JP2006177782A - Voltage measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バッテリ等の電源の電圧を測定する電圧測定装置に関する。 The present invention relates to a voltage measuring device that measures the voltage of a power source such as a battery.
近年、車両用のバッテリ(エンジンがかかっている時は発電機の電圧となり、その上限電圧17V程度)の充電状態を正確に検出するために、バッテリの出力電圧範囲内の特定電圧範囲(電圧測定装置のAD変換器の基準電圧の基準電圧範囲(例えば0V〜5V)の幅より狭い幅の特定電圧範囲)(例えば11.5V〜13.0V)内の電圧を精度良く(例えば測定誤差20mV程度以内の精度で)測定する事が求められている。 In recent years, in order to accurately detect the state of charge of a vehicle battery (the voltage of the generator when the engine is running and its upper limit voltage is about 17 V), a specific voltage range (voltage measurement) within the battery output voltage range is detected. A voltage within a specific voltage range (for example, 11.5 V to 13.0 V) narrower than the reference voltage range (for example, 0 V to 5 V) of the reference voltage of the AD converter of the apparatus (for example, a measurement error of about 20 mV). Is required to be measured (within accuracy).
従来の電圧測定装置としては以下の2つ(第1従来例および第2従来例)の電圧測定装置がある。 As conventional voltage measuring apparatuses, there are the following two voltage measuring apparatuses (first conventional example and second conventional example).
第1従来例の電圧測定装置100Aは、例えば図6の様に、バッテリBの出力電圧範囲(例えば0V〜17V)をAD変換器103の基準電圧Vref(例えば5V)の基準電圧範囲(0V〜5V)に対応する様に分圧変換する分圧変換回路(抵抗R10,R20からなる部分)105と、分圧変換回路105の出力電圧の電圧範囲からAD変換器103の基準電圧Vref以下の電圧範囲を切り出す切出回路(ツェナダイオードD10からなる部分)107と、切出回路107の出力電圧からバッテリBの出力電圧のAD変換値を求めるAD変換器103とを備えて構成される。
As shown in FIG. 6, for example, the
即ち、この電圧測定装置100Aは、バッテリBの出力電圧範囲の全範囲をAD変換器103の基準電圧Vrefの基準電圧範囲に対応する様に分圧(減幅)変換することで、その測定電圧レンジをバッテリBの出力電圧範囲の全範囲とする様に構成されている。
That is, the
他方、第2従来例の電圧測定装置100Bは、例えば図7の様に、バッテリBの出力電圧範囲(例えば0V〜17V)内から所定の下限電圧以上の電圧範囲を切り出してその電圧範囲内のバッテリ電圧を入力する第1切出回路(ツェナダイオードD20からなる部分)107aと、第1切出回路107aの出力電圧の電圧範囲を所定の電圧範囲に分圧変換する分圧変換回路(抵抗R10,R20からなる部分)105と、分圧変換回路105の出力電圧の電圧範囲からAD変換器103の基準電圧Vref(例えば5V)以下の電圧範囲を切り出す第2切出回路(ツェナダイオードD10からなる部分)107bと、第2切出回路107bの出力電圧からバッテリBの出力電圧のAD変換値を求めるAD変換器103とを備えて構成される。
On the other hand, the
即ち、この電圧測定装置100Bは、簡単に言えば、第1および第2切出回路107a,107bによりバッテリBの出力電圧範囲内からAD変換器103の基準電圧Vrefの基準電圧範囲の幅より広い幅の特定電圧範囲を切り出して、その特定電圧範囲を分圧変換回路105により基準電圧Vrefの基準電圧範囲に対応する様に分圧(減幅)変換することで、その測定電圧レンジを前記特定電圧範囲に制限して前記特定電圧範囲を精度良く測定できる様に構成されている。
That is, the
第1従来例の電圧測定装置100Aでは、その測定電圧レンジがバッテリBの出力電圧範囲の全範囲と広いので、本願の目的の様に、AD変換器103の基準電圧Vrefの基準電圧範囲の幅より狭い幅の特定電圧範囲を測定しようとすると、AD変換器103のAD分解能が低すぎて(即ちAD分解能に起因する測定誤差が大きすぎて)所要の精度で精度良く測定できないという欠点がある。
In the
また、一般に、測定電圧レンジが広いほどAD変換器の基準電圧の誤差に起因する測定誤差は大きくなるが、第1従来例の電圧測定装置100Aの様に、測定電圧レンジがバッテリBの出力電圧範囲の全範囲と広いと、AD変換器103の基準電圧Vrefの誤差に起因する測定誤差が大きくなり、これも当該特定電圧範囲を精度良く測定できない理由となっている。
In general, the wider the measurement voltage range, the larger the measurement error due to the reference voltage error of the AD converter. However, the measurement voltage range is the output voltage of the battery B as in the
一般に、AD変換誤差や基準電圧Vrefの誤差は、温度やAD変換のタイミングにより変動するものであり、測定誤差を完全に除去する補正は困難であり、電源電圧を精度良く測定するためには、上記のAD変換誤差や基準電圧Vrefの誤差の影響を最小限にする必要がある。 In general, the AD conversion error and the error of the reference voltage Vref vary depending on the temperature and AD conversion timing, and it is difficult to correct the measurement error completely. In order to accurately measure the power supply voltage, It is necessary to minimize the influence of the AD conversion error and the reference voltage Vref.
実際、第1従来例の電圧測定装置100Aにおいて、例えば、バッテリBの出力電圧範囲を0V〜17Vとし、基準電圧Vrefを5Vとし(従って基準電圧範囲を0V〜5Vとし)、AD変換器103のAD分解能のビット数を10ビットとし、電圧測定装置100Aの測定電圧レンジをバッテリBの出力電圧範囲の全範囲(0V〜17V)とし、測定しようとする特定電圧範囲を11.5V〜13.0Vとした場合のAD変換器103のAD分解能に起因する測定誤差および基準電圧Vrefの誤差に起因する測定誤差を計算すると以下の様になる。
Actually, in the
即ち、AD分解能に起因する測定誤差は、AD分解能(この場合0V〜17Vの測定電圧レンジを10ビットで測定するので約17mV/LSBとなる)とAD変換器103のAD変換誤差(例えば±3LSBとする)との積で計算されるので、±51mVとなる。また、基準電圧Vrefの誤差に起因する測定誤差は、バッテリBの出力電圧が上記の特定電圧範囲(11.5V〜13.0V)内の例えば12Vの場合では、バッテリBの出力電圧(12V)と基準電圧Vrefの誤差(例えば±1%とする)との積で計算されるので、±120mVとなる。これらのAD変換に起因する測定誤差だけで、電圧測定装置100Aの測定誤差は、51mV+120mV=171mVとなり、測定誤差20mV程度以内に収まらない(実際には、各回路素子R10,R20のばらつきに起因する測定誤差もあるので、電圧測定装置100Aの測定誤差は、実際はもっと大きくなる)。これらの計算結果から、電圧測定装置100Aは、バッテリBの出力電圧範囲(例えば0V〜17V)のうちの、基準電圧Vrefの基準電圧範囲(例えば0V〜5V)の幅より狭い幅の特定電圧範囲(例えば11.5V〜13.0V)内の電圧を精度良く(例えば測定誤差20mV程度以内の測定誤差で)測定できない事がわかる。
That is, the measurement error due to the AD resolution includes the AD resolution (in this case, the measurement voltage range of 0V to 17V is measured by 10 bits, which is about 17 mV / LSB), and the AD conversion error (for example, ± 3LSB) of the
他方、第2従来例の電圧測定装置100Bでは、その測定電圧レンジがバッテリBの出力電圧範囲内の特定電圧範囲に限定されて狭くなっているが、その特定電圧範囲としては、AD変換器103の基準電圧Vrefの基準電圧範囲の幅より広い幅の電圧範囲を想定しているので、本願の目的の様に、AD変換器103の基準電圧Vrefの基準電圧範囲の幅より狭い幅の特定電圧範囲を測定しようとすると、依然としてAD変換器103の分解能が低すぎて、精度良く(例えば測定誤差20mV程度以内の精度で)測定できないという欠点がある。
On the other hand, in the
また、上記の通り測定電圧レンジが大きいほど基準電圧Vrefの誤差に起因する測定誤差は大きくなるが、第2従来例の電圧測定装置100Bの測定電圧レンジは、基準電圧Vrefの基準電圧範囲の幅より広く、測定しようとする特定電圧範囲(基準電圧Vrefの基準電圧範囲の幅より狭い幅の特定電圧範囲)より余計に広いので、その余計に広い分基準電圧Vrefの誤差に起因する測定誤差が大きくなり、これも当該特定電圧範囲を精度良く測定できない理由となっている。
As described above, the measurement error due to the error of the reference voltage Vref increases as the measurement voltage range increases. However, the measurement voltage range of the
実際、第2従来例の電圧測定装置100Bにおいて、例えば、バッテリBの出力電圧範囲を0V〜17Vとし、各抵抗R10,R20をそれぞれ100Ω,50kΩとし(この場合の分圧比は0.998となりほぼ分圧無しとなる)、各ツェナダイオードD10,D20のツェナ電圧をそれぞれ5V、10Vとし、基準電圧Vrefを5Vとし(従って基準電圧範囲を0V〜5Vとし)、AD変換器103のAD分解能のビット数を10ビットとし、測定しようとする特定電圧範囲を11.5V〜13.0Vとした場合のAD変換器103のAD分解能に起因する測定誤差および基準電圧Vrefの誤差に起因する測定誤差を計算すると以下の様になる。尚、この数値設定の下では、電圧測定装置100Bの測定電圧レンジはほぼ10V〜15Vとなる。
Actually, in the
即ち、AD分解能に起因する測定誤差は、AD分解能(この場合ほぼ10V〜15Vの測定電圧レンジを10ビットで測定するので約5mV/LSBとなる)とAD変換器103のAD変換誤差(例えば±3LSBとする)との積で計算されるので、±約15mVとなる。また、基準電圧Vrefの誤差に起因する測定誤差は、バッテリBの出力電圧が上記の特定電圧範囲(11.5V〜13.0V)内の例えば12Vの場合では、バッテリBの出力電圧(12V)のうちの測定電圧レンジ(10V〜15V)内に含まれる分(2V分)と基準電圧Vrefの誤差(例えば±1%とする)との積で計算されるので、±20mVとなる。これらのAD変換に起因する測定誤差だけで、電圧測定装置100の測定誤差は、15mV+20mV=35mVとなり、所要の測定誤差20mV程度以内に収まらない(実際には、回路素子(抵抗R10,R20およびツェナダイオードD20,D10)のばらつきに起因する測定誤差もあるので、電圧測定装置100Bの測定誤差は、実際はもっと大きくなる)。これらの計算結果から、電圧測定装置100Bは、バッテリBの出力電圧範囲(例えば0V〜17V)のうちの、AD変換器103の基準電圧Vrefの基準電圧範囲(例えば0V〜5V)の幅より狭い幅の特定電圧範囲(例えばほぼ11.5V〜13.0V)を精度良く(例えば測定誤差20mV程度以内の精度で)測定できない事がわかる。
In other words, the measurement error due to the AD resolution includes the AD resolution (in this case, the measurement voltage range of approximately 10V to 15V is measured with 10 bits, and is approximately 5 mV / LSB), and the AD conversion error (for example, ±±). 3LSB), which is ± 15 mV. Further, the measurement error caused by the error of the reference voltage Vref is the output voltage (12V) of the battery B when the output voltage of the battery B is, for example, 12V within the specific voltage range (11.5V to 13.0V). Is calculated by the product of the amount (2V) included in the measured voltage range (10V to 15V) and the error (for example, ± 1%) of the reference voltage Vref, so that ± 20 mV. The measurement error of the voltage measuring apparatus 100 is only 15 mV + 20 mV = 35 mV due to the measurement error due to these AD conversions, and does not fall within the required measurement error of about 20 mV (in practice, circuit elements (resistors R10, R20 and Zener). Since there is also a measurement error due to variations in the diodes D20, D10), the measurement error of the
そこで、この発明の課題は、測定対象とする電源の出力電圧範囲のうちの、使用するAD変換器の基準電圧の基準電圧範囲の幅より狭い幅の特定電圧範囲内の電圧を精度良く測定できる電圧測定装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to accurately measure a voltage within a specific voltage range having a width narrower than the width of the reference voltage range of the reference voltage of the AD converter to be used in the output voltage range of the power source to be measured. The object is to provide a voltage measuring device.
上記課題を解決する為に、請求項1に記載の発明は、測定対象とする電源の出力電圧範囲のうちの、使用するAD変換器の基準電圧の基準電圧範囲の幅より狭い幅の特定電圧範囲内の電圧を測定する電圧測定装置であって、前記電源の出力電圧範囲内から前記特定電圧範囲を切り出してその特定電圧範囲内の電圧を出力する切出回路と、前記切出回路により切り出された前記特定電圧範囲を前記基準電圧の基準電圧範囲に対応する様に増幅する増幅回路と、前記増幅回路による前記特定電圧範囲の増幅に対応して変圧した前記電圧から、前記切出回路に入力された前記電源電圧のAD変換値を求める前記AD変換器と、を備えるものである。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
請求項2に記載の発明は、予め設定された複数の既知電圧の電圧値および予め前記切出回路と前記増幅回路を介して入力されて前記AD変換器によりAD変換されて求められた前記複数の既知電圧のAD変換値とを用いて、前記AD変換器により求められた前記電源電圧のAD変換値に含まれる測定誤差を除去する補正を行う補正手段を更に備えるものである。 According to a second aspect of the present invention, the voltage values of a plurality of preset known voltages and the plurality of values obtained by AD conversion by the AD converter, which are input in advance through the cut-out circuit and the amplifier circuit. And a correction means for performing correction to remove a measurement error included in the AD conversion value of the power supply voltage obtained by the AD converter using the AD conversion value of the known voltage.
請求項1に記載の発明によれば、電源の出力電圧範囲内からAD変換器の基準電圧の基準電圧範囲の幅より狭い幅の特定電圧範囲を切り出して、その特定電圧範囲を前記基準電圧範囲に対応する様に増幅して電圧測定するので、(1)前記基準電圧範囲の幅より狭い幅の特定電圧範囲に対しても比較的高いAD分解能で電圧測定でき、これによりAD分解能に起因する測定誤差を低減できると共に、(2)測定電圧レンジを、測定しようとする前記特定電圧範囲より広くなる事を防止でき、これによりAD変換器の基準電圧の誤差に起因する測定誤差を低減でき、これら(1)(2)より、測定対象とする電源の出力電圧範囲のうちの、使用するAD変換器の基準電圧の基準電圧範囲の幅より狭い幅の特定電圧範囲内の電圧を精度良く測定できる。 According to the first aspect of the present invention, a specific voltage range having a width narrower than the width of the reference voltage range of the reference voltage of the AD converter is cut out from the output voltage range of the power supply, and the specific voltage range is extracted from the reference voltage range. (1) Voltage measurement can be performed with a relatively high AD resolution even for a specific voltage range narrower than the width of the reference voltage range, thereby resulting in the AD resolution. Measurement error can be reduced, and (2) the measurement voltage range can be prevented from becoming wider than the specific voltage range to be measured, thereby reducing the measurement error caused by the reference voltage error of the AD converter, From these (1) and (2), the voltage within a specific voltage range narrower than the width of the reference voltage range of the reference voltage of the AD converter to be used is accurately measured in the output voltage range of the power source to be measured. so That.
請求項2に記載の発明によれば、予め設定された複数の既知電圧の電圧値と予め切出回路および増幅回路を介して入力されてAD変換器によりAD変換されて求められた前記複数の既知電圧のAD変換値とを用いて、前記AD変換器により求められた電源電圧のAD変換値に含まれる測定誤差を除去する補正を行うので、AD分解能に起因する測定誤差や基準電圧の誤差に起因する測定誤差だけでなく、回路素子に起因する測定誤差も削減できて、特定電圧範囲内の電圧をより精度良く測定できる。 According to the second aspect of the present invention, the voltage values of a plurality of known voltages that are set in advance and the plurality of voltages that are obtained through AD conversion by an AD converter that are input in advance through a cut-out circuit and an amplifier circuit. Since the correction for removing the measurement error included in the AD conversion value of the power supply voltage obtained by the AD converter is performed using the AD conversion value of the known voltage, the measurement error and the reference voltage error caused by the AD resolution are performed. In addition to the measurement error caused by the measurement error, the measurement error caused by the circuit element can be reduced, and the voltage within the specific voltage range can be measured with higher accuracy.
<実施の形態>
この実施の形態に係る電圧測定装置1は、図1の様に、例えば車両用のバッテリ(電源)Bを測定対象とし、そのバッテリBの出力電圧範囲(例えば0V〜17V)のうちの、使用するAD変換器3の基準電圧Vref(例えば5V)の基準電圧範囲(0V〜5V)の幅より狭い幅の特定電圧範囲(例えば11.5V〜13.0V)内の電圧を測定するものである。この電圧測定装置1は、バッテリBの出力端と着脱自在に接続する端子Tと、バッテリBの出力電圧範囲内から前記特定電圧範囲を切り出してその特定電圧範囲内のバッテリ電圧を出力する切出回路5と、切出回路5により切り出された前記特定電圧範囲を基準電圧Vrefの前記基準電圧範囲に対応する様に増幅する増幅回路7と、増幅回路7による前記特定電圧範囲の増幅に対応して変圧したバッテリ電圧に基づき切出回路5に入力されたバッテリ電圧のAD変換値を求めるAD変換器3とを備える。即ち、この電圧測定装置1は、その測定電圧レンジが測定しようとする前記特定電圧範囲と一致する様に構成されている。
<Embodiment>
As shown in FIG. 1, the
尚、ここでは、切出回路5は、切り出した前記特定電圧範囲をその下限電圧が0Vとなる様に電圧シフトしてから増幅回路7に出力し、増幅回路7は、その様に電圧シフトされた前記特定電圧範囲を基準電圧Vrefの前記基準電圧範囲に対応する様に増幅する。
Here, the cut-out
切出回路5は、ツェナダイオードD1,D2と抵抗R1,R2とを備えて構成される。ツェナダイオードD1は、端子Tに逆方向接続される。抵抗R1は、ツェナダイオードD1と接地点との間に介装接続される。抵抗R2は、各回路素子D1,R1間の中間点と増幅回路7の後述のオペアンプPの+入力端子T+との間に介装接続される。ツェナダイオードD2は、+入力端子T+と抵抗R2との間の中間点と接地点との間に逆方向に介装接続される。
The cut-out
この切出回路5では、ツェナダイオードD1により、バッテリBの出力電圧範囲(0V〜17V)内からそのツェナ電圧(例えば11.5V)以上の第1電圧範囲(11.5V〜17V)が切り出され、その第1電圧範囲内のバッテリ電圧だけが出力される。そして、抵抗R1により、その切り出された第1電圧範囲内の電圧が当該第1電圧範囲の下限電圧(11.5V)が0Vに電圧シフトされる様に電圧シフトされる。即ち、抵抗R1により第1電圧範囲(11.5V〜17V)が0Vを下限電圧とする第2電圧範囲(0V〜5.5V)に電圧シフトされる。そして、ツェナダイオードD2により、その電圧シフトされて得られた第2電圧範囲(0V〜5.5V)内からそのツェナ電圧(例えば1.5V)以下の第3電圧範囲(0V〜1.5V)が切り出され、その第3電圧範囲内の電圧だけが増幅回路7のオペアンプPの+入力端子T+に出力される。即ち、大雑把に言えば、この切出回路5では、図2の様に、ツェナダイオードD1,D2によりバッテリBの出力電圧範囲(0V〜17V)内から特定電圧範囲(11.5V〜13.0V)が切り出されてその特定電圧範囲内のバッテリ電圧だけが入力され、抵抗R1によりその特定電圧範囲(11.5V〜13.0V)内の電圧が第3電圧範囲(0V〜1.5V)内の電圧に電圧シフトされて増幅回路7に出力される。
In this
増幅回路7は、オペアンプPと抵抗R3,R4とを備えて構成される。オペアンプPは、その+入力端子T+が各回路素子R2,D2間に接続され、その−入力端子T−が抵抗R3を介して接地点に接続され、その出力端子ToutがAD変換器3の入力端子Tinに接続されると共に抵抗R4を介してその−入力端子T−に接続される。
The
この増幅回路7では、オペアンプPにより、図2の様に、切出回路5により切り出され電圧シフトして得られた第3電圧範囲(0V〜1.5V)が基準電圧Vrefの基準電圧範囲(0V〜5V)に対応する様に(即ち第3電圧範囲の下限電圧0V(上限電圧1.5V)が基準電圧Vrefの基準電圧範囲の下限電圧0V(上限電圧5V)に対応する様に)増幅され、その第3電圧範囲の増幅に対応して変圧したバッテリ電圧がその出力端子ToutからAD変換器3の入力端子Tinに出力される。
In the
AD変換器3は、例えばCPU9に内蔵されて構成される。このAD変換器3は、その入力端子Tinに入力された基準電圧Vrefの基準電圧範囲(0V〜5V)内の電圧を所定のビット数(例えば10ビット)のAD分解能でAD変換する機能を有する。ここでは、基準電圧Vrefの基準電圧範囲(0V〜5V)には、各回路5,7によりバッテリBの出力電圧範囲(0V〜17V)内の特定電圧範囲(11.5V〜13.0V)が切り出され増幅されて対応付けられているので、AD変換器3によりバッテリBの出力電圧範囲(0V〜17V)内の特定電圧範囲(11.5V〜13.0V)内の電圧が前記所定のビット数のAD分解能でAD変換される。
The
この様に構成された電圧測定装置1の測定誤差(AD分解能に起因する測定誤差および基準電圧Vrefの誤差に起因する測定誤差)を上記の数値設定の下で(即ち、バッテリBの出力電圧範囲を0V〜17Vとし、特定電圧範囲(即ち測定電圧レンジ)を11.5V〜13.0Vとし、基準電圧Vrefを5V(従って基準電圧範囲を0V〜5V)とし、AD変換器3のAD分解能のビット数を10ビットとした場合で)計算すると以下の様になる。
The measurement error (measurement error caused by the AD resolution and measurement error caused by the error of the reference voltage Vref) of the
即ち、AD分解能に起因する測定誤差は、AD分解能(この場合11.5V〜13.0Vの測定電圧レンジを10ビットで測定するので約1.5mV/LSBとなる)とAD変換器3のAD変換誤差(例えば±3LSBとする)との積で計算されるので、±約4.5mVとなる。また、基準電圧Vrefの誤差に起因する測定誤差は、バッテリBの出力電圧が測定電圧レンジ(11.5V〜13.0V)内の例えば12Vの場合では、バッテリBの出力電圧(12V)のうちの測定電圧レンジ(11.5V〜13.0V)内に含まれる分(0.5V分)と基準電圧Vrefの誤差(例えば±1%とする)との積で計算されるので、±5mVとなる。従って、電圧測定装置1のAD変換に起因する測定誤差は、これらの測定誤差の和なので、4.5mV+5mV=9.5mVとなり、所要の測定誤差20mV以内に収まる。これらの計算結果から、電圧測定装置1は、バッテリBの出力電圧範囲(例えば0V〜17V)のうちの、AD変換器103の基準電圧Vrefの基準電圧範囲(例えば0V〜5V)の幅より狭い幅の特定電圧範囲(例えばほぼ11.5V〜13.0V)を精度良く(例えば測定誤差20mV程度以内の精度で)測定できる事がわかる。
That is, the measurement error caused by the AD resolution is the AD resolution (in this case, the measurement voltage range of 11.5 V to 13.0 V is measured with 10 bits, and thus is about 1.5 mV / LSB) and the
以上の様に構成された電圧測定装置1によれば、バッテリBの出力電圧範囲(例えば0V〜17V)内からAD変換器3の基準電圧Vrefの基準電圧範囲(例えば0V〜5V)の幅より狭い幅の特定電圧範囲(例えば11.5V〜13.0V)を切り出して、その特定電圧範囲を前記基準電圧範囲に対応する様に増幅して電圧測定するので、(1)基準電圧Vrefの前記基準電圧範囲の幅より狭い幅の特定電圧範囲に対しても比較的高いAD分解能で電圧測定でき、これによりAD分解能に起因する測定誤差を低減できると共に、(2)測定電圧レンジを、測定しようとする前記特定電圧範囲より広くなる事を防止でき、これによりAD変換器3の基準電圧Vrefの誤差に起因する測定誤差を低減でき、これら(1)(2)より、測定対象とするバッテリBの出力電圧範囲のうちの、使用するAD変換器3の基準電圧Vrefの基準電圧範囲の幅より狭い幅の特定電圧範囲内の電圧を精度良く測定できる。
According to the
<変形例>
この変形例の電圧測定装置1Bは、図3の様に、上記の実施の形態において、更に、予め設定された複数(ここでは2つ)の既知電圧の既知電圧値(測定誤差を含まない電圧値)(例えばV1,V2)と予め各回路5,7を介して入力されてAD変換器3によりAD変換されて求められた前記複数の既知電圧のAD変換値(測定誤差を含む電圧値)(例えばAD1,AD2)とを用いて、AD変換器3により求められたバッテリBの出力電圧のAD変換値ADbatに含まれる測定誤差を除去する補正を行って、バッテリBの出力電圧に対する測定誤差を含まない電圧値Vbatを求める補正回路11と、前記複数の既知電圧の既知電圧値V1,V2およびAD変換値AD1,AD2を記憶する記憶装置(例えばEEPROM)13とを備えて構成される。ここでは、補正回路11は、CPU9に内蔵されて構成される。
<Modification>
As shown in FIG. 3, the
電圧測定装置1Bは、例えば外部からの操作により通常の電圧測定を行う測定モードと、記憶装置13への前記複数の既知電圧のAD変換値AD1,AD2の記憶を行う設定モードとに一定の手順をふむことにより切り替えられる様に構成される。
The
電圧測定装置1Bは、上記の設定モードにおいて、図4の様に、端子Tに当該電圧測定装置1Bの測定電圧レンジ(例えば11.5V〜13.0V)に含まれる既知電圧値V1,V2の電圧を出力する定電圧電源B1,B2が順次接続されると、その各接続に応じて入力端子Tinから得られる増幅回路7からの出力電圧(即ち各定電圧電源B1,B2からの出力電圧)のAD変換値AD1,AD2を上記の実施の形態の場合と同様にして求め、その求めた各AD変換値AD1,AD2を記憶装置13に予め設定された各既知電圧値V1,V2に対応付けて記憶装置13に記憶する。これにより、記憶装置13に前記複数の既知電圧のAD変換値AD1,AD2が設定される。
In the above setting mode, the
また、電圧測定装置1Bは、上記の測定モードにおいて、図3の様に、端子TにバッテリBが接続されると、その接続に応じて入力端子Tinから得られる増幅回路7からの出力電圧(即ちバッテリBからの出力電圧)のAD変換値ADbatを上記の実施の形態の場合と同様にして求め、その求めたAD変換値ADbatを補正回路11に出力する。
Further, in the above measurement mode, when the battery B is connected to the terminal T in the above measurement mode, the
補正回路11は、AD変換器3により求められたAD変換値ADbatから、記憶装置13に設定された前記複数の既知電圧の既知電圧値V1,V2およびAD変換値AD1,AD2を用いて、バッテリBの出力電圧に対する測定誤差を含まない電圧値Vbatを求める。
The
より詳細には、補正回路11は、図5を参照して、記憶装置13に設定された前記複数の既知電圧の既知電圧値(測定誤差を含まない電圧値)V1,V2およびAD変換値(測定誤差を含む電圧値)AD1,AD2から、図3の直線S(AD変換値ADbatと測定誤差を含まない電圧値Vbatとの対応関係を直線で近似した線)を表した下記の式(1)を求め、その求めた式(1)を用いて、AD変換器3により求められたAD変換値ADbatからバッテリBの出力電圧に対する測定誤差を含まない電圧値Vbatを求める。
More specifically, referring to FIG. 5, the
以上の様に構成された電圧測定装置1Bによれば、予め設定された複数(例えば2つ)の既知電圧の既知電圧値V1,V2および予め各回路5,7を介して入力されてAD変換器3によりAD変換されて求められた前記複数の既知電圧のAD変換値AD1,AD2を用いて、AD変換器3により求められたバッテリ電圧のAD変換値ADbatに含まれる測定誤差を除去する補正を行うので、AD分解能に起因する測定誤差や基準電圧Vrefの誤差に起因する測定誤差だけでなく、回路素子D1,D2,R1,R2,R3,R4,Pに起因する測定誤差も除去できて、バッテリBの出力電圧範囲のうちの特定電圧範囲内の電圧をより精度良く測定できる。
According to the
1 電圧測定装置
3 AD変換器
5 切出回路
7 増幅回路
9 CPU
11 補正回路
13 記憶装置
ADbat バッテリの出力電圧のAD変換値
AD1,AD2 既知電圧のAD変換値
B バッテリ(電源)
Vref 基準電圧
V1,V2 既知電圧の電圧値
Vbat バッテリの出力電圧の測定誤差を含まない電圧値
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Vref Reference voltage V1, V2 Voltage value of known voltage Vbat Voltage value not including measurement error of battery output voltage
Claims (2)
前記電源の出力電圧範囲内から前記特定電圧範囲を切り出してその特定電圧範囲内の電圧を出力する切出回路と、
前記切出回路により切り出された前記特定電圧範囲を前記基準電圧の基準電圧範囲に対応する様に増幅する増幅回路と、
前記増幅回路による前記特定電圧範囲の増幅に対応して変圧した前記電圧から、前記切出回路に入力された前記電源電圧のAD変換値を求める前記AD変換器と、
を備えることを特徴とする電圧測定装置。 A voltage measuring device that measures a voltage within a specific voltage range having a width narrower than a reference voltage range of a reference voltage of an AD converter to be used in an output voltage range of a power source to be measured,
A cut-out circuit that cuts out the specific voltage range from the output voltage range of the power supply and outputs a voltage within the specific voltage range;
An amplifying circuit for amplifying the specific voltage range cut out by the cut-out circuit so as to correspond to a reference voltage range of the reference voltage;
The AD converter for obtaining an AD conversion value of the power supply voltage input to the extraction circuit from the voltage transformed corresponding to amplification of the specific voltage range by the amplifier circuit;
A voltage measuring device comprising:
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