JPH01180464A

JPH01180464A - コンデンサ測定器

Info

Publication number: JPH01180464A
Application number: JP63005353A
Authority: JP
Inventors: Aisuke Shimizu; 清水　愛典
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-01-12
Filing date: 1988-01-12
Publication date: 1989-07-18

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（Ａ）産業上の利用分野この発明は、比較的に静電容量の大きいコンデンサの静
電容量を多輩生産ラインで早い時間で測定するコンデン
サ測定器に関するものである。

、（Ｂ）従来の技術従来の静電容量の測定は（１）交流電圧の電源に接続したコンデンサの電流から
測定する方法。

（２）無電圧から特定の電圧に充電する時間から測定す
る方法。

（３）特定の電圧に充電しておき、放電し第２の特定の
電圧になる時間から測定する方法。

（４）既知抵抗器と供試コンデンサによる発振回路の発
振周期から測定する方法等がある。

（Ｃ）発明が解決しようとする問題点前記（Ｂ）に記述した従来の技術の問題点の各項目につ
いて記す。

（１）項は交流電圧のｇ＆源にコンデンサを接続した位
相によって、過度現象が生じ定常状態になるまで測定値
が安定しないため時間がかかる。

（２）項は多盆生産ラインの前の工程でなんらかの電気
的試験が行なわれていた場合残留電圧があって、無電圧
とはいいきれない、従って、完全に放電させる必要があ
るため、放電のための時間がかかる。

（３）項は特定の電圧に確実充電するためにはコンデン
サの静電容量が大きい場答、相当長い時間を必要とする
。

（４）項は発振回路がコンデンサの静電容量が大きい場
合、充電と放電の大きい電流を流せる電子回路の容量が
必要になり、回路の内部抵抗が測定誤差を生ずる原因に
なる。

（Ｄ）問題を解決するための手段本発明は前記（Ｃ）の（２）項と（３）項の測定方法を
改善することによって問題を解決しようと゛するもので
ある。

本発明の基本的な考え方は特定の電圧（例えば定格電圧
）に充電して実施するのではなく、試験電圧や任意の電
圧で行なうことができる。このことによって、検査の前
の工程で引加された電圧の残留電圧をそのまま利用する
ことができ、検査の高速化をすることができる。

第１図は本発明の測定器の入力となる部分の回路である
。供試コンデンサ１の内部は概略、実コンデンサ２と直
列分の損失を与える等価内部抵抗分３（以下内部抵抗と
云う）が接続される。本来、実コンデンサに並列の洩れ
電流を流す抵抗器があるが、一般に非常に大きい値の抵
抗値となるため、ここでは無視する。（既知放電抵抗器
５の抵抗値が極めて小さいため）供試コンデンサの一方の端子は接続点ａを経由してスイ
ッチ４に接続され、さらに、既知放電抵抗器５に接続さ
れている。供試コン、デンサの他の一端は接続点すを経
由して、既知放電抵抗器５の他の一端に接続されている
。さらに、スイッチを閉じた前後の端子ａｂ間の電圧を
検出するため回路（以下検出回路と云う）を端子ａから
実コンデンサの静電容量に比べ非常に小さい静電容量（
測定誤差を小さくするため）の検出用コンデンサ６を接
続し接続点Ｃを経由して、検出用抵抗器７を接続し接続
点すに接続する。なお、供試コンデンサ側の時定数Ｃ・
　（ｒ　＋　Ｒ）より検出回路の時定数Ｃｄ・　（Ｒｄ
＋Ｒ）は非常に小さくするよう検出用抵抗ｓ７の抵抗値
Ｒｄは選択される０時定数に関する代数は次ぎに記す。

この第１図について１代数的に・説明するために次に□
その代数の意味を記す、　　　　　・Ｖｔ５Ｓ実コンデ
ンサに充電されている任意の電圧　　［ｖ］ＶｔＯ：スイッチを閉じた直後の電圧　［Ｖ］Ｖ　ｔｌ
：放電の課程の第−点目の電圧　［Ｖ］Ｖｔ２：放電の
課程の第二魚目の電圧　［Ｖ］ΔＶ：スイッチを閉じた
前後の供試コンデンサの両端の電圧差、または、スイッ
チを閉じた直後の検出抵抗器の両端の電圧　［Ｖ］Ｃ：
実コンデンサの静電容ｆｆｉ　　［：Ｆ］Ｃｄ：検出コ
ンデンサの静電容ｆｆｉ　　［Ｆ］ｒ　：供試コンデン
サの内部抵抗値　［Ω］Ｒ：既知放電抵抗器の抵抗値　
［ΩコＲｄ：検出抵抗器の抵抗値　［Ω］ｔｓ：スイッチを閉じるまでの時間　［Ｓ　ｅ　ｃ、　
］ＬＯ：スイッチを閉じた時間　［Ｓ　ｅ　ｃｌＬｌ：
放電の課程の第−点目の時間［Ｓｅｃ］ｔ２：放電の課
程の第二魚目の時間［Ｓ　ｅ　ｃ］Δｔ：ｔｌからＬ２
までの時間　［Ｓ　ｅ　ｃ］Ｃ］内は単位である。

第２図はこの放電の課程の供試コンデンサの端子電圧を
時間的に示した図である。この図について、前記の代数
を使って以下に関係式を示す。

スイッチを時間ｔｏで閉じた直後の電圧ＶｔＯはｖｔＯ
＝Ｒ−ｖｔｓ／（ｒ十Ｒ）・・・・・・　（１）である
、この（１）式より。

ｒ＝　（Ｖｔｓ−ＶｔＯ）　　・Ｒ／Ｖｔ０−　＠　＠
　＠　ｍ　　（２）となる、スイッチを閉じることによ
って、検出抵抗器の両端の電圧をΔＶとすると ΔＶ＝Ｖｔｓ−ＶｔＯ・・・・・・・・・・・　（３）
となり、この（３）式より、ＶＬＯはまた次ぎの式でも
表せる。

Ｖｔ０＝Ｖｔｓ−ΔＶ・・・・・・・・・・・　（４）
（４）式と（３）式を使って（２）式を表すと、ｒ＝Δ
ｖ−Ｒ／（ｖｔｓ−Δｖ）・・・・・　（５）とも表せ
る。この（５）式は後で説明する測定の方法に関係する
ためここに示した。（第４図）以とで供試コンデンサの
内部抵抗ｒが求められたことになる。

次ぎに第２図において、スイッチを閉じてからの供試コ
ンデンサの放電課程の電圧を代数を用いて求める。ｔｌ
からし２の間の放電の課程の電圧Ｖｔ、１とＶｔ２の関
係式は次のようになる。

Ｖｔ２＝　Ｖｔｌ・ｅ　ｘ　ｐ　［−Δｔ　／　（Ｃ・
（ｒ　＋　Ｒ））コ・・・・・・・・・・（６）この（６）式から実コンデンサの静電容量Ｃについて解
くと、Ｃ＝Δｔ／　（Ｉ　ｎ　（Ｖｔｌ／Ｖｔ２）　　・　（
ｒ＋Ｒ））・・・・・・・・・　（７）となる。

以上の代数式より、本発明の測定器の動作について後の
（Ｅ）で詳細に述べる。

また、本発明は交流電源で測定するものではないが、か
りに損失率りを交流の周波数をｆ［Ｈｚコとして求める
と、Ｄ＝２・π・ｆ−Ｃ−ｒ　・・・・・・・　（８）とな
る、ただし、πは円周率である。

この損失率も（８）式を使って、マイクロコンピーシス
テムで計算できる。

（Ｅ）問題を解決するための測定器の回路前記（Ｄ）に
よって問題を解決するための数学的な方法を述べた。こ
れらの式に基づいた本発明のコンデンサ副定器の実施例
の回路の動作を第３図をもとに記す。

供試コンデンサの実コンデンサ２には供試コンデンサの
検査の前の工程でｉ？を電圧試験等がされて、その残留
電圧を充電しているものとする。（充電されてない時は
充電する回路が必要である。）この残留電圧がスイッチ
を閉じる前の電圧Ｖｔｓにあたる。

また、この測定はマイクロコンピー・タシステム（以ド
　マイコンと云う）３１によって制御、計算、記・冨、
設定、出力される。

まず、スイッチが閉じていないときにマイコン３１は信
号線２３よりホールド回路１４にＶｔｓをホールドする
よう信号を出力する。ホールド後この出力はアナログ対
デジタル変換器（以下　Ａ／Ｄ変換器と云う）１４に線
２５を経て入力され。

このアナログ信号はＶｔｓに比例したデジタル信号に変
換され、信号線２６を経てマイコンに取り込まれ、記憶
され、かつ、ＶｔｌとＶｔ２に相当する電圧はマイコン
が取り込んだＶｔｓに相当するデータから計算、記憶さ
れる。

そして、マイコンから信号線２７を経てＶｔｌに相当す
るデジタルデータがデジタル対アナログ変ＭＡ器（以下
　Ｄ／Ａ変換器と云う）１０に出力され、ここでＶｔｔ
に変換されて、（３号線２８を経て比較回路９の基準側
に与えられる。また、信号線２９を経てＶｔ２に相当す
るデジタルデータがＤ／Ａ変換器１２に出力され、ここ
でＶｔ２に変換されて、信号線３０を経て比較回路１１
の基準側に与えられる。

スイッチが閉じると、ピークホールド回ｓ１６が信号線
１９からアナログ値ΔＶをＡ／Ｄ変換器１７に与え、変
換されたΔＶに相当するデジタルデータはマイコンに取
り込まれ記憶される。

そして、放電によって、供試コンデンサ１の両端の電圧
がＶｔｌになった時、比較回路２８より信号線２１をへ
て１時間カウンタ回路１３の時間のカウントを起動させ
る。さらに、放電が進み供試コンデンサ１の両端の電圧
がＶｔ２になった時、信号線２２を経て１時間カウンタ
回路１３のカウントを停止させると同時にマイコンに時
間カウント終了の信号をあたえる。この信号でマイコン
は時間カウンタ回路１３のΔｔに相当するデジタルデー
タを信号線２４を経て取り込み記憶す。

ａ上ｉ、−よッテ、マイコンはＶｔｓ、　Ｖｔｌ、　Ｖ
ｔ２゜ΔＶ、Δｔは記憶しており、かつ、Ｒは既知抵抗
として与えられているために（５）式のプログラムによ
って、内部抵抗ｒを計算、記憶、出力する。また、（７
）式のプログラムにより静電容量Ｃを計算、記憶、出力
する。また、′得たい周波数の損失率りもマイコンに周
波数ｆを与えることによって、（８）式のプログラムで
計算、出力する。

この回路のスイッチＳＷはチャタリングのなく接点抵抗
値の低い水銀リレーや光り信号で動作し動作時のチャン
ネル抵抗の少ない電界効果トランジスタなどを使うこと
によって測定誤差を少なくする。なお、３１！３図の検
出点ａ′をスイッチ４と放電抵抗器５の接続点に接続し
ても本発明の範囲内であるが内部抵抗ｒにスイッチ４の
抵抗（接触抵抗や電界効果トランジスタのチャンネルＯ
Ｎ抵抗）が加おり誤差が増大する。

（１”　）発明の効果（１）従来の放電方式では測定出来なかった内部抵抗（
または損失率）の測定ができる。

（２）大きい静電容量のコンデンサの測定を高速にでき
る。（参考　１００００μＦが０．０１秒程度）（３）自動検査では一般にけ電圧試験が先にありコンデ
ンサは残留電圧がある。これをそのまま適用するため充
電時間を要しない。

（４）測定時の電圧が比較的高いため外部のノイズや誘
導電圧に強い。

（５）マイクロコンピータで制御、計算、出力するため
他のシステムとデータ通信ができる。

以上の効果を有する。

（Ｇ）他の実施例（１）第４図は第３図のピークホールド回路１６が単な
るホールド回路３３になっており、信号線３２よりマイ
コンからスイッチを閉じた直後のｖｔｏをホールドする
よう指令される回路にしたものである。この方法によれ
ば内部抵抗ｒの計算は（２）式によることになる。

（２）第１図、第３図、第４図に示した。スイッチ４と
既知放電抵抗器５の接続を、接続点ａから先に既知放電
抵抗器５を接続し、その後にスイッチ４を接続して接続
点すに接続する。つまり、スイッチと既知抵抗器の回路
の位置を逆にする。このことも本発明の他の実施例であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図において。１は供試コンデンサ、２は実際のコンデンサ分３は供試
コンデンサの内部抵抗４はスイッチ、５は既知放電抵抗器６は検出用コンデンサ、７は検出用抵抗器第２図におい
て。Ｖｔｓは実コンデンサに充電されている任意の電圧ｖｔｏはスイッチを閉じた直後の電圧ＶＬＩは放電の課程の第−点目の電圧ＶＬ２は放電のＪＪＡ程の第二魚目の電圧ΔＶはスイッ
チを閉じた直後の検出抵抗器の両端の電圧ｔｓはスイッチを閉じるまでの時間ｔＯはスイッチを閉じた時間し１は放電の課程の第−点目の時間ｔ２は放電の課程の第二魚目の時間 Δｔはｔｉからｔ２までの時間第３図において。８はスイッチに水銀リレーを採用した場合の励磁コイル
、　　　　　９と１１は比転回路１０と１２はＤ／Ａ変
換器１３は時間カウンタ１４はホールド回路１５と１７はＡ／Ｄ変換器１６はピークホールド回路３１はマイクロコンピュータシステム１８〜３０は信号線１〜７は第１図の説明の通り。第４図において３２は信号線３３はホールド回路でその他は第３１！Ｉｉの通り。箋２戸

Claims

【特許請求の範囲】

　第３図、第４図において、供試コンデンサの残留電圧
または充電電圧を利用し、供試コンデンサ１とスイッチ
４と既知放電抵抗器５を直列接続し、さらに、検出用コ
ンデンサ６と検出用抵抗器７を直列接続した回路を供試
コンデンサに並列に接続してなる閉回路おいて、スイッ
チ４を閉じる直前と直後の電圧差ΔＶを検出用抵抗器の
両端で検出するかまたは、直前のＶｔｓと直後のＶｔ０
を供試コンデンサの両端で検出してマイクロコンピュー
タシステムで内部抵抗ｒを計算させ、かつ、放電課程に
おいて、Ｖｔｓ（またはＶｔ０）から計算したＶｔ１に
供試コンデンサの電圧が達したとき時間カウンタ回路を
起動し、Ｖｔ２に供試コンデンサの電圧が達したとき同
カウンタ回路を停止させて測定したΔｔと前記計算で得
た内部抵抗ｒを含めてマイクロコンピュータシステムで
供試コンデンサの静電容量Ｃを計算させてなるコンデン
サ測定器。