(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定電路を流れる電流をクランプセンサにより検出して測定器に入力する際に、前記クランプセンサが、その一対の出力端子間にセンサ側シャント抵抗が接続されている電圧出力型、または、センサ側シャント抵抗が接続されていない電流出力型の何れであるかを判別するクランプセンサの出力型式判別方法において、
前記測定器の一対の入力端子間にクランプセンサを接続した状態で、前記測定器からクランプセンサに定電流を供給し、その時の前記測定器の入力電圧を測定してクランプセンサの出力型式を判別し、かつ、前記クランプセンサに定電流を供給した時の前記測定器の入力電圧から、前記センサ側シャント抵抗の抵抗値が異なる複数種類の電圧出力型クランプセンサをそれぞれ判別することを特徴とするクランプセンサの出力型式判別方法。
【請求項２】
請求項１に記載したクランプセンサの出力型式判別方法において、
前記測定器に、その入力端子間に接続可能な測定器側シャント抵抗を設けると共に、クランプセンサの出力信号を直接入力する第１の接続状態と前記入力端子間に前記測定器側シャント抵抗を接続して入力する第２の接続状態とを切り替える切替スイッチを設け、
第１の接続状態に切り替えられた前記切替スイッチを介して、前記測定器からクランプセンサに定電流を供給することを特徴とするクランプセンサの出力型式判別方法。
【請求項３】
被測定電路を流れる電流をクランプセンサにより検出して測定器に入力する際に、前記クランプセンサが、その一対の出力端子間にセンサ側シャント抵抗が接続されている電圧出力型、または、センサ側シャント抵抗が接続されていない電流出力型の何れであるかを判別するクランプセンサの出力型式判別装置において、
前記測定器は、
その一対の入力端子間にクランプセンサを接続した状態で、クランプセンサに定電流を供給する手段と、
前記定電流を供給した状態で前記測定器の入力電圧を測定する手段と、
測定した入力電圧からクランプセンサの出力型式、及び、前記センサ側シャント抵抗の抵抗値が異なる複数種類の電圧出力型クランプセンサをそれぞれ判別する手段と、
を備えたことを特徴とするクランプセンサの出力型式判別装置。
【請求項４】
被測定電路を流れる電流をクランプセンサにより検出して測定器に入力する際に、前記クランプセンサが、その一対の出力端子間にセンサ側シャント抵抗が接続されている電圧出力型、または、センサ側シャント抵抗が接続されていない電流出力型の何れであるかを判別するクランプセンサの出力型式判別装置において、
前記測定器は、
その一対の入力端子間にクランプセンサを接続した状態で、クランプセンサに定電流を供給する手段と、
前記定電流を供給した状態で前記測定器の入力電圧を測定する手段と、
測定した入力電圧からクランプセンサの出力型式を判別する手段と、
前記入力端子間に接続される測定器側シャント抵抗と、
クランプセンサの出力信号を直接入力する第１の接続状態と前記入力端子間に前記測定器側シャント抵抗を接続して入力する第２の接続状態とを切り替える切替スイッチと、
を備え、
前記定電流を供給する手段は、第１の接続状態に切り替えられた前記切替スイッチを介して、前記測定器からクランプセンサに定電流を供給することを特徴とするクランプセンサの出力型式判別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定電路を流れる電流をクランプ型の磁気コア及びコイルを介して検出するクランプセンサに関し、特に、クランプセンサの出力型式（電圧出力型、電流出力型）を判別するための判別方法及び判別装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のクランプセンサは、その出力型式によって電圧出力型と電流出力型とに分けることができる。
ここで、図５は電圧出力型のクランプセンサの構成図、図６は電流出力型のクランプセンサの構成図であり、これらの図において、１１は被測定電路、２１は磁気コア、２２はコイル、２３はセンサ側シャント抵抗（抵抗値をｒとする）、２４は保護用ダイオードを示している。
【０００３】
電圧出力型、電流出力型の何れの場合も、コイル２２には、被測定電路１１を流れる電流Ｉをコイル２２の巻数Ｎにより除算した電流ｉ（＝Ｉ／Ｎ）が流れる。
図５に示す電圧出力型のクランプセンサでは、電流ｉをシャント抵抗２３により電流／電圧変換した電圧ｖ（＝ｉ×ｒ）が電力計等の測定器（図示せず）に入力される。なお、電圧出力型のクランプセンサは、例えば特許文献１に開示されている。
【０００４】
一方、図６に示す電流出力型のクランプセンサでは、前記電流ｉがそのまま測定器に入力されるが、電流Ｉの大きさによってはコイル２２の両端に例えば数百Ｖの大きな開放端電圧が現れるため、安全を考慮して保護用ダイオード２４を挿入し、過大な電圧が出力されるのを防止している。この場合、保護用ダイオード２４の順方向電圧は、測定器の入力側の測定器側シャント抵抗（図示せず）による電圧降下に影響しないような大きな値に設定されている。
【０００５】
ここで、図７は電圧出力型及び電流出力型のクランプセンサの一般的な特性を例示したものであり、入力電流（被測定電路を流れる電流）と出力電圧（電流出力型のクランプセンサにおいては、出力端子の開放端電圧）との関係を示している。
電圧出力型では、出力電圧が入力電流にほぼ比例しているのに対し、電流出力型では、入力電流が小さいときに出力電圧は電圧出力型に比べて大きい反面、入力電流がほぼ１Ａに達する時点から出力電圧が飽和してくる。
【０００６】
このように電圧出力型及び電流出力型のクランプセンサは出力型式や特性が異なるため、これらの出力を取り込んで被測定電路の電流や電力等を測定する測定器についても、クランプセンサの出力型式に応じて電圧入力型、電流入力型を使い分ける必要がある。
また、単一の測定器によって電圧出力型及び電流出力型のクランプセンサに対応したい場合には、図８に示すように、測定器３０の入力部に手動式の切替スイッチ３１及び測定器側シャント抵抗３２（抵抗値をＲとする）を接続し、電圧出力型のクランプセンサが接続された場合には切替スイッチ３１を図の端子ａ側に接続し、電流出力型のクランプセンサが接続された場合には切替スイッチ３１を図の端子ｂ側に接続することにより、何れの場合にも被測定電路の電流を電圧として測定器３０に入力している。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−８０１０５号公報（段落［０００２］，［００１６］等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図８に示したように、切替スイッチ３１及び測定器側シャント抵抗３２により入力型式を切替可能な測定器３０を所有していない使用者は、所有している測定器の入力型式またはクランプセンサの出力型式に応じて、それぞれ適合する型式のクランプセンサまたは測定器を用意しなくてはならない。
また、図８の如く入力型式を切替可能な測定器３０を所有している場合でも、クランプセンサの出力型式に応じて切替スイッチ３１を手動によって切り替える必要があるため、操作が煩雑であるほか、切り替え操作を忘れたまま測定してしまう場合もある。
【０００９】
特に、測定器３０に電圧出力型のクランプセンサを接続したにも関わらず、電流出力型のクランプセンサを接続したと誤認して切替スイッチ３１を図８のｂ側端子に接続した状態では、図５のセンサ側シャント抵抗２３と図８の測定器側シャント抵抗３２とが並列に接続される結果、これらの合成抵抗により測定器３０に入力される電圧が低下する。しかし、その時の測定器３０の入力電圧値からは、切替スイッチ３１の切り替え操作を忘れていることに気付くのが困難であり、結果的に誤った測定値を正しい値として誤認してしまう場合もあった。
【００１０】
そこで本発明の解決課題は、測定器に接続されたクランプセンサの出力型式を自動的かつ確実に判別し、前記出力型式に応じた正確な測定値を得ることができると共に、各種型式のクランプセンサや測定器を用意する負担を解消したクランプセンサの出力型式判別方法及び判別装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、請求項１に係る出力型式判別方法は、被測定電路を流れる電流をクランプセンサにより検出して測定器に入力する際に、前記クランプセンサが、その一対の出力端子間にセンサ側シャント抵抗が接続されている電圧出力型、または、センサ側シャント抵抗が接続されていない電流出力型の何れであるかを判別するクランプセンサの出力型式判別方法において、
前記測定器の一対の入力端子間にクランプセンサを接続した状態で、前記測定器からクランプセンサに定電流を供給し、その時の前記測定器の入力電圧を測定してクランプセンサの出力型式を判別し、かつ、前記クランプセンサに定電流を供給した時の前記測定器の入力電圧から、前記センサ側シャント抵抗の抵抗値が異なる複数種類の電圧出力型クランプセンサをそれぞれ判別するものである。
【００１２】
請求項２に係る出力型式判別方法は、請求項１に記載した出力型式判別方法において、前記測定器に、その入力端子間に接続可能な測定器側シャント抵抗を設けると共に、クランプセンサの出力信号を直接入力する第１の接続状態と前記入力端子間に前記測定器側シャント抵抗を接続して入力する第２の接続状態とを切り替える切替スイッチを設け、
第１の接続状態に切り替えられた前記切替スイッチを介して、前記測定器からクランプセンサに定電流を供給するものである。
【００１３】
請求項３に係る出力型式判別装置は、被測定電路を流れる電流をクランプセンサにより検出して測定器に入力する際に、前記クランプセンサが、その一対の出力端子間にセンサ側シャント抵抗が接続されている電圧出力型、または、センサ側シャント抵抗が接続されていない電流出力型の何れであるかを判別するクランプセンサの出力型式判別装置において、
前記測定器は、
その一対の入力端子間にクランプセンサを接続した状態で、クランプセンサに定電流を供給する手段と、
前記定電流を供給した状態で前記測定器の入力電圧を測定する手段と、
測定した入力電圧からクランプセンサの出力型式、及び、前記センサ側シャント抵抗の抵抗値が異なる複数種類の電圧出力型クランプセンサをそれぞれ判別する手段と、を備えたものである。
【００１４】
また、請求項４に係る出力型式判別装置は、被測定電路を流れる電流をクランプセンサにより検出して測定器に入力する際に、前記クランプセンサが、その一対の出力端子間にセンサ側シャント抵抗が接続されている電圧出力型、または、センサ側シャント抵抗が接続されていない電流出力型の何れであるかを判別するクランプセンサの出力型式判別装置において、
前記測定器は、
その一対の入力端子間にクランプセンサを接続した状態で、クランプセンサに定電流を供給する手段と、
前記定電流を供給した状態で前記測定器の入力電圧を測定する手段と、
測定した入力電圧からクランプセンサの出力型式を判別する手段と、
前記入力端子間に接続される測定器側シャント抵抗と、
クランプセンサの出力信号を直接入力する第１の接続状態と前記入力端子間に前記測定器側シャント抵抗を接続して入力する第２の接続状態とを切り替える切替スイッチと、を備え、
第１の接続状態に切り替えられた前記切替スイッチを介して、前記測定器からクランプセンサに定電流を供給するものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、測定器からクランプセンサに定電流を供給した際の入力電圧に基づいてクランプセンサの出力型式を簡単に判別して各型式に応じた測定動作を開始することができる。このため、クランプセンサの出力型式を問わずに電流等を測定することができ、測定器によってクランプセンサの出力型式が限定されたり、入力型式の異なる測定器を用意する必要がない。
また、本発明によれば、センサ側シャント抵抗の抵抗値が様々な各種の電圧出力型クランプセンサを判別することも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。まず、図１は、この実施形態に係る出力型式判別装置を備えた電力計等の測定器１００の主要部を示している。
図１において、１０１は電圧出力型または電流出力型のクランプセンサ（図示せず）が接続されるクランプセンサ接続端子であり、この接続端子１０１は第１の切替スイッチ１０２を介して測定器側シャント抵抗１０３（抵抗値をＲとする）及び第２の切替スイッチ１０４に接続されている。
第１の切替スイッチ１０２は、後述するＣＰＵ１１０からの切替信号１２１により、クランプセンサが電圧出力型である場合には端子ａに接続されて（第１の接続状態という）クランプセンサの出力電圧が第２の切替スイッチ１０４に入力され、クランプセンサが電流出力型である場合には端子ｂに接続されて（第２の接続状態という）測定器側シャント抵抗１０３による検出電圧が第２の切替スイッチ１０４に入力されるようになっている。
【００１８】
第２の切替スイッチ１０４は、定電流回路１０５に接続された端子ｄと、第３の切替スイッチ１０６の端子ｆに接続された端子ｃとを備えており、ＣＰＵ１１０からの切替信号１２２により端子ｃ側またはｄ側に切替可能である。
また、第３の切替スイッチ１０６は、前記端子ｆの他に、クランプセンサ接続端子１０１の一方に接続されてクランプセンサの出力型式確認信号１２５が伝達される端子ｅを備え、その出力側は増幅回路１０７に接続されている。第３の切替スイッチ１０６は、ＣＰＵ１１０からの切替信号１２３により端子ｅ側またはｆ側に切替可能である。
【００１９】
増幅回路１０７の出力側には検波回路１０８が接続され、その出力はＡ／Ｄ変換器１０９及び第４の切替スイッチ１１２の端子ｇに入力され、切替スイッチ１１２の端子ｈは接地されている。この第４の切替スイッチ１１２は、ＣＰＵ１１０からの切替信号１２３により端子ｇ側またはｈ側に切替可能である。
【００２０】
Ａ／Ｄ変換器１０９から出力されるディジタル信号は、ＣＰＵ１１０に入力されている。このＣＰＵ１１０は、クランプセンサによる検出電流（電流を変換した電圧）の測定や電力の測定等、測定器本来の演算処理や装置全体の制御動作を実行するほか、各切替スイッチ１０２，１０４，１０６，１１２に対する切替信号１２１〜１２４を生成して出力する機能も備えている。なお、ＣＰＵ１１０には、クランプセンサによる電流測定値やクランプセンサの出力型式の判別結果等を表示するための表示器１１３が接続されている。
【００２１】
また、１１１は、前記クランプセンサ接続端子１０１に電圧出力型または電流出力型のクランプセンサが接続された際に人為的に押されるセンサ検出ボタンである。このセンサ検出ボタン１１１に代えて、クランプセンサの出力端子であるＢＮＣコネクタがクランプセンサ接続端子１０１に接続されたことを機械的に検出してＣＰＵ１１０に信号を入力するようにしても良い。
更に、１１４は、必要に応じて、クランプセンサによる電流測定値を外部に出力する場合に用いられる出力回路である。
【００２２】
次に、この実施形態におけるクランプセンサの出力型式判別動作を、図２のフローチャートを参照しつつ説明する。
まず、クランプセンサ接続端子１０１に、電圧出力型または電流出力型のクランプセンサが接続されている状態で測定器１００の電源をＯＮし、動作を開始する。
【００２３】
始めに、測定器１００内のＣＰＵ１１０は、表示器１１３により電流測定値を０Ａとして表示させると共に、切替信号１２４を出力して切替スイッチ１１２を端子ｈ側に接続し、出力をＯＦＦ（０Ｖ）とする。同時に、ＣＰＵ１１０は、切替信号１２２により切替スイッチ１０４を端子ｃ側に接続してクランプセンサの出力信号を検出可能な状態とする（ステップＳ１）。
【００２４】
次に、この状態で、前記センサ検出ボタン１１１が押されているか否かを判断する（ステップＳ２）。
センサ検出ボタン１１１が押されていることが確認されたら（ステップＳ２ＹＥＳ）、クランプセンサの出力型式を判別するために以降の処理を実行する。つまり、ＣＰＵ１１０は、センサ検出ボタン１１１のＯＮにより発生した信号をトリガとして、次のステップにおける各スイッチ１０２，１０４，１０６の切替操作を実行する。
【００２５】
すなわち、ＣＰＵ１１０からの切替信号１２１により、第１の切替スイッチ１０２を電圧出力型クランプセンサ側の端子ａに接続する。また、切替信号１２２により第２の切替スイッチ１０４を端子ｄ側に接続し、定電流回路１０５からクランプセンサに直流の定電流を供給すると共に、切替信号１２３により第３の切替スイッチ１０６を端子ｅ側に接続し、クランプセンサからの出力型式確認信号１２５を増幅回路１０７に入力可能な状態とする（ステップＳ３）。
【００２６】
この時、クランプセンサには、定電流回路１０５から切替スイッチ１０４，１０２を介して定電流が供給されている。このため、図５，図６に示したように、コイル２２の両端にセンサ側シャント抵抗２３が接続されている電圧出力型クランプセンサと上記シャント抵抗が接続されていない電流出力型クランプセンサとでは、出力端子間の合成抵抗が異なるため、出力型式確認信号１２５として測定器１００（増幅回路１０７）に入力される電圧は、クランプセンサの出力型式によって異なる値となる。
【００２７】
上記の点に着目し、ＣＰＵ１１０は、増幅回路１０７、検波回路１０８、Ａ／Ｄ変換器１０９を介して入力された電圧（出力型式確認信号１２５）を測定し（ステップＳ４）、その電圧値に基づいてクランプセンサの出力型式を特定する（ステップＳ５）。
ここで、表１はクランプセンサの出力型式に応じた仕様の例であり、表２は、表１におけるクランプセンサ１〜６の出力端子間抵抗と、出力端子間に直流１ｍＡを供給した場合の出力電圧とを示している。
【００２８】
【表１】
0005078652.tif 000002
【００２９】
【表２】
0005078652.tif 000003
【００３０】
表１に示す如く、電圧出力型クランプセンサ（センサ３，４，５，６）では、定格電流に応じて、センサ側シャント抵抗２３の抵抗値ｒが、例えば１Ωまたは１０Ωとなっている。
また、表２から明らかなように、出力端子間抵抗としてコイルによる巻線抵抗が支配的である電流出力型クランプセンサと、出力端子間抵抗が巻線抵抗とシャント抵抗との合成抵抗である電圧出力型クランプセンサとでは、定電流供給時の出力電圧に顕著な相違がある。
従って、測定器１００に出力型式確認信号１２５として入力されるクランプセンサの出力電圧を測定し、これをＣＰＵ１１０が所定のしきい値と比較することにより、接続されているクランプセンサが電圧出力型であるか電流出力型であるかを判別することができる。
【００３１】
こうしてクランプセンサの出力型式が判別したら、その出力型式に応じてＣＰＵ１１０から切替信号１２１を出力させることにより、電圧出力型の場合には切替スイッチ１０２を端子ａ側（現状のまま）、電流出力型の場合には端子ｂ側に接続する。同時に、切替信号１２２，１２３によって切替スイッチ１０４を端子ｃ側に切り替えると共に切替スイッチ１０６を端子ｆ側に切り替え、クランプセンサの出力信号を測定可能な状態とする。
また、測定器１００が出力回路１１４を備えている場合には、切替信号１２４により切替スイッチ１１２を端子ｇ側に切り替えて出力をＯＮ状態とする（ステップＳ６）。
その後、測定器１００は本来の測定動作を開始すればよい（ステップＳ７）。
【００３２】
なお、電圧出力型クランプセンサでは、コイルの巻線抵抗と、この巻線抵抗よりも一般に値の小さいシャント抵抗とが並列に接続されるため、両者の合成抵抗値としてはシャント抵抗の抵抗値が支配的になる。従って、表１，表２から明らかなように、シャント抵抗の抵抗値が異なるクランプセンサ（例えばセンサ３とセンサ５）では、シャント抵抗値の相違が出力端子間抵抗値の相違として現れ、これに応じて定電流供給時の出力電圧も顕著に相違するので、これらのクランプセンサの判別（電圧出力型クランプセンサの中でシャント抵抗値の相違による種類の判別、つまりセンサ３とセンサ５との判別）が可能である。
【００３３】
一方、シャント抵抗値が等しいクランプセンサ（例えばセンサ３とセンサ６）では、出力端子間抵抗値の相違は巻線抵抗値の相違だけとなり、定電流供給時の出力電圧もほぼ等しくなるので、両者の判別は必ずしも容易ではない。
このような場合には、クランプセンサの温度に応じた出力電圧情報を付随的に用いて、クランプセンサの種類を判別することも可能である。
【００３４】
ここで、図３は表１，表２に示した全てのクランプセンサの温度−出力電圧特性図であり、図４は、図３における電圧出力型クランプセンサのうち三つのセンサ（センサ３，４，６）の特性を拡大して示したものである。
図４によれば、同じ温度環境であれば定電流供給時の出力電圧はセンサ４＜センサ３＜センサ６の関係にあるが、例えば図４の−１０℃におけるセンサ６の出力電圧と６０℃におけるセンサ３の出力電圧のように大小が逆転する場合があり、出力電圧だけでは種類の判別ができないので、測定器側に温度センサを設け、予め複数の温度における出力電圧を測定して記憶しておき、その値や大小関係に基づいて判別するようにしても良い。
【００３５】
上記実施形態では、第１の切替スイッチ１０２を電圧出力型用の端子ａに接続してクランプセンサに定電流を供給し、その時の出力電圧を測定して出力型式を判別している。しかし、第１の切替スイッチ１０２を電流出力型用の端子ｂに接続してクランプセンサに定電流を供給した場合も、その出力型式に応じてクランプセンサと測定器側シャント抵抗１０３とによる合成抵抗値が異なるので、センサ出力電圧（出力型式確認信号１２５）からクランプセンサの出力型式を判別することは可能である。
【００３６】
なお、電源がＯＮ状態でのクランプセンサの抜き差しは基本的に禁止されるが、クランプセンサの着脱状態を示す適宜なセンサ認識キーを測定器１００に設けておき、仮に電源がＯＮのままでクランプセンサを外した場合には、この認識キーを使用者により操作させてから図２のステップＳ１以降を実行すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態を備えた測定器の主要部構成図である。
【図２】本発明の実施形態による出力型式判別動作を示すフローチャートである。
【図３】クランプセンサの出力型式に応じた温度−出力電圧特性図である。
【図４】図３の一部を拡大して示した特性図である。
【図５】電圧出力型クランプセンサの構成図である。
【図６】電流出力型クランプセンサの構成図である。
【図７】電圧出力型及び電流出力型クランプセンサの一般的な特性図である。
【図８】従来における測定器の入力部の構成図である。
【符号の説明】
【００３８】
１１：被測定電路
２１：磁気コア
２２：コイル
２３：センサ側シャント抵抗（抵抗値ｒ）
２４：保護用ダイオード
１００：測定器
１０１：クランプセンサ接続端子
１０２：第１の切替スイッチ
１０３：測定器側シャント抵抗（抵抗値Ｒ）
１０４：第２の切替スイッチ
１０５：定電流回路
１０６：第３の切替スイッチ
１０７：増幅回路
１０８：検波回路
１０９：Ａ／Ｄ変換器
１１０：ＣＰＵ
１１１：センサ検出ボタン
１１２：第４の切替スイッチ
１１３：表示器
１１４：出力回路
１２１〜１２４：切替信号
１２５：出力型式確認信号
【図１】
0005078652.tif 000004
【図２】
0005078652.tif 000005
【図３】
0005078652.tif 000006
【図４】
0005078652.tif 000007
【図５】
0005078652.tif 000008
【図６】
0005078652.tif 000009
【図７】
0005078652.tif 000010
【図８】
0005078652.tif 000011