JPS6244370Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、例えば絶縁抵抗計に用いて好適な折
線回路に関するもので、低インピーダンスの折線
回路を提供することを目的とするものである。

絶縁抵抗計は直流の高電圧を被測定抵抗体に供
給し、その抵抗体に流れる電流値を指示計で読み
とることにより被測定抵抗体の絶縁抵抗を測定す
るものであるが、このような絶縁抵抗計における
測定範囲としては３デケード（decade）が推奨
されている。

ところで、絶縁抵抗計の指示計として製作容易
で安価な可動コイル形計器を用いようとする場
合、普通可動コイル形計器は測定電流と指示値が
直線関係にあるようになつているので、３デケー
ドの測定範囲を得るには測定電流を折線回路によ
り対数変換する必要がある。絶縁抵抗計において
このような折線回路は直流高電圧源と測定端子間
に直列に接続されて用いられるので、その折線回
路のインピーダンスが高いと折線回路による電圧
降下のために測定端子の端子電圧が低下してしま
う。絶縁抵抗計においては端子電圧の低下が一定
値以下であることが要求されるものがある。

本考案は折線回路のインピーダンスによる端子
電圧の低下を小さくするため、低インピーダンス
の折線回路を実現したものである。

第１図は実開昭52−43832号として本願出願人
によつて既に提案されている絶縁抵抗計用の折線
回路の接続図である。先ずこの回路について説明
する。直流高電圧源EHによりツエナーダイオー
ドD₁には抵抗R₁を介して一定のバイアス電流が
供給され、R₁とD₁の接続点には基準電圧Ezが
発生している。被測定抵抗体Rxを線路端子Ｌと
接地端子Ｅとの間に接続すると、直流高電圧源
EHにより抵抗Rxにはその抵抗値の大きさに応じ
た値の電流Ixが流れる。この電流は抵抗R₂，
R₃，R₄，R₅を介して可動コイル形計器Ｍに流
れ、その値Ｉ_Mが指示される。電流Ixにより、抵
抗R₂〜R₅よりなる直列回路の各分圧点〜に
は分圧電圧が生じる。この場合、分圧点に生じ
る電圧降下が基準電圧Ezを越えるとダイオード
D₂が導通になり、D₂の回路に電流Ixの一部が分
流する。Ixが増加し、分圧点の分圧電圧がEz
を越えるとダイオードD₃が導通し、同様にして
分圧点の分圧電圧がEzを越えるとD₄が導通
し、ダイオードD₃，D₄の回路にそれぞれ電流Ix
が分流する。したがつて、Ixに対する指示計Ｍに
流れる電流Ｉ_Mの関係は第２図Ａの如く対数変換
され、このため指示計Ｍとして可動コイル形計器
のように電流対指示値が直線関係にある指示計を
用いても３デケードにわたる測定範囲の絶縁抵抗
計を得ることができる。このような折線回路は部
品点数も少なく、高精度で電流Ixを折線すること
が可能なので、絶縁抵抗計に用いて好適である。

しかし、このような折線回路は分圧点〜の
電圧降下が基準電圧Ezより大きくなるとダイオ
ードD₂→D₄を順次導通させて電流Ixを折線する
形式のものであるから、例えばダイオードD₄が
導通する場合における分圧点の電圧降下はかな
り大きく、例えば250V／50MΩの定格でIx＝
1mAのとき約130Vにもなる。このため、この電
圧降下をEaとするとこのEaにより端子Ｅ，Ｌ間
の電圧Vxは電流Ixに応じて第２図のＢに示す如
く低下する。本考案はこの端子電圧Vxが一定値
以下に低下しないような低インピーダンスの折線
回路を実現したものである。

第３図は本考案の折線回路の一実施例を示す接
続図で、第１図と同様に絶縁抵抗計に適用した場
合を例示してある。第３図において、EHは直流
の高電圧源、Ｅは接地端子、Ｌは線路端子、Rx
は端子Ｌ，Ｅに接続された被測定抵抗体、NCは
本考案に係る折線回路である。

折線回路NCにおいて、R₁〜R₁₄はそれぞれ抵抗
素子、D₁はツエナーダイオード、D₂，D₃，Ｑは
それぞれ半導体スイツチ素子で、実施例では
D₂，D₃としてダイオードが、Ｑとしてトランジ
スタが用いられている。Ｃはリツプル除去用のコ
ンデンサ、Ｍは可動コイル形の計器である。直流
高電圧源EHには抵抗R₁とツエナーダイオードD₁
が直列に接続され、R₁とD₁の接続点と電圧源
EHの負極端の間には抵抗R₂，R₃，R₄よりなる分
圧回路が接続され、又、接続点とライン端子Ｌ
の間にはダイオードD₂と抵抗R₅，R₆の直列回路
が接続されている。トランジスタＱのベース電極
は抵抗R₂とR₃の分圧点に接続され、エミツタ
電極は抵抗R₇とR₈を介して線路端子Ｌに、コレ
クタ電極は電圧源EHの負極端に接続されてい
る。ダイオードD₃と抵抗R₉，R₁₀は直列に接続さ
れ、この直列回路は抵抗R₃とR₄の分圧点と線
路端子Ｌ間に接続されている。抵抗R₁₁，R₁₂と計
器Ｍは線路端子Ｌと電圧源EHの負極端の間に接
続され、又、抵抗R₁₃とR₁₄は直列に接続され、こ
の直列回路は抵抗R₁₂と計器Ｍの直列回路に並列
に接続されている。なお、抵抗R₁₃とR₁₄の直列回
路は計器Ｍの感度調整用のもので、原理的には不
必要のものである。

このような構成の本考案に係る折線回路NCを
含む絶縁抵抗計の動作を説明すると次の如くな
る。直流高電圧源EHの出力によりツエナーダイ
オードD₁には抵抗R₁を介して一定のバイアス電
流が供給され、接続点には基準電圧Ez₁が発生
し（以下、接続点を基準電圧発生点という）、
又、この基準電圧Ez₁は抵抗R₂〜R₄により分圧さ
れ、分圧点，にはEz₂，Ez₃の電圧が発生し
ている。一方、直流高電圧源EHの出力により、
被測定抵抗体Rxにはこの抵抗体の抵抗値の大き
さに応じた値の電流Ixが流れ、この電流は抵抗
R₁₁，R₁₂を介して計器Ｍに供給され、その値が指
示される。同時にこの電流によりライン端子Ｌと
抵抗R₁₁の接続点にはIxに応じた電圧降下が生
じ、この電圧降下が分圧点の分圧電圧Ez₃
（＋）ダイオードD₃の順方向電圧降下を越えると
このダイオードD₃が導通する。このため、計器
Ｍの抵抗R₁₀，R₉，R₄の回路が並列に接続され、
計器Ｍに流入していた電流Ixの一部がこの並列回
路を介して電源EHの負極側に流れる。被測定電
流Ixが増加し、この電流Ixの流入点である接続点
の電位が分圧点の電圧Ez₂（＋）トランジス
タＱのベース・エミツタ間の電圧を越えるとＱが
導通し、抵抗R₈，R₇の回路が更に計器Ｍに並列
に接続され、計器Ｍに流れていた電流Ixの一部は
この並列回路にも分流され、この分流電流は直接
電源EHの負極側に流出する。被測定抵抗Rxの値
が小さく電流Ixが更に増加し、電流流入点の電
位が基準電圧発生点における基準電圧Ez₁
（＋）ダイオードD₂の順方向電圧降下を越えると
ダイオードD₂が導通し、電流Ixの一部は更に抵
抗R₆，R₅，D₂の回路にも流れ、この電流はツエ
ナーダイオードD₁を介して電圧源EHの負極側に
流出する。このようにして、Ixに対する計器Ｍに
流れ込む電流Ｉ_Mの関係は第２図のＡと同様に第
４図Ａの如く折れ曲がる。第４図Ａに示される折
線の各折点P₁〜P₃は主として抵抗R₂，R₃，R₄の
値で定まり、折線の各傾斜は抵抗R₅，R₇，R₉に
よつて定まる。抵抗R₆，R₈，R₁₀は可変抵抗で、
この可変抵抗の値を調整することにより、折線の
各傾斜の微調整を行なうことができる。このよう
にして、折線回路NCを用いて構成した第３図の
絶縁抵抗計においては、計器Ｍとして第１図回路
と同様に電流対指示値が直線関係にある可動コイ
ル形の計器を用いても３デケードにわたる測定範
囲の絶縁抵抗計を得ることができる。電流流入点
に生じる電圧の交流分はコンデンサＣによつて
除去される。

ここで、第３図の折線回路においては基準電圧
Ez₁を分圧し、被測定抵抗Rxに応じた大きさの電
流Ixが流入する電流流入点に生じる電圧降下
が、基準電圧Ez₁の分圧電圧の低い方からその分
圧電圧を越えると順次半導体スイツチ素子を導通
させて計器Ｍに抵抗回路を並列に接続して電流Ix
を分流するように構成したので、半導体スイツチ
素子D₂を導通するに要する電流流入点におけ
る電圧降下は少なくてすみ、電流Ix対端子電圧
Vxの関係は第４図のＢの如くなり、その電圧降
下Eaは第２図Ｂで示される第１図の折線回路よ
りはるかに少なくなる。実験によると、250V／
50MΩの定格で、電流Ix＝1mAのとき、折線回路
NCの電圧降下を約8Vにすることができた。

なお、第３図の折線回路NCにおいて、半導体
スイツチ素子としてD₂，D₃にダイオード、Ｑに
トランジスタを用いたのは次の理由による。ダイ
オードD₃が導通すると、前記したようにIxの分
流電流は抵抗R₄を介してこのダイオードD₃を流
れる。このため、分圧点にはこの電流による電
圧降下が生じ、電圧Ez₃が変化する。Ez₃が変化
すると折線の折点が変化するが、抵抗R₄の値が
小さいので、この電流による分圧点の電圧変動
は実用上問題はない。次にトランジスタＱの代り
にダイオードを用いたとすると、このダイオード
が導通した場合における抵抗R₈，R₇を通る電流
は抵抗R₃，R₄を通つて流れ、このため分圧点
の電圧Ez₂が上昇する。分圧点のこの電圧上昇
は大きく、第４図ＡにおけるP₂点からの傾斜は点
線の如くなり、このため絶縁抵抗計に必要な理想
的な対数変換ができなくなる。半導体スイツチ素
子Ｑにダイオードを用いずにトランジスタを用い
たのは、抵抗R₇，R₈を流れる電流を抵抗R₃，R₄
の回路をバイパスさせ、分圧点の電圧Ez₂を上
昇させないためである。ツエナーダイオードD₁
のインピーダンスは低いので、ダイオードD₂を
流れる電流はツエナーダイオードD₁を通る、こ
のため基準電圧Ez₁は変動しない。なお、ツエナ
ーダイオードD₁のインピーダンスが高ければ抵
抗R₅，R₆を通る電流は抵抗R₂，R₃，R₄にも流
れ、このためEz₁が変動する。同様にD₁のインピ
ーダンスが高い場合には抵抗R₁₀，R₉を流れる電
流により、分圧点の電圧Ez₃も変動する。した
がつて、ツエナーダイオードD₁のインピーダン
スが高い場合には、第５図Ａに示す如く半導体ス
イツチ素子D₂，Ｑ，D₃ともトランジスタＱを使
用する必要がある。但し、各半導体スイツチ素子
ともトランジスタを用いると高価になる。逆に、
ツエナーダイオードD₁のインピーダンスが極く
低く、このD₁にバイアス電流を大量に流し、抵
抗R₂，R₃，R₄の値を低くさせることができるも
のであれば、第５図Ｂに示す如く各半導体スイツ
チ素子ともにダイオードを使用しても、分圧電圧
Ez₃は勿論Ez₂の変動も実用上問題は無くなる。
実際上、ツエナーダイオードD₁は低いが一定の
インピーダンスがある。第３図の実施例において
は、誤差が実用上問題にならない範囲において安
価に得るために、２個のダイオードと１個のトラ
ンジスタを用いて構成したものである。なお、第
５図Ａ，Ｂにおいて、ISは定電流源を示し、又、
第３図と同一素子は同一符号を付してある。

以上説明した如く、本考案においては低インピ
ーダンスの折線回路が簡単な構成によつて、かつ
安価に実現でき、このため例えば絶縁抵抗計に用
いてその効果極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案を説明するための折線回路を用
いた絶縁抵抗計の接続図、第２図Ａ，Ｂは第１図
の回路の特性を説明するための図、第３図は本考
案の実施例の折線回路を含む絶縁抵抗計の接続
図、第４図Ａ，Ｂは第３図の回路の特性を説明す
るための図、第５図Ａ，Ｂはそれぞれ本考案の折
線回路の他の実施例の接続図である。 D₁……基準電圧発生素子、R₂，R₃，R₄……抵
抗分圧回路、Ｍ……可動コイル形計器、D₂，
D₃，Ｑ……半導体スイツチ素子。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 基準電圧を発生する基準電圧発生素子、基準
   電圧を分圧する抵抗分圧回路、被測定電流の流
   入点に抵抗素子を介して接続された可動コイル
   形計器、基準電圧が取出される基準電圧発生点
   及び抵抗分圧回路の分圧点と前記被測定電流流
   入点との間に接続されそれぞれ半導体スイツチ
   素子と抵抗素子よりなる直列回路、を具備し、
   前記被測定電流流入点に生じる電圧が前記分圧
   点に生じる分圧電圧及び基準電圧発生点に生じ
   る基準電圧を越える毎に半導体スイツチ素子を
   順次導通にし、この半導体スイツチ素子に直列
   に接続された抵抗素子を前記可動コイル形計器
   に並列に接続するようにした折線回路。 (2) 基準電圧発生素子としてツエナーダイオード
   を用いたことを特徴とする実用新案登録請求範
   囲第１項記載の折線回路。 (3) 半導体スイツチ素子としてダイオードを用い
   たことを特徴とする実用新案登録請求範囲第１
   項記載の折線回路。 (4) 半導体スイツチ素子としてトランジスタを用
   いたことを特徴とする実用新案登録請求範囲第
   １項記載の折線回路。 (5) 半導体スイツチ素子と抵抗素子の直列回路を
   ３回路持ち、第１の直列回路を基準電圧発生点
   と被測定電流流入点との間に接続し、第２の直
   列回路を第１の分圧点と被測定電流流入点との
   間に接続し、第３の直列回路を第１の分圧点よ
   りその電位が低い第２の分圧点と被測定電流流
   入点の間に接続し、第１と第３の直列回路に用
   いられる半導体スイツチ素子をダイオードと
   し、第２の直列回路に用いられる半導体スイツ
   チ素子をトランジスタとしたことを特徴とする
   実用新案登録請求範囲第２項記載の折線回路。 (6) 被測定電流流入点とコモン間にリツプル除去
   用のコンデンサを接続してなる実用新案登録請
   求範囲第１項記載の折線回路。 (7) 半導体スイツチ素子と抵抗素子よりなる直列
   回路に可変抵抗を直列に接続してなる実用新案
   登録請求範囲第１項記載の折線回路。 (8) 可動コイル形計器に並列に可変抵抗を接続し
   てなる実用新案登録請求範囲第１項記載の折線
   回路。