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JP2009281774A - Current sensor - Google Patents

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JP2009281774A
JP2009281774A JP2008132012A JP2008132012A JP2009281774A JP 2009281774 A JP2009281774 A JP 2009281774A JP 2008132012 A JP2008132012 A JP 2008132012A JP 2008132012 A JP2008132012 A JP 2008132012A JP 2009281774 A JP2009281774 A JP 2009281774A
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JP
Japan
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current sensor
section
offset
digital data
offset amount
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Pending
Application number
JP2008132012A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Noriyuki Shinozuka
典之 篠塚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
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Abstract

【課題】オフセットを動的に除去でき、かつ、応答性が高い電流センサを提供すること。
【解決手段】電流センサ1は、出力導線2に流れる電流を検出して出力する第1電流センサ10と、第1電流センサの出力信号を第1デジタルデータとして記憶する第1記憶部32と、第1デジタルデータが所定値以下となる第1区間を検出する第1区間検出部33と、出力導線2に流れる電流を検出して所定のオフセット量を除去して出力する、トリミング方式の第2電流センサ20と、第2電流センサ20の出力信号を第2デジタルデータとして記憶する第2記憶部42と、第1区間に相当する第2区間の第2デジタルデータに基づいてオフセット量を演算するオフセット演算部43と、このオフセット量を所定のオフセット量として設定するオフセット設定部44と、を備える。
【選択図】図1
An object of the present invention is to provide a current sensor capable of dynamically removing an offset and having high responsiveness.
A current sensor includes: a first current sensor that detects and outputs a current flowing through an output conductor; a first storage unit that stores an output signal of the first current sensor as first digital data; A first section detecting unit 33 that detects a first section in which the first digital data is less than or equal to a predetermined value, and a second trimming method that detects and outputs a current flowing in the output conductor 2 to remove a predetermined offset amount. The offset amount is calculated based on the current sensor 20, the second storage unit 42 that stores the output signal of the second current sensor 20 as second digital data, and the second digital data in the second section corresponding to the first section. The offset calculating part 43 and the offset setting part 44 which sets this offset amount as predetermined | prescribed offset amount are provided.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、ホール素子を用いた電流センサに関する。   The present invention relates to a current sensor using a Hall element.

従来より、ホール素子を利用した電流センサを用いて、各種電気機器のライン電流の電流値を検出することが行われている。
この電流センサでは、具体的には、ギャップを有するコアを用意し、測定対象となるライン電流がコアの中心軸上を通過するように配置する。そして、ギャップの間にホール素子を配置し、このホール素子に制御電流を流す。
この電流センサによれば、ライン電流に比例して発生する磁力は、コアで収束されて、ホール素子を通過する。すると、このホール素子は、磁力を電圧に変換して、検出信号として出力する。
Conventionally, current values of line currents of various electric devices are detected using a current sensor using a Hall element.
In this current sensor, specifically, a core having a gap is prepared and arranged so that the line current to be measured passes on the central axis of the core. A Hall element is disposed between the gaps, and a control current is passed through the Hall element.
According to this current sensor, the magnetic force generated in proportion to the line current is converged by the core and passes through the Hall element. Then, this Hall element converts the magnetic force into a voltage and outputs it as a detection signal.

ところで、以上の電流センサを構成するホール素子には、部品較差、固体差等に伴う固有のオフセット電圧が存在する。
そこで、トリミング方式またはチョッパ方式により、電流センサのオフセットを除去する方法が提案されている。
トリミング方式とは、ホール素子のオフセット電圧を予め測定しておき、この測定結果に基づいて、オフセット電圧を除去する手法である(例えば、特許文献1参照)。
特開2005−300303号公報
By the way, the Hall element constituting the above current sensor has a unique offset voltage due to component difference, individual difference, and the like.
Therefore, a method for removing the offset of the current sensor by a trimming method or a chopper method has been proposed.
The trimming method is a method of measuring the offset voltage of the Hall element in advance and removing the offset voltage based on the measurement result (see, for example, Patent Document 1).
JP 2005-300303 A

しかしながら、このトリミング方式は、応答性が高いものの、予めオフセット電圧を測定する必要があるうえに、オフセット電圧は周囲温度の変化や時間の経過に伴って変化するという特性があるため、一度設定したオフセット電圧のレベルが変化する場合があった。   However, although this trimming method has high responsiveness, it is necessary to measure the offset voltage in advance, and the offset voltage has a characteristic that it changes with the change of the ambient temperature or the passage of time. In some cases, the level of the offset voltage changed.

これに対し、チョッパ方式とは、電流センサに供給する電源の極性を所定の周波数で切り換えて、検出信号をチョッピング動作させることで、当該検出信号からオフセットを除去して出力する方法である。
このチョッパ方式によれば、オフセット電圧のレベルが変化しても、動的にオフセット電圧を除去できるが、チョッピング動作を行うため、応答性が低下する、という問題があった。
On the other hand, the chopper method is a method of removing the offset from the detection signal by switching the polarity of the power source supplied to the current sensor at a predetermined frequency and performing a chopping operation of the detection signal.
According to this chopper method, even if the level of the offset voltage changes, the offset voltage can be removed dynamically. However, since the chopping operation is performed, there is a problem that the responsiveness is lowered.

本発明は、オフセットを動的に除去でき、かつ、応答性が高い電流センサを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a current sensor that can dynamically remove an offset and has high responsiveness.

本発明の電流センサ(例えば、後述の電流センサ1)は、ホール素子を用いて出力導線(例えば、後述の出力導線2)に流れる電流を測定する電流センサであって、前記出力導線に流れる電流を検出して出力する第1電流センサ(例えば、後述の第1電流センサ10)と、当該第1電流センサの出力信号をA/D変換して第1デジタルデータとして記憶する第1デジタル記憶手段(例えば、後述のA/Dコンバータ31および第1記憶部32)と、前記第1デジタルデータのうち所定値以下である区間を第1区間として検出する第1区間検出手段(例えば、後述の第1区間検出部33)と、前記ホール素子(例えば、後述の第2ホール素子21)の電源の極性を固定して、前記出力導線に流れる電流を検出し、所定のオフセット量を除去して出力する、トリミング方式の第2電流センサ(例えば、後述の第2電流センサ20)と、前記第1デジタル記憶手段に同期して、前記第2電流センサの出力信号をA/D変換して第2デジタルデータとして記憶する第2デジタル記憶手段(例えば、後述のA/Dコンバータ41および第2記憶部42)と、前記第2デジタルデータについて、前記第1区間に相当する部分を第2区間として抽出し、当該第2区間のデジタルデータに基づいてオフセット量を演算するオフセット演算手段(例えば、後述のオフセット演算部43)と、当該オフセット演算手段で演算したオフセット量を、前記所定のオフセット量として設定するオフセット設定手段(例えば、後述のオフセット設定部44)と、を備えることを特徴とする。   The current sensor of the present invention (for example, a current sensor 1 described later) is a current sensor that measures a current flowing through an output conductor (for example, an output conductor 2 described later) using a Hall element, and a current flowing through the output conductor. A first current sensor (for example, a first current sensor 10 to be described later) and first digital storage means for A / D converting the output signal of the first current sensor and storing it as first digital data (For example, an A / D converter 31 and a first storage unit 32, which will be described later), and first section detection means (for example, a later-described first section) that detects a section of the first digital data that is equal to or less than a predetermined value as the first section. 1 section detector 33) and the polarity of the power source of the Hall element (for example, second Hall element 21 described later) is fixed, the current flowing through the output conductor is detected, and a predetermined offset amount is removed. The output signal of the second current sensor is A / D converted in synchronization with the second trimming current sensor (for example, a second current sensor 20 described later) and the first digital storage means. 2nd digital storage means (for example, A / D converter 41 and 2nd storage part 42 mentioned below) memorize | stored as 2 digital data, and the part equivalent to the said 1st area is made into a 2nd area about the said 2nd digital data An offset calculating means (for example, an offset calculating section 43 described later) that extracts and calculates an offset amount based on the digital data of the second section, and an offset amount calculated by the offset calculating means is used as the predetermined offset amount. Offset setting means for setting (for example, an offset setting unit 44 described later).

この発明によれば、第1電流センサから出力される第1デジタルデータが所定値以下になると、この所定値以下である区間を出力導線に電流が流れていない区間として判断し、第1区間として検出する。
そして、第2電流センサからの出力される第2デジタルデータについて、第1区間に対応する第2区間を抽出する。この第2区間は、出力導線に電流が流れていない区間であるから、この第2区間のデータ値は第2電流センサのオフセット量に略等しいと判断できるので、このオフセット量を第2電流センサの出力から除去する。
According to the present invention, when the first digital data output from the first current sensor is equal to or less than a predetermined value, a section that is equal to or less than the predetermined value is determined as a section in which no current flows through the output conductor, To detect.
Then, a second section corresponding to the first section is extracted from the second digital data output from the second current sensor. Since the second section is a section in which no current flows through the output conductor, it can be determined that the data value of the second section is substantially equal to the offset amount of the second current sensor. From the output of.

よって、出力導線に電流が流れていない状態が発生する度に、オフセット量を更新できるので、電流値の測定を中断することなく、オフセットを動的に除去できる。
また、第2電流センサは、応答性が高いトリミング方式の電流センサであるため、この第2電流センサの出力からオフセットを除去することで、応答性を確保できる。
Therefore, the offset amount can be updated each time a state in which no current flows through the output conductor, so that the offset can be removed dynamically without interrupting the measurement of the current value.
Further, since the second current sensor is a trimming type current sensor with high responsiveness, responsiveness can be secured by removing the offset from the output of the second current sensor.

この場合、前記第1区間検出手段が第1区間を検出すると、前記第1デジタル記憶手段および第2デジタル記憶手段による記憶処理を中断して、前記オフセット演算手段および前記オフセット設定手段を駆動し、当該オフセット設定手段による前記所定のオフセット量の設定が完了した後、前記記憶処理を再開することが好ましい。   In this case, when the first section detection means detects the first section, the storage processing by the first digital storage means and the second digital storage means is interrupted, and the offset calculation means and the offset setting means are driven, It is preferable that the storage process is resumed after the setting of the predetermined offset amount by the offset setting means is completed.

この発明によれば、第1区間を検出してから所定のオフセット量の設定が完了するまでの間、第1デジタル記憶手段および第2デジタル記憶手段による記憶処理を中断したので、オフセット量の調整を円滑に行うことができる。   According to the present invention, since the storage process by the first digital storage means and the second digital storage means is interrupted from the detection of the first section until the setting of the predetermined offset amount is completed, the adjustment of the offset amount is performed. Can be performed smoothly.

この場合、前記第1電流センサは、ホール素子(例えば、後述の第1ホール素子11)を含んで構成され、当該ホール素子の電源の極性を切り換えて、検出信号をチョッピング動作させることで、当該検出信号からオフセットを除去して出力することが好ましい。   In this case, the first current sensor includes a Hall element (for example, a first Hall element 11 described later), and the polarity of the power source of the Hall element is switched to perform a chopping operation of the detection signal. It is preferable to output the detection signal after removing the offset.

この発明によれば、第1電流センサをチョッパ方式の電流センサとしたので、検出信号からオフセットを確実に除去でき、出力導線に電流が流れていない第1区間を確実に検出できる。   According to the present invention, since the first current sensor is a chopper-type current sensor, the offset can be reliably removed from the detection signal, and the first section in which no current flows through the output conductor can be reliably detected.

この場合、前記第1区間に対応する第2区間は、前記第1区間よりも所定位相だけ早いことが好ましい。   In this case, it is preferable that the second section corresponding to the first section is earlier than the first section by a predetermined phase.

第1電流センサとしてチョッパ方式の電流センサを用いると、トリミング方式の第2電流センサに対して応答時間の遅れが生じる。しかしながら、この発明によれば、第1区間に対応する第2区間を第1区間よりも所定位相だけ早くしたので、第1電流センサの第2電流センサに対する応答時間の遅れを解消できる。   When a chopper type current sensor is used as the first current sensor, a response time is delayed with respect to the trimming type second current sensor. However, according to the present invention, since the second section corresponding to the first section is made faster than the first section by a predetermined phase, a delay in response time of the first current sensor to the second current sensor can be eliminated.

この場合、前記第1電流センサは、出力導線に直列に接続されたシャント抵抗であることが好ましい。   In this case, it is preferable that the first current sensor is a shunt resistor connected in series to the output conductor.

この発明によれば、第1電流センサをシャント抵抗としたので、電流センサの製造コストを低減できる。   According to this invention, since the first current sensor is a shunt resistor, the manufacturing cost of the current sensor can be reduced.

本発明によれば、出力導線に電流が流れていない状態が発生する度に、オフセット量を更新できるので、電流値の測定を中断することなく、オフセットを動的に除去できる。また、第2電流センサは、応答性が高いトリミング方式の電流センサであるため、この第2電流センサの出力からオフセットを除去することで、応答性を確保できる。   According to the present invention, the offset amount can be updated each time a state where no current flows in the output conductor, so that the offset can be removed dynamically without interrupting the measurement of the current value. Further, since the second current sensor is a trimming type current sensor with high responsiveness, responsiveness can be secured by removing the offset from the output of the second current sensor.

以下、本発明の一実施形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る電流センサ1の構成を示す図である。
電流センサ1は、第1電流センサ10、第1デジタル記憶手段としてのA/Dコンバータ31、第1デジタル記憶手段としての第1記憶部32、第1区間検出手段としての第1区間検出部33、第2電流センサ20、第2デジタル記憶手段としてのA/Dコンバータ41、第2デジタル記憶手段としての第2記憶部42、オフセット演算手段としてのオフセット演算部43、および、オフセット設定手段としてのオフセット設定部44を備える。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a current sensor 1 according to an embodiment of the present invention.
The current sensor 1 includes a first current sensor 10, an A / D converter 31 serving as a first digital storage unit, a first storage unit 32 serving as a first digital storage unit, and a first section detection unit 33 serving as a first section detection unit. , Second current sensor 20, A / D converter 41 as second digital storage means, second storage section 42 as second digital storage means, offset calculation section 43 as offset calculation means, and offset setting means An offset setting unit 44 is provided.

第1電流センサ10は、出力導線2に流れる電流を検出して出力する。
図2は、第1電流センサ10の信号処理回路の構成を示す図である。
この第1電流センサ10は、第1ホール素子11、スイッチ回路網12、および差動増幅器13を備え、第1ホール素子11の電源の極性を所定の周波数で切り換え可能なチョッパ方式の電流センサである。
The first current sensor 10 detects and outputs a current flowing through the output conductor 2.
FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the signal processing circuit of the first current sensor 10.
The first current sensor 10 includes a first Hall element 11, a switch network 12, and a differential amplifier 13, and is a chopper-type current sensor capable of switching the polarity of the power source of the first Hall element 11 at a predetermined frequency. is there.

差動増幅器13は、入力される2つの信号の差分を増幅して出力するものである。ここで、この差動増幅器13のゲインは、適切な値に設定されているものとする。   The differential amplifier 13 amplifies and outputs a difference between two input signals. Here, it is assumed that the gain of the differential amplifier 13 is set to an appropriate value.

第1ホール素子11は、磁気を電気信号に変換する略十字形状の素子であり、相対向して設けられたホール端子11a、11bと、これら11a、11bの配置方向とは交差する方向に相対向して設けられたホール端子11c、11dと、を備える。   The first Hall element 11 is a substantially cross-shaped element that converts magnetism into an electric signal, and is relative to the direction in which the Hall terminals 11a and 11b provided opposite to each other and the arrangement direction of these 11a and 11b intersect. Hall terminals 11c and 11d provided in the direction.

スイッチ回路網12は、4つの切り換えスイッチSa、Sb、Sc、Sdからなる。スイッチSaは、ホール端子11aを、定電流源14または差動増幅器13の正端子に接続する。スイッチSbは、ホール端子11bを、グランドまたは差動増幅器13の負端子に接続する。スイッチScは、ホール端子11cを、定電流源14または差動増幅器13の正端子に接続する。スイッチSdは、ホール端子11dを、グランドまたは差動増幅器13の負端子に接続する。   The switch network 12 includes four changeover switches Sa, Sb, Sc, and Sd. The switch Sa connects the hall terminal 11 a to the constant current source 14 or the positive terminal of the differential amplifier 13. The switch Sb connects the hall terminal 11 b to the ground or the negative terminal of the differential amplifier 13. The switch Sc connects the hall terminal 11 c to the constant current source 14 or the positive terminal of the differential amplifier 13. The switch Sd connects the hall terminal 11 d to the ground or the negative terminal of the differential amplifier 13.

スイッチ回路網12では、スイッチSa、Sd、Sb、Scを制御して、ホール端子11aを定電流源14に接続し、ホール端子11bをグランドに接続し、ホール端子11cを差動増幅器13の正端子に接続し、ホール端子11dを差動増幅器13の負端子に接続した状態と、ホール端子11aを差動増幅器13の正端子に接続し、ホール端子11bを差動増幅器13の負端子に接続し、ホール端子11cを定電流源14に接続し、ホール端子11dをグランドに接続した状態と、を切り換え可能となっている。   In the switch network 12, the switches Sa, Sd, Sb, and Sc are controlled to connect the hall terminal 11 a to the constant current source 14, connect the hall terminal 11 b to the ground, and connect the hall terminal 11 c to the positive amplifier 13. Connected to the terminal, the Hall terminal 11d connected to the negative terminal of the differential amplifier 13, the Hall terminal 11a connected to the positive terminal of the differential amplifier 13, and the Hall terminal 11b connected to the negative terminal of the differential amplifier 13. The Hall terminal 11c is connected to the constant current source 14, and the Hall terminal 11d is connected to the ground.

以上の第1電流センサ10によれば、スイッチ回路網12を制御することにより、定電流源14から第1ホール素子11に供給する電流の極性を切り換えて、出力信号の極性を反転できる。   According to the first current sensor 10 described above, the polarity of the output signal can be reversed by switching the polarity of the current supplied from the constant current source 14 to the first Hall element 11 by controlling the switch network 12.

第2電流センサ20は、出力導線2に流れる電流を検出し、オフセット可変部25により、所定のオフセット量を除去して出力する。   The second current sensor 20 detects the current flowing through the output conductor 2, removes a predetermined offset amount by the offset variable unit 25, and outputs it.

図3は、第2電流センサ20の信号処理回路の構成を示す図である。
この第2電流センサ20は、第2ホール素子21、差動増幅器22、を備え、第2ホール素子21の電源の極性を固定した、トリミング方式の電流センサである。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a signal processing circuit of the second current sensor 20.
The second current sensor 20 includes a second Hall element 21 and a differential amplifier 22, and is a trimming type current sensor in which the polarity of the power source of the second Hall element 21 is fixed.

差動増幅器22は、入力される2つの信号の差分を増幅して出力するものである。ここで、この差動増幅器22のゲインは、適切な値に設定されているものとする。   The differential amplifier 22 amplifies and outputs a difference between two input signals. Here, it is assumed that the gain of the differential amplifier 22 is set to an appropriate value.

第2ホール素子21は、磁気を電気信号に変換する略十字形状の素子であり、相対向して設けられたホール端子21a、21bと、これら21a、21bの配置方向とは交差する方向に相対向して設けられたホール端子21c、21dと、を備える。
ホール端子21aは、定電流源23に接続され、ホール端子21bは、グランドに接続され、ホール端子21cは、差動増幅器22の正端子に接続され、ホール端子21dは、差動増幅器22の負端子に接続される。
The second Hall element 21 is a substantially cross-shaped element that converts magnetism into an electrical signal, and is relative to the direction in which the Hall terminals 21a and 21b provided opposite to each other and the arrangement direction of these 21a and 21b intersect. Hall terminals 21c and 21d provided in the direction.
The hall terminal 21 a is connected to the constant current source 23, the hall terminal 21 b is connected to the ground, the hall terminal 21 c is connected to the positive terminal of the differential amplifier 22, and the hall terminal 21 d is the negative terminal of the differential amplifier 22. Connected to the terminal.

オフセット可変部25は、D/Aコンバータであり、オフセット設定部44からの出力信号をアナログ信号に変換して差動増幅器22の負端子に出力することにより、第2ホール素子21の検出信号から所定のオフセット量を除去する。
なお、本実施形態では、オフセット可変部25を、D/Aコンバータとしたが、これに限らず、ポテンションメータでもよい。
The offset variable unit 25 is a D / A converter, which converts the output signal from the offset setting unit 44 into an analog signal and outputs the analog signal to the negative terminal of the differential amplifier 22, thereby detecting the detection signal of the second Hall element 21. A predetermined offset amount is removed.
In the present embodiment, the offset variable unit 25 is a D / A converter, but is not limited thereto, and may be a potentiometer.

第1記憶部32は、第1電流センサ10から出力されてA/Dコンバータ31でA/D変換された信号を、一定期間に亘って、第1デジタルデータとして記憶する。
この第1記憶部32は、FlFO構造のメモリであり、例えば、図4に示すように、時刻t0〜t(n−1)のデータを記憶する。
The first storage unit 32 stores the signal output from the first current sensor 10 and A / D converted by the A / D converter 31 as first digital data over a certain period.
The first storage unit 32 is a memory having an FIFO structure, and stores data at times t0 to t (n−1), for example, as shown in FIG.

第1区間検出部33は、第1デジタルデータのうち所定値以下である区間を第1区間として検出する。
ここで、一定期間とは、オフセット量を演算するのに必要な時間であり、所定値とは、例えば、ゼロである。
具体的には、図5示すように、ノイズを除去するために、4つの第1デジタルデータに基づく移動平均フィルタを用いる。すなわち、平均値演算手段331により、4つの第1デジタルデータの平均値を移動平均値として求める。そして、比較手段332により、この求めた移動平均値と所定値とを比較し、移動平均値が一定期間に亘って連続して所定値以下である場合には、この区間を第1区間として出力する。
The 1st area detection part 33 detects the area below a predetermined value among 1st digital data as a 1st area.
Here, the fixed period is a time required to calculate the offset amount, and the predetermined value is, for example, zero.
Specifically, as shown in FIG. 5, a moving average filter based on the four first digital data is used to remove noise. That is, the average value calculation means 331 calculates an average value of the four first digital data as a moving average value. Then, the comparison means 332 compares the obtained moving average value with a predetermined value, and when the moving average value is continuously equal to or less than the predetermined value over a certain period, this section is output as the first section. To do.

第2記憶部42は、第2電流センサ20から出力されてA/Dコンバータ41でA/D変換された信号を、一定期間に亘って、第2デジタルデータとして記憶する。
この第2記憶部42は、第1記憶部32と同様の構成である。
The 2nd memory | storage part 42 memorize | stores the signal output from the 2nd current sensor 20, and A / D-converted by the A / D converter 41 as 2nd digital data over a fixed period.
The second storage unit 42 has the same configuration as the first storage unit 32.

オフセット演算部43は、第1区間検出部33により第1区間を検出した場合には、第2記憶部42に記憶した第2デジタルデータについて、第1区間に相当する部分を第2区間として抽出し、この第2区間の第2デジタルデータに基づいて、オフセット量を演算する。具体的には、この第2区間のデータ値がゼロとなるように、オフセット量を算出する。   When the first section is detected by the first section detector 33, the offset calculator 43 extracts a portion corresponding to the first section as the second section from the second digital data stored in the second storage section 42. Then, the offset amount is calculated based on the second digital data in the second section. Specifically, the offset amount is calculated so that the data value of the second section becomes zero.

ここで、チョッパ方式の第1電流センサ10では、チョッピングノイズを抑えるために、ローパスフィルタを用いる。このローパスフィルタにより信号の高周波成分を除去できるが、信号に位相遅れが生じてしまう。これに対し、トリミング方式の第2電流センサ20では、ローパスフィルタを用いないため、信号の位相遅れがほとんど生じない。
よって、チョッパ方式の第1電流センサ10は、トリミング方式の第2電流センサ20に比べて、応答時間が遅くなるので、第2区間を抽出する際には、この応答時間の遅れ分を考慮する必要がある。
Here, the chopper type first current sensor 10 uses a low-pass filter in order to suppress chopping noise. Although the high-frequency component of the signal can be removed by this low-pass filter, a phase delay occurs in the signal. On the other hand, the trimming-type second current sensor 20 does not use a low-pass filter, and therefore hardly causes a signal phase delay.
Therefore, the first current sensor 10 of the chopper method has a slower response time than the second current sensor 20 of the trimming method. Therefore, when extracting the second section, the delay time of the response time is taken into consideration. There is a need.

具体的には、図6示すように、ノイズを除去するために、4つの第2デジタルデータに基づく移動平均フィルタを用いる。すなわち、平均値演算手段431により、4つの第2デジタルデータの平均値を移動平均値として求める。
ここで、第1電流センサ10の応答時間の遅れを考慮すると、第2記憶部42では、第1記憶部32の時刻t3〜t6のデータを用いて求めた移動平均値(図5参照)に対しては、時刻t4〜t7のデータを用いて求めた移動平均値が相当する。
Specifically, as shown in FIG. 6, in order to remove noise, a moving average filter based on the four second digital data is used. That is, the average value calculation means 431 calculates the average value of the four second digital data as the moving average value.
Here, considering the response time delay of the first current sensor 10, the second storage unit 42 uses the moving average value (see FIG. 5) obtained using the data at times t 3 to t 6 in the first storage unit 32. On the other hand, the moving average value obtained using the data at times t4 to t7 corresponds.

オフセット設定部44は、オフセット演算部43で算出したオフセット量を、オフセット可変部25の所定のオフセット量として設定する。   The offset setting unit 44 sets the offset amount calculated by the offset calculation unit 43 as a predetermined offset amount of the offset variable unit 25.

以上の電流センサ1の動作を、図7のフローチャートを参照しながら説明する。
ステップS1では、第1電流センサ10により、出力導線2に流れる電流を検出する。
ステップS2では、A/Dコンバータ31により、第1電流センサ10の出力信号をA/D変換して第1デジタルデータを生成する。
ステップS3では、第1記憶部32により、生成した第1デジタルデータを記憶する。
The operation of the current sensor 1 will be described with reference to the flowchart of FIG.
In step S <b> 1, the first current sensor 10 detects the current flowing through the output conductor 2.
In step S2, the A / D converter 31 A / D converts the output signal of the first current sensor 10 to generate first digital data.
In step S <b> 3, the first storage unit 32 stores the generated first digital data.

ステップS4では、第2電流センサ20により、出力導線2に流れる電流を検出する。
ステップS5では、A/Dコンバータ41により、第2電流センサ20の出力信号をA/D変換して第2デジタルデータを生成する。
ステップS6では、第2記憶部42により、生成した第2デジタルデータを記憶する。
In step S <b> 4, the second current sensor 20 detects the current flowing through the output conductor 2.
In step S5, the A / D converter 41 A / D converts the output signal of the second current sensor 20 to generate second digital data.
In step S6, the second storage unit 42 stores the generated second digital data.

ステップS7では、第1区間検出部33により、第1デジタルデータに基づいて、第1区間を検出する。具体的には、図8(a)に示すように、第1デジタルデータのデータ値のうち所定値a以下である区間を第1区間として検出する。この所定値aは、ゼロまたはゼロに近い値である。   In step S7, the first section detection unit 33 detects the first section based on the first digital data. Specifically, as shown in FIG. 8A, a section that is equal to or smaller than a predetermined value a among the data values of the first digital data is detected as the first section. This predetermined value a is zero or a value close to zero.

ステップS8では、オフセット演算部43により、第1区間を検出したか否かを判定する。この判定がYESの場合には、第1記憶部32および第2記憶部42の記憶処理を一時的に中断して、ステップS9に移り、NOの場合には、ステップS1に戻る。   In step S8, the offset calculation unit 43 determines whether the first section is detected. If this determination is YES, the storage processing of the first storage unit 32 and the second storage unit 42 is temporarily interrupted, and the process proceeds to step S9. If NO, the process returns to step S1.

ステップS9では、オフセット演算部43により、第2デジタルデータを読み出して、ステップS10では、オフセット量を演算する。
具体的には、図8(b)に示すように、第2デジタルデータについて、第1区間に相当する部分を第2区間として抽出する。この第2区間は、第1区間に対して位相が早くなっている。
第1区間は、データ値が所定値a以下、つまり、出力導線2の電流がほぼゼロである区間である。したがって、第2区間のデータ値を、第2電流センサ20のオフセット量fとして扱うことができる。
In step S9, the second digital data is read by the offset calculation unit 43, and in step S10, the offset amount is calculated.
Specifically, as shown in FIG. 8B, a portion corresponding to the first interval is extracted as the second interval for the second digital data. The phase of the second section is earlier than that of the first section.
The first section is a section in which the data value is equal to or less than the predetermined value a, that is, the current of the output conductor 2 is substantially zero. Therefore, the data value in the second section can be handled as the offset amount f of the second current sensor 20.

ステップS11では、オフセット設定部44は、オフセット演算部43で算出したオフセット量fを、オフセット可変部25の所定のオフセット量として設定する。このオフセット量を設定した後、第1記憶部32および第2記憶部42の記憶処理を再開してステップS1に戻る。   In step S <b> 11, the offset setting unit 44 sets the offset amount f calculated by the offset calculation unit 43 as a predetermined offset amount of the offset variable unit 25. After setting the offset amount, the storage processing of the first storage unit 32 and the second storage unit 42 is resumed, and the process returns to step S1.

本実施形態によれば、以下の効果がある。
(1)出力導線2に電流が流れていない状態が発生する度に、オフセット量を更新できるので、電流値の測定を中断することなく、オフセットを動的に除去できる。
また、第2電流センサ20は、応答性が高いトリミング方式の電流センサであるため、この第2電流センサ20の出力からオフセットを除去することで、応答性を確保できる。
According to this embodiment, there are the following effects.
(1) Since the offset amount can be updated each time a state in which no current flows in the output conductor 2, the offset can be removed dynamically without interrupting the measurement of the current value.
Further, since the second current sensor 20 is a trimming type current sensor with high responsiveness, responsiveness can be secured by removing the offset from the output of the second current sensor 20.

(2)第1区間を検出してから所定のオフセット量fの設定が完了するまでの間、第1記憶部32および第2記憶部42による記憶処理を中断したので、オフセット量fの調整を円滑に行うことができる。   (2) Since the storage process by the first storage unit 32 and the second storage unit 42 is interrupted until the setting of the predetermined offset amount f is completed after the first section is detected, the offset amount f is adjusted. It can be done smoothly.

(3)第1電流センサ10をチョッパ方式の電流センサとしたので、検出信号からオフセットを確実に除去でき、出力導線2に電流が流れていない第1区間を確実に検出できる。   (3) Since the first current sensor 10 is a chopper-type current sensor, the offset can be reliably removed from the detection signal, and the first section in which no current flows through the output conductor 2 can be reliably detected.

(4)第1区間に対応する第2区間を第1区間よりも所定位相だけ早くしたので、第1電流センサ10の第2電流センサ20に対する応答時間の遅れを解消できる。   (4) Since the second section corresponding to the first section is made faster than the first section by a predetermined phase, a delay in response time of the first current sensor 10 to the second current sensor 20 can be eliminated.

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、本実施形態では、第1電流センサ10をチョッパ方式の電流センサとしたが、これに限らず、第1電流センサを、出力導線2に直列に接続されたシャント抵抗としてもよい。このようにすれば、電流センサ1の製造コストを低減できる。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications, improvements, etc. within a scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
For example, in the present embodiment, the first current sensor 10 is a chopper-type current sensor. However, the present invention is not limited thereto, and the first current sensor may be a shunt resistor connected in series to the output conductor 2. In this way, the manufacturing cost of the current sensor 1 can be reduced.

本発明の一実施形態に係る電流センサの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the current sensor which concerns on one Embodiment of this invention. 前記実施形態に係る電流センサの第1電流センサの信号処理回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the signal processing circuit of the 1st current sensor of the current sensor which concerns on the said embodiment. 前記実施形態に係る電流センサの第2電流センサの信号処理回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the signal processing circuit of the 2nd current sensor of the current sensor which concerns on the said embodiment. 前記実施形態に係る電流センサの第1デジタル記憶手段の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the 1st digital memory | storage means of the current sensor which concerns on the said embodiment. 前記実施形態に係る電流センサの第1区間検出手段の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the 1st area detection means of the current sensor which concerns on the said embodiment. 前記実施形態に係る電流センサのオフセット演算手段の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the offset calculating means of the current sensor which concerns on the said embodiment. 前記実施形態に係る電流センサの動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the current sensor which concerns on the said embodiment. 前記実施形態に係る電流センサの動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the current sensor which concerns on the said embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 電流センサ
2 出力導線
10 第1電流センサ
11 第1ホール素子
20 第2電流センサ
21 第2ホール素子
31 A/Dコンバータ(第1デジタル記憶手段)
32 第1記憶部(第1デジタル記憶手段)
33 第1区間検出部(第1区間検出手段)
41 A/Dコンバータ(第2デジタル記憶手段)
42 第2記憶部(第2デジタル記憶手段)
43 オフセット演算部(オフセット演算手段)
44 オフセット設定部(オフセット設定手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Current sensor 2 Output lead 10 1st current sensor 11 1st Hall element 20 2nd current sensor 21 2nd Hall element 31 A / D converter (1st digital memory means)
32 1st memory | storage part (1st digital memory means)
33 1st section detection part (1st section detection means)
41 A / D converter (second digital storage means)
42 2nd memory | storage part (2nd digital memory means)
43 Offset calculator (offset calculator)
44 Offset setting unit (offset setting means)

Claims (5)

ホール素子を用いて出力導線に流れる電流を測定する電流センサであって、
前記出力導線に流れる電流を検出して出力する第1電流センサと、
当該第1電流センサの出力信号をA/D変換して第1デジタルデータとして記憶する第1デジタル記憶手段と、
前記第1デジタルデータのうち所定値以下である区間を第1区間として検出する第1区間検出手段と、
前記ホール素子の電源の極性を固定して、前記出力導線に流れる電流を検出し、所定のオフセット量を除去して出力する、トリミング方式の第2電流センサと、
前記第1デジタル記憶手段に同期して、前記第2電流センサの出力信号をA/D変換して第2デジタルデータとして記憶する第2デジタル記憶手段と、
前記第2デジタルデータについて、前記第1区間に相当する部分を第2区間として抽出し、当該第2区間のデジタルデータに基づいてオフセット量を演算するオフセット演算手段と、
当該オフセット演算手段で演算したオフセット量を、前記所定のオフセット量として設定するオフセット設定手段と、を備えることを特徴とする電流センサ。
A current sensor that measures the current flowing through the output conductor using a Hall element,
A first current sensor for detecting and outputting a current flowing through the output conductor;
First digital storage means for A / D converting the output signal of the first current sensor and storing it as first digital data;
First section detecting means for detecting a section of the first digital data that is equal to or less than a predetermined value as a first section;
A trimming-type second current sensor that fixes the polarity of the power supply of the Hall element, detects a current flowing through the output conductor, removes a predetermined offset amount, and outputs it;
Second digital storage means for A / D converting and storing the output signal of the second current sensor as second digital data in synchronization with the first digital storage means;
About the second digital data, an offset calculating means for extracting a portion corresponding to the first section as a second section and calculating an offset amount based on the digital data of the second section;
A current sensor comprising: an offset setting unit configured to set an offset amount calculated by the offset calculation unit as the predetermined offset amount.
請求項1に記載の電流センサにおいて、
前記第1区間検出手段が第1区間を検出すると、前記第1デジタル記憶手段および第2デジタル記憶手段による記憶処理を中断して、前記オフセット演算手段および前記オフセット設定手段を駆動し、当該オフセット設定手段による前記所定のオフセット量の設定が完了した後、前記記憶処理を再開することを特徴とする電流センサ。
The current sensor according to claim 1.
When the first section detection means detects the first section, the storage processing by the first digital storage means and the second digital storage means is interrupted, the offset calculation means and the offset setting means are driven, and the offset setting is performed. The storage process is resumed after the setting of the predetermined offset amount by the means is completed.
請求項1または2に記載の電流センサにおいて、
前記第1電流センサは、ホール素子を含んで構成され、
当該ホール素子の電源の極性を切り換えて、検出信号をチョッピング動作させることで、当該検出信号からオフセットを除去して出力することを特徴とする電流センサ。
The current sensor according to claim 1 or 2,
The first current sensor includes a Hall element,
A current sensor characterized in that the polarity of the power source of the hall element is switched and the detection signal is chopped to remove the offset from the detection signal and output the detected signal.
請求項3記載の電流センサにおいて、
前記第1区間に対応する第2区間は、前記第1区間よりも所定位相だけ早いことを特徴とする電流センサ。
The current sensor according to claim 3.
The current sensor, wherein the second section corresponding to the first section is earlier than the first section by a predetermined phase.
請求項1または2に記載の電流センサにおいて、
前記第1電流センサは、出力導線に直列に接続されたシャント抵抗であることを特徴とする電流センサ。
The current sensor according to claim 1 or 2,
The first current sensor is a shunt resistor connected in series to an output conductor.
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