JP2005315760A - 検電器 - Google Patents

Abstract

【課題】 電源スイッチが入っていれば特別な操作を要することなく常にバッテリチェックが行える検電器を提供する。
【解決手段】 電池用の緑色ＬＥＤ１１および活線・非活線表示用の赤色ＬＥＤ１２と、これら各ＬＥＤを制御するためのバイアス回路２０，ともにロジックＩＣからなる増幅回路３０および比較回路５０，整流回路４０，表示制御回路６０を含む表示制御手段とを備え、電源スイッチ１０Ｃをオンにして測定を行う際、電池１０Ａが正常でかつ非活線の場合には緑色ＬＥＤ１１を点灯，赤色ＬＥＤ１２を消灯とし、電池１０Ａが正常でかつ活線の場合には緑色ＬＥＤ１１を消灯，赤色ＬＥＤ１２を点灯とし、電池切れの場合には緑色ＬＥＤ１１，赤色ＬＥＤ１２をともに消灯とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は動作電源を内蔵電池（バッテリ）から得る電池式の検電器に関し、さらに詳しく言えば、そのバッテリチェックの技術に関するものである。

検電器は被検知線路と容量的に結合するセンサ（簡単に言えば電極板）を有し、そのセンサを例えばコンセントや電源コードなどに近づけて電流が流れているかどうかを測定するために用いられる。

すなわち、電流が流れている場合にはその周りに電界が発生するためセンサにより交流出力が得られ、これによって活線であることが検出される。活線・非活線の別は、通常、発光ダイオード（ＬＥＤ）によって点灯ならば活線，消灯ならば非活線として表示される。

検電器は持ち運ばれて使用されるため電池によって駆動されることが多いが、ＬＥＤ消灯の場合、それが非活線によるものなのか電池切れによるものなのか区別がつかない。そのため、例えば特許文献１に記載の発明においては、電源スイッチとは別にテストスイッチを設けて、測定前に測定回路が正常に動作するかをバッテリの状態を含めて検査するようにしている。

実願昭５７−２００００４号（実開昭５９−１０４０８３号）のマイクロフィルム

しかしながら、測定を行うたびにテストスイッチを操作することは煩わしいばかりでなく、不注意により忘れてしまうことがある。また、テストスイッチにより正常に動作することを確認したとしても、その後電源スイッチを入れたままにした状態で多くの測定箇所を渡り歩くような場合にはその途中で電池切れになってしまうこともある。そうすると、再度テストスイッチを操作しないかぎり上記したようにＬＥＤの消灯が非活線によるものなのか電池切れによるものなのか区別がつかない。

したがって、本発明が解決しようとする課題は、電源スイッチが入っていれば特別な操作を要することなく常にバッテリチェックが行える検電器を提供することにある。

上記課題を解決するため、本願の請求項１に記載の発明は、被検知線路と容量的に結合するセンサを有し、上記センサの出力に基づいて上記被検知線路の活線・非活線の別を表示する電池式の検電器において、内蔵する電池の正常・異常を表示する第１発光ダイオードと上記被検知線路の活線・非活線を表示する第２発光ダイオードとを含み電源スイッチを介して上記電池に接続される表示手段と、上記センサの出力を監視して活線信号・非活線信号のいずれかを出力する検知手段と、上記電池の電圧と上記検知手段からの出力とに基づいて上記表示手段を制御する表示制御手段とを含み、上記表示制御手段により、上記電池の電圧が所定の閾値以上でかつ上記比較手段の出力が非活線信号である場合には上記第１発光ダイオードが点灯，上記第２発光ダイオードが消灯とされ、上記電池の電圧が所定の閾値以上でかつ上記比較手段の出力が活線信号である場合には上記第１発光ダイオードが消灯，上記第２発光ダイオードが点灯とされ、上記電池の電圧が所定の閾値未満である場合には上記第１，第２発光ダイオードがともに消灯とされることを特徴としている。

本願の請求項２に記載の発明は、上記請求項１において、上記第１発光ダイオードの発光色が安全色であり、上記第２発光ダイオードの発光色が危険色であることを特徴としている。ここで、安全色とは緑，青，白系の色であり、危険色とは橙，赤，黄系の色のことを言う。

本願の請求項３に記載の発明は、上記請求項１または２において、上記検知手段は上記電池の電圧を所定に分圧してなるバイアス電圧に上記センサの出力が重畳されて入力されるロジックＩＣからなる増幅回路と、並列接続の抵抗とコンデンサとを含み入力側が上記増幅回路の出力側に同出力側から見て逆方向接続のダイオードを介して接続された整流回路と、上記整流回路の出力側に接続されたロジックＩＣからなる比較回路とを備え、上記表示制御手段は上記第２発光ダイオードの駆動電流路内に接続され上記比較回路の出力によってオンオフされるスイッチング素子を備えているとともに、上記第１発光ダイオードの駆動電流路が上記比較回路の出力側に接続されていることを特徴としている。

本願の請求項４に記載の発明は、上記請求項１，２または３において、上記第１発光ダイオードの順方向電圧が上記検知手段の最小動作電圧よりも高いことを特徴としている。

本発明によれば、電源スイッチを入れて例えば緑色の第１発光ダイオードが点灯していれば電池が正常（有効電圧範囲内）であることが分かる。そして、センサを被検知線路に近づけた結果、第１発光ダイオードが消灯し、代わって例えば赤色の第２発光ダイオードが点灯すれば「活線」であることが分かる。これに対して、第１発光ダイオードが点灯したままで第２発光ダイオードが点灯しなければ「非活線」であることが分かる。

このように、いずれか一方の発光ダイオードが点灯していれば、その間は電池が有効電圧範囲内であることが分かり、第１発光ダイオードが当初から点灯しない場合や測定中に２つの発光ダイオードがともに消灯した場合には電池切れであることが分かるため、バッテリチェックのためのテストスイッチそのものを不要とすることができる。

次に、図１の回路図により本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図２は本発明の検電器を使用する際のフローチャートである。

図１に示すように、この検電器１０はセンサ１０Ｂを有し内蔵電池１０Ａにより動作する電池式の検電器で、表示手段として２つの発光ダイオード１１，１２を備えている。一方の発光ダイオード１１は電池１０Ａの電圧状態（正常，異常）を表示するもので、この例では安全色と言われる緑，青，白系のうちの緑色発光ダイオードを使用していることから以下の説明では「緑色ＬＥＤ」と言う。

これに対して、他方の発光ダイオード１２は被検知線路の活線，非活線の別を表示するもので、この例では危険色と言われる橙，赤，黄系のうちの赤色発光ダイオードを使用していることから以下の説明では「赤色ＬＥＤ」と言う。

センサ１０Ｂからの出力および電池１０Ａの電圧状態によって緑色ＬＥＤ１１と赤色ＬＥＤとを制御するため、この検電器１０はバイアス回路２０，増幅回路３０，整流回路４０，比較回路５０および表示制御回路６０を備えている。これらの各回路は上記ＬＥＤ１１，１２を含めて電池１０Ａの正極ラインと負極ラインとの間に並列的に接続されており、正極ライン側には電池１０Ａの電源スイッチ１０Ｃが設けられている。

この例において、緑色ＬＥＤ１１の順方向電圧は２．１Ｖで赤色ＬＥＤ１２の順方向電圧は１．９Ｖである。この順方向電圧差は０．２Ｖ以上であることが好ましい。センサ１０Ｂは鎖線図示の被検知線路（例えば商用電源ライン）Ｘと容量的に結合する電極板を有する公知のセンサであってよく、被検知線路Ｘに電流が流れている活線状態のときその電界により誘起される交流信号を出力する。

バイアス回路２０は電池１０Ａの電圧（以下、単に電源電圧ということがある。）を分圧する２つの分圧抵抗２１，２２を含み、その分圧電圧をバイアス電圧として増幅回路３０に与える。センサ１０Ｂの交流出力信号は上記バイアス電圧に重畳して増幅回路３０に入力される。この例において、電源電圧はバイアス回路２０にて１／２よりやや低い電圧に分圧されるようにしている。例えば電源電圧が３Ｖである場合、約１．４Ｖとなるように分圧比が設定される。

増幅回路３０および比較回路５０には、ともに出力反転型のロジックＩＣ（インバータ）が用いられている。このロジックＩＣの推奨動作電圧は２〜５．５Ｖで、この例において入力閾値は電源電圧の１／２，すなわち電源電圧が３Ｖであれば１．５Ｖに設定されている。なお、増幅回路３０および比較回路５０に用いられるロジックＩＣは非反転型であってもよい。

整流回路４０は電池１０Ａの正極ラインに対して並列に接続されたコンデンサ４１と抵抗４２を含むＣＲ回路からなり、整流回路４０の入力側はダイオード４３を介して増幅回路３０の出力側に接続されている。ダイオード４３は増幅回路３０の出力側から見て逆方向接続とする。整流回路４０の出力側は比較回路５０の入力側に接続されている。

表示制御回路６０において、緑色ＬＥＤ１１のアノード側は負荷抵抗１１ａを介して電池１０Ａの正極ラインに接続されるが、そのカソード側は比較回路５０の出力側に接続されている。また、赤色ＬＥＤ１２のアノード側も負荷抵抗１２ａを介して電池１０Ａの正極ラインに接続されるが、そのカソード側は比較回路５０により制御されるスイッチング素子６１を介して電池１０Ａの負極ラインに接続されている。

この例において、スイッチング素子６１にはＮＰＮ型トランジスタが用いられ、そのコレクタ−エミッタが赤色ＬＥＤ１２の駆動電流路内に含まれ、ベースは比較回路５０の出力側に接続されている。なお、スイッチング素子６１としてＦＥＴ（電界効果トランジスタ）やメカニカルスイッチが用いられてもよい。

ここで、電池１０Ａの電源電圧が例えば１．５Ｖの単４電池を２本直列に接続したときに得られる３Ｖであるとして、本発明による検電器１０の動作の一例について説明する。

まず、被検知線路Ｘが非活線状態である場合ついて説明する。電源スイッチ１０Ｃをオンにすると、センサ１０Ｂの出力は０であるため増幅回路３０には分圧抵抗２１，２２にて分圧された約１．４Ｖのバイアス電圧のみが入力される。増幅回路３０の入力閾値は１．５Ｖであるため入力レベルはＬｏとみなされ出力はＨｉとなる。

増幅回路３０の出力がＨｉであるため整流回路４０の入力側もＨｉで、これにより整流回路４０の出力側もＨｉとなる。比較回路５０には整流回路４０のＨｉ出力が入力されるためその出力はＬｏ（ほぼ０Ｖ）になる。

したがって、トランジスタ６１はオフに維持され赤色ＬＥＤ１２は点灯しないが、このとき電池１０Ａの電源電圧が２．１Ｖ以上であれば電池１０Ａの正極側から緑色ＬＥＤ１１を通って比較回路５０の出力側に向けて電流が流れるため緑色ＬＥＤ１１が点灯する。

上記したように緑色ＬＥＤ１１の順方向電圧は２．１Ｖで、増幅回路３０および比較回路５０に用いられているロジックＩＣの推奨最小動作電圧である２Ｖよりも高いため、緑色ＬＥＤ１１が点灯している間は、電源電圧が回路が適正に動作する正常電圧範囲内であることが分かる。

これに対して、電源スイッチ１０Ｃをオンにしても緑色ＬＥＤ１１が点灯しない場合には電源電圧が２．１Ｖ未満で回路動作範囲以下に低下している異常状態，すなわち電池切れであることが分かる。また、電源スイッチ１０Ｃをオンにした当初緑色ＬＥＤ１１が点灯していても、測定中に電源電圧が２．１Ｖ未満になると緑色ＬＥＤ１１が消灯となるため電池切れであることが分かる。

まず、被検知線路Ｘが活線状態である場合ついて説明する。電源スイッチ１０Ｃをオンにしてセンサ１０Ｂを被検知線路Ｘに近づけると、その被検知線路Ｘとセンサ１０Ｂとが容量的に結合するためセンサ１０Ｂから交流信号が出力される。この交流信号は上記した約１．４Ｖのバイアス電圧に重畳されて増幅回路３０に入力される。

この入力信号が増幅回路３０の入力閾値である１．５Ｖを境として＋，−方向に振れると、これに伴って増幅回路３０の出力側にはＨｉとＬｏを繰り返す方形波が現れる。この方形波は整流回路４０にて整流される。整流回路４０は抵抗４２によりＨｉ側にプルアップされた回路であるため、上記方形波が入力されるとインピーダンスの違いによりＬｏレベルとなる。

これにより、比較回路５０にはＬｏが入力されるためその出力はＨｉとなる。したがって、緑色ＬＥＤ１１には駆動電流が流れなくなり緑色ＬＥＤ１１が消灯、これに代わってトランジスタ６１がオンとなるため赤色ＬＥＤ１２が点灯する。これにより、被検知線路Ｘが活線状態であることが分かる。なお、電源スイッチ１０Ｃがオフの場合には電源が供給されないため緑色ＬＥＤ１１，赤色ＬＥＤ１２ともに消灯となる。

ところで、活線検出状態で電池１０Ａの電源電圧が例えば１．９Ｖにまで低下した場合には、増幅回路３０および比較回路５０に用いられているロジックＩＣの推奨動作電圧を下回るため誤動作を起こす可能性がある。

しかしながら、誤動作により赤色ＬＥＤ１２が点灯することはあっても、電源電圧が緑色ＬＥＤ１１の順方向電圧以下であるため緑色ＬＥＤ１１が点灯することはない。したがって、活線状態を非活線状態と判定することはなく、使用者が感電の危険にさらされることはない。

図２のフローチャートを参照して、本発明によれば、測定を行うため電源スイッチ１０Ｃをオンにした際に緑色ＬＥＤ１１が点灯すれば電池１０Ａが正常で、点灯しなければ電池切れであるから電池を交換して再度電源スイッチ１０Ｃをオンにする。

そして、緑色ＬＥＤ１１が点灯している状態でセンサ１０Ｂを被検知線路Ｘに近づけても赤色ＬＥＤ１２が点灯しない場合には非活線であることが分かる。これに対して、点灯していた緑色ＬＥＤ１１が消灯し、これに代わって赤色ＬＥＤ１２が点灯した場合には活線であることが分かる。なお図２には示されていないが、測定中に緑色ＬＥＤ１１，赤色ＬＥＤ１２がともに消灯となった場合にも電池切れであることが分かる。

本発明による検電器の実施形態を説明するための回路図。 上記検電器を使用する際のフローチャート。

符号の説明

１０Ａ 電池
１０Ｂ センサ
１０Ｃ 電源スイッチ
１１ 第１発光ダイオード（緑色ＬＥＤ）
１２ 第２発光ダイオード（赤色ＬＥＤ）
２０ バイアス回路
３０ 増幅回路
４０ 整流回路
５０ 比較回路
６０ 表示制御回路
６１ スイッチング素子（トランジスタ）

Claims (4)

1. 被検知線路と容量的に結合するセンサを有し、上記センサの出力に基づいて上記被検知線路の活線・非活線の別を表示する電池式の検電器において、
   内蔵する電池の正常・異常を表示する第１発光ダイオードと上記被検知線路の活線・非活線を表示する第２発光ダイオードとを含み電源スイッチを介して上記電池に接続される表示手段と、上記センサの出力を監視して活線信号・非活線信号のいずれかを出力する検知手段と、上記電池の電圧と上記検知手段からの出力とに基づいて上記表示手段を制御する表示制御手段とを含み、
   上記表示制御手段により、上記電池の電圧が所定の閾値以上でかつ上記比較手段の出力が非活線信号である場合には上記第１発光ダイオードが点灯，上記第２発光ダイオードが消灯とされ、上記電池の電圧が所定の閾値以上でかつ上記比較手段の出力が活線信号である場合には上記第１発光ダイオードが消灯，上記第２発光ダイオードが点灯とされ、上記電池の電圧が所定の閾値未満である場合には上記第１，第２発光ダイオードがともに消灯とされることを特徴とする検電器。
2. 上記第１発光ダイオードの発光色が安全色であり、上記第２発光ダイオードの発光色が危険色であることを特徴とする請求項１に記載の検電器。
3. 上記検知手段は上記電池の電圧を所定に分圧してなるバイアス電圧に上記センサの出力が重畳されて入力されるロジックＩＣからなる増幅回路と、並列接続の抵抗とコンデンサとを含み入力側が上記増幅回路の出力側に同出力側から見て逆方向接続のダイオードを介して接続された整流回路と、上記整流回路の出力側に接続されたロジックＩＣからなる比較回路とを備え、上記表示制御手段は上記第２発光ダイオードの駆動電流路内に接続され上記比較回路の出力によってオンオフされるスイッチング素子を備えているとともに、上記第１発光ダイオードの駆動電流路が上記比較回路の出力側に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の検電器。
4. 上記第１発光ダイオードの順方向電圧が上記検知手段の最小動作電圧よりも高いことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の検電器。

Images