電流檢測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種能利用一個(gè)磁芯來(lái)檢測(cè)出較寬范圍的電流、且在有過(guò)大電流流過(guò)時(shí)能可靠地檢測(cè)出該過(guò)大電流的電流檢測(cè)裝置。本發(fā)明包括：勵(lì)磁線圈(3)，其卷繞于將有測(cè)定電流流過(guò)的導(dǎo)線包圍的磁芯(2)；及振蕩電路(4)，其根據(jù)設(shè)定的閾值，產(chǎn)生在磁芯(2)處于飽和狀態(tài)或接近飽和的狀態(tài)下、使提供給勵(lì)磁線圈(3)的勵(lì)磁電流的磁性反轉(zhuǎn)的矩形波電壓。本發(fā)明還包括：占空比檢測(cè)電路(5)，其基于從振蕩電路(4)輸出的矩形波電壓的占空比變化，檢測(cè)測(cè)定電流；頻率檢測(cè)電路(7)，其基于從振蕩電路(4)輸出的矩形波電壓的頻率，檢測(cè)測(cè)定電流的過(guò)電流；以及振蕩振幅檢測(cè)電路(6)，其基于從振蕩電路(4)輸出的矩形波電壓的峰值，檢測(cè)測(cè)定電流的過(guò)電流。
【專利說(shuō)明】電流檢測(cè)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及可適用于漏電斷路器、漏電警報(bào)器等的電流檢測(cè)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 作為這種電流檢測(cè)裝置，提出并實(shí)施了具有各種結(jié)構(gòu)的裝置，但作為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能 檢測(cè)出微小電流的裝置，已知有磁通門型（flux gate)的電流傳感器（例如，參照專利文獻(xiàn) 1)。 該專利文獻(xiàn)1所記載的現(xiàn)有例的電流傳感器具有圖10(a)所示的結(jié)構(gòu)。即，該電流傳 感器包括軟質(zhì)磁性體制的構(gòu)成為形狀相同、大小相等的呈圓環(huán)狀的芯101及102、以及以相 等匝數(shù)卷繞于各芯101及102的勵(lì)磁線圈103、以跨越各芯101及102的方式一并卷繞的檢 測(cè)線圈104.
[0003] 勵(lì)磁線圈103與未圖示的交流電源相連接，而檢測(cè)線圈104與未圖示的檢測(cè)電路 相連接。而且，在兩個(gè)芯101及102的中心插入有作為測(cè)定電流的對(duì)象物的被測(cè)定導(dǎo)線105。 勵(lì)磁線圈103以對(duì)其通電時(shí)兩芯101及102中產(chǎn)生的磁場(chǎng)為反相而彼此抵消的方式卷 繞于芯101及102。
[0004] 而且，在勵(lì)磁線圈103中通電有勵(lì)磁電流iex時(shí)，各芯101及102中產(chǎn)生的磁通密 度B的經(jīng)時(shí)變化如圖10(b)所示。關(guān)于軟質(zhì)磁性體制的芯101及102的磁氣特性，在磁場(chǎng) 的大小Η處于規(guī)定范圍內(nèi)時(shí)，磁場(chǎng)的大小Η與磁通密度B處于線性關(guān)系。然而，若磁場(chǎng)的大 小Η超過(guò)規(guī)定值，則磁通密度Β成為不發(fā)生變化的磁飽和狀態(tài)，由于處于這種關(guān)系，因此，若 勵(lì)磁線圈103中通電有勵(lì)磁電流iex，則各芯101及102中產(chǎn)生的磁通密度Β如實(shí)線圖示的 那樣呈上下對(duì)稱的梯形波狀變化，且彼此處于錯(cuò)開180°相位的狀態(tài)。
[0005] 若在被測(cè)定導(dǎo)線105中如箭頭所示地向下通電有直流電流值I，則重疊有與該直 流部分相當(dāng)?shù)拇磐芏?，其結(jié)果是，磁通密度B如圖10(b)中虛線所示呈如下狀態(tài)：梯形波 中，上方的梯形波的寬度被擴(kuò)大，另一方面下方的梯形波的寬度被縮小。
[0006] 此處，若用正弦波（對(duì)應(yīng)于電動(dòng)勢(shì)）來(lái)呈現(xiàn)兩芯101及102中產(chǎn)生的磁通密度B的 變化，則成為如圖10(C)所示那樣。在該圖10(c)中，對(duì)應(yīng)于上述圖10(b)中實(shí)線圖示的梯 形波，如實(shí)線圖示的那樣呈現(xiàn)錯(cuò)開180°相位的頻率f的正弦波（電動(dòng)勢(shì)），由于它們錯(cuò)開 180°，因此相互抵消。另一方面，對(duì)應(yīng)于圖10(b)中虛線圖示的梯形波，圖10(c)中呈現(xiàn)虛 線圖示那樣的2倍頻率2f的二次諧波。該二次諧波的相位錯(cuò)開180°，因此，若相互重疊， 則成為如圖10(c)的最下部所示的正弦波信號(hào)，這由檢測(cè)線圈104檢測(cè)出。
[0007] 由該檢測(cè)線圈104捕捉到的檢測(cè)信號(hào)對(duì)應(yīng)于在被測(cè)定導(dǎo)線105中流過(guò)的直流的電 流值I，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行處理，從而能檢測(cè)出電流值I。 此外，作為其他現(xiàn)有例，提出了一種電流傳感器，其包括：一個(gè)以上的第1檢測(cè)變壓器， 其具有流過(guò)要檢測(cè)的電流的一次繞組、及與該一次繞組電絕緣且利用磁芯與一次繞組進(jìn)行 磁耦合的二次繞組；以及檢測(cè)單元，檢測(cè)單元具備：包含檢測(cè)出飽和并據(jù)此使磁化電流的 方向反轉(zhuǎn)的單元，且為了將上述磁芯周期性地驅(qū)動(dòng)成飽和狀態(tài)而向上述二次繞組交替提供 相反方向的磁化電流的單兀；以及TO出與所感測(cè)的電流實(shí)質(zhì)上成比例的TO出彳目7的處理單 元（例如，參照專利文獻(xiàn)2)。
[0008] 該電流傳感器還包括：低通濾波器，其與上述第1檢測(cè)變壓器的二次繞組相連接 并對(duì)因感測(cè)的電流而在上述二次繞組中被生成的磁化電流的低頻或直流分量進(jìn)行分離；以 及第2檢測(cè)變壓器，其具有使所感測(cè)的電流通過(guò)的一次繞組、二次繞組，該二次繞組的輸入 側(cè)與上述低通濾波器的輸出部相結(jié)合，其輸出側(cè)通過(guò)生成該電流傳感器的輸出信號(hào)的電阻 接地。 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)
[0009] 專利文獻(xiàn)1 :日本專利特開2000-162244號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)2 :日本專利第2923307號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】
發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0010] 然而，在上述專利文獻(xiàn)1所記載的現(xiàn)有例中，使用兩個(gè)芯101及102。使芯101及 102的磁氣特性完全一致實(shí)際上是較為困難的，因此，因該磁氣特性的差異，導(dǎo)致由勵(lì)磁電 流iex所引起的電壓無(wú)法完全抵消。這使與二次諧波分量相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)電壓的S/N比惡化， 存在難以檢測(cè)出微小電流這一未解決的問(wèn)題。
[0011] 此外，與從檢測(cè)線圈104輸出的電流值I對(duì)應(yīng)的二次諧波在電流值I過(guò)大時(shí)，如圖 10(b)中虛線圖示的那樣，梯形波的形狀發(fā)生變形，從而電流I和二次諧波分量的關(guān)系不再 是比例關(guān)系。由此，電流值I的檢測(cè)范圍受到限制，從而還存在無(wú)法檢測(cè)出較寬范圍的電流 這一未解決的問(wèn)題。
[0012] 此外，由于使用至少兩個(gè)芯，因此，還存在難以實(shí)現(xiàn)小型化、低成本化這一未解決 的問(wèn)題。 此外，在專利文獻(xiàn)2所記載的現(xiàn)有例中，需要設(shè)置第1檢測(cè)變壓器和第2檢測(cè)變壓器， 也存在無(wú)法利用一個(gè)磁芯檢測(cè)出較寬范圍的電流這一未解決的問(wèn)題。 進(jìn)一步地，在被測(cè)定電線中有過(guò)大的直流電流流過(guò)的情況下，還存在無(wú)法檢測(cè)出該過(guò) 大的直流電流這一未解決的問(wèn)題。
[0013] 因此，本發(fā)明著眼于上述問(wèn)題，其目的在于提供一種能利用一個(gè)磁芯來(lái)檢測(cè)出較 寬范圍的電流，且在有過(guò)大電流流過(guò)時(shí)能可靠地檢測(cè)出該過(guò)大電流的電流檢測(cè)裝置。 用于解決問(wèn)題的手段
[0014] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明具有以下結(jié)構(gòu)。 本發(fā)明的一個(gè)方式的電流檢測(cè)裝置的特征在于，包括：勵(lì)磁線圈，該勵(lì)磁線圈卷繞于將 有測(cè)定電流流過(guò)的導(dǎo)線包圍的磁芯；振蕩單元，該振蕩單元根據(jù)設(shè)定的閾值，產(chǎn)生在所述磁 芯處于飽和狀態(tài)或接近飽和狀態(tài)時(shí)，使提供給所述勵(lì)磁線圈的勵(lì)磁電流的磁性反轉(zhuǎn)的矩形 波電壓；電流檢測(cè)單元，該電流檢測(cè)單元基于從所述振蕩單元輸出的所述矩形波電壓的占 空比變化，檢測(cè)所述測(cè)定電流；第1過(guò)電流檢測(cè)單元，該第1過(guò)電流檢測(cè)單元基于從所述振 蕩單元輸出的所述矩形波電壓的頻率，檢測(cè)所述測(cè)定電流的過(guò)電流；以及第2過(guò)電流檢測(cè) 單元，該第2過(guò)電流檢測(cè)單元基于從所述振蕩單元輸出的所述矩形波電壓的峰值，檢測(cè)所 述測(cè)定電流的過(guò)電流。
[0015] 此外，所述電流檢測(cè)單元檢測(cè)所述矩形波電壓的占空比變化，根據(jù)該檢測(cè)結(jié)果，可 檢測(cè)出所述測(cè)定電流的第1過(guò)電流。所述第1過(guò)電流檢測(cè)單元檢測(cè)所述矩形波電壓的頻率 變化，根據(jù)該檢測(cè)結(jié)果，可檢測(cè)出所述測(cè)定電流的第2過(guò)電流。所述第2過(guò)電流檢測(cè)單元檢 測(cè)所述矩形波電壓的峰值變化，根據(jù)該檢測(cè)結(jié)果，可檢測(cè)出所述測(cè)定電流的第3過(guò)電流。 [0016] 此外，上述一個(gè)方式的電流檢測(cè)裝置還可包括輸出單元，該輸出單元在所述電流 檢測(cè)單元檢測(cè)出所述測(cè)定電流的第1過(guò)電流、所述第1過(guò)電流檢測(cè)單元檢測(cè)出所述測(cè)定電 流的第2過(guò)電流、或所述第2過(guò)電流檢測(cè)單元檢測(cè)出所述測(cè)定電流的第3過(guò)電流時(shí)，輸出所 述測(cè)定電流為過(guò)電流的信號(hào)。
[0017] 此外，本發(fā)明的其他方式的電流檢測(cè)裝置的特征在于，包括：勵(lì)磁線圈，該勵(lì)磁線 圈卷繞于將有測(cè)定電流流過(guò)的導(dǎo)線包圍的磁芯；振蕩單元，該振蕩單元根據(jù)設(shè)定的閾值，產(chǎn) 生在所述磁芯處于飽和狀態(tài)或接近飽和狀態(tài)時(shí)，使提供給所述勵(lì)磁線圈的勵(lì)磁電流的磁性 反轉(zhuǎn)的矩形波電壓；電流檢測(cè)單元，該電流檢測(cè)單元檢測(cè)從所述振蕩單元輸出的所述矩形 波電壓的占空比，根據(jù)該檢測(cè)結(jié)果，檢測(cè)所述測(cè)定電流是否為第1過(guò)電流；第1過(guò)電流檢測(cè) 單元，該第1過(guò)電流檢測(cè)單元檢測(cè)從所述振蕩單元輸出的所述矩形波電壓的頻率變化，根 據(jù)該檢測(cè)結(jié)果，檢測(cè)所述測(cè)定電流是否為第2過(guò)電流；以及第2過(guò)電流檢測(cè)單元，該第2過(guò) 電流檢測(cè)單元檢測(cè)從所述振蕩單元輸出的所述矩形波電壓的峰值變化，根據(jù)該檢測(cè)結(jié)果， 檢測(cè)所述測(cè)定電流是否為第3過(guò)電流。
[0018] 所述電流檢測(cè)單元可包括：占空比檢測(cè)電路，該占空比檢測(cè)電路檢測(cè)從所述振蕩 單元輸出的所述矩形波電壓的占空比；以及第1比較電路，該第1比較電路將占空比檢測(cè)電 路檢測(cè)出的占空比與預(yù)定的基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，在所述占空比為所述基準(zhǔn)值以下時(shí)，輸出表 示檢測(cè)出所述測(cè)定電流為第1過(guò)電流這一情況的信號(hào)。
[0019] 所述第1過(guò)電流檢測(cè)單元可包括：高通濾波電路，該高通濾波電路對(duì)從所述振蕩 單元輸出的所述矩形波電壓進(jìn)行濾波處理；第1絕對(duì)值檢測(cè)電路，該第1絕對(duì)值檢測(cè)電路檢 測(cè)所述高通濾波電路的輸出的絕對(duì)值；以及第2比較電路，該第2比較電路將所述第1絕對(duì) 值檢測(cè)電路檢測(cè)出的絕對(duì)值與預(yù)定的第1基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，在所述絕對(duì)值為所述第1基準(zhǔn) 值以上時(shí)，輸出表示檢測(cè)出所述測(cè)定電流為第2過(guò)大電流這一情況的信號(hào)。
[0020] 所述第2過(guò)電流檢測(cè)單元可包括：第2絕對(duì)值檢測(cè)電路，該第2絕對(duì)值檢測(cè)電路檢 測(cè)從所述振蕩單元輸出的所述矩形波電壓的絕對(duì)值；以及第3比較電路，該第3比較電路將 所述第2絕對(duì)值檢測(cè)電路檢測(cè)出的絕對(duì)值與預(yù)定的第2基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，在所述絕對(duì)值為 所述第2基準(zhǔn)值以下時(shí)，輸出表示檢測(cè)出所述測(cè)定電流為第3過(guò)大電流這一情況的信號(hào)。
[0021] 上述其他方式的電流檢測(cè)裝置還可包括或門電路，該或門電路輸入所述第1比較 電路的輸出信號(hào)、所述第2比較電路的輸出信號(hào)、以及所述第3比較電路的輸出信號(hào)。所述 輸出信號(hào)可分別為高電平的信號(hào)。 發(fā)明效果
[0022] 這樣，在本發(fā)明中，電流檢測(cè)單元基于從振蕩單元輸出的矩形波電壓的占空比變 化，檢測(cè)測(cè)定電流。 此外，第1過(guò)電流檢測(cè)單元基于從振蕩單元輸出的矩形波電壓的頻率，檢測(cè)過(guò)電流。 進(jìn)一步地，第2過(guò)電流檢測(cè)單元基于從振蕩單元輸出的矩形波電壓的峰值，檢測(cè)測(cè)定 電流的過(guò)電流。 因此，根據(jù)本發(fā)明，在導(dǎo)線中有過(guò)電流流過(guò)的情況下，無(wú)論振蕩單元有無(wú)停止，都能檢 測(cè)出該過(guò)電流。而且，根據(jù)本發(fā)明，在有過(guò)電流流過(guò)的情況下，能在較寬的檢測(cè)范圍內(nèi)高精 度地檢測(cè)出過(guò)電流。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1是表示本發(fā)明的電流檢測(cè)裝置的實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的圖。 圖2是將圖1的各部分的結(jié)構(gòu)具體化的圖。 圖3是表不振蕩電路的具體結(jié)構(gòu)的電路圖。 圖4是說(shuō)明磁芯的B-H特性曲線的圖。 圖5是說(shuō)明測(cè)定電流I = 0時(shí)的磁芯與振蕩電路的關(guān)系的圖。 圖6是說(shuō)明測(cè)定電流I處于0?L的范圍內(nèi)時(shí)的磁芯與振蕩電路的關(guān)系的圖。 圖7是說(shuō)明測(cè)定電流I處于L?12的范圍內(nèi)時(shí)的磁芯與振蕩電路的關(guān)系的圖。 圖8是說(shuō)明測(cè)定電流I為13以上時(shí)的磁芯與振蕩電路的關(guān)系的圖。 圖9是表示實(shí)施方式的各部分的波形例的波形圖。 圖10是說(shuō)明現(xiàn)有裝置的圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面，基于【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的實(shí)施方式。
[實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)] 圖1是表示本發(fā)明的電流檢測(cè)裝置的實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的圖。圖2是將圖1的各部分的 結(jié)構(gòu)具體化的圖。圖3是表示振蕩電路的具體結(jié)構(gòu)的電路圖。 如圖1所示，本實(shí)施方式的電流檢測(cè)裝置用于檢測(cè)導(dǎo)線la、lb中流過(guò)的電流la、lb之 差即檢測(cè)測(cè)定電流I，在導(dǎo)線la、lb周圍配置有環(huán)狀的磁芯2。即，導(dǎo)線la、lb插入到磁芯 2內(nèi)。
[0025] 導(dǎo)線la、lb設(shè)置于例如漏電檢測(cè)等的對(duì)象物，是例如有10A?800A的往返電流I 流過(guò)的導(dǎo)線，雖然在健全狀態(tài)下，導(dǎo)線la、lb中流過(guò)的電流之和為零（0)，但若因漏電或接 地短路等而導(dǎo)致導(dǎo)線la、lb中流過(guò)的電流之和不為零，則在導(dǎo)線la、lb中有作為檢測(cè)對(duì)象 的例如15mA?500mA左右的微小差異電流流過(guò)。
[0026] 而且，本實(shí)施方式中，如圖1所示，包括勵(lì)磁線圈3、振蕩電路4、占空檢測(cè)電路5、振 湯振幅檢測(cè)電路6、頻率檢測(cè)電路7、及兩個(gè)或門電路9a、9b。此處，振湯振幅檢測(cè)電路6和 頻率檢測(cè)電路7構(gòu)成過(guò)電流檢測(cè)電路8。 另外，振蕩電路4、占空檢測(cè)電路5分別相當(dāng)于本發(fā)明的振蕩單元、電流檢測(cè)單元。此 夕卜，頻率檢測(cè)電路7、振蕩振幅檢測(cè)電路6分別相當(dāng)于本發(fā)明的第1過(guò)電流檢測(cè)單元、第2過(guò) 電流檢測(cè)單元。
[0027] 在磁芯2上，勵(lì)磁線圈3以規(guī)定匝數(shù)進(jìn)行卷繞，從振蕩電路4對(duì)該勵(lì)磁線圈3提供 勵(lì)磁電流。 振蕩電路4如后所述，根據(jù)設(shè)定的閾值，產(chǎn)生在磁芯2處于飽和狀態(tài)或接近飽和的狀態(tài) 下、將提供給勵(lì)磁線圈3的勵(lì)磁電流的磁性反轉(zhuǎn)的矩形波電壓。
[0028] 因此，如圖3所不，振蕩電路4包括作為比較器進(jìn)彳丁動(dòng)作的運(yùn)算放大器11。在該運(yùn) 算放大器11的輸出側(cè)與反轉(zhuǎn)輸入側(cè)之間連接有勵(lì)磁線圈3。此外，運(yùn)算放大器11的反轉(zhuǎn)輸 入側(cè)經(jīng)由電阻12接地，運(yùn)算放大器11的非反轉(zhuǎn)輸入側(cè)連接在分壓電阻13及14之間，該分 壓電阻13及14串聯(lián)連接在運(yùn)算放大器11的輸出側(cè)及接地之間。運(yùn)算放大器11的輸出側(cè) 連接到輸出端子15。
[0029] 占空檢測(cè)電路5如后所述，基于振蕩電路4的輸出電壓Va，檢測(cè)輸出電壓Va的占 空比，基于該檢測(cè)結(jié)果，檢測(cè)測(cè)定電流I。此外，占空檢測(cè)電路5基于檢測(cè)出的占空比，檢測(cè) 測(cè)定電流I是否為第1過(guò)電流，在檢測(cè)出第1過(guò)電流時(shí)，將表示這一情況的高電平信號(hào)輸出 到或門電路9b。 頻率檢測(cè)電路7如后所述，基于振蕩電路4的輸出電壓Va的頻率，檢測(cè)測(cè)定電流I是 否為第2過(guò)電流，在檢測(cè)出第2過(guò)電流時(shí)，將表示這一情況的高電平的信號(hào)輸出到或門電路 9a〇
[0030] 振蕩振幅檢測(cè)電路6如后所述，基于從振蕩電路4輸出的輸出電壓Va的峰值，檢 測(cè)測(cè)定電流I是否為第3過(guò)電流，在檢測(cè)出第3過(guò)電流時(shí)，將表示這一情況的高電平的信號(hào) 輸出到或門電路9a。 或門電路9a對(duì)頻率檢測(cè)電路7的輸出信號(hào)和振蕩振幅電路6的輸出信號(hào)進(jìn)行邏輯和 處理，將其處理結(jié)果輸出到或門電路％。此外，或門電路9b對(duì)占空檢測(cè)電路5的輸出信號(hào) 和或門電路9a的輸出信號(hào)進(jìn)行邏輯和處理。
[0031] 接下來(lái),參照?qǐng)D2,對(duì)圖1所示的占空檢測(cè)電路5、振蕩振幅檢測(cè)電路6、及頻率檢測(cè) 電路7各自的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。 如圖2所示，占空檢測(cè)電路5包括占空比檢測(cè)電路51和比較電路52。 占空比檢測(cè)電路51檢測(cè)從振蕩電路4輸出的輸出電壓Va的占空比。比較電路52將占 空比檢測(cè)電路51檢測(cè)出的占空比與預(yù)定的基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，在該占空比為基準(zhǔn)值以下時(shí)， 輸出表不檢測(cè)出過(guò)大電流這一,清況的高電平的信號(hào)。
[0032] 如圖2所示，頻率檢測(cè)電路7包括高通濾波電路71、絕對(duì)值檢測(cè)電路72、及比較電 路（比較器）73。 高通濾波電路71對(duì)從振蕩電路4輸出的輸出電壓Va進(jìn)行濾波處理并輸出。絕對(duì)值檢 測(cè)電路72檢測(cè)高通濾波電路71的輸出電壓的絕對(duì)值。比較電路73將絕對(duì)值檢測(cè)電路72 檢測(cè)出的絕對(duì)值與預(yù)定的基準(zhǔn)電壓VI進(jìn)行比較，在該絕對(duì)值為基準(zhǔn)電壓VI以上時(shí)，輸出高 電平的信號(hào)，以作為表示檢測(cè)出過(guò)大電流這一情況的信號(hào)。
[0033] 如圖2所示，振蕩振幅檢測(cè)電路6包括絕對(duì)值檢測(cè)電路61和比較電路（比較 器）62。 絕對(duì)值檢測(cè)電路61檢測(cè)從振蕩電路4輸出的輸出電壓Va的絕對(duì)值（峰值）。比較電 路62將絕對(duì)值檢測(cè)電路61檢測(cè)出的絕對(duì)值與預(yù)定的基準(zhǔn)電壓V2進(jìn)行比較，在該絕對(duì)值為 基準(zhǔn)電壓V2以下時(shí)，輸出高電平的信號(hào)，以作為表不檢測(cè)出過(guò)大電流這'清況的信號(hào)。 [0034][實(shí)施方式的動(dòng)作] 下面，參照【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】實(shí)施方式的動(dòng)作例。 (振蕩電路的動(dòng)作） 首先，參照?qǐng)D3,對(duì)振蕩電路4的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。 該振蕩電路4中，將分壓電阻13及14的連接點(diǎn)E的閾值電壓Vth提供到運(yùn)算放大器 11的非反轉(zhuǎn)輸入側(cè)，將該閾值電壓Vth與勵(lì)磁線圈3及電阻12的連接點(diǎn)D的電壓Vd進(jìn)行 比較，其比較輸出作為矩形波的輸出電壓Va從輸出側(cè)輸出（例如參照?qǐng)D9(b)?（d))。
[0035] 若運(yùn)算放大器11的輸出側(cè)的輸出電壓Va變成高電平，則將其施加于勵(lì)磁線圈3。 因此，利用與輸出電壓Va和電阻12的電阻值R12相對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁電流込來(lái)對(duì)勵(lì)磁線圈3進(jìn) 行勵(lì)磁。此時(shí)，如圖9(a)所示，勵(lì)磁電流込以由勵(lì)磁線圈3的電感值L和電阻12的電阻 值R12決定的時(shí)間常數(shù)上升。
[0036] 此時(shí)，運(yùn)算放大器11的非反轉(zhuǎn)輸入側(cè)連接有電阻13與電阻14的連接點(diǎn)4,因此， 由電阻13和電阻14分壓得到的電壓作為閾值電壓Vth而輸入。另一方面，運(yùn)算放大器11 的反轉(zhuǎn)輸入側(cè)的勵(lì)磁線圈3與電阻12的連接點(diǎn)D的電壓Vd隨著勵(lì)磁線圈3的勵(lì)磁電流込 的增加而增加。若該電壓Vd = R12XL超過(guò)閾值電壓Vth，則運(yùn)算放大器11的輸出電壓Va 反轉(zhuǎn)成低電平。
[0037] 由此，勵(lì)磁線圈3中流過(guò)的勵(lì)磁電流込的極性反轉(zhuǎn)，勵(lì)磁電流込以由勵(lì)磁線圈3 的電感值L和電阻R12的電阻值R12決定的時(shí)間常數(shù)減少。 此時(shí)，關(guān)于閾值電壓Vth，由于輸出電壓Va變成低電平，因此，閾值電壓Vth也變成低電 壓。然后，連接點(diǎn)D的電壓Vd隨著勵(lì)磁線圈3的勵(lì)磁電流込的減少而減少，在低于閾值電 壓Vth時(shí)，運(yùn)算放大器11的輸出電壓Va如圖9(b)?（d)所示那樣反轉(zhuǎn)成高電平。
[0038] 圖9(a)中，設(shè)從高電平變?yōu)榈碗娖降拈撝祫?lì)磁線圈電流為Ι?2，從低電平變?yōu)楦唠?平的閾值勵(lì)磁線圈電流為I u。 通過(guò)這樣的動(dòng)作，如圖9(b)?（d)所示，振蕩電路4的輸出電壓Va成為交替重復(fù)高電 平和低電平的矩形波電壓，振蕩電路4作為無(wú)穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器而進(jìn)行動(dòng)作。而且，如圖9 (a) 所示，勵(lì)磁線圈3的勵(lì)磁電流成為交替重復(fù)增加和減少的鋸齒狀波電流。
[0039] 此外，磁芯2的芯材質(zhì)采用具有高磁導(dǎo)率μ的軟磁性材料。在卷繞于使用這種芯 的環(huán)狀圈磁芯的勵(lì)磁線圈中有電流流過(guò)時(shí)，因該電流在芯中產(chǎn)生磁場(chǎng)Η，在芯內(nèi)部產(chǎn)生磁通 密度Β的磁通。關(guān)于芯的磁場(chǎng)Η和磁通密度的特性（Β-Η特性），如圖4所示，在磁場(chǎng)Η增加 時(shí)，磁通密度Β急劇上升。然后，在磁場(chǎng)Η為某一值以上時(shí)，磁通密度Β的上升變緩，之后， 達(dá)到磁通密度飽和的飽和區(qū)域（飽和磁通密度Bs)。
[0040] (磁芯和振湯電路的關(guān)系） 接下里，對(duì)磁芯2和振蕩電路4的關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明。 此處，磁芯2的B-H特性實(shí)際上如圖4的實(shí)線所示那樣具有磁滯。然而，為了使說(shuō)明易 于理解，設(shè)磁芯2的B-H特性具有圖4的虛線所示的磁滯的中心值的特性。
[0041] 現(xiàn)設(shè)為將來(lái)自振蕩電路4的矩形波電壓施加到卷繞于磁芯2的勵(lì)磁線圈3。此時(shí)， 在磁芯2的環(huán)狀圈內(nèi)流過(guò)的測(cè)定電流I = 0的情況下，磁芯2的內(nèi)部的磁場(chǎng)Η及磁通密度 Β中，圖5 (a)的Β-Η特性的粗線部分為動(dòng)作區(qū)域。S卩，磁芯2的內(nèi)部的磁場(chǎng)Η及磁通密度Β 在正側(cè)及負(fù)側(cè)為對(duì)稱的狀態(tài)下使用。
[0042] 此外，若設(shè)磁芯2的平均磁路長(zhǎng)度為lm、勵(lì)磁線圈3卷繞于磁芯2的匝數(shù)為Ν，則由 于存在NX込= HXlm的關(guān)系，因此，磁場(chǎng)Η與勵(lì)磁電流込成比例，且由于磁導(dǎo)率μ為B-H 特性的斜率（μ = dB/dH)，因此，勵(lì)磁電流L與磁導(dǎo)率μ的關(guān)系可由圖5(b)來(lái)表示。 此外，勵(lì)磁線圈3的電感值L可由下式來(lái)表示。
[0043] [數(shù)學(xué)式1]

【權(quán)利要求】
1. 一種電流檢測(cè)裝置，其特征在于，包括： 勵(lì)磁線圈，該勵(lì)磁線圈卷繞于磁芯，該磁芯包圍供測(cè)定電流流動(dòng)的導(dǎo)線； 振蕩單元，該振蕩單元根據(jù)設(shè)定的閾值，產(chǎn)生在所述磁芯處于飽和狀態(tài)或接近飽和狀 態(tài)時(shí)，將提供給所述勵(lì)磁線圈的勵(lì)磁電流的磁性反轉(zhuǎn)的矩形波電壓； 電流檢測(cè)單元，該電流檢測(cè)單元基于從所述振蕩單元輸出的所述矩形波電壓的占空比 變化，檢測(cè)所述測(cè)定電流； 第1過(guò)電流檢測(cè)單元，該第1過(guò)電流檢測(cè)單元基于從所述振蕩單元輸出的所述矩形波 電壓的頻率，檢測(cè)所述測(cè)定電流的過(guò)電流；以及 第2過(guò)電流檢測(cè)單元，該第2過(guò)電流檢測(cè)單元基于從所述振蕩單元輸出的所述矩形波 電壓的峰值，檢測(cè)所述測(cè)定電流的過(guò)電流。
2. 如權(quán)利要求1所述的電流檢測(cè)裝置，其特征在于， 所述電流檢測(cè)單元檢測(cè)所述矩形波電壓的占空比變化，根據(jù)該檢測(cè)結(jié)果，檢測(cè)出所述 測(cè)定電流的第1過(guò)電流， 所述第1過(guò)電流檢測(cè)單元檢測(cè)所述矩形波電壓的頻率變化，根據(jù)該檢測(cè)結(jié)果，檢測(cè)出 所述測(cè)定電流的第2過(guò)電流， 所述第2過(guò)電流檢測(cè)單元檢測(cè)所述矩形波電壓的峰值變化，根據(jù)該檢測(cè)結(jié)果，檢測(cè)出 所述測(cè)定電流的第3過(guò)電流。
3. 如權(quán)利要求2所述的電流檢測(cè)裝置，其特征在于， 還包括輸出單元，該輸出單元在所述電流檢測(cè)單元檢測(cè)出所述測(cè)定電流的第1過(guò)電 流、所述第1過(guò)電流檢測(cè)單元檢測(cè)出所述測(cè)定電流的第2過(guò)電流、或所述第2過(guò)電流檢測(cè)單 元檢測(cè)出所述測(cè)定電流的第3過(guò)電流時(shí)，輸出所述測(cè)定電流為過(guò)電流的信號(hào)。
4. 一種電流檢測(cè)裝置，其特征在于，包括： 勵(lì)磁線圈，該勵(lì)磁線圈卷繞于磁芯，該磁芯包圍供測(cè)定電流流動(dòng)的導(dǎo)線； 振蕩單元，該振蕩單元根據(jù)設(shè)定的閾值，產(chǎn)生在所述磁芯處于飽和狀態(tài)或接近飽和狀 態(tài)下時(shí)，將提供給所述勵(lì)磁線圈的勵(lì)磁電流的磁性反轉(zhuǎn)的矩形波電壓； 電流檢測(cè)單元，該電流檢測(cè)單元檢測(cè)從所述振蕩單元輸出的所述矩形波電壓的占空 t匕，根據(jù)該檢測(cè)結(jié)果，檢測(cè)所述測(cè)定電流是否為第1過(guò)電流； 第1過(guò)電流檢測(cè)單元，該第1過(guò)電流檢測(cè)單元檢測(cè)從所述振蕩單元輸出的所述矩形波 電壓的頻率變化，根據(jù)該檢測(cè)結(jié)果，檢測(cè)出所述測(cè)定電流是否為第2過(guò)電流；以及 第2過(guò)電流檢測(cè)單元，該第2過(guò)電流檢測(cè)單元檢測(cè)從所述振蕩單元輸出的所述矩形波 電壓的峰值變化，根據(jù)該檢測(cè)結(jié)果，檢測(cè)出所述測(cè)定電流是否為第3過(guò)電流。
5. 如權(quán)利要求4所述的電流檢測(cè)裝置，其特征在于， 所述電流檢測(cè)單元包括： 占空比檢測(cè)電路，該占空比檢測(cè)電路檢測(cè)從所述振蕩單元輸出的所述矩形波電壓的占 空比；以及 第1比較電路，該第1比較電路將占空比檢測(cè)電路檢測(cè)出的占空比與預(yù)定的基準(zhǔn)值進(jìn) 行比較，在所述占空比為所述基準(zhǔn)值以下時(shí)，輸出表示所述測(cè)定電流被檢測(cè)為第1過(guò)電流 的信號(hào)。
6. 如權(quán)利要求4或5所述的電流檢測(cè)裝置，其特征在于， 所述第1過(guò)電流檢測(cè)單元包括： 高通濾波電路，該高通濾波電路對(duì)從所述振蕩單元輸出的所述矩形波電壓進(jìn)行濾波處 理； 第1絕對(duì)值檢測(cè)電路，該第1絕對(duì)值檢測(cè)電路檢測(cè)所述高通濾波電路的輸出的絕對(duì)值； 以及 第2比較電路，該第2比較電路將所述第1絕對(duì)值檢測(cè)電路檢測(cè)出的絕對(duì)值與預(yù)定的 第1基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，在所述絕對(duì)值為所述第1基準(zhǔn)值以上時(shí)，輸出表示所述測(cè)定電流被檢 測(cè)為第2過(guò)大電流的信號(hào)。
7. 如權(quán)利要求4至6中任一項(xiàng)所述的電流檢測(cè)裝置，其特征在于， 所述第2過(guò)電流檢測(cè)單元包括： 第2絕對(duì)值檢測(cè)電路，該第2絕對(duì)值檢測(cè)電路檢測(cè)從所述振蕩單元輸出的所述矩形波 電壓的絕對(duì)值；以及 第3比較電路，該第3比較電路將所述第2絕對(duì)值檢測(cè)電路檢測(cè)出的絕對(duì)值與預(yù)定的 第2基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，在所述絕對(duì)值為所述第2基準(zhǔn)值以下時(shí)，輸出表示所述測(cè)定電流被檢 測(cè)為第3過(guò)大電流的信號(hào)。
8. 如權(quán)利要求7所述的電流檢測(cè)裝置，其特征在于， 還包括或門電路，該或門電路輸入所述第1比較電路的輸出信號(hào)、所述第2比較電路的 輸出信號(hào)、以及所述第3比較電路的輸出信號(hào)， 所述輸出信號(hào)分別為高電平的信號(hào)。
【文檔編號(hào)】G01R19/165GK104067134SQ201380005543
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2013年2月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月29日
【發(fā)明者】野寺俊夫, 高橋康弘, 橋本貴, 細(xì)岡洋平 申請(qǐng)人:富士電機(jī)機(jī)器制御株式會(huì)社