JP2010054229A - Capacitance measuring apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce deterioration in the accuracy of measuring capacitance caused by noise. <P>SOLUTION: The capacitance measuring apparatus includes: a charging/discharging section 2 for supplying a capacitor 9 with a constant current I to charge it; a voltage measuring section 3 for measuring the voltage Vc across both ends of the capacitor 9 in a charged state; and a processing section 4 which calculates the amounts of change of the voltage Vc (V<SB>1</SB>-V<SB>S</SB>), (V<SB>2</SB>-V<SB>1</SB>), ..., (V<SB>n</SB>-V<SB>n-1</SB>) for a plurality of periods T<SB>1</SB>, T<SB>2</SB>, ..., T<SB>n</SB>on the basis of the voltage Vc measured by the voltage measuring section 3, calculates the capacitance C<SB>1</SB>, C<SB>2</SB>, ..., C<SB>n</SB>of the capacitor 9 for each period T<SB>1</SB>, T<SB>2</SB>, ..., T<SB>n</SB>on the basis of the amounts of change of the voltage Vc (V<SB>1</SB>-V<SB>S</SB>), (V<SB>2</SB>-V<SB>1</SB>), ..., (V<SB>n</SB>-V<SB>n-1</SB>) for each period T<SB>1</SB>, T<SB>2</SB>, ..., T<SB>n</SB>and the amount of charge to the capacitor 9 for each period T<SB>1</SB>, T<SB>2</SB>, ..., T<SB>n</SB>, and calculates the average value of the capacitance C<SB>1</SB>, C<SB>2</SB>, ..., C<SB>n</SB>as the final capacitance Cc of the capacitor 9. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、コンデンサの静電容量を測定する静電容量測定装置に関するものである。   The present invention relates to a capacitance measuring device that measures the capacitance of a capacitor.

この種の静電容量測定装置として、下記特許文献１に開示されている容量測定システムが知られている。この静電容量測定装置は、コンデンサ（キャパシタ）が接続される入力端子、入力端子に接続されるプログラム可能な定電流源、入力端子に接続されたコンデンサと並列に接続される放電スイッチ、入力端子に接続された比較器、入力端子に発生する電圧を検出するアナログ−デジタルコンバータ、これら各デバイスに結合されたマイクロプロセッサ、メモリおよび表示装置を備えている。   As this type of capacitance measuring device, a capacitance measuring system disclosed in Patent Document 1 below is known. This capacitance measuring device includes an input terminal to which a capacitor (capacitor) is connected, a programmable constant current source connected to the input terminal, a discharge switch connected in parallel with the capacitor connected to the input terminal, and an input terminal A comparator, an analog-digital converter for detecting a voltage generated at the input terminal, a microprocessor, a memory and a display device coupled to each of these devices.

この静電容量測定装置は、静電容量の測定に際して、（ａ）コンデンサを少なくとも部分的に放電して、コンデンサにかかる電圧を測定し、初期電圧を得るステップと、（ｂ）定電流値および時間間隔を選択して、予め定められた値を有する電荷パケットを与えるステップと、（ｃ）電荷パケットをコンデンサに運び、これによって全蓄積電荷に比例する電圧を生成するステップと、（ｄ）コンデンサの電圧を予め定められた最小電圧と比較して、コンデンサの電圧が予め定められた最小電圧を超えるか否かを判定するステップと、（ｅ）予め定められた最小電圧がコンデンサの電圧を超えれば、ステップ（ｂ），（ｃ）および（ｄ）を繰返して、コンデンサにおける全蓄積電荷および対応する最終電圧を与えるステップとを備え、ここに異なる定電流値および異なる時間間隔が選択されて異なる所定値を有する電荷パケットを与えることができ、（ｆ）初期電圧を最終電圧から減算して差動電圧を得て、コンデンサ上の全蓄積電荷を差動電圧によって除算することによって静電容量を計算するステップとを実行する。
特許第３６２４１８４号公報（第１−４頁、第２図） The capacitance measuring device includes a step of (a) at least partially discharging a capacitor to measure a voltage applied to the capacitor to obtain an initial voltage, and (b) a constant current value and Selecting a time interval to provide a charge packet having a predetermined value; (c) carrying the charge packet to a capacitor, thereby generating a voltage proportional to the total stored charge; and (d) a capacitor. Comparing the voltage of the capacitor with a predetermined minimum voltage to determine whether the capacitor voltage exceeds a predetermined minimum voltage; and (e) the predetermined minimum voltage exceeds the capacitor voltage. Step (b), (c) and (d) is repeated to provide the total accumulated charge in the capacitor and the corresponding final voltage. Constant current values and different time intervals can be selected to give charge packets having different predetermined values, (f) the initial voltage is subtracted from the final voltage to obtain a differential voltage, and the total accumulated charge on the capacitor And calculating the capacitance by dividing by the differential voltage.
Japanese Patent No. 3624184 (page 1-4, FIG. 2)

ところが、上記の静電容量測定装置には、以下の解決すべき課題がある。すなわち、コンデンサの初期電圧および最終電圧のうちの少なくとも１つの電圧値の測定の際にコンデンサの両端間にノイズが発生したときには、測定された電圧値はこのノイズの影響を受け、ひいてはこの電圧値を用いて算出される静電容量についてもノイズの影響が避けられない。しかしながら、この静電容量測定装置には、静電容量をコンデンサの初期電圧および最終電圧の２つの電圧値を用いて計算する構成のため、静電容量に与えるノイズの影響が大きく、ノイズに起因した静電容量の測定精度の低下が大きいという課題が存在している。   However, the capacitance measuring device has the following problems to be solved. That is, when noise occurs between both ends of the capacitor when measuring the voltage value of at least one of the initial voltage and the final voltage of the capacitor, the measured voltage value is affected by this noise, and thus this voltage value. The influence of noise is unavoidable for the capacitance calculated by using. However, since this capacitance measuring device is configured to calculate the capacitance using two voltage values of the initial voltage and the final voltage of the capacitor, the influence of the noise on the capacitance is large and is caused by the noise. There is a problem that the measurement accuracy of the measured capacitance is greatly reduced.

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、ノイズに起因した静電容量の測定精度の低下を軽減し得る静電容量測定装置を提供することを主目的とする。   This invention is made | formed in view of this subject, and it aims at providing the electrostatic capacitance measuring apparatus which can reduce the fall of the measurement precision of the electrostatic capacitance resulting from noise.

上記目的を達成すべく請求項１記載の静電容量測定装置は、コンデンサに定電流を供給して当該コンデンサを充電する電流供給部と、充電状態の前記コンデンサの両端間電圧を測定する電圧測定部と、当該電圧測定部によって測定された両端間電圧に基づいて当該両端間電圧の変化量を複数期間分算出し、当該期間毎の当該両端間電圧の変化量および当該期間毎の前記コンデンサへの充電量に基づいて当該期間毎の当該コンデンサの静電容量を算出すると共に、当該各期間について算出された前記静電容量の平均値を当該コンデンサの最終静電容量として算出する処理部とを備えている。   In order to achieve the above object, the capacitance measuring apparatus according to claim 1 is a voltage measuring unit that supplies a constant current to a capacitor to charge the capacitor, and measures a voltage across the capacitor in a charged state. And a change amount of the voltage between both ends based on the voltage between both ends measured by the voltage measurement unit for a plurality of periods, and the change amount of the voltage between both ends for each period and the capacitor for each period A processing unit that calculates the capacitance of the capacitor for each period based on the amount of charge, and calculates the average value of the capacitance calculated for each period as the final capacitance of the capacitor. I have.

また、請求項２記載の静電容量測定装置は、請求項１記載の静電容量測定装置において、前記処理部は、前記各期間の長さを一定として前記変化量を測定する。   Further, in the capacitance measuring device according to claim 2, in the capacitance measuring device according to claim 1, the processing unit measures the amount of change with the length of each period being constant.

また、請求項３記載の静電容量測定装置は、請求項１または２記載の静電容量測定装置において、前記処理部は、前記各期間が連続する状態で前記変化量を測定する。   Further, in the capacitance measuring device according to claim 3, in the capacitance measuring device according to claim 1 or 2, the processing unit measures the amount of change in a state where the periods are continuous.

請求項１記載の静電容量測定装置では、処理部が、期間毎のコンデンサの両端間電圧の変化量および期間毎のコンデンサへの充電量に基づいて期間毎のコンデンサの静電容量を算出すると共に、各期間について算出された静電容量の平均値をコンデンサの最終静電容量として算出する。したがって、この静電容量測定装置によれば、仮にいずれかの期間での両端間電圧の測定時にコンデンサの両端間にノイズが発生したとしても、最終静電容量は複数の期間について算出された静電容量の平均値として算出されるため、ノイズの影響を軽減することができ、最終静電容量の測定精度の低下を軽減することができる。   In the capacitance measuring device according to claim 1, the processing unit calculates the capacitance of the capacitor for each period based on the amount of change in the voltage across the capacitor for each period and the amount of charge to the capacitor for each period. At the same time, the average value of the capacitance calculated for each period is calculated as the final capacitance of the capacitor. Therefore, according to this capacitance measuring apparatus, even if noise occurs between both ends of the capacitor during measurement of the voltage between both ends in any period, the final capacitance is calculated for a plurality of periods. Since it is calculated as the average value of the capacitance, it is possible to reduce the influence of noise, and it is possible to reduce the decrease in measurement accuracy of the final capacitance.

また、請求項２記載の静電容量測定装置によれば、処理部が各期間の長さを一定として両端間電圧の変化量を測定することにより、各期間についての静電容量を算出するための計算を簡略化できるため、最終静電容量の算出までに要する時間を短縮することができる。   According to the capacitance measuring apparatus of claim 2, the processing unit calculates the capacitance for each period by measuring the amount of change in the voltage between both ends with the length of each period being constant. Therefore, the time required to calculate the final capacitance can be shortened.

また、請求項３記載の静電容量測定装置によれば、処理部が各期間が連続する状態で変化量を測定するため、期間毎のコンデンサの両端間電圧の計測に要する時間を短縮することができ、最終静電容量の算出までの時間を短くすることができる。   According to the capacitance measuring apparatus of the third aspect, since the processing unit measures the change amount in a state where each period is continuous, the time required for measuring the voltage across the capacitor for each period can be shortened. And the time until the calculation of the final capacitance can be shortened.

以下、本発明に係る静電容量測定装置の最良の形態について、添付図面を参照して説明する。   Hereinafter, the best mode of a capacitance measuring apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

最初に、静電容量測定装置１の構成について、図面を参照して説明する。   First, the configuration of the capacitance measuring device 1 will be described with reference to the drawings.

図１に示す静電容量測定装置１は、充放電部２、電圧測定部３、処理部４、記憶部５および表示部６を備え、一対のプローブ７，８を介して接続されたコンデンサ９の静電容量Ｃｃを測定可能に構成されている。本例では、コンデンサ９の一端（図１中の上端）は、プローブ７を介して充放電部２および電圧測定部３に接続され、コンデンサ９の他端（図１中の下端）は、プローブ８を介して静電容量測定装置１の内部基準電位（内部グランド）に接続される。   A capacitance measuring device 1 shown in FIG. 1 includes a charging / discharging unit 2, a voltage measuring unit 3, a processing unit 4, a storage unit 5, and a display unit 6, and a capacitor 9 connected via a pair of probes 7 and 8. The capacitance Cc is configured to be measurable. In this example, one end (upper end in FIG. 1) of the capacitor 9 is connected to the charging / discharging unit 2 and the voltage measuring unit 3 via the probe 7, and the other end (lower end in FIG. 1) of the capacitor 9 is connected to the probe. 8 is connected to the internal reference potential (internal ground) of the capacitance measuring device 1.

充放電部２は、例えば、定電流源および定電流負荷装置（いずれも図示せず）で構成されて、定電流源の作動時には本発明における電流供給部として機能して定電流Ｉを外部に供給可能であると共に、定電流負荷装置の作動時には定電流Ｉを外部から吸い込み可能に構成されている。また、充放電部２は、処理部４からの制御信号Ｓ１により、定電流供給動作状態、定電流吸い込み動作状態、およびこれらの動作をいずれも実施しない停止状態のうちのいずれかの状態に移行させられる。なお、図示はしないが、定電流負荷装置に代えて、各プローブ７，８間に放電抵抗とスイッチの直列接続回路を配置して、このスイッチを処理部４が接断制御することにより、各プローブ７，８間に接続されたコンデンサ９から電流を放電する構成を採用することもできる。この構成によれば、回路の簡略化を図ることができ、装置を安価に構成することができる。   The charging / discharging unit 2 is composed of, for example, a constant current source and a constant current load device (both not shown), and functions as a current supply unit in the present invention when the constant current source is in operation, and sends the constant current I to the outside. In addition to being able to be supplied, the constant current I can be sucked in from the outside during operation of the constant current load device. In addition, the charging / discharging unit 2 shifts to one of a constant current supply operation state, a constant current suction operation state, and a stopped state in which none of these operations is performed by the control signal S1 from the processing unit 4. Be made. Although not shown in the drawing, instead of the constant current load device, a series connection circuit of a discharge resistor and a switch is arranged between the probes 7 and 8, and the processing unit 4 controls the connection and disconnection of the switch. A configuration in which current is discharged from a capacitor 9 connected between the probes 7 and 8 can also be adopted. According to this configuration, the circuit can be simplified, and the apparatus can be configured at low cost.

電圧測定部３は、一例として図１に示すように、バッファ１１およびＡ／Ｄ変換器１２を備え、コンデンサ９の両端間電圧Ｖｃを測定して、両端間電圧Ｖｃを示すディジタルデータＤｖを出力する。この場合、バッファ１１は、その入力端子がプローブ８を介してコンデンサ９の一端にハイインピーダンス状態で接続されて、両端間電圧Ｖｃを入力し、入力した両端間電圧Ｖｃをローインピーダンスで出力する。Ａ／Ｄ変換器１２は、バッファ１１から出力された両端間電圧Ｖｃを所定のサンプリング周期（両端間電圧Ｖｃの変化に対して十分に短い周期）でサンプリングすることにより、その電圧値を示すディジタルデータＤｖに変換して出力する。   As shown in FIG. 1 as an example, the voltage measuring unit 3 includes a buffer 11 and an A / D converter 12, measures the voltage Vc across the capacitor 9, and outputs digital data Dv indicating the voltage Vc across the capacitor 9. To do. In this case, the buffer 11 has an input terminal connected to one end of the capacitor 9 via the probe 8 in a high impedance state, inputs the voltage Vc between both ends, and outputs the input voltage Vc between both ends with a low impedance. The A / D converter 12 samples the voltage Vc between both ends output from the buffer 11 at a predetermined sampling period (a period sufficiently short with respect to the change in the voltage Vc between both ends), thereby digitally indicating the voltage value. Convert to data Dv and output.

処理部４は、記憶部５に予め記憶されている動作プログラムに従って作動して、ディジタルデータＤｖに基づくコンデンサ９の静電容量の算出処理（静電容量測定処理５０（図３参照））を実行する。記憶部５は、ＲＯＭおよびＲＡＭで構成されて、処理部４のための動作プログラムを記憶すると共に、処理部４用のワークメモリとして機能する。表示部６は、一例として液晶ディスプレイ装置で構成されて、静電容量測定処理５０の結果を表示可能に構成されている。   The processing unit 4 operates according to an operation program stored in advance in the storage unit 5 and executes a capacitance calculation process (capacitance measurement process 50 (see FIG. 3)) of the capacitor 9 based on the digital data Dv. To do. The storage unit 5 includes a ROM and a RAM, stores an operation program for the processing unit 4, and functions as a work memory for the processing unit 4. The display unit 6 is configured by a liquid crystal display device as an example, and is configured to be able to display the result of the capacitance measurement process 50.

次に、静電容量測定装置１による静電容量測定動作について、図２，３を参照して説明する。   Next, the capacitance measuring operation by the capacitance measuring device 1 will be described with reference to FIGS.

静電容量測定装置１では、作動状態において、電圧測定部３が、コンデンサ９の両端間電圧Ｖｃを入力して、その電圧値を示すディジタルデータＤｖに変換して出力する動作を繰り返し実行している。   In the capacitance measuring device 1, in the operating state, the voltage measuring unit 3 repeatedly executes an operation of inputting the voltage Vc across the capacitor 9, converting it to digital data Dv indicating the voltage value, and outputting it. Yes.

この状態において、処理部４は、静電容量測定処理を実行する。この静電容量測定処理では、処理部４は、まず、制御信号Ｓ１を充放電部２に出力することにより、充放電部２を定電流負荷として作動させて放電処理を開始させる（ステップ５１）。これにより、図１において矢印で示す方向とは逆の向きでコンデンサ９に定電流Ｉが流れて、コンデンサ９が放電され、その両端間電圧Ｖｃは図２に示すように一定の割合で低下する。   In this state, the processing unit 4 executes a capacitance measurement process. In this capacitance measurement process, the processing unit 4 first outputs the control signal S1 to the charging / discharging unit 2, thereby operating the charging / discharging unit 2 as a constant current load to start the discharging process (step 51). . As a result, a constant current I flows through the capacitor 9 in the direction opposite to the direction indicated by the arrow in FIG. 1, and the capacitor 9 is discharged. The voltage Vc across the terminal decreases at a constant rate as shown in FIG. .

次いで、処理部４は、電圧測定部３から出力されるディジタルデータＤｖに基づいてコンデンサ９の両端間電圧Ｖｃを検出しつつ、両端間電圧Ｖｃが予め規定（プログラミング）されている初期電圧Ｖｓを下回ったか否かを判別する（ステップ５２）。処理部４は、コンデンサ９に対する放電処理の実行中においてステップ５２を繰り返し実行し、両端間電圧Ｖｃが初期電圧Ｖｓを下回ったと判別したときには、制御信号Ｓ１を切り替えることにより、充放電部２を定電流源として作動させて充電処理を開始させる（ステップ５３）。これにより、図１において矢印で示す方向でコンデンサ９に定電流Ｉが流れて、コンデンサ９が充電され、これによりコンデンサ９の両端間電圧Ｖｃが図２に示すように一定の割合で上昇する。なお、上記したようにＡ／Ｄ変換器１２のサンプリング周期は両端間電圧Ｖｃの変化に対して十分に短いため、コンデンサ９に対する充電処理は、実質的に両端間電圧Ｖｃが初期電圧Ｖｓと一致した状態から開始される。   Next, the processing unit 4 detects the voltage Vc between both ends of the capacitor 9 based on the digital data Dv output from the voltage measuring unit 3, and the initial voltage Vs in which the voltage Vc between both ends is defined (programmed) in advance. It is determined whether or not the value is below (step 52). The processing unit 4 repeatedly executes step 52 during the discharging process on the capacitor 9 and determines that the voltage Vc between both ends has fallen below the initial voltage Vs, thereby switching the control signal S1 to determine the charging / discharging unit 2. The charging process is started by operating as a current source (step 53). As a result, a constant current I flows through the capacitor 9 in the direction indicated by the arrow in FIG. 1, and the capacitor 9 is charged. As a result, the voltage Vc across the capacitor 9 rises at a constant rate as shown in FIG. As described above, since the sampling period of the A / D converter 12 is sufficiently short with respect to the change in the voltage Vc between both ends, the charging process for the capacitor 9 substantially matches the voltage Vc between both ends with the initial voltage Vs. It starts from the state.

続いて、処理部４は、予め規定（プログラミング）されている長さ（一定）の時間（後述する各期間Ｔ１，Ｔ２，・・・，Ｔｎ（以下、特に区別しないときには「期間Ｔ」ともいう）の長さ）の計測を開始する（ステップ５４）。本例では、一例として計測時間（期間Ｔの長さ）は１００ｍｓに規定されている。コンデンサ９の両端間電圧Ｖｃの測定に際して、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの周波数のハムノイズが重畳する場合もあるが、期間の長さを１００ｍｓとして、この間隔で後述するように両端間電圧Ｖｃを測定することで、ハムノイズが除去される。処理部４は、計測している時間が各期間Ｔの長さ（１００ｍｓ）に達したか否か（つまり、期間Ｔの終期に達したか否か）の判別を繰り返し実行し（ステップ５５）、達したと判別したときには、達した時点における（期間Ｔの終期における）ディジタルデータＤｖで示されるコンデンサ９の両端間電圧Ｖｃ（Ｖ１）を測定して、記憶部５に記憶させる（ステップ５６）。 Subsequently, the processing unit 4 has a predetermined (programmed) length (constant) time (each period T 1 , T 2 ,..., T n (to be described later, “period T The measurement of the length) is also started (step 54). In this example, as an example, the measurement time (the length of the period T) is defined as 100 ms. When measuring the voltage Vc between both ends of the capacitor 9, hum noise with a frequency of 50 Hz or 60 Hz may be superimposed, but the length of the period is set to 100 ms, and the voltage Vc between both ends is measured at this interval as described later. , Hum noise is removed. The processing unit 4 repeatedly determines whether or not the measured time has reached the length of each period T (100 ms) (that is, whether or not the end of the period T has been reached) (step 55). When it is determined that the voltage has reached, the voltage Vc (V1) across the capacitor 9 indicated by the digital data Dv at the time of reaching (at the end of the period T) is measured and stored in the storage unit 5 (step 56). .

次いで、処理部４は、予め規定（プログラミング）された個数（本例ではｎ個（ｎは２以上の整数））分の期間Ｔの計測がすべて完了したか否かを判別し（ステップ５７）、完了するまで、上記ステップ５４〜ステップ５６を繰り返し実行する。これにより、記憶部５には、各期間Ｔ１，Ｔ２，・・・，Ｔｎの終了時点（終期）での両端間電圧Ｖｃ（Ｖ１，Ｖ２，・・・，Ｖｎ）が記憶される。 Next, the processing unit 4 determines whether or not the measurement for a predetermined number (in this example, n (n is an integer of 2 or more)) of the period T has been completed (step 57). The above steps 54 to 56 are repeatedly executed until completion. Thus, the storage unit 5, the period T 1, T 2, · · ·, the voltage across Vc at the end of the T n (end) (V 1, V 2, ···, V n) is Remembered.

続いて、処理部４は、ステップ５７において、予め規定された個数（ｎ個）分の期間Ｔの計測がすべて完了したと判別したときには、記憶部５に記憶されている両端間電圧Ｖｃ（Ｖ１，Ｖ２，・・・，Ｖｎ）に基づいて各期間Ｔ１，Ｔ２，・・・，Ｔｎにおけるコンデンサ９の両端間電圧Ｖｃの変化量を算出すると共に、算出した変化量に基づいて各期間Ｔ１，Ｔ２，・・・，Ｔｎにおけるコンデンサ９の静電容量Ｃ１，Ｃ２，・・・，Ｃｎを算出して、記憶部５に記憶させる（ステップ５８）。この場合、各期間においてコンデンサ９に対して供給される電荷量は（Ｉ×１００ｍｓ）で現されるため、ｋ番目の期間Ｔｋにおける静電容量Ｃｋは、（Ｉ×１００ｍｓ）／（Ｖｋ−Ｖｋ−１）で算出される。なお、１番目の期間Ｔ１における静電容量Ｃ１は、（Ｉ×１００ｍｓ）／（Ｖ１−ＶＳ）で算出される。最後に、処理部４は、算出した各期間Ｔ１，Ｔ２，・・・，Ｔｎにおけるコンデンサ９の静電容量Ｃ１，Ｃ２，・・・，Ｃｎを平均して、コンデンサ９の最終的な静電容量（本発明における最終静電容量）Ｃｃを算出し、記憶部５に記憶させると共に、表示部６に表示させる（ステップ５９）。これにより、静電容量測定処理が完了する。 Subsequently, when the processing unit 4 determines in step 57 that the measurement for the predetermined number (n) of periods T has been completed, the voltage Vc (Vc between both ends) stored in the storage unit 5 is determined. 1, V 2, ···, each period T 1, T 2 on the basis of V n), ···, and calculates the amount of change in voltage across Vc of the capacitor 9 in T n, the calculated amount of change each period based T 1, T 2, ···, capacitances C 1, C 2 of the capacitor 9 in T n, · · ·, to calculate the C n, in the storage unit 5 (step 58) . In this case, since the amount of charge supplied to the capacitor 9 in each period is expressed by (I × 100 ms), the capacitance Ck in the k-th period Tk is (I × 100 ms) / (V k − V k-1 ). Note that the capacitance C 1 in the first period T1 is calculated by (I × 100 ms) / (V 1 −V S ). Finally, the processing unit 4 calculates each period is T 1, T 2, · · ·, capacitances C 1, C 2 of the capacitor 9 in T n, · · ·, on average C n, the capacitor 9 The final capacitance (final capacitance in the present invention) Cc is calculated and stored in the storage unit 5 and displayed on the display unit 6 (step 59). Thereby, the capacitance measurement process is completed.

このように、この静電容量測定装置１では、処理部４が、複数の期間Ｔ１，Ｔ２，・・・，Ｔｎ毎の両端間電圧Ｖｃの変化量（Ｖ１−ＶＳ），（Ｖ２−Ｖ１），・・・，（Ｖｎ−Ｖｎ−１）および期間Ｔ１，Ｔ２，・・・，Ｔｎ毎のコンデンサ９への充電量（Ｉ×１００ｍｓ）に基づいて期間Ｔ１，Ｔ２，・・・，Ｔｎ毎のコンデンサ９の静電容量Ｃ１，Ｃ２，・・・，Ｃｎを算出すると共に、これら静電容量Ｃ１，Ｃ２，・・・，Ｃｎの平均値をコンデンサ９の最終的な静電容量Ｃｃとして算出する。 Thus, in the capacitance measurement apparatus 1, the processing unit 4, a plurality of periods T 1, T 2, · · ·, the amount of change in voltage across Vc for each T n (V 1 -V S) , (V 2 -V 1), ··· , based on (V n -V n-1) and the period T 1, T 2, ···, the charge amount of the capacitor 9 of each T n (I × 100ms) period T 1, T 2 Te, ..., capacitances C 1, C 2 of the capacitor 9 of each T n, ..., and calculates a C n, these capacitances C 1, C 2, · ... Calculate the average value of C n as the final capacitance Cc of the capacitor 9.

したがって、この静電容量測定装置１によれば、仮にいずれかの両端間電圧Ｖｃの測定時にコンデンサ９の両端間にノイズが発生したとしても、最終的な静電容量Ｃｃは複数の静電容量Ｃ１，Ｃ２，・・・，Ｃｎの平均値として算出されるため、ノイズの影響を軽減することができ、最終的な静電容量Ｃｃの測定精度の低下を軽減することができる。 Therefore, according to the capacitance measuring apparatus 1, even if noise occurs between both ends of the capacitor 9 when measuring the voltage Vc between both ends, the final capacitance Cc is a plurality of capacitances. Since it is calculated as an average value of C 1 , C 2 ,..., C n , it is possible to reduce the influence of noise and to reduce a decrease in the final measurement accuracy of the capacitance Cc.

また、この静電容量測定装置１では、処理部４が、各期間Ｔ１，Ｔ２，・・・，Ｔｎの長さを一定（本例では１００ｍｓ）として、各期間Ｔ１，Ｔ２，・・・，Ｔｎでの両端間電圧Ｖｃの変化量（Ｖ１−ＶＳ），（Ｖ２−Ｖ１），・・・，（Ｖｎ−Ｖｎ−１）を測定している。この場合、各期間Ｔ１，Ｔ２，・・・，Ｔｎの長さを異ならしめる構成としても、各期間Ｔ１，Ｔ２，・・・，Ｔｎでの静電容量Ｃ１，Ｃ２，・・・，Ｃｎの平均値をコンデンサ９の最終的な静電容量Ｃｃとして算出することができるが、各期間Ｔ１，Ｔ２，・・・，Ｔｎの長さを一定にすることにより、各期間Ｔ１，Ｔ２，・・・，Ｔｎについての静電容量Ｃ１，Ｃ２，・・・，Ｃｎを算出するための計算を簡略化できるため、計算を簡略化できるため、最終的な静電容量Ｃｃの算出までに要する時間を短縮することができる。 In the capacitance measuring apparatus 1, the processing unit 4 sets the length of each period T 1 , T 2 ,..., T n to be constant (100 ms in this example), and each period T 1 , T 2. ,..., the amount of change in the inter-end voltage Vc at T n (V 1 -V S) , (V 2 -V 1), ···, measures the (V n -V n-1) . In this case, each period T 1, T 2, · · ·, be configured to occupy different length of T n, each period T 1, T 2, · · ·, the capacitance C 1 in T n, C 2, ..., a is an average value of C n can be calculated as the final capacitance Cc of the capacitor 9, the periods T 1, T 2,..., the length of T n constant by, each period T 1, T 2, · · ·, capacitances C 1, C 2 for T n, · · ·, for simplifying the calculation for calculating the C n, simplified calculation Therefore, the time required until the final calculation of the capacitance Cc can be shortened.

また、この静電容量測定装置１では、処理部４が、各期間Ｔ１，Ｔ２，・・・，Ｔｎを連続させた状態で、各期間Ｔ１，Ｔ２，・・・，Ｔｎでの両端間電圧Ｖｃの変化量（Ｖ１−ＶＳ），（Ｖ２−Ｖ１），・・・，（Ｖｎ−Ｖｎ−１）を測定している。この場合、各期間Ｔ１，Ｔ２，・・・，Ｔｎをすべて不連続としたり、一部を連続させ、かつ残りを不連続としたりする構成においても、各期間Ｔ１，Ｔ２，・・・，Ｔｎでの静電容量Ｃ１，Ｃ２，・・・，Ｃｎの平均値をコンデンサ９の最終的な静電容量Ｃｃとして算出することができるが、各期間Ｔ１，Ｔ２，・・・，Ｔｎを連続させた状態とすることにより、期間Ｔ１，Ｔ２，・・・，Ｔｎ毎のコンデンサ９の両端間電圧Ｖ１，Ｖ２，・・・，Ｖｎの計測に要する時間を短縮することができ、最終的な静電容量Ｃｃの算出までの時間を短くすることができる。 Further, in the capacitance measuring device 1, the processing unit 4 keeps the periods T 1 , T 2 ,..., T n in a continuous state, and the periods T 1 , T 2 ,. The amount of change (V 1 −V S ), (V 2 −V 1 ),..., (V n −V n−1 ) of the voltage Vc between both ends at n is measured. In this case, even in a configuration in which each of the periods T 1 , T 2 ,..., T n is all discontinuous, or part of the periods T 1 , T 2 ,. ..., capacitances C 1, C 2 in T n, ..., but the average value of C n can be calculated as the final capacitance Cc of the capacitor 9, the period T 1, T 2, ···, by a state of being continuous T n, the period T 1, T 2, ···, the voltage across V 1, V 2 of the capacitor 9 of each T n, ···, it is possible to shorten the time required for the measurement of V n, the time to calculate the final capacitance Cc can be shortened.

なお、本発明は、上記の構成に限定されない。例えば、期間Ｔ１，Ｔ２，・・・，Ｔｎ毎のコンデンサ９の静電容量Ｃ１，Ｃ２，・・・，Ｃｎを算出する手法として、複数の期間Ｔ１，Ｔ２，・・・，Ｔｎ毎の両端間電圧Ｖｃの変化量（Ｖ１−ＶＳ），（Ｖ２−Ｖ１），・・・，（Ｖｎ−Ｖｎ−１）に基づいて期間Ｔ１，Ｔ２，・・・，Ｔｎ毎のコンデンサ９の静電容量Ｃ１，Ｃ２，・・・，Ｃｎを算出する上記手法を採用しているが、この手法に代えて、期間Ｔ１，Ｔ２，・・・，Ｔｎ毎に両端間電圧Ｖｃを所定回数（複数回（３回以上）。２回としたときには上記した手法と同一となる。）サンプリングし、サンプリングによって測定した複数の両端間電圧Ｖｃの平均値を期間Ｔ１，Ｔ２，・・・，Ｔｎ毎に算出し、算出した平均値に基づいて期間Ｔ１，Ｔ２，・・・，Ｔｎ毎のコンデンサ９の静電容量Ｃ１，Ｃ２，・・・，Ｃｎを算出する手法を採用することもできる。 In addition, this invention is not limited to said structure. For example, the period T 1, T 2, · · ·, capacitances C 1, C 2 of the capacitor 9 of each T n, · · ·, as a technique for calculating the C n, a plurality of periods T 1, T 2, ..., the amount of change in voltage across Vc for each T n (V 1 -V S) , (V 2 -V 1), ···, the period T 1 on the basis of (V n -V n-1) , T 2, · · ·, capacitances C 1, C 2 of the capacitor 9 of each T n, · · ·, adopts the method of calculating the C n, instead of this technique, the period T 1, T 2, · · ·, a predetermined number of times across the voltage Vc between every T n (a plurality of times (three times or more) the same as the method described above when the .2 times.) was sampled and measured by the sampling period T 1, T 2 the average value of a plurality of voltage across Vc, · · ·, calculated for each T n, the period based on the calculated average value 1, T 2, can ..., capacitances C 1, C 2 of the capacitor 9 of each T n, ..., is also possible to employ a method of calculating the C n.

以下、この手法を採用した静電容量測定処理について、図４を参照して具体的に説明する。この場合、電圧測定部３が両端間電圧Ｖｃの電圧値をディジタルデータＤｖに変換して出力している状態において、処理部４は、記憶部５に予め記憶されている動作プログラムに従って作動して、静電容量測定処理６０を実行する。   Hereinafter, the capacitance measurement process employing this method will be specifically described with reference to FIG. In this case, in the state where the voltage measuring unit 3 converts the voltage value of the voltage Vc between both ends into the digital data Dv and outputs it, the processing unit 4 operates according to the operation program stored in the storage unit 5 in advance. Then, the capacitance measuring process 60 is executed.

この静電容量測定処理では、処理部４は、まず、図３に示すステップ５１〜ステップ５４までの各動作と同一の動作をステップ６１〜ステップ６４においてそれぞれ実行する。   In this capacitance measurement process, the processing unit 4 first executes the same operations as the steps 51 to 54 shown in FIG.

処理部４は、期間Ｔの長さの計測をステップ６４において開始した後、予め規定（プログラミング）されているサンプリング周期Ｔｓ（期間Ｔよりも十分に短い時間（例えば１ｍｓ））での両端間電圧Ｖｃ（Ｖ１）の測定を実行して、ディジタルデータＤｖで示されるコンデンサ９の両端間電圧Ｖｃを記憶部５に記憶させる（ステップ６５）。処理部４は、計測している時間が期間Ｔの長さ（１００ｍｓ）に達したか否かの判別を繰り返しつつ（ステップ６６）、計測している時間が期間Ｔに達するまで、ステップ６５の測定処理を繰り返し実行する。これにより、１つの期間Ｔ内でのサンプリング周期Ｔｓ毎の両端間電圧Ｖｃが記憶部５に記憶される。   The processing unit 4 starts the measurement of the length of the period T in Step 64, and then the voltage between both ends in the sampling period Ts (a time sufficiently shorter than the period T (for example, 1 ms)) defined (programmed) in advance. The measurement of Vc (V1) is executed, and the voltage Vc across the capacitor 9 indicated by the digital data Dv is stored in the storage unit 5 (step 65). The processing unit 4 repeats the determination of whether or not the measured time has reached the length of the period T (100 ms) (step 66), and until the measured time reaches the period T, the processing unit 4 Repeat the measurement process. Thus, the voltage Vc between both ends for each sampling period Ts within one period T is stored in the storage unit 5.

一方、処理部４は、ステップ６６において計測している時間が期間Ｔに達したと判別したときには、予め規定（プログラミング）された個数（本例ではｎ個（ｎは２以上の整数））分の期間Ｔの計測がすべて完了したか否かを判別し（ステップ６７）、完了するまで、上記ステップ６４〜ステップ６６を繰り返し実行する。これにより、記憶部５には、サンプリング周期Ｔｓで測定された両端間電圧Ｖｃが期間Ｔ１，Ｔ２，・・・，Ｔｎ毎に記憶される。ここで、処理部４による期間Ｔの計測タイミングおよびサンプリング周期Ｔｓの計測タイミングは、Ａ／Ｄ変換器１２のサンプリング周期と共に不図示の基準クロックに同期したものとなっているため、サンプリング周期Ｔｓに基づいて各期間Ｔでサンプリングされる両端間電圧Ｖｃの数は同数（一例としてｍ個（ｍは２以上の整数））となる。なお、本例では上記したように、サンプリング周期Ｔｓを１ｍｓとし、期間Ｔを１００ｍｓとしているため、ｍ＝１００となる。 On the other hand, when the processing unit 4 determines that the time measured in step 66 has reached the period T, the processing unit 4 is a predetermined (programmed) number (in this example, n (n is an integer of 2 or more)). It is determined whether or not all the measurements of the period T have been completed (step 67), and the above steps 64 to 66 are repeatedly executed until completion. Thus, the storage unit 5, the inter-end voltage Vc measured in the sampling period Ts is a period T 1, T 2, · · ·, are stored for each T n. Here, the measurement timing of the period T and the measurement timing of the sampling period Ts by the processing unit 4 are synchronized with a reference clock (not shown) together with the sampling period of the A / D converter 12, and therefore the sampling period Ts. Based on this, the number of voltages Vc between both ends sampled in each period T is the same number (m (for example, m is an integer of 2 or more)). In this example, as described above, since the sampling period Ts is 1 ms and the period T is 100 ms, m = 100.

続いて、処理部４は、ステップ６７において、予め規定された個数（ｎ個）分の期間Ｔの計測がすべて完了したと判別したときには、記憶部５に期間Ｔ毎に記憶されている複数の両端間電圧Ｖｃ（ＶＣ１，ＶＣ２，・・・，ＶＣｍ）に基づいて各期間Ｔ１，Ｔ２，・・・，Ｔｎにおけるコンデンサ９の静電容量Ｃ１，Ｃ２，・・・，Ｃｎを算出して、記憶部５に記憶させる（ステップ６８）。この静電容量Ｃ１〜Ｃｎの算出に際しては、処理部４は、期間Ｔ毎に、まず、各両端間電圧Ｖｃについて、最初にサンプリングされた（測定された）両端間電圧ＶＣ１との差分を算出し、次いで、算出したこれら差分の平均値Ｖａｖｅを算出する。この平均値Ｖａｖｅは下記式で表される。
平均値Ｖａｖｅ＝（（ＶＣ１−ＶＣ１）＋（ＶＣ２−ＶＣ１）＋・・・＋（ＶＣｍ−ＶＣ１））／ｍ
この場合、この平均値Ｖａｖｅは、期間Ｔの中間点における両端間電圧Ｖｃを現しているため、コンデンサ９が定電流Ｉで充電されているという条件下において、期間Ｔにおける両端間電圧Ｖｃの増加分は、２×Ｖａｖｅで現される。したがって、処理部４は、式（Ｉ×１００ｍｓ）／（２×Ｖａｖｅ）に基づいて、各期間Ｔにおける静電容量Ｃ１，Ｃ２，・・・，Ｃｎを算出する。 Subsequently, when the processing unit 4 determines in step 67 that the measurement for the predetermined number (n) of periods T has been completed, the processing unit 4 stores a plurality of times stored in the storage unit 5 for each period T. voltage across Vc (V C1, V C2, ···, V Cm) each period T 1, T 2 on the basis of, ..., capacitances C 1, C 2 of the capacitor 9 in T n, · · - calculates the C n, in the storage unit 5 (step 68). When calculating the electrostatic capacitance C 1 -C n, the processing unit 4, in each period T, first, for each voltage across Vc, it was first sampled (measured) with the voltage across V C1 The difference is calculated, and then the average value Vave of the calculated differences is calculated. This average value Vave is represented by the following formula.
Average value Vave = ((V C1 −V C1 ) + (V C2 −V C1 ) +... + (V Cm −V C1 )) / m
In this case, since the average value Vave represents the voltage Vc between both ends at the intermediate point of the period T, the increase of the voltage Vc between both ends in the period T under the condition that the capacitor 9 is charged with the constant current I. Minutes are expressed as 2 × Vave. Therefore, the processing unit 4 calculates the capacitances C 1 , C 2 ,..., C n in each period T based on the formula (I × 100 ms) / (2 × Vave).

最後に、処理部４は、算出した各期間Ｔ１，Ｔ２，・・・，Ｔｎにおけるコンデンサ９の静電容量Ｃ１，Ｃ２，・・・，Ｃｎを平均して、コンデンサ９の最終的な静電容量（本発明における最終静電容量）Ｃｃを算出し、記憶部５に記憶させると共に、表示部６に表示させる（ステップ６９）。これにより、静電容量測定処理６０が完了する。 Finally, the processing unit 4 calculates each period is T 1, T 2, · · ·, capacitances C 1, C 2 of the capacitor 9 in T n, · · ·, on average C n, the capacitor 9 The final capacitance (final capacitance in the present invention) Cc is calculated and stored in the storage unit 5 and displayed on the display unit 6 (step 69). Thereby, the capacitance measuring process 60 is completed.

この静電容量測定処理６０を実行する静電容量測定装置１によれば、各期間Ｔにおいて複数（３回以上）両端間電圧Ｖｃをサンプリングして、その平均値Ｖａｖｅに基づいて静電容量Ｃｃを算出することにより、ノイズの影響を一層軽減することができ、最終的な静電容量Ｃｃの測定精度の低下を一層軽減することができる。   According to the capacitance measuring apparatus 1 that executes the capacitance measuring process 60, a plurality of (three or more times) the voltage Vc between both ends is sampled in each period T, and the capacitance Cc is calculated based on the average value Vave. By calculating, it is possible to further reduce the influence of noise and further reduce the decrease in the measurement accuracy of the final capacitance Cc.

なお、本発明は、上記の構成に限定されない。例えば、放電処理の開始直後におけるコンデンサ９の両端間電圧Ｖｃが初期電圧Ｖｓ未満であるときには、処理部４は、最初に検出した両端間電圧Ｖｃを初期電圧Ｖｓとし、放電処理を直ちに終了させて、ステップ５３に移行し、その後は上記した内容で各処理を実行することにより、最終的な静電容量Ｃｃを算出することができる。   In addition, this invention is not limited to said structure. For example, when the voltage Vc across the capacitor 9 immediately after the start of the discharge process is less than the initial voltage Vs, the processing unit 4 sets the voltage Vc detected first to the initial voltage Vs and immediately ends the discharge process. Then, the process proceeds to step 53, and thereafter, the final capacitance Cc can be calculated by executing each process with the above-described contents.

また、複数の期間Ｔを充電処理期間中に設定して静電容量を測定する構成に代えて、充電処理に続いて放電処理を実行するようにして、この放電処理期間中に静電容量を測定するための期間Ｔを設定するようにしてもよい。また、各期間Ｔの長さを一例として１００ｍｓに規定してハムノイズを低減する構成を採用しているが、ハムノイズの影響を無視できるのであれば、各期間Ｔを任意の長さに規定することもできる。   Further, instead of the configuration in which a plurality of periods T are set during the charging process period and the electrostatic capacity is measured, the discharging process is executed following the charging process, and the electrostatic capacity is set during the discharging process period. A period T for measurement may be set. In addition, a configuration is adopted in which the length of each period T is defined as 100 ms as an example to reduce hum noise. However, if the influence of hum noise can be ignored, each period T should be defined to an arbitrary length. You can also.

静電容量測定装置１の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of a capacitance measuring device 1. FIG. 充放電処理の際のコンデンサ９の両端間電圧Ｖｃの波形図である。It is a wave form diagram of voltage Vc between both ends of capacitor 9 in the case of charge / discharge processing. 静電容量測定処理５０のフローチャートである。5 is a flowchart of capacitance measurement processing 50. 静電容量測定処理６０のフローチャートである。5 is a flowchart of capacitance measurement processing 60.

符号の説明Explanation of symbols

１ 静電容量測定装置
２ 充放電部
３ 電圧測定部
４ 処理部
９ コンデンサ
Ｃ１，Ｃ２，・・・，Ｃｎ，Ｃｃ 静電容量
Ｉ 定電流
Ｔ１，Ｔ２，・・・，Ｔｎ 期間
Ｖｃ 両端間電圧 1 capacitance measuring device 2 discharge unit 3 voltage measurement unit 4 processor 9 capacitors C 1, C 2, ···, C n, Cc capacitance I constant current T 1, T 2, ···, T n period Vc Voltage across terminal

Claims (3)

コンデンサに定電流を供給して当該コンデンサを充電する電流供給部と、
充電状態の前記コンデンサの両端間電圧を測定する電圧測定部と、
当該電圧測定部によって測定された両端間電圧に基づいて当該両端間電圧の変化量を複数期間分算出し、当該期間毎の当該両端間電圧の変化量および当該期間毎の前記コンデンサへの充電量に基づいて当該期間毎の当該コンデンサの静電容量を算出すると共に、当該各期間について算出された前記静電容量の平均値を当該コンデンサの最終静電容量として算出する処理部とを備えている静電容量測定装置。 A current supply unit for supplying a constant current to the capacitor to charge the capacitor;
A voltage measuring unit for measuring a voltage across the capacitor in a charged state;
The amount of change in the voltage between both ends is calculated for a plurality of periods based on the voltage between both ends measured by the voltage measuring unit, and the amount of change in the voltage between both ends for each period and the amount of charge to the capacitor for each period And a processing unit that calculates an average value of the capacitance calculated for each period as a final capacitance of the capacitor. Capacitance measuring device. 前記処理部は、前記各期間の長さを一定として前記変化量を算出する請求項１記載の静電容量測定装置。   The capacitance measuring apparatus according to claim 1, wherein the processing unit calculates the amount of change while keeping a length of each period constant. 前記処理部は、前記各期間が連続する状態で前記変化量を算出する請求項１または２記載の静電容量測定装置。   The capacitance measuring apparatus according to claim 1, wherein the processing unit calculates the amount of change in a state where the periods are continuous.
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