JP5102409B1 - 電子パネルの検査装置 - Google Patents
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Abstract
一対のセンサの初期出力信号の誤差に起因する比較値の誤差を低減して電子パネルの通電状態を精度よく検査することができる電子パネルの検査装置を提供する。
電子パネルの通電状態を検査する電子パネル検査装置100であって、電子パネルの通電状態の変化を示す物理量に応じた信号を出力する一対のセンサ10と、一対のセンサ10の出力信号の比較値を算出する比較値算出手段20と、比較値算出手段20により算出された比較値に基づいて電子パネルの通電状態を判定する判定手段30と、を備え、比較値算出手段20により算出された比較値に基づいて一対のセンサ10の少なくとも一方のセンサに補正信号を入力して非検査時における比較値を低減するように補正信号が入力されたセンサの出力信号を補正する補正手段40を備えている。
【選択図】図2
電子パネルの通電状態を検査する電子パネル検査装置100であって、電子パネルの通電状態の変化を示す物理量に応じた信号を出力する一対のセンサ10と、一対のセンサ10の出力信号の比較値を算出する比較値算出手段20と、比較値算出手段20により算出された比較値に基づいて電子パネルの通電状態を判定する判定手段30と、を備え、比較値算出手段20により算出された比較値に基づいて一対のセンサ10の少なくとも一方のセンサに補正信号を入力して非検査時における比較値を低減するように補正信号が入力されたセンサの出力信号を補正する補正手段40を備えている。
【選択図】図2
Description
本発明は、電子パネルの通電状態を検査する電子パネルの検査装置に関する。
近年、電極及び配線が形成された基板上に封止された電子パネルが、普及しはじめている。電子パネルとしては、互いに対向する電極間に自己発光素子を配置した電子表示パネルや、太陽光を受光すると発電する材料を2枚の電極間の間に配置した太陽電池パネル等が挙げられる。中でも太陽電池パネルは、有効なエネルギー発生手段として注目されており、今後もさらにその重要性が増すことが予想される。このような太陽電池パネルは、複数の太陽光発電セルをバスバーで直列接続したストリングとバイパスダイオードとを組み込んだ太陽電池回路を形成し、当該太陽電池回路を複数組並設することで構成される。ここで、一つの太陽光発電セルに欠陥が発生すると、太陽電池パネルの出力が低下することになる。太陽光発電セルは太陽電池パネル内において直列に接続されているため、太陽光発電セルの欠陥による出力低下又は出力停止は、当該欠陥を有する太陽光発電セルが属する太陽電池回路全体の出力低下又は出力停止として現れる。このため、電気的な検査では欠陥が発生した太陽光発電セルを特定することは困難である。また、バスバーに断線が発生した場合も、太陽電池パネルの構造上、その断線箇所を電気的な検査によって特定することは困難である。
そこで、従来、太陽光発電セルの異常を検査する技術として、太陽光発電セルが発電する際に誘起される磁気を利用した検査装置が開発されている(例えば、特許文献1を参照)。特許文献1によれば、太陽光発電セルの表面を走査しながら、光照射手段によって太陽光発電セルに光を照射し、太陽光発電セルに電流が流れることにより発生する磁気を検出している。そして、磁気の変化が検出された場合、太陽光発電セルの表面にクラック等の欠陥がないと判定している。
太陽電池モジュール(太陽電池パネル)を流れる電流により誘起される磁界を磁気センサで検出し、検出した磁界の分布を画像化して太陽電池パネルの故障個所を特定する検査装置も開発されている(例えば、特許文献2を参照)。特許文献2によれば、太陽電池モジュールを流れる電流により誘起される磁界を可視化することにより、当該太陽電池モジュールに含まれる複数の太陽光発電セル間の接触不良や太陽光発電セル自体の不具合を容易に把握することができるとされている。
特許文献1及び2では、太陽光発電セルが発電する際に流れる電流により誘起される磁気を検査に利用しているが、太陽電池パネル等の電子パネルの発生し得る磁気は非常に微弱なものであり、測定環境によって自然界の地磁気等が影響して検査を精度よく行うことが困難な場合がある。そこで、本発明者らは、測定環境による自然界の地磁気等の影響を排除して電子パネルの通電状態を精度よく検査するために、一対のセンサの出力信号を比較して太陽電池パネル等の電子パネルの通電状態を判定することを見出した。しかし、一対のセンサの出力信号を比較して太陽電池パネル等の電子パネルの通電状態を判定するように構成した場合において、一対のセンサの夫々に製造のばらつき等による初期出力信号の誤差が存在すると、一対のセンサの出力信号の比較値にも誤差が生じ、この比較値の誤差が電子パネルの通電状態の判定に影響を及ぼして電子パネルの通電状態を精度よく検査できない場合があるという新たな問題が生じた。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、一対のセンサの初期出力信号の誤差に起因する比較値の誤差を低減して電子パネルの通電状態を精度よく検査することができる電子パネルの検査装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するための本発明に係る電子パネルの検査装置の特徴構成は、
電子パネルの通電状態を検査する電子パネルの検査装置であって、
前記電子パネルの通電状態の変化を示す物理量に応じた信号を出力する一対のセンサと、前記一対のセンサの出力信号の比較値を算出する比較値算出手段と、前記比較値算出手段により算出された比較値に基づいて前記電子パネルの通電状態を判定する判定手段と、を備え、前記比較値算出手段は、物理量に応じた変化の方向が異なる前記一対のセンサの出力信号から前記比較値を算出するものであり、
前記比較値算出手段により算出された比較値に基づいて前記一対のセンサの少なくとも一方のセンサに補正信号を入力して非検査時における前記比較値を低減するように前記補正信号が入力されたセンサの初期出力信号を補正する補正手段を備えていることにある。
電子パネルの通電状態を検査する電子パネルの検査装置であって、
前記電子パネルの通電状態の変化を示す物理量に応じた信号を出力する一対のセンサと、前記一対のセンサの出力信号の比較値を算出する比較値算出手段と、前記比較値算出手段により算出された比較値に基づいて前記電子パネルの通電状態を判定する判定手段と、を備え、前記比較値算出手段は、物理量に応じた変化の方向が異なる前記一対のセンサの出力信号から前記比較値を算出するものであり、
前記比較値算出手段により算出された比較値に基づいて前記一対のセンサの少なくとも一方のセンサに補正信号を入力して非検査時における前記比較値を低減するように前記補正信号が入力されたセンサの初期出力信号を補正する補正手段を備えていることにある。
本構成の電子パネルの検査装置では、一対のセンサの夫々に初期出力信号の誤差がある場合であっても、少なくとも一方のセンサに補正信号を入力して非検査時における比較値の誤差を低減することができ、一対のセンサの初期出力信号の誤差に起因する比較値の誤差が判定手段による電子パネルの通電状態の判定に影響を及ぼし難くなる。さらに、本構成の電子パネルの検査装置では、比較値算出手段により算出された比較値の値を反映して一対のセンサの少なくとも一方のセンサに補正信号を入力することができ、比較値の誤差を効果的に低減することが可能となる。
従って、本構成の電子パネルの検査装置は、一対のセンサの初期出力信号の誤差に起因する比較値の誤差を低減して電子パネルの通電状態(断線等)を精度よく検査することができる。
本発明に係る電子パネルの検査装置において、前記補正手段が、非検査時における前記比較値の大きさに対応した前記補正信号を前記一対のセンサの少なくとも一方のセンサに入力するように構成されていることが好ましい。
本構成の電子パネルの検査装置によると、非検査時における比較値の誤差が大きい場合には、大きい補正信号を一対のセンサの少なくとも一方のセンサに入力し、非検査時における比較値の誤差が小さい場合には、小さい補正信号を一対のセンサの少なくとも一方のセンサに入力して、比較値の誤差をさらに効果的に低減することができる。
本発明に係る電子パネルの検査装置において、
前記補正手段が、前記補正信号を入力することで変更された比較値の大きさに応じて前記補正信号の大きさを変更して前記一対のセンサの少なくとも一方のセンサに入力するように構成されていることが好ましい。
前記補正手段が、前記補正信号を入力することで変更された比較値の大きさに応じて前記補正信号の大きさを変更して前記一対のセンサの少なくとも一方のセンサに入力するように構成されていることが好ましい。
本構成の電子パネルの検査装置では、入力された補正信号により変更された比較値が変更前の比較値より小さくなった場合には、更に小さい補正信号を一対のセンサの少なくとも一方のセンサに入力して、変更後の比較値の値を反映して比較値の誤差を迅速に低減することができる。
本発明に係る電子パネルの検査装置において、
前記補正手段の作動を手動操作にて指令する指令手段を備え、
前記補正手段が、前記指令手段の手動操作によって前記補正信号の入力又は変更を開始し、前記補正信号の大きさの変更を自動的に繰り返して、前記比較値が所定値にまで低減すると前記補正信号の変更を自動的に終了するように構成されていることが好ましい。
前記補正手段の作動を手動操作にて指令する指令手段を備え、
前記補正手段が、前記指令手段の手動操作によって前記補正信号の入力又は変更を開始し、前記補正信号の大きさの変更を自動的に繰り返して、前記比較値が所定値にまで低減すると前記補正信号の変更を自動的に終了するように構成されていることが好ましい。
本構成の電子パネルの検査装置によると、指令手段を手動操作するだけの簡単な操作で比較値の誤差を自動的に所定値にまで低減することができる。
本発明に係る電子パネルの検査装置において、
前記比較値算出手段が、前記一対のセンサの出力信号の差分を算出しかつ増幅した前記比較値を出力する差分増幅器で構成されていることが好ましい。
前記比較値算出手段が、前記一対のセンサの出力信号の差分を算出しかつ増幅した前記比較値を出力する差分増幅器で構成されていることが好ましい。
本構成の電子パネルの検査装置によると、差分増幅器により一対のセンサの出力信号の差分を増幅した比較値を出力するよう構成することで比較値の誤差が判定手段による電子回路の通電状態の判定に影響を及ぼし易くなる場合であっても、補正手段によって一対のセンサの少なくとも一方のセンサに補正信号を入力して非検査時における比較値の誤差を低減することができる。
本発明に係る電子パネルの検査装置において、
前記一対のセンサの少なくとも一方のセンサが、センサ用電源とは別の電源から入力される入力信号の電圧を変更することにより前記初期出力信号を変更できるように構成され、
前記補正手段が、前記一対のセンサの少なくとも一方のセンサに入力する前記補正信号として前記入力信号の電圧を変更するように構成されていることが好ましい。
前記一対のセンサの少なくとも一方のセンサが、センサ用電源とは別の電源から入力される入力信号の電圧を変更することにより前記初期出力信号を変更できるように構成され、
前記補正手段が、前記一対のセンサの少なくとも一方のセンサに入力する前記補正信号として前記入力信号の電圧を変更するように構成されていることが好ましい。
本構成の電子パネルの検査装置によると、センサ用電源とは別の電源から入力される入力信号の電圧を変更することによって比較的広い範囲で初期出力信号を変更できるとともに、前記入力信号の電圧を変更することによって補正手段による補正信号の変更を比較的広い範囲で行うことができる。つまり、補正手段による補正信号の変更により比較的広い範囲でセンサの出力信号を変更することが可能となる。従って、本構成の電子パネルの検査装置は、電子パネルの通電状態をさらに精度よく検査することができる。
本発明に係る電子パネルの検査装置において、前記電子パネルが、太陽電池パネルであり、前記一対のセンサが、前記太陽電池パネルの通電時に発生する磁気を検出する一対の磁気センサであることが好ましい。
太陽電池パネルは、屋外に設置されており、しかも屋外には自然界の地磁気が存在するので、センサ素子として磁気センサを用いる場合、自然界の地磁気の影響等を受け易く、太陽電池パネルの検査を精度よく行うことができない場合がある。
この点、本構成の電子パネルの検査装置によると、一対の磁気センサの出力信号の比較値を比較値算出手段により算出することから、一対の磁気センサのそれぞれの出力信号に生じる自然界の地磁気の影響等を比較値算出手段による比較値の算出によって相殺することが可能となり、自然界の地磁気等の影響を排除しつつ太陽電池パネルの検査を精度よく行うことが可能となる。
この点、本構成の電子パネルの検査装置によると、一対の磁気センサの出力信号の比較値を比較値算出手段により算出することから、一対の磁気センサのそれぞれの出力信号に生じる自然界の地磁気の影響等を比較値算出手段による比較値の算出によって相殺することが可能となり、自然界の地磁気等の影響を排除しつつ太陽電池パネルの検査を精度よく行うことが可能となる。
以下、本発明の電子パネルの検査装置に関する実施形態を図1〜図5に基づいて説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施形態や図面に記載される構成に限定されることを意図しない。
〔電子パネルの検査装置の全体構成〕
図1は、本発明に係る電子パネルの検査装置(以下、適宜「検査装置」と略称する。)100の概略図であり、(a)は、検査装置100を表側から見た斜視図であり、(b)は、検査装置100を裏側から見た斜視図である。図1に示すように、検査装置100のケース101の内部には、電源ユニット200が内蔵され、操作スイッチ201により電源のオン・オフができるように構成されている。ケース101の上部裏面側には一対のセンサ10が横方向に並んだ状態で配設され、ケース101に内蔵された各種制御機器に接続されている。ケース101の側面には、判定手段30により判定された判定結果を聴覚的に報知するブザー51が備えられ、ケース101の表面には、判定手段30により判定された判定結果を視覚的に表示するランプ52が備えられている。ケース101の表面には、補正手段40の作動を手動操作にて指令する指令手段50が設けられており、この指令手段50は、例えば押しボタン式のスイッチ等により構成される。ケース101の裏面には、複数のガイドローラ203が設けられており、被検査面の走査を容易にしている。
図1は、本発明に係る電子パネルの検査装置(以下、適宜「検査装置」と略称する。)100の概略図であり、(a)は、検査装置100を表側から見た斜視図であり、(b)は、検査装置100を裏側から見た斜視図である。図1に示すように、検査装置100のケース101の内部には、電源ユニット200が内蔵され、操作スイッチ201により電源のオン・オフができるように構成されている。ケース101の上部裏面側には一対のセンサ10が横方向に並んだ状態で配設され、ケース101に内蔵された各種制御機器に接続されている。ケース101の側面には、判定手段30により判定された判定結果を聴覚的に報知するブザー51が備えられ、ケース101の表面には、判定手段30により判定された判定結果を視覚的に表示するランプ52が備えられている。ケース101の表面には、補正手段40の作動を手動操作にて指令する指令手段50が設けられており、この指令手段50は、例えば押しボタン式のスイッチ等により構成される。ケース101の裏面には、複数のガイドローラ203が設けられており、被検査面の走査を容易にしている。
〔検査装置の制御機器の構成〕
図2は、本発明に係る電子パネルの検査装置100の制御機器のブロック図である。図2に示すように、検査装置100の制御機器は、電子パネルの通電状態の変化を示す物理量に応じた信号を出力する一対のセンサ10と、一対のセンサ10の出力信号の比較値を算出する比較値算出手段20と、検査装置100を制御する制御部80とを備えて構成されている。制御部80には、比較値算出手段20により算出された比較値に基づいて電子パネルの通電状態を判定する判定手段30と、比較値算出手段20により算出された比較値に基づいて一対のセンサ10の少なくとも一方のセンサに補正信号を入力して非検査時における比較値を低減するように補正信号が入力されたセンサの初期出力信号を補正する補正手段40とが備えられている。比較値算出手段20により算出された比較値は、A/D変換器60によりデジタル値に変換され、制御部80に入力される。制御部80で生成した補正信号は、D/A変換器70によりアナログ値に変換され、一対のセンサ10の少なくとも一方のセンサ10に入力される。制御部80には、補正手段40の作動を手動操作にて指令する指令手段50が接続されている。制御部80は、FPGA等の集積回路やマイコン等により構成されており、この制御部80に、上述した操作スイッチ201、ブザー51、及びランプ52が接続されている。以下、これらの構成要素について説明する。
図2は、本発明に係る電子パネルの検査装置100の制御機器のブロック図である。図2に示すように、検査装置100の制御機器は、電子パネルの通電状態の変化を示す物理量に応じた信号を出力する一対のセンサ10と、一対のセンサ10の出力信号の比較値を算出する比較値算出手段20と、検査装置100を制御する制御部80とを備えて構成されている。制御部80には、比較値算出手段20により算出された比較値に基づいて電子パネルの通電状態を判定する判定手段30と、比較値算出手段20により算出された比較値に基づいて一対のセンサ10の少なくとも一方のセンサに補正信号を入力して非検査時における比較値を低減するように補正信号が入力されたセンサの初期出力信号を補正する補正手段40とが備えられている。比較値算出手段20により算出された比較値は、A/D変換器60によりデジタル値に変換され、制御部80に入力される。制御部80で生成した補正信号は、D/A変換器70によりアナログ値に変換され、一対のセンサ10の少なくとも一方のセンサ10に入力される。制御部80には、補正手段40の作動を手動操作にて指令する指令手段50が接続されている。制御部80は、FPGA等の集積回路やマイコン等により構成されており、この制御部80に、上述した操作スイッチ201、ブザー51、及びランプ52が接続されている。以下、これらの構成要素について説明する。
一対のセンサ10は、電子パネルが通電することにより変動する磁束密度を検出する機能を有する一対の磁気センサで構成されている。一対のセンサ10は、磁気検出素子を備え、例えば、磁気抵抗素子、ホール素子等を採用し得る。一対のセンサ10は、磁束密度の変化に応じて出力電圧を変化させるが、微弱な電流による微細な磁束密度の変動も検出することができるように増幅回路を備えていることが好ましい。増幅回路を用いた増幅率は、検査対象の電子パネルの種類により適宜選択されるが、太陽電池パネルの検査を行う場合、通常3000〜10000倍に増幅することが好ましい。本実施形態では、センサ10は、一対のセンサ10である第一センサ11と第二センサ12とを備えている。第一センサ11及び第二センサ12には、それぞれのセンサ用電源として電源ユニット200からの電力が直接供給されるように構成されている。第一センサ11及び第二センサ12は、所定距離で離間されている。本実施形態の検査装置100は、電子パネルの通電状態を検査することができるが、特に太陽電池パネルに好適に利用することができる。太陽電池パネルに通電すると、複数の太陽電池セルを接続するバスバーに電気が流れ、バスバーの周囲には、右ネジの法則に従い、バスバーの電流の流れる方向に対して時計回り方向に同心円状の磁界(磁気)が発生する。この磁気を検出するため、検査装置100のセンサ部分を太陽電池パネルの表面に当接させて磁気の検出を行う。
なお、図示しないが、本実施形態では、第二センサ12が、上述したセンサ用電源とは別の電源から供給される信号の電圧を変更することによって第二センサ12から出力される初期出力信号を変更できる初期出力信号可変式に構成され、この別の電源から供給される信号として補正手段40からD/A変換器70を介して第二センサ12に補正信号を入力することで第二センサ12に入力される電圧を変更し、第二センサ12から出力される初期出力信号が変更されるように構成されている。これによって、例えば可変抵抗等により第二センサ12に入力される入力電圧を変更するように構成する場合に比べ、第二センサ12に入力される補正信号の電圧を比較的広い範囲で変更することができ、補正手段40によって第二センサ12の初期出力信号を精度よくかつ高速に変更することが可能となる。一方、第一センサ11は、上述したセンサ用電源から供給される一定電圧の電力によって所定電圧の初期出力信号を出力する初期出力信号固定式に構成されている。ここで、初期出力信号とは、検査環境において恒常的に影響を受ける磁界によりセンサにおいて出力される出力信号、すなわち、本実施形態では、被検査電流による磁気が作用していないセンサ10において出力される初期出力電圧のことをいう。
比較値算出手段20は、第一センサ11からの出力電圧Vaと、第二センサ12からの出力電圧Vbとを比較、増幅して比較値を算出し、A/D変換器60に出力する。より具体的には、比較値算出手段20は、差分増幅器で構成されており、第一センサ11の出力電圧Vaと、第二センサ12の出力電圧Vbとの差分(Va−Vb)を算出し、当該差分値を任意倍率に増幅した差分増幅値Vを比較値として算出し、A/D変換器60に出力する。差分値の増幅率としては、検査対象の電子パネルの種類により適宜選択されるが、太陽電池パネルの検査を行う場合、通常10〜20倍に増幅することが好ましい。これにより、太陽電池パネルの検査を精度良く行うことができる。
A/D変換器60は、アナログ−デジタル変換回路で構成されており、比較値算出手段20から入力されたアナログ信号である差分増幅値Vをデジタル信号Vdに変換して制御部80の判定手段30及び補正手段40に出力する。
制御部80の判定手段30は、A/D変換器60で変換されたデジタル信号Vdに基づいて電子パネルの通電状態をデジタル処理により判定する。判定には、電子パネルの配線や電子回路の正常/異常判定だけでなく、電子パネルの配線や電子回路の劣化の程度の判定も含まれる。判定方法としては、例えば、A/D変換器60で変換された差分増幅値Vのデジタル信号Vdの絶対値を、予め設定した電子パネルの通電状態に応じた設定値と比較することにより、電子パネルの配線や電子回路における断線、劣化状態を判定するように構成する。
上述した一対のセンサ10は、センサ10に物理量が作用していない状態でも、夫々のセンサ10に初期出力信号の誤差が存在し、一対のセンサ10の初期出力信号の比較値にも誤差が存在している。この場合、電子パネルの検査時における一対のセンサ10の出力信号の比較値にも誤差が生じて、この比較値の誤差が判定手段30による電子パネルの通電状態の判定に影響を及ぼし、電子パネルの通電状態を精度よく検査することができない場合がある。また、予めセンサ10の初期出力信号を計測してセンサ10の初期出力信号の誤差を補正する措置をとった場合でも、センサ10にかかる応力あるいはセンサ10の経時劣化によって初期出力信号に誤差が発生する場合がある。そこで、本実施形態では、第一センサ11と第二センサ12に存在する初期出力信号の誤差を確実に補正することが可能な補正手段40を制御部80に備えている。
詳細は後述するが、補正手段40は、非検査時におけるセンサ10に磁気が作用していない状態での比較値である差分増幅値Vを低減するように、A/D変換器60から出力されたデジタル信号Vdに基づいて、非検査時における第一センサ11の初期出力信号Vaと第二センサ12の初期出力信号Vbとから算出される差分増幅値Vが略ゼロとなるように補正信号を算出してD/A変換器70を介して第二センサ12に入力する。
D/A変換器70は、デジタル−アナログ変換回路で構成されており、制御部80の補正手段40から出力されたデジタル信号である補正信号を、アナログ信号である電圧に変換して第二センサ12に入力する。これにより、第二センサ12に入力される入力電圧は、補正手段40から出力された補正信号の大きさに応じて変更されることとなる。
指令手段50は、検査装置100によって電子パネルを検査する前や、検査装置100によって電子パネルを検査した後などの電子パネルの検査を実際に行っていない非検査時に操作するものである。指令手段50は、ケース101の把持部近傍に設けられているので、作業者はケース101の下部を手で把持した状態で指令手段50を指で押し操作するという簡単な操作で一対のセンサ10の初期出力信号の誤差を自動的に補正することができる。
〔補正手段による具体的な制御内容〕
図3は、本発明に係る電子パネルの検査装置100の補正手段40による補正制御の内容を示すフローチャートである。なお、フローチャートにおける各ステップを記号「S」で示してある。図3に示すように、先ず、操作スイッチ201により検査装置100の電源がオンされている状態で、指令手段50が操作されたか否かが判定され(S1)、指令手段50が操作されていない場合には(S1,NO)、指令手段50の操作が開始されるまで待機状態となる。指令手段50が操作されると(S1,YES)、先ず、補正用に補正手段40にて予め設定された初期補正信号をD/A変換器70に出力して、第二センサ12に入力される入力電圧を変更する(S2)。
図3は、本発明に係る電子パネルの検査装置100の補正手段40による補正制御の内容を示すフローチャートである。なお、フローチャートにおける各ステップを記号「S」で示してある。図3に示すように、先ず、操作スイッチ201により検査装置100の電源がオンされている状態で、指令手段50が操作されたか否かが判定され(S1)、指令手段50が操作されていない場合には(S1,NO)、指令手段50の操作が開始されるまで待機状態となる。指令手段50が操作されると(S1,YES)、先ず、補正用に補正手段40にて予め設定された初期補正信号をD/A変換器70に出力して、第二センサ12に入力される入力電圧を変更する(S2)。
次に、初期補正信号を第二センサ12に入力することにより補正されたセンサ10の差分増幅値Vのデジタル信号Vdを取得して(S3)、初期補正信号を第二センサ12に入力した時の差分増幅値Vの大きさを判定する(S4)。この差分増幅値Vの大きさの判定は、補正信号により補正された差分増幅値Vのデジタル信号Vdの絶対値が、段階的に予め設定された複数の判定基準値のどの判定基準値の範囲に属するかによって、差分増幅値Vが大であるか、差分増幅値Vが中であるか、差分増幅値Vが小であるか、差分増幅値Vが極めて小であるかが段階的に判定される。なお、本実施形態では、上述した判定基準値を大、中、小、極めて小の4段階に設定しているが、判定基準値を3段階以下や5段階以上に設定してもよい。
次に、差分増幅値Vの大きさに対応するように予め設定された複数の補正信号から判定後の差分増幅値Vの大きさに対応する補正信号を決定して(S5)、この決定した補正信号をD/A変換器70に出力し(S6)、第二センサ12に入力される入力電圧を変更する。つまり、補正手段40は、第一センサ11と第二センサ12の初期出力信号の誤差に起因する比較値の誤差を低減するために、比較値の誤差すなわち差分増幅値Vが大きい場合には、第二センサ12に大きい補正信号を入力し、逆に差分増幅値Vが小さい場合には、第二センサ12に小さい補正信号を入力する。この場合、補正手段40は、ステップS6において、差分増幅値Vのデジタル信号Vdがプラスの値であるかマイナスの値であるかを判別し、差分増幅値Vのデジタル信号Vdがプラスの値の場合には、このプラスの値を打ち消すような補正信号をD/A変換器70に出力し、差分増幅値Vのデジタル信号Vdがマイナスの値の場合には、このマイナスの値を打ち消すような補正信号をD/A変換器70に出力する。
そして、補正手段40は、初期補正信号により補正されたセンサ10の差分増幅値Vのデジタル信号Vdを再度取得し(S7)、デジタル信号Vdが予め設定された所定値以下になって差分増幅値Vが予め設定された所定値以下になった場合には(S8,YES)、一連の補正制御を終了する。デジタル信号Vdが所定値以下にならず差分増幅値Vが所定値以下にならなかった場合には(S8,NO)、再度取得されたデジタル信号Vdから差分増幅値Vの大きさを判定し(S4)、補正信号の大きさを決定し(S5)、補正信号を出力し(S6)、補正後の差分増幅値Vのデジタル信号Vdを取得して(S7)、デジタル信号Vdが所定値以下になって差分増幅値Vが所定値以下となったか再び判別される(S8)。これらのS4〜S8のステップを差分増幅値Vが減衰して所定値以下になるまで自動的に繰り返し、差分増幅値Vが所定値以下になった場合には(S8,YES)、一連の補正制御を終了する。なお、一連の補正制御が終了すると、差分増幅値Vが所定値以下になったときの補正信号の値が制御部80に記憶され、指令手段50が再度操作されるまで制御部80に記憶された補正信号が補正手段40からD/A変換器70を介して第二センサ12に入力され続ける。
上述したように、差分増幅値Vの大きさを段階的に判定して補正信号の大きさを決定するように構成することで、差分増幅値Vの大きさを反映した段階的な補正信号をD/A変換器70に出力して第二センサ12に入力される電圧を段階的に変更することができ、センサ10の差分増幅値Vを迅速に減衰して所定値以下に低減することができる。
なお、本実施形態では、指令手段50により、補正手段40による補正制御の実行が開始されるが、操作スイッチ201の操作により電源をオンにすると同時に、自動的に補正手段40による補正制御が実行されるように構成してもよい。また、制御部80にタイマー機能を持たせ、一定時間毎に自動的に補正手段40による補正制御が実行されるように構成してもよい。さらに、作業者が指令手段50を操作せずに電子パネルの検査を開始しようとした場合等に、ブザー51やランプ52等の報知部で作業者に補正手段40による補正制御の実行が行われていないことを警告するように構成してもよい。
〔太陽電池パネルの検査〕
上記実施形態の検査装置100を用いた、太陽電池パネル300の検査について以下に説明する。図4は、本発明に係る電子パネルの検査装置で太陽光電池パネルを検査する場合の使用環境に関する説明図である。検査装置100は、通電回路を有する電子パネルであれば、電子パネルの配線や電子回路における断線や、劣化状態を検査対象とすることができ、特に、屋外に設置された太陽電池パネル300を好適に検査することができる。屋外に設置する太陽電池パネル300を検査する磁気センサを用いた検査装置を開発するうえで、大きな課題として、自然界に存在する地磁気と、磁気センサ間に存在するオフセット電圧の誤差の二点がある。地磁気の影響及びセンサ10の初期出力電圧の誤差に関して以下に詳細に説明する。
上記実施形態の検査装置100を用いた、太陽電池パネル300の検査について以下に説明する。図4は、本発明に係る電子パネルの検査装置で太陽光電池パネルを検査する場合の使用環境に関する説明図である。検査装置100は、通電回路を有する電子パネルであれば、電子パネルの配線や電子回路における断線や、劣化状態を検査対象とすることができ、特に、屋外に設置された太陽電池パネル300を好適に検査することができる。屋外に設置する太陽電池パネル300を検査する磁気センサを用いた検査装置を開発するうえで、大きな課題として、自然界に存在する地磁気と、磁気センサ間に存在するオフセット電圧の誤差の二点がある。地磁気の影響及びセンサ10の初期出力電圧の誤差に関して以下に詳細に説明する。
地球Eは大きな磁石であり、南極付近がN極、北極付近がS極となる。このため、磁力線(地磁気)は南半球から出て北半球に戻る。地球E全体で見ると、地磁気による磁界は地球Eを取り囲むように形成されている。地磁気の強さは、地球Eの緯度により異なる。地磁気の大きさは、赤道付近では小さく、高緯度になるほど大きくなる。日本の場合、屋外において約0.5ガウスの地磁気を検出し得る。また、太陽電池パネル300は、通常、太陽光が効率的に当たる方向、すなわち、南に向けて設置される。そうすると、地磁気は、図4に示すように、太陽電池パネル300に対して略上方から侵入することになり、太陽電池パネル300は、地磁気の影響を受けることになる。つまり、通電時に発生する磁気を利用して太陽電池パネル300の検査を行う場合、自然界の地磁気の値は決して無視できるものではない。従って、太陽電池パネル300を構成する太陽電池回路303の一つに不具合が生じ、出力電圧が低下していると、太陽電池回路303の通電によって発生する磁気が地磁気に埋没し、目的の磁気を正確に検出することができない虞がある。
センサ10は、磁気が作用しない状態でも電圧が発生する初期出力電圧を有している。この初期出力電圧は、オフセット電圧といわれ、センサ10の夫々が有する入力信号に対する誤差となる。当該オフセット電圧は、製造過程において等しくなるように製造されるが、トランジスタ等の製造過程で生じるばらつき等により、センサ10の夫々でオフセット電圧にばらつきが生じる。上記実施形態でも述べたように、太陽電池パネルの検査にセンサ10として磁気センサを用いる場合、センサ10は、検出した磁気を電圧に変換し、当該電圧を300〜600倍に増幅して出力するため、一対のセンサ10のオフセット電圧の誤差も当該倍率だけ増幅されることになる。従って、一対のセンサ10を用いて太陽電池パネル300の通電状態の検査を行う場合、一対のセンサ10のオフセット電圧の誤差を補正しないと、精度の高い検査を行うことが困難な場合がある。
本実施形態の検査装置100では、一対のセンサ10を用いるとともに、補正手段40により一対のセンサ10のオフセット電圧の誤差を補正することで、地磁気の影響を排除しながら、精度の高い太陽電池パネル300の通電状態に関する検査を行うことを可能にしている。センサ10のオフセット電圧の補正に関しては、上述したとおりであるため、説明は省略し、以下に太陽電池パネル300の通電状態に関する検査について説明する。
図5は、太陽電池パネルの検査時における本発明に係る電子パネルの検査装置の一部を示す図であり、(a)は、電子パネルの検査装置の概略構成図であり、(b)は、磁気センサの使用態様の説明図であり、(c)は、検査結果を例示するチャートである。太陽電池パネル300は、複数の太陽光発電セル301をバスバー302(302a,302b)で接続してなる太陽電池回路303と、当該太陽電池回路303を保護する保護ガラス304とから構成されている。一つの太陽光発電セル301のサイズは、約150mm×約150mmである。バスバー302のサイズは、幅が約3mm、厚さが約0.1mmである。保護ガラス304の厚みLは、太陽電池パネル300の種類によるが、通常1〜5mm程度である。太陽電池パネル300に太陽光が当たると、太陽光発電セル301が発電し、バスバー302(302a,302b)に電流が流れる。例えば、図面右側のバスバー302aには手前側から奥側に電流が流れ、図面左側のバスバー302bには奥側から手前側に電流が流れる場合、バスバー302aの周囲には、右ネジの法則に従い、図中一点鎖線矢印で示すように時計回り方向に同心円状の磁界(磁気)が発生する。この磁気を検出するため、検査装置100を保護ガラス304の表面に当接させる。太陽電池パネル300に太陽光が当たっている場合、センサ10は、上述の時計回り方向の同心円状の磁気に晒されると同時に、自然界の地磁気にも晒される。つまり、センサ10には、太陽電池パネル300側から発生する磁気と、地磁気とのベクトル和が作用することになる。センサ10に作用する太陽電池パネル300側からの磁気をM1とし、地磁気をM2とすると、本実施形態の場合、磁気M1は、第一センサ11に対して実質的に鉛直上向きの方向に作用し、第二センサ12に対して実質的に鉛直下向きの方向に作用するとみなすことができる。従って、第一センサ11及び第二センサ12に作用する磁気M1は、図5(a)中の実線矢印で示される。一方、地磁気M2は、第一センサ11及び第二センサ12に対して実質的に鉛直下向きの方向に作用する。従って、第一センサ11及び第二センサ12に作用する地磁気M2は、図5(a)中の破線矢印で示される。そうすると、第一センサ11には磁気M1が地磁気M2で弱められた磁気(M1−M2)が作用し、第二センサ12には磁気M1が地磁気M2で増強された磁気(M1+M2)が作用する。太陽電池パネル300の検査を行う場合、地磁気M2の影響を排除しなければ、正確な磁気M1を評価することはできない。
検査対象である太陽電池パネル300は、自然界の地磁気が存在する屋外に設置されており、7個×2列=14個の太陽光発電セル301をバスバー302で直列接続することにより一組の太陽電池回路303を形成し、これを三組並設している。各太陽電池回路303にはバイパスダイオード305が接続されている。これにより、各太陽電池回路303を構成する太陽光発電セル301又はバスバー302に異常又は不具合が発生すると、当該異常又は不具合を含有する太陽電池回路303には電流が全く流れないか、あるいは殆ど流れないように構成されている。
本実施形態では、検査対象の太陽電池パネル300において、右上の太陽光発電セル301aに欠陥(断線)が生じているものとする。一対のセンサ10は、太陽電池回路303のバスバー302を横切るように走査される。比較値算出手段20は、バスバー302(302a,302b)の発生する磁気の大きさに基づいて一対のセンサ10から入力された電圧(Va,Vb)の差分(Va−Vb)を算出し、当該差分値を任意倍率に増幅して出力電圧として出力する差分増幅器である。差分増幅器であるところの比較値算出手段20の機能を、図2及び図5(a)を参照しながら説明する。例えば、太陽電池パネル300側からの磁気M1の大きさを1.0ガウスとし、地磁気の大きさを0.5ガウスとした場合、鉛直下向きを正方向とすると、第一センサ11には−1.0+0.5=−0.5ガウスの磁気が作用し、第二センサ12には1.0+0.5=1.5ガウスの磁気が作用する。第一センサ11及び第二センサ12に発生する電圧は、磁気の大きさに比例する。係数をpとすると、第一センサ11には−0.5p(V)の電圧Vaが発生し、第二センサ12には1.5p(V)の電圧Vbが発生する。従って、比較値算出手段20には、第一センサ11から−0.5p(V)の電圧Vaが入力され、第二センサ12から1.5p(V)の電圧Vbが入力され、両者の差分(−0.5p−1.5p=−2.0p)が算出される。両者の差分を取っているため、地磁気に起因する磁気値(0.5ガウス)は第一センサ11と第二センサ12との間で相殺され、太陽電池回路303の状態の判定には影響しない。ちなみに、地磁気が存在しない場合でも、両者の差分は−1.0p−1.0p=−2.0pとなるため、地磁気が存在する場合の結果と変わりがないことが理解される。差分は任意倍率(×q/p)に増幅され、差分増幅値Vとして−2.0qが生成し、出力される。差分増幅値VはA/D変換器60に送信され、差分増幅値Vとして−2.0qの値をデジタル信号Vdに変換して、判定手段30に送信する。判定手段30は、太陽電池回路303の通電状態を判定する。この判定は、例えば、A/D変換器60で変換されたデジタル信号Vdの絶対値を、予め設定した電子パネルの通電状態に応じた設定値と比較することにより、電子パネルの配線や電子回路における断線、劣化状態を判定する。尚、第一センサ11と第二センサ12の初期出力電圧に誤差がある場合には、上述した電圧Va,Vbに誤差が生じ、それらの差分に誤差が生じるのであるが、上述した例では既に補正手段40による補正が実行されているため、第一センサ11と第二センサ12の初期出力電圧の誤差が太陽電池回路303の状態の判定には影響していない。
検査結果は、図5(c)のようなチャートとして得られる。このチャートは、図5(b)の太陽電池パネル300の検査結果を反映したものである。右上の太陽光発電セル301aは欠陥(断線)を有しているため、太陽電池回路303aには電流が流れない。従って、太陽電池回路303aに含まれるバスバー302からは磁気が発生せず、センサ10は太陽電池回路303aには反応しない。これは、チャートの破線で囲った領域にパルス信号(磁気信号)が現れないことで理解される。一方、太陽電池回路303b,303cは正常であるため、それらに含まれるバスバー302からは磁気が発生し、センサ10は太陽電池回路303b,303cに反応する。これは、チャート上の対応箇所にパルス信号が現れることで理解される。検査結果は、総合的又は部分的に判断される。本実施形態の場合、太陽電池回路303a〜303cのうち太陽電池回路303aのみに異常が認められ、これにより太陽電池パネル300全体の出力は2/3に低下する。このため、この太陽電池パネル300は全体として「故障」と判定することができる。一方、太陽電池回路単位で判定を行っても構わない。すなわち、太陽電池回路303aのみを異常と判定する。この場合、太陽電池回路303aを新品と交換すればよい。このように、本実施形態の検査方法によれば、太陽電池パネル300を全体又は太陽電池回路単位で適切に検査することができる。
上記実施形態の検査装置100を使用し、本発明の検査方法に従って、実際に太陽電池パネルの検査を行った。センサ10は、アナログデバイス株式会社製のホール素子と計装回路を備えた一対のリニア出力磁界センサAD22151を使用して、検査装置100を構成した。AD22151の入力端子には、10ビット分解能のD/A変換器70を接続し、補正信号に応じた可変電圧を入力している。検査対象の太陽電池パネルとして、京セラ株式会社製の6インチの太陽電池パネル(型番R421−1)を使用した。当該太陽電池パネルは、縦7×横6=42個の太陽光発電セルをバスバーで直列接続した太陽電池回路を有しており、短絡電流(Isc)は7.69Aである。バスバーの一部を断線させた太陽電池パネルを屋外の直射日光に暴露すると、約5.0Aの出力があった。そこで、太陽電池パネルの外部出力を短絡させ、本発明の検査装置を用いて、検査を実施した。検査前に磁界センサのオフセット電圧の誤差を補正した検査装置と、補正しなかった検査装置を用いて検査したところ、オフセット電圧の誤差を補正した検査装置の方が、正確にバスバーの断線箇所(不良箇所)を特定することができた。
〔別実施形態〕
(1)上記実施形態では、一対のセンサ10のうちの一方の第二センサ12に補正信号を入力して第二センサ12の初期出力信号を補正するように構成した例を示したが、第一センサ11及び第二センサ12の両方に補正信号を入力して第一センサ11及び第二センサ12の両方の初期出力信号を補正するように構成してもよい。この場合、第二センサ12と同様に第一センサ11を初期出力信号可変式に構成するとともに、制御部80の補正手段40からの補正信号をD/A変換器70を介して第一センサ11に入力するように構成すればよい。
(1)上記実施形態では、一対のセンサ10のうちの一方の第二センサ12に補正信号を入力して第二センサ12の初期出力信号を補正するように構成した例を示したが、第一センサ11及び第二センサ12の両方に補正信号を入力して第一センサ11及び第二センサ12の両方の初期出力信号を補正するように構成してもよい。この場合、第二センサ12と同様に第一センサ11を初期出力信号可変式に構成するとともに、制御部80の補正手段40からの補正信号をD/A変換器70を介して第一センサ11に入力するように構成すればよい。
(2)上記実施形態では、比較値算出手段20から出力されたアナログ信号をA/D変換器60によりデジタル信号に変換して制御部80に入力するように構成し、制御部80の補正手段40から出力されたデジタル信号をD/A変換器70によりアナログ信号に変換して第二センサ12に入力するように構成した例を示したが、A/D変換器60及びD/A変換器70を省略する構成を採用してもよい。この場合、制御部80においてアナログ信号を入出力可能に構成するとともに、制御部80においてアナログ/デジタルの変換機能を具備すればよい。
(3)上記実施形態では、比較値算出手段20を差分増幅器で構成した例を示したが、一対のセンサ10の出力信号の比較値を算出できるものであれば比較値算出手段20として異なる構成を採用してもよい。具体的には、例えば一対のセンサ10の出力信号の差分を算出し増幅しない差分算出器で比較値算出手段20を構成してもよく、例えば一対のセンサ10の出力信号を制御部80に直接入力して制御部80が比較値算出手段として機能するように構成してもよい。
(4)上記実施形態では、差分増幅値Vの大きさを段階的に判定して補正信号の大きさを決定するように構成した例を示したが、差分増幅値Vの大きさに比例した補正信号の大きさを演算して、差分増幅値Vの大きさに比例した補正信号をD/A変換器70を介して第二センサ12に入力するように構成してもよい。
(5)上記実施形態では、指令手段50が操作されると補正手段40にて予め設定された初期補正信号をD/A変換器70に出力して、初期補正信号を第二センサ12に入力した時の差分増幅値Vのデジタル信号Vdを取得するように構成した例を示したが、初期補正信号を出力せずに指令手段50が操作されたときの差分増幅値Vのデジタル信号Vdを直接取得するように構成してもよい。
(6)上記実施形態では、差分増幅値Vが所定値以下になった場合には一連の補正制御を終了するように構成した例を示したが、指令手段50が操作されてから予め設定された所定時間経過すると自動的に一連の補正制御を終了するように構成してもよく、指令手段50が操作されてから予め設定された所定回数の補正信号の入力が終わると自動的に一連の補正制御を終了するように構成してもよい。
(7)上記実施形態では、一対のセンサ10を磁気センサで構成した例を示したが、電子パネルの配線や電子回路が通電することにより発生する物理量を検出できるのであれば磁気センサ以外の異なるセンサを採用してもよく、例えば物理量として光度や温度を検出できる光センサや温度センサを採用してもよい。電子パネルの配線や電子回路が断線、劣化している場合、電子パネルに通電した場合に生じる断線箇所又は劣化箇所の微弱な発光や温度上昇を光センサや温度センサで検出することができる。
本発明の電子パネルの検査装置は、電子表示パネルや太陽電池パネルの通電状態を検査する検査装置に利用可能である。さらに、太陽電池パネルでは、自然界の地磁気が存在する屋外に設置されたものに対しても利用可能である。
10 センサ
11 第一センサ
12 第二センサ
20 比較値算出手段
30 判定手段
40 補正手段
50 指令手段
70 D/A変換器
100 電子パネルの検査装置
300 太陽電池パネル
11 第一センサ
12 第二センサ
20 比較値算出手段
30 判定手段
40 補正手段
50 指令手段
70 D/A変換器
100 電子パネルの検査装置
300 太陽電池パネル
Claims (7)
- 電子パネルの通電状態を検査する電子パネルの検査装置であって、
前記電子パネルの通電状態の変化を示す物理量に応じた信号を出力する一対のセンサと、前記一対のセンサの出力信号の比較値を算出する比較値算出手段と、前記比較値算出手段により算出された比較値に基づいて前記電子パネルの通電状態を判定する判定手段と、を備え、前記比較値算出手段は、物理量に応じた変化の方向が異なる前記一対のセンサの出力信号から前記比較値を算出するものであり、
前記比較値算出手段により算出された比較値に基づいて前記一対のセンサの少なくとも一方のセンサに補正信号を入力して非検査時における前記比較値を低減するように前記補正信号が入力されたセンサの初期出力信号を補正する補正手段を備えてある電子パネルの検査装置。 - 前記補正手段が、非検査時における前記比較値の大きさに対応した前記補正信号を前記一対のセンサの少なくとも一方のセンサに入力するように構成されている請求項1に記載の電子パネルの検査装置。
- 前記補正手段が、前記補正信号を入力することで変更された比較値の大きさに応じて前記補正信号の大きさを変更して前記一対のセンサの少なくとも一方のセンサに入力するように構成されている請求項1又は2に記載の電子パネルの検査装置。
- 前記補正手段の作動を手動操作にて指令する指令手段を備え、
前記補正手段が、前記指令手段の手動操作によって前記補正信号の入力又は変更を開始し、前記補正信号の大きさの変更を自動的に繰り返して、前記比較値が所定値にまで低減すると前記補正信号の変更を自動的に終了するように構成されている請求項3に記載の電子パネルの検査装置。 - 前記比較値算出手段が、前記一対のセンサの出力信号の差分を算出しかつ増幅した前記比較値を出力する差分増幅器で構成されている請求項1〜4のいずれか一項に記載の電子パネルの検査装置。
- 前記一対のセンサの少なくとも一方のセンサが、センサ用電源とは別の電源から入力される入力信号の電圧を変更することにより前記初期出力信号を変更できるように構成され、
前記補正手段が、前記一対のセンサの少なくとも一方のセンサに入力する前記補正信号として前記入力信号の電圧を変更するように構成されている請求項1〜5のいずれか一項に記載の電子パネルの検査装置。 - 前記電子パネルが、太陽電池パネルであり、前記一対のセンサが、前記太陽電池パネルの通電時に発生する磁気を検出する一対の磁気センサである請求項1〜6のいずれか一項に記載の電子パネルの検査装置。
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