JP2015026487A

JP2015026487A - 切替制御回路および測定装置

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Publication number: JP2015026487A
Application number: JP2013154666A
Authority: JP
Inventors: 知弘鳴澤; Tomohiro Narusawa; 貴浩村上; Takahiro Murakami
Original assignee: Hioki EE Corp
Current assignee: Hioki EE Corp
Priority date: 2013-07-25
Filing date: 2013-07-25
Publication date: 2015-02-05
Anticipated expiration: 2033-07-25
Also published as: JP6121278B2

Abstract

【課題】信号切替器を構成するスイッチ素子に対する制御を複数回実行する際の時間を短縮する。【解決手段】電源部５と複数の抵抗１１（１１ａ〜１１ｃ）との間に配設されて、スイッチ素子２１〜２３がオン・オフ制御されることによって複数の抵抗１１のうちの選択された１つの抵抗１１を電源部５に接続して測定用電流Ｉを供給可能に構成された信号切替器４におけるスイッチ素子２１〜２３に対するオン・オフ制御を実行する処理部３３と、電源部５から信号切替器４に出力されている測定用電流Ｉを検出する検出部３２とを備え、処理部３３は、測定用電流Ｉの出力を停止させる制御が電源部５に対して実行された後の検出部３２によって検出される測定用電流Ｉの電流値Ｉ１と電流しきい値Ｉｔｈとを比較して、測定用電流Ｉの電流値Ｉ１が電流しきい値以下になったことを検出したときに、スイッチ素子２１〜２３に対するオン・オフ制御を実行する。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば１つの電源部からの電流を複数の測定対象に切り替えて供給する信号切替器を構成する複数のスイッチ素子のオン・オフを制御する切替制御回路、およびこの切替制御回路を備えた測定装置に関するものである。

この種の切替制御回路として、下記特許文献１に開示された信号切替器としての第１切り替え部を制御する制御部が知られている。この第１切り替え部は、リレーやアナログスイッチなどのスイッチ素子で構成されて、複数の測定対象に接続される複数のプローブユニットと、測定用の電流を生成する電源部に接続されている導線とに接続されている。制御部は、第１切り替え部に対する制御を実行して第１切り替え部を構成するスイッチ素子をオン状態またはオフ状態に移行させることにより、複数のプローブユニットの１つ１つに電源部からの測定用の電流を切り替えながら供給する。

上記の特許文献では、明記されてはいないが、第１切り替え部を構成する各スイッチ素子にとっては、測定用の電流が流れている状態（通電状態）で、オン状態からオフ状態、またはオフ状態からオン状態に制御される所謂ホットスイッチングは好ましくない。このため、制御部は、電源部に対して測定用の電流を停止させたときに発生する続流がほぼゼロになるのに要する期間の経過を待って、オン状態のスイッチ素子をオフ状態に制御すると共に、オフ状態の他のスイッチ素子をオン状態に制御している。なお、この続流がほぼゼロになる期間は、測定用の電流が流れる電流経路のインダクタンス、キャパシタンスおよび純抵抗などの影響を受けて変化する。このため、第１切り替え部を構成する各スイッチ素子に対するオン・オフ制御を実行するときには、通常は、これらの期間のうちの最大のものをシミュレーションや実験などで予め求めておき、電源部に対して測定用の電流を停止させた時点から、この最大の期間よりも長い一定の期間が経過するのを待ってスイッチ素子を制御することで、ホットスイッチングを回避している。

特開２００８−４６０６０号公報（第５−７頁、第１−２図）

ところが、上記した従来の切替制御回路には、以下の改善すべき課題が存在している。すなわち、この切替制御回路では、信号切替器を構成するスイッチ素子を制御する都度、電源部に対して測定用の電流を停止させた時点から、上記の一定の期間が経過するのを待ってスイッチ素子を制御する必要がある。このため、信号切替器を構成するスイッチ素子に対する制御を複数回実行するときの時間が長時間化するという改善すべき課題が存在している。

本発明は、かかる課題を改善すべくなされたものであり、信号切替器を構成するスイッチ素子に対する制御を複数回実行する際の時間を短縮し得る切替制御回路およびこの切替制御回路を備えた測定装置を提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく請求項１記載の切替制御回路は、複数のスイッチ素子で構成されると共に、測定用電流を出力する電源部と複数の測定対象との間に配設されて、当該複数のスイッチ素子がオン・オフ制御されることによって当該複数の測定対象のうちの選択された１つの測定対象を前記電源部に接続して前記測定用電流を供給可能に構成された信号切替器における前記複数のスイッチ素子に対する前記オン・オフ制御を実行する処理部を備えた切替制御回路であって、前記電源部から前記信号切替器に出力されている前記測定用電流を検出する検出部を備え、前記処理部は、前記測定用電流の出力を停止させる制御が前記電源部に対して実行された後の前記検出部によって検出される前記測定用電流の電流値と予め規定された電流しきい値とを比較して、当該測定用電流の電流値が当該電流しきい値以下になったことを検出したときに、前記複数のスイッチ素子に対する前記オン・オフ制御を実行する。

また、請求項２記載の切替制御回路は、複数のスイッチ素子で構成されると共に、測定用電流を出力する電源部と複数の測定対象との間に配設されて、当該複数のスイッチ素子がオン・オフ制御されることによって当該複数の測定対象のうちの選択された１つの測定対象を前記電源部に接続して前記測定用電流を供給可能に構成された信号切替器における前記複数のスイッチ素子に対する前記オン・オフ制御を実行する処理部を備えた切替制御回路であって、前記電源部から前記信号切替器に印加されている印加電圧を検出する検出部を備え、前記処理部は、前記測定用電流の出力を停止させる制御が前記電源部に対して実行された後の前記検出部によって検出される前記印加電圧の電圧値と予め規定された電圧しきい値とを比較して、当該印加電圧の電圧値が当該電圧しきい値以下になったことを検出したときに、前記複数のスイッチ素子に対する前記オン・オフ制御を実行する。

また、請求項３記載の測定装置は、請求項１または２記載の切替制御回路、前記測定用電流を出力する前記電源部、前記信号切替器、および前記１つの測定対象に発生する電圧を測定する電圧測定部を備え、前記処理部は、前記信号切替器を構成する前記複数のスイッチ素子に対する前記オン・オフ制御を実行して前記複数の測定対象のうちの選択された１つの測定対象を前記電源部に接続して前記測定用電流を供給させると共に、当該測定用電流の供給状態において前記電圧測定部によって測定される前記１つの測定対象に発生する電圧の電圧値と当該測定用電流の当該電流値とに基づいて、当該１つの測定対象の抵抗を測定する。

請求項１記載の切替制御回路および請求項３記載の測定装置では、処理部が、測定用電流の出力を停止させる制御が電源部に対して実行された後の検出部によって検出される測定用電流の電流値と電流しきい値とを比較して、電流値が電流しきい値以下になったことを検出したときに、信号切替器を構成する複数のスイッチ素子に対するオン・オフ制御を実行する。

したがって、この切替制御回路およびこの測定装置によれば、信号切替器を介して電源部に接続されている測定対象毎に、電源部に対して測定用電流の出力を停止させた後の測定用電流の減少の度合いがまちまちである状況において、信号切替器を構成する各スイッチ素子がホットスイッチングするという事態の発生を確実に防止しつつ、信号切替器を構成する各スイッチ素子に対するオン・オフ制御をより短時間に実行することができる。

請求項２記載の切替制御回路および請求項３記載の測定装置では、処理部が、電源部の一対の出力端子間の電圧の電圧値を検出しつつ、この電圧値が電圧しきい値以下になったことを検出したときに、信号切替器に対する切替処理を実行する。したがって、この切替制御回路およびこの測定装置においても、信号切替器を介して電源部に接続されている測定対象毎に、電源部に対して測定用電流の出力を停止させた後の電圧の低下の度合いがまちまちである状況において、信号切替器を構成する各スイッチ素子がホットスイッチングするという事態の発生を確実に防止しつつ、信号切替器を構成する各スイッチ素子に対するオン・オフ制御をより短時間に実行することができる。

信号切替器４に対してオン・オフ制御を実行する切替制御回路７を有する測定装置１の構成を示す構成図である。切替制御回路７の動作を説明するためのタイミングチャートである。信号切替器４に対してオン・オフ制御を実行する他の切替制御回路７Ａを有する測定装置１Ａの構成を示す構成図である。

以下、切替制御回路およびこの切替制御回路を有する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。

最初に、測定装置１の構成について説明する。なお、測定装置１の一例として、測定対象の抵抗を測定する抵抗計を例に挙げて説明する。

図１に示す測定装置１は、複数の電流供給プローブ２、電流供給プローブ２と同数の電圧検出プローブ３、信号切替器４、電源部５、電圧測定部６、切替制御回路７および出力部８を備え、測定対象としての複数の抵抗１１（本例では一例として、３つの抵抗１１ａ，１１ｂ，１１ｃ（以下、特に区別しないときには「抵抗１１」ともいう））の抵抗値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ（（以下、特に区別しないときには「抵抗値Ｒ」ともいう）を測定可能に構成されている。本例では一例として、測定装置１は、各抵抗値Ｒを４端子法で測定する構成のため、各抵抗１１の各端子には、電流供給プローブ２および電圧検出プローブ３がそれぞれ接触させられている。

信号切替器４は、複数のスイッチ素子（本例では一例として、３つの抵抗１１の抵抗値Ｒを４端子法で測定する構成のため、１２個のスイッチ素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ）で構成されている。また、信号切替器４は、電源部５および電圧測定部６で構成される測定回路側と、複数の電流供給プローブ２および複数の電圧検出プローブ３で構成されるプローブ側（すなわち、電流供給プローブ２および電圧検出プローブ３が接触させられる測定対象としての抵抗１１側）との間に配設されている。

この信号切替器４は、スイッチ素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ（以下、特に区別しないときには、「スイッチ素子２１」ともいう）のオン・オフ状態が切替制御回路７によって制御されることにより、複数の抵抗１１のうちの選択された１つの抵抗１１ａを電源部５および電圧測定部６に接続したり、電源部５および電圧測定部６から切り離したりする。また、信号切替器４は、スイッチ素子２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ（以下、特に区別しないときには、「スイッチ素子２２」ともいう）のオン・オフ状態が切替制御回路７によって制御されることにより、複数の抵抗１１のうちの選択された１つの抵抗１１ｂを電源部５および電圧測定部６に接続したり、電源部５および電圧測定部６から切り離したりする。また、信号切替器４は、スイッチ素子２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ（以下、特に区別しないときには、「スイッチ素子２３」ともいう）のオン・オフ状態が切替制御回路７によって制御されることにより、複数の抵抗１１のうちの選択された１つの抵抗１１ｃを電源部５および電圧測定部６に接続したり、電源部５および電圧測定部６から切り離したりする。すなわち、信号切替器４は、上記の測定回路側に接続される電流供給プローブ２および電圧検出プローブ３を切り替える切替動作を実行する。

また、各スイッチ素子２１，２２，２３としては、機械的な可動部を有して機械的に接点を開閉させることで、信号や電流・電圧をオン・オフする有接点リレー、機械的な可動部を有さずに半導体素子で信号や電流・電圧をオン・オフする無接点リレー、並びに有接点リレーおよび無線点リレーの各長所を組み合わせたハイブリッドリレーなどの各種のリレーが使用される。

電源部５は、本例では一例として電流源で構成されて、切替制御回路７によって制御されることにより、測定用電流Ｉ（本例では直流電流）を一対の出力端子５ａ，５ｂから出力したり、その出力を停止したりすることが可能に構成されている。この場合、電源部５は、出力端子５ａ側が出力端子５ｂ側に対して高電位となる状態で、測定用電流Ｉを出力する。電圧測定部６は、一対の入力端子６ａ，６ｂに入力される電圧Ｖの電圧値Ｖ１を測定して、この電圧値Ｖ１を示す電圧データＤｖを切替制御回路７に出力する。

切替制御回路７は、一例として、電流検出器３１、検出部３２および処理部３３で構成されている。この切替制御回路７では、電流検出器３１が電源部５の出力端子５ａと信号切替器４との間に配設されて、電源部５から出力される測定用電流Ｉを検出電圧Ｖｉに変換する。本例では一例として、電流検出器３１は、検出抵抗で構成されているが、これに限定されるものではなく、電流を電圧に変換する検出回路である限り、他の構成の検出回路を使用することもできる。

検出部３２は、例えば、アンプおよびＡ／Ｄ変換器（いずれも図示せす）を備えて構成されて、アンプが検出電圧Ｖｉを入力して所定の増幅率で増幅してＡ／Ｄ変換器に出力し、Ａ／Ｄ変換器がアンプで増幅された電圧を電流データＤｉ（測定用電流Ｉの電流値Ｉ１を示すデータ）に変換して、処理部３３に出力する。

処理部３３は、一例としてＣＰＵおよびメモリ（いずれも図示せず）を備えて構成されて、切替処理、制御処理、測定処理および出力処理を実行する。この場合、切替処理では、処理部３３は、信号切替器４の各スイッチ素子２１，２２，２３に対するオン・オフ制御を実行することで、測定回路側に接続される電流供給プローブ２および電圧検出プローブ３を切り替える切替動作を信号切替器４に実行させる。また、制御処理では、処理部３３は、電源部５に対する制御を実行することにより、電源部５から信号切替器４への測定用電流Ｉの出力・出力の停止を実行させる。

また、測定処理では、処理部３３は、検出部３２から出力される電流データＤｉに基づいて測定用電流Ｉの電流値Ｉ１を算出（測定）すると共に、電圧測定部６から出力される電圧データＤｖに基づいて入力端子６ａ，６ｂに入力される電圧Ｖの電圧値Ｖ１を算出（測定）して、算出した電流値Ｉ１および電圧値Ｖ１に基づいて、信号切替器４、電流供給プローブ２および電圧検出プローブ３を介して接続されている抵抗１１の抵抗値Ｒを算出する。

また、メモリには、測定用電流Ｉの電流値Ｉ１と比較するための電流しきい値Ｉｔｈおよび基準電流値Ｉｒｅｆが予め記憶されている。この場合、この電流しきい値Ｉｔｈは、測定用電流Ｉの電流値Ｉ１がこれ以下の状態であれば、信号切替器４に切替動作を実行させたとしても、信号切替器４を構成する各スイッチ素子２１，２２，２３に悪影響を与えない（ホットスイッチングとはならない）電流値である。また、この基準電流値Ｉｒｅｆは、測定用電流Ｉの電流値Ｉ１がこれ以上の状態であれば、十分な精度で抵抗値Ｒを算出し得る電流値である。

また、出力処理では、処理部３３は、算出（測定）した各抵抗１１の抵抗値Ｒを出力部８に出力する。本例では後述するように、処理部３３は、抵抗値Ｒを出力部８の画面上に表示させる。

出力部８は、例えば、ＬＣＤなどの表示装置で構成されて、処理部３３から出力された抵抗値Ｒを画面上に表示させる。なお、出力部８は、表示装置に代えて外部インターフェース回路で構成して、この回路に伝送路を介して接続された外部機器に抵抗値Ｒを送出したり、またこの回路に接続された外部メモリに抵抗値Ｒを記憶させたりするようにしてもよいのは勿論である。

次に、切替制御回路７による信号切替器４に対する切替動作について、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、図１に示すように、各抵抗１１の各端子には、電流供給プローブ２および電圧検出プローブ３がそれぞれ接触させられているものとする。

まず、切替制御回路７の処理部３３は、図２に示すように、電源部５に対する制御処理を実行して、測定用電流Ｉの出力を停止させ、次いで、信号切替器４に対する切替処理を実行して、各スイッチ素子２１をオン状態に移行させると共に、他のスイッチ素子２２，２３をすべてオフ状態に移行させることで、最初に測定対象とする抵抗１１ａに接触させられている２本の電流供給プローブ２および２本の電圧検出プローブ３を電源部５および電圧測定部６に接続する。

続いて、処理部３３は、電源部５に対する制御処理を実行して、測定用電流Ｉの出力を開始させると共に、検出部３２から出力される電流データＤｉに基づいて測定用電流Ｉの電流値Ｉ１を算出（測定）しつつ、算出している電流値Ｉ１が基準電流値Ｉｒｅｆ以上の期間において測定処理を実行して、抵抗値Ｒａを算出し、算出した抵抗値Ｒａを抵抗１１ａに対応させてメモリに記憶する。これにより、抵抗１１ａについての測定処理が完了する。

処理部３３は、最初の抵抗１１ａに対する測定処理が完了した時点で、電源部５に対する制御処理を実行して、測定用電流Ｉの出力を停止させる。この場合、測定用電流Ｉの減少の度合いは、電源部５に信号切替器４を介して接続されている電流供給プローブ２および電圧検出プローブ３の引き回しの具合（配線のインピーダンスや寄生容量の大きさ）や、抵抗１１の抵抗値Ｒに応じて、すなわち、電源部５や電圧測定部６に測定対象として接続されている抵抗１１毎にまちまちである。

このため、処理部３３は、電源部５に対して測定用電流Ｉの出力を停止させた直後から、検出部３２から出力される電流データＤｉに基づいて測定用電流Ｉの電流値Ｉ１を算出しつつ、算出した電流値Ｉ１と電流しきい値Ｉｔｈと比較する処理を実行して、算出した電流値Ｉ１が電流しきい値Ｉｔｈ以下になるタイミングを検出する。また、処理部３３は、このタイミングを検出したときには、信号切替器４に対する切替処理を実行して、測定対象としていた抵抗１１ａを電源部５および電圧測定部６から切り離すと共に、次に測定対象とする抵抗１１ｂを、電流供給プローブ２および電圧検出プローブ３と、信号切替器４とを介して電源部５および電圧測定部６に接続する。

このように、この切替制御回路７では、実際に流れている測定用電流Ｉの電流値Ｉ１を検出しつつ、この電流値Ｉ１が確実に電流しきい値Ｉｔｈ以下になっているときに、信号切替器４に対する切替処理を実行する。このため、この切替制御回路７、およびこの切替制御回路７を備えた測定装置１では、信号切替器４を構成する各スイッチ素子２１，２２，２３がホットスイッチングするという事態の発生を確実に防止することが可能になっている。

例えば、図２に示すように、電流値Ｉ１が電流しきい値Ｉｔｈまで低下したとき（最初の抵抗１１ａへの測定用電流Ｉの出力を停止させた時点から時間ｔ１を経過した時点）に、処理部３３は、このタイミングを検出して、信号切替器４に対する切替処理を実行する。この切替処理では、処理部３３は、各スイッチ素子２２をオン状態に移行させると共に、他のスイッチ素子２１，２３をすべてオフ状態に移行させることで、最初に測定対象とした抵抗１１ａに接触させられている２本の電流供給プローブ２および２本の電圧検出プローブ３に代えて、２番目に測定対象とする抵抗１１ｂに接触させられている２本の電流供給プローブ２および２本の電圧検出プローブ３を電源部５および電圧測定部６に接続する。

続いて、処理部３３は、電源部５に対する制御処理を実行して、測定用電流Ｉの出力を開始させると共に、検出部３２から出力される電流データＤｉに基づいて測定用電流Ｉの電流値Ｉ１を算出（測定）しつつ、算出している電流値Ｉ１が基準電流値Ｉｒｅｆ以上の期間において測定処理を実行して、抵抗値Ｒｂを算出し、算出した抵抗値Ｒｂを抵抗１１ｂに対応させてメモリに記憶する。これにより、抵抗１１ｂについての測定処理が完了する。

処理部３３は、２番目の抵抗１１ｂに対する測定処理が完了した時点で、電源部５に対する制御処理を実行して、測定用電流Ｉの出力を停止させる。この直後から、処理部３３は、検出部３２から出力される電流データＤｉに基づいて測定用電流Ｉの電流値Ｉ１を算出しつつ、算出した電流値Ｉ１と電流しきい値Ｉｔｈと比較する処理を実行して、算出した電流値Ｉ１が電流しきい値Ｉｔｈ以下になるタイミングを検出する。また、処理部３３は、このタイミングを検出したときには、信号切替器４に対する切替処理を実行して、２番目に測定対象としていた抵抗１１ｂを電源部５および電圧測定部６から切り離すと共に、３番目（本例では最後）に測定対象とする抵抗１１ｃを、電流供給プローブ２および電圧検出プローブ３と、信号切替器４とを介して電源部５および電圧測定部６に接続する。

例えば、図２に示すように、電流値Ｉ１が電流しきい値Ｉｔｈまで低下したとき（２番目の抵抗１１ｂへの測定用電流Ｉの出力を停止させた時点から時間ｔ２を経過した時点。一例として、ｔ２＜ｔ１）に、処理部３３は、このタイミングを検出して、信号切替器４に対する切替処理を実行する。この切替処理では、処理部３３は、各スイッチ素子２３をオン状態に移行させると共に、他のスイッチ素子２１，２２をすべてオフ状態に移行させることで、２番目に測定対象とした抵抗１１ｂに接触させられている２本の電流供給プローブ２および２本の電圧検出プローブ３に代えて、３番目に測定対象とする抵抗１１ｃに接触させられている２本の電流供給プローブ２および２本の電圧検出プローブ３を電源部５および電圧測定部６に接続する。

続いて、処理部３３は、電源部５に対する制御処理を実行して、測定用電流Ｉの出力を開始させると共に、検出部３２から出力される電流データＤｉに基づいて測定用電流Ｉの電流値Ｉ１を算出（測定）しつつ、算出している電流値Ｉ１が基準電流値Ｉｒｅｆ以上の期間において測定処理を実行して、抵抗値Ｒｃを算出し、算出した抵抗値Ｒｃを抵抗１１ｃに対応させてメモリに記憶する。これにより、抵抗１１ｃについての測定処理が完了する。

処理部３３は、３番目の抵抗１１ｃに対する測定処理が完了した時点で、電源部５に対する制御処理を実行して、測定用電流Ｉの出力を停止させる。この直後から、処理部３３は、検出部３２から出力される電流データＤｉに基づいて測定用電流Ｉの電流値Ｉ１を算出しつつ、算出した電流値Ｉ１と電流しきい値Ｉｔｈと比較する処理を実行して、算出した電流値Ｉ１が電流しきい値Ｉｔｈ以下になるタイミングを検出する。また、処理部３３は、このタイミングを検出したときには、信号切替器４に対する切替処理を実行して、スイッチ素子２１，２２，２３をすべてオフ状態に移行させることで、抵抗１１ａ，１１ｂ，１１ｃに接触させられているすべての電流供給プローブ２および電圧検出プローブ３を電源部５および電圧測定部６から切り離す。

例えば、図２に示すように、電流値Ｉ１が電流しきい値Ｉｔｈまで低下したとき（３番目の抵抗１１ｃへの測定用電流Ｉの出力を停止させた時点から時間ｔ３を経過した時点。一例として、ｔ２＜ｔ３＜ｔ１）に、処理部３３は、このタイミングを検出して、信号切替器４に対する切替処理を実行して、スイッチ素子２１，２２，２３をすべてオフ状態に移行させることで、すべての電流供給プローブ２および電圧検出プローブ３を電源部５および電圧測定部６から切り離す。

最後に、処理部３３は、出力処理を実行することにより、測定した抵抗１１ａ，１１ｂ，１１ｃの各抵抗値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃをメモリから読み出すと共に出力部８に出力して、出力部８の画面上に各抵抗値Ｒ（Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ）を表示させる。これにより、すべての抵抗１１ａ，１１ｂ，１１ｃについての抵抗測定が完了する。

この切替制御回路７およびこの切替制御回路７を備えた測定装置１では、処理部３３が、測定用電流Ｉの出力を停止させる制御が電源部５に対して実行された後の検出部３２によって検出される測定用電流Ｉの電流値Ｉ１（電流データＤｉから算出される電流値Ｉ１）と予め規定された電流しきい値Ｉｔｈとを比較して、電流値Ｉ１が電流しきい値Ｉｔｈ以下になったことを検出したときに、信号切替器４を構成する複数のスイッチ素子２１，２２，２３に対するオン・オフ制御（オフ状態からオン状態に切り替える制御、およびオン状態からオフ状態に切り替える制御）を実行する。

したがって、この切替制御回路７およびこの測定装置１によれば、上記したように、信号切替器４を介して電源部５および電圧測定部６に測定対象として接続されている抵抗１１毎に、電源部５に対して測定用電流Ｉの出力を停止させた後の測定用電流Ｉの減少の度合いがまちまちである状況において、信号切替器４を構成する各スイッチ素子２１，２２，２３がホットスイッチングする（電流しきい値Ｉｔｈを超える電流値Ｉ１の測定用電流Ｉが流れている状態（通電状態）で、オン・オフ状態が切り替えられる）という事態の発生を確実に防止しつつ、信号切替器４を構成する各スイッチ素子２１，２２，２３に対するオン・オフ制御をより短時間に実行することができる。

この場合、上記の例では、電源部５に対して測定用電流Ｉの出力を停止させた後の測定用電流Ｉの電流値Ｉ１が電流しきい値Ｉｔｈに達する時間ｔ１，ｔ２，ｔ３のうちの最も長い時間がｔ１であるため、従来のようにして、電源部５に対して測定用電流Ｉの出力を停止させた後に信号切替器４に対する切替処理を実行するまでの待ち時間を一律にこの時間ｔ１にするという構成であってもホットスイッチングを防止することが可能である。しかしながら、この構成を採用してすべての抵抗１１の抵抗値Ｒを測定したときに要する時間と比べて、本例の切替制御回路７および測定装置１のように、処理部３３が、電源部５に測定用電流Ｉの出力を停止させる制御を実行する都度、測定用電流Ｉの電流値Ｉ１と電流しきい値Ｉｔｈとを比較して、電流値Ｉ１が電流しきい値Ｉｔｈ以下になったことを検出したときに信号切替器４に対する切替処理を実行する構成の方が、信号切替器４を構成する各スイッチ素子２１，２２，２３に対するオン・オフ制御を実行するまでの待ち時間をより短くすることができ、その結果として、すべての抵抗１１の抵抗値Ｒを算出するまでに要する時間を充分に短縮することができる。

なお、上記の切替制御回路７では、電源部５における高電位側（測定用電流Ｉの出力側）の出力端子５ａに電流検出器３１および検出部３２を接続することで、検出部３２への漏れ電流の影響を受けることなく、信号切替器４を介して測定対象の抵抗１１に規定の測定用電流Ｉを供給し得る好ましい構成を採用しているが、検出部３２への漏れ電流が極めて小さい場合など、この漏れ電流の影響を無視できるときには、電源部５における測定用電流Ｉの低電位側（リターン側）の出力端子５ｂに電流検出器３１および検出部３２を接続する構成を採用することもできる。

また、上記の切替制御回路７および測定装置１では、電源部５から出力される測定用電流Ｉの電流値Ｉ１を検出すると共に、この検出した電流値Ｉ１と電流しきい値Ｉｔｈとを比較することで、電源部５に対して測定用電流Ｉの出力を停止させた後の信号切替器４に対して切替処理の実行を開始するタイミングを検出する構成を採用しているが、電源部５に対して測定用電流Ｉの出力を停止させた後の電源部５の一対の出力端子５ａ，５ｂ間の電圧を検出することでも、信号切替器４の各スイッチ素子２１，２２，２３が通電状態にあるか否かを検出することが可能である。

以下、電源部５の一対の出力端子５ａ，５ｂ間の電圧Ｖｏ（信号切替器４に印加される印加電圧）を検出する構成を採用した切替制御回路７Ａ、およびこの切替制御回路７Ａを備えた測定装置１Ａについて、図３を参照して説明する。なお、切替制御回路７および測定装置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。

まず、測定装置１Ａの構成について、切替制御回路７Ａの構成と併せて説明する。

測定装置１Ａは、図３に示すように、複数の電流供給プローブ２、電流供給プローブ２と同数の電圧検出プローブ３、信号切替器４、電源部５Ａ、電圧測定部６、切替制御回路７Ａおよび出力部８を備え、測定対象としての複数の抵抗１１の抵抗値Ｒを測定し得るように構成されている。

電源部５Ａは、本例では一例として定電流源で構成されて、切替制御回路７Ａによって制御されることにより、一定の電流値Ｉ１（既知）の測定用電流Ｉ（直流電流）を一対の出力端子５ａ，５ｂから出力したり、その出力を停止したりすることが可能に構成されている。切替制御回路７Ａは、一例として、検出部３２および処理部３３で構成されている。この切替制御回路７Ａでは、検出部３２は、電源部５Ａの一対の出力端子５ａ，５ｂ間の電圧Ｖｏを検出して、その電圧値Ｖｏ１を示す電圧データＤｏを処理部３３に出力する。

処理部３３のメモリには、電圧Ｖｏと比較するための電圧しきい値Ｖｔｈおよび基準電圧値Ｖｒｅｆが予め記憶されている。この場合、この電圧しきい値Ｖｔｈは、電圧Ｖｏがこれ以下の状態であれば、信号切替器４を構成する各スイッチ素子２１，２２，２３に流れている測定用電流Ｉの電流値Ｉ１が、信号切替器４に切替動作を実行させたとしても信号切替器４を構成する各スイッチ素子２１，２２，２３に悪影響を与えない（ホットスイッチングとはならない）電流値であることを示す電圧値である。また、この基準電圧値Ｖｒｅｆは、電圧Ｖｏの電圧値が基準電圧値Ｖｒｅｆ以上の状態であれば、十分な精度で抵抗値Ｒを算出することができる電流値Ｉ１の測定用電流Ｉが抵抗１１に供給されていることを示す電圧値である。

次に、切替制御回路７Ａによる信号切替器４の切替動作について、測定装置１Ａの動作と併せて図面を参照して説明する。なお、図３に示すように、各抵抗１１の各端子には、電流供給プローブ２および電圧検出プローブ３がそれぞれ接触させられているものとする。また、抵抗１１ａについての抵抗値Ｒａの測定が完了した後に、信号切替器４に対する切替処理を実行して、次の抵抗１１ｂを信号切替器４を介して電源部５Ａおよび電圧測定部６に接続する動作についてのみ説明し、その他の動作については説明を省略する。

切替制御回路７Ａの処理部３３は、検出部３２から出力される電圧データＤｏに基づいて算出している電圧Ｖｏの電圧値Ｖｏ１が基準電圧値Ｖｒｅｆ以上になったことを検出したときに最初の抵抗１１ａに対する測定処理を開始し、その測定処理が完了した時点で、電源部５Ａに対する制御処理を実行して、測定用電流Ｉの出力を停止させる。この場合、測定用電流Ｉの減少の度合いは、上記したように、電源部５Ａや電圧測定部６に測定対象として接続されている抵抗１１毎にまちまちであるため、検出部３２で検出する電圧Ｖｏの電圧値Ｖｏ１も測定対象として接続されている抵抗１１毎にまちまちである。

このため、処理部３３は、電源部５Ａに対して測定用電流Ｉの出力を停止させた直後から、電圧データＤｏに基づく電圧値Ｖｏ１の算出を実行しつつ、算出した電圧値Ｖｏ１と電圧しきい値Ｖｔｈとを比較する処理を実行して、算出した電圧値Ｖｏ１が電圧しきい値Ｖｔｈ以下になるタイミングを検出する。また、処理部３３は、このタイミングを検出したときには、信号切替器４に対する切替処理を実行して、次に測定対象とする抵抗１１ｂを、電流供給プローブ２および電圧検出プローブ３と、信号切替器４とを介して電源部５Ａおよび電圧測定部６に接続する。

このように、この切替制御回路７Ａでも、処理部３３が、実際に電源部５Ａの一対の出力端子５ａ，５ｂ間の電圧Ｖｏの電圧値Ｖｏ１を検出しつつ、この電圧値Ｖｏ１が確実に電圧しきい値Ｖｔｈ以下になったことを検出したときに、信号切替器４に対する切替処理を実行する。このため、この切替制御回路７Ａ、およびこの切替制御回路７Ａを備えた測定装置１Ａにおいても、信号切替器４を介して電源部５Ａおよび電圧測定部６に測定対象として接続されている抵抗１１毎に、電源部５Ａに対して測定用電流Ｉの出力を停止させた後の電圧Ｖｏの低下の度合いがまちまちである状況において、信号切替器４を構成する各スイッチ素子２１，２２，２３がホットスイッチングするという事態の発生を確実に防止しつつ、信号切替器４を構成する各スイッチ素子２１，２２，２３に対するオン・オフ制御をより短時間に実行することができる。

また、上記の例では、４端子法によって抵抗１１の抵抗値Ｒを測定する構成を採用しているが、信号切替器の切替制御回路７，７Ａは、２端子法によって抵抗１１の抵抗値Ｒを測定する構成を採用した信号切替器にも適用することができるのは勿論である。また、上記の信号切替器の切替制御回路７，７Ａは、測定対象の物理量として抵抗値を測定する測定装置だけでなく、他の物理量（インダクタンスやキャパシタンスなど）を測定する測定装置の信号切替器に対する制御にも適用できるのは勿論である。

１，１Ａ測定装置
４信号切替器
５，５Ａ電源部
７，７Ａ切替制御回路
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ抵抗
２１，２２，２３スイッチ素子
３２検出部
３３処理部
Ｉ測定用電流

Claims

複数のスイッチ素子で構成されると共に、測定用電流を出力する電源部と複数の測定対象との間に配設されて、当該複数のスイッチ素子がオン・オフ制御されることによって当該複数の測定対象のうちの選択された１つの測定対象を前記電源部に接続して前記測定用電流を供給可能に構成された信号切替器における前記複数のスイッチ素子に対する前記オン・オフ制御を実行する処理部を備えた切替制御回路であって、
前記電源部から前記信号切替器に出力されている前記測定用電流を検出する検出部を備え、
前記処理部は、前記測定用電流の出力を停止させる制御が前記電源部に対して実行された後の前記検出部によって検出される前記測定用電流の電流値と予め規定された電流しきい値とを比較して、当該測定用電流の電流値が当該電流しきい値以下になったことを検出したときに、前記複数のスイッチ素子に対する前記オン・オフ制御を実行する切替制御回路。
複数のスイッチ素子で構成されると共に、測定用電流を出力する電源部と複数の測定対象との間に配設されて、当該複数のスイッチ素子がオン・オフ制御されることによって当該複数の測定対象のうちの選択された１つの測定対象を前記電源部に接続して前記測定用電流を供給可能に構成された信号切替器における前記複数のスイッチ素子に対する前記オン・オフ制御を実行する処理部を備えた切替制御回路であって、
前記電源部から前記信号切替器に印加されている印加電圧を検出する検出部を備え、
前記処理部は、前記測定用電流の出力を停止させる制御が前記電源部に対して実行された後の前記検出部によって検出される前記印加電圧の電圧値と予め規定された電圧しきい値とを比較して、当該印加電圧の電圧値が当該電圧しきい値以下になったことを検出したときに、前記複数のスイッチ素子に対する前記オン・オフ制御を実行する切替制御回路。
請求項１または２記載の切替制御回路、前記測定用電流を出力する前記電源部、前記信号切替器、および前記１つの測定対象に発生する電圧を測定する電圧測定部を備え、
前記処理部は、前記信号切替器を構成する前記複数のスイッチ素子に対する前記オン・オフ制御を実行して前記複数の測定対象のうちの選択された１つの測定対象を前記電源部に接続して前記測定用電流を供給させると共に、当該測定用電流の供給状態において前記電圧測定部によって測定される前記１つの測定対象に発生する電圧の電圧値と当該測定用電流の当該電流値とに基づいて、当該１つの測定対象の抵抗を測定する測定装置。