JP3175654B2 - コンデンサの測定端子接触検出方法 - Google Patents

コンデンサの測定端子接触検出方法

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JP3175654B2 JP21580897A JP21580897A JP3175654B2 JP 3175654 B2 JP3175654 B2 JP 3175654B2 JP 21580897 A JP21580897 A JP 21580897A JP 21580897 A JP21580897 A JP 21580897A JP 3175654 B2 JP3175654 B2 JP 3175654B2
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  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はコンデンサの電極に
対する測定端子の接触の良否を検出する接触検出方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、コンデンサの絶縁抵抗測定で
は、測定電圧を被検体であるコンデンサに印加し、十分
充電された後のコンデンサの漏れ電流(充電電流)を測
定する。当然のごとく良品は漏れ電流が少ない。しか
し、漏れ電流が少ない状態は測定端子がコンデンサの電
極に十分に接触していない時でも発生する。このため、
測定端子の接触の良否を検出する必要が生じる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような測定端子の
接触検出方法として、電圧印加時もしくは放電時の電流
値を検出し、この電流値がある基準値以上であるか否か
をコンパレータで比較することで、接触の良否を判定す
る方法が一般に用いられている。すなわち、測定端子が
正常に接触している場合には、図1のように、初期の漏
れ電流値が大きく、コンパレータの矩形波状出力から接
触判定ができる。一方、測定端子が正常に接触していな
い場合には、図2のように、漏れ電流値が非常に小さ
く、コンパレータの出力から接触していないことを判定
できる。
【0004】上記のように充電初期の電流値によってコ
ンパレータを用いて検出する方法の場合、微小容量のコ
ンデンサにおいては、図1に二点鎖線で示すように正常
に接触しているにも拘わらず、漏れ電流が短時間のうち
に減少してしまい、コンパレータで検出できない場合が
生じる。
【0005】この問題に対し、コンパレータの基準値を
下げる方法があるが、微小電流領域ではノイズの影響を
受けやすく、誤判定の原因となる。また、ノイズを低減
する方法として、抵抗値を大きくすることが考えられる
が、この場合、コンデンサと測定端子との接触時、非接
触時の電流値の差が小さくなり、やはり誤判定の原因と
なる。
【0006】そこで、本発明の目的は、ノイズの影響を
抑えつつ、微小容量のコンデンサでも接触検出を確実に
行なうことが可能なコンデンサの測定端子接触検出方法
を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、コンデンサの電極に測定端子を接触させ
ない状態で測定端子に直流電圧を印加し、その漏れ電流
を測定する工程と、上記漏れ電流から一定期間内の電荷
量を求める工程と、コンデンサの電極に測定端子を接触
させて直流電圧を印加し、その漏れ電流を測定する工程
と、上記漏れ電流から一定期間内の電荷量を求める工程
と、接触状態の電荷量と非接触状態の電荷量との差を基
準値と比較することにより、コンデンサと測定端子との
接触状態を検出する工程と、を有するものである。
【0008】まず、測定端子をコンデンサの電極に接触
させない状態で測定端子に直流電圧を印加すると、測定
端子間の浮遊容量に応じた電流が流れる。この電圧印加
初期の電流値から一定期間内の電荷量を求める。電荷量
を求める方法としては、測定された漏れ電流を時間積分
して求めたり、漏れ電流の測定間隔が等間隔の場合に
は、測定された漏れ電流値の和から簡易電荷量を求める
ことができる。次に、測定端子をコンデンサの電極に接
触させ、直流電圧を印加すると、そのコンデンサの容量
に応じた時定数で漏れ電流が流れる。すなわち、印加初
期に大きな電流が流れるが、時間経過とともに低下し、
ある時間経過後はほぼ零となる。この電圧印加初期の電
流値から電荷量を求める。この場合も、電荷量を積分あ
るいは漏れ電流値の和によって求めればよい。次に、接
触状態の電荷量と非接触状態の電荷量との差を計算し、
この差を基準値と比較することで、コンデンサと測定端
子との接触状態を検出する。すなわち、電荷量は瞬時値
ではなく、ある一定期間の漏れ電流の和であるから、微
小容量のコンデンサであっても、測定端子が正常に接触
している限り、電荷量はある程度の値を取ることができ
る。そのため、コンデンサと測定端子との接触時、非接
触時の電荷量の差が大きくなり、確実に接触検出を行な
うことができる。また、多少のノイズがあっても、電荷
量には殆ど影響を及ぼさないので、ノイズの影響の少な
い確実な接触検出が可能となる。
【0009】上記接触検出に際し、コンデンサに電流制
限用抵抗を直列に接続し、時定数を0.5ms以上にな
るようにするのが望ましい。つまり、コンデンサの容量
が大きく、電流が流れ過ぎる時には、抵抗を大きくして
初期電流を許容レベルにすることで、共通の検出回路で
多種類のコンデンサの接触検出に用いることができる。
【0010】また、電荷量を求めるための期間は、直流
電圧の印加開始から静電容量成分の充電期間の終了時ま
でとするのが望ましい。すなわち、コンデンサの等価回
路は、図3のように、静電容量成分C0 、内部抵抗r、
絶縁抵抗R0 および誘電分極成分Dで構成されるが、充
電初期には静電容量成分C0 がまず充電され、やがて誘
電分極成分Dが充電される。静電容量成分C0 の充電期
間の電流値は誘電分極成分Dの充電期間に比べて大きく
(通常は誘電分極成分Dの最大電流値の10倍以上)、
電荷量も多いので、この期間の電荷量を検出すること
で、接触検出の信頼性が高くなる。一方、接触検出を誘
電分極成分Dの充電期間まで含めると、接触検出時間が
長くなるだけでなく、信頼性の向上はさほど期待できな
い。したがって、できるだけ短時間にかつ確実に接触検
出を行なう目安として、コンデンサの静電容量成分C0
の充電期間の終了時(例えば1ms程度)までとしてい
る。
【0011】
【発明の実施の形態】図4は本発明にかかる接触検出装
置の一例を示す。この接触検出装置は、絶縁抵抗測定装
置を兼ねるものである。直流の印加電源1はスイッチ
2、電流制限抵抗3を介して測定端子4aに接続されて
いる。測定端子4aおよび4bは被測定コンデンサ5の
電極に接触可能である。コンデンサ5の漏れ電流は測定
端子4bからOPアンプなどの電流検出回路6に送ら
れ、電圧換算で検出される。電流検出回路6の出力はA
/D変換器7を介して解析装置(CPU)8に送られ
る。上記電流制限抵抗3は、コンデンサ5の容量が大き
く、電流が流れ過ぎる時に、回路の抵抗値を大きくする
ことで初期電流を許容レベル以下とするためのものであ
る。つまり、充電を遅らせることで、接触検出を容易に
している。具体的には、時定数が0.5ms以上になる
ように、抵抗値を1〜10MΩとするのが望ましい。
【0012】まず、上記検出装置を用いて測定端子4
a,4bの接触検出を行なう方法を図5に示すフローチ
ャートにしたがって説明する。まず、測定端子4aおよ
び4bを被測定コンデンサ5の電極に接触させない状態
で、スイッチ2をONし、電流検出回路6により漏れ電
流i1 (t)を測定する(ステップS1)。次に、上記
漏れ電流i1 (t)を時間積分することで、一定期間t
0 における電荷量Q1 を求める(ステップS2)。漏れ
電流i1 (t)の測定値が図6のようであれば、斜線で
示す範囲が電荷量Q1 である。
【0013】
【数1】
【0014】次に、測定端子4aおよび4bを被測定コ
ンデンサ5の電極に接触させ、スイッチ2をONし、電
流検出回路6によりコンデンサ5の漏れ電流i2 (t)
を測定する(ステップS3)。次に、上記漏れ電流i2
(t)を時間積分することで、一定期間t0 における電
荷量Q2 を求める(ステップS4)。漏れ電流i
2 (t)の測定値が図7のようであれば、斜線で示す範
囲が電荷量Q2 である。
【0015】
【数2】
【0016】上記期間t0 は、図7から明らかなよう
に、コンデンサ5の静電容量成分C0の充電領域が現
れた後、誘電分極成分Dの充電領域が現れるまでの期
間である1ms程度とするのが望ましい。但し、コンデ
ンサ5が微小容量しか有しない場合には、静電容量成分
0 の充電領域も短くなるが、電荷量Q2 はある程度
の値を取ることができる。次に、電荷量Q2 とQ1 との
差を求め、これを所定値A×σ1 と比較する(ステップ
S5)。ここで、Aは接触,非接触の誤判定率に依存す
る係数であり、σ1 は判定のための電荷量バラツキであ
る。比較の結果、 Q2 −Q1 >A×σ1 である場合には、測定端子4a,4bが被測定コンデン
サ5の電極に正常に接触していると判定し、測定端子4
a,4bの接触状態を保ったまま続いて絶縁抵抗測定を
行なう(ステップS6)。一方、 Q2 −Q1 ≦A×σ1 の場合には、接触不良であると判定し、ステップS3以
降の工程を繰り返す。
【0017】なお、測定端子4a, 4bを被測定コンデ
ンサ5の電極に接触させない状態での電荷量Q1 の計算
処理(ステップS1およびS2)は毎回行なう必要はな
く、所定期間毎、あるいは所定回数の接触検出(絶縁抵
抗測定)毎に行なえばよい。つまり、接触検出(絶縁抵
抗測定)を繰り返すと、測定端子が徐々に劣化するの
で、この劣化を見込んで非接触状態の電荷量Q1 を更新
すればよい。
【0018】上記実施例では、電荷量Q1 ,Q2 を求め
るために積分処理を行なったが、積分処理には時間がか
かるので、より簡易な方法として次のような方法があ
る。すなわち、漏れ電流i1 (t),i2 (t)は等間
隔の電流データi1k, 2k(k=1,2,・・・)の集
まりであるため、積分して電荷量Q1 ,Q2 を求める代
わりに、下記のように和を計算し、簡易電荷量Q1 ’,
2 ’とする方が計算が簡単になる。
【0019】
【数3】
【0020】nの値は、印加開始から約1ms程度経過
するまでの期間に得られるデータの数であり、例えばn
=20とすればよい。Q1 ’のバラツキをσ1 ’とする
と、 Q2 ’−Q1 ’>A×σ1 ’ のとき、接触していると判定する。
【0021】絶縁抵抗の測定方法は従来と同様の方法、
すなわちJIS−C5102で規定されるように、コン
デンサに直流電圧を印加し、約60秒後の漏れ電流値を
測定する方法を用いてもよいし、特公平5−78790
号公報のように、コンデンサに電圧印加を開始した直後
の短い時間内において、複数のタイミングで漏れ電流値
を測定し、その複数の測定電流値によって所望時間後の
電流値を予測する方法を用いてもよい。その他、如何な
る方法を用いてもよい。
【0022】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、端子接触状態の電荷量と非接触状態の電荷量と
の差を計算し、この差を基準値と比較することで、コン
デンサと測定端子との接触状態を検出するようにしたの
で、コンデンサと測定端子との接触時、非接触時の電荷
量の差が大きくなり、微小容量のコンデンサであって
も、確実に接触検出を行なうことができる。また、多少
のノイズがあっても、電荷量には殆ど影響を及ぼさない
ので、ノイズの影響の少ない確実な接触検出が可能とな
る。さらに、本発明では直流電圧を用いて接触検出を行
なっているので、接触検出から絶縁抵抗測定に移る間
に、スイッチの切り替えや電源の切り替えは不要であ
り、連続的に検出・測定を実施できる。したがって、信
頼性の高い測定が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の測定端子接触検出方法の一例の接触状態
における説明図である。
【図2】従来の測定端子接触検出方法の一例の非接触状
態における説明図である。
【図3】コンデンサの等価回路図である。
【図4】本発明にかかる測定端子接触検出装置の一例の
回路図である。
【図5】本発明にかかる測定端子接触検出方法の一例の
フローチャート図である。
【図6】本発明の測定端子接触検出方法の非接触状態に
おける説明図である。
【図7】本発明の測定端子接触検出方法の接触状態にお
ける説明図である。
【符号の説明】
1 印加電源 3 電流制限抵抗 4a,4b 測定端子 5 被測定コンデンサ 6 電流検出回路 8 解析装置(CPU)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−130101(JP,A) 特開 平5−80082(JP,A) 特開 平3−209179(JP,A) 特開 平3−77073(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 31/00 G01R 31/02 G01R 27/00 - 27/32 H01G 13/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】コンデンサの電極に測定端子を接触させな
    い状態で測定端子に直流電圧を印加し、その漏れ電流を
    測定する工程と、 上記漏れ電流から一定期間内の電荷量を求める工程と、 コンデンサの電極に測定端子を接触させて直流電圧を印
    加し、その漏れ電流を測定する工程と、 上記漏れ電流から一定期間内の電荷量を求める工程と、 接触状態の電荷量と非接触状態の電荷量との差を基準値
    と比較することにより、コンデンサと測定端子との接触
    状態を検出する工程と、を有するコンデンサの測定端子
    接触検出方法。
  2. 【請求項2】上記電荷量は、測定された漏れ電流を時間
    積分して求められることを特徴とする請求項1に記載の
    コンデンサの測定端子接触検出方法。
  3. 【請求項3】上記漏れ電流の測定間隔を等間隔とし、測
    定された漏れ電流値の和から電荷量を求めることを特徴
    とする請求項1に記載のコンデンサの測定端子接触検出
    方法。
  4. 【請求項4】上記コンデンサには電流制限用抵抗が直列
    に接続され、時定数が0.5ms以上になるようにした
    ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の
    コンデンサの測定端子接触検出方法。
  5. 【請求項5】上記電荷量を求めるための期間は、直流電
    圧の印加開始から静電容量成分の充電期間の終了時まで
    であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに
    記載のコンデンサの測定端子接触検出方法。
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JP5382286B2 (ja) * 2008-01-09 2014-01-08 横河電機株式会社 絶縁抵抗測定回路
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