JP2000235053A - 計測装置 - Google Patents
計測装置Info
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- JP2000235053A JP2000235053A JP11035578A JP3557899A JP2000235053A JP 2000235053 A JP2000235053 A JP 2000235053A JP 11035578 A JP11035578 A JP 11035578A JP 3557899 A JP3557899 A JP 3557899A JP 2000235053 A JP2000235053 A JP 2000235053A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高精度測定と高速測定を同時に実現すること
が可能な４線式抵抗測定を行う計測装置を提供すること
を目的とする。 【解決手段】 ４線式抵抗測定を行う計測装置におい
て、プラス電流端子及びマイナス電流端子に定電流を供
給する測定用定電流源回路と前記マイナス電流端子を出
力端子に接続され、非反転入力端子をゼロ電位点に接続
し反転入力端子をプラス電圧端子に接続された演算増幅
器と、マイナス電圧端子とゼロ電位点との電位差を検出
するプリアンプを備え、前記演算増幅器によって前記プ
ラス電圧端子の電位をゼロ電位となるように制御し、前
記プリアンプによって前記マイナス電圧端子とゼロ電位
点との間に発生するマイナス側の電圧を検出することに
よって、前記被測定物の両端に発生する電圧を検出し、
抵抗値を求めるように構成した。
が可能な４線式抵抗測定を行う計測装置を提供すること
を目的とする。 【解決手段】 ４線式抵抗測定を行う計測装置におい
て、プラス電流端子及びマイナス電流端子に定電流を供
給する測定用定電流源回路と前記マイナス電流端子を出
力端子に接続され、非反転入力端子をゼロ電位点に接続
し反転入力端子をプラス電圧端子に接続された演算増幅
器と、マイナス電圧端子とゼロ電位点との電位差を検出
するプリアンプを備え、前記演算増幅器によって前記プ
ラス電圧端子の電位をゼロ電位となるように制御し、前
記プリアンプによって前記マイナス電圧端子とゼロ電位
点との間に発生するマイナス側の電圧を検出することに
よって、前記被測定物の両端に発生する電圧を検出し、
抵抗値を求めるように構成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、４線式抵抗測定方
法及び計測装置の改善に関し、特に４線式抵抗測定の高
速化と高精度化を実現するとともに、被測定物と計測装
置を接続する配線等の接触不良または断線等によって発
生しうる誤測定を防止することが可能な計測装置に関す
るものである。
法及び計測装置の改善に関し、特に４線式抵抗測定の高
速化と高精度化を実現するとともに、被測定物と計測装
置を接続する配線等の接触不良または断線等によって発
生しうる誤測定を防止することが可能な計測装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の４線式抵抗測定を行う計測装置の
構成を図５を用いて説明する。同図は従来の高精度４線
式デジタルマルチメータの４線式抵抗測定回路の一例で
ある。
構成を図５を用いて説明する。同図は従来の高精度４線
式デジタルマルチメータの４線式抵抗測定回路の一例で
ある。
【０００３】同図において、被測定物である被測定抵抗
１の一端は、測定装置１００のプラス電流端子３及びプ
ラス電圧端子４に接続され、被測定抵抗１の他の一端
は、測定装置１００のマイナス電流端子６及びマイナス
電圧端子５に接続されている。
１の一端は、測定装置１００のプラス電流端子３及びプ
ラス電圧端子４に接続され、被測定抵抗１の他の一端
は、測定装置１００のマイナス電流端子６及びマイナス
電圧端子５に接続されている。
【０００４】測定装置１００の内部では、基準電圧４８
が基準抵抗９を介してプラス電流端子３に印加されてい
る。また、マイナス電流端子６は、非反転入力端子をゼ
ロ電位点に接続され反転入力端子を前記プラス電流端子
３に接続された演算増幅器１０の出力端子に接続されて
いる。更にこの演算増幅器１０の出力は、位相補償用コ
ンデンサ１４を介して負帰還されている。
が基準抵抗９を介してプラス電流端子３に印加されてい
る。また、マイナス電流端子６は、非反転入力端子をゼ
ロ電位点に接続され反転入力端子を前記プラス電流端子
３に接続された演算増幅器１０の出力端子に接続されて
いる。更にこの演算増幅器１０の出力は、位相補償用コ
ンデンサ１４を介して負帰還されている。
【０００５】更に、プラス電圧端子４とマイナス電圧端
子５はＦＥＴスイッチ１１と１２の一端にそれぞれ接続
され、このＦＥＴスイッチ１１と１２の他の一端は、演
算増幅器を利用した非反転型アンプであるプリアンプ７
の入力に接続されている。このプリアンプ７の出力が被
測定抵抗１の測定電圧信号として後段の制御回路１３に
入力され、ここでデジタル値に変換された後、適切な演
算処理が施され、その結果が被測定抵抗１の抵抗値とし
て表示器（図示せず。）等に表示される。また、この制
御回路１３は、ＦＥＴスイッチ１１と１２のオンオフ動
作も管理している。
子５はＦＥＴスイッチ１１と１２の一端にそれぞれ接続
され、このＦＥＴスイッチ１１と１２の他の一端は、演
算増幅器を利用した非反転型アンプであるプリアンプ７
の入力に接続されている。このプリアンプ７の出力が被
測定抵抗１の測定電圧信号として後段の制御回路１３に
入力され、ここでデジタル値に変換された後、適切な演
算処理が施され、その結果が被測定抵抗１の抵抗値とし
て表示器（図示せず。）等に表示される。また、この制
御回路１３は、ＦＥＴスイッチ１１と１２のオンオフ動
作も管理している。
【０００６】このように被測定抵抗１と接続された計測
装置１００は、被測定抵抗１に既知の定電流Ｉｓをプラ
ス電流端子３からマイナス電流端子６に向かって流し、
被測定抵抗１の両端に発生する電圧をプラス電圧端子４
とマイナス電圧端子５から測定し、この電圧を定電流Ｉ
ｓで除算して被測定抵抗１の抵抗値を求める。
装置１００は、被測定抵抗１に既知の定電流Ｉｓをプラ
ス電流端子３からマイナス電流端子６に向かって流し、
被測定抵抗１の両端に発生する電圧をプラス電圧端子４
とマイナス電圧端子５から測定し、この電圧を定電流Ｉ
ｓで除算して被測定抵抗１の抵抗値を求める。
【０００７】上記の定電流Ｉｓは、基準電圧４８と基準
抵抗９及び演算増幅器１０によって発生され、その大き
さは、基準抵抗９の下端ａが演算増幅器１０の作用によ
ってゼロ電位に制御されるため、基準電圧４８の電圧値
を基準抵抗９の抵抗値で除算して得られた値となる。
抵抗９及び演算増幅器１０によって発生され、その大き
さは、基準抵抗９の下端ａが演算増幅器１０の作用によ
ってゼロ電位に制御されるため、基準電圧４８の電圧値
を基準抵抗９の抵抗値で除算して得られた値となる。
【０００８】制御回路１３は、この定電流Ｉｓを被測定
抵抗１に流し、この被測定抵抗１のプラス側に発生する
電圧Ｒｖ＋をＦＥＴスイッチ１１をオン、ＦＥＴスイッ
チ１２をオフとすることによって、プリアンプ７に入力
し検出すると共にこの値を記憶し、次にこの被測定抵抗
１のマイナス側に発生する電圧Ｒｖ−をＦＥＴスイッチ
１１をオフ、ＦＥＴスイッチ１２をオンとすることによ
って、プリアンプ７に入力し検出すると共にこの値を記
憶する。
抵抗１に流し、この被測定抵抗１のプラス側に発生する
電圧Ｒｖ＋をＦＥＴスイッチ１１をオン、ＦＥＴスイッ
チ１２をオフとすることによって、プリアンプ７に入力
し検出すると共にこの値を記憶し、次にこの被測定抵抗
１のマイナス側に発生する電圧Ｒｖ−をＦＥＴスイッチ
１１をオフ、ＦＥＴスイッチ１２をオンとすることによ
って、プリアンプ７に入力し検出すると共にこの値を記
憶する。
【０００９】制御回路１３は、上記の動作によって記憶
した被測定抵抗１のプラス側に発生する電圧Ｒｖ＋から
マイナス側に発生する電圧Ｒｖ−を減算し、その値を定
電流Ｉｓの電流値で除算して被測定抵抗１の抵抗値を求
める。
した被測定抵抗１のプラス側に発生する電圧Ｒｖ＋から
マイナス側に発生する電圧Ｒｖ−を減算し、その値を定
電流Ｉｓの電流値で除算して被測定抵抗１の抵抗値を求
める。
【００１０】このような構成の計測装置では、シンプル
な構成の非反転アンプをプリアンプとして用いることが
可能であると共に、２回の測定を行ってプラス側に発生
する電圧とマイナス側に発生する電圧の差を求めること
により、前記プリアンプのオフセット電圧によるドリフ
トをキャンセルすることが可能となり、被測定抵抗１の
抵抗値を高精度に測定することが可能となる。
な構成の非反転アンプをプリアンプとして用いることが
可能であると共に、２回の測定を行ってプラス側に発生
する電圧とマイナス側に発生する電圧の差を求めること
により、前記プリアンプのオフセット電圧によるドリフ
トをキャンセルすることが可能となり、被測定抵抗１の
抵抗値を高精度に測定することが可能となる。
【００１１】また、他の従来例として図６に示す構成の
ものがある。同図は、生産ラインに用いる計測装置のよ
うに、高速測定を行う用途に用いられる計測装置の一例
である。同図において、図５と同様のものは同一の符号
を付しその説明を省略する。
ものがある。同図は、生産ラインに用いる計測装置のよ
うに、高速測定を行う用途に用いられる計測装置の一例
である。同図において、図５と同様のものは同一の符号
を付しその説明を省略する。
【００１２】図６の回路において、被測定抵抗１に定電
流Ｉｓを流してその両端に発生する電圧から抵抗値を求
めるという原理は図５の計測装置と同様であるが、図６
の計測装置では、プラス電圧端子４とマイナス電圧端子
５をプリアンプ７の非反転入力と反転入力にそれぞれ接
続し、プリアンプ７を差動アンプとして用いている。
流Ｉｓを流してその両端に発生する電圧から抵抗値を求
めるという原理は図５の計測装置と同様であるが、図６
の計測装置では、プラス電圧端子４とマイナス電圧端子
５をプリアンプ７の非反転入力と反転入力にそれぞれ接
続し、プリアンプ７を差動アンプとして用いている。
【００１３】図６の回路では、上記に示すようにプリア
ンプ７を差動アンプとして用いることにより、被測定抵
抗１に定電流Ｉｓを流してその両端に発生する電圧を１
回の測定で求めることができるため、高速測定が可能と
なる。
ンプ７を差動アンプとして用いることにより、被測定抵
抗１に定電流Ｉｓを流してその両端に発生する電圧を１
回の測定で求めることができるため、高速測定が可能と
なる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら図５に示
した従来の計測装置では、被測定抵抗１の両端に発生す
る電圧を求めるために、２回の測定を行う必要があるこ
とから測定に要する時間が長くかかり、高速測定を行う
ことができないという問題点があった。
した従来の計測装置では、被測定抵抗１の両端に発生す
る電圧を求めるために、２回の測定を行う必要があるこ
とから測定に要する時間が長くかかり、高速測定を行う
ことができないという問題点があった。
【００１５】また、図６に示した従来の計測装置では、
プリアンプ７を差動アンプとして用いることにより、１
回の測定で被測定抵抗１の両端に発生する電圧を測定す
ることが可能であるが、このような構成の計測装置で
は、その測定精度がプリアンプ７の精度に依存してしま
うという問題点がある。つまり、高精度の測定を行うた
めにはプリアンプ７を構成する抵抗の絶対値のマッチン
グに、期待する測定精度以上の精度が必要となる。現実
的にはトリマ抵抗で微調整の作業が必要となり作業工数
が増えてしまう。また、市販の差動アンプでゲイン誤差
が０．０２％程度と比較的良いものもあるが高価であ
り、更に市販品でそれ以上の精度を望むことは難しい。
従って、差動アンプを用いる電圧測定回路は、高精度測
定を行う計測装置には適用できないという問題点があっ
た。
プリアンプ７を差動アンプとして用いることにより、１
回の測定で被測定抵抗１の両端に発生する電圧を測定す
ることが可能であるが、このような構成の計測装置で
は、その測定精度がプリアンプ７の精度に依存してしま
うという問題点がある。つまり、高精度の測定を行うた
めにはプリアンプ７を構成する抵抗の絶対値のマッチン
グに、期待する測定精度以上の精度が必要となる。現実
的にはトリマ抵抗で微調整の作業が必要となり作業工数
が増えてしまう。また、市販の差動アンプでゲイン誤差
が０．０２％程度と比較的良いものもあるが高価であ
り、更に市販品でそれ以上の精度を望むことは難しい。
従って、差動アンプを用いる電圧測定回路は、高精度測
定を行う計測装置には適用できないという問題点があっ
た。
【００１６】本発明は、上記課題を解決するもので、高
精度測定と高速測定を同時に実現することが可能な４線
式抵抗測定を行う計測装置を提供することを目的とす
る。
精度測定と高速測定を同時に実現することが可能な４線
式抵抗測定を行う計測装置を提供することを目的とす
る。
【００１７】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために請求項１に記載の発明では、プラス電流端子及
びマイナス電流端子を介して被測定物に定電流を供給す
るとともに、プラス電圧端子及びマイナス電圧端子を介
して前記被測定物の両端に発生する電圧を検出して前記
被測定物の抵抗値を測定する４線式抵抗測定を行う計測
装置において、前記プラス電流端子及びマイナス電流端
子に定電流を供給する測定用定電流源回路と、出力端子
を前記マイナス電流端子に接続し、非反転入力端子をゼ
ロ電位点に接続し、反転入力端子を前記プラス電圧端子
に接続した演算増幅器と、前記マイナス電圧端子とゼロ
電位点との電位差を検出するプリアンプを備え、前記演
算増幅器によって前記プラス電圧端子の電位をゼロ電位
となるように制御し、前記プリアンプによって前記マイ
ナス電圧端子とゼロ電位点との間に発生する負電圧を検
出することによって、前記被測定物の両端に発生する電
圧を測定し、これを抵抗値換算して前記被測定物の抵抗
を求めるように構成されたことを特徴とするものであ
る。
るために請求項１に記載の発明では、プラス電流端子及
びマイナス電流端子を介して被測定物に定電流を供給す
るとともに、プラス電圧端子及びマイナス電圧端子を介
して前記被測定物の両端に発生する電圧を検出して前記
被測定物の抵抗値を測定する４線式抵抗測定を行う計測
装置において、前記プラス電流端子及びマイナス電流端
子に定電流を供給する測定用定電流源回路と、出力端子
を前記マイナス電流端子に接続し、非反転入力端子をゼ
ロ電位点に接続し、反転入力端子を前記プラス電圧端子
に接続した演算増幅器と、前記マイナス電圧端子とゼロ
電位点との電位差を検出するプリアンプを備え、前記演
算増幅器によって前記プラス電圧端子の電位をゼロ電位
となるように制御し、前記プリアンプによって前記マイ
ナス電圧端子とゼロ電位点との間に発生する負電圧を検
出することによって、前記被測定物の両端に発生する電
圧を測定し、これを抵抗値換算して前記被測定物の抵抗
を求めるように構成されたことを特徴とするものであ
る。
【００１８】これにより、被測定物に発生する電圧を差
動アンプを用いることなく１回の測定で測定することが
可能となる。
動アンプを用いることなく１回の測定で測定することが
可能となる。
【００１９】請求項２記載の発明では、請求項１に記載
の計測装置に用いる定電流源回路を簡単な回路構成で実
現することが可能となる。
の計測装置に用いる定電流源回路を簡単な回路構成で実
現することが可能となる。
【００２０】請求項３に記載の発明では、４線式抵抗測
定を行う計測装置において、前記プラス電流端子及びマ
イナス電流端子に定電流を供給する測定用定電流源回路
と、出力端子を前記マイナス電流端子に接続し、非反転
入力端子をゼロ電位点に接続し、反転入力端子を前記プ
ラス電圧端子に接続した演算増幅器と、前記マイナス電
圧端子とゼロ電位点との電位差を検出するプリアンプか
ら成る抵抗測定回路と、前記プラス電流端子の電圧を入
力とするコンパレータと、前記プリアンプの入力電圧を
プルアップするプリアンプ用プルアップ回路と、前記演
算増幅器の反転入力に接続された断線検知用定電流源回
路と、前記プリアンプの出力を入力するバッファアンプ
と、前記バッファアンプの入力端子に前記コンパレータ
の出力を制御端子に入力するスイッチ回路を介して接続
されたバッファアンプ用プルアップ回路から成る断線検
知回路を備えたことを特徴とするものである。
定を行う計測装置において、前記プラス電流端子及びマ
イナス電流端子に定電流を供給する測定用定電流源回路
と、出力端子を前記マイナス電流端子に接続し、非反転
入力端子をゼロ電位点に接続し、反転入力端子を前記プ
ラス電圧端子に接続した演算増幅器と、前記マイナス電
圧端子とゼロ電位点との電位差を検出するプリアンプか
ら成る抵抗測定回路と、前記プラス電流端子の電圧を入
力とするコンパレータと、前記プリアンプの入力電圧を
プルアップするプリアンプ用プルアップ回路と、前記演
算増幅器の反転入力に接続された断線検知用定電流源回
路と、前記プリアンプの出力を入力するバッファアンプ
と、前記バッファアンプの入力端子に前記コンパレータ
の出力を制御端子に入力するスイッチ回路を介して接続
されたバッファアンプ用プルアップ回路から成る断線検
知回路を備えたことを特徴とするものである。
【００２１】これにより、請求項１に記載の計測装置に
簡単な回路を付加するだけで、断線検知回路を実現する
ことが可能となる。
簡単な回路を付加するだけで、断線検知回路を実現する
ことが可能となる。
【００２２】請求項４から７に記載の発明では、請求項
３に記載の計測装置と被測定物を接続する各配線がオー
プン状態となったことを、前記バッファアンプの出力を
プラス側に出力することによって検知することが可能と
なる。
３に記載の計測装置と被測定物を接続する各配線がオー
プン状態となったことを、前記バッファアンプの出力を
プラス側に出力することによって検知することが可能と
なる。
【００２３】請求項８記載の発明では、請求項３に記載
の計測装置に用いる定電流源回路を簡単な回路構成で実
現することが可能となる。
の計測装置に用いる定電流源回路を簡単な回路構成で実
現することが可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明を詳しく
説明する。図１は本発明に係る計測装置の一実施例を示
す回路図である。同図において従来例で説明した図５と
同一のものは同一の符号を付し、その説明を省略する。
説明する。図１は本発明に係る計測装置の一実施例を示
す回路図である。同図において従来例で説明した図５と
同一のものは同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００２５】図１において、基準電圧４８は測定用定電
流源回路４９に基準電圧を供給し、測定用定電流源回路
４９の出力はプラス電流端子３に接続される。また、出
力端子をマイナス電流端子６に接続された演算増幅器１
０の反転入力はプラス電圧端子４に接続され、プリアン
プ７の入力はマイナス電圧端子５に接続される。
流源回路４９に基準電圧を供給し、測定用定電流源回路
４９の出力はプラス電流端子３に接続される。また、出
力端子をマイナス電流端子６に接続された演算増幅器１
０の反転入力はプラス電圧端子４に接続され、プリアン
プ７の入力はマイナス電圧端子５に接続される。
【００２６】ここで用いるプリアンプ７は、演算増幅器
を利用して構成された非反転アンプである。
を利用して構成された非反転アンプである。
【００２７】このような構成の計測装置１０１におい
て、測定用定電流源回路４９から流れ出た定電流Ｉｓは
被測定抵抗１を通って演算増幅器１０に流れ込む。演算
増幅器１０はプラス電圧端子４をゼロ電位に制御してい
るので、プリアンプ７によってゼロ電位を基準にマイナ
ス電圧端子５の電圧を測定すれば、被測定抵抗１の両端
に発生した電圧を１回の測定で検出することが可能であ
る。尚、プリアンプ７で測定されるマイナス電圧端子５
の電圧は、マイナス電位の電圧である。
て、測定用定電流源回路４９から流れ出た定電流Ｉｓは
被測定抵抗１を通って演算増幅器１０に流れ込む。演算
増幅器１０はプラス電圧端子４をゼロ電位に制御してい
るので、プリアンプ７によってゼロ電位を基準にマイナ
ス電圧端子５の電圧を測定すれば、被測定抵抗１の両端
に発生した電圧を１回の測定で検出することが可能であ
る。尚、プリアンプ７で測定されるマイナス電圧端子５
の電圧は、マイナス電位の電圧である。
【００２８】ここで、測定用定電流源回路４９の実施例
を図２に示す。同図において測定用定電流源回路４９
は、基準電圧４８を印加されて直列接続された基準抵抗
５１と５２の共通接続点ｋを演算増幅器５４の非反転入
力に接続し、前記基準電圧４８の印加点ｊを基準抵抗５
３を介して前記演算増幅器５４の反転入力に接続し、前
記演算増幅器５４の出力をＦＥＴ５５のゲートに接続
し、前記ＦＥＴ５５のソースを前記演算増幅器５４に負
帰還し、前記ＦＥＴ５５のドレインから定電流Ｉｓを出
力するように構成されている。
を図２に示す。同図において測定用定電流源回路４９
は、基準電圧４８を印加されて直列接続された基準抵抗
５１と５２の共通接続点ｋを演算増幅器５４の非反転入
力に接続し、前記基準電圧４８の印加点ｊを基準抵抗５
３を介して前記演算増幅器５４の反転入力に接続し、前
記演算増幅器５４の出力をＦＥＴ５５のゲートに接続
し、前記ＦＥＴ５５のソースを前記演算増幅器５４に負
帰還し、前記ＦＥＴ５５のドレインから定電流Ｉｓを出
力するように構成されている。
【００２９】上記のように構成された計測装置の測定精
度は、電圧検出を行うプリアンプ７をシンプルな非反転
アンプとしたため、プリアンプ７の構成部品である演算
増幅器のオフセット電圧と抵抗の精度によって決定され
る。また、プリアンプ７の回路内のオフセットとゲイン
はソフトウェアによって根付けしてしまうので、各素子
の絶対値は問題とならず、温度係数と経年変化の小さい
ものを使用すれば良い。従って、プリアンプ７を容易に
高精度化することが可能であるため、計測装置１０１の
高精度化が容易である。。
度は、電圧検出を行うプリアンプ７をシンプルな非反転
アンプとしたため、プリアンプ７の構成部品である演算
増幅器のオフセット電圧と抵抗の精度によって決定され
る。また、プリアンプ７の回路内のオフセットとゲイン
はソフトウェアによって根付けしてしまうので、各素子
の絶対値は問題とならず、温度係数と経年変化の小さい
ものを使用すれば良い。従って、プリアンプ７を容易に
高精度化することが可能であるため、計測装置１０１の
高精度化が容易である。。
【００３０】また、抵抗測定を行う場合、一般的に測定
レンジに対応して被測定抵抗１に流す定電流Ｉｓの大き
さを変化させるため、被測定抵抗１の両端に発生する電
圧は測定レンジに依らず、比較的大きな電圧（例えば１
０Ｖフルスケール）に標準化することが可能である。従
って、プリアンプ７は極端に小さな電圧を測定する必要
が無く比較的大きな電圧を測定するため、測定電圧に対
するオフセット電圧のドリフトによる影響は相対的に小
さくなる。このため、図５に示した計測装置のように２
回測定を行ってオフセット電圧のドリフトによる影響を
除去しなくても、充分高精度な測定を行うことが可能で
ある。
レンジに対応して被測定抵抗１に流す定電流Ｉｓの大き
さを変化させるため、被測定抵抗１の両端に発生する電
圧は測定レンジに依らず、比較的大きな電圧（例えば１
０Ｖフルスケール）に標準化することが可能である。従
って、プリアンプ７は極端に小さな電圧を測定する必要
が無く比較的大きな電圧を測定するため、測定電圧に対
するオフセット電圧のドリフトによる影響は相対的に小
さくなる。このため、図５に示した計測装置のように２
回測定を行ってオフセット電圧のドリフトによる影響を
除去しなくても、充分高精度な測定を行うことが可能で
ある。
【００３１】また、図１のように構成された計測装置の
断線検知手段を図３を用いて説明する。同図は、図１の
計測装置に断線検知用回路を付加して構成された計測装
置の一実施例である。同図において図１と同様のもの
は、同一の符号を付しその説明を省略する。
断線検知手段を図３を用いて説明する。同図は、図１の
計測装置に断線検知用回路を付加して構成された計測装
置の一実施例である。同図において図１と同様のもの
は、同一の符号を付しその説明を省略する。
【００３２】図３の計測装置において、プリアンプ７の
出力は抵抗６４を介してバッファアンプ６５の入力に接
続されており、このバッファアンプ６５の出力が制御回
路１３に入力される。
出力は抵抗６４を介してバッファアンプ６５の入力に接
続されており、このバッファアンプ６５の出力が制御回
路１３に入力される。
【００３３】また、例えば−１５Ｖの負基準電圧８１が
印加された断線検知用定電流源回路６６は演算増幅器１
０の反転入力に接続され、プルアップ抵抗６７に例えば
＋１５Ｖのプルアップ電圧８２を印加して構成されたプ
リアンプ用プルアップ回路８４がプリアンプ７の入力に
接続されている。
印加された断線検知用定電流源回路６６は演算増幅器１
０の反転入力に接続され、プルアップ抵抗６７に例えば
＋１５Ｖのプルアップ電圧８２を印加して構成されたプ
リアンプ用プルアップ回路８４がプリアンプ７の入力に
接続されている。
【００３４】更に、プラス電流端子３に接続された測定
用電流源回路４９の出力にはコンパレータ６１の入力が
接続されており、このコンパレータ６１の出力は、スイ
ッチ回路６２の制御端子に接続されている。このスイッ
チ回路６２の可動接点ｅにはプルアップ抵抗６３に例え
ば＋１５Ｖのプルアップ電圧８３印加して構成されたバ
ッファアンプ用プルアップ回路８５が接続されており、
このスイッチ回路６２の固定接点ｆはバッファアンプ６
５の入力が接続されている。
用電流源回路４９の出力にはコンパレータ６１の入力が
接続されており、このコンパレータ６１の出力は、スイ
ッチ回路６２の制御端子に接続されている。このスイッ
チ回路６２の可動接点ｅにはプルアップ抵抗６３に例え
ば＋１５Ｖのプルアップ電圧８３印加して構成されたバ
ッファアンプ用プルアップ回路８５が接続されており、
このスイッチ回路６２の固定接点ｆはバッファアンプ６
５の入力が接続されている。
【００３５】このような構成の計測装置１０２におい
て、計測装置１０２から被測定抵抗１に接続される４本
の接続線ａ，ｂ，ｃ、ｄがオープン状態となった場合の
動作について下記に説明する。
て、計測装置１０２から被測定抵抗１に接続される４本
の接続線ａ，ｂ，ｃ、ｄがオープン状態となった場合の
動作について下記に説明する。
【００３６】まず、プラス電流端子３から被測定抵抗１
を接続する接続線ａがオープン状態となった場合、定電
流Ｉｓが被測定抵抗１に流れなくなるため、プリアンプ
７の出力はゼロになるが、測定用定電流源回路４９の負
荷抵抗が無限大となるため、プラス電流端子３の電圧が
基準電圧４８の電圧レベル付近まで上昇する。このプラ
ス電流端子３の電圧はコンパレータ６１で監視されてお
り、この電圧が予めコンパレータ６１に設定された電圧
範囲を超過した場合、コンパレータ６１は出力をハイと
する。コンパレータ６１の出力は、スイッチ回路６２の
制御端子に接続されており、スイッチ回路６２は、この
制御端子の信号がハイ状態となるとスイッチを閉じるよ
うに構成されている。これによって、バッファアンプ用
プルアップ回路８５がバッファアンプ６５の入力に接続
されるため、バッファアンプ６５の入力には＋１５Ｖで
あるプルアップ電圧８３とプリアンプ７の出力を、プル
アップ抵抗６３と抵抗６４で分圧した電圧が入力され
る。
を接続する接続線ａがオープン状態となった場合、定電
流Ｉｓが被測定抵抗１に流れなくなるため、プリアンプ
７の出力はゼロになるが、測定用定電流源回路４９の負
荷抵抗が無限大となるため、プラス電流端子３の電圧が
基準電圧４８の電圧レベル付近まで上昇する。このプラ
ス電流端子３の電圧はコンパレータ６１で監視されてお
り、この電圧が予めコンパレータ６１に設定された電圧
範囲を超過した場合、コンパレータ６１は出力をハイと
する。コンパレータ６１の出力は、スイッチ回路６２の
制御端子に接続されており、スイッチ回路６２は、この
制御端子の信号がハイ状態となるとスイッチを閉じるよ
うに構成されている。これによって、バッファアンプ用
プルアップ回路８５がバッファアンプ６５の入力に接続
されるため、バッファアンプ６５の入力には＋１５Ｖで
あるプルアップ電圧８３とプリアンプ７の出力を、プル
アップ抵抗６３と抵抗６４で分圧した電圧が入力され
る。
【００３７】バッファアンプ６５の出力電圧は、全ての
前記接続線ａ〜ｄがオープン状態とならず確実に接続さ
れた状態（以下、正常状態という。）であればマイナス
電位の電圧であるが、接続線ａがオープン状態となった
場合、上記の作用によりバッファアンプ６５の出力には
プラス電位の電圧が出力される。また、仮にプリアンプ
７の出力がマイナス側に張り付いてもバッファアンプ６
５の入力が常にプラス側になるような値にプルアップ抵
抗６３と抵抗６４の抵抗値を決めておけば、接続線ａが
オープン状態となった場合、制御回路１３には常にプラ
スの電圧が入力される。
前記接続線ａ〜ｄがオープン状態とならず確実に接続さ
れた状態（以下、正常状態という。）であればマイナス
電位の電圧であるが、接続線ａがオープン状態となった
場合、上記の作用によりバッファアンプ６５の出力には
プラス電位の電圧が出力される。また、仮にプリアンプ
７の出力がマイナス側に張り付いてもバッファアンプ６
５の入力が常にプラス側になるような値にプルアップ抵
抗６３と抵抗６４の抵抗値を決めておけば、接続線ａが
オープン状態となった場合、制御回路１３には常にプラ
スの電圧が入力される。
【００３８】制御回路１３は、マイナス電位の電圧が入
力された場合、これを正常状態で測定された電圧である
と認識し適切な演算処理を施し抵抗値換算を行うが、プ
ラス側の電圧が入力された場合、これをオープン状態で
測定された電圧であると認識し、断線検知処理を行う。
この断線検知処理とは、例えば被測定抵抗１の抵抗値を
スケールオーバーさせて表示し、測定者に異常の発生を
認識させるものである。
力された場合、これを正常状態で測定された電圧である
と認識し適切な演算処理を施し抵抗値換算を行うが、プ
ラス側の電圧が入力された場合、これをオープン状態で
測定された電圧であると認識し、断線検知処理を行う。
この断線検知処理とは、例えば被測定抵抗１の抵抗値を
スケールオーバーさせて表示し、測定者に異常の発生を
認識させるものである。
【００３９】プラス電圧端子４から被測定抵抗１を接続
する接続線ｂがオープン状態となった場合、演算増幅器
１０の反転入力端子の電流が断線検知用定電流源回路６
６に流れ込むため、演算増幅器１０の出力からプラス側
の電圧が出力される。従って、マイナス電流端子６に接
続されているプラス電圧端子５の電圧もプラス電位とな
りプリアンプ７の出力電圧がプラス側となり最終的にバ
ッファアンプ６５の出力にプラス電位の電圧が出力され
る。制御回路１３はこのプラス電位の電圧を検知して断
線検知処理を行う。
する接続線ｂがオープン状態となった場合、演算増幅器
１０の反転入力端子の電流が断線検知用定電流源回路６
６に流れ込むため、演算増幅器１０の出力からプラス側
の電圧が出力される。従って、マイナス電流端子６に接
続されているプラス電圧端子５の電圧もプラス電位とな
りプリアンプ７の出力電圧がプラス側となり最終的にバ
ッファアンプ６５の出力にプラス電位の電圧が出力され
る。制御回路１３はこのプラス電位の電圧を検知して断
線検知処理を行う。
【００４０】また、ここで用いる断線検知用低電流源回
路６６は、正常状態で測定を行っている場合、測定用定
電流源回路４９の電流を差し引いてしまうので、断線検
知用定電流源回路６６の定電流Ｉｏは測定用定電流源回
路４９の定電流Ｉｓの１／１００以下程度の大きさにす
る必要があるが、定電流Ｉｏの大きさは、演算増幅器１
０の出力をプラス側に引っ張るために必要な大きさ（例
えば１００ｎＡ程度）があればよいため、問題とならな
い。また、断線検知用定電流源回路６６の精度も測定用
定電流源回路４９の精度に比べて１００倍程度悪くても
良いため、安価な汎用部品で構成することが可能であ
る。
路６６は、正常状態で測定を行っている場合、測定用定
電流源回路４９の電流を差し引いてしまうので、断線検
知用定電流源回路６６の定電流Ｉｏは測定用定電流源回
路４９の定電流Ｉｓの１／１００以下程度の大きさにす
る必要があるが、定電流Ｉｏの大きさは、演算増幅器１
０の出力をプラス側に引っ張るために必要な大きさ（例
えば１００ｎＡ程度）があればよいため、問題とならな
い。また、断線検知用定電流源回路６６の精度も測定用
定電流源回路４９の精度に比べて１００倍程度悪くても
良いため、安価な汎用部品で構成することが可能であ
る。
【００４１】マイナス電圧端子５から被測定抵抗１を接
続する接続線ｃがオープン状態となった場合、プリアン
プ用プルアップ回路８４によって、プリアンプ７にプラ
ス電位の電圧が入力され最終的にバッファアンプ６５の
出力にプラス電位の電圧が出力される。制御回路１３は
このプラス電位の電圧を検知して断線検知処理を行う。
続する接続線ｃがオープン状態となった場合、プリアン
プ用プルアップ回路８４によって、プリアンプ７にプラ
ス電位の電圧が入力され最終的にバッファアンプ６５の
出力にプラス電位の電圧が出力される。制御回路１３は
このプラス電位の電圧を検知して断線検知処理を行う。
【００４２】また、正常状態で測定を行っている時は、
マイナス電圧端子５はマイナス電流端子６と接続されて
いるため、低インピーダンスであるのでプリアンプ用プ
ルアップ回路８４は測定に影響を及ぼさない。
マイナス電圧端子５はマイナス電流端子６と接続されて
いるため、低インピーダンスであるのでプリアンプ用プ
ルアップ回路８４は測定に影響を及ぼさない。
【００４３】マイナス電流端子６から被測定抵抗１を接
続する接続線ｄがオープン状態となった場合、測定用定
電流源回路４９の負荷抵抗が無限大となるため、マイナ
ス電圧端子５の電圧が基準電圧４８の電圧レベル付近ま
で上昇する。これによってプリアンプ７にプラス電位の
電圧が入力され最終的にバッファアンプ６５の出力にプ
ラス電位の電圧が出力される。制御回路１３はこのプラ
ス電位の電圧を検知して断線検知処理を行う。
続する接続線ｄがオープン状態となった場合、測定用定
電流源回路４９の負荷抵抗が無限大となるため、マイナ
ス電圧端子５の電圧が基準電圧４８の電圧レベル付近ま
で上昇する。これによってプリアンプ７にプラス電位の
電圧が入力され最終的にバッファアンプ６５の出力にプ
ラス電位の電圧が出力される。制御回路１３はこのプラ
ス電位の電圧を検知して断線検知処理を行う。
【００４４】上記には各配線が１本だけオープン状態と
なった場合の動作について説明したが、複数の配線が同
時にオープン状態となった場合であっても、上記に説明
した原理のいずれかを用いて断線検知が可能である。図
４にオープン状態となった箇所と制御回路に入力される
電圧及びその原理の関係を示す。
なった場合の動作について説明したが、複数の配線が同
時にオープン状態となった場合であっても、上記に説明
した原理のいずれかを用いて断線検知が可能である。図
４にオープン状態となった箇所と制御回路に入力される
電圧及びその原理の関係を示す。
【００４５】なお、以上の説明は、本発明の説明および
例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎな
い。したがって本発明は、上記実施例に限定されること
なく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、
変形をも含むものである。
例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎな
い。したがって本発明は、上記実施例に限定されること
なく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、
変形をも含むものである。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によれば次のような効果がある。請求項１に記載
の発明では、４線式抵抗測定を高速且つ高精度に行うこ
とが可能な計測装置をシンプルな回路構成で実現するこ
とが可能である
本発明によれば次のような効果がある。請求項１に記載
の発明では、４線式抵抗測定を高速且つ高精度に行うこ
とが可能な計測装置をシンプルな回路構成で実現するこ
とが可能である
【００４７】請求項３から７に記載の発明では、請求項
１に記載された発明の計測装置に安価でシンプルな回路
を付加するだけで、断線検知を実現することが可能であ
る。
１に記載された発明の計測装置に安価でシンプルな回路
を付加するだけで、断線検知を実現することが可能であ
る。
【００４８】請求項２及び８に記載の発明では、請求項
１及び３に記載された発明において、定電流源回路を安
価でシンプルな回路構成で実現することが可能である。
１及び３に記載された発明において、定電流源回路を安
価でシンプルな回路構成で実現することが可能である。
【図１】本発明に係る計測装置の一実施例を示す構成図
である。
である。
【図２】本発明に係る計測装置の定電流源回路の一実施
例を示す構成図である。
例を示す構成図である。
【図３】本発明に係る計測装置の断線検知回路の一実施
例を示す構成図である。
例を示す構成図である。
【図４】本発明に係る計測装置の断線検知回路を説明す
る図である。
る図である。
【図５】従来の計測装置の一例を示す構成図である。
【図６】従来の計測装置の他の一例を示す構成図であ
る。
る。
１ 被測定抵抗 ３ プラス電流端子 ４ プラス電圧端子 ５ マイナス電圧端子 ６ マイナス電流端子 ７ プリアンプ ９ 基準抵抗 １０ 演算増幅器 １３ 制御回路 ４９ 測定用定電流源回路 ６１ コンパレータ ６２ スイッチ回路 ６３、６７ プルアップ抵抗 ８２，８３ プルアップ電圧 Ｉｓ，Ｉｏ 定電流 ６４ 抵抗 ６５ バッファアンプ ４８，８１ 基準電圧 ８４ プリアンプ用プルアップ回路 ８５ バッファアンプ用プルアップ回路 １００，１０１，１０２ 計測装置
Claims (8)
- 【請求項１】プラス電流端子及びマイナス電流端子を介
して被測定物に定電流を供給するとともに、プラス電圧
端子及びマイナス電圧端子を介して前記被測定物の両端
に発生する電圧を検出して前記被測定物の抵抗値を測定
する４線式抵抗測定を行う計測装置において、前記プラ
ス電流端子及びマイナス電流端子に定電流を供給する測
定用定電流源回路と、出力端子を前記マイナス電流端子
に接続し、非反転入力端子をゼロ電位点に接続し、反転
入力端子を前記プラス電圧端子に接続した演算増幅器
と、前記マイナス電圧端子とゼロ電位点との電位差を検
出するプリアンプを備え、前記演算増幅器によって前記
プラス電圧端子の電位をゼロ電位となるように制御し、
前記プリアンプによって前記マイナス電圧端子とゼロ電
位点との間に発生する負電圧を検出することによって、
前記被測定物の両端に発生する電圧を測定し、これを抵
抗値換算して前記被測定物の抵抗を求めるように構成さ
れたことを特徴とする計測装置。 - 【請求項２】前記測定用定電流源回路は、基準電圧を印
加されて直列接続された基準抵抗の共通接続点を演算増
幅器の非反転入力に接続し、前記基準電圧の印加点を基
準抵抗を介して前記演算増幅器の反転入力に接続し、前
記演算増幅器の出力をＦＥＴのゲートに接続し、前記Ｆ
ＥＴのソースを前記演算増幅器に負帰還し、前記ＦＥＴ
のドレインから定電流を出力するように構成されたこと
を特徴とする請求項１に記載の計測装置。 - 【請求項３】プラス電流端子及びマイナス電流端子を介
して被測定物に定電流を供給するとともに、プラス電圧
端子及びマイナス電圧端子を介して前記被測定物の両端
に発生する電圧を検出して前記被測定物の抵抗値を測定
する４線式抵抗測定を行う計測装置において、前記プラ
ス電流端子及びマイナス電流端子に定電流を供給する測
定用定電流源回路と、出力端子を前記マイナス電流端子
に接続し、非反転入力端子をゼロ電位点に接続し、反転
入力端子を前記プラス電圧端子に接続した演算増幅器
と、前記マイナス電圧端子とゼロ電位点との電位差を検
出するプリアンプから成る抵抗測定回路と、前記プラス
電流端子の電圧を入力とするコンパレータと、前記プリ
アンプの入力電圧をプルアップするプリアンプ用プルア
ップ回路と、前記演算増幅器の反転入力に接続された断
線検知用定電流源回路と、前記プリアンプの出力を入力
するバッファアンプと、前記バッファアンプの入力端子
に前記コンパレータの出力を制御端子に入力するスイッ
チ回路を介して接続されたバッファアンプ用プルアップ
回路から成る断線検知回路を備えたことを特徴とする計
測装置。 - 【請求項４】前記断線検知回路は、前記プラス電流端子
から前記被測定物に接続された配線が断線した場合、こ
れによって発生する前記プラス電流入力端子の電圧上昇
を、前記コンパレータによって検知し、前記スイッチ回
路を閉じる出力を発生し、前記バッファアンプ用プルア
ップ回路の電圧を前記バッファアンプの入力に印加し、
前記バッファアンプの出力をプラス側に出力させて断線
を検知するように構成されたことを特徴とする請求項３
に記載の計測装置。 - 【請求項５】前記断線検知回路は、前記プラス電圧端子
から前記被測定物に接続された配線が断線した場合、前
記断線検知用定電流源回路によって前記演算増幅器の反
転入力から電流を流入させ、この演算増幅器の出力にプ
ラス側の電圧を誘起し、これに接続された前記プリアン
プの入力にプラス側の電圧を印加し、このプリアンプの
出力をプラス側に出力させて断線を検知するように構成
されたことを特徴とする請求項３に記載の計測装置。 - 【請求項６】前記断線検知回路は、前記マイナス電圧端
子から前記被測定物に接続された配線が断線した場合、
前記プリアンプ用プルアップ回路によって前記マイナス
電圧端子に接続された前記プリアンプの入力にプラス側
の電圧を印加し、このプリアンプの出力をプラス側に出
力させて断線を検知するように構成されたことを特徴と
する請求項３に記載の計測装置。 - 【請求項７】前記断線検知回路は、前記マイナス電流端
子から前記被測定物に接続された配線が断線した場合、
前記プリアンプ用プルアップ回路によって前記マイナス
電流端子に接続された前記プリアンプの入力にプラス側
の電圧を印加し、このプリアンプの出力をプラス側に出
力させて断線を検知するように構成されたことを特徴と
する請求項３に記載の計測装置。 - 【請求項８】前記測定用定電流源回路は、基準電圧を印
加されて直列接続された基準抵抗の共通接続点を演算増
幅器の非反転入力に接続し、前記基準電圧の印加点を基
準抵抗を介して前記演算増幅器の反転入力に接続し、前
記演算増幅器の出力をＦＥＴのゲートに接続し、前記Ｆ
ＥＴのソースを前記演算増幅器に負帰還し、前記ＦＥＴ
のドレインから定電流を出力するように構成されたこと
を特徴とする請求項３に記載の計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03557899A JP3562703B2 (ja) | 1999-02-15 | 1999-02-15 | 計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03557899A JP3562703B2 (ja) | 1999-02-15 | 1999-02-15 | 計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000235053A true JP2000235053A (ja) | 2000-08-29 |
| JP3562703B2 JP3562703B2 (ja) | 2004-09-08 |
Family
ID=12445661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03557899A Expired - Fee Related JP3562703B2 (ja) | 1999-02-15 | 1999-02-15 | 計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3562703B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107870264A (zh) * | 2016-10-12 | 2018-04-03 | 杨甫进 | 电线电缆测试仪及其方法 |
| CN114720009A (zh) * | 2022-06-09 | 2022-07-08 | 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 | 一种相对重力仪数字化高精度测温系统及方法 |
-
1999
- 1999-02-15 JP JP03557899A patent/JP3562703B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107870264A (zh) * | 2016-10-12 | 2018-04-03 | 杨甫进 | 电线电缆测试仪及其方法 |
| CN107870264B (zh) * | 2016-10-12 | 2020-09-11 | 成武县晨晖环保科技有限公司 | 电线电缆测试仪及其方法 |
| CN114720009A (zh) * | 2022-06-09 | 2022-07-08 | 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 | 一种相对重力仪数字化高精度测温系统及方法 |
| CN114720009B (zh) * | 2022-06-09 | 2022-09-16 | 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 | 一种相对重力仪数字化高精度测温系统及方法 |
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|---|---|
| JP3562703B2 (ja) | 2004-09-08 |
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