JP4664199B2 - Capacity measuring device and capacity measuring method - Google Patents
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Description
本発明は、電流が供給されている状態におけるコンデンサの端子間電圧と電流の電流値とに基づいてコンデンサの容量を測定する容量測定装置および容量測定方法に関するものである。 The present invention relates to a capacitance measuring device and a capacitance measuring method for measuring a capacitance of a capacitor based on a voltage between terminals of the capacitor and a current value of the current when a current is supplied.
コンデンサに直流の定電流を供給させてコンデンサの両端子間の電圧を測定し、その電圧の変化率やその電圧が所定の値となるまでに要する時間等に基づいてコンデンサの容量等を測定する装置が従来から知られている。この種の装置として、特開平7−27801号公報には、コンデンサ容量診断装置が開示されている。このコンデンサ容量診断装置では、バッテリからの電力(電流)の供給によってコンデンサの両端子間に生じる電圧をA/D変換器がデジタル値(コンデンサ電圧)に変換し、計算手段がそのコンデンサ電圧を第1の閾値および第2の閾値と比較することによってコンデンサの容量が適正であるか否(コンデンサの良否)を診断している。
ところが、上記のコンデンサ容量診断装置を含む従来の装置には、以下の問題点がある。すなわち、この種の装置では、コンデンサの両端子間の電圧等に基づき、コンデンサの容量の測定やコンデンサの良否の診断を行っている。この場合、この種の装置において電圧の検出に用いられている例えばA/D変換回路等の電圧検出器は、その特性上、一般的に、検出対象の電圧が所定の範囲内にあるときには電圧を正確に検出できるものの、電圧がその所定の範囲から外れているときには、検出結果(検出値)がやや不正確となったり測定自体が困難となることがある。このため、コンデンサの容量を確実かつ正確に測定するためには、電圧をその所定の範囲内で測定するのが好ましい。 However, the conventional apparatus including the capacitor capacity diagnosis apparatus has the following problems. That is, in this type of device, the capacitance of the capacitor is measured and the quality of the capacitor is diagnosed based on the voltage between both terminals of the capacitor. In this case, a voltage detector such as an A / D conversion circuit used for voltage detection in this type of device generally has a voltage when the voltage to be detected is within a predetermined range because of its characteristics. However, if the voltage is out of the predetermined range, the detection result (detection value) may be slightly inaccurate or the measurement itself may be difficult. For this reason, in order to reliably and accurately measure the capacitance of the capacitor, it is preferable to measure the voltage within the predetermined range.
一方、コンデンサは、検査の開始前、つまりコンデンサに対する電流供給開始前において必ずしも完全に放電されているとは限らず、この時点で既にある程度充電されていることがある。この場合、従来の装置を用いて、例えば、コンデンサに直流定電流を供給させて所定時間が経過した時点における電圧の増加量(または低下量)に基づいてコンデンサの容量を測定する際に、電流供給開始前に既にある程度充電されているコンデンサに対して電流供給を開始したときには、その所定時間が経過する以前にコンデンサの両端子間の電圧が上記の所定の範囲から外れて測定結果が不正確となるおそれがある。このため、従来の装置を用いてコンデンサの容量を測定する際には、電流供給開始前に測定対象のコンデンサを十分に放電させる必要がある。したがって、従来の装置には、コンデンサを放電させる工程が必要な分、測定効率が低いという問題点が存在する。 On the other hand, the capacitor is not necessarily completely discharged before the start of inspection, that is, before the supply of current to the capacitor is started, and at this point, the capacitor may be already charged to some extent. In this case, when measuring the capacitance of the capacitor based on the amount of increase (or decrease) in voltage at the time when a predetermined time has elapsed after supplying a constant DC current to the capacitor, for example, current is used. When current supply is started to a capacitor that has already been charged to some extent before the supply starts, the voltage between both terminals of the capacitor falls outside the specified range before the specified time elapses, and the measurement result is inaccurate. There is a risk of becoming. For this reason, when measuring the capacity of a capacitor using a conventional apparatus, it is necessary to sufficiently discharge the capacitor to be measured before starting the current supply. Therefore, the conventional apparatus has a problem that the measurement efficiency is low because the process of discharging the capacitor is necessary.
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、測定効率を向上し得る容量測定装置および容量測定方法を提供することを主目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and a main object of the present invention is to provide a capacity measuring device and a capacity measuring method capable of improving measurement efficiency.
上記目的を達成すべく請求項1記載の容量測定装置は、電流が供給されている状態におけるコンデンサの端子間電圧を検出する電圧検出部と、前記端子間電圧および前記電流の電流値に基づいて前記コンデンサの容量を測定する測定部とを備えた容量測定装置であって、前記コンデンサに対する前記電流の供給を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記電圧検出部によって検出された電流供給開始前の前記端子間電圧が所定電圧以下のときには当該端子間電圧が増加する向きに前記電流を供給させると共に、前記電流供給開始前の前記端子間電圧が前記所定電圧を超えているときには当該端子間電圧が低下する向きに前記電流を供給させる。 In order to achieve the above object, the capacitance measuring apparatus according to claim 1 is based on a voltage detection unit that detects a voltage between terminals of a capacitor in a state where a current is supplied, and a voltage between the terminal and the current value of the current. A capacitance measuring device including a measuring unit that measures the capacitance of the capacitor, the controller including a control unit that controls supply of the current to the capacitor, wherein the control unit supplies the current detected by the voltage detection unit. When the inter-terminal voltage before the start is less than or equal to a predetermined voltage, the current is supplied in the direction in which the inter-terminal voltage increases, and when the inter-terminal voltage before the current supply exceeds the predetermined voltage, the terminal The current is supplied in the direction in which the inter-voltage decreases.
また、請求項2記載の容量測定方法は、コンデンサに電流を供給させて当該コンデンサの端子間電圧を検出し、前記端子間電圧および前記電流の電流値に基づいて前記コンデンサの容量を測定する容量測定方法であって、電流供給開始前の前記端子間電圧を検出し、前記電流供給開始前の端子間電圧が所定電圧以下のときには当該端子間電圧が増加する向きに前記電流を供給させると共に、前記電流供給開始前の端子間電圧が前記所定電圧を超えているときには当該端子間電圧が低下する向きに前記電流を供給させる。
The capacity measuring method according to
請求項1記載の容量測定装置および請求項2記載の容量測定方法によれば、電流供給開始前におけるコンデンサの端子間電圧が所定電圧以下のときには端子間電圧が増加する向きに電流を供給させると共に、電流供給開始前における端子間電圧が所定電圧を超えているときには端子間電圧が低下する向きに電流を供給させることにより、例えば、電流供給開始時点から第1の時間および第2の時間が経過した時点における各端子間電圧、並びに電流値に基づいてコンデンサの容量を測定する際に、電流供給開始前における端子間電圧の大きさに拘わらず、つまり電流供給開始前においてコンデンサが放電されているかまたは充電されているか否かに拘わらず、第1の時間および第2の時間が経過した時点における各端子間電圧を電圧検出部による正確なサンプリングが可能な範囲に維持することができる。したがって、測定前に測定対象のコンデンサを放電させる工程が必要な従来の装置と比較して、放電させる工程を不要にできる分だけ容量の測定効率を十分に向上することができる。
According to the capacitance measuring device according to claim 1 and the capacitance measuring method according to
以下、本発明に係る容量測定装置および容量測定方法の最良の形態について、添付図面を参照して説明する。 The best mode of a capacity measuring apparatus and a capacity measuring method according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
最初に、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 capacity measuring device 1 will be described with reference to the drawings.
図1に示す容量測定装置(以下、単に「測定装置」ともいう)1は、本発明に係る容量測定装置の一例であって、電源部2、電圧検出部3、操作部4、表示部5、制御部6、RAM7およびROM8を備えて、測定対象のコンデンサ100の容量Cを測定可能に構成されている。
A capacity measuring device (hereinafter also simply referred to as “measuring device”) 1 shown in FIG. 1 is an example of a capacity measuring device according to the present invention, and includes a
電源部2は、制御部6の制御に従って例えば直流定電流(以下、単に「電流」ともいう)を出力して測定対象のコンデンサ100に供給する。この場合、電源部2は、制御部6の制御に従って電流の供給される向き(電流の流れる向き)を切り替え可能に構成されている。電圧検出部3は、例えば、電圧をサンプリング(アナログ−デジタル変換)可能なA/D変換回路31を備えて構成され、制御部6の制御に従い、コンデンサ100における両端子間の端子間電圧Vaについての電圧データDvを制御部6に出力する。この場合、A/D変換回路31は、サンプリング対象の端子間電圧Vaが図3に示す下限値Vr1から上限値Vr2までの範囲R内のときには端子間電圧Vaを正確にサンプリングし、サンプリング対象の端子間電圧Vaがこの範囲Rから外れているときには端子間電圧Vaの正確なサンプリングがやや困難となるという特性を有している。
The
操作部4は、電源スイッチや測定開始スイッチ等の各種のスイッチを備えて構成され、各スイッチが操作されたときに、そのスイッチに対応する操作信号Soを制御部6に出力する。表示部5は、制御部6の制御に従い、コンデンサ100の容量Cについての測定結果を表示する。制御部6は、本発明における測定部および制御部に相当し、操作部4から出力される操作信号Soに従い、電源部2、電圧検出部3、表示部5およびRAM7を制御する。また、制御部6は、後述する容量測定処理50を実行することにより、電圧検出部3から出力される電圧データDv、および電源部2から供給される(コンデンサ100に供給される)電流の電流値Iに基づいてコンデンサ100の容量Cを測定する。また、制御部6は、容量測定処理50を実行する際に、図1に示す矢印Aおよび矢印Bのいずれかの向きで電流が供給されるように電源部2を制御する。
The
RAM7は、制御部6の制御に従い、制御部6から出力される各種の測定値やデータを一時的に記憶する。ROM8は、制御部6によって行われる容量Cの算出に必要な計算式を記憶する。また、ROM8は、閾値Veを記憶する。この場合、閾値Veは、本発明における所定電圧に相当し、制御部6によって実行される容量測定処理50において電流の供給される向きを決定する際に用いられる値であって、上記したA/D変換回路31の特性に応じて予め規定されている。具体的には、閾値Veは、例えば、次に示す計算式で算出される値、つまり、A/D変換回路31における下限値Vr1と上限値Vr2との中心値に規定されている。
Ve=(Vr1+Vr2)/2
The
Ve = (Vr1 + Vr2) / 2
次に、測定装置1を用いて本発明に係る容量測定方法に従ってコンデンサ100の容量を測定する方法について、図面を参照して説明する。
Next, a method for measuring the capacitance of the
まず、図1に示すように、検査対象のコンデンサ100の両端子に電源部2の一対の出力端子に接続されている電源ケーブル2a,2aを接続すると共に、コンデンサ100の両端子に電圧検出部3の一対の入力端子に接続されている接続ケーブル3a,3aを接続する。この場合、初期状態では、制御部6が電源部2を制御することによって電源部2からの電流供給が停止されているものとする。次いで、操作部4の測定開始スイッチを操作する。この際に、操作部4が測定開始スイッチに対応する操作信号Soを制御部6に出力し、制御部6が操作信号Soに従って図2に示す容量測定処理50を実行する。
First, as shown in FIG. 1,
この容量測定処理50では、制御部6は、電源部2からの電流供給を停止させている状態において、コンデンサ100における両端子間の端子間電圧Vaの測定を指示する制御信号Scを電圧検出部3に出力する。これに応じて、電圧検出部3のA/D変換回路31が端子間電圧Vaをサンプリング(アナログ−デジタル変換)することによって、コンデンサ100における両端子間の端子間電圧Vaについての電圧データDvを制御部6に出力する。次いで、制御部6は、電圧検出部3から出力された電圧データDvに基づき、電流供給を停止させている状態、つまり電流供給開始前におけるコンデンサ100における両端子間の端子間電圧Va(以下、この端子間電圧Vaを「初期電圧V0」ともいう)を特定する(ステップ51)。
In the
続いて、制御部6は、ROM8から閾値Veを読み出すと共に、初期電圧V0が閾値Ve以下であるか否かを判別する(ステップ52)。この場合、制御部6は、図3に示すように、初期電圧V0が閾値Ve以下のときには、制御信号Scを出力することにより、電流供給によってコンデンサ100の両端子間に生じる端子間電圧Vaが増加する向き(例えば図1に示す矢印Aの向き)に電流が流れるように電流供給を電源部2に開始させる(ステップ53)。この際に、電流が矢印Aの向きに供給されることにより、図3に示すように、コンデンサ100の端子間電圧Vaが徐々に増加する。次いで、制御部6は、図外のタイマによるタイムカウントを参照することにより、電流供給開始時点から所定の時間t1が経過したか否かを判別する(ステップ54)。
Subsequently, the
続いて、制御部6は、時間t1が経過した時点で制御信号Scを電圧検出部3に出力することにより、その時点におけるコンデンサ100の端子間電圧Vaについての電圧データDvを出力させると共に、電圧データDvに基づいてコンデンサ100の端子間電圧Va(以下、その時点における端子間電圧Vaを「端子間電圧Va1」ともいう)を特定して(ステップ55)、端子間電圧Va1をRAM7に記憶させる。次いで、制御部6は、電流供給開始時点から所定の時間t2が経過したか否かを判別する(ステップ56)。続いて、制御部6は、時間t2が経過した時点で制御信号Scを電圧検出部3に出力することにより、その時点におけるコンデンサ100における両端子間の端子間電圧Vaについての電圧データDvを出力させると共に、電圧データDvに基づいてコンデンサ100の端子間電圧Va(以下、その時点における端子間電圧Vaを「端子間電圧Va2」ともいう)を特定して(ステップ57)、端子間電圧Va2をRAM7に記憶させる。次いで、制御部6は、電源部2から供給されている電流の電流値I、およびRAM7に記憶されている端子間電圧Va1,Va2に基づいて容量Cを算出する(ステップ58)。具体的には、制御部22は、例えば次に示す計算式にこれらの各パラメータを代入して容量Cを算出する。
C=I×(t2−t1)/(Va2−Va1)
Subsequently, the
C = I * (t2-t1) / (Va2-Va1)
次いで、制御部6は、算出した容量CをRAM7に記憶させる。この場合、初期電圧V0が閾値Ve以下であったため、電流供給開始時点から時間t1が経過した時点、および時間t2が経過した時点のいずれの時点においても、端子間電圧Vaが範囲R内に収まる結果、この両時点t1,t2においてA/D変換回路31が端子間電圧Vaを正確にサンプリングする。したがって、容量Cが正確に測定(算出)される。続いて、制御部6は、表示部5を制御することにより、RAM7に記憶させた容量C(測定結果)を表示させて容量測定処理50を終了する。
Next, the
次に、他のコンデンサ100の容量Cを測定する際には、上記した手順と同様にして、コンデンサ100の両端子に電源ケーブル2aおよび接続ケーブル3aを接続した後に、操作部4の測定開始スイッチを操作する。この際に、制御部6は、操作部4からの操作信号Soに従って容量測定処理50を実行する。この場合、制御部6は、上記と同様にして、電流供給を停止させている状態における初期電圧V0を特定し(ステップ51)、次いで、初期電圧V0が閾値Ve以下であるか否かを判別する(ステップ52)。この場合、制御部6は、図4に示すように、初期電圧V0が閾値Veを超えているときには、制御信号Scを出力することにより、電流供給によってコンデンサ100の端子間電圧Vaが低下する向き(例えば図1に示す矢印Bの向き)に電流が供給されるように電流供給を電源部2に開始させる(ステップ59)。この際に、電流が矢印Bの向きに供給されることにより、図4に示すように、コンデンサ100の端子間電圧Vaが徐々に低下する。次いで、制御部6は、タイマによるタイムカウントを参照することにより、電流供給開始時点から所定の時間t1が経過したか否かを判別する(ステップ54)。
Next, when measuring the capacitance C of another
続いて、制御部6は、時間t1が経過した時点で電圧検出部3から出力された電圧データDvに基づき、コンデンサ100における両端子間の端子間電圧Va(以下、その時点における端子間電圧Vaを「端子間電圧Va3」ともいう)を特定して(ステップ55)、端子間電圧Va3をRAM7に記憶させる。次いで、制御部6は、電流供給開始時点から所定の時間t2が経過したか否かを判別する(ステップ56)。続いて、制御部6は、時間t2が経過した時点で電圧検出部3から出力された電圧データDvに基づき、コンデンサ100の端子間電圧Va(以下、その時点における端子間電圧Vaを「端子間電圧Va4」ともいう)を特定して(ステップ57)、端子間電圧Va4をRAM7に記憶させる。次いで、制御部6は、電源部2から供給されている電流の電流値I、およびRAM7に記憶されている端子間電圧Va3,Va4に基づいて(各パラメータを上記の計算式に代入して)容量Cを算出して(ステップ58)RAM7に記憶させる。ここで、仮に、端子間電圧Vaが増加する向き(上記した矢印Aの向き)に電流を供給したときには、図4に破線で示すように、電流供給開始時点から時間t2が経過する以前に端子間電圧Vaが範囲Rを外れるため、A/D変換回路31による端子間電圧Vaの正確なサンプリングが困難となる。これに対して、電流が矢印Bの向きに供給されることで、コンデンサ100の端子間電圧Vaが徐々に低下するため、初期電圧V0が閾値Veよりも大きいときであっても、電流供給開始時点から時間t1が経過した時点、および時間t2が経過した時点のいずれの時点においても、端子間電圧Vaが範囲R内に収まる結果、この両時点t1,t2においてA/D変換回路31が端子間電圧Vaを正確にサンプリングする。したがって、容量Cが正確に測定される。続いて、制御部6は、表示部5を制御することにより、RAM7に記憶させた容量Cを表示させて容量測定処理50を終了する。
Subsequently, based on the voltage data Dv output from the
このように、この容量測定装置1および容量測定方法によれば、電流供給開始前におけるコンデンサ100の初期電圧V0が閾値Ve以下のときには端子間電圧Vaが増加する向きに電流を供給させると共に、初期電圧V0が閾値Veを超えているときには端子間電圧Vaが低下する向きに電流を供給させることにより、例えば、電流供給開始時点から時間t1,t2経過後の端子間電圧Va、および電流に基づいて容量Cを測定する際に、初期電圧V0の大きさに拘わらず、つまり電流供給開始前においてコンデンサ100が放電されているかまたは充電されているか否かに拘わらず、時間t1,t2経過後の端子間電圧VaをA/D変換回路31による正確なサンプリングが可能な範囲Rに維持することができる。したがって、測定前に測定対象のコンデンサ100を放電させる工程が必要な従来の装置と比較して、放電させる工程を不要にできる分だけ容量Cの測定効率を十分に向上することができる。
As described above, according to the capacitance measuring device 1 and the capacitance measuring method, when the initial voltage V0 of the
なお、本発明は、上記の構成に限定されない。例えば、電源部2を制御することによってコンデンサ100に供給する電流の向きを切り替える例について上記したが、制御部6の制御に従って電流の供給する向きを切り替える切替器を備えた構成を採用することもできる。この構成によれば、電源部2に代えて外部電源を用いることができる。また、ROM8に予め記憶されている閾値Veに基づいて電流の供給する向きを決定する例について上記したが、例えば、操作部4を操作することによって閾値Veを任意に指定する構成を採用することもできる。
In addition, this invention is not limited to said structure. For example, the example in which the direction of the current supplied to the
1 容量測定装置
3 電圧検出部
6 制御部
100 コンデンサ
A 矢印
B 矢印
C 容量
I 電流
V0 初期電圧
Va 端子間電圧
Ve 閾値
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
前記コンデンサに対する前記電流の供給を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記電圧検出部によって検出された電流供給開始前の前記端子間電圧が所定電圧以下のときには当該端子間電圧が増加する向きに前記電流を供給させると共に、前記電流供給開始前の前記端子間電圧が前記所定電圧を超えているときには当該端子間電圧が低下する向きに前記電流を供給させる容量測定装置。 A capacitance measuring device comprising: a voltage detecting unit that detects a voltage between terminals of a capacitor in a state in which a current is supplied; and a measuring unit that measures the capacitance of the capacitor based on the voltage between the terminals and the current value of the current. Because
A control unit for controlling the supply of the current to the capacitor;
The control unit supplies the current in a direction in which the voltage between the terminals increases when the voltage between the terminals detected by the voltage detection unit before the current supply starts is equal to or lower than a predetermined voltage, and before the current supply starts. A capacitance measuring device that supplies the current in a direction in which the inter-terminal voltage decreases when the inter-terminal voltage exceeds the predetermined voltage.
電流供給開始前の前記端子間電圧を検出し、前記電流供給開始前の端子間電圧が所定電圧以下のときには当該端子間電圧が増加する向きに前記電流を供給させると共に、前記電流供給開始前の端子間電圧が前記所定電圧を超えているときには当該端子間電圧が低下する向きに前記電流を供給させる容量測定方法。 A capacitance measurement method for detecting a voltage between terminals of the capacitor by supplying a current to the capacitor, and measuring a capacitance of the capacitor based on the voltage between the terminals and the current value of the current,
The inter-terminal voltage before the start of current supply is detected, and when the inter-terminal voltage before the start of current supply is equal to or lower than a predetermined voltage, the current is supplied in the direction in which the inter-terminal voltage increases, and before the start of current supply A capacitance measuring method for supplying the current in a direction in which the voltage between the terminals decreases when the voltage between the terminals exceeds the predetermined voltage.
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