JP2017032287A - Clamp type sensor and measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、測定対象電線をクランプして測定対象電線を流れる交流電流および測定対象電線の交流電圧のうちの少なくとも交流電流を検出可能に構成されたクランプ式センサ、およびこのクランプ式センサを備えた測定装置に関するものである。 The present invention includes a clamp sensor configured to be able to detect at least an alternating current among an alternating current flowing through the measurement target wire and an alternating voltage of the measurement target wire by clamping the measurement target wire, and the clamp type sensor. The present invention relates to a measuring device.
この種のクランプ式センサとして、出願人は、下記の特許文献1に開示されたクランプ式センサを既に提案している。このクランプ式センサは、互いに一体化されたクランプ部およびセンサ本体部を備えて構成されて、別体の測定装置本体と配線(ケーブル)を介して接続されて使用される。
As this type of clamp type sensor, the applicant has already proposed the clamp type sensor disclosed in
このクランプ式センサでは、クランプ部は、固定センサアーム、可動センサアームおよび押さえアームを備え、固定センサアームと可動センサアームとで測定対象電線をクランプすると共に、このクランプ状態の測定対象電線を押さえアームで固定センサアームの所定部位に押さえ付けることが可能に構成されている。また、固定センサアームおよび可動センサアーム内には、クランプ状態において測定対象電線を取り囲む閉磁路を形成するための一対の磁気コアと、この磁気コアに巻回された検出コイルとが配設されている。この検出コイルは、測定対象電線に流れる電流の電流値に比例して振幅が変化する電流検出信号を出力する。また、固定センサアームにおける所定部位の内部には、電圧検出用の検出電極が配設されている。 In this clamp type sensor, the clamp unit includes a fixed sensor arm, a movable sensor arm, and a holding arm, and clamps the measurement target wire with the fixed sensor arm and the movable sensor arm, and holds the measurement target wire in the clamped state. Thus, it can be pressed against a predetermined part of the fixed sensor arm. In addition, a pair of magnetic cores for forming a closed magnetic path surrounding the measurement target electric wire in the clamped state and a detection coil wound around the magnetic core are disposed in the fixed sensor arm and the movable sensor arm. Yes. The detection coil outputs a current detection signal whose amplitude changes in proportion to the current value of the current flowing through the measurement target electric wire. In addition, a detection electrode for voltage detection is disposed inside a predetermined portion of the fixed sensor arm.
また、このクランプ式センサのセンサ本体部には、検出コイルから出力される電流検出信号を外部(配線を介して上記の測定装置本体)に出力する電流測定部(この例での電流測定部は、電流検出信号をその瞬時値を示す電流データに変換して出力する構成)と、電圧検出部とが配置されている。この電圧検出部は、電流電圧変換回路、積分回路、駆動回路およびフォトカプラを有して構成されて、クランプ状態において測定対象電線と容量結合する上記の検出電極に流れる電流(測定対象電線と検出電極との間の電位差に起因して流れる電流)の電流値に比例して振幅が変化する電圧検出信号およびこの電圧検出信号についての積分信号(測定対象電線と検出電極との間の電位差に比例して振幅が変化する信号)とを生成し、この積分信号をセンサ本体部内の各回路と電気的に絶縁された状態で外部(配線を介して上記の測定装置本体)に出力する。この場合、電流電圧変換回路は、演算増幅器を用いて構成されて、その反転入力端子が検出電極に接続され、その非反転入力端子がセンサ本体部内の各回路のための作動用電圧についての基準電圧に規定されている。この構成により、このクランプ式センサでは、検出電圧はこの基準電圧と一致した状態となっている。 In addition, the sensor main body of the clamp type sensor has a current measurement unit (current measurement unit in this example) that outputs a current detection signal output from the detection coil to the outside (the measurement device main body via the wiring). , A configuration for converting the current detection signal into current data indicating the instantaneous value and outputting the current data, and a voltage detection unit. This voltage detection unit is configured to include a current-voltage conversion circuit, an integration circuit, a drive circuit, and a photocoupler, and the current flowing through the detection electrode that is capacitively coupled to the measurement target wire in the clamped state (the measurement target wire and the detection circuit). Voltage detection signal whose amplitude changes in proportion to the current value of the current flowing due to the potential difference between the electrodes) and the integration signal for this voltage detection signal (proportional to the potential difference between the measurement target wire and the detection electrode) Then, the integrated signal is output to the outside (the measurement device main body via the wiring) in a state of being electrically insulated from each circuit in the sensor main body portion. In this case, the current-voltage conversion circuit is configured using an operational amplifier, its inverting input terminal is connected to the detection electrode, and its non-inverting input terminal is a reference for the operating voltage for each circuit in the sensor body. It is specified in the voltage. With this configuration, in this clamp type sensor, the detected voltage is in a state that matches the reference voltage.
以上の構成のクランプ式センサと測定装置本体とを備えた測定装置では、測定装置本体に配設された処理部が、クランプ式センサから出力される電流データに基づいて、測定対象電線に流れる電流の電流値を測定する。また、測定装置本体に配設された電圧生成部が、クランプ式センサから出力される積分信号に基づいて、この積分信号の元となっている上記の電位差(測定対象電線と検出電極との間の電位差)を減少させるような電圧値の電圧信号を生成して、クランプ式センサにその基準電圧として出力する(印加する)。この測定装置では、電圧生成部が上記の動作を実行することにより、電圧生成部から出力される電圧信号の電圧は、測定対象電線に印加されている電圧に一致させられる。そして、電圧生成部から出力される電圧信号の電圧は、測定対象電線に印加されている電圧が変動した際には、それに追従するように変化することで、測定対象電線に印加されている電圧と一致する状態が維持される。 In the measurement apparatus having the clamp type sensor and the measurement apparatus main body configured as described above, the processing unit arranged in the measurement apparatus main body passes the current flowing through the measurement target electric wire based on the current data output from the clamp type sensor. Measure the current value. In addition, the voltage generator disposed in the measuring apparatus main body is based on the integrated signal output from the clamp type sensor, and the potential difference (between the measurement target electric wire and the detection electrode) that is the source of the integrated signal. A voltage signal having a voltage value that decreases the potential difference is output and applied (applied) as a reference voltage to the clamp type sensor. In this measuring apparatus, the voltage generation unit executes the above-described operation, whereby the voltage of the voltage signal output from the voltage generation unit is matched with the voltage applied to the measurement target electric wire. The voltage of the voltage signal output from the voltage generator changes so as to follow the voltage applied to the measurement target electric wire when the voltage applied to the measurement target electric wire fluctuates. A state consistent with is maintained.
この測定装置では、測定装置本体に配設された電圧計がこの電圧信号の電圧を測定してこの測定データを処理部に出力することで、処理部が測定対象電線に印加されている電圧の電圧値を、測定対象電線の金属部分(芯線)と電気的に接触することなく非接触(つまり、金属非接触の状態)で測定する。また、処理部は、このようにして測定した測定対象電線についての電流値と電圧値とに基づいて、測定対象電線を介して負荷などに供給されている電力の電力値を非接触(金属非接触の状態)で測定する。 In this measuring device, a voltmeter disposed in the measuring device main body measures the voltage of the voltage signal and outputs the measurement data to the processing unit, so that the processing unit outputs the voltage applied to the measurement target electric wire. The voltage value is measured in a non-contact manner (that is, in a metal non-contact state) without being in electrical contact with the metal portion (core wire) of the measurement target electric wire. Further, the processing unit non-contact (metal non-contact) the power value of the power supplied to the load or the like via the measurement target wire based on the current value and the voltage value of the measurement target wire measured in this way. Measure in the state of contact).
ところで、上記の特許文献1に開示されているクランプ式センサを使用する際には、クランプ式センサに予め表示されている矢印マークの向きと測定対象電線に流れる電流の向きとが一致する正しい向きでクランプ式センサを測定対象電線にクランプする必要がある。これは、測定装置本体では、測定対象電線に印加されている電圧に対する測定対象電線に流れる電流の位相を考慮して、上記の電流値や電力値を測定するため、クランプする向きが誤っているときのように、クランプ式センサから出力される電流検出信号の測定対象電線に印加されている電圧に対する位相状態が、測定対象電線に流れる電流の測定対象電線に印加されている電圧に対する位相状態と一致していないとき(すなわち、前者の位相状態が後者の位相状態に対してほぼ反転した位相状態のとき)には、電流値や電力値を正しく測定することができない。なお、測定対象電線の電圧値については、クランプ式センサのクランプの向きに拘わらず、正しく測定される。
By the way, when using the clamp type sensor currently indicated by the above-mentioned
しかしながら、上記の特許文献1に開示されているクランプ式センサには、クランプ式センサの取り扱いに不慣れな作業者によって測定対象電線に誤った向きでクランプされる事態や、そもそも測定対象電線に流れる電流の向きが既知でないときにも測定対象電線に誤った向きでクランプされる事態が生じるおそれがあり、このような事態となったときには、このクランプ状態のままでは上記の電流値および電力値を正しく測定できないことから、向きを変えてクランプし直す作業が必要となり、手間が掛かるという改善すべき課題が存在している。
However, the clamp type sensor disclosed in the above-mentioned
さらには、このクランプ式センサには、測定対象電線とその近傍に位置する他の電線などの他の構造体との位置関係やクランプ部の形状に起因して、測定対象電線に正しい向きでクランプできずに誤った向きでしかクランプできない事態が生じたときには、正しい電流値および電力値を測定できないという課題が存在している。 Furthermore, this clamp type sensor clamps the measurement target wire in the correct orientation due to the positional relationship between the measurement target wire and other structures such as other wires in the vicinity and the shape of the clamp part. There is a problem that correct current values and power values cannot be measured when a situation occurs in which it cannot be clamped only in the wrong direction.
本発明は、かかる改善すべき課題に鑑みてなされたものであり、測定対象電線へのクランプの向きが誤っていたとしても、正しい向きにクランプし直す必要のないクランプ式センサ、およびこのクランプ式センサを備えた測定装置を提供することを主目的とする。 The present invention has been made in view of the problems to be improved, and even if the direction of the clamp to the measurement target wire is incorrect, the clamp type sensor that does not need to be re-clamped in the correct direction, and the clamp type The main object is to provide a measuring device including a sensor.
上記目的を達成すべく請求項1記載のクランプ式センサは、測定対象電線をクランプ可能に構成されると共に、クランプしている前記測定対象電線に流れる交流測定電流を検出して当該交流測定電流の振幅に応じて振幅が変化する電流測定用検出信号を外部に出力する電流センサ部を備えているクランプ式センサであって、前記電流センサ部は、前記交流測定電流を検出して当該交流測定電流の振幅に応じて振幅が変化する電流検出信号を出力する電流検出部、前記電流検出信号を入力すると共に当該電流検出信号と同位相の信号および当該電流検出信号と逆位相の信号の2つの信号のうちの選択された一方を前記電流測定用検出信号として出力する位相選択部、および前記測定対象電線に印加されている交流電圧に対する前記電流測定用検出信号の位相差を検出すると共に当該位相差に基づいて、当該交流電圧に対して当該電流測定用検出信号が正しい位相状態にあることおよび誤った位相状態にあることのいずれかを示す判定信号を出力する位相判定部を有し、前記位相選択部は、前記2つの信号を入力すると共に当該2つの信号のうちの一方の信号を選択して前記電流測定用検出信号として出力する選択スイッチを有して構成され、前記判定信号に基づいて、前記交流電圧に対する前記電流測定用検出信号の前記位相状態を出力する出力部を備えている。
In order to achieve the above object, the clamp type sensor according to
また、請求項2記載のクランプ式センサは、測定対象電線をクランプ可能に構成されると共に、クランプしている前記測定対象電線に流れる交流測定電流を検出して当該交流測定電流の振幅に応じて振幅が変化する電流測定用検出信号を外部に出力する電流センサ部を備えているクランプ式センサであって、前記電流センサ部は、前記交流測定電流を検出して当該交流測定電流の振幅に応じて振幅が変化する電流検出信号を出力する電流検出部、前記電流検出信号を入力すると共に当該電流検出信号と同位相の信号および当該電流検出信号と逆位相の信号の2つの信号のうちの選択された一方を前記電流測定用検出信号として出力する位相選択部、および前記測定対象電線に印加されている交流電圧に対する前記電流測定用検出信号の位相差を検出すると共に当該位相差に基づいて、当該交流電圧に対して当該電流測定用検出信号が正しい位相状態にあることおよび誤った位相状態にあることのいずれかを示す判定信号を出力する位相判定部を有し、前記位相選択部は、前記2つの信号を入力すると共に、前記判定信号が前記誤った位相状態を示しているときには当該2つの信号のうちの前記電流測定用検出信号として出力している信号とは異なる信号を新たな電流測定用検出信号として選択して出力し、かつ前記判定信号が前記正しい位相状態を示しているときには当該2つの信号のうちの前記電流測定用検出信号として出力している信号を継続して出力する信号選択部とを有している。
In addition, the clamp type sensor according to
また、請求項3記載のクランプ式センサは、請求項1または2記載のクランプ式センサにおいて、前記交流電圧を検出して当該交流電圧と同位相の電圧検出信号を出力する電圧検出部を備え、前記位相判定部は、前記電圧検出信号に対する前記電流測定用検出信号の位相差を検出することによって前記交流電圧に対する当該電流測定用検出信号の前記位相差を検出する。
The clamp type sensor according to
請求項4記載の測定装置は、請求項1から3のいずれかに記載のクランプ式センサと、前記交流電圧を検出して当該交流電圧の振幅に応じて振幅が変化する電圧測定用検出信号を出力する電圧センサと、前記クランプ式センサから出力される前記電流測定用検出信号および前記電圧センサから出力される前記電圧測定用検出信号に基づいて、前記交流測定電流の電流値および前記測定対象電線を介して供給される電力の電力値のうちの少なくとも一方を測定する測定装置本体とを備えている。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a measuring apparatus including the clamp sensor according to any one of the first to third aspects, and a voltage measurement detection signal that detects the AC voltage and changes in amplitude according to the amplitude of the AC voltage. Based on the output voltage sensor, the current measurement detection signal output from the clamp sensor, and the voltage measurement detection signal output from the voltage sensor, the current value of the AC measurement current and the measurement target electric wire And a measuring device main body for measuring at least one of the power values of the power supplied via.
請求項5記載の測定装置は、前記測定対象電線と容量結合する検出電極を有すると共に基準電圧を基準とするフローティング電圧で動作して、当該測定対象電線と当該検出電極との間に流れる電流を検出すると共に当該検出した電流に基づいて前記基準電圧と前記交流電圧との電位差に応じて振幅が変化する電圧測定用検出信号を外部に出力する電圧検出部を備え、前記位相判定部は、前記基準電圧に対する前記電流測定用検出信号の位相差を検出することによって前記交流電圧に対する当該電流測定用検出信号の前記位相差を検出する請求項1または2記載のクランプ式センサと、前記基準電圧として前記クランプ式センサに印加する印加電圧を生成する電圧生成部および処理部を有する測定装置本体とを備え、前記電圧生成部は、前記クランプ式センサから出力される前記電圧測定用検出信号の前記振幅が零に近づくように前記印加電圧の電圧値を変化させる動作を実行し、前記処理部は、前記クランプ式センサから出力される前記電流測定用検出信号および前記印加電圧に基づいて、前記測定対象電線を介して供給される電力の電力値を測定する。
The measuring apparatus according to
請求項1,2記載のクランプ式センサによれば、上記の位相選択部および位相判定部を備えたことにより、測定対象電線に対して正しい向きでクランプされているいないの如何に拘わらず、電流検出信号と同位相の信号および逆位相の信号の2つの信号のうちの交流電圧に対して正しい位相状態となっている信号を最終的に電流測定用検出信号として外部に出力することができる。したがって、このクランプ式センサによれば、正しい向きにクランプし直すことなく、交流電圧に対して正しい位相状態となっている信号を電流測定用検出信号として最終的に出力することができる。 According to the clamp type sensor of the first and second aspects, since the phase selection unit and the phase determination unit are provided, the current is measured regardless of whether the measurement target electric wire is not clamped in the correct direction. Of the two signals, the signal having the same phase as the detection signal and the signal having the opposite phase, a signal in a correct phase state with respect to the AC voltage can be finally output to the outside as a current measurement detection signal. Therefore, according to this clamp type sensor, a signal in a correct phase state with respect to the AC voltage can be finally output as a current measurement detection signal without re-clamping in the correct direction.
請求項3記載のクランプ式センサでは、交流電圧を検出してこの交流電圧と同位相の電圧検出信号を出力する電圧検出部を備えているため、位相判定部はこの電圧検出信号に基づいて電流測定用検出信号の位相差を検出すると共にこの位相差に基づいて判定信号を出力することが可能になっている。したがって、このクランプ式センサによれば、クランプ式センサ単体で、交流電圧に対して正しい位相状態となっている信号を電流測定用検出信号として最終的に出力することができる。 In the clamp type sensor according to the third aspect of the invention, since the voltage detection unit that detects the AC voltage and outputs a voltage detection signal having the same phase as the AC voltage is provided, the phase determination unit determines the current based on the voltage detection signal. It is possible to detect the phase difference of the measurement detection signal and output a determination signal based on this phase difference. Therefore, according to this clamp type sensor, a signal in a correct phase state with respect to the AC voltage can be finally output as a current measurement detection signal by the clamp type sensor alone.
したがって、請求項1から3のいずれかに記載のクランプ式センサを備えた請求項4記載の測定装置によれば、測定対象電線に対してクランプ式センサをクランプし直す作業を不要にしつつ、交流測定電流の電流値および測定対象電線を介して供給される電力の電力値のうちの少なくとも一方を測定することができる。
Therefore, according to the measuring apparatus according to
請求項5記載の測定装置によれば、クランプ式センサとは別体の電圧センサを用意することなく、交流電圧の電圧値についても交流測定電流の電流値と共に測定することができることから、測定対象電線に対してクランプ式センサをクランプし直す作業を不要にしつつ、この測定した電圧値と電流値とに基づいて、測定対象電線を介して供給される電力の電力値を測定することができる。
According to the measuring device of
以下、本発明に係るクランプ式センサ、およびクランプ式センサを備えた本発明に係る測定装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。 Embodiments of a clamp sensor according to the present invention and a measurement apparatus according to the present invention including the clamp sensor will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1に示す測定装置1は、クランプ式センサ2および本体ユニット3を備え、測定対象電線4(以下、単に「電線4」ともいう)に流れる電流(交流測定電流)Iの電流値を、電線4の金属部分(芯線)と電気的に接触することなく非接触(つまり、金属非接触の状態)で測定可能に構成されている。また、測定装置1は、クランプ式センサ2とは別体の電圧センサ7(本例では一例として金属接触式の電圧プローブ)が接続可能に構成されている。この電圧センサ7は、電線4に印加されている交流電圧Vを検出して、この交流電圧Vの振幅に応じて振幅が変化する電圧測定用検出信号Sv(交流電圧Vと同位相の信号)を測定装置1に出力する。これにより、測定装置1は、この電圧測定用検出信号Svに基づいて交流電圧Vの電圧値を測定すると共に、電流Iの電流値および電線4を介して供給されている電力Wの電力値を交流電圧Vの位相を考慮した状態で測定可能に構成されている。
A measuring
クランプ式センサ2は、図1に示すように、クランプ部5およびセンサ本体部6を備えている。この場合、クランプ部5は、電線4をクランプ可能(電線4を挟んだり、電線4を囲んだりすることが可能)に構成されて、本例ではその内部に、電流Iを検出してこの電流Iの振幅に応じて振幅が変化する電流検出信号Siを出力する電流検出部11が配設されている。この電流検出部11は、電流センサ部ISの一部を構成する構成要素であって、一例として、磁気コア11a,11b、検出コイル11c、および電流電圧変換部11d(本例では一例として、図2に示すように検出コイル11cの両端間に接続された抵抗。以下、抵抗11dともいう)を備えて構成されている。
As shown in FIG. 1, the
また、クランプ部5は、その内部に、電線4に印加されている交流電圧Vを検出する検出電極12(電圧センサ部VSの一部の構成要素)が配設されている。なお、本例では、電線4と静電容量C0を介して結合する検出電極12に静電誘導によって誘起される電圧Vid(図1,2参照)を利用して交流電圧Vを検出する構成を採用しているが、図示はしないが、検出電極12に代えて磁気検出コイルを用いることで、電磁誘導を利用して交流電圧Vを検出する構成を採用することもできる。
Moreover, the
具体的には、クランプ部5は、一端部(図1中の右端部)がセンサ本体部6に固定されると共に、磁気コア11aおよび検出電極12が内部に配設された固定センサアーム13と、磁気コア11bおよびこの磁気コア11bに巻回された検出コイル11cが内部に配設されると共に一端部(同図中の右端部)がセンサ本体部6に回動自在に取り付けられて他端部(同図中の左端部)が固定センサアーム13の他端部(同図中の左端部)に対して接離可能に構成された可動センサアーム14と、一端部が可動センサアーム14の一端部と共にセンサ本体部6に回動自在に取り付けられて固定センサアーム13と可動センサアーム14との間に配設された押さえアーム15とを備えている。固定センサアーム13、可動センサアーム14および押さえアーム15は、電気的絶縁性を有する合成樹脂材料で形成されている。また、押さえアーム15は、固定センサアーム13および可動センサアーム14よりも全長が短く形成されて、固定センサアーム13および可動センサアーム14の内側領域において回動することにより、固定センサアーム13と可動センサアーム14とによってクランプされた電線4をその他端部で固定センサアーム13における検出電極12の配設位置の近傍に押さえ付ける機能を有している。
Specifically, the
また、可動センサアーム14の一端部には、可動センサアーム14とは逆方向に延出する第1操作レバー16が取り付けられて両者が一体的に構成されている。また、押さえアーム15の一端部には、押さえアーム15とは逆方向に延出する第2操作レバー17が取り付けられて両者が一体的に構成されている。この場合、第1操作レバー16および第2操作レバー17は、センサ本体部6の一の側壁(図1中の上側の側壁)に設けられた不図示の開口部に、この開口部を閉塞するようにして配設されている。また、第2操作レバー17は、第1操作レバー16を覆った状態で配設されている。
Moreover, the
また、第1操作レバー16は、センサ本体部6に配設された不図示のバネ(例えば捻りコイルバネ)によって、常時、センサ本体部6の上記の開口部から突出(つまり、図1中のセンサ本体部6の上側の側壁から突出)する方向に付勢されている。この結果、第1操作レバー16が取り付けられた可動センサアーム14は、このバネにより、固定センサアーム13方向に回動するように常時付勢されている。一方、第2操作レバー17は、第1操作レバー16と第2操作レバー17との間に配設された不図示のバネ(一例としてコイルスプリング)によって、常時、第1操作レバー16から離反する方向(上記の開口部から突出する方向。つまり、図1中のセンサ本体部6の上側の側壁から突出する方向)に付勢されている。この結果、第2操作レバー17が取り付けられた押さえアーム15は、第1操作レバー16と第2操作レバー17との間に配設されたバネにより、固定センサアーム13方向に回動するように常時付勢されている。
Further, the
なお、このクランプ式センサ2では、押さえアーム15および第2操作レバー17を備えて、電線4を押さえアーム15で固定センサアーム13における検出電極12の配設位置の近傍に押さえ付ける好ましい構成を採用しているが、このように押さえアーム15と固定センサアーム13とで電線4を挟む構成においては、押さえアーム15内に検出電極12を配設することもできる。また、電線4が固定センサアーム13と可動センサアーム14とでクランプされた状態において、十分な振幅の電圧Vidが可動センサアーム14内の検出電極12に誘起されるときには、押さえアーム15および第2操作レバー17を省く構成を採用することもできる。また、この押さえアーム15を省く構成のときには、検出電極12は固定センサアーム13および可動センサアーム14のいずれか一方に配設することができる。
The
クランプ部5内に配設された各磁気コア11a,11bは、クランプ部5が電線4をクランプしたとき(クランプ部5が閉状態となったとき)に、電線4を取り囲む閉磁路を形成する。また、検出コイル11cは、電線4に流れる電流Iの電流値に応じて変化するこの閉磁路内の磁束の変化を検出して、この電流Iの電流値に応じて振幅が変化する(一例として、電流値に比例して振幅が変化する)電流信号を生成して、その両端間に接続されている抵抗11dに供給する。抵抗11dは、この電流信号を電圧信号である電流検出信号Siに変換して出力する。
The
センサ本体部6は、図1に示すように、ケース21と、電流センサ部ISの一部を構成する位相選択部22および位相判定部23と、電圧センサ部VSの一部を構成する電圧検出部24と、出力部25とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
ケース21は、導電性材料(例えば金属材料)を用いて構成されている。また、ケース21の内部には、位相選択部22、位相判定部23、電圧検出部24、およびこれらの構成要素に作動用電圧を供給する不図示の電源部が配設されている。また、ケース21には、作動用電圧についての基準電圧(ケース21内の内部グランドGの電圧)が付与されており、この構成により、ケース21は、内部に配設された位相選択部22、位相判定部23および電圧検出部24に対するガード電極として機能する。また、ケース21は、その表面が絶縁被膜RE1で覆われて、センサ本体部6を掴んで操作する操作者への漏電の発生を回避し得る構成となっている。
The
位相選択部22は、一例として図2に示すように、非反転部31、反転部32および選択スイッチ33を備え、クランプ部5から出力される電流検出信号Siを入力すると共に、この電流検出信号Siを入力時の位相と同じ位相の同位相状態および入力時の位相に対して位相が反転している反転位相状態のうちの選択した一方の位相状態で電流測定用検出信号Si3として出力(センサ本体部6の外部に出力、つまりクランプ式センサ2の外部に出力)する機能を備えている。
As shown in FIG. 2, as an example, the
この場合、非反転部31は、例えば演算増幅器を使用したバッファ回路で構成されて、電流検出信号Siを入力すると共に入力時の位相と同じ位相状態(同位相状態)で第1電流検出信号Si1として出力する。反転部32は、例えば演算増幅器を使用した反転増幅回路で構成されて、電流検出信号Siを入力すると共に入力時の位相に対して位相が反転している反転位相状態で第2電流検出信号Si2として出力する。選択スイッチ33は、一例として、アナログスイッチなどの半導体スイッチで構成されてケース21内に配設された主スイッチ33aと、ケース21の表面に操作者によって手動操作可能に配設された副スイッチ33bとを備えて構成されている。主スイッチ33aは、第1電流検出信号Si1および第2電流検出信号Si2の2つの信号を入力すると共に、この2つの電流検出信号Si1,Si2のうちの任意の一方を電流測定用検出信号Si3として出力する。
In this case, the
副スイッチ33bは、例えば、プッシュ式のスイッチで構成されて、操作(押下)される都度、制御信号Saを主スイッチ33aに出力する。また、主スイッチ33aは、制御信号Saを入力する都度、第1電流検出信号Si1および第2電流検出信号Si2が入力される2つの入力端子と、電流測定用検出信号Si3が出力される1つの出力端子との接続状態を交互に切り替える動作、つまり、第1電流検出信号Si1および第2電流検出信号Si2を交互に電流測定用検出信号Si3として出力する動作を実行する。
The
また、主スイッチ33aは、初期状態(クランプ式センサ2の起動直後の状態)では、第1電流検出信号Si1を電流測定用検出信号Si3として出力する接続状態に切り変わるものとする。これは、図示はしないが、クランプ部5には、電線4に流れている電流Iの向きに一致させてクランプ部5をクランプさせる(つまり、正しい向きでクランプ部5をクランプさせる)ようにするための矢印マークが設けられており、操作者は、通常は、この矢印マークに従って正しい向きで電線4にクランプ部5をクランプさせることから、この場合には、副スイッチ33bを操作することなく、後述するように交流電圧Vに対して正しい位相状態となっている第1電流検出信号Si1を電流測定用検出信号Si3として出力させるようにするためである。
In addition, the
なお、図示はしないが、副スイッチ33bを例えば2入力1出力の切替スイッチ(メカニカルスイッチ)で構成し、この副スイッチ33bに第1電流検出信号Si1および第2電流検出信号Si2を入力することで、第1電流検出信号Si1および第2電流検出信号Si2を副スイッチ33bで直接切り替えて、電流測定用検出信号Si3として出力する構成を採用することもできる。また、図示はしないが、選択スイッチ33の後段にアンプを配置して、電流測定用検出信号Si3を低インピーダンスで出力させる構成を採用することもできるし、さらにはA/D変換器を配置して電流測定用検出信号Si3の瞬時値データを出力する構成や、またフォトカプラや絶縁トランスなどを使用して、電気的に分離した状態で電流測定用検出信号Si3(またはその瞬時値データ)を外部に出力する構成を採用することもできる。
Although not shown, the
位相判定部23は、電線4に印加されている交流電圧Vに対する電流測定用検出信号Si3の位相差θを検出すると共に、この位相差θに基づいて、交流電圧Vに対して電流測定用検出信号Si3が正しい位相状態にあること、および誤った位相状態にあることのいずれかを示す判定信号Sbを出力する。本例では、位相判定部23は、電圧検出部24から出力される後述の電圧検出信号Sd(交流電圧Vと同位相の電圧)に基づいて、この電圧検出信号Sdに対する電流測定用検出信号Si3の位相差θを検出する。
The
例えば、位相判定部23は、第1,2の2系統の零クロス検出回路、タイマ回路および演算回路(いずれも図示せず)を備え、第1系統の零クロス検出回路が電圧検出信号Sdについての零クロス点(立ち上がり零クロス点または立ち下がり零クロス点)を検出し、第2系統の零クロス検出回路が電流測定用検出信号Si3についての零クロス点(電圧検出信号Sdの零クロス点と同じ零クロス点、つまり、電圧検出信号Sdの立ち上がり零クロス点であれば、同じ立ち上がり零クロス点であり、電圧検出信号Sdの立ち下がり零クロス点であれば、同じ立ち下がり零クロス点)を検出する。この零クロス点については、以下では、例えば立ち上がり零クロス点であるとして説明する。また、タイマ回路は、第1系統の零クロス検出回路が電圧検出信号Sdについての立ち上がり零クロス点を検出する都度、第1時間と第2時間の2つの時間の計測を開始し、第2系統の零クロス検出回路が電流測定用検出信号Si3についての零クロス点を検出した時点で、この時点までに計測した第1時間を示す第1時間データを演算回路に出力する。また、タイマ回路は、第1系統の零クロス検出回路が電圧検出信号Sdについての次の立ち上がり零クロス点を検出した時点で、この時点までに計測した第2時間を示す第2時間データを演算回路に出力すると共に、新たな第1時間と第2時間の計測を開始する。
For example, the
演算回路は、タイマ回路から出力される第1時間および第2時間を記憶すると共に、新たな第2時間を記憶する都度、電圧検出信号Sdおよび電流測定用検出信号Si3の周期を示す第2時間で、電圧検出信号Sdに対する電流測定用検出信号Si3の時間のずれを示す第1時間を除算すると共に、得られた除算値に値360を乗算することにより、位相差θを算出する。なお、電圧検出信号Sdに対する電流測定用検出信号Si3の位相差θを検出する方法としては、上記の方法以外に他の様々な公知な方法のうちの任意の1つを採用することができる。 The arithmetic circuit stores the first time and the second time output from the timer circuit, and each time a new second time is stored, a second time indicating the period of the voltage detection signal Sd and the current measurement detection signal Si3. Thus, the phase difference θ is calculated by dividing the first time indicating the time lag of the current measurement detection signal Si3 with respect to the voltage detection signal Sd and multiplying the obtained division value by the value 360. As a method of detecting the phase difference θ of the current measurement detection signal Si3 with respect to the voltage detection signal Sd, any one of various other known methods other than the above method can be employed.
また、演算回路は、算出した位相差θと予め規定された基準位相範囲(±θref)とを比較して、位相差θが基準位相範囲(±θref)内に含まれているときには、交流電圧Vに対して電流測定用検出信号Si3が正しい位相状態にあることを示す判定信号Sb(本例では、「正しい位相状態にある」ということに対応した電圧レベル(例えば、低レベル)の判定信号Sb)を出力する。一方、演算回路は、位相差θが基準位相範囲(±θref)内に含まれていないときには、交流電圧Vに対して電流測定用検出信号Si3が誤った位相状態にあることを示す判定信号Sb(本例では、「誤った位相状態にある」ということに対応した電圧レベル(例えば、高レベル)の判定信号Sb)を出力する。 Further, the arithmetic circuit compares the calculated phase difference θ with a predetermined reference phase range (± θref), and when the phase difference θ is included in the reference phase range (± θref), the AC voltage A determination signal Sb indicating that the current measurement detection signal Si3 is in a correct phase state with respect to V (in this example, a determination signal of a voltage level (for example, a low level) corresponding to “in a correct phase state”) Sb) is output. On the other hand, when the phase difference θ is not included in the reference phase range (± θref), the arithmetic circuit determines that the current measurement detection signal Si3 is in an incorrect phase state with respect to the AC voltage V. (In this example, a determination signal Sb having a voltage level (for example, high level) corresponding to “in an incorrect phase state”) is output.
ここで、電線4に印加されている交流電圧Vに対する電線4に流れる電流Iの位相は、電線4の線路状態や電線4から電力の供給を受ける負荷の状態により、多少進んだり多少遅れたりするものの、通常は、±90°の範囲内に収まっている。このため、電線4に対するクランプ部5のクランプの向きが正しく、かつ位相選択部22において第1電流検出信号Si1が選択されて電流測定用検出信号Si3として出力されている状態(上記の初期状態)のときには、位相判定部23で算出される位相差θもこの±90°の範囲内に収まった状態となる。したがって、このクランプ式センサ2では、この状態において、位相判定部23が、交流電圧Vに対して電流測定用検出信号Si3が正しい位相状態にあることを示す判定信号Sb(電圧レベルが低レベルの判定信号Sb)を出力し得るように、上記の基準位相範囲(±θref)は±90°(θref=90)に規定されている。
Here, the phase of the current I flowing in the
電圧検出部24は、例えば自動利得制御機能を備えた増幅回路で構成されて、検出電極12に誘起される電圧Vidを入力すると共に、この電圧Vidを、予め規定された振幅(一定の振幅)であって、かつ交流電圧Vと同位相の交流信号である電圧検出信号Sdに変換して出力する。つまり、電圧検出部24は、電線4の金属部分(芯線)と電気的に接触することなく非接触(つまり、金属非接触の状態)で交流電圧Vを検出して、この電圧検出信号Sdを出力する。
The
出力部25は、本例では一例として、LED(発光ダイオード)などの表示器(本例ではLED)およびその駆動回路を備え、位相判定部23から出力される判定信号Sbによって点灯・消灯駆動される。また、少なくともこの表示器としてのLEDは、ケース21の表面に操作者によって視認可能な状態(本例では、ケース21の表面を覆う絶縁被膜RE1から露出する状態)で配設されている。出力部25では、駆動回路は、一例として、判定信号Sbの電圧レベルが高レベル(誤った位相状態に対応した電圧レベル)のときにはLEDを点灯させ、判定信号Sbの電圧レベルが低レベル(正しい位相状態に対応した電圧レベル)のときにはLEDを消灯させる。
As an example in this example, the
この構成により、操作者は、表示部25の点灯・消灯状態(本例では表示部25を構成するLEDの点灯・消灯状態)を確認することで、点灯状態のときには交流電圧Vに対して電流測定用検出信号Si3が誤った位相状態にあると判別し、消灯状態のときには交流電圧Vに対して電流測定用検出信号Si3が正しい位相状態にあると判別することが可能になっている。なお、出力部25については、操作者が視認可能なLEDなどの表示器を使用する構成に限定されるものではなく、位相状態を判別できる構成であればよい。例えば、出力部25をブザーなどの音を出力する装置で構成して、位相状態が正しいか誤っているかを異なる音で出力するようにしてもよい。
With this configuration, the operator checks the lighting / extinguishing state of the display unit 25 (in this example, the lighting / extinguishing state of the LEDs constituting the display unit 25). It is possible to determine that the measurement detection signal Si3 is in the wrong phase state, and in the off state, it is possible to determine that the current measurement detection signal Si3 is in the correct phase state with respect to the AC voltage V. In addition, about the
本体ユニット3は、測定装置本体に相当し、図1に示すように、一例として、処理部61および表示部62を備え、不図示の筐体に配設された不図示のコネクタなどを介してクランプ式センサ2および電圧センサ7が着脱自在に接続され得るように構成されている。表示部62は、例えば、液晶ディスプレイなどのモニタ装置で構成されている。
The
処理部61は、例えば、A/D変換機能を備えたコンピュータで構成されて、クランプ式センサ2から出力される電流測定用検出信号Si3および電圧センサ7から出力される電圧測定用検出信号Svに基づいて測定処理を実行して、交流電圧Vの電圧値、電流Iの電流値および電力Wの電力値を測定(算出)する。
The
具体的には、この測定処理では、処理部61は、まず、クランプ式センサ2から出力される電流測定用検出信号Si3をサンプリングクロックでサンプリングすることによって電流瞬時値データに変換すると共に、電圧センサ7から出力される電圧測定用検出信号Svを同じサンプリングクロックでサンプリングすることによって電圧瞬時値データに変換する。
Specifically, in this measurement process, the
また、この測定処理では、処理部61は、この電圧瞬時値データに基づいて電線4に印加されている交流電圧Vの電圧値を測定する。また、処理部61は、この電流瞬時値データに基づいて電線4に流れる電流Iの電流値についての絶対値を算出すると共に、この電流瞬時値データとこの電圧瞬時値データとに基づいて電線4を経由して供給されている電力Wの電力値についての絶対値を算出する。
Moreover, in this measurement process, the
また、この測定処理では、処理部61は、電線4に印加されている交流電圧Vに対する電線4に流れる電流Iの位相を考慮して、算出した電流値と電力値の極性を決定して、最終的な電流値および電力値を測定(算出)する。一例として、処理部61は、電圧瞬時値データで表される交流電圧Vに対応する信号に対する電流瞬時値データで表される電流Iに対応する信号の位相差θ(例えば、前者の信号についての立ち上がり零クロス点と後者の信号についての立ち上がり零クロス点とから求まる位相差)を求め、この位相差θが±90°の範囲内(+90°>θ>−90°)であれば、上記の極性は正であると決定し、この位相差θが±90°の範囲外(θ≧|90°|)であれば、上記の極性は負であると決定する。
In this measurement process, the
また、処理部61は、表示処理を実行して、算出した交流電圧Vの電圧値、電流Iの電流値および電力Wの電力値を表示部62に表示させる。処理部61は、上記の測定処理および表示処理を例えば一定の周期で繰り返し実行する。これにより、表示部62には、交流電圧Vの電圧値、電流Iの電流値および電力Wの電力値についての最新の各値が更新されながら表示される。
In addition, the
次いで、測定装置1による電力W等の測定動作について、クランプ式センサ2の動作と併せて説明する。
Next, the measurement operation of the electric power W or the like by the
測定に際して、操作者は、まず、電線4における交流電圧Vの印加部位(具体的には、電流Iが流れる芯線)に電圧センサ7を電気的に接触させると共に、電線4にクランプ式センサ2のクランプ部5をクランプする。この際に、電線4に流れる電流Iの向きが既知であるときには、クランプ部5に設けられている矢印マークの向きを電流Iの向きに一致させて(正しい向きで)、クランプ部5をクランプする。
In the measurement, the operator first brings the
ただし、電線4とその近傍に位置する他の電線などの他の構造体との位置関係やクランプ部5の形状に起因して、電線4に正しい向きでクランプ部5をクランプできないときには、本例のクランプ式センサ2では、上記の矢印マークの向きが電流Iの向きとは逆になる状態で(誤った向きで)、クランプ部5をクランプしてもよい。また、電線4に流れる電流Iの向きが未知であるときには、クランプ部5を電線4に任意の向きでクランプする。
However, when the
この状態において、電圧センサ7は、交流電圧Vを検出して、電圧測定用検出信号Svを測定装置1に出力する。一方、クランプ式センサ2では、磁気コア11a,11b、検出コイル11cおよび抵抗11dで構成されてクランプ部5内に配設された電流検出部11が、電線4に流れる電流Iを検出して、電流検出信号Siをセンサ本体部6に出力する。また、クランプ式センサ2では、静電誘導による電圧Vidが検出電極12に誘起され、この電圧Vidもセンサ本体部6に出力される。
In this state, the
クランプ式センサ2のセンサ本体部6では、位相選択部22が、電流検出信号Siに基づいて電流測定用検出信号Si3を出力する。この電流測定用検出信号Si3は、センサ本体部6の外部、つまりクランプ式センサ2の外部(具体的には、本体ユニット3)に出力される。測定装置1が動作を開始した後、副スイッチ33bに対する操作が行われていない状態(初期状態)では、位相選択部22内の主スイッチ33aは、非反転部31から出力されている第1電流検出信号Si1(電流検出信号Siと同位相の信号)を電流測定用検出信号Si3として出力している。したがって、クランプ式センサ2の外部には、第1電流検出信号Si1が電流測定用検出信号Si3として出力されている。また、センサ本体部6では、電圧検出部24が、検出電極12に誘起されている電圧Vidを、交流電圧Vと同位相の電圧検出信号Sdに変換して出力する。
In the
位相判定部23は、電圧検出部24から出力される電圧検出信号Sdおよび位相選択部22から出力される電流測定用検出信号Si3を入力して、まず、電圧検出信号Sdに対する電流測定用検出信号Si3の位相差θを算出(検出)する。この位相差θは、交流電圧Vに対して電流測定用検出信号Si3の位相差を示している。次いで、位相判定部23は、算出した位相差θと予め規定された基準位相範囲(±θref。本例では±90°)とを比較して、位相差θが基準位相範囲(±θref)内に含まれているときには、交流電圧Vに対して電流測定用検出信号Si3が正しい位相状態にあることを示す判定信号Sb(本例では一例として、低レベルの判定信号Sb)を表示部25に出力し、この基準位相範囲内に含まれていないときには、交流電圧Vに対して電流測定用検出信号Si3が誤った位相状態にあることを示す判定信号Sb(本例では一例として、高レベルの判定信号Sb)を表示部25に出力する。
The
ここで、電線4に対してクランプ部5が正しい向きでクランプされているときには、電流検出部11から出力されている電流検出信号Siは、交流電圧Vに対して正しい位相状態となっている。このため、この電流検出信号Siと同位相の第1電流検出信号Si1である電流測定用検出信号Si3も、交流電圧Vに対して正しい位相状態となっている(つまり、算出される位相差θは基準位相範囲(±θref)内に含まれる状態となっている)。したがって、位相判定部23は、正しい位相状態にあることを示す判定信号Sb(低レベルの判定信号Sb)を表示部25に出力し、表示部25は、この判定信号Sbに基づいて消灯状態に移行する。操作者は、表示部25が消灯状態であることを確認することで、交流電圧Vに対して電流測定用検出信号Si3が正しい位相状態にある(クランプ部5が正しい向きでクランプされている)と判別し、また選択スイッチ33の切替が不要であると判別する。
Here, when the
一方、電線4に対してクランプ部5が誤った向きでクランプされているときには、電流検出部11から出力されている電流検出信号Siは、交流電圧Vに対して誤った位相状態となっている。このため、この電流検出信号Siと同位相の第1電流検出信号Si1である電流測定用検出信号Si3も、交流電圧Vに対して誤った位相状態となっている(つまり、算出される位相差θは基準位相範囲(±θref)内に含まれない状態となっている)。したがって、位相判定部23は、誤った位相状態にあることを示す判定信号Sb(高レベルの判定信号Sb)を表示部25に出力し、表示部25は、この判定信号Sbに基づいて点灯状態に移行する。操作者は、表示部25が点灯状態であることを確認することで、交流電圧Vに対して電流測定用検出信号Si3が誤った位相状態にある(クランプ部5が誤った向きでクランプされている)と判別し、選択スイッチ33の切替が必要であると判別する。したがって、操作者は、副スイッチ33bに対する操作を実行する。
On the other hand, when the
この場合、操作された副スイッチ33bは、制御信号Saを主スイッチ33aに出力し、制御信号Saを入力した主スイッチ33aは、切り替え動作を実行する。これにより、主スイッチ33aは、それまでの第1電流検出信号Si1に代えて、反転部32から出力されている第2電流検出信号Si2(電流検出信号Siに対して位相が反転している信号)を電流測定用検出信号Si3として出力する。ここで、この第2電流検出信号Si2は、誤った向きで電線4にクランプされたクランプ部5の電流検出部11から出力されている電流検出信号Si(つまり、正しい向きでクランプされたときとは位相が反転している電流検出信号Si)を反転した信号である。これにより、第2電流検出信号Si2は、交流電圧Vに対して正しい位相状態となっている。
In this case, the operated
このため、第2電流検出信号Si2である電流測定用検出信号Si3も、交流電圧Vに対して正しい位相状態となっている(つまり、算出される位相差θは基準位相範囲(±θref)内に含まれる状態となっている)。したがって、位相判定部23は、正しい位相状態にあることを示す判定信号Sb(低レベルの判定信号Sb)を表示部25に出力し、表示部25は、この判定信号Sbに基づいて消灯状態に移行する。操作者は、表示部25が消灯状態であることを確認することで、交流電圧Vに対して電流測定用検出信号Si3が正しい位相状態にある(クランプ部5が正しい向きでクランプされている)と判別し、また選択スイッチ33の切替が不要であると判別する。このようにして、本例のクランプ式センサ2は、電線4に対してクランプ部5が誤った向きでクランプされているときでも、交流電圧Vに対して正しい位相状態となっている第2電流検出信号Si2が電流測定用検出信号Si3として出力される。
Therefore, the current measurement detection signal Si3 which is the second current detection signal Si2 is also in a correct phase state with respect to the AC voltage V (that is, the calculated phase difference θ is within the reference phase range (± θref)). Is included in the status). Therefore, the
なお、本例のクランプ式センサ2では、一例として、位相選択部22が初期状態において、第1電流検出信号Si1を電流測定用検出信号Si3として出力する構成であるため、電線4に対してクランプ部5が正しい向きでクランプされているときの副スイッチ33bに対する操作や、誤った向きでクランプされているときの副スイッチ33bに対する操作が上記のような操作内容になる。しかしながら、位相選択部22が初期状態において第2電流検出信号Si2を電流測定用検出信号Si3として出力する構成であったり、位相選択部22が初期状態において第1電流検出信号Si1および第2電流検出信号Si2のいずれを電流測定用検出信号Si3として出力するのかが不明な構成であっても、操作者が、表示部25が点灯状態であることを確認したときに、副スイッチ33bに対する操作を実行することで、クランプ式センサ2から出力される電流測定用検出信号Si3を交流電圧Vに対して必ず正しい位相状態とすることが可能となっている。
In the
本体ユニット3では、処理部61が、クランプ式センサ2から出力される電流測定用検出信号Si3および電圧センサ7から出力される電圧測定用検出信号Svに基づいて測定処理を実行して、交流電圧Vの電圧値、電流Iの電流値および電力Wの電力値を測定(算出)すると共に、表示処理を実行して、測定した交流電圧Vの電圧値、電流Iの電流値および電力Wの電力値を表示部62に表示させる。
In the
この測定装置1では、上記したように、クランプ式センサ2は、電線4に対してクランプ部5が正しい向きでクランプされているいないの如何に拘わらず、第1電流検出信号Si1および第2電流検出信号Si2のうちの交流電圧Vに対して正しい位相状態となっている信号を電流測定用検出信号Si3として最終的に出力する。したがって、処理部61は、この電流測定用検出信号Si3を用いて、電線4に対してクランプ部5が正しい向きでクランプされている状態において測定される交流電圧Vの電圧値、電流Iの電流値および電力Wの電力値と同じ値の交流電圧Vの電圧値、電流Iの電流値および電力Wの電力値を測定(算出)し、これらを表示部62に表示させる。
In the measuring
したがって、このクランプ式センサ2、およびこのクランプ式センサ2を備えた測定装置1によれば、電線4に対してクランプ部5が正しい向きでクランプされているいないの如何に拘わらず、電線4に対してクランプ部5が正しい向きでクランプされているときと同じ交流電圧Vの電圧値、同じ電流Iの電流値および同じ電力Wの電力値を測定することができるため、電線4に対してクランプ式センサ2のクランプ部5をクランプし直す作業を不要にすることができる。
Therefore, according to the
なお、上記のクランプ式センサ2では、位相選択部22が手動で操作可能な副スイッチ33bを備えると共に、表示部25を備えて、操作者が、表示部25の点灯・消灯状態に応じて副スイッチ33bを操作することで、交流電圧Vに対して正しい位相状態の電流測定用検出信号Si3を最終的に出力する構成を採用しているが、この構成に限定されるものではなく、図3,4に示すクランプ式センサ2Aのように、位相判定部23から出力される判定信号Sbによって位相選択部22Aの主スイッチ33aが切り替えられる構成を採用して、副スイッチ33bおよび表示部25を省く構成にすることもできる。以下、このクランプ式センサ2Aおよびこのクランプ式センサ2Aを備えた測定装置1Aについて説明するが、クランプ式センサ2および測定装置1と同一の構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略し、相違する構成について主として説明する。
In the above-described
測定装置1Aは、図3に示すように、クランプ式センサ2Aおよび本体ユニット3を備え、クランプ式センサ2Aは、図3,4に示すように、クランプ部5およびセンサ本体部6Aを備えている。また、センサ本体部6Aは、図4に示すように、ケース21と、電流センサ部ISの一部を構成する位相選択部22Aおよび位相判定部23Aと、電圧センサ部VSの一部を構成する電圧検出部24とを備えている。
As shown in FIG. 3, the measuring apparatus 1A includes a
この位相選択部22Aは、一例として図4に示すように、非反転部31、反転部32および選択スイッチ(信号選択部)33を備え、本例の選択スイッチ33は、主スイッチ33aで構成されている。また、この主スイッチ33aは、一例として、アナログスイッチなどの半導体スイッチで構成されて、判定信号Sb(本例では、高レベルまたは低レベルのレベル信号ではなく、後述するように、誤った位相状態であると判別されたときにのみ出力されるパルス信号)が入力される都度、第1電流検出信号Si1および第2電流検出信号Si2が入力される2つの入力端子と、電流測定用検出信号Si3が出力される1つの出力端子との接続状態を交互に切り替える動作、つまり、第1電流検出信号Si1および第2電流検出信号Si2を交互に電流測定用検出信号Si3として出力する動作を実行する。
As shown in FIG. 4 as an example, the
この位相判定部23Aは、上記の位相判定部23と同様にして、位相選択部22Aから出力されている電流測定用検出信号Si3が交流電圧Vに対して正しい位相状態にあるか、誤った位相状態にあるかを判別する。一方、位相判定部23Aは、上記の位相判定部23とは異なり、誤った位相状態にあると判別したときにのみパルス信号としての判定信号Sbを出力する。
Similarly to the
これにより、この構成のクランプ式センサ2Aでは、電線4に対してクランプ部5が正しい向きでクランプされているときには、電流検出部11から出力されている電流検出信号Siは、交流電圧Vに対して正しい位相状態となっている。このため、この電流検出信号Siと同位相の第1電流検出信号Si1である電流測定用検出信号Si3も、交流電圧Vに対して正しい位相状態となっている(つまり、算出される位相差θは基準位相範囲(±θref)内に含まれる状態となっている)。したがって、位相判定部23は、正しい位相状態にあると判別して、判定信号Sbの出力は行わない。これにより、第1電流検出信号Si1が継続して電流測定用検出信号Si3として出力される。
Thus, in the
一方、電線4に対してクランプ部5が誤った向きでクランプされているときには、電流検出部11から出力されている電流検出信号Siは、交流電圧Vに対して誤った位相状態となっている。このため、この電流検出信号Siと同位相の第1電流検出信号Si1である電流測定用検出信号Si3も、交流電圧Vに対して誤った位相状態となっている(つまり、算出される位相差θは基準位相範囲(±θref)内に含まれない状態となっている)。したがって、位相判定部23Aは、誤った位相状態にあると判別して、パルス信号である判定信号Sbを位相選択部22Aの主スイッチ33aに出力する。
On the other hand, when the
これにより、主スイッチ33aは、切り替え動作を実行して、それまでの第1電流検出信号Si1に代えて、反転部32から出力されている第2電流検出信号Si2(電流検出信号Siに対して位相が反転している信号)を電流測定用検出信号Si3として出力する。ここで、この第2電流検出信号Si2は、誤った向きで電線4にクランプされたクランプ部5の電流検出部11から出力されている電流検出信号Si(つまり、正しい向きでクランプされたときとは位相が反転している電流検出信号Si)を反転した信号である。これにより、第2電流検出信号Si2は、交流電圧Vに対して正しい位相状態となっている。
As a result, the
このため、第2電流検出信号Si2である電流測定用検出信号Si3も、交流電圧Vに対して正しい位相状態となっている(つまり、算出される位相差θは基準位相範囲(±θref)内に含まれる状態となっている)。したがって、位相判定部23Aは、正しい位相状態にあると判別して、判定信号Sbの出力は行わない。これにより、第2電流検出信号Si2が継続して電流測定用検出信号Si3として出力される。
Therefore, the current measurement detection signal Si3 which is the second current detection signal Si2 is also in a correct phase state with respect to the AC voltage V (that is, the calculated phase difference θ is within the reference phase range (± θref)). Is included in the status). Therefore, the
このようにして、本例のクランプ式センサ2Aもまた、電線4に対してクランプ部5が正しい向きでクランプされているいないの如何に拘わらず、第1電流検出信号Si1および第2電流検出信号Si2のうちの交流電圧Vに対して正しい位相状態となっている信号を電流測定用検出信号Si3として最終的に出力することが可能になっている。
In this way, the
これにより、本体ユニット3の処理部61は、この電流測定用検出信号Si3を用いて、電線4に対してクランプ部5が正しい向きでクランプされている状態において測定される交流電圧Vの電圧値、電流Iの電流値および電力Wの電力値と同じ値の交流電圧Vの電圧値、電流Iの電流値および電力Wの電力値を測定(算出)し、これらを表示部62に表示させる。
Thereby, the
したがって、このクランプ式センサ2A、およびこのクランプ式センサ2Aを備えた測定装置1Aによれば、電線4に対してクランプ部5が正しい向きでクランプされているいないの如何に拘わらず、電線4に対してクランプ部5が正しい向きでクランプされているときと同じ交流電圧Vの電圧値、同じ電流Iの電流値および同じ電力Wの電力値を測定することができるため、電線4に対してクランプ式センサ2Aのクランプ部5をクランプし直す作業を不要にすることができる。
Therefore, according to the
また、上記のクランプ式センサ2,2Aでは、交流電圧Vを検出して(本例では金属非接触の状態で検出して)この交流電圧Vと同位相の電圧検出信号Sdを出力する電圧検出部24を備えているため、位相判定部23はこの電圧検出信号Sdに基づいて電流測定用検出信号Si3の位相差θを検出すると共にこの位相差θに基づいて判定信号Sbを出力することが可能になっている。したがって、このクランプ式センサ2,2Aによれば、クランプ式センサ2,2A単体で、交流電圧Vに対して正しい位相状態となっている信号を電流測定用検出信号Si3として最終的に出力することができる。
In the
また、上記のクランプ式センサ2,2Aでは、電線4に流れる電流Iの電流値を測定するための電流測定用検出信号Si3だけを外部に出力する構成を採用しているが、背景技術で述べた特許文献1に開示されている測定装置(測定対象電線についての電流値と共に、非接触でその電圧値および電力値を測定する測定装置)で使用されているクランプ式センサにおいても、測定対象電線に対してクランプ部が正しい向きでクランプされているいないの如何に拘わらず、測定対象電線に流れる電流の電流値を測定するための電流測定用検出信号を測定対象電線に印加されている交流電圧に対して正しい位相状態で出力可能とする構成を採用することもできる。以下、この構成を備えたクランプ式センサ2Bおよびこのクランプ式センサ2Bを備えた測定装置1Bについて説明するが、クランプ式センサ2,2Aおよび測定装置1,1Aと同一の構成については同一の符号を付して重複する説明を省略し、相違する構成について主として説明する。また、一例として、クランプ式センサ2,2Aのうちのクランプ式センサ2の構成を適用した例を挙げて説明する。なお、説明は省略するが、クランプ式センサ2Aの構成を適用してもよいのは勿論である。
Further, in the
測定装置1Bは、図5に示すように、クランプ式センサ2Bおよび本体ユニット3Bを備え、クランプ式センサ2Bは、同図に示すように、クランプ部5およびセンサ本体部6Bを備えている。また、センサ本体部6Bは、ケース21と、電流センサ部ISの一部を構成する位相選択部22および位相判定部23と、電圧センサ部VSの一部を構成する電圧検出部41と、表示部25とを備えている。この測定装置1Bは、上記の測定装置1,1Aとは異なり、電圧センサ7を使用することなく、電線4に印加されている交流電圧Vを測定することが可能になっている。
As shown in FIG. 5, the measuring
この場合、電圧検出部41は、特許文献1に開示されている測定装置を構成するクランプ式センサにおける電圧検出部(符号32が付された構成要素)と同じ構成要素(図示はしないが、電流電圧変換回路、積分回路、駆動回路およびフォトカプラ)を備えている。この電圧検出部41は、本体ユニット3Bの後述するDC/DCコンバータ66から出力される電圧(一例として、絶対値が同じで極性が異なる2つの電圧Vf+,Vf−)であって、本体ユニット3Bの後述する電圧生成部63から出力される電圧V4(クランプ式センサ2Bのケース21に印加される印加電圧)を基準電圧Gとするフローティング電圧Vf+,Vf−を作動用電圧として動作する。
In this case, the
また、この電圧検出部41は、背景技術でも説明したが、クランプ状態において電線4と容量結合する検出電極12を経由して流れる電流(電線4と検出電極12との間の電位差Vdiに起因してこの両者を含む経路に流れる電流)の電流値に比例して振幅が変化する電圧検出信号およびこの電圧検出信号についての積分信号(電線4と検出電極12との間の電位差Vdiに比例して振幅が変化する信号)とを生成し、この積分信号をセンサ本体部内の各回路と電気的に絶縁された状態で外部(配線を介して本体ユニット3B)に電圧測定用検出信号V3aとして出力する。この場合、電流電圧変換回路は、図示はしないが、演算増幅器を用いて構成されて、その反転入力端子が検出電極12に接続され、その非反転入力端子がケース21に接続されている(つまり、非反転入力端子は上記の基準電圧Gに規定されている)。
In addition, as described in the background art, the
本体ユニット3Bは、図5に示すように、処理部61、表示部62、電圧生成部63、電圧計64、主電源回路65およびDC/DCコンバータ66を備えている。電圧生成部63は、クランプ式センサ2Bから出力される電圧測定用検出信号V3aに基づいて、この電圧測定用検出信号V3aの元となっている上記の電位差Vdi(電線4と検出電極12との間の電位差)を減少させるような電圧値の電圧V4を生成して、クランプ式センサ2Bのケース21にその基準電圧Gとして出力する(印加する)。これにより、電圧生成部63から出力される電圧V4の電圧値は、電線4に印加されている交流電圧Vの電圧値に一致させられる。電圧計64は、電圧V4の電圧値をリアルタイムで計測して、その電圧値を示す電圧データDvを処理部61に出力する。
As shown in FIG. 5, the
主電源回路65は、本体ユニット3Bの上記の各構成要素を作動させるための正電圧Vddおよび負電圧Vss(本体ユニット3B内のグランドG1の電圧(交流電圧Vの基準電圧でもある)を基準として生成される絶対値が同じで、互いの極性の異なる直流電圧)を出力する。コンバータ66は、一次側に対して二次側が電気的に絶縁された絶縁型電源として構成されて、一次側に供給される正電圧Vddおよび負電圧Vssに基づいて、二次側にこの二次側の基準電圧を基準とするフローティング電圧(正電圧Vf+および負電圧Vf−)を生成する。このフローティング電圧(正電圧Vf+および負電圧Vf−)は、電圧生成部63から出力される電圧V4の電圧値を基準電圧としてクランプ式センサ2Bに供給される。
The main
処理部61は、電流測定用検出信号Si3に基づいて電線4に流れる電流Iの電流値を測定すると共に、電圧データDvに基づいて電線4に印加されている交流電圧Vの電圧値を測定する。また、処理部61は、このようにして測定した電線4についての電流値と電圧値とに基づいて、電線4を介して負荷などに供給されている電力Wの電力値を非接触(金属非接触の状態)で測定し、その結果を表示部62に表示させる。
The
このように、この測定装置1Bでは、本体ユニット3Bの電圧生成部63から出力されてクランプ式センサ2Bのケース21に印加される電圧V4(クランプ式センサ2Bでの基準電圧G)の電圧値が、電線4に印加されている交流電圧Vの電圧値と一致する状態に維持される。このため、クランプ式センサ2Bの位相判定部23は、測定装置1,1Aでの電圧検出信号Sd(交流電圧Vと同位相の電圧)に代えて、電圧V4(クランプ式センサ2Bでの基準電圧G)を入力して、この電圧V4に対する電流測定用検出信号Si3の位相差θを検出する。
Thus, in this
したがって、このクランプ式センサ2Bもまた、クランプ式センサ2と同様にして、電線4に対してクランプ部5が正しい向きでクランプされているいないの如何に拘わらず、第1電流検出信号Si1および第2電流検出信号Si2のうちの交流電圧Vに対して正しい位相状態となっている信号を電流測定用検出信号Si3として最終的に出力することが可能になっている。
Therefore, the
したがって、このクランプ式センサ2B、およびこのクランプ式センサ2Bを備えた測定装置1Bによれば、電線4に対してクランプ部5が正しい向きでクランプされているいないの如何に拘わらず、電線4に対してクランプ部5が正しい向きでクランプされているときと同じ交流電圧Vの電圧値、同じ電流Iの電流値および同じ電力Wの電力値を測定することができるため、電線4に対してクランプ式センサ2のクランプ部5をクランプし直す作業を不要にすることができる。また、このクランプ式センサ2Bを備えた測定装置1Bによれば、クランプ式センサ2Bとは別体の電圧センサ7を用意することなく、クランプ式センサ2Bだけで、この電力Wの電力値を測定することができる。
Therefore, according to this
なお、上記の測定装置1,1A,1Bでは、電線4に流れている電流Iの電流値、電線4に印加されている交流電圧Vの電圧値、および電線4を介して供給されている電力Wの電力値のすべてを測定する構成を採用しているが、少なくとも電流Iの電流値を測定する構成であればよい。
In the
また、上記のクランプ式センサ2,2A,2Bでは、位相選択部22,22Aが反転部32と共に非反転部31を備えているが、入力した電流検出信号Siをそのまま第1電流検出信号Si1として用いることが可能であれば、非反転部31を省く構成を採用することもできる。
In the
1,1A,1B 測定装置
2,2A,2B クランプ式センサ
3,3B 本体ユニット
4 電線
5 クランプ部
6,6A,6B センサ本体部
11 電流検出部
12 検出電極
22 位相選択部
33b 副スイッチ
23 位相判定部
25 出力部
I 電流
IS 電流センサ部
Sb 判定信号
Si 電流検出信号
Si3 電流測定用検出信号
V 交流電圧
W 電力
1, 1A,
Claims (5)
前記電流センサ部は、前記交流測定電流を検出して当該交流測定電流の振幅に応じて振幅が変化する電流検出信号を出力する電流検出部、前記電流検出信号を入力すると共に当該電流検出信号と同位相の信号および当該電流検出信号と逆位相の信号の2つの信号のうちの選択された一方を前記電流測定用検出信号として出力する位相選択部、および前記測定対象電線に印加されている交流電圧に対する前記電流測定用検出信号の位相差を検出すると共に当該位相差に基づいて、当該交流電圧に対して当該電流測定用検出信号が正しい位相状態にあることおよび誤った位相状態にあることのいずれかを示す判定信号を出力する位相判定部を有し、
前記位相選択部は、前記2つの信号を入力すると共に当該2つの信号のうちの一方の信号を選択して前記電流測定用検出信号として出力する選択スイッチを有して構成され、
前記判定信号に基づいて、前記交流電圧に対する前記電流測定用検出信号の前記位相状態を出力する出力部を備えているクランプ式センサ。 The measurement target electric wire is configured to be clampable, and an AC measurement current flowing through the measurement target electric wire being clamped is detected, and a current measurement detection signal whose amplitude changes according to the amplitude of the AC measurement current is externally provided. A clamp type sensor having a current sensor unit for output,
The current sensor unit detects the AC measurement current and outputs a current detection signal whose amplitude changes according to the amplitude of the AC measurement current. The current sensor unit receives the current detection signal and inputs the current detection signal. A phase selection unit that outputs one of the two signals of the same phase signal and the current detection signal and the opposite phase signal as the current measurement detection signal, and the alternating current applied to the measurement target wire Detecting a phase difference of the current measurement detection signal with respect to a voltage and determining that the current measurement detection signal is in a correct phase state and an incorrect phase state with respect to the AC voltage based on the phase difference. It has a phase determination unit that outputs a determination signal indicating either
The phase selection unit includes a selection switch that inputs the two signals and selects one of the two signals and outputs the selected signal as the current measurement detection signal.
A clamp-type sensor comprising an output unit that outputs the phase state of the current measurement detection signal with respect to the AC voltage based on the determination signal.
前記電流センサ部は、前記交流測定電流を検出して当該交流測定電流の振幅に応じて振幅が変化する電流検出信号を出力する電流検出部、前記電流検出信号を入力すると共に当該電流検出信号と同位相の信号および当該電流検出信号と逆位相の信号の2つの信号のうちの選択された一方を前記電流測定用検出信号として出力する位相選択部、および前記測定対象電線に印加されている交流電圧に対する前記電流測定用検出信号の位相差を検出すると共に当該位相差に基づいて、当該交流電圧に対して当該電流測定用検出信号が正しい位相状態にあることおよび誤った位相状態にあることのいずれかを示す判定信号を出力する位相判定部を有し、
前記位相選択部は、前記2つの信号を入力すると共に、前記判定信号が前記誤った位相状態を示しているときには当該2つの信号のうちの前記電流測定用検出信号として出力している信号とは異なる信号を新たな電流測定用検出信号として選択して出力し、かつ前記判定信号が前記正しい位相状態を示しているときには当該2つの信号のうちの前記電流測定用検出信号として出力している信号を継続して出力する信号選択部とを有しているクランプ式センサ。 The measurement target electric wire is configured to be clampable, and an AC measurement current flowing through the measurement target electric wire being clamped is detected, and a current measurement detection signal whose amplitude changes according to the amplitude of the AC measurement current is externally provided. A clamp type sensor having a current sensor unit for output,
The current sensor unit detects the AC measurement current and outputs a current detection signal whose amplitude changes according to the amplitude of the AC measurement current. The current sensor unit receives the current detection signal and inputs the current detection signal. A phase selection unit that outputs one of the two signals of the same phase signal and the current detection signal and the opposite phase signal as the current measurement detection signal, and the alternating current applied to the measurement target wire Detecting a phase difference of the current measurement detection signal with respect to a voltage and determining that the current measurement detection signal is in a correct phase state and an incorrect phase state with respect to the AC voltage based on the phase difference. It has a phase determination unit that outputs a determination signal indicating either
The phase selection unit inputs the two signals, and when the determination signal indicates the erroneous phase state, a signal output as the current measurement detection signal of the two signals A different signal is selected and output as a new current measurement detection signal, and when the determination signal indicates the correct phase state, a signal output as the current measurement detection signal of the two signals A clamp type sensor having a signal selection unit that continuously outputs the signal.
前記位相判定部は、前記電圧検出信号に対する前記電流測定用検出信号の位相差を検出することによって前記交流電圧に対する当該電流測定用検出信号の前記位相差を検出する請求項1または2記載のクランプ式センサ。 A voltage detector that detects the AC voltage and outputs a voltage detection signal in phase with the AC voltage;
The clamp according to claim 1, wherein the phase determination unit detects the phase difference of the current measurement detection signal with respect to the AC voltage by detecting a phase difference of the current measurement detection signal with respect to the voltage detection signal. Type sensor.
前記交流電圧を検出して当該交流電圧の振幅に応じて振幅が変化する電圧測定用検出信号を出力する電圧センサと、
前記クランプ式センサから出力される前記電流測定用検出信号および前記電圧センサから出力される前記電圧測定用検出信号に基づいて、前記交流測定電流の電流値および前記測定対象電線を介して供給される電力の電力値のうちの少なくとも一方を測定する測定装置本体とを備えている測定装置。 The clamp type sensor according to any one of claims 1 to 3,
A voltage sensor that detects the AC voltage and outputs a voltage measurement detection signal whose amplitude changes according to the amplitude of the AC voltage;
Based on the current measurement detection signal output from the clamp type sensor and the voltage measurement detection signal output from the voltage sensor, the current value of the AC measurement current and the measurement target electric wire are supplied. A measuring device comprising: a measuring device main body that measures at least one of the power values of the power.
前記基準電圧として前記クランプ式センサに印加する印加電圧を生成する電圧生成部および処理部を有する測定装置本体とを備え、
前記電圧生成部は、前記クランプ式センサから出力される前記電圧測定用検出信号の前記振幅が零に近づくように前記印加電圧の電圧値を変化させる動作を実行し、前記処理部は、前記クランプ式センサから出力される前記電流測定用検出信号および前記印加電圧に基づいて、前記測定対象電線を介して供給される電力の電力値を測定する測定装置。 It has a detection electrode capacitively coupled to the measurement target electric wire and operates with a floating voltage based on a reference voltage to detect a current flowing between the measurement target electric wire and the detection electrode and based on the detected current A voltage detection unit that outputs a voltage measurement detection signal whose amplitude changes according to a potential difference between the reference voltage and the AC voltage, and the phase determination unit includes the current measurement detection signal with respect to the reference voltage. The clamp type sensor according to claim 1 or 2, wherein the phase difference of the current measurement detection signal with respect to the AC voltage is detected by detecting the phase difference of
A measuring device main body having a voltage generating unit and a processing unit for generating an applied voltage to be applied to the clamp sensor as the reference voltage;
The voltage generation unit performs an operation of changing a voltage value of the applied voltage so that the amplitude of the detection signal for voltage measurement output from the clamp type sensor approaches zero, and the processing unit includes the clamp A measurement device that measures a power value of power supplied via the measurement target electric wire based on the detection signal for current measurement and the applied voltage output from the sensor.
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