KR20240010024A - Discharge charge measurement device - Google Patents

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KR20240010024A
KR20240010024A KR1020237043783A KR20237043783A KR20240010024A KR 20240010024 A KR20240010024 A KR 20240010024A KR 1020237043783 A KR1020237043783 A KR 1020237043783A KR 20237043783 A KR20237043783 A KR 20237043783A KR 20240010024 A KR20240010024 A KR 20240010024A
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condenser
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KR1020237043783A
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테루오 스츠키
광석 최
유키 오사다
요시야 미야바야시
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가스가 덴끼 가부시끼가이샤
도쿠리츠교우세이호우진 로우도우샤켄코우안젠키코우
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Abstract

(과제) 유도 전압의 영향을 잘 받지 않게 하여, 보다 정확한 방전 전하량을 측정할 수 있는 장치를 제공한다.
(해결 수단) 측정 대상물(1)에 접촉시키는 검출 단자(2)와, 일방의 단자(3a)가 검출 단자(2)에 접속됨과 함께 타방의 단자(3b)가 접지된 콘덴서(3)와, 콘덴서(3)에 병렬로 접속된 저항체(5)와, 콘덴서(3)의 단자간 전압을 측정하는 전압 측정 수단(4)과, 전압 측정 수단(4)으로 측정된 전압치의 피크치를 검출하는 피크 검출 수단(6)과, 피크 검출 수단(6)으로 검출된 피크치를 전하량으로 변환하는 변환 수단(7)을 구비하고, 피크 검출 수단(6)은, 미리 설정된 샘플링 시간(Δt)마다 상기 전압 측정 수단(4)으로 측정된 단자간 전압을 샘플링하고, 샘플링한 전압치의 최고치를 피크치로서 특정하는 기능을 구비함과 함께, 콘덴서(3)의 정전 용량(C), 저항체(5)의 저항치(R) 및 샘플링 시간(Δt)의 각각은, C × R ＞ Δt를 만족하는 범위에서 설정되어 있다.(Project) Provide a device that can measure the amount of discharge charge more accurately by making it less susceptible to the effects of induced voltage.
(Solution) A detection terminal (2) brought into contact with the measurement object (1), and a condenser (3) with one terminal (3a) connected to the detection terminal (2) and the other terminal (3b) connected to the ground, A resistor 5 connected in parallel to the condenser 3, a voltage measuring means 4 for measuring the voltage between the terminals of the condenser 3, and a peak for detecting the peak value of the voltage value measured by the voltage measuring means 4. It is provided with a detection means 6 and a conversion means 7 for converting the peak value detected by the peak detection means 6 into a charge amount, and the peak detection means 6 measures the voltage at a preset sampling time Δt. It has a function of sampling the terminal-to-terminal voltage measured by the means 4 and specifying the highest value of the sampled voltage value as the peak value, as well as the capacitance C of the condenser 3 and the resistance value R of the resistor 5. ) and sampling time (Δt) are each set in a range that satisfies C × R > Δt.

Description

방전 전하량 측정 장치Discharge charge measurement device

본 발명은, 대전 물체가 방전했을 때의, 방전 전하량을 측정하는 방전 전하량 측정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a discharge charge measurement device that measures the amount of discharge charge when a charged object is discharged.

종래부터, 정전기가 대전한 물체로부터 방전이 발생했을 때의 전하량을 측정하는 장치가 알려져 있다.Conventionally, devices for measuring the amount of electric charge when a discharge occurs from a statically charged object are known.

예를 들면, 도 4에 나타내는 방전 전하량 측정 장치는, 대전 물체(1)에 접근시키는 검출 단자(2)에 콘덴서(3)를 직렬로 접속함과 함께, 콘덴서(3)의 단자(3a, 3b)간의 전압을 측정하는 전압 측정부(4)를 구비하고, 이 전압 측정부(4)가 검출한 전압을 도시하지 않는 변환 수단으로 전하량으로 변환하고 있다. 이러한 측정 장치에서는, 대전 물체(1)에 검출 단자(2)의 선단(2a)을 접근시키면, 선단(2a)과 대전 물체(1)간의 전계가 커지고, 이 전계가 방전 개시 전계 강도를 초과하면, 대전 물체(1)로부터 검출 단자(2)를 향하는 방전이 발생한다.For example, the discharge charge measurement device shown in FIG. 4 connects a condenser 3 in series to a detection terminal 2 that approaches the charged object 1, and connects terminals 3a and 3b of the condenser 3. ) is provided, and the voltage detected by this voltage measurement unit 4 is converted into a charge amount by a conversion means (not shown). In this measuring device, when the tip 2a of the detection terminal 2 approaches the charged object 1, the electric field between the tip 2a and the charged object 1 increases, and when this electric field exceeds the discharge start electric field intensity, , a discharge is generated from the charged object 1 toward the detection terminal 2.

이 방전에 의해 대전 물체(1)로부터 검출 단자(2)측으로 흘러든 전하는 콘덴서(3)에 충전된다. 이 충전 전하량을 콘덴서(3)의 단자(3a, 3b)간의 전압(V)을 측정하여 검출하도록 하고 있다. 구체적으로는, 검출된 단자간 전압에 콘덴서(3)의 정전 용량을 곱하여, 방전 전하량을 산출한다.Due to this discharge, the electric charge flowing from the charged object 1 to the detection terminal 2 is charged in the condenser 3. This amount of charge is detected by measuring the voltage (V) between the terminals 3a and 3b of the condenser 3. Specifically, the detected inter-terminal voltage is multiplied by the capacitance of the condenser 3 to calculate the amount of discharge charge.

일본 공개특허공보 2007-212208호Japanese Patent Publication No. 2007-212208

상기한 측정 장치는, 검출 단자(2)의 선단(2a)을, 대전 물체(1)에 접근시키는 과정에서, 대전 물체(1)의 전하에 의해 콘덴서(3)에 유도 전압이 발생한다.In the above-mentioned measuring device, in the process of bringing the tip 2a of the detection terminal 2 close to the charged object 1, an induced voltage is generated in the condenser 3 due to the electric charge of the charged object 1.

예를 들면, 대전 물체(1)가 플러스로 대전하고 있었던 경우, 선단(2a)이 대전 물체(1)에 가까워지면, 검출 단자(2) 내의 마이너스 전하가 대전 물체(1)의 플러스 전하로 끌어당겨진다. 따라서, 콘덴서(3)의 일방의 단자(3a)측에 플러스의 전하가 유도되게 된다. 그 때문에, 콘덴서(3)의 단자(3a, 3b)간에는 플러스의 유도 전압이 발생한다.For example, when the charged object 1 is positively charged, when the tip 2a approaches the charged object 1, the negative charge in the detection terminal 2 is attracted to the positive charge of the charged object 1. It's pulled. Accordingly, a positive charge is induced on one terminal 3a side of the condenser 3. Therefore, a positive induced voltage is generated between the terminals 3a and 3b of the condenser 3.

이와 같이, 대전 물체(1)로부터의 방전이 발생하지 않아도, 콘덴서(3)의 단자(3a, 3b)간에 유도 전압이 발생해 버린다. 그 때문에, 실제로 방전이 발생했을 때의, 방전 전하량에 따라 발생하는 콘덴서의 단자(3a, 3b)간의 전압이, 상기 유도 전압의 영향을 받아, 그 결과, 방전 전하량을 정확하게 측정할 수 없게 되어 버린다.In this way, even if no discharge occurs from the charged object 1, an induced voltage is generated between the terminals 3a and 3b of the condenser 3. Therefore, when a discharge actually occurs, the voltage between the terminals 3a and 3b of the condenser generated according to the amount of discharged charge is affected by the induced voltage, and as a result, the amount of discharged charge cannot be measured accurately. .

본 발명의 목적은, 측정 대상물의 방전 전하량을 정확하고, 간단하게 측정할 수 있는 방전 전하량 측정 장치를 제공하는 것이다.The purpose of the present invention is to provide a discharge charge measurement device that can accurately and simply measure the discharge charge amount of a measurement object.

제1 발명은, 정전기 대전한 측정 대상물에 접근시키는 검출 단자와, 일방의 단자가 상기 검출 단자에 접속됨과 함께 타방의 단자가 접지된 콘덴서와, 상기 콘덴서에 병렬로 접속된 저항체와, 상기 콘덴서의 단자간 전압을 측정하는 전압 측정 수단과, 상기 전압 측정 수단으로 측정된 전압치의 피크치를 검출하는 피크 검출 수단과, 상기 피크 검출 수단으로 검출된 상기 피크치를 전하량으로 변환하는 변환 수단을 구비하고, 상기 피크 검출 수단은, 미리 설정된 샘플링 시간(Δt)마다 상기 전압 측정 수단으로 측정된 단자간 전압을 샘플링하고, 샘플링한 전압치의 최고치를 피크치로서 특정하는 기능을 구비함과 함께, 상기 콘덴서의 정전 용량(C), 상기 저항체의 저항치(R), 및 상기 샘플링 시간(Δt)의 각각은, C × R ＞ Δt를 만족하는 범위에서 설정되어 있다.The first invention includes a detection terminal that is brought close to an electrostatically charged measurement object, a condenser whose one terminal is connected to the detection terminal and the other terminal is grounded, a resistor connected in parallel to the condenser, and the condenser. Voltage measuring means for measuring the voltage between terminals, peak detection means for detecting a peak value of the voltage value measured by the voltage measuring means, and conversion means for converting the peak value detected by the peak detection means into a charge amount, The peak detection means samples the terminal-to-terminal voltage measured by the voltage measurement means at preset sampling times (Δt), and has a function of specifying the highest value of the sampled voltage value as the peak value, and the capacitance of the capacitor ( C), the resistance value (R) of the resistor, and the sampling time (Δt) are each set in a range that satisfies C × R > Δt.

제2 발명은, 정전기 대전한 측정 대상물에 접촉시키는 검출 단자와, 상기 검출 단자에 접속되어, 상기 측정 대상물로부터의 방전 전하를 축적하는 콘덴서와, 상기 콘덴서에 병렬로 접속된 저항체와, 상기 콘덴서의 단자간 전압을 측정하는 전압 측정 수단과, 상기 전압 측정 수단으로 측정된 전압치를 전하량으로 변환하는 변환 수단과 상기 변환 수단으로 변환된 전하량의 피크치를 검출하는 피크 검출 수단을 구비하고, 상기 피크 검출 수단은, 미리 설정된 샘플링 시간(Δt)마다 상기 변환 수단으로 변환된 전하량을 샘플링하고, 샘플링한 전하량의 최고치를 피크치로서 특정하는 기능을 구비함과 함께, 상기 콘덴서의 정전 용량(C), 상기 저항체의 저항치(R), 및 상기 샘플링 시간(Δt)의 각각은, C·R ＞ Δt를 만족하는 범위에서 설정되어 있다.The second invention includes a detection terminal brought into contact with an electrostatically charged measurement object, a condenser connected to the detection terminal to accumulate discharge charges from the measurement object, a resistor connected in parallel to the condenser, and the condenser. It has voltage measuring means for measuring the voltage between terminals, conversion means for converting the voltage value measured by the voltage measurement means into a charge amount, and peak detection means for detecting a peak value of the amount of charge converted by the conversion means, and the peak detection means has a function of sampling the amount of charge converted by the conversion means at a preset sampling time (Δt) and specifying the highest value of the sampled amount of charge as a peak value, and the capacitance (C) of the capacitor and the resistor. Each of the resistance value (R) and the sampling time (Δt) is set in a range that satisfies C·R>Δt.

제3 발명은, 상기 정전 용량(C)과 상기 저항치(R), 및 상기 샘플링 시간(Δt)이, C·R ≥ 50 × Δt를 만족한다.In the third invention, the electrostatic capacity (C), the resistance value (R), and the sampling time (Δt) satisfy C·R ≥ 50 × Δt.

제4 발명은, 상기 정전 용량(C) 및 상기 저항치(R)가 β ≥ C × R이고, 상기 β가 10―3[초] ≤ β ≤ 1[초]이다.In the fourth invention, the capacitance (C) and the resistance (R) are β ≥ C × R, and β is 10 -3 [seconds] ≤ β ≤ 1 [second].

제1, 2 발명에 따르면, 대전 물체에 검출 단자를 가까이하는 과정에서 유도되는 전하를, 저항체를 통해 어스로 방출할 수 있으므로, 방전에 의해 발생하는 콘덴서의 단자간 전압이 유도 전압의 영향을 받는 것을 방지할 수 있다. 또한, 콘덴서의 정전 용량(C) 및 저항체의 저항치(R)를, 콘덴서의 단자간 전압의 감쇠 시정수(時定數)가, 샘플링 시간(Δt)보다 커지도록 설정하고 있으므로, 콘덴서의 단자간 전압의 피크치를 보다 정확하게 특정할 수 있다. 그 결과, 콘덴서에 축적된 전하량을 정확하게 측정할 수 있다.According to the first and second inventions, the electric charge induced in the process of bringing the detection terminal close to the charged object can be discharged to the ground through the resistor, so that the voltage between the terminals of the condenser generated by discharge is affected by the induced voltage. can be prevented. In addition, the capacitance (C) of the condenser and the resistance value (R) of the resistor are set so that the attenuation time constant of the voltage between the terminals of the condenser is greater than the sampling time (Δt), so The peak value of voltage can be specified more accurately. As a result, the amount of charge accumulated in the condenser can be accurately measured.

제3 발명에 의하면, 전압의 피크치를 보다 정확하게 검출할 수 있어, 방전 전하량을 정확하게 측정할 수 있다.According to the third invention, the peak value of voltage can be detected more accurately, and the amount of discharge charge can be measured accurately.

제4 발명에 의하면, 콘덴서에 축적된 전하가 신속하게 감쇠하여, 연속적인 측정이 가능해진다.According to the fourth invention, the charge accumulated in the condenser is rapidly attenuated, making continuous measurement possible.

도 1은, 실시형태의 방전 전하량 측정 장치의 회로도이다.
도 2는, 콘덴서의 단자간 전압의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은, 실시형태의 방전 전하량 측정 장치를 사용한 전하량의 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는, 종래의 전하량 측정 장치의 회로도이다.1 is a circuit diagram of a discharge charge measurement device according to an embodiment.
Figure 2 is a graph showing the change in voltage between terminals of a condenser.
FIG. 3 is a graph showing the results of measurement of charge amount using the discharge charge amount measurement device of the embodiment.
Figure 4 is a circuit diagram of a conventional charge measurement device.

[실시형태][Embodiment]

본 발명의 일 실시형태를 설명한다. 도 1은, 실시형태의 방전 전하량 측정 장치의 회로도, 도 2는 실시형태의 콘덴서의 단자간 전압의 변화를 나타내는 그래프, 도 3은, 실시형태의 방전 전하량 측정 장치를 사용한 전하량의 측정 결과를 나타낸 그래프이다.One embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a circuit diagram of the discharge charge measurement device of the embodiment, FIG. 2 is a graph showing the change in voltage between terminals of the condenser of the embodiment, and FIG. 3 is a graph showing the measurement results of the charge amount using the discharge charge measurement device of the embodiment. It's a graph.

이 실시형태의 방전 전하량 측정 장치는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 선단(2a)을 코로나 방전이 잘 발생하지 않는 형상으로 한 검출 단자(2)를 구비하고, 이 검출 단자(2)에 일방의 단자(3a)를 접속함과 함께 타방의 단자(3b)를 접지시킨 콘덴서(3)를 구비하고 있다. 그리고, 종래와 마찬가지로, 콘덴서(3)의 단자간 전압을 측정하는 전압 측정 수단인 전압 측정부(4)를 구비하고 있다. 단, 이 실시형태에서는, 콘덴서(3)에 병렬로 저항체(5)가 접속되어 있다.As shown in FIG. 1, the discharge charge measurement device of this embodiment is provided with a detection terminal 2 whose tip 2a is shaped to prevent corona discharge from occurring, and the detection terminal 2 is provided with a one-way It is provided with a condenser 3 that connects the terminal 3a and grounds the other terminal 3b. And, as in the past, it is provided with a voltage measuring unit 4, which is a voltage measuring means for measuring the voltage between the terminals of the condenser 3. However, in this embodiment, the resistor 5 is connected in parallel to the condenser 3.

그리고, 상기 콘덴서(3)의 정전 용량은 C[F], 저항체(5)의 저항치는 R[Ω]이다.The capacitance of the condenser 3 is C[F], and the resistance of the resistor 5 is R[Ω].

또한, 상기 코로나 방전이 잘 발생하지 않는 형상이란, 대전 물체(1)로부터의 방전이 첨단(尖端) 등 주위에서 지속하는 코로나 방전이 되지 않는 것과 같은 형상이다. 구체적으로는, 직경이 20[mm] 이상인 구형이다. 이와 같이 검출 단자(2)의 선단(2a)의 직경을 크게 함으로써 구(球)표면의 곡률이 작아져, 검출 단자(2)의 선단(2a)을 대전 물체(1)에 접근시켜도, 대전 물체(1)로부터의 전계가 선단(2a)의 구형 표면의 1개 지점에 집중하지 않게 된다. 그 때문에, 검출 단자(2)의 선단(2a) 부근에서 코로나 방전이 잘 발생하지 않게 되어, 대전 물체(1)로부터는 펄스상의 방전이 발생한다.In addition, the shape in which corona discharge is less likely to occur is a shape in which the discharge from the charged object 1 does not become a corona discharge that continues around the tip, etc. Specifically, it is a sphere with a diameter of 20 [mm] or more. In this way, by increasing the diameter of the tip 2a of the detection terminal 2, the curvature of the spherical surface becomes small, so that even when the tip 2a of the detection terminal 2 approaches the charged object 1, the charged object 1 The electric field from (1) does not concentrate at one point on the spherical surface of the tip 2a. Therefore, corona discharge is less likely to occur near the tip 2a of the detection terminal 2, and a pulse-like discharge occurs from the charged object 1.

만일, 검출 단자(2)의 곡률을 크게 하면, 대전 물체(1)로부터의 전계가 검출 단자(2)의 구면의 1개 지점에 집중하여, 펄스상의 방전이 발생하기 전에 코로나 방전이 발생해 버린다. 이와 같은 경우에는, 대전 물체(1)의 대전 전하를 코로나 방전에 의해 놓친 후에 발생한 펄스상의 방전의 방전 전하량을 측정하게 되기 때문에, 대전 물체(1)가 유지하고 있었던 전하량에 상당하는, 펄스상의 방전의 방전 전하량을 정확하게 측정할 수 없다. 요컨대, 이 실시형태에서, 검출 단자(2)의 선단(2a)을 코로나 방전이 잘 발생하지 않는 형상으로 한 것은, 대전 물체(1)로부터 발생하는 하나의 펄스상의 방전의 방전 전하량의 측정을 가능하게 하기 위해서이다. 따라서, 대전 물체(1)와 대향하는 측의 면이, 곡률이 작은 곡면 등에서 뾰족한 부분을 갖지 않으면, 검출 단자(2)의 선단(2a)은 구형이 아니어도 된다.If the curvature of the detection terminal 2 is increased, the electric field from the charged object 1 is concentrated at one point on the spherical surface of the detection terminal 2, and a corona discharge occurs before a pulse-like discharge occurs. . In this case, since the discharge charge amount of the pulse-shaped discharge that occurred after the charged charge of the charged object 1 was lost by the corona discharge is measured, the pulse-shaped discharge corresponding to the amount of charge held by the charged object 1 is measured. The amount of discharge charge cannot be measured accurately. In short, in this embodiment, the tip 2a of the detection terminal 2 is shaped so that corona discharge is less likely to occur, which makes it possible to measure the amount of discharge charge of a single pulse discharge generated from the charged object 1. To do it. Therefore, the tip 2a of the detection terminal 2 does not need to be spherical, as long as the surface on the side opposite to the charged object 1 does not have a sharp portion such as a curved surface with a small curvature.

또, 상기 전압 측정부(4)에는, 전압 측정부(4)가 측정한 전압치의 피크치를 검출하여 유지하는 피크 검출 수단인 피크 검출부(6)가 접속되고, 이 피크 검출부(6)에서 검출된 전압의 피크치를 전하량으로 변환하는 변환부(7) (변환 수단)가 접속되어 있다. 나아가, 변환부(7)가 변환한 전하량의 값을 출력하는 출력부(8)를 구비하고 있다.Additionally, a peak detection unit 6, which is a peak detection means that detects and maintains the peak value of the voltage value measured by the voltage measurement unit 4, is connected to the voltage measurement unit 4, and the peak detection unit 6 detects the peak value. A conversion unit 7 (conversion means) that converts the peak value of voltage into an amount of charge is connected. Furthermore, it is provided with an output unit 8 that outputs the value of the amount of charge converted by the conversion unit 7.

상기 전압 측정부(4)는, 콘덴서(3)의 단자(3a, 3b)간의 전압을 연속해서 검출하는 기능을 구비하고 있다. 피크 검출부(6)는, 전압 측정부(4)에서 검출된 전압치를 샘플링 시간(Δt)으로 반복해서 샘플링하고, 최고치를 피크치(Vp)로서 특정하는 기능을 구비하고 있다. 구체적으로는, 피크 검출부(6)는, 측정 개시시에 전압치(V1)를 샘플링하고, 그 전압치(V1)를 유지하고, 그 샘플링 시간(Δt) 후에 다시, 전압치(V2)를 샘플링함과 함께, 이 전압치(V2 와 V1)를 비교하여, 큰 쪽의 값을 유지하고, 타방을 소거하는 것을 일정 시간 반복하고, 그 사이의 최대치를 피크치(Vp)로서 특정한다.The voltage measuring unit 4 has a function of continuously detecting the voltage between the terminals 3a and 3b of the condenser 3. The peak detection unit 6 has a function of repeatedly sampling the voltage value detected by the voltage measurement unit 4 at a sampling time (Δt) and specifying the highest value as the peak value (Vp). Specifically, the peak detection unit 6 samples the voltage value (V 1 ) at the start of measurement, maintains the voltage value (V 1 ), and samples the voltage value (V 2 ) again after the sampling time (Δt). ) is sampled, these voltage values (V 2 and V 1 ) are compared, the larger value is kept, and the other is erased is repeated for a certain period of time, and the maximum value in between is specified as the peak value (Vp). do.

그리고, 이 실시형태의 방전 전하량 측정 장치에 있어서는, C × R ≥ 샘플링 시간(Δt)이 되도록 하고 있다.And in the discharge charge measurement device of this embodiment, C x R ≥ sampling time (Δt).

상기 C × R은, 방전 전하가 충전되는 것에 의해 상승한 콘덴서(3)의 단자간 전압이, 최대 전압(V0)으로부터 감쇠할 때의 시정수(τ)[S]에 상당한다. 시정수(τ)는, 지수함수적으로 감쇠하는 콘덴서(3)의 단자간 전압이 최대 전압(V0)으로부터, 그 36.8％의 전압(V1)까지 감쇠하는 시간이다 (도 2 참조).The above C The time constant (τ) is the time during which the voltage between the terminals of the capacitor 3, which decays exponentially, decays from the maximum voltage (V0) to the voltage (V1) of 36.8% of the voltage (V1) (see Fig. 2).

또, 상기 변환부(7)는, 피크 검출부(6)에서 특정하여 유지된 전압의 피크치(Vp)를 전하량(Q)으로 변환하여 출력부(8)에 대해 출력한다. 변환부(7)는, 상기 피크치(Vp)와 상기 콘덴서(3)의 정전 용량(C)에 기초하여, 전하량 Q = C × Vp를 산출한다.Additionally, the conversion unit 7 converts the peak value Vp of the voltage specified and maintained by the peak detection unit 6 into a charge quantity Q and outputs it to the output unit 8. The conversion unit 7 calculates the charge amount Q = C × Vp based on the peak value Vp and the capacitance C of the condenser 3.

출력부(8)는, 입력된 전하량(Q)의 값을 표시하거나, 기록하거나 하는 기능을 구비하고 있다.The output unit 8 has a function of displaying or recording the value of the input charge quantity Q.

또한, 이 실시형태에서는, 콘덴서(3)의 정전 용량(C) = 1[μF], 저항체(5)의 저항치(R) = 100[kΩ], 샘플링 시간(Δt) = 2[mS]로 한다. 즉, 이 실시형태에서는, 시정수(τ) = C × R이, 샘플링 시간(Δt)의 50배로 하고 있다.In addition, in this embodiment, the capacitance (C) of the condenser 3 = 1 [μF], the resistance value (R) of the resistor 5 = 100 [kΩ], and the sampling time (Δt) = 2 [mS]. . That is, in this embodiment, the time constant (τ) = C × R is 50 times the sampling time (Δt).

[작용·효과 등][Action, effect, etc.]

상기와 같이 구성된 이 실시형태의 방전 전하량 측정 장치의 작용 등을 설명한다.The operation of the discharge charge amount measuring device of this embodiment configured as above will be explained.

대전 물체(1)의 방전 전하량을 측정할 때에는, 대전 물체(1)로부터의 방전이 발생하는 거리까지, 검출 단자(2)의 선단(2a)을 대전 물체(1)의 표면에 가까이 한다.When measuring the discharge charge amount of the charged object 1, the tip 2a of the detection terminal 2 is brought close to the surface of the charged object 1 up to the distance where discharge from the charged object 1 occurs.

이 과정에서, 대전 물체(1)의 전하에 의해, 검출 단자(2) 내에 있어서 대전 물체(1)와 역극성의 전하가 끌어당겨져, 콘덴서(3)의 일방의 단자(3a)에는 대전 물체(1)와 동극성의 전하가 유도된다. 그러나, 이 실시형태에서는, 콘덴서(3)에 병렬로 저항체(5)가 접속되어 있으므로, 콘덴서(3)에 축적된 전하는 저항체(5)를 통하여 접지로 흐른다.In this process, due to the electric charge of the charged object 1, a charge of opposite polarity to that of the charged object 1 is attracted within the detection terminal 2, and a charged object ( 1) A charge of the same polarity is induced. However, in this embodiment, the resistor 5 is connected in parallel to the condenser 3, so the charge accumulated in the condenser 3 flows to ground through the resistor 5.

이와 같이 유도 전하는 접지로 흐르므로, 유도 전하에 의한 콘덴서(3)의 단자(3a, 3b)간의 전압은 거의 상승하지 않고, 거의 제로로 유지된다.Since the induced charge flows to the ground in this way, the voltage between the terminals 3a and 3b of the condenser 3 due to the induced charge hardly increases and is maintained at almost zero.

상기 선단(2a)이 일정 이상 가까워지면, 대전 물체(1)로부터 펄스상의 방전이 발생하여, 순간적으로 방전 전하가 검출 단자(2)로부터 흘러들어 콘덴서(3)가 충전된다. 이때 콘덴서(3)에 축적된 전하는 방전에 의한 것으로, 유도 전하에 의한 유도 전압의 영향을 거의 받지 않는다. 따라서, 콘덴서(3)의 단자간 전압을 측정함으로써, 대응하는 방전 전하량을 특정할 수 있다.When the tip 2a approaches a certain level or more, a pulse-like discharge is generated from the charged object 1, and the discharge charge instantaneously flows from the detection terminal 2 to charge the condenser 3. At this time, the charge accumulated in the condenser 3 is due to discharge, and is hardly affected by the induced voltage caused by the induced charge. Therefore, by measuring the voltage between the terminals of the condenser 3, the corresponding amount of discharge charge can be specified.

또, 콘덴서(3)에 일단 축적된 방전 전하도, 시간과 함께 저항체(5)를 통해 접지로 흘러 버리기 때문에, 콘덴서(3)의 단자간 전압(V)은, 도 2와 같이 감쇠해 버린다. 그래서, 피크 검출부(6)는, 다음과 같이 하여 콘덴서(3)의 단자간 전압의 피크치(Vp)를 검출하여 유지한다.In addition, since the discharge charge once accumulated in the condenser 3 also flows to ground through the resistor 5 over time, the voltage V between the terminals of the condenser 3 decreases as shown in FIG. 2. Therefore, the peak detection unit 6 detects and maintains the peak value Vp of the voltage between the terminals of the condenser 3 as follows.

피크 검출부(6)는, 상기 전압 측정부(4)가 측정한 콘덴서(3)의 단자간 전압(V)을, 샘플링 시간(Δt), 여기에서는 2[mS]마다 샘플링한다. 그리고, 샘플링한 단자간 전압(V)을 대비하여, 피크치(Vp)를 특정하여 변환부(7)에 입력한다. The peak detection unit 6 samples the terminal-to-terminal voltage (V) of the capacitor 3 measured by the voltage measurement unit 4 at a sampling time (Δt), here every 2 [mS]. Then, by comparing the sampled terminal-to-terminal voltage (V), the peak value (Vp) is specified and input to the conversion unit 7.

피크 검출부(6)가 특정하여 유지한 피크치(Vp)가 입력된 변환부(7)는, 상기 피크치(Vp)에 콘덴서(3)의 정전 용량(C)을 곱하여 전하량을 산출하고, 출력부(8)에 출력시킨다. 상기 변환부(7)에는, 콘덴서(3)의 정전 용량(C)의 값이 미리 설정되어 있다.The conversion unit 7, to which the peak value Vp specified and maintained by the peak detection unit 6 is input, calculates the amount of charge by multiplying the peak value Vp by the capacitance C of the condenser 3, and outputs the output unit ( 8) Print it out. In the conversion unit 7, the value of the capacitance C of the condenser 3 is set in advance.

이 실시형태에서는, 유도 전하가 저항체(5)를 통하여 접지로 흐르도록 하고 있으므로, 측정되는 단자간 전압이, 종래와 같이 유도 전하의 영향을 받지 않는다.In this embodiment, since the induced charge flows to ground through the resistor 5, the measured terminal-to-terminal voltage is not affected by the induced charge as in the past.

또, 피크 검출부(6)의 샘플링 시간(Δt)을, 콘덴서(3)의 정전 용량(C)과 저항체(5)의 저항치(R)의 곱인 시정수(τ)의 50분의 1로 하고 있으므로, 피크치(Vp)를 정확하게 검출할 수 있다.In addition, the sampling time (Δt) of the peak detection unit 6 is set to 1/50 of the time constant (τ), which is the product of the capacitance (C) of the condenser (3) and the resistance value (R) of the resistor (5). , the peak value (Vp) can be accurately detected.

그 이유를 이하에 설명한다.The reason is explained below.

도 2는, 콘덴서(3)의 단자간 전압(V)의 변화의 그래프이다. 대전 물체(1)로부터의 방전이 발생한 순간(t0)에, 방전 전하가 콘덴서(3)에 단번에 흘러들어 단자간의 전압이 V0까지 상승한다. 그 후, 콘덴서(3)로부터 저항체(5)를 통해 전하가 접지로 흐르고, 단자간 전압(V)이 감쇠한다. 그리고, 시각 t1 에서, 최대 전압(V0)의 36.8[％]까지 감쇠한다.이 시각 t0 에서 t1 까지의 시간이, 상기 시정수(τ)이다.Figure 2 is a graph of the change in voltage (V) between the terminals of the condenser 3. At the moment (t 0 ) when a discharge from the charged object 1 occurs, the discharge charge flows into the condenser 3 at once and the voltage between the terminals rises to V 0 . After that, charge flows from the condenser 3 to the ground through the resistor 5, and the voltage (V) between the terminals is attenuated. Then, at time t 1 , it attenuates to 36.8 [%] of the maximum voltage V0. The time from this time t 0 to t 1 is the time constant (τ).

이와 같이 단자간 전압(V)이 감쇠하는 과정에서, 피크 검출부(6)가 샘플링 시간(Δt) = 2[mS]마다 단자간 전압(V)을 샘플링한다.In this process, the inter-terminal voltage (V) is attenuated, and the peak detection unit 6 samples the inter-terminal voltage (V) every sampling time (Δt) = 2 [mS].

한편, 콘덴서(3)의 단자간 전압이 감쇠하는 시정수는, τ = 100[mS]이다. 이에 비해, 피크 검출부(6)는, 상기 샘플링 시간(Δt) = 2[mS]에서 샘플링을 실행하기 때문에, 시정수(τ)의 시간 내에 50회의 샘플링에 기초하여 피크치(Vp)가 특정되어 유지되게 된다.On the other hand, the time constant at which the voltage between the terminals of the condenser 3 attenuates is τ = 100 [mS]. In contrast, since the peak detection unit 6 performs sampling at the sampling time Δt = 2 [mS], the peak value Vp is specified and maintained based on 50 samplings within the time constant τ. It will happen.

이와 같이, 최대 전압(V0)이 V1까지 감쇠하기까지의 동안에 50회의 샘플링을 실시하여 피크 검출부(6)가 피크치(Vp)를 검출하게 되므로, 검출된 Vp는 최대 전압(V0)에 가까운 것이 된다.In this way, since the peak detection unit 6 detects the peak value (Vp) by performing sampling 50 times while the maximum voltage (V0) is attenuated to V1, the detected Vp is close to the maximum voltage (V0). .

이하에, 이 실시형태의 방전 전하량 측정 장치를 사용한 전하량 측정 결과를 설명한다.Below, the results of charge measurement using the discharge charge measurement device of this embodiment will be described.

이 실험에서는, 상기 대전 물체(1) 대신, 시판의 필름 콘덴서에 이미 알려진 값의 전하량을 충전하여 사용했다. 실험에서 사용한 전하량은 ―10000[nC] ∼ ＋10000[nC]이고, 필름 콘덴서에는, ±500[nC]와, ±1000[nC]에서 1000[nC]씩을 주었다.In this experiment, instead of the above-mentioned charged object 1, a commercially available film capacitor was used by charging an amount of charge of a known value. The amount of charge used in the experiment was -10000[nC] to +10000[nC], and ±500[nC] and ±1000[nC] to 1000[nC] were given to the film capacitor.

그리고, 충전한 필름 콘덴서에 검출 단자(2)의 선단(2a)을 접촉시켜 방전시키고, 그때의 방전 전하량을 측정했다.Then, the tip 2a of the detection terminal 2 was brought into contact with the charged film capacitor to discharge it, and the amount of discharged charge at that time was measured.

이 측정 결과는, 도 3의 그래프에 나타내는 바와 같다. 이 그래프는, 가로축을 필름 콘덴서의 충전 전하량(Q1)으로 하고, 세로축을 측정치(Qm)로 하고 있다.The results of this measurement are as shown in the graph in FIG. 3. In this graph, the horizontal axis is the charge amount (Q 1 ) of the film capacitor, and the vertical axis is the measured value (Q m ).

도 3에 나타내는 바와 같이, 실시형태의 방전 전하량 측정 장치에 의한 측정치 (Qm)와 필름 콘덴서의 충전 전하량(Q1)은 일치하여, 이 방전 전하량 측정 장치의 신뢰성을 확인할 수 있었다.As shown in FIG. 3, the measured value (Q m ) by the discharge charge measurement device of the embodiment and the charged charge amount (Q 1 ) of the film capacitor matched, confirming the reliability of this discharge charge measurement device.

실시형태의 방전 전하 측정 장치에서는, 콘덴서(3)와 병렬로, 접지에 접속된 저항체(5)를 형성함과 함께, 시정수(τ)에 비해 샘플링 시간(Δt)을 작게 하고 있기 때문에, 방전 전하량을 양호한 정밀도로 측정할 수 있게 되었다.In the discharge charge measurement device of the embodiment, the resistor 5 connected to the ground is formed in parallel with the condenser 3, and the sampling time (Δt) is made small compared to the time constant (τ), so that the discharge It became possible to measure the amount of electric charge with good precision.

샘플링 시간(Δt)은, 작으면 작을수록 보다 최대 전압(V0)에 가까운 값, 요컨대 정확한 피크치(Vp)를 특정할 수 있게 된다. 단, 샘플링 시간(Δt)이 시정수(τ) 미만이면, 적어도 1회는 시정수(τ) 내에서의 샘플링이 실행되어, 충분한 검출 정밀도가 얻어진다고 생각되지만, 상기와 같이 50분의 1이면, 더욱 정밀도가 높아진다.The smaller the sampling time (Δt), the closer it is to the maximum voltage (V0), that is, the more accurately the peak value (Vp) can be specified. However, if the sampling time (Δt) is less than the time constant (τ), sampling within the time constant (τ) is performed at least once and sufficient detection accuracy is considered to be obtained; however, if it is 1/50 as above, , the precision becomes even higher.

또, 시정수(τ)는, 정전 용량(C) 및 저항치(R)에 의해 설정할 수 있으므로, 피크 검출부(6)의 샘플링 시간(Δτ)에 따라 시정수(τ)를 조정할 수도 있다.Additionally, since the time constant τ can be set based on the capacitance C and the resistance value R, the time constant τ can also be adjusted according to the sampling time Δτ of the peak detection unit 6.

단, 반복해서 전하량을 측정할 때에는, 콘덴서(3)에 축적된 전하를 그때마다 접지로 흘려야 한다. 따라서, 시정수(τ)가 너무 커서, 상기 단자간 전압의 감쇠 시간을 길게 설정된 측정 장치는, 반복된 전하량 측정에는 적합하지 않다.However, when measuring the amount of charge repeatedly, the charge accumulated in the condenser (3) must be flowed to ground each time. Therefore, a measuring device in which the time constant (τ) is too large and the decay time of the inter-terminal voltage is set to be long is not suitable for repeated charge measurement.

상기 단자간 전압(V)이 최대 전압(V0)으로부터 거의 제로가 될 때까지의 시간은, 시정수(τ)의 약 5배이므로, 예를 들면, 상기와 같이 시정수(τ) = 100[mS]이면, 약 500[mS]로 콘덴서(3)가 비워진다. 또, 시정수(τ) = 200[mS]여도, 약 1[S]로, 콘덴서(3)가 비워지므로, 1[S] 간격에서의 측정도 가능해진다.The time until the voltage (V) between the terminals becomes almost zero from the maximum voltage (V0) is about 5 times the time constant (τ), so for example, time constant (τ) = 100[ mS], the condenser 3 is emptied at about 500 [mS]. Moreover, even if the time constant (τ) = 200 [mS], the condenser 3 is emptied at about 1 [S], so measurement at intervals of 1 [S] is also possible.

나아가, 큰 방전 전하량을 측정하기 위해서는, 콘덴서(3)의 정전 용량(C)을 크게 해야 한다. 그러나, 정전 용량(C)이 방전 전하량에 비해 너무 큰 경우에는, 단자간 전압이 너무 작아서, 검출 정밀도가 떨어져 버리는 경우도 있다. 또, 콘덴서(3)의 단자간 전압의 절대치의 크기에 따라, 대응하는 능력을 갖는 피크 검출부(6)나 변환부(7), 출력부(8)가 필요해진다.Furthermore, in order to measure a large amount of discharge charge, the capacitance C of the condenser 3 must be increased. However, when the electrostatic capacitance (C) is too large compared to the amount of discharge charge, the voltage between terminals is too small, and detection accuracy may decrease. Additionally, depending on the magnitude of the absolute value of the voltage between the terminals of the capacitor 3, a peak detection unit 6, a conversion unit 7, and an output unit 8 with corresponding capabilities are required.

따라서, 상기 콘덴서(3)의 정전 용량(C), 상기 저항체(5)의 저항치(R), 및 상기 샘플링 시간(Δt)의 각각은, 사용 목적 등에 따라, C × R > Δt를 만족하는 범위에서 설정하면 된다.Therefore, each of the capacitance C of the capacitor 3, the resistance value R of the resistor 5, and the sampling time Δt are in a range that satisfies C × R > Δt, depending on the purpose of use, etc. You can set it in .

또한, 상기 실시형태에서는, 피크 검출부(6)가, 단자간 전압의 피크치(Vp)를 특정하여 유지한 후에, 그 값을 전하량으로 변환하도록 하고 있지만, 전압 측정부(4)의 측정치를 그대로 전하량으로 변환하고, 그 후, 전하량의 피크치를 검출하여 유지하도록 해도 된다.In addition, in the above embodiment, the peak detection unit 6 specifies and maintains the peak value (Vp) of the voltage between terminals and then converts the value into a charge amount. However, the measured value of the voltage measurement unit 4 is directly converted into a charge amount. , and thereafter, the peak value of the charge amount may be detected and maintained.

이 경우에는, 도 1에 나타내는 전압 측정부(4)와 피크 검출부(6)간에 변환부(7)가 접속된다.In this case, a conversion unit 7 is connected between the voltage measurement unit 4 and the peak detection unit 6 shown in FIG. 1.

대전 물체로부터의 방전 전하량을, 간단하고 정확하게 측정할 수 있다.The amount of discharged charge from a charged object can be measured simply and accurately.

1: 측정 대상물
2: 검출 단자
2a: (검출 단자의) 선단
3: 콘덴서
3a, 3b: (콘덴서의) 단자
4: (전압 측정 수단) 전압 측정부
5: 저항체
6: (피크 검출 수단) 피크 검출부
7: 변환부1: Measurement object
2: detection terminal
2a: tip (of detection terminal)
3: condenser
3a, 3b: terminals (of condenser)
4: (Voltage measurement means) Voltage measurement unit
5: resistor
6: (Peak detection means) Peak detection unit
7: conversion unit

Claims (4)

정전기 대전한 측정 대상물에 접촉시키는 검출 단자와,
일방의 단자가 상기 검출 단자에 접속됨과 함께 타방의 단자가 접지된 콘덴서와,
상기 콘덴서에 병렬로 접속된 저항체와,
상기 콘덴서의 단자간 전압을 측정하는 전압 측정 수단과,
상기 전압 측정 수단으로 측정된 전압치의 피크치를 검출하는 피크 검출 수단과,
상기 피크 검출 수단으로 검출된 상기 피크치를 전하량으로 변환하는 변환 수단을 구비하고,
상기 피크 검출 수단은, 미리 설정된 샘플링 시간(Δt)마다 상기 전압 측정 수단으로 측정된 단자간 전압을 샘플링하고, 샘플링한 전압치의 최고치를 피크치로서 특정하는 기능을 구비함과 함께,
상기 콘덴서의 정전 용량(C), 상기 저항체의 저항치(R), 및 상기 샘플링 시간(Δt)의 각각은, C × R ＞ Δt를 만족하는 범위에서 설정된 방전 전하량 측정 장치.A detection terminal brought into contact with an electrostatically charged measurement object,
a condenser whose one terminal is connected to the detection terminal and the other terminal is grounded;
A resistor connected in parallel to the condenser,
Voltage measuring means for measuring the voltage between terminals of the condenser,
peak detection means for detecting the peak value of the voltage value measured by the voltage measurement means;
Provided with a conversion means for converting the peak value detected by the peak detection means into a charge amount,
The peak detection means samples the terminal-to-terminal voltage measured by the voltage measurement means at preset sampling times (Δt), and has a function of specifying the highest value of the sampled voltage value as a peak value,
The capacitance (C) of the capacitor, the resistance value (R) of the resistor, and the sampling time (Δt) are each set in a range that satisfies C × R > Δt. 정전기 대전한 측정 대상물에 접촉시키는 검출 단자와,
일방의 단자가 상기 검출 단자에 접속됨과 함께 타방의 단자가 접지된 콘덴서와,
상기 콘덴서에 병렬로 접속된 저항체와,
상기 콘덴서의 단자간 전압을 측정하는 전압 측정 수단과,
상기 전압 측정 수단으로 측정된 전압치를 전하량으로 변환하는 변환 수단과,
상기 변환 수단으로 변환된 전하량의 피크치를 검출하는 피크 검출 수단을 구비하고,
상기 피크 검출 수단은, 미리 설정된 샘플링 시간(Δt)마다 상기 변환 수단으로 변환된 전하량을 샘플링하고, 샘플링한 전하량의 최고치를 피크치로서 특정하는 기능을 구비함과 함께, 상기 콘덴서의 정전 용량(C), 상기 저항체의 저항치(R), 및 상기 샘플링 시간(Δt)의 각각은, C·R ＞ Δt를 만족하는 범위에서 설정된 방전 전하량 측정 장치.A detection terminal brought into contact with an electrostatically charged measurement object,
a condenser whose one terminal is connected to the detection terminal and the other terminal is grounded;
A resistor connected in parallel to the condenser,
Voltage measuring means for measuring the voltage between terminals of the condenser,
Conversion means for converting the voltage value measured by the voltage measurement means into a charge amount,
Equipped with peak detection means for detecting the peak value of the amount of charge converted by the conversion means,
The peak detection means samples the amount of charge converted by the conversion means at preset sampling times (Δt), and has a function of specifying the highest value of the sampled charge amount as a peak value, and the electrostatic capacity (C) of the condenser. , the resistance value (R) of the resistor, and the sampling time (Δt) are each set in a range that satisfies C·R>Δt. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 정전 용량(C)과 상기 저항치(R), 및 상기 샘플링 시간(Δt)은,
C·R ≥ 50 × Δt를 만족하는 방전 전하량 측정 장치.According to claim 1 or 2,
The capacitance (C), the resistance value (R), and the sampling time (Δt) are,
A discharge charge measurement device that satisfies C·R ≥ 50 × Δt. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 정전 용량(C) 및 상기 저항치(R)는 β ≥ C × R이고,
상기 β는 10―3[초] ≤ β ≤ 1[초]인 방전 전하력 측정 장치.According to any one of claims 1 to 3,
The capacitance (C) and the resistance (R) are β ≥ C × R,
wherein β is 10 -3 [seconds] ≤ β ≤ 1 [second].
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