JP2012122781A - Resistance measurement device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、測定対象に交流定電流を供給すると共にこの交流定電流の供給に起因して測定対象に発生する電圧信号を同期整流し、この同期整流によって得られた直流電圧の電圧値と交流定電流の電流値とに基づいて測定対象の抵抗値を測定する抵抗測定装置に関するものである。 The present invention supplies an AC constant current to an object to be measured and synchronously rectifies a voltage signal generated in the object to be measured due to the supply of the AC constant current, and the voltage value of the DC voltage obtained by the synchronous rectification and the AC The present invention relates to a resistance measuring device that measures a resistance value of a measurement object based on a current value of a constant current.
この種の抵抗測定装置として、下記特許文献1に開示された抵抗測定モードで動作可能な電流測定装置(以下、抵抗測定装置という)が知られている。この抵抗測定装置は、交流定電流源、コンデンサ、交流アンプ、同期整流回路、A/D変換器およびCPUを備えている。
As this type of resistance measurement device, a current measurement device (hereinafter referred to as a resistance measurement device) operable in a resistance measurement mode disclosed in
この抵抗測定装置では、交流定電流源が、一定の周波数の交流定電流を被測定対象(以下、「測定対象ともいう)に供給する。この交流定電流の供給によって測定対象に発生する電圧降下は、電圧検出端子において電圧信号として検出される。次いで、コンデンサは、検出される電圧信号から交流成分のみを取り出し(直流分を阻止し)、交流アンプが、コンデンサから出力される信号を適宜増幅し、同期整流回路が、この増幅された交流信号を入力すると共に、交流定電流の周波数の半周期ごとにこの交流信号を反転させて平均化することにより、測定対象の直流抵抗分に比例した同期整流出力(直流電圧)を生成する。続いて、A/D変換器がこの同期整流出力をデジタルデータに変換し、CPUがこのデジタルデータに基づいて測定対象の直流抵抗を算出する。 In this resistance measuring apparatus, an AC constant current source supplies an AC constant current having a constant frequency to an object to be measured (hereinafter also referred to as “measurement object”. Voltage drop generated in the measurement object due to the supply of the AC constant current. Is detected as a voltage signal at the voltage detection terminal, and then the capacitor extracts only the AC component from the detected voltage signal (blocks the DC component), and the AC amplifier appropriately amplifies the signal output from the capacitor. The synchronous rectifier circuit receives the amplified AC signal, and inverts and averages the AC signal every half cycle of the frequency of the AC constant current, thereby proportional to the DC resistance component to be measured. A synchronous rectified output (DC voltage) is generated, and then the A / D converter converts the synchronous rectified output into digital data, and the CPU converts the measurement rectified output based on the digital data. To calculate the DC resistance.
ところが、上記の抵抗測定装置には、以下の解決すべき課題が存在している。すなわち、この抵抗測定装置では、同期整流回路が、入力した交流信号を交流定電流の周波数の半周期ごとに反転させることにより、具体的には、例えば図9に示すように、入力した交流信号S1を反転させて反転交流信号S2を生成する。次いで、交流定電流に同期した同期信号Stに基づき、同期信号StがHighレベル(同期信号Stの前半の半周期T1)のときには、交流信号S1を出力し、Lowレベル(同期信号Stの後半の半周期T2)のときには、反転交流信号S2を出力することにより、同期整流信号Sreを生成する。続いて、この同期整流信号Sreを平均化して、同期整流電圧(直流電圧)Vrを生成する。この場合、この同期整流電圧Vrは、同期信号Stと交流信号S1とがほぼ同期しているとき(位相差が少ないとき)には、測定対象の直流抵抗分に比例した電圧となることから、この同期整流電圧Vrに基づいて、測定対象の直流抵抗(純抵抗)が測定される。 However, the resistance measuring apparatus has the following problems to be solved. That is, in this resistance measuring apparatus, the synchronous rectifier circuit inverts the input AC signal every half cycle of the frequency of the AC constant current, and specifically, for example, as shown in FIG. The inverted AC signal S2 is generated by inverting S1. Next, based on the synchronization signal St synchronized with the AC constant current, when the synchronization signal St is at the High level (the first half cycle T1 of the synchronization signal St), the AC signal S1 is output and the Low level (the second half of the synchronization signal St) is output. In the half cycle T2), the synchronous rectification signal Sre is generated by outputting the inverted AC signal S2. Subsequently, the synchronous rectification signal Sre is averaged to generate a synchronous rectification voltage (DC voltage) Vr. In this case, the synchronous rectified voltage Vr becomes a voltage proportional to the DC resistance component to be measured when the synchronization signal St and the AC signal S1 are substantially synchronized (when the phase difference is small). Based on the synchronous rectified voltage Vr, the DC resistance (pure resistance) to be measured is measured.
しかしながら、例えば、純抵抗にインダクタンス成分が直列に接続されている測定対象においては、この測定対象に供給している交流定電流と、この測定対象に発生する電圧降下に基づいて生成されて同期整流回路に入力される交流信号との間、つまり、同期信号Stと交流信号S1との間に図10に示すように位相差が生じ、特に、測定すべき純抵抗がインダクタンス成分に対して小さいとき(インダクタンス成分の影響が大きいとき)には、同図に示すように、この位相差が90°に近くなる。この状態においては、同期整流信号Sreは、同期信号Stの一周期のうちの前半の半周期T1においては、正側部分A1の積分値と負側部分A2の積分値(斜線を付した部分を参照)とがほぼ同じになり、また後半の半周期T2においても、正側部分A3の積分値と負側部分A4の積分値(斜線を付した部分を参照)とがほぼ同じになるため、この同期整流信号Sreを平均化して得られる同期整流電圧Vrは極めてゼロボルトに近い値となる。 However, for example, in a measurement object in which an inductance component is connected in series to a pure resistance, a synchronous rectification is generated based on an AC constant current supplied to the measurement object and a voltage drop generated in the measurement object. As shown in FIG. 10, there is a phase difference between the AC signal input to the circuit, that is, between the synchronization signal St and the AC signal S1, and particularly when the pure resistance to be measured is small with respect to the inductance component. When the influence of the inductance component is large, this phase difference is close to 90 ° as shown in FIG. In this state, the synchronous rectification signal Sre has an integral value of the positive-side portion A1 and an integral value of the negative-side portion A2 (the hatched portion in the first half cycle T1 of one cycle of the synchronization signal St. And the integrated value of the positive side portion A3 and the integrated value of the negative side portion A4 (see the shaded portion) are substantially the same in the latter half cycle T2. The synchronous rectification voltage Vr obtained by averaging the synchronous rectification signal Sre has a value very close to zero volts.
これにより、例えば、接地抵抗検査のときのように、測定した測定対象の抵抗値(測定地点の接地抵抗)と、予め規定されたしきい値とを比較して、測定した抵抗値がしきい値を超えるときには不良であり、測定した抵抗値がしきい値以下のときには正常であると判別する検査において、本来の純抵抗が大きいために不良と判別すべき測定対象の抵抗値を、正常であると判別する虞があるという解決すべき課題が存在している。なお、同様の課題は、純抵抗にキャパシタンス成分が接続されている測定対象においても発生する。 Thus, for example, as in the case of the ground resistance test, the measured resistance value (the ground resistance at the measurement point) is compared with a predetermined threshold value, and the measured resistance value is the threshold value. If the measured resistance value is below the threshold value, the test object is determined to be normal. There is a problem to be solved that there is a risk of discriminating that it exists. Similar problems also occur in a measurement object in which a capacitance component is connected to a pure resistance.
本発明は、かかる課題を解決すべくなされたものであり、インダクタンス成分やキャパシタンス成分が純抵抗成分に接続されている測定対象の純抵抗値を誤測定する事態を回避し得る抵抗測定装置を提供することを主目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and provides a resistance measuring device capable of avoiding an erroneous measurement of a pure resistance value of a measurement object in which an inductance component or a capacitance component is connected to a pure resistance component. The main purpose is to do.
上記目的を達成すべく請求項1記載の抵抗測定装置は、測定対象に交流電流を供給する電流供給部と、前記交流電流と同一周波数で、かつ位相が一致した同期信号を出力する信号出力部と、前記交流電流が前記測定対象に流れているときに当該測定対象の両端間に発生する交流信号を検出して出力する電圧検出部と、前記同期信号および前記交流信号を入力して、当該同期信号の半周期毎に当該交流信号を反転させて出力することによって同期整流信号を生成すると共に、当該同期整流信号を平滑して同期整流電圧として出力する同期整流部と、前記同期整流電圧に基づいて前記測定対象の純抵抗を表示する表示部とを備えた抵抗測定装置であって、前記同期整流部は、前記同期整流信号の波形のうちの前記同期信号の前半の半周期および後半の半周期のうちの少なくとも一方における波形についての予め規定された極性側の振幅を当該極性側の交流信号の最大振幅よりも小さい規定値以下に制限する。
In order to achieve the above object, the resistance measuring apparatus according to
また、請求項2記載の抵抗測定装置は、請求項1記載の抵抗測定装置において、前記表示部は、目盛が表示された表示パネル上において前記同期整流電圧に基づいて指針を駆動して前記純抵抗を指し示すアナログメータで構成されている。
The resistance measurement device according to
また、請求項3記載の抵抗測定装置は、請求項1記載の抵抗測定装置において、前記同期整流電圧を電圧データに変換するA/D変換部と、前記電圧データで表される前記交流信号の電圧値と前記交流電流の電流値とに基づいて前記測定対象の純抵抗を算出すると共に、当該算出した純抵抗を前記表示部に表示させる処理部とを備えている。
The resistance measuring device according to
また、請求項4記載の抵抗測定装置は、請求項1から3のいずれかに記載の抵抗測定装置において、前記同期整流部は、入力した前記交流信号を反転して反転交流信号として出力する反転回路と、入力した当該交流信号および当該反転交流信号を前記同期信号の半周期毎に交互に出力することによって前記同期整流信号を生成する切替回路と、当該同期整流信号を平滑して前記同期整流電圧を生成する平滑回路とを備え、前記反転回路における前記予め規定された極性側の電源電圧の絶対値が前記規定値に規定されている。
Further, the resistance measuring device according to
また、請求項5記載の抵抗測定装置は、請求項1から3のいずれかに記載の抵抗測定装置において、前記同期整流部は、入力した前記交流信号を反転して反転交流信号として出力する反転回路と、当該交流信号および当該反転交流信号の少なくとも一方の信号についての前記予め規定された極性側の振幅を前記規定値以下に制限して出力する電圧制限回路と、当該電圧制限回路から出力された前記一方の信号、並びに前記交流信号および前記反転交流信号のうちの他方を前記同期信号の半周期毎に交互に出力することによって前記同期整流信号を生成する切替回路と、当該同期整流信号を平滑して前記同期整流電圧を生成する平滑回路とを備えている。
Further, the resistance measurement device according to
また、請求項6記載の抵抗測定装置は、請求項1から3のいずれかに記載の抵抗測定装置において、前記同期整流部は、入力した前記交流信号を反転して反転交流信号として出力する反転回路と、入力した当該交流信号および当該反転交流信号を前記同期信号の半周期毎に交互に出力することによって前記同期整流信号を生成する切替回路と、当該同期整流信号における前記予め規定された極性側の振幅を前記規定値以下に制限して出力する電圧制限回路と、当該電圧制限回路から出力される前記同期整流信号を平滑して前記同期整流電圧を生成する平滑回路とを備えている。
Moreover, the resistance measuring device according to
請求項1記載の抵抗測定装置では、同期整流部が、同期整流信号の波形のうちの同期信号の前半の半周期および後半の半周期のうちの少なくとも一方における波形についての予め規定された極性側の振幅をその極性側の交流信号の最大振幅よりも小さい規定値以下に制限する。
2. The resistance measuring apparatus according to
したがって、この抵抗測定装置によれば、測定対象に含まれているインダクタンス成分などが純抵抗に比べて十分に小さく、交流信号が同期信号にほぼ同期した状態となっているときには、測定対象の抵抗値を正確に測定可能としつつ、測定対象に含まれているインダクタンス成分などの純抵抗に対する影響が大きくなり、同期信号に対する交流信号の位相がずれて、両信号間の位相差がほぼ90°になっている状態であっても、本来ゼロオームではない測定対象の純抵抗の抵抗値をゼロオームに近い値として誤測定する事態を確実に回避することができる。 Therefore, according to this resistance measurement apparatus, when the inductance component included in the measurement target is sufficiently smaller than the pure resistance and the AC signal is almost synchronized with the synchronization signal, the resistance of the measurement target While the value can be measured accurately, the influence on the pure resistance such as the inductance component included in the measurement object is increased, the phase of the AC signal is shifted from the synchronization signal, and the phase difference between the two signals is approximately 90 °. Even in this state, it is possible to reliably avoid a situation in which the resistance value of the pure resistance to be measured which is not originally zero ohms is erroneously measured as a value close to zero ohms.
また、請求項2記載の抵抗測定装置によれば、測定対象の抵抗値を表示する表示部をアナログメータで構成したことにより、簡易な構成で抵抗値を表示させることができる。 According to the resistance measuring apparatus of the second aspect, since the display unit for displaying the resistance value of the measurement object is configured by the analog meter, the resistance value can be displayed with a simple configuration.
また、請求項3記載の抵抗測定装置によれば、同期整流電圧を電圧データに変換するA/D変換部と、電圧データで表される交流信号の電圧値と交流電流の電流値とに基づいて測定対象の純抵抗を算出して表示部に表示させる処理部を備えたことにより、表示部をLCDなどのデジタル表示器で構成することができ、測定した抵抗値を確認の容易な数値で表示させることができる。 Further, according to the resistance measuring apparatus of the third aspect, the A / D converter that converts the synchronous rectified voltage into voltage data, the voltage value of the AC signal represented by the voltage data, and the current value of the AC current are used. By providing a processing unit that calculates the pure resistance to be measured and displays it on the display unit, the display unit can be configured with a digital display such as an LCD, and the measured resistance value can be easily confirmed. Can be displayed.
また、請求項4記載の抵抗測定装置によれば、同期整流部の反転回路に対して作動電圧として供給される電源電圧のうちの予め規定された極性側の電源電圧の絶対値を規定値に規定することにより、特別な回路を追加することなく、同期整流信号の波形のうちの同期信号の前半の半周期および後半の半周期のうちの一方における波形についての振幅を規定値以下に制限して、本来ゼロオームではない測定対象の純抵抗の抵抗値をゼロオームに近い値として誤測定する事態を確実に回避することができる。 According to the resistance measuring apparatus of the fourth aspect, the absolute value of the power supply voltage on the polarity side defined in advance among the power supply voltages supplied as the operating voltage to the inverting circuit of the synchronous rectification unit is set to the specified value. By defining, the amplitude of the waveform in one of the first half cycle and second half cycle of the synchronous signal of the synchronous rectification signal waveform is limited to the specified value or less without adding a special circuit. Thus, it is possible to reliably avoid a situation in which the resistance value of the pure resistance to be measured that is not originally zero ohms is erroneously measured as a value close to zero ohms.
また、請求項5記載の抵抗測定装置によれば、反転回路、切替回路および平滑回路という同期整流部の基本構成に、交流信号および反転交流信号の少なくとも一方の信号についての予め規定された極性側の振幅を規定値以下に制限して出力する電圧制限回路を追加するという簡単な構成により、本来ゼロオームではない測定対象の純抵抗の抵抗値をゼロオームに近い値として誤測定する事態を確実に回避することができる。
According to the resistance measuring device of
また、請求項6記載の抵抗測定装置によれば、反転回路、切替回路および平滑回路という同期整流部の基本構成に、同期整流信号における予め規定された極性側の振幅を規定値以下に制限して出力する電圧制限回路を追加するという簡単な構成により、平滑回路から出力される同期整流電圧の電圧値をより高めることができるため、本来ゼロオームではない測定対象の純抵抗の抵抗値をゼロオームに近い値として誤測定する事態をより一層確実に回避することができる。 According to the resistance measuring device of the sixth aspect, the basic polarity of the synchronous rectification unit such as the inverting circuit, the switching circuit, and the smoothing circuit is limited to a predetermined polarity side amplitude in the synchronous rectification signal below a predetermined value. The voltage value of the synchronous rectified voltage output from the smoothing circuit can be further increased by adding a voltage limiting circuit that outputs the output voltage, so the resistance value of the pure resistance to be measured, which is not originally zero ohms, is reduced to zero ohms. The situation of erroneous measurement as a close value can be avoided more reliably.
以下、添付図面を参照して、抵抗測定装置の実施の形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of a resistance measuring device will be described with reference to the accompanying drawings.
抵抗測定装置1は、図1に示すように、電流供給部2、電圧検出部3、同期整流部4、A/D変換部5、処理部6および表示部7を備え、測定対象8における純抵抗Rの抵抗値Rxを一例として四端子法によって測定する。
As shown in FIG. 1, the
電流供給部2は、予め規定された一定の電流値(既知)の交流電流I(つまり、交流定電流、本例では、振幅が一定の正弦波電流。以下では、交流定電流Iともいう。)を生成して、測定対象8に供給する。また、電流供給部2は、交流定電流Iと同一周波数で、かつ位相が一致した同期信号Stを生成して出力する。これにより、電流供給部2は、同期信号Stを出力する信号出力部としても機能する。電圧検出部3は、一例として、不図示の交流増幅回路で構成されて、交流定電流Iが供給されたときに測定対象8の両端間に発生する交流信号としての交流電圧Vを検出して出力する(本例では、交流信号S1として出力する)。
The
同期整流部4は、同期信号Stおよび交流信号S1を入力して、同期信号Stの半周期毎に交流信号S1を反転させて出力することによって同期整流信号Sreを生成すると共に、生成された同期整流信号Sreを平滑して同期整流電圧(直流電圧)Vrを出力する。これにより、同期整流部4は、同期検波回路として機能する。
The
本例では一例として、同期整流部4は、反転回路11、切替回路12および平滑回路13を備えて構成されている。反転回路11は、一例として、入力抵抗11aを介して反転入力端子に交流信号S1が入力されると共に、非反転入力端子が基準電位(グランド電位)に接続されて、入力抵抗11aの抵抗値と帰還抵抗11bの抵抗値とで規定される増幅率で交流信号S1を反転増幅して、反転交流信号S2として出力する演算増幅器11cを備えて構成されている。本例では、入力抵抗11aの抵抗値と帰還抵抗11bの抵抗値とが同一に規定されて、増幅率が1に規定されている。また、演算増幅器11cに対して作動電圧として供給される正電源電圧(正極性側の電源電圧)Vcおよび負電源電圧(負極性側の電源電圧)Vdのうちのいずれか一方(この例では、正電源電圧Vc)の絶対値が、交流信号S1の最大振幅よりも高い値に規定され、かつ他方(この例では、負電源電圧Vd)の絶対値が、交流信号S1の最大振幅よりも低い規定値(Vd1)に規定されている。つまり、負電源電圧Vdは、電圧値(−Vd1)に規定されている。
In this example, as an example, the
この構成により、反転回路11は、図2,3に示すように、入力した交流信号S1の負側の波形については、等倍で反転増幅して反転交流信号S2の正側の波形として出力する。一方、反転回路11は、入力した交流信号S1の正側の波形については、反転増幅して負極性の反転交流信号S2を生成する際に、絶対値が負電源電圧Vdの絶対値(規定値Vd1)以上となる増幅動作が制限されている。このため、反転回路11は、正極性側の波形が交流信号S1の負側の波形の反転波形となり、負極性側(予め規定された極性側)の波形の振幅が規定値(Vd1)以下に制限(リミット)された反転交流信号S2を生成して出力する。なお、負電源電圧Vdが上記の電圧値(−Vd1)に規定されている反転回路11では、出力される反転交流信号S2の負側の波形の振幅は、実際にはこの電圧値(−Vd1)の絶対値(つまり規定値(Vd1))よりも反転回路11の構成によって定まる値だけ若干小さい値以下に制限されるが、本例では発明の理解を容易にするため、規定値(Vd1)以下に制限されるものとして説明する。
With this configuration, as shown in FIGS. 2 and 3, the inverting
切替回路12は、同期信号Stに同期して、入力端子aに入力される交流信号S1と入力端子bに入力される反転交流信号S2とを、同期信号Stの半周期毎に交互に出力端子cから同期整流信号Sreとして出力する。
The switching
以上の構成により、同期整流部4は、交流信号S1を同期信号Stの半周期毎に反転させると共に、同期信号Stの後半の半周期における波形についての負極性側(予め規定された極性側)の振幅を負電源電圧Vd(予め規定された定電圧の一例)以下に制限して、同期整流信号Sreを出力する。
With the above configuration, the
平滑回路13は、一例としてローパスフィルタで構成されて、同期整流信号Sreを平滑することにより、図1,2,3に示すように、同期整流電圧Vrを出力する。この場合、同期整流電圧Vrは、図2に示すように、交流信号S1が同期信号Stに同期しているときには、電流供給部2から測定対象8に交流定電流Iが供給される構成と相まって、測定対象8の純抵抗Rの抵抗値Rxに比例した電圧となる。
The smoothing
A/D変換部5は、同期整流電圧Vrを入力すると共に、その電圧値の絶対値を示す電圧データDv(測定対象8の両端間に発生する交流電圧Vを示すデータでもある)に変換して、処理部6に出力する。処理部6は、CPUおよびメモリ(いずれも図示せず)を備えて構成されて、電圧データDvに基づいて測定対象8の純抵抗Rの抵抗値Rxを算出する。また、処理部6は、算出した純抵抗Rの抵抗値Rxを表示部7に表示させる。本例では一例として、表示部7は、数値表示可能なLCD(Liquid Crystal Display)などのデジタル表示器で構成されている。このため、処理部6は、純抵抗Rの抵抗値Rxを示す数値を表示部7の画面上に表示させる。
The A /
次に、抵抗測定装置1の動作について、図面を参照して説明する。
Next, operation | movement of the
この抵抗測定装置1では、電流供給部2が、測定対象8に対して交流定電流Iを供給すると共に、同期信号Stを生成して同期整流部4の切替回路12に出力する。この状態において、電圧検出部3が、測定対象8の両端間に発生する交流電圧Vを検出して、交流信号S1として出力する。
In the
同期整流部4では、反転回路11の演算増幅器11cが、上記したように負電源電圧Vdの絶対値が交流信号S1の最大振幅よりも低い電圧に規定された状態で、交流信号S1を反転増幅することにより、正極性側の波形が、交流信号S1の負極性側の波形の反転波形となり、負極性側の波形が、負電源電圧Vdで制限された交流信号S1の正極性側の波形の反転波形となる反転交流信号S2を生成して出力する(図2,3参照)。
In the
切替回路12は、同期信号Stに同期して入力端子aと入力端子bとを出力端子cに交互に接続することにより、入力端子aに入力される交流信号S1と入力端子bに入力される反転交流信号S2とを、同期信号Stの半周期毎に交互に出力端子cから同期整流信号Sreとして出力する。本例では一例として、切替回路12は、図2,3に示すように、同期信号StがHighレベル(同期信号Stの前半の半周期)T1のときには、交流信号S1を同期整流信号Sreとして出力し、Lowレベル(同期信号Stの後半の半周期)T2のときには、反転交流信号S2を同期整流信号Sreとして出力する。また、平滑回路13は、この同期整流信号Sreを平滑して、同期整流電圧Vrを出力する。次いで、A/D変換部5が、この同期整流電圧Vrを電圧データDvに変換し、処理部6が、この電圧データDvに基づいて純抵抗Rの抵抗値Rxを算出して、表示部7に表示させる。
The switching
この場合、本例では、反転回路11から出力される反転交流信号S2は、負極性側の波形の振幅が負電源電圧Vdの絶対値(規定値Vd1)で制限されているが、測定対象8に含まれているインダクタンス成分が純抵抗Rに比べて十分に小さい(インダクタンス成分の影響が極めて小さい)ときには、図2に示すように、交流信号S1が同期信号Stに同期する(つまり、交流信号S1および同期信号Stの位相が一致している。位相差がゼロとなっている)状態となっている。これにより、切替回路12から出力される同期整流信号Sreは、交流信号S1および反転交流信号S2の正側の波形のみが交互に同期整流信号Sreとして出力される(交流信号S1を全波整流したときと同じ波形の信号として出力される)。このため、同期整流部4から出力される同期整流電圧Vrは、測定対象8についての純抵抗Rの抵抗値Rxに比例した電圧となる。したがって、表示部7に表示されている抵抗値Rxを確認することにより、測定対象8の抵抗値Rxを正確に測定することが可能となる。
In this case, in this example, the inverted AC signal S2 output from the inverting
一方、測定対象8に含まれているインダクタンス成分の純抵抗Rに対する影響が大きくなり、例えば、図3に示すように、交流信号S1が同期信号Stに対してほぼ90°進んだ状態のときには、同期整流電圧Vrは測定対象8についての純抵抗Rの抵抗値Rxに比例した電圧とはならないため、測定対象8の抵抗値Rxを正確に測定することはできない。しかしながら、この状態であっても、本例では、反転交流信号S2の負極性側の波形の振幅が規定値Vd1に制限されているため(つまり、反転交流信号S2の負極性側の波形の最小値が電圧値−Vd1に制限されているため)、切替回路12から出力される同期整流信号Sreは、その波形のうちの同期信号Stの後半の半周期T2における波形(同期信号StがLowレベルのときの波形)についての予め規定された極性(負極性)での振幅だけが規定値Vd1以下に制限された状態となる。
On the other hand, the influence of the inductance component included in the
これにより、同期整流信号Sreは、同期信号Stの一周期のうちの前半の半周期T1においては、正側部分A1の積分値と負側部分A2の積分値(斜線を付した部分を参照)とがほぼ同じになるものの、後半の半周期T2においては、正側部分A3の積分値と負側部分A4の積分値(斜線を付した部分を参照)とが相違する状態(正側部分A3の積分値>負側部分A4の積分値)となる。このため、同期整流部4の平滑回路13から出力される同期整流電圧Vrは、正側部分A3の積分値から負側部分A4の積分値を減算した値を2で除した値となることから、図3に示すように、ゼロボルトでない電圧として出力される。したがって、この抵抗測定装置1では、測定対象8に含まれているインダクタンス成分の純抵抗Rに対する影響が大きいときには、測定対象8の純抵抗Rの抵抗値Rxについて正確には測定できないものの、本来ゼロオームではない測定対象8の純抵抗Rの抵抗値Rxがインダクタンス成分の影響を受けてゼロオームに近い値として測定される事態が回避されている。
As a result, the synchronous rectification signal Sre has an integral value of the positive side portion A1 and an integral value of the negative side portion A2 in the first half cycle T1 of one cycle of the synchronization signal St (see the hatched portion). Are substantially the same, but in the latter half cycle T2, the integral value of the positive side portion A3 and the integral value of the negative side portion A4 (see the hatched portion) are different (positive side portion A3). Integral value> integral value of negative portion A4). For this reason, the synchronous rectification voltage Vr output from the smoothing
このように、この抵抗測定装置1では、同期整流部4が、同期整流信号Sreの波形のうちの同期信号Stの後半の半周期T2における波形についての予め規定された極性(本例では負極性)の振幅を規定値Vd1(負電源電圧Vdの絶対値)以下に制限する。
Thus, in this
したがって、この抵抗測定装置1によれば、測定対象8に含まれているインダクタンス成分が純抵抗Rに比べて十分に小さく、交流信号S1が同期信号Stにほぼ同期した状態となっているときには、測定対象8の抵抗値Rxを正確に測定可能としつつ、測定対象8に含まれているインダクタンス成分の純抵抗Rに対する影響が大きくなり、同期信号Stに対する交流信号S1の位相がずれて、両信号St,S1間の位相差がほぼ90°になっている状態であっても、本来ゼロオームではない測定対象8の純抵抗Rの抵抗値Rxをゼロオームに近い値として誤測定する事態を確実に回避することができる。
Therefore, according to the
また、この抵抗測定装置1によれば、同期整流部4の反転回路11(具体的には、反転回路11の演算増幅器11c)に対して作動電圧として供給される正電源電圧Vcおよび負電源電圧Vdのうちの、上記した予め規定された極性(本例では負極性)の電源電圧(つまり、負電源電圧)Vdの絶対値を交流信号S1の最大振幅よりも小さい値に規定することにより、特別な回路を追加することなく、同期整流信号Sreの波形のうちの同期信号Stの後半の半周期T2における波形についての負極性側(予め規定された極性)の振幅を規定値Vd1以下に制限することができる。
Further, according to the
また、この抵抗測定装置1によれば、同期整流電圧Vrを電圧データDvに変換するA/D変換部5と、電圧データDvに基づいて測定対象8の純抵抗Rの抵抗値Rxを算出して表示部7に表示させる処理部6とを備えたことにより、表示部7をLCDなどのデジタル表示器で構成することができ、測定した抵抗値Rxを確認の容易な数値で表示させることができる。
Moreover, according to this
なお、上記の抵抗測定装置1では、反転回路11を電圧検出部3と切替回路12の入力端子bとの間に配設することで、同期整流信号Sreの波形のうちの同期信号Stの後半の半周期T2における波形についての負極性の振幅を規定値Vd1(負電源電圧Vdの絶対値)以下に制限する構成を採用しているが、図示はしないが、この構成に代えて、電圧検出部3と切替回路12の入力端子aとの間に増幅率が1倍の非反転回路を配設して、この非反転回路に対して作動電圧として供給される正電源電圧および負電源電圧のうちの、上記した予め規定された極性(本例では負極性)の電源電圧(つまり、負電源電圧Vd)の絶対値を交流信号S1の最大振幅よりも低い値(例えば規定値Vd1)に規定することにより、図4に示すように、同期整流信号Sreの波形のうちの同期信号Stの前半の半周期T1における波形についての負極性の振幅を規定値Vd1(負電源電圧Vdの絶対値)以下に制限する構成を採用することもでき、この構成によっても、両信号St,S1間の位相差がほぼ90°になっている状態であっても、本来ゼロオームではない測定対象8の純抵抗Rの抵抗値Rxをゼロオームに近い値として誤測定する事態を確実に回避することができる。なお、以下の説明において、上記した抵抗測定装置1の構成要素と同一の機能を有するものについては同一の符号を付して重複した説明を省略する。
In the
また、上記の例では、反転回路11や非反転回路に供給される正電源電圧Vcおよび負電源電圧Vdのうちの、上記した予め規定された極性(本例では負極性)の電源電圧(負電源電圧Vd)の絶対値を交流信号S1の最大振幅よりも小さい規定値(本例ではVd1)に規定することにより、同期整流信号Sreの波形のうちの同期信号Stの前半の半周期T1または後半の半周期T2における波形についての予め規定された極性(負極性)の振幅を規定値Vd1以下に制限する構成を採用しているが、図5に示す同期整流部4Aのように、反転回路11に供給される負電源電圧Vdの絶対値を正電源電圧Vcの絶対値と同じように交流信号S1の最大振幅よりも高い値(一例として、正電源電圧Vcの絶対値|Vc|と同じ値。つまり、負電源電圧Vd=−|Vc|)に規定して、反転回路11から反転交流信号S2を交流信号S1の反転信号としてそのまま出力させつつ、この反転交流信号S2における上記の予め規定された極性(負極性)の振幅を電圧制限回路14を用いて規定値Va以下に制限する構成(つまり、反転交流信号S2の負極性側の波形が電圧値−Vaを超えて低下しないように制限する構成)を採用することもできる。
In the above example, of the positive power supply voltage Vc and the negative power supply voltage Vd supplied to the inverting
この電圧制限回路14は、一例として、図5に示すように、反転回路11の出力(演算増幅器11cの出力端子)と切替回路12の入力端子bとの間に直列に接続された抵抗14a、入力端子bにカソード端子が接続されたダイオード14b、およびダイオード14bのアノード端子と基準電位(グランド電位)との間に高電位側が基準電位に接続された状態で配設された定電圧源14c(電圧値Va)を備えている。ここで、電圧値Vaは、交流信号S1の最大振幅よりも小さい値に規定されている。
As an example, the
この構成により、この電圧制限回路14は、ダイオード14bの順方向電圧を無視すれば、反転交流信号S2における正極性側の波形についてはそのまま出力し、負極性側の波形については、その振幅を規定値Va以下に制限して出力することが可能となっている。このため、反転交流信号S2に代えて、この電圧制限回路14から出力される新たな反転交流信号S2a(図2,3参照)を切替回路12の入力端子bに入力することで、この同期整流部4Aを備えた抵抗測定装置1によれば、電圧制限回路14の分だけ回路部品が増加するものの比較的簡単な回路構成により、反転回路11に供給される負電源電圧Vdの絶対値を交流信号S1の最大振幅よりも小さい規定値Vd1に規定する上記の構成と同様にして、同期整流信号Sreの波形のうちの同期信号Stの後半の半周期T2における波形についての負極性の振幅を規定値Va以下に制限することができる。したがって、この抵抗測定装置1によれば、反転回路11、切替回路12および平滑回路13という同期整流部4Aの基本構成に電圧制限回路14を追加するという簡単な構成で、両信号St,S1間の位相差がほぼ90°になっている状態であっても、本来ゼロオームではない測定対象8の純抵抗Rの抵抗値Rxをゼロオームに近い値として誤測定する事態を確実に回避することができる。
With this configuration, the
また、この電圧制限回路14を反転交流信号S2側に配設する構成に代えて、図示はしないが、交流信号S1側、つまり、図5における切替回路12の入力端子aの前段に配設することもできる。この構成では、電圧検出部3と切替回路12の入力端子aとの間に非反転回路(負電源電圧Vdの絶対値を交流信号S1の最大振幅よりも小さい値に規定した非反転回路)を配設した上記の構成と同様にして、電圧制限回路14が、入力した交流信号S1の正極性側の波形についてはそのまま出力し、交流信号S1の負極性側の波形については、その振幅を規定値Va以下に制限して出力する。したがって、この構成によれば、図4に示すように、同期整流信号Sreの波形のうちの同期信号Stの前半の半周期T1における波形についての負極性側の振幅を規定値Va以下に制限できるため、上記した構成の作用効果と同様の作用効果を奏することができる。
Further, in place of the configuration in which the
また、上記の例では、同期整流信号Sreの波形のうちの同期信号Stの前半の半周期T1における波形、または後半の半周期T2における波形のうちの一方の半周期における波形についての負極性側の振幅を規定値(Vd1またはVa)以下に制限する構成を採用しているが、同期整流信号Sreの波形のうちの同期信号Stの前半および後半の各半周期T1,T2における波形についての負極性側の振幅を共に規定値(Vd1またはVa)以下に制限する構成を採用することもできる。 In the above example, the negative polarity side of the waveform in the first half cycle T1 of the synchronization signal St in the waveform of the synchronous rectification signal Sre or the waveform in one half cycle of the waveforms in the second half cycle T2. Is used, but the negative electrode of the waveform in each of the first half and the second half of the synchronous signal St in the waveform of the synchronous rectification signal Sre in the half periods T1 and T2 is employed. It is also possible to employ a configuration in which both the sex side amplitudes are limited to a specified value (Vd1 or Va) or less.
この構成は、例えば、図1に示す同期整流部4の構成においては、この構成に加えて、上記したように切替回路12の入力端子aの前段に上記の非反転回路を追加することで実現することができる。また、図5に示す構成においては、この構成に加えて、上記したように切替回路12の入力端子aの前段に別の電圧制限回路14を追加することで実現することができる。また、他の例として、図6に示す同期整流部4Bのように、切替回路12の後段に電圧制限回路14を配設することでも実現することができる。
For example, in the configuration of the
このように、同期整流信号Sreの波形のうちの同期信号Stの前半および後半の各半周期T1,T2における波形についての負極性側の振幅を規定値(Vd1またはVa)以下にそれぞれ制限する構成を採用することにより、同期信号Stの前半および後半のうちの一方の半周期(T1またはT2)における波形についての負極性側の振幅のみをこの定電圧以下に制限する構成と比較して、図7に示すように、負側部分の積分値をさらに減少させることができるため、同期整流部4Bが、同期信号Stおよび交流信号S1間の位相差がほぼ90°になっている状態での同期整流電圧Vrをより高い電圧で出力することができる。したがって、この構成によれば、本来ゼロオームではない測定対象8の純抵抗Rの抵抗値Rxをゼロオームに近い値として誤測定する事態をより一層確実に回避することができる。
As described above, the negative-side amplitude of the waveform in the first half and the second half of the synchronous signal St in the waveform of the synchronous rectification signal Sre is limited to a predetermined value (Vd1 or Va) or less. By adopting, a comparison is made with the configuration in which only the amplitude on the negative polarity side of the waveform in one half cycle (T1 or T2) of the first half and the second half of the synchronization signal St is limited to this constant voltage or less. 7, since the integral value of the negative side portion can be further reduced, the
また、上記の例では、電流供給部2が信号出力部としても機能して、同期信号Stを出力する構成を採用しているが、この機能を電流供給部2から削除して、同期信号Stを出力する信号出力部を電流供給部2とは別個に配設する構成を採用することもできる。また、電流供給部2が予め規定された一定の電流値(既知)の交流定電流Iを生成して測定対象8に供給し、処理部6が測定対象8の両端間に発生する交流電圧Vの電圧値を示す電圧データDvに基づいて測定対象8の純抵抗Rの抵抗値Rxを算出する構成を採用しているが、この構成に代えて、電流供給部2が未知の電流値の交流電流を生成して測定対象8に供給し、この交流電流の電流値を別途設けた電流計で測定し、処理部6が、この電流計で測定された電流値と、上記の電圧データDvに基づいて測定対象8の純抵抗Rの抵抗値Rxを算出する構成を採用することもできる。
In the above example, the
また、上記の例では、同期整流部4内で生成される同期整流信号Sreの波形のうちの同期信号Stの前半および/または後半の半周期(T1および/またはT2)における波形についての予め規定された極性(負極性)側の振幅を、この極性側の交流信号S1の最大振幅よりも小さい規定値(Vd1またはVa)に制限する構成を採用しているが、図示はしないが、反転回路11の正極性の電源電圧(つまり、正電源電圧)Vcの絶対値を交流信号S1の振幅よりも小さい値(Vc1)に規定する構成や、電圧制限回路14におけるダイオード14bおよび定電圧源14c(電圧Va)の極性を反対にして接続する構成を採用することにより、同期整流部4内で生成される同期整流信号Sreの波形のうちの同期信号Stの前半および/または後半の半周期(T1および/またはT2)における波形についての予め規定された極性(正極性)側の振幅を予め規定された規定値(Vc1またはVa)以下に制限する構成を採用することもできる。
In the above example, the waveform in the first half and / or second half period (T1 and / or T2) of the synchronization signal St in the waveform of the synchronous rectification signal Sre generated in the
また、上記の抵抗測定装置1では、同期整流電圧VrをA/D変換部5で電圧データDvに変換し、処理部6がこの電圧データDvに基づいて測定対象8の純抵抗Rの抵抗値Rxを算出して、LCDなどで構成された表示部7に表示させる構成を採用しているが、アナログメータで表示部7を構成することにより、図8に示す抵抗測定装置1Aのように、同期整流部4に表示部7を直接接続して、A/D変換部5および処理部6を省いた簡易な構成とすることもできる。この場合、アナログメータとは、可動コイル型電圧計や可動鉄片型電圧計などのように、目盛が表示されている表示パネル上において指針が入力電圧に応じた角度だけ回動する電圧計をいうものとする。なお、抵抗測定装置1Aについては、抵抗測定装置1と同一の構成については同一の符号を付して重複する説明を省略する。
In the
この抵抗測定装置1Aにおいても、同期整流部4から出力される同期整流電圧Vrは、図2に示すように、交流信号S1が同期信号Stに同期しているときには、電流供給部2から測定対象8に交流定電流Iが供給される構成と相まって、測定対象8の純抵抗Rの抵抗値Rxに比例した電圧となることから、測定対象8の純抵抗Rの抵抗値Rxがアナログメータで構成された表示部7に表示される(指針で指し示される)ため、測定対象8の純抵抗Rの抵抗値Rxを測定することができる。
Also in this resistance measuring apparatus 1A, the synchronous rectified voltage Vr output from the
また、測定対象8に含まれているインダクタンス成分の純抵抗Rに対する影響が大きくなり、同期信号Stに対する交流信号S1の位相がずれて、両信号St,S1間の位相差がほぼ90°になっている状態であっても、図3に示すように、同期整流電圧Vrはゼロボルトでない電圧として出力されることから、アナログメータで構成された表示部7はゼロオームを指し示すことはない。したがって、この抵抗測定装置1Aにおいても、測定対象8に含まれているインダクタンス成分の純抵抗Rに対する影響が大きいときには、測定対象8の純抵抗Rの抵抗値Rxについて正確には測定できないものの、本来ゼロオームではない測定対象8の純抵抗Rの抵抗値Rxがインダクタンス成分の影響を受けてゼロオームに近い値として測定される事態を回避することができる。
Further, the influence of the inductance component included in the
また、この抵抗測定装置1Aにおいても、同期整流部4に代えて、同期整流部4A,4Bなどの上記した他の構成の同期整流部を使用してもよいのは勿論である。
Also in this resistance measuring apparatus 1A, it goes without saying that instead of the
1,1A 抵抗測定装置
2 電流供給部
3 電圧検出部
4 同期整流部
5 A/D変換部
6 処理部
8 測定対象
13 平滑回路
14 電圧制限回路
I 交流定電流
R 純抵抗
S1 交流信号
S2 反転交流信号
Sre 同期整流信号
St 同期信号
Va,Vc1,Vd1 規定値
Vr 同期整流電圧
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記交流電流と同一周波数で、かつ位相が一致した同期信号を出力する信号出力部と、
前記交流電流が前記測定対象に流れているときに当該測定対象の両端間に発生する交流信号を検出して出力する電圧検出部と、
前記同期信号および前記交流信号を入力して、当該同期信号の半周期毎に当該交流信号を反転させて出力することによって同期整流信号を生成すると共に、当該同期整流信号を平滑して同期整流電圧として出力する同期整流部と、
前記同期整流電圧に基づいて前記測定対象の純抵抗を表示する表示部とを備えた抵抗測定装置であって、
前記同期整流部は、前記同期整流信号の波形のうちの前記同期信号の前半の半周期および後半の半周期のうちの少なくとも一方における波形についての予め規定された極性側の振幅を当該極性側の交流信号の最大振幅よりも小さい規定値以下に制限する抵抗測定装置。 A current supply unit for supplying an alternating current to the measurement target;
A signal output unit that outputs a synchronization signal having the same frequency and the same phase as the alternating current; and
A voltage detection unit that detects and outputs an AC signal generated between both ends of the measurement target when the AC current is flowing to the measurement target;
The synchronous rectified signal is generated by inputting the synchronous signal and the alternating current signal, generating the synchronous rectified signal by inverting and outputting the alternating current signal every half cycle of the synchronous signal, and smoothing the synchronous rectified signal. A synchronous rectifier that outputs as
A resistance measuring device including a display unit that displays the pure resistance of the measurement object based on the synchronous rectified voltage,
The synchronous rectification unit calculates a predetermined polarity side amplitude of a waveform in at least one of the first half cycle and the second half cycle of the synchronous signal of the waveform of the synchronous rectification signal. A resistance measuring device that restricts the value to a specified value smaller than the maximum amplitude of the AC signal.
前記電圧データで表される前記交流信号の電圧値と前記交流電流の電流値とに基づいて前記測定対象の純抵抗を算出すると共に、当該算出した純抵抗を前記表示部に表示させる処理部とを備えている請求項1記載の抵抗測定装置。 An A / D converter that converts the synchronous rectified voltage into voltage data;
A processing unit that calculates the pure resistance of the measurement target based on the voltage value of the AC signal represented by the voltage data and the current value of the AC current, and displays the calculated pure resistance on the display unit; The resistance measuring device according to claim 1, comprising:
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