JP2015197309A - Electrostatic capacitance measurement device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被測定素子であるキャパシタの静電容量を測定する静電容量測定装置に関し、さらに詳しく言えば、キャパシタを定電流にて所定時間充電し、その定電流値と、充電時間と、キャパシタの初期電圧と充電終了時の最終電圧の差電圧とから、キャパシタの静電容量を測定する静電容量測定装置に関するものである。 The present invention relates to a capacitance measuring device that measures the capacitance of a capacitor, which is an element to be measured, and more specifically, a capacitor is charged with a constant current for a predetermined time, its constant current value, charging time, The present invention relates to a capacitance measuring device that measures the capacitance of a capacitor from the difference voltage between the initial voltage of the capacitor and the final voltage at the end of charging.
キャパシタ(コンデンサ)を定電流で充電すると、経時的に電圧が線形に上昇する。したがって、充電電流(定電流)をI,充電時間をT,充電開始時の初期電圧をVinit,充電終了時の最終電圧をVfinalとすれば、キャパシタの静電容量Cは、
C=I×T/(Vfinal−Vinit)
により求めることができる(特許文献1参照)。通常、充電はキャパシタを放電してから行われるため、初期電圧のVinitは0Vである。
When a capacitor (capacitor) is charged with a constant current, the voltage rises linearly over time. Therefore, if the charging current (constant current) is I, the charging time is T, the initial voltage at the start of charging is Vinit, and the final voltage at the end of charging is Vfinal, the capacitance C of the capacitor is
C = I × T / (Vfinal−Vinit)
(See Patent Document 1). Usually, since charging is performed after discharging the capacitor, the initial voltage Vinit is 0V.
この測定原理を利用した静電容量測定装置の一つとして、特許文献2には、線形に増加する電圧ランプ波形を生成するために、キャパシタに接続可能な定電流源を含む電荷回路と、前記電圧ランプ波形に沿って第1の点と第2の点の2点間の電位差ΔVおよび時間差Δtを測定する測定手段と、キャパシタを放電させる制御部とを含み、キャパシタに対する充電電流(定電流)I,電位差ΔVおよび時間差Δtから、キャパシタの静電容量Cを、C=I×Δt/ΔVで求める容量測定システムが記載されている。 As one of capacitance measuring apparatuses using this measurement principle, Patent Document 2 discloses a charge circuit including a constant current source that can be connected to a capacitor in order to generate a linearly increasing voltage ramp waveform, A measuring means for measuring a potential difference ΔV and a time difference Δt between two points of the first point and the second point along the voltage ramp waveform, and a controller for discharging the capacitor, and charging current (constant current) to the capacitor A capacitance measurement system is described in which the capacitance C of a capacitor is obtained from C, I = Δt / ΔV from I, potential difference ΔV and time difference Δt.
前記特許文献2に記載された発明によれば、容量を測定するにあたって、キャパシタの初期電圧を必ずしも放電完了時の0Vにする必要はなく、定電流充電によって線形に増加するキャパシタの電圧ランプ波形の安定した所定の2点間の電位差ΔVと時間差Δtとを見ればよい。 According to the invention described in Patent Document 2, it is not always necessary to set the initial voltage of the capacitor to 0 V at the time of completion of discharge when measuring the capacitance, and the voltage ramp waveform of the capacitor that increases linearly by constant current charging is not necessarily required. What is necessary is just to look at a stable potential difference ΔV between two predetermined points and a time difference Δt.
しかしながら、前記の測定原理を利用する限り、電位差ΔVを測定するための電圧測定手段を必要とする。特許文献1,2に記載された発明では、その電圧測定手段として、多重積分型等のA/Dコンバータとマイクロプロセッサとの組み合わせを用いており、これがかなりのコスト高となる。
However, as long as the above measurement principle is used, a voltage measuring means for measuring the potential difference ΔV is required. In the inventions described in
また、充電電流が被測定キャパシタの静電容量に対して適切かどうかの判定(充電途中でのレンジ切り替えおよび放電開始の判定等)を行わないため、結果として測定時間が長くなる。 Further, since it is not determined whether or not the charging current is appropriate for the capacitance of the capacitor to be measured (range switching during charging, determination of starting discharge, etc.), the measurement time is increased as a result.
したがって、本発明の課題は、キャパシタを定電流にて所定時間充電し、その定電流値と、充電時間と、キャパシタの初期電圧と充電終了時の最終電圧の差電圧とから、キャパシタの静電容量を測定するにあたり、キャパシタ電圧の電圧測定系の構成を簡素化して、低コスト化を実現するとともに、充電途中において適宜レンジの切り替えおよび放電開始の判定を行い高速化を可能にした静電容量測定装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to charge a capacitor with a constant current for a predetermined time, and calculate the electrostatic capacity of the capacitor from the constant current value, the charging time, and the difference voltage between the initial voltage of the capacitor and the final voltage at the end of charging. Capacitance that simplifies the configuration of the voltage measurement system for capacitor voltage and reduces costs while measuring the capacity, and at the same time switching the range and determining the start of discharge as needed during charging to increase the speed. It is to provide a measuring device.
前記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、被測定素子であるキャパシタを定電流で充電する定電流源からなる充電手段と、前記キャパシタを放電する放電手段と、前記キャパシタの端子間瞬時電圧Vを測定する電圧測定手段と、前記キャパシタに対する充放電を制御するとともに、充電時間および放電時間を計時するタイマ手段を有する制御手段と、表示部とを含み、前記充電手段により前記キャパシタを定電流Iで充電したときに、前記キャパシタの端子間瞬時電圧Vのランプ波形が時間の経過とともに直線的に変化することに基づいて、前記キャパシタの静電容量Cを求めて前記表示部に表示する静電容量測定装置において、
前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記キャパシタを所定の電圧範囲にまで放電した後、一定の単位時間Δtを1区間として、複数のn区間(nは0を含む順序を表す正の整数)にわたって、前記定電流源により前記キャパシタを連続的に充電し、前記複数のn区間の1区間ごとに、その区間内で所定の時間間隔で追加的にサンプリングした所定個数の前記キャパシタの端子間瞬時電圧Vを取得し、最初(n=0区間)の区間平均電圧をVA0、n区間目の区間平均電圧をVAnとして、前記区間平均電圧VAnの差電圧および/または前記キャパシタの静電容量Cを求め、前記キャパシタの端子間瞬時電圧V,前記区間平均電圧VAn,前記区間平均電圧VAnの差電圧,前記キャパシタの静電容量Cの各値から選択した少なくとも1つの値が所定の範囲外の値であるときには、前記キャパシタを実質的な0Vにまで放電した後、前記定電流源の前記定電流の値Iを変更して、前記キャパシタを連続的に充電して前記キャパシタの静電容量Cを求めることを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
The control means or the voltage measuring means discharges the capacitor to a predetermined voltage range, and then sets a predetermined unit time Δt as one section, and a plurality of n sections (n is a positive integer representing an order including 0). The capacitor is continuously charged by the constant current source, and the instants between the terminals of a predetermined number of the capacitors additionally sampled at predetermined time intervals in each of the plurality of n intervals. The voltage V is obtained, and the difference voltage of the section average voltage VAn and / or the capacitance C of the capacitor is obtained by setting the first section average voltage (n = 0 section) as VA0 and the section average voltage in the n section as VAn. And at least selected from each value of the instantaneous voltage V between the terminals of the capacitor, the section average voltage VAn, the difference voltage of the section average voltage VAn, and the capacitance C of the capacitor. When one of the values is outside a predetermined range, the capacitor is discharged to substantially 0 V, and then the constant current value I of the constant current source is changed to continuously charge the capacitor. The capacitance C of the capacitor is obtained.
請求項2に記載の発明は、請求項1において、前記制御手段または前記電圧測定手段には、前記定電流源が発生する前記定電流の値Iと、前記キャパシタの測定容量範囲とに応じた複数の測定レンジがあらかじめ設定してあり、前記複数の測定レンジごとに設定してある所定の充電終結電圧Vdと前記キャパシタの端子間瞬時電圧Vとを比較し、V=Vdを超えたときに充電終結信号を出力する充電検出用比較器を備え、
前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記キャパシタの端子間を所定の電圧範囲内にまで放電した後、その放電状態が安定する所定の安定化時間が経過するのを待って、前記キャパシタを前記設定してある測定レンジの定電流の値Iで充電を開始し、その後前記充電検出用比較器が前記充電終結信号を出力した時点で充電を終結し、前記充電開始から充電終結までの充電時間Tを前記タイマ手段により取得して、前記キャパシタの静電容量Cを次の式(1)、
C=I×T/Vd…(1)
により算出して前記表示部に表示することを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the control unit or the voltage measuring unit is responsive to a value I of the constant current generated by the constant current source and a measured capacitance range of the capacitor. When a plurality of measurement ranges are set in advance and a predetermined charge termination voltage Vd set for each of the plurality of measurement ranges is compared with the instantaneous voltage V between the terminals of the capacitor, and V = Vd is exceeded It has a charge detection comparator that outputs a charge termination signal,
The control means or the voltage measuring means waits for a predetermined stabilization time for the discharge state to stabilize after discharging between the terminals of the capacitor to a predetermined voltage range, Charging is started at the time when the charging is started at the constant current value I of the set measurement range, and then the charging detection comparator outputs the charging termination signal, and the charging time from the charging start to the charging termination. T is obtained by the timer means, and the capacitance C of the capacitor is expressed by the following equation (1),
C = I × T / Vd (1)
Calculated on the display unit.
請求項3に記載の発明は、請求項2において、前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記測定レンジをレンジアップあるいはレンジダウンするレンジ切替機能を備えていることを特徴としている。 The invention according to claim 3 is characterized in that, in claim 2, the control means or the voltage measuring means has a range switching function for increasing or decreasing the range of the measurement.
請求項4に記載の発明は、請求項3において、前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記算出した静電容量Cが、レンジ下限容量未満の場合には、前記充電電流を減少するレンジダウン処理を行い、再度、前記キャパシタへの充電を開始することを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, the control unit or the voltage measuring unit may reduce the charging current when the calculated capacitance C is less than a range lower limit capacity. Processing is performed, and charging of the capacitor is started again.
請求項5に記載の発明は、請求項3において、前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記算出した静電容量Cが、レンジ上限容量を超える場合には、前記充電電流を増加するレンジアップ処理を行い、再度、前記キャパシタへの充電を開始することを特徴としている。 According to a fifth aspect of the present invention, in the third aspect, the control means or the voltage measuring means may increase the charging current when the calculated capacitance C exceeds a range upper limit capacity. Processing is performed, and charging of the capacitor is started again.
請求項6に記載の発明は、請求項3において、前記制御手段または前記電圧測定手段は、所定のタイムアウト時間Toutが経過しても、前記充電検出用比較器が前記充電終結信号を出力しない場合には、前記充電手段による充電を中止し、前記放電手段により前記キャパシタを実質的に0Vにまで放電し、前記充電電流を増加するレンジアップ処理を行い、再度、前記キャパシタへの充電を開始することを特徴としている。 According to a sixth aspect of the present invention, in the third aspect, the control unit or the voltage measuring unit is configured such that the charge detection comparator does not output the charge termination signal even if a predetermined timeout time Tout has elapsed. In this case, the charging by the charging unit is stopped, the capacitor is discharged to substantially 0 V by the discharging unit, the range-up process for increasing the charging current is performed, and charging of the capacitor is started again. It is characterized by that.
請求項7に記載の発明は、請求項6において、前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記タイムアウト時間Toutを、レンジ最大容量をCmax,定電流をI,充電終結電圧をVd,所定のマージンをMとして、次の式(2)、
Tout=M×Vd×Cmax/I…(2)
により求めること、または、前記制御手段または前記電圧測定手段には、前記式(2)により求めた前記タイムアウト時間Toutがあらかじめ設定してあることを特徴としている。
A seventh aspect of the present invention is the control device according to the sixth aspect, wherein the control unit or the voltage measuring unit is configured such that the timeout time Tout, the maximum range capacity Cmax, the constant current I, the charge end voltage Vd, and a predetermined margin. Where M is the following equation (2),
Tout = M × Vd × Cmax / I (2)
Or the time-out time Tout obtained by the equation (2) is preset in the control means or the voltage measuring means.
請求項8に記載の発明は、請求項3ないし7のいずれか1項において、前記制御手段または前記電圧測定手段には、前記キャパシタの端子間瞬時電圧Vに対する所定の判定基準値Xが設定してあり、前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記キャパシタへの充電期間中、前記キャパシタの端子間瞬時電圧Vと前記判定基準値Xとを比較し、前記キャパシタの端子間瞬時電圧Vが前記判定基準値Xを超えたときには、その時点で前記充電手段による充電を中止し、前記放電手段により前記キャパシタを所定の電圧範囲にまで放電し、レンジアップ処理またはレンジダウン処理を行い、再度、前記キャパシタへの充電を開始することを特徴としている。 According to an eighth aspect of the present invention, in any one of the third to seventh aspects, a predetermined determination reference value X for the instantaneous voltage V between the terminals of the capacitor is set in the control unit or the voltage measuring unit. The control means or the voltage measuring means compares the instantaneous voltage V between the terminals of the capacitor and the determination reference value X during the charging period of the capacitor, and the instantaneous voltage V between the terminals of the capacitor is When the determination reference value X is exceeded, the charging by the charging means is stopped at that time, the capacitor is discharged to a predetermined voltage range by the discharging means, a range up process or a range down process is performed, and again, It is characterized by starting charging the capacitor.
請求項9に記載の発明は、請求項8において、前記制御手段または前記電圧測定手段には、測定範囲上限電圧VUが設定してあり、前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記キャパシタの端子間瞬時電圧Vが前記測定範囲上限電圧VUを超えたとき、すなわち充電電圧が上昇する場合において、V>VUのときには、その時点で前記充電手段による充電を中止し、前記放電手段により前記キャパシタを所定の電圧範囲にまで放電し、前記レンジダウン処理を行い、再度、前記キャパシタへの充電を開始することを特徴としている。 According to a ninth aspect of the present invention, in the eighth aspect, a measurement range upper limit voltage VU is set in the control unit or the voltage measurement unit, and the control unit or the voltage measurement unit is connected to a terminal of the capacitor. When the instantaneous voltage V exceeds the measurement range upper limit voltage VU, that is, when the charging voltage increases, if V> VU, charging by the charging means is stopped at that time, and the capacitor is connected by the discharging means. It discharges to a predetermined voltage range, performs the range down process, and starts charging the capacitor again.
請求項10に記載の発明は、請求項8において、前記制御手段または前記電圧測定手段には、測定範囲上限電圧VUが設定してあり、前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記各区間ごとに、前記電圧測定手段によりサンプリングした所定個数の前記キャパシタの端子間瞬時電圧Vから区間平均電圧VAnを取得し、前記区間平均電圧VAnが前記測定範囲上限電圧VUを超えたとき、すなわち充電電圧が上昇する場合において、VAn>VUのときには、その時点で前記充電手段による充電を中止し、前記放電手段により前記キャパシタを所定の電圧範囲にまで放電し、前記レンジダウン処理を行い、再度、前記キャパシタへの充電を開始することを特徴としている。 According to a tenth aspect of the present invention, in the eighth aspect, a measurement range upper limit voltage VU is set in the control means or the voltage measurement means, and the control means or the voltage measurement means is set for each of the sections. Further, a section average voltage VAn is obtained from the instantaneous voltage V between terminals of the predetermined number of capacitors sampled by the voltage measuring means, and when the section average voltage VAn exceeds the measurement range upper limit voltage VU, that is, the charging voltage is When VAn> VU, the charging by the charging unit is stopped at that time, the capacitor is discharged to a predetermined voltage range by the discharging unit, the range down process is performed, and the capacitor is again It is characterized by starting charging.
請求項11に記載の発明は、請求項10において、前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記各測定レンジの最小容量と所定の定数により求まるレンジダウン規定電圧Vdownを用い、前記n区間目の隣接する2区間の区間平均電圧VAnの電圧差をVDとして、前記電圧差VDが前記レンジダウン規定電圧Vdownを超えたとき、すなわち充電電圧が上昇する場合において、VD>Vdownのときには、その時点で前記充電手段による充電を中止し、前記放電手段により前記キャパシタを所定の電圧範囲にまで放電し、前記レンジダウン処理を行い、再度、前記キャパシタへの充電を開始することを特徴としている。 According to an eleventh aspect of the present invention, in the tenth aspect, the control unit or the voltage measuring unit uses a range down specified voltage Vdown determined by a minimum capacity of each of the measurement ranges and a predetermined constant, and the nth section When the voltage difference between the adjacent two sections average voltage VAn is VD and the voltage difference VD exceeds the range-down specified voltage Vdown, that is, when the charging voltage rises, and VD> Vdown, at that time Charging by the charging unit is stopped, the capacitor is discharged to a predetermined voltage range by the discharging unit, the range down process is performed, and charging of the capacitor is started again.
請求項12に記載の発明は、請求項11において、前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記区間平均電圧VAnと前記最初の区間平均電圧VA0との区間平均電圧の電圧差をVD(n)とし、前記レンジダウン規定電圧Vdownのn倍の値をVdown(n)とし、前記電圧差VD(n)が前記レンジダウン規定電圧Vdownのn倍の値Vdown(n)を超えたときには、その時点で前記充電手段による充電を中止し、前記放電手段により前記キャパシタを所定の電圧範囲にまで放電し、前記レンジダウン処理を行い、再度、前記キャパシタへの充電を開始することを特徴としている。 According to a twelfth aspect of the present invention, in the eleventh aspect, the control unit or the voltage measuring unit calculates a voltage difference between a section average voltage between the section average voltage VAn and the first section average voltage VA0 as VD (n). And when the voltage difference VD (n) exceeds the value Vdown (n) n times the range-down specified voltage Vdown, the value n times the range-down specified voltage Vdown is Vdown (n). Then, charging by the charging means is stopped, the capacitor is discharged to a predetermined voltage range by the discharging means, the range down processing is performed, and charging of the capacitor is started again.
請求項13に記載の発明は、請求項11または12において、前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記レンジダウン規定電圧Vdownを、測定レンジの最小容量をCmin,定電流をI,区間の単位時間をΔt,所定のマージンをJとして次の式(3)、
Vdown=J×I×Δt/Cmin…(3)
により求めること、または、前記制御手段または前記電圧測定手段には、前記式(3)により求めた前記レンジダウン規定電圧Vdownがあらかじめ設定してあることを特徴としている。
A thirteenth aspect of the present invention is the control device according to the eleventh or twelfth aspect, wherein the control means or the voltage measuring means is configured to use the range down specified voltage Vdown, the minimum capacity of the measurement range as Cmin, the constant current as I, and the unit of the interval. The following equation (3), where time is Δt and the predetermined margin is J,
Vdown = J × I × Δt / Cmin (3)
Or the range-down prescribed voltage Vdown obtained by the equation (3) is preset in the control means or the voltage measuring means.
請求項14に記載の発明は、請求項10において、前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記各測定レンジの最大容量と所定の定数により求まるレンジアップ規定電圧Vupを用い、前記n区間目の隣接する2区間の区間平均電圧VAnの電圧差をVDとして、前記レンジアップ規定電圧Vupが前記電圧差VDを超えたとき、すなわち充電電圧が上昇する場合において、VD<Vupのときには、その時点で前記充電手段による充電を中止し、前記放電手段により前記キャパシタを所定の電圧範囲にまで放電し、前記レンジアップ処理を行い、再度、前記キャパシタへの充電を開始することを特徴としている。 A fourteenth aspect of the present invention is the method according to the tenth aspect, wherein the control unit or the voltage measurement unit uses a range-up specified voltage Vup obtained by a maximum capacity of each of the measurement ranges and a predetermined constant, and When the voltage difference between the adjacent average voltage VAn of two adjacent sections is VD and the range-up specified voltage Vup exceeds the voltage difference VD, that is, when the charging voltage rises, when VD <Vup, Charging by the charging means is stopped, the capacitor is discharged to a predetermined voltage range by the discharging means, the range-up process is performed, and charging of the capacitor is started again.
請求項15に記載の発明は、請求項14において、前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記区間平均電圧VAnと前記最初の区間平均電圧VA0との区間平均電圧の電圧差をVD(n)とし、前記レンジアップ規定電圧Vupのn倍の値Vup(n)が前記電圧差VD(n)を超えたとき、すなわち充電電圧が上昇する場合において、VD(n)<Vup(n)のときには、その時点で前記充電手段による充電を中止し、前記放電手段により前記キャパシタを所定の電圧範囲にまで放電し、前記レンジアップ処理を行い、再度、前記キャパシタへの充電を開始することを特徴としている。 According to a fifteenth aspect of the present invention, in the fourteenth aspect, the control unit or the voltage measuring unit calculates a voltage difference between a section average voltage between the section average voltage VAn and the first section average voltage VA0 as VD (n). When the value Vup (n) n times the range-up specified voltage Vup exceeds the voltage difference VD (n), that is, when the charging voltage rises, when VD (n) <Vup (n) The charging by the charging means is stopped at that time, the capacitor is discharged to a predetermined voltage range by the discharging means, the range up process is performed, and charging of the capacitor is started again. Yes.
請求項16に記載の発明は、請求項14または15において、前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記レンジアップ規定電圧Vupを、測定レンジの最大容量をCmax,定電流をI,区間の単位時間をΔt,所定のマージンをLとして次の式(4)、
Vup=L×I×Δt/Cmax…(4)
により求めること、または、前記制御手段または前記電圧測定手段には、前記式(4)により求めた前記レンジアップ規定電圧Vupがあらかじめ設定してあることを特徴としている。
A sixteenth aspect of the present invention is the control device according to the fourteenth or fifteenth aspect, wherein the control means or the voltage measuring means is configured to use the range-up specified voltage Vup, the maximum capacity of the measurement range Cmax, the constant current I, and the unit of the section. The following equation (4), where Δt is the time and L is the predetermined margin,
Vup = L × I × Δt / Cmax (4)
Or the above-mentioned range-up specified voltage Vup obtained by the equation (4) is preset in the control means or the voltage measuring means.
請求項17に記載の発明は、請求項1ないし16のいずれか1項において、前記制御手段または前記電圧測定手段には、前記定電流の値Iを電流補正式I=d×Iにより補正し、サンプリングした前記区間平均電圧VAnまたは前記端子間瞬時電圧Vを電圧補正式V=e×V+fにより補正し、前記キャパシタの静電容量Cを静電容量補正式C=g×C+hにより補正する補正パラメータd,e,f,g,hが設定してあり、前記測定レンジが所定の範囲にあるかを判定する際、または、前記キャパシタの静電容量を算出する際に、前記電流補正式または前記電圧補正式または前記静電容量補正式による補正計算を1回以上行うことを特徴としている。 According to a seventeenth aspect of the present invention, in any one of the first to sixteenth aspects, the control unit or the voltage measuring unit corrects the constant current value I by a current correction formula I = d × I. The sampled average voltage VAn or the inter-terminal instantaneous voltage V is corrected by the voltage correction formula V = e × V + f, and the capacitance C of the capacitor is corrected by the capacitance correction formula C = g × C + h. Parameters d, e, f, g, and h are set, and when determining whether the measurement range is within a predetermined range, or when calculating the capacitance of the capacitor, the current correction formula or The correction calculation by the voltage correction formula or the capacitance correction formula is performed once or more.
請求項18に記載の発明は、請求項17において、前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記電流補正式または前記電圧補正式または前記静電容量補正式による補正計算の有無とその計算回数と、前記補正パラメータd,e,f,g,hを、所定のキーおよび表示部または外部機器に対して入出力可能であることを特徴としている。 According to an eighteenth aspect of the present invention, in the seventeenth aspect, the control unit or the voltage measuring unit includes the presence / absence of the correction calculation by the current correction formula, the voltage correction formula, or the capacitance correction formula, and the number of times of the calculation. The correction parameters d, e, f, g, and h can be input / output to / from predetermined keys and a display unit or an external device.
請求項19に記載の発明は、被測定素子であるキャパシタを定電流で充電する定電流源からなる充電手段と、前記キャパシタ放電する放電手段と、前記キャパシタの端子間瞬時電圧Vを測定する電圧測定手段と、前記キャパシタに対する充放電を制御するとともに、充電時間および放電時間を計時するタイマ手段を有する制御手段と、表示部とを含み、前記充電手段により前記キャパシタを定電流Iで充電したときに、前記キャパシタの端子間瞬時電圧Vのランプ波形が時間の経過とともに直線的に変化することに基づいて、前記キャパシタの静電容量Cを求めて前記表示部に表示する静電容量測定装置において、
前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記キャパシタの静電容量Cを求めない場合は、前記キャパシタの端子間瞬時電圧Vが0Vとみなせる状態にまで放電し、前記キャパシタの静電容量Cを求める場合は、放電の1回ごとに交互に定める所定の電圧範囲内にまで放電した後、前記定電流で充電する定電流源により前記キャパシタを正の方向あるいは負の方向に、充電の1回ごとに交互に充電を開始し、一定の単位時間Δtを1区間として、複数のn区間(nは0を含む順序を表す正の整数)にわたって、前記定電流源により前記キャパシタを連続的に充電し、前記複数のn区間の1区間ごとに、その区間内で所定の時間間隔で追加的にサンプリングした所定個数の前記キャパシタの端子間瞬時電圧Vから区間平均電圧VAnを取得し、最初(n=0区間)の区間平均電圧をVA0、n区間目の区間平均電圧をVAnとして、前記キャパシタの静電容量Cまたは前記区間平均電圧VAnの差電圧を求め、前記キャパシタの端子間瞬時電圧V,前記区間平均電圧VAnの差電圧,前記キャパシタの静電容量Cの各値から選択した少なくとも1つの値が所定の範囲外の値であるときには、前記キャパシタを実質的な0Vにまで放電した後、前記定電流源の前記定電流の値Iを変更して、前記キャパシタを連続的に充電して前記キャパシタの静電容量Cを求めることを特徴としている。
According to a nineteenth aspect of the present invention, there is provided a charging means comprising a constant current source for charging a capacitor as a device under test with a constant current, a discharging means for discharging the capacitor, and a voltage for measuring an instantaneous voltage V between terminals of the capacitor. When charging the capacitor with a constant current I by the charging means, including a measuring means, a control means for controlling charging / discharging of the capacitor and a timer means for measuring the charging time and discharging time, and a display unit In addition, in the capacitance measuring device for obtaining the capacitance C of the capacitor and displaying it on the display unit based on the fact that the ramp waveform of the instantaneous voltage V between the terminals of the capacitor changes linearly with time. ,
If the control means or the voltage measurement means does not obtain the capacitance C of the capacitor, the control means or the voltage measurement means discharges until the instantaneous voltage V between the terminals of the capacitor can be regarded as 0 V, and obtains the capacitance C of the capacitor. In this case, after discharging to a predetermined voltage range determined alternately every discharge, the capacitor is charged in the positive direction or the negative direction by the constant current source charged with the constant current. The capacitor is continuously charged by the constant current source over a plurality of n intervals (n is a positive integer representing an order including 0), with a constant unit time Δt as one interval. For each section of the plurality of n sections, the section average voltage VAn is acquired from the instantaneous voltage V between the terminals of a predetermined number of the capacitors additionally sampled at a predetermined time interval within the section, The initial (n = 0 interval) interval average voltage is VA0, the interval average voltage of the n interval is VAn, the capacitance C of the capacitor or the difference voltage of the interval average voltage VAn is obtained, and the inter-terminal instantaneous of the capacitor is obtained. When at least one value selected from the values of the voltage V, the difference voltage of the section average voltage VAn, and the capacitance C of the capacitor is a value outside a predetermined range, the capacitor is discharged to substantially 0V. After that, the constant current value I of the constant current source is changed, and the capacitor is continuously charged to obtain the capacitance C of the capacitor.
請求項20に記載の発明は、請求項19において、前記制御手段または前記電圧測定手段には、前記定電流源が発生する前記定電流の値Iと、前記キャパシタの測定容量範囲とに応じた複数の測定レンジがあらかじめ設定してあり、前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記測定レンジのレンジダウンあるいは前記測定レンジのレンジアップを実施するとき、前記充電の1回ごとに前記測定レンジのレンジダウンあるいは前記測定レンジのレンジアップを交互に繰り返している場合には、前記キャパシタの端子間瞬時電圧Vが経時的に直線的に変化することに基づいて、前記キャパシタの静電容量Cを求め、これに対して、前記充電の1回ごとに前記測定レンジのレンジダウンと前記測定レンジのレンジアップを交互に繰り返していない場合には、前記測定レンジのレンジダウンあるいは前記測定レンジのレンジアップを実施することを特徴としている。 According to a twentieth aspect of the present invention, in the nineteenth aspect, the control unit or the voltage measuring unit is responsive to a value I of the constant current generated by the constant current source and a measured capacitance range of the capacitor. A plurality of measurement ranges are set in advance, and when the control means or the voltage measurement means performs the range down of the measurement range or the range up of the measurement range, When the range down or the range up of the measurement range is repeated alternately, the capacitance C of the capacitor is obtained based on the fact that the instantaneous voltage V between the terminals of the capacitor changes linearly with time. On the other hand, the range of the measurement range and the range of the measurement range are not repeated alternately every time the charging is performed. The case is characterized by carrying out the range up range down or the measurement range of the measurement range.
本発明によれば、キャパシタを定電流Iで充電するときに、キャパシタの端子間瞬時電圧Vを充電検出用比較器で監視し、キャパシタの端子間瞬時電圧Vが充電検出用比較器に設定してある充電終結電圧Vdを超えた時点で充電終結とし、その充電開始から充電終結時までの充電時間Tをタイマにより計時すればよく、これによって、キャパシタの静電容量CをI×T/Vdで求めることができるので、殊更A/Dコンバータやマイクロプロセッサ等により構成する高価な電圧測定手段を用いる必要がなく、低コストの静電容量測定装置を提供することができる。 According to the present invention, when the capacitor is charged with the constant current I, the instantaneous voltage V between the terminals of the capacitor is monitored by the charge detection comparator, and the instantaneous voltage V between the terminals of the capacitor is set in the charge detection comparator. The charging is terminated when the charge termination voltage Vd is exceeded, and the charging time T from the start of charging to the end of charging may be measured by a timer, whereby the capacitance C of the capacitor is calculated as I × T / Vd Therefore, it is not necessary to use an expensive voltage measuring means constituted by an A / D converter, a microprocessor or the like, and a low-cost capacitance measuring device can be provided.
また、判定基準値(測定範囲上限電圧VU、レンジダウン規定電圧Vdown、レンジアップ規定電圧Vup)を設定し、キャパシタへの充電期間中、キャパシタの端子間瞬時電圧Vと判定基準値Xとを比較して、キャパシタへの充電継続の適否を判定し、否判定の際には、その時点で充電手段による充電を中止し、放電手段によりキャパシタをあらかじめ設定してある放電規定電圧Vzにまで放電し、レンジアップ処理あるいはレンジダウン処理を実施して、再度、キャパシタへの充電を開始するようにしたことにより、キャパシタ電圧Vが充電終結電圧Vdに到達する充電時間Tまで待つことなく、最適な電流レンジに設定することができ、結果的に測定時間を短縮することが可能となる。 Also, the determination reference value (measurement range upper limit voltage VU, range down specified voltage Vdown, range up specified voltage Vup) is set, and the capacitor instantaneous voltage V and the determination reference value X are compared during the charging period of the capacitor. Then, it is determined whether or not to continue charging the capacitor, and at the time of determination, charging by the charging means is stopped, and the capacitor is discharged to a preset discharge regulation voltage Vz by the discharging means. By performing the range-up process or the range-down process and starting charging the capacitor again, the optimum current can be obtained without waiting until the charging time T when the capacitor voltage V reaches the charge termination voltage Vd. As a result, the measurement time can be shortened.
次に、図1ないし図7により、本発明の第1および第2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。 Next, the first and second embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7, but the present invention is not limited thereto.
まず、図1に示すように、この第1実施形態に係る静電容量測定装置10Aは、基本的な構成として、制御手段11と、充電手段である定電流源12と、放電手段13と、放電検出用比較器14と、充電検出用比較器15とを備えている。
First, as shown in FIG. 1, a
定電流源12と放電手段13は、スイッチSWを介して被測定素子としてのキャパシタCxのHi側端子に対して並列に接続してある。キャパシタCxのLo側端子は接地してある。これとは異なり、Hi側端子を測定回路のグランドに接地し、Lo側端子を測定回路に接続する構成、あるいはHi側端子とLo側端子をともに測定回路に接続する回路構成とすることもある。
The constant
定電流源12は、出力電流が異なる複数の定電流ソース回路もしくは可変出力型の定電流ソース回路を備え、充電時にキャパシタCxに所定電流値の定電流Iを供給する。放電手段13は、放電時にキャパシタCxに蓄積されている電荷を好ましくは定電流にて放電させる定電流シンク回路を備えている。なお、定電流源12および放電手段13は、あらかじめ設定してある規定電圧に達した場合に、充電や放電を停止する手段を備えていてもよい。
The constant
放電検出用比較器14は、キャパシタCxのHi側端子に接続してあり、キャパシタCxの放電時のキャパシタの端子間瞬時電圧Vを監視し、キャパシタの端子間瞬時電圧Vがあらかじめ設定してある所定の放電規定電圧Vzになった時点で、放電終結信号を制御手段11と放電手段13とに出力する。この実施形態において、放電規定電圧Vzは0Vに設定してある。
The
充電検出用比較器15は、キャパシタCxのHi側端子に接続してあり、キャパシタCxの充電時のキャパシタの端子間瞬時電圧Vを監視する。充電検出用比較器15には、所定の充電終結電圧Vdが設定してあり、充電検出用比較器15は、充電時においてキャパシタの端子間瞬時電圧Vが充電終結電圧Vdを超えた時点で、充電終結信号を制御手段11に出力する。
The
なお、充電検出用比較器15には、アナログコンパレータ、デジタルコンパレータのいずれを用いてもよいが、デジタルコンパレータの場合、充電終結電圧Vdは電圧値として設定する。
The
制御手段11には、充電手段である定電流源12より出力可能な定電流の電流量とキャパシタCxの測定容量範囲とに応じた複数の測定レンジが設定してある。制御手段11には、CPU(中央演算処理ユニット)やマイクロコンピュータ等を用い、また、制御手段11には、メモリ11a,表示部11b,タイマ11c等が接続してある。
The control means 11 is set with a plurality of measurement ranges according to the amount of constant current that can be output from the constant
メモリ11aには、制御手段11の動作プログラム等が書き込まれたROMと、ワークRAMとが存在する。表示部11bには、液晶表示パネル等を用い、キャパシタCxの電圧波形や測定条件等を表示する。タイマ11cは、キャパシタCxの充電開始から充電終結までの充電時間を計時するが、他の時間計時に兼用してもよい。
The
次に、図2のグラフおよび図3のフローチャートを参照して、第1実施形態でのキャパシタCxの静電容量Cを測定する制御手段11の動作について説明する。 Next, the operation of the control means 11 for measuring the capacitance C of the capacitor Cx in the first embodiment will be described with reference to the graph of FIG. 2 and the flowchart of FIG.
まず、ステップST101では、初期設定として、定電流源12のレンジを最小レンジ(キャパシタCxに印加される電流値が最も小さくなるレンジ)に設定する。また、放電検出用比較器14に放電規定電圧Vzを0Vとして設定するとともに、充電検出用比較器15に充電を終結するための所定の充電終結電圧Vdを設定する。
First, in step ST101, as an initial setting, the range of the constant
そして、定電流源12をオフ、放電手段13をオンとし、スイッチSWをオンにして放電を開始し、キャパシタCxを放電手段13により定電流(好ましくは許容最大電流)で放電し、ステップST102に移行し、キャパシタ電圧Vが放電規定電圧Vzの0Vになるまで待つ。
Then, the constant
なお、キャパシタの端子間瞬時電圧Vが充電終結電圧Vd以上の状態から放電を開始した場合、放電に伴ってキャパシタCxの端子間瞬時電圧Vが低下し、キャパシタCxの端子間瞬時電圧Vが実質的に放電規定電圧Vzになると、充電検出用比較器15は充電終結信号をONとして出力するが、制御手段11は、放電時における充電終結信号は無視する。
In addition, when the discharge is started from the state where the instantaneous voltage V between the terminals of the capacitor is equal to or higher than the end-of-charge voltage Vd, the instantaneous voltage V between the terminals of the capacitor Cx decreases with the discharge, and the instantaneous voltage V between the terminals of the capacitor Cx is substantially reduced. When the discharge specified voltage Vz is reached, the
放電が終結して、V=Vz(=0V)になると、放電検出用検出器14の出力がONになり、制御手段11と放電手段14とに放電終結信号を出力するが、ステップST103では、キャパシタCxの電圧波形、放電電流、放電終結信号が安定するまでの時間として、s0時間(安定化時間)待つ。このs0時間は、約1ms〜200ms程度であってよい。
When the discharge is terminated and V = Vz (= 0 V), the output of the
なお、図2に示すように、放電規定電圧Vzに所定(例えば15mV程度)のマージン電圧αを付加してVz+αとし、キャパシタ電圧VがVz+αまで低下した時点(この例では、Vz=0Vであるから実質αまで低下した時点)で、放電検出用検出器14から放電終結信号を出力するようにしてもよい。
As shown in FIG. 2, a predetermined margin voltage α (for example, about 15 mV) is added to the discharge regulation voltage Vz to obtain Vz + α, and the capacitor voltage V drops to Vz + α (in this example, Vz = 0V). The discharge end signal may be output from the
s0の安定化時間経過後、制御手段11は、ステップST104で、放電手段13をオフ、定電流源12をオン、タイマ11cをスタートして充電を開始し、キャパシタCxを定電流Iで充電する。これにより、図2に示すように、キャパシタの端子間瞬時電圧Vが、線形電圧ランプ波形として直線的に上昇する。
After the stabilization time of s0 has elapsed, the control means 11 turns off the discharge means 13, turns on the constant
充電開始と同時に、放電検出用検出器14は非動作状態となり、放電終結信号がONからOFFに転ずる。また、充電開始と同時に、制御手段11は、タイマ11cから充電開始時のカウント値を得て、充電開始時点tsとしてメモリ11aに記憶する。
Simultaneously with the start of charging, the
充電開始後、制御手段11は、ステップST105で、キャパシタの端子間瞬時電圧Vが充電終結電圧Vdに達したかどうかを判定する。キャパシタの端子間瞬時電圧Vが実質的な充電終結電圧Vdになると、充電検出用比較器15の出力がONになり、制御手段11に充電終結信号を出力する。
After starting charging, the control means 11 determines whether or not the instantaneous voltage V between terminals of the capacitor has reached the charging end voltage Vd in step ST105. When the instantaneous voltage V between the terminals of the capacitor becomes the substantial charge termination voltage Vd, the output of the
これにより、制御手段11は、ステップST106で、タイマ11cから充電終結時のカウント値を得て、充電終結時点teとしてメモリ11aに記憶するとともに、定電流源12をオフにして充電を終了する。
Thereby, in step ST106, the control means 11 obtains the count value at the end of charging from the
制御手段11は、続くステップST107において、放電手段13をオンにして放電を開始するとともに、メモリ11cに記憶した充電開始時点tsと充電終結時点teとから充電時間Tを求め、キャパシタCxの静電容量Cを次の式(1)、
C=I×T/Vd…(1)
により算出する。
In the following step ST107, the control means 11 turns on the discharge means 13 to start discharging, calculates the charging time T from the charging start time ts and the charging end time te stored in the
C = I × T / Vd (1)
Calculated by
そして、制御手段11は、ステップST108において、静電容量Cがレンジ下限容量以上であるかどうかを判定し、静電容量Cがレンジ下限容量以上でYESであれば、ステップST109移行し、今度は静電容量Cがレンジ上限容量以下であるどうかを判定する。 Then, in step ST108, the control means 11 determines whether or not the capacitance C is equal to or greater than the range lower limit capacity. If the capacitance C is equal to or greater than the range lower limit capacity, the process proceeds to step ST109. It is determined whether the electrostatic capacity C is equal to or lower than the range upper limit capacity.
制御手段11は、ステップST109での判定結果がYESで、静電容量Cがレンジ上限容量以下であれば、ステップST110で、表示部11bに前記ステップST107で式(1)により算出した静電容量Cを表示し、ステップST111で、測定終了かどうかを判定する。
If the determination result in step ST109 is YES and the capacitance C is less than or equal to the range upper limit capacity, the control means 11 calculates the capacitance calculated by the expression (1) in step ST110 on the
測定終了であれば、ステップST112において、ステップST107で開始した放電が完了するのを待って終了処理を実行する。測定終了でなければ、ステップST102に戻り、同じキャパシタCxについて、再度容量測定を行う。 If the measurement is completed, in step ST112, the completion process is performed after the discharge started in step ST107 is completed. If the measurement is not completed, the process returns to step ST102, and the capacitance is measured again for the same capacitor Cx.
なお、前記ステップST108での判定において、静電容量Cがレンジ下限容量未満でレンジ範囲外でNO判定の場合には、ステップST108aに移行し、表示部11bに測定範囲外であることを表示し、充電電流(定電流)が減少するようにレンジダウン処理を実行したうえで、ステップST102に戻り、同じキャパシタCxについて、再度容量測定を行う。
In the determination at step ST108, if the capacitance C is less than the range lower limit capacity and the determination is NO outside the range, the process proceeds to step ST108a, and the
このレンジダウン処理を行う際、静電容量Cがレンジ容量の下限に対して1/10以下である場合には、レンジを2レンジ同時に下げてもよい。 When performing this range down process, if the capacitance C is 1/10 or less of the lower limit of the range capacity, the two ranges may be lowered simultaneously.
また、前記ステップST109での判定において、静電容量Cがレンジ上限容量を超えてレンジ範囲外でNO判定の場合には、ステップST109aに移行し、表示部11bに測定範囲外であることを表示し、充電電流(定電流)が増加するようにレンジアップ処理を実行したうえで、ステップST102に戻り、同じキャパシタCxについて、再度容量測定を行う。
Further, in the determination in step ST109, when the capacitance C exceeds the range upper limit capacity and the determination is NO outside the range, the process proceeds to step ST109a and the
また、前記ステップST105において、キャパシタCxの端子間瞬時電圧Vが実質的に充電終結電圧Vdになると(V=Vdで、判定結果YES)、充電検出用比較器15の出力がONになり、制御手段11に充電終結信号を出力するが、この充電終結信号をV=Vdになった時点から所定のβ時間だけ遅らせて出すようにすることが好ましい。
In step ST105, when the instantaneous voltage V between the terminals of the capacitor Cx substantially reaches the charge termination voltage Vd (V = Vd, determination result YES), the output of the
このような出力遅延のβ時間を設定することにより、例えばキャパシタCxが小容量で、充電開始から充電終結までの時間が極端に短い場合、制御手段11に処理に対する時間的余裕を与えることができる。なお、このようなディレイβ時間を設定する場合、充電開始時点tsと充電終結時点teとから求められる充電時間Tからβ時間を減ずればよい。 By setting such an output delay β time, for example, when the capacitor Cx has a small capacity and the time from the start of charging to the end of charging is extremely short, the control means 11 can be given a time margin for processing. . When such a delay β time is set, β time may be subtracted from the charging time T obtained from the charging start time ts and the charging end time te.
図3のフローチャートには示していないが、初期設定として、所定のタイムアウト時間Toutを設定し、タイムアウト時間Toutが経過しても、充電検出用比較器15が充電終結信号を出力しない場合には、充電手段12による充電を中止し、放電手段13によりキャパシタCxを実質的に放電規定電圧Vzにまで放電したのち、充電電流(定電流I)を増加させるレンジアップ処理を行うこともできる。
Although not shown in the flowchart of FIG. 3, when a predetermined timeout time Tout is set as an initial setting and the
この場合、前記タイムアウト時間Toutは、レンジ最大容量をCmax,定電流をI,充電終結電圧をVd,所定のマージンをM(約1.2)として次の式(2)、
Tout=M×Vd×Cmax/I…(2)
により求めることができる。
In this case, the timeout time Tout is expressed by the following formula (2), where Cmax is the maximum capacity of the range, I is the constant current, Vd is the charge termination voltage, and M is a predetermined margin (about 1.2).
Tout = M × Vd × Cmax / I (2)
It can ask for.
前記第1実施形態によれば、キャパシタ電圧の電圧測定(検出)系に、A/Dコンバータやマイクロプロセッサ等により構成する高価な電圧測定手段に代えて、安価な比較器を用いるようにしたことにより、低コストの静電容量測定装置を提供することができる。 According to the first embodiment, an inexpensive comparator is used in the voltage measurement (detection) system of the capacitor voltage in place of the expensive voltage measurement means configured by an A / D converter, a microprocessor, or the like. Thus, a low-cost electrostatic capacity measuring device can be provided.
次に、図4ないし図7を参照して、本発明の第2実施形態に係る静電容量測定装置10Bについて説明する。この静電容量測定装置10Bでは、キャパシタの端子間瞬時電圧Vが充電終結電圧Vzに達する充電時間Tまで待つことなく、キャパシタCxに対する充電期間中においても、適宜レンジアップあるいはレンジダウン処理を行うことを可能にしている。
Next, with reference to FIG. 4 thru | or FIG. 7, the electrostatic
充電期間中にレンジアップあるいはレンジダウン処理を実行するため、この静電容量測定装置10Bは、先に説明した図1の第1実施形態に係る静電容量測定装置10Aが備える構成のほかに、キャパシタCxの端子間瞬時電圧Vを測定する電圧測定手段16をさらに備えている。
In order to execute range up or range down processing during the charging period, this
この第2実施形態において、電圧測定手段16には、増幅器16aと、A/D変換器16bと、DSP(デジタルシグナルプロセッサ)16cとが存在する。電圧測定手段16は、キャパシタCxの端子間瞬時電圧Vを増幅器16aにて所定に増幅(この例では増幅率1)し、A/D変換器16bでデジタル値に変換したのち、DSP16cに入力する。
In the second embodiment, the voltage measuring means 16 includes an
この第2実施形態において、DSP16cは、1msのサンプリング間隔でキャパシタCxの端子間瞬時電圧Vをサンプリングし、100msを1区間として、100msが経過した時点で、100個のキャパシタCxの端子間瞬時電圧Vから区間平均電圧VAn(=ΣV/100)を算出し、この区間平均電圧VAnと、必要であれば、その算出基礎としての個々のキャパシタCxの端子間瞬時電圧Vとを制御手段11に出力する。
In the second embodiment, the
サンプリング間隔や1区間の単位時間等は任意に設定してよく、例えば、1区間の単位時間を前記と同じく100msとし、これに対して、キャパシタCxの端子間瞬時電圧Vのサンプリング間隔を100μsとして、1区間内で1000個のキャパシタCxの端子間瞬時電圧Vをサンプリングするようにしてもよい。 The sampling interval and the unit time of one section may be arbitrarily set. For example, the unit time of one section is set to 100 ms as described above, while the sampling interval of the instantaneous voltage V between terminals of the capacitor Cx is set to 100 μs. The instantaneous voltage V between the terminals of 1000 capacitors Cx may be sampled within one section.
この実施形態では、A/D変換器16bにサンプリングADCを用いているが、別の実施形態として、A/D変換器自体が平均値を出力する例えば2重積分型AD変換器を利用することもできる。また、区間平均電圧VAnを制御手段11側で算出するようにしてもよく、このような場合には、DSP16cを省略することができる。
In this embodiment, the sampling ADC is used for the A /
次に、この第2実施形態における制御手段11の動作について、図5の横軸を時間、縦軸を電圧とするキャパシタCxの端子間瞬時電圧波形および図6,図7のフローチャートにより具体的に説明する。 Next, the operation of the control means 11 in the second embodiment will be specifically described with reference to the instantaneous voltage waveform between terminals of the capacitor Cx with the horizontal axis in FIG. 5 as time and the vertical axis as voltage, and the flowcharts in FIGS. explain.
まず、制御手段11は、ステップST201において、前記第1実施形態でのステップST101と同じく、初期設定として、定電流源12のレンジを最小レンジ(キャパシタCxに印加される電流値が最も小さくなるレンジ)に設定する。また、放電検出用比較器14に放電規定電圧Vzを0Vとして設定するとともに、充電検出用比較器15が充電の終結を検出するための所定の充電終結電圧Vdを設定する。
First, in step ST201, as in step ST101 in the first embodiment, the
そして、定電流源12をオフ、放電手段13をオンとし、スイッチSWをオンにして放電を開始し、キャパシタCxを放電手段13により定電流(好ましくは許容最大電流)で放電し、次のステップST202で、キャパシタCxの端子間瞬時電圧Vが実質的に放電規定電圧Vzの0Vになるまで待つ。
Then, the constant
放電が完了して、キャパシタCxの端子間瞬時電圧Vが実質的に放電規定電圧Vzになると、放電検出用検出器14の出力がONになり、制御手段11と放電手段13とに放電終結信号を出力するが、前記第1実施形態でのステップST103と同じく、ステップST203で、キャパシタCxの端子間瞬時電圧波形、放電電流、放電終結信号が安定するまでの時間として、s0時間(安定化時間)待つ。このs0時間は、約1ms〜200ms程度であってよい。
When the discharge is completed and the instantaneous voltage V between the terminals of the capacitor Cx substantially reaches the specified discharge voltage Vz, the output of the
なお、電圧測定手段16がフリーランの状態で、一定時間間隔(この例では100ms)で区間平均電圧VAnを出力している場合には、制御手段11は、s0時間内に電圧測定手段16が出力する区間平均電圧VAnは読み捨てる。電圧測定手段16がフリーランでない場合も同様に、s0時間内に電圧測定手段16が出力する区間平均電圧VAnは読み捨てる。 When the voltage measuring means 16 is in a free-running state and outputs the section average voltage VAn at a constant time interval (100 ms in this example), the control means 11 indicates that the voltage measuring means 16 is within the s0 time. The section average voltage VAn to be output is discarded. Similarly, when the voltage measuring means 16 is not free-running, the section average voltage VAn output from the voltage measuring means 16 within s0 time is discarded.
制御手段11は、s0時間経過直後、ステップST204で、一定の単位時間(充電区間)Δtの時系列順を表す変数nを0に設定(n=0)し、また、タイマ取得フラグをクリアするとともに、タイマ11cをスタートして、定電流源12よりキャパシタCxに対する充電を開始する。
In step ST204, immediately after elapse of s0 time, the control means 11 sets a variable n representing a time-series order of a fixed unit time (charging period) Δt to 0 (n = 0), and clears the timer acquisition flag. At the same time, the
このとき、制御手段11は、図7(a)に示す充電割込ルーチンを実行して、タイマ11cから充電開始時のカウント値を得て、充電開始時点(時刻)tsとしてメモリ11aに記憶する。
At this time, the control means 11 executes the charge interruption routine shown in FIG. 7A, obtains the count value at the start of charge from the
また、ステップST204での充電開始と同時に、ステップST205で、キャパシタCxの端子間瞬時電圧波形、充電電流および電圧測定手段16の波形が安定するまでの時間として、s1時間(第2安定化時間)待つ。 Simultaneously with the start of charging in step ST204, in step ST205, the time until the instantaneous voltage waveform between terminals of the capacitor Cx, the charging current and the waveform of the voltage measuring means 16 are stabilized is s1 time (second stabilization time). wait.
この第2安定化時間としてのs1時間(待ち時間)は、制御手段11から送信する指令信号および電圧測定手段16が出力する測定値信号の伝達遅延時間マージン(約0.0ms〜10ms程度)や前回の測定値出力信号受信時からの経過時間等を考慮して、約0.1ms〜100ms程度として設定してある。
The s1 time (waiting time) as the second stabilization time is a transmission delay time margin (about 0.0 ms to 10 ms) of the command signal transmitted from the
なお、電圧測定手段16がフリーランの状態で、一定時間間隔(この例では100ms)で区間平均電圧VAnを出力している場合には、制御手段11は、s1時間内に電圧測定手段16が出力する区間平均電圧VAnは読み捨てる。電圧測定手段16がフリーランでない場合も同様に、s1時間内に電圧測定手段16が出力する区間平均電圧VAnは読み捨てる。
When the voltage measuring unit 16 is in a free-running state and outputs the section average voltage VAn at a constant time interval (100 ms in this example), the
制御手段11は、s1時間経過直後、ステップST206において、一定の単位区間Δtごとに、その区間終了時点でDSP16cより、キャパシタCxの端子間瞬時電圧Vの区間平均電圧VAnの取得を開始する。
In step ST206, immediately after the s1 time has elapsed, the control means 11 starts obtaining the section average voltage VAn of the instantaneous voltage V between terminals of the capacitor Cx from the
前記したように、この実施形態において、一定の単位区間Δtは100msであり、その間、キャパシタCxの端子間瞬時電圧Vは直線的に上昇する。 As described above, in this embodiment, the constant unit interval Δt is 100 ms, and during that time, the instantaneous voltage V between the terminals of the capacitor Cx rises linearly.
キャパシタCxの端子間瞬時電圧Vのサンプリング間隔が1msであるとして、電圧測定測定手段16は、一定の単位区間Δtの100msの間にサンプリングしたキャパシタCxの端子間瞬時電圧Vの総和(100個の総和ΣV)をサンプリング個数(100個)で割った値に、好ましくは電圧値への単位変換係数を掛けた値を区間平均電圧VAnとして制御手段11に出力する。このとき、必要であれば、サンプリングした個々のキャパシタCxの端子間瞬時電圧Vを制御手段11に出力する。 Assuming that the sampling interval of the instantaneous voltage V between the terminals of the capacitor Cx is 1 ms, the voltage measuring and measuring means 16 sums up the total instantaneous voltage (100 pieces of the inter-terminal instantaneous voltage V of the capacitor Cx sampled during 100 ms of the constant unit interval Δt. A value obtained by dividing the sum (ΣV) by the number of samplings (100), preferably a value obtained by multiplying the voltage value by a unit conversion coefficient is output to the control means 11 as the section average voltage VAn. At this time, if necessary, the sampled instantaneous voltage V between terminals of each capacitor Cx is output to the control means 11.
なお、キャパシタCxの端子間瞬時電圧Vのサンプリングデータ番号が0番から始まるとして、最初の区間内には「0から99」番目、次の区間内には「100から199」番目、その次の区間内には「200から299」番目、以後同様として、区間最初のデータまたは最後のデータが隣接する区間に重複して存在しないように、電圧測定手段16には、各区間内に100個のサンプリングデータが存在する。 Assuming that the sampling data number of the inter-terminal instantaneous voltage V of the capacitor Cx starts from 0, the “0 to 99” th in the first section, the “100 to 199” th in the next section, and the next In the section, the voltage measuring means 16 has 100 pieces in each section so that the first data or the last data in the section does not overlap with the adjacent section in the “200 to 299” th, and so on. Sampling data exists.
この第2実施形態においても、制御手段11には、先の第1実施形態で説明した所定のタイムアウト時間Toutがあらかじめ設定してあり、制御手段11は、前記ステップST206に続くステップST207において、タイムアウト時間Tout以内かどうかを判定する。
Also in the second embodiment, the
ステップST207での判定において、キャパシタCXの端子間瞬時電圧Vが充電終結電圧Vdに達する前にタイムアウト時間Toutが経過してNO判定である場合には、ステップST207aに移行し、充電手段12による充電を中止して、放電手段13によりキャパシタCxを放電し、充電電流を増加させるレンジアップ処理を行うとともに、表示部11bに測定範囲外であることを表示してステップST202に戻る。
In the determination at step ST207, when the time-out time Tout elapses before the instantaneous voltage V between the terminals of the capacitor CX reaches the charge termination voltage Vd and the determination is NO, the process proceeds to step ST207a and charging by the charging means 12 is performed. Is stopped, the capacitor Cx is discharged by the discharging
これに対して、ステップST207での判定において、タイムアウト時間Toutが経過していないYES判定の場合には、制御手段11は、次のステップST208で、新たな区間平均電圧VAnがあるかどうかを確認する。新たな区間平均電圧VAnがないNO判定の場合には、ステップST216で、キャパシタCxの端子間瞬時電圧Vが充電終結電圧Vdに達して充電終結時刻を取得済みかどうかを判定する。充電終結時刻を取得していないNO判定の場合には、ステップST207に戻り、充電終結時刻を取得済み(YES)であれば、ステップST217に移行する。 On the other hand, in the determination in step ST207, in the case of YES determination that the timeout time Tout has not elapsed, the control means 11 confirms whether or not there is a new section average voltage VAn in the next step ST208. To do. In the case of NO determination in which there is no new section average voltage VAn, it is determined in step ST216 whether or not the instantaneous voltage V between terminals of the capacitor Cx has reached the charge end voltage Vd and the charge end time has been acquired. In the case of NO determination that the charge end time has not been acquired, the process returns to step ST207, and if the charge end time has been acquired (YES), the process proceeds to step ST217.
ステップST208での判定において、新たな区間平均電圧VAnがありのYESである場合には、ステップST209に移行し、制御手段11は、DSP16cから区間平均電圧VAnを取得する。このとき、必要であれば、一定の単位区間Δt内でサンプリングした個々のキャパシタCxの端子間瞬時電圧Vも取得する。
In the determination in step ST208, if the new section average voltage VAn is YES, the process proceeds to step ST209, and the control means 11 acquires the section average voltage VAn from the
今回はn=0であるから、制御手段11がDSP16cから取得する区間平均電圧VAnは、最初の区間Δt0における区間平均電圧VA0である。制御手段11は、この最初の区間Δt0の区間平均電圧VA0をメモリ11aに記憶する。
Since n = 0 this time, the section average voltage VAn acquired by the
制御手段11は、続くステップST210で、区間平均電圧VAn(この場合VA0)またはキャパシタCxの端子間瞬時電圧Vが、あらかじめ設定してある測定範囲上限電圧VU(例えば1V)以下(充電電圧が上昇する場合において、VAn≦VUまたはV≦VU)かどうかを判定する。 In the following step ST210, the control means 11 determines that the section average voltage VAn (in this case VA0) or the instantaneous voltage V between terminals of the capacitor Cx is equal to or lower than the preset measurement range upper limit voltage VU (for example, 1 V) (the charge voltage increases). In this case, it is determined whether or not VAn ≦ VU or V ≦ VU.
ステップST210の判定において、区間平均電圧VAn(VA0)またはキャパシタCxの端子間瞬時電圧Vが測定範囲上限電圧VUを超えており(充電電圧が上昇する場合において、VAn>VUまたはV>VU)NOである場合、制御手段11は、ステップST210aに移行し、充電手段12による充電を中止して、放電手段13によりキャパシタCxを放電し、充電電流が減少するようにレンジダウン処理を行うとともに、表示部11bに測定範囲外であることを表示してステップST202に戻る。
In the determination of step ST210, the section average voltage VAn (VA0) or the instantaneous voltage V between terminals of the capacitor Cx exceeds the measurement range upper limit voltage VU (when the charging voltage increases, VAn> VU or V> VU) NO If so, the control means 11 moves to step ST210a, stops the charging by the charging means 12, discharges the capacitor Cx by the discharging
これに対して、ステップST210の判定において、区間平均電圧VAn(VA0)またはキャパシタCxの端子間瞬時電圧Vが測定範囲上限電圧VU以下で(充電電圧が上昇する場合において、VAn≦VUまたはV≦VU)YESである場合には、制御手段11は、次のステップST211し、n>0かどうかを判定する。今回の場合、先のステップST204においてn=0に設定してあり、n≦0であるので、ステップST215に移行する。 On the other hand, in the determination of step ST210, the section average voltage VAn (VA0) or the instantaneous voltage V between terminals of the capacitor Cx is less than or equal to the measurement range upper limit voltage VU (when the charging voltage increases, VAn ≦ VU or V ≦ If VU) YES, the control means 11 performs the next step ST211 and determines whether n> 0. In this case, since n = 0 is set in the previous step ST204 and n ≦ 0, the process proceeds to step ST215.
制御手段11は、ステップST215において、n=n+1として、変数nを1インクリメントして、ステップST207に戻り、タイムアウト時間Toutが経過してなくYESである場合には、ステップST209に移行し、n=1の区間Δt1におけるの区間平均電圧VA1を取得してメモリ11aに格納する。このとき、必要であれば、キャパシタCxの端子間瞬時電圧Vをも取得してメモリ11aに格納する。
In step ST215, the control means 11 sets n = n + 1, increments the variable n by 1, returns to step ST207, and when the time-out time Tout has not elapsed and is YES, proceeds to step ST209, where n = The section average voltage VA1 in one section Δt1 is acquired and stored in the
そして、ステップST210で、n=1の区間Δt1以降の各区間時間についても、区間平均電圧VAnまたはキャパシタCxの端子間瞬時電圧Vが測定範囲上限電圧VU以下であるかどうかを判定し、VAかつV≦VUであれば、次のステップST211で、n>0かどうかを判定するが、n=1でn>0あるため、次のステップST212に進む。 In step ST210, for each section time after section Δt1 of n = 1, it is determined whether the section average voltage VAn or the inter-terminal instantaneous voltage V of the capacitor Cx is equal to or lower than the measurement range upper limit voltage VU. If V ≦ VU, it is determined in the next step ST211 whether n> 0, but since n = 1 and n> 0, the process proceeds to the next step ST212.
制御手段11は、ステップST212において、n(n≧1)区間目の区間平均電圧VAnと、最初の区間の区間平均電圧VA0との電圧差VD(n)が、第1のレンジ許容電圧差としてあらかじめ設定してあるレンジダウン規定電圧Vdownのn倍(nは前記n区間目の変数nと同値)の値Vdown(n)以下であるかどうか、あるいは、n区間目の隣接する2区間の区間平均電圧VAnの電圧差VD(=VAn−VAn−1:今回の場合、VA1−VA0)が、レンジダウン規定電圧Vdown以下であるかどうか、のいずれか一方の判定を選択して実行する。この選択は、各測定レンジにおける測定レンジのアップダウン感度やノイズ電圧の状況等に応じて行う。 In step ST212, the control means 11 determines that the voltage difference VD (n) between the section average voltage VAn of the n (n ≧ 1) section and the section average voltage VA0 of the first section is the first range allowable voltage difference. Whether or not the value is equal to or smaller than a value Vdown (n) of n times the range-down specified voltage Vdown (n is the same value as the variable n in the n-th section), or two adjacent sections in the n-th section Whether or not the voltage difference VD of the average voltage VAn (= VAn−VAn−1: VA1−VA0 in this case) is equal to or lower than the range-down specified voltage Vdown is selected and executed. This selection is performed according to the up / down sensitivity of the measurement range, the noise voltage, etc. in each measurement range.
この実施形態において、レンジダウン規定電圧Vdownは、測定レンジの最小容量をCmin,定電流をI,一定の単位時間をΔt,所定のマージンをJ(約1.1)として次の式(3)、
Vdown=J×I×Δt/Cmin…(3)
により求まる。なお、このレンジダウン規定電圧の整数倍の値であるVdown(n)は、n区間目の変数をnとして、Vdown×nにより求まる。
In this embodiment, the range down specified voltage Vdown is expressed by the following equation (3), where Cmin is the minimum capacity of the measurement range, I is a constant current, Δt is a constant unit time, and J (about 1.1) is a predetermined margin. ,
Vdown = J × I × Δt / Cmin (3)
It is obtained by. Note that Vdown (n), which is a value that is an integral multiple of the range-down specified voltage, is obtained by Vdown × n, where n is a variable in the nth section.
ステップST212の判定において、n(n≧1)区間目の区間平均電圧VAnと、最初の第1区間の区間平均電圧VA0との電圧差VD(n)が、Vdown(n)を超え(充電電圧が上昇する場合において、VD(n)>Vdown(n))、あるいは、n区間目の隣接する2区間の区間平均電圧VAnの電圧差VDが、Vdownを超え(充電電圧が上昇する場合において、VD>Vdown)てNOである場合には、制御手段11は、ステップST210aに移行し、充電手段12による充電を中止して、放電手段13によりキャパシタCxを放電し、充電電流が減少するようにレンジダウン処理を行うとともに、表示部11bに測定範囲外であることを表示してステップST202に戻る。
In step ST212, the voltage difference VD (n) between the section average voltage VAn in the n (n ≧ 1) section and the section average voltage VA0 in the first first section exceeds Vdown (n) (charging voltage) VD (n)> Vdown (n)), or the voltage difference VD of the section average voltage VAn in the two adjacent sections of the n section exceeds Vdown (in the case where the charging voltage increases, If VD> Vdown) and NO, the control means 11 moves to step ST210a, stops charging by the charging means 12, discharges the capacitor Cx by the discharging
なお、ステップST212からステップST210aに移行して測定レンジのダウン処理を実行する場合、制御手段11は、n区間目と最初の区間の区間平均電圧の電圧差VD(n)の値が、比較値であるVdown(n)の10倍を超える場合には、測定レンジを2レンジ分ダウンしてもよいし、また、100場合を超える場合には、測定レンジを3レンジ分ダウンしてもよい。 When the process goes from step ST212 to step ST210a to execute the measurement range down process, the control means 11 determines that the value of the voltage difference VD (n) between the n-th section and the first section is the comparison value. If it exceeds 10 times Vdown (n), the measurement range may be reduced by two ranges, and if it exceeds 100, the measurement range may be reduced by three ranges.
同様に、制御手段11は、隣接する2区間の区間平均電圧の電圧差VDの値が、比較値であるVdownの10倍を超える場合には、測定レンジを2レンジ分ダウンしてもよいし、また、100場合を超える場合には、測定レンジを3レンジ分ダウンしてもよい。 Similarly, the control means 11 may lower the measurement range by two ranges when the value of the voltage difference VD of the section average voltage of two adjacent sections exceeds 10 times the comparison value Vdown. If the number exceeds 100, the measurement range may be lowered by 3 ranges.
これに対して、ステップST212での判定において、n区間目の区間平均電圧VAnと、最初の区間の区間平均電圧VA0との電圧差VD(n)が、Vdown(n)以下(充電電圧が上昇する場合において、VD(n)≦Vdown(n))、あるいは、n区間目の隣接する2区間の区間平均電圧VAnの電圧差VDが、Vdown以下である(充電電圧が上昇する場合において、VD≦Vdown)YESの場合には、ステップST213に移行する。 On the other hand, in the determination in step ST212, the voltage difference VD (n) between the section average voltage VAn in the n section and the section average voltage VA0 in the first section is equal to or less than Vdown (n) (the charge voltage increases). In this case, VD (n) ≦ Vdown (n)), or the voltage difference VD of the section average voltage VAn in the two adjacent sections of the n section is equal to or less than Vdown (when the charging voltage increases, VD ≦ Vdown) If YES, the process proceeds to step ST213.
制御手段11は、ステップST213において、n区間目の区間平均電圧VAnと、最初の区間の区間平均電圧VA0との電圧差VD(n)が、第2のレンジ許容電圧差としてあらかじめ設定してあるレンジアップ規定電圧Vupのn倍(nは前記n区間目の変数nと同値)の値Vup(n)以上であるかどうか、あるいは、n区間目の隣接する2区間の区間平均電圧VAnの電圧差VD(=VAn−VAn−1)が、レンジアップ規定電圧Vup以上であるかどうか、のいずれか一方の判定を選択して実行する。 In step ST213, the control means 11 sets in advance the voltage difference VD (n) between the section average voltage VAn of the n section and the section average voltage VA0 of the first section as the second range allowable voltage difference. Whether the value is equal to or greater than the value Vup (n) of n times the range-up specified voltage Vup (n is the same value as the variable n in the nth section), or the voltage of the section average voltage VAn in two adjacent sections in the nth section Whether or not the difference VD (= VAn−VAn−1) is equal to or higher than the range-up specified voltage Vup is selected and executed.
制御手段11が行うVupに関する選択は、各測定レンジおよび最大の容量を測定する測定レンジにおける電圧測定手段16の最小分解能やノイズ電圧の状況等に応じて行う。また、すでに最大測定レンジである場合、制御手段11は、電圧測定手段16の最小分解能やノイズ電圧の状況によっては、複数のn区間のうちの最初の数区間は測定レンジのレンジアップ処理を見合わせてもよく、Vupの設定自体も、他の測定レンジでのVupに比べて小さな値としてもよい。また、最大測定レンジでない場合でも、電圧測定手段16の最小分解能やノイズ電圧の状況によっては、複数のn区間のうちの最初の数区間は測定レンジのレンジアップ処理を見合わせてもよい。
The selection related to Vup performed by the
この実施形態において、レンジアップ規定電圧Vupは、測定レンジの最大容量をCmax,定電流をI,区間の単位時間をΔt,所定のマージンをL(約1.0)として次の式(4)、
Vup=L×I×Δt/Cmax…(4)
により求まる。なお、このレンジアップ規定電圧の整数倍の値であるVup(n)についても、前記と同様に、n区間目の変数をnとして、Vup×nにより求まる。
In this embodiment, the range-up specified voltage Vup is expressed by the following equation (4) where Cmax is the maximum capacity of the measurement range, I is the constant current, Δt is the unit time of the section, and L is a predetermined margin (about 1.0). ,
Vup = L × I × Δt / Cmax (4)
It is obtained by. Note that Vup (n), which is a value that is an integral multiple of the range-up specified voltage, is also obtained by Vup × n, where n is a variable in the n-th section.
ステップST213での判定において、区間平均電圧VAnと、最初の区間の区間平均電圧VA0との電圧差VD(n)が、レンジアップ規定電圧Vupのn倍の値Vup(n)未満(充電電圧が上昇する場合において、VD(n)<Vup(n))である場合、あるいは、n区間目の隣接する2区間の区間平均電圧VAnの電圧差VDが、レンジアップ規定電圧Vup未満(充電電圧が上昇する場合において、VD<Vup)であるNO判定の場合には、ステップST213aに移行する。 In the determination in step ST213, the voltage difference VD (n) between the section average voltage VAn and the section average voltage VA0 in the first section is less than the value Vup (n) that is n times the range-up specified voltage Vup (the charge voltage is In the case of increasing, if VD (n) <Vup (n)), or the voltage difference VD of the section average voltage VAn in two adjacent sections of the n section is less than the range-up specified voltage Vup (the charging voltage is In the case of increasing, in the case of NO determination where VD <Vup), the process proceeds to step ST213a.
ステップST213aにおいて、制御手段11は、充電手段12による充電を中止して、放電手段13によりキャパシタCxを放電し、充電電流を増加させるレンジアップ処理を行うとともに、表示部11bに測定範囲外であることを表示してステップST202に戻る。
In step ST213a, the
なお、測定レンジをレンジアップするにあたって、レンジアップ規定電圧のn倍の値Vup(n)が、比較値としてのn区間目と最初の第1区間の区間平均電圧の電圧差VD(n)の10倍を超える場合には、測定レンジを2レンジ分アップしてもよいし、また、100場合を超える場合には、測定レンジを3レンジ分アップしてもよい。 Note that when the measurement range is increased, the value Vup (n) that is n times the range-up specified voltage is the voltage difference VD (n) between the n-th interval and the first interval as the comparison value. If it exceeds ten times, the measurement range may be increased by two ranges, and if it exceeds 100, the measurement range may be increased by three ranges.
同様に、レンジアップ規定電圧の値Vupが、比較値としての隣接する2区間の区間平均電圧の電圧差VDの10倍を超える場合には、測定レンジを2レンジ分アップしてもよいし、また、100倍を超える場合には、測定レンジを3レンジ分アップしてもよい。 Similarly, when the value Vup of the range up specified voltage exceeds 10 times the voltage difference VD of the adjacent average voltage of two adjacent intervals as a comparison value, the measurement range may be increased by two ranges, Moreover, when exceeding 100 times, you may raise a measurement range by 3 ranges.
前記ステップST213の判定において、すでに最大レンジになっている場合には、レンジアップは実施せず、測定範囲外表示として、表示部11bに例えば「9999」等と表示する。この表示桁数は任意に決めてよい。また、表示内容も数字以外の例えば「XXXX」等の別の態様としてもよい。
In the determination of step ST213, if the maximum range has already been reached, the range is not increased, and “9999” or the like is displayed on the
これに対し、ステップST213での判定において、区間平均電圧VAnと、最初の区間の区間平均電圧VA0との電圧差VD(n)が、Vup(n)以上(充電電圧が上昇する場合において、VD(n)≧Vup(n))である場合、あるいは、n区間目の隣接する2区間の区間平均電圧VAnの電圧差VDが、Vup以上(充電電圧が上昇する場合において、VD≧Vup)である場合には、ステップST214に移行して、nが規定回数に達しているかどうかを判定する。 On the other hand, in the determination in step ST213, the voltage difference VD (n) between the section average voltage VAn and the section average voltage VA0 in the first section is equal to or greater than Vup (n) (when the charge voltage increases, VD (N) ≧ Vup (n)), or the voltage difference VD of the section average voltage VAn in the two adjacent sections of the n section is equal to or higher than Vup (when the charging voltage increases, VD ≧ Vup). If there is, the process moves to step ST214, and it is determined whether n has reached the specified number of times.
ステップST214での判定において、nが規定回数に達しているNOの場合には、ステップST213aに移行し、充電手段12による充電を中止して、放電手段13によりキャパシタCxを放電し、充電電流を増加させるレンジアップ処理を行うとともに、表示部11bに測定範囲外であることを表示してステップST202に戻る。
In the determination in step ST214, if n has reached the specified number of times, the process proceeds to step ST213a, the charging by the charging
これに対して、ステップST214での判定がYESで、nが規定回数に達していない規定回数以下の場合には、ステップST215に移行し、n=n+1として、変数nを1インクリメントして、ステップST207に戻る。 On the other hand, if the determination in step ST214 is YES and n is less than the specified number of times that has not reached the specified number of times, the process proceeds to step ST215, n = n + 1, and the variable n is incremented by 1, Return to ST207.
そして、ステップST207での判定がYES、また、ステップST208での判定がYESの場合には、ステップST209〜ST215を繰り返し、その間、ステップST210,ST212,ST213の各判定ステップでNO判定が出された場合には、前記したように、キャパシタCxの充電を中止し、キャパシタCxの放電を開始し、レンジアップあるいはレンジダウンの処理を行って、ステップST202に戻り、再度、キャパシタCxへの充電(容量測定)を開始する。 If the determination in step ST207 is YES and the determination in step ST208 is YES, steps ST209 to ST215 are repeated, and in the meantime, a NO determination is made in each determination step of steps ST210, ST212, and ST213. In this case, as described above, the charging of the capacitor Cx is stopped, the discharging of the capacitor Cx is started, the range up or the range down is performed, the process returns to step ST202, and the capacitor Cx is charged again (capacity). Start measurement).
これに対して、ステップST208での判定がNOで、新たな区間平均電圧VAnがない場合には、ステップST216で、キャパシタCxの端子間瞬時電圧Vが充電終結電圧Vdに達して、充電終結時刻を取得できる状態かどうかを判定する。キャパシタCxの端子間瞬時電圧Vが充電終結電圧Vdを超えると、充電検出用比較器15の信号出力がONになる。
On the other hand, if the determination in step ST208 is NO and there is no new section average voltage VAn, the inter-terminal instantaneous voltage V of the capacitor Cx reaches the charge end voltage Vd in step ST216, and the charge end time is reached. It is determined whether or not it can be acquired. When the instantaneous voltage V between terminals of the capacitor Cx exceeds the charge termination voltage Vd, the signal output of the
これにより、制御手段は、図7(b)の割込ルーチンを実行し、充電終結時刻を取得してタイマ取得フラグをセットする。なお、ステップST216において、タイマ取得フラグがセットしていない状態であれば、ステップST207に戻り、ステップST216において、タイマ取得フラグがセットしてある状態であれば、制御手段11は、ステップST217に移行し、図7(b)の割込ルーチンで取得したタイマ11cから充電終結時のカウント値を得て、充電終結時点teとしてメモリ11aに記憶するとともに、定電流源12をオフにして充電を終了する。また、タイマ取得フラグをクリアする。
Thereby, the control means executes the interrupt routine of FIG. 7B, acquires the charge end time, and sets the timer acquisition flag. If the timer acquisition flag is not set in step ST216, the process returns to step ST207. If the timer acquisition flag is set in step ST216, the
ステップST217以後、制御手段11は、前記第1実施形態でのステップST107〜ST112(ST108a,ST109aを含めて)と同じステップを辿る。 After step ST217, the control means 11 follows the same steps as steps ST107 to ST112 (including ST108a and ST109a) in the first embodiment.
すなわち、ステップST217において、放電手段13をオンにして放電を開始するとともに、メモリ11cに記憶した充電開始時点tsと充電終結時点teとから充電時間Tを求め、キャパシタCxの静電容量Cを次の式(1)、
C=I×T/Vd…(1)
により算出する。
That is, in step ST217, the discharging
C = I × T / Vd (1)
Calculated by
そして、ステップST218で、静電容量Cがレンジ下限容量以上であるかどうかを判定し、静電容量Cがレンジ下限容量以上のYESであれば、ステップST219に移行し、今度は静電容量Cがレンジ上限容量以下であるどうかを判定する。 In step ST218, it is determined whether or not the capacitance C is greater than or equal to the range lower limit capacity. If YES in step ST218, the process proceeds to step ST219. Is less than the range upper limit capacity.
ステップST219での判定において、静電容量Cがレンジ上限容量以下のYESであれば、ステップST220に移行し、表示部11bに前記ステップST217で式(1)により算出した静電容量Cを表示し、ステップST221で、測定終了かどうかを判定する。
If it is determined in step ST219 that the capacitance C is YES below the range upper limit capacity, the process proceeds to step ST220, and the capacitance C calculated by equation (1) in step ST217 is displayed on the
ステップST221での判定が測定終了であれば、ステップST222で、ステップST217で開始した放電が終結するのを待って終了処理を実行する。測定終了でなければ、ステップST202に戻り、同じキャパシタCxについて、再度容量測定を行う。 If the determination in step ST221 is the end of measurement, in step ST222, the termination process is executed after the discharge started in step ST217 is completed. If the measurement is not completed, the process returns to step ST202, and the capacitance measurement is performed again for the same capacitor Cx.
なお、前記ステップST218での判定結果がNOで、キャパシタCxの静電容量Cがレンジ下限容量未満でレンジ範囲外の場合には、ステップST218aに移行し、表示部11bに測定範囲外であることを表示し、充電電流(定電流)が減少するようにレンジダウン処理を実行したうえで、ステップST202に戻り、同じキャパシタCxについて、再度容量測定を行う。
If the determination result in step ST218 is NO and the capacitance C of the capacitor Cx is less than the range lower limit capacity and out of the range, the process proceeds to step ST218a and the
このレンジダウン処理を行う際、キャパシタCxの静電容量Cがレンジ容量の下限に対して1/10以下である場合には、レンジを2レンジ同時に下げてもよい。 When performing the range down process, if the electrostatic capacitance C of the capacitor Cx is 1/10 or less of the lower limit of the range capacity, the ranges may be lowered simultaneously.
また、前記ステップST219での判定結果がNOで、キャパシタCxの静電容量Cがレンジ上限容量を超えてレンジ範囲外の場合には、ステップST219aに移行し、表示部11bに測定範囲外であることを表示し、充電電流(定電流)が増加するようにレンジアップ処理を実行したうえで、ステップST202に戻り、同じキャパシタCxについて、再度容量測定を行う。
If the determination result in step ST219 is NO and the capacitance C of the capacitor Cx exceeds the range upper limit capacity and is outside the range range, the process proceeds to step ST219a and the
前記第2実施形態によれば、最初に設定した初期の電流レンジが適切でない場合、キャパシタCxの端子間瞬時電圧Vが充電終結電圧Vdに達する充電時間Tまで待つことなく、適宜レンジアップもしくはレンジダウン処理して、最適な電流レンジに設定することができ、キャパシタCxの静電容量Cの計算後に用意してある前記ステップST218a,ST219aのレンジ修正ステップをほとんど行うことがなくなり、結果的に測定時間を短縮することが可能となる。 According to the second embodiment, when the initially set initial current range is not appropriate, the range is appropriately increased or ranged without waiting until the charging time T when the inter-terminal instantaneous voltage V of the capacitor Cx reaches the charge termination voltage Vd. The optimal current range can be set by performing the down process, and the range correction steps of the steps ST218a and ST219a prepared after the calculation of the capacitance C of the capacitor Cx are rarely performed, resulting in measurement. Time can be shortened.
また、前記第2実施形態によれば、前記ステップST209で取得される区間平均電圧VAnからも、キャパシタCxの静電容量Cを求めることもできる。 Further, according to the second embodiment, the capacitance C of the capacitor Cx can also be obtained from the section average voltage VAn acquired in step ST209.
すなわち、図5に示すように、キャパシタCxを所定の電圧にまで放電させ、好ましくは前記第1,第2の安定化時間s0,s1を経過した後、キャパシタCxに対して一定の単位時間Δtを1区間として、複数のn区間(nは0を含む順序を表す正の整数)にわたって、定電流IでキャパシタCxを連続的に充電し、各区間ごとに、その区間内で所定の時間間隔でサンプリングされた所定個数のキャパシタの端子間瞬時電圧Vから区間平均電圧VAnを取得し、最初の1区間(n=0区間)の区間平均電圧をVA0、n区間目の区間平均電圧をVAnとして、キャパシタCxの静電容量Cを次の式(5)、
C=(I×n×Δt)/(VAn−VA0)…(5)
により求めることができ、この式(5)による静電容量Cを例えば参考値として、前記式(1)による静電容量Cとともに表示部11bに併せて表示することもできる。
That is, as shown in FIG. 5, the capacitor Cx is discharged to a predetermined voltage, and preferably after the first and second stabilization times s0 and s1 have elapsed, a constant unit time Δt with respect to the capacitor Cx. Is a section, and the capacitor Cx is continuously charged with a constant current I over a plurality of n sections (n is a positive integer representing an order including 0), and each section has a predetermined time interval within the section. The section average voltage VAn is obtained from the instantaneous voltage V between the terminals of the predetermined number of capacitors sampled in
C = (I × n × Δt) / (VAn−VA0) (5)
For example, the capacitance C according to the equation (5) can be displayed as a reference value together with the capacitance C according to the equation (1) on the
なお、制御手段11に、定電流の値Iを電流補正式I=d×Iにより補正し、サンプリングした前記区間平均電圧VAnまたはキャパシタCxの端子間瞬時電圧Vを電圧補正式V=e×V+fにより補正し、キャパシタCxの静電容量Cを静電容量補正式C=g×C+hにより補正する補正パラメータd,e,f,g,hを設定し、測定レンジの整合性を判定する際またはキャパシタCxの静電容量Cを求める際に、前記補正電流式、前記電圧補正式および前記静電容量補正式による補正計算を1回以上行うようにすることが好ましい。これらの補正計算を電圧測定手段16で実施してもよい。 The control means 11 corrects the constant current value I by the current correction formula I = d × I, and the sampled average voltage VAn or the inter-terminal instantaneous voltage V of the capacitor Cx is the voltage correction formula V = e × V + f. Correction parameters d, e, f, g, h for correcting the capacitance C of the capacitor Cx using the capacitance correction formula C = g × C + h and determining the consistency of the measurement range or When obtaining the capacitance C of the capacitor Cx, it is preferable to perform correction calculation by the correction current equation, the voltage correction equation, and the capacitance correction equation at least once. These correction calculations may be performed by the voltage measuring means 16.
制御手段11は、前記補正電流式、前記電圧補正式および前記静電容量補正式に対する補正パラメータd,e,f,g,hを、それぞれ複数個設定し、定電流の値IサンプリングしたキャパシタCxの端子間瞬時電圧V、キャパシタCxの静電容量Cの大きさ等に応じた適正な補正パラメータを使い分けるようにしてもよい。また、補正したキャパシタCxの静電容量Cに対して、再度補正をかけてもよい。これらの補正パラメータは、図示しない操作キーまたは外部機器により通信インタフェースを介して設定することができる。 The control means 11 sets a plurality of correction parameters d, e, f, g, and h for the correction current equation, the voltage correction equation, and the capacitance correction equation, respectively, and a constant current value I sampled capacitor Cx. Appropriate correction parameters may be used according to the instantaneous voltage V between the terminals and the capacitance C of the capacitor Cx. Further, the corrected capacitance C of the capacitor Cx may be corrected again. These correction parameters can be set via a communication interface by an operation key (not shown) or an external device.
また、キャパシタCxの静電容量Cの別の算出方法として、電圧測定手段16の最小分解能が大きい場合や、ノイズがある場合のことを考慮して、最初の第1区間Δt0〜第n区間Δtnまでを前半と後半とに2分し、前半の区間平均電圧VAnまたは前半でサンプリングしたキャパシタCxの瞬時電圧Vの平均をVa,前半のサンプリング時刻の平均をtaとし、後半の区間平均電圧VAnまたは後半でサンプリングしたキャパシタCxの瞬時電圧Vの平均をVb,後半のサンプリング時刻の平均をtbとして、キャパシタCxの静電容量Cを前記式(1)に代えて次の式(6)、
C=I×(tb−ta)/(Vb−Va)…(6)
により求めてもよい。
As another method for calculating the capacitance C of the capacitor Cx, the first first interval Δt0 to the nth interval Δtn are taken into consideration when the minimum resolution of the voltage measuring means 16 is large or when there is noise. Is divided into the first half and the second half, and the average of the first half interval average voltage VAn or the instantaneous voltage V of the capacitor Cx sampled in the first half is Va, the average of the first half sampling time is ta, and the second half interval average voltage VAn or The average of the instantaneous voltage V of the capacitor Cx sampled in the latter half is Vb, the average of the sampling time in the latter half is tb, and the capacitance C of the capacitor Cx is replaced by the above equation (1), and the following equation (6):
C = I × (tb−ta) / (Vb−Va) (6)
You may ask for.
例として、n=0〜4の5区間の場合、ta−tb=2.5Δtで、キャパシタCxの静電容量Cは、
C=I×2.5Δt/{(VA4+VA3+VA2)/3−(VA1+VA0)/2}
または
C=I×2.5Δt/{(VA4+VA3+VA2+VA1)/4−(VA0)}
により求められる。
As an example, in the case of 5 sections of n = 0 to 4, ta−tb = 2.5Δt and the capacitance C of the capacitor Cx is
C = I × 2.5Δt / {(VA4 + VA3 + VA2) / 3− (VA1 + VA0) / 2}
Or C = I × 2.5Δt / {(VA4 + VA3 + VA2 + VA1) / 4− (VA0)}
Is required.
また、さらに別のキャパシタCxの静電容量Cの算出方法として、最初の第1区間Δt0〜第n区間Δtnまでを前半と後半とに2分し、前半の区間での電圧データ数をa、前半の区間平均電圧VAnもしくは前半の区間内でサンプリングされたキャパシタCxの瞬時電圧Vの総和をΣVAa、後半の区間での電圧データ数をb、後半の区間平均電圧VAnもしくは後半の区間内でサンプリングされたキャパシタCxの瞬時電圧Vの総和をΣVAb、区間平均電圧VAnもしくは瞬時電圧Vを取得するサンプリング間隔をΔtとして、キャパシタCxの静電容量Cを前記式(1)に代えて次の式(7)、
C=I×0.5×(a+b)×Δt/((ΣVAb)/b−(ΣVAa)/a)
=I×0.5×a×b×(a+b)×Δt/(a×(ΣVAb)−b×(ΣVAa))
…(7)
により求めることもできる。
As another method for calculating the capacitance C of the capacitor Cx, the first first section Δt0 to the nth section Δtn are divided into the first half and the second half, and the number of voltage data in the first half is a, The sum of instantaneous voltage V of capacitor Cx sampled in the first half section average voltage VAn or the first half section is ΣVAa, the number of voltage data in the second half section is b, the second half section average voltage VAn or the second half section is sampled The sum of the instantaneous voltage V of the capacitor Cx is ΣVAb, the sampling interval for acquiring the section average voltage VAn or the instantaneous voltage V is Δt, and the capacitance C of the capacitor Cx is replaced by the following equation (1): 7),
C = I × 0.5 × (a + b) × Δt / ((ΣVAb) / b− (ΣVAa) / a)
= I × 0.5 × a × b × (a + b) × Δt / (a × (ΣVAb) −b × (ΣVAa))
... (7)
Can also be obtained.
これらの別のキャパシタCxの静電容量Cの算出方法を採用するにあたっては、制御手段11の演算性能や、最小の区間数が2区間であることを踏まえて、前記式(6)と式(7)のいずれかの方法を選択することになるが、前半と後半に2分する場合、区間平均電圧VAnや端子間瞬時電圧Vの最小分解能が大きい場合には、相対的に前半区間を短く後半区間を長くして、キャパシタCxの静電容量Cの計算桁数を多くし、ノイズが多い場合は、前半区間と後半区間をほぼ同じ時間間隔とすることが好ましい。 In adopting the calculation method of the capacitance C of these other capacitors Cx, in consideration of the calculation performance of the control means 11 and the minimum number of sections being two sections, the above formulas (6) and ( 7) is selected, but when the first half and the second half are divided into two, when the minimum resolution of the section average voltage VAn and the inter-terminal instantaneous voltage V is large, the first half section is relatively shortened. When the latter half is lengthened to increase the number of digits of the capacitance C of the capacitor Cx, and when there is a lot of noise, it is preferable to set the first half and the latter half to substantially the same time interval.
このように、前記第2実施形態によれば、前記種々の計算式(5),(6),(7)により求められるキャパシタCxの静電容量Cを、式(1)により求められるキャパシタCxの静電容量Cとともに表示部11bに併せて表示することができ、測定の確度をより高めることができる。
As described above, according to the second embodiment, the capacitance C of the capacitor Cx obtained by the various calculation formulas (5), (6), and (7) is changed to the capacitor Cx obtained by the formula (1). Can be displayed together with the
以上説明したように、本発明によれば、キャパシタの電圧測定系の構成を簡素化して、低コスト化を実現できるとともに、充電途中でレンジ切り替えおよび放電開始の判定を追加的に行うようにしたことにより、高速な静電容量測定装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, the configuration of the voltage measurement system of the capacitor can be simplified to realize cost reduction, and the range switching and the discharge start determination are additionally performed during charging. Thus, a high-speed capacitance measuring device can be provided.
11 制御手段
11a メモリ
11b 表示部
11c タイマ
12 定電流源
13 放電手段
14 放電検出用比較器
15 充電検出用比較器
16 電圧測定手段
16a 増幅器
16b A/D変換器
16c DSP
Cx 被測定キャパシタ
DESCRIPTION OF
Cx Capacitor to be measured
Claims (20)
前記充電手段により前記キャパシタを定電流Iで充電したときに、前記キャパシタの端子間瞬時電圧Vのランプ波形が時間の経過とともに直線的に変化することに基づいて、前記キャパシタの静電容量Cを求めて前記表示部に表示する静電容量測定装置において、
前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記キャパシタを所定の電圧範囲にまで放電した後、一定の単位時間Δtを1区間として、複数のn区間(nは0を含む順序を表す正の整数)にわたって、前記定電流源により前記キャパシタを連続的に充電し、前記複数のn区間の1区間ごとに、その区間内で所定の時間間隔で追加的にサンプリングした所定個数の前記キャパシタの端子間瞬時電圧Vを取得し、最初(n=0区間)の区間平均電圧をVA0、n区間目の区間平均電圧をVAnとして、前記区間平均電圧VAnの差電圧および/または前記キャパシタの静電容量Cを求め、前記キャパシタの端子間瞬時電圧V,前記区間平均電圧VAn,前記区間平均電圧VAnの差電圧,前記キャパシタの静電容量Cの各値から選択した少なくとも1つの値が所定の範囲外の値であるときには、前記キャパシタを実質的な0Vにまで放電した後、前記定電流源の前記定電流の値Iを変更して、前記キャパシタを連続的に充電して前記キャパシタの静電容量Cを求めることを特徴とする静電容量測定装置。 Charging means comprising a constant current source for charging a capacitor to be measured with a constant current, discharging means for discharging the capacitor, voltage measuring means for measuring an instantaneous voltage V between terminals of the capacitor, charging to the capacitor Control means having a timer means for controlling the discharge and measuring the charging time and the discharging time, and a display unit,
When the capacitor is charged with a constant current I by the charging means, the capacitance C of the capacitor is calculated based on the fact that the ramp waveform of the instantaneous voltage V between the terminals of the capacitor changes linearly with time. In the capacitance measuring device to obtain and display on the display unit,
The control means or the voltage measuring means discharges the capacitor to a predetermined voltage range, and then sets a predetermined unit time Δt as one section, and a plurality of n sections (n is a positive integer representing an order including 0). The capacitor is continuously charged by the constant current source, and the instants between the terminals of a predetermined number of the capacitors additionally sampled at predetermined time intervals in each of the plurality of n intervals. The voltage V is obtained, and the difference voltage of the section average voltage VAn and / or the capacitance C of the capacitor is obtained by setting the first section average voltage (n = 0 section) as VA0 and the section average voltage in the n section as VAn. And at least selected from each value of the instantaneous voltage V between the terminals of the capacitor, the section average voltage VAn, the difference voltage of the section average voltage VAn, and the capacitance C of the capacitor. When one of the values is outside a predetermined range, the capacitor is discharged to substantially 0 V, and then the constant current value I of the constant current source is changed to continuously charge the capacitor. The capacitance measuring device is characterized in that the capacitance C of the capacitor is obtained.
前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記キャパシタの端子間を所定の電圧範囲内にまで放電した後、その放電状態が安定する所定の安定化時間が経過するのを待って、前記キャパシタを前記設定してある測定レンジの定電流の値Iで充電を開始し、その後前記充電検出用比較器が前記充電終結信号を出力した時点で充電を終結し、前記充電開始から充電終結までの充電時間Tを前記タイマ手段により取得して、前記キャパシタの静電容量Cを次の式(1)、
C=I×T/Vd…(1)
により算出して前記表示部に表示することを特徴とする請求項1に記載の静電容量測定装置。 In the control means or the voltage measuring means, a plurality of measurement ranges corresponding to the constant current value I generated by the constant current source and the measurement capacity range of the capacitor are set in advance, Comparing a predetermined charge termination voltage Vd set for each measurement range with the instantaneous voltage V between terminals of the capacitor, and a charge detection comparator that outputs a charge termination signal when V = Vd is exceeded,
The control means or the voltage measuring means waits for a predetermined stabilization time for the discharge state to stabilize after discharging between the terminals of the capacitor to a predetermined voltage range, Charging is started at the time when the charging is started at the constant current value I of the set measurement range, and then the charging detection comparator outputs the charging termination signal, and the charging time from the charging start to the charging termination. T is obtained by the timer means, and the capacitance C of the capacitor is expressed by the following equation (1),
C = I × T / Vd (1)
The capacitance measuring device according to claim 1, wherein the capacitance is calculated and displayed on the display unit.
Tout=M×Vd×Cmax/I…(2)
により求めること、または、前記制御手段または前記電圧測定手段には、前記式(2)により求めた前記タイムアウト時間Toutがあらかじめ設定してあることを特徴とする請求項6に記載の静電容量測定装置。 The control means or the voltage measuring means has the time-out time Tout, the maximum capacity of the range as Cmax, the constant current as I, the charge termination voltage as Vd, and the predetermined margin as M, the following equation (2):
Tout = M × Vd × Cmax / I (2)
7. The capacitance measurement according to claim 6, wherein the timeout time Tout obtained by the equation (2) is preset in the control means or the voltage measurement means. apparatus.
Vdown=J×I×Δt/Cmin…(3)
により求めること、または、前記制御手段または前記電圧測定手段には、前記式(3)により求めた前記レンジダウン規定電圧Vdownがあらかじめ設定してあることを特徴とする請求項11または12に記載の静電容量測定装置。 The control means or the voltage measuring means has the range down specified voltage Vdown, the minimum capacity of the measurement range as Cmin, the constant current as I, the interval unit time as Δt, and the predetermined margin as J, the following equation (3) ,
Vdown = J × I × Δt / Cmin (3)
The range-down prescribed voltage Vdown obtained by the equation (3) is set in advance in the control means or the voltage measurement means, according to claim 11 or 12. Capacitance measuring device.
Vup=L×I×Δt/Cmax…(4)
により求めること、または、前記制御手段または前記電圧測定手段には、前記式(4)により求めた前記レンジアップ規定電圧Vupがあらかじめ設定してあることを特徴とする請求項14または15に記載の静電容量測定装置。 The control means or the voltage measuring means uses the following formula (4), where the range up specified voltage Vup is Cmax, the maximum capacity of the measurement range is Cmax, the constant current is I, the unit time of the section is Δt, and the predetermined margin is L. ,
Vup = L × I × Δt / Cmax (4)
16. The range-up specified voltage Vup obtained by the equation (4) is preset in the control means or the voltage measuring means, according to claim 14 or 15. Capacitance measuring device.
前記充電手段により前記キャパシタを定電流Iで充電したときに、前記キャパシタの端子間瞬時電圧Vのランプ波形が時間の経過とともに直線的に変化することに基づいて、前記キャパシタの静電容量Cを求めて前記表示部に表示する静電容量測定装置において、
前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記キャパシタの静電容量Cを求めない場合は、前記キャパシタの端子間瞬時電圧Vが0Vとみなせる状態にまで放電し、前記キャパシタの静電容量Cを求める場合は、放電の1回ごとに交互に定める所定の電圧範囲内にまで放電した後、前記定電流で充電する定電流源により前記キャパシタを正の方向あるいは負の方向に、充電の1回ごとに交互に充電を開始し、一定の単位時間Δtを1区間として、複数のn区間(nは0を含む順序を表す正の整数)にわたって、前記定電流源により前記キャパシタを連続的に充電し、前記複数のn区間の1区間ごとに、その区間内で所定の時間間隔で追加的にサンプリングした所定個数の前記キャパシタの端子間瞬時電圧Vから区間平均電圧VAnを取得し、最初(n=0区間)の区間平均電圧をVA0、n区間目の区間平均電圧をVAnとして、前記キャパシタの静電容量Cまたは前記区間平均電圧VAnの差電圧を求め、前記キャパシタの端子間瞬時電圧V,前記区間平均電圧VAnの差電圧,前記キャパシタの静電容量Cの各値から選択した少なくとも1つの値が所定の範囲外の値であるときには、前記キャパシタを実質的な0Vにまで放電した後、前記定電流源の前記定電流の値Iを変更して、前記キャパシタを連続的に充電して前記キャパシタの静電容量Cを求めることを特徴とする静電容量測定装置。 Charging means comprising a constant current source for charging a capacitor to be measured with a constant current, discharging means for discharging the capacitor, voltage measuring means for measuring an instantaneous voltage V between terminals of the capacitor, and charging / discharging of the capacitor Control means having timer means for measuring the charging time and discharging time, and a display unit,
When the capacitor is charged with a constant current I by the charging means, the capacitance C of the capacitor is calculated based on the fact that the ramp waveform of the instantaneous voltage V between the terminals of the capacitor changes linearly with time. In the capacitance measuring device to obtain and display on the display unit,
If the control means or the voltage measurement means does not obtain the capacitance C of the capacitor, the control means or the voltage measurement means discharges until the instantaneous voltage V between the terminals of the capacitor can be regarded as 0 V, and obtains the capacitance C of the capacitor. In this case, after discharging to a predetermined voltage range determined alternately every discharge, the capacitor is charged in the positive direction or the negative direction by the constant current source charged with the constant current. The capacitor is continuously charged by the constant current source over a plurality of n intervals (n is a positive integer representing an order including 0), with a constant unit time Δt as one interval. For each section of the plurality of n sections, the section average voltage VAn is acquired from the instantaneous voltage V between the terminals of a predetermined number of the capacitors additionally sampled at a predetermined time interval within the section, The initial (n = 0 interval) interval average voltage is VA0, the interval average voltage of the n interval is VAn, the capacitance C of the capacitor or the difference voltage of the interval average voltage VAn is obtained, and the inter-terminal instantaneous of the capacitor is obtained. When at least one value selected from the values of the voltage V, the difference voltage of the section average voltage VAn, and the capacitance C of the capacitor is a value outside a predetermined range, the capacitor is discharged to substantially 0V. Thereafter, the constant current value I of the constant current source is changed, and the capacitor is continuously charged to obtain the capacitance C of the capacitor.
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