JP5893411B2 - 電圧測定装置および電圧測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、電圧検出用抵抗の端子間に生じる電圧の検出値に基づいて測定対象体の電圧値を測定する電圧測定装置および電圧測定方法に関するものである。

この種の電圧測定装置として、実開平５−３８５７８号公報に開示された電池テスタ（以下、単に「テスタ」ともいう）が知られている。このテスタは、表示部としてのＬＣＤ、測定対象体に接続される２つプローブ（端子）、電圧検出用の２つの抵抗（以下、「検出用抵抗」）、およびＣＰＵなどを備えて構成されている。このテスタを用いて測定対象体としての電池の電圧値を測定する際には、テスタの各プローブと電池の各電極とを接続する。この際に、各プローブ間の電圧（つまり、電池の電圧）が、２つの検出用抵抗によって分圧されて、その分圧電圧をＣＰＵが入力する。次いで、ＣＰＵが入力した電圧をデジタル値に変換する。続いて、ＣＰＵは、そのデジタル値に基づく電圧値をＬＣＤに表示させる。

この場合、例えば電池のように、出力抵抗値（内部抵抗値）が大きな測定対象体の電圧値を測定するときには、出力抵抗の影響を低減して電圧値を正確に測定するために、電圧測定装置の入力抵抗（内部抵抗）が大きい方が好ましい。このため、この種の電圧測定装置では、一般的に、抵抗値が大きい（例えば、１０ＭΩ程度の）検出用抵抗が用いられている。一方、例えば、電源との接続および非接続が不明な２つの電気配線間の電圧値を測定して、電源と電気配線との接続および非接続を判別する場合のように、出力抵抗値が大きくかつ誘導ノイズが発生し易い測定対象体の電圧値を測定するときには、誘導ノイズの影響を低減して電圧値を正しく測定するために、電圧測定装置の入力抵抗が小さい方が好ましい。このため、このような形態での電圧測定が可能な電圧測定装置では、出力抵抗値が大きい測定対象体の電圧値を測定するときには、抵抗値が比較的小さい（例えば、１ｋΩ程度の）抵抗（以下、「補助抵抗」ともいう）を上記した検出用抵抗に並列に接続して全体としての抵抗値を引き下げることによって誘導ノイズの影響を低減している。

ここで、検出用抵抗と補助抵抗とを並列接続させた状態で、上記した２つの電気配線間の電圧値を測定する際に、電気配線に電圧が供給されているときには、抵抗値が小さい補助抵抗に大きな電流が流れることとなる。このため、通常の抵抗を補助抵抗として用いる場合には、定格電力が十分に大きく、大電流に耐え得る抵抗を用いる必要があるが、定格電力が大きな抵抗は体積も大きく、回路全体が大形化するなどの問題点が発生することがある。このような問題点の発生を回避するため、発明者は、ＰＴＣ型のサーミスタ（温度上昇によって抵抗値が上昇するタイプのサーミスタ）を補助抵抗として用いる電圧測定装置を既に開発している。この場合、サーミスタは小型であっても、大きな電流が流れたときに抵抗値が上昇して破損が防止されるため、上記した回路構成上の問題点の発生を回避することができる。

実開平５−３８５７８号公報（第１４−２０頁、第１１図）

ところが、発明者が既に開発している上記の電圧測定装置には、改善すべき以下の課題がある。すなわち、上記の電圧測定装置では、出力抵抗値が小さい測定対象体の電圧値を測定するときには、検出用抵抗とサーミスタとを並列接続させる。この場合、上記したように、サーミスタに大きな電流が流れたときには、その抵抗値が上昇する。しかしながら、抵抗値が上昇するまでには多少の時間を要するため、例えば、漏電ブレーカを介して電源に接続されている電気配線と、アースに接続されている電気配線とに各プローブをそれぞれ接続したときには、サーミスタの抵抗値が上昇する以前に大きな電流が漏電ブレーカを通ってアースに流れ、漏電ブレーカがトリップするおそれがあるという課題が存在する。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、出力抵抗値が大きい測定対象体の電圧測定および出力抵抗値が小さい測定対象体の電圧測定の双方を可能としつつ電気配線の電圧測定時における漏電ブレーカのトリップを防止し得る電圧測定装置および電圧測定方法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記載の電圧測定装置は、入力抵抗回路を有して測定対象体に接続された当該入力抵抗回路の端子間に生じる電圧を検出する検出部と、当該検出された検出値に基づいて前記測定対象体の電圧値を測定する測定処理を実行する処理部とを備えた電圧測定装置であって、前記入力抵抗回路は、複数の電圧検出用抵抗を備えて当該各電圧検出用抵抗の接続切り替えによって前記端子間の抵抗値を変更可能に構成され、第１モードと、第２モードとを選択可能に構成されると共に、直流電圧を測定対象とする直流電圧測定モードと、交流電圧を測定対象とする交流電圧測定モードとを選択可能に構成され、前記処理部は、前記端子間の抵抗値を異ならせて前記検出部によって複数回検出された複数の前記検出値に基づいて前記測定対象体の出力抵抗値を特定すると共に、前記検出部の入力抵抗値を予め決められた規定値としたときの前記測定対象体の電圧値を前記特定した出力抵抗値に基づいて算出する処理を前記測定処理として実行し、前記第１モードが選択されたときには、前記規定値を第１の値としたときの前記測定対象体の電圧値を算出する第１処理を前記測定処理として実行し、前記第２モードが選択されたときには、前記規定値を前記第１の値よりも小さい第２の値としたときの前記測定対象体の電圧値を算出する第２処理を前記測定処理として実行し、前記直流電圧測定モードが選択されているときには前記第１モードが選択されたとして前記第１測定処理を実行し、前記交流測定モードが選択されている状態において前記特定した出力抵抗値が予め決められたしきい値以上のときには前記第２モードが選択されたとして前記第２測定処理を実行し、前記交流測定モードが選択されている状態において前記特定した出力抵抗値が前記しきい値未満のときには前記第１モードが選択されたとして前記第１測定処理を実行する。

また、請求項２記載の電圧測定装置は、請求項１記載の電圧測定装置において、前記処理部は、前記出力抵抗値に対応させて予め決められた前記測定対象体の状態を示す情報を表示部に表示させる。

また、請求項３記載の電圧測定方法は、測定対象体に接続された入力抵抗回路の端子間に生じる電圧を検出し、当該検出した検出値に基づいて前記測定対象体の電圧値を測定する測定処理を実行する電圧測定方法であって、複数の電圧検出用抵抗を備えて構成された前記入力抵抗回路における当該各電圧検出用抵抗の接続切り替えによって前記端子間の抵抗値を異ならせて複数回検出した複数の前記検出値に基づいて前記測定対象体の出力抵抗値を特定すると共に、前記端子間の電圧を検出する検出部の入力抵抗値を予め決められた規定値としたときの前記測定対象体の電圧値を前記特定した出力抵抗値に基づいて算出する処理を前記測定処理として実行し、第１モードが選択されたときには、前記規定値を第１の値としたときの前記測定対象体の電圧値を算出する第１処理を前記測定処理として実行し、第２モードが選択されたときには、前記規定値を前記第１の値よりも小さい第２の値としたときの前記測定対象体の電圧値を算出する第２処理を前記測定処理として実行し、直流電圧を測定対象とする直流電圧測定モードが選択されているときには前記第１モードが選択されたとして前記第１測定処理を実行し、前記交流測定モードが選択されている状態において前記特定した出力抵抗値が予め決められたしきい値以上のときには前記第２モードが選択されたとして前記第２測定処理を実行し、交流電圧を測定対象とする交流測定モードが選択されている状態において前記特定した出力抵抗値が前記しきい値未満のときには前記第１モードが選択されたとして前記第１測定処理を実行する。

請求項１記載の電圧測定装置、および請求項３記載の電圧方法では、入力抵抗回路の端子間の抵抗値を異ならせて端子間の電圧値を複数回検出し、その複数の検出値に基づいて測定対象体の出力抵抗値を特定すると共に、検出部の入力抵抗値を規定値としたときの測定対象体の電圧値を、特定した出力抵抗値に基づいて算出する処理を実行する。つまり、この電圧測定装置および電圧測定方法では、検出部の入力抵抗を実際とは異なる計算上の規定値とした（仮定した）ときの理論上の測定対象体の電圧値を算出することができる。このため、この電圧測定装置および電圧測定方法によれば、漏電ブレーカがトリップするような電流（比較的大きな電流）が流れない程度の比較的大きな抵抗値を有する抵抗を用いて出力抵抗値が大きい測定対象体および出力抵抗値が小さい測定対象体の双方についての電圧値を測定することができる。

したがって、この電圧測定装置および電圧測定方法によれば、例えば、漏電ブレーカを介して電源装置に接続されている電気配線、およびアースに接続されている電気配線にプローブを接続した場合においても、漏電ブレーカのトリップを確実に防止することができる。また、一般的に、出力抵抗値が大きい測定対象体の電圧値を正確に測定するには、検出部の入力抵抗値、つまり入力抵抗回路の抵抗値を出力抵抗値よりも十分に大きくする必要があるが、抵抗値を大きくするにも限界がある。これに対して、この電圧測定装置および電圧測定方法では、測定対象体の電圧値を算出する際の規定値を任意の大きさに規定することができるため、規定値を測定対象体の出力抵抗値よりも十分に大きな値に規定するだけで、入力抵抗回路の実際の抵抗値がそれほど大きくない場合においても、検出部の入力抵抗を規定値とした（仮定した）ときの測定対象体の理論上の電圧値を算出することができる。したがって、この電圧測定装置によれば、出力抵抗値が大きい測定対象体の電圧値を正確に測定することができる。

また、この電圧測定装置および電圧測定方法によれば、第１モードと第２モードとを選択可能として、第１モードが選択されたときに第１の値を用いて電圧値を測定する第１測定処理を実行し、第２モードが選択されたときに第２の値を用いて電圧値を測定する第２測定処理を実行することにより、出力抵抗値が大きい測定対象体の電圧値を算出するときには第１モードを選択し、出力抵抗値が小さい測定対象体の電圧値を算出するときには第２モードを選択することで、出力抵抗値が大きい測定対象体の電圧値、および出力抵抗値が小さい測定対象体の電圧値の双方を正確に算出することができる。

また、この電圧測定装置および電圧測定方法では、直流電圧測定モードが選択されているときには第１モードが選択されたとして第１測定処理を実行し、交流測定モードが選択されている状態において出力抵抗値がしきい値以上のときには第２モードが選択されたとして第２測定処理を実行し、交流測定モードが選択されている状態において出力抵抗値がしきい値未満のときには第１モードが選択されたとして第１測定処理を実行する。このため、この電圧測定装置および電圧測定方法によれば、測定対象体の出力抵抗値に応じて、その測定対象体に適したモードを自動選択させることができるため、測定対象体の出力抵抗値の大小が不明な場合や、どのモードが測定対象体に適しているのかを使用者が判断するのが困難な場合においても、適正なモードで電圧測定を行うことができる。

また、請求項２記載の電圧測定装置によれば、出力抵抗値に対応させて予め決められた測定対象体の状態を示す情報を表示部に表示させることにより、測定した測定対象体の電圧値を表示させるだけでは、測定対象体の状態を認識するのが困難な使用者に対して、測定対象体の状態を確実に認識させることができる。

電圧測定装置１の構成を示す構成図である。 電圧測定装置１の斜視図である。 電圧測定装置１の使用方法を説明する説明図である。

以下、電圧測定装置および電圧測定方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

最初に、電圧測定装置１の構成について、図面を参照して説明する。図１に示す電圧測定装置１は、電圧測定装置の一例であって、測定対象体の電圧値（例えば、同図に示す電池２００の電圧値や、図３に示す電気配線３０１ａ〜３０１ｄ（以下、区別しないときには「電気配線３０１」ともいう）間の電圧値）を測定可能に構成されている。具体的には、電圧測定装置１は、図１に示すように、本体部２と、本体部２に接続可能に構成された一対のプローブ３，３とを備えて構成されている。

本体部２は、図１に示すように、検出部１１、処理部１２、操作部１３、記憶部１４および表示部１５を備えて構成されている。

検出部１１は、入力抵抗回路２１、スイッチ２２および検出回路２３を備えて構成されている。入力抵抗回路２１は、直列接続された複数（例えば３つ）の抵抗（電圧検出用抵抗）３１ａ〜３１ｃ（以下、区別しないときには「抵抗３１」ともいう）を備えて構成されている。

スイッチ２２は、抵抗３１ａおよび抵抗３１ｃの間において抵抗３１ｂと並列に接続されている。このスイッチ２２は、オン・オフの切り替えによって抵抗３１ａと抵抗３１ｃとの接続（抵抗３１ｂの短絡）および接続解除を行い、これによって入力抵抗回路２１における２つの端子２１ａ，２１ｂ（図１参照）の間の抵抗値を変更する機能を有している。具体的には、この検出部１１では、抵抗３１ａ〜３１ｃの抵抗値をそれぞれＲ１〜Ｒ３とすると、スイッチ２２がオン状態のときには、抵抗３１ｂが短絡されて抵抗３１ａ，３１ｃが接続される。この状態では、端子２１ａ，２１ｂ間の抵抗値（以下、スイッチ２２がオン状態のときの端子２１ａ，２１ｂ間の抵抗値を「抵抗値ＲＬ」ともいう）は（Ｒ１＋Ｒ３）となる。一方、スイッチ２２がオフ状態のときには、抵抗３１ｂの短絡が解除されて抵抗３１ａ，３１ｃの接続も解除される。この状態では、端子２１ａ，２１ｂ間の抵抗値（以下、スイッチ２２がオフ状態のときの端子２１ａ，２１ｂ間の抵抗値を「抵抗値ＲＨ」ともいう）は（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）となる。

検出回路２３は、一例として、各抵抗３１ａ〜３１ｃのうちの１つ（この例では、抵抗３１ｃ）の両端に生じる電圧の電圧値（つまり、入力抵抗回路２１における端子２１ａ，２１ｂ間の電圧の分圧値）に基づいて端子２１ａ，２１ｂ間の電圧を検出する（以下、検出した電圧値を「検出値」ともいう）。

処理部１２は、検出部１１によって検出された検出値（入力抵抗回路２１における端子２１ａ，２１ｂ間の電圧値）に基づいて測定対象体の電圧値（表示部１５に表示させる表示用の電圧値であって、以下「表示電圧値ＶＤ」ともいう）を測定する測定処理を実行する。この場合、処理部１２は、この測定処理において、スイッチ２２のオン・オフの切り替えを制御して、端子２１ａ，２１ｂ間の抵抗値を異ならせ、複数の異なる抵抗値毎に検出した（つまり、複数回検出した）複数の検出値に基づいて測定対象体の出力抵抗（出力インピーダンス）の抵抗値（以下、「出力抵抗値ＲＳ」ともいう）を特定する。また、処理部１２は、この測定処理において、検出部１１の入力抵抗（入力インピーダンス）の抵抗値（以下、「入力抵抗値」ともいう）を予め決められた規定値Ｒｉとしたとき（仮定したとき）の測定対象体についての表示電圧値ＶＤを、特定した出力抵抗値ＲＳを用いて算出する。つまり、この電圧測定装置１では、検出部１１の入力抵抗値を、実際の入力抵抗値とは異なる計算上の入力抵抗値としたときの理論上の電圧値を測定対象体についての表示電圧値ＶＤとして算出する。

この場合、従来の電圧測定装置では、出力抵抗値ＲＳが小さい測定対象体の電圧測定を行う際に、抵抗値が十分に小さい抵抗やサーミスタを並列接続して入力抵抗を低くしているため、図３に示すように、漏電ブレーカ３０２を介して電源装置４００に接続されている電気配線３０１ａ、およびアースに接続されている電気配線３０１ｃにプローブ３，３をそれぞれ接続したときには、大きな電流が漏電ブレーカ３０２を通ってアースに流れ、これによって漏電ブレーカ３０２がトリップする不都合が生じる。これに対して、この電圧測定装置１では、上記のように計算上の（理論上の）電圧値を測定しているため、抵抗値がある程度大きい（漏電ブレーカ３０２がトリップする電流（例えば、１５ｍＡ）が流れない程度の）抵抗を用いて測定処理を実行することができる。このため、この電圧測定装置１では、上記のようにプローブ３，３を電気配線３０１，３０１に接続した場合においても、漏電ブレーカ３０２のトリップを確実に防止することが可能となっている。

また、この電圧測定装置１では、出力抵抗値ＲＳが大きい測定対象体の電圧測定に適した第１モード（高入力抵抗モード）と、出力抵抗値ＲＳが小さい測定対象体の電圧測定に適した第２モード（低入力抵抗モード）とを選択することが可能となっており、処理部１２は、第１モードが選択されたときには、第１測定処理処理（第１処理に相当する）を測定処理として実行し、第２モードが選択されたときには、第２測定処理（第２処理に相当する）を測定処理として実行する。この場合、第１モードに対応する上記した規定値Ｒｉ（第１の値に相当し、以下、「第１規定値Ｒｉ１」ともいう）が大きな値（一例として、１０００ＧΩ）に予め決められており、処理部１２は、第１測定処理において、入力抵抗の値を第１規定値Ｒｉ１としたときの測定対象体についての表示電圧値ＶＤを算出する。また、第２モードに対応する上記した入力抵抗の規定値Ｒｉ（第２の値に相当し、以下、「第２規定値Ｒｉ２」ともいう）が小さな値（第１規定値Ｒｉ１よりも小さな値であつて、一例として、１ｋΩ）に予め決められており、処理部１２は、第２測定処理において、入力抵抗の値を第２規定値Ｒｉ２としたときの測定対象体についての表示電圧値ＶＤを算出する。

また、処理部１２は、表示部１５を制御して、測定処理において測定した測定対象体についての表示電圧値ＶＤを表示させる。

操作部１３は、図２に示すように、本体部２の正面パネルに配設された電源スイッチ５１やモード切り替えスイッチ５２などの各種のスイッチを備えて構成され、各スイッチが操作されたときに操作信号を出力する。記憶部１４は、処理部１２の制御に従い、検出部１１によって検出された検出値（入力抵抗回路２１における端子２１ａ，２１ｂ間の電圧値）や、処理部１２によって実行される測定処理において特定される測定対象体の出力抵抗値ＲＳなどを記憶する。

表示部１５は、一例として、図２に示すように、本体部２の正面パネルに配設された液晶ディスプレイで構成され、処理部１２の制御に従って各種の数値や情報を表示する。

次に、電圧測定装置１を用いて測定対象体についての表示電圧値ＶＤを測定する電圧測定方法およびその際の電圧測定装置１の動作について、図面を参照して説明する。なお、この電圧測定装置１では、初期状態において検出部１１のスイッチ２２（図１参照）がオフ状態となっているものとする。また、上記した第１規定値Ｒｉ１が１０００ＧΩに予め決められ、第２規定値Ｒｉ２が１ｋΩに予め決められているものとする。また、検出部１１の入力抵抗回路２１を構成する抵抗３１ａの抵抗値Ｒ１が８．９９ＭΩで、抵抗３１ｂの抵抗値Ｒ２が１ＭΩで、抵抗３１ｃの抵抗値Ｒ３が１０ｋΩであるものとする。

最初に、測定対象体としての出力抵抗値ＲＳが大きな電池２００（図１参照）についての表示電圧値ＶＤを電圧測定装置１を用いて測定する例について説明する。まず、操作部１３の電源スイッチ５１（図２参照）を操作して電源を投入した後に、モード切り替えスイッチ５２（同図参照）を操作して測定モードを選択する。この場合、出力抵抗値ＲＳが大きい測定対象体の電圧測定に適した第１モード（高入力抵抗モード）を選択する。

次いで、図１に示すように、プローブ３，３を電池２００の各端子にそれぞれ接続する。この際に、検出部１１における入力抵抗回路２１の端子２１ａ，２１ｂ間に電圧が印加され、検出回路２３が、抵抗３１ｃの両端間の電圧値に基づいて端子２１ａ，２１ｂ間の電圧値を検出し、処理部１２が、その検出値を記憶部１４に記憶させる。この場合、初期状態では、スイッチ２２がオフ状態のため、端子２１ａ，２１ｂ間の抵抗値をＲＨとすると、ＲＨ＝Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３（この例では、１０ＭΩ）となり、抵抗３１ｃの両端の電圧値をＶＣＨとし、端子２１ａ，２１ｂ間の電圧値（検出値）をＶＨとすると、ＶＨは次の式（１）から算出される。
ＶＨ＝ＶＣＨ×（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）／Ｒ３・・・式（１）

次いで、処理部１２は、検出部１１のスイッチ２２を切り替え制御してオン状態に移行させる。続いて、処理部１２は、スイッチ２２がオン状態に切り替わった状態で検出部１１によって検出された入力抵抗回路２１における端子２１ａ，２１ｂ間の検出値を記憶部１４に記憶させる。この場合、スイッチ２２がオン状態で、抵抗３１ｂが短絡されて抵抗３１ａ，３１ｃが接続されているため、端子２１ａ，２１ｂ間の抵抗値をＲＬとすると、ＲＬ＝Ｒ１＋Ｒ３（この例では、９ＭΩ）となり、抵抗３１ｃの両端の電圧値をＶＣＬとし、端子２１ａ，２１ｂ間の電圧値（検出値）をＶＬとすると、ＶＬは次の式（２）から算出される。
ＶＬ＝ＶＣＬ×（Ｒ１＋Ｒ３）／Ｒ３・・・式（２）

次いで、処理部１２は、測定処理を実行する。この測定処理では、処理部１２は、上記のようにして、端子２１ａ，２１ｂ間の抵抗値を異ならせて複数回（上記の例では２回）検出された複数（２つ）の検出値ＶＨ，ＶＬに基づき、電池２００の出力抵抗値ＲＳを特定する。この場合、出力抵抗値ＲＳは、上記したＲＨ、ＲＬ、ＶＨ、ＶＬを用いた次の式（３）から算出される。
ＲＳ＝（（（ＶＬ／ＶＨ）−１）×ＲＨ）／（１−（ＶＬ／ＶＨ）×（ＲＨ／ＲＬ））・・・式（３）

続いて、処理部１２は、検出部の入力抵抗を予め決められた規定値Ｒｉとしたとき（仮定したとき）の電池２００についての表示電圧値ＶＤを、上記した出力抵抗値ＲＳ、抵抗値ＲＨ，ＲＬおよび検出値ＶＨ，ＶＬに基づいて算出する。

具体的には、出力抵抗値ＲＳを０Ωと仮定したときの電池２００の電圧値（つまり、電池２００の起電力）を算出する。この場合、この電圧値をＶＳとすると、ＶＳは、上記したＲＳ、ＲＨ、ＶＨを用いた次の式（４）から算出される。
ＶＳ＝（（ＲＳ／ＲＨ）＋１）×ＶＨ・・・式（４）
次いで、上記したＲＳ、ＶＳ、Ｒｉを用いた次の式（５）から表示電圧値ＶＤを算出する。
ＶＤ＝（Ｒｉ／（ＲＳ＋Ｒｉ））ＶＳ・・・式（５）

この例では、第１モードが選択されているため、処理部１２は、上記した式（５）内のＲｉに第１規定値Ｒｉ１として規定されている「１０００ＧΩ」を代入して表示電圧値ＶＤを測定（算出）する第１測定処理を実行する。この場合、式（５）から明らかなように、表示電圧値ＶＤの値は、規定値Ｒｉが大きいほど上記した電圧値ＶＳに近似する。このため、この例のように第１規定値Ｒｉ１を十分大きな値に予め決めたときには、第１モードが選択されているときに実行される第１測定処理において、出力抵抗値ＲＳを０Ωと仮定したときの電池２００の電圧値（起電力）ＶＳとほぼ同じ電圧値が表示電圧値ＶＤとして測定される。したがって、処理部１２がこの第１測定処理を実行することにより、測定対象体についての表示電圧値ＶＤを正確に測定することができる。

次いで、処理部１２は、検出部１１のスイッチ２２を切り替え制御してオフ状態（初期状態）に移行させる。続いて、処理部１２は、表示部１５を制御して、測定した表示電圧値ＶＤを表示させる。この場合、選択されている第１モードを示す情報や第１規定値Ｒｉ１の値を表示電圧値ＶＤと共に表示させることもできる。

次に、図３に示す電源装置（交流電源）４００との接続および非接続が不明な電気配線３０１を測定対象体として、電気配線３０１，３０１間の電圧値を電圧測定装置１を用いて測定し、その測定値から電源装置４００と電気配線３０１との接続および非接続を判別する例について説明する。

まず、操作部１３のモード切り替えスイッチ５２を操作して測定モードを選択する。この場合、電気配線３０１や電源装置４００は一般的に出力抵抗値ＲＳが低いため（１ｋΩ程度）、このような測定対象体の電圧測定に適した第２モード（低入力抵抗モード）を選択する。

次いで、図３に示すように、例えば、２つの電気配線３０１ａ，３０１ｂにプローブ３，３をそれぞれ接続する。この際に、電気配線３０１ａ，３０１ｂが電源装置４００に接続されているとき（活線状態のとき）には、入力抵抗回路２１の端子２１ａ，２１ｂ間に電圧が印加されて、検出回路２３が抵抗３１ｃの両端間の電圧値を検出する。続いて、検出部１１が、上記した式（１）から入力抵抗回路２１における端子２１ａ，２１ｂ間の電圧値を検出し、処理部１２がその検出値ＶＨを記憶部１４に記憶させる。

次いで、処理部１２は、検出部１１のスイッチ２２を切り替え制御してオン状態に移行させる。続いて、検出部１１が、上記した式（２）から入力抵抗回路２１における端子２１ａ，２１ｂ間の電圧を検出し、処理部１２が、その検出値ＶＬを記憶部１４に記憶させる。次いで、処理部１２は、測定処理を実行する。この場合、処理部１２は、検出された２つの検出値ＶＨ，ＶＬに基づき、上記した式（３）から３０１ａ，３０１ｂ間の出力抵抗値ＲＳを特定する。

続いて、処理部１２は、上記した式（４）および式（５）から、電気配線３０１ａ，３０１ｂ間の表示電圧値ＶＤを算出する。この例では、第２モードが選択されているため、処理部１２は、上記した式（５）内のＲｉに第２規定値Ｒｉ２として規定されている「１ｋΩ」を代入して表示電圧値ＶＤを測定（算出）する第２測定処理を実行する。次いで、処理部１２は、表示部１５を制御して、測定した表示電圧値ＶＤを表示させる。この場合、選択されている第２モードを示す情報や第２規定値Ｒｉ２の値を表示電圧値ＶＤと共に表示させることもできる。

ここで、この電圧測定装置１では、抵抗値がある程度大きい（この例では、９ＭΩまたは１０ＭΩ）入力抵抗回路２１を用いて第２測定処理を実行している。このため、この電圧測定装置１では、抵抗値が小さい抵抗やサーミスタを用いて第２測定処理を実行する構成とは異なり、図３に示すように、漏電ブレーカ３０２を介して電源装置４００に接続されている電気配線３０１ａ、およびアースに接続されている電気配線３０１ｃにプローブ３，３を接続した場合においても、漏電ブレーカ３０２のトリップを確実に防止することが可能となっている。

また、プローブ３，３を２つの電気配線３０１，３０１にそれぞれ接続した際に、各電気配線３０１，３０１の一方または双方が電源装置４００に接続されていないとき（例えば、図３に破線で示すように、一方のプローブ３を電気配線３０１ｄに接続したとき）には、入力抵抗回路２１の端子２１ａ，２１ｂ間に電圧が印加されないため、検出部１１によって検出される検出値ＶＨ，ＶＬが「０Ｖ」（または、ほぼ０Ｖ）となる。このときには、処理部１２は、表示電圧値ＶＤを「０Ｖ」と測定してその表示電圧値ＶＤを表示させる。

一方、電気配線３０１が電源装置４００に接続されていない場合であっても、誘導ノイズが発生しているときには、その誘導ノイズに起因する電圧が入力抵抗回路２１の端子２１ａ，２１ｂ間に印加される。この際には、検出回路２３が抵抗３１ｃの両端間の電圧値を検出し、処理部１２が、スイッチ２２の切り替えによって端子２１ａ，２１ｂ間の抵抗値を異ならせて２回検出した端子２１ａ，２１ｂ間の検出値ＶＨ，ＶＬに基づき、上記した式（３）から電気配線３０１の出力抵抗値ＲＳを特定する。

続いて、処理部１２は、第２測定処理を実行して、上記した式（４）および式（５）から、電気配線３０１，３０１間の表示電圧値ＶＤを算出する。次いで、処理部１２は、表示部１５を制御して、測定した表示電圧値ＶＤを表示させる。この場合、小さな値に予め決められている第２規定値Ｒｉ２を式（５）に代入するため、式（５）から算出される表示電圧値ＶＤが、式（４）によって算出される電圧値ＶＳ（誘導ノイズに起因する電圧値）よりも小さな値となる。つまり、誘導ノイズの影響が低減される。したがって、処理部１２がこの第２測定処理を実行することにより、測定対象体についての表示電圧値ＶＤを正確に測定することができる。続いて、処理部１２は、表示部１５を制御して、表示電圧値ＶＤを表示させる。

このように、この電圧測定装置１および電圧測定方法では、入力抵抗回路２１の端子２１ａ，２１ｂ間の抵抗値を異ならせて端子２１ａ，２１ｂ間の電圧値を複数回検出し、その複数の検出値に基づいて測定対象体の出力抵抗値ＲＳを特定すると共に、検出部１１の入力抵抗値を規定値Ｒｉとしたときの測定対象体についての表示電圧値ＶＤを、特定した出力抵抗値ＲＳに基づいて算出する処理を実行する。つまり、この電圧測定装置１および電圧測定方法では、検出部１１の入力抵抗を実際とは異なる計算上の規定値Ｒｉとした（仮定した）ときの理論上の表示電圧値ＶＤを算出することができる。このため、この電圧測定装置１および電圧測定方法によれば、漏電ブレーカ３０２がトリップするような電流（比較的大きな電流）が流れない程度の比較的大きな抵抗値を有する抵抗３１ａ〜３１ｃを用いて出力抵抗値ＲＳが大きい測定対象体および出力抵抗値ＲＳが小さい測定対象体の双方についての電圧値（表示電圧値ＶＤ）を測定することができる。

したがって、この電圧測定装置１および電圧測定方法によれば、漏電ブレーカ３０２を介して電源装置４００に接続されている電気配線３０１ａ、およびアースに接続されている電気配線３０１ｃにプローブ３，３を接続した場合においても、漏電ブレーカ３０２のトリップを確実に防止することができる。また、一般的に、出力抵抗値ＲＳが大きい測定対象体の表示電圧値ＶＤを正確に測定するには、検出部１１の入力抵抗値、つまり入力抵抗回路２１の抵抗値ＲＨ，ＲＬを出力抵抗値ＲＳよりも十分に大きくする必要があるが、抵抗値ＲＨ，ＲＬを大きくするにも限界がある。これに対して、この電圧測定装置１および電圧測定方法では、表示電圧値ＶＤを算出する際の規定値Ｒｉを任意の大きさに規定することができるため、規定値Ｒｉを測定対象体の出力抵抗値ＲＳよりも十分に大きな値に規定するだけで、入力抵抗回路２１の実際の抵抗値ＲＨ，ＲＬがそれほど大きくない場合においても、検出部１１の入力抵抗を規定値Ｒｉとした（仮定した）ときの理論上の表示電圧値ＶＤを算出することができる。したがって、この電圧測定装置１および電圧測定方法によれば、出力抵抗値ＲＳが大きい測定対象体の表示電圧値ＶＤを正確に測定することができる。

また、この電圧測定装置１および電圧測定方法によれば、第１モード（高入力抵抗モード）と第２モード（低入力抵抗モード）とを選択可能として、第１モードが選択されたときに第１規定値Ｒｉ１を用いて表示電圧値ＶＤを測定する第１測定処理を実行し、第２モードが選択されたときに第２規定値Ｒｉ２を用いて表示電圧値ＶＤを測定する第２測定処理を実行することにより、出力抵抗値ＲＳが大きい測定対象体の電圧値を算出するときには第１モードを選択し、出力抵抗値ＲＳが小さい測定対象体の電圧値を算出するときには第２モードを選択することで、出力抵抗値ＲＳが大きい測定対象体の電圧値、および出力抵抗値ＲＳが小さい測定対象体の電圧値の双方を正確に算出することができる。

なお、電圧測定装置および電圧測定方法は、上記の構成および方法に限定されない。例えば、第１モードおよび第２モードを測定者が切り替える構成および方法について上記したが、第１モードおよび第２モードを処理部１２が切り替える構成および方法、つまり、第１モードおよび第２モードが自動的に切り替わる構成および方法を採用することもできる。この構成および方法では、直流電圧を測定対象とする直流電圧測定モードと、交流電圧を測定対象とする交流電圧測定モードとを使用者が選択可能な操作部を備えている。また、この構成および方法では、操作部１３の操作によって直流電圧測定モードが選択されているときには、処理部１２が、常に第１モードが選択されたとして第１測定処理を実行する。一方、操作部１３の操作によって交流測定モードが選択されている状態では、処理部１２は、上記した式（３）から特定（算出）した出力抵抗値ＲＳが予め決められたしきい値（一例として、電気配線３０１や電源装置４００の一般的な出力抵抗値ＲＳである１ｋΩ）以上のときに、第２モードが選択されたとして第２測定処理を実行し、特定した出力抵抗値ＲＳがしきい値未満のときには第１モードが選択されたとして第１測定処理を実行する。

具体的には、交流を発生する電源装置４００の出力抵抗値ＲＳは、一般的に最大で１ｋΩ程度であるため、上記の式（３）で算出した出力抵抗値ＲＳの理論値がしきい値として規定した１ｋΩ以上のときには、式（３）に用いられる端子２１ａ，２１ｂ間の検出値ＶＨ，ＶＬがノイズの影響を受けた異常値である可能性がある。つまり、このときには、電気配線３０１が電源装置４００に接続されておらず、かつ誘導ノイズが発生している可能性がある。このため、このときには、出力抵抗値ＲＳが小さい測定対象体の電圧測定に適した第２モードを自動的に選択する。このような構成および方法を採用することにより、測定対象体の出力抵抗値ＲＳに応じて、その測定対象体（その出力抵抗値ＲＳ）に適したモードを自動選択させることができるため、測定対象体の出力抵抗値ＲＳの大小が不明な場合や、どのモードが測定対象体に適しているのかを使用者が判断するのが困難な場合においても、適正なモードで測定を行うことができる。

また、測定対象体の出力抵抗値ＲＳに対応させて予め決められた情報であって、測定対象体の状態を示す情報を表示部１５に表示させる構成を採用することもできる。具体的には、上記したように、交流を発生する電源装置４００は、一般的に最大で１ｋΩ程度であるため、出力抵抗値ＲＳの理論値が１ｋΩよりも大きいときには、電気配線３０１が電源装置４００に接続されておらず、かつ誘導ノイズが発生している可能性がある。このため、算出した出力抵抗値ＲＳがしきい値として規定した１ｋΩ以上のときには、その電気配線３０１が電源装置４００に接続されておらず、かつノイズが発生している旨を示す情報を表示する。このような構成および方法を採用することで、表示電圧値ＶＤを表示させるだけでは、測定対象体の状態を認識するのが困難な使用者に対して、測定対象体の状態を確実に認識させることができる。

また、第１規定値Ｒｉ１を１０００ＧΩに規定した例について上記したが、第１規定値Ｒｉ１は任意の値に規定することができる。例えば、第１規定値Ｒｉ１を無限大の大きさに規定する構成および方法を採用することができる。また、第２規定値Ｒｉ２を１ｋΩに規定した例について上記したが、第２規定値Ｒｉ２についても、第１規定値Ｒｉ１よりも小さい任意の値に規定することができる。

１ 電圧測定装置
１１ 検出部
１２ 処理部
１３ 操作部
１４ 記憶部
１５ 表示部
２１ 入力抵抗回路
２１ａ，２１ｂ 端子
２２ スイッチ
２３ 検出回路
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ 抵抗
ＲＨ，ＲＬ 抵抗値
Ｒｉ 規定値
Ｒｉ１ 第１規定値
Ｒｉ２ 第２規定値
ＲＳ 出力抵抗値
ＶＤ 表示電圧値
ＶＨ，ＶＬ 検出値
ＶＳ 電圧値

Claims (3)

1. 入力抵抗回路を有して測定対象体に接続された当該入力抵抗回路の端子間に生じる電圧を検出する検出部と、当該検出された検出値に基づいて前記測定対象体の電圧値を測定する測定処理を実行する処理部とを備えた電圧測定装置であって、
   前記入力抵抗回路は、複数の電圧検出用抵抗を備えて当該各電圧検出用抵抗の接続切り替えによって前記端子間の抵抗値を変更可能に構成され、
   第１モードと、第２モードとを選択可能に構成されると共に、直流電圧を測定対象とする直流電圧測定モードと、交流電圧を測定対象とする交流電圧測定モードとを選択可能に構成され、
   前記処理部は、前記端子間の抵抗値を異ならせて前記検出部によって複数回検出された複数の前記検出値に基づいて前記測定対象体の出力抵抗値を特定すると共に、前記検出部の入力抵抗値を予め決められた規定値としたときの前記測定対象体の電圧値を前記特定した出力抵抗値に基づいて算出する処理を前記測定処理として実行し、前記第１モードが選択されたときには、前記規定値を第１の値としたときの前記測定対象体の電圧値を算出する第１処理を前記測定処理として実行し、前記第２モードが選択されたときには、前記規定値を前記第１の値よりも小さい第２の値としたときの前記測定対象体の電圧値を算出する第２処理を前記測定処理として実行し、前記直流電圧測定モードが選択されているときには前記第１モードが選択されたとして前記第１測定処理を実行し、前記交流測定モードが選択されている状態において前記特定した出力抵抗値が予め決められたしきい値以上のときには前記第２モードが選択されたとして前記第２測定処理を実行し、前記交流測定モードが選択されている状態において前記特定した出力抵抗値が前記しきい値未満のときには前記第１モードが選択されたとして前記第１測定処理を実行する電圧測定装置。
2. 前記処理部は、前記出力抵抗値に対応させて予め決められた前記測定対象体の状態を示す情報を表示部に表示させる請求項１記載の電圧測定装置。
3. 測定対象体に接続された入力抵抗回路の端子間に生じる電圧を検出し、当該検出した検出値に基づいて前記測定対象体の電圧値を測定する測定処理を実行する電圧測定方法であって、
   複数の電圧検出用抵抗を備えて構成された前記入力抵抗回路における当該各電圧検出用抵抗の接続切り替えによって前記端子間の抵抗値を異ならせて複数回検出した複数の前記検出値に基づいて前記測定対象体の出力抵抗値を特定すると共に、前記端子間の電圧を検出する検出部の入力抵抗値を予め決められた規定値としたときの前記測定対象体の電圧値を前記特定した出力抵抗値に基づいて算出する処理を前記測定処理として実行し、第１モードが選択されたときには、前記規定値を第１の値としたときの前記測定対象体の電圧値を算出する第１処理を前記測定処理として実行し、第２モードが選択されたときには、前記規定値を前記第１の値よりも小さい第２の値としたときの前記測定対象体の電圧値を算出する第２処理を前記測定処理として実行し、直流電圧を測定対象とする直流電圧測定モードが選択されているときには前記第１モードが選択されたとして前記第１測定処理を実行し、前記交流測定モードが選択されている状態において前記特定した出力抵抗値が予め決められたしきい値以上のときには前記第２モードが選択されたとして前記第２測定処理を実行し、交流電圧を測定対象とする交流測定モードが選択されている状態において前記特定した出力抵抗値が前記しきい値未満のときには前記第１モードが選択されたとして前記第１測定処理を実行する電圧測定方法。

Images