JP2026000745A - Insulation Resistance Tester - Google Patents
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Abstract
【課題】定電圧制御の精度を確保しつつ誘導ノイズの影響を抑制する絶縁抵抗計を提供する。
【解決手段】絶縁抵抗計1は、スイッチング素子13により電圧の供給及び遮断が行われる一次巻線121と、一端が基準電位に接続され、他端が絶縁抵抗計1の出力端子T1に接続される二次巻線122と、二次巻線の他端と絶縁抵抗計の出力端子との間に接続される制限抵抗素子18とを備え、一端が二次巻線の一端に接続されるとともに他端が二次巻線の他端に接続され、制限抵抗素子と共にローパスフィルタ20を構成する容量素子15と、容量素子の他端及び制限抵抗素子の一端間の電圧を検出する電圧検出部17と、測定対象9に流れる電流Irを検出する電流検出部16とを備え、電流検出部の出力信号-Vbと電圧検出部の出力信号Vdとに基づいて、定電圧制御により直流電圧の電圧値が一定となるようにスイッチング素子を制御する制御部19を備える。
【選択図】図1
An insulation resistance meter that suppresses the effects of induction noise while ensuring the accuracy of constant voltage control is provided.
[Solution] The insulation resistance meter (1) comprises a primary winding (121) to which voltage is supplied and cut off by a switching element (13), a secondary winding (122) having one end connected to a reference potential and the other end connected to an output terminal (T1) of the insulation resistance meter (1), a limiting resistor element (18) connected between the other end of the secondary winding and the output terminal of the insulation resistance meter, a capacitor element (15) having one end connected to one end of the secondary winding and the other end connected to the other end of the secondary winding and constituting a low-pass filter (20) together with the limiting resistor element, a voltage detection unit (17) that detects the voltage between the other end of the capacitor element and one end of the limiting resistor element, and a current detection unit (16) that detects a current (Ir) flowing through an object to be measured (9), and a control unit (19) that controls the switching element by constant voltage control based on an output signal -Vb from the current detection unit and an output signal Vd from the voltage detection unit so that the voltage value of the DC voltage remains constant.
[Selected Figure] Figure 1
Description
本発明は、直流電圧を測定対象に印加した状態で測定対象に流れる漏れる電流を検出する絶縁抵抗計に関する。 The present invention relates to an insulation resistance meter that detects leakage current flowing through a measurement object when a DC voltage is applied to the measurement object.
特許文献1には、発振器がトランジスタのベースに接続され、トランスの一次巻線の他端にトランジスタのコレクタが接続されるとともに二次巻線に倍電圧整流回路が接続される絶縁抵抗計が開示されている。この絶縁抵抗計においては、倍電圧整流回路の出力の一部は、検出信号として分圧回路を介して発振器に加えられ、他の一部は保護抵抗を介して被測定抵抗の一端が接続される端子に加えられる。 Patent Document 1 discloses an insulation resistance meter in which an oscillator is connected to the base of a transistor, the collector of the transistor is connected to the other end of the primary winding of a transformer, and a voltage doubler rectifier circuit is connected to the secondary winding. In this insulation resistance meter, part of the output of the voltage doubler rectifier circuit is applied to the oscillator as a detection signal via a voltage divider circuit, and the other part is applied via a protective resistor to a terminal to which one end of the resistor being measured is connected.
上述した絶縁抵抗計では、被測定抵抗の一端が接続される端子から誘導ノイズが侵入する場合があり、この場合には、分圧回路を介して発振器に入力される検出信号に誘導ノイズが重畳されることから、被測定抵抗に対して一定の直流電圧を印加することが困難となる。 With the insulation resistance tester described above, induced noise can sometimes enter through the terminal to which one end of the resistor being measured is connected. In this case, the induced noise is superimposed on the detection signal input to the oscillator via the voltage divider circuit, making it difficult to apply a constant DC voltage to the resistor being measured.
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、定電圧制御の精度を確保しつつ誘導ノイズの影響を抑制することを目的とする。 The present invention was developed to address these issues, and aims to suppress the effects of induced noise while ensuring the accuracy of constant voltage control.
本発明のある態様によれば、絶縁抵抗計は、直流電圧を測定対象に印加した状態で前記測定対象から漏れる電流を測定する。絶縁抵抗計は、スイッチング素子により直流電源からの電圧の供給及び遮断が行われる一次巻線と、一端が基準電位に接続され、他端が前記絶縁抵抗計の出力端子に接続される二次巻線と、を含む。また、絶縁抵抗計は、前記二次巻線の他端と前記絶縁抵抗計の出力端子との間に接続され、外部から前記絶縁抵抗計の出力端子に電圧が印加された際の前記絶縁抵抗計の出力端子に入力される電流を制限する制限抵抗素子と、一端が前記二次巻線の一端に接続されるとともに他端が前記二次巻線の他端に接続され、前記制限抵抗素子とともにローパスフィルタを構成する容量素子と、を含む。さらに絶縁抵抗計は、前記容量素子の他端及び前記制限抵抗素子の一端間の電圧の大きさを検出する電圧検出部と、前記測定対象に流れる電流の大きさを検出する電流検出部と、を含む。そして絶縁抵抗計は、前記電流検出部の出力信号と前記電圧検出部の出力信号とに基づいて、定電圧制御により前記直流電圧の電圧値が一定となるように前記スイッチング素子の動作を制御する制御部を備える。 According to one aspect of the present invention, an insulation resistance meter measures current leaking from a measurement object while a DC voltage is applied to the measurement object. The insulation resistance meter includes a primary winding to which a voltage from a DC power source is supplied and cut off by a switching element, and a secondary winding having one end connected to a reference potential and the other end connected to the output terminal of the insulation resistance meter. The insulation resistance meter also includes a limiting resistor element connected between the other end of the secondary winding and the output terminal of the insulation resistance meter to limit the current input to the output terminal of the insulation resistance meter when a voltage is applied to the output terminal of the insulation resistance meter from an external source, and a capacitive element having one end connected to one end of the secondary winding and the other end connected to the other end of the secondary winding, forming a low-pass filter together with the limiting resistor element. The insulation resistance meter also includes a voltage detection unit that detects the magnitude of the voltage between the other end of the capacitive element and one end of the limiting resistor element, and a current detection unit that detects the magnitude of the current flowing through the measurement object. The insulation resistance meter also includes a control unit that controls the operation of the switching element using constant voltage control based on the output signal of the current detection unit and the output signal of the voltage detection unit so that the voltage value of the DC voltage remains constant.
この態様によれば、制限抵抗素子及び容量素子からなるローパスフィルタによって、制限抵抗素子及び容量素子間の電圧を検出する電圧検出部の出力信号に重畳される誘導ノイズが低減されるので、誘導ノイズの影響を抑制することができる。 In this aspect, the low-pass filter consisting of a limiting resistor and a capacitor reduces the induced noise superimposed on the output signal of the voltage detection unit that detects the voltage between the limiting resistor and the capacitor, thereby suppressing the effects of induced noise.
一方、電圧検出部を制限抵抗素子及び容量素子間に配置したことに伴って、電圧検出部と絶縁抵抗計の出力端子との間には制限抵抗素子が介在することになる。このため、仮に、電圧検出部の出力信号に応じて、測定対象に印加される直流電圧の電圧値が一定となるようスイッチング素子の動作を制御したとしても、制限抵抗素子に生じる電圧降下分だけ制御誤差が生じてしまう。 However, by placing the voltage detection unit between the limiting resistor and the capacitor, a limiting resistor is placed between the voltage detection unit and the output terminal of the insulation resistance tester. Therefore, even if the operation of the switching element is controlled in accordance with the output signal of the voltage detection unit so that the DC voltage applied to the measurement target remains constant, a control error will occur due to the voltage drop across the limiting resistor.
この対策として、本態様によれば、絶縁抵抗計は、制限抵抗素子の電圧降下の大きさを推定するために電流検出部によって制限抵抗素子に流れる電流の大きさを検出し、検出した結果を電圧検出部の出力信号に加味する。これにより、制限抵抗素子での電圧降下に起因する制御誤差を低減することができる。 To address this issue, according to this aspect, the insulation resistance tester uses a current detection unit to detect the magnitude of the current flowing through the limiting resistor element in order to estimate the magnitude of the voltage drop across the limiting resistor element, and incorporates this detection result into the output signal of the voltage detection unit. This reduces control errors caused by the voltage drop across the limiting resistor element.
これに加え、仮に、ローパスフィルタで誘導ノイズが十分に除去されなかったとしても、出力信号に重畳された誘導ノイズは電流検出部によって検出されるので、制御部において、電圧検出部の出力信号により誘導ノイズを除去することができる。このため、ローパスフィルタで除去しきれない誘導ノイズの影響も抑制することができる。 In addition, even if the low-pass filter is unable to sufficiently remove induced noise, the induced noise superimposed on the output signal is detected by the current detection unit, and the control unit can remove the induced noise using the output signal from the voltage detection unit. This means that the effects of induced noise that cannot be completely removed by the low-pass filter can also be suppressed.
このため、本態様によれば、定電圧制御の精度を確保しつつ誘導ノイズの影響を抑制することができる。 As a result, this aspect makes it possible to suppress the effects of induced noise while ensuring the accuracy of constant voltage control.
以下、添付図面を参照しながら本発明の各実施形態について説明する。本明細書においては、全体を通じて、同一又は同等の要素には同一の符号を付する。 Each embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Throughout this specification, the same or equivalent elements will be designated by the same reference numerals.
(第一実施形態)
図1は、第一実施形態に係る絶縁抵抗計1の回路構成を示す回路図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a circuit diagram showing the circuit configuration of an insulation resistance tester 1 according to the first embodiment.
絶縁抵抗計1は、例えば、家庭用分電盤や、ビル及び工場の受電設備、トランス、モータなどの測定対象9の絶縁抵抗を測定するための測定装置である。測定対象9の絶縁抵抗の抵抗値は、例えば数[MΩ]から数[TΩ]である。 The insulation resistance meter 1 is a measuring device used to measure the insulation resistance of a measurement object 9, such as a household distribution board, power receiving equipment in buildings and factories, a transformer, or a motor. The resistance value of the insulation resistance of the measurement object 9 is, for example, several MΩ to several TΩ.
絶縁抵抗計1は、直流電圧である出力電圧Voutを出力端子T1から出力して測定対象9に印加した状態で測定対象9から検出端子T2に流れる漏れ電流を検出する。そして絶縁抵抗計1は、漏れ電流の検出値で出力電圧Voutの電圧値を除して測定対象9の絶縁抵抗値を算出する。 The insulation resistance meter 1 detects the leakage current flowing from the object to be measured 9 to the detection terminal T2 while outputting the output voltage Vout, which is a DC voltage, from the output terminal T1 and applying it to the object to be measured 9. The insulation resistance meter 1 then calculates the insulation resistance value of the object to be measured 9 by dividing the voltage value of the output voltage Vout by the detected value of the leakage current.
出力端子T1及び検出端子T2には、それぞれ、先端にプローブが設けられた一対のケーブルが接続され、一対のプローブは、測定者によって測定対象9の両端に接触させられる。 A pair of cables with probes at the tips are connected to the output terminal T1 and the detection terminal T2, respectively, and the pair of probes are brought into contact with both ends of the object to be measured 9 by the person performing the measurement.
第一実施形態の絶縁抵抗計1は、出力電圧Voutが所定の電圧値未満であるときには測定対象9に流れる漏れ電流を一定とする定電流制御を実行し、出力電圧Voutが当該所定の電圧値に達したときには出力電圧Voutを一定とする定電圧制御を実行する。例えば、一定に維持される漏れ電流の電流値は、数[nA]から数[mA]であり、一定に維持される出力電圧Voutの電圧値は、数百[V]から数千[V]である。 The insulation resistance meter 1 of the first embodiment performs constant current control to keep the leakage current flowing through the object to be measured 9 constant when the output voltage Vout is below a predetermined voltage value, and performs constant voltage control to keep the output voltage Vout constant when the output voltage Vout reaches the predetermined voltage value. For example, the current value of the leakage current that is kept constant is several nA to several mA, and the voltage value of the output voltage Vout that is kept constant is several hundred V to several thousand V.
例えば、絶縁抵抗計1は、出力電圧Voutが5000[V]未満であるときに定電流制御を実行して漏れ電流を1[mA]で一定に維持し、出力電圧Voutが5,000[V]に達したときには定電圧制御を実行して出力電圧Voutを5,000[V]で一定に維持する。 For example, when the output voltage Vout is less than 5000 V, the insulation resistance tester 1 performs constant current control to maintain the leakage current at a constant 1 mA, and when the output voltage Vout reaches 5,000 V, it performs constant voltage control to maintain the output voltage Vout at a constant 5,000 V.
なお、絶縁抵抗計1は、測定対象9の絶縁抵抗が所定の抵抗値未満であるときには測定対象9に流れる漏れ電流を一定とする定電流制御を実行し、測定対象9の絶縁抵抗が当該所定の抵抗値以上であるときには出力電圧Voutを一定とする定電圧制御を実行するものであってもよい。 The insulation resistance meter 1 may also be configured to perform constant current control to keep the leakage current flowing through the object to be measured 9 constant when the insulation resistance of the object to be measured 9 is less than a predetermined resistance value, and to perform constant voltage control to keep the output voltage Vout constant when the insulation resistance of the object to be measured 9 is equal to or greater than the predetermined resistance value.
絶縁抵抗計1は、電池11と、一次巻線121及び二次巻線122を有するトランス12と、スイッチング素子13と、整流素子14と、容量素子15と、電流検出部16と、電圧検出部17と、制限抵抗素子18と、制御部19と、を備える。さらに絶縁抵抗計1は、漏れ電流検出部21を備える。 The insulation resistance tester 1 includes a battery 11, a transformer 12 having a primary winding 121 and a secondary winding 122, a switching element 13, a rectifying element 14, a capacitance element 15, a current detection unit 16, a voltage detection unit 17, a limiting resistance element 18, and a control unit 19. The insulation resistance tester 1 also includes a leakage current detection unit 21.
電池11は、直流電圧を出力する直流電源である。例えば、電池11の電圧値は数[V]に設計される。電池11の正極は、トランス12の一次巻線121の一端に接続され、電池11の負極は、グランド電位Gに接続される。ここにいうグランド電位Gは、絶縁抵抗計1が動作する際の基準となる基準電位である。 Battery 11 is a DC power supply that outputs a DC voltage. For example, the voltage value of battery 11 is designed to be several volts. The positive terminal of battery 11 is connected to one end of the primary winding 121 of transformer 12, and the negative terminal of battery 11 is connected to ground potential G. Ground potential G here is the reference potential that serves as the basis for operation of insulation resistance meter 1.
トランス12は、一次巻線121及び二次巻線122間の電磁誘導及び相互誘導を利用して二次巻線122に生じる二次電圧を、一次巻線121に供給される一次電圧とは異なる電圧値に変換する変換器である。第一実施形態のトランス12は、二次電圧を一次電圧よりも高い電圧値に変換する昇圧トランスとして用いられる。 The transformer 12 is a converter that converts the secondary voltage generated in the secondary winding 122 into a voltage value different from the primary voltage supplied to the primary winding 121 by utilizing electromagnetic induction and mutual induction between the primary winding 121 and the secondary winding 122. In the first embodiment, the transformer 12 is used as a step-up transformer that converts the secondary voltage into a voltage value higher than the primary voltage.
一次巻線121においては、スイッチング素子13によって電池11からの直流電圧の供給及び遮断が行われる。一次巻線121の他端は、スイッチング素子13の入力端子に接続される。 The primary winding 121 is connected to the input terminal of the switching element 13 to supply and cut off DC voltage from the battery 11. The other end of the primary winding 121 is connected to the input terminal of the switching element 13.
二次巻線122の一端は、グランド電位Gに電気的に接続され、二次巻線122の他端は、絶縁抵抗計1の出力端子T1に電気的に接続される。 One end of the secondary winding 122 is electrically connected to ground potential G, and the other end of the secondary winding 122 is electrically connected to output terminal T1 of the insulation resistance meter 1.
第一実施形態では、二次巻線122の一端は、容量素子15の一端及び電流検出部16の一端に接続され、二次巻線122の他端は、整流素子14を介して容量素子15の他端、電圧検出部17及び制限抵抗素子18の一端に接続される。 In the first embodiment, one end of the secondary winding 122 is connected to one end of the capacitance element 15 and one end of the current detection unit 16, and the other end of the secondary winding 122 is connected via the rectifier element 14 to the other end of the capacitance element 15, the voltage detection unit 17, and one end of the limiting resistor element 18.
スイッチング素子13は、一次巻線121に対して電池11からの直流電圧の供給及びその遮断を行う。スイッチング素子13は、例えば、バイポーラトランジスタ(BJT)、電界効果トランジスタ(FET)、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)及び窒化ガリウム(GaN)トランジスタなどの半導体素子により実現される。 The switching element 13 supplies and cuts off the DC voltage from the battery 11 to the primary winding 121. The switching element 13 is realized by a semiconductor element such as a bipolar transistor (BJT), a field effect transistor (FET), an insulated gate bipolar transistor (IGBT), or a gallium nitride (GaN) transistor.
第一実施形態では、Nチャネルの金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)がスイッチング素子13として採用されている。NチャネルMOSFETのゲート端子、ソース端子及びドレイン端子が、それぞれ、スイッチング素子13の制御端子、入力端子及び出力端子に対応する。 In the first embodiment, an N-channel metal-oxide semiconductor field-effect transistor (MOSFET) is used as the switching element 13. The gate terminal, source terminal, and drain terminal of the N-channel MOSFET correspond to the control terminal, input terminal, and output terminal of the switching element 13, respectively.
スイッチング素子13のドレイン端子がグランド電位Gに接続され、スイッチング素子13のゲート端子が制御部19の出力端に接続される。制御部19からのPWM信号に従って行われるスイッチング素子13のスイッチング動作により一次巻線121に電流が供給されたり、遮断されたりする。 The drain terminal of the switching element 13 is connected to ground potential G, and the gate terminal of the switching element 13 is connected to the output terminal of the control unit 19. Current is supplied to or cut off from the primary winding 121 by the switching operation of the switching element 13, which is performed in accordance with the PWM signal from the control unit 19.
具体的には、スイッチング素子13のゲート端子にオン電圧が印加されると、スイッチング素子13のソース端子及びドレイン端子間が導通状態となって一次巻線121に電流が供給される。一方、スイッチング素子13のゲート端子にオフ電圧が印加されると、スイッチング素子13のソース端子及びドレイン端子間が非導通状態となって一次巻線121への電流供給が遮断される。 Specifically, when an on-voltage is applied to the gate terminal of the switching element 13, the source terminal and drain terminal of the switching element 13 become conductive, and current is supplied to the primary winding 121. On the other hand, when an off-voltage is applied to the gate terminal of the switching element 13, the source terminal and drain terminal of the switching element 13 become non-conductive, and the current supply to the primary winding 121 is cut off.
整流素子14は、二次巻線122に生じる交流電圧を直流電圧に変換するための素子である。第一実施形態では、ダイオードが整流素子14として採用され、整流素子14のアノードが二次巻線122の他端に接続され、整流素子14のカソードが容量素子15の他端に接続される。 The rectifying element 14 is an element for converting the AC voltage generated in the secondary winding 122 into a DC voltage. In the first embodiment, a diode is used as the rectifying element 14, with the anode of the rectifying element 14 connected to the other end of the secondary winding 122 and the cathode of the rectifying element 14 connected to the other end of the capacitive element 15.
容量素子15は、スイッチング素子13のスイッチング動作によって二次巻線122に生じる交流電圧を平滑し、整流素子14とともに交流電圧を直流電圧に変換するための素子であり、いわゆる平滑コンデンサである。容量素子15は、二次巻線122に並列接続される。具体的には、容量素子15の一端が二次巻線122の一端に接続され、容量素子15の他端が二次巻線122の他端に接続される。 Capacitance element 15 is an element that smooths the AC voltage generated in secondary winding 122 by the switching operation of switching element 13 and converts the AC voltage to DC voltage together with rectifier element 14; it is a so-called smoothing capacitor. Capacitance element 15 is connected in parallel to secondary winding 122. Specifically, one end of capacitance element 15 is connected to one end of secondary winding 122, and the other end of capacitance element 15 is connected to the other end of secondary winding 122.
容量素子15の静電容量値は、スイッチング素子13の動作によって二次巻線122に生じる交流電圧が平滑されるように定められた値である。例えば、容量素子15の静電容量値は、数十[nF]から数百[nF]までの範囲内の値に設計される。 The capacitance value of the capacitance element 15 is set so as to smooth the AC voltage generated in the secondary winding 122 by the operation of the switching element 13. For example, the capacitance value of the capacitance element 15 is designed to be within the range of several tens of nF to several hundred nF.
電流検出部16は、測定対象9に流れる電流の大きさを検出する。測定対象9に流れる電流は、二次巻線122の一端に接続されるグランド電位Gから二次巻線122及び制限抵抗素子18を流れる。 The current detection unit 16 detects the magnitude of the current flowing through the object to be measured 9. The current flowing through the object to be measured 9 flows from the ground potential G connected to one end of the secondary winding 122 through the secondary winding 122 and the limiting resistor element 18.
第一実施形態における電流検出部16は、測定対象9に流れる電流の大きさとして、二次巻線122に流れる二次電流の大きさを検出する。電流検出部16は、抵抗素子161により実現される。 In the first embodiment, the current detection unit 16 detects the magnitude of the secondary current flowing through the secondary winding 122 as the magnitude of the current flowing through the object to be measured 9. The current detection unit 16 is implemented by a resistive element 161.
抵抗素子161の抵抗値は、例えば、数百[Ω]に設計され、第一実施形態では一例として約300[Ω]に設計される。抵抗素子161の一端は二次巻線122の一端に接続され、抵抗素子161の他端はグランド電位Gに接続される。 The resistance value of the resistive element 161 is designed to be, for example, several hundred Ω, and in the first embodiment, is designed to be, for example, approximately 300 Ω. One end of the resistive element 161 is connected to one end of the secondary winding 122, and the other end of the resistive element 161 is connected to ground potential G.
二次巻線122に流れる二次電流は、グランド電位Gから二次巻線122を介して絶縁抵抗計1の出力端子T1に出力される。このため、グランド電位Gと二次巻線122との間に配置された抵抗素子161の一端には、二次電流が流れることで電圧降下が生じ、二次電流の大きさに応じた電圧が生じる。 The secondary current flowing through the secondary winding 122 is output from ground potential G via the secondary winding 122 to the output terminal T1 of the insulation resistance tester 1. As a result, a voltage drop occurs at one end of the resistive element 161, which is located between ground potential G and the secondary winding 122, due to the secondary current flowing, and a voltage corresponding to the magnitude of the secondary current is generated.
それゆえ、抵抗素子161の一端には、二次巻線122に流れる二次電流の大きさに応じて電圧値が変化する出力信号(-Vb)が生じる。電流検出部16は、出力信号(-Vb)として抵抗素子161の一端に生じる電圧信号を出力する。 As a result, an output signal (-Vb) whose voltage value changes depending on the magnitude of the secondary current flowing through the secondary winding 122 is generated at one end of the resistive element 161. The current detection unit 16 outputs the voltage signal generated at one end of the resistive element 161 as the output signal (-Vb).
電圧検出部17は、容量素子15の他端と制限抵抗素子18の一端との間に延びる接続線L1の電圧の大きさを検出する。第一実施形態の電圧検出部17は、接続線L1とグランド電位Gとの間に接続される。 The voltage detection unit 17 detects the magnitude of the voltage on the connection line L1 extending between the other end of the capacitance element 15 and one end of the limiting resistance element 18. In the first embodiment, the voltage detection unit 17 is connected between the connection line L1 and ground potential G.
第一実施形態の電圧検出部17は、互いに直列接続される分圧抵抗素子171及び172によって構成される分圧回路である。分圧抵抗素子171及び172の抵抗値は、例えば数百[MΩ]に設計され、第一実施形態では約300[MΩ]に設計される。 The voltage detection unit 17 in the first embodiment is a voltage divider circuit composed of voltage-dividing resistor elements 171 and 172 connected in series. The resistance values of the voltage-dividing resistor elements 171 and 172 are designed to be, for example, several hundred MΩ, and in the first embodiment, are designed to be approximately 300 MΩ.
具体的には、分圧抵抗素子171の一端が接続線L1に接続され、分圧抵抗素子171の他端が分圧抵抗素子172の一端に接続され、分圧抵抗素子172の他端がグランド電位Gに接続される。 Specifically, one end of the voltage-dividing resistor element 171 is connected to the connection line L1, the other end of the voltage-dividing resistor element 171 is connected to one end of the voltage-dividing resistor element 172, and the other end of the voltage-dividing resistor element 172 is connected to the ground potential G.
電圧検出部17は、分圧抵抗素子171及び分圧抵抗素子172の接続点に生じる分圧信号を検出信号として制御部19に出力する。電圧検出部17の出力信号は、接続線L1に発生している電圧の大きさに比例する電圧信号である。 The voltage detection unit 17 outputs the voltage division signal generated at the connection point between the voltage division resistance elements 171 and 172 to the control unit 19 as a detection signal. The output signal of the voltage detection unit 17 is a voltage signal proportional to the magnitude of the voltage generated in the connection line L1.
制限抵抗素子18は、外部から絶縁抵抗計1の出力端子T1に何らかの電圧が印加された際の絶縁抵抗計1の出力端子T1に入力される電流を制限する抵抗素子である。制限抵抗素子18は、二次巻線122の他端と絶縁抵抗計1の出力端子T1との間に接続される。 The limiting resistor 18 is a resistor that limits the current input to the output terminal T1 of the insulation resistance meter 1 when an external voltage is applied to the output terminal T1 of the insulation resistance meter 1. The limiting resistor 18 is connected between the other end of the secondary winding 122 and the output terminal T1 of the insulation resistance meter 1.
制限抵抗素子18の抵抗値Roは、例えば数[kΩ]から数百[kΩ]までの範囲内の値に設計される。第一実施形態における制限抵抗素子18の抵抗値は、100[kΩ]に設計される。 The resistance value Ro of the limiting resistor 18 is designed to be, for example, within a range from several kΩ to several hundred kΩ. In the first embodiment, the resistance value of the limiting resistor 18 is designed to be 100 kΩ.
また、制限抵抗素子18は、容量素子15とともに誘導ノイズを低減するローパスフィルタ20を構成する。制限抵抗素子18の抵抗値及び容量素子15の静電容量値の少なくとも一方は、ローパスフィルタ20のカットオフ周波数が誘導ノイズの周波数よりも低くなるように設計されている。 The limiting resistor 18, together with the capacitor 15, constitutes a low-pass filter 20 that reduces induced noise. At least one of the resistance value of the limiting resistor 18 and the capacitance value of the capacitor 15 is designed so that the cutoff frequency of the low-pass filter 20 is lower than the frequency of the induced noise.
制御部19は、二次巻線122の一端に生じる出力信号(-Vd)と電圧検出部17の出力信号Vdとに基づいて、定電圧制御を実行して出力電圧Voutの電圧値が一定となるようにスイッチング素子13の動作を制御する。 The control unit 19 performs constant voltage control based on the output signal (-Vd) generated at one end of the secondary winding 122 and the output signal Vd of the voltage detection unit 17, and controls the operation of the switching element 13 so that the voltage value of the output voltage Vout remains constant.
第一実施形態において制御部19は、加算回路191及び昇圧制御回路192を備える。 In the first embodiment, the control unit 19 includes an adder circuit 191 and a boost control circuit 192.
加算回路191は、二次巻線122の一端に生じる出力信号(-Vb)と電圧検出部17の出力信号Vdとを加算する。二次巻線122の一端に生じる出力信号(-Vb)は、制限抵抗素子18の電圧降下量に対して比例関係にあり、二次巻線122に流れる二次電流が大きくなるにつれて電圧値が負側に大きくなり、二次電流が小さくなるにつれて負の電圧値が小さくなる。 The adder circuit 191 adds the output signal (-Vb) generated at one end of the secondary winding 122 and the output signal Vd of the voltage detection unit 17. The output signal (-Vb) generated at one end of the secondary winding 122 is proportional to the amount of voltage drop across the limiting resistor 18, and the voltage value becomes more negative as the secondary current flowing through the secondary winding 122 increases, and the negative voltage value becomes smaller as the secondary current decreases.
このため、負の電圧値を示す出力信号(-Vd)を電圧検出部17の出力信号Vdに加算することによって、制限抵抗素子18の電圧降下が考慮されるので、加算回路191の出力信号Veは、出力電圧Voutの電圧値を示す検出信号として用いることができる。 Therefore, by adding the output signal (-Vd) indicating a negative voltage value to the output signal Vd of the voltage detection unit 17, the voltage drop of the limiting resistor element 18 is taken into account, and the output signal Ve of the addition circuit 191 can be used as a detection signal indicating the voltage value of the output voltage Vout.
そして加算回路191は、電流検出部16の出力信号(-Vb)と電圧検出部17の出力信号Vdとを加算した出力信号Veを昇圧制御回路192に出力する。すなわち、加算回路191は、出力電圧Voutの推定信号を昇圧制御回路192にフィードバックする。 Then, the adder circuit 191 outputs the output signal Ve, which is the sum of the output signal (-Vb) of the current detection unit 16 and the output signal Vd of the voltage detection unit 17, to the boost control circuit 192. In other words, the adder circuit 191 feeds back an estimated signal of the output voltage Vout to the boost control circuit 192.
昇圧制御回路192は、加算回路191の出力信号Veが一定となるようスイッチング素子13の動作を制御する制御回路を構成する。昇圧制御回路192は、スイッチング素子13をPWM制御するためのPWM信号を生成してスイッチング素子13のゲート端子に供給する。 The boost control circuit 192 constitutes a control circuit that controls the operation of the switching element 13 so that the output signal Ve of the adder circuit 191 remains constant. The boost control circuit 192 generates a PWM signal for PWM control of the switching element 13 and supplies it to the gate terminal of the switching element 13.
具体的には、昇圧制御回路192は、電池11により一次巻線121に電流が供給されるようスイッチング素子13のゲート端子にオン電圧を印加したり、一次巻線121への電流供給が遮断されるようスイッチング素子13のゲート端子にオフ電圧を印加したりする。 Specifically, the boost control circuit 192 applies an on voltage to the gate terminal of the switching element 13 so that current is supplied from the battery 11 to the primary winding 121, or applies an off voltage to the gate terminal of the switching element 13 so that the current supply to the primary winding 121 is cut off.
昇圧制御回路192は、上述のようにスイッチング素子13の導通状態及び非導通状態を交互に切り替えるPWM制御を行ってスイッチング素子13にスイッチング動作を行わせる。これにより、出力電圧Voutの電圧値が所定の設定値で一定となるように維持される。 As described above, the boost control circuit 192 performs PWM control to alternately switch the switching element 13 between a conductive state and a non-conductive state, causing the switching element 13 to perform a switching operation. This maintains the voltage value of the output voltage Vout constant at a predetermined set value.
漏れ電流検出部21は、測定対象9に流れる漏れ電流の大きさを検出する。具体的には、漏れ電流検出部21は、絶縁抵抗計1の検出端子T2から流入する漏れ電流の大きさを検出する。漏れ電流検出部21は、例えば、IV変換回路及びAD変換回路によって構成される。 The leakage current detection unit 21 detects the magnitude of the leakage current flowing through the measurement object 9. Specifically, the leakage current detection unit 21 detects the magnitude of the leakage current flowing in from the detection terminal T2 of the insulation resistance meter 1. The leakage current detection unit 21 is composed of, for example, an IV conversion circuit and an AD conversion circuit.
絶縁抵抗計1は、不図示の処理部において、漏れ電流検出部21によって検出された漏れ電流の電流値と出力電圧Voutの電圧値とを用いて、測定対象9の絶縁抵抗値を算出する。 In a processing unit (not shown), the insulation resistance meter 1 calculates the insulation resistance value of the object to be measured 9 using the current value of the leakage current detected by the leakage current detection unit 21 and the voltage value of the output voltage Vout.
次に、絶縁抵抗計1の動作について図2を参照して説明する。 Next, the operation of the insulation resistance tester 1 will be explained with reference to Figure 2.
まず、昇圧制御回路192には、出力電圧Voutの設定値Vsetが入力され、昇圧制御回路192は、出力電圧Voutが設定値Vsetに維持されるよう定電圧制御を実行する。 First, the set value Vset of the output voltage Vout is input to the boost control circuit 192, and the boost control circuit 192 performs constant voltage control so that the output voltage Vout is maintained at the set value Vset.
このとき、絶縁抵抗計1や測定対象9の周囲に交流信号が流れる電線などが存在する場合は、絶縁抵抗計1の出力端子T1から、例えば50[Hz]又は60[Hz]の誘導ノイズが侵入することがある。この誘導ノイズの電圧値は、例えば、高圧電線の付近では数百[V]に及ぶことがある。 If there are electrical wires carrying AC signals near the insulation resistance meter 1 or the object to be measured 9, induced noise of, for example, 50 Hz or 60 Hz may enter from the output terminal T1 of the insulation resistance meter 1. The voltage value of this induced noise may reach several hundred volts, for example, near high-voltage electrical power lines.
この誘導ノイズに対し、第一実施形態の絶縁抵抗計1においては、容量素子15及び制限抵抗素子18で構成されるローパスフィルタ20によって誘導ノイズが除去される。 In the insulation resistance tester 1 of the first embodiment, this induced noise is removed by a low-pass filter 20 composed of a capacitive element 15 and a limiting resistor element 18.
特に、容量素子15の他端と制限抵抗素子18の一端との間の接続線L1には、出力端子T1から侵入する誘導ノイズが重畳されにくい。このため、接続線L1の電圧を検出する電圧検出部17の出力信号は、制限抵抗素子18の他端と出力端子T1との間に電圧検出部17が配置される回路構成に比べ、誘導ノイズの影響を受けにくい。 In particular, the connection line L1 between the other end of the capacitance element 15 and one end of the limiting resistance element 18 is less susceptible to inductive noise entering from the output terminal T1. Therefore, the output signal of the voltage detection unit 17, which detects the voltage of the connection line L1, is less susceptible to inductive noise than in a circuit configuration in which the voltage detection unit 17 is placed between the other end of the limiting resistance element 18 and the output terminal T1.
このため、誘導ノイズの影響が抑制された電圧検出部17の出力信号に基づき昇圧制御回路192による定電圧制御が実行されるので、精度よく出力電圧Voutを一定に維持することができる。 As a result, constant voltage control is performed by the boost control circuit 192 based on the output signal of the voltage detection unit 17, in which the effects of induced noise have been suppressed, allowing the output voltage Vout to be maintained constant with high precision.
しかしながら、電圧検出部17を容量素子15の他端と制限抵抗素子18の一端との間に配置したことに伴って、制限抵抗素子18が、接続線L1のうち電圧検出部17の接続点と出力端子T1との間に配置されることになる。 However, by placing the voltage detection unit 17 between the other end of the capacitance element 15 and one end of the limiting resistance element 18, the limiting resistance element 18 is placed between the connection point of the connection line L1 to the voltage detection unit 17 and the output terminal T1.
制限抵抗素子18には、二次巻線122に流れる二次電流Irが流れるため、電圧降下(Ir×Ro)が生じる。その結果、出力電圧Voutは、電圧検出部17の接続点に生じる検出電圧Vaよりも制限抵抗素子18で生じる電圧降下(Ir×Ro)分だけ低下する。この電圧降下(Ir×Ro)は、最大で約100[V]になることもある。 The secondary current Ir flowing through the secondary winding 122 flows through the limiting resistor element 18, causing a voltage drop (Ir x Ro). As a result, the output voltage Vout drops below the detection voltage Va generated at the connection point of the voltage detection unit 17 by the voltage drop (Ir x Ro) that occurs across the limiting resistor element 18. This voltage drop (Ir x Ro) can reach a maximum of approximately 100 V.
制限抵抗素子18に起因する出力電圧Voutの降下量は二次電流Irの大きさに応じて変わるため、仮に出力電圧Voutの降下量を固定値にしてしまうと、二次電流Irの大きさによっては、出力電圧Voutの設定値Vsetからの誤差が大きくなってしまう。 The amount of drop in the output voltage Vout caused by the limiting resistor 18 varies depending on the magnitude of the secondary current Ir. Therefore, if the amount of drop in the output voltage Vout were set to a fixed value, the error between the output voltage Vout and the set value Vset would increase depending on the magnitude of the secondary current Ir.
この対策として、第一実施形態では二次巻線122の一端とグランド電位Gとの間に二次電流Irの大きさを検出する電流検出部16が配置されている。 To address this issue, in the first embodiment, a current detection unit 16 that detects the magnitude of the secondary current Ir is disposed between one end of the secondary winding 122 and ground potential G.
これにより、二次電流Irが増加するにつれて、制限抵抗素子18の電圧降下(Ir×Ro)により出力電圧Voutの下降量が大きくなるとともに、二次巻線122の一端に生じる出力信号(-Vb)の下降量も大きくなる。 As a result, as the secondary current Ir increases, the voltage drop (Ir x Ro) across the limiting resistor 18 increases the amount of decrease in the output voltage Vout, and the amount of decrease in the output signal (-Vb) generated at one end of the secondary winding 122 also increases.
同様に、二次電流Irが減少するにつれて、制限抵抗素子18の電圧降下(Ir×Ro)により出力電圧Voutの降下量が小さくなるとともに、二次巻線122の一端に生じる出力信号(-Vb)の降下量も小さくなる。 Similarly, as the secondary current Ir decreases, the voltage drop (Ir x Ro) across the limiting resistor 18 reduces the amount of drop in the output voltage Vout, and the amount of drop in the output signal (-Vb) generated at one end of the secondary winding 122 also reduces.
このように、制限抵抗素子18の電圧降下(Ir×Ro)による出力電圧Voutの降下量は、電流検出部16の出力信号(-Vb)に現れる二次巻線122の一端におけるグランド電位Gからの降下量に対して比例関係にある。このため、電流検出部16の出力信号(-Vb)の大きさを検出することで、二次電流Irの増減に伴う出力電圧Voutの下降量を補償することが可能になる。 In this way, the amount of drop in the output voltage Vout due to the voltage drop (Ir x Ro) of the limiting resistor 18 is proportional to the amount of drop from ground potential G at one end of the secondary winding 122 that appears in the output signal (-Vb) of the current detection unit 16. Therefore, by detecting the magnitude of the output signal (-Vb) of the current detection unit 16, it is possible to compensate for the amount of drop in the output voltage Vout that accompanies an increase or decrease in the secondary current Ir.
それゆえ、第一実施形態では、加算回路191において、電圧検出部17の出力信号Vdに対し抵抗素子161の一端に生じる出力信号(-Vb)が加えられる。これにより、定電圧制御において、制限抵抗素子18の電圧降下(Ir×Ro)により生じる出力電圧Voutの下降分が補償される。すなわち、二次電流Irの大小にかかわらず、出力電圧Voutを一定にすることが可能になる。 Therefore, in the first embodiment, the adder circuit 191 adds the output signal (-Vb) generated at one end of the resistor element 161 to the output signal Vd of the voltage detection unit 17. This compensates for the decrease in the output voltage Vout caused by the voltage drop (Ir x Ro) across the limiting resistor element 18 during constant voltage control. In other words, it is possible to maintain a constant output voltage Vout regardless of the magnitude of the secondary current Ir.
したがって、昇圧制御回路192によって、電圧検出部17の出力信号Vdから出力電圧Voutを推定した加算回路191の出力信号Veに基づきスイッチング素子13の動作が制御されるので、出力電圧Voutが設定値Vsetに維持される。 Therefore, the boost control circuit 192 controls the operation of the switching element 13 based on the output signal Ve of the adder circuit 191, which estimates the output voltage Vout from the output signal Vd of the voltage detection unit 17, thereby maintaining the output voltage Vout at the set value Vset.
また、ローパスフィルタ20によって誘導ノイズが十分に除去されなかった場合には、その誘導ノイズによって制限抵抗素子18に流れる電流Irが変動することから、電流検出部16の出力信号(-Vb)についても同様に変動する。それゆえ、加算回路191において、誘導ノイズに起因する出力電圧Voutの変動分についても電流検出部16の出力信号(-Vb)によって除去することができる。 Furthermore, if the low-pass filter 20 is not able to sufficiently remove inductive noise, the inductive noise will cause the current Ir flowing through the limiting resistor element 18 to fluctuate, which will in turn cause the output signal (-Vb) of the current detection unit 16 to fluctuate. Therefore, in the adder circuit 191, the fluctuation in the output voltage Vout caused by inductive noise can also be removed by the output signal (-Vb) of the current detection unit 16.
以上のように、絶縁抵抗計1では、誘導ノイズを除去するローパスフィルタ20の容量素子15及び制限抵抗素子18間に電圧検出部17が配置される。そして絶縁抵抗計1は、電圧検出部17の出力信号Vdに対し、制限抵抗素子18の電圧降下(Ir×Ro)を考慮するための電流検出部16の出力信号(-Vb)に基づき補正したフィードバック信号(Ve)を用いて定電圧制御を実行する。これにより、出力電圧Voutを精度よく安定して設定値Vsetに維持することができる。 As described above, in the insulation resistance tester 1, the voltage detection unit 17 is placed between the capacitive element 15 and the limiting resistor element 18 of the low-pass filter 20, which removes induced noise. The insulation resistance tester 1 then performs constant voltage control using a feedback signal (Ve) corrected for the output signal Vd of the voltage detection unit 17 based on the output signal (-Vb) of the current detection unit 16, which takes into account the voltage drop (Ir x Ro) across the limiting resistor element 18. This allows the output voltage Vout to be maintained at the set value Vset with high precision and stability.
次に、第一実施形態による作用効果について説明する。 Next, we will explain the effects of the first embodiment.
第一実施形態において、絶縁抵抗計1は、直流電圧(Vout)を測定対象9に印加した状態で測定対象9に流れる漏れ電流を検出する。絶縁抵抗計1は、スイッチング素子13により直流電源からの電圧の供給及び遮断が行われる一次巻線121と、一端が基準電位(G)に接続され、他端が絶縁抵抗計1の出力端子T1に接続される二次巻線122と、二次巻線122の他端と絶縁抵抗計1の出力端子T1との間に接続され、外部から絶縁抵抗計1の出力端子T1に電圧が印加された際の絶縁抵抗計1の出力端子T1に入力される電流を制限する制限抵抗素子18と、を備える。 In the first embodiment, the insulation resistance tester 1 detects leakage current flowing through the object to be measured 9 when a DC voltage (Vout) is applied to the object to be measured 9. The insulation resistance tester 1 includes a primary winding 121 to which voltage from a DC power supply is supplied and cut off by a switching element 13, a secondary winding 122 having one end connected to a reference potential (G) and the other end connected to the output terminal T1 of the insulation resistance tester 1, and a limiting resistor 18 connected between the other end of the secondary winding 122 and the output terminal T1 of the insulation resistance tester 1 to limit the current input to the output terminal T1 of the insulation resistance tester 1 when a voltage is applied to the output terminal T1 of the insulation resistance tester 1 from outside.
また、絶縁抵抗計1は、一端が二次巻線122の一端に接続されるとともに他端が二次巻線122の他端に接続され、制限抵抗素子18とともにローパスフィルタ20を構成する容量素子15と、容量素子15の他端及び制限抵抗素子18の一端間の電圧の大きさを検出する電圧検出部17と、二次巻線122に流れる電流の大きさを検出する電流検出部16と、を備える。 The insulation resistance tester 1 also includes a capacitance element 15, one end of which is connected to one end of the secondary winding 122 and the other end of which is connected to the other end of the secondary winding 122, which, together with the limiting resistance element 18, forms a low-pass filter 20; a voltage detection unit 17, which detects the magnitude of the voltage between the other end of the capacitance element 15 and one end of the limiting resistance element 18; and a current detection unit 16, which detects the magnitude of the current flowing through the secondary winding 122.
さらに、絶縁抵抗計1は、電流検出部16の出力信号(-Vb)と電圧検出部17の出力信号Vdとに基づいて、定電圧制御により直流電圧(Vout)の電圧値が一定となるようにスイッチング素子13の動作を制御する制御部19を備える。 The insulation resistance tester 1 also includes a control unit 19 that controls the operation of the switching element 13 based on the output signal (-Vb) of the current detection unit 16 and the output signal Vd of the voltage detection unit 17, so that the DC voltage (Vout) remains constant through constant voltage control.
この構成によれば、ローパスフィルタ20を構成する制限抵抗素子18及び容量素子15間に電圧検出部17が配置されるため、ローパスフィルタ20により、定電圧制御に用いられる電圧検出部17の出力信号Vdに混入する誘導ノイズが低減される。これにより、定電圧制御における誘導ノイズの影響を抑制することができる。 With this configuration, the voltage detection unit 17 is placed between the limiting resistor element 18 and the capacitor element 15 that make up the low-pass filter 20, so the low-pass filter 20 reduces induced noise that gets mixed into the output signal Vd of the voltage detection unit 17 used for constant voltage control. This makes it possible to suppress the effects of induced noise on constant voltage control.
一方、電圧検出部17を制限抵抗素子18及び容量素子15間に配置したことに伴い、電圧検出部17と絶縁抵抗計1の出力端子T1との間には制限抵抗素子18が介在することになる。このため、仮に、電圧検出部17の出力信号Vdに応じて、測定対象9に印加される直流電圧である出力電圧Voutの電圧値が一定となるようスイッチング素子13の動作を制御したとしても、制限抵抗素子18に生じる電圧降下分(Ir×Ro)だけ制御誤差が生じてしまう。 However, by placing the voltage detection unit 17 between the limiting resistor 18 and the capacitor 15, the limiting resistor 18 is interposed between the voltage detection unit 17 and the output terminal T1 of the insulation resistance meter 1. For this reason, even if the operation of the switching element 13 is controlled in accordance with the output signal Vd of the voltage detection unit 17 so that the voltage value of the output voltage Vout, which is the DC voltage applied to the object to be measured 9, remains constant, a control error will occur equal to the voltage drop (Ir x Ro) that occurs across the limiting resistor 18.
この対策として、絶縁抵抗計1は、制限抵抗素子18の電圧降下(Ir×Ro)の大きさを推定するために電流検出部16を設置して制限抵抗素子18に流れる電流Irの大きさを検出する。そして絶縁抵抗計1は、検出した結果を電圧検出部17の出力信号Vdに加味することにより、制限抵抗素子18での電圧降下(Ir×Ro)に起因する制御誤差を低減することができる。 To address this issue, the insulation resistance tester 1 is equipped with a current detection unit 16 that detects the magnitude of the current Ir flowing through the limiting resistance element 18 in order to estimate the magnitude of the voltage drop (Ir x Ro) across the limiting resistance element 18. By incorporating the detected result into the output signal Vd of the voltage detection unit 17, the insulation resistance tester 1 can reduce control errors caused by the voltage drop (Ir x Ro) across the limiting resistance element 18.
これに加え、仮に、ローパスフィルタ20によって誘導ノイズが十分に除去されなかったとしても、出力電圧Voutに重畳された誘導ノイズが電流検出部16によって検出されるので、制御部19において電圧検出部17の出力信号Vdに含まれる誘導ノイズを除去することができる。このため、第一実施形態の構成によれば、ローパスフィルタ20で除去しきれない誘導ノイズの影響も抑制することができる。 In addition, even if the low-pass filter 20 is unable to sufficiently remove the induced noise, the induced noise superimposed on the output voltage Vout is detected by the current detection unit 16, and the control unit 19 can therefore remove the induced noise contained in the output signal Vd of the voltage detection unit 17. Therefore, with the configuration of the first embodiment, the effects of induced noise that cannot be completely removed by the low-pass filter 20 can also be suppressed.
したがって、第一実施形態によれば、定電圧制御の精度を確保しつつ誘導ノイズの影響を抑制することができる。 Therefore, according to the first embodiment, it is possible to suppress the effects of induced noise while ensuring the accuracy of constant voltage control.
また、第一実施形態によれば、ローパスフィルタ20のカットオフ周波数は、絶縁抵抗計1の出力端子T1に重畳される誘導ノイズの周波数よりも低い。 Furthermore, according to the first embodiment, the cutoff frequency of the low-pass filter 20 is lower than the frequency of the induced noise superimposed on the output terminal T1 of the insulation resistance meter 1.
この構成によれば、絶縁抵抗計1の出力端子T1に重畳される誘導ノイズをローパスフィルタ20により的確に除去することができる。 With this configuration, the low-pass filter 20 can accurately remove induced noise superimposed on the output terminal T1 of the insulation resistance meter 1.
また、第一実施形態によれば、容量素子15の静電容量値は、スイッチング素子13の動作によって二次巻線122に生じる交流電圧が平滑され、かつ、誘導ノイズが抑制されるようにあらかじめ定められた値である。 Furthermore, according to the first embodiment, the capacitance value of the capacitance element 15 is a predetermined value that smooths the AC voltage generated in the secondary winding 122 by the operation of the switching element 13 and suppresses induced noise.
この構成によれば、容量素子15を二次巻線122に並列接続することにより、スイッチング素子13の動作に起因する交流電圧を平滑するとともに、制限抵抗素子18とともに誘導ノイズを抑制することができる。 With this configuration, by connecting the capacitance element 15 in parallel with the secondary winding 122, the AC voltage caused by the operation of the switching element 13 can be smoothed and, together with the limiting resistance element 18, induced noise can be suppressed.
また、第一実施形態において、電流検出部16は、二次巻線122の一端と基準電位(G)との間に接続される抵抗素子161であり、電流検出部16の出力信号は、二次巻線の一端に生じる出力信号(-Vd)である。 In addition, in the first embodiment, the current detection unit 16 is a resistive element 161 connected between one end of the secondary winding 122 and a reference potential (G), and the output signal of the current detection unit 16 is an output signal (-Vd) generated at one end of the secondary winding.
この構成によれば、簡易な回路構成によって電流検出部16を実現することができる。 This configuration allows the current detection unit 16 to be realized with a simple circuit configuration.
また、第一実施形態によれば、制御部19は、二次巻線122の一端に生じる出力信号(-Vb)と電圧検出部17の出力信号Vdとを加算する加算回路191と、加算回路191の出力信号が一定となるようスイッチング素子13の動作を制御する昇圧制御回路192と、を有する。 Furthermore, according to the first embodiment, the control unit 19 includes an adder circuit 191 that adds the output signal (-Vb) generated at one end of the secondary winding 122 and the output signal Vd of the voltage detection unit 17, and a boost control circuit 192 that controls the operation of the switching element 13 so that the output signal of the adder circuit 191 remains constant.
この構成によれば、負の電圧値を示す出力信号(-Vb)は、制限抵抗素子18の電圧降下量(Ir×Ro)に対して比例関係にあるため、簡素な加算回路191を用いて電圧検出部17の出力信号Vdに出力信号(-Vd)を加算することで、出力電圧Voutの電圧値を推定することができる。それゆえ、昇圧制御回路192は、加算回路191の出力信号Veが一定となるようスイッチング素子13の動作を制御するので、出力電圧Voutの電圧値を一定に維持することができる。 With this configuration, the output signal (-Vb) indicating a negative voltage value is proportional to the voltage drop (Ir x Ro) of the limiting resistor element 18, so the voltage value of the output voltage Vout can be estimated by adding the output signal (-Vd) to the output signal Vd of the voltage detection unit 17 using a simple adder circuit 191. Therefore, the boost control circuit 192 controls the operation of the switching element 13 so that the output signal Ve of the adder circuit 191 remains constant, thereby maintaining the voltage value of the output voltage Vout at a constant value.
また、第一実施形態において制御部19は、定電圧制御を実行する前に、電流検出部16の出力信号(-Vd)に基づいて、絶縁抵抗計1の出力端子T1から出力される電流Irが一定となるようスイッチング素子13の動作を制御する定電流制御を実行する。 In addition, in the first embodiment, before performing constant voltage control, the control unit 19 performs constant current control, which controls the operation of the switching element 13 based on the output signal (-Vd) of the current detection unit 16 so that the current Ir output from the output terminal T1 of the insulation resistance meter 1 remains constant.
この構成によれば、定電圧制御を実行するまでに定電流制御を実行することにより、測定対象9に対して過剰な電流を供給することを回避することができる。 With this configuration, constant current control is performed before constant voltage control is performed, thereby preventing excessive current from being supplied to the object to be measured 9.
(第二実施形態)
なお、第一実施形態では測定対象9に流れる電流の大きさを検出するために二次巻線122の一端とグランド電位Gとの間に電流検出部16を配置したが、これに限られるものではない。そこで、電流検出部16の配置を変更した第二実施形態について図3を参照して説明する。
Second Embodiment
In the first embodiment, the current detection unit 16 is disposed between one end of the secondary winding 122 and the ground potential G to detect the magnitude of the current flowing through the object to be measured 9, but this is not limitative. Therefore, a second embodiment in which the arrangement of the current detection unit 16 is changed will be described with reference to FIG.
図3は、第二実施形態に係る絶縁抵抗計2の回路構成を示す回路図である。 Figure 3 is a circuit diagram showing the circuit configuration of the insulation resistance tester 2 according to the second embodiment.
絶縁抵抗計2は、絶縁抵抗計1の電流検出部16及び制御部19の加算回路191に代えて電流検出部16A及び減算回路191Aを備えている。絶縁抵抗計2の他の構成については、絶縁抵抗計1の構成と同一又は同等であるため、ここでの説明を省略する。 Insulation resistance meter 2 has a current detection unit 16A and a subtraction circuit 191A instead of the current detection unit 16 and the adder circuit 191 of the control unit 19 of insulation resistance meter 1. The other components of insulation resistance meter 2 are the same as or equivalent to those of insulation resistance meter 1, so a description of them will be omitted here.
電流検出部16Aは、測定対象9に流れる電流の大きさを検出する。測定対象9に流れる電流は、二次巻線122の一端に接続されるグランド電位Gから二次巻線122及び制限抵抗素子18を経由して測定対象9に流れ、その後、絶縁抵抗計2の検出端子T2から漏れ電流検出部21に流入する。 The current detection unit 16A detects the magnitude of the current flowing through the object to be measured 9. The current flowing through the object to be measured 9 flows from the ground potential G connected to one end of the secondary winding 122 via the secondary winding 122 and the limiting resistor element 18 to the object to be measured 9, and then flows into the leakage current detection unit 21 from the detection terminal T2 of the insulation resistance meter 2.
第二実施形態において、電流検出部16Aは、測定対象9に流れる電流の大きさとして、漏れ電流検出部21に流入する電流の大きさを検出する。電流検出部16Aは、抵抗素子162により実現される。抵抗素子162の抵抗値は、例えば数百[Ω]であり、第二実施形態では一例として500[Ω]に設計される。 In the second embodiment, the current detection unit 16A detects the magnitude of the current flowing into the leakage current detection unit 21 as the magnitude of the current flowing through the measurement object 9. The current detection unit 16A is implemented by a resistive element 162. The resistance value of the resistive element 162 is, for example, several hundred Ω, and in the second embodiment, it is designed to be, for example, 500 Ω.
抵抗素子162の一端は絶縁抵抗計2の検出端子T2に接続され、抵抗素子162の他端は漏れ電流検出部21の入力端に接続される。すなわち、抵抗素子162は、絶縁抵抗計2の検出端子T2と漏れ電流検出部21の入力端との間に接続される。 One end of the resistive element 162 is connected to the detection terminal T2 of the insulation resistance meter 2, and the other end of the resistive element 162 is connected to the input terminal of the leakage current detection unit 21. In other words, the resistive element 162 is connected between the detection terminal T2 of the insulation resistance meter 2 and the input terminal of the leakage current detection unit 21.
電流検出部16Aは、漏れ電流の検出信号として、抵抗素子162の一端に生じる出力信号Vcを減算回路191Aに出力する。 The current detection unit 16A outputs the output signal Vc generated at one end of the resistor element 162 to the subtraction circuit 191A as a leakage current detection signal.
減算回路191Aは、抵抗素子162の一端に生じる出力信号Vcを電圧検出部17の出力信号から減算する。抵抗素子162の一端に生じる出力信号Vcは、制限抵抗素子18の電圧降下量に対して負の比例関係にあり、測定対象9に流れる電流が大きくなるにつれて電圧値が正側に大きくなり、二次電流が小さくなるにつれて正の電圧値が小さくなる。 The subtraction circuit 191A subtracts the output signal Vc generated at one end of the resistor element 162 from the output signal of the voltage detection unit 17. The output signal Vc generated at one end of the resistor element 162 is negatively proportional to the voltage drop across the limiting resistor element 18, with the voltage value increasing toward the positive side as the current flowing through the object to be measured 9 increases, and the positive voltage value decreasing as the secondary current decreases.
このため、正の電圧値を示す出力信号Vcを電圧検出部17の出力信号Vdから減算することによって、制限抵抗素子18の電圧降下が考慮されるので、減算回路191Aの出力信号Veは、出力電圧Voutの電圧値を示す検出信号として用いることができる。 Therefore, by subtracting the output signal Vc indicating a positive voltage value from the output signal Vd of the voltage detection unit 17, the voltage drop across the limiting resistor element 18 is taken into account, and the output signal Ve of the subtraction circuit 191A can be used as a detection signal indicating the voltage value of the output voltage Vout.
そして減算回路191Aは、電流検出部16Aの出力信号Vcを電圧検出部17の出力信号Vdから減算した出力信号Veを昇圧制御回路192に出力する。すなわち、減算回路191Aは、出力電圧Voutの推定信号を昇圧制御回路192にフィードバックする。 The subtraction circuit 191A then subtracts the output signal Vc of the current detection unit 16A from the output signal Vd of the voltage detection unit 17 to obtain an output signal Ve, which is then output to the boost control circuit 192. In other words, the subtraction circuit 191A feeds back an estimated signal of the output voltage Vout to the boost control circuit 192.
昇圧制御回路192は、減算回路191Aの出力信号が一定となるようスイッチング素子13の動作を制御する。これにより、測定対象9に印加される出力電圧Voutが設定値に維持される。 The boost control circuit 192 controls the operation of the switching element 13 so that the output signal of the subtraction circuit 191A remains constant. This maintains the output voltage Vout applied to the object to be measured 9 at a set value.
続いて、漏れ電流検出部21の回路構成の一例について説明する。漏れ電流検出部21は、IV変換回路211及びAD変換回路212を備える。 Next, we will explain an example of the circuit configuration of the leakage current detection unit 21. The leakage current detection unit 21 includes an IV conversion circuit 211 and an AD conversion circuit 212.
IV変換回路211は、検出端子T2に流入する漏れ電流を、漏れ電流の大きさに対応する電圧に変換する。IV変換回路211は、変換後の電圧の大きさを示す電圧信号をAD変換回路212に出力する。 The IV conversion circuit 211 converts the leakage current flowing into the detection terminal T2 into a voltage corresponding to the magnitude of the leakage current. The IV conversion circuit 211 outputs a voltage signal indicating the magnitude of the converted voltage to the AD conversion circuit 212.
第二実施形態のIV変換回路211は、オペアンプ211A及び抵抗素子211Bを備える。オペアンプ211Aの反転入力端子(-)は、抵抗素子162の他端及び抵抗素子211Bの一端に接続され、非反転入力端子(+)は、グランド電位Gに接続される。そしてオペアンプ211Aの出力端子は、抵抗素子211Bの他端及びAD変換回路212の入力端に接続される。 The IV conversion circuit 211 of the second embodiment includes an operational amplifier 211A and a resistive element 211B. The inverting input terminal (-) of the operational amplifier 211A is connected to the other end of the resistive element 162 and one end of the resistive element 211B, and the non-inverting input terminal (+) is connected to ground potential G. The output terminal of the operational amplifier 211A is connected to the other end of the resistive element 211B and the input terminal of the AD conversion circuit 212.
AD変換回路212は、IV変換回路211のアナログの出力信号をデジタル信号に変換する。AD変換回路212は、漏れ電流の大きさを示す変換後のデジタル信号を不図示の処理部に出力する。 The AD conversion circuit 212 converts the analog output signal of the IV conversion circuit 211 into a digital signal. The AD conversion circuit 212 outputs the converted digital signal indicating the magnitude of the leakage current to a processing unit (not shown).
次に、第二実施形態による作用効果について説明する。 Next, we will explain the effects of the second embodiment.
第二実施形態において、絶縁抵抗計2は、絶縁抵抗計2の検出端子T2から流入する漏れ電流の大きさを検出する漏れ電流検出部21をさらに備える。電流検出部16Aは、絶縁抵抗計2の検出端子T2と漏れ電流検出部21との間に接続される抵抗素子162であり、電流検出部16Aの出力信号は、抵抗素子162の一端に接続される検出端子T2に生じる出力信号Vcである。 In the second embodiment, the insulation resistance meter 2 further includes a leakage current detection unit 21 that detects the magnitude of the leakage current flowing in from the detection terminal T2 of the insulation resistance meter 2. The current detection unit 16A is a resistive element 162 connected between the detection terminal T2 of the insulation resistance meter 2 and the leakage current detection unit 21, and the output signal of the current detection unit 16A is an output signal Vc generated at the detection terminal T2, which is connected to one end of the resistive element 162.
この構成によれば、抵抗素子162が、絶縁抵抗計2の検出端子T2と漏れ電流検出部21との間に配置されるので、絶縁抵抗計2の検出端子T2に生じる出力信号Vcは、制限抵抗素子18の電圧降下量に対して負の比例関係を有する。 With this configuration, the resistor element 162 is placed between the detection terminal T2 of the insulation resistance meter 2 and the leakage current detection unit 21, so the output signal Vc generated at the detection terminal T2 of the insulation resistance meter 2 is negatively proportional to the amount of voltage drop across the limiting resistor element 18.
それゆえ、検出端子T2に生じる出力信号Vcを用いることによって、制限抵抗素子18の電圧降下量を電圧検出部17の出力信号Vdに加味することが可能となるので、簡易にかつ精度よく定電圧制御を実行することができる。 Therefore, by using the output signal Vc generated at the detection terminal T2, it is possible to take into account the voltage drop across the limiting resistor element 18 in the output signal Vd of the voltage detection unit 17, thereby enabling constant voltage control to be performed simply and accurately.
また、第二実施形態の制御部19は、検出端子T2に生じる出力信号Vcを電圧検出部17の出力信号Vdから減算する減算回路191Aと、減算回路191Aの出力信号が一定となるようスイッチング素子13の動作を制御する昇圧制御回路192と、を有する。 In addition, the control unit 19 of the second embodiment has a subtraction circuit 191A that subtracts the output signal Vc generated at the detection terminal T2 from the output signal Vd of the voltage detection unit 17, and a boost control circuit 192 that controls the operation of the switching element 13 so that the output signal of the subtraction circuit 191A remains constant.
この構成によれば、正の電圧値を示す出力信号Vcは、制限抵抗素子18の電圧降下量(Ir×Ro)に対して負の比例関係にあるため、簡素な減算回路191Aを用いて電圧検出部17の出力信号Vdに出力信号Vcを減算することで、出力電圧Voutの電圧値を推定することができる。昇圧制御回路192は、出力電圧Voutの推定値を示す減算回路191Aの出力信号Veが一定となるようスイッチング素子13の動作を制御するので、出力電圧Voutの電圧値を一定に維持することができる。 With this configuration, the output signal Vc, which indicates a positive voltage value, is negatively proportional to the voltage drop (Ir x Ro) across the limiting resistor element 18. Therefore, the voltage value of the output voltage Vout can be estimated by using a simple subtraction circuit 191A to subtract the output signal Vc from the output signal Vd of the voltage detection unit 17. The boost control circuit 192 controls the operation of the switching element 13 so that the output signal Ve of the subtraction circuit 191A, which indicates the estimated value of the output voltage Vout, remains constant, thereby maintaining the voltage value of the output voltage Vout constant.
(第三実施形態)
なお、第二実施形態では昇圧制御回路192のフィードバック信号を生成するために電流検出部16A及び電圧検出部17の出力信号が用いられたが、電流検出部16A及び電圧検出部17の不良が原因で定電圧制御が正しく行えなくなる場合がある。この対策として、電流検出部16A及び電圧検出部17の不良を検出する第三実施形態について図4を参照して説明する。
(Third embodiment)
In the second embodiment, the output signals of the current detection unit 16A and the voltage detection unit 17 are used to generate the feedback signal for the boost control circuit 192, but constant voltage control may not be performed correctly due to a defect in the current detection unit 16A or the voltage detection unit 17. As a countermeasure to this, a third embodiment in which defects in the current detection unit 16A and the voltage detection unit 17 are detected will be described with reference to FIG.
図4は、第三実施形態に係る絶縁抵抗計3の回路構成を示す回路図である。 Figure 4 is a circuit diagram showing the circuit configuration of the insulation resistance tester 3 according to the third embodiment.
絶縁抵抗計3は、図3に示した絶縁抵抗計2の回路構成に加え、出力電圧検出部31、処理部32及び表示部33を備えている。 Insulation resistance meter 3 includes the circuit configuration of insulation resistance meter 2 shown in Figure 3, as well as an output voltage detection unit 31, a processing unit 32, and a display unit 33.
出力電圧検出部31は、電圧検出部17とは異なる他の電圧検出部として、絶縁抵抗計3の出力端子T1に生じる出力電圧Voutの大きさを検出する。第三実施形態の出力電圧検出部31は、互いに直列接続される分圧抵抗素子311及び312によって構成される分圧回路である。 The output voltage detection unit 31 is a voltage detection unit different from the voltage detection unit 17, and detects the magnitude of the output voltage Vout generated at the output terminal T1 of the insulation resistance meter 3. The output voltage detection unit 31 in the third embodiment is a voltage divider circuit composed of voltage-dividing resistor elements 311 and 312 connected in series with each other.
具体的には、分圧抵抗素子311の一端が制限抵抗素子18の他端と出力端子T1との間に延びる接続線L2に接続され、分圧抵抗素子311の他端が分圧抵抗素子312の一端に接続され、分圧抵抗素子312の他端がグランド電位Gに接続される。 Specifically, one end of the voltage-dividing resistor element 311 is connected to a connection line L2 extending between the other end of the limiting resistor element 18 and the output terminal T1, the other end of the voltage-dividing resistor element 311 is connected to one end of the voltage-dividing resistor element 312, and the other end of the voltage-dividing resistor element 312 is connected to ground potential G.
出力電圧検出部31は、出力信号Vd1として分圧抵抗素子311及び312同士の接続点に生じる分圧信号を処理部32に出力する。 The output voltage detection unit 31 outputs the divided voltage signal generated at the connection point between the voltage-dividing resistor elements 311 and 312 to the processing unit 32 as the output signal Vd1.
処理部32は、出力電圧検出部31の出力信号Vd1と、電圧検出部17の出力信号Vdと、電流検出部16Aの出力信号Vcと、漏れ電流検出部21の出力信号Vc1と、を取得する。 The processing unit 32 acquires the output signal Vd1 from the output voltage detection unit 31, the output signal Vd from the voltage detection unit 17, the output signal Vc from the current detection unit 16A, and the output signal Vc1 from the leakage current detection unit 21.
定電圧制御において、処理部32は、出力電圧検出部31の出力信号Vd1が所定の電圧許容範囲を外れているか否かを判定する。所定の電圧許容範囲は、例えば、定電圧制御において出力電圧Voutの設定値Vset及び固有の制御誤差に基づいて定められる。第三実施形態において所定の電圧許容範囲の上限が設定値Vsetに対してプラス数[%]に設定され、下限が設定値Vsetに対してマイナス数[%]に設定される。 In constant voltage control, the processing unit 32 determines whether the output signal Vd1 from the output voltage detection unit 31 is outside a predetermined voltage tolerance range. The predetermined voltage tolerance range is determined, for example, based on the set value Vset of the output voltage Vout and the inherent control error in constant voltage control. In the third embodiment, the upper limit of the predetermined voltage tolerance range is set to a positive number [%] relative to the set value Vset, and the lower limit is set to a negative number [%] relative to the set value Vset.
そして処理部32は、出力電圧検出部31の出力信号Vd1が所定の電圧許容範囲を外れている場合には、絶縁抵抗計3のスイッチング素子13、電圧検出部17及び制御部19などの部品故障又は測定対象9の異常とみなし、絶縁抵抗計3の測定処理を停止する。 If the output signal Vd1 of the output voltage detector 31 is outside the specified voltage tolerance range, the processing unit 32 determines that there is a component failure, such as the switching element 13, voltage detector 17, or controller 19 of the insulation resistance meter 3, or an abnormality in the object to be measured 9, and stops the measurement process of the insulation resistance meter 3.
また、処理部32は、出力電圧検出部31の出力信号Vd1が所定の電圧許容範囲を外れている場合には、絶縁抵抗の測定不良を示す測定不良情報を表示部33に出力する。測定不良としては、絶縁抵抗計3の部品故障や測定対象9の異常などが想定される。 Furthermore, if the output signal Vd1 of the output voltage detection unit 31 is outside a predetermined voltage tolerance range, the processing unit 32 outputs measurement failure information indicating an insulation resistance measurement failure to the display unit 33. Possible measurement failures include component failures in the insulation resistance meter 3 or abnormalities in the measurement target 9.
これに加え、処理部32は、電圧検出部17の出力信号Vdが特定の電圧許容範囲を外れているか否かを判定してもよい。特定の電圧許容範囲は、例えば、定電圧制御において出力電圧Voutの設定値Vset、制限抵抗素子18の抵抗値Ro及び固有の制御誤差に基づいて定められる。 In addition, the processing unit 32 may determine whether the output signal Vd of the voltage detection unit 17 is outside a specific voltage tolerance range. The specific voltage tolerance range is determined, for example, based on the set value Vset of the output voltage Vout in constant voltage control, the resistance value Ro of the limiting resistor element 18, and an inherent control error.
そして処理部32は、出力電圧検出部31の出力信号Vd1が所定の電圧許容範囲を外れている場合、又は電圧検出部17の出力信号Vdが特定の電圧許容範囲を外れている場合には、測定処理を停止し、測定不良情報を表示部33に出力する。 If the output signal Vd1 of the output voltage detection unit 31 is outside a predetermined voltage tolerance range, or if the output signal Vd of the voltage detection unit 17 is outside a specific voltage tolerance range, the processing unit 32 stops the measurement process and outputs measurement failure information to the display unit 33.
定電流制御において、処理部32は、漏れ電流検出部21の出力信号Vc1が所定の電流許容範囲を外れているか否かを判定する。所定の電流許容範囲は、例えば、定電流制御において出力電流の設定値及び固有の制御誤差に基づいて定められる。第三実施形態において所定の電流許容範囲の上限が数[mA]に設定され、下限が0[mA]に設定される。 In constant current control, the processing unit 32 determines whether the output signal Vc1 from the leakage current detection unit 21 is outside a predetermined allowable current range. The predetermined allowable current range is determined, for example, based on the set value of the output current and the inherent control error in constant current control. In the third embodiment, the upper limit of the predetermined allowable current range is set to several mA, and the lower limit is set to 0 mA.
そして処理部32は、漏れ電流検出部21の出力信号Vc1が所定の電圧許容範囲を外れている場合には、絶縁抵抗計3の部品故障又は測定対象9の異常であるとみなし、絶縁抵抗計3の測定処理を停止する。また、処理部32は、漏れ電流検出部21の出力信号Vc1が所定の電圧許容範囲を外れている場合には、測定不良情報を表示部33に出力する。 If the output signal Vc1 of the leakage current detection unit 21 is outside the predetermined voltage tolerance range, the processing unit 32 determines that there is a component failure in the insulation resistance meter 3 or an abnormality in the object to be measured 9, and stops the measurement process of the insulation resistance meter 3. Furthermore, if the output signal Vc1 of the leakage current detection unit 21 is outside the predetermined voltage tolerance range, the processing unit 32 outputs measurement failure information to the display unit 33.
これに加え、処理部32は、電流検出部16Aの出力信号Vcが特定の電圧許容範囲を外れているか否かを判定してもよい。所定の電圧許容範囲は、例えば、定電流制御において出力電流の設定値及び固有の制御誤差に基づいて定められる。 In addition, the processing unit 32 may determine whether the output signal Vc of the current detection unit 16A is outside a specific voltage tolerance range. The specific voltage tolerance range is determined, for example, based on the output current setting value and the inherent control error in constant current control.
そして処理部32は、漏れ電流検出部21の出力信号Vc1が所定の電圧許容範囲を外れている場合、又は、電流検出部16Aの出力信号Vcが特定の電圧許容範囲を外れている場合には、測定処理を停止し、測定不良情報を表示部33に出力する。 If the output signal Vc1 of the leakage current detection unit 21 is outside a predetermined voltage tolerance range, or if the output signal Vc of the current detection unit 16A is outside a specific voltage tolerance range, the processing unit 32 stops the measurement process and outputs measurement failure information to the display unit 33.
表示部33は、電圧検出部17の出力信号Vdが特定の電圧許容範囲を外れた場合、又は、出力電圧検出部31の出力信号Vd1が所定の電圧許容範囲を外れる場合には、測定不良情報を表示する。 The display unit 33 displays measurement failure information if the output signal Vd from the voltage detection unit 17 falls outside a specific voltage tolerance range, or if the output signal Vd1 from the output voltage detection unit 31 falls outside a predetermined voltage tolerance range.
また、表示部33は、電流検出部16Aの出力信号Vcが特定の電圧許容範囲を外れている場合、又は、漏れ電流検出部21の出力信号Vc1が所定の電圧許容範囲を外れている場合には、測定不良情報を表示する。 In addition, the display unit 33 displays measurement failure information if the output signal Vc of the current detection unit 16A is outside a specific voltage tolerance range, or if the output signal Vc1 of the leakage current detection unit 21 is outside a predetermined voltage tolerance range.
なお、絶縁抵抗計3は、電流検出部16Aに代えて又は加えて図1に示した電流検出部16を配置してもよい。この場合、表示部33は、電流検出部16の出力信号(-Vb)が特定の電圧許容範囲を外れているときには測定不良情報を表示してもよい。 The insulation resistance meter 3 may be equipped with the current detection unit 16 shown in Figure 1 instead of or in addition to the current detection unit 16A. In this case, the display unit 33 may display measurement failure information when the output signal (-Vb) of the current detection unit 16 is outside a specific voltage tolerance range.
次に、第三実施形態による作用効果について説明する。 Next, we will explain the effects of the third embodiment.
第三実施形態において、絶縁抵抗計3は、他の電圧検出部として絶縁抵抗計3の出力端子T1に生じる出力電圧Voutを検出する出力電圧検出部31と、出力電圧検出部31の出力信号が所定の電圧許容範囲を外れる場合には、絶縁抵抗の測定不良を示す測定不良情報を表示する表示部33と、を備える。 In the third embodiment, the insulation resistance meter 3 includes an output voltage detector 31 that detects the output voltage Vout generated at the output terminal T1 of the insulation resistance meter 3 as another voltage detector, and a display 33 that displays measurement failure information indicating a measurement failure of the insulation resistance if the output signal of the output voltage detector 31 falls outside a predetermined voltage tolerance range.
この構成によれば、定電圧制御において、絶縁抵抗計3の部品故障や測定対象9の異常などの測定不良を測定者に知らせることができる。 This configuration allows the operator to be notified of measurement errors, such as component failures in the insulation resistance meter 3 or abnormalities in the object to be measured 9, during constant voltage control.
また、第三実施形態の表示部33は、電圧検出部17の出力信号Vdが特定の電圧許容範囲を外れた場合、又は、出力電圧検出部31の出力信号Vd1が所定の電圧許容範囲を外れる場合には、測定不良情報を表示する。 In addition, the display unit 33 of the third embodiment displays measurement failure information when the output signal Vd of the voltage detection unit 17 falls outside a specific voltage tolerance range, or when the output signal Vd1 of the output voltage detection unit 31 falls outside a predetermined voltage tolerance range.
この構成によれば、出力電圧検出部31が故障によって出力信号Vd1が変化しないような状況であっても、電圧検出部17により測定不良を検出することが可能となる。それゆえ、出力電圧検出部31の出力信号Vd1が所定の電圧許容範囲を外れる場合にのみ測定不良情報を表示する場合に比べて、的確に絶縁抵抗計3の測定状態を表示することができる。 This configuration allows the voltage detection unit 17 to detect a measurement failure even in situations where the output signal Vd1 of the output voltage detection unit 31 does not change due to a malfunction. Therefore, the measurement status of the insulation resistance meter 3 can be displayed more accurately than if measurement failure information were displayed only when the output signal Vd1 of the output voltage detection unit 31 falls outside a predetermined voltage tolerance range.
また、第三実施形態において、絶縁抵抗計3は、絶縁抵抗計3の検出端子T2から流入する漏れ電流の大きさを検出する漏れ電流検出部21を備え、表示部33は、漏れ電流検出部21の出力信号Vc1が所定の電流許容範囲を外れる場合には、測定不良情報を表示する。 In addition, in the third embodiment, the insulation resistance meter 3 is equipped with a leakage current detection unit 21 that detects the magnitude of the leakage current flowing in from the detection terminal T2 of the insulation resistance meter 3, and the display unit 33 displays measurement failure information if the output signal Vc1 of the leakage current detection unit 21 is outside a predetermined current tolerance range.
この構成によれば、定電流制御において、絶縁抵抗計3の部品故障や測定対象9の異常などの測定不良を測定者に知らせることができる。 This configuration allows the operator to be notified of measurement errors, such as component failures in the insulation resistance meter 3 or abnormalities in the object to be measured 9, during constant current control.
また、第三実施形態の表示部33は、電流検出部16Aの出力信号Vcが特定の電流許容範囲を外れる場合、又は、漏れ電流検出部21の出力信号Vc1が所定の電流許容範囲を外れる場合には、測定不良情報を表示する。 In addition, the display unit 33 of the third embodiment displays measurement failure information when the output signal Vc of the current detection unit 16A falls outside a specific current tolerance range, or when the output signal Vc1 of the leakage current detection unit 21 falls outside a predetermined current tolerance range.
この構成によれば、漏れ電流検出部21が故障によって出力信号Vc1が変化しないような状況であっても、電流検出部16Aにより測定不良を検出することが可能となる。それゆえ、漏れ電流検出部21の出力信号Vc1が所定の電流許容範囲を外れる場合にのみ測定不良情報を表示する場合に比べ、正確に絶縁抵抗計3の測定状態を表示することができる。 This configuration allows the current detection unit 16A to detect a measurement failure even in situations where the output signal Vc1 of the leakage current detection unit 21 does not change due to a malfunction. Therefore, the measurement status of the insulation resistance meter 3 can be displayed more accurately than if measurement failure information were displayed only when the output signal Vc1 of the leakage current detection unit 21 falls outside the specified current tolerance range.
上記実施形態の電圧検出部17は分圧抵抗素子171及び172のみで構成されているが、他の受動素子が接続されてもよい。そこで、電圧検出部17の変形例について図5を参照して簡単に説明する。 In the above embodiment, the voltage detection unit 17 is composed only of voltage-dividing resistor elements 171 and 172, but other passive elements may also be connected. Therefore, a modified example of the voltage detection unit 17 will be briefly described with reference to Figure 5.
図5は、電圧検出部17の構成の変形例を示す回路図である。本変形例では、図1に示した電圧検出部17の回路構成に加えて容量素子173を有する。 Figure 5 is a circuit diagram showing a modified configuration of the voltage detection unit 17. This modification includes a capacitive element 173 in addition to the circuit configuration of the voltage detection unit 17 shown in Figure 1.
容量素子173は、容量素子15などに起因する、電圧検出部17に生じる位相遅れを補償する素子であり、いわゆる、位相補償コンデンサである。容量素子173は、分圧抵抗素子171に対して並列接続されている。容量素子173の静電容量値は、容量素子15の静電容量値などを考慮してあらかじめ定められる。 Capacitor element 173 is an element that compensates for the phase delay that occurs in voltage detection unit 17 due to capacitor element 15 and other factors, and is a so-called phase compensation capacitor. Capacitor element 173 is connected in parallel to voltage-dividing resistor element 171. The capacitance value of capacitor element 173 is determined in advance, taking into account the capacitance value of capacitor element 15 and other factors.
このように、電圧検出部17に位相補償用の容量素子173を配置することによって、電圧検出部17に生じる位相遅れが補償されるので、電圧検出部17の出力信号の位相遅れを低減することができる。 In this way, by placing a phase compensation capacitance element 173 in the voltage detection unit 17, the phase delay that occurs in the voltage detection unit 17 is compensated for, thereby reducing the phase delay of the output signal of the voltage detection unit 17.
したがって、制御部19は、容量素子173が設置されていない電圧検出部の出力信号を用いて定電圧制御を実行する場合に比べて、精度よく出力電圧Voutを一定に維持することができる。 Therefore, the control unit 19 can maintain the output voltage Vout constant with greater precision than when performing constant voltage control using the output signal of a voltage detection unit that does not have a capacitive element 173 installed.
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 The above describes embodiments of the present invention, but these embodiments merely illustrate some of the application examples of the present invention, and are not intended to limit the technical scope of the present invention to the specific configurations of the above embodiments.
上記実施形態では制限抵抗素子18の他端と絶縁抵抗計1乃至3の出力端子T1とが直接接続されているが、制限抵抗素子18の他端と絶縁抵抗計1乃至3の出力端子T1との間に保護抵抗素子が接続されてもよい。この場合であっても、電流検出部16又は16Aの出力信号により制限抵抗素子18及び保護抵抗素子で生じる電圧降下分が補償されるので、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。 In the above embodiment, the other end of the limiting resistor 18 is directly connected to the output terminal T1 of the insulation resistance meters 1 to 3. However, a protective resistor may be connected between the other end of the limiting resistor 18 and the output terminal T1 of the insulation resistance meters 1 to 3. Even in this case, the output signal of the current detection unit 16 or 16A compensates for the voltage drop that occurs in the limiting resistor 18 and the protective resistor, so the same effects as in the above embodiment can be achieved.
1~3 絶縁抵抗計
121 一次巻線
122 二次巻線
13 スイッチング素子
15 容量素子
16、16A 電流検出部
17 電圧検出部
18 制限抵抗素子
19 制御部
191 加算回路
191A 減算回路
192 昇圧制御回路
20 ローパスフィルタ
21 漏れ電流検出部
31 出力電圧検出部
33 表示部
1 to 3 Insulation resistance meter 121 Primary winding 122 Secondary winding 13 Switching element 15 Capacitive element 16, 16A Current detection unit 17 Voltage detection unit 18 Limiting resistor element 19 Control unit 191 Addition circuit 191A Subtraction circuit 192 Boost control circuit 20 Low-pass filter 21 Leakage current detection unit 31 Output voltage detection unit 33 Display unit
Claims (11)
スイッチング素子により直流電源からの電圧の供給及び遮断が行われる一次巻線と、
一端が基準電位に接続され、他端が前記絶縁抵抗計の出力端子に接続される二次巻線と、
前記二次巻線の他端と前記絶縁抵抗計の出力端子との間に接続され、外部から前記絶縁抵抗計の出力端子に電圧が印加された際の前記絶縁抵抗計の出力端子に入力される電流を制限する制限抵抗素子と、
一端が前記二次巻線の一端に接続されるとともに他端が前記二次巻線の他端に接続され、前記制限抵抗素子とともにローパスフィルタを構成する容量素子と、
前記容量素子の他端及び前記制限抵抗素子の一端間の電圧の大きさを検出する電圧検出部と、
前記測定対象に流れる電流の大きさを検出する電流検出部と、
前記電流検出部の出力信号と前記電圧検出部の出力信号とに基づいて、定電圧制御により前記直流電圧の電圧値が一定となるように前記スイッチング素子の動作を制御する制御部と、
を備える絶縁抵抗計。 An insulation resistance meter that detects leakage current flowing through an object to be measured while a DC voltage is applied to the object to be measured,
a primary winding to which a voltage from a DC power supply is supplied and cut off by a switching element;
a secondary winding having one end connected to a reference potential and the other end connected to the output terminal of the insulation resistance meter;
a limiting resistor element connected between the other end of the secondary winding and an output terminal of the insulation resistance meter, for limiting a current input to the output terminal of the insulation resistance meter when a voltage is applied from outside to the output terminal of the insulation resistance meter;
a capacitance element having one end connected to one end of the secondary winding and the other end connected to the other end of the secondary winding, the capacitance element constituting a low-pass filter together with the limiting resistance element;
a voltage detection unit that detects the magnitude of a voltage between the other end of the capacitance element and one end of the limiting resistance element;
a current detection unit that detects the magnitude of a current flowing through the object to be measured;
a control unit that controls the operation of the switching element by constant voltage control based on an output signal of the current detection unit and an output signal of the voltage detection unit so that a voltage value of the DC voltage is constant;
An insulation resistance tester comprising:
前記ローパスフィルタのカットオフ周波数は、前記絶縁抵抗計の出力端子に重畳される誘導ノイズの周波数よりも低い周波数である、
絶縁抵抗計。 2. The insulation resistance meter according to claim 1,
a cutoff frequency of the low-pass filter is lower than the frequency of induced noise superimposed on the output terminal of the insulation resistance meter;
Insulation resistance tester.
前記容量素子の容量値は、前記スイッチング素子の動作によって前記二次巻線に生じる交流電圧が平滑され、かつ、前記誘導ノイズが抑制されるようにあらかじめ定められた値である、
絶縁抵抗計。 3. The insulation resistance meter according to claim 2,
a capacitance value of the capacitance element is a value determined in advance so that an AC voltage generated in the secondary winding by operation of the switching element is smoothed and the induction noise is suppressed;
Insulation resistance tester.
前記電流検出部は、前記二次巻線の一端と前記基準電位との間に接続される抵抗素子であり、
前記電流検出部の出力信号は、前記二次巻線の一端に生じる電圧信号である、
絶縁抵抗計。 2. The insulation resistance meter according to claim 1,
the current detection unit is a resistive element connected between one end of the secondary winding and the reference potential,
The output signal of the current detection unit is a voltage signal generated at one end of the secondary winding.
Insulation resistance tester.
前記制御部は、
前記二次巻線の一端に生じる電圧信号と前記電圧検出部の出力信号とを加算する加算回路と、
前記加算回路の出力信号が一定となるよう前記スイッチング素子の動作を制御する制御回路と、を有する、
絶縁抵抗計。 5. The insulation resistance meter according to claim 4,
The control unit
an adder circuit that adds a voltage signal generated at one end of the secondary winding and an output signal of the voltage detection unit;
a control circuit that controls the operation of the switching element so that the output signal of the adder circuit is constant.
Insulation resistance tester.
前記絶縁抵抗計の検出端子から流入する前記漏れ電流の大きさを検出する漏れ電流検出部をさらに備え、
前記電流検出部は、前記絶縁抵抗計の検出端子と前記漏れ電流検出部との間に接続される抵抗素子であり、
前記電流検出部の出力信号は、前記検出端子に生じる電圧信号である、
絶縁抵抗計。 2. The insulation resistance meter according to claim 1,
a leakage current detection unit that detects the magnitude of the leakage current flowing in from a detection terminal of the insulation resistance meter;
the current detection unit is a resistive element connected between a detection terminal of the insulation resistance meter and the leakage current detection unit,
The output signal of the current detection unit is a voltage signal generated at the detection terminal.
Insulation resistance tester.
前記制御部は、
前記検出端子に生じる電圧信号を前記電圧検出部の出力信号から減算する減算回路と、
前記減算回路の出力信号が一定となるよう前記スイッチング素子の動作を制御する制御回路と、を有する、
絶縁抵抗計。 7. The insulation resistance meter according to claim 6,
The control unit
a subtraction circuit that subtracts a voltage signal generated at the detection terminal from an output signal of the voltage detection unit;
a control circuit that controls the operation of the switching element so that the output signal of the subtraction circuit is constant;
Insulation resistance tester.
前記絶縁抵抗計の出力端子に生じる電圧を検出する他の電圧検出部と、
前記他の電圧検出部の出力信号が所定の電圧許容範囲を外れる場合には、絶縁抵抗の測定不良を示す測定不良情報を表示する表示部と、
を備える絶縁抵抗計。 2. The insulation resistance meter according to claim 1,
Another voltage detection unit detects a voltage generated at an output terminal of the insulation resistance meter;
a display unit that displays measurement failure information indicating a measurement failure of the insulation resistance when the output signal of the other voltage detection unit is outside a predetermined voltage tolerance range;
An insulation resistance tester comprising:
前記表示部は、前記電圧検出部の出力信号が特定の電圧許容範囲を外れた場合、又は、前記他の電圧検出部の出力信号が前記所定の電圧許容範囲を外れる場合には、前記測定不良情報を表示する、
絶縁抵抗計。 9. The insulation resistance meter according to claim 8,
the display unit displays the measurement failure information when the output signal of the voltage detection unit is outside a specific voltage tolerance range or when the output signal of the other voltage detection unit is outside the predetermined voltage tolerance range.
Insulation resistance tester.
前記絶縁抵抗計の検出端子から流入する前記漏れ電流の大きさを検出する漏れ電流検出部と、
前記漏れ電流検出部の出力信号が所定の電流許容範囲を外れる場合には、絶縁抵抗の測定不良を示す測定不良情報を表示する表示部と、
を備える絶縁抵抗計。 2. The insulation resistance meter according to claim 1,
a leakage current detection unit that detects the magnitude of the leakage current flowing in from a detection terminal of the insulation resistance meter;
a display unit that displays measurement failure information indicating a measurement failure of the insulation resistance when the output signal of the leakage current detection unit is outside a predetermined current tolerance range;
An insulation resistance tester comprising:
前記表示部は、前記電流検出部の出力信号が特定の電流許容範囲を外れる場合、又は、前記漏れ電流検出部の出力信号が前記所定の電流許容範囲を外れる場合には、前記測定不良情報を表示する、
絶縁抵抗計。 11. The insulation resistance meter according to claim 10,
the display unit displays the measurement failure information when the output signal of the current detection unit is outside a specific current tolerance range or when the output signal of the leakage current detection unit is outside the predetermined current tolerance range.
Insulation resistance tester.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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