JPH0921832A - 電流測定器 - Google Patents
電流測定器Info
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- JPH0921832A JPH0921832A JP7169603A JP16960395A JPH0921832A JP H0921832 A JPH0921832 A JP H0921832A JP 7169603 A JP7169603 A JP 7169603A JP 16960395 A JP16960395 A JP 16960395A JP H0921832 A JPH0921832 A JP H0921832A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 測定可能な電流値の上限を高くする。
【解決手段】 導体１３の一部を２つの電流路に分け
て、ホール素子１を一方の電流路に近づけて設置する。
素子１は２つの電流路によって生じた磁束密度の差を検
出し、ゲイン調整回路２は素子１の出力を電流に対応し
た値となるように増幅する。全波整流回路３は回路２の
出力を整流し、サンプルホールド回路４は回路３の出力
を標本化する。Ａ／Ｄ変換回路５は標本値をディジタル
値に変換し、ＣＰＵ６は得られたディジタル値より導体
１３に流れる電流の値を求める。このように、素子１に
印加される磁束密度が従来よりも小さくなるので、測定
可能な電流値の上限を高くすることができる。
て、ホール素子１を一方の電流路に近づけて設置する。
素子１は２つの電流路によって生じた磁束密度の差を検
出し、ゲイン調整回路２は素子１の出力を電流に対応し
た値となるように増幅する。全波整流回路３は回路２の
出力を整流し、サンプルホールド回路４は回路３の出力
を標本化する。Ａ／Ｄ変換回路５は標本値をディジタル
値に変換し、ＣＰＵ６は得られたディジタル値より導体
１３に流れる電流の値を求める。このように、素子１に
印加される磁束密度が従来よりも小さくなるので、測定
可能な電流値の上限を高くすることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電流測定器に関し、
特にホール素子を利用した電流測定器に関するものであ
る。
特にホール素子を利用した電流測定器に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、例えば抵抗溶接機から被溶接
物に流す溶接電流等の大電流を測定する方法として、ト
ロイダルコイルを用いる方法がある。これは、電流によ
る磁束がトロイダルコイルと鎖交することによって生じ
た起電力を利用して電流を測定するものである。この方
法は、非接触で電流を測定することができるが、起電力
が測定する電流の微分型信号であるため、処理装置側で
積分しなければならない。このとき、ノイズ分も同時に
積分してしまうことがあるため、正確な電流値が得られ
にくい。そこで、別の測定方法として、ホール素子を用
いた方法が利用されている。ホール素子の出力は電流値
に比例した信号（電圧値）であるため、積分する必要が
なく、処理装置の回路が簡単になるが、測定できる電流
値は通常２０００Ａ程度までである。
物に流す溶接電流等の大電流を測定する方法として、ト
ロイダルコイルを用いる方法がある。これは、電流によ
る磁束がトロイダルコイルと鎖交することによって生じ
た起電力を利用して電流を測定するものである。この方
法は、非接触で電流を測定することができるが、起電力
が測定する電流の微分型信号であるため、処理装置側で
積分しなければならない。このとき、ノイズ分も同時に
積分してしまうことがあるため、正確な電流値が得られ
にくい。そこで、別の測定方法として、ホール素子を用
いた方法が利用されている。ホール素子の出力は電流値
に比例した信号（電圧値）であるため、積分する必要が
なく、処理装置の回路が簡単になるが、測定できる電流
値は通常２０００Ａ程度までである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】以上のようにホール素
子を利用した従来の電流測定では、ホール素子の特性に
より２０００Ａ程度までしか測定することができないと
いう問題点があった。本発明は、上記課題を解決するた
めになされたもので、測定可能な電流値の上限を従来よ
りも高くすることができる電流測定器を提供することを
目的とする。
子を利用した従来の電流測定では、ホール素子の特性に
より２０００Ａ程度までしか測定することができないと
いう問題点があった。本発明は、上記課題を解決するた
めになされたもので、測定可能な電流値の上限を従来よ
りも高くすることができる電流測定器を提供することを
目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の電流測定器は、
その１部が並列な２つの電流路に分けられた導体と、２
つの電流路間の一方に片寄った箇所に設置されたホール
素子と、ホール素子の出力を増幅するゲイン調整回路
と、ゲイン調整回路の出力を標本化するサンプルホール
ド回路と、Ａ／Ｄ変換回路と、Ａ／Ｄ変換回路の出力か
ら電流値を得るＣＰＵとを有するものである。このよう
な構成において、第１、第２の電流路を流れる電流によ
って生じた磁界の差がホール素子にて検出され、この検
出出力がゲイン調整回路によって電流に対応した値とな
るように増幅される。そして、ゲイン調整回路の出力が
サンプルホールド回路によって標本化され、Ａ／Ｄ変換
回路によってディジタル値に変換された後に、ＣＰＵに
よって電流値が求められる。
その１部が並列な２つの電流路に分けられた導体と、２
つの電流路間の一方に片寄った箇所に設置されたホール
素子と、ホール素子の出力を増幅するゲイン調整回路
と、ゲイン調整回路の出力を標本化するサンプルホール
ド回路と、Ａ／Ｄ変換回路と、Ａ／Ｄ変換回路の出力か
ら電流値を得るＣＰＵとを有するものである。このよう
な構成において、第１、第２の電流路を流れる電流によ
って生じた磁界の差がホール素子にて検出され、この検
出出力がゲイン調整回路によって電流に対応した値とな
るように増幅される。そして、ゲイン調整回路の出力が
サンプルホールド回路によって標本化され、Ａ／Ｄ変換
回路によってディジタル値に変換された後に、ＣＰＵに
よって電流値が求められる。
【０００５】
【発明の実施の形態】図１は本発明の１実施の形態を示
す電流測定器のブロック図、図２は図１のホール素子の
部分を拡大した図である。１は印加磁界（磁束密度）に
比例した信号を出力するホール素子、２はホール素子１
の出力信号を電流に対応した値となるように増幅するゲ
イン調整回路、３はゲイン調整回路２の出力を全波整流
する全波整流回路、４は全波整流回路３の出力を標本化
して標本値を一定時間保持するサンプルホールド回路、
５はサンプルホールド回路４で得られた標本値をディジ
タル値に変換するＡ／Ｄ変換回路、６はＡ／Ｄ変換回路
５で得られたディジタル値から導体に流れる電流の値を
得るＣＰＵ、７は上記ディジタル値を記憶するためのメ
モリ、８は測定結果となる電流値を表示するための表示
器である。
す電流測定器のブロック図、図２は図１のホール素子の
部分を拡大した図である。１は印加磁界（磁束密度）に
比例した信号を出力するホール素子、２はホール素子１
の出力信号を電流に対応した値となるように増幅するゲ
イン調整回路、３はゲイン調整回路２の出力を全波整流
する全波整流回路、４は全波整流回路３の出力を標本化
して標本値を一定時間保持するサンプルホールド回路、
５はサンプルホールド回路４で得られた標本値をディジ
タル値に変換するＡ／Ｄ変換回路、６はＡ／Ｄ変換回路
５で得られたディジタル値から導体に流れる電流の値を
得るＣＰＵ、７は上記ディジタル値を記憶するためのメ
モリ、８は測定結果となる電流値を表示するための表示
器である。
【０００６】また、１０は溶接電流を供給する溶接電
源、１１は溶接電源１０の出力を低電圧、大電流に変換
するためのトランス、１２は図示しない被溶接物に溶接
電流を流す溶接ヘッド、１３はトランス１１と溶接ヘッ
ド１２との間を接続するケーブル等の導体である。
源、１１は溶接電源１０の出力を低電圧、大電流に変換
するためのトランス、１２は図示しない被溶接物に溶接
電流を流す溶接ヘッド、１３はトランス１１と溶接ヘッ
ド１２との間を接続するケーブル等の導体である。
【０００７】次に、このような電流測定器の動作を説明
する。図３は電流測定器における各部の出力波形を示す
図であり、横軸が時間、縦軸が電圧を示している。最初
に、交流の溶接電流Ｉが流れる導体１３の一部を図２の
ように２つに分岐させる。このとき、第１の電流路１３
ａに流れる電流Ｉａと第２の電流路１３ｂに流れる電流
Ｉｂとは等しいことが望ましい。
する。図３は電流測定器における各部の出力波形を示す
図であり、横軸が時間、縦軸が電圧を示している。最初
に、交流の溶接電流Ｉが流れる導体１３の一部を図２の
ように２つに分岐させる。このとき、第１の電流路１３
ａに流れる電流Ｉａと第２の電流路１３ｂに流れる電流
Ｉｂとは等しいことが望ましい。
【０００８】このような電流路１３ａ、１３ｂの間にホ
ール素子１を設置すると、電流Ｉａ、Ｉｂが流れること
によって電流路１３ａ、１３ｂの周りに生じた磁界がホ
ール素子１と鎖交する。電流路１３ａ、１３ｂの中間に
ホール素子１がある場合、電流路１３ａによる磁界の向
き（電流Ｉａが図２の向きに流れる場合、紙面に垂直で
向こう側への向き）と、電流路１３ｂによる磁界の向き
（紙面に垂直でこちら側への向き）とは逆方向なので、
これらの磁束が打ち消しあってホール素子１と鎖交する
磁束密度は０となり、ホール素子１からは信号が出力さ
れない。
ール素子１を設置すると、電流Ｉａ、Ｉｂが流れること
によって電流路１３ａ、１３ｂの周りに生じた磁界がホ
ール素子１と鎖交する。電流路１３ａ、１３ｂの中間に
ホール素子１がある場合、電流路１３ａによる磁界の向
き（電流Ｉａが図２の向きに流れる場合、紙面に垂直で
向こう側への向き）と、電流路１３ｂによる磁界の向き
（紙面に垂直でこちら側への向き）とは逆方向なので、
これらの磁束が打ち消しあってホール素子１と鎖交する
磁束密度は０となり、ホール素子１からは信号が出力さ
れない。
【０００９】ここで、ホール素子１を一方の電流路（図
２では１３ａ）に近づけると、ホール素子１と鎖交する
磁束密度に差が生じる。よって、例えばホール素子１に
対して図２の上下方向にバイアス電流Ｉｈを与えると、
このバイアス電流Ｉｈと磁界の双方に直角な方向（図２
左右方向）に上記磁束密度の差に比例したホール起電圧
Ｖｈが生じる。そして、ホール素子１内の図示しない増
幅器により、このホール起電圧Ｖｈは増幅されてホール
素子１の出力信号として出力される。
２では１３ａ）に近づけると、ホール素子１と鎖交する
磁束密度に差が生じる。よって、例えばホール素子１に
対して図２の上下方向にバイアス電流Ｉｈを与えると、
このバイアス電流Ｉｈと磁界の双方に直角な方向（図２
左右方向）に上記磁束密度の差に比例したホール起電圧
Ｖｈが生じる。そして、ホール素子１内の図示しない増
幅器により、このホール起電圧Ｖｈは増幅されてホール
素子１の出力信号として出力される。
【００１０】次に、ゲイン調整回路２は、ホール素子１
の出力信号を増幅し、全波整流回路３は、図３（ａ）の
ようなゲイン調整回路２の出力を整流する（図３
（ｂ））。続いて、サンプルホールド回路４は、この全
波整流回路３の出力を図示しないサンプリングパルスに
よって標本化し、標本値を一定時間だけ保持する（図３
（ｃ））。そして、Ａ／Ｄ変換回路５は、この標本値を
ディジタル値に変換し、ＣＰＵ６は、得られたディジタ
ル値をメモリ７に記憶させる。
の出力信号を増幅し、全波整流回路３は、図３（ａ）の
ようなゲイン調整回路２の出力を整流する（図３
（ｂ））。続いて、サンプルホールド回路４は、この全
波整流回路３の出力を図示しないサンプリングパルスに
よって標本化し、標本値を一定時間だけ保持する（図３
（ｃ））。そして、Ａ／Ｄ変換回路５は、この標本値を
ディジタル値に変換し、ＣＰＵ６は、得られたディジタ
ル値をメモリ７に記憶させる。
【００１１】こうして、測定結果のディジタル値がメモ
リ７に記憶されるが、このディジタル値は電流路１３
ａ、１３ｂを流れる電流によって生じた磁束密度の差に
比例した値であり、電流Ｉに比例した値でもあるが、電
流Ｉに直接対応してはいないので、電流Ｉの値を求める
ために以下のような較正を行う必要がある。
リ７に記憶されるが、このディジタル値は電流路１３
ａ、１３ｂを流れる電流によって生じた磁束密度の差に
比例した値であり、電流Ｉに比例した値でもあるが、電
流Ｉに直接対応してはいないので、電流Ｉの値を求める
ために以下のような較正を行う必要がある。
【００１２】すなわち、ＣＰＵ６には、ディジタル値と
電流値との関係が例えば図４のように予め設定されてい
るが（サンプルホールド回路４の標本値とディジタル値
との関係はＡ／Ｄ変換回路５の特性によって決定され
る）、較正を行わない限り、Ａ／Ｄ変換回路５から得ら
れたディジタル値がどのような電流値を示しているかを
決定できない。
電流値との関係が例えば図４のように予め設定されてい
るが（サンプルホールド回路４の標本値とディジタル値
との関係はＡ／Ｄ変換回路５の特性によって決定され
る）、較正を行わない限り、Ａ／Ｄ変換回路５から得ら
れたディジタル値がどのような電流値を示しているかを
決定できない。
【００１３】そこで、例えば電流Ｉのピーク値をトロイ
ダルコイルなどを用いた他の方法で測定し、このときの
値が５０００Ａだったとする。次いで、本実施の形態の
電流測定器を用いて同様の測定を行い、測定結果のディ
ジタル値が「１０００００００」（５０００Ａ）となる
ように、ゲイン調整回路２のゲインを調整する。このよ
うな較正により、Ａ／Ｄ変換回路５で得られるディジタ
ル値が電流Ｉの値と対応するようになり、正確な測定が
実現できる。なお、本実施の形態では、図４の説明を簡
単にするために、８ビットのＡ／Ｄ変換回路５の場合で
説明したが、８ビット以上であってもよいことは言うま
でもない。
ダルコイルなどを用いた他の方法で測定し、このときの
値が５０００Ａだったとする。次いで、本実施の形態の
電流測定器を用いて同様の測定を行い、測定結果のディ
ジタル値が「１０００００００」（５０００Ａ）となる
ように、ゲイン調整回路２のゲインを調整する。このよ
うな較正により、Ａ／Ｄ変換回路５で得られるディジタ
ル値が電流Ｉの値と対応するようになり、正確な測定が
実現できる。なお、本実施の形態では、図４の説明を簡
単にするために、８ビットのＡ／Ｄ変換回路５の場合で
説明したが、８ビット以上であってもよいことは言うま
でもない。
【００１４】そして、ＣＰＵ６は、測定結果の電流値
（ここでは瞬時値）を液晶あるいは発光ダイオードから
なる表示器８に表示させる。また、ＣＰＵ６は、メモリ
７に記憶された瞬時値から実効値や実効値の数サイクル
にわたる平均値を演算してメモリ７に記憶させたり、演
算した結果の電流値を表示器８に表示させることもでき
る。
（ここでは瞬時値）を液晶あるいは発光ダイオードから
なる表示器８に表示させる。また、ＣＰＵ６は、メモリ
７に記憶された瞬時値から実効値や実効値の数サイクル
にわたる平均値を演算してメモリ７に記憶させたり、演
算した結果の電流値を表示器８に表示させることもでき
る。
【００１５】以上のように、本発明は、第１、第２の電
流路１３ａ、１３ｂを流れる電流によって生じた磁界の
差をホール素子１で検出して電流Ｉの値を求めるので、
ホール素子１に印加される磁界（磁束密度）が従来より
も小さくなる。これにより、測定可能な電流値の上限を
例えば５０００Ａ以上という従来よりも大きな値にする
ことができる。
流路１３ａ、１３ｂを流れる電流によって生じた磁界の
差をホール素子１で検出して電流Ｉの値を求めるので、
ホール素子１に印加される磁界（磁束密度）が従来より
も小さくなる。これにより、測定可能な電流値の上限を
例えば５０００Ａ以上という従来よりも大きな値にする
ことができる。
【００１６】そして、ホール素子１を電流路１３ａ、１
３ｂ間の一方に片寄った箇所に設置するだけでよいの
で、ホール素子１の設置箇所が制約されることがなく、
様々な形態の測定対象（導体）に対して容易に対応でき
る。また、取り付け位置を調整することで感度を調整す
ることもできる。なお、本実施の形態では、交流の溶接
電流を測定しているが、これに限るものではなく、また
直流を測定してもよい。
３ｂ間の一方に片寄った箇所に設置するだけでよいの
で、ホール素子１の設置箇所が制約されることがなく、
様々な形態の測定対象（導体）に対して容易に対応でき
る。また、取り付け位置を調整することで感度を調整す
ることもできる。なお、本実施の形態では、交流の溶接
電流を測定しているが、これに限るものではなく、また
直流を測定してもよい。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、ホール素子、ゲイン調
整回路、サンプルホールド回路、Ａ／Ｄ変換回路及びＣ
ＰＵから電流測定器を構成することにより、導体に流れ
る電流の値を測定することができ、ホール素子に印加さ
れる磁界が従来より小さくなるので、測定可能な電流値
の上限を従来よりも高くすることができる。また、ホー
ル素子の設置箇所が制約されることがないので、様々な
測定対象に対して容易に対応することができる。
整回路、サンプルホールド回路、Ａ／Ｄ変換回路及びＣ
ＰＵから電流測定器を構成することにより、導体に流れ
る電流の値を測定することができ、ホール素子に印加さ
れる磁界が従来より小さくなるので、測定可能な電流値
の上限を従来よりも高くすることができる。また、ホー
ル素子の設置箇所が制約されることがないので、様々な
測定対象に対して容易に対応することができる。
【図１】 本発明の１実施の形態を示す電流測定器のブ
ロック図である。
ロック図である。
【図２】 図１のホール素子の部分を拡大した図であ
る。
る。
【図３】 図１の電流測定器における各部の出力波形を
示す図である。
示す図である。
【図４】 Ａ／Ｄ変換回路で得られるディジタル値と電
流値の関係の１例を示す図である。
流値の関係の１例を示す図である。
１…ホール素子、２…ゲイン調整回路、３…全波整流回
路、４…サンプルホールド回路、５…Ａ／Ｄ変換回路、
６…ＣＰＵ、７…メモリ、８…表示器、１０…溶接電
源、１１…トランス、１２…溶接ヘッド、１３…導体、
１３ａ…第１の電流路、１３ｂ…第２の電流路。
路、４…サンプルホールド回路、５…Ａ／Ｄ変換回路、
６…ＣＰＵ、７…メモリ、８…表示器、１０…溶接電
源、１１…トランス、１２…溶接ヘッド、１３…導体、
１３ａ…第１の電流路、１３ｂ…第２の電流路。
Claims (1)
- 【請求項１】 その１部が並列な第１、第２の２つの電
流路に分けられた導体と、 これら第１、第２の電流路間の一方に片寄った箇所に設
置され、第１、第２の電流路を流れる電流によって生じ
た各磁界の差に基づく信号を出力するホール素子と、 このホール素子の出力信号を電流に対応した値となるよ
うに増幅するゲイン調整回路と、 このゲイン調整回路の出力を標本化して標本値を一定時
間保持するサンプルホールド回路と、 この標本値をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換回路
と、 このディジタル値から前記導体に流れる電流の値を得る
ＣＰＵとを有することを特徴とする電流測定器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7169603A JPH0921832A (ja) | 1995-07-05 | 1995-07-05 | 電流測定器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7169603A JPH0921832A (ja) | 1995-07-05 | 1995-07-05 | 電流測定器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0921832A true JPH0921832A (ja) | 1997-01-21 |
Family
ID=15889563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7169603A Pending JPH0921832A (ja) | 1995-07-05 | 1995-07-05 | 電流測定器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0921832A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102565522A (zh) * | 2011-12-30 | 2012-07-11 | 北京工业大学 | 一种焊接电流采集与同步装置 |
| CN103995171A (zh) * | 2014-05-30 | 2014-08-20 | 山东建筑大学 | 非接触式直流输电线路电流测量方法 |
| JP2015137894A (ja) * | 2014-01-21 | 2015-07-30 | 日立金属株式会社 | 電流検出構造 |
| WO2015125233A1 (ja) * | 2014-02-19 | 2015-08-27 | 日立金属株式会社 | 電流検出装置 |
-
1995
- 1995-07-05 JP JP7169603A patent/JPH0921832A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102565522A (zh) * | 2011-12-30 | 2012-07-11 | 北京工业大学 | 一种焊接电流采集与同步装置 |
| JP2015137894A (ja) * | 2014-01-21 | 2015-07-30 | 日立金属株式会社 | 電流検出構造 |
| WO2015125233A1 (ja) * | 2014-02-19 | 2015-08-27 | 日立金属株式会社 | 電流検出装置 |
| CN103995171A (zh) * | 2014-05-30 | 2014-08-20 | 山东建筑大学 | 非接触式直流输电线路电流测量方法 |
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