JPS609729Y2 - 自動ｑメ−タ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は試料であるコイルの所望の周波数におけるＱ特
性を容易に、短時間に、かつ正確に測定することを目的
とする自動Ｑメータに関するものである。

第１図は従来のＱメータの構成を示すもので１１は正弦
波発振器、１２は電流計、Ｒｏは抵抗、Ｌは試料である
コイル、Ｃ３は可変コンデンサ、１３は電圧計である。

ここで電流計１２の読みをＩｏ、抵抗Ｒｏの端子電圧を
ＶＯ、コイルＬの実効抵抗ヲＲｅ１コイルの実効インダ
クタンスＬｅト可変コンデンサＣｓが正弦波発振器１１
出力の所望周波数で共振したときの電圧計１３の読みを
Ｖｃとすれば、コイルＬのＱは で示される。

また であり、 Ｒｏを極めて小さくしてＲｏ＜、ＲｅとすればＶｏ＝Ｉ
ｏＲ。

となる。

従って が成立する。

すなわち、従来のＱメータは電流計１２の読みＩｏを一
定とし、電圧計１３を（４）式にしたがってＱで目盛り
、Ｑの値が直読できるようになっている。

ところが生産工場等において、量産コイルのＱ特性の検
査に際し、作業能率の良いＱメータの開発が強く望まれ
ている。

然るに従来のＱメータでは、試料のコイルＬを接続し、
所定の信号電流を流し、可変コンデンサＣｓで同調（共
振状態）をとり、発振器１１の出力周波数と電圧計１３
のＱ指示を読みとる動作の繰返しとなり、作業効率が悪
い。

また最近、コイルに流れる信号電流によって、Ｑの値が
大きく変化するコイル、例えばテープレコーグの磁気ヘ
ッドのように磁性材料を鉄心とするコイルが生産されて
おり、これらのコイルは所望レベルの信号電流を流した
場合のＱを求めたいとする要望が強い。

然るに従来のＱメータでは、コイルに流れる信号電流は
計算で求めるはかなく、かつ所望の信号電流を流してＱ
を測定することは不可能である。

本考案は上記の事情に鑑みてなされたもので、コンデン
サと試料であるコイルとよりなる直列共振回路に信号電
流を与えるために電圧制御発振器を用い、直列共振回路
の入力電圧とコンデンサまたはコイルの端子電圧との位
相差を検出し、この位相差が共振状態に対応する一定値
になるように位相差検出出力により電圧制御発振器の出
力周波数を制御することにより、コイルの所望の周波数
におけるＱ特性を容易に短時間にかつ正確に測定し得る
自動Ｑメータを提供するものである。

以下図面を参照して本考案の一実施例を詳細に説明する
。

第２図において、２１は制御電圧によって発振周波数が
例えばｌ０ｋＨ２〜２００ｋＨｚにわたって可変する信
号電流を発生可能な電圧制御発振器、Ｒは電圧制御発振
器２１の出力電流のレベルを調整し所望の値に設定する
ための可変抵抗器、２２は信号電流を読みとるための電
流計、２３は信号電流の周波数を読みとるための周波数
計、Ｌは試料であるコイル（例えばテープレコーダの磁
気ヘッドコイルとかスイッチングレギュレータ電源のト
ランスなど）、へは同調用可変コンデンサであり上記コ
イルＬと共に直列共振回路を威しており、Ｔ１．Ｔ２は
コイルＬを回路接続するための端子である。

位相比較制御器２４は上記端子Ｔ□の電圧Ｖｏ （即ち
直列共振回路の入力電圧）と端子Ｔ２（即ちコイルＬと
可変コンデンサＣｓとの接続点）の電圧ＶＣを入力とし
て位相差を検出し位相差に対応（例えば比例）した制御
電圧を発生し、入力電圧Ｖｏに対するコンデンサＣｓ端
子電圧ＶＣの遅れの位相差が９０°になるように電圧制
御発振器２１の発振周波数を制御することによってコイ
ルＬと、コンデンサＣｓとを自動的に共振状態に設定・
するためのものである。

２５は上記制御器２４の出力電圧を読みとるための電圧
計、２６は端子Ｔ１の電圧Ｖｏと端子Ｔ２の電圧Ｖｃを
入力としてＶｃ／Ｖｏ （即ちコイルＬのＱ値）を求め
るための除算をする演算器、２７は演算器２６の出力に
対応するＱ値を表示するＱメータである。

なお可変コンデンサＣｓとして測定周波数、測定電流の
範囲内にわたって可及的に損失ｔａｎδの少ないものを
使用することが望ましい。

次に上記構成の自動Ｑメータの動作について説明する。

先ず端子Ｔ１．Ｔ２に試料コイルＬを接続する。

そして周波数計２３を見ながら電圧制御発振器２１で所
望の周波数の信号電流を発生させる。

この場合、発振器２１の制御入力が所定値（後述するよ
うにコイルＬとコンデンサＣｓトカ直列共振したときに
おける位相比較制御器２４の出力電圧レベルに等しく、
予め判明している。

）になるように、例えば発振器２１に付設のスイッチを
操作して制御入力ループを開放するとともに上記所定値
の基準電圧を制御入力として与える。

次に上記周波数でコイルＬと共に直列共振状態になるよ
うに可変コンデンサＣｓを調整する。

この直列共振状態は、電流計２２の振れが最大になるこ
とから検知できるが、共振時には制御器２４の出力電圧
レベルが所定値になるので、これを電圧計２６によって
検知してもよい。

次に前記スイッチを切換操作して発振器２１へ基準電圧
の制御入力を供給することに代えて制御入力ループを閉
じることにより制御器２４の出力電圧（このときは上記
基準電圧に等しい。

）を供給する。したがって発振器２１は一定の基準電圧
が依然として供給されるので、前記所望の周波数で発振
している。

次に電流計２２を見ながらコイルＬに流す信号電流レベ
ルを可変抵抗器Ｒにより所望値に調整する。

上記のように設定された状態において、端子Ｔ□の電圧
をＶｏ、コイルＬの実効抵抗をｒｅ、コイルＬの実効イ
ンダクタンスＬｅと可変コンデンサＣｓのキャパシタン
スＣが共振したときの端子Ｔ２の電圧をＶｃとすれば、 が成立する。

上式のＶｃ／Ｖｏの絶対値を求めるととなり、 この最大値を求めると となる。

また、 であるので、 となる。

一般にＱンｌであるので上式（９）はとなる。

すなわち、可変コンデンサＣｓを調整し、Ｑメータ２７
の最大指示点を求めれば、所望の周波数、信号電流にお
けるコイルＬのＱの値が得られる。

次に生産工場等の場合のごとく、量産したコイルの標準
コイルに対する偏差を求める場合についての動作を説明
する。

先ず、標準コイルを端子Ｔ１．Ｔ２間に接続し、上述し
たように所定の測定周波数、信号電流で同調（直列共振
状態）をとる。

そしてこのときの共振周波数およびＱを周波数計２３お
よびＱメータ２７から読み取っておく。

次に標準コイルを取外し、被測定コイルＬを接続すると
、このコイルＬに対しても共振状態になるように制御器
２４、発振器２１の閉ループの制御動作が自動的に行な
われる。

即ちＶｏよりＶｃが９０度遅れた状態で閉ループが安定
するように制御動作が行なわれる。

このときの共振周波数はコイルＬのインダクタンスＬｅ
に依存するが、試料コイルＬが標準コイルにほぼ近い場
合には上記共振周波数も所定の測定周波数にほぼ近く、
この周波数差によるＱ値の測定結果への悪影響は全く問
題ない。

したがってこのときＱメータ２７および周波数計２３か
らＱおよび共振周波数ｆを読みとることによって、標準
コイルに対する偏差を直ちに求めることができる。

以上のごとく、上記した自動Ｑメータによれば、電圧制
御発振器２１および可変抵抗器ＲでコイルＬに所望の周
波数、信号電流を流し、その値を周波数計２３および電
流計２２から読みとることが可能となり、コイルＬのＱ
を演算器２６で演算するので正確に測定可能となる。

特に、生産工場における量産コイルの標準コイルに対す
る偏差測定は、制御ループの自動同調機能により、測定
時間も短く、極めて効率的である。

なお、上記構成の自動Ｑメータによる測定値の正確さは
、実測の結果１％以内であり、第１図に示した従来のＱ
メータの精度（１０％程度）の値に比べ高精度である。

なお上記実施例のコイルＬ１可変コンデンサＣｓの接続
位置を入れ換えても測定可能である。

この場合は直列振回路の入力電圧に対してコイルＬの端
子電圧は９０度進むので、この条件で制御器２４が基準
電圧出力を発生するようにしておく。

またコイルＱおよび共振周波数がそれぞれ所定範囲内に
あるか否かによってコイルＬの良否判定を行うために演
算器２６の出力および制御器２４の出力（これは発振器
２１の出力周波数、換言すればコイルＬの共振周波数に
対応している。

）を判定回路に導いて判定するようにしてもよい。

また測定周波数範囲とか試料コイルＬのインダクタンス
レの変化が少ない場合は、可変コンデンサＣｓに代えて
固定コンデンサを使用してもよい。

本考案は上述したように、試料コイルの所望の周波数に
おけるＱ特性を容易に短時間にかつ正確に測定し得る自
動Ｑメータを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のＱメータの構成国、第２図は本考案に係
る自動Ｑメータの一実施例を示す構成図である。 ２１・・・・・・電圧制御発振器、２３・・・・・・周
波数計、２４・・・・・・位相比較制御器、２６・・・
・・・演算器、２７・・・・・・Ｑメータ、Ｌ・・・・
・・試料コイル、Ｃ３・・・・・・可変コンデンサ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 電圧制御発振器と、この発振器の出力信号電流の周波数
   を表示する周波数計と、前記発振器の出力信号電流が供
   給され試料コイルおよびコンデンサが直列接続されてな
   る直列回路と、この直列回路の入力電圧および上記コイ
   ル、コンデンサの接続点電圧が導かれ両電圧の位相差を
   検出し位相差検出出力により上記位相差が９０度となる
   ように前記電圧制御発振器の出力周波数を制御する位相
   比較制御器と、前記直列回路の入力電圧および前記コイ
   ル、コンデンサの接続点電圧が導かれ両型圧入力を用い
   て前記コイルのＱ値を求めるための演算を行なう演算器
   とを具備することを特徴とする自動Ｑメータ。