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JPH04102070A - Digital current detection device - Google Patents

Digital current detection device

Info

Publication number
JPH04102070A
JPH04102070A JP21966290A JP21966290A JPH04102070A JP H04102070 A JPH04102070 A JP H04102070A JP 21966290 A JP21966290 A JP 21966290A JP 21966290 A JP21966290 A JP 21966290A JP H04102070 A JPH04102070 A JP H04102070A
Authority
JP
Japan
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output
digital
magnetic field
current
analog
Prior art date
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Application number
JP21966290A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH087243B2 (en
Inventor
Yasubumi Akagi
泰文 赤木
Satoshi Ogasawara
悟司 小笠原
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of JPH04102070A publication Critical patent/JPH04102070A/en
Publication of JPH087243B2 publication Critical patent/JPH087243B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
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  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a device which is strong against disturbance and has less adjusted locations by using an up/down (A/D) counter and a digital/analog (D/A) converter. CONSTITUTION:A Hall element 1 generates an output which matches DELTAH which is obtained by adding a magnetic field Hf created by a secondary coil 7 to a magnetic field Hi which is generated by a detection current. This output is amplified b an amplifier 2, its power Ez is input by a zero-cross comparator 3, and an output Ec is set to L or H level according to Ez<0 or Ez>0. An A/D counter 4 where this Ec is input counts up a clock CL of a clock generator 9 when the level is L and counts down when it is H and then takes out as a digital output Od. At the same time, this output is converted into an analog value by a D/A converter 5 and this analog value controls current of the coil 7. Then, the magnetic field Hf cancels out a magnetic field Hi and then feds back signal so that the DELTAH is equal to 0, thus obtaining the digital output Od corresponding to the detecting current from an output of a counter 4.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電流検出装置に係り、特にディジタル出力の電
流検出装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a current detection device, and more particularly to a current detection device with digital output.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、電流検出装置として第4図に示すようなアナログ
出力装置が知られている。
Conventionally, an analog output device as shown in FIG. 4 has been known as a current detection device.

この装置は検出電流の作る磁界Hiをホール素子40に
より検出してアンプ41で増幅し、それを電流ブースタ
42を通してアナログ出力Oaとして取出すとともに、
2次コイル43に電流を流して前記検出電流の磁界H1
を打ち消すようにフィードバックを行うように動作する
フィードバック形電流検出器がある。
This device detects a magnetic field Hi created by a detection current with a Hall element 40, amplifies it with an amplifier 41, and outputs it as an analog output Oa through a current booster 42.
A current is passed through the secondary coil 43 to generate the magnetic field H1 of the detection current.
There is a feedback type current detector that operates to provide feedback to cancel out the

しかし、最近電流検出器を使用する装置は、ディジタル
制御装置が多いので、電流検出装置もディジタル出力の
ものが要求されている。このため、この装置で得られた
アナログ出力を高価なアナログ/ディジタル変換してデ
ィジタル出力を得るようにしていた。
However, since many devices that use current detectors these days are digital control devices, current detection devices are also required to have digital output. For this reason, the analog output obtained by this device has been converted into an expensive analog/digital converter to obtain a digital output.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上記の従来装置は、ディジタル出力を得るために高価な
アナログ/ディジタル変換器を必要とし、電流検出装置
がアナログであるため外乱に弱く、調整個所も多いもの
であった。
The conventional device described above requires an expensive analog/digital converter to obtain a digital output, and since the current detection device is analog, it is susceptible to disturbances and requires many adjustments.

本発明は高価なアナログ/ディジタル変換器を使用せず
に直接ディジタル出力を得るので、外乱に強く、調整個
所が少ない電流検出装置を得ることを目的とする。
An object of the present invention is to obtain a current detection device that is resistant to external disturbances and requires fewer adjustment points because it directly obtains a digital output without using an expensive analog/digital converter.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記の目的は、フィードバック形電流検出器のフィード
バックループのアンプと電流ブースタの間に電圧コンパ
レータとアップ/ダウンカウンタとディジタル/アナロ
グ変換器を接続し、アップ/ダウンカウンタの出力をデ
ィジタル出力として取り出すことによって達成される。
The above purpose is to connect a voltage comparator, up/down counter, and digital/analog converter between the feedback loop amplifier and current booster of a feedback type current detector, and to take out the output of the up/down counter as a digital output. achieved by.

〔作用〕 電圧コンパレータは増幅器の出力振幅によりHレベルか
Lレベルになる。その結果アップ/ダウンカウンタは、
入力がHレベルの場合は基準信号をダウンカウントし、
入力レベルがLレベルの場合はアップカウントする。こ
のカウンタ出力をディジタル/アナログ変換器により、
アナログ変換する。このアナログ値により2次コイルの
電流を制御してホール素子に加わる磁界がちとに戻るよ
うにフィードバック制御する。従って、カウンタの出力
は、被検出電流に応じたディジタル出力が得られる。
[Operation] The voltage comparator becomes H level or L level depending on the output amplitude of the amplifier. As a result, the up/down counter is
When the input is at H level, the reference signal is counted down,
When the input level is L level, it counts up. This counter output is converted into a digital/analog converter.
Convert to analog. The current in the secondary coil is controlled by this analog value, and feedback control is performed so that the magnetic field applied to the Hall element returns to its original position. Therefore, a digital output corresponding to the current to be detected can be obtained as the output of the counter.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第1図に基づいて説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

第1図は本発明の回路構成を示す。FIG. 1 shows the circuit configuration of the present invention.

第1図において、Hiは検出電流により発生する磁界で
あり、この磁界Hiに対してフィードバック用2次コイ
ル7で作る磁界Hfを加えた磁界△Hをホール素子1で
検出し、磁界△Hに見合つた出力を発生する。この出力
をアンプ2で増幅して零クロスコンパレータ3に入力す
る。零クロスコンパレータ3は入力電圧Ezが、E z
 < O又はE z > Oかを判定する。モしてE 
z < Oの時は出力EcをLレベルにし、E z >
 Oの時はHレベルとする。この出力Ecはアップ/ダ
ウンカウンタ4のアップ/ダウンの切替信号として、ク
ロック発振器9からのクロックCLをアップ又はダウン
カウントする。このアップ/ダウンカウンタ4のディジ
タル出力OdをD/Aコンバータ5を通してアナログ値
に変換した後、電流ブース6を通して2次コイル7に電
流を流し、それによって発生する磁界Hfを作る。
In FIG. 1, Hi is a magnetic field generated by the detection current, and the Hall element 1 detects the magnetic field ΔH, which is the magnetic field H created by the feedback secondary coil 7, which is added to the magnetic field Hi, and the magnetic field ΔH is Generate reasonable output. This output is amplified by an amplifier 2 and input to a zero cross comparator 3. The zero cross comparator 3 has an input voltage Ez of Ez
<O or E z > Determine whether it is O. MoteE
When z < O, output Ec is set to L level, and E z >
When it is O, it is set to H level. This output Ec serves as an up/down switching signal for the up/down counter 4 to count up or down the clock CL from the clock oscillator 9. After converting the digital output Od of the up/down counter 4 into an analog value through a D/A converter 5, a current is passed through a current booth 6 to a secondary coil 7, thereby creating a magnetic field Hf.

この磁界Hfは被検出電流iが作った磁界Hiを丁度打
消すように動作してこの両者の加算された磁界△Hが零
になるようにフィードバックをかけている。従って、被
検出電流に追従したディジタル出力Odが、アップ/ダ
ウンカウンタ4の出力から得られる。また、8はホール
素子駆動用の電源である。
This magnetic field Hf operates to exactly cancel the magnetic field Hi created by the detected current i, and is fed back so that the added magnetic field ΔH of both becomes zero. Therefore, a digital output Od that follows the current to be detected is obtained from the output of the up/down counter 4. Further, 8 is a power supply for driving the Hall element.

第2図は検出メカニズムをモデル化した本発明構成の具
体例であり、第3図は第2図を説明するための各部の波
形である。
FIG. 2 shows a specific example of the configuration of the present invention in which the detection mechanism is modeled, and FIG. 3 shows waveforms of various parts for explaining FIG.

第2図、第3図により、本発明を具体的に説明する。電
流端子I、、  1.に被検出電流iを流すと磁性体I
Aに巻かれたコイルC1により起磁力が発生し、磁性体
IAの空隙部GPに磁界Hiが発生する。この空隙部G
Pには定電流10で駆動されるホール素子1を配置して
いる。ホール素子1の出力e。はアンプ2で増幅され、
その出力を電圧コンパレータ3′で基準電圧Erと比較
する。
The present invention will be specifically explained with reference to FIGS. 2 and 3. Current terminal I, 1. When a detected current i is applied to the magnetic body I
A magnetomotive force is generated by the coil C1 wound around A, and a magnetic field Hi is generated in the gap GP of the magnetic body IA. This gap G
A Hall element 1 driven by a constant current 10 is arranged at P. Output e of Hall element 1. is amplified by amplifier 2,
The output is compared with a reference voltage Er by a voltage comparator 3'.

出力e。が基準電圧Erより高い場合は出力EcをHレ
ベルにし、基準電圧Erより低い場合は出力EcをLレ
ベルにする。この電圧Ecにより、アップ/ダウンカウ
ンタ4は基準クロックCLをアップ又はダウンカウント
する。このカウンタ4の出力はディジタル量であり、こ
れをディジタル出力Odとして取り出すことができると
共に、更にディジタル/アナログ変換して、その出力を
アナログ出力Oaとして取出すことができる。さらに、
アンプ10で増幅し、その出力を抵抗Rを介して磁性体
IAに巻いた2次コイル7に接続し、2次コイル7に電
流を流して被検出電流lの作る起磁力と逆向きの起磁力
を作り、空隙GPに被検出電流iの作る磁界Hiと逆向
きの磁界Hfを生成するようにされ、全体としてフィー
ドバック回路を構成している。
Output e. When is higher than the reference voltage Er, the output Ec is set to H level, and when it is lower than the reference voltage Er, the output Ec is set to L level. Using this voltage Ec, the up/down counter 4 counts up or down the reference clock CL. The output of this counter 4 is a digital quantity, which can be taken out as a digital output Od, and also can be further digital/analog converted and the output can be taken out as an analog output Oa. moreover,
The output is amplified by an amplifier 10, and its output is connected via a resistor R to a secondary coil 7 wound around a magnetic material IA, and a current is passed through the secondary coil 7 to generate an electromotive force in the opposite direction to the magnetomotive force generated by the detected current l. A magnetic force is generated to generate a magnetic field Hf in the opposite direction to the magnetic field Hi generated by the current to be detected i in the air gap GP, and the feedback circuit as a whole is configured.

第3図は、被検出電流1が図示のような正弦波の例を示
す。この電流lが流れることにより、これに比例した磁
界H】が発生するので、フィードバックがない場合はホ
ール素子1の出力e。も図示eelのような波形となる
。しかし、フィードバックがあるためホール素子1の出
力e0は図示e。
FIG. 3 shows an example in which the detected current 1 is a sine wave as shown. As this current l flows, a magnetic field H which is proportional to it is generated, so if there is no feedback, the output e of the Hall element 1. The waveform also appears as shown in the figure. However, due to feedback, the output e0 of the Hall element 1 is shown as e in the figure.

のようにほぼ一定値となる。次に電圧コンパレータ3′
の基準電圧Erを仮りに零とするとホール素子1の出力
e。が零より大きい場合は、電圧コンパレータ3′の出
力EcはHレベルになり、小さい場合はLレベルとなる
ので、図示EcのようにH,Lを繰り返す。その結果、
基準クロックが図示CLと仮定すると、アップ/ダウン
カウンタCUN4のディジタル出力Odの大きさを表わ
すと、図示Od、(ディジタル量を疑似的に示している
)のようになる、すなわち、アップ/ダウンカウンタは
電圧EcがHレベル(イ)点の時はクロックCL毎にア
ップカウントして出力が増加し、電圧EcがLレベル(
ロ)点ではクロックCL毎にダウンカウントして出力が
減少する。
It becomes an almost constant value. Next, voltage comparator 3'
If the reference voltage Er of is set to zero, the output of the Hall element 1 is e. When Ec is larger than zero, the output Ec of the voltage comparator 3' becomes H level, and when it is smaller, it becomes L level, so H and L are repeated as shown in Ec. the result,
Assuming that the reference clock is CL shown in the figure, the magnitude of the digital output Od of the up/down counter CUN4 is expressed as Od shown in the figure (which pseudo-indicates a digital amount), that is, the up/down counter When the voltage Ec is at the H level (A) point, the output is increased by up-counting every clock CL, and the voltage Ec is at the L level (A).
At point b), the output is decreased by counting down every clock CL.

このディジタル出力Odをディジタル/アナログ変換器
5に加えてそのアナログ出力Oaをフィルタを通すと図
示の○aになる。この出力Oaをアンプ10を通して抵
抗Rと2次コイル7に加えるとそのコイル7の電流ic
は図示のように正弦波状になる。
When this digital output Od is applied to the digital/analog converter 5 and the analog output Oa is passed through a filter, it becomes ○a as shown in the figure. When this output Oa is applied to the resistor R and the secondary coil 7 through the amplifier 10, the current ic of the coil 7 is
becomes a sine wave as shown in the figure.

ここでは、被検出電流iの周波数に対して基準クロック
CLの周波数を約60倍で示したが、この倍率を高くす
ればディジタル出力Odの値もスムーズな正弦波になる
と共に被検出電流1に追従する応答速度を早くなるもの
である。
Here, the frequency of the reference clock CL is shown as approximately 60 times the frequency of the detected current i, but if this multiplier is increased, the value of the digital output Od will also become a smooth sine wave and the frequency of the detected current 1 will increase. This increases the response speed for tracking.

さらに、上記実施例では電圧コンパレータ3の基準電圧
Erを零としたので、被検出電流iの作る磁界H4と2
次コイル7に電流icで生成される磁界Hfが等しくな
るように動作するが、基準電圧Erにある値をもたせる
と前記磁界H4とHf0間に所定の一定差が生じるよう
に動作するので、基準電圧を調整することでホール素子
lの動作点に常にバイアス磁界をもたせるようにでき、
ホール素子1の感度及び直線性に優れた点を選んで使用
することかできる。
Furthermore, in the above embodiment, since the reference voltage Er of the voltage comparator 3 is set to zero, the magnetic fields H4 and 2 generated by the detected current i
The next coil 7 operates so that the magnetic fields Hf generated by the current IC are equal, but when the reference voltage Er has a certain value, it operates so that a predetermined constant difference occurs between the magnetic fields H4 and Hf0. By adjusting the voltage, it is possible to always have a bias magnetic field at the operating point of the Hall element l,
A Hall element 1 having excellent sensitivity and linearity can be selected and used.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように本発明によれば、簡単な回路構成で外
乱に強く、調整個所も少なく、高価で複雑なアナログ/
ディジタル変換器を必要とせず、安価で簡単なディジタ
ル/アナログ変換器とカウンタを使用して、ディジタル
出力の電流検出装置を得ることができる。さらに、高精
度のディジタル出力と扱いやすいアナログ出力を同時に
取出すことができる。
As described above, according to the present invention, it has a simple circuit configuration, is strong against disturbances, has few adjustment points, and has a simple circuit configuration that eliminates the need for expensive and complicated analog/
A digital output current sensing device can be obtained using an inexpensive and simple digital/analog converter and a counter without requiring a digital converter. Furthermore, high-precision digital output and easy-to-handle analog output can be output at the same time.

また、磁界/電圧変換素子の動作点を自由に選択できる
ので、高特性でない変換素子でも充分に使用できるとい
った効果を奏する。
Furthermore, since the operating point of the magnetic field/voltage conversion element can be freely selected, there is an effect that even a conversion element that does not have high characteristics can be used satisfactorily.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図ないし第3図は本発明の一実施例の構成を示すも
ので、第1図は本発明の一実施例を示す回路図、第2図
は検出メカニズムをモデル化した本発明の他の実施例を
示す構成図、第3図は第2図の動作説明図、第4図は従
来例の構成図である。 Hi・被検出電流が作る磁界、Hf・・2次巻線が作る
磁界、1 ホール素子、IA・・磁性体、2・・アンプ
、3・・・零クロスコンパレータ、3′・・電圧コンパ
レータ、4・・アップ/ダウンカウンタ、5・・ディジ
タル/アナログ変換器、6・電流ブースタ、7・2次コ
イル、8・ホール素子用電源、9・・−クロック発信器
、lO・・アンプ、GP・・・磁性体の空隙、C1・・
1次コイル、CL・・・クロック、Er・・基準電圧。 1−+、 Jb l、 S−、2・・・アノブー 3−
・ずリロスコ/パレーク4・・アラ乃夕′つ//7クシ
タ 蘭 ろ 図
1 to 3 show the configuration of an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention modeling the detection mechanism. FIG. 3 is an explanatory diagram of the operation of FIG. 2, and FIG. 4 is a diagram of a conventional example. Hi: Magnetic field created by the current to be detected, Hf: Magnetic field created by the secondary winding, 1. Hall element, IA: Magnetic material, 2.. Amplifier, 3.. Zero cross comparator, 3'.. Voltage comparator. 4.Up/down counter, 5.Digital/analog converter, 6.Current booster, 7.Secondary coil, 8.Power supply for Hall element, 9.-Clock oscillator, lO..Amplifier, GP. ...Gap in magnetic material, C1...
Primary coil, CL...clock, Er...reference voltage. 1-+, Jbl, S-, 2...Anobu 3-
・Zurirosko/Pareku 4・・Arano Yu'tsu//7 Kushita Ranrozu

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、電流検出装置において、電流の大きさを電圧に変換
する回路と、この回路で検出された検出電圧が予め定め
られた基準電圧Erより高い場合は基準クロックをアッ
プ(ダウン)カウントし、低い場合はダウン(アップ)
カウントするアップ/ダウンカウンタを設け、このアッ
プ/ダウンカウンタによって得られた出力をディジタル
出力として取り出すと共にD/Aコンバータをとおして
アナログ値に変換し、このアナログ値を前記検出電圧を
打消す方向に加え合わせるように構成したことを特徴と
するディジタル電流検出装置。 2、請求項1において、前記基準電圧Erが可変である
ことを特徴とするディジタル電流検出装置。 3、請求項1において、アップ/ダウンカウンタの出力
側からディジタル出力を、D/Aコンバータの出力側か
らアナログ出力を取出すように構成したことを特徴とす
るディジタル電流検出装置。
[Claims] 1. In a current detection device, there is a circuit that converts the magnitude of current into voltage, and when the detection voltage detected by this circuit is higher than a predetermined reference voltage Er, the reference clock is increased ( down) and if low then down (up)
An up/down counter for counting is provided, and the output obtained by the up/down counter is taken out as a digital output and converted to an analog value through a D/A converter, and this analog value is set in a direction to cancel the detected voltage. A digital current detection device characterized in that it is configured to add. 2. The digital current detection device according to claim 1, wherein the reference voltage Er is variable. 3. A digital current detection device according to claim 1, characterized in that the digital output is taken out from the output side of the up/down counter and the analog output is taken out from the output side of the D/A converter.
JP2219662A 1990-08-20 1990-08-20 Digital current detector Expired - Lifetime JPH087243B2 (en)

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JPH04102070A true JPH04102070A (en) 1992-04-03
JPH087243B2 JPH087243B2 (en) 1996-01-29

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ID=16739014

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