JPH0735788A - 電力演算装置 - Google Patents
電力演算装置Info
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Abstract
力演算装置を提供する。 【構成】 被測定系電圧に同期して制御信号を発生する
制御信号発生手段6と、制御信号発生手段6からの制御
信号に基づいて被測定系電圧と一定値に保持された定電
圧とを相補的に切り換えて出力する入力電圧切換手段7
と、入力電圧切換手段7によって定電圧が印加されてい
るときにホール素子のオフセットを検出する不平衡検出
手段8と、可変抵抗素子10とを有する。 【効果】 電力演算装置の用途を拡大することができ
る。
Description
演算装置に関わり、とくにホール素子の不平衡電圧を自
動的に補償する電力演算装置に関する。
簡単で装置を小型化することができることから、電力計
や電力量計用に広く使用されている。以下、かかる電力
演算装置について図7を参照して説明する。端子P1 ,
P2間に加えられた被測定系電圧は分圧回路または変圧
回路から成る電圧変換器1を経て電圧−電流変換器2に
入力され、入力電圧値に正比例する大きさの電流に変換
される。この電流はホール素子3の制御電流として電流
端子T1 ,T2 に加えられる。ホール素子3は電流端子
T1 ,T2 と直交するように配置された出力端子T3 ,
T4 を有し、図9に示す磁性体のコア20によって電流
端子T1 ,T2方向および出力端子T3 ,T4 方向と直
交する方向から磁界が加えられているので、磁界によっ
て発生する磁束密度と電流端子T1 ,T2 間を流れる制
御電流との積に正比例する(1)式で与えられる大きさ
のホール電圧VH を出力端子T3,T4 間に生じる。
である。減算器4は出力端子T3 ,T4 間に生じたホー
ル電圧VH の同相成分を除去して制御電流と磁束密度の
積に比例する電圧を出力する。この電圧は反転増幅器5
において極性が反転されて外部へ出力される。
の出力特性は完全に対称性が保証されるものでなく、不
平衡成分によるオフセット電圧が発生するので、上述し
た従来の電力演算装置では検出精度が低下するという問
題があった。
ためになされたものであり、温度変化、経年変化などに
よる不平衡成分を自動的に補償し、高い精度で電力値を
演算することができる電力演算装置を提供することを目
的とする。
め、請求項1記載の電力演算装置では、ホール素子を用
いて電力値を演算する電力演算装置において、被測定系
電圧に同期して制御信号を発生する制御信号発生手段
と、この制御信号発生手段からの制御信号に基づいて被
測定系電圧と一定値に保持された定電圧とを相補的に切
り換えて出力する入力電圧切換手段と、この入力電圧切
換手段によって定電圧が印加されているときにホール素
子によって演算された信号を入力してホール素子のオフ
セットを検出する不平衡検出手段と、この不平衡検出手
段の出力信号を制御入力とする可変抵抗素子とを備えた
ことを要旨とする。
ホール素子を用いて電力値を演算する電力演算装置にお
いて、出力電圧切換手段によって定電圧が印加されてい
るときにホール素子によって演算された信号を入力して
ホール素子のオフセットをパルス幅に変換するパルス幅
変換手段を請求項1記載の電力演算装置に付加したこと
を要旨とする。
被測定系電圧に同期して入力される定電圧が印加されて
いるときにホール素子によって演算された信号から、不
平衡検出手段によってホール素子のオフセット電圧を検
出することができるので、この電圧を可変抵抗素子に加
えて不平衡成分を補償することができる。
する。図1は本発明の電力演算装置の一実施例における
回路図である。同図において、P1 ,P2 は被測定系の
電源電圧を入力する電源電圧入力端子、1はP1 ,P2
へ入力された被測定系の電源電圧を降圧または昇圧する
ための電圧変換器であって、同図に示すように抵抗器R
1,R2による分圧回路または変圧器などを用いて構成
することができる。2は電圧変換器1の出力電圧に比例
する電流を出力する電圧−電流変換器である。3はホー
ル素子であって、電圧−電流変換器2から出力される電
流を入力する電流端子T1 ,T2 と、ホール効果によっ
て得られた電圧を出力する出力端子T3 ,T4 を有し、
図9に示した電流コイル21が巻かれた磁性体のコア2
0のギャップ中に、電流端子T1 ,T2 と出力端子T
3 ,T4 とが作る平面がギャップに生じる磁界と直交す
るように保持される構造となっている。4はホール素子
3の出力端子T3 ,T4 間に出力される交流電圧の差分
を出力する減算器、5は減算器4の出力電圧の極性を反
転する反転増幅器であってその出力はスイッチSW5に
接続されている。6は被測定系電圧に同期して制御信号
を発生する制御信号発生手段であって、電圧変換器1の
出力電圧を基準電位と比較するコンパレータ61と、コ
ンパレータ61の出力によって駆動されるDフリップフ
ロップ62から構成されている。7はこの制御信号発生
手段6からの制御信号に基づいて被測定系電圧と定電圧
源71により一定値に保持された定電圧とを相補的に切
り換えて出力する入力電圧切換手段、8は入力電圧切換
手段7によって電圧−電流変換器2に定電圧が印加され
ているときに、ホール素子3によって演算された信号を
減算器4から入力してホール素子3のオフセットを検出
する不平衡検出手段であって、積分器81とスイッチS
W3から構成されている。10は不平衡検出手段8の出
力信号を制御入力とするFETやCdSフォトカプラな
どを用いた可変抵抗素子であって、ホール素子3の不平
衡成分を補償してオフセットを無くするためのものであ
る。抵抗器R7は出力端子T4 とグランド間に接続され
た抵抗器であって、可変抵抗素子10による不平衡成分
の補償範囲が非負にならないように設けたものである。
について図1の回路図および各部の波形のタイムチャー
トを示す図2を参照して説明する。電源電圧入力端子P
1 ,P2 に入力された被測定系の電源電圧は電圧変換器
1によって適正な電圧に変換され、制御信号発生手段6
および入力電圧切換手段7へ入力される。制御信号発生
手段6のコンパレータ61は電圧変換器1の出力電圧を
基準電位と比較し、電圧変換器1の出力電圧が基準電位
より高いときはハイレベル、低いときはロウレベルの電
圧を出力する。Dフリップフロップ62は図2のa,b
に示すようにハイレベル入力でその状態を反転する。以
下、Dフリップフロップ62のQ出力aおよびQ出力b
をそれぞれ制御信号a、制御信号bと呼び、制御信号a
がハイレベルの区間を電力演算周期、制御信号bがハイ
レベルの区間を不平衡補償周期と呼ぶ。一方、入力電圧
切換手段7では制御信号発生手段6からの制御信号aと
制御信号bを入力し、電力演算周期では電圧変換器1の
出力電圧を、不平衡補償周期では定電圧源71の定電圧
を電圧−電流変換器2に供給する。したがって、減算器
4および反転増幅器5を介して出力されるホール素子3
による演算結果は、電力演算周期では被測定系電圧と被
測定系電流の積に比例した電圧であり、不平衡補償周期
では定電圧源71の定電圧と被測定系電流の積に比例し
た電圧である。いま、ホール素子3に不平衡成分が存在
すると、不平衡成分による仮想出力波形(図2D−イ)
によって反転増幅器5の出力波形は同図C−イのように
非対称になる。不平衡検出手段8は制御信号発生手段6
から制御信号bを受けてスイッチSW3を閉じ、不平衡
補償周期の反転増幅器5の出力波形Cを積分器81にお
いて積分する。不平衡成分によるオフセットは積分器8
1で積分されて図2f−イに示す電圧が発生するので、
この電圧を可変抵抗素子10に与えることによって抵抗
値を変化させてホール素子3の不平衡成分を補償するこ
とができる。可変抵抗素子10の抵抗値が適正な値に設
定されることにより、不平衡成分が補償されたときの各
部の波形は図2のロに示すようになる。スイッチSW5
は電力演算周期に閉じ、不平衡補償周期には開いて被測
定系電圧による電力値のみを出力するためのものであ
る。
幅器5の出力を電力演算周期にサンプリングし、不平衡
補償周期の間サンプリング電圧をホールドするサンプル
ホールド手段を用いることもできる。
周期とを同一時間幅に設定したが、例えば、電力演算周
期10回に対して不平衡補償周期を1回にするなど任意
の割合に設定することもできる。
よれば、ホール素子3のオフセットを検出してオフセッ
ト値に応じて可変抵抗素子10の抵抗値を変化させるこ
とにより、ホール素子3の不平衡成分を補償することが
できるので、精度が高い電力演算装置を得ることができ
る。
のであって、反転増幅器5の出力をパルス幅変換手段9
によって不平衡成分によるオフセットをパルス幅に変換
することによって不平衡成分の補償電圧を得るようにし
たものである。コンパレータ91は反転増幅器5の出力
電圧を基準電位と比較し、反転増幅器5の出力電圧が基
準電位より高いときはハイレベル、低いときはロウレベ
ルの電圧を出力する。このコンパレータ91の出力信号
波形を図4のcに示す。コンパレータ91の出力信号は
ANDゲート93およびインバータ92を介してAND
ゲート94へ入力される。また、ANDゲート93,9
4には制御信号bが入力されていて不平衡補償周期の間
に限ってスイッチSW3,SW4を閉じて定電圧源95
および定電圧源96の定電圧を不平衡検出手段8へ供給
する。定電圧源95と定電圧源96は電圧が互いに等し
く符号が逆の定電圧を出力する。したがって、不平衡検
出手段8の積分器81へは反転増幅器5の出力電圧が基
準電位よりも高い期間(図4dの信号波形がハイレベル
の期間)は正の電圧が入力され、基準電位よりも低い期
間(図4eの信号波形がロウレベルの期間)は絶対値が
等しい負の電圧が入力されるので、積分器81からは同
図fに示すようなホール素子3の不平衡成分によるオフ
セットに比例する電圧が出力される。この電圧を可変抵
抗素子10に与えることによって抵抗値を変化させてホ
ール素子3の不平衡成分を補償することができるので、
図1の実施例と同様の効果を得ることができる。
示すもので、パルス幅変換手段9をコンパレータ91と
3ステートバッファ92を用いて構成したもので、簡単
な構成で図3の実施例と同様の効果を得ることができ
る。
測定系の電流波形が非対称のときでも温度変化、経年変
化などを含めてホール素子の不平衡成分を自動的に補償
する高精度の電力演算装置を容易に得ることができるの
で、多方面に亙って用途を拡大することができる。
る。
る。
る。
る。
Claims (2)
- 【請求項1】 ホール素子を用いて電力値を演算する電
力演算装置において、被測定系電圧に同期して制御信号
を発生する制御信号発生手段と、この制御信号発生手段
からの制御信号に基づいて被測定系電圧と一定値に保持
された定電圧とを相補的に切り換えて出力する入力電圧
切換手段と、この入力電圧切換手段によって定電圧が印
加されているときにホール素子によって演算された信号
を入力してホール素子のオフセットを検出する不平衡検
出手段と、この不平衡検出手段の出力信号を制御入力と
する可変抵抗素子とを備えたことを特徴とする電力演算
装置。 - 【請求項2】 前記入力電圧切換手段によって定電圧が
印加されているときにホール素子によって演算された信
号を入力してホール素子のオフセットをパルス幅に変換
するパルス幅変換手段を備えたことを特徴とする請求項
1記載の電力演算装置。
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