JPH07240353A - コンデンサの測定方法及び測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電源ノイズの影響を回避し、安定した測定が
できるとともに、信頼性の高い測定結果が得られるコン
デンサの測定方法及び測定装置を提供する。 【構成】 このコンデンサの測定方法及び測定装置は、
商用電源（２４）の周期（ｔ）に同期した同期信号（Ｔ
ｆ）を得て、この同期信号に対応してデータ取込み時間
を設定することにより、データ処理手段（データ処理装
置１６）にコンデンサからの測定データ（Ｄｏ）の取込
みを行う。測定装置は、測定方法を実現する手段として
データ処理手段（データ処理装置１６、積分型Ａ／Ｄ変
換器１６０）、同期信号発生手段（タイミング信号発生
回路２０）、測定制御手段（測定制御回路２２）を備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、漏れ電流の測定等に用
いられるコンデンサの測定方法及び測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、コンデンサの性能は、漏
れ電流、静電容量、誘電体損失（tanδ）等によって規
定され、これらの値の多寡がその良否判定に用いられて
いる。そして、これらの特性を測定する上で漏れ電流は
主要なファクターであり、その測定が行われる。その一
つに積分型アナログ・ディジタル（Ａ／Ｄ）変換方式を
用いた測定方法がある。この測定方法は、コンデンサに
流れるアナログ量としての電流をディジタル値に変換す
るとともに、それを時間について積分するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
測定方法においては、商用電源のノイズが測定結果に影
響を与えており、それを減少させることが課題であっ
た。従来の場合、データ取込み時間をＴ、商用電源の周
期をｔとすると、データ取込み時間Ｔを周期ｔの整数ｎ
（ｎ＝１，２，３・・・）倍（Ｔ＝ｎｔ）に設定するこ
とにより、電源ノイズの変動成分を零にする方法を取っ
ている。

【０００４】図５のＡは商用電源の電圧波形、Ｂは取り
込むべき測定データ、Ｃは取り込まれた測定データＣ
１、Ｃ２、Ｃ３を表している。これらは、データ取込み
時間Ｔ＝１．５ｔに設定した場合を示している。この場
合、測定開始点ｔｏは、電源波形の任意の位置に設定さ
れるので、周期ｔに掛ける整数ｎを一定にしても、測定
データに重畳される交流波形はまちまちとなり、斜線で
示す積分値、即ち、測定値は測定タイミング毎に変動
し、測定データの信頼性に問題があった。

【０００５】そして、整数ｎの倍率を高精度に設定した
としても、技術的にデータ取込み時間Ｔとｎｔとを完全
に一致させることは不能であり、僅かでもデータ取込み
時間Ｔとｎｔとの間に誤差が生じしている場合には、そ
れが測定値に影響を与えることとなる。特に、微小電流
や微小電圧の測定には、電源ノイズが大きく影響し、安
定した測定ができない等の不都合があった。

【０００６】そこで、本発明は、電源ノイズの影響を回
避し、安定した測定ができるとともに、信頼性の高い測
定結果が得られるコンデンサの測定方法及び測定装置を
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のコンデンサの測
定方法は、図１ないし図４に例示するように、商用電源
（２４）の周期（ｔ）に同期した同期信号（Ｔｎ）を得
て、この同期信号に対応してデータ取込み時間を設定す
ることにより、データ処理手段（データ処理装置１６）
にコンデンサからの測定データ（Ｄｏ）の取り込みを行
わせることを特徴とする。

【０００８】また、本発明のコンデンサの測定装置は、
図２に例示するように、コンデンサ（６）からの測定デ
ータを測定信号の到来により取り込むデータ処理手段
（データ処理装置１６、積分型Ａ／Ｄ変換器１６０）
と、電源（２４）が持つ周期（ｔ）に同期する同期信号
（Ｔｎ）を発生する同期信号発生手段（タイミング信号
発生回路２０）と、この同期信号発生手段が発生した前
記同期信号を受けるとともに、測定開始信号（ＳＴ）が
到来したとき、前記測定信号を発生し、前記データ処理
手段に前記測定データの取込みを開始させる測定制御手
段（測定制御回路２２）とを備えたものである。

【０００９】そして、本発明のコンデンサの測定装置に
おいて、前記同期信号発生手段は図２に示すように、商
用電源の交流電圧を半波整流して前記電源の周期に同期
したタイミング信号を検出する整流手段（ダイオード３
０）と、この整流手段が発生した前記タイミング信号を
光に変換する発光素子（発光ダイオード３６）と、この
発光素子が発生する光を受けて、前記電源の周期に同期
した同期信号を発生する受光素子（フォトトランジスタ
３８）とを備えたものである。

【００１０】

【作用】本発明のコンデンサの測定方法では、電源の周
期に同期する同期信号を基準にしてデータの取込み時間
が設定されるので、電源の周期による測定データの変動
を防止できる。

【００１１】また、本発明のコンデンサの測定装置で
は、同期信号発生手段により電源が持つ周期に同期した
同期信号が得られ、この同期信号と測定開始信号とを受
けて、電源の周期に同期した測定信号が得られる。デー
タ処理手段では、この測定信号を受けてデータ取込み時
間が計時され、電源の周期に同期したデータ取込みが可
能になる。

【００１２】そして、本発明のコンデンサの測定装置に
おいて、整流手段は電源からの交流電圧を半波整流し、
その波形を以て周期に同期したタイミングを検出する。
このタイミング信号が発光素子に加えられると、発光素
子はこのタイミング信号に同期して点滅を繰り返す。こ
の点滅状態は受光素子によって光電変換されて断続電流
に変換され、同期信号が得られる。この同期信号の立上
り又は立下りは、発光素子の動作レベルに対応し、一定
の時間間隔となり、正に電源の周期に同期したものとな
る。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を図面に示した実施例を参照し
て詳細に説明する。

【００１４】図１は、本発明のコンデンサの測定装置の
第１実施例を示すものである。この測定装置の測定端子
２、４には、被測定コンデンサとして電解コンデンサ６
が可変直流電源８とともに直列に接続されている。電解
コンデンサ６と可変直流電源８の極性関係は互いに正極
側を共通にして接続され、可変直流電源８の負極が接地
されている。可変直流電源８は、電池や直流安定化電源
で構成され、測定端子４の接地は、測定端子４に基準電
位を設定するための手段である。

【００１５】そして、測定端子２、４間に流れる電流を
検出する手段として増幅器１０が接続されている。測定
端子２と増幅器１０の一方の端子、即ち、逆相入力側と
の間には抵抗１２が接続され、増幅器１０の出力部と逆
相入力側との間には帰還抵抗１４が接続され、また、正
相入力側は測定端子４を通して接地されている。

【００１６】このような電流測定回路において、可変直
流電源８を可変すると、増幅器１０を介して電解コンデ
ンサ６の端子間電圧を変更でき、その結果、電解コンデ
ンサ６には漏れ電流が流れる。この漏れ電流は増幅器１
０を通して検出され、増幅器１０の出力側にはその漏れ
電流を表す電圧が発生する。

【００１７】この増幅器１０の出力側にはデータ処理装
置１６が設置されている。即ち、増幅器１０の出力電圧
はアナログ量であり、データ処理装置１６は、電解コン
デンサ６の評価のためのデータ処理手段である。このデ
ータ処理装置１６は、単一のアナログ／ディジタル（Ａ
／Ｄ）変換器で構成することができるが、マイクロコン
ピュータを以て構成してもよい。このデータ処理装置１
６の評価データ等の処理出力Ｄｏは、出力端子１８から
取り出される。

【００１８】このデータ処理装置１６の測定制御を行う
手段としてタイミング信号発生回路２０及び測定制御回
路２２が設けられている。タイミング信号発生回路２０
は、商用電源２４の電源タイミングの検出、即ち、その
周期に同期したタイミング信号Ｔｆを発生する手段であ
る。そして、測定制御回路２２は、データ処理装置１６
の測定制御を行う手段であって、タイミング信号Ｔｆを
受けるとともに制御入力端子２６から受けた測定開始信
号ＳＴを受け、この測定開始信号ＳＴの到来後、タイミ
ング信号Ｔｆに同期した測定信号Ｔｍを発生する。デー
タ処理装置１６は、この測定信号Ｔｍを測定開始タイミ
ングとして一定のデータ取込み時間Ｔが設定され、これ
が測定時間となる。

【００１９】このような測定装置を参照しながら、本発
明のコンデンサの測定方法について説明する。商用電源
２４は一定の周期ｔ（＝１／ｆ）を以ており、タイミン
グ信号発生回路２０ではその周波数ｆに同期したタイミ
ング信号Ｔｆが得られる。このタイミング信号Ｔｆは測
定制御回路２２に加えられ、待機状態とする。制御入力
端子２６には、任意の測定時期に測定開始信号ＳＴが加
えられる。この測定開始信号ＳＴから時間的に最も近い
タイミング信号Ｔｆの到来を待って測定信号Ｔｍを発生
する。この測定信号Ｔｍは、データ処理装置１６に加え
られ、測定信号Ｔｍを起点とするデータ取込み時間Ｔが
設定される。このデータ取込み時間Ｔは、交流電圧の周
期ｔ（＝１／ｆ）の整数ｎ（ｎ＝１，２，・・・・）倍
に設定される。このデータ取込み時間Ｔにおいて、増幅
器１０の出力電圧、即ち、アナログデータが取り込ま
れ、ディジタル変換等を経て評価データ等の測定出力Ｄ
ｏが出力端子１８から取り出される。このように、デー
タ取込み時間Ｔは、商用電源２４の周波数ｆに同期して
設定されることから、測定出力Ｄｏへの商用電源２４の
影響、変動成分は常に一定となるものである。

【００２０】次に、図２は、本願発明のコンデンサの測
定装置の具体的な第２実施例を示すものである。この第
２実施例は、第１実施例に対して具体的な実施例の関係
にあるので、共通部分には同一符号を付してある。

【００２１】この実施例では、第１実施例のデータ処理
装置１６が積分型Ａ／Ｄ変換器１６０を以て構成されて
いる。

【００２２】また、タイミング信号発生回路２０には、
商用電源２４の入力部にトランス２８が設置されてい
る。このトランス２８は、商用電源２４の電圧を降下さ
せる手段であり、商用電源２４の電圧値が低く設定され
ている場合には不要である。このトランス２８の二次コ
イル側には整流手段としてダイオード３０が接続され、
そのカソード側に抵抗３２を介して光結合手段としてフ
ォトカプラ３４の発光素子として発光ダイオード３６が
接続されている。このフォトカプラ３４は、発光ダイオ
ード３６の発光を電流に変換する受光素子としてフォト
トランジスタ３８を備えている。即ち、ダイオード３０
で半波整流により、交流電圧の周期ｔの１／２の周期の
タイミング信号Ｔｆが得られる。このタイミング信号Ｔ
ｆは発光ダイオード３６を以て光に変換された後、フォ
トトランジスタ３８を以てタイミング信号Ｔｆを表す電
流に変換される。

【００２３】そして、測定制御回路２２としてゲート回
路を成すＡＮＤ回路４０が設置されている。ＡＮＤ回路
４０は、制御入力端子２６の到来を待って、タイミング
信号Ｔｆに同期した測定信号Ｔｍを発生する。

【００２４】この測定回路の動作とともに測定方法を説
明する。

【００２５】図３は、この測定回路の同期動作を示して
いる。図３のａは、トランス２８の１次コイル側に加え
る商用電源２４の電源波形を示し、この商用電源２４か
らの交流電圧はトランス２８によって降圧され、ダイオ
ード３０で整流される。このダイオード３０による整流
は、図３のｂに示すように、半波整流であって、正振幅
側の電圧波形が取り出される。この整流出力は、抵抗３
２を通して発光ダイオード３６に加えられ、そのスレシ
ュホールドレベルを越える電圧区間で発光ダイオード３
６が発光する。図３のｃは、発光ダイオード３６の発光
動作を示し、この発光は、電源波形の周期ｔ（＝１／
ｆ）に同期したものとなる。これがタイミング信号Ｔｆ
となる。この断続光はフォトトランジスタ３８で受光さ
れ、その断続光でフォトトランジスタ３８は導通、遮断
を繰り返し、このフォトトランジスタ３８のスイッチン
グは電源波形の周期ｔに同期している。図３のｄは、フ
ォトトランジスタ３８の出力波形、即ち、導通時はＬ
（低）レベル、遮断時はＨ（高）レベルを呈する同期信
号Ｔｎである。

【００２６】一方、制御入力端子２６には、図３のｅに
示す測定開始信号ＳＴが加えられる。この測定開始信号
ＳＴと同期信号Ｔｎとは、ＡＮＤ回路４０によって論理
積が取られ、その結果、図３のｆに示すように、電源波
形の周期ｔに同期した測定信号Ｔｍが得られる。積分型
Ａ／Ｄ変換器１６０では、この測定信号Ｔｍの立上りか
ら一定時間、即ち、周期ｔの整数ｎ倍、例えば、ｎ＝１
とすると、データ取込み時間として、電源波形の周期ｔ
に同期した時間Ｔ、この実施例ではＴ＝ｔが設定されて
いる。

【００２７】そして、図４は、積分型Ｓ／Ｄ変換器１６
０における交流波形の影響を示している。図４のＡは商
用電源２４が持つ交流波形を示し、図４のＢは、増幅器
１０の出力を表す真のデータであって、Ｔはデータ取込
み時間を表している。

【００２８】積分型Ａ／Ｄ変換器１６０では、このデー
タ取込み時間Ｔ（＝１．５ｔの区間で測定データの取込
みが行われ、図４のＣにおけるＣ１、Ｃ２は取り込まれ
た測定データを表しており、Ｃ１とＣ２は取込み時期の
異なる各データを表している。

【００２９】この各測定データＣ１、Ｃ２との比較から
明らかなように、この測定方法によれば、データ取込み
時間Ｔが交流電圧の周期ｔに同期しているため、各デー
タに重畳している交流波形の形態は等しく、このような
測定データを積分型Ａ／Ｄ変換器１６０で積分処理した
場合、重畳している交流成分は相殺されて真のデータを
取り出すことができる。即ち、信頼性のあるデータを安
定的に得ることができるのである。

【００３０】第２実施例では、データ処理装置として積
分型Ａ／Ｄ変換器１６０を例に取って説明したが、本発
明は、積分処理を伴う各種のデータ処理装置として構成
でき、実施例に限定されるものではない。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
コンデンサの測定データに影響を与えていた電源の周波
数の影響を電源と同期を取ることで回避でき、測定デー
タの安定化とともに信頼性を高めることができ、電源側
からのノイズ対策を簡単かつ安価に実現でき、しかも、
従来の測定回路に対して付加的な処理で実現でき、測定
効率を高めることができる等、実用的な価値が大であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコンデンサの測定方法及び測定装置の
第１実施例を示すブロック図である。

【図２】本発明のコンデンサの測定方法及び測定装置の
第２実施例を示す回路図である。

【図３】図２に示したコンデンサの測定装置の動作を示
すタイミングチャートである。

【図４】図２に示したコンデンサの測定装置の動作を示
す図である。

【図５】従来のコンデンサの測定方法における電源ノイ
ズの影響を示す図である。

【符号の説明】

６ 電解コンデンサ １６ データ処理装置（データ処理手段） ２０ タイミング信号発生回路（同期信号発生手段） ２２ 測定制御回路（測定制御手段） ２４ 商用電源 ３０ ダイオード（整流手段） ３６ 発光ダイオード（発光素子） ３８ フォトトランジスタ（受光素子） １６０ 積分型アナログ・ディジタル変換器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電源の周期に同期した同期信号を得て、
   この同期信号に対応してデータ取込み時間を設定するこ
   とにより、データ処理手段にコンデンサからの測定デー
   タの取り込みを行わせることを特徴とするコンデンサの
   測定方法。
2. 【請求項２】 コンデンサからの測定データを測定信号
   の到来により取り込むデータ処理手段と、 電源が持つ周期に同期する同期信号を発生する同期信号
   発生手段と、 この同期信号発生手段が発生した前記同期信号を受ける
   とともに、測定開始信号が到来したとき、前記測定信号
   を発生し、前記データ処理手段に前記測定データの取り
   込みを開始させる測定制御手段と、 を備えたことを特徴とするコンデンサの測定装置。
3. 【請求項３】 前記同期信号発生手段は、 電源の交流電圧を半波整流して前記電源の周期に同期し
   たタイミング信号を検出する整流手段と、 この整流手段が検出した前記タイミング信号を光に変換
   する発光素子と、 この発光素子が発生する光を受けて、前記電源の周期に
   同期した同期信号を発生する受光素子と、 を備えたことを特徴とする請求項１記載のコンデンサの
   測定装置。