KR20070042562A

KR20070042562A - 검출기

Info

Publication number: KR20070042562A
Application number: KR1020077004639A
Authority: KR
Inventors: 마사카즈 고바야시
Original assignee: 가부시키가이샤 다무라 세이사쿠쇼
Priority date: 2004-07-30
Filing date: 2005-07-28
Publication date: 2007-04-23
Also published as: JP2006038799A; WO2006011560A1; CN1993623A; US20090128131A1; EP1788398A1

Abstract

본 발명은 실장 면적의 증가나 제조 비용의 상승을 수반하지 않고, 측정 레인지의 전환을 간단하게 하는 것을 가능하게 하는 검출기를 제공한다. 이 때문에, 본 발명은 게인과 오프셋을 각각 나타내는 디지털 값을 1개의 그룹으로 하여, 이 디지털 값의 그룹을 복수 기억하고 있는 EEPROM(4)과, 복수 그룹중에서 1조의 디지털 값을 읽어내기 위한 지시를 EEPROM(4)에 가하는 지시수단과, 지시수단에 의해 읽혀진 게인 및 오프셋의 디지털 값을 아날로그 값으로 변환하는 각각의 DA컨버터(5A,5B)와, DA컨버터(5A,5B)로부터의 출력에 의해 게인 및 오프셋을 조정하고, 이 후, 검출한 결과를 출력하는 전류 센서(6)를 갖도록 하고 있다.

검출기, 전류센서, 측정레인지 전환

Description

검출기{DETECTOR}

본 발명은 전류 등을 검출하는 검출기에 관한 것이다.

검출기에는 여러 종류가 있지만, 예를 들면 전류 검출기에는 복수의 측정 레인지를 가진 것이 있다. 이러한 전류 검출기를 도 4에 나타낸다. 도 4의 전류 검출기는 10[A]/20[A]의 전환 가능한 것으로서, 전류 코일(101,102)과, 홀 센서 (103)와, 증폭기(104)를 구비하고 있다. 전류 검출기의 측정 레인지를 10[A]로 할 경우, 전류 코일(101)과 전류 코일(102)을 직렬로 접속하여, 피측정전류를 전류 코일(101)로부터 전류 코일(102)에 흐르게 한다. 이때, 전류 코일(101,102)에 발생하는 자계를 홀 센서(103)가 검출하고, 이어서 홀 센서(103)가 출력하는 검출 신호를 증폭기(104)가 증폭한다. 한편, 증폭기(104)는 플러스(+)와 마이너스(-)의 전원에 의해서 구동된다.

이렇게 해서, 도 4의 전류 검출기에 의해, 10[A]의 측정 레인지에서 전류의 검출이 이루어진다.

도 4의 전류 검출기를 20[A]의 측정 레인지로 변경할 경우, 도 5에 나타낸 바와 같이, 전류 코일(101)과 전류 코일(102)을 병렬로 접속하여, 전류 코일(101)과 전류 코일(102)에 피측정전류를 동시에 흐르게 한다. 이렇게 함으로써, 전류 코일(101)과 전류 코일(102)을 직렬로 접속하는 경우에 비해서 큰 피측정전류를 흐르게 할 수 있어, 측정 레인지가 전환되게 된다.

그러나, 먼저 설명한 종래의 전류 검출기에는 다음의 과제가 있다. 즉, 종래의 전류 검출기에서는 전류 코일(101,102)의 접속 상태를 바꾸는 것에 의해 측정 레인지를 전환하고 있으므로, 전류 검출기가 복수의 측정 레인지를 가진 경우, 2개 이상의 전류 코일이 필요하다. 이 때문에, 실장(實裝) 면적의 증가나, 제조 비용의 상승으로 이어진다. 또한, 전류 검출기를 실장한 다음에, 측정 레인지를 변경할 경우, 전류 코일(101,102)의 접속 상태를 바꾸기 위해서, 전류 코일(101,102)이 부착되어 있는 기판 패턴을 변경할 필요가 있다. 이 때문에, 측정 레인지의 전환이 곤란하다.

본 발명은 상기의 과제를 해결하여, 실장 면적의 증가나 제조의 비용 상승을 수반하지 않고, 측정 레인지의 전환을 간단하게 하는 것을 가능하게 하는 검출기를 제공하는 것에 있다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

상기 과제를 해결하기 위해서, 청구항 1의 발명은 게인과 오프셋을 각각 나타내는 디지털 값을 하나의 그룹으로 하여, 이 디지털 값의 그룹을 복수 기억하고 있는 기억수단과, 상기 복수 그룹 중에서 1조의 디지털 값을 읽어내기 위한 지시를 상기 기억수단에 가하는 지시수단과, 상기 지시수단에 의해 읽혀진 게인 및 오프셋의 디지털 값을 아날로그값으로 변환하는 각각의 DA 컨버터와, 상기 DA 컨버터로부터의 출력에 의해 게인 및 오프셋을 조정하고, 이후, 검출한 결과를 출력하는 검출 수단을 가진 것을 특징으로 하는 검출기이다.

청구항 2의 발명은 청구항 1에 기재된 검출기에 있어서, 상기 기억수단은 전기적으로 디지털 신호를 고쳐 쓸 수 있는 비휘발성 메모리인 것을 특징으로 한다.

청구항 3의 발명은 청구항 2에 기재된 검출기에 있어서, 상기 비휘발성 메모리가 기억하고 있는 게인 및 오프셋의 값을 고쳐 쓰는 고쳐쓰기수단을 가진 것을 특징으로 한다.

도 1은 실시형태 1에 의한 전류 검출기를 나타내는 블록도이다.

도 2는 도 1의 검출 회로를 나타내는 블록도이다.

도 3은 실시형태 2에 의한 전류 검출기를 나타내는 블록도이다.

도 4는 종래의 전류 검출기를 나타내는 블록도이다.

도 5는 도 4의 전류 검출기의 측정 레인지를 변경한 모양을 나타내는 블록도이다.

[부호의 설명]

1 : CPU 1A : 데이터 버스

2 : ROM 3 : 스위치 회로

4 : EEPROM 4A∼4C : 데이터 그룹

4D : 선택 테이블 5A, 5B : DA컨버터

6 : 전류 센서 6A : 게인 조정 회로

6B : 오프셋 조정 회로 6C : 검출 회로

6D : 증폭회로 61 : 전류 코일

62 : 홀 센서 11 : AD컨버터

다음에, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 이용하여 상세하게 설명한다. 이하의 실시형태에서는 본 발명을 전류 검출기에 적용했을 경우를 예로 하고 있다.

[실시형태 1]

본 실시형태에 의한 전류 검출기를 도 1에 나타낸다. 이 전류 검출기는 CPU (Central Processing Unit)(1), ROM(Read Only Memory)(2), 스위치 회로(3), 기억수단으로서 비휘발성 메모리, 예를 들면 EEPROM(이이피롬: Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)(4), DA(Digital-Analog) 컨버터(5A,5B), 및 전류 센서(6)를 구비하고 있다. ROM(2)과 스위치 회로(3)와 EEPROM(4)은 데이터 버스 (1A)를 통하여 CPU(1)에 접속되어 있다.

전류 센서(6)는 전류를 검출하기 위한 것으로, 게인 조정 회로(6A)와 오프셋 조정 회로(6B)와 검출 회로(6C)와 증폭회로(6D)를 구비하고 있다. 검출 회로(6C)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 피측정전류가 흐르는 전류 코일(61)과 홀 센서(62)를 구비하고 있다. 홀 센서(62)는 피측정전류가 흘렀을 때에 전류 코일(61)이 발생하는 자계를 검출하고, 검출 신호를 증폭회로(6D)에 출력한다. 증폭회로(6D)는 홀 센서(62)로부터의 검출 신호를 증폭하여 출력한다. 즉, 증폭회로(6D)는 전류 검출의 결과를 나타내는 검출 신호를 출력한다.

전류 센서(6)는 스위치 회로(3)에 의해 측정 레인지가 선택되면, 이 측정 레인지에 대응하는 감도 변경을 실시해서, 전류의 측정 정밀도를 확보한다. 이 때문에, 게인 조정 회로(6A)는 증폭회로(6D)의 게인을 조정하고, 오프셋 조정 회로(6B)는 증폭회로(6D)의 오프셋을 조정한다. 전류 센서(6)의 게인 조정은 증폭회로(6D)의 증폭도를 결정하고, 오프셋 조정은 증폭회로(6D)의 제로점을 결정한다. 증폭회로(6D)의 조정시에, 게인 조정 회로(6A)는 DA컨버터(5A)로부터의 게인 조정 신호를 기본으로 하고, 오프셋 조정 회로(6B)는 DA컨버터(5B)로부터의 오프셋 조정 신호를 기본으로 한다.

EEPROM(4)은 전류 센서(6)의 감도 변경시에 필요한 설정 데이터를 기억하고 있다. 구체적으로는, 전류 센서(6)의 게인과 오프셋을 각각 나타내는 디지털 값을 1개의 그룹으로 하고, 디지털 값의 그룹을 복수 기억하고 있다. 본 실시형태에서는, EEPROM(4)은 전류 센서(6)의 10[A]용의 설정 데이터로서 데이터 그룹(4A)을 기억하고, 전류 센서(6)의 20[A]용의 설정 데이터로서 데이터 그룹(4B)을 기억하고 있다. 또한, EEPROM(4)은 전류 센서(6)의 30[A]용의 설정 데이터로서, 데이터 그룹(4C)를 기억하고 있다. 복수의 데이터그룹(4A∼4C)은 10[A]/20[A]/30[A]의 측정 레인지를 전환할 때에, 전류 센서(6)를 조정하기 위해서 필요하다. 각 측정 레인지에 대응하는 감도에 따라서, 전류 센서(6)의 게인 및 오프셋의 값이 바뀌고, 또한, 전류 센서에 의해서도 각각 값이 다르므로, 각 데이터 그룹(4A∼4C)의 게인 및 오프셋의 값은 제조 공정에서 미리 조정된다.

또한, EEPROM(4)은 선택 테이블(4D)을 구비하고 있다. 선택 테이블(4D)은 CPU(1)로부터의 선택 신호와, 데이터 그룹(4A∼4C)과의 대응 관계를 나타내는 데이터이다. 그리고, EEPROM(4)은 CPU(1)로부터 선택 신호를 받아들이면, 선택 테이블 (4D)을 참조하여, 데이터그룹(4A∼4C)중에서 선택 신호에 대응하는 그룹의 게인과 오프셋의 값을 읽어내어, 이들 값을 게인 조정 신호 및 오프셋 조정 신호로서 DA 컨버터(5A) 및 DA컨버터(5B)에 각각 출력한다.

이러한 각 데이터를 기억하는 EEPROM(4)은 전기적인 고쳐쓰기가 가능하므로, 데이터그룹(4A∼4C)의 오프셋 및 게인의 수정이나, 새로운 데이터 그룹의 추가가 가능하다. EEPROM(4)에 대해서, 1회만 쓰기가 가능한 원타임 기능이나, 쓰기를 금지하는 기록방지 기능을 갖게 함으로써, 부주의한 데이터의 고쳐쓰기를 방지할 수 있다. 게인 및 오프셋의 수정이나 추가는 예를 들면 인터페이스(도시를 생략)에 입력 기기(도시를 생략)를 접속하고, 이 입력 기기로부터 CPU(1)에 수정·추가의 데이터를 보내는 것으로 실시할 수 있다. 이 경우에는 입력 기기 및 CPU(1)가 EEPROM(4)의 고쳐쓰기를 실시하는 고쳐쓰기수단이다.

DA컨버터(5)는 EEPROM(4)로부터의 디지털의 게인 조정 신호를 아날로그의 게인 조정신호로 변환하고, DA컨버터(5B)는 EEPROM(4)로부터의 디지털의 오프셋 조정 신호를 아날로그의 오프셋 조정 신호로 변환한다.

스위치 회로(3)는 전류 센서(6)의 측정 레인지를 전환하기 위한 것이다. 작업자가 스위치 회로(3)를 조작하여, 10[A], 20[A], 30[A]중에서 측정 레인지를 선택하면, 선택된 측정 레인지에 대응하는 디지털의 선택 신호가 CPU(1)에 보내진다.

CPU(1)는 ROM(2)에 기억되어 있는 순서에 따라서, 전류 검출기에 관한 각종 의 제어 등을 한다. 이러한 제어 등에 더하여, CPU(1)는 스위치 회로(3)로부터의 선택 신호를 데이터 버스(1A)를 경유하여 받아들이면, 이 선택 신호를 마찬가지로 데이터 버스(1A)를 통하여 EEPROM(4)에 출력한다.

본 실시형태에 의한 전류 검출기는 상기의 구성이다. 이 전류 검출기를 사용할 때에, 작업자는 스위치 회로(3)를 조작하여 측정 레인지를 선택한다. 스위치 회로(3)는 선택된 측정 레인지를 나타내는 선택 신호를 CPU(1)에 출력한다. CPU (1)는 선택 신호를 받아들이면, 이 신호를 EEPROM(4)에 보낸다. EEPROM(4)은 선택 신호를 받아들이면, 선택 테이블(4D)을 참조하여, 데이터 그룹(4A∼4C) 중에서 선택 신호에 대응하는 그룹의 게인과 오프셋의 값을 읽어내어, 이들 값을 게인 조정 신호 및 오프셋 조정 신호로서 DA컨버터(5A) 및 DA컨버터(5B)에 각각 출력한다. DA컨버터(5A)는 디지털의 게인 조정 신호를 아날로그로 변환하여 전류 센서(6)의 게인 조정 회로(6A)에 출력하고, DA컨버터(5B)는 디지털의 오프셋 조정 신호를 아날로그로 변환하여 오프셋 조정 회로(6B)에 출력한다. 전류 센서(6)의 게인 조정 회로(6A)는 DA컨버터(5A)로부터의 게인 조정 신호를 기초로 하여 증폭회로(6D)의 게인을 조정하고, 오프셋 조정 회로(6B)는 DA컨버터(5B)로부터의 오프셋 조정 신호를 기초로 하여 증폭회로(6D)의 오프셋을 조정한다. 이렇게 해서, 스위치 회로(3)에 의해 선택된 레인지에 의한 측정이 가능한 상태가 된다.

이렇게, 본 실시형태에 의해, 레인지 전환이 가능한 멀티 레인지의 전류 검출기를 제공하는 것이 가능하다. 또한, 측정 레인지를 전환할 때에는 EEPROM(4)의 게인과 오프셋의 값을 이용하므로, 전류 코일의 접속을 변경하지 않고, 도 2에 나 타내는 검출 회로(6C)를 그대로 이용하여, 복수의 측정 레인지에 대응할 수 있다. 이 결과, 측정 정밀도를 향상할 수 있고, 실장 면적의 증가나, 제조 비용의 상승을 억제할 수 있다. 또한, 전류 검출기를 실장한 다음에도, 레인지 범위의 변경 등의 필요에 따라서, EEPROM(4)의 데이터 그룹의 값을 변경하면, 레인지 변경 등을 용이하게 실시할 수 있다.

[실시형태 2]

본 실시형태에 의한 전류 검출기를 도 3에 나타낸다. 한편, 본 실시형태에서는 먼저 설명한 도 1의 전류 검출기와 동일하거나 혹은 동일하다고 보여지는 구성요소에는 그것과 동일한 참조 부호를 부여하여 그 설명을 생략한다. 이 전류 검출기는 도 1의 스위치 회로(3)에 의한 측정 레인지의 수동 전환과 함께, 측정 레인지의 자동 전환을 가능하게 한다. 이 때문에, 도 3의 전류 검출기에서는 AD (Analog-Digital) 컨버터(11)가 설치되어 있다. AD컨버터(11)는 증폭회로(6D)의 검출 신호를 디지털의 검출 신호로 변환하고, 변환한 신호를 데이터 버스(1A)를 경유하여 CPU(1)에 보낸다.

CPU(1)는 측정 레인지를 자동전환할 때, 예를 들어, 10[A]용의 설정 데이터인 데이터 그룹(4A)을 읽어내기 위한 선택 신호를 제일 먼저 EEPROM(4)에 보낸다. 데이터그룹(4A)의 게인과 오프셋의 값에 의해 조정된 상태로 전류 센서(6)가 전류 검출을 실시하면, 검출 신호를 출력한다. CPU(1)는 AD컨버터(11)로부터 검출 신호를 받아들이면, 이 신호의 레벨을 검출하고, 검출한 레벨이 소정 범위 내인지의 여부를 조사한다. 그리고, 검출 신호의 레벨이 소정 범위보다 높은 경우, CPU(1)는 20[A]용의 설정 데이터인 데이터 그룹(4B)를 읽어내기 위한 선택 신호를 EEPROM(4)에 보낸다.

AD컨버터(11)로부터의 검출 신호가 소정 범위 내에 들어가면, CPU(1)는 이 상태를 유지하여 피측정전류를 검출한다. 이 후, 예를 들면 피측정전류가 적어져서, AD컨버터(11)로부터의 검출 신호의 레벨이 저하하여, 이 레벨이 소정 범위보다 낮아지면, CPU(1)는 10[A]용의 설정 데이터인 데이터 그룹(4A)을 읽어내기 위한 선택 신호를 EEPROM(4)로 보낸다. 반대로, 검출 신호의 레벨이 높은 경우, CPU(1)는 30[A]용의 설정 데이터인 데이터 그룹(4C)을 읽어내기 위한 선택 신호를 EEPROM(4)에 보낸다.

이렇게 해서, CPU(1)는 피측정전류에 따른 최적의 측정 레인지를 선택한다.

이상, 본 발명의 실시형태를 상술하였으나, 구체적인 구성은 이들 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위의 설계의 변경 등이 있어도, 본 발명에 포함된다. 예를 들어, 상기 실시형태에서는 EEPROM(4)에 기억되어 있는 데이터 그룹(4A∼4C)을 선택하기 위해서, 스위치 회로(3)를 이용했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 각종 선택 방식이 있다. 예를 들어, 다른 장치로부터의 선택 지시를 받아들인 CPU(1)가, EEPROM(4)에 선택 신호를 보내는 구성이라 하더라도 좋다.

또한, 상기 실시형태에서는 측정 레인지를 10[A], 20[A], 30[A]의 3개로 했지만, 특히 이들에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 종래 기술과 같이, 10[A], 20[A]의 2개의 측정 레인지라도 좋고, 4개 이상의 측정 레인지라도 좋다.

또한, 상기 실시형태에서는 본 발명을 전류 검출기에 적용한 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 각종의 검출기에 적용할 수 있다.

[발명의 효과]

청구항 1의 발명에 의해, 측정 레인지를 전환할 때에 검출 수단이 필요로 하는 게인과 오프셋을 기억수단 중에서 선택하여 꺼내고, 읽혀진 게인과 오프셋을 기초로 하여 검출 수단을 조정하고, 이 후, 검출한 결과를 검출 수단이 출력하므로, 측정 레인지를 전환할 때에, 종래와 같이 검출 수단의 접속 변경 등을 필요로 하지 않도록 할 수 있다. 이 결과, 검출 수단을 설치하기 위한 실장 면적의 증가나, 제조비용의 상승을 방지할 수 있다.

청구항 2 및 청구항 3의 발명에 의해, 디지털 값의 고쳐쓰기가 가능하므로, 실장 후의 게인과 오프셋의 변경, 즉 측정 레인지의 변경을 간단하게 실시하는 것을 가능하게 한다.

본 발명은 전류 센서 등의 복수의 측정 레인지를 가진 검출기에 대하여 이용할 수 있다.

Claims

게인과 오프셋을 각각 나타내는 디지털 값을 1개의 그룹으로 하고, 이 디지털 값의 그룹을 복수 기억하고 있는 기억수단과,

상기 복수그룹 중에서 1조의 디지털 값을 읽어내기 위한 지시를 상기 기억수단에 가하는 지시수단과,

상기 지시수단에 의해 읽혀진 게인 및 오프셋의 디지털 값을 아날로그값으로 변환하는 각각의 DA컨버터(5A,5B)와,

상기 DA컨버터(5A,5B)로부터의 출력에 의해 게인 및 오프셋을 조정하고, 이 후, 검출한 결과를 출력하는 검출 수단을 가진 것을 특징으로 하는 검출기.
제 1 항에 있어서,

상기 기억수단은 전기적으로 디지털 신호를 고쳐 쓰는 것이 가능한 비휘발성 메모리(4)인 것을 특징으로 하는 검출기.
제 2 항에 있어서,

상기 비휘발성 메모리(4)가 기억하고 있는 게인 및 오프셋의 값을 고쳐 쓰는 고쳐쓰기수단을 가진 것을 특징으로 하는 검출기.