技術情報

交流電流センサ・応用回路1

1.電流入力交流増幅回路

・CT出力電圧が等価的に0Vとなる微小電流計測用。
(i=I0/n<5mAに適する)
・出力電圧 E0= i・R(Vrms)
・オペアンプは、信号レベルが微小な場合には、低オフセット、低ノイズタイプを選択すること。

2.電圧入力交流増幅回路

・CT出力電流を、RLにより電圧e0に変換した後、電圧増幅する。
(i=I0/n>5mAに適する)
・CT出力電圧 e0=K・I0・RL/n(Vrms)
・出力電圧 E0=e0・R2/R1(Vrms)
・CTの特性を最大限生かすには、RLの値が小さいほど有利です。
e0の値は小さくてもアンプで増幅できます。
・R3はR1とR2の並列抵抗値。

3.平均値整流型電流変換回路

・出力電圧 E0=0.9・K・I0・RL/n(VDC
(0.9:Vrms→VDC変換定数)
・ダイオードの順方向電圧降下をキャンセルするため、RLは必ず直流側に接続する。
・順方向電圧降下の小さいショットキーダイオードの使用が望ましい。
・Cfの値は、応答性と許容リップル電圧のかねあいで決定する。

4.単電源直流出力増幅回路

・CT出力電圧(0.1〜1V程度とする) −e0=0.9・K・I0・RL/n(VDC
・出力 E0=e0・R2/R1(VDC
・R3は、R1とR2の並列抵抗値。
・アンプは(−)入力のみの反転増幅器として動作するので単電源で(+)出力が得られる。
但し、0付近から動作させるには、低飽和形オペアンプを選択すること。

5.両電源直流出力増幅回路

・初段アンプ(0.1〜1V出力とする)
R1,R2,A1,D1による理想整流回路
e0=K・I0・RL/n(Vrms)
e1=0.9・e0 (VDC
・R4,C1は、ローパスフィルタ
・A2,R5,R6は、バッファーアンプ
E0=e1・(R5+R6)/R5(VDC
・0V/0Aから動作し、絶対値出力が得られる。

6.高精度過負荷検出回路(単電源)

・A1出力までは回路例4と同一回路
・ZD1とSET用トリマーで動作レベル設定
・A2は、ジッタ防止用ヒステリシス付のオペアンプによるコンパレータ回路
・ヒステリシス幅VTHの計算
VTH=R5(VH−VL)/(R5+R6
VH≈12V・R8 /(R7+R8
VL≈0V

7.瞬時動作型過負荷検出回路(単電源)

・A1出力までは回路例4と同一回路
但し、瞬時動作とするためCfは削除
・ZD1とSET用トリマーで動作レベル設定
・A2は、オペアンプによる高感度コンパレータ
・SCRにより動作時出力ラッチ
C1で、SCRのゲート誤動作防止と若干の動作ディレー設定も可能

8.実効値演算回路(両電源用)

・(0〜100Arms)→(0〜5VDC)の変換例
・A1は、絶対値整流回路
・A2は、バッファーアンプ
・IC2の乗・除算機能とオペアンプ(A3)の組合せにより2乗平均計算(RMS)を行い直流化された実効値比例出力を得る。
・応答性と出力リップル電圧はC1による。

9.4〜20mA電流変換回路(単電源用)

・(0〜100Arms)→(4〜20mADC)の変換例
・A1:CT出力整流回路
・A2:4mAオフセット用バッファーアンプ
0Aで出力4mAに(OS)トリマー設定
・A3:20mAフルスケール用バッファーアンプ
100Aで出力20mAに(FS)トリマー設定
・A4:A2,A3出力と、R12からのフィードバック信号を比較する同相加算アンプ

10.4〜20mA電流変換回路(両電源用)

・A1:CT出力絶対値整流回路(−出力)
・A2:CT出力直流値バッファーアンプ
・A3:4〜20mA出力用加算アンプ
0Aで出力4mAに(OS)トリマー設定
100Aで出力20mAに(FS)トリマー設定
・A4:出力電流フィードバック用差動アンプ
・電源は±12Vでも動作するが、負荷側の終端抵抗は400Ω以下に制限される。