987-05-07 | 光変流器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63275961A JPS63275961A (ja) | 1988-11-14 |
| JPH0833417B2 true JPH0833417B2 (ja) | 1996-03-29 |
Family
ID=14521080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62109862A Expired - Lifetime JPH0833417B2 (ja) | 1987-05-07 | 1987-05-07 | 光変流器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0833417B2 (ja) |
-
1987
- 1987-05-07 JP JP62109862A patent/JPH0833417B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63275961A (ja) | 1988-11-14 |
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