JP2021032735A - Detection circuit and measuring apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電流を検出する検出回路及び測定装置に関する。 The present invention relates to a detection circuit and a measuring device for detecting an electric current.
特許文献１には、リードテスタのプラグが差し込まれる電流入力端子を電流測定レンジごとに有し、これらの電流入力端子の各々について電流入力回路を備えるマルチメータが開示されている。
上述のような測定装置においては、電流入力端子ごとに電流入力回路が設けられているため、回路規模が大きくなってしまう。一方、電流入力端子の数を減らそうとすると、電流を検出できる範囲が狭くなってしまうという問題がある。 In the measuring device as described above, since the current input circuit is provided for each current input terminal, the circuit scale becomes large. On the other hand, if an attempt is made to reduce the number of current input terminals, there is a problem that the range in which the current can be detected becomes narrow.
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、電流の検出範囲を確保しつつ、回路構成を簡素にすることを目的とする。 The present invention has been made by paying attention to such a problem, and an object of the present invention is to simplify a circuit configuration while ensuring a current detection range.
本発明のある態様によれば、測定対象物に流れる電流を検出する検出回路は、前記測定対象物の一端が接続される電流端子と、前記測定対象物の他端が接続される基準端子と、前記電流端子と前記基準端子との間に流れる所定の電流を検出する抵抗素子と、を備える。さらに検出回路は、前記抵抗素子と前記基準端子との間に流れる電流のうち前記所定の電流よりも大きな電流を検出するセンサと、前記抵抗素子に生じる電圧に基づいて前記電流端子と前記センサとの間の接続状態を切り替える切替素子と、を備える。 According to an aspect of the present invention, the detection circuit for detecting the current flowing through the measurement object includes a current terminal to which one end of the measurement object is connected and a reference terminal to which the other end of the measurement object is connected. A resistance element that detects a predetermined current flowing between the current terminal and the reference terminal is provided. Further, the detection circuit includes a sensor that detects a current larger than the predetermined current among the currents flowing between the resistance element and the reference terminal, and the current terminal and the sensor based on the voltage generated in the resistance element. It is provided with a switching element for switching the connection state between the two.
この態様によれば、電流端子とセンサとの間の接続状態を切り替える切替素子が抵抗素子に生じる電圧を検出することにより、抵抗素子に流れる電流の大きさに合わせて検出範囲が異なる抵抗素子及びセンサの中からいずれか一方を選定することが可能となる。それゆえ、抵抗素子及びセンサを用いて電流を検出する範囲を確保しつつ、切替素子を用いることによって回路構成を簡素にすることができる。 According to this aspect, the switching element that switches the connection state between the current terminal and the sensor detects the voltage generated in the resistance element, so that the detection range differs according to the magnitude of the current flowing through the resistance element. It is possible to select one of the sensors. Therefore, the circuit configuration can be simplified by using the switching element while securing the range in which the current is detected by using the resistance element and the sensor.
以下、添付図面を参照しながら本発明の各実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
（第１実施形態）
図１は、本実施形態における測定装置１００の外観を示す図である。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing the appearance of the
測定装置１００は、測定対象物に流れる電流である被測定電流を検出し、検出した信号に基づき測定対象物についての物理量を測定する。
The
本実施形態の測定装置１００は、一対のテストリードのプラグが差し込まれるマルチメータによって構成されており、ユーザによって一対のテストリードの先端が測定対象物の両端に接触させられる。この測定装置１００の筐体１０１には、切替スイッチ１と、端子部２と、表示画面３と、が設けられている。
The
切替スイッチ１は、測定装置１００が有する複数のファンクションを切り替えるためのロータリー式スイッチである。本実施形態における切替スイッチ１は、ミリアンペアオーダの電流を測定する小電流測定機能（ｍＡ）と、アンペアオーダの電流を測定する大電流測定機能（Ａ）と、電圧を測定する電圧測定機能（Ｖ）と、の中から一つの機能を選択可能に構成されている。
The
端子部２は、テストリードのプラグが差し込まれる複数の入力端子を有する部位である。端子部２には、測定対象物に流れる電流を測定するための電流端子２１と、測定対象物の両端間に生じる電圧を測定するための電圧端子２２と、電流端子２１又は電圧端子２２の電位に対して基準となる電位を供給するためのＣＯＭ端子２３と、が設けられている。
The
例えば、ミリアンペアオーダ及びアンペアオーダの電流を測定する際には、一方のテストリードのプラグが電流端子２１に差し込まれ、他方のテストリードのプラグがＣＯＭ端子２３に差し込まれる。本実施形態では、切替スイッチ１により小電流測定機能（ｍＡ）又は大電流測定機能（Ａ）が選択された場合に、一方のテストリードを介して測定対象物の一端が電流端子２１に接続され、他方のテストリードを介して測定対象物の他端がＣＯＭ端子２３に接続される。
For example, when measuring currents on milliamps and amperes, one test lead plug is plugged into the
また、測定対象物の電圧を測定する際には、一方のテストリードのプラグが電圧端子２２に差し込まれ、他方のテストリードのプラグがＣＯＭ端子２３に差し込まれる。本実施形態では、切替スイッチ１により電圧測定機能（Ｖ）が選択された場合に、一方のテストリードを介して測定対象物の一端が電圧端子２２に接続され、他方のテストリードを介して測定対象物の他端がＣＯＭ端子２３に接続される。
Further, when measuring the voltage of the object to be measured, the plug of one test reed is inserted into the
表示画面３は、切替スイッチ１によって選択された機能の実行結果を表示するための画面である。例えば、切替スイッチ１により小電流測定機能（ｍＡ）又は大電流測定機能（Ａ）が選択された状況においては測定対象物の電流を測定した結果が表示画面３に表示される。これに加え、表示画面３には、測定対象物の電流が交流電流（〜）であるか、直流電流（―）であるかを示す記号３ａが表示されてもよい。
The
図２は、本実施形態における測定装置１００の機能構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of the
測定装置１００は、切替スイッチ１と、端子部２を有する検出回路１０と、制御部２０と、表示画面３を有する表示部３０と、を備える。
The
検出回路１０は、一対のテストリード間の電気信号を検出する回路である。本実施形態における検出回路１０は、電流検出回路１１と、電圧検出回路１２と、切替器１３と、Ａ／Ｄ変換器１４と、電流端子２１と、電圧端子２２と、ＣＯＭ端子２３と、を備える。電流検出回路１１には、電流端子２１及びＣＯＭ端子２３が接続され、電圧検出回路１２には、電圧端子２２及びＣＯＭ端子２３が接続されている。
The
電流検出回路１１は、電流端子２１とＣＯＭ端子２３との間に流れる電流を検出する回路である。電流検出回路１１は、検出した信号を切替器１３の一方の入力端子に出力する。
The
電圧検出回路１２は、電圧端子２２とＣＯＭ端子２３との間に生じる電圧を検出する回路である。電圧検出回路１２は、検出した信号を切替器１３の他方の入力端子に出力する。
The
切替器１３は、電流検出回路１１の出力信号と電圧検出回路１２の出力信号とのうち、制御部２０からの指示に従って一方の出力信号をＡ／Ｄ変換器１４に出力する。
The
Ａ／Ｄ変換器１４は、切替器１３の出力信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、変換後のデジタル信号を制御部２０に出力する。
The A /
制御部２０は、検出回路１０から出力される信号に基づいて測定対象物の物理量を測定する測定部を構成する。制御部２０は、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）と、ＲＡＭ(Random Access Memory)及びＲＯＭ(Read Only Memory)などの記憶装置と、によって構成される。
The
本実施形態における制御部２０は、切替スイッチ１から、ユーザにて選択された機能を示す操作信号を受け付け、その操作信号に応じて切替器１３の出力信号を、電流検出回路１１及び電圧検出回路１２のうち一方の出力信号に切り替える。
The
例えば、制御部２０は、小電流測定機能（ｍＡ）又は大電流測定機能（Ａ）を示す操作信号を受け付けると、切替器１３から電流検出回路１１の出力信号をＡ／Ｄ変換器１４に出力させる。また、制御部２０は、電圧測定機能（Ｖ）を示す操作信号を受け付けると、切替器１３から電圧検出回路１２の出力信号をＡ／Ｄ変換器１４に出力させる。
For example, when the
制御部２０は、Ａ／Ｄ変換器１４から出力されるデジタル信号を受信すると、受信したデジタル信号に基づいて測定対象物の物理量を演算する。例えば、制御部２０は、小電流測定機能（ｍＡ）又は大電流測定機能（Ａ）を示す操作信号を受け付けると、Ａ／Ｄ変換器１４から出力されるデジタル信号に基づき測定対象物に流れる電流の電流値を算出する。
When the
表示部３０は、切替スイッチ１によって選択された機能と、制御部２０によって算出された結果と、を表示画面３に表示する。例えば、切替スイッチ１により小電流測定機能（ｍＡ）又は大電流測定機能（Ａ）が選択された場合には、表示部３０は、制御部２０によって算出された測定対象物の電流値を表示する。
The
次に、検出回路１０における電流検出回路１１の回路構成について詳細に説明する。
Next, the circuit configuration of the
図３は、本実施形態における検出回路１０の構成を示す回路図である。図３には、検出回路１０に含まれる電流検出回路１１の回路構成が示されている。
FIG. 3 is a circuit diagram showing the configuration of the
電流検出回路１１は、ヒューズ１１０と、抵抗素子１２１と、センサ１２２と、ダイオード１３１と、ダイオード１３２と、スイッチ１４０と、を備える。
The
ヒューズ１１０は、電流端子２１からヒューズ１１０に過剰な電流が供給されたときに溶融して電流端子２１と電流検出回路１１との接続を遮断する回路遮断素子である。
The
抵抗素子１２１は、電流端子２１とＣＯＭ端子２３との間に流れる所定の電流を検出する。所定の電流とは、抵抗素子１２１により電流を適切に検出できる範囲内の電流のことであり、例えば、マイクロアンペア（μＡ）オーダの電流、ミリアンペア（ｍＡ）オーダの電流、又はアンペア（Ａ）オーダの電流などのことをいう。本実施形態における抵抗素子１２１は、所定の電流としてミリアンペア（ｍＡ）オーダの電流を電圧に変換するシャント抵抗器によって構成される。
The
抵抗素子１２１の抵抗値は、抵抗素子１２１とセンサ１２２とが適切に切り替えられるよう、ダイオード１３１の順方向電圧に応じて定められる。具体的には、抵抗素子１２１の抵抗値は、測定装置１００の性能上必要となる所定の電流とダイオード１３１の順方向電圧とに基づいてあらかじめ定められる。
The resistance value of the
本実施形態では、抵抗素子１２１の抵抗値は固定されており、例えば１オーム［Ω］程度に設定される。抵抗素子１２１の両端間に生じる電圧がスイッチ１４０に検出電圧として出力される。以下では、抵抗素子１２１の両端間に生じる電圧のことを、単に「両端間電圧」とも称する。
In the present embodiment, the resistance value of the
センサ１２２は、抵抗素子１２１とＣＯＭ端子２３との間に流れる電流のうち抵抗素子１２１で検出される所定の電流よりも大きな電流を検出する。所定の電流よりも大きい電流とは、センサ１２２によって電流を適切に検出できる範囲内の電流であり、例えばミリアンペア（ｍＡ）オーダの電流、アンペア（Ａ）オーダの電流、又はキロアンペア（ｋＡ）オーダの電流などのことをいう。
The
本実施形態においてセンサ１２２は、所定の電流よりも大きい電流としてアンペア（Ａ）オーダの電流を検出する。センサ１２２は、抵抗素子１２１に対して直列接続され、例えば、抵抗素子１２１とＣＯＭ端子２３との間に流れる電流によって生じる磁気を検出する。
In this embodiment, the
センサ１２２は、例えば、磁気インピーダンス効果、ホール効果、又は磁気抵抗効果などを利用した磁気センサによって構成される。本実施形態のセンサ１２２は、磁気インピーダンス効果を利用した磁気センサ（ＭＩセンサ）である。センサ１２２は、検出した信号をスイッチ１４０に出力する。
The
ダイオード１３１は、抵抗素子１２１に生じる電圧に基づいて電流端子２１とセンサ１２２との間の接続状態を切り替える切替素子を構成する。切替素子としては、ダイオードの他に、ＰＮＰ型トランジスタ、ＮＰＮ型トランジスタ、又は電界効果ドランジスタ（ＦＥＴ）などの半導体素子が用いられてもよい。半導体素子は、センサ１２２に供給される電流の経路を切り替えるよう、自己に流れる電流を制御する。
The
ダイオード１３１は、抵抗素子１２１に並列接続され、ダイオード１３１の順方向が電流端子２１からＣＯＭ端子２３に向かって流れる電流の向きと同じ向きとなるように配置される。すなわち、ダイオード１３１において、アノードが電流端子２１とともに抵抗素子１２１の一端に接続され、カソードがセンサ１２２の入力端子とともに抵抗素子１２１の他端に接続される。
The
本実施形態においてダイオード１３１の順方向電圧は０．６Ｖ（ボルト）であり、抵抗素子１２１の両端間電圧が０．６Ｖ以下である場合は、ダイオード１３１の順方向電流が抑制される。これにより、電流端子２１から電流検出回路１１に供給される電流は概ね抵抗素子１２１に流れるので、抵抗素子１２１の両端間電圧が測定対象物の電流値に対応する電気信号に相当する。
In the present embodiment, the forward voltage of the
すなわち、測定対象物から電流端子２１に供給される電流が所定の電流の上限値を下回る場合には、電流端子２１から所定の電流が抵抗素子１２１に供給されるよう、ダイオード１３１の順方向電流をセンサ１２２に出力することを抑制する。所定の電流の上限値は、例えば抵抗素子１２１の抵抗値をダイオード１３１の順方向電圧で除して求められる。抵抗素子１２１の抵抗値が１［Ω］であり、ダイオード１３１の順方向電圧が０．６［Ｖ］である場合は、所定の電流の上限値は６００［ｍＡ］となる。このように所定の電流の上限値は、抵抗素子１２１の抵抗値とダイオード１３１の順方向電圧とに基づいて定められる。
That is, when the current supplied from the object to be measured to the
一方、抵抗素子１２１の両端間電圧が０．６Ｖを上回る場合は、ダイオード１３１には所定の電流よりも大きな順方向電流が流れる。これにより、電流端子２１から抵抗素子１２１に供給される電流が抑制されるとともに、電流端子２１から電流検出回路１１に供給される電流はセンサ１２２に出力されるので、センサ１２２の検出値が測定対象物の電流値に対応する電気信号に相当する。
On the other hand, when the voltage between both ends of the
このように、抵抗素子１２１に生じる電圧が所定の閾値としてのダイオード１３１の順方向電圧を超える場合には、ダイオード１３１は、自己を介して電流端子２１とセンサ１２２との間を接続する。一方、抵抗素子１２１に生じる電圧が所定の閾値以下である場合には、ダイオード１３１は、電流端子２１とセンサ１２２との間の接続を遮断する。
In this way, when the voltage generated in the
ここにいう遮断とは、電流が完全に停止する状態だけに限られず、電流が抑制されて殆ど流れていない状態も含まれる。したがって、ダイオード１２１の両端に生じる電圧がダイオード１２１の順方向電圧（０．６Ｖ）よりも低い状態のことを遮断と称する。
The interruption referred to here is not limited to a state in which the current is completely stopped, but also includes a state in which the current is suppressed and almost no current flows. Therefore, a state in which the voltage generated across the
ダイオード１３２は、ＣＯＭ端子２３から電流端子２１に向かって流れる逆向きの電流に対応するための切替素子である。本実施形態のダイオード１３２は、ダイオード１３１と同じ半導体素子であり、ダイオード１３２は、ダイオード１３１とともに抵抗素子１２１に対して並列接続される。以下では、ＣＯＭ端子２３から電流端子２１に向かって流れる電流のことを、単に「逆向きの電流」と称する。
The
測定対象物の電流が交流電流である場合は、抵抗素子１２１に流れる逆向きの電流によって抵抗素子１２１の両端間に電圧が生じる。例えば、抵抗素子１２１の端子間電圧がダイオード１３２の順方向電圧を超えると、ダイオード１３２は、電流端子２１とセンサ１２２との間を直接接続する。一方、抵抗素子１２１の端子間電圧がダイオード１３２の順方向電圧以下である場合は、ダイオード１３２は、電流端子２１とセンサ１２２との間の直接接続を遮断する。
When the current of the object to be measured is an alternating current, a voltage is generated between both ends of the
また、測定対象物の電流が直流電流であっても、電流端子２１及びＣＯＭ端子２３に対して一対のテストリードが反対に接続された場合には、抵抗素子１２１に対して逆向きの電流が過剰に供給されるおそれがある。このようなときには、ＣＯＭ端子２３からの電流がダイオード１３２自身を通過する経路に流れるので、抵抗素子１２１の両端間に過剰な電圧が生じるのを回避することができる。
Further, even if the current of the object to be measured is a direct current, when a pair of test leads are connected to the
スイッチ１４０は、制御部２０から出力される制御信号に応じて、切替器１３に供給する信号を、抵抗素子１２１に生じる電圧信号とセンサ１２２の出力信号との間で切り替える。
The
制御部２０から出力される制御信号は、切替スイッチ１から出力される操作信号に基づいて生成される。例えば、切替スイッチ１により小電流測定機能（ｍＡ）が選択された場合には、制御部２０は、抵抗素子１２１の出力を指定する制御信号をスイッチ１４０に供給する。これにより、スイッチ１４０は、抵抗素子１２１に生じる電圧信号を切替器１３に出力する。
The control signal output from the
一方、切替スイッチ１により大電流測定機能（Ａ）が選択された場合には、制御部２０は、センサ１２２の出力を指定する制御信号をスイッチ１４０に供給する。これにより、スイッチ１４０は、センサ１２２の出力信号を切替器１３に出力する。
On the other hand, when the large current measurement function (A) is selected by the
なお、本実施形態では制御部２０が切替スイッチ１からの操作信号に応じてスイッチ１４０を切り替える例について説明したが、これに限られるものではない。例えば、センサ１２２の出力信号及び抵抗素子１２１の電圧信号のいずれかの信号を用いてスイッチ１４０が切り替えられてもよい。具体的には、センサ１２２の出力信号を用いてスイッチ１４０を制御する制御器を電流検出回路１１に配置し、制御器は、センサ１２２の出力信号が所定の切替閾値を上回った場合にセンサ１２２の出力信号を切替器１３に供給するようスイッチ１４０を切り替える。
In the present embodiment, an example in which the
あるいは、抵抗素子１２１の端子間電圧を用いてスイッチ１４０を制御する制御器を電流検出回路１１に配置してもよい。この場合には、抵抗素子１２１に生じる電圧が特定の切替閾値を下回ったときに制御器がセンサ１２２の出力信号を切替器１３に供給するようスイッチ１４０を切り替える。
Alternatively, a controller that controls the
次に、電流検出回路１１の動作について図４を参照して詳細に説明する。
Next, the operation of the
図４は、本実施形態における電流検出方法を示すフローチャートである。ここでは、測定対象物に直流電流が流れていることを想定している。 FIG. 4 is a flowchart showing a current detection method according to the present embodiment. Here, it is assumed that a direct current is flowing through the object to be measured.
ステップＳ１において、一対のテストリードのプラグがそれぞれ電流端子２１及びＣＯＭ端子２３に差し込まれる。ユーザにより一対のテストリードの先端が測定対象物の両端に接触させられると、電流端子２１から電流検出回路１１に電流が供給される。
In step S1, the plugs of the pair of test leads are inserted into the
ステップＳ２、Ｓ３及びＳ５において、抵抗素子１２１に生じる電圧である検出電圧に基づいて電流端子２１とセンサ１２２との間の接続及び遮断の切替えが行われる。
In steps S2, S3 and S5, the connection and disconnection between the
詳細には、ステップＳ２において抵抗素子１２１の検出電圧が所定の閾値Ｔｈを上回るか否かの判断が行われる。所定の閾値Ｔｈは、抵抗素子１２１により検出可能な電流の上限値に基づいてあらかじめ定められる。本実施形態では、所定の閾値Ｔｈがミリアンペア（ｍＡ）オーダの電流の上限値に基づいてあらかじめ定められる。
Specifically, in step S2, it is determined whether or not the detection voltage of the
ステップＳ３において、抵抗素子１２１の検出電圧が所定の閾値Ｔｈを上回る場合には、抵抗素子１２１を介することなく電流端子２１とセンサ１２２との間が接続される。本実施形態では、ダイオード１３１が、抵抗素子１２１の検出電圧が所定の閾値Ｔｈを超える場合に、抵抗素子１２１に供給される電流を抑制し、抑制した分の電流をセンサ１２２に出力する。
In step S3, when the detection voltage of the
ステップＳ４において、センサ１２２により上記所定の電流よりも大きな電流、例えばアンペア（Ａ）オーダの電流が検出される。そして制御部２０は、センサ１２２の出力信号に基づいて測定対象物の電流値を演算し、上記電流検出方法の処理手順を終了する。
In step S4, the
ステップＳ５において、抵抗素子１２１の検出電圧が所定の閾値Ｔｈ以下である場合には、電流端子２１とセンサ１２２との間の接続が遮断される。本実施形態においては、抵抗素子１２１の検出電圧が所定の閾値Ｔｈを超えない場合には、ダイオード１３１は、電流端子２１から抵抗素子１２１に電流が供給されるよう自己の順方向電流を抑制する。
In step S5, when the detection voltage of the
ステップＳ６において、抵抗素子１２１により上記所定の電流が検出される。そして制御部２０は、抵抗素子１２１の電圧信号に基づいて測定対象物の電流値を演算し、上記電流検出方法の処理手順を終了する。
In step S6, the above-mentioned predetermined current is detected by the
次に、第１実施形態による作用効果について詳細に説明する。 Next, the action and effect according to the first embodiment will be described in detail.
本実施形態における検出回路１０は、測定対象物の一端が接続される電流端子２１と、測定対象物の他端が接続される基準端子を構成するＣＯＭ端子２３と、電流端子２１とＣＯＭ端子２３との間に流れる所定の電流を検出する抵抗素子１２１と、を有する。さらに検出回路１０は、抵抗素子１２１とＣＯＭ端子２３との間に流れる電流のうち所定の電流よりも大きな電流を検出するセンサ１２２と、抵抗素子１２１に生じる電圧に基づいて電流端子２１とセンサ１２２との間の接続状態を切り替える切替素子を構成するダイオード１３１と、を備える。
The
この構成によれば、抵抗素子１２１による電流の検出範囲をセンサ１２２による電流の検出範囲に比べて小さくすることで、抵抗素子１２１に生じる電圧を、電流端子２１とセンサ１２２との間の接続状態を切り替えるための切替信号として利用することができる。これにより、抵抗素子１２１にて検出可能な所定の電流よりも大きな電流が測定対象物から電流端子２１に供給されたときには、電流端子２１からセンサ１２２に直接電流が流れることになる。それゆえ、電流を検出する部品を抵抗素子１２１からセンサ１２２に的確に切り替えることができる。
According to this configuration, by making the current detection range of the
このように、抵抗素子１２１に生じる電圧を、所定の電流の大きさを示す検出信号として用いるだけでなく切替信号としても有効利用することにより、切替信号の生成に別途抵抗素子などを設けることが必要なくなるので、検出回路１０を簡素にすることができる。
In this way, by effectively using the voltage generated in the
これに加え、一つの電流端子２１に供給される電流の大きさに基づいて検出回路１０の電流検出部品を抵抗素子１２１又はセンサ１２２に切り替えられるので、電流検出部品ごとに電流端子２１を別々に設けることが必要なくなる。それゆえ、検出回路１０全体による電流の検出範囲を確保しつつ、電流端子２１の数を削減することができるので測定装置１００の筐体１０１をコンパクトにすることができる。
In addition to this, the current detection component of the
さらに、電流端子２１とセンサ１２２との間の接続及び遮断を切り替える部品としてダイオード１３１などの切替素子を用いることによって、検出回路１０の回路構成を簡素にすることができる。
Further, the circuit configuration of the
以上のように、上記構成によれば、検出回路１０による電流の検出範囲を確保しつつ、回路構成を簡素にすることができる。
As described above, according to the above configuration, the circuit configuration can be simplified while ensuring the current detection range by the
また、本実施形態では、図４に示したように、抵抗素子１２１に生じる電圧が所定の閾値Ｔｈを超える場合にダイオード１３１は、自己を介して電流端子２１とセンサ１２２との間を接続する。これにより、抵抗素子１２１に生じる電圧が所定の閾値Ｔｈを超える場合にダイオード１３１は、抵抗素子１２１に供給される電流を抑制してその電流をセンサ１２２に出力する。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, when the voltage generated in the
この構成によれば、電流検出部品を切り替えるか否かを判断する機能と、電流端子２１とセンサ１２２との間を接続する機能と、の両機能が一つのダイオード１３１によって実現されるので、検出回路１０の回路構成を簡素にすることができる。
According to this configuration, both the function of determining whether or not to switch the current detection component and the function of connecting between the
また、本実施形態では、抵抗素子１２１及びセンサ１２２が互いに直列接続され、ダイオード１３１は抵抗素子１２１に並列接続される。この構成によれば、簡単な接続構成により、抵抗素子１２１に生じる電圧が所定の閾値Ｔｈを超える場合にダイオード１３１を介して電流端子２１とセンサ１２２との間を接続することができる。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、電流端子２１に供給される電流が所定の電流の上限値を下回る場合にダイオード１３１は、電流端子２１に流入する所定の電流が抵抗素子１２１に供給されるよう、ダイオード１３１の順方向電流をセンサ１２２に出力することを抑制する。
Further, in the present embodiment, when the current supplied to the
この構成によれば、電流端子２１に供給される電流が所定の電流の上限値を下回る場合は、電流端子２１に流入する電流のうち殆どの電流がダイオード１３１を通過することなく抵抗素子１２１に供給される。これにより、抵抗素子１２１による電流の検出精度を確保することができる。
According to this configuration, when the current supplied to the
また、本実施形態において抵抗素子１２１の抵抗値は、所定の電流の上限値とダイオード１３１の順方向電圧とに基づいてあらかじめ定められる。この構成によれば、電流端子２１に供給される電流が所定の電流の上限値を下回る場合に、抵抗素子１２１に生じる電圧をダイオード１３１の順方向電圧よりも低くすることが可能となる。
Further, in the present embodiment, the resistance value of the
また、本実施形態における検出回路１０は、ダイオード１３１に対して順方向が逆向きとなるよう抵抗素子１２１に対して並列接続される他のダイオード１３２をさらに備える。
Further, the
この構成によれば、ＣＯＭ端子２３から電流端子２１に向かって電流が供給されるような状況でも、抵抗素子１２１に生じる電圧が所定の閾値を上回った場合には、ＣＯＭ端子２３から供給される電流がダイオード１３２を通過する。それゆえ、ＣＯＭ端子２３から抵抗素子１２１に過剰な電流が供給されるのを抑制することができる。
According to this configuration, even in a situation where a current is supplied from the
このため、測定対象物からテストリードを介して電流端子２１に供給される電流が交流電流であっても、ＣＯＭ端子２３から抵抗素子１２１に過剰な逆向きの電流が供給されるのを抑制することができる。また、電流端子２１及びＣＯＭ端子２３に対して一対のテストリードのプラグが反対に差し込まれたとしても同様である。このように、抵抗素子１２１に流れる逆向きの電流によって抵抗素子１２１が損傷又は過熱するのを回避することができる。
Therefore, even if the current supplied from the measurement object to the
また、本実施形態におけるセンサ１２２は、ダイオード１３１の出力電流によって生じる磁気を検出する磁気センサを含む。磁気センサの抵抗成分は比較的小さいため、本実施形態のように磁気センサを用いることにより、抵抗素子を用いる場合に比べて検出回路１０の消費電力を抑制することができる。
Further, the
これに加え、磁気センサを用いることにより、ダイオード１３１の順方向電圧によって電流端子２１からセンサ１２２に供給される電流が減ったとしても、抵抗素子１２１を用いる場合に比べて電流減少に伴う検出精度への影響が小さくなる。このため、ダイオード１３１の介在によるセンサ１２２の検出精度の低下を抑制することができる。
In addition to this, by using the magnetic sensor, even if the current supplied from the
さらに、被測定電流が交流電流であって所定の電流の上限値を下回るときには、電流端子２１から抵抗素子１２１に供給される正の電流だけでなくＣＯＭ端子２３から抵抗素子１２１に供給される負の電流も抵抗素子１２１によって検出することができる。それゆえ、センサ１２２にて検出される電流よりも小さな電流に関して、正の電流と負の電流との双方を抵抗素子１２１によって検出することが可能になるので、交流電流の振幅を精度よく測定することができる。
Further, when the measured current is an alternating current and falls below a predetermined upper limit value of the current, not only the positive current supplied from the
なお、上記実施形態では電流検出部品を抵抗素子１２１及びセンサ１２２の一方に切り替える切替素子としてダイオード１３１を用いる例について説明したが、電界効果トランジスタ、ＮＰＮ型トランジスタ又はＰＮＰ型トランジスタなどを用いてもよい。そこで切替素子として電界効果トランジスタを備える電流検出回路１１について図５を参照して説明する。
In the above embodiment, an example in which the
（第２実施形態）
図５は、第２実施形態における電流検出回路１１ａの構成を示す回路図である。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a circuit diagram showing the configuration of the
電流検出回路１１ａは、図３に示した電流検出回路１１のダイオード１３１，１３２に代えて、電界効果トランジスタ１３１ａ，１３２ａを備えている。
The
電界効果トランジスタ１３１ａは、図３に示したダイオード１３１と同様、抵抗素子１２１に生じる電圧に基づいて電流端子２１とセンサ１２２との間の接続状態を切り替える切替素子を構成する。
Similar to the
電界効果トランジスタ１３１ａは、抵抗素子１２１に生じる電圧が所定の閾値に相当するゲート及びソース間のオン電圧を超える場合に、電流端子２１とセンサ１２２との間を接続する。電界効果トランジスタ１３１ａのうち、ドレイン端子及びゲート端子には電流端子２１とともに抵抗素子１２１の一端が接続され、ソース端子には抵抗素子１２１の他端が接続されている。
The
電界効果トランジスタ１３２ａは、図３に示したダイオード１３２と同様、逆向きの電流に対応する切替素子を構成する。電界効果トランジスタ１３２ａのうち、ドレイン端子及びゲート端子には抵抗素子１２１の他端が接続され、ソース端子には電流端子２１とともに抵抗素子１２１の一端が接続されている。
Similar to the
このような構成であっても、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。具体的には、電界効果トランジスタ１３１ａを用いることによって、抵抗素子１２１に生じる電圧の大きさに応じて抵抗素子１２１及びセンサ１２２の一方に切り替えることができる。したがって、検出回路１０による電流の検出範囲を広く確保しつつ、回路構成を簡素にすることができる。また、電界効果トランジスタ１３２ａによって、測定対象物に流れる電流が交流電流であっても抵抗素子１２１への過電圧を回避することができる。
Even with such a configuration, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Specifically, by using the
なお、上記実施形態では抵抗素子１２１に対してダイオード１３２又は電界効果トランジスタ１３２ａを並列に接続したが、抵抗素子１２１に過剰な逆向きの電流が流れないようであれば、ダイオード１３２又は電界効果トランジスタ１３２ａを省略してもよい。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態ではセンサ１２２として磁気センサを用いる例について説明したが、これに限られるものではなく、例えば抵抗素子を用いてもよい。そこでセンサ１２２として抵抗素子を備える電流検出回路１１について図６を参照して説明する。
Further, in the above embodiment, an example in which a magnetic sensor is used as the
（第３実施形態）
図６は、第３実施形態における電流検出回路１１ｂの構成を示す回路図である。
(Third Embodiment)
FIG. 6 is a circuit diagram showing the configuration of the
電流検出回路１１ｂは、図３に示した電流検出回路１１のセンサ１２２に代えて抵抗素子１２２ａを備えている。
The
抵抗素子１２２ａは、図３に示したセンサ１２２と同様、抵抗素子１２１にて検出される所定の電流よりも大きな電流を検出するセンサを構成する。抵抗素子１２２ａの抵抗値は、抵抗素子１２１の抵抗値よりも小さく、例えば０．１［Ω］に設定される。
Similar to the
抵抗素子１２２ａは、抵抗素子１２１に対して直列接続される。具体的には、抵抗素子１２２ａのうち、一端がダイオード１３１のカソードとともに抵抗素子１２１の他端に接続され、他端がＣＯＭ端子２３に接続される。
The
このように、本実施形態における検出回路１０は、図３に示したセンサ１２２に代えて、抵抗素子１２１よりも抵抗値が大きい抵抗素子１２２ａを備える。この構成であっても、第１及び第２実施形態と同様、抵抗素子１２２ａを用いてアンペア（Ａ）オーダの電流を検出することができる。
As described above, the
また、抵抗素子１２２ａを用いることにより、被測定電流が所定の電流の上限値よりも小さな電流である場合は、抵抗素子１２１に生じる電圧だけでなく抵抗素子１２２ａに生じる電圧も検出して双方の測定値を平均化することが可能になる。これにより、検出回路１１ｂにおいて、所定の電流の上限値よりも小さな電流の検出精度を高めることができる。
Further, by using the
以上、本発明の各実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 Although each embodiment of the present invention has been described above, the above-described embodiment shows only a part of the application examples of the present invention, and the purpose is to limit the technical scope of the present invention to the specific configuration of the above-described embodiment. is not it.
例えば、上記実施形態では抵抗素子１２１でミリアンペア（ｍＡ）オーダの電流を検出し、センサ１２２又は抵抗素子１２２ａでアンペア（Ａ）オーダの電流を検出する例について説明したが、これに限られるものではない。例えば、抵抗素子１２１でマイクロアンペア（μＡ）オードの電流を検出し、センサ１２２又は抵抗素子１２２ａでミリアンペア（ｍＡ）オーダの電流を検出してもよい。
For example, in the above embodiment, an example in which the
また、上記実施形態では被測定電流が所定の電流の上限値を超えた場合にダイオード１３１又は電界効果トランジスタ１３１ａなどの切替素子を介して電流端子２１とセンサ１２２又は抵抗素子１２２ａとの間を接続する例について説明した。これに代えて、電流端子２１とセンサ１２２又は抵抗素子１２２ａとの間を接続又は遮断する切替器を電流検出回路１１に配置し、被測定電流が所定の電流の上限値を超えた場合に切替素子が上記切替器を切り替えるよう制御信号を生成してもよい。
Further, in the above embodiment, when the measured current exceeds the upper limit value of the predetermined current, the
１０ 検出回路
２０ 制御部（測定部）
２１ 電流端子
２３ ＣＯＭ端子（基準端子）
１２１ 抵抗素子
１２２、１２２ａ センサ、抵抗素子（センサ）
１３１、１３１ａ ダイオード、電界効果トランジスタ（切替素子）
１３２、１３２ａ ダイオード、電界効果トランジスタ（他のトランジスタ）
１００ 測定装置
10
21
121
131, 131a diode, field effect transistor (switching element)
132, 132a diode, field effect transistor (other transistor)
100 measuring device
Claims (10)
前記測定対象物の一端が接続される電流端子と、
前記測定対象物の他端が接続される基準端子と、
前記電流端子と前記基準端子との間に流れる所定の電流を検出する抵抗素子と、
前記抵抗素子と前記基準端子との間に流れる電流のうち前記所定の電流よりも大きな電流を検出するセンサと、
前記抵抗素子に生じる電圧に基づいて前記電流端子と前記センサとの間の接続状態を切り替える切替素子と、
を備える検出回路。 A detection circuit that detects the current flowing through the object to be measured.
A current terminal to which one end of the object to be measured is connected,
The reference terminal to which the other end of the measurement object is connected and
A resistance element that detects a predetermined current flowing between the current terminal and the reference terminal, and
A sensor that detects a current larger than the predetermined current among the currents flowing between the resistance element and the reference terminal, and
A switching element that switches the connection state between the current terminal and the sensor based on the voltage generated in the resistance element.
A detection circuit comprising.
前記切替素子は、前記抵抗素子に生じる電圧が所定の閾値を超える場合には、前記抵抗素子に供給される電流を抑制して当該電流を前記センサに出力する、
検出回路。 The detection circuit according to claim 1.
When the voltage generated in the resistance element exceeds a predetermined threshold value, the switching element suppresses the current supplied to the resistance element and outputs the current to the sensor.
Detection circuit.
前記切替素子は、前記抵抗素子に生じる電圧が前記所定の閾値を超える場合には、自己を介して前記電流端子と前記センサとの間を接続する、
検出回路。 The detection circuit according to claim 2.
When the voltage generated in the resistance element exceeds the predetermined threshold value, the switching element connects the current terminal and the sensor via itself.
Detection circuit.
前記切替素子は、前記抵抗素子に並列接続されるダイオードを含む、
検出回路。 The detection circuit according to any one of claims 1 to 3.
The switching element includes a diode connected in parallel to the resistance element.
Detection circuit.
前記ダイオードは、前記電流端子に供給される電流が前記所定の電流の上限値を下回る場合には、当該電流が前記抵抗素子に供給されるよう、前記ダイオードの順方向電流を前記センサに出力することを抑制する、
検出回路。 The detection circuit according to claim 4.
When the current supplied to the current terminal is less than the upper limit of the predetermined current, the diode outputs the forward current of the diode to the sensor so that the current is supplied to the resistance element. Suppress that
Detection circuit.
前記抵抗素子の抵抗値は、前記所定の電流の上限値と前記ダイオードの順方向電圧とに基づいてあらかじめ定められる、
検出回路。 The detection circuit according to claim 4.
The resistance value of the resistance element is predetermined based on the upper limit value of the predetermined current and the forward voltage of the diode.
Detection circuit.
前記ダイオードに対して順方向が逆向きとなるよう前記抵抗素子に並列接続される他のダイオードをさらに備える、
検出回路。 The detection circuit according to any one of claims 4 to 6.
Further, another diode connected in parallel to the resistance element so that the forward direction is opposite to the diode is provided.
Detection circuit.
前記センサは、前記切替素子の出力電流によって生じる磁気を検出する磁気センサを含む、
検出回路。 The detection circuit according to any one of claims 1 to 7.
The sensor includes a magnetic sensor that detects magnetism generated by the output current of the switching element.
Detection circuit.
前記センサは、前記抵抗素子よりも抵抗値が大きい抵抗素子を含む、
検出回路。 The detection circuit according to any one of claims 1 to 7.
The sensor includes a resistance element having a resistance value larger than that of the resistance element.
Detection circuit.
前記検出回路から出力される信号に基づいて前記測定対象物に流れる電流を測定する測定部と、
を備える測定装置。 The detection circuit according to any one of claims 1 to 9.
A measuring unit that measures the current flowing through the measurement object based on the signal output from the detection circuit, and a measuring unit.
A measuring device provided with.
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|---|---|---|---|
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- 2019-08-26 JP JP2019153928A patent/JP2021032735A/en active Pending
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