フラックスゲート
ダニセンスのフラックスゲート電流センサー技術は、磁界検出器としてのフラックスゲートを動力源とする閉ループシステムに基づいている。
Danisenseの電流トランスデューサ製品はすべて、フラックスゲートの原理に基づいています。 パラメータは以下の通り：
- フラックスゲートの原理
- 優れた直線性：1～3ppm
- 超安定性：オフセット対時間< 1ppm/年
- 「ppmレベル」の精度
- 電流または電圧出力タイプ
- 非常に大きくフラットな帯域幅
- 電力計の電流プローブとして推奨
- MRI、加速器での使用に最適
- 40ºC～+85ºCの広い動作温度範囲
- 再生可能エネルギーや自動車の電流測定に推奨
一次電流(Ip)によって発生するトロイダル磁場は、積分器によって発生する補償二次電流(Is)によって打ち消される。
フラックス・ゲートは、DCから100Hz未満のサブppmレベルのトロイダル磁界を検出し、積分器にそれらを補正するよう指示する。
より高い周波数では、フィードバック巻線（Nfb）がppmレベルのトロイダル磁界を検出し、積分器にそれを補正するよう指示する。
従って、二次電流（Is）は一次電流（Ip）に比例し、その比はNp：Nsとなる。
非常に精密な測定を実現
電流測定技術には、基本的なシャントやホールなど、さまざまな種類がある。
効果装置からより複雑なシステムへ。 その決め手となるのは、通常、要求される精度であり、新興のeV、ソーラー、トラクション、送電網のアプリケーションでは、100ppm単位の精度が要求される一方、医療用MRI装置や物理学研究所の加速器では、1桁ppmの性能が要求されることもある。 ダニセンスは、1ppmまでの測定が可能なフラックスゲート・テクノロジーに基づくDCおよびAC電流センサーを提供している。
ダニセンス独自のフラックスゲートは、固定励磁周波数と第二高調波ゼロ磁束検出による閉ループ補償技術です。 一次電流によって発生するトロイダル磁場は、積分器によって発生する補償用の二次電流によって打ち消される。 Fluxgateは、DCから100Hz未満までのトロイダル磁界をサブppmレベルで検出し、積分器にそれを補正するよう指示する。 より高い周波数では、フィードバック巻線がppmレベルのトロイダル磁界を検出し、それを補正するよう再びインテグレーターに指示する。 図1は、電流が通常時（赤線）とFluxgate素子を通過した時（青線）の挙動を比較したものである。 標準的な磁性材料に巻かれたピックアップコイルを通して、電流は飽和するまで直線的である。 しかし、コアに深い飽和度と感度を持つ磁性材料を選ぶと、グラフは非常に明確で識別可能なステップ変化を示すように変化する。
図2は、矩形電圧を印加した場合の効果を簡略化して示したプロットで（左）、正負の信号が鋭くなり、次にワイヤー導体に一次直流電流Ipを流すと、直流磁界が加わって信号がシフトする（右）。 最後に、高度な信号処理が適用され、第二高調波を使用することで、新しい信号の値を抽出し、導体内の電流とその直流電流値の測定を提供することができる。 これが基本的なフラックスゲート（またはゼロフラックス）技術である。 (これは、AC電流測定の周波数範囲を広げるために、追加のACフィードバック巻線で補足することができる)。
シンプルな単一Fluxgate構造と磁気コアは、正確なDCと低周波AC測定を提供しますが、帯域幅が非常に小さいため、全帯域AC測定には適していません。
さらに、温度やその他の環境条件の影響により、磁場がドリフトすることもある。 メーカーによっては電子補償回路を使用しているが、これはコストと複雑さを増し、また不正確になりやすい。 対照的に、ダニセンスはデュアルバランス方式を採用している。
図3a
図3b
ホイートストーン・ブリッジに似たコンセプトで、2つの磁性コアを対向させて使用するフラックスゲート構造。 これにより自然な補正が行われ、ドリフトの影響を排除することができる。 ブロック図を図3aに、簡略化した信号プロットを図3bに示す。 しかし、2つのフラックスゲート・エレメントが互いにバランスを取るためには、完璧にマッチしていなければならない。
ダニセンスの主な製品ラインはDSシリーズで、200～10000A（DS200～DR10000）の製品がある。 優れた直線性（0～FS）、0.1ppm/月以下のオフセット安定性、フラットな帯域幅（DC～～数百kHz）を特長とする。 AC測定における位相シフトは業界トップクラスで、電流出力と電圧出力の両方のモデルを用意しています（図4参照）。 アルミニウム製ハウジングは、電磁ノイズとコモンモードノイズ（dv/dt）に対する耐性を提供します。
PCBマウント電流トランスデューサの新バージョン
最近、ダニセンスは、最大72Aまでの絶縁型DCおよびAC電流測定用の超安定、高精度DPシリーズPCBマウント電流トランスデューサを発売しました。 フットプリント64.9 x 60mm、高さ32mm、軽量250gのこのコンパクトなデバイスは、1U電源やその他のスペースに制約のあるアプリケーションに適しています。
クラス最高の精度と安定性を実現するために、固定励磁周波数と第二高調波ゼロ磁束検出を提供するダニセンスのクローズドループ補償型フラックスゲート・テクノロジーを採用したDPシリーズPCBマウント電流トランスデューサは、最大直線性誤差10ppm、測定抵抗はフルスケールで最大100Ωです。 デバイスは、PCBレイアウトにより12,5A、25A、50A用にプログラム可能。 用途としては、粒子加速器用MPS、安定化電源、精密駆動装置、バッテリー試験・評価システム、電力測定、電力分析などがある。
概要
複雑な磁気性能と高度なエレクトロニクスを組み合わせることで、ダニセンスは、要求の厳しい産業における世界中のお客様の要求に応える、効率的で正確なソリューションを提供しています。 電流センス・トランスデューサーにとって最も要求の厳しいアプリケーションは、おそらく粒子加速器の電源であろう。