JP2929760B2 - デジタル絶縁抵抗計 - Google Patents

デジタル絶縁抵抗計

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、デジタル絶縁抵抗計に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】絶縁抵抗計の一種に、抵抗測定値をデジ
タル信号に変換してデジタル表示部でデジタル表示する
ように構成されたデジタル絶縁抵抗計がある。また、こ
のようなデジタル絶縁抵抗計では、外部からの設定操作
により基準抵抗値を設定し、抵抗測定値の大きさを比較
してその結果をブザーで知らせることも行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなデ
ジタル表示のみが設けられた従来の構成によれば、抵抗
測定値の大きさに応じて指針を振らせるアナログ表示形
に比べて、直観的に抵抗測定値の大きさを把握すること
はできない。そして、デジタル表示形はオートレンジに
なっていて表示桁が自動的に切り替わっていくことか
ら、最終的に表示値が落着くまで待たないと抵抗測定値
を把握できず、応答性が悪いという問題がある。
【0004】また、従来のデジタル表示部では、最上位
桁の表示素子まで小数点表示要素が設けられているのみ
である。この結果、例えば「1999」表示のデジタル
表示部を用いて100V/20MΩの第1有効測定範囲
0.02MΩ〜10MΩにおける抵抗測定値「0.02
MΩ」を表示させようとすると表示は「0.020」に
なり、最下位桁の表示が±1変化すると5%の変化にな
ってしまいJIS C 1302で規定されている精度
を満たさなくなる。表示単位を「kΩ」にすれば分解能
は上がるが、「MΩ」の規定値との換算が必要になり、
直読できない。
【0005】さらに、抵抗測定値を比較するための基準
値の設定手段としてサムロータリースイッチなどを設け
なければならないことから、構造的に複雑になり、小形
化が図りにくいという問題もある。
【0006】本発明は、このような従来のデジタル絶縁
抵抗計の問題点を解決するものであり、その目的は、抵
抗測定値の大きさに応じて指針を振らせるアナログ表示
形と同様に直観的に抵抗測定値の大きさを把握でき、抵
抗測定値のデジタル表示の分解能を高めることができ、
抵抗測定値の比較測定のための基準値の設定が簡単に行
えるデジタル絶縁抵抗計を実現することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、抵抗測定値を
デジタル信号に変換するA/D変換器と、このA/D変
換器の出力データに基づいて抵抗測定値をデジタル表示
するデジタル表示部と、前記A/D変換器の出力データ
に基づいて抵抗測定値を対数表示するバーグラフ表示部
と、前記バーグラフ表示部を前記A/D変換器の各変換
周期毎に駆動し、前記デジタル表示部を前記A/D変換
器の所定の複数変換周期毎の積算値に基づいて駆動する
駆動部を含む演算制御部とを具備したことを特徴とす
る。また、デジタル表示部の最上位桁の表示素子に1桁
上の小数点表示要素を設けたことを特徴とする。さら
に、演算制御部に、任意の抵抗測定値を基準値として取
込んでその後の抵抗測定値の大小を比較する抵抗値比較
部を設けたことを特徴とする。
【0008】
【作用】A/D変換器は抵抗測定値を比較的高速にデジ
タル信号に変換し、バーグラフ表示部はA/D変換器の
各変換周期毎にその値をバーグラフ表示し、デジタル表
示部は所定の複数変換周期毎の積算値をデジタル表示す
る。これにより、バーグラフ表示部は抵抗測定値の大き
さを従来の指針形と同様の感覚で表示することから抵抗
測定値の大きさを直観的に把握でき、デジタル表示部は
必要に応じて最上位桁より1桁上の小数点表示要素も駆
動しながら抵抗測定値の大きさを高い精度でデジタル表
示する。
【0009】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図1は本発明の一実施例を示す回路図である。直流
電源1はトランス2の1次巻線3の一端に接続され、1
次巻線3の他端はトランジスタ4を介して共通電位点に
接続されている。トランジスタ4のベースには発振器5
が接続されている。トランス2の2次巻線6には倍電圧
整流回路7が接続されている。倍電圧整流回路7の出力
の一部は抵抗8,9の直列回路よりなる分圧回路を介し
て発振器5に加えられ、一部は保護抵抗10を介して被
測定抵抗Rの一端が接続される端子T1(EART
H)に加えられる。保護抵抗10の出力の一部は抵抗1
1,12の直列回路よりなる分圧回路を介して二重積分
形のA/D変換器13のV端子に加えられている。被
測定抵抗Rの他端が接続される端子T2(LINE)
はI/V変換器14および反転増幅器15の直列回路を
介してA/D変換器13にVref端子に接続されてい
る。A/D変換器13はバスを介してマイクロプロセッ
サ16に接続されている。このマイクロプロセッサ16
にはLCDよりなる表示部17、抵抗測定値を比較する
コンパレータモードを設定するスイッチ18、比較結果
に応じて駆動されるブザー19、外部との間で信号の授
受を行うアイソレータ20などが接続されている。な
お、マイクロプロセッサ16にはLCDのドライバが内
蔵されている。
【0010】図2はこのような装置の外観図である。2
1はファンクション切換スイッチであり、発生電圧10
00V/500V/250Vの切り換え、交流電圧測
定、電源オフ、導通チェックの切り換えを行う。22は
MΩ(絶縁抵抗)測定スイッチであり、このスイッチ2
2をオンにすることにより、ファンクション切換スイッ
チ21で設定された直流電圧を発生して絶縁抵抗の測定
を行う。なお、このスイッチ22は、端部を引上げて回
転させることにより平面に対して垂直な位置関係に固定
できるように構成されていて、その状態に設定すること
により連続測定が行える。23はデータホールドスイッ
チである。このスイッチ23をオンにすることにより表
示部17の表示値が固定され、もう一度オンにすること
により表示値の固定状態は解除される。24は表示部1
7の内部照明をオン,オフするスイッチである。なお、
内部照明は、点灯操作後、一定時間(例えば10分)が
経過すると自動的にオフになるように構成されている。
コンパレータモードスイッチ18は、スイッチ21がM
Ω測定モードに設定され、スイッチ22をオンに設定し
ている状態でのみ有効になる。このスイッチ18をオン
にするごとに、コンパレータモードは、0.1MΩ→
0.2MΩ→0.4MΩ→XMΩ→解除の各モードを循
環する。各モードの途中で一定時間(例えば1秒)オン
状態を続けることによりコンパレータモードを抜けるこ
とができるように構成されている。任意の基準抵抗値X
MΩは、0.4MΩ→XMΩに切り替わった時点での表
示値を記憶し、この値は電源オフによりクリアされる。
コンパレータモードでは、抵抗測定値が設定値よりも小
さい場合に表示部17に「LOW」を表示するとともに
ブザー19を鳴らす。25は高電圧表示アラームであ
り、例えば発光ダイオードを用いる。この発光ダイオー
ド25が点灯している間は、測定端子T1,T2間に電
圧が出力されていることを表わす。
【0011】このような構成において、トランス2,ト
ランジスタ4,発振器5,倍電圧整流回路7および抵抗
8,9の直列回路よりなる分圧回路は、直流電源1の出
力電圧を昇圧整流するDC−DCコンバータを構成して
いる。このDC−DCコンバータの出力電圧は抵抗8,
9の直列回路で分圧されて発振器5に帰還され、所望の
出力電圧になるようにトランジスタ4によりパルス幅制
御する。被測定抵抗Rの一端の電圧は抵抗11,12
の直列回路で分圧されて二重積分形のA/D変換器13
にVとして加えらる。被測定抵抗Rを流れる電流I
はI/V変換器14で電圧Vに変換された後、反転増
幅器15で正電位に変換されてA/D変換器13にV
refとして加えられる。A/D変換器13としては、
例えば4000カウントのものを用いる。ここで、被測
定抵抗Rは、R=V/I=(V/Vref
C0NSTで求められる。A/D変換器13は、被測定
抵抗Rの抵抗測定値に比例したカウントデータをマイ
クロプロセッサ16に出力する。マイクロプロセッサ1
6は、表示部17の形態に応じて、表示部17を駆動す
るための演算処理を行う。
【0012】図3は表示部17の具体例図である。デジ
タル表示部としては、4桁のセグメント表示パターンD
1〜D4と、各桁の1桁上の桁に対する4個の小数点表
示パターンDP1〜DP4が設けられたものを用いる。
この場合、A/D変換器13として4000カウント出
力のものを用いるとすると、「.4000」から「.0
000」までを表示でき、単位を変えることなく分解能
を1桁上げた表示が可能になる。例えば、抵抗測定値が
0.02MΩの場合、従来の表示値は「0.020」で
あったが、本発明では「.0200」になって0.5%
の分解能が得られる。また、このデジタル表示部は、測
定結果が表示可能値を越えた場合には「OL]を表示す
るように構成されている。
【0013】セグメント表示パターンD1の右側にはア
ラーム状態,測定モードに応じた単位などを選択的に点
灯表示するファンクションパターンFPが設けられてい
る。小数点表示パターンDP4の左側には比較モードの
ときに基準抵抗値の大きさを選択的に点灯表示するコン
パレータモード表示パターンCPが設けられている。こ
こで、0.1MΩ,0.2MΩ,0.4MΩは固定デー
タを示し、XMΩは任意の抵抗値を示している。
【0014】バーグラフ表示部としては、0〜2000
MΩのAレンジと0〜200MΩのBレンジを3桁にわ
たって対数表示できるように42個の表示パターンBG
1〜BG42が列状に設けられたものを用いる。表示パ
ターンBG1の右側には短絡表示パターンSPが設けら
れ、表示パターンBG42の左側には無限大を表示する
無限大表示パターンIPが設けられている。短絡表示パ
ターンSPは抵抗測定値がほぼ0.1(.01)MΩ未
満になると点灯され、無限大表示パターンIP抵抗測定
値がほぼ4000(400)MΩを越えると点灯され
る。
【0015】デジタル表示部とバーグラフ表示部の間に
は、発光ダイオード25に連動して点灯表示される高電
圧表示パターンHPが設けられている。バーグラフ表示
部の上部には表示パターンBG1〜BG42の配列方向
に沿つて対数目盛表示パターンLPが設けられている。
この対数目盛表示パターンLPの数字表示は、レンジの
切換に連動して桁が切り換えられる。対数目盛表示パタ
ーンLPの上部には、抵抗測定値の表示値がコンパレー
タの基準抵抗設定値よりも小さい場合に点灯される「L
OW」表示パターンP1、低消費電力モードを予告し低
消費電力モードになったとき点滅する「SLEEP」表
示パターンP2、表示値がホールドされている場合に点
灯される「DATA・H」表示パターンP3、レンジホ
ールド状態のときに点灯される「R・H」表示パターン
P4、外部トリガがかかっている場合に点灯される「E
XT・T」表示パターンP5、点灯により電池交換を促
す表示パターンP6が列状に設けられている。
【0016】図4はバーグラフ表示部の各レンジに対す
る割付け説明図である。マイクロプロセッサ16にはバ
ーグラフ表示部を構成する42個の表示パターンBG1
〜BG42のそれぞれに割当てられているバーグラフ表
示位置の重み付けデータがテーブルデータとして格納さ
れている。
【0017】図5はA/D変換器13の動作シーケンス
説明図である。A/D変換器13はマイクロプロセッサ
16との間でデータの授受を行いながら、「オートゼ
ロ」→「A/Dモード通信」→「高速A/D(10回積
算)」→「高精度A/D」のループ動作を実行する。オ
ートゼロではゼロ校正を行う。A/Dモード通信では変
換レンジデータなどの通信を行う。高速A/Dではバー
グラフ表示のための表示データを出力する。この高速A
/Dの段階で、カウントデータが400を越えてオーバ
ーロードになるとパスしてオートゼロに戻り、変換レン
ジを1桁上げる変換レンジデータを生成して続くA/D
モード通信でマイクロプロセッサ16に伝送する。そし
て、変換データが確定するまで変換レンジデータの生成
とA/D変換を繰返し実行し、確定した変換データを変
換レンジデータとともにバーグラフ表示のための表示デ
ータとして出力する。高速A/Dの確定データは9回の
サンプルデータが連続して出力される。一方、高精度A
/Dでは高速A/Dで確定した変換データを10回分積
算したデジタル表示のための表示データを出力する。こ
れら表示サンプルレートは、デジタル表示については例
えば毎秒約2回(約440ms)になり、バーグラフ表
示については毎秒約20回(約40ms)になる。
【0018】ところで、バーグラフ表示部は前述のよう
に42個の表示パターンBG1〜BG42で構成されて
いることから、高速A/Dは400カウントのデータか
ら上位の40カウントを出力する。これを16進数で表
わすと0〜28hになる。マイクロプロセッサ16はA
/D変換器13から加えられる最大28hの変換データ
に表示範囲を識別する桁情報として表示範囲が1桁上が
る毎に30hを加算してバーグラフ表示のための表示デ
=タを作成する。例えば、A/D変換器13から加えら
れる変換データを05hとすると、図4のAレンジの場
合には、4MΩの範囲における表示データは05hにな
ってバーグラフ表示部は0.5MΩを表示し、40MΩ
の範囲における表示データは35hになってバーグラフ
表示部は5MΩを表示し、400MΩの範囲における表
示データは65hになってバーグラフ表示部は50MΩ
を表示し、4000MΩの範囲における表示データは9
5hになってバーグラフ表示部は500MΩを表示する
ことになる。このようなバーグラフ表示用のデータは、
マイクロプロセッサ16に格納されている前述のバーグ
ラフ表示部の42個の表示パターンBG1〜BG42の
テーブルデータとの比較のために作成される。
【0019】図6は図4のAレンジにおけるバーグラフ
表示処理の動作の流れを説明するフローチャートであ
る。マイクロプロセッサ16は前述の高速A/Dの16
進数2桁の変換データを変換レンジデータとともに取込
み、変換レンジデータからその変換データが4MΩレン
ジに含まれるものか否かを判断する(ステップ1)。4
MΩレンジに含まれる変換データの場合にはステップ7
のテーブルデータ読込みにジャンプする。4MΩレンジ
に含まれない変換データの場合には変換データに30h
の桁情報を加算する(ステップ2)。続いて、変換レン
ジデータからその変換データが40MΩレンジに含まれ
るものか否かを判断する(ステップ3)。40MΩレン
ジに含まれる変換データの場合にはステップ7にジャン
プする。40MΩレンジに含まれない変換データの場合
には変換データにさらに30hの桁情報を加算する(ス
テップ4)。次に、変換レンジデータからその変換デー
タが400MΩレンジに含まれるものか否かを判断する
(ステップ5)。400MΩレンジに含まれる変換デー
タの場合にはステップ7にジャンプし、400MΩレン
ジに含まれない変換データの場合には変換データにさら
に30hの桁情報を加算した後(ステップ6)、ステッ
プ7に移行する。ステップ7でテーブルデータを読込ん
だ後、テーブルデータの各表示素子BG1〜BG42毎
に割当てられている前述図4のバーデータに相当する比
較値と必要に応じて所定の桁情報が加算された変換デー
タよりなるバーグラフ表示データの比較を行う(ステッ
プ8)。そして、比較結果がネガティブか否かを判断す
る(ステップ9)。比較結果がネガティブの場合にはそ
の表示素子を点灯し(ステップ10)、比較結果がネガ
ティブでない場合にはその表示素子を消灯する(ステッ
プ11)。このような比較処理を各表示データ毎にすべ
ての表示素子BG1〜BG42について実行する(ステ
ップ12)。
【0020】このように構成することにより、バーグラ
フ表示部の表示素子は、左側の無限大位置を起点として
右側の零位置に向かって点灯表示されることになり、従
来の指針指示と同様なアナログ表示が得られる。なお、
バーグラフの点灯表示形態は反転表示も可能である。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
抵抗測定値の大きさに応じて指針を振らせるアナログ表
示形と同様に直観的に抵抗測定値の大きさを把握でき、
抵抗測定値のデジタル表示の分解能を高めることがで
き、抵抗測定値の比較測定のための基準値の設定が簡単
に行えるデジタル絶縁抵抗計を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す回路図である。
【図2】図1の装置の外観図である。
【図3】図2の表示部のパターン説明図である。
【図4】図3のバーグラフ表示部の各レンジに対する割
付け説明図である。
【図5】図1のA/D変換器13の動作シーケンス説明
図である。
【図6】図4のAレンジにおけるバーグラフ表示処理の
動作の流れを説明するフローチャートである。
【符号の説明】
13 二重積分A/D変換器 16 マイクロプロセッサ(演算制御部) 17 表示部 D1〜D4 セグメント表示パターン DP1〜DP4 小数点表示パターン BG1〜BG42 バーグラフ表示パターン
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−151566(JP,A) 特開 平2−154112(JP,A) 特開 平1−285820(JP,A) 特開 昭63−229332(JP,A) 特開 平4−135322(JP,A) 実開 昭63−35963(JP,U) 実開 昭58−136719(JP,U) 実開 昭55−62917(JP,U) 実開 昭61−17(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01R 27/02 G01D 7/00 302 G01R 15/12 G01R 19/25

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 抵抗測定値をデジタル信号に変換するA
    /D変換器と、 このA/D変換器の出力データに基づいて抵抗測定値を
    デジタル表示するデジタル表示部と、 前記A/D変換器の出力データに基づいて抵抗測定値を
    対数表示するバーグラフ表示部と、 前記バーグラフ表示部を前記A/D変換器の各変換周期
    毎に駆動し、前記デジタル表示部を前記A/D変換器の
    所定の複数変換周期毎の積算値に基づいて駆動する駆動
    部を含む演算制御部、とを具備したことを特徴とするデ
    ジタル絶縁抵抗計。
  2. 【請求項2】 デジタル表示部の最上位桁の表示素子に
    1桁上の小数点表示要素を設けたことを特徴とする請求
    項1のデジタル絶縁抵抗計。
  3. 【請求項3】 演算制御部に、任意の抵抗測定値を基準
    値として取込んでその後の抵抗測定値の大小を比較する
    抵抗値比較部を設けたことを特徴とする請求項1のデジ
    タル絶縁抵抗計。
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