JPS6054704B2

JPS6054704B2 - ホ−ル素子を用いた乗算装置

Info

Publication number: JPS6054704B2
Application number: JP52064653A
Authority: JP
Inventors: 資馨田中; 邦彦松井; 哲二小林
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1977-06-03
Filing date: 1977-06-03
Publication date: 1985-12-02
Also published as: JPS54548A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は電流と電圧の積をホール素子を用いて求める
乗算装置に係り、特に積算電力量計に適用して有用なホ
ール素子を用いた乗算装置に関する。

現在広く使用されている積算電力量計としては、直流用
として誘導形、水銀電動機形および整流子電動機形があ
り、また交流用としては誘導形がある。

これらはいずれも、回転子に測定電力値に比例した駆動
トルクを発生させ、電力に比例した回転速度を得て、こ
の回転量を積算、計算するようになつている。

従つて、速度調整用磁石の経年減磁や軸受、歯車などの
回転部分の摩耗のため、測定誤差が生じ易く、長期使用
の信頼性に欠ける欠点がある。

また自動検針を行なうために積算電力値を遠隔表示する
場合には、複雑な信号変換装置を必要とするので実用化
が困難となつている。更に、これらの電力量計では現在
の精度が最高でも０．５％程度であつて、これ以上の高
精度は望み難く、計器の体積重量も大きいという欠点が
ある。又たとえホール素子を用いた電子式電力量計でも
、負荷電流−磁場変換器と負荷電圧−制御電流変換器を
必要とし、かなりの空間と重量を占める欠点がある。そ
こで、この発明の目的は、電流と電圧の積を求める手段
としてホール素子を用いることにより更に高精度で長期
に亘つて信頼でき、かつ補償増幅回路で出力を増幅する
ことにより磁場変換器にコイルを複数の巻き付けと必要
とせずに一本の導線をコア中心を貫通せしめただけで良
くなり負荷電圧側に高抵抗を接続することによりホール
素子の制御電流が得られて負荷電圧−制御電流変換器゜
用の変圧器をなくすことが可能となり、小形化しかも軽
量にでき、自動検針も極めて容易に実現てきるようにし
たホール素子を用いた乗算装置を提供することである。
この発明によるホール素子を用いた乗算装置は、乗算す
べき電流と電圧とを夫々極簡単に磁界と制御電流に変換
してホール素子に印加し、ホール素子から得られるホー
出力電圧を差動増幅回路に加え、こ）で同相成分を除去
し、実効電力を示している直流電圧だけを電力に対応し
た値に増幅した後、これを電圧一周波数（■−Ｆ）変換
器に送つてパルスに変換し、このパルス数をカウンタて
計数するようにして、電流と電圧の積の値を得るもので
ある。

以下図面を参照してこの発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は電力量計としての全体の構成を示すブロック図
で、参照番号１がホール素子を用いた電カー電圧変換器
である。この電カー電圧変換器１ては、負荷電流と負荷
電圧とを磁界と制御電流とに変換してホール素子に印加
することで、負荷の電圧×電流に比例したホール出力電
圧が得られる。こ）て電カー電圧変換器１の出力電圧は
瞬時電力を示しているので、これを測定すべき実効電力
に変換しなければならない。

例えば、負荷電圧をＶ２ｖＯｓＩｎＯ）ｔ１負荷電流を
Ｖ２ｌＯｓｉｎ（ωｔ＋ψ）とすると、瞬時電力Ｐは次
式て表わされる。

上の式より交流分■０Ｉ０ｃ０ｓ（２ωｔ＋φ）を例え
ばローパスフィルタで除去すれば、実効電力ＶＯＩＯｃ
Ｏｓψが得られる。

このような交流分除去法の操作を補償増幅回路２で実現
している。この補償回路２の出力は電圧一周波数（■一
Ｆ）変換器３に送られ、こ）で補償増幅回路２からの実
効電力に対応した出力電力に比例したパルス数のパルス
が発生される。この得られたパルスはカウンタメモリ４
によつて計数記憶され、同時にこの計数値は発光ダイオ
ード（ＬＥＤ）表示器５へ送られて消費電力として表示
される。カウンタメモリ４としては例えば不揮発性半導
体メモリを用いたものでもよいし、ステッピングモータ
等による機械式計数装置を用いて構成してもよい。こ）
で、第２図Ａ，ｂを参照して第１図に示した電カー電圧
変換器１および補償増幅回路２の具体回路を詳細に説明
する。第２図において、負荷電圧ＶＬは高抵抗１２を介
して、負荷電圧の大きさに比例して制御電流が流れるよ
うにホール素子１１の制御電流端子が接続される。この
とき高抵抗がホール素子の抵抗に比べてかなり大きいた
め、制御電流回路は定電流源を形成し、測定精度を高め
る。一方負荷電流１しは磁性体コア１５を貫通した一本
の導線１３を介して印加される。磁性体コア１５は負荷
電流の大きさに比例した磁場を形成し、これがホール素
子１１に磁界として印加される。なお磁性体コア１５を
貫通する導線１３を一本だけにするとたとえ４０Ａの強
い電流を流゛しても起磁力は４０ＡＴにしかならす小さ
いコアを用いても磁束密度が飽和することなく、磁速密
度と電流強度の直線性（Ｂ−１特性）はかなり良い。即
ちコアを小形化しても高精度が得られる。このようにし
てホール素子１１には負荷電流に比例した磁界か印加さ
れ、負荷電圧に比例した定電流化された制御電流が供給
されるので、磁界の強さと電流の大きさの積、即ち負荷
の瞬時電力に比例したホール出力電力■Ｈが得られる。
またホール出力電圧ＶＨは演算増幅器２１の補償増幅回
路２で同相成分を除去するとともに、演算増幅器２１、
抵抗２５、帰還抵抗２３、帰還コンデンサー２２で構成
されておソー種のローパスフィルタになつているので第
１図で説明したように実効電力である直流分のみを増幅
し、■−Ｆ変換器３への出力電圧としている。

更に可変抵抗１４により不平衡電圧の補償が可能てある
。以上のように、この実施例によれば、負荷の消費電力
を正確に測定することができる。

しかも従来の積算電力量計のように機械的回転部分を有
していないため、耐久性に状れた信頼性の高い電子式電
力量計を提供することがてきる。なお上記実施例におい
て、不平衡電圧の補償を行うために可変抵抗１４を設け
たが、不平衡電圧が小さい場合は第３図に示す様に可変
抵抗１４を必要としなくなる。

なお第３図において、第２図と同じものは同じ符号で示
している。またＮ線式回路の電力測定の場合には（Ｎ一
１）個のホール素子を用いた電カー電圧変換器を設け各
ホール素子の出力電圧を直列に結合すればＮ線式用電力
量計を構成することができる。

さらに第４図に３相電力を測定する場合の回路例を示す
。即ち、２個のホール素子４１，４２を用意し、これら
のホール素子４１，４２に３相電力Ｐ１−Ｐ２間電圧、
Ｐ３−Ｐ２間電圧を夫々高抵抗４３，４４を介して定電
流化した制御電流を供給する。一方、１Ｓ−１Ｌ間電流
と５一部間電流を１本の導線４５，４６に夫々供給して
ホール素子４１，４２に夫々磁界を印加する。

各ホール出力電圧は演算増幅器４７，４８で夫々増幅さ
れて第２図の実施例と同様に演算増幅器４９からなる補
償増幅器２に供給され、測定すべき３相電力に対応する
出力電圧が電圧一周波数（Ｖ−Ｆ）変換器３に供給され
る。以下の動作は第１図の回路と同様である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る電力量計の全体の構成を示すブ
ロック図、第２図はこの発明の一実施例の回路構成及び
電カー電圧変換部の構成を示す図、第３図はこの発明の
他の実施例を示す回路構成図、第４図はこの発明を３相
の積算電力量計に適用した場合の回路構成図である。１・・・・・・電カー電圧変換器、２・・・・・・差動
増幅器、３・・・・・・電圧一周波数変換器、４・・・
・・・カウンタ、メモリ、５・・・・・・先放出ダイオ
ード表示器、１１・・・・・・ホール素子、１２・・・
・・・高抵抗、１３・・・・・・導線（１本）、１４・
・・・・・可変抵抗、２１・・・・・・演算増幅器、２
２・・・・・・コンデンサ、２３，２４，２５，２６・
・・・・・抵抗、１５・・・・・・磁性体コア、４１，
４２・・・・・・ホール素子、４３，４４・・・・・・
高抵抗、４５，４６・・・・・・導線（１本）、４７，
４８，４９・・・・・・演算増幅器。

Claims

【特許請求の範囲】

１負荷電流が一本の導線を貫通せしめたコアにより変
換された磁界及び負荷電圧が高抵抗により変換された制
御電流を夫々ホール素子印加する手段と、該ホール素子
のホール出力電圧から交流分を除去して直流分のみを増
幅する補償増幅回路と、該増幅回路の出力電圧を周波数
に変換する電圧−周波数変換器と、該変換器の周波数を
カウントするカウンタとを備えたことを特徴とするホー
ル素子を用いた乗算装置。