JPH07244083A - 電気量測定装置 - Google Patents
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- JPH07244083A JPH07244083A JP6033542A JP3354294A JPH07244083A JP H07244083 A JPH07244083 A JP H07244083A JP 6033542 A JP6033542 A JP 6033542A JP 3354294 A JP3354294 A JP 3354294A JP H07244083 A JPH07244083 A JP H07244083A
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Abstract
抗を一定値に保って感度の変動を抑え、温度特性も良好
にして高精度の測定を行うことを目的とする。 【構成】 被測定系の電流値に正比例した磁界が印加さ
れるホール素子1と、ホール素子1における電流入力端
子T1 ,T2 間に一定値の直流電流を流す電流供給手段
2,R1 ,OP1と、電圧出力端子T3 ,T4 に現われ
るオフセットを検出しホール素子1における4つの等価
抵抗のうち1つの等価抵抗を可変してオフセットを補償
するオフセット補償手段4,G4と、一定値の直流電流
により電流入力端子T1 ,T2 間に発生する電圧が一定
電圧値に保持されるように残り3つの等価抵抗を可変す
る入力抵抗制御手段OP2,R2 ,R3 ,G1〜G3と
を有することを特徴とする。
Description
力をホール素子を用いて測定する電気量測定装置に関す
る。
流値に比例させれば、その印加磁界、即ち被測定系の電
流値に比例したホール電圧が得られるので、このホール
素子を用いて電流測定装置を構成することが可能であ
る。図4は、このようなホール素子の等価回路を示して
いる。同図において、1はホール素子、T1 ,T2 は1
対の電流入力端子、T3 ,T4 は1対の電圧出力端子で
あり、これらの端子T1 〜T4 における相隣る端子間に
は等価抵抗Ra ,Rb ,Rc ,Rd がそれぞれ形成され
ている。Bは印加磁界である。ところで、磁界Bの非印
加時に電圧出力端子T3 ,T4 にオフセット電圧がある
と、電流測定装置等を構成した場合に測定誤差を生じ
る。オフセットは、磁界非印加時の等価抵抗Ra ≠
Rd 、又はRb ≠Rc により発生する。そのため、外部
から可変抵抗器や電圧印加等の方法を用い、4つの等価
抵抗のうち1つの等価抵抗をオフセットがなくなるよう
に調整することが考えられる。例えば、図5に示すよう
なゲートG1〜G4の付いたホール素子を用い、ゲート
に電圧を印加することによって、1つの等価抵抗、例え
ばRcを制御することが可能である。この場合、従来
は、残りの3つの等価抵抗Ra ,Rb ,Rd は特に積極
的に制御せず放置しておく方法が一般的であった。この
とき、ホール素子1の入力抵抗はRin=(Ra +Rb )
‖(Rd +Rc )となる。
度特性によりオフセットに変動が生じた場合、1つの等
価抵抗を可変してオフセットがゼロになるように補償し
ていたため、入力抵抗に変動が生じて感度が変動し測定
誤差が生じ易いという問題があった。
セットに変動が生じた場合、そのオフセット補償を行っ
ても入力抵抗値を一定に保つことができて感度の変動を
抑え、温度特性も良好にして高精度の測定を行うことが
できる電気量測定装置を提供することを目的とする。
に、本発明は、第1に、1対の電流入力端子及び1対の
電圧出力端子を備え、該1対の電流入力端子及び1対の
電圧出力端子における各端子間に4つの等価抵抗が形成
され、被測定系の電流値に正比例した磁界が印加される
ホール素子と、前記1対の電流入力端子間に一定値の直
流電流を流す電流供給手段と、前記1対の電圧出力端子
に現われるオフセットを検出し、前記ホール素子におけ
る4つの等価抵抗のうち1つの等価抵抗を可変して当該
オフセットを補償するオフセット補償手段と、前記一定
値の直流電流により前記1対の電流入力端子間に発生す
る電圧が一定電圧値に保持されるように前記4つの等価
抵抗のうち前記1つの等価抵抗以外の3つの等価抵抗を
可変する入力抵抗制御手段とを有することを要旨とす
る。
圧出力端子を備え、該1対の電流入力端子及び1対の電
圧出力端子における各端子間に4つの等価抵抗が形成さ
れ、被測定系の電流値に正比例した磁界が印加されるホ
ール素子と、前記1対の電流入力端子間に前記被測定系
の電圧値に正比例した電流を流す電流供給手段と、前記
1対の電圧出力端子に現われるオフセットを検出し、前
記ホール素子における4つの等価抵抗のうち1つの等価
抵抗を可変して当該オフセットを補償するオフセット補
償手段と、前記被測定系の電圧値に正比例した電流によ
り前記1対の電流入力端子間に発生する電圧が前記被測
定系の電圧値に応じた電圧と一定の関係が保持されるよ
うに前記4つの等価抵抗のうち前記1つの等価抵抗以外
の3つの等価抵抗を可変する入力抵抗制御手段とを有す
ることを要旨とする。
1対の電圧出力端子に現われるオフセットがオフセット
補償手段で検出され、ホール素子における4つの等価抵
抗のうち1つの等価抵抗が可変されてオフセットがゼロ
になるように補償される。また、これと同時に入力抵抗
制御手段が作動して一定値の直流電流により1対の電流
入力端子間に発生する電圧が一定電圧値に保持されるよ
うに残り3つの等価抵抗が可変され、入力抵抗が一定値
に制御される。このような制御状態において、1対の電
圧出力端子から出力される被測定系の電流値に正比例し
た電圧を読み取ることにより被測定系の電流値が高精度
に測定される。
入力抵抗一定値制御が上記とほぼ同様にして行われる。
このような制御状態において、1対の電圧出力端子から
出力される被測定系の電流値及び電圧値に正比例した電
圧を読み取ることにより被測定系の電力値が高精度に測
定される。
する。図1は、本発明の第1実施例を示す図である。本
実施例は、電流測定装置として構成されている。1は前
記図5に示したものと同様のゲートG1〜G4の付いた
ホール素子、Bはコア等により変換された被測定系の電
流値に正比例した印加磁界である。2は一定値の直流電
圧Vref を発生する定電圧源であり、抵抗R1 を介して
ホール素子1における電流入力端子T1 に接続されてい
る。電流入力端子T1 は、この電流入力端子T1 をグラ
ンドレベルに保つ機能を有する第1の演算増幅器OP1
の反転入力端子に接続されている。第1の演算増幅器O
P1の非反転入力端子はグランドレベルに接続され、出
力端子は他の電流入力端子T2 に接続されている。上記
の定電圧源2、抵抗R1 及び第1の演算増幅器OP1に
より、1対の電流入力端子T1,T2 間に一定値の直流
電流(Io =Vref /R1 )を流す電流供給手段が構成
されている。3は減算器であり、ホール素子1における
1対の電圧出力端子T3,T4 間に発生するホール電圧
の差(Va −Vb )をk倍に増幅して出力端子Tout に
出力する。電圧差(Va −Vb )が被測定系の電流値に
正比例した値となり、出力端子Tout の出力電圧を読み
取ることにより、被測定系の電流値が測定される。4は
オフセット検出器であり、電圧出力端子T3 ,T4 に現
われるオフセットを検出し、ゲートG4に補償用の電圧
を印加してオフセットを補償するフィードバック制御を
行っている。オフセット検出器4とゲートG4によりオ
フセット補償手段が構成されている。また、このオフセ
ット補償手段により1つの等価抵抗が可変されてオフセ
ット補償が行われたとき、残りの3つの等価抵抗を可変
して入力抵抗Rin(1対の電流入力端子T1 ,T2 間の
抵抗)を一定値に保つための入力抵抗制御手段が次のよ
うに構成されている。即ち、定電圧源2と抵抗R1 の接
続点と、電流入力端子T2 との間に2つの抵抗R2 ,R
3 が直列に接続され、その2つの抵抗R2 ,R3 の接続
点が第2の演算増幅器OP2の反転入力端子に接続され
ている。第2の演算増幅器OP2の非反転入力端子はグ
ランドレベルに接続され、出力端子はゲートG1,G
2,G3に共通に接続されている。第2の演算増幅器O
P2により、定電圧源2からの定電圧Vref と、一定値
の直流電流Io により1対の電流入力端子T1 ,T2 間
に発生する電圧Vc とが次の関係になるようにゲートG
1,G2,G3の印加電圧が制御される。
ートG1,G2,G3により入力抵抗制御手段が構成さ
れている。
ゲートG1〜G4の制御電圧が小さくなると等価抵抗R
a 〜Rd の抵抗値が低くなる方向で記載してある。
置の作用を説明する。磁界Bの印加により、等価抵抗は
ΔRh 変化するが、オフセット抵抗分Roff =0の理想
状態では、入力抵抗はRin=(Ra +Rb )‖(Rd +
Rc )=Ro となり、磁界Bの強度によらず一定であ
る。したがって、磁界印加中でも入力抵抗Rinを一定に
保つように制御することが可能である。オフセット検出
器4によりオフセットが検出され、ゲートG4に補償用
の電圧が印加されて1つの等価抵抗が可変され、オフセ
ットがゼロに補償されたとき、これと同時に入力抵抗制
御手段が次のように動作して入力抵抗Rinが一定値に保
たれる。
は、
T1 ,T2 間に発生する電圧|Vc |は、 |Vc |=|Io |・Rin …(3) 式(2)を式(3)に代入し、 |Vc |=|Vref |・Rin/R1 …(4) 式(1)と式(4)により、入力抵抗Rinは次式で表わ
される一定値に制御される。
動が生じ、そのオフセットをゼロに補償すべく1つの等
価抵抗が可変されても入力抵抗Rinは一定値に保たれる
ので感度の変動を無くすことが可能となる。
実施例は、電力測定装置として構成されている。図2に
おいて、Tinは被測定系の電圧を入力する電圧入力端子
であり、通常AC100Vなどの電圧が入力される。抵
抗R4 ,R5 は被測定系の電圧を本装置の内部回路に適
応したレベルに変換するアッテネータを構成している。
バッファとなる第3の演算増幅器OP3は、被測定系の
電圧に正比例した電圧v1 を出力している。電圧v1 は
変動のある交流又は直流の電圧である。被測定系の電流
値は、前記と同様にコア等により磁界Bに変換されてホ
ール素子1に印加されている。電流供給手段となる第1
の演算増幅器OP1は、1対の電流入力端子T1 ,T2
間に被測定系の電圧値に正比例した電流を流すようにな
っている。5は、電圧v1 が交流の場合、第2の演算増
幅器OP2への入力が負帰還となるように設けられた極
性切替器であり、コンパレータとして機能する第4の演
算増幅器OP4、インバータ6及びスイッチSW1〜S
W4で構成されている。極性切替器5は、電圧v1 の正
負により各スイッチSW1〜SW4が、図2(b)に示
すように、ON、OFFして第2の演算増幅器OP2の
反転入力端子又は非反転入力端子へ抵抗器R2 ,R3 の
中間接続点を切替接続する。
幅器OP2で構成される入力抵抗制御手段は、電圧
v1 ,v2 のAC,DCにかかわらず、前記第1実施例
の場合と同様に動作して、入力抵抗Rinを次式のように
一定値に制御する。
1つの等価抵抗が可変されても感度の変動を無くすこと
が可能となる。
入力抵抗制御の際は、3つのゲートG1,G2,G3に
同一電圧信号を印加して3つの等価抵抗を制御するの
で、ホール素子1上には、図3に示すように、3つのゲ
ートG1,G2,G3を1つにした入力抵抗制御用のゲ
ートG5と、オフセット補償用のゲートG6を設けるよ
うにしてもよい。
第1に、被測定系の電流値に正比例した磁界が印加され
るホール素子と、このホール素子における1対の電流入
力端子間に一定値の直流電流を流す電流供給手段と、ホ
ール素子における1対の電圧出力端子に現われるオフセ
ットを検出し、ホール素子における4つの等価抵抗のう
ち1つの等価抵抗を可変して当該オフセットを補償する
オフセット補償手段と、前記一定値の直流電流により前
記1対の電流入力端子間に発生する電圧が一定電圧値に
保持されるように残り3つの等価抵抗を可変する入力抵
抗制御手段とを具備させたため、経時特性等によりオフ
セットに変動が生じた場合、そのオフセット補償を行っ
ても入力抵抗が一定値に保持されて感度の変動が抑えら
れ、温度特性も良好になって高精度の電流測定を行うこ
とができる。
界が印加されるホール素子と、このホール素子における
1対の電流入力端子間に被測定系の電圧値に正比例した
電流を流す電流供給手段と、ホール素子における1対の
電圧出力端子に現われるオフセットを検出し、ホール素
子における4つの等価抵抗のうち1つの等価抵抗を可変
して当該オフセットを補償するオフセット補償手段と、
前記被測定系の電圧値に正比例した電流により前記1対
の電流入力端子間に発生する電圧が前記被測定系の電圧
値に応じた電圧と一定の関係が保持されるように残り3
つの等価抵抗を可変する入力抵抗制御手段とを具備させ
たため、前記と同様にオフセット補償を行っても入力抵
抗が一定値に保持されて感度の変動が抑えられ、温度特
性も良好になって高精度の電力測定を行うことができ
る。
す回路図である。
へのゲート配設の変形例を示す平面図である。
る。
Claims (2)
- 【請求項1】 1対の電流入力端子及び1対の電圧出力
端子を備え、該1対の電流入力端子及び1対の電圧出力
端子における各端子間に4つの等価抵抗が形成され、被
測定系の電流値に正比例した磁界が印加されるホール素
子と、前記1対の電流入力端子間に一定値の直流電流を
流す電流供給手段と、前記1対の電圧出力端子に現われ
るオフセットを検出し、前記ホール素子における4つの
等価抵抗のうち1つの等価抵抗を可変して当該オフセッ
トを補償するオフセット補償手段と、前記一定値の直流
電流により前記1対の電流入力端子間に発生する電圧が
一定電圧値に保持されるように前記4つの等価抵抗のう
ち前記1つの等価抵抗以外の3つの等価抵抗を可変する
入力抵抗制御手段とを有することを特徴とする電気量測
定装置。 - 【請求項2】 1対の電流入力端子及び1対の電圧出力
端子を備え、該1対の電流入力端子及び1対の電圧出力
端子における各端子間に4つの等価抵抗が形成され、被
測定系の電流値に正比例した磁界が印加されるホール素
子と、前記1対の電流入力端子間に前記被測定系の電圧
値に正比例した電流を流す電流供給手段と、前記1対の
電圧出力端子に現われるオフセットを検出し、前記ホー
ル素子における4つの等価抵抗のうち1つの等価抵抗を
可変して当該オフセットを補償するオフセット補償手段
と、前記被測定系の電圧値に正比例した電流により前記
1対の電流入力端子間に発生する電圧が前記被測定系の
電圧値に応じた電圧と一定の関係が保持されるように前
記4つの等価抵抗のうち前記1つの等価抵抗以外の3つ
の等価抵抗を可変する入力抵抗制御手段とを有すること
を特徴とする電気量測定装置。
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