KR101046854B1 - 대용량 전류센서에 대한 응답속도 측정장치 및 방법 - Google Patents

대용량 전류센서에 대한 응답속도 측정장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전류센서의 응답속도를 측정하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전류센서에 인가된 전류에 반응하여 전류센서의 응답 값이 일정 수순에 이를 때까지 소요되는 시간을 측정하여 전류센서의 응답속도를 구하는 대용량 전류센서에 대한 응답속도 측정장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 대용량 전류센서에 대한 응답속도 측정장치는 전원과 직렬로 연결되는 전원 보호용 제 1 저항과; 상기 전원의 고압측과 저압측 양단 사이에 연결되어 측정용 전류를 공급하는 제 1 콘덴서과; 상기 전원의 고압측과 저압측 양단 사이에 연결되고, 상기 제 1 콘덴서를 보조하여 측정용 전류를 공급하는 제 2 콘덴서와; 전류 응답특성을 측정하기 위하여 상기 전원의 고압측 혹은 저압측에 직렬로 연결되는 피측정용 전류센서와; 상기 전원의 고압측과 저압측을 단락시키기 위한 다수 개의 FET와; 기준전압을 측정하기 위하여 상기 FET의 에미터에 직렬로 연결되는 기준전압 측정용 저항과; 상기 FET를 On 시키기 위하여 베이스에 직렬로 연결되는 베이스 저항과; 상기 FET의 베이스에 바이어스 전압을 제공하는 제 3 콘덴서와; 상기 제 3 콘덴서에 병렬로 연결되어 바이어스 전압이 충전되게 하는 제 1 바이어스 충전 저항과; 일측은 상기 제 1 바이어스 충전 저항과 직렬로 연결되고, 다른 일측은 전원에 연결되며, 저항값을 가변하여 상기 제 3 콘덴서에 충전되는 바이어스 전압을 가변시키는 제 2 바이어스 충전 저항과; 상기 제 3 콘덴서에 직렬로 연결되어 상기 FET의 베이스에 가해지는 바이어스 전압을 On 또는 Off 하는 바이어스 스위치와; 일측은 상기 베이스 저항에 접속되고 다른 일측은 접지되는 베이스 바이어스 저항(139)와; 상기 기준전압 측정용 저항의 양단간의 전압을 측정하여 최대 기준전류값을 구하여 저장하고, 상기 전류센서의 출력값이 최대가 되는 최대 센서출력값을 측정하여 저장하고, 상기 저장된 최대 센서출력값의 90% 값에 도달하면 이때 시간을 저장하고, 최대 기준전류값의 90% 값에 도달하면 이때 시간을 저장하고, 상기 최대 센서출력값의 90% 도달시간에서 상기 최대 기준전류값의 90% 도달시간을 차감하여 상기 전류센서의 응답시간을 산출하는 응답특성 기록 유니트;를 포함하여 이루어진다.
이와 같이 이루어진 본 발명에 의한 대용량 전류센서에 대한 응답속도 측정장치 및 방법은 전류센서의 응답속도를 측정하기 위해서는 대용량의 매우 빠른 상승속도를 가진 고가의 전원이 필요하지 않아 비용이 절감되며, 전원 용량과 전원의 상승속도에 관계없이 측정을 할 수 있는 편리함이 있다.
응답속도 측정, 전류센서 응답속도 측정

Description

대용량 전류센서에 대한 응답속도 측정장치 및 방법{A Measurement Apparatus for Response Time of High Capacity Current Sensor and the Method Thereof}
본 발명은 전류센서의 응답속도를 측정하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전류센서에 인가된 전류에 반응하여 전류센서의 응답 값이 일정 수순에 이를 때까지 소요되는 시간을 측정하여 전류센서의 응답속도를 구하는 대용량 전류센서에 대한 응답속도 측정장치 및 방법에 관한 것이다.
전류센서의 응답속도를 측정하기 위해서는 높은 전류 용량과 높은 상승속도를 갖는 대용량 전원이 필요하다. 전류센서의 응답속도를 측정하기 위해서는 기준전압을 인가하고, 인가된 기준전압과 전류센서에서 감지된 전류 신호가 일정 수준에 이를 때까지의 시간을 측정한다. 따라서, 종래의 응답속도 측정 장비에서는 높은 전류 용량과 높은 상승속도를 갖는 대용량 전원이 필요하며, 대전류(예, 1000A)에 대해서는 고가의 전원을 사용하여야 한다는 어려움이 있어, 간편하게 전류센서 의 응답속도를 측정할 수 없다는 문제점이 있어 이에 대한 개선이 필요하다,
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 대용량 전류센서에 대해서도 전류센서에 대한 응답속도를 측정할 수 있는 대용량 전류센서의 응답속도 측정장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 대용량 전류센서에 대한 응답속도 측정장치는 전원과 직렬로 연결되는 전원 보호용 제 1 저항과; 상기 전원의 고압측과 저압측 양단 사이에 연결되어 측정용 전류를 공급하는 제 1 콘덴서과; 상기 전원의 고압측과 저압측 양단 사이에 연결되고, 상기 제 1 콘덴서를 보조하여 측정용 전류를 공급하는 제 2 콘덴서와; 전류 응답특성을 측정하기 위하여 상기 전원의 고압측 혹은 저압측에 직렬로 연결되는 피측정용 전류센서와; 상기 전원의 고압측과 저압측을 단락시키기 위한 다수 개의 FET와; 기준전압을 측정하기 위하여 상기 FET의 에미터에 직렬로 연결되는 기준전압 측정용 저항과; 상기 FET를 On 시키기 위하여 베이스에 직렬로 연결되는 베이스 저항과; 상기 FET의 베이스에 바이어스 전압을 제공하는 제 3 콘덴서와; 상기 제 3 콘덴서에 병렬로 연결되어 바이어스 전압이 충전되게 하는 제 1 바이어스 충전 저항과; 일측은 상기 제 1 바이어스 충전 저항과 직렬로 연결되고, 다른 일측은 전원에 연결되며, 저항값을 가변하여 상기 제 3 콘덴서에 충전되는 바이어스 전압을 가변시키는 제 2 바이어스 충전 저항과; 상기 제 3 콘덴서에 직렬로 연결되어 상기 FET의 베이스에 가해지는 바이어스 전압을 On 또는 Off 하는 바이어스 스위치와; 일측은 상기 베이스 저항에 접속되고 다른 일측은 접지되는 베이스 바이어스 저항(139)와; 상기 기준전압 측정용 저항의 양단간의 전압을 측정하여 최대 기준전류값을 구하여 저장하고, 상기 전류센서의 출력값이 최대가 되는 최대 센서출력값을 측정하여 저장하고, 상기 저장된 최대 센서출력값의 90% 값에 도달하면 이때 시간을 저장하고, 최대 기준전류값의 90% 값에 도달하면 이때 시간을 저장하고, 상기 최대 센서출력값의 90% 도달시간에서 상기 최대 기준전류값의 90% 도달시간을 차감하여 상기 전류센서의 응답시간을 산출하는 응답특성 기록 유니트;를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 대용량 전류센서에 대한 응답속도 측정 방법은 바이어스 스위치를 On 하여 상기 전류센서의 출력값이 최대가 되는 최대 센서출력값을 측정하여 저장하는 최대 센서출력값 측정 단계와; 바이어스 스위치를 On 하여 기준전압 측정용 저항의 양단간의 전압을 측정하여 최대 기준전류값을 구하여 저장하는 최대 기준전류값 측정 단계와; 상기 최대 기준전류값의 90%에 도달하는 시간을 측정하는 제 1 기준점 도달시간 측정 단계와; 상기 최대 센서출력값의 90%에 도달하는 시간을 측정하는 제 2 기준점 도달시간 측정 단계와; 상기 제 2 기준점 도달시간 측정 단계에서 측정된 제 2 기준 시간에서 상기 제 1 기준점 도달시간 측정 단계에서 측정된 제 1 기준 시간을 차감하여 상기 전류센서의 응답시간을 구하는 응답시간 계산 단계;를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 의한 대용량 전류센서에 대한 응답속도 측정장치 및 방법은 전류센서의 응답속도를 측정하기 위해서는 대용량의 매우 빠른 상승속도를 가진 고가의 전원이 필요하지 않아 비용이 절감되며, 전원 용량과 전원의 상승속도에 관계없이 측정을 할 수 있는 편리함이 있다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 의한 대용량 전류센서에 대한 응답속도 측정장치 및 방법의 일 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 대용량 전류센서에 대한 응답속도 측정장치의 회로 구성도이며, 도 2는 전류 응답특성도이다.
본 발명에 의한 대용량 전류센서에 대한 응답속도 측정장치는 전원과 직렬로 연결되는 전원 보호용 제 1 저항과; 상기 전원의 고압측과 저압측 양단 사이에 연결되어 측정용 전류를 공급하는 제 1 콘덴서과; 상기 전원의 고압측과 저압측 양단 사이에 연결되고, 상기 제 1 콘덴서를 보조하여 측정용 전류를 공급하는 제 2 콘덴서와; 전류 응답특성을 측정하기 위하여 상기 전원의 고압측 혹은 저압측에 직렬로 연결되는 피측정용 전류센서와; 상기 전원의 고압측과 저압측을 단락시키기 위한 다수 개의 FET와; 기준전압을 측정하기 위하여 상기 FET의 에미터에 직렬로 연결되는 기준전압 측정용 저항과; 상기 FET를 On 시키기 위하여 베이스에 직렬로 연결되는 베이스 저항과; 상기 FET의 베이스에 바이어스 전압을 제공하는 제 3 콘덴서와; 상기 제 3 콘덴서에 병렬로 연결되어 바이어스 전압이 충전되게 하는 제 1 바이어스 충전 저항과; 일측은 상기 제 1 바이어스 충전 저항과 직렬로 연결되고, 다른 일측은 전원에 연결되며, 저항값을 가변하여 상기 제 3 콘덴서에 충전되는 바이어스 전압을 가변시키는 제 2 바이어스 충전 저항과; 상기 제 3 콘덴서에 직렬로 연결되어 상기 FET의 베이스에 가해지는 바이어스 전압을 On 또는 Off하는 바이어스 스위치와; 일측은 상기 베이스 저항에 접속되고 다른 일측은 접지되는 베이스 바이어스 저항(139)와; 상기 기준전압 측정용 저항의 양단간의 전압을 측정하여 최대 기준전류값을 구하여 저장하고, 상기 전류센서의 출력값이 최대가 되는 최대 센서출력값을 측정하여 저장하고, 상기 저장된 최대 센서출력값의 90% 값에 도달하면 이때 시간을 저장하고, 최대 기준전류값의 90% 값에 도달하면 이때 시간을 저장하고, 상기 최대 센서출력값의 90% 도달시간에서 상기 최대 기준전류값의 90% 도달시간을 차감하여 상기 전류센서의 응답시간을 산출하는 응답특성 기록 유니트;를 포함하여 이루어진다.
또한, 본 발명에 의한 대용량 전류센서에 대한 응답속도 측정 방법은 바이어스 스위치를 On하여 상기 전류센서의 출력값이 최대가 되는 최대 센서출력값을 측정하여 저장하는 최대 센서출력값 측정 단계와; 바이어스 스위치를 On하여 기준전압 측정용 저항의 양단간의 전압을 측정하여 최대 기준전류값을 구하여 저장하는 최대 기준전류값 측정 단계와; 상기 최대 기준전류값의 90%에 도달하는 시간을 측정하는 제 1 기준점 도달시간 측정 단계와; 상기 최대 센서출력값의 90%에 도달하는 시간을 측정하는 제 2 기준점 도달시간 측정 단계와; 상기 제 2 기준점 도달시 간 측정 단계에서 측정된 제 2 기준 시간에서 상기 제 1 기준점 도달시간 측정 단계에서 측정된 제 1 기준 시간을 차감하여 상기 전류센서의 응답시간을 구하는 응답시간 계산 단계;를 포함하여 이루어진다.
도 1을 참조하면, 정전압 직류 전원의 고압부가 HI 단자(101)에 연결되고, 접지 단자가 LO 단자(103)에 연결된다. 대용량 콘덴서 C1(107) 및 C2(109)가 충분히 충전이 이루어진 후, 시험을 시작한다. 응답특성을 측정하고자 하는 전류센서(119)를 연결한다. FET1(121) 및 FET2(129), FET3(131), FET4(141)은 시험하고자 하는 전류센서(119)의 전류 용량에 따라 가감하거나, 용량을 달리할 수 있다. FET1(121)을 On 시키기 위하여 SW1(117)을 닫으면, C3(115)에 충전되어 있던 전압이 R2(123)와 R3(125)를 통하여 방전되게 되고, 이 방전 전류에 의해 FET1(121)이 On 되어 C1(107) 및 C2(109)에 충전되어 있던 전하가 일시에 FET1(121)을 통해 방전되어 전류센서(119)에는 대전류가 일시에 흐르게 된다. R1(105)은 전원 보호용 저항으로 낮은 저항값을 가지며, R10(139)은 베이스 바이어스 저항이다. C3(115)에 충전되는 전압은 R11(113)과 R12(111)의 비율에 따라 결정된다. FET1(121) 및 FET2(129), FET3(131), FET4(141)는 병렬로 연결되어 있고, 같은 특성을 가지며, R3(125)와 R5(133), R7(137), R9(145)는 같은 저항값을 가진다. 또한, R2(123)과 R4(127), R6(135), R8(143)은 같은 저항값을 가진다. 따라서, Sw1(117)이 닫혀지면, FET1(121) 및 FET2(129), FET3(131), FET4(141)는 동시에 On이 되고, FET4(141)의 에미터(149)의 출력전압에 R9(145)의 저항값에 흐르는 전류값을 곱한 것이 되고, 전류센서(119)에 흐르는 전류는 에미터(149)의 출력전압을 저항 R9(145)로 나누어 4를 곱하면 구해진다. 따라서, 전류센서(119)에 흐르는 전류 특성은 에미터(149)의 출력전압을 측정하면 구해진다. 또한 전류센서(119)의 출력은 전류센서(119)의 출력전압(147)을 측정하여 구해진다.
도 2를 참조하면, 전류센서(119)에 흐르는 전류 특성은 에미터(149)의 출력전압을 측정하여 저항으로 나누면 구해지고, 위상은 동상이다. 전류센서(119)의 출력은 전류센서(119)의 출력전압(147)을 측정하여 구할 수 있다. 전류센서(119)의 응답특성은 전류가 최대전류의 90%에 이르는 시점의 시간(201)과 전류센서(119)의 출력이 최대값의 90%에 이르는 시점의 시간(203)까지의 지연시간으로 정의한다. 따라서, 응답특성 기록 유니트(153)는 1 단계에서 최대전류를 측정하여 최대전류값을 저장하게 하고, Sw1(117)을 Open하여 일정 기간 경과 후 C1(107) 및 C2(109)가 충분히 충전된 후, 다시 SW1(117)을 Close하여 저장된 최대전류값의 90%가 되는 시점의 시간 t1(201)을 저장하게 한 후, 전류센서(119)의 출력이 최대값의 90%에 이르는 시점의 시간 t2(203)을 측정하여 저장된 t2에서 t1을 차감하게 하여 전류센서(119)가 응답하는 지연시간을 구한다.
대용량 전류센서의 응답속도를 측정하는 방법은
제 1 단계로 최대 센서출력값 측정 단계에서 먼저 바이어스 스위치(117)를 On하여 상기 전류센서의 출력값이 최대가 되는 최대 센서출력값을 측정하여 저장한다.
제 2 단계인 최대 기준전류값 측정 단계에서 바이어스 스위치(117)를 On 하여 기준전압 측정용 저항(145)의 양단간의 전압을 측정하여 최대 기준전류값을 구 하여 저장한다.
제 3 단계인 제 1 기준점 도달시간 측정 단계에서는 제 2 단계에서 측정하여 저장한 최대 기준전류값의 90%에 도달하는 시간을 측정하여 저장한다.
제 4 단계인 제 2 기준점 도달시간 측정 단계에서는 제 1 단계에서 측정하여 저장한 최대 센서출력값의 90%에 도달하는 시간을 측정하여 저장한다.
제 5 단계인 응답시간 계산 단계에서는 제 4 단계인 제 2 기준점 도달시간 측정 단계에서 측정된 제 2 기준점 도달시간에서, 제 3 단계인 제 1 기준점 도달시간 측정 단계에서 측정된 제 1 기준점 도달시간을 차감하여 전류센서의 응답시간을 구한다.
도 1은 대용량 전류센서에 대한 응답속도 측정장치의 회로 구성도이며,
도 2는 전류 응답특성도이다.
<도면의 부호에 대한 상세한 설명>
101 : HI 단자, 103 : LO 단자,
105 : 저항 R1, 107 : 콘덴서 C1,
109 : 콘덴서 C2, 111 : 저항 R12,
113 : 저항 R11, 115 : 콘덴서 C3,
117 : 바이어스 스위치 SW1, 119 : 전류센서,
121 : FET1, 123 : 저항 R2,
125 : 저항 R3, 127 : 저항 R4,
129 : FET2, 131 : FET3,
133 : 저항 R5, 135 : 저항 R6,
137 : 저항 R7, 139 : 저항 R10,
141 : FET4, 143 : 저항 R8,
145 : 저항 R9, 153 : 응답특성 기록 유니트

Claims (2)

  1. 전류센서 응답속도 측정장치에 있어서, 전원과 직렬로 연결되는 전원 보호용 제 1 저항(105)과;
    상기 전원의 고압측과 저압측 양단 사이에 연결되어 측정용 전류를 공급하는 제 1 콘덴서(107)과;
    상기 전원의 고압측과 저압측 양단 사이에 연결되고, 상기 제 1 콘덴서(107)를 보조하여 측정용 전류를 공급하는 제 2 콘덴서(109)와;
    전류 응답특성을 측정하기 위하여 상기 전원의 고압측 혹은 저압측에 직렬로 연결되는 피측정용 전류센서(119)와;
    상기 전원의 고압측과 저압측을 단락시키기 위한 다수 개의 FET(121, 129, 131, 141)와;
    기준전압을 측정하기 위하여 상기 FET(121, 129, 131, 141)의 에미터에 직렬로 연결되는 기준전압 측정용 저항(125, 133, 137, 145)과;
    상기 FET(121, 129, 131, 141)를 On 시키기 위하여 베이스에 직렬로 연결되는 베이스 저항(123, 127, 135, 143)과;
    상기 FET(121, 129, 131, 141)의 베이스에 바이어스 전압을 제공하는 제 3 콘덴서(115)와;
    상기 제 3 콘덴서(115)에 병렬로 연결되어 바이어스 전압이 충전되게 하는 제 1 바이어스 충전 저항과;
    일측은 상기 제 1 바이어스 충전 저항과 직렬로 연결되고, 다른 일측은 전원에 연결되며, 저항값을 가변하여 상기 제 3 콘덴서(115)에 충전되는 바이어스 전압을 가변시키는 제 2 바이어스 충전 저항과;
    상기 제 3 콘덴서(115)에 직렬로 연결되어 상기 FET(121, 129, 131, 141)의 베이스에 가해지는 바이어스 전압을 On 또는 Off하는 바이어스 스위치(117)와;
    일측은 상기 베이스 저항(123, 127, 135, 143)에 접속되고 다른 일측은 접지되는 베이스 바이어스 저항(139)과;
    상기 기준전압 측정용 저항(145)의 양단간의 전압을 측정하여 최대 기준전류값을 구하여 저장하고, 상기 전류센서의 출력값이 최대가 되는 최대 센서출력값을 측정하여 저장하고, 상기 저장된 최대 센서출력값의 90% 값에 도달하면 이때 시간을 저장하고, 최대 기준전류값의 90% 값에 도달하면 이때 시간을 저장하고, 상기 최대 센서출력값의 90% 도달시간에서 상기 최대 기준전류값의 90% 도달시간을 차감하여 상기 전류센서의 응답시간을 산출하는 응답특성 기록 유니트;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 대전류 전류센서 응답속도 측정장치.
  2. 전류센서 응답속도 측정 방법에 있어서,
    바이어스 스위치(117)를 On하여 상기 전류센서의 출력값이 최대가 되는 최대 센서출력값을 측정하여 저장하는 최대 센서출력값 측정 단계와;
    바이어스 스위치(117)를 On하여 기준전압 측정용 저항(145)의 양단간의 전압 을 측정하여 최대 기준전류값을 구하여 저장하는 최대 기준전류값 측정 단계와;
    상기 최대 기준전류값의 90%에 도달하는 시간을 측정하는 제 1 기준점 도달시간 측정 단계와;
    상기 최대 센서출력값의 90%에 도달하는 시간을 측정하는 제 2 기준점 도달시간 측정 단계와;
    상기 제 2 기준점 도달시간 측정 단계에서 측정된 제 2 기준 시간에서 상기 제 1 기준점 도달시간 측정 단계에서 측정된 제 1 기준 시간을 차감하여 상기 전류센서의 응답시간을 구하는 응답시간 계산 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 대용량 전류센서 응답속도 측정 방법.
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