JP2592006Y2 - 絶縁抵抗・電圧変換器 - Google Patents
絶縁抵抗・電圧変換器Info
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- JP2592006Y2 JP2592006Y2 JP1992012967U JP1296792U JP2592006Y2 JP 2592006 Y2 JP2592006 Y2 JP 2592006Y2 JP 1992012967 U JP1992012967 U JP 1992012967U JP 1296792 U JP1296792 U JP 1296792U JP 2592006 Y2 JP2592006 Y2 JP 2592006Y2
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Description
【0001】
【考案の技術分野】本考案は誘電体の測定に関し、特に
絶縁抵抗値の電圧値への変換に関する。
絶縁抵抗値の電圧値への変換に関する。
【0002】
【従来技術と問題点】コンデンサ、プリント基板等の電
子部品、プラスチック等の機構部品において、それらの
電気的絶縁抵抗は品質を表わすパラメータの1つとして
取引き上重要である。従って、その測定についても種々
の工夫がなされている。その中でも特に絶縁抵抗を電圧
に変換する部分が重要であり、従来図2や図3に示すよ
うな変換器が用いられてきた。なお図1、図2、図3に
おいて同一参照番号の構成部品は同一機能を有する。
子部品、プラスチック等の機構部品において、それらの
電気的絶縁抵抗は品質を表わすパラメータの1つとして
取引き上重要である。従って、その測定についても種々
の工夫がなされている。その中でも特に絶縁抵抗を電圧
に変換する部分が重要であり、従来図2や図3に示すよ
うな変換器が用いられてきた。なお図1、図2、図3に
おいて同一参照番号の構成部品は同一機能を有する。
【0003】 図2において、測定用電源でもある充放電
電源1の出力電圧は放電電圧(通常零)あるいは充電電
圧(通常被測定素子3の測定電圧Vm)に設定され、電
源抵抗2(抵抗値Rs)を介して変換されるべき絶縁抵
抗を有する被測定素子3と電流検出用の抵抗4(抵抗値
Rm)の直列回路に印加される。被測定素子3は、本願
考案の説明の便宜上容量素子として説明されるが、一般
に誘電体全般に代替可能である。被測定素子3の充電が
実質上完了すると、被測定素子3の絶縁抵抗Rxと抵抗
4の端子間に表われる出力電圧Voの関係は次式とな
る。 Vo=VmRm/(Rs+Rm+Rx) Vm、Rm、Rsは既知であるから、Rxは次式により
求められる。 Rx=Vm Rm/Vo−Rs−Rm 電圧Voの測定は容易に高精度が得られ、RxをVoに
変換する絶縁抵抗・電流変換器がRxの測定精度を実質
的に決定するといえる。図2の回路ではRxが大きくな
るにつれてVoが小さくなるのを緩和するため、Rmや
Vmを大きくするため、充放電の時定数(ほぼRm C
x;但しCxは被測定素子3の並列容量成分の値)が大
きくなり、かつVoに含まれる雑音が大きくなる。その
理由は主に、回路全体のインピーダンスが高くなって外
来雑音を受信しやすくなったことと、抵抗4が発生する
雑音の上昇にある。
電源1の出力電圧は放電電圧(通常零)あるいは充電電
圧(通常被測定素子3の測定電圧Vm)に設定され、電
源抵抗2(抵抗値Rs)を介して変換されるべき絶縁抵
抗を有する被測定素子3と電流検出用の抵抗4(抵抗値
Rm)の直列回路に印加される。被測定素子3は、本願
考案の説明の便宜上容量素子として説明されるが、一般
に誘電体全般に代替可能である。被測定素子3の充電が
実質上完了すると、被測定素子3の絶縁抵抗Rxと抵抗
4の端子間に表われる出力電圧Voの関係は次式とな
る。 Vo=VmRm/(Rs+Rm+Rx) Vm、Rm、Rsは既知であるから、Rxは次式により
求められる。 Rx=Vm Rm/Vo−Rs−Rm 電圧Voの測定は容易に高精度が得られ、RxをVoに
変換する絶縁抵抗・電流変換器がRxの測定精度を実質
的に決定するといえる。図2の回路ではRxが大きくな
るにつれてVoが小さくなるのを緩和するため、Rmや
Vmを大きくするため、充放電の時定数(ほぼRm C
x;但しCxは被測定素子3の並列容量成分の値)が大
きくなり、かつVoに含まれる雑音が大きくなる。その
理由は主に、回路全体のインピーダンスが高くなって外
来雑音を受信しやすくなったことと、抵抗4が発生する
雑音の上昇にある。
【0004】 図2の前記欠点を解消すべく、図3の積分
形変換器では、高入力インピーダンス増幅器5の反転入
力端子と出力端子7の間に帰還容量6(容量値Cf)と
スイッチ8の並列接続を有し、非反転入力端子を接地さ
せた積分器によって図2の抵抗4を置換した。スイッチ
8を閉成して被測定素子3を充電し、充電終了後スイッ
チ8を開放し、T秒後に出力端子7に表われる電圧Vo
を測定する。Voは下式で与えられる。 Cf Vo=Vm T/(Rs+Rx) 従ってRxは下式で与えられる。 Rx=Vm T/(Cf Vo)−Rs ところが、外来雑音vnが存在して、充放電電源1の出
力に等価的に加算されるときは、つぎのようになる。v
nが商用電源からの誘導などの線スペクトルであり、絶
対値Vn、角周波数ωnを有するとすれば、Voに加算
されるVn成分は、Rs ωn Cxが1よりかなり小
さいときはVn Cx/Cfであり、Rs ωn Cx
が1よりかなり大きいときはVn/(ωn Cf R
s)である。Cx/Cfは容易に100以上にもなるの
で(例えばCx=1μF、Cf=0.01μF)、一般
にRsを十分大きく選んでおく。ところが,このように
するとCxの充放電の時定数(CxRs)が大きくな
り、迅速に変換することが困難となってくる。また、必
要なRsの値がωnやCxで変えることが望ましいが,
従来技術の装置ではRsの値は、Rxの予想値で定めら
れている。
形変換器では、高入力インピーダンス増幅器5の反転入
力端子と出力端子7の間に帰還容量6(容量値Cf)と
スイッチ8の並列接続を有し、非反転入力端子を接地さ
せた積分器によって図2の抵抗4を置換した。スイッチ
8を閉成して被測定素子3を充電し、充電終了後スイッ
チ8を開放し、T秒後に出力端子7に表われる電圧Vo
を測定する。Voは下式で与えられる。 Cf Vo=Vm T/(Rs+Rx) 従ってRxは下式で与えられる。 Rx=Vm T/(Cf Vo)−Rs ところが、外来雑音vnが存在して、充放電電源1の出
力に等価的に加算されるときは、つぎのようになる。v
nが商用電源からの誘導などの線スペクトルであり、絶
対値Vn、角周波数ωnを有するとすれば、Voに加算
されるVn成分は、Rs ωn Cxが1よりかなり小
さいときはVn Cx/Cfであり、Rs ωn Cx
が1よりかなり大きいときはVn/(ωn Cf R
s)である。Cx/Cfは容易に100以上にもなるの
で(例えばCx=1μF、Cf=0.01μF)、一般
にRsを十分大きく選んでおく。ところが,このように
するとCxの充放電の時定数(CxRs)が大きくな
り、迅速に変換することが困難となってくる。また、必
要なRsの値がωnやCxで変えることが望ましいが,
従来技術の装置ではRsの値は、Rxの予想値で定めら
れている。
【0005】
【考案が解決しようとする課題】本考案の目的は、被測
定素子に直列に非線形抵抗を接続して、被測定素子の充
放電を高速化し、また絶縁抵抗を電圧に変換する場合の
信号対雑音比を容易に改善することである。
定素子に直列に非線形抵抗を接続して、被測定素子の充
放電を高速化し、また絶縁抵抗を電圧に変換する場合の
信号対雑音比を容易に改善することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本願考案では、図2の回
路において、高抵抗を低洩れ電流ダイオードの逆並列接
続と低抵抗の直列接続に並列接続した非線形抵抗を被測
定素子3に直列接続している。従って、非線形抵抗に高
電圧が印加されているときは、その抵抗値は低くかつ低
電圧が印加されているときは高くなる。従って、充放電
の開始初期の充放電速度が増し、充放電終了時の出力雑
音が減小する。
路において、高抵抗を低洩れ電流ダイオードの逆並列接
続と低抵抗の直列接続に並列接続した非線形抵抗を被測
定素子3に直列接続している。従って、非線形抵抗に高
電圧が印加されているときは、その抵抗値は低くかつ低
電圧が印加されているときは高くなる。従って、充放電
の開始初期の充放電速度が増し、充放電終了時の出力雑
音が減小する。
【0007】
【実施例】図1は本考案の一実施例の絶縁抵抗・電圧変
換器の概略回路図である。充放電電源は、1Vから10
00Vまでの任意の電圧を発生し電源抵抗20(抵抗値
RS)、平滑コンデンサ13を介し、さらに非線形抵抗
15を介して被測定素子3に印加する。電源抵抗20の
値は1kΩ、平滑コンデンサ13の値は0.01μFで
ある。高入力インピーダンス増幅器5の接続は図3にお
けると同様でありCfは1pFから0.1μFまで、R
x(被測定素子3の絶縁抵抗)と充放電によって変る入
力電流に応じて選択される。即わち、低入力電流では低
容量値が選ばれ、必要な積分時間Tをある所望値(例え
ば0.1〜10秒)にしている。
換器の概略回路図である。充放電電源は、1Vから10
00Vまでの任意の電圧を発生し電源抵抗20(抵抗値
RS)、平滑コンデンサ13を介し、さらに非線形抵抗
15を介して被測定素子3に印加する。電源抵抗20の
値は1kΩ、平滑コンデンサ13の値は0.01μFで
ある。高入力インピーダンス増幅器5の接続は図3にお
けると同様でありCfは1pFから0.1μFまで、R
x(被測定素子3の絶縁抵抗)と充放電によって変る入
力電流に応じて選択される。即わち、低入力電流では低
容量値が選ばれ、必要な積分時間Tをある所望値(例え
ば0.1〜10秒)にしている。
【0008】 非線形抵抗15は抵抗10(数100kΩ
から100MΩ)を逆並列ダイオード対11と抵抗12
(10kΩ)の直列接続に並列接続して構成される。抵
抗12は充放電時において逆並列ダイオード対11に流
れる電流を制限するためのものである。ダイオード対1
1に流れる電流を制限する抵抗を例えば被測定素子と直
列に非線形抵抗15の外に設けることもできるが、抵抗
10を外来誘導雑音の大きさVnや角周波数ωn、被測
定素子3の容量値Cx等で取り換える場合、該電流制限
用の抵抗を考慮するわずらわしさがある。
から100MΩ)を逆並列ダイオード対11と抵抗12
(10kΩ)の直列接続に並列接続して構成される。抵
抗12は充放電時において逆並列ダイオード対11に流
れる電流を制限するためのものである。ダイオード対1
1に流れる電流を制限する抵抗を例えば被測定素子と直
列に非線形抵抗15の外に設けることもできるが、抵抗
10を外来誘導雑音の大きさVnや角周波数ωn、被測
定素子3の容量値Cx等で取り換える場合、該電流制限
用の抵抗を考慮するわずらわしさがある。
【0009】 さて、抵抗20と平滑コンデンサ13で平
滑されない雑音が大きさVnで角周波数ωnとし、抵抗
20、抵抗10、抵抗12、被測定素子3の抵抗値をそ
れぞれRs、R10、R12、Rxとし、被測定素子3
と帰還容量6の容量値をそれぞれCxとCfとする。ス
イッチ8を閉成して充放電電源1の出力電圧を所定値V
mとし、被測定素子の充電が開始される。はじめ充電の
時定数はR12Cxで、充電完了直前からR10Cxと
なる。放電の場合も同様である。正確な変換を所望する
場合は、充電開始時から変換をおこなえるまでの待ち時
間はVmが小さいときはかなり長くなる。Vmが100
V以上にもなると、R12とR10の比率で充電が加速
されるから、待ち時間は10分の1から100分の1に
もなる。
滑されない雑音が大きさVnで角周波数ωnとし、抵抗
20、抵抗10、抵抗12、被測定素子3の抵抗値をそ
れぞれRs、R10、R12、Rxとし、被測定素子3
と帰還容量6の容量値をそれぞれCxとCfとする。ス
イッチ8を閉成して充放電電源1の出力電圧を所定値V
mとし、被測定素子の充電が開始される。はじめ充電の
時定数はR12Cxで、充電完了直前からR10Cxと
なる。放電の場合も同様である。正確な変換を所望する
場合は、充電開始時から変換をおこなえるまでの待ち時
間はVmが小さいときはかなり長くなる。Vmが100
V以上にもなると、R12とR10の比率で充電が加速
されるから、待ち時間は10分の1から100分の1に
もなる。
【0010】 充電が完了するとスイッチ8は開放されT
秒後に増幅器5の出力電圧が絶縁抵抗に対応する電圧と
して読み取られる。そのときの出力電圧をVoとすると
Voは次式となる。 Cf Vo=TVm/(Rs+R10+Rx) 一般にRs+R10はRxに較べて十分小さいから、上
式はさらに次式で十分近似される。Cf Vo=TVm/Rx 次に雑音Vnの成分が出力に含まれるが、その大きさV
onは次式である。 Von=Vn/(R10Cf ωn) ただし、R10Cf ωnは1より十分大きいとした。
Voのフルスケール値をVofとし上記VonをVof
のα倍とするならば、次式が成り立つ。 Vn/(R10Cf ωn)<αVof 従って、 R10Cf>Vn/(ωn Vofα) 一般にα=0.01以下であればよいから、 R10Cf>100Vn/(ωn Vof) となる。R10はなるべく小さければよいので、上式が
下限を与えることが多い。Vn=2mV、Vof=10
V、ωn=2π×50とするとR10Cfの下限は、 6.64×10−5ΩF である。Cf=100pFとするとR10の下限は66
4kΩとなる。
秒後に増幅器5の出力電圧が絶縁抵抗に対応する電圧と
して読み取られる。そのときの出力電圧をVoとすると
Voは次式となる。 Cf Vo=TVm/(Rs+R10+Rx) 一般にRs+R10はRxに較べて十分小さいから、上
式はさらに次式で十分近似される。Cf Vo=TVm/Rx 次に雑音Vnの成分が出力に含まれるが、その大きさV
onは次式である。 Von=Vn/(R10Cf ωn) ただし、R10Cf ωnは1より十分大きいとした。
Voのフルスケール値をVofとし上記VonをVof
のα倍とするならば、次式が成り立つ。 Vn/(R10Cf ωn)<αVof 従って、 R10Cf>Vn/(ωn Vofα) 一般にα=0.01以下であればよいから、 R10Cf>100Vn/(ωn Vof) となる。R10はなるべく小さければよいので、上式が
下限を与えることが多い。Vn=2mV、Vof=10
V、ωn=2π×50とするとR10Cfの下限は、 6.64×10−5ΩF である。Cf=100pFとするとR10の下限は66
4kΩとなる。
【0011】
【考案の効果】以上詳述したように、本考案を実施する
ことにより誘電体の絶縁抵抗を高速かつ高精度で変換で
きる。減のための付加抵抗の選択も容易である。
ことにより誘電体の絶縁抵抗を高速かつ高精度で変換で
きる。減のための付加抵抗の選択も容易である。
【図1】本考案の一実施例の絶縁抵抗・電圧変換器の概
略回路図である。
略回路図である。
【図2】従来技術の絶縁抵抗・電圧変換器の概略回路図
である。
である。
【図3】従来技術の絶縁抵抗・電圧変換器の別の例の概
略回路図である。
略回路図である。
1:充放電電源 2:電源抵抗 3:被測定素子(被変換絶縁抵抗を有する) 4:電流検出用の抵抗(変換出力を与える) 5:高入力インピーダンス増幅器 6:帰還容量 7:変換出力端子 8:スイッチ 10:雑音低減用抵抗 11:低洩れ電流逆並列ダイオード対 12:電流制限抵抗 13:平滑コンデンサ
Claims (3)
- 【請求項1】 充放電電源と非線形抵抗と被測定素子と
電流・電圧変換器とを直列接続してループを形成して成
り、前記非線形抵抗が、第1の抵抗を逆並列接続ダイオ
ード対と第2の抵抗との直列接続に並列接続して構成さ
れており、前記非線形抵抗に高電圧が印加されていると
きはその抵抗値が低くなり、低電圧が印加されていると
きはその抵抗値が高くなることを特徴とする絶縁抵抗・
電圧変換器。 - 【請求項2】 前記電流・電圧変換器が、高入力インピ
ーダンス増幅器に帰還容量を接続して入力電流を積分し
て電圧出力を与えることを特徴とする、請求項1に記載
の絶縁抵抗・電圧変換器。 - 【請求項3】 前記第1の抵抗の抵抗値と前記帰還容量
の容量値の積が次式の値よりも大きく選ばれたことを特
徴とする、請求項2に記載の絶縁抵抗・電圧変換器。 Vn/ (ωn Vof α) ここに、Vnとωnは充放電電源の出力に重畳する雑音
の振幅と角周波数で、Vofは前記帰還容量の端子間電
圧のフルスケール値であり、αは前記雑音Vnの大きさ
と前記Vofとの所望の比である。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1992012967U JP2592006Y2 (ja) | 1992-02-06 | 1992-02-06 | 絶縁抵抗・電圧変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1992012967U JP2592006Y2 (ja) | 1992-02-06 | 1992-02-06 | 絶縁抵抗・電圧変換器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0564782U JPH0564782U (ja) | 1993-08-27 |
JP2592006Y2 true JP2592006Y2 (ja) | 1999-03-17 |
Family
ID=11820018
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1992012967U Expired - Fee Related JP2592006Y2 (ja) | 1992-02-06 | 1992-02-06 | 絶縁抵抗・電圧変換器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2592006Y2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4495000B2 (ja) * | 2005-02-17 | 2010-06-30 | 日置電機株式会社 | 絶縁抵抗測定装置 |
JP5779034B2 (ja) * | 2011-07-29 | 2015-09-16 | 日置電機株式会社 | 積分型の電流電圧変換回路を有する電気測定装置 |
-
1992
- 1992-02-06 JP JP1992012967U patent/JP2592006Y2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0564782U (ja) | 1993-08-27 |
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