JP2003043073A - Cramp sensor - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はクランプセンサに関
し、さらに詳しく言えば、磁気コアに対する被測定電線
の挿通位置によって測定値が変動しないようにしたゼロ
フラックス法によるクランプセンサに関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a clamp sensor, and more particularly to a clamp sensor by the zero-flux method in which a measured value does not fluctuate depending on a position where an electric wire to be measured is inserted into a magnetic core.
【０００２】[0002]
【従来の技術】クランプセンサは、被測定電線を活線状
態としたままで、その電流測定が可能な電流センサとし
て、各種の測定機器に多用されている。その一例を図３
により説明する。2. Description of the Related Art A clamp sensor is widely used in various measuring instruments as a current sensor capable of measuring the current of an electric wire to be measured while the electric wire to be measured is kept live. An example of this is shown in FIG.
Will be described.
【０００３】クランプセンサ１は、内部に被測定電線Ｌ
が挿通される磁気コア２を備えている。この例におい
て、磁気コア２は開閉可能な分割型であって、その基端
部の空隙内には磁電変換素子３が配置されている。The clamp sensor 1 has an electric wire L to be measured inside.
Is provided with a magnetic core 2. In this example, the magnetic core 2 is of a split type that can be opened and closed, and the magnetoelectric conversion element 3 is arranged in the void at the base end thereof.
【０００４】磁電変換素子３にはホール素子やフラック
スゲートなどがあるが、この例では、被測定電線Ｌの電
流により磁気コア２に発生する磁束と、励磁電流とから
ホール効果によって被測定電線Ｌの電流に比例する電圧
を出力するホール素子が用いられている。The magnetoelectric conversion element 3 includes a Hall element and a flux gate. In this example, the magnetic flux generated in the magnetic core 2 by the electric current of the electric wire L to be measured and the exciting current cause the Hall effect to measure the electric wire L to be measured. A Hall element that outputs a voltage proportional to the current is used.
【０００５】ゼロフラックス法の場合、被測定電線Ｌに
流れる電流により磁気コア２、２に生ずる磁束を相殺す
るため、磁気コア２に負帰還コイル４が巻回されるとと
もに、ホール素子３の出力側に電圧−電流変換器として
のアンプ５が接続され、アンプ５により負帰還コイル４
にホール素子３の出力電圧に比例した負帰還電流が流さ
れる。In the case of the zero flux method, in order to cancel the magnetic flux generated in the magnetic cores 2 and 2 by the current flowing through the electric wire L to be measured, the negative feedback coil 4 is wound around the magnetic core 2 and the output of the hall element 3 is produced. An amplifier 5 as a voltage-current converter is connected to the side of the negative feedback coil 4 by the amplifier 5.
A negative feedback current proportional to the output voltage of the Hall element 3 is passed through.
【０００６】負帰還電流は、磁気コア２に生ずる磁束の
大きさ、すなわち被測定電線Ｌに流れる電流に比例す
る。負帰還コイル４には、負帰還電流を電圧として検出
する検出抵抗６が接続されており、その検出電圧がアン
プ７によりセンサ出力電圧にまで増幅されて図示しない
測定器本体に出力される。The negative feedback current is proportional to the magnitude of the magnetic flux generated in the magnetic core 2, that is, the current flowing through the measured wire L. A detection resistor 6 for detecting a negative feedback current as a voltage is connected to the negative feedback coil 4, and the detected voltage is amplified to a sensor output voltage by an amplifier 7 and output to a measuring device body (not shown).
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
クランプセンサ１においては、ホール素子３を一つしか
備えていないため、磁気コア２内における被測定電線Ｌ
の位置によって測定値がふらつくことがある。By the way, since the above-mentioned conventional clamp sensor 1 is provided with only one Hall element 3, the electric wire L to be measured in the magnetic core 2 is measured.
The measured value may fluctuate depending on the position of.
【０００８】すなわち、被測定電線Ｌがホール素子３に
近い位置にあるときには測定値が大きくなり、遠い場合
には測定値が小さくなる傾向にある。特に、ホール素子
３が配置される空隙が大きい場合には上記の影響が強く
でる。That is, the measured value tends to increase when the electric wire L to be measured is close to the Hall element 3, and the measured value tends to decrease when the electric wire L is far away. In particular, the above-mentioned effect is strong when the void in which the Hall element 3 is arranged is large.
【０００９】したがって、本発明は、磁気コア内での被
測定電線の位置によって測定値が変動することがないよ
うにしたゼロフラックス法によるクランプセンサを提供
することを課題としている。Therefore, it is an object of the present invention to provide a clamp sensor by the zero flux method in which the measured value does not fluctuate depending on the position of the electric wire to be measured in the magnetic core.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】そのため、本発明は、内
部に被測定電線が挿通される磁気コアと、上記磁気コア
内に配置された磁電変換素子と、上記磁気コアに巻回さ
れた負帰還コイルと、上記磁電変換素子の出力電圧に基
づいて上記負帰還コイルに上記磁気コア内の磁束を打ち
消す負帰還電流を流す負帰還電流発生手段と、上記負帰
還コイルに接続され、その負帰還電流を電圧に変換して
出力する出力手段とを備えているゼロフラックス法によ
るクランプセンサにおいて、上記磁電変換素子を第１磁
電変換素子として、上記磁気コア内には、少なくともも
う一つの第２磁電変換素子が設けられており、上記負帰
還電流発生手段は、上記第１および第２磁電変換素子の
各出力電圧の加算値に基づいて上記負帰還コイルに上記
負帰還電流を流すことを特徴としている。Therefore, according to the present invention, a magnetic core in which an electric wire to be measured is inserted, a magnetoelectric conversion element arranged in the magnetic core, and a negative coil wound around the magnetic core. A feedback coil, a negative feedback current generating means for flowing a negative feedback current for canceling a magnetic flux in the magnetic core to the negative feedback coil based on the output voltage of the magnetoelectric conversion element, and the negative feedback coil connected to the negative feedback current. In a clamp sensor according to the zero flux method, which comprises an output means for converting an electric current into a voltage and outputting the voltage, at least another second magnetoelectric element is provided in the magnetic core with the magnetoelectric converting element as a first magnetoelectric converting element. A conversion element is provided, and the negative feedback current generation means causes the negative feedback current to flow in the negative feedback coil based on the added value of the output voltages of the first and second magnetoelectric conversion elements. It is characterized by a door.
【００１１】被測定電線が第１磁電変換素子と第２磁電
変換素子とに対してほぼ等距離にある場合には、各磁電
変換素子からほぼ等しい出力電圧が得られるが、被測定
電線が例えば第１磁電変換素子側に近く、第２磁電変換
素子からは遠くなる場合には、第１磁電変換素子の出力
電圧が大きくなり、相対的に第２磁電変換素子の出力電
圧が小さくなる。When the measured electric wire is approximately equidistant from the first magnetoelectric conversion element and the second magnetoelectric conversion element, almost equal output voltages can be obtained from the respective magnetoelectric conversion elements. When it is close to the first magnetoelectric conversion element side and far from the second magnetoelectric conversion element, the output voltage of the first magnetoelectric conversion element increases and the output voltage of the second magnetoelectric conversion element relatively decreases.
【００１２】したがって、両磁電変換素子の出力電圧を
加算することにより、被測定電線が第１磁電変換素子と
第２磁電変換素子とに対してほぼ等距離にあるときと同
じ出力電圧が得られることになる。Therefore, by adding the output voltages of both magnetoelectric conversion elements, the same output voltage as when the measured electric wire is approximately equidistant from the first magnetoelectric conversion element and the second magnetoelectric conversion element can be obtained. It will be.
【００１３】この意味において、用いられる磁電変換素
子が２つの場合には、それらを１８０゜離して配置する
ことが好ましい。これを敷衍して、例えば磁電変換素子
を３つ用いる場合には、１２０゜間隔の配置とすること
が好ましい。いずれにしても、磁電変換素子は等間隔に
配置されることが好ましい。In this sense, when two magnetoelectric conversion elements are used, it is preferable to arrange them by 180 ° apart. When this is laid out and, for example, three magnetoelectric conversion elements are used, it is preferable to arrange them at 120 ° intervals. In any case, it is preferable that the magnetoelectric conversion elements are arranged at equal intervals.
【００１４】用いる磁電変換素子が２つであるとして、
その第１磁電変換素子と第２磁電変換素子を同極性とし
て使用する場合には、負帰還電流発生手段は、各磁電変
換素子の出力電圧を差動増幅する差動増幅器を備えるこ
とになる。Assuming that two magnetoelectric conversion elements are used,
When the first magnetoelectric conversion element and the second magnetoelectric conversion element are used with the same polarity, the negative feedback current generating means includes a differential amplifier that differentially amplifies the output voltage of each magnetoelectric conversion element.
【００１５】これに対して、第１磁電変換素子と第２磁
電変換素子を逆極性として使用する場合には、負帰還電
流発生手段は、各磁電変換素子の出力電圧を加算する加
算器を備えることになる。On the other hand, when the first magnetoelectric conversion element and the second magnetoelectric conversion element are used with opposite polarities, the negative feedback current generating means includes an adder for adding the output voltage of each magnetoelectric conversion element. It will be.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図１の
ブロック図により説明する。なお、この実施形態におい
て、先に説明した図３のクランプセンサ１と同一もしく
は同一と見なされてよい構成要素には、それと同じ参照
符号が用いられている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the block diagram of FIG. In this embodiment, the same reference numerals are used for the components that may be the same as or considered to be the same as those of the clamp sensor 1 of FIG. 3 described above.
【００１７】先に説明した図３のクランプセンサ１にお
けるホール素子３およびそのアンプ５をそれぞれ第１ホ
ール素子３，第１アンプ５として、この実施形態に係る
クランプセンサ１０は、第１ホール素子３とは別のもう
一つの第２ホール素子１１およびその第２アンプ１２
と、第１アンプ５と第２アンプ１２にて増幅された各出
力電圧を差動増幅して負帰還コイル４に負帰還電流を供
給する差動アンプ１３とを備えている。The Hall element 3 and its amplifier 5 in the clamp sensor 1 of FIG. 3 described above are used as the first Hall element 3 and the first amplifier 5, respectively, and the clamp sensor 10 according to this embodiment has the first Hall element 3 And another second Hall element 11 and its second amplifier 12
And a differential amplifier 13 that differentially amplifies each output voltage amplified by the first amplifier 5 and the second amplifier 12 and supplies a negative feedback current to the negative feedback coil 4.
【００１８】磁気コア２は分割型もしくは貫通型（非分
割型）のいずれであってもよいが、磁気コア２内におい
て、第１ホール素子３と第２ホール素子１１は、１８０
゜離して配置されることが好ましい。なお、図面上では
負帰還コイル４は磁気コア２の一部分に集中して巻回さ
れているが、実際には磁気コア２の全体に巻回されてい
る。The magnetic core 2 may be of a split type or a through type (non-split type). In the magnetic core 2, the first Hall element 3 and the second Hall element 11 are 180
It is preferable that they are arranged apart from each other. Although the negative feedback coil 4 is wound around a part of the magnetic core 2 in the drawing, it is actually wound around the entire magnetic core 2.
【００１９】図２を参照して、各ホール素子３，１１の
電流入力端子をＡ１，Ａ２、電圧出力端子をＢ１，Ｂ２
とすると、この実施形態においては、各ホール素子３，
１１の励磁電流はともに同一方向として、例えば電流入
力端子Ａ１→Ａ２方向に向かって流される。すなわち、
この実施形態において、各ホール素子３，１１は同極性
として用いられている。Referring to FIG. 2, current input terminals of the Hall elements 3 and 11 are A1 and A2, and voltage output terminals thereof are B1 and B2.
Then, in this embodiment, each Hall element 3,
The exciting currents of 11 are made to flow in the same direction, for example, in the direction of current input terminals A1 → A2. That is,
In this embodiment, the Hall elements 3 and 11 have the same polarity.
【００２０】被測定電線Ｌに流れる電流によって磁気コ
ア２内に磁束φが発生すると、その磁束φは各ホール素
子３，１１に対して逆向きに流れる。例えば、図２
（ａ）に示すように、第１ホール素子３に対する磁束φ
の貫通方向が紙面裏側→表側であるとすると、図２
（ｂ）に示すように、第２ホール素子１１に対する磁束
φの貫通方向は紙面表側→裏側となる。When the magnetic flux φ is generated in the magnetic core 2 by the current flowing through the electric wire L to be measured, the magnetic flux φ flows in the opposite direction to the Hall elements 3 and 11. For example, in FIG.
As shown in (a), the magnetic flux φ for the first Hall element 3 is
Assuming that the penetrating direction is from the back side of the paper to the front side,
As shown in (b), the penetrating direction of the magnetic flux φ with respect to the second Hall element 11 is from the front side to the back side of the paper.
【００２１】したがって、各ホール素子３，１１の励磁
電流をＩとして、第１ホール素子３の電圧出力端子Ｂ
１，Ｂ２に例えば＋Ｉφ（Ｖ）なる出力電圧が現れると
すると、第２ホール素子１１の電圧出力端子Ｂ１，Ｂ２
には−Ｉφ（Ｖ）なる出力電圧が現れることになる。Therefore, assuming that the exciting current of each Hall element 3, 11 is I, the voltage output terminal B of the first Hall element 3
If an output voltage of, for example, + Iφ (V) appears at 1 and B2, the voltage output terminals B1 and B2 of the second hall element 11
Then, an output voltage of −Iφ (V) appears.
【００２２】第１アンプ５および第２アンプ１２のゲイ
ンをＡ１，Ａ２とすると、第１アンプ５から＋Ａ１Ｉφ
（Ｖ）なる電圧が出力され、また、第２アンプ１２から
−Ａ ２Ｉφ（Ｖ）なる電圧が出力され、その各々が差動
アンプ１３に入力される。なお、各アンプ５，１２のゲ
インＡ１，Ａ２によって、第１ホール素子３と第２ホー
ル素子１１の検出感度のばらつきが調整される。Gay of the first amplifier 5 and the second amplifier 12
A1, ATwoThen, from the first amplifier 5, + A1Iφ
The voltage (V) is output, and the second amplifier 12 outputs
-A TwoA voltage of Iφ (V) is output, and each of them is differential
It is input to the amplifier 13. Note that the amplifiers 5 and 12 are
Inn A1, ATwoThe first hall element 3 and the second ho
The variation in the detection sensitivity of the rule element 11 is adjusted.
【００２３】したがって、差動差動アンプ１３による差
動増幅後の負帰還量は、
＋Ａ１Ｉφ−（−Ａ２Ｉφ）＝Ａ１Ｉφ＋Ａ２Ｉφ
の加算値となる。この式の第１項と第２項は相対的に増
減する。Therefore, the amount of negative feedback after the differential amplification by the differential differential amplifier 13 is the sum of + A 1 Iφ-(-A 2 Iφ) = A 1 Iφ + A 2 Iφ. The first and second terms of this equation increase or decrease relatively.
【００２４】例えば、被測定電線Ｌが第１ホール素子３
側に接近した場合には第１項が増え、これに対して第２
項が減るが、（Ａ１Ｉφ＋Ａ２Ｉφ）の総和はほぼ一定
値となるため、磁気コア２内における被測定電線Ｌの位
置による測定値への影響を小さくすることができる。For example, the measured electric wire L is the first hall element 3
When approaching the side, the first term increases, while the second term
Although the number of terms is reduced, the total sum of (A 1 Iφ + A 2 Iφ) is a substantially constant value, so that the influence of the position of the measured electric wire L in the magnetic core 2 on the measured value can be reduced.
【００２５】なお、上記実施形態と異なり、第１ホール
素子３と第２ホール素子１１を逆極性として使用する場
合、例えば図２（ｂ）の鎖線で示すように、第２ホール
素子１１に対する励磁電流の向きを第１ホール素子３と
は反対に電流入力端子Ａ２→Ａ１に向けて流す場合に
は、各ホール素子３，１１の出力電圧が同極となるた
め、差動アンプ１３に代えて加算回路を用いればよい。Unlike the above embodiment, when the first Hall element 3 and the second Hall element 11 are used with opposite polarities, the second Hall element 11 is excited as shown by the chain line in FIG. 2B, for example. When the direction of the current is made to flow from the first Hall element 3 toward the current input terminal A2 → A1, the output voltages of the Hall elements 3 and 11 have the same polarity, so that the differential amplifier 13 is used instead. An adder circuit may be used.
【００２６】本発明によると、ホール素子を３つ以上と
してもよく、その場合には、各ホール素子を等間隔に配
置することが好ましい。また、回路的には各ホール素子
の出力電圧が最終的にすべて加算されるように組めばよ
い。According to the present invention, the number of Hall elements may be three or more. In that case, it is preferable that the Hall elements are arranged at equal intervals. Also, the circuit may be assembled so that the output voltages of the respective Hall elements are finally added.
【００２７】[0027]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ゼロフラックス法によるクランプセンサにおいて、磁気
コア内に少なくとも２つの磁電変換素子（例えばホール
素子）を設け、その各磁電変換素子の出力電圧の加算値
に基づいて負帰還コイルに負帰還電流を流すようにした
ことにより、磁気コア内における被測定電線の位置によ
る測定値への影響を小さくすることができる。As described above, according to the present invention,
In a clamp sensor by the zero flux method, at least two magnetoelectric conversion elements (for example, Hall elements) are provided in the magnetic core, and a negative feedback current is made to flow to the negative feedback coil based on the added value of the output voltage of each magnetoelectric conversion element. By doing so, it is possible to reduce the influence of the position of the measured electric wire in the magnetic core on the measured value.
【図１】本発明の実施形態にかかる回路ブロック図。FIG. 1 is a circuit block diagram according to an embodiment of the present invention.
【図２】上記実施形態に用いられる２つのホール素子を
示した模式図。FIG. 2 is a schematic diagram showing two Hall elements used in the above embodiment.
【図３】従来のクランプセンサの回路ブロック図。FIG. 3 is a circuit block diagram of a conventional clamp sensor.
【符号の説明】 １０ クランプセンサ ２ 磁気コア ３ 第１ホール素子 ４ 負帰還コイル ５ 第１アンプ ６ 検出抵抗 ７ 検出アンプ １１ 第２ホール素子 １２ 第１アンプ １３ 差動アンプ Ｌ 被測定電線[Explanation of symbols] 10 Clamp sensor 2 magnetic core 3 First Hall element 4 Negative feedback coil 5 First amplifier 6 Detection resistance 7 Detection amplifier 11 Second Hall element 12 First amplifier 13 Differential amplifier L Measured wire
Claims (4)
と、上記磁気コア内に配置された磁電変換素子と、上記
磁気コアに巻回された負帰還コイルと、上記磁電変換素
子の出力電圧に基づいて上記負帰還コイルに上記磁気コ
ア内の磁束を打ち消す負帰還電流を流す負帰還電流発生
手段と、上記負帰還コイルに接続され、その負帰還電流
を電圧に変換して出力する出力手段とを備えているゼロ
フラックス法によるクランプセンサにおいて、 上記磁電変換素子を第１磁電変換素子として、上記磁気
コア内には、少なくとももう一つの第２磁電変換素子が
設けられており、上記負帰還電流発生手段は、上記第１
および第２磁電変換素子の各出力電圧の加算値に基づい
て上記負帰還コイルに上記負帰還電流を流すことを特徴
とするクランプセンサ。1. A magnetic core in which an electric wire to be measured is inserted, a magnetoelectric conversion element arranged in the magnetic core, a negative feedback coil wound around the magnetic core, and an output of the magnetoelectric conversion element. Negative feedback current generating means for flowing a negative feedback current that cancels out the magnetic flux in the magnetic core to the negative feedback coil based on a voltage, and output that is connected to the negative feedback coil and converts the negative feedback current into a voltage In the clamp sensor according to the zero flux method, the magnetoelectric conversion element serves as a first magnetoelectric conversion element, and at least another second magnetoelectric conversion element is provided in the magnetic core. The feedback current generating means is the first
And a clamp sensor, wherein the negative feedback current is caused to flow through the negative feedback coil based on an added value of each output voltage of the second magnetoelectric conversion element.
換素子は、ほぼ１８０゜離されて配置される請求項１に
記載のクランプセンサ。2. The clamp sensor according to claim 1, wherein the first magnetoelectric conversion element and the second magnetoelectric conversion element are arranged so as to be separated by about 180 °.
換素子を同極性として使用する場合、上記負帰還電流発
生手段は、上記各磁電変換素子の出力電圧を差動増幅す
る差動増幅器を備える請求項１または２に記載のクラン
プセンサ。3. When the first magnetoelectric conversion element and the second magnetoelectric conversion element are used with the same polarity, the negative feedback current generating means differentially amplifies the output voltage of each magnetoelectric conversion element. The clamp sensor according to claim 1 or 2, further comprising:
換素子を逆極性として使用する場合、上記負帰還電流発
生手段は、上記各磁電変換素子の出力電圧を加算する加
算器を備える請求項１または２に記載のクランプセン
サ。4. When the first magnetoelectric conversion element and the second magnetoelectric conversion element are used with opposite polarities, the negative feedback current generating means includes an adder for adding output voltages of the magnetoelectric conversion elements. Item 3. The clamp sensor according to Item 1 or 2.
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100217 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100630 |