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JP2012018024A - Current sensor - Google Patents

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JP2012018024A
JP2012018024A JP2010154497A JP2010154497A JP2012018024A JP 2012018024 A JP2012018024 A JP 2012018024A JP 2010154497 A JP2010154497 A JP 2010154497A JP 2010154497 A JP2010154497 A JP 2010154497A JP 2012018024 A JP2012018024 A JP 2012018024A
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JP2010154497A
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Inventor
Manabu Tamura
学 田村
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Alps Green Devices Co Ltd
Original Assignee
Alps Green Devices Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a current sensor capable of suppressing deterioration of measurement accuracy due to noise, even if installed at a location in a severe noise environment.SOLUTION: A current sensor 1 of this invention comprises: a first magnetic sensor 21A and a second magnetic sensor 21B each of which is arranged in periphery of a current line 2 where current to be measured circulates, and outputs an output signal of approximately reverse phase to each other by an induction magnetic field from the current to be measured; a connector 4 connected to an electronic apparatus of an output destination of output signals of the first magnetic sensor 21A and the second magnetic sensor 21B; and a differential unit 23 that is positioned adjacent to the connector 4 of a signal line of each of the first magnetic sensor 21A and the second magnetic sensor 21B and executes differential operation of the output signal of the first magnetic sensor 21A and the output signal of the second magnetic sensor 21B.

Description

本発明は、電流の大きさを測定する電流センサに関し、特に、外乱からの電磁ノイズを低減可能な電流センサに関する。   The present invention relates to a current sensor that measures the magnitude of a current, and more particularly, to a current sensor that can reduce electromagnetic noise from disturbance.

近年、電気自動車やソーラー電池などの分野では、電気自動車やソーラー電池装置の大出力化・高性能化に伴って、取り扱う電流値が大きくなってきており、直流大電流を非接触で測定する電流センサが広く用いられている。このような電流センサとしては、導体に流れる被測定電流を、導体周囲の磁界の変化を介して検出する磁気センサを備えたものが提案されている。また、電流センサとして、外乱からのノイズを低減するものが開発されている。   In recent years, in the fields of electric vehicles and solar batteries, the current value handled has increased with the increase in output and performance of electric vehicles and solar battery devices. Sensors are widely used. As such a current sensor, a sensor having a magnetic sensor for detecting a current to be measured flowing through a conductor through a change in a magnetic field around the conductor has been proposed. Also, current sensors that reduce noise from disturbances have been developed.

外乱からのノイズを低減する電流センサとしては、例えば、2つの磁気センサの出力信号の差動をとるものが提案されている(特許文献1)。この特許文献1に記載の電流センサは、電流線をZ軸、電流線に直交する一軸をX軸、Z軸及びX軸に直交する一軸をY軸とし、X軸を挟んでY軸方向に隣接して一対の磁気センサを配置している。また、一対の磁気センサは、磁界検知方向がX軸方向に向けられている。この構成により、一対の磁気センサを差動動作させることで、信号線の被測定電流が形成する磁界のX成分が逆相で加算処理され、それ以外の外乱を同相で除去している。   As a current sensor for reducing noise from disturbance, for example, a sensor that takes a differential of output signals of two magnetic sensors has been proposed (Patent Document 1). In the current sensor described in Patent Document 1, the current line is the Z axis, the one axis orthogonal to the current line is the X axis, the one axis orthogonal to the Z axis and the X axis is the Y axis, and the X axis is sandwiched in the Y axis direction. A pair of magnetic sensors are arranged adjacent to each other. Further, in the pair of magnetic sensors, the magnetic field detection direction is oriented in the X-axis direction. With this configuration, by causing the pair of magnetic sensors to perform differential operation, the X component of the magnetic field formed by the current to be measured on the signal line is added in the opposite phase, and other disturbances are removed in the same phase.

特開2002−131342号公報JP 2002-131342 A

しかしながら、上記した特許文献1に記載の電流センサは、ノイズ環境が厳しい磁気センサの近辺で信号処理されるため、センサの出力信号を取り出す際に信号線にノイズが乗り、測定精度が低下するという問題があった。   However, since the current sensor described in Patent Document 1 performs signal processing in the vicinity of a magnetic sensor having a severe noise environment, noise is placed on the signal line when the output signal of the sensor is extracted, and measurement accuracy is reduced. There was a problem.

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ノイズ環境が厳しい位置に設置される場合であっても、ノイズによる測定精度の低下を抑制できる電流センサを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such points, and an object of the present invention is to provide a current sensor that can suppress a decrease in measurement accuracy due to noise even when the noise environment is installed in a severe position.

本発明の電流センサは、被測定電流が流通する電流線の周囲に配置され、前記被測定電流からの誘導磁界により互いに略逆相の出力信号を出力する第一の磁気センサ及び第二の磁気センサと、前記第一の磁気センサ及び前記第二の磁気センサの出力信号の出力先の電子機器に接続される接続部と、前記第一の磁気センサ及び前記第二の磁気センサのそれぞれの信号線の前記接続部側に連なり、前記第一の磁気センサの出力信号と前記第二の磁気センサの出力信号とを差動演算する差動部と、を具備することを特徴とする。   The current sensor of the present invention is arranged around a current line through which a current to be measured flows, and outputs a first magnetic sensor and a second magnetic sensor that output output signals having substantially opposite phases by an induced magnetic field from the current to be measured. A sensor, a connection portion connected to an output destination electronic device of the output signals of the first magnetic sensor and the second magnetic sensor, and signals of the first magnetic sensor and the second magnetic sensor, respectively. And a differential section that is connected to the connection section side of the wire and differentially calculates an output signal of the first magnetic sensor and an output signal of the second magnetic sensor.

この構成によれば、第一、第二の磁気センサが互いに略逆相の出力信号を出力し、第一、第二の磁気センサの信号線に同じようにノイズが乗るため、差動演算により出力信号を増加させると共に出力信号に含まれるノイズを低減することができる。また、第一、第二の磁気センサの信号線の接続部側において差動演算されるため、ノイズ環境の厳しい第一、第二の磁気センサから離れた位置で、かつ出力先の電子機器の直近でノイズ成分が低減され、測定精度の低下が抑えられたセンサ出力を電子機器に出力することができる。   According to this configuration, the first and second magnetic sensors output output signals that are substantially opposite to each other, and noise is similarly applied to the signal lines of the first and second magnetic sensors. It is possible to increase the output signal and reduce noise included in the output signal. In addition, since differential calculation is performed on the signal line connection side of the first and second magnetic sensors, the position of the electronic device at the output destination is at a position away from the first and second magnetic sensors where the noise environment is severe. It is possible to output to the electronic device a sensor output in which a noise component is reduced most recently and a decrease in measurement accuracy is suppressed.

本発明の電流センサにおいては、前記第一の磁気センサ及び前記第二の磁気センサのそれぞれの信号線を覆うように設けられたシールド部を具備することが好ましい。この構成によれば、第一、第二の磁気センサのそれぞれの信号線に乗るノイズを低減することができ、測定精度を向上させることができる。   In the current sensor of the present invention, it is preferable that a shield portion provided so as to cover each signal line of the first magnetic sensor and the second magnetic sensor is provided. According to this configuration, it is possible to reduce noise riding on the signal lines of the first and second magnetic sensors, and improve measurement accuracy.

本発明の電流センサにおいては、前記第一の磁気センサ及び前記第二の磁気センサは、前記電流線を中心として点対象に配置され、感度軸方向が互いに同じであることが好ましい。この構成によれば、感度軸方向の外乱磁界をキャンセルできるため、測定精度を向上させることができる。   In the current sensor of the present invention, it is preferable that the first magnetic sensor and the second magnetic sensor are arranged in a point object with the current line as a center, and the sensitivity axis directions are the same. According to this configuration, since the disturbance magnetic field in the sensitivity axis direction can be canceled, the measurement accuracy can be improved.

本発明の電流センサにおいては、前記第一の磁気センサ及び前記第二の磁気センサは、前記被測定電流からの誘導磁界により特性が変化する磁気センサ素子と前記磁気センサ素子の近傍に配置され、前記誘導磁界を相殺するキャンセル磁界を発生するフィードバックコイルとを含む磁気平衡式センサであることが好ましい。この構成によれば、磁気センサとして磁気平衡式センサを用いることにより、測定精度をさらに向上させることができる。   In the current sensor of the present invention, the first magnetic sensor and the second magnetic sensor are disposed in the vicinity of the magnetic sensor element and the magnetic sensor element whose characteristics are changed by an induced magnetic field from the current to be measured, It is preferable that the magnetic balance sensor includes a feedback coil that generates a canceling magnetic field that cancels the induction magnetic field. According to this configuration, the measurement accuracy can be further improved by using a magnetic balance sensor as the magnetic sensor.

本発明の電流センサによれば、被測定電流が流通する電流線の周囲に配置され、前記被測定電流からの誘導磁界により互いに略逆相の出力信号を出力する第一の磁気センサ及び第二の磁気センサと、前記第一の磁気センサ及び前記第二の磁気センサの出力信号の出力先の電子機器に接続される接続部と、前記第一の磁気センサ及び前記第二の磁気センサのそれぞれの信号線の前記接続部側に連なり、前記第一の磁気センサの出力信号と前記第二の磁気センサの出力信号とを差動演算する差動部と、を具備している。このため、電流センサがノイズ環境の厳しい位置に設置される場合であっても、ノイズによる測定精度の低下を抑制できる。   According to the current sensor of the present invention, the first magnetic sensor and the second magnetic sensor are arranged around the current line through which the current to be measured flows and output output signals having substantially opposite phases to each other by the induced magnetic field from the current to be measured. Each of the first magnetic sensor and the second magnetic sensor, a connection portion connected to an output destination electronic device of the output signals of the first magnetic sensor and the second magnetic sensor, respectively And a differential unit that performs a differential operation on the output signal of the first magnetic sensor and the output signal of the second magnetic sensor. For this reason, even if it is a case where a current sensor is installed in the position where a noise environment is severe, the fall of the measurement accuracy by noise can be suppressed.

本発明の実施の形態に係る電流センサを示す図である。It is a figure which shows the current sensor which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る電流センサのブロック図である。It is a block diagram of the current sensor which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る電流センサによるノイズの低減方法の説明図である。It is explanatory drawing of the noise reduction method by the current sensor which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る電流センサを用いた出力結果の説明図である。It is explanatory drawing of the output result using the current sensor which concerns on embodiment of this invention.

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係る電流センサを示す図である。なお、説明の便宜上、取付筐体3及びコネクタ側筐体6を破線で示している。本実施の形態においては、図1に示す電流センサ1は、電流線を流れる被測定電流に応じた出力信号を、例えば、ECU(Electronic Control Unit)等の機器に出力するものである。電流センサ1は、電流線2に取り付けられる取付筐体3と、シールド線5を介して出力先の機器に接続されるコネクタ4とを備えている。コネクタ4は、コネクタ側筐体6を介してシールド線5に接続されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a current sensor according to an embodiment of the present invention. For convenience of explanation, the attachment housing 3 and the connector side housing 6 are indicated by broken lines. In the present embodiment, the current sensor 1 shown in FIG. 1 outputs an output signal corresponding to the current to be measured flowing through the current line to a device such as an ECU (Electronic Control Unit). The current sensor 1 includes an attachment housing 3 attached to the current line 2 and a connector 4 connected to an output destination device via a shield line 5. The connector 4 is connected to the shielded wire 5 via the connector side housing 6.

取付筐体3内には、電流線2を挟んで上下に対向して基板11、12が配置されており、基板11には第一の磁気センサ21A及び制御部22A(図2参照)、基板12には第二の磁気センサ21B及び制御部22B(図2参照)がそれぞれ設けられている。各基板11、12と電流線2との間には、絶縁スペーサ部材14、15が設けられている。各基板11、12は、この絶縁スペーサ部材14、15により電流線2から上下方向に同一の距離だけ離間される。また、第一、第二の磁気センサ21A、21Bは、基板11、12において、互いに電流線2の中心に対して点対象となる位置に、それぞれの磁気抵抗効果素子の感度軸方向が同じとなるように配置されている。なお、第一、第二の磁気センサ21A、21Bは、上記した配置構成に限定されず、電流線2を流れる被測定電流からの誘導磁界により、互いに略逆相の出力信号を出力するように配置されれば、どのように配置されてもよい。ここでいう、略逆相とは、差動演算後に十分なセンサ出力が得られる程度に位相ズレした範囲を含むものである。   In the mounting housing 3, substrates 11 and 12 are arranged vertically opposite to each other with the current line 2 interposed therebetween. The substrate 11 includes a first magnetic sensor 21 </ b> A, a control unit 22 </ b> A (see FIG. 2), and a substrate. 12, a second magnetic sensor 21B and a control unit 22B (see FIG. 2) are provided. Insulating spacer members 14 and 15 are provided between the substrates 11 and 12 and the current line 2. The substrates 11 and 12 are separated from the current line 2 by the same distance in the vertical direction by the insulating spacer members 14 and 15. Further, the first and second magnetic sensors 21A and 21B have the same sensitivity axis directions of the magnetoresistive elements at the positions that are point targets with respect to the center of the current line 2 on the substrates 11 and 12, respectively. It is arranged to be. The first and second magnetic sensors 21A and 21B are not limited to the arrangement configuration described above, and output substantially opposite phase output signals by the induced magnetic field from the current to be measured flowing through the current line 2. As long as they are arranged, they may be arranged in any way. The term “substantially reversed phase” as used herein includes a range that is shifted in phase so that a sufficient sensor output can be obtained after differential calculation.

コネクタ側筐体6内には、基板17上に差動回路を形成した差動部23が収容されている。差動部23には、第一、第二の磁気センサ21A、21Bのそれぞれから延びる信号線が接続される。差動部23は、第一、第二の磁気センサ21A、21Bのそれぞれから出力された出力信号を差動演算して、コネクタ4を介して出力先の機器に出力する。このように、差動部23は、第一、第二の磁気センサ21A、21Bが設けられる基板11、12と異なる基板17上に設けれ、出力先の機器の直近において差動演算するように構成されている。なお、コネクタ側筐体6は、外乱ノイズの影響を低減可能にシールドされてもよい。   In the connector side housing 6, a differential portion 23 in which a differential circuit is formed on the substrate 17 is accommodated. Signal lines extending from the first and second magnetic sensors 21A and 21B are connected to the differential section 23. The differential unit 23 performs a differential operation on the output signals output from the first and second magnetic sensors 21 </ b> A and 21 </ b> B and outputs the result to the output destination device via the connector 4. As described above, the differential unit 23 is provided on the substrate 17 different from the substrates 11 and 12 on which the first and second magnetic sensors 21A and 21B are provided, and performs differential calculation in the immediate vicinity of the output destination device. It is configured. In addition, the connector side housing | casing 6 may be shielded so that the influence of disturbance noise can be reduced.

シールド線5は、内側に第一、第二の磁気センサ21A、21Bの各信号線を収容し、一端が取付筐体3に固定され、他端がコネクタ側筐体6に固定されている。この構成により、シールド線5は、取付筐体3と出力先の機器との間において、第一、第二の磁気センサ21A、21Bの出力信号にノイズが乗ることを防止している。なお、シールド線5は、各信号線に対する外乱ノイズの影響を低減可能な構成であればよく、例えば、各信号の周囲を絶縁された状態で被覆する金属膜をグランドに接地して構成される。   The shield wire 5 accommodates the signal wires of the first and second magnetic sensors 21 </ b> A and 21 </ b> B on the inner side, one end is fixed to the mounting housing 3, and the other end is fixed to the connector-side housing 6. With this configuration, the shield wire 5 prevents noise from being added to the output signals of the first and second magnetic sensors 21A and 21B between the mounting housing 3 and the output destination device. The shield wire 5 may be configured to reduce the influence of disturbance noise on each signal line. For example, the shield wire 5 is configured by grounding a metal film that covers each signal in an insulated state to the ground. .

図2は、本発明の実施の形態に係る電流センサを示すブロック図である。第一、第二の磁気センサ21A、21Bは、磁気平衡式センサであり、被測定電流によって発生する磁界を打ち消す方法の磁界を発生可能に配置されたフィードバックコイル211と、磁気検出素子である2つの磁気抵抗効果素子及び2つの固定抵抗素子からなるブリッジ回路212とから構成されている。制御部22Aは、第一の磁気センサ21Aのブリッジ回路212の差動出力を増幅し、フィードバックコイル211のフィードバック電流を制御する差動・電流アンプ221と、第一の磁気センサ21Aのフィードバック電流を電圧に変換するI/Vアンプ222とを含む。制御部22Bは、第二の磁気センサ21Bのブリッジ回路212の差動出力を増幅し、フィードバックコイル211のフィードバック電流を制御する差動・電流アンプ223と、第二の磁気センサ21Bのフィードバック電流を電圧に変換するI/Vアンプ224とを含む。差動部23は、I/Vアンプ222、224の差動出力を増幅する差動アンプ231を含む。   FIG. 2 is a block diagram showing a current sensor according to the embodiment of the present invention. The first and second magnetic sensors 21A and 21B are magnetic balance sensors, and are feedback coils 211 arranged so as to be able to generate a magnetic field by a method of canceling the magnetic field generated by the current to be measured, and a magnetic detection element 2 The bridge circuit 212 includes two magnetoresistive elements and two fixed resistance elements. The control unit 22A amplifies the differential output of the bridge circuit 212 of the first magnetic sensor 21A, and controls the feedback current of the feedback coil 211 and the differential / current amplifier 221 and the feedback current of the first magnetic sensor 21A. And an I / V amplifier 222 for converting the voltage. The control unit 22B amplifies the differential output of the bridge circuit 212 of the second magnetic sensor 21B, controls the feedback current of the feedback coil 211, and the feedback current of the second magnetic sensor 21B. And an I / V amplifier 224 for converting the voltage. The differential unit 23 includes a differential amplifier 231 that amplifies the differential output of the I / V amplifiers 222 and 224.

フィードバックコイル211は、ブリッジ回路212の磁気抵抗効果素子の近傍に配置されており、被測定電流により発生する誘導磁界を相殺するキャンセル磁界を発生する。ブリッジ回路212の磁気抵抗効果素子としては、GMR(Giant Magneto Resistance)素子やTMR(Tunnel Magneto Resistance)素子などを挙げることができる。磁気抵抗効果素子は、被測定電流からの誘導磁界の印加により抵抗値が変化する。2つの磁気抵抗効果素子と2つの固定抵抗素子によりブリッジ回路212を構成することにより、高感度の電流センサを実現することができる。また、磁気抵抗効果素子を用いることにより、電流センサを設置する基板面と平行な方向に感度軸を配置し易く、平面コイルを使用することが可能となる。   The feedback coil 211 is disposed in the vicinity of the magnetoresistive effect element of the bridge circuit 212, and generates a cancel magnetic field that cancels the induced magnetic field generated by the current to be measured. Examples of the magnetoresistive effect element of the bridge circuit 212 include a GMR (Giant Magneto Resistance) element and a TMR (Tunnel Magneto Resistance) element. The magnetoresistive element changes its resistance value by applying an induced magnetic field from a current to be measured. By configuring the bridge circuit 212 with two magnetoresistive elements and two fixed resistance elements, a highly sensitive current sensor can be realized. Moreover, by using a magnetoresistive effect element, it is easy to arrange the sensitivity axis in a direction parallel to the substrate surface on which the current sensor is installed, and a planar coil can be used.

ブリッジ回路212は、被測定電流により生じた誘導磁界に応じた電圧差を生じる2つの出力を備える。ブリッジ回路212の2つの出力は差動・電流アンプ221、223で増幅され、増幅された出力がフィードバックコイル211に電流(フィードバック電流)として与えられる。このフィードバック電流は、誘導磁界に応じた電圧差に対応する。このとき、フィードバックコイル211には、誘導磁界を相殺するキャンセル磁界が発生する。そして、誘導磁界とキャンセル磁界とが相殺される平衡状態となったときのフィードバックコイル211に流れる電流がI/Vアンプ222、224で電圧に変換され、この電圧がセンサ出力となる。   The bridge circuit 212 includes two outputs that generate a voltage difference corresponding to the induced magnetic field generated by the current to be measured. Two outputs of the bridge circuit 212 are amplified by the differential / current amplifiers 221 and 223, and the amplified outputs are given to the feedback coil 211 as current (feedback current). This feedback current corresponds to a voltage difference according to the induced magnetic field. At this time, a cancellation magnetic field that cancels the induction magnetic field is generated in the feedback coil 211. Then, the current flowing through the feedback coil 211 when the induced magnetic field and the canceling magnetic field cancel each other is converted into a voltage by the I / V amplifiers 222 and 224, and this voltage becomes the sensor output.

なお、差動・電流アンプ221においては、電源電圧を、I/V変換の基準電圧+(フィードバックコイル抵抗の定格内最大値×フルスケール時フィードバックコイル電流)に近い値に設定することで、フィードバック電流が自動的に制限され、磁気抵抗効果素子やフィードバックコイルを保護する効果が得られる。また、ここではブリッジ回路212の二つの出力の差動を増幅してフィードバック電流に用いたが、ブリッジ回路からは中点電位のみを出力とし、所定の基準電位との電位差をもとにフィードバック電流としてもよい。   In the differential / current amplifier 221, the power supply voltage is set to a value close to the reference voltage for I / V conversion + (maximum value within the rated value of feedback coil resistance × feedback coil current at full scale), thereby providing feedback. The current is automatically limited, and the effect of protecting the magnetoresistive effect element and the feedback coil can be obtained. Here, the differential of the two outputs of the bridge circuit 212 is amplified and used as a feedback current. However, only the midpoint potential is output from the bridge circuit, and the feedback current is based on the potential difference from a predetermined reference potential. It is good.

差動アンプ231は、I/Vアンプ222、224の出力信号の差動値をセンサ出力として処理する。このような処理を行うことにより、第一、第二の磁気センサ21A、21Bの出力信号における地磁気などの外部磁場の影響はキャンセルされ、より高精度に電流を測定できる。以下、図3を参照して、ノイズの低減方法について説明する。   The differential amplifier 231 processes the differential value of the output signals of the I / V amplifiers 222 and 224 as a sensor output. By performing such processing, the influence of an external magnetic field such as geomagnetism on the output signals of the first and second magnetic sensors 21A and 21B is canceled, and the current can be measured with higher accuracy. Hereinafter, the noise reduction method will be described with reference to FIG.

図3に示すように、第一、第二の磁気センサ21A、21Bは、基板11、12において、電流線2の中心に対して互いに点対象となる位置に、それぞれの磁気抵抗効果素子の感度軸方向は同じ向きとなるように配置されている。この状態で、電流線2に被測定電流が流れると、電流線2の周囲に矢印Haに示すような磁界が発生する。このため、第一、第二の磁気センサ21A、21Bは、被測定電流からの誘導磁界により互いに逆相の出力信号が得られる。また、第一、第二の磁気センサ21A、21Bは、ノイズ環境の厳しい位置に配置されており、例えば、矢印Hbに示すような地磁気等の外乱磁界の影響を受ける。この場合、第一、第二の磁気センサ21A、21Bの出力信号には、外乱磁界の影響により互いに同相のノイズが乗る。   As shown in FIG. 3, the first and second magnetic sensors 21 </ b> A and 21 </ b> B are sensitive to the respective magnetoresistive elements at positions that are point targets with respect to the center of the current line 2 on the substrates 11 and 12. The axial directions are arranged in the same direction. When a current to be measured flows through the current line 2 in this state, a magnetic field as indicated by an arrow Ha is generated around the current line 2. For this reason, the first and second magnetic sensors 21A and 21B can obtain output signals having phases opposite to each other by the induced magnetic field from the current to be measured. Further, the first and second magnetic sensors 21A and 21B are arranged at a severe noise environment, and are affected by a disturbance magnetic field such as geomagnetism as indicated by an arrow Hb. In this case, in-phase noises are superimposed on the output signals of the first and second magnetic sensors 21A and 21B due to the influence of the disturbance magnetic field.

そして、第一、第二の磁気センサ21A、21Bからの出力信号は、コネクタ4側(出力先の機器側)で差動アンプ231に入力され、差動アンプ231において差動演算される。この場合、第一、第二の磁気センサ21A、21Bの出力信号において、被測定電流の誘導磁界に基づく出力成分は、互いに逆相であるため加算処理される。一方、第一、第二の磁気センサ21A、21Bの出力信号において、外乱磁界に基づくノイズ成分は、互いに同相であるため除去される。このようにして、電流センサ1の測定精度が向上されている。このとき、差動アンプ231による差動演算が、ノイズ環境の厳しい位置から離間したノイズ環境の良好なコネクタ4側で行われている。このため、差動演算後のセンサ出力に乗るノイズを低減して、測定精度の低下を抑えることができる。   Output signals from the first and second magnetic sensors 21A and 21B are input to the differential amplifier 231 on the connector 4 side (output destination device side), and are differentially calculated in the differential amplifier 231. In this case, in the output signals of the first and second magnetic sensors 21A and 21B, the output components based on the induced magnetic field of the current to be measured are added to each other because they are in opposite phases. On the other hand, in the output signals of the first and second magnetic sensors 21A and 21B, noise components based on the disturbance magnetic field are removed because they are in phase with each other. In this way, the measurement accuracy of the current sensor 1 is improved. At this time, the differential operation by the differential amplifier 231 is performed on the connector 4 side having a good noise environment that is separated from a severe noise environment position. For this reason, it is possible to reduce noise on the sensor output after the differential calculation, and to suppress a decrease in measurement accuracy.

なお、本実施の形態では、第一、第二の磁気センサとして、磁気平衡式センサを使用する構成としたが、この構成に限定されるものではない。磁気センサは、電流線を通る被測定電流からの誘導磁界により互いに略逆相の出力信号を出力するものであればよく、例えば、磁気比例式センサを使用してもよい。磁気比例式センサを使用することで、磁気平衡式センサを使用する構成と比較して消費電力を低減することが可能である。   In the present embodiment, a magnetic balance type sensor is used as the first and second magnetic sensors. However, the present invention is not limited to this configuration. Any magnetic sensor may be used as long as it outputs output signals having substantially opposite phases by an induced magnetic field from a current to be measured passing through a current line. For example, a magnetic proportional sensor may be used. By using a magnetic proportional sensor, it is possible to reduce power consumption as compared with a configuration using a magnetic balance sensor.

また、本実施の形態では、コネクタ4に隣接して差動部23が設けられる構成としたが、差動部23は第一、第二の磁気センサ21A、21Bのそれぞれの信号線のコネクタ4側に設けられていればよい。すなわち、差動部23は、ノイズ環境の厳しい第一、第二の磁気センサ21A、21Bから十分に離間した位置であれば、コネクタ4から離間して設けてもよい。   Further, in the present embodiment, the differential unit 23 is provided adjacent to the connector 4, but the differential unit 23 is the connector 4 of each signal line of the first and second magnetic sensors 21A and 21B. What is necessary is just to be provided in the side. That is, the differential unit 23 may be provided apart from the connector 4 as long as the differential part 23 is located sufficiently away from the first and second magnetic sensors 21A and 21B having a severe noise environment.

ここで、本発明の電流センサを用いた出力結果について説明する。ここでは、本発明の電流センサを用いた出力結果と比較例の電流センサを用いた出力結果とを比較しつつ説明する。図4は、電流センサの出力結果を示す図であり、実線が本発明の電流センサの出力結果、破線が比較例の電流センサの出力結果を示している。比較例に係る電流センサは、第一、第二の磁気センサ21A、21Bの直近で差動演算処理を行っている点において、本発明の電流センサと異なる。   Here, an output result using the current sensor of the present invention will be described. Here, the output result using the current sensor of the present invention will be described while comparing the output result using the current sensor of the comparative example. FIG. 4 is a diagram showing the output result of the current sensor. The solid line shows the output result of the current sensor of the present invention, and the broken line shows the output result of the current sensor of the comparative example. The current sensor according to the comparative example is different from the current sensor of the present invention in that differential calculation processing is performed in the immediate vicinity of the first and second magnetic sensors 21A and 21B.

図4の破線に示すように、比較例に係る電流センサのセンサ出力には、所定の周期毎に大きなノイズ成分が含まれている。このノイズは、約−5Vから約+15Vの間で振動しており、測定精度を著しく低下させている。したがって、比較例に係る電流センサにおいては、出力信号からノイズ成分を除去するフィルタ回路を設けなければならず、フィルタ回路の設計等に多大な時間が費やされる。一方、図4の実線に示すように、本発明に係る電流センサ1のセンサ出力には、差動アンプ231の差動演算により大きなノイズ成分が除去され、約+6Vで一定の出力が得られている。このように、本発明の電流センサ1によれば、簡易な構成により比較例に係る電流センサと比較して、センサ出力に含まれるノイズ成分を大幅に低減できる。   As shown by the broken line in FIG. 4, the sensor output of the current sensor according to the comparative example includes a large noise component for each predetermined period. This noise oscillates between about -5V and about + 15V, which significantly reduces the measurement accuracy. Therefore, in the current sensor according to the comparative example, it is necessary to provide a filter circuit that removes a noise component from the output signal, and much time is spent on designing the filter circuit. On the other hand, as shown by the solid line in FIG. 4, a large noise component is removed from the sensor output of the current sensor 1 according to the present invention by the differential operation of the differential amplifier 231, and a constant output is obtained at about + 6V. Yes. Thus, according to the current sensor 1 of the present invention, the noise component included in the sensor output can be significantly reduced with a simple configuration as compared with the current sensor according to the comparative example.

このように、本実施の形態においては、差動アンプ231がノイズ環境の厳しい第一、第二の磁気センサ21A、21Bから離間され、出力先の機器の直近のコネクタ4に隣接して設けられている。したがって、第一、第二の磁気センサ21A、21Bの出力信号が、出力先の機器の直近において差動演算されてノイズが除去されるため、出力先の機器に高精度のセンサ出力を出力することができる。また、差動アンプ231がノイズ環境の厳しい位置から離間して設けられるため、差動演算後のセンサ出力にノイズが入り込むことを抑制し、測定精度を向上させることができる。   As described above, in the present embodiment, the differential amplifier 231 is separated from the first and second magnetic sensors 21A and 21B having a severe noise environment and is provided adjacent to the connector 4 closest to the output destination device. ing. Therefore, the output signals of the first and second magnetic sensors 21A and 21B are subjected to differential calculation immediately in the vicinity of the output destination device to remove noise, so that a highly accurate sensor output is output to the output destination device. be able to. In addition, since the differential amplifier 231 is provided away from a severe noise environment position, it is possible to suppress noise from entering the sensor output after the differential calculation and improve the measurement accuracy.

本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することができる。例えば、上記実施の形態における各素子の接続関係、大きさなどは適宜変更して実施することが可能である。また、上記実施の形態においては、磁気平衡式電流センサに磁気抵抗効果素子を用いた場合について説明しているが、磁気平衡式電流センサにホール素子やその他の磁気検出素子を用いて構成してもよい。さらに、上記実施の形態においては、第一、第二の磁気センサから延びる信号線をシールド線によりシールドする構成としたが、シールド線を設けない構成としてもよい。このような構成であっても、出力先の機器にノイズ成分を低減したセンサ出力を出力することが可能である。その他、本発明は、本発明の範囲を逸脱しないで適宜変更して実施することができる。   The present invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented with various modifications. For example, the connection relationship, size, and the like of each element in the above embodiment can be changed as appropriate. Further, in the above embodiment, a case where a magnetoresistive effect element is used for the magnetic balance type current sensor has been described. However, a Hall element or other magnetic detection element is used for the magnetic balance type current sensor. Also good. Further, in the above embodiment, the signal line extending from the first and second magnetic sensors is shielded by the shield line, but the shield line may not be provided. Even with such a configuration, it is possible to output a sensor output with a reduced noise component to an output destination device. In addition, the present invention can be implemented with appropriate modifications without departing from the scope of the present invention.

本発明は、電気自動車やハイブリッドカーのモータ駆動用の電流の大きさを検出する電流センサに適用することが可能である。   The present invention can be applied to a current sensor that detects the magnitude of a current for driving a motor of an electric vehicle or a hybrid car.

1 電流センサ
2 電流線
3 取付筐体
4 コネクタ(接続部)
5 シールド線(シールド部)
6 コネクタ側筐体
21A 第一の磁気センサ
21B 第二の磁気センサ
22A、22B 制御部
23 差動部
211 フィードバックコイル
212 ブリッジ回路
221、223 差動・電流アンプ
222、224 I/Vアンプ
231 差動アンプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Current sensor 2 Current line 3 Mounting housing 4 Connector (connection part)
5 Shielded wire (shield part)
6 Connector side housing 21A First magnetic sensor 21B Second magnetic sensor 22A, 22B Control unit 23 Differential unit 211 Feedback coil 212 Bridge circuit 221, 223 Differential / current amplifier 222, 224 I / V amplifier 231 Differential Amplifier

Claims (4)

被測定電流が流通する電流線の周囲に配置され、前記被測定電流からの誘導磁界により互いに略逆相の出力信号を出力する第一の磁気センサ及び第二の磁気センサと、
前記第一の磁気センサ及び前記第二の磁気センサの出力信号の出力先の電子機器に接続される接続部と、
前記第一の磁気センサ及び前記第二の磁気センサのそれぞれの信号線の前記接続部側に連なり、前記第一の磁気センサの出力信号と前記第二の磁気センサの出力信号とを差動演算する差動部と、を具備することを特徴とする電流センサ。
A first magnetic sensor and a second magnetic sensor, which are arranged around a current line through which a current to be measured flows, and which output output signals having substantially opposite phases by an induced magnetic field from the current to be measured;
A connection unit connected to an electronic device to which an output signal of the first magnetic sensor and the second magnetic sensor is output;
The first magnetic sensor and the second magnetic sensor are connected to the connection portion side of the respective signal lines, and the output signal of the first magnetic sensor and the output signal of the second magnetic sensor are differentially calculated. A current sensor.
前記第一の磁気センサ及び前記第二の磁気センサのそれぞれの信号線を覆うように設けられたシールド部を具備することを特徴とする請求項1に記載の電流センサ。   The current sensor according to claim 1, further comprising a shield portion provided so as to cover each signal line of the first magnetic sensor and the second magnetic sensor. 前記第一の磁気センサ及び前記第二の磁気センサは、前記電流線を中心として点対象に配置され、感度軸方向が互いに同じであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電流センサ。   The said 1st magnetic sensor and said 2nd magnetic sensor are arrange | positioned by the point object centering | focusing on the said current line, The sensitivity axis direction is mutually the same, The Claim 1 or Claim 2 characterized by the above-mentioned. Current sensor. 前記第一の磁気センサ及び前記第二の磁気センサは、前記被測定電流からの誘導磁界により特性が変化する磁気センサ素子と前記磁気センサ素子の近傍に配置され、前記誘導磁界を相殺するキャンセル磁界を発生するフィードバックコイルとを含む磁気平衡式センサであることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の電流センサ。   The first magnetic sensor and the second magnetic sensor are arranged in the vicinity of a magnetic sensor element whose characteristics are changed by an induced magnetic field from the current to be measured and the magnetic sensor element, and cancels the induced magnetic field. The current sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the current sensor is a magnetic balance type sensor including a feedback coil for generating a current.
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