(57)【要約】【課題】磁気インピーダンス特性を持つ電流（磁界）センサを、温度センサとしても使用できるようにして、センサに要するコストを低減させる。【解決手段】電流（磁界）センサとして用いるときは、マイコンμＣＯＭによりスイッチＳＷを図示の位置に切り替え、フィードバック経路を定電流駆動回路ＣＩＤ２を介する電流フィードバックとし、温度センサとして用いるときは、マイコンμＣＯＭによりスイッチＳＷを図示とは反対の位置に切り替え、フィードバック経路を定電圧駆動回路ＣＶＤを介する電圧フィードバックとすることにより、電流（磁界）センサに僅かな回路を付加するだけで、温度センサとしても機能するようにして、簡素化、低コスト化を図る。【選択図】        図１
2004317333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定すべき磁界を受けその電気的インピーダンスが変化する磁気インピーダンス素子と、この素子にバイアス磁界を与えるコイルと、前記素子を高周波電流で駆動する駆動手段と、前記素子のインピーダンスを検出する検出手段と、その検出したインピーダンスを基準値に一致させるような電流をフィードバック用コイルに流す電流印加手段と、このフィードバック電流信号、またはこれを電圧信号に変換した電圧信号を磁界計測信号とする磁界センサにおいて、
前記フィードバック用コイルに対し前記検出したインピーダンスを基準値に一致させるような電圧を印加する電圧印加手段と、この電圧印加手段と前記電流印加手段のいずれか一方を選択する選択手段とを設け、この選択手段により前記電流印加手段を選択したときは、前記フィードバック用コイルに対し電流信号をフィードバックして磁界の計測を行ない、前記選択手段により前記電圧印加手段を選択したときは、前記フィードバック用コイルに対し電圧信号をフィードバックして温度の計測を行なうことを特徴とする磁界センサ。
【請求項２】
測定すべき電流の発生磁界を受けその電気的インピーダンスが変化する磁気インピーダンス素子と、この素子にバイアス磁界を与えるコイルと、前記素子を高周波電流で駆動する駆動手段と、前記素子のインピーダンスを検出する検出手段と、その検出したインピーダンスを基準値に一致させるような電流をフィードバック用コイルに流す電流印加手段と、このフィードバック電流信号、またはこれを電圧信号に変換した電圧信号を電流計測信号とする電流センサにおいて、
前記フィードバック用コイルに対し前記検出したインピーダンスを基準値に一致させるような電圧を印加する電圧印加手段と、この電圧印加手段と前記電流印加手段のいずれか一方を選択する選択手段とを設け、この選択手段により前記電流印加手段を選択したときは、前記フィードバック用コイルに対し電流信号をフィードバックして電流の計測を行ない、前記選択手段により前記電圧印加手段を選択したときは、前記フィードバック用コイルに対し電圧信号をフィードバックして温度の計測を行なうことを特徴とする電流センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マグネトインピーダンス（Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｉｎｐｅｄａｎｃｅ：磁気インピーダンス（ＭＩ））効果を利用し、温度センサとしても使用可能な磁界および電流センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
アモルファスワイヤをＭＩ効果素子として用いる電流センサは、例えばＫａｓｈｉｗａｇｉ外２“３００Ａ  ＣＵＲＲＥＮＴ  ＳＥＮＳＯＲ  ＵＳＩＮＧ  ＡＭＯＲＰＨＯＵＳ  ＷＩＲＥ  ＣＯＲＥ”「ＩＥＥＥ  ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＯＮ  ＭＡＧＮＥＴＩＣＳ」ＶＯＬ２６，ＮＯ．５，ＳＥＰＴＥＭＢＥＲ  １９９０，ｐ１５６６−１５６８に発表されているが、この論文に示されるような原理を利用する電流（磁界）センサは、例えば特許文献１により公知である。
【０００３】
図２はこのような電流（磁界）センサの例を示す回路図である。
同図において、ＲＦＤは高周波駆動回路、ＭＩはマグネトインピーダンス素子、Ｄ１，Ｄ２は検波回路、ＥＡＭＰは誤差アンプ、ＣＩＤ２は定電流駆動回路である。素子ＭＩにはバイアスコイルＢＣとフィードバックコイルＦＢＣが巻かれ、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３とともにブリッジ回路を構成している。そのバイアスコイルＢＣは定電流駆動回路ＣＩＤ１により定電流駆動され、これにより素子ＭＩにはバイアス磁界が発生する。
【０００４】
高周波駆動回路ＲＦＤにて駆動される素子ＭＩに、測定電流Ｉに比例する磁界が与えられると、素子ＭＩにはこの磁界をキャンセルするようなフィードバック回路が作用する。すなわち、回路ＲＦＤにより抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３および素子ＭＩからなるブリッジ回路が高周波駆動されると、ブリッジ回路の出力はコンデンサＣ１、充電抵抗Ｒ４、検波ダイオードＤ１０，Ｄ１１、抵抗Ｒ６およびコンデンサＣ３からなる検波回路Ｄ１と、同じくコンデンサＣ２、充電抵抗Ｒ５、検波ダイオードＤ２０，Ｄ２１、抵抗Ｒ７およびコンデンサＣ４からなる検波回路Ｄ２との差信号として誤差アンプＥＡＭＰに入力され増幅される。この誤差アンプＥＡＭＰからの出力電圧は定電流駆動回路ＣＩＤ２により電流に変換され、この電流をフィードバックコイルＦＢＣに流すことで、測定電流Ｉにより素子ＭＩに発生する磁界がキャンセルされる。また、誤差アンプＥＡＭＰの出力からは、測定電流Ｉに比例した電圧が測定出力ＩＭとして得られる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−３１８２５０号公報（第５頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、温度センサは、種々のセンサの中でも使用頻度の多いセンサで、例えばトランス，配電盤などの電力機器は大電流による発熱量も多いことから、温度の計測を求められることが多い。その際、温度センサは電流センサとは別に電力機器に設置するのが一般的である。つまり、電流センサと温度センサとは全く別物で、センサのためのコストが高くなると言う問題がある。
したがって、この発明の課題は、センサに要するコストを低減することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するため、請求項１の発明では、測定すべき磁界を受けその電気的インピーダンスが変化する磁気インピーダンス素子と、この素子にバイアス磁界を与えるコイルと、前記素子を高周波電流で駆動する駆動手段と、前記素子のインピーダンスを検出する検出手段と、その検出したインピーダンスを基準値に一致させるような電流をフィードバック用コイルに流す電流印加手段と、このフィードバック電流信号、またはこれを電圧信号に変換した電圧信号を磁界計測信号とする磁界センサにおいて、
前記フィードバック用コイルに対し前記検出したインピーダンスを基準値に一致させるような電圧を印加する電圧印加手段と、この電圧印加手段と前記電流印加手段のいずれか一方を選択する選択手段とを設け、この選択手段により前記電流印加手段を選択したときは、前記フィードバック用コイルに対し電流信号をフィードバックして磁界の計測を行ない、前記選択手段により前記電圧印加手段を選択したときは、前記フィードバック用コイルに対し電圧信号をフィードバックして温度の計測を行なうことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２の発明では、測定すべき電流の発生磁界を受けその電気的インピーダンスが変化する磁気インピーダンス素子と、この素子にバイアス磁界を与えるコイルと、前記素子を高周波電流で駆動する駆動手段と、前記素子のインピーダンスを検出する検出手段と、その検出したインピーダンスを基準値に一致させるような電流をフィードバック用コイルに流す電流印加手段と、このフィードバック電流信号、またはこれを電圧信号に変換した電圧信号を電流計測信号とする電流センサにおいて、
前記フィードバック用コイルに対し前記検出したインピーダンスを基準値に一致させるような電圧を印加する電圧印加手段と、この電圧印加手段と前記電流印加手段のいずれか一方を選択する選択手段とを設け、この選択手段により前記電流印加手段を選択したときは、前記フィードバック用コイルに対し電流信号をフィードバックして電流の計測を行ない、前記選択手段により前記電圧印加手段を選択したときは、前記フィードバック用コイルに対し電圧信号をフィードバックして温度の計測を行なうことを特徴とする。
【０００９】
図２の回路では、ＭＩ素子からの測定出力信号は温度特性を示さないが、フィードバックに電圧信号を用いると、フィードバックコイルの抵抗値の温度特性により、測定出力信号は温度特性を示すことになる。つまり、温度による抵抗値の変化は電圧信号の変化として捉えられるものと考え、電圧信号をフィードバックするものであり、この発明は、このような原理を利用するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の実施の形態を示す構成図である。
これは、図２の従来例に対し定電圧駆動回路ＣＶＤ、センサ切り替えスイッチＳＷおよびマイコンμＣＯＭを付加して構成される。スイッチＳＷはフィードバック系統を、定電流駆動回路ＣＩＤ２を介する電流フィードバック系とするか、または定電圧駆動回路ＣＶＤを介する電圧フィードバック系とするかの切り替えを行ない、マイコンμＣＯＭによって制御される。
【００１１】
したがって、スイッチＳＷが図示の位置にあれば、回路的には図２と同じとなり電流センサとして作用する。これに対し、スイッチＳＷを図示とは反対の位置に切り替えると、フィードバック系統が電流フィードバック系から、定電圧駆動回路ＣＶＤによる電圧フィードバック系に切り替えられる。つまり、フィードバック系統が定電流駆動回路ＣＩＤ２の場合は、フィードバックコイルＦＢＣの温度が変わってそのインピーダンスが変化しても、何の変化も起こらず測定出力ＩＭは温度によっては変化しないことになる。
【００１２】
しかし、フィードバック系統が定電圧駆動回路ＣＶＤであると、フィードバックコイルＦＢＣの温度が例えば上昇すると、そのインピーダンスはコイル抵抗の温度依存性により大きくなる。ただし、フィードバックは定電圧回路であるため、ＭＩ素子にフィードバックされる磁界は減少する。すなわち、ＭＩ素子の総磁界は減少し、これにより測定出力ＩＭはフィードバックコイルＦＢＣの温度に比例するものとなる。
【００１３】
したがって、スイッチＳＷを図示の位置にして、電流フィードバック系を形成することで電流計測が可能となり、スイッチＳＷを図示とは反対の位置に切り替えて、電圧フィードバック系を形成することで温度計測が可能となる。
以上では、電流により発生する磁界を測定することで、間接的に電流を測定するようにしているが、直接的に磁界を測定できるのは勿論であり、したがって、温度の測定が可能な磁界センサも同様にして実現することができる。
【００１４】
【発明の効果】
この発明によれば、スイッチの切り替えにより電流センサになったり、温度センサになったりするので、２種類のセンサを用意する必要がなくなり、センサに要するコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す構成図
【図２】従来例を示す構成図
【符号の説明】
ＲＦＤ…高周波駆動回路、ＭＩ…マグネトインピーダンス素子（ＭＩ素子）、Ｄ１，Ｄ２…検波回路、ＥＡＭＰ…誤差アンプ、ＣＩＤ１，ＣＩＤ２…定電流駆動回路、ＦＢＣ…フィードバックコイル、ＢＣ…バイアスコイル、Ｒ１〜Ｒ７…抵抗、Ｃ１〜Ｃ４…コンデンサ、Ｄ１０，Ｄ１１，Ｄ２０，Ｄ２１…ダイオード、ＣＶＤ…定電圧駆動回路、μＣＯＭ…マイコン、ＳＷ…センサ切り替えスイッチ。
【図１】
2004317333.tif 000003
【図２】
2004317333.tif 000004