特許 6306823 電流センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6306823

(24)【登録日】2018年3月16日

(45)【発行日】2018年4月4日

(54)【発明の名称】電流センサ

(51)【国際特許分類】

   G01R 15/20 20060101AFI20180326BHJP

【ＦＩ】

   G01R15/20 C

【請求項の数】1

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-76483(P2013-76483)

(22)【出願日】2013年4月1日

(65)【公開番号】特開2014-202504(P2014-202504A)

(43)【公開日】2014年10月27日

【審査請求日】2016年3月23日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】501398606

【氏名又は名称】富士通コンポーネント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】倉島 茂美

(72)【発明者】

【氏名】秋枝 真一郎

(72)【発明者】

【氏名】清水 信吉

(72)【発明者】

【氏名】中村 昭夫

(72)【発明者】

【氏名】長尾 尚幸

【審査官】 永井 皓喜

(56)【参考文献】

【文献】 特開平８−２２０１４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１４５３５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／１００７５４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開昭５４−９９４７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１４１７５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第４４６０８６７（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ １５／２０

Ｇ０１Ｒ １５／１４

Ｇ０１Ｒ ３１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

信号線により制御部と接続される電流センサにおいて、
電流が流れる配線の周囲に配設され、周方向において二等分される一対の四半円環状の第１磁気コアを有する半円環状の第１磁気コアと、
前記一対の第１磁気コアの間のギャップに配設され、磁束密度を検出する第１センサと、
前記配線の周囲に配設され、周方向において二等分される一対の四半円環状の第２磁気コアを有する半円環状の第２磁気コアと、
前記一対の第２磁気コア部の間のギャップに配設され、磁束密度を検出する第２センサと、
前記第１センサの第１出力と、前記第２センサの第２出力との差動出力を出力する差動出力部と、
前記差動出力部の出力を電流として出力するオペアンプと
を含み、
前記オペアンプの出力が、前記信号線を介して前記制御部の第１端子に接続され、
前記オペアンプの反転入力端子が、前記信号線を介して前記制御部の第２端子に接続される、電流センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電流センサに関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、電線を案内するためのＵ字型の案内みぞを持つケースと、ケースの案内みぞに挿入された電線を保持するためにＵ字型の案内みぞにはまる突出部分を持つ電流センサがある。この電流センサは、ケースとの間で脱着可能に形成したホルダーと、ケース内において電線の中心に対して等間隔で対向する位置に配置する電線から発生する磁界を検出する第１および第２の磁気検出ヘッドと、第１および第２の磁気検出ヘッドに作用する磁界を電圧に変換する検出回路とを備える（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００１−１５３８９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、従来の電流センサは、例えば、第１および第２の磁気検出ヘッドの特性にばらつき、又は、第１および第２の磁気検出ヘッドの電線に対する位置ずれ等によって、それぞれの磁気検出ヘッドで検出される磁束密度にばらつきが生じるような場合に、調整を行うことが困難であるという課題がある。

【0005】

そこで、本発明は、特性の調整が容易な電流センサを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一局面の電流センサは、信号線により制御部と接続される電流センサにおいて、電流が流れる配線の周囲に配設され、周方向において二等分される一対の四半円環状の第１磁気コアを有する半円環状の第１磁気コアと、前記一対の第１磁気コアの間のギャップに配設され、磁束密度を検出する第１センサと、前記配線の周囲に配設され、周方向において二等分される一対の四半円環状の第２磁気コアを有する半円環状の第２磁気コアと、前記一対の第２磁気コア部の間のギャップに配設され、磁束密度を検出する第２センサと、前記第１センサの第１出力と、前記第２センサの第２出力との差動出力を出力する差動出力部と、前記差動出力部の出力を電流として出力するオペアンプとを含み、前記オペアンプの出力が、前記信号線を介して前記制御部の第１端子に接続され、前記オペアンプの反転入力端子が、前記信号線を介して前記制御部の第２端子に接続される。

【発明の効果】

【0007】

特性の調整が容易な電流センサを提供できるという特有の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態１に係る電流センサ１００を示す図である。

【図2】図１に示す電流センサ１００のコアを示す斜視図である。

【図3】実施の形態１の電流センサ１００の出力のシミュレーション結果を示す図である。

【図4】実施の形態１の電流センサ１００で検出される磁束密度と電流の関係を示す図である。

【図5】外乱磁束密度の影響を示す図である。

【図6】実施の形態１の電流センサ１００でリニアリティとヒステリシスを測定する際の回路を示す図である。

【図7】実施の形態１の電流センサ１００で測定したリニアリティとヒステリシスを示す図である。

【図8】実施の形態１の電流センサ１００における、電流とリニアリティのヒステリシス特性を示す図である。

【図9】実施の形態２の電流センサ２００を制御回路２３０に接続した状態を示す図である。

【図10】実施の形態３の電流センサ３００を制御回路３３０に接続した状態を示す図である。

【図11】実施の形態４の電流センサ４００を制御回路４３０に接続した状態を示す図である。

【図12】実施の形態５の電流センサ５００を制御回路５３０に接続した状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の光通信装置を適用した実施の形態について説明する。

【0010】

＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１に係る電流センサ１００を示す図である。図２は、図１に示す電流センサ１００のコアを示す斜視図である。図１及び図２では、図示するように直交座標系であるＸＹＺ座標系を定義する。

【0011】

電流センサ１００は、コア１０、２０、ホール素子３０、４０、及び差動アンプ５０を含む。

【0012】

コア１０、２０は、電流が流れる配線１の周囲において円環状をなすように配設されている。コア１０は、コア部１１，１２を有し、コア２０はコア部２１，２２を有する。コア部１１，１２、２１，２２は、配線１の周囲において、配線１に対して対称な位置に配設されている。すなわち、コア部１１，１２、２１，２２は、配線１を対称軸として配置されている。

【0013】

図１では、説明の便宜上、コア１０及び２０の間の間隔と、コア部１１及び１２の間の間隔と、コア部２１及び２２の間の間隔を、実際の間隔よりも広げて示すが、コア部１１，１２，２１，２２は、図２に示すように円環状をなすように配置される。

【0014】

コア１０は、コア部１１、１２に二等分されている。コア１０は、第１磁気コアの一例であり、コア部１１、１２は、一対の第１磁気コア部の一例である。コア部１１、１２は、ともに四半円環状の部材であり、互いに等しい大きさ及び形状を有する。

【0015】

コア部１１、１２は、図１及び図２に示すように半円環状をなすように、図示しない筐体の内部で固定されている。このため、コア１０は、半円環状をなす。

【0016】

コア２０は、コア部２１、２２に二等分されている。コア２０は、第２磁気コアの一例であり、コア部２１、２２は、一対の第２磁気コア部の一例である。コア部２１、２２は、ともに四半円環状の部材であり、互いに等しい大きさ及び形状を有する。また、コア部２１、２２の大きさ及び形状は、コア部１１、１２の大きさ及び形状と等しい。

【0017】

コア部２１、２２は、図１及び図２に示すように半円環状をなすように、図示しない筐体の内部で固定されている。このため、コア２０は、半円環状をなす。

【0018】

コア１０及び２０は、図１及び図２に示すように、円環状をなすように固定されている。コア１０及び２０は、円環状の磁気コアを構築する。

【0019】

コア１０、２０は、例えばパーマロイ、フェライト、冷間圧延鋼板、高透磁率ナノ結晶材等の磁性体材料を用いることができる。

【0020】

ホール素子３０は、コア部１１と１２との間に配設されており、配線１に電流が流れることによってコア部１１，１２に生じる磁束の磁束密度を検出する。ホール素子３０は、差動アンプ５０の非反転入力端子（＋）に接続されている。

【0021】

ホール素子４０は、コア部２１と２２との間に配設されており、配線１に電流が流れることによってコア部２１，２２に生じる磁束の磁束密度を検出する。ホール素子４０は、差動アンプ５０の反転入力端子（−）に接続されている。

【0022】

差動アンプ５０は、ホール素子３０から非反転入力端子に入力される電圧と、ホール素子４０から反転入力端子に入力される電圧との差を表す電圧を差動出力として出力する。差動アンプ５０の出力端子は、電流センサ１００の出力端子５１に接続されている。

【0023】

このような電流センサ１００は、配線１にＺ軸正方向向き電流が流れると、コア１０，２０の内部に、右ねじの法則に従った方向の磁界が発生する。そして、磁界の発生に伴ってホール素子３０，４０が出力する電圧値の差動電圧Ｖｓを差動アンプ５０で得ることにより、差動電圧Ｖｓに応じて配線１に流れる電流の値を測定（検出）することができる。

【0024】

このような電流センサ１００の出力をシミュレーションで求めた結果を図３に示す。

【0025】

図３は、実施の形態１の電流センサ１００の出力のシミュレーション結果を示す図である。図３には、磁束密度と、外乱磁束密度の影響のシミュレーション結果を示す。磁束密度は、フルスケールの電流値における磁束密度(mT)at FS(Full Scale)と、磁束密度を電流値で割った値(mT/A)を示す。フルスケールの電流値は、５０Ａであるため、磁束密度を電流値で割った値(mT/A)は、フルスケールの電流値における磁束密度(mT)at FS(Full Scale)の１／５０の値である。

【0026】

外乱磁束密度の影響は、Ｘ軸正方向の向きの１ｍＴの磁束密度を外乱として与えた際の影響である。

【0027】

なお、コア１０，２０は、コア部１１と１２の間の間隔と、コア部２１と２２との間の間隔は、ともに１．４ｍｍに設定し、コア部１１と２１との間の間隔と、コア部１２と２２との間の間隔は、０．０５ｍｍに設定した状態で配置した。

【0028】

また、コア１０，２０の幅（Ｚ軸方向の長さ）は１７ｍｍ、コア１０と２０の環状形状の内径は８ｍｍ、外形は１４ｍｍである。

【0029】

また、図３には、比較用に、ホール素子４０を取り除き、コア２０のコア部２１と２２を一体型にすることにより、ホール素子３０のみで電流を検出する電流センサにおけるシミュレーション結果も示す。

【0030】

図３に示すように、比較用の電流センサでは、磁束密度は３４．１(mT)at FS(Full Scale)、０．６８(mT/A)であった。また、外乱磁束密度の影響は、１．１３０であった。

【0031】

これに対して、実施の形態１の電流センサ１００では、コア１０又は２０の一方のみで得る磁束密度は１９．４(mT)at FS(Full Scale)、０．３８８(mT/A)であった。また、外乱磁束密度の影響は、４．６８０であった。また、コア１０と２０による差動出力では、磁束密度は３８．８(mT)at FS(Full Scale)、０．７７６(mT/A)であった。また、外乱磁束密度の影響は、相殺されて０であった。

【0032】

以上のように、実施の形態１の電流センサ１００は、差動式の検出により、検出できる磁束密度が大きく、差動検出により外乱磁束密度による影響を受けにくいことが分かった。

【0033】

このシミュレーションで得られた磁束密度は、図４に示すとおりである。

【0034】

図４は、実施の形態１の電流センサ１００で検出される磁束密度と電流の関係を示す図である。横軸は電流（Ａ）、縦軸は磁束密度（Ｔ）である。

【0035】

図４に示すように、コア１０とコア２０で検出される磁束密度は、電流値に比例したものになり、正負の符号が異なるだけで絶対値は等しい。このため、差動出力（コア１０の出力−コア２０の出力）は、コア１０，２０の単独の出力の２倍の出力となる。

【0036】

図５は、外乱磁束密度の影響を示す図である。図５には、電流センサ１００のコア１０，２０のそれぞれの磁束密度に加えて、比較用の電流センサで検出される磁束密度も示す。

【0037】

図５に示すように、電流センサ１００のコア１０，２０のそれぞれの磁束密度は、Ｘ軸正方向の磁束密度が増えるに連れて、線形的に増大する特性を示した。また、同様に、比較用の電流センサのコアにおける磁束密度も、Ｘ軸正方向の磁束密度が増えるに連れて、線形的に増大する特性を示したが、その値は電流センサ１００に比べて、約１／４であった。

【0038】

次に、図６乃至図８を用いて、実施の形態１の電流センサ１００における実測結果について説明する。

【0039】

図６は、実施の形態１の電流センサ１００でリニアリティとヒステリシスを測定する際の回路を示す図である。

【0040】

図６では、電流センサ１００の差動アンプ５０の反転入力端子側に、オペアンプ６０を接続している。また、図６に示すように、抵抗器及びキャパシタを接続した。各抵抗器の抵抗値は図示する通りである。

【0041】

図７は、実施の形態１の電流センサ１００で測定したリニアリティとヒステリシスを示す図である。図７には、リニアリティの誤差とヒステリシスの目標値も示す。

【0042】

図７に示すように、電流センサ１００は、比較用の電流センサに比べて、リニアリティの誤差及びヒステリシスともに、目標値に近い値が得られていることが分かる。なお、コア１０又は２０の単独の出力とは、センサ３０又は４０の単独の出力を示したものである。

【0043】

電流センサ１００は、センサ３０と４０の差動出力を取ることにより、センサ３０又は４０の単独の出力に比べて、リニアリティが改善され（誤差が低下し）、ヒステリシスが小さくなっていることが分かる。

【0044】

図８は、実施の形態１の電流センサ１００における、電流とリニアリティのヒステリシス特性を示す図である。図８（Ａ）は、比較用に、センサ４０を取り外し、コア２０のコア部２１及び２２を一体にした電流センサにおけるヒステリシス特性を示し、図８（Ｂ）は、電流センサ１００におけるヒステリシス特性を示す。

【0045】

図８（Ａ）と（Ｂ）を比べると、比較用の電流センサ（図８（Ａ））に比べて、電流センサ１００のヒステリシスが小さくなっていることが分かる。

【0046】

これは、コア４等分したことにより、コア部１１，１２，２１，２２の内部における磁界が小さくなったことによるものと考えられる。

【0047】

以上のように、実施の形態１の電流センサ１００は、比較用の電流センサに比べて、外乱に強いことが分かる。

【0048】

このように外乱に強い結果が得られたのは、４等分したコア部１１，１２，２１，２２を用いることにより、特性が改善されたことによるものと考えられる。

【0049】

以上、実施の形態１によれば、特性の調整が容易な電流センサ１００を提供することができる。

【0050】

なお、コア１０，２０として高透磁率ナノ結晶材のような比較的柔らかい材料を用いる場合、コア１０と２０の対向する部分における接触性が向上し、電流センサの特性が向上するという利点がある。なお、当該対向する部分にのみ、高透磁率ナノ結晶材等の柔らかい材料を用い、他の部分にはより低コストな材料を用いる構成としてもよい。

【0051】

＜実施の形態２＞
図９は、実施の形態２の電流センサ２００を制御回路２３０に接続した状態を示す図である。

【0052】

図９には、実施の形態２の電流センサ２００として、出力端子５１よりも外側の部分を示すが、出力端子５１には、図１に示す電流センサ１００と同様に、差動アンプ５０とホール素子３０、４０が接続され、ホール素子３０，４０は、それぞれ、コア１０のコア部１１，１２と、コア２０のコア部２１，２２との間に配設されている。

【0053】

すなわち、実施の形態２の電流センサ２００は、実施の形態１の電流センサ１００（図１参照）の出力端子５１に、オペアンプ２１０を追加したものである。

【0054】

オペアンプ２１０は、反転入力端子が出力端子５１に接続され、非反転入力端子が抵抗器Ｒｓを介して接地されるとともに、出力端子２００Ｂに接続されている。また、オペアンプ２１０の出力端子は、出力端子２００Ａに接続されている。出力端子２００Ａ，２００Ｂは、実施の形態２の電流センサ２００の一対の出力端子である。

【0055】

出力端子２００Ａ，２００Ｂは、ケーブル２２０を介して、制御回路２３０に接続されている。制御回路２３０は、電流センサ２００とＰＣ（Personal Computer）等の情報処理装置との間のインターフェイス（Ｉ／Ｆ）となる回路である。

【0056】

制御回路２３０は、入力端子２３０Ａ，２３０Ｂ、出力端子２３０Ｃ、抵抗器ＲＬ、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter：ＡＤコンバータ）２３１、及びＭＣＵ(Micro Controller Unit)２３２を含む。ＭＣＵ２３２としては、例えば、マイコン(Micro Computerを用いればよい。

【0057】

ケーブル２１０は、一対の信号線を有しており、一方の信号線が出力端子２００Ａと入力端子２３０Ａとを接続し、他方の信号線が出力端子２００Ｂと入力端子２３０Ｂとを接続している。

【0058】

抵抗器ＲＬは、入力端子２３０Ａと２３０Ｂとの間に接続されており、ＡＤＣ２３１とＭＣＵ２３２は、入力端子２３０Ａ，２３０Ｂと、出力端子２３０Ｃとの間に、この順に接続されている。なお、出力端子２３０Ｃは、一例として、ＰＣに接続されている。

【0059】

ここで、電流センサ２００は、差動電圧Ｖｓに比例した電流をオペアンプ２１０から出力できる。電流値は、Ｖｓ／Ｒｓで求まる。

【0060】

また、制御回路２３０の抵抗器ＲＬの抵抗値と、電流センサ２００の抵抗器ＲＳの抵抗値とを揃えることにより、制御回路２３０のＭＣＵ２３２では、電流センサ２００の内部における差動電圧Ｖｓと同一の電圧値を検出することができる。

【0061】

このため、制御回路２３０に接続されるＰＣで、電流センサ２００の差動電圧Ｖｓを検出することにより、配線１に流れる電流値を監視することができる。

【0062】

以上、実施の形態２によれば、特性の調整が容易な電流センサ２００を提供することができるとともに、差動アンプ５０から出力される差動出力を電流変換して電流値で出力することができる電流センサ２００を提供することができる。

【0063】

＜実施の形態３＞
図１０は、実施の形態３の電流センサ３００を制御回路３３０に接続した状態を示す図である。図１０では、コア１０、２０と、ホール素子３０、４０（図１参照）とを纏めてブロックで示し、コア１０、２０及びホール素子３０、４０を現すブロックの出力側に差動アンプ５０が接続されている構成を示す。

【0064】

実施の形態３の電流センサ３００は、コア１０、２０、ホール素子３０、４０、及び差動アンプ５０に加えて、端子３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃ，３００Ｄを含む。

【0065】

端子３００Ａは、電源ＶＤＤに接続されている。端子３００Ｂは、差動アンプ５０の出力端子に接続されている。端子３００Ｃは抵抗器Ｒを介して接地されている。端子３００Ｄは接地されている。

【0066】

また、制御回路３３０は、端子３３０Ａ、３３０Ｂ，３３０Ｃ、３３０Ｄ、３３０Ｅ，ＡＤＣ３３１、ＭＣＵ３３２、及び抵抗器Ｒｃを含む。

【0067】

端子３３０Ａは電源ＶＤＤと抵抗器Ｒｃの一端に接続されている。端子３３０ＢはＡＤＣ３３１の入力端子に接続されている。端子３３０ＣはＭＣＵ３３２の一方の入力端子と抵抗器Ｒｃの他端に接続されている。端子３３０Ｄは接地されている。端子３３０ＥはＭＣＵ３３２の出力端子に接続されている。端子３３０ＥにはＰＣが接続される。

【0068】

ＡＤＣ３３１は、入力端子が端子３３０Ｂに接続され、出力端子がＭＣＵ３３２の他方の入力端子に接続されている。ＭＣＵ３３２は一方の入力端子が端子３３０Ｃに接続され、他方の入力端子がＡＤＣ３３１の出力端子に接続され、出力端子が端子３３０Ｅに接続されている。抵抗器Ｒｃは端子３３０Ａと３３０Ｃとの間に接続されている。

【0069】

このような電流センサ３００に、４対の配線を含むケーブル３１０を介して制御回路３３０を接続すると、ＡＤＣ３３１で電流センサ３００の差動出力Ｖｓを検出できる。ＡＤＣ３３１では、ケーブル３１０における電圧降下やノイズの混入等を検出することができる。

【0070】

また、制御回路３３０を電流センサ３００に接続すると、端子３３０Ｃがケーブル３１０を介して端子３００Ｃに接続されることにより、ＭＣＵ３３２は端子３３０Ｃの電圧降下を検出することができる。

【0071】

なお、抵抗器Ｒｃを用いずに、制御回路３３０が電流センサ３００に接続される前の状態でＭＣＵ３３２が端子３３０Ｃに所定の電圧を出力しておき、端子３３０Ｃが端子３００Ｃに接続された際に、端子３３０Ｃに生じる電圧降下を検出することによって、ＭＣＵ３３２が電流センサ３００への接続を検出するようにしてもよい。

【0072】

以上、実施の形態３によれば、特性の調整が容易な電流センサ３００を提供することができるとともに、制御回路３３０側で、ケーブル３１０における電圧降下やノイズの混入を検出できるとともに、電流センサ３００への接続を検出することができる。

【0073】

＜実施の形態４＞
図１１は、実施の形態４の電流センサ４００を制御回路４３０に接続した状態を示す図である。
図１１では、コア１０、２０と、ホール素子３０、４０（図１参照）とを纏めてブロックで示し、コア１０、２０及びホール素子３０、４０を現すブロックの出力側に差動アンプ５０が接続されている構成を示す。

【0074】

実施の形態４の電流センサ４００は、コア１０、２０、ホール素子３０、４０、及び差動アンプ５０に加えて、端子４００Ａ，４００Ｂ，４００Ｃ，４００Ｄ、４００Ｅ，４００Ｆ、及びＶ−Ｉ変換回路４１０を含む。

【0075】

端子４００Ａは、電源ＶＤＤに接続されている。端子４００Ｂは、差動アンプ５０の出力端子に接続されている。端子４００ＣはＶ−Ｉ変換回路４１０の一方の出力端子に接続されている。端子４００ＤはＶ−Ｉ変換回路４１０の他方の出力端子に接続されている。

【0076】

端子４００Ｅは抵抗器Ｒを介して接地されている。端子４００Ｆは接地されている。

【0077】

Ｖ−Ｉ変換回路４１０は、入力端子が差動アンプ５０の出力端子に接続され、一方の出力端子が端子４００Ｃに接続され、他方の出力端子が端子４００Ｄに接続されている。Ｖ−Ｉ変換回路４１０は、差動アンプ５０の出力を電流変換して出力する回路である。

【0078】

また、制御回路４３０は、端子４３０Ａ、４３０Ｂ，４３０Ｃ、４３０Ｄ、４３０Ｅ，４３０Ｆ，４３０Ｇ，ＡＤＣ４３１、ＭＣＵ４３２、及び抵抗器Ｒｃ、ＲＬを含む。

【0079】

端子４３０Ａは電源ＶＤＤと抵抗器Ｒｃの一端に接続されている。端子４３０ＢはＡＤＣ４３１の入力端子（Ｖｓ入力用の端子）に接続されている。端子４３０ＣはＡＤＣの電流入力用端子のうちの一方と、抵抗器ＲＬの一端とに接続されている。端子４３０ＤはＡＤＣの電流入力用端子のうちの他方と、抵抗器ＲＬの他端とに接続されている。

【0080】

端子４３０ＥはＭＣＵ４３２の一方の入力端子と抵抗器Ｒｃの他端に接続されている。端子４３０Ｆは接地されている。端子４３０ＧはＭＣＵ４３２の出力端子に接続されている。端子４３０ＧにはＰＣが接続される。

【0081】

ＡＤＣ４３１は、電圧入力用の入力端子が端子４３０Ｂに接続され、電流入力用の入力端子のうちの一方が端子４３０Ｃと抵抗器ＲＬの一端とに接続され、電流入力用の入力端子のうちの他方が端子４３０Ｄと抵抗器ＲＬの他端とに接続され、出力端子がＭＣＵ４３２の他方の入力端子に接続されている。

【0082】

ＭＣＵ４３２は一方の入力端子が端子４３０Ｅに接続され、他方の入力端子がＡＤＣ４３１の出力端子に接続され、出力端子が端子４３０Ｇに接続されている。抵抗器Ｒｃは端子４３０Ａと４３０Ｅとの間に接続されている。抵抗器ＲＬは端子４３０Ｃと４３０Ｄとの間に接続されている。

【0083】

このような電流センサ４００に、６本の配線を含むケーブル４２０を介して制御回路４３０を接続すると、ＡＤＣ４３１で電流センサ４００の差動アンプ５０から出力される差動出力Ｖｓを検出できるとともに、Ｖ−Ｉ変換回路４１０から出力される電流を検出することができる。

【0084】

すなわち、ＡＤＣ４３１では、ケーブル４２０における電圧降下やノイズの混入等を検出することができるとともに、差動アンプ５０の出力を電流値で検出することができる。

【0085】

また、制御回路４３０を電流センサ４００に接続すると、端子４３０Ｅがケーブル４２０を介して端子４００Ｅに接続されることにより、ＭＣＵ４３２は端子４３０Ｅの電圧降下を検出することができる。

【0086】

以上、実施の形態４によれば、特性の調整が容易な電流センサ４００を提供することができるとともに、制御回路４３０側で、ケーブル４２０における電圧降下やノイズの混入を検出できるとともに、電流センサ４００への接続を検出することができる。

【0087】

また、実施の形態４の電流センサ４００は、制御回路４３０側で、差動出力（Ｖｓ）を検出できるとともに、差動出力（Ｖｓ）を電流変換した電流値を検出することができる。このため、制御回路４３０に接続されたＰＣにおいて、配線１に流れる電流値を電圧値と電流値で監視することができる。

【0088】

＜実施の形態５＞
図１２は、実施の形態５の電流センサ５００を制御回路５３０に接続した状態を示す図である。

【0089】

図１２では、コア１０と、ホール素子３０（図１参照）とを纏めてブロックで示し、コア１０及びホール素子３０を表すブロックの出力側にオペアンプ５０１Ａが接続されている構成を示す。同様に、コア２０と、ホール素子４０（図１参照）とを纏めてブロックで示し、コア２０及びホール素子４０を表すブロックの出力側にオペアンプ５０１Ｂが接続されている構成を示す。

【0090】

実施の形態５の電流センサ５００は、コア１０、２０、ホール素子３０、４０、及びオペアンプ５０１Ａ、５０１Ｂに加えて、端子５００Ａ１，５００Ｂ１，５００Ｃ１，５００Ｄ１、５００Ｅ１，５００Ｆ１、５００Ａ２，５００Ｂ２，５００Ｃ２，５００Ｄ２、５００Ｅ２，５００Ｆ２、及びＶ−Ｉ変換回路５１０Ａ，５１０Ｂを含む。

【0091】

実施の形態５の電流センサ５００は、ホール素子３０で検出される磁束と、ホール素子４０で検出される磁束とを別々に出力できるように構成されているため、２つのオペアンプ５０１Ａ，５０１Ｂを含み、オペアンプ５０１Ａ，５０１Ｂより出力側も２系統に分かれている。

【0092】

また、電流センサ５００は、差動出力ではなく、２系統に分けた回路から、ホール素子３０と４０で検出された磁束密度を表す電圧又は電流をＭＣＵ５３１に入力する。差動出力は、ＭＣＵ５３１の内部で生成される。

【0093】

端子５００Ａ１は、電源ＶＤＤに接続されている。端子５００Ｂ１は、オペアンプ５０１Ａの出力端子に接続されている。端子５００Ｃ１はＶ−Ｉ変換回路５１０Ａの一方の出力端子に接続されている。端子５００Ｄ１はＶ−Ｉ変換回路５１０Ａの他方の出力端子に接続されている。

【0094】

端子５００Ｅ１は抵抗器Ｒを介して接地されている。端子５００Ｆ１は接地されている。

【0095】

Ｖ−Ｉ変換回路５１０Ａは、入力端子がオペアンプ５０１Ａの出力端子に接続され、一方の出力端子が端子５００Ｃ１に接続され、他方の出力端子が端子５００Ｄ１に接続されている。Ｖ−Ｉ変換回路５１０Ａは、オペアンプ５０１Ａの出力を電流変換して出力する回路である。

【0096】

端子５００Ａ２は、電源ＶＤＤに接続されている。端子５００Ｂ２は、オペアンプ５０１Ｂの出力端子に接続されている。端子５００Ｃ２はＶ−Ｉ変換回路５１０Ｂの一方の出力端子に接続されている。端子５００Ｄ２はＶ−Ｉ変換回路５１０Ｂの他方の出力端子に接続されている。

【0097】

端子５００Ｅ２は抵抗器Ｒを介して接地されている。端子５００Ｆ２は接地されている。

【0098】

Ｖ−Ｉ変換回路５１０Ｂは、入力端子がオペアンプ５０１Ｂの出力端子に接続され、一方の出力端子が端子５００Ｃ２に接続され、他方の出力端子が端子５００Ｄ２に接続されている。Ｖ−Ｉ変換回路５１０Ｂは、オペアンプ５０１Ｂの出力を電流変換して出力する回路である。

【0099】

また、制御回路５３０は、端子５３０Ａ１、５３０Ｂ１，５３０Ｃ１、５３０Ｄ１、５３０Ｅ１，５３０Ｆ１，５３０Ａ２、５３０Ｂ２，５３０Ｃ２、５３０Ｄ２、５３０Ｅ２，５３０Ｆ２、端子５３０Ｇ、ＭＣＵ５３１、及び２組の抵抗器Ｒｃ、ＲＬを含む。

【0100】

ＭＣＵ５３１は、入力端子にＡＤＣを内蔵しており、電流センサ５００から入力される２系統の電圧及び電流をデジタル変換し、さらに２系統のデジタル出力の差動出力を生成する。

【0101】

端子５３０Ａ１は電源ＶＤＤと抵抗器Ｒｃの一端に接続されている。端子５３０Ｂ１はＭＣＵ５３１の入力端子（Ｖｓ入力用の端子）に接続されている。端子５３０Ｃ１はＭＣＵ５３１の電流入力用端子のうちの一方と、抵抗器ＲＬの一端とに接続されている。端子５３０Ｄ１はＭＣＵ５３１の電流入力用端子のうちの他方と、抵抗器ＲＬの他端とに接続されている。

【0102】

端子５３０Ｅ１はＭＣＵ５３１の接続検出用の端子と抵抗器Ｒｃの他端に接続されている。端子５３０Ｆ１は接地されている。端子５３０ＧはＭＣＵ５３１の出力端子に接続されている。端子５３０ＧにはＰＣが接続される。

【0103】

なお、以上の接続は、ＭＣＵ５３１においては、オペアンプ５０１Ａに対応した一方側の端子における接続である。

【0104】

また、端子５３０Ａ２、５３０Ｂ２，５３０Ｃ２、５３０Ｄ２、５３０Ｅ２，５３０Ｆ２については、端子５３０Ａ１、５３０Ｂ１，５３０Ｃ１、５３０Ｄ１、５３０Ｅ１，５３０Ｆ１がＭＣＵ５３１においてオペアンプ５０１Ａに対応した端子に接続されることと同様に、ＭＣＵ５３１において、オペアンプ５０１Ｂに対応した他方側の端子と接続される。

【0105】

このような電流センサ５００に、６本の配線を含む２つのケーブル５２０Ａ、５２０Ｂを介して制御回路５３０を接続すると、ＭＣＵ５３１で電流センサ５００のオペアンプ５０１Ａ，５０１Ｂから出力される差動出力Ｖｓを検出できるとともに、Ｖ−Ｉ変換回路５１０Ａ，５１０Ｂから出力される電流を検出することができる。

【0106】

すなわち、ＭＣＵ５３１では、ケーブル５２０Ａ，５２０Ｂにおける電圧降下やノイズの混入等を検出することができるとともに、オペアンプ５０１Ａ，５０１Ｂの出力を電流値で検出することができる。

【0107】

また、制御回路５３０を電流センサ５００に接続すると、端子５３０Ｅ１，５３０Ｅ２がケーブル５２０Ａ，５２０Ｂを介して端子５００Ｅ１，５００Ｅ２に接続されることにより、ＭＣＵ５３１は端子５３０Ｅ１、５３０Ｅ２の電圧降下を検出することができる。

【0108】

以上、実施の形態５によれば、制御回路５３０側で、ケーブル５２０Ａ，５２０Ｂにおける電圧降下やノイズの混入を検出できるとともに、電流センサ５００への接続を検出することができる。

【0109】

また、制御回路５３０に接続されたＰＣにおいて、配線１に流れる電流値を電圧値と電流値で監視することができる。

【0110】

また、制御回路５３０側でデジタル変換してから２系統のデジタル信号の差動出力を生成するので、ＭＣＵ５３１の内部で信号のゲインの調整等を行うことができ、これにより、差動出力の補正を行うことができる。

【0111】

従って、特性の調整が容易な電流センサ５００を提供することができる。

【0112】

以上、本発明の例示的な実施の形態の電流センサについて説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

【符号の説明】

【0113】

１００，２００，３００，４００，５００ 電流センサ
１０、２０ コア ３０、４０ ホール素子 ５０，５０Ａ，５０Ｂ 差動アンプ ２３０、３３０，４３０，５３０ 制御回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】