JPH02271266A - コンデンサ静電容量測定回路 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、たとえば直流電源のバックアップ用コンデ
ンサの故障診断のために、充電時に静電容量を測定する
場合のコンデンサ静電容量測定回路に関するものである
。

（従来の技術〕 従来より、一定時間内でコンデンサの直流静電容量を測
定する静電容量測定装置として、たとえば、特開昭５６
−１０７１７０号公報により開示されている。

この場合、時間に対して既知の一定比率で電圧が増大す
る電源と、直流電流測定器とを被測定コンデンサの両端
に直列に接続したものである。

また、第４図は従来のコンデンサの静電容量測定方法の
説明図である。この第４図における７はランプ関数電圧
発生回路であり、発生する電圧ｖ　（ｔ）は定数Ｋ、時
刻むにより、 ｖ（ｔ）＝に−ｔ　　　　　　　　　　・・・・・・（
１）で表わされる。

また、８は直流電流針であり、被測定静電容量Ｃの被測
定コンデンサ３とランプ関数電圧発生回路７との間に直
列に接続されている。直流電流計８で測定される電流１
により、被測定静電容量Ｃは次式で計算される。

Ｃ−□　　　　　　　　　　・・・・・・（２）上記の
方法以外で最も基本的な静電容量測定方法としては、第
５図に示すような電圧Ｖ、のバッテリー１とスイッチ１
２を直列にした直流電源１から抵抗２を通して被測定コ
ンデンサ３に充電される場合の被測定コンデンサ３の端
子電圧ｖｃの波形から被測定静電容量Ｃを算出する方法
がある。

この直流電源１のバッテリー１の電源電圧■。

は一定で、■、とすると端子ｖｃは、 である。

また、ある時刻１．．１．の２点で測定した電子電圧ｖ
ｃをＶｅｉｎ　　ｖｅｘとするとともに、抵抗２の抵抗
値をＲとすると、被測定静電容量Ｃはで表わされる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のコンデンサ静電容量測定方法は第４図に示すよう
に、ランプ関数状の電源電圧が必要であったり、あるい
は第５図に示すように、一定電圧のステップ状の直流電
源で充電し、充電電圧の初期値が０で、時間を測定し、
なおかつ対数計算を必要とする方法である。

したがって、電源がたとえば、自動車などのバッテリの
ように、電圧が上流であっても不定であり、被測定コン
デンサの残留電圧がある場合には、うまく被測定静電容
量を測定するのは困難である。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、電源電圧に依存せず、比較的簡単に算出で
きる静電容量測定回路を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る静電容量測定回路は、被測定コンデンサ
に直列に接続された抵抗の両端の電圧から充電電流を検
出する電流検出回路と、電流検出回路で検出された充電
電流を積分する積分回路と、この積分回路で積分された
積分値と、被測定コンデンサの端子電圧とからコンデン
サの容量を算出する演算出力部とを設けたものである。

〔作　用〕

この発明における電流検出回路は被測定コンデンサに直
流に接続された抵抗の両端の電圧から充電上流を検出し
、その検出電流を積分回路で積分し、その二つの時点の
積分値の差を被測定コンデンサの端子電圧二つの時点の
差で除算して定数をかける演算出力部により被測定静電
容量値を算出する。

〔実施例］ 以下、この発明のコンデンサ静電容量測定回路の実施例
について図面に基づき説明する。第１図はその一実施例
の構成を示すブロック図である。

この第１図において、第４図および第５図と同一部分に
は同一符号を付して説明する。

直流電源ｌは第５図と同様にバッテリ１１、スイッチ１
２とがなり、このバッテリ１１の正極はスイッチ１２、
抵抗値Ｒの抵抗２、被測定容１ｃの被測定コンデンサ３
を介してアースされている。

バッテリ１１の負極はアースされている。

抵抗２の両端には、電流検出回路４が接続されている。

この電流検出回路４は抵抗２に流れる被測定コンデンサ
３の充電上流に比例した電流を出力するものである。

この電流検出回路４から出力された電流に−ｉｃを積分
回路５で積分するようになっている。この積分回路５か
ら出力された電圧ｖ４と、被測定コンデンサ３の端子電
圧ｖ１を演算出力部６に取り込んで、被測定コンデンサ
３の静電容量をこの演算出力部６で算出するようになっ
ている。

第２図は電流検出回路４と積分回路５の部分を具体的に
示した回路であり、この部分を主体に述べる。

電流検出回路４におけるダイオード４１がスイッチ１２
と抵抗２との間に直列に挿入されており、このダイオー
ド４１のアノードは抵抗４２を介してＰＮＰ型のトラン
ジスタ４３のエミッタに接続されている。

トランジスタ４３のベースは抵抗値Ｒ５の抵抗４４を介
して被測定コンデンサ３と抵抗２との接続点に接続され
ている。

トランジスタ４３のコレクタは積分回路５を構成するコ
ンデンサの一方の電極および演算出力部６の一方の入力
端に接続されている。コンデンサの他方の電極はアース
されている。

また、演算出力部６の他方の入力端は抵抗２と被測定コ
ンデンサ３との接続点に接続されている。

次に動作について説明する。まず第１図において、被測
定コンデンサ３の充電電流ｉｃ　とコンデンサ端子電圧
ｖｃとの間には、次の関係がある。

一方、積分回路５の出力電圧ｖ４は ■４＝ＫＳｔ、ｄ１　　　　　　　　・・・・・・（６
）であり、この（６）式に（５）式を代入すると、ｖ４
田に−Ｃ−ｖｃ＋Ａ　　　　　　　　　　　　・・・・
・・（７）となる、ただしＡは積分定数である。

また、ある時刻Ｌｌ＋　　を富におけるコンデンサ端子
電圧ＶＣ％積分回路５の出力電圧ｖ４をそれぞれＶ　Ｃ
ｌ　＋　　Ｖ　Ｃ＊　＋　　４１　＋　　Ｖ　４　ｍと
すると、（７）式よりｖ　ａ　＋　−Ｋ−Ｃ−Ｖ　ｃ　
ｌ＋　Ａ　　　　　　　　＝　・”　（８）ｖ　ａ　ｘ
　＝　Ｋ−Ｃ−ｖ　ｃ　＊　＋　Ａ　　　　　　　　−
−（９）となる。

この（８）式、（９）式より となって簡単に静電容量を計算できる。

次に、第２図の具体的実施例の動作について説明する。

この第２図の場合、抵抗値Ｒｃの抵抗２、抵抗値Ｒ４の
抵抗４２、抵抗値Ｒ５の抵抗４４を流れる電流を各々Ｉ
　Ｃ＋　　１４＋　　１　ｂｙとし、ダイオード４Ｉの
順方向電圧降下を■「、トランジスタ４３のエミッタ・
ベース間電圧をＶＩＥとすると、次式％式％ ように回路定数、部品を選び、００式にこの条件を考慮
すると、 Ｉ　ｃ　Ｒｃ　＝　Ｉ　ａ　・Ｒａ　　　　　　　　　
−−（＋２１となり、ｌｃに比例した電流ｉ４が得られ
る。

一方、被測定コンデンサ３、積分回路５のコンデンサの
ある時刻むでの端子電圧をそれぞれｖ（＋■４とすると
、次式で表わされる。

ｖｃ＝土ｘ：ｉ、・ｄ、＋ｖ。　　　−・−（１：ｎた
だし、Ｖｃ、Ｖ、はｖＣ＋　　ｖ４の初期値を示す。

上記０２１．　Ｑ：Ｄ、　（１４）式より次式が得られ
る。

第３図に端子電圧Ｖ　Ｃ＊　　Ｖ　４の充電特性例を示
すが、ある時刻Ｌ＋、Ｌｘの２点での端子電圧ＶＣ＋ｖ
４を各”　ＶＣＩ＋　　（！＋　　Ｖ４＋ｒ　　ｖ４に
とすると、（＋５１■ 式より、 となるが、０７）式から００式を辺々差し引くと次式を
得る。

（１１０式より、 となり、被測定静電容量を計算できる。

実際には、第２図に示すように、インピーダンスの高い
アナログインターフェースで端子電圧ｖ４．ｖｃを検出
し、０９式により静電容量を計算する演算出力部６をつ
なぎ、目的とする静電容量測定を行なう。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、直流電源から被測定
コンデンサに充電する回路に、電流検出回路および積分
回路を付加して、被測定コンデンサの充電々流の積分値
と被測定コンデンサの端子電圧とから被測定コンデンサ
の静電容量を算出するようにしたので、被測定コンデン
サの端子電圧の初期値、電源電圧の直流的な変動によら
ず、比較的簡単な計算で被測定コンデンサの静電容量を
測定することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるコンデンサ静電容量
測定回路のブロック図、第２図はこの発明のコンデンサ
静電容量測定回路の具体的実施例の回路図、第３図は第
２図の実施例の動作を示すグラフ、第４図および第５図
は従来のコンデンサの静電容量測定方法の説明図である
。 １・・・直流電源、２・・・抵抗、３・・・被測定コン
デンサ、４・・・電流検出回路、５・・・積分回路、６
・・・演算出力部。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人　　　大　　岩　　増　　雄 Ｃ １：直情電源 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 手続補正書（自発）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 直流電源により充電され容量が測定される被測定コンデ
   ンサと、この被測定コンデンサと上記直流電源との間に
   挿入された抵抗と、この抵抗の両端の電圧から上記被測
   定コンデンサの充電々流を検出する電流検出回路と、こ
   の電流検出回路の出力信号を積分する積分回路と、ほぼ
   同時刻における上記被測定コンデンサの端子電圧ｖ＿ｃ
   ＿１と上記積分回路の出力ｖ＿ｄ＿１および上記とは異
   なる別のほぼ同時刻における上記被測定コンデンサの端
   子電圧ｖ＿ｃ＿２と上記積分回路の出力電圧ｖ＿ｃ＿２
   を用いて上記積分電圧ｖ＿ｄ＿２とｖ＿ｄ＿１の差を上
   記被測定コンデンサの端子電圧ｖ＿ｃ＿２とｖ＿ｃ＿１
   の差で除した結果にあらかじめ定められた定数を乗する
   ことにより上記被測定コンデンサの静電容量を測定する
   演算出力部とを備えたコンデンサ静電容量測定回路。