JP5756910B2

JP5756910B2 - Printed circuit boards, current sensors and distribution boards

Info

Publication number: JP5756910B2
Application number: JP2010002213A
Authority: JP
Inventors: 明実塩川; 雄介宮村; 洋二水野
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2010-01-07
Filing date: 2010-01-07
Publication date: 2015-07-29
Anticipated expiration: 2030-01-07
Also published as: JP2011141208A

Description

本発明は、信号伝達部を形成したプリント基板、及びこのプリント基板を用いて構成した電力線配線等の回路に流れる電流を検出する電流センサに関する。 The present invention relates to a printed circuit board on which a signal transmission unit is formed, and a current sensor that detects a current flowing in a circuit such as a power line wiring formed using the printed circuit board.

例えば、電力線配線において、家庭用分電盤の分岐回路などには、電流センサが設けられ、各回路に流れる電流を検出している。電力線配線において負荷の不具合等が発生し、電流センサによって過電流を検出した場合は、制御部より遮断信号を出力して遮断器で回路を遮断する等の動作を行っている。配線に通電される交流電流量を非接触で測定するための電流センサとして、例えば、外部磁界の影響の少ないロゴスキコイルが用いられる。近年では、電流検出用のロゴスキコイルと、ロゴスキコイルからの検出電流を信号処理する信号処理回路とを、プリント基板上に形成したものが用いられてきている。 For example, in a power line wiring, a current sensor is provided in a branch circuit of a household distribution board, and the current flowing through each circuit is detected. When a load failure or the like occurs in the power line wiring and an overcurrent is detected by the current sensor, an operation such as outputting a cutoff signal from the control unit and shutting down the circuit with a circuit breaker is performed. As a current sensor for measuring the amount of alternating current supplied to the wiring in a non-contact manner, for example, a Rogowski coil with little influence of an external magnetic field is used. In recent years, a circuit in which a Rogowski coil for current detection and a signal processing circuit for processing a detected current from the Rogowski coil are formed on a printed board have been used.

上記のようなプリント基板上にロゴスキコイル及び信号処理回路を形成した電流センサでは、プリント基板上に不要な外部磁界が入射すると、ロゴスキコイルから信号処理回路までの伝送線路等において外部磁界の影響を受けやすい。この外部磁界によって各伝送線路等で発生する不要検出信号（ノイズ）は、信号処理回路に入力され、被測定電流の測定誤差となる。そこで、伝送線路の近傍に流れる電流による外部磁界の影響を低減させるために、伝送線路をプリント基板パターンによってツイスト状に形成し、ツイストペア線（撚り線）とした電流センサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。 In the current sensor in which the Rogowski coil and the signal processing circuit are formed on the printed circuit board as described above, when an unnecessary external magnetic field is incident on the printed circuit board, the transmission line from the Rogowski coil to the signal processing circuit is easily affected by the external magnetic field. . An unnecessary detection signal (noise) generated in each transmission line or the like by this external magnetic field is input to the signal processing circuit and becomes a measurement error of the current to be measured. Therefore, in order to reduce the influence of the external magnetic field due to the current flowing in the vicinity of the transmission line, a current sensor has been proposed in which the transmission line is formed in a twisted shape with a printed circuit board pattern to form a twisted pair (stranded wire) (for example, , See Patent Document 1).

特開２００９−１３３７８３号公報JP 2009-133783 A

上記特許文献１等の電流センサでは、伝送線路を構成するツイスト状の回路パターンの外側には、グランドパターンを設けてノイズの影響を低減している。この際、伝送線路は、外部磁界の影響をできるだけ小さくするために、ツイスト状の回路パターンを均等にパターン化してそのピッチを小さくし、パターン間の距離も実現可能な限り小さくすることが好ましい。しかしながら、従来例の構成では、グランドパターンが伝送線路のツイスト状の回路パターンの部分で分断されるため、ロゴスキコイルの出力部と信号処理回路との間において、無線輻射などのノイズ、外部磁界によるノイズ、静電ノイズ等の影響を受け易くなっていた。このため、ロゴスキコイルによる電流センサの出力のＳ／Ｎが劣化し、検出精度の悪化などを引き起こしていた。 In the current sensor disclosed in Patent Document 1 or the like, the influence of noise is reduced by providing a ground pattern outside the twisted circuit pattern constituting the transmission line. At this time, in order to minimize the influence of the external magnetic field, the transmission line is preferably formed by uniformly patterning the twisted circuit pattern to reduce the pitch and the distance between the patterns as small as possible. However, in the configuration of the conventional example, since the ground pattern is divided at the twisted circuit pattern portion of the transmission line, noise such as radio radiation and noise caused by an external magnetic field are generated between the output part of the Rogowski coil and the signal processing circuit. It was easily affected by electrostatic noise and the like. For this reason, the S / N of the output of the current sensor by the Rogowski coil is deteriorated, causing deterioration in detection accuracy.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、プリント基板に形成したセンサ部と信号処理回路部との間の信号伝達部における耐ノイズ性を向上させることが可能なプリント基板及び電流センサを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is a printed circuit board capable of improving noise resistance in a signal transmission unit between a sensor unit and a signal processing circuit unit formed on the printed circuit board. And providing a current sensor.

本発明は、センサ部の出力を信号処理回路部に伝達する信号伝達部を形成したプリント基板であって、前記プリント基板は、少なくとも２つの導体箔の層を有する多層基板であり、前記信号伝達部は、前記プリント基板の第１の層に形成した複数の信号パターンと、前記第１の層とは異なる第２の層に形成した複数の信号パターンと、前記第１の層の信号パターンと前記第２の層の信号パターンとを接続する接続部とにより、ツイストペア線を形成した伝送線路を有し、前記伝送線路を構成する信号パターンは、前記第１の層と前記第２の層のそれぞれにおいて平行斜線状に形成され、前記プリント基板の第１の層及び第２の層において、前記伝送線路を構成する信号パターンの周囲には信号パターン以外の領域を覆うグランドパターンが形成され、前記伝送線路に対して両側のグランドパターンが、前記伝送線路に立体的に交差して設けられる接続導体によって、または、前記プリント基板の、前記第１の層および前記第２の層の各々における、隣接する前記平行斜線状の信号パターンの間に設けられる回路パターンによって、あるいは、前記プリント基板に実装され、かつ前記伝送線路に立体的に交差して設けられる電子部品によって、電気的に接続されているものを含む。
上記構成により、信号伝達部を信号パターン及び接続部によるツイストペア線で形成することで、外部磁界に対する打ち消し効果が得られ、また、伝送線路に対して両側のグランドパターンを電気的に接続することによって、ツイストペア線の周囲のグランドパターンにおいて電位差の発生が抑制され、耐ノイズ性が向上する。
上記構成により、伝送線路に対して両側のグランドパターンの電気的接続のために、プリント基板の回路パターンを用いることで、接続のための追加部品を必要とせず、構成の簡略化、コストの削減を図れる。
上記構成により、伝送線路に対して両側のグランドパターンの電気的接続のために、チップ部品等の電子部品を用いることで、汎用部品を追加するだけで低コストにグランドパターン間の接続が可能となる。 The present invention is a printed circuit board on which a signal transmission unit that transmits an output of a sensor unit to a signal processing circuit unit is formed, and the printed circuit board is a multilayer substrate having at least two layers of conductive foil, and the signal transmission A plurality of signal patterns formed on the first layer of the printed circuit board; a plurality of signal patterns formed on a second layer different from the first layer; and a signal pattern on the first layer A transmission line in which a twisted pair wire is formed by a connecting portion that connects the signal pattern of the second layer, and the signal pattern constituting the transmission line includes the first layer and the second layer. It is formed in a hatched pattern in each, in the first and second layers of the printed circuit board, a ground pattern covering the area other than the signal pattern around the signal patterns forming the transmission lines form Is, the both sides of the ground pattern against the transmission line, each of the through connection conductors provided sterically intersects the transmission line, or, in the printed circuit board, wherein the first layer and the second layer Electrically connected by a circuit pattern provided between adjacent parallel diagonal signal patterns , or by an electronic component mounted on the printed circuit board and three-dimensionally intersecting the transmission line Including those that have been.
With the above configuration, by forming the signal transmission part with a twisted pair wire by the signal pattern and the connection part, an effect of canceling out the external magnetic field can be obtained, and by connecting the ground patterns on both sides to the transmission line electrically In the ground pattern around the twisted pair wire, the occurrence of a potential difference is suppressed, and the noise resistance is improved.
With the above configuration, the circuit pattern of the printed circuit board is used for electrical connection of the ground pattern on both sides to the transmission line, so no additional parts for connection are required, and the configuration is simplified and the cost is reduced. Can be planned.
With the above configuration, by using electronic components such as chip components for electrical connection of the ground patterns on both sides to the transmission line, it is possible to connect the ground patterns at low cost simply by adding general-purpose components. that Do not.

また、本発明は、上記のプリント基板を備え、前記プリント基板に形成したコイルによるセンサ部と、前記センサ部の出力を信号処理回路部に伝達する前記信号伝達部とを有する電流センサを含む。
上記構成により、電流センサにおいて、信号伝達部を信号パターン及び接続部によるツイストペア線で形成することで、外部磁界に対する打ち消し効果が得られ、また、伝送線路に対して両側のグランドパターンを電気的に接続することによって、ツイストペア線の周囲のグランドパターンにおいて電位差の発生が抑制され、耐ノイズ性が向上する。 In addition, the present invention includes a current sensor including the above-described printed circuit board and including a sensor unit using a coil formed on the printed circuit board and the signal transmission unit that transmits an output of the sensor unit to a signal processing circuit unit.
With the above configuration, in the current sensor, the signal transmission part is formed by the twisted pair wire by the signal pattern and the connection part, so that the effect of canceling the external magnetic field can be obtained, and the ground patterns on both sides with respect to the transmission line are electrically connected. By connecting, generation of a potential difference is suppressed in the ground pattern around the twisted pair wire, and noise resistance is improved.

また、本発明は、上記の電流センサであって、前記ツイストペア線の対になる第１の信号パターンと第２の信号パターンとは、互いに長さが等しく形成されているものを含む。
上記構成により、外部磁界に対して打ち消し効果が生じる部分の面積が隣り合う部分で同じとなり、外部磁界に対する耐ノイズ性が向上する。 Further, the present invention includes the above-described current sensor, wherein the first signal pattern and the second signal pattern that form a pair of the twisted pair wires are formed to have the same length.
With the above configuration, the area of the portion where the canceling effect with respect to the external magnetic field is the same in the adjacent portions, and the noise resistance against the external magnetic field is improved.

また、本発明は、上記の電流センサであって、前記伝送線路を構成する信号パターンの一部において、前記平行斜線状とは異なる伝送線路の長手方向に延出する信号パターンが形成され、ツイストペア線の一部においてツイスト形状を有しない構成となっているものを含む。
上記構成により、伝送線路の両側のグランドパターンを接続するパターン幅が大きくなるので、グランドパターンにおける電位差を小さくでき、外部磁界に対する耐ノイズ性が向上する。 Further, the present invention provides a current sensor of the above, in some of the signal patterns constituting the transmission line, the signal patterns extending in the longitudinal direction of the different transmission lines to the hatched shape is formed, A part of the twisted pair wire includes a structure that does not have a twisted shape.
With the above configuration, since the pattern width for connecting the ground patterns on both sides of the transmission line is increased, the potential difference in the ground pattern can be reduced, and the noise resistance against an external magnetic field is improved.

また、本発明は、上記の電流センサであって、前記プリント基板は、２つの内側層と、前記内側層の外側に位置する２つの外側層とを有してなる少なくとも４つの導体箔の層を有する多層基板であり、前記信号伝達部は、前記プリント基板の２つの内側層にそれぞれ形成した回路パターンと、この２つの内側層の回路パターンを接続する接続部とにより伝送線路が構成され、前記プリント基板の２つの外側層にそれぞれ形成したグランドパターンによって前記伝送線路の外側が覆われているものを含む。
上記構成により、内側層に形成したツイストペア線の伝送線路を外側層のグランドパターンによって覆うことで、シールド効果を高めることができ、耐ノイズ性をさらに向上する。 Further, the present invention is the above-described current sensor, wherein the printed circuit board includes at least four conductive foil layers each including two inner layers and two outer layers located outside the inner layers. A transmission line is constituted by a circuit pattern formed on each of the two inner layers of the printed circuit board and a connection portion connecting the circuit patterns of the two inner layers, In this case, the outside of the transmission line is covered with a ground pattern formed on each of two outer layers of the printed circuit board.
With the above configuration, by covering the transmission line of the twisted pair line formed in the inner layer with the ground pattern in the outer layer, the shielding effect can be enhanced and the noise resistance is further improved.

また、本発明は、上記の電流センサであって、前記コイルは、前記プリント基板の外側層にそれぞれ形成した回路パターンと、この２つの外側層の回路パターンを接続する接続部とにより構成されるものを含む。
上記構成により、電流検出用のコイルを外側層に形成し、信号伝達部のツイストペア線を内側層に形成することで、コイルのサイズを大きくして電流センサの出力を高めることができとともに、信号伝達部でのノイズの影響を低減させ、Ｓ／Ｎを向上させることが可能となる。 Further, the present invention is the above-described current sensor, wherein the coil is configured by a circuit pattern formed on an outer layer of the printed circuit board and a connection portion that connects the circuit patterns of the two outer layers. Including things.
With the above configuration, the current detection coil is formed on the outer layer, and the twisted pair wire of the signal transmission unit is formed on the inner layer, so that the size of the coil can be increased and the output of the current sensor can be increased. It is possible to reduce the influence of noise in the transmission unit and improve S / N.

また、本発明は、上記いずれかの電流センサであって、前記コイルは、前記プリント基板に形成した巻き進み方向の巻き進みコイルと巻き戻し方向の巻き戻しコイルとを有するロゴスキコイルにより構成され、前記信号伝達部は、前記ロゴスキコイルの出力部において構成されるものを含む。
上記構成により、例えばロゴスキコイルを用いて大電流を検出する場合などに、近傍に大電流が流れることによる外部磁界等のノイズによる影響を防ぐことができ、より大きな効果が得られる。
また、本発明は、分電盤であって、上記のプリント基板と、前記プリント基板に近接して配置される、複数の分岐バーを備えるメインバーと、を有するものを含む。 Further, the present invention is the current sensor according to any one of the above, wherein the coil includes a Rogowski coil having a winding advance coil in a winding advance direction and a rewind coil in a rewind direction formed on the printed circuit board. A signal transmission part contains what is comprised in the output part of the said Rogowski coil.
With the above configuration, for example, when a large current is detected using a Rogowski coil, the influence of noise such as an external magnetic field caused by a large current flowing in the vicinity can be prevented, and a greater effect can be obtained.
Further, the present invention includes a distribution board including the above-described printed circuit board and a main bar including a plurality of branch bars arranged in proximity to the printed circuit board.

本発明によれば、プリント基板に形成したセンサ部と信号処理回路部との間の信号伝達部における耐ノイズ性を向上させることが可能なプリント基板及び電流センサを提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the printed circuit board and current sensor which can improve the noise resistance in the signal transmission part between the sensor part formed in the printed circuit board and the signal processing circuit part can be provided.

本発明の実施形態に係るプリント基板及び電流センサの全体構成を示す平面図The top view which shows the whole structure of the printed circuit board which concerns on embodiment of this invention, and a current sensor. （Ａ）〜（Ｄ）は本実施形態に係る電流センサを配設した家庭用分電盤の構成例を示す図(A)-(D) are figures which show the example of a structure of the domestic distribution board which arrange | positioned the current sensor which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る電流センサの信号伝達部の概略構成を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は透視斜視図It is a figure which shows schematic structure of the signal transmission part of the current sensor which concerns on this embodiment, (A) is a top view, (B) is a perspective perspective view. 本発明の第１の実施形態に係る電流センサの信号伝達部の構成を示す図The figure which shows the structure of the signal transmission part of the current sensor which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態に係る電流センサの信号伝達部の構成を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は概略構成を示す模式図It is a figure which shows the structure of the signal transmission part of the current sensor which concerns on the 2nd Embodiment of this invention, (A) is a top view, (B) is a schematic diagram which shows schematic structure 本発明の第３の実施形態に係る電流センサの信号伝達部の構成を示す図The figure which shows the structure of the signal transmission part of the current sensor which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施形態に係る電流センサの信号伝達部の構成を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は概略構成を示す模式図It is a figure which shows the structure of the signal transmission part of the current sensor which concerns on the 4th Embodiment of this invention, (A) is a top view, (B) is a schematic diagram which shows schematic structure 本発明の第５の実施形態に係る電流センサの信号伝達部の構成を示す図The figure which shows the structure of the signal transmission part of the current sensor which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第６の実施形態に係る電流センサの信号伝達部の構成として、電流センサを形成するプリント基板の断面構成を示す模式図The schematic diagram which shows the cross-sectional structure of the printed circuit board which forms a current sensor as a structure of the signal transmission part of the current sensor which concerns on the 6th Embodiment of this invention. （Ａ）〜（Ｄ）は第６の実施形態に係る電流センサの信号伝達部の各層の構成を示す平面図(A)-(D) are top views which show the structure of each layer of the signal transmission part of the current sensor which concerns on 6th Embodiment.

以下の実施形態では、本発明に係るプリント基板及び電流センサの一例として、家庭用分電盤の分岐回路等に配設可能な、プリント基板を用いて構成した電流センサの構成を示す。 In the following embodiments, as an example of a printed circuit board and a current sensor according to the present invention, a configuration of a current sensor configured using a printed circuit board that can be arranged in a branch circuit of a household distribution board is shown.

図１は本発明の実施形態に係るプリント基板及び電流センサの全体構成を示す平面図である。本実施形態の電流センサ１０は、多層構造のプリント基板１２において、被測定電線に流れる電流を検出するためのセンサ部としてのロゴスキコイル（以下、コイルという）１３、１４と、コイル１３、１４の検出電流の信号処理を行う信号処理回路１７とが形成されて構成されている。本明細書でいう「プリント基板」とは、基板に電子部品や配線を実装したり形成したりすることにより、電子回路が形成されたものをいう。図示例では、２つのコイル１３、１４と信号処理回路１７とが同一基板上に形成されている。センサ部のコイル１３、１４の各検出電流信号が出力される出力端部と信号処理回路１７の入力端部とは、プリント基板１２に形成された信号伝達部の伝送線路１５、１６によってそれぞれ接続されている。コイル１３、１４の中心部にはプリント基板１２を貫通する貫通孔による開口２１、２２がそれぞれ形成され、この開口２１、２２に被測定電線が挿通されるようになっている。 FIG. 1 is a plan view showing the overall configuration of a printed circuit board and a current sensor according to an embodiment of the present invention. The current sensor 10 according to the present embodiment includes a Rogowski coil (hereinafter referred to as a coil) 13 and 14 as a sensor unit for detecting a current flowing through an electric wire to be measured on a printed circuit board 12 having a multilayer structure, and detection of the coils 13 and 14 A signal processing circuit 17 that performs current signal processing is formed and configured. The term “printed circuit board” as used in this specification refers to a circuit board on which an electronic circuit is formed by mounting or forming electronic components or wirings on a board. In the illustrated example, two coils 13 and 14 and a signal processing circuit 17 are formed on the same substrate. The output end of each of the detection current signals of the coils 13 and 14 of the sensor unit and the input end of the signal processing circuit 17 are connected by transmission lines 15 and 16 of the signal transmission unit formed on the printed circuit board 12, respectively. Has been. Openings 21 and 22 by through holes penetrating the printed circuit board 12 are formed in the central portions of the coils 13 and 14, respectively, and the measured wires are inserted into the openings 21 and 22.

信号処理回路１７は、プリント基板１２上にＬＳＩ１８等の電子部品が実装されて構成され、コイル１３、１４から出力される検出電流信号の増幅、ＡＤ変換、検出データの記憶、出力等の信号処理を行うものである。 The signal processing circuit 17 is configured by mounting an electronic component such as an LSI 18 on the printed circuit board 12, and performs signal processing such as amplification of a detection current signal output from the coils 13 and 14, AD conversion, storage of detection data, and output. Is to do.

コイル３、４は、プリント基板１２の導体箔によって形成された複数の放射状ライン２３と、この放射状ライン２３をプリント基板１２の絶縁性基板に渡って接続する接続部であるスルーホール２４とを有して構成される。放射状ライン２３は、プリント基板１２の開口２１、２２の周囲の表裏両面において、導体箔のパターンによって放射状に形成されている。スルーホール２４は、放射状ライン２３の両端部に形成され、絶縁性基板をその厚さ方向に貫通して表裏の放射状ライン２３間を電気的に連続して接続している。これらの複数の放射状ライン２３及びスルーホール２４により、トロイダルコイルが形成される。このトロイダルコイルは、互いに接触を避けるようにした巻き進み方向の巻き進みコイルと巻き戻し方向の巻き戻しコイルとが二重形成された構造となっており、これら巻き進みコイルと巻き戻しコイルを連続接続することにより、ロゴスキコイルが構成される。このような構成のコイル１３、１４により、開口２１、２２を貫通する被測定電線にそれぞれ流れる電流を示す検出電流信号が得られる。電流センサ１０のコイルをロゴスキコイルとすることで、コイル１３、１４の検出電流信号は、巻き進みコイルと巻き戻しコイルに発生する各誘導電流の和となり、全コイルの巻き数に比例した検出電流信号が得られる。コイル１３、１４における不要な外部磁界に対しては、巻き進みコイルと巻き戻しコイルに発生する誘導電流の差が検出され、外部磁界の影響が軽減されるので、測定精度の低下を防止できる。また、従来のＣＴによる電流検出の場合と比べて、コイル出力開放故障時の異常高電圧の発生がなくなり、より安全である。また、プリント基板による空芯コイルを用いているので、電流センサが薄型で安価であり、鉄芯がないので、電流検出特性が飽和せずに、大電流まで計測可能となり、また、軽量で小型化することができる。 The coils 3 and 4 have a plurality of radial lines 23 formed by the conductive foil of the printed circuit board 12 and through holes 24 that are connection portions for connecting the radial lines 23 across the insulating substrate of the printed circuit board 12. Configured. The radial lines 23 are radially formed by conductive foil patterns on both the front and back surfaces around the openings 21 and 22 of the printed circuit board 12. The through-holes 24 are formed at both ends of the radial line 23 and penetrate the insulating substrate in the thickness direction to electrically connect the front and back radial lines 23 continuously. The plurality of radial lines 23 and through holes 24 form a toroidal coil. This toroidal coil has a structure in which a winding coil in a winding direction and a rewinding coil in a rewinding direction are formed so as to avoid contact with each other, and the winding coil and the rewinding coil are continuously connected. A Rogowski coil is formed by connection. With the coils 13 and 14 having such a configuration, detection current signals indicating currents flowing through the wires to be measured that pass through the openings 21 and 22 are obtained. By making the coil of the current sensor 10 a Rogowski coil, the detected current signals of the coils 13 and 14 are the sum of the induction currents generated in the winding advance coil and the rewinding coil, and the detection current signal proportional to the number of turns of all the coils. Is obtained. For unnecessary external magnetic fields in the coils 13 and 14, a difference in induced currents generated in the winding advance coil and the rewinding coil is detected, and the influence of the external magnetic field is reduced, so that a reduction in measurement accuracy can be prevented. Further, compared with the case of current detection by conventional CT, the occurrence of abnormal high voltage at the time of coil output open failure is eliminated, and it is safer. In addition, the use of an air-core coil made of a printed circuit board makes the current sensor thin and inexpensive, and since there is no iron core, it can measure up to a large current without saturating the current detection characteristics, and it is lightweight and compact. Can be

伝送線路１５、１６は、プリント基板１２の導体箔によって形成された複数の信号パターン３１と、この信号パターン３１をプリント基板１２の絶縁性基板に渡って接続する接続部であるスルーホール３３とを有して構成される。信号パターン３１は、プリント基板１２の表裏両面において、導体箔のパターンによって平行斜線状に形成されている。スルーホール３３は、信号パターン３１の両端部に形成され、絶縁性基板をその厚さ方向に貫通して表裏の信号パターン３１間を電気的に連続して接続している。これらの複数の信号パターン３１及びスルーホール３３により、ツイスト状の導電パターンによるツイストペア線（撚り線）が形成される。伝送線路１５、１６をツイストペア線で構成することにより、外部磁界の影響を打ち消し合うようにし、耐ノイズ性を高められる。この伝送線路１５、１６を含む信号伝達部の構成については後述する。なお、コイル１３、１４及び伝送線路１５、１６において、プリント基板の厚さ方向に渡ってパターン間を接続する接続部は、スルーホールに限らず、三次元構造の配線を持つ基板など、他の導電接続手段を用いて構成することも可能である。 The transmission lines 15 and 16 include a plurality of signal patterns 31 formed by the conductive foil of the printed circuit board 12 and through holes 33 that are connection portions that connect the signal patterns 31 across the insulating substrate of the printed circuit board 12. It is configured. The signal pattern 31 is formed on the front and back surfaces of the printed circuit board 12 in a parallel diagonal pattern with a conductive foil pattern. The through holes 33 are formed at both ends of the signal pattern 31, and penetrate the insulating substrate in the thickness direction to electrically connect the signal patterns 31 on the front and back sides. The plurality of signal patterns 31 and through holes 33 form a twisted pair wire (twisted wire) with a twisted conductive pattern. By configuring the transmission lines 15 and 16 with twisted pair wires, it is possible to cancel the influence of the external magnetic field and improve noise resistance. The configuration of the signal transmission unit including the transmission lines 15 and 16 will be described later. In addition, in the coils 13 and 14 and the transmission lines 15 and 16, the connection part for connecting the patterns across the thickness direction of the printed circuit board is not limited to the through-hole, but other boards such as a board having a three-dimensional structure wiring. It is also possible to configure using conductive connection means.

上記のように構成された電流センサ１０においては、コイル１３、１４の開口２１、２２を貫通する各被測定電線に電流が流れると、コイル１３、１４において発生する誘導電圧によって被測定電線の電流が検出され、検出電流信号として出力される。コイル１３、１４の検出電流信号は、伝送線路１５、１６を通って信号処理回路１７に入力され、信号処理回路１７内で信号処理され、検出データが生成される。この検出データは、信号処理回路１７の出力部から測定電流データとして配電盤の制御装置等へ出力される。この際、信号処理回路１７では、各コイル１３、１４からの検出電流信号を時分割で切替えて入力して信号処理する。このため、信号処理回路１７で生じる処理誤差は同じとなり、検出データのバラツキが抑制される。 In the current sensor 10 configured as described above, when a current flows through each of the measured wires passing through the openings 21 and 22 of the coils 13 and 14, the current of the measured wire is generated by the induced voltage generated in the coils 13 and 14. Is detected and output as a detected current signal. The detection current signals of the coils 13 and 14 are input to the signal processing circuit 17 through the transmission lines 15 and 16, and are subjected to signal processing in the signal processing circuit 17 to generate detection data. The detection data is output from the output unit of the signal processing circuit 17 to the control device of the switchboard as measurement current data. At this time, in the signal processing circuit 17, the detected current signals from the coils 13 and 14 are switched and input in a time division manner to perform signal processing. For this reason, the processing errors that occur in the signal processing circuit 17 are the same, and variations in detection data are suppressed.

ここで、本実施形態の電流センサを配設した家庭用分電盤の分岐回路部の構成例を示す。図２は本実施形態に係る電流センサを配設した家庭用分電盤の構成例を示す図である。図２において、（Ａ）は分電盤の分解斜視図、（Ｂ）は分電盤のベース台の一部を破断した斜視図、（Ｃ）は分岐電流センサユニットをベース台に配設した状態を示す斜視図、（Ｄ）は分岐電流センサユニットの外観構成を示す斜視図である。 Here, the example of a structure of the branch circuit part of the household distribution panel which provided the current sensor of this embodiment is shown. FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a domestic distribution board provided with a current sensor according to the present embodiment. 2, (A) is an exploded perspective view of the distribution board, (B) is a perspective view in which a part of the base board of the distribution board is broken, and (C) is a branch current sensor unit disposed on the base board. The perspective view which shows a state, (D) is a perspective view which shows the external appearance structure of a branch current sensor unit.

分電盤２０１は、外部の電源から受電し、主幹回路にある主幹ブレーカ２０２と、この主幹回路から分岐した複数の分岐回路にある分岐ブレーカ２０３と、分岐回路に流れる分岐電流を検出する分岐電流センサユニット２０４と、分岐電流センサユニット２０４が検出したデータに基いて、信号を出力する計測制御ユニット２０５と、計測制御ユニット２０５からの出力信号を受けて、ユーザに報知する報知ユニット２０６と、分岐ブレーカ２０３等を保持するベース台２０７とを備えている。 The distribution board 201 receives power from an external power source, and includes a main breaker 202 in the main circuit, a branch breaker 203 in a plurality of branch circuits branched from the main circuit, and a branch current for detecting a branch current flowing in the branch circuit. A sensor unit 204; a measurement control unit 205 that outputs a signal based on data detected by the branch current sensor unit 204; a notification unit 206 that receives an output signal from the measurement control unit 205 and notifies the user; And a base table 207 for holding the breaker 203 and the like.

分電盤２０１は、単相三線式の分電盤であり、外部の電源からの３本の電力線を主幹ブレーカ２０２によって受電する。そして、主幹ブレーカ２０２の負荷側の電力線に分岐ブレーカ２０３が接続されて分岐回路となっている。各分岐回路には、電流センサユニット２０４が取り付けられており、分岐回路を流れる電流を検出する。そして、分岐ブレーカ２０３の２次側に使用される電気機器が接続される。 The distribution board 201 is a single-phase three-wire distribution board, and receives power from three power lines from an external power source by the main breaker 202. The branch breaker 203 is connected to the power line on the load side of the main breaker 202 to form a branch circuit. A current sensor unit 204 is attached to each branch circuit and detects a current flowing through the branch circuit. And the electric equipment used for the secondary side of the branch breaker 203 is connected.

主幹ブレーカ２０２は、電源側端子と負荷側端子の間の通電をオンオフする開閉機構（図示せず）を器体内に備えており、この開閉機構のオンオフ用の操作ハンドル２２３が器体の前面に配されている。また、主幹ブレーカ２０２は、電源側端子と負荷側端子の間に過電流が流れた際に、これらの間を遮断すると共に、操作ハンドル２２３をオフ側に位置させる回路遮断機能（図示せず）を備えている。 The main breaker 202 is provided with an opening / closing mechanism (not shown) for turning on / off energization between the power supply side terminal and the load side terminal, and an operation handle 223 for turning on / off the opening / closing mechanism is provided on the front surface of the body. It is arranged. The main breaker 202 also cuts off the circuit between the power supply side terminal and the load side terminal when an overcurrent flows between them, and places the operation handle 223 on the off side (not shown). It has.

次に、ベース台２０７について説明する。ベース台２０７は、分岐ブレーカ２０３と、主幹ブレーカ２０２の負荷側端子に電気的に接続される３本のメインバー２７１、２７２、２７３等を保持する。メインバー２７１、２７２、２７３は、主幹ブレーカ２０２の負荷側端子にネジ２７４によって接続されている。そして、メインバー２７１は、ベース台２０７の長手方向両端に設けられた支柱２７５に固定されている。メインバー２７２、２７３は、ベース台２０７の短手方向の両側に配設されている。メインバー２７２は、ベース台２０７の平板部２７２ａと、平板部２７２ａから一体に直角に折り曲げ、更にＵ字形又はクランク状となるように折り曲げ形成された複数の分岐バー２７２ｂとを備えている。メインバー２７３もメインバー２７２と同様に、平板部２７３ａと、分岐バー２７３ｃを一体に備えている。 Next, the base stand 207 will be described. The base stand 207 holds the branch breaker 203 and three main bars 271, 272, 273 and the like that are electrically connected to the load side terminals of the main breaker 202. The main bars 271, 272, and 273 are connected to the load side terminals of the main breaker 202 by screws 274. The main bar 271 is fixed to support columns 275 provided at both ends of the base table 207 in the longitudinal direction. The main bars 272 and 273 are disposed on both sides of the base table 207 in the short direction. The main bar 272 includes a flat plate portion 272a of the base base 207, and a plurality of branch bars 272b that are integrally bent at a right angle from the flat plate portion 272a and further bent into a U shape or a crank shape. Similarly to the main bar 272, the main bar 273 is integrally provided with a flat plate portion 273a and a branching bar 273c.

分岐ブレーカ２０３は、長方体形状であり、器体の一端側の側壁部に３個の端子部２３１ａ、２３１ｂ、２３１ｃを有している。この端子部によって、メインバー２７１と分岐バー２７２ｂ、２７３ｃを挟持し、電気的に結合されている。分岐ブレーカ２０３は、器体の他端側に負荷の電源線を接続するための一対の２次側端子部２３２を有している。分岐ブレーカ２０３は器体内において、端子部２３１ａ、２３１ｂ、２３１ｃと２次側端子部２３２との間の通電をオンオフする開閉機構（図示せず）と、この開閉機構のオンオフ用の操作ハンドル２３３とを有している。また、端子部２３１ａ、２３１ｂ、２３１ｃと２次側端子部２３２との間に過電流が生じた際に、これらの端子部間を遮断すると共に、操作ハンドル２３３をオフ側に位置させる回路遮断機構（図示せず）を有している。 The branch breaker 203 has a rectangular parallelepiped shape, and has three terminal portions 231a, 231b, and 231c on a side wall portion on one end side of the vessel body. By this terminal portion, the main bar 271 and the branch bars 272b and 273c are sandwiched and electrically coupled. The branch breaker 203 has a pair of secondary side terminal portions 232 for connecting a load power line to the other end side of the container. The branch breaker 203 includes an opening / closing mechanism (not shown) for turning on / off the current between the terminal portions 231a, 231b, 231c and the secondary side terminal portion 232, and an operation handle 233 for turning on / off the opening / closing mechanism. have. In addition, when an overcurrent is generated between the terminal portions 231a, 231b, 231c and the secondary side terminal portion 232, a circuit cutoff mechanism that shuts off these terminal portions and positions the operation handle 233 on the off side. (Not shown).

次に、分岐電流センサユニット２０４について説明する。分岐電流センサユニット２０４は、プリント基板１０により構成され、ベース台２０７に配設されている。プリント基板１０の短手方向の一端側には、分岐バー２７２ｂが貫通する、円形状の複数の第１の挿通孔２４２ａ（図１の開口２１、２２に相当する）が並設されている。プリント基板１０の短手方向の中央付近には、分岐バー２７３ｃが貫通する、複数の第２の挿通孔２４２ｂが並設されている。第１の挿通孔２４２ａの周辺部には、上述したコイル１３、１４が形成され、プリント基板１０の短手方向の他端側には、信号処理回路１７が配設され、これらのコイル１３、１４と信号処理回路１７とを接続する伝送線路１５、１６が形成されている。このコイル１３、１４、伝送線路１５、１６、信号処理回路１７等によって電流センサ１０が構成される。 Next, the branch current sensor unit 204 will be described. The branch current sensor unit 204 is configured by the printed circuit board 10 and disposed on the base table 207. A plurality of circular first insertion holes 242a (corresponding to the openings 21 and 22 in FIG. 1) through which the branch bar 272b passes are arranged in parallel on one end side in the short direction of the printed circuit board 10. Near the center of the printed circuit board 10 in the short direction, a plurality of second insertion holes 242b through which the branching bar 273c passes are arranged in parallel. The above-described coils 13 and 14 are formed in the periphery of the first insertion hole 242a, and a signal processing circuit 17 is disposed on the other end side in the short side direction of the printed circuit board 10, and these coils 13, Transmission lines 15 and 16 for connecting 14 and the signal processing circuit 17 are formed. The coils 13 and 14, the transmission lines 15 and 16, the signal processing circuit 17 and the like constitute the current sensor 10.

プリント基板１０には、信号処理回路１７の入出力信号を伝送する情報伝送路２４８と、直流電源を供給する電源供給路２４９が設けられており、情報伝送路２４８と電源供給路２４９はプリント基板１０の端部に設けられたコネクタ２９５に繋がっている。コネクタ２９５は伝送路に接続され、計測制御ユニット２０５に出力信号が伝送される。このように、一体化された分岐電流センサユニット２０４を用いることで、分岐回路の全ての電流を高精度に検出し、きめ細かい使用電流状況を報知することができる。 The printed circuit board 10 is provided with an information transmission path 248 that transmits input / output signals of the signal processing circuit 17 and a power supply path 249 that supplies DC power, and the information transmission path 248 and the power supply path 249 are printed circuit boards. 10 is connected to a connector 295 provided at the end of the connector 10. The connector 295 is connected to the transmission path, and an output signal is transmitted to the measurement control unit 205. As described above, by using the integrated branch current sensor unit 204, it is possible to detect all currents of the branch circuit with high accuracy and to notify a detailed use current situation.

図３（Ａ）、（Ｂ）は本実施形態に係る電流センサの信号伝達部の概略構成を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は透視斜視図である。信号伝達部における伝送線路１５は、表裏両面など、プリント基板１２の２つの層における導体箔のパターン及びスルーホールによってツイストペア線が形成される。なお、伝送線路１６も同様の構成であり、以下では１つの伝送線路について説明する。 3A and 3B are diagrams illustrating a schematic configuration of a signal transmission unit of the current sensor according to the present embodiment, in which FIG. 3A is a plan view and FIG. 3B is a perspective view. In the transmission line 15 in the signal transmission unit, a twisted pair line is formed by the conductive foil pattern and the through hole in the two layers of the printed circuit board 12 such as both the front and back surfaces. The transmission line 16 has the same configuration, and only one transmission line will be described below.

プリント基板１２の第１の面には、第１の信号パターン３１が平行斜線状に形成されている。絶縁性基板３４を挟んだ第２の面には、第２の信号パターン３２が図３（Ａ）の平面図において第１の信号パターン３１に対して交差するように、第１の信号パターン３１とは絶縁性基板３４を隔てて平行斜線状に形成されている。信号パターン３１、３２の両端には、絶縁性基板３４をその厚さ方向に貫通して接続部であるスルーホール３３が形成され、信号パターン３１と信号パターン３２との間を電気的に連続して接続している。 On the first surface of the printed circuit board 12, a first signal pattern 31 is formed in parallel diagonal lines. On the second surface across the insulating substrate 34, the first signal pattern 31 so that the second signal pattern 32 intersects the first signal pattern 31 in the plan view of FIG. Are formed in parallel diagonal lines with the insulating substrate 34 therebetween. At both ends of the signal patterns 31 and 32, through holes 33 as connection portions are formed through the insulating substrate 34 in the thickness direction, and the signal patterns 31 and 32 are electrically continuous. Connected.

このような構成の伝送線路１５において、図３（Ｂ）に示すように外部磁界３５が発生した場合、信号パターン３１、３２において外部磁界３５によるノイズの影響を受け易いという課題がある。この外部磁界対策として、信号パターン３１、３２の周囲に信号パターン以外の領域を覆うグランドパターン（ベタグランドパターン）を設けて外部磁界３５によるノイズの影響を軽減することが考えられる。また、外部磁界、静電ノイズ等の影響をできるだけ小さくするためには、それぞれの信号パターンのピッチ（スルーホール間の距離）を小さくし、かつ隣り合う信号パターン間の距離を小さくすることが好ましい。このような構成の場合、グランドパターンが伝送線路１５を境界として信号パターン３１、３２の部分で分断される。この状態では、分断されたグランドパターン間で磁界ノイズ等によって電位差が発生し、この電位差が伝送線路１５にノイズとして重畳され、電流センサの出力のＳ／Ｎが劣化して誤検出を引き起こす要因になるなどの課題が生じる。 In the transmission line 15 having such a configuration, when an external magnetic field 35 is generated as shown in FIG. 3B, there is a problem that the signal patterns 31 and 32 are easily affected by noise due to the external magnetic field 35. As a countermeasure against this external magnetic field, a ground pattern (solid ground pattern) that covers an area other than the signal pattern may be provided around the signal patterns 31 and 32 to reduce the influence of noise caused by the external magnetic field 35. In order to minimize the influence of external magnetic field, electrostatic noise, etc., it is preferable to reduce the pitch of each signal pattern (distance between through holes) and the distance between adjacent signal patterns. . In the case of such a configuration, the ground pattern is divided at the signal patterns 31 and 32 with the transmission line 15 as a boundary. In this state, a potential difference is generated between the divided ground patterns due to magnetic field noise or the like, and this potential difference is superimposed on the transmission line 15 as noise, which causes the S / N of the output of the current sensor to deteriorate and cause false detection. Problems such as becoming.

そこで、本実施形態では、伝送線路１５でのグランドパターンの分断を無くし、信号伝達部における耐ノイズ性を向上させるようにした構成を以下の各実施形態に例示する。 Therefore, in the present embodiment, the following embodiments exemplify configurations in which the ground pattern is not divided in the transmission line 15 and the noise resistance in the signal transmission unit is improved.

（第１の実施形態）
図４は本発明の第１の実施形態に係る電流センサの信号伝達部の構成を示す図である。第１の実施形態の信号伝達部４０では、伝送線路１５を構成する信号パターン３１及びスルーホール３３の周囲を囲むように、信号パターン３１及びスルーホール３３以外の領域を覆う第１のグランドパターン４１、第２のグランドパターン４２が形成されている。すなわち、信号パターン３１及びスルーホール３３による伝送線路１５に対して、その両側に第１のグランドパターン４１、第２のグランドパターン４２が形成されている。これらの伝送線路１５両側のグランドパターン４１、４２の間は、リード線、ジャンパ線等の接続導体４３によって電気的に接続されている。 (First embodiment)
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the signal transmission unit of the current sensor according to the first embodiment of the present invention. In the signal transmission unit 40 of the first embodiment, a first ground pattern 41 that covers an area other than the signal pattern 31 and the through hole 33 so as to surround the periphery of the signal pattern 31 and the through hole 33 constituting the transmission line 15. A second ground pattern 42 is formed. That is, the first ground pattern 41 and the second ground pattern 42 are formed on both sides of the transmission line 15 by the signal pattern 31 and the through hole 33. The ground patterns 41 and 42 on both sides of these transmission lines 15 are electrically connected by connection conductors 43 such as lead wires and jumper wires.

このように、信号伝達部を信号パターン及びスルーホールによるツイストペア線で構成することで、外部磁界に対する打ち消し効果が得られる。また、信号伝達部の両側のグランドパターンを電気的に接続することによって、ツイストペア線の周囲のグランドパターンにおいて電位差が発生せず、耐ノイズ性が向上する。 In this way, by configuring the signal transmission unit with a signal pattern and a twisted pair wire with a through hole, an effect of canceling the external magnetic field can be obtained. Further, by electrically connecting the ground patterns on both sides of the signal transmission unit, a potential difference does not occur in the ground pattern around the twisted pair wire, and noise resistance is improved.

（第２の実施形態）
図５（Ａ）、（Ｂ）は本発明の第２の実施形態に係る電流センサの信号伝達部の構成を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は概略構成を示す模式図である。第２の実施形態の信号伝達部５０では、伝送線路１５を構成する信号パターン３１の周囲において、電気的に接続された１つのグランドパターンが形成されている。ここで、伝送線路１５の両側のグランドパターン５１とグランドパターン５２とは、平行な信号パターン３１間に形成された回路パターンである接続パターン５３によって電気的に接続されている。図５（Ｂ）に示すように、プリント基板１２の第１の面においては、信号パターン３１の周囲にグランドパターン５１、５２、及び接続パターン５３が形成され、第２の面においては、信号パターン３２の周囲にグランドパターン５４、５５、及び接続パターン５６が形成されている。このように、表裏両面など、プリント基板１２の２つの層において両側にグランドパターンが形成されている。 (Second Embodiment)
5A and 5B are diagrams showing the configuration of the signal transmission unit of the current sensor according to the second embodiment of the present invention, where FIG. 5A is a plan view and FIG. 5B is a schematic diagram showing the schematic configuration. FIG. In the signal transmission unit 50 of the second embodiment, one electrically connected ground pattern is formed around the signal pattern 31 constituting the transmission line 15. Here, the ground pattern 51 and the ground pattern 52 on both sides of the transmission line 15 are electrically connected by a connection pattern 53 that is a circuit pattern formed between the parallel signal patterns 31. As shown in FIG. 5B, ground patterns 51 and 52 and a connection pattern 53 are formed around the signal pattern 31 on the first surface of the printed circuit board 12, and the signal pattern is formed on the second surface. Ground patterns 54 and 55 and a connection pattern 56 are formed around 32. Thus, the ground patterns are formed on both sides of the two layers of the printed circuit board 12 such as the front and back surfaces.

このように、信号伝達部の両側のグランドパターンを接続パターンによって電気的に接続することによって、ツイストペア線の周囲のグランドパターンにおいて電位差の発生を抑制できるため、外部磁界によるノイズ等の影響を軽減でき、耐ノイズ性を向上できる。この場合、電気的接続のためにプリント基板の回路パターンを用いることで、接続のための追加部品を必要とせず、構成の簡略化、コストの削減を図れる。 In this way, by electrically connecting the ground patterns on both sides of the signal transmission unit with the connection pattern, it is possible to suppress the occurrence of a potential difference in the ground pattern around the twisted pair wire, thereby reducing the influence of noise and the like due to an external magnetic field. , Noise resistance can be improved. In this case, by using the circuit pattern of the printed circuit board for electrical connection, no additional parts for connection are required, and the configuration can be simplified and the cost can be reduced.

（第３の実施形態）
図６は本発明の第３の実施形態に係る電流センサの信号伝達部の構成を示す図である。第３の実施形態の信号伝達部６０では、第１の実施形態と同様、伝送線路１５の両側に、信号パターン３１の周囲を囲むように第１のグランドパターン６１、第２のグランドパターン６２が形成されている。これらのグランドパターン６１、６２の間は、電子部品としてのチップ抵抗（ジャンパ抵抗）などのチップ部品６３が基板上に実装され、このチップ部品６３により電気的に接続されている。 (Third embodiment)
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a signal transmission unit of a current sensor according to the third embodiment of the present invention. In the signal transmission unit 60 of the third embodiment, as in the first embodiment, the first ground pattern 61 and the second ground pattern 62 are provided on both sides of the transmission line 15 so as to surround the periphery of the signal pattern 31. Is formed. A chip component 63 such as a chip resistor (jumper resistor) as an electronic component is mounted on the substrate between the ground patterns 61 and 62, and is electrically connected by the chip component 63.

このように、信号伝達部の両側のグランドパターンをチップ部品等の電子部品によって電気的に接続することによって、ツイストペア線の周囲のグランドパターンにおいて電位差の発生を抑止できるため、外部磁界によるノイズ等の影響を軽減でき、耐ノイズ性を向上できる。この場合、一般的なチップ部品の電子部品を用いることで、汎用部品を追加するだけで低コストにグランドパターン間の接続ができる。 In this way, by electrically connecting the ground patterns on both sides of the signal transmission unit with electronic components such as chip components, it is possible to suppress the occurrence of a potential difference in the ground pattern around the twisted pair wire, so noise such as external magnetic fields can be suppressed. The effect can be reduced and noise resistance can be improved. In this case, by using general electronic components such as chip components, it is possible to connect the ground patterns at a low cost simply by adding general-purpose components.

（第４の実施形態）
図７（Ａ）、（Ｂ）は本発明の第４の実施形態に係る電流センサの信号伝達部の構成を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は概略構成を示す模式図である。第４の実施形態の信号伝達部７０は、ツイストペア線の対になる信号パターン３１、３２の大きさを規定したものである。プリント基板１２においてツイストペア線を形成する一対の信号パターン３１、３２は、第１の信号パターン３１の長さＬ１、第２の信号パターン３２の長さＬ２とした場合、Ｌ１＝Ｌ２と両者の長さが等しく形成されている。また、信号パターン３１、３２による伝送線路１５の両側に、信号パターン３１の周囲を囲むように第１のグランドパターン７１、第２のグランドパターン７２が形成され、グランドパターン７１、７２の間は接続導体７３によって電気的に接続されている。なお、第２の実施形態と同様、グランドパターン７１、７２間を回路パターンで接続して１つのグランドパターンによって形成してもよい。この場合、図７（Ｂ）に示すように、信号パターン３１、３２のツイスト部によって形成される両パターンで囲まれた空間の面積Ｓ１、Ｓ２は、Ｓ１＝Ｓ２と等しくなる。よって、信号伝達部７０において外部磁界が発生した場合、外部磁界に対して打ち消し効果が生じる部分の面積が隣り合う部分で同じ（Ｓ１＝Ｓ２）となり、さらに外部磁界に対する耐ノイズ性が向上する。 (Fourth embodiment)
7A and 7B are diagrams showing the configuration of the signal transmission unit of the current sensor according to the fourth embodiment of the present invention, where FIG. 7A is a plan view and FIG. 7B is a schematic diagram showing the schematic configuration. FIG. The signal transmission unit 70 of the fourth embodiment defines the size of the signal patterns 31 and 32 that form a twisted pair wire pair. A pair of signal patterns 31 and 32 forming a twisted pair line on the printed circuit board 12 has a length L1 of the first signal pattern 31 and a length L2 of the second signal pattern 32. Are equally formed. In addition, a first ground pattern 71 and a second ground pattern 72 are formed on both sides of the transmission line 15 by the signal patterns 31 and 32 so as to surround the signal pattern 31, and the ground patterns 71 and 72 are connected to each other. The conductor 73 is electrically connected. Similarly to the second embodiment, the ground patterns 71 and 72 may be connected by a circuit pattern and formed by one ground pattern. In this case, as shown in FIG. 7B, the areas S1 and S2 of the space surrounded by both patterns formed by the twist portions of the signal patterns 31 and 32 are equal to S1 = S2. Therefore, when an external magnetic field is generated in the signal transmission unit 70, the area of the portion where the effect of canceling the external magnetic field is the same in the adjacent portions (S1 = S2), and noise resistance against the external magnetic field is further improved.

（第５の実施形態）
図８は本発明の第５の実施形態に係る電流センサの信号伝達部の構成を示す図である。第５の実施形態の信号伝達部８０では、プリント基板１２の第１の面において、信号パターン３１の一部を平行斜線状とせず、伝送線路１５の長手方向に平行な信号パターン８１が形成されている。第２の面においても同様に、信号パターン３２の一部を平行斜線状とせず、伝送線路１５の長手方向に延出する信号パターン８２が形成されている。このような信号パターン８１、８２により、ツイストペア線の一部においてツイスト形状を有しない構成となっている。ここで、ツイスト部Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３は、同一の巻き方向（撚り方向）となっている。そして、プリント基板１２の第１の面においては、信号パターン３１の周囲にグランドパターン８３が形成され、第２の面においては、信号パターン３２の周囲にグランドパターン８４が形成されている。この場合、信号パターン８１とは反対側の面（第２の面）でグランドパターン８４が接続され、信号パターン８２とは反対側の面（第１の面）でグランドパターン８３が接続される。この際、ツイスト部が無い部分を偶数として対にして設け、それぞれの部分の信号パターンが互いに逆の面にあるようにすれば、外部磁界等の打ち消し効果は悪化することはない。このような信号伝達部８０の構成により、伝送線路１５の両側のグランドパターンを接続するパターン幅Ｇ１、Ｇ２が大きくなるので、グランドパターンにおける電位差を小さくでき、さらに外部磁界に対する耐ノイズ性が向上する。 (Fifth embodiment)
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a signal transmission unit of a current sensor according to the fifth embodiment of the present invention. In the signal transmission unit 80 of the fifth embodiment, a signal pattern 81 parallel to the longitudinal direction of the transmission line 15 is formed on the first surface of the printed circuit board 12 without forming part of the signal pattern 31 in a parallel oblique line shape. ing. Similarly, on the second surface, a signal pattern 82 extending in the longitudinal direction of the transmission line 15 is formed without forming a part of the signal pattern 32 in a parallel oblique line shape. With such signal patterns 81 and 82, a part of the twisted pair wire does not have a twisted shape. Here, the twist portions T1, T2, and T3 are in the same winding direction (twist direction). A ground pattern 83 is formed around the signal pattern 31 on the first surface of the printed circuit board 12, and a ground pattern 84 is formed around the signal pattern 32 on the second surface. In this case, the ground pattern 84 is connected to the surface (second surface) opposite to the signal pattern 81, and the ground pattern 83 is connected to the surface (first surface) opposite to the signal pattern 82. At this time, if the portions without the twist portion are provided as even pairs and the signal patterns of the respective portions are on opposite surfaces, the effect of canceling the external magnetic field or the like will not be deteriorated. With such a configuration of the signal transmission unit 80, the pattern widths G1 and G2 connecting the ground patterns on both sides of the transmission line 15 are increased, so that the potential difference in the ground pattern can be reduced, and noise resistance against external magnetic fields is improved. .

（第６の実施形態）
図９及び図１０は本発明の第６の実施形態に係る電流センサの信号伝達部の構成を示す図であり、図９は電流センサを形成するプリント基板の断面構成を示す模式図、図１０（Ａ）〜（Ｄ）は信号伝達部の各層の構成を示す平面図である。第６の実施形態の電流センサ１００は、４層のプリント基板１０１によって形成した例である。プリント基板１０１は、第１層１１１、第２層１１２、第３層１１３、第４層１１４の４層の導体箔を有し、各層間を絶縁する絶縁性基板を有して形成された多層構造となっている。このプリント基板１０１において、外側の第１層１１１と第４層１１４に形成された回路パターン１２１、１２２、及びこれらの回路パターン１２１、１２２を接続するスルーホール１２３によって電流検出用のコイル１０２が形成される。また、内側の第２層１１２と第３層１１３に形成された回路パターン１３１、１３２、及びこれらの回路パターン１３１、１３２を接続するスルーホール１３３によってコイル１０２の検出電流信号を伝達する信号伝達部１０３が形成される。なお、コイル１０２及び信号伝達部１０３において、プリント基板の厚さ方向に渡ってパターン間を接続する接続部は、スルーホールに限らず、三次元構造の配線を持つ基板など、他の導電接続手段を用いて構成することも可能である。 (Sixth embodiment)
9 and 10 are diagrams showing a configuration of a signal transmission unit of a current sensor according to a sixth embodiment of the present invention. FIG. 9 is a schematic diagram showing a cross-sectional configuration of a printed circuit board forming the current sensor. (A)-(D) are top views which show the structure of each layer of a signal transmission part. The current sensor 100 of the sixth embodiment is an example formed by a four-layer printed circuit board 101. The printed circuit board 101 has four layers of conductive foils of a first layer 111, a second layer 112, a third layer 113, and a fourth layer 114, and is a multilayer formed with an insulating substrate that insulates between the layers. It has a structure. In this printed circuit board 101, a current detection coil 102 is formed by circuit patterns 121 and 122 formed on the outer first layer 111 and the fourth layer 114, and through holes 123 connecting these circuit patterns 121 and 122. Is done. In addition, the signal transmission unit that transmits the detection current signal of the coil 102 through the circuit patterns 131 and 132 formed in the inner second layer 112 and the third layer 113 and the through hole 133 that connects these circuit patterns 131 and 132. 103 is formed. In the coil 102 and the signal transmission unit 103, the connection part for connecting the patterns in the thickness direction of the printed board is not limited to a through hole, but other conductive connection means such as a board having a three-dimensional wiring. It is also possible to configure using

図１０（Ａ）に示す第１層１１１では、信号伝達部１０３のスルーホール１３３の周囲にグランドパターン１４１、１４２、１４３が形成されている。ここで、信号伝達部１０３の外側の第１のグランドパターン１４１、信号伝達部１０３の内側の第２のグランドパターン１４２、信号伝達部１０３の外側の第３のグランドパターン１４３は、スルーホール１３３間の隙間で接続されている。同様に、図１０（Ｄ）に示す第４層１１４では、信号伝達部１０３のスルーホール１３３の周囲にグランドパターン１５０、１５１、１５２が形成されている。ここで、信号伝達部１０３の外側の第１のグランドパターン１５０、信号伝達部１０３の内側の第２のグランドパターン１５１、信号伝達部１０３の外側の第３のグランドパターン１５２は、スルーホール１３３間の隙間で接続されている。 In the first layer 111 shown in FIG. 10A, ground patterns 141, 142, and 143 are formed around the through hole 133 of the signal transmission unit 103. Here, the first ground pattern 141 outside the signal transmission unit 103, the second ground pattern 142 inside the signal transmission unit 103, and the third ground pattern 143 outside the signal transmission unit 103 are between the through holes 133. It is connected with a gap. Similarly, in the fourth layer 114 illustrated in FIG. 10D, ground patterns 150, 151, and 152 are formed around the through hole 133 of the signal transmission unit 103. Here, the first ground pattern 150 outside the signal transmission unit 103, the second ground pattern 151 inside the signal transmission unit 103, and the third ground pattern 152 outside the signal transmission unit 103 are between the through holes 133. It is connected with a gap.

図１０（Ｂ）に示す第２層１１２では、回路パターン１３１及びスルーホール１３３によって信号伝達部１０３の伝送線路１５、１６の一方の面が形成されている。そして、回路パターン１３１及びスルーホール１３３の周囲にグランドパターン１４４、１４５、１４６が形成されている。ここで、伝送線路１５の外側の第１のグランドパターン１４４、伝送線路１５、１６の内側の第２のグランドパターン１４５、伝送線路１６の外側の第３のグランドパターン１４６は、スルーホール１３３間の隙間で接続されている。同様に、図１０（Ｃ）に示す第３層１１３では、回路パターン１３２及びスルーホール１３３によって信号伝達部１０３の伝送線路１５、１６の他方の面が形成されている。そして、回路パターン１３２及びスルーホール１３３の周囲にグランドパターン１４７、１４８、１４９が形成されている。ここで、伝送線路１５の外側の第１のグランドパターン１４７、伝送線路１５、１６の内側の第２のグランドパターン１４８、伝送線路１６の外側の第３のグランドパターン１４９は、スルーホール１３３間の隙間で接続されている。 In the second layer 112 shown in FIG. 10B, one surface of the transmission lines 15 and 16 of the signal transmission unit 103 is formed by the circuit pattern 131 and the through hole 133. In addition, ground patterns 144, 145, and 146 are formed around the circuit pattern 131 and the through hole 133. Here, the first ground pattern 144 outside the transmission line 15, the second ground pattern 145 inside the transmission lines 15 and 16, and the third ground pattern 146 outside the transmission line 16 are between the through holes 133. Connected with a gap. Similarly, in the third layer 113 shown in FIG. 10C, the other surface of the transmission lines 15 and 16 of the signal transmission unit 103 is formed by the circuit pattern 132 and the through hole 133. In addition, ground patterns 147, 148 and 149 are formed around the circuit pattern 132 and the through hole 133. Here, the first ground pattern 147 outside the transmission line 15, the second ground pattern 148 inside the transmission lines 15 and 16, and the third ground pattern 149 outside the transmission line 16 are between the through holes 133. Connected with a gap.

第６の実施形態では、４層のプリント基板１０１において、内側の第２層及び第３層の回路パターンによって信号伝達部としてツイストペア線の伝送線路を形成し、その外側の第１層及び第４層のグランドパターンによって伝送線路の外側が覆われる構造となっている。 In the sixth embodiment, in the four-layer printed circuit board 101, a twisted-pair transmission line is formed as a signal transmission unit by the circuit patterns of the inner second layer and the third layer, and the outer first layer and fourth layer are formed. The structure is such that the outside of the transmission line is covered by the ground pattern of the layer.

このように、多層基板の内側の層を用いて信号伝達部のツイストペア線を形成し、このツイストペア線が外側の層のグランドパターンによって覆われる構造とすることで、シールド効果を高めることができ、耐ノイズ性をさらに高めることができる。 Thus, the twisted pair wire of the signal transmission unit is formed using the inner layer of the multilayer substrate, and the shield effect can be enhanced by adopting a structure in which this twisted pair wire is covered with the ground pattern of the outer layer. Noise resistance can be further improved.

本実施形態の電流センサは、例えば、家庭用分電盤の分岐回路において、分岐回路に流れる分岐電流を検出する分岐電流センサユニットなどとして設けられる。そして、上述した各実施形態の信号伝達部の構成は、ロゴスキコイルの出力部において適用される。大電流を計測するために用いられるロゴスキコイルは、検出する電流の磁界以外に、別系統の回路の電流から発せられる磁界の影響を受けやすいところに配置される。しかし、ロゴスキコイルの出力電圧は、数マイクロＶと非常に微小な電圧しか出力しない。そこで、大きな磁界、ノイズの影響を受け易いロゴスキコイルの出力部に、上記の信号伝達部の構成を適用することで、近傍に大電流が流れることによる磁界、無線輻射等のノイズによる影響を防ぐことができ、より大きな効果を得ることができる。 The current sensor of this embodiment is provided as a branch current sensor unit that detects a branch current flowing in a branch circuit, for example, in a branch circuit of a household distribution board. And the structure of the signal transmission part of each embodiment mentioned above is applied in the output part of a Rogowski coil. The Rogowski coil used for measuring a large current is arranged in a place where it is easily influenced by a magnetic field generated from a current of a circuit of another system in addition to a magnetic field of a current to be detected. However, the output voltage of the Rogowski coil outputs only a very small voltage of several microV. Therefore, by applying the above-mentioned configuration of the signal transmission unit to the output part of the Rogowski coil that is easily affected by a large magnetic field and noise, it is possible to prevent the influence of noise such as magnetic field and radio radiation caused by a large current flowing in the vicinity. And a greater effect can be obtained.

また、第６の実施形態のように、ロゴスキコイルによる電流検出用のコイルを多層基板の外側の層を用いて形成し、信号伝達部のツイストペア線を内側の層を用いて形成することで、コイルのサイズを大きくして電流センサの出力を高めることができる。これにより、電流センサの出力を上げるとともに信号伝達部でのノイズの影響を低減させ、さらにＳ／Ｎを向上させることができる。 Further, as in the sixth embodiment, a coil for current detection using a Rogowski coil is formed by using an outer layer of a multilayer substrate, and a twisted pair wire of a signal transmission unit is formed by using an inner layer. Can be increased to increase the output of the current sensor. As a result, the output of the current sensor can be increased, the influence of noise in the signal transmission unit can be reduced, and the S / N can be further improved.

なお、上記実施形態では、プリント基板に形成した電流センサの構成例を示したが、本発明のプリント基板はこれに限定されるものではない。例えば、微小信号を出力するセンサの出力信号を増幅回路に伝達する信号伝達部を有する回路を、プリント基板に形成する構造などにおいても、同様に適用可能である。すなわち、プリント基板に形成したツイストペア線による信号伝達部に関して、種々の回路構成において本発明を適用できる。 In the above embodiment, the configuration example of the current sensor formed on the printed board is shown, but the printed board of the present invention is not limited to this. For example, the present invention can be similarly applied to a structure in which a circuit having a signal transmission unit that transmits an output signal of a sensor that outputs a minute signal to an amplifier circuit is formed on a printed circuit board. That is, the present invention can be applied to various circuit configurations with respect to a signal transmission unit using twisted pair wires formed on a printed circuit board.

なお、本発明は、本発明の趣旨ならびに範囲を逸脱することなく、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が様々な変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。 The present invention is intended to be variously modified and applied by those skilled in the art based on the description in the specification and well-known techniques without departing from the spirit and scope of the present invention. Included in the scope for protection. Moreover, you may combine each component in the said embodiment arbitrarily in the range which does not deviate from the meaning of invention.

１０電流センサ
１２プリント基板
１３、１４コイル
１７信号処理回路
１５、１６伝送線路
１８ＬＳＩ
２１、２２開口
２３放射状ライン
２４スルーホール
３１、３２、８１、８２信号パターン
３３スルーホール
３４絶縁性基板
３５外部磁界
４０、５０、６０、７０、８０信号伝達部
４１、４２、５１、５２、５４、５５、６１、６２、７１、７２、８３、８４グランドパターン
４３、７３接続導体
５３、５６接続パターン
６３チップ部品
１０１プリント基板
１０２コイル
１０３信号伝達部
１１１第１層
１１２第２層
１１３第３層
１１４第４層
１２１、１２２、１３１、１３２回路パターン
１２３、１３３スルーホール
１４１、１４２、１４３、１４４、１４５、１４６、１４７、１４８、１４９、１５０、１５１、１５２グランドパターン
２０１分電盤
２０２主幹ブレーカ
２０３分岐ブレーカ
２０４分岐電流センサユニット
２０５計測制御ユニット
２０６報知ユニット
２０７ベース台 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Current sensor 12 Printed circuit board 13, 14 Coil 17 Signal processing circuit 15, 16 Transmission line 18 LSI
21, 22 Opening 23 Radial line 24 Through hole 31, 32, 81, 82 Signal pattern 33 Through hole 34 Insulating substrate 35 External magnetic field 40, 50, 60, 70, 80 Signal transmission unit 41, 42, 51, 52, 54 , 55, 61, 62, 71, 72, 83, 84 Ground pattern 43, 73 Connection conductor 53, 56 Connection pattern 63 Chip component 101 Printed circuit board 102 Coil 103 Signal transmission section 111 First layer 112 Second layer 113 Third layer 114 4th layer 121, 122, 131, 132 Circuit pattern 123, 133 Through hole 141, 142, 143, 144, 145, 146, 147, 148, 149, 150, 151, 152 Ground pattern 201 Distribution board 202 Main breaker 203 Branch breaker 204 Branch power The sensor unit 205 measures the control unit 206 informing unit 207 baseplate

Claims

A printed circuit board formed with a signal transmission unit that transmits the output of the sensor unit to the signal processing circuit unit,
The printed circuit board is a multilayer substrate having at least two layers of conductive foil;
The signal transmission unit includes a plurality of signal patterns formed on the first layer of the printed circuit board, a plurality of signal patterns formed on a second layer different from the first layer, and the first layer A transmission line having a twisted pair wire formed by a connection part that connects the signal pattern and the signal pattern of the second layer,
The signal pattern constituting the transmission line is formed in parallel oblique lines in each of the first layer and the second layer,
In the first layer and the second layer of the printed circuit board, a ground pattern covering a region other than the signal pattern is formed around the signal pattern constituting the transmission line, and ground patterns on both sides of the transmission line are formed. Of the adjacent parallel diagonal signal patterns in the connection conductor provided three-dimensionally intersecting the transmission line or in each of the first layer and the second layer of the printed circuit board . A printed circuit board electrically connected by a circuit pattern provided therebetween or by an electronic component mounted on the printed circuit board and three-dimensionally intersecting the transmission line .

A printed circuit board according to claim 1 ,
A current sensor comprising: a sensor unit formed by a coil formed on the printed circuit board; and the signal transmission unit configured to transmit an output of the sensor unit to a signal processing circuit unit.

The current sensor according to claim 2 ,
First signal pattern and the second signal pattern, the current sensor being formed of equal lengths from each other to become a pair of the twisted pair line.

The current sensor according to claim 2 ,
In some of the signal patterns constituting said transmission line, said parallel signal pattern extending in the longitudinal direction of the different transmission lines and shaded shape is formed, a structure without a twisting shape in some twisted pair lines Current sensor.

The current sensor according to claim 2 ,
The printed circuit board is a multilayer substrate having at least four layers of conductive foil comprising two inner layers and two outer layers located outside the inner layer;
In the signal transmission unit, a transmission line is configured by a circuit pattern formed on each of two inner layers of the printed circuit board and a connection unit that connects the circuit patterns of the two inner layers. A current sensor in which an outer side of the transmission line is covered with a ground pattern formed in each layer.

The current sensor according to claim 5 ,
The coil is a current sensor configured by a circuit pattern formed on each outer layer of the printed circuit board and a connecting portion that connects the two outer layer circuit patterns.

The current sensor according to any one of claims 2 to 6 ,
The coil is composed of a Rogowski coil having a winding coil in a winding direction and a rewinding coil in a rewind direction formed on the printed board,
The signal transmission unit is a current sensor configured at an output unit of the Rogowski coil.

A printed circuit board according to claim 1;
A main bar provided with a plurality of branch bars, which is disposed in proximity to the printed circuit board;
Distribution board with.