JP2015179012A - 周波数検出装置および測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化し得ると共にコストの削減も図り得る周波数検出装置を提供する。【解決手段】交流電圧Ｖａｃが入力される電源回路２から発せられる交流電圧Ｖａｃの電源周波数ｆと同じ周波数の電源ノイズＳｎを受信すると共に交流電源Ｖａｃの波形と相似する波形の検出信号Ｓ１を出力するアンテナ１１と、検出信号Ｓ１を二値化して二値化信号Ｓ２として出力する二値化回路１３と、二値化信号Ｓ２の周波数を検出することによって電源周波数ｆを検出する周波数検出処理を実行する処理部１４とを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、交流電源の電源周波数を検出する周波数検出装置、およびこの周波数検出装置を備えて測定対象のパラメータを測定する測定装置に関するものである。

交流電源の電源周波数を検出する周波数検出装置として、本願出願人は、下記の特許文献１に開示された電気計測器に用いられている電源周波数検出回路を既に提案している。この電源周波数検出回路は、抵抗、サージアブソーバ、ダイオード、発光ダイオードと受光トランジスタとからなるフォトカプラ、Ａ／Ｄコンバータおよび演算制御部（ＣＰＵ）を備えている。

この電源周波数検出回路では、抵抗が、電源電圧を発光ダイオードに印加できる電圧レベルまで制限し、サージアブソーバが電源電圧に含まれるノイズを吸収し、ダイオードが電源電圧の一周期の半波分を発光ダイオードに印加する。また、発光ダイオードは、電源電圧の印加時に発光して、電源電圧と同じ周波数のパルス信号を受光トランジスタに伝達する。Ａ／Ｄコンバータは、このパルス信号をアナログ・デジタル変換し、演算制御部が"Ｈ"の状態を読み取り、"Ｈ"の周期が１６．７ｍｓのときには電源周波数が６０Ｈｚであり、２０ｍｓのときには５０Ｈｚであることを検出する。

特開平９−４３２８０号公報（第２頁、第７図）

ところが、上記の周波数検出装置には、以下のような改善すべき課題が存在する。すなわち、この周波数検出装置では、ＡＣ１００Ｖなどの電源電圧（商用交流電圧）側の回路部品と、ＣＰＵを備えた演算制御部などの微弱電流動作部側の回路部品とをフォトカプラを介して絶縁する構成のため、電源電圧側の回路部品、フォトカプラ、および微弱電流動作部側の回路部品を通常は１枚の回路基板に実装することになり、しかも、電源電圧側の回路部品およびこの回路部品を接続する配線パターンについては電源電圧に見合った十分な絶縁距離を確保して配置しなければならないことから、回路基板が大きくなる。このため、この周波数特性装置には、この大きな回路基板の実装スペースを確保しなければならないことから、装置の小型化が難しいという課題がある。また、この周波数特性装置には、微弱電流動作部側の回路部品だけでなく、電源電圧側の回路部品およびフォトカプラが必要なため、部品点数が多くなる分だけ装置コストが上昇するという課題もある。

本発明は、かかる改善すべき課題に鑑みてなされたものであり、小型化し得ると共にコストの削減も図り得る周波数検出装置を提供することを主目的とする。また、この周波数測定装置を備えた測定装置を提供することを他の主目的とする。

上記目的を達成すべく、請求項１記載の周波数検出装置は、交流電圧が入力される電源回路から発せられる当該交流電圧の電源周波数と同じ周波数の電源ノイズを受信すると共に当該交流電源の波形と相似する波形の検出信号を出力するアンテナと、前記検出信号を二値化して二値化信号として出力する二値化回路と、前記二値化信号の周波数を検出することによって前記電源周波数を検出する周波数検出処理を実行する処理部とを備えている。

請求項２記載の測定装置は、請求項１記載の周波数検出装置と、測定対象から取得した測定対象信号をサンプリングしてデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部と、予め規定した個数の前記デジタルデータに基づいて前記測定対象のパラメータを演算する演算処理を実行する演算部とを備え、前記演算部は、前記周波数検出装置によって検出された前記電源周波数に基づいて前記演算処理のための前記個数を規定する。

請求項１記載の周波数検出装置によれば、二値化回路および処理部などの低電圧（商用電圧である交流電圧と比べて低い電圧である例えば＋５Ｖのような低電圧）で動作する電子部品のみで構成されているため、高電圧である交流電圧が印加される電子部品と、低電圧が印加される電子部品とを有して、これらの電子部品を電気的に絶縁した状態で接続するためにフォトカプラを使用する従来の周波数検出装置とは異なり、交流電圧が印加される電子部品や配線パターンのときに確保する必要がある絶縁距離よりも極めて短い絶縁距離ですべての電子部品や配線パターンを回路基板上に配置することができる。これにより、この周波数検出装置によれば、装置を大幅に小型化することができる。また、交流電圧が印加される電子部品（高耐圧の電子部品）、およびフォトカプラは一般的に価格が高いが、この周波数検出装置によれば、このような電子部品を不要にできるため、製品コストを削減することもできる。

また、請求項２記載の測定装置によれば、小型化が可能な請求項１記載の周波数検出装置を備えたことにより、測定装置についても容易に小型化することができる。また、この測定装置によれば、製品コストの削減が可能な請求項１記載の周波数検出装置を備えたことにより、測定装置の製品コストについても削減することができる。

周波数検出装置３およびこの周波数検出装置３を有する絶縁抵抗測定装置１の各構成を示す構成図である。 周波数検出装置３の回路図である。 絶縁抵抗測定装置１の動作を説明するための説明図である。

以下、周波数検出装置および測定装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

図１に示す絶縁抵抗測定装置１は、「周波数検出装置」を備えて構成された「測定装置」の一例であって、電源回路２、周波数検出装置３および抵抗測定回路４を備えて、測定対象１００のパラメータ（具体的には、測定対象１００における一対の部位Ｐ１，Ｐ２間の抵抗値（本例では絶縁抵抗値）Ｒ）を測定する。

電源回路２は、一例として、絶縁トランスを有するスイッチング電源回路として構成されて、絶縁トランスの１次巻線側に入力される交流電圧Ｖａｃ（本例では一例として商用周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）のＡＣ１００Ｖ）に基づいて、絶縁抵抗測定装置１を構成する各構成要素を作動させるための直流電圧Ｖｄｃを生成して出力する。

周波数検出装置３は、アンテナ１１、フィルタ回路１２、二値化回路１３および処理部１４を備えて、交流電圧Ｖａｃの電源周波数ｆを検出可能に構成されている。アンテナ１１は、フィルタ回路１２、二値化回路１３および処理部１４などが実装された回路基板（不図示）の表面に配線パターン（ループ状やジグザグ状に形成された配線パターン。本例では一例として、図２に示すようにジグザグ状に形成されている）を用いて形成されている。また、アンテナ１１は、電源回路２の近傍、具体的には電源回路２の絶縁トランスにおける一次側の近傍に、電源回路２に対して非接触の状態（離間した状態）で配設されている。また、アンテナ１１は、一端が開放された状態で他端がフィルタ回路１２に接続されている。この構成により、アンテナ１１は、交流電圧Ｖａｃが入力される電源回路２から発せられる交流電圧Ｖａｃの電源周波数と同じ周波数の電源ノイズ（ハムノイズ）Ｓｎを受信すると共に、この電源ノイズＳｎに基づいて交流電圧Ｖａｃの波形と相似する波形（交流波形）の検出信号Ｓ１を出力する。

フィルタ回路１２は、ローパスフィルタで構成されて、電源回路２に入力される交流電圧Ｖａｃの電源周波数ｆと同じ周波数の信号を通過させると共に、電源周波数ｆを超える周波数の信号については通過を阻止する（信号レベルを大幅に減衰させて通過させることも含むものとする）。これにより、フィルタ回路１２は、検出信号Ｓ１に含まれている高周波成分（電源回路２から放射されるスイッチングノイズ成分など）を除去する。本例では一例として、フィルタ回路１２は、図２に示すように、アンテナ１１の他端と基準電位の部位（グランドＧ）との間に配設されたコンデンサ（バイパスコンデンサ）１２ａで構成されているが、抵抗とコンデンサを使用したＲＣフィルタや、コイルとコンデンサを使用したＬＣフィルタなど、種々の構成のローパスフィルタで構成することもできる。

二値化回路１３は、一例として、演算増幅器１３ａ、入力抵抗１３ｂ、ゲイン設定用の２つの帰還抵抗１３ｃ，１３ｄ、および帰還コンデンサ１３ｅを備えたアクティブフィルタで構成されている。この演算増幅器１３ａは、一例として、帰還抵抗１３ｃ，１３ｄによって非反転増幅器として構成されると共に、電源回路２から出力される直流電圧Ｖｄｃの１つである＋５Ｖで作動する。また、演算増幅器１３ａは、帰還抵抗１３ｄの抵抗値が帰還抵抗１３ｃの抵抗値に対して十分に大きな値に設定されることにより、検出信号Ｓ１を極めて大きなゲインで増幅して出力する。具体的には、演算増幅器１３ａは、正電圧の検出信号Ｓ１を入力したときには、検出信号Ｓ１を電源電圧（本例では＋５Ｖ）まで増幅して出力する。一方、演算増幅器１３ａは、負電圧の検出信号Ｓ１を入力したときには、検出信号Ｓ１を基準電位（グランドＧの電位。０ボルト）になるように増幅して出力する。

この構成により、演算増幅器１３ａは、入力抵抗１３ｂを介して入力される交流信号としての検出信号Ｓ１を、ハイレベルが＋５Ｖで、ローレベルが０ボルト（グランドＧの電位）となる矩形波信号（周波数が検出信号Ｓ１と同じで、デューティ比が０．５の信号）、つまり二値化信号（デジタルデータ）Ｓ２に変換して出力する。また、演算増幅器１３ａは、出力端子と反転入力端子との間に接続された帰還抵抗１３ｄに並列に帰還コンデンサ１３ｅが接続されているため、この帰還抵抗１３ｄの抵抗値と帰還コンデンサ１３ｅの容量値とで規定される周波数をカットオフ周波数とするアクティブローパスフィルタとして機能する。これにより、演算増幅器１３ａは、入力される検出信号Ｓ１に含まれる高周波成分を除去して、二値化信号Ｓ２を出力する。

なお、本例では、二値化回路１３は、非反転増幅器として構成された演算増幅器１３ａを有しているが、演算増幅器１３ａを反転増幅器として構成することもでき、この構成においても、検出信号Ｓ１を、Ｈレベルが＋５Ｖで、Ｌレベルが０ボルトとなる矩形波信号、つまり二値化信号（デジタルデータ）Ｓ２に変換して出力することもできる。また、本例では、演算増幅器１３ａに帰還コンデンサ１３ｅを接続することにより、演算増幅器１３ａをアクティブローパスフィルタとして機能させているが、フィルタ回路１２において十分に不要な周波数成分を除去し得る場合には、帰還コンデンサ１３ｅを接続しない構成を採用してもよいのは勿論である。また、図示はしないが、検出信号Ｓ１を増幅する増幅回路と、この増幅回路で増幅された信号をしきい値と比較して二値化するコンパレータとで、二値化回路を構成することもできるが、図２に示す回路構成のように１つの演算増幅器１３ａで二値化回路１３を構成する方が、構成がより簡単になるという観点から好ましい。

また、上記したような増幅回路とコンパレータとを使用する若干構成が複雑になる（図２に示す構成の二値化回路１３と比較して複雑になる）二値化回路を採用したとしても、本例の周波数検出装置３は、従来のフォトカプラを使用する構成の周波数検出装置と比較して、低電圧で動作する電子部品のみで構成されているため、十分に小さい実装スペースに実装することが可能になっている。

処理部１４は、例えば、複数のＡ／Ｄ変換器およびＣＰＵ（いずれも図示せず）を備えて構成されている。この処理部１４は、後述する記憶部２４に予め記憶されている動作プログラムに基づいて動作して、周波数検出処理（交流電圧Ｖａｃの電源周波数ｆを検出する処理）を実行することにより、周波数検出装置３の一部の構成要素として機能する。また、処理部１４は、動作プログラムに基づいて動作して、後述するように演算処理（抵抗値Ｒを演算する処理）を実行することにより、絶縁抵抗測定装置１の一部を構成する構成要素（演算部）としても機能する。

抵抗測定回路４は、図１に示すように、電圧出力部２１、電流検出部２２、電圧検出部２３、記憶部２４、出力部２５および処理部１４を備えている。電圧出力部２１は、例えば、出力電圧を変更可能な直流電源で構成されて、処理部１４によって制御されることにより、処理部１４によって指定された試験電圧値の直流電圧Ｖｏ（例えば、ＤＣ５００Ｖ，ＤＣ１０００Ｖなどの高い試験電圧値の直流電圧）を一対のプローブＰＬ１，ＰＬ２間に出力する。

電流検出部２２は、電圧出力部２１による直流電圧Ｖｏの出力ループ内に配設されて、この出力ループ内に流れる電流（直流電流）Ｉｉを検出すると共に、検出した電流Ｉｉ（測定対象１００から取得した測定対象信号）の電流値に比例して電圧値が変化する電圧信号Ｓｉを生成して処理部１４に出力する。電圧検出部２３は、直流電圧Ｖｏの出力ループ内に電流Ｉｉが流れることによって一対のプローブＰＬ１，ＰＬ２間に発生する電圧Ｖｉを検出すると共に、検出した電圧Ｖｉ（測定対象１００から取得した他の測定対象信号）の電圧値に比例して電圧値が変化する電圧信号Ｓｖを生成して処理部１４に出力する。

処理部１４は、上記したように絶縁抵抗測定装置１の一部の構成要素として機能して、電流検出部２２から出力される電圧信号ＳｉをＡ／Ｄ変換器でサンプリングしてデジタルデータＤｉに変換すると共に、電圧検出部２３から出力される電圧信号ＳｖをＡ／Ｄ変換器でサンプリングしてデジタルデータＤｖに変換し、ＣＰＵが各デジタルデータＤｉ，Ｄｖを記憶部２４に記憶させる。

記憶部２４は、例えば、ＲＡＭなどの半導体メモリやＨＤＤ（Hard disk drive ）で構成されている。出力部２５は、一例としてＬＣＤなどの表示装置で構成されて、処理部１４で演算した測定対象１００についての上記の抵抗値Ｒを画面上に表示する。なお、出力部２５を外部インタフェース回路や無線回路などで構成して、処理部１４で演算した上記の抵抗値Ｒを外部装置に伝送する構成を採用することもできる。

次に、周波数検出装置３の動作について絶縁抵抗測定装置１の動作と併せて図面を参照して説明する。なお、測定対象１００における抵抗値（絶縁抵抗値）Ｒを測定すべき一対の部位Ｐ１，Ｐ２には、プローブＰＬ１，ＰＬ２が予め接続されているものとする。

この状態において、図３に示すように電源が投入されると（電源回路２への交流電圧Ｖａｃの供給が開始されると）、電源回路２は、直流電圧Ｖｄｃの生成を開始する。これにより、絶縁抵抗測定装置１を構成する各構成要素が動作を開始する。また、電源回路２への交流電圧Ｖａｃの供給開始に伴い、電源回路２から電源ノイズＳｎが発生する。

周波数検出装置３は、図３に示すように、動作を開始すると直ちに二値化信号Ｓ２の出力を開始する。具体的には、周波数検出装置３では、アンテナ１１が電源ノイズＳｎを受信して検出信号Ｓ１をフィルタ回路１２を介して二値化回路１３に出力する。この際に、検出信号Ｓ１に含まれているスイッチングノイズ成分などの高周波成分は、フィルタ回路１２によって除去される。また、二値化回路１３は、検出信号Ｓ１を、検出信号Ｓ１と同じ周波数（つまり、交流電圧Ｖａｃの周波数ｆと同じ周波数）の二値化信号Ｓ２に変換して処理部１４に出力する。

処理部１４は、図３に示すように、動作を開始すると直ちに周波数検出装置３の一部を構成する構成要素として機能して、周波数検出処理を実行する。この周波数検出処理では、処理部１４は、周波数検出装置３から二値化信号Ｓ２を入力すると共に、この二値化信号Ｓ２の周期Ｔを計測する。例えば、処理部１４は、内部の基準クロック（周期Ｔよりも十分に短いクロック）に同期して、二値化信号Ｓ２がローレベルからハイレベルに移行した時点から、次に、ローレベルからハイレベルに移行した時点までの基準クロックの個数（１周期Ｔ内に含まれる個数）をカウントし、このカウント値に基準クロックの１周期分の時間を乗算することにより、周期Ｔを計測する。この場合、処理部１４は、複数分の周期Ｔを計測し、これらの平均を最終的な周期Ｔとして計測する構成を採用することもできる。

なお、交流電圧Ｖａｃのような商用周波数の交流電圧では、その周波数ｆは５０Ｈｚまたは６０Ｈｚのいずれか一方である。したがって、交流電圧Ｖａｃの周波数ｆに対応する周期Ｔも、周波数ｆが５０Ｈｚのときの２０ｍｓ、および周波数ｆが６０Ｈｚのときの１６．７ｍｓのいずれか一方である。したがって、２０ｍｓの時間での基準クロックのカウント値（第１カウント値）、および１６．７ｍｓの時間での基準クロックのカウント値（第２カウント値）のそれぞれを予め計算し、この第１カウント値の上下にマージン（交流電圧Ｖａｃの周波数のバラツキを考慮したマージン）を持たせたカウント値の範囲を２０ｍｓを検出するための第１カウント範囲として規定して記憶部２４に予め記憶させ、また、第２カウント値の上下にマージンを持たせたカウント値の範囲を１６．７ｍｓを検出するための第２カウント範囲（その上限値が第１カウント値の下限値未満）として規定して記憶部２４に予め記憶させる。そして、処理部１４が、上記したようにしてカウントして得られたカウント値を、記憶部２４に記憶されている第１カウント範囲および第２カウント範囲と比較して、カウント値が第１カウント範囲に含まれているときには交流電圧Ｖａｃの周期が２０ｍｓ（つまり、周波数ｆが５０Ｈｚ）であると計測し、カウント値が第２カウント範囲に含まれているときには交流電圧Ｖａｃの周期が１６．７ｍｓ（つまり、周波数ｆが６０Ｈｚ）であると計測する構成を採用することもできる。

この構成を具体例を挙げて説明すると、基準クロックの周期を２００μｓとしたときには、第１カウント値は１００になり、第２カウント値は８３．５になる。したがって、それぞれのカウント値に対して上下にマージンを持たせることで、例えば、第１カウント範囲を９１以上１２４以下に規定し、第２カウント範囲を７１以上９０以下に規定する。したがって、処理部１４は、カウント値が第１カウント範囲に含まれているときには、交流電圧Ｖａｃの周期が２０ｍｓ（つまり、周波数ｆが５０Ｈｚ）であると計測し、カウント値が第２カウント範囲に含まれているときには交流電圧Ｖａｃの周期が１６．７ｍｓ（つまり、周波数ｆが６０Ｈｚ）であると計測することができる。

また、処理部１４は、計測した周期Ｔ、および周期Ｔに基づいて算出される周波数ｆ（＝１／Ｔ）の少なくとも一方を、交流電圧Ｖａｃの周波数を示す値として記憶部２４に記憶させる。これにより、周波数検出処理が完了する。

その後、処理部１４は、絶縁抵抗測定装置１に設けられた不図示の測定開始スイッチに対する操作が行われた際にこの測定開始スイッチから出力される不図示の測定開始指示の入力の有無を繰り返し検出する。

処理部１４は、図３に示すように、この測定開始指示の入力を検出したときには、抵抗測定回路４の一部を構成する構成要素として機能して、演算処理を実行する。この演算処理では、処理部１４は、まず、抵抗測定回路４の電圧出力部２１に対して直流電圧Ｖｏの出力を開始させる出力開始処理を実行する。これにより、電圧出力部２１は、一対のプローブＰＬ１，ＰＬ２間への直流電圧Ｖｏ（電圧値が試験電圧値に規定された直流電圧）の出力を開始する。

この場合、電圧出力部２１は、直流電圧Ｖｏの電圧値を、初期の０ボルトから試験電圧値に所定の時間ｔ１内に上昇させ、試験電圧値に達した後にはこの試験電圧値に維持する。これにより、測定対象１００の一対の部位Ｐ１，Ｐ２間に試験電圧値の直流電圧Ｖｏが供給され、この直流電圧Ｖｏの供給に起因して、一対の部位Ｐ１，Ｐ２間に電流（直流電流）Ｉｉが流れる。

抵抗測定回路４では、電流検出部２２がこの電流Ｉｉを検出して、電圧信号Ｓｉを処理部１４に出力する。また、電圧検出部２３が、一対の部位Ｐ１，Ｐ２間に発生する電圧Ｖｉを検出して、電圧信号Ｓｖを処理部１４に出力する。また、処理部１４は、入力している電圧信号ＳｉをデジタルデータＤｉに継続的に変換すると共に、入力している電圧信号ＳｖをデジタルデータＤｖに継続的に変換する。

また、処理部１４は、図３に示すように、電圧出力部２１に対して直流電圧Ｖｏの出力を開始させた時点から所定の時間ｔ１が経過したときに、変換された各デジタルデータＤｉ，Ｄｖを、周波数検出処理において計測した１周期Ｔ（＝１／ｆ）に含まれる個数（予め規定された個数）だけそれぞれ取得して（データ取得して）、記憶部２４に記憶させる。

処理部１４は、このデータ取得の完了後に、抵抗値Ｒの算出処理、および算出した抵抗値Ｒの出力部２５への出力処理を実行する。抵抗値Ｒの算出に際して、処理部１４は、まず、電流Ｉｉの電流値を算出する。この場合、処理部１４は、記憶部２４に記憶されている１周期Ｔ分のデジタルデータＤｉについての平均値Ｄｉａｖｅを算出し、算出した平均値Ｄｉａｖｅに基づいて電流Ｉｉの電流値を算出する。

電流Ｉｉや電圧Ｖｉには、電源ノイズＳｎが重畳しており、電圧Ｖｉに関しては電圧Ｖｉ自体がＤＣ１０００Ｖなどの高い電圧であるため、例えば、数ｍＶ程度の電源ノイズＳｎが重畳したとしても無視できるものの、電流Ｉｉに関してはその電流値が極めて小さいために、重畳する電源ノイズＳｎの影響は無視できない。そこで、電源ノイズＳｎの波形は交流電圧Ｖａｃと同じ正弦波であり、正弦波は、そのサンプリング値の１周期分の平均値が０になるという特徴を有している。本例では、処理部１４が、この正弦波の特徴を利用して、重畳する電源ノイズＳｎの影響を受けるデジタルデータＤｉについては、上記したようにその平均値Ｄｉａｖｅを算出することで、電源ノイズＳｎの影響を排除している。

次いで、処理部１４は、電圧Ｖｉの電圧値を算出する。上記したように電圧Ｖｉについては、重畳する電源ノイズＳｎの影響を無視できるため、つまり、記憶部２４に記憶されている１周期Ｔ分のデジタルデータＤｖはほぼ同じ値であるため、処理部１４は、これらのデジタルデータＤｖのうちのいずれか１つのデジタルデータＤｖに基づいて電圧Ｖｉの電圧値を算出する。なお、デジタルデータＤｖについても、デジタルデータＤｉのときと同様にして、その平均値Ｄｖａｖｅを算出することで、電源ノイズＳｎの影響を排除してもよい。

続いて、処理部１４は、算出した電流Ｉｉの電流値と電圧Ｖｉの電圧値とに基づいて、測定対象１００の一対の部位Ｐ１，Ｐ２間の抵抗値（絶縁抵抗値）Ｒを算出して、記憶部２４に記憶させる。また、処理部１４は、算出した抵抗値Ｒを出力部２５に出力することで、画面にこの抵抗値Ｒを表示させる。

最後に、処理部１４は、図３に示すように、抵抗測定回路４の電圧出力部２１に対して直流電圧Ｖｏの出力を停止させる出力停止処理を実行する。これにより、電圧出力部２１は、一対のプローブＰＬ１，ＰＬ２間への直流電圧Ｖｏの出力を停止する。これにより、演算処理が完了し、絶縁抵抗測定装置１による抵抗値Ｒの測定が完了する。

また、本例の絶縁抵抗測定装置１では、処理部１４が、電源の投入の直後に周波数検出処理を実行して、交流電圧Ｖａｃの周波数ｆ（または周期Ｔ）を求め、この求めた周波数ｆ（または周期Ｔ）を演算処理で使用する構成を採用している。このため、この演算処理を実行するのに要する時間は、主として、直流電圧Ｖｏが試験電圧値まで上昇するのを待つ所定の時間（待ち時間）ｔ１と、データ取得のための交流電圧Ｖａｃの１周期分の時間との合計時間とほぼ等しくなる。

なお、これらの時間以外にも、抵抗値Ｒの算出および出力部２５への出力に要する時間や、電圧出力部２１に対する交流電圧Ｖａｃの出力開始および出力停止のための制御に要する時間も必要であるが、これらの時間は、処理部１４などのハードウェアの動作時間であり、待ち時間ｔ１および交流電圧Ｖａｃの１周期分の時間と比較して、極めて短い時間である。このため、この演算処理を実行するのに要する時間は、上記したように、上記の待ち時間ｔ１と、交流電圧Ｖａｃの１周期分の時間との合計時間とほぼ等しいと見なすことができる。

したがって、本例の絶縁抵抗測定装置１では、どのような試験電圧値であっても、直流電圧Ｖｏがこの試験電圧値まで確実に上昇するのに十分な２０ｍｓを待ち時間ｔ１のために確保し（なお、図３では一例として、待ち時間ｔ１は、直流電圧Ｖｏが試験電圧値まで上昇する時間よりも長い約１５ｍｓ程度で示している）、かつデータ取得のための交流電圧Ｖａｃの１周期Ｔ分の時間が１６．７ｍｓおよび２０ｍｓのうちのより長い２０ｍｓとしても、演算処理の開始から遅くとも５０ｍｓ以内には、抵抗値Ｒを算出して出力部２５に表示させることが可能になっている。

このように、この周波数検出装置３では、交流電圧Ｖａｃに起因する電源ノイズ（ハムノイズ）Ｓｎをアンテナ１１で受信し、アンテナ１１から出力される検出信号Ｓ１を二値化回路１３で二値化信号Ｓ２に変換し、処理部１４が二値化信号Ｓ２に基づいて交流電圧Ｖａｃの周波数を検出する。

したがって、この周波数検出装置３によれば、二値化回路１３および処理部１４などの低電圧（商用電圧（ＡＣ１００Ｖ）である交流電圧Ｖａｃと比べて低い電圧である例えば＋５Ｖのような低電圧）で動作する電子部品のみで構成されているため、高電圧である交流電圧Ｖａｃが印加される電子部品と、低電圧が印加される電子部品とを有して、これらの電子部品を電気的に絶縁した状態で接続するためにフォトカプラを使用する従来の周波数検出装置とは異なり、交流電圧Ｖａｃが印加される電子部品や配線パターンのときに確保する必要がある絶縁距離よりも極めて短い絶縁距離ですべての電子部品や配線パターンを回路基板上に配置することができる。これにより、この周波数検出装置３によれば、装置を大幅に小型化することができる。また、交流電圧Ｖａｃが印加される電子部品（高耐圧の電子部品）、およびフォトカプラは一般的に価格が高いが、この周波数検出装置３によれば、このような電子部品を不要にできるため、製品コストを削減することもできる。

また、この絶縁抵抗測定装置１によれば、上記のように小型化が可能な周波数検出装置３を備えたことにより、絶縁抵抗測定装置１についても容易に小型化することができる。また、この絶縁抵抗測定装置１によれば、上記のように製品コストの削減が可能な周波数検出装置３を備えたことにより、絶縁抵抗測定装置１の製品コストについても削減することができる。

なお、上記の例では、周波数検出装置３を適用する測定装置の一例として絶縁抵抗測定装置１を挙げて説明しているが、測定装置としては絶縁抵抗測定装置１に限定されず、測定対象から取得した測定対象信号が電源ノイズＳｎの影響を受ける種々の測定装置に周波数検出装置３を適用することができる。

また、上記の例では、周波数検出装置３が、この周波数検出装置３と共に絶縁抵抗測定装置１に内蔵されている電源回路２から発せられる電源ノイズＳｎに基づいて、この電源回路２に入力されている交流電圧Ｖａｃの周波数ｆ（または周期Ｔ）を検出しているが、周波数検出装置３を、アンテナ１１、フィルタ回路１２、二値化回路１３、処理部１４、記憶部２４および出力部２５を備えた独立した装置（他の装置の内部に組み込まれていない装置）として構成して、他の任意の装置に入力される交流電圧Ｖａｃの周波数ｆ（または周期Ｔ）を検出し得るように構成することもできる。

１ 絶縁抵抗測定装置
２ 電源回路
３ 周波数検出装置
１１ アンテナ
１３ 二値化回路
１４ 処理部
Ｄｉ デジタルデータ
Ｉｉ 電流Ｉｉ
Ｒ 抵抗値
Ｓ１ 検出信号
Ｓ２ 二値化信号
Ｓｎ 電源ノイズ
Ｖａｃ 交流電圧

Claims (2)

1. 交流電圧が入力される電源回路から発せられる当該交流電圧の電源周波数と同じ周波数の電源ノイズを受信すると共に当該交流電源の波形と相似する波形の検出信号を出力するアンテナと、
   前記検出信号を二値化して二値化信号として出力する二値化回路と、
   前記二値化信号の周波数を検出することによって前記電源周波数を検出する周波数検出処理を実行する処理部とを備えている周波数検出装置。
2. 請求項１記載の周波数検出装置と、
   測定対象から取得した測定対象信号をサンプリングしてデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部と、
   予め規定した個数の前記デジタルデータに基づいて前記測定対象のパラメータを演算する演算処理を実行する演算部とを備え、
   前記演算部は、前記周波数検出装置によって検出された前記電源周波数に基づいて前記演算処理のための前記個数を規定する測定装置。

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