JP2544121Y2 - リード・リレー及びこれを用いたスイッチ・マトリクス装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、リード・リレー及びこ
れを用いたスイッチ・マトリクス装置に関し、複数測定
器と複数被測定対象との接続切替えを、簡易かつ高精度
に行うことができる上記リレー及びスイッチ・マトリク
ス装置に関する。

【０００２】

【技術背景】従来、複数の測定器と複数（通常、多数）
の被測定対象（ＤＵＴ）との接続を適宜切り替えてＤＵ
Ｔの電気特性を測定するような場合、リード・リレーを
用いたスイッチ・マトリクス装置が用いられる。図３は
このようなマトリクス装置を用いた測定装置の一例を示
す部分図であり、マトリクス（同図では、横方向及び縦
方向信号ライン２１〜２３，２４〜２６により構成され
る）の格子点に設けられたリード・リレーｒｒ_jk（ｊ，
ｋ＝１，２，３）のオン／オフを適宜組み合わせること
で（同図ではｒｒ₁₂，ｒｒ₂₁のみがオン）、直流電源１
の電圧をＤＵＴ２に印加し、測定回路に流れる電流を電
流計３で測定している。このような測定装置において、
ＤＵＴ２が高抵抗であるような場合には、電流計３は微
小電流を測定しなければならない。

【０００３】ところが、信号ライン２１〜２６として、
例えば、外部導体を接地した同軸ケーブルを用いた場
合、外部電磁界，ケーブル間に生じる相互電磁界の影響
は除去されるが、同軸ケーブルの中心導体（信号ライ
ン）と外部導体との間に電位差があるため、該中心導
体，外部導体間に絶縁物等を介してリーク電流が生じて
しまう。また、リード・リレーは図４に例示するよう
に、信号ラインが両端に接続されるリード・スイッチ１
１と、該リード・スイッチ１１を絶縁物１２を介して被
覆するように配置した導電性筒状体（ガード・パイプ）
１３と、ガード・パイプ１３の外周に設けた駆動コイル
１４とから構成されているが、例えば、外部電磁界等の
影響を除去するためにガード・パイプ１３を接地したよ
うな場合には、上記同軸ケーブルの場合と同様、リード
・スイッチ１１の信号ラインとガード・パイプ１３との
間にリーク電流が生じる。

【０００４】上記同軸ケーブルにおけるリーク電流は、
外部導体と中心導体とを同電位にすることで（具体的に
は、外部導体を中心導体と同電位のガード端子に接続す
る）除去できる。また、リード・リレーにおけるリーク
電流も上記同軸ケーブルの場合と同様、信号ラインと各
リード・リレーのガード・パイプ１３とを同電位にする
ことで一応は除去することができる。この場合には、ス
イッチ・マトリクスの格子を形成するラインは、信号ラ
イン群とガード端子をガード・パイプ１３に接続するた
めのガード・ライン群との二ライン群により構成され
る。

【０００５】図５は、上記二ライン群により構成したス
イッチ・マトリクス装置を用いた測定回路の一例を示す
部分図である。同図において、直流電源１には横方向の
信号ライン３１が電流計３を介して接続され、また該電
源１には横方向のガード・ライン３２が電流計３を介す
ることなく接続されている。そして、横方向信号ライン
３１は図４の構成の各リード・リレーｒｒ₁₁，ｒｒ₁₂，
ｒｒ₁₃を介して縦方向信号ライン３３，３５，３７に接
続され、また横方向ガード・ライン３２は、各リード・
リレーのガード・パイプ１３（図４参照）に接続される
と共に、ガード接続用スイッチｓｗ₁₁，ｓｗ₁₂，ｓｗ₁₃
を介して縦方向ガード・ライン３４，３６，３８に接続
されている。

【０００６】図５では、リード・リレーのうちｒｒ₁₃の
みをオンとすることで、ＤＵＴ２の電流を測定するとと
もに、上記スイッチのうちｓｗ₁₃のみをオンとすること
で、リード・リレーｒｒ₁₃におけるリーク電流の発生を
防止している。なお、通常は、リード・リレーのガード
・パイプ１３は各スイッチの直流電源１，電流計３側
（すなわち、測定器側）に接続される。ここでは、スイ
ッチとして、通常のリレー（ガードを有しないもの）が
使用さている。この場合、スイッチにリーク電流が生じ
ることもあり得るが、このようなリークが生じても測定
系に影響を及ぼさないような回路構成が各リレー及び上
記スイッチのオン／オフの組合せにより形成される。

【０００７】ところが、上記のような措置を講じても図
５のようなマトリクス装置では、マトリクスにより構成
される接続態様によっては、以下に述べる不都合が生じ
る。すなわち、図６において、ＤＵＴ２の抵抗値を測定
しようとする場合、リード・リレーｒｒ₁₁をオン状態、
ｒｒ₁₂をオフ状態とすると同時に、スイッチｓｗ₁₁をオ
ン状態、ｓｗ₁₂をオフ状態とする。このとき、ＤＵＴ２
の測定に寄与しないリード・リレーｒｒ₁₂のガード・パ
イプ１３が同じくそのときの測定に寄与しない直流電源
１′のガード・ライン（同図では、接地電位である）に
接続されているので、リード・リレーｒｒ₁₂、及びその
ガード・パイプ１３に接続されたスイッチｓｗ₁₂はオフ
であるが、リード・リレーｒｒ₁₂のＤＵＴ２側の信号ラ
イン４３ｂ（測定回路の信号ライン４１ｂに接続されて
いる）と、該リード・リレーｒｒ₁₂のガード・パイプ１
３との間に電位差があるため、同図矢印で示すリーク電
流が生じるという不都合がある。

【０００８】このような不都合を解消するために、従
来、図７に示すようにリレーｒｒ₁₁，ｒｒ₁₂に直列に新
たなリレーｒｒ′₁₁，ｒｒ′₁₂を接続し、リーク電流を
低減させる技術も提案されている。この技術は同図に示
すように、新たなリード・リレーｒｒ′₁₁，ｒｒ′₁₂の
各ガード・パイプ１３をガード・ライン４２ｂ，４４ｂ
に接続するものであり、測定系に影響するリーク電流
（同図点線矢印）は、その経路にオフ状態のスイッチｓ
ｗ₁₂が存在するために流れにくくなる。したがって、リ
ーク電流による測定誤差の発生は防止される。

【０００９】しかし、図７の装置では、リード・リレー
数を倍とすることによる新たな問題が生じる。すなわ
ち、装置全体としての部品点数が増加すると同時に、回
路構成が複雑となり、これにより製造コストが増大し信
頼性が低下する等の問題がある。

【００１０】

【考案の目的】本考案は、上記目的を達成するために提
案されたものであって、複数測定器と複数ＤＵＴとの接
続切替えを、簡単な構成でかつ簡易に行うことができる
高いガード効果を有するリード・リレー及びこれを用い
たスイッチ・マトリクス装置を提供することを目的とす
る。

【００１１】

【考案の概要】本考案のリード・リレーは、リード・ス
イッチの一方端から接点部近傍までを被覆する第１ガー
ド・パイプと、前記第１ガード・パイプと絶縁され、か
つ前記リード・スイッチの他方端から少なくとも前記第
１ガード・パイプの前記接点部側端までを該第１ガード
・パイプの外側に位置して被覆する第２ガードとを有し
てなることを特徴とする。

【００１２】また、本考案のスイッチ・マトリクス装置
は、複数の測定器と複数のＤＵＴとの接続の切替えをス
イッチ・マトリクスにより行う、ガード接続用スイッチ
を有し、前記ガード接続用スイッチの一方端が第１ガー
ド・パイプに、他方端が第２ガード・パイプが前記ガー
ド接続用スイッチに接続されてなることを特徴とする。

【００１３】本考案リード・リレーは、リード・スイッ
チの接点部を境に、片側を第１ガード・パイプにより被
覆し、他側を第２ガード・パイプで被覆しており、第２
ガード・パイプは第１ガード・パイプの外側に位置して
いる。第１ガード・パイプと第２ガード・パイプとの重
なり部においてガード効果は、第１ガード・パイプが第
２ガード・パイプより内側にあるので、第１ガード・パ
イプによるガード効果が優先される。したがって、第２
ガード・パイプは、第１ガード・パイプと重なるように
してもよいし、また重なりがなくなるようにしてもよ
い。しかし、第１，第２ガード・パイプの何れによって
も被覆されていない部分が生じると、信号ラインとガー
ド・パイプ以外の導体部（例えば、リード・リレーの駆
動巻線）との間に静電容量が生じる等の不都合がある。
したがって、第１，第２ガード・パイプの何れか一方
は、リード・スイッチを被覆している必要がある。

【００１４】また、本考案のスイッチ・マトリクス装置
では、リード・リレーに設けられたガード接続用スイッ
チのオン／オフは、通常はリード・リレーのオン／オフ
に応じて行われる。すなわち、リード・リレーがオン状
態であるときは、ガード接続用スイッチもオン状態とな
り、第１，第２ガード・パイプが同一電位となる。この
電位はリード・リレーの信号ラインと同一となるように
回路構成され、該ラインにガード効果が付与される。

【００１５】一方、リード・リレーがオフ状態であると
きは、ガード接続用スイッチもオフ状態となる。そし
て、このような場合には、通常、該リード・リレーの両
端電圧は異なるので、各ガード・パイプの電位はガード
効果が付与されるべきリード・スイッチの各端子電位
（測定器側とＤＵＴ側との信号ライン電位）と等しくな
るように回路構成することが好ましいが、後述する実施
例で述べるように（図２参照）ガード・パイプ電位とリ
ード・スイッチの各端子電位とが異なっていても本考案
の効果は達成できる。リーク電流はリード・リレーの絶
縁物等の表面を介して流れる場合が殆どであるが、本考
案のリード・リレーでは、信号ラインと各ガード・パイ
プとの間または第１，第２ガード・パイプ間に絶縁物等
の表面が存在しないように設計することも容易である。
具体的には、例えば、リード・リレーの一方側からは信
号ラインの一方側及び第１ガード・パイプが、他方側か
らは信号ラインの他方側及び第２ガード・パイプのみが
露出するように構成すれば、絶縁物等の表面を介して流
れるリーク電流の発生が阻止され、これにより測定精度
の向上が図られる。

【００１６】なお、ガード・パイプ間に生じるリーク電
流は測定系に影響を与えない場合も多く、該リーク電流
に起因する測定誤差は殆ど生じない。更に、上記リーク
電流の防止による測定精度の向上と合い俟って、従来技
術に比較して極めて性能の高いリード・リレー及びスイ
ッチ・マトリクス装置の実現が可能となる。

【００１７】

【実施例】図１は本考案のリード・リレーの一実施例を
示す、該リード・リレー軸方向断面図である。同図にお
いて、軸線上に位置するリード・スイッチ１１は通常の
ものと同様、封入ガラス内部に一対の強磁性体からなる
リード片が間隙を有して対向して設けられており、両リ
ード片は封入ガラス外部にてそれぞれ信号ラインと接続
される端子ａ，ｂを形成している。リード・スイッチ１
１の外側には、リード・リレーの一方の端部（同図で
は、端子ｂ側端部）から該リード・スイッチ１１の接点
部近傍にかけて第１ガード・パイプ１５が設けられ、該
ガード・パイプ１５の更に外側にはリード・リレーの他
方の端部（同図では、端子ａ側端部）から、前記リード
・リレーの一方の端部にかけて第２ガード・パイプ１６
が設けられている。そして、第２ガード・パイプ１６内
に形成された空間には通常のリード・リレーに使用され
るものと同様の絶縁物１２が充填され、該第２ガード・
パイプ１６の外側には、やはり通常のリード・リレーに
使用されるものと同様の駆動コイル１４が装着されてい
る。

【００１８】なお、上記第２ガード・パイプ１６は、
図１に示すように第１ガード・パイプ１５の端子ｂ側端
部にまで亘る長さとしてもよいし、リード・リレーの
他方端から第１ガード・パイプ１５の少なくとも前記接
点部側端ｃまでの長さとしてもよい。第１ガード・パイ
プ１５と第２ガード・パイプ１６とが重なる面積が大き
くなるに従って（上記の場合に最大となる）、両ガー
ド・パイプ１５，１６間に電位差に起因するリーク電流
は大きくなるようにも考えられるが、実際上、このリー
ク電流は上記絶縁物１２の表面を流れるので、第２ガー
ド・パイプ１６が第１ガード・パイプ１５と重なってい
ても不都合は生じない。なお、リード・スイッチ１１に
第１，第２ガード・パイプの何れによっても被覆されな
い部分が存在する場合には、リード・スイッチ１１の信
号ラインを構成する導体と第１，第２ガード・パイプ１
５，１６以外の導体（例えば、駆動コイル１４）との間
に静電容量が生じ、測定誤差の原因となるので、リード
・スイッチ１１は何れかのガード・パイプ１５，１６に
よって被覆される。また、仮に第１，第２ガード・パイ
プ１５，１６間にリーク電流が生じても、後述するよう
に、通常このリーク電流は測定系に影響しないので、上
記測定誤差による不都合は生じない。

【００１９】図２は図１のリード・リレーを用いたスイ
ッチ・マトリクス装置の一実施例を示す回路図である。
本考案のマトリクス装置は、複数の測定器と複数（通
常、多数）のＤＵＴとの接続の切替えを行うためのもの
であるが、説明の便宜上、図２においては測定器とし
て、直流電源１及び電流計２により示されるものと、直
流電源１′のみにより示されるものの２つのみを、ＤＵ
Ｔとして２，２′の２つ抵抗のみを示している。

【００２０】図２において、各リード・リレーｒｒ₁〜
ｒｒ₄には、ガード接続用スイッチｓｗ₁〜ｓｗ₄が設け
られており、各スイッチｓｗ₁〜ｓｗ₄の一方端（同図で
は測定器側）が第１ガード・パイプ１５に、他方端（Ｄ
ＵＴ２，２′側）が第２ガード・パイプ１６に接続され
ている。片側接地の直流電源１の正極端子は、電流計３
及び信号ライン５１ａ，５５ａを介してリード・リレー
ｒｒ₁，ｒｒ₃のリード・スイッチの一方側（図１の端子
ｂ側）に接続されると共に、ガード・ライン５２ａ，５
６ａを介して同じくリード・リレーｒｒ₁，ｒｒ₃のガー
ド接続用スイッチｓｗ₁，ｓｗ₃の一方側（第１ガード・
パイプ１５が接続されている側）に接続されている。ス
イッチｓｗ₁，ｓｗ₃の第１ガード・パイプ１５の電位は
直流電源１の出力電位Ｖ_Dであるので、該スイッチｓ
ｗ₁，ｓｗ₃のオン・オフ状態における第１ガード・パイ
プ１５の電位及びオン状態における第２ガード・パイプ
１６電位は直流電源１の電位に保持される。

【００２１】また、片側接地の直流電源１′の正極端子
は、信号ライン５３ａ，５７ａを介してード・リレーｒ
ｒ₂，ｒｒ₄のリード・スイッチの一方側に、また接地端
子は、ガード・ライン５４ａ，５８ａを介して同じくリ
ード・リレーｒｒ₂，ｒｒ₄のガード接続用スイッチｓｗ
₂，ｓｗ₄の一方側（第１ガード・パイプ１５が接続され
ている側）に接続されている。スイッチｓｗ₂，ｓｗ₄の
ガード電位は接地電位であるので、該スイッチｓｗ₂，
ｓｗ₄のオン・オフ状態における第１ガード・パイプ１
５の電位及びオン状態における第２ガード・パイプ１６
の電位は接地電位に保持される。

【００２２】そして、リード・リレーｒｒ₁，ｒｒ₂のＤ
ＵＴ２側の信号ライン５１ｂ，５３ｂ同士、ガード・ラ
イン５２ｂ，５４ｂ同士、リード・リレーｒｒ₃，ｒｒ₄
の同じくＤＵＴ２′側の信号ライン５５ｂ，５７ｂ同
士、及びガード・ライン５６ｂ，５８ｂ同士はそれぞれ
接続されている。また、信号ライン５１ｂ，５３ｂ同士
の接続点及び５５ｂ，５７ｂの接続点は、一端接地のＤ
ＵＴ２及び２′に接続されている。

【００２３】以下、図２におけるスイッチ・マトリクス
装置の動作を説明する。例えば、ＤＵＴ２（高抵抗）の
抵抗値を測定する場合、リード・リレーｒｒ₁のリード
・スイッチ及びガード接続用スイッチｓｗ₁のみをオン
とし、他のリード・スイッチ及びガード接続用スイッチ
ｓｗ₂〜ｓｗ₄をオフとする。これにより、ＤＵＴ２の測
定系が構成される。すなわち、直流電源１の電圧Ｖ
_Dは、電流計３→信号ライン５１ａ→リード・リレーｒ
ｒ₁のリード・スイッチ→信号ライン５１ｂを介してＤ
ＵＴ２に印加され、測定電流Ｉ_Dが該経路を大地帰路で
流れる。このとき、リード・リレーｒｒ₁の第１ガード
・パイプ１５及び第２ガード・パイプ１６はガード・ラ
イン５２ａ，５２ｂを介して電源電位Ｖ_Dに保たれてい
るので、該リード・リレーｒｒ₁においてリーク電流が
生じることはない。

【００２４】リード・リレーｒｒ₂について見ると、リ
ード・スイッチの信号ライン５３ｂの端子電位は電源電
位Ｖ_Dであり、第１ガード・パイプ１５がガード・ライ
ン５４ａを介して接地されているので、該端子と第１ガ
ード・パイプ間に電位差が生じる。しかし、両者間には
リーク電流の経路である絶縁物等の表面が存在していな
いので、信号ライン５３ｂと第１ガード・パイプとの間
でリーク電流は生じない。なお、第２ガード・パイプ
は、ガード・ライン５４ｂを介して電源電位Ｖ_Dのガー
ド・ライン５２ｂに接続されているので、信号ライン５
３ｂと第２ガード・パイプとの間にリーク電流が流れる
ことはない。また、第１ガード・パイプと第２ガード・
パイプ１６との間の絶縁物表面にリーク電流の経路、す
なわち図１のように第２ガード・パイプ１６，１５間の
矢印で示す経路があるような場合には、リーク電流が生
じる場合もある。また、直流電源１，１′が同電圧であ
る場合には信号ライン５３ａ，５３ｂ間にリーク電流は
生じないが、前記両電源１，１′の電圧が異なる場合に
は両信号ライン５３ａ，５３ｂ間にリーク電流が生じる
可能性がある。しかしながら、そのリーク電流は、前述
のように絶縁物の表面を流れるものがほとんどであり、
信号ライン５３ａ，５３ｂ間のリーク電流経路はリード
・スイッチの封入ガラスの内面に限られる。したがっ
て、その内面は密封された雰囲気に接しており、高絶縁
状態にあると共に絶縁劣化も生じないので、リーク電流
は極めて小さく実際上無視できる大きさである。また、
スイッチｓｗ₂の開放端子間電位はＶ_Dであるため、ここ
にもリーク電流が生じる場合もあるが、これらのリーク
電流経路中に電流計３は存在しないので、該リーク電流
が測定系に影響を与えることはなく、高精度の測定が行
われる。リード・リレーｒｒ₃，ｒｒ₄についても、リレ
ーｒｒ₂と同様に考えることができ、測定系に悪影響を
与えるリーク電流が生じることはない。

【００２５】なお、図２の実施例ではリード・リレーの
接続方向を第１ガード・パイプの端部が測定器側（直流
電源１，１′側）に向く方向としたが、第１ガード・パ
イプがＤＵＴ２側に向く方向にしてもよい。また、本実
施例では、リード・リレーとしてリード・スイッチがガ
ラス封入された常時開離型のものを用いたが、本考案は
これに限定されず、例えば、非ガラス封入型のものや常
時閉成型のもの等、各種リード・リレーを用いることが
できる。

【００２６】

【考案の効果】以上述べたように、本考案によれば以下
の効果を奏することができる。 （１）部品点数を増加する必要がないので、低製造コス
トでかつ信頼性の高く、更に接続時の残留抵抗が少ない
リレー及びスイッチ・マトリクス装置を提供することが
できる。 （２）リード・リレーの一方端から接点部に至範囲、及
び他方端から該接点部に至範囲に、相互に絶縁状態にあ
るガード・パイプをそれぞれ設けたので、リーク電流の
生じない高いガード効果を有するリード・リレー及びス
イッチ・マトリクス装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のリード・リレーの一実施例を示す断面
説明図である。

【図２】図１のリード・リレーを用いて構成した本考案
のスイッチ・マトリクス装置を示す説明図である。

【図３】ガード機能を有さない従来のスイッチ・マトリ
クス装置を示す説明図である。

【図４】従来のリード・リレーを示す断面説明図であ
る。

【図５】ガード機能を有する従来のスイッチ・マトリク
ス装置を示す説明図である。

【図６】図５の装置におけるリーク電流の発生を説明す
るための説明図である。

【図７】図５の装置におけるリーク電流の発生を防止す
る従来のスイッチ・マトリクス装置を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１１ リード・スイッチ １２ 絶縁物 １４ 駆動コイル １５ 第１ガード・パイプ １６ 第２ガード・パイプ

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 リード・スイッチの一方端から接点部近
   傍までを被覆する第１ガード・パイプと、前記第１ガー
   ド・パイプと絶縁され、かつ前記リード・スイッチの他
   方端から少なくとも前記第１ガード・パイプの先端部位
   までを該第１ガード・パイプの外側に位置して被覆する
   第２ガードとを有してなることを特徴とするリード・リ
   レー。
2. 【請求項２】 複数の測定器と複数の被測定対象との接
   続の切替えを行う、ガード接続用スイッチを有するリー
   ド・リレーを用いたスイッチ・マトリクス装置であっ
   て、 前記ガード接続用スイッチの一方端が第１ガード・パイ
   プに、他方端が第２ガード・パイプに接続されてなるこ
   とを特徴とする請求項１のリード・リレーを用いたスイ
   ッチ・マトリクス装置。