JP5323401B2 - 絶縁抵抗計 - Google Patents

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本発明は、測定対象体の抵抗値を指示する指示メータを備えた絶縁抵抗計に関するものである。
測定対象体の絶縁の良否を検査する際に用いられる測定器として、特開平9−119952号公報に開示された絶縁抵抗計が知られている。この絶縁抵抗計は、試験電圧出力回路、電流検出回路、対数増幅器および表示回路を備えて構成されている。この絶縁抵抗計では、試験電圧出力回路が、測定対象体(試験回路)に印加する電圧を出力し、電流検出回路が、その電圧の印加に伴って測定対象体に流れる電流を検出する。また、対数増幅器が、上記電圧と上記電流とを入力して対数目盛に対応する絶縁抵抗値(絶縁抵抗値の大きさに応じた指示用電流)を出力し、表示回路が、対数増幅器から出力された指示用電流に応じた絶縁抵抗値を表示する。この場合、電圧の印加に伴って測定対象体に流れる電流、つまり対数増幅器から出力される指示用電流は、絶縁抵抗値が大きいほど小さく、絶縁抵抗値が小さいほど大きいこととなる。また、表示回路として用いられる指示メータは、初期状態においては、図8に示すように、大きい(無限大の)抵抗値を示す部位(同図では右側の部位)に指針が位置し、絶縁抵抗が小さいほど(指示用電流が大きいほど)大きく回動するように(同図では左側に回動するように)構成されている。
一方、低抵抗の測定対象体の抵抗値測定(以下、「低抵抗測定」ともいう)をこの種の絶縁抵抗計を用いて行うことができると便利であるとの需用者の要望に応えるべく、低抵抗測定の機能を有した絶縁抵抗計が開発されている。この場合、低抵抗測定の機能を備えた絶縁抵抗計では、絶縁抵抗を測定する上記の各回路に加えて、測定用定電流を生成する定電流回路等を備えて構成されている。この場合、例えば、測定対象体と指示メータとを並列接続して測定用定電流を供給したときには、測定対象体の抵抗値が大きいほど、測定用定電流の分流分(指示用電流)が大きくなる。このため、この絶縁抵抗計では、低抵抗測定時においては、図9に示すように、抵抗値が大きいほど(指示用電流が大きいほど)指示メータの指針が大きく回動する(同図では左側に回動する)。
特開平9−119952号公報(第2−3頁、第1図)
ところが、低抵抗測定の機能を有している上記の絶縁抵抗計(以下、「低抵抗測定機能付き絶縁抵抗計」ともいう)には、改善すべき以下の課題がある。すなわち、上記の低抵抗測定機能付き絶縁抵抗計では、絶縁抵抗の測定時においては、抵抗値が小さいほど指示メータの指針が大きく回動し、低抵抗の測定時においては、抵抗値が大きいほど指示メータの指針が大きく回動する(上記の例ではいずれも左側に回動する)。このため、この低抵抗測定機能付き絶縁抵抗計では、指示メータのパネルに描かれている絶縁抵抗用の各スケール(図8,9における上側の2つのスケール)の目盛には右側から左側に向かって数値が降順で付され、低抵抗用のスケール(両図における下側の1つのスケール)の目盛には右側から左側に向かって数値が昇順で付されている。つまり、この低抵抗測定機能付き絶縁抵抗計では、測定レンジ(測定項目)によってスケールの目盛に付された数値の昇降順が異なっている。したがって、この低抵抗測定機能付き絶縁抵抗計には、例えば、図9に示すように、低抵抗の測定時において指針が「2Ω」を付した目盛よりもやや左側に位置しているときに、低抵抗が実際には2Ωよりも大きい値(この例では、2.1Ω)であるにも拘わらず、スケールの目盛に付された数値が絶縁抵抗用の各スケールと同様に降順に付されているものとの誤認を使用者に生じさせることに起因して、使用者が、指針によって指示された抵抗値を2Ωよりも小さい値(例えば、1.9Ω)に誤って読み取るおそれがあり、この点の改善が望まれている。
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、指示メータに指示された抵抗値の読み取り間違いを防止し得る絶縁抵抗計を提供することを主目的とする。
上記目的を達成すべく請求項1記載の絶縁抵抗計は、指示用電流の電流値が大きいほど大きな回動量で指針を回動させて抵抗値を指示する指示メータと、高抵抗の測定対象体の抵抗値に応じて当該抵抗値が小さいほど大きな電流値の前記指示用電流を出力することによって前記指示メータに当該抵抗値を指示させる高抵抗測定部と、低抵抗の測定対象体の抵抗値に応じて当該抵抗値が小さいほど大きな電流値の前記指示用電流を出力することによって前記指示メータに当該抵抗値を指示させる低抵抗測定部とを備え、前記高抵抗測定部は、測定用電圧を生成する測定用電圧生成部と、前記測定対象体に対する前記測定用電圧の印加に伴って当該測定対象体に流れる電流が大きいほど大きな電流値の前記指示用電流を出力する第1指示用電流出力部とを備えて構成され、前記低抵抗測定部は、測定用電流を生成する測定用電流生成部と、前記測定対象体に対する前記測定用電流の供給に伴って当該測定対象体に生じる電圧に所定の電圧を加算して反転増幅する反転加算回路および当該反転加算回路から出力される電圧を反転する反転回路を有して当該反転した電圧の絶対値に比例する電流値の電流であって当該測定対象体に生じる電圧が小さいほど大きな電流値の前記指示用電流を出力する第2指示用電流出力部とを備えて構成されている。
請求項1記載の絶縁抵抗計によれば、高抵抗測定部および低抵抗測定部のいずれもが、測定対象体の抵抗値が小さいほど大きな電流値の指示用電流を出力して指示メータの指針を大きな回動量で回動させることにより、高抵抗の測定対象体および低抵抗の測定対象体のいずれの測定対象体の抵抗値を測定する際においても、抵抗値が大きいときには指示メータの指針を左右いずれか一方側に位置させ、抵抗値が小さいときには指針を左右いずれか他方側に回動させることができる。したがって、この絶縁抵抗計によれば、測定レンジ(測定項目)に拘わらず、指示メータに描かれたスケールの目盛に同じ昇降順で数値を付すことができる結果、スケールの目盛に付された数値の昇降順が測定レンジによって異なることに起因する抵抗値の読み取り間違いを確実に防止することができる。
また、この絶縁抵抗計によれば、測定用電圧の印加に伴って測定対象体に流れる電流が大きいほど大きな電流値の指示用電流を出力する第1指示用電流出力部を備えて高抵抗測定部を構成し、測定用電流の供給に伴って測定対象体に生じる電圧が小さいほど大きな電流値の指示用電流を出力する第2指示用電流出力部を備えて低抵抗測定部を構成したことにより、高抵抗測定部が高抵抗の測定に適した測定用電圧を用いての指示用電流の出力を行い、低抵抗測定部が低抵抗の測定に適した測定用電流を用いての指示用電流の出力を行うため、高抵抗の測定対象体および低抵抗の測定対象体のいずれの測定対象体の抵抗値を測定する場合においても、その測定を正確に行うことができる。
以下、本発明に係る絶縁抵抗計の最良の形態について、添付図面を参照して説明する。
最初に、絶縁抵抗計1の構成について、図面を参照して説明する。図1に示す絶縁抵抗計1は、本発明に係る絶縁抵抗計の一例であって、測定対象体200の抵抗値Rの測定が可能に構成されている。具体的には、絶縁抵抗計1は、指示メータ2、高抵抗測定部3、低抵抗測定部4およびスイッチ5a,5b,5cを備えて構成されている。
指示メータ2は、高抵抗測定部3から出力される指示用電流Ii1および低抵抗測定部4から出力される指示用電流Ii2(以下、区別しないときには、「指示用電流Ii」ともいう)の各電流値に応じた回動量で指針2aを回動させて抵抗値Rを指示する(図6参照)。この場合、指示メータ2は、指示用電流Iiの電流値が大きいほど(後述するように、抵抗値Rが小さいほど)大きな回動量で指針を回動可能に構成されている。また、指示メータ2のパネルには、図6,7に示すように、複数種類の測定レンジ(測定項目)にそれぞれ対応する複数のスケールが描かれ(両図では、2種類の高抵抗レンジと1種類の低抵抗レンジが描かれ)、各スケールの目盛には、両図における右側から左側に向かって抵抗値Rを示す数値が降順で付されている。
高抵抗測定部3は、本発明における高抵抗測定部の一例であって、高抵抗(一例として、10kΩ以上)の測定対象体200の抵抗値Rを測定する際に、その抵抗値Rに応じた指示用電流Ii1を出力することにより、指示メータ2に抵抗値Rを指示させる。具体的には、高抵抗測定部3は、図1に示すように、測定用電圧生成部11および第1指示用電流出力部12を備えて構成されている。測定用電圧生成部11は、電池100の電池電圧を昇圧して測定用の高電圧(以下、「測定用電圧Vm」ともいう)を生成する。この場合、測定用電圧生成部11によって生成された測定用電圧Vmは、スイッチ5cおよびプローブ6(同図参照)を介して測定対象体200に印加される。
第1指示用電流出力部12は、測定用電圧Vmの印加に伴って測定対象体200に流れる電流Idを入力して検出すると共に、検出した電流Idが大きいほど大きな電流値の指示用電流Ii1を出力し、電流Idが小さいほど小さな電流値の指示用電流Ii1を出力する。この場合、測定対象体200の抵抗値Rが小さいほど電流Idが大きくなり、抵抗値Rが大きいほど電流Idが小さくなる。したがって、第1指示用電流出力部12は、抵抗値Rが小さいほど大きな電流値の指示用電流Ii1を出力し、抵抗値Rが大きいほど小さな電流値の指示用電流Ii1を出力する。なお、第1指示用電流出力部12は、指示メータ2のプラス端子(+端子)からマイナス端子(−端子)に向かう向き(つまり、第1指示用電流出力部12に流入する向き)の指示用電流Ii1を出力する。
低抵抗測定部4は、本発明における低抵抗測定部の一例であって、低抵抗(一例として、30Ω以下)の測定対象体200の抵抗値Rを測定する際に、その抵抗値Rに応じた指示用電流Iiを出力することにより、指示メータ2に抵抗値Rを指示させる。具体的には、低抵抗測定部4は、図1に示すように、測定用電流生成部13および第2指示用電流出力部14を備えて構成されている。測定用電流生成部13は、電池100を電源として用いて測定用の定電流(以下、「測定用電流Im」ともいう)を生成する。この場合、測定用電流生成部13によって生成された測定用電流Imは、スイッチ5aおよびプローブ6を介して測定対象体200に供給される。
第2指示用電流出力部14は、図2に示すように、反転加算回路21および反転回路22を備えて構成されている。反転加算回路21は、同図に示すように、オペアンプ31および抵抗41〜43を備えて構成されて、測定対象体200に対する測定用電流Imの供給に伴い、測定対象体200に生じる電圧V1に所定の電圧を加算する(以下、加算された電圧を「加算電圧」ともいう)と共に反転増幅する。反転回路22は、同図に示すように、オペアンプ32および抵抗44〜46を備えて構成されて、反転加算回路21から出力される電圧V2を反転(または反転増幅)する。
ここで、測定用電流Imの供給に伴って測定対象体200に生じる電圧V1の電圧値は、図3に示すように、測定対象体200の抵抗値Rが小さいほど小さく(例えば、抵抗値Rが0Ωのときに最小値0Vとなる)、抵抗値Rが大きいほど大きくなる。また、反転加算回路21から出力される電圧V2の電圧値は、図4に示すように、抵抗値Rが小さいほど(電圧V1が小さいほど)大きく(例えば、測定対象体200の抵抗値Rが0のときに上記した加算電圧と同じ電圧となる)、抵抗値Rが大きいほど小さくなる。さらに、反転回路22から出力される電圧V3の電圧値は、図5に示すように、負電圧であって、抵抗値Rが小さいほど(電圧V2が大きいほど)その絶対値が大きく(抵抗値Rが0のときに、その絶対値が上記した加算電圧と同じ電圧(または加算電圧を所定の利得で増幅した電圧値)となる)、抵抗値Rが大きいほどその絶対値が小さくなる。この場合、第2指示用電流出力部14(反転回路22)は、指示メータ2のプラス端子(+端子)からマイナス端子(−端子)に向かう向き(つまり、第2指示用電流出力部14に流入する向き)の指示用電流Ii2を、電圧V3の電圧値の絶対値に比例する電流値で出力する。つまり、第2指示用電流出力部14は、測定用電流Imの供給に伴って測定対象体200に生じる電圧V1が小さいほど(測定対象体200の抵抗値Rが小さいほど)大きな電流値の指示用電流Ii2を出力し、電圧V1が大きいほど(測定対象体200の抵抗値Rが大きいほど)小さな電流値の指示用電流Ii2を出力する。
スイッチ5a,5b,5cは、図外のレンジ切替えスイッチの操作に応じて互いに連動作動する。この場合、スイッチ5aは、第1指示用電流出力部12とプローブ6との接断(接続および切断)、並びに測定用電流生成部13とプローブ6との接断を行う。また、スイッチ5bは、第1指示用電流出力部12と指示メータ2との接断、および第2指示用電流出力部14と指示メータ2との接断を行う。また、スイッチ5cは、測定用電圧生成部11とプローブ6との接断、および基準電位(グランド)とプローブ6との接断を行う。
次に、絶縁抵抗計1を用いて、測定対象体200の抵抗値Rを測定する方法について、図面を参照して説明する。
この絶縁抵抗計1では、非使用状態においては、高抵抗測定部3の測定用電圧生成部11、および低抵抗測定部4の測定用電流生成部13に対する電池100の電池電圧の供給や、高抵抗測定部3の第1指示用電流出力部12、および低抵抗測定部4の第2指示用電流出力部14からの指示用電流Iiの出力が停止している。また、この絶縁抵抗計1では、指示用電流Iiが出力されていない状態では、指示メータ2の指針2aが無限大の抵抗値を示す位置(図6における右側)に位置している。
高抵抗の測定対象体200の抵抗値R(絶縁抵抗)を測定するときには、図外のレンジ切替えスイッチを操作して、測定レンジを高抵抗レンジに切り替える。この際に、図1に実線で示すように、スイッチ5aが、第1指示用電流出力部12とプローブ6とを接続し、スイッチ5bが、第1指示用電流出力部12と指示メータ2とを接続し、スイッチ5cが、測定用電圧生成部11とプローブ6とを接続する。次いで、図外のメジャースイッチをオン操作する。この際に、電池100の電池電圧が測定用電圧生成部11に供給され、測定用電圧生成部11が電池電圧を昇圧して測定用電圧Vmを生成する。
続いて、測定対象体200の両端部にプローブ6,6を接触させる。この際に、第1指示用電流出力部12が、測定用電圧Vmの印加に伴って測定対象体200に流れる電流Idを検出して、その電流Idに応じた大きさ(つまり抵抗値Rに応じた大きさ)の電流値の指示用電流Ii1を生成する。この場合、第1指示用電流出力部12は、上記したように、電流Idが大きいほど(抵抗値Rが小さいほど)大きな電流値の指示用電流Ii1を出力し、検出した電流Idが小さいほど(抵抗値Rが大きいほど)小さな電流値の指示用電流Ii1を出力する。
次いで、指示メータ2が第1指示用電流出力部12から出力された指示用電流Ii1の電流値の大きさに応じた回動量で指針2aを回動させる。続いて、指針2aによって指示される値を読み取る。この場合、上記したように、第1指示用電流出力部12は、抵抗値Rが小さいほど大きな電流値の指示用電流Iiを出力(流入)し、抵抗値Rが大きいほど小さな電流値の指示用電流Ii1を出力(流入)する。このため、測定対象体200の絶縁状態が良好で、その抵抗値Rが大きいときには、図6に示すように、指示メータ2の指針2aが同図における右側に位置し、測定対象体200の絶縁状態が良好ではなく、その抵抗値Rが小さいときには、図7に示すように、指示メータ2の指針2aが同図における左側(低抵抗値側)に回動する。
一方、低抵抗の測定対象体200の抵抗値Rを測定するときには、図外のレンジ切替えスイッチを操作して、測定レンジを低抵抗レンジに切り替える。この際に、図1に破線で示すように、スイッチ5aが、測定用電流生成部13とプローブ6とを接続し、スイッチ5bが、第2指示用電流出力部14と指示メータ2とを接続し、スイッチ5cが、基準電位とプローブ6とを接続する。次いで、図外のメジャースイッチをオン操作する。この際に、電池100の電池電圧が測定用電流生成部13に供給されて、測定用電流生成部13が測定用電流Imを生成する。
続いて、測定対象体200の両端部にプローブ6,6を接触させる。この際に、第2指示用電流出力部14の反転加算回路21が、測定用電流Imの供給に伴って測定対象体200に生じる電圧V1に加算電圧を加算すると共に反転増幅し、反転回路22が、反転加算回路21から出力される電圧V2を反転する。これにより、指示用電流Ii2が出力される。この場合、第2指示用電流出力部14は、上記したように、測定用電流Imの供給に伴って測定対象体200に生じる電圧V1が小さいほど(測定対象体200の抵抗値Rが小さいほど)大きな電流値の指示用電流Ii2を出力し、電圧V1が大きいほど(測定対象体200の抵抗値Rが大きいほど)小さな電流値の指示用電流Ii2を出力する。
次いで、指示メータ2が第2指示用電流出力部14から出力された指示用電流Ii2の電流値の大きさに応じた回動量で指針2aを回動させる。続いて、指針2aによって指示される値を読み取る。この場合、上記したように、第2指示用電流出力部14は、抵抗値Rが小さいほど大きな電流値の指示用電流Ii2を出力(流入)し、抵抗値Rが大きいほど小さな電流値の指示用電流Ii2を出力(流入)する。このため、測定対象体200の抵抗値Rが大きいときには、図6に示すように、指示メータ2の指針2aが同図における右側に位置し、抵抗値Rが小さいときには、図7に示すように、指示メータ2の指針2aが同図における左側(低抵抗値側)に回動する。つまり、この絶縁抵抗計1では、従来の絶縁抵抗計とは異なり、高抵抗の測定対象体200および低抵抗の測定対象体200のいずれの抵抗値Rを測定する際においても、抵抗値Rが小さいほど指示メータ2の指針2aが左側(低抵抗値側)に回動する。このため、この絶縁抵抗計1では、指示メータ2のパネルに描かれた各スケールの目盛には、測定レンジ(測定項目)に拘わらず、右側から左側に向かって数値が降順で付されている。したがって、この絶縁抵抗計1では、従来の絶縁抵抗計とは異なり、スケールの目盛に付された数値の昇降順が測定レンジによって異なることに起因する抵抗値Rの読み取り間違いを確実に防止することが可能となっている。
このように、この絶縁抵抗計1によれば、高抵抗測定部3および低抵抗測定部4のいずれもが、測定対象体200の抵抗値Rが小さいほど指示用電流Iiの電流値を大きくして指示メータ2の指針2aを大きな回動量で回動させることにより、高抵抗の測定対象体200および低抵抗の測定対象体200のいずれの測定対象体200の抵抗値Rを測定する際においても、抵抗値Rが大きいときには指示メータ2の指針2aを左右いずれか一方側(この例では右側)に位置させ、抵抗値Rが小さいときには指針2aを左右いずれか他方側(この例では左側)に回動させることができる。したがって、この絶縁抵抗計1によれば、測定レンジ(測定項目)に拘わらず、スケールの目盛に同じ昇降順で数値を付すことができる結果、スケールの目盛に付された数値の昇降順が測定レンジによって異なることに起因する抵抗値Rの読み取り間違いを確実に防止することができる。
また、この絶縁抵抗計1によれば、測定用電圧Vmの印加に伴って測定対象体200に流れる電流Idが大きいほど大きな電流値の指示用電流Ii1を出力する第1指示用電流出力部12を備えて高抵抗測定部3を構成し、測定用電流Imの供給に伴って測定対象体200に生じる電圧V1が小さいほど大きな電流値の指示用電流Ii2を出力する第2指示用電流出力部14を備えて低抵抗測定部4を構成したことにより、高抵抗測定部3が高抵抗の測定に適した測定用電圧Vmを用いての指示用電流Ii1の出力を行い、低抵抗測定部4が低抵抗の測定に適した測定用電流Imを用いての指示用電流Ii2の出力を行うため、高抵抗の測定対象体200および低抵抗の測定対象体200のいずれの測定対象体200の抵抗値Rを測定する場合においても、その測定を正確に行うことができる。
なお、本発明は、上記の構成に限定されない。例えば、非使用時(および抵抗値Rが大きい(無限大の)とき)において指針2aが右側に位置し、抵抗値Rが小さいときに指針2aが左側に回動する指示メータ2を例に挙げて説明したが、これとは逆向きに指針2aが回動する構成、つまり、非使用時(および抵抗値Rが大きい(無限大の)とき)において指針2aが左側に位置し、抵抗値Rが小さいときに指針2aが右側に回動する指示メータの構成を採用することもできる。また、指示メータ2のプラス端子を基準電位に接続した例について説明したが、指示メータ2のマイナス端子を基準電位に接続することもできる。この場合、例えば、第2指示用電流出力部14の反転回路22を削除または非反転回路とし、指示用電流Ii1が第1指示用電流出力部12から流出し、かつ指示用電流Ii2が第2指示用電流出力部14から流出する向きとなるように構成する。高抵抗測定部3、低抵抗測定部4およびプローブ6と、スイッチ5a,5bとの接続方法は上記した例に限定されない。例えば、高抵抗測定部3内の第1指示用電流出力部12をスイッチ5c側のプローブ6と測定用電圧生成部11との間に接続するなど、その接続方法を任意に変更することができる。
絶縁抵抗計1の構成を示す構成図である。 第2指示用電流出力部14の回路図である。 抵抗値Rと電圧V1との関係を説明するための説明図である。 抵抗値Rと電圧V2との関係を説明するための説明図である。 抵抗値Rと電圧V3との関係を説明するための説明図である。 指示メータ2の動きを説明するための第1の説明図である。 指示メータ2の動きを説明するための第2の説明図である。 従来の絶縁抵抗計における指示メータの動きを説明するための第1の説明図である。 従来の絶縁抵抗計における指示メータの動きを説明するための第2の説明図である。
符号の説明
1 絶縁抵抗計
2 指示メータ
2a 指針
3 高抵抗測定部
4 低抵抗測定部
11 測定用電圧生成部
12 第1指示用電流出力部
13 測定用電流生成部
14 第2指示用電流出力部
21 反転加算回路
22 反転回路
200 測定対象体
Id 電流
Ii1,Ii2 指示用電流
Im 測定用電流
R 抵抗値
V1,V2,V3 電圧
Vm 測定用電圧

Claims (1)

  1. 指示用電流の電流値が大きいほど大きな回動量で指針を回動させて抵抗値を指示する指示メータと、高抵抗の測定対象体の抵抗値に応じて当該抵抗値が小さいほど大きな電流値の前記指示用電流を出力することによって前記指示メータに当該抵抗値を指示させる高抵抗測定部と、低抵抗の測定対象体の抵抗値に応じて当該抵抗値が小さいほど大きな電流値の前記指示用電流を出力することによって前記指示メータに当該抵抗値を指示させる低抵抗測定部とを備え、
    前記高抵抗測定部は、測定用電圧を生成する測定用電圧生成部と、前記測定対象体に対する前記測定用電圧の印加に伴って当該測定対象体に流れる電流が大きいほど大きな電流値の前記指示用電流を出力する第1指示用電流出力部とを備えて構成され、
    前記低抵抗測定部は、測定用電流を生成する測定用電流生成部と、前記測定対象体に対する前記測定用電流の供給に伴って当該測定対象体に生じる電圧に所定の電圧を加算して反転増幅する反転加算回路および当該反転加算回路から出力される電圧を反転する反転回路を有して当該反転した電圧の絶対値に比例する電流値の電流であって当該測定対象体に生じる電圧が小さいほど大きな電流値の前記指示用電流を出力する第2指示用電流出力部とを備えて構成されている絶縁抵抗計。
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