JP3004251B2 - 抵抗値測定装置 - Google Patents

抵抗値測定装置

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JP3004251B2 JP10066155A JP6615598A JP3004251B2 JP 3004251 B2 JP3004251 B2 JP 3004251B2 JP 10066155 A JP10066155 A JP 10066155A JP 6615598 A JP6615598 A JP 6615598A JP 3004251 B2 JP3004251 B2 JP 3004251B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【説明の属する技術分野】本発明は、ホイートストーン
ブリッジ回路を用いた抵抗値測定装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来一般に被測定抵抗の抵抗値を精密に
測定する手段としてホイートストーンブリッジ回路を用
いた抵抗値測定装置が用いられている。図4は従来のこ
の種の抵抗値測定装置の基本構成を示したものであり、
抵抗値測定装置は、一つの可変抵抗と、二つの固定抵抗
202、203と、被測定抵抗204を接続する測定端
子部205とを環状に接続してなる測定回路206と、
測定回路206の端子A、B間に電圧を印加する電源2
07と、平衡検出端子C、D間に設けられたガルバノメ
ータ208とからなる。可変抵抗201にはダイヤルや
レバーを操作することにより抵抗値を変化させるすべり
抵抗器が用いられる。ガルバノメータ208は電流の向
き及び値によって敏感に左右に振れるように構成された
指針と目盛りとにより測定値を表示するアナログ表示の
電流測定器である。この抵抗値測定装置は、被測定抵抗
204の抵抗値Rxと可変抵抗201の抵抗値Rbとの
比が固定抵抗203の抵抗値Rcと固定抵抗202の抵
抗値Raと等しいとき、すなわち、Rx/Rb=Ra/
Rcなる関係が成立するとき、端子A、B間に任意の電
圧Vを印加しても端子C、D間を流れる電流値が0にな
るという原理に基づいて被測定抵抗201の抵抗値Rx
を測定するものである。すなわち、測定回路204の接
続端子205a、205b間に被測定抵抗204を接続
し、端子A、B間に任意の電圧Vを印加した状態で、可
変抵抗201の抵抗値Rbを変化させつつ、ガルバノメ
ータ208の指針が電流値0の目盛りを指すときの可変
抵抗201の抵抗値Rbを読み取ることにより、上記関
係から被測定抵抗204の抵抗値Rx(=Rb・Ra/
Rc)を求めるものである。上記のようにホイートスト
ーンブリッジ回路を用いた抵抗値測定装置は、四つの抵
抗値Ra、Rb、Rc、及びRxの関係から被測定抵抗
204の抵抗値Rxを求めるため、電源207の電圧が
安定していない場合でも被測定抵抗204の抵抗値Rx
を正確に測定できるという利点がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
のホイートストーンブリッジ回路を用いた抵抗値測定装
置は、電流の向き及び値によって敏感に左右に振れるよ
うに構成された指針と目盛りとにより測定値を表示する
アナログ表示のガルバノメータ208により点C、D間
の電流値を測定していたため、測定の際平らな場所に測
定装置を設置しなければ正確な測定ができないといった
不便さや、必ず指針の真上からの視線で目盛値を読み取
らなければならないといった不便さがあった。また、可
変抵抗201の抵抗値Rbを手動によるダイヤル操作に
より微少調節し、その調節量に敏感に反応して左右に振
れる指針の動きから平衡点を推察し、再度ダイヤルを動
かすといった操作を繰り返し行って指針の指す値を零に
近づけていく必要があるため、よほどの熟練者であって
も測定を高精度に行うには特間がかかり、操作が面倒で
あるという欠点があった。また、ガルバノメータを使用
しているため抵抗測定装置が大型になってしまうという
欠点もあった。そこで、このような欠点を解消すべく、
特開昭53-83662号公報に記載の自動ブリッジでは、マイ
クロプロセサを用いてブリッジ回路の不平衡状態を変化
させつつ検出端子間の電圧を検出し、この電圧が零にな
った時点、すなわちブリッジ回路が平衡状態になった時
点を検出することにより自動的に被測定抵抗の抵抗値を
測定するようにしている。しかしながら、上記公報記載
の自動ブリッジでは、ブリッジ回路に接続されたマイク
ロプロセサを含む測定制御回路や電源から被測定抵抗に
過大な電流が流れる可能性があるため、火薬等の可燃物
を含む被測定抵抗の抵抗値を測定することは難しい。す
なわち、被測定抵抗が発火や爆発を起こしてしまう可能
性を含んだ物である場合、抵抗測定装置から多くの電流
を流すことができないのは無論、被測定抵抗への負荷を
できるだけ軽減させる必要があるが、上記自動ブリッジ
はこのような危険な被測定抵抗を測定対象として設計さ
れたものではないため、測定の際には細心の注意を払う
必要があり、また作業者には極めて高い熟練度が要求さ
れていた。そこで、本発明の解決すべき課題は、上記従
来の技術の欠点を解消し、発火や爆発の危険性を有する
被測定抵抗の抵抗値を安全に高精度に且つ短時間で自動
測定できるホイートストーンブリッジ回路を用いた抵抗
値測定装置を提供することにある。
【0004】上記課題を解決するために、請求項1に記
載の発明は、ホイートストーンブリッジ回路の一辺に被
測定抵抗を接続し、他の少なくとも一辺に挿入した可変
抵抗器の抵抗値を変化させ、ブリッジ回路の平衡検出端
子間の電圧値又は電流値を検出し、この検出値が零にな
るときの可変抵抗器の抵抗値から被測定抵抗の抵抗値を
測定する抵抗値測定装置において、複数の抵抗器を直列
に接続するとともに各抵抗器に各々並列にリレー接点を
設けてなる可変抵抗器と、ブリッジ回路の平衡検出端子
間の電圧値又は電流値を検出する検出手段と、事前に入
力された測定開始抵抗値に応じて前記可変抵抗器のリレ
ー接点の短絡/開放を制御した後、前記検出手段による
検出値が零になるように前記リレー接点の短絡/開放を
制御する制御手段とを備えたことを特徴としている。
た、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の装置構
成を前提にして、前記測定開始抵抗値を入力するための
抵抗設定ダイヤルまたはボタンからなる入力手段を備え
たことを特徴としている。 また、請求項3に記載の発明
は、請求項1又は2に記載の装置構成を前提にして、抵
抗値測定装置内の湿度を検出し、その値が基準値以上の
場合その旨を報知し或いは抵抗値測定装置を測定不可能
状態にする危険回避手段を備えたことを特徴としてい
る。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、図面に示す実施の形態によ
り本発明をより詳細に説明する。図1(a)は本発明に
係る抵抗値測定装置の実施の形態の一例を示す全体構成
図、図1(b)は(a)に示す抵抗値測定装置の要部構
成図である。図1(a)に示すように、この実施の形態
の抵抗値測定装置100は、ホイートストーンブリッジ
回路10と、このホイートストーンブリッジ回路10に
より被測定抵抗20の抵抗値Rxを測定し、その結果を
LCD40に表示させるCPU(制御手段)30とを備
えている。ホイートストーンブリッジ回路10は、一つ
の可変抵抗器11と、二つの固定抵抗12、13と、被
測定抵抗20と接続する測定端子14a、14bと、平
衡検出端子15A、15Bとを有する測定回路16と、
測定回路16の端子15C、15D間に一定の電圧を
する電源17とからなる。平衡検出端子15A、15
BはOPアンプ50に接続されており、両端子15A、
15B間の電圧値(電位差)が増幅された後、更にアイ
ソレーソョンアンプ(絶縁増幅器)60を通してCPU
30に入力されるようになっている。アイソレーション
アンプ60は、入力された直流電圧を交流に変換させ、
トランスを介し二次側に伝達し、二次側にて再び直流電
圧に戻し出力するものであり、OPアンプ50からCP
U30側へのみ信号電流を通過させ、CPU30からO
Pアンプ50側への電流を遮断している。図1(b)に
示すように、可変抵抗器11は、複数の抵抗器18-1〜
18-nを直列に接続してなる抵抗回路18と、抵抗回路
18の各抵抗器18-1〜18-nに各々並列に接続された
複数のリレー接点19-1〜19-nからなり、各リレー接
点19-1〜19-nがCPU30からの制御信号に従って
動作するリレー切替回路70により個別に短絡/開放さ
れるようになっている。各抵抗器18-1〜18-nの抵抗
値R1〜Rnは、この例では1Ω、2Ω、4Ω、8Ω、・
・・というように順次異ならせてある。また、抵抗値測
定装置100の装置筐体(図示省略)内には湿度センサ
80が設けられている。湿度センサ80の出力信号はC
PU30に送られる。CPU30は、図示しないROM
に書き込まれた制御プログラム及びデータに従って動作
し、この抵抗値測定装置100全体を統括制御しつつ自
動測定を行う。
【0006】図2は本発明の実施の形態の動作内容を示
すフローチャートである。抵抗値測定装置100の電源
が投入されると(S1)、CPU30はバッテリをチェ
ックし(S2)、バッテリ残量が無ければ(S2でN
o)、その旨をLCD40に表示したり警報ランプを点
滅させるなどして操作者に報知し(S3)、その後の処
理は行わないが、バッテリ残量が充分であれば(S2で
Yes)、湿度センサ80により装置筐体の湿度をチェ
ックする(S4)。その結果、予め設定された結露発生
の可能性の大きい湿度値を越えていれば(S4でN
o)、その旨をLCD40に表示するとともに(S
5)、測定不可能状態にして(S6)、その後の処理は
行わないが、予め設定された湿度値を越えていなければ
(S4でYes)、ケーブルキャリブレーションを行う
(S7)。ケーブルキャリブレーションとは、被測定抵
抗20の抵抗値の測定を開始する前に、測定端子14
a、14bと被測定抵抗20とを接続する接続ケーブル
21自信の抵抗値rを予め測定する処理であり、測定さ
れた接続ケーブル21の抵抗値rは図示しないRAMに
保存される。その後、被測定抵抗20が接続され(S
8)、測定開始ボタンが押されると(S9)、CPU3
0は、リレー切替回路70を制御して可変抵抗器11の
全てのリレー接点19-1〜19-nを開放状態、すなわち
可変抵抗器11の抵抗値Rbを最大(Rmax)にした後
(S10)、平衡検出端子15A、15B間の電圧値の
測定を開始する(S11)。その際、CPU30は、測
定された電圧値が0ボルトであるか否かチェックし(S
12)、0ボルトでなければ(S12でNo)、その電
圧値が0ボルト未満であるか否かチェックする(S1
3)。その結果、0ボルト以上であれば(S13でN
o)、可変抵抗器11の抵抗器18-1〜18-nの中で最
も抵抗値の大きい抵抗器、この例では抵抗値がRnの抵
抗器18-nに並列に設けられたリレー接点19-nを短絡
させる。そして、再度測定された電圧値をチェックし、
0ボルト以上であれば(S12でNo、S13でN
o)、次に抵抗値の大きい抵抗器18-n-1(図示省略)
に並列に設けられたリレー接点19-n-1を短絡させる
(S14)。このとき可変抵抗器11の抵抗値RbはR
1+R2+R3+・・・+Rn-2である。
【0007】このようにして、抵抗値の大きい抵抗器の
リレー接点から順番に短絡させて可変抵抗器11の抵抗
値Rbを段階的に小さくしていき、その都度、測定され
た電圧値をチェックする。そして、電圧値が0ボルトを
通り越し負(−)の値になった場合(S13でYe
s)、直前に短絡させたリレー接点を開放させ、その次
に抵抗値の大きい抵抗器のリレー接点を短絡させる(S
15)。例えば、抵抗器18-3のリレー接点19-3を短
絡させたときに測定された電圧値が負の値になった場
合、そのリレー接点19-3を開放し、抵抗器18-3の次
に抵抗値の大きい抵抗器18-2のリレー接点19-2を短
絡させる。このときの可変抵抗器11の抵抗値RbはR
1+R3である。CPU30は上記の動作(S12〜S1
5)を繰り返し、測定された電圧値が0ボルトになった
ら(S12でYes)、その時の可変抵抗器11の抵抗
値Rbに基づいて被測定抵抗20の抵抗値Rxを演算す
る(S16)。その際、CPU30は上記RAMから接
続ケーブル21の抵抗値rを読み出し、Rx=Rb・
a/Rc−rなる関係式から抵抗値Rxを算出する。そ
して、得られた抵抗値RxをLCD40に表示して(S
17)、測定動作を終了する。
【0008】上記のように、複数の抵抗器18-1〜18
-nを直列に接続するとともに各抵抗器18-1〜18-nに
各々並列にリレー接点19-1〜19-nを設け、抵抗値の
大きい抵抗器のリレー接点から順番に短絡させて、可変
抵抗器11の抵抗値Rbを段階的に小さくしていき、平
衡検出端子15A、15B間の電圧値が負になったら直
前に短絡させたリレー接点を開放させ、その次に抵抗値
の大きい抵抗器のリレー接点を短絡させるという動作を
繰り返して、平衡検出端子15A、15B間の電圧値が
0ボルトになるように可変抵抗器11を制御するように
したことにより、測定の際に被測定抵抗20に不要な電
流を流さないで済む。また、平衡検出端子15A、15
BとCPU30との間にアイソレーションアンプ60を
挿入したことにより、CPU30側から測定回路16を
通って被測定抵抗20への不要な電流が流れるのを防止
できる。したがって、被測定抵抗20への負荷を最小限
に抑えつつ短時間で高精度に抵抗測定を行うことができ
る。また、被測定抵抗20が火薬等の可燃物を含む物品
である場合、抵抗測定装置100内に結露が発生してい
る状態で測定を開始すると、過大な電流が被測定抵抗2
0に流れてしまい、発火や爆発を起こす可能性がある
が、この実施の形態では、測定を開始する前に、湿度セ
ンサ80により抵抗測定装置100内の湿度をチェック
して結露発生の可能性を確認し、結露発生の可能性があ
ればその旨をLCD40に表示して操作者に知らせ、抵
抗測定装置100を測定不可能状態にするので、被測定
抵抗20が可燃性の物品であってもその抵抗値を安全に
測定することができる。
【0009】図3は本発明の別の実施の形態の動作内容
を示すフローチャートである。この実施の形態では、抵
抗値測定装置100は上記の構成に加えて、操作者がお
おまかな測定開始抵抗値を入力するための抵抗設定ダイ
ヤルやボタン等の入力手段を備えており、CPU30
は、図2のステップS1〜S7と同様の処理(S21〜
S27)を行った後、測定開始抵抗値入力モードになる
(S28)。CPU30はこのモードのときに抵抗設定
ダイヤル等が操作され測定開始抵抗値が入力されると、
その入力された値を上記RAMの所定の領域に保存す
る。測定開始抵抗値とは、被測定抵抗20の物性、構造
等から概算される値や、操作者が経験的に知り得た値な
ど任意の値である。その後、被測定抵抗20が接続され
(S29)、測定開始ボタンが押されると(S30)、
CPU30は、上記RAMから測定開始抵抗値を読み出
し、その値に応じてリレー切替回路70を制御し、可変
抵抗器11の各リレー接点19-1〜19-nを短絡または
開放した後(S31)、平衡検出端子15A、15B間
の電圧値の測定を開始する(S32)。その際、CPU
30は、測定された電圧値が0ボルトであるか否かチェ
ックし(S33)、0ボルトでなければ(S33でN
o)、その電圧値が0ボルト未満であるか否かチェック
する(S34)。その結果、0ボルト以上であれば(S
34でNo)、このとき開放している各リレー接点の中
で最も抵抗値の大きい抵抗器に並列に設けられたリレー
接点を短絡させる(S35)。そして、再度測定された
電圧値をチェックし、0ボルト以上であれば(S33で
No、S34でNo)、次に抵抗値の大きい抵抗器に並
列に設けられたリレー接点を短絡させる(S35)。
【0010】このようにして、操作者により指定された
おおまかな測定開始抵抗値から可変抵抗器11の抵抗値
Rbを段階的に小さくしていき、その都度、測定された
電圧値をチェックする。そして、電圧値が0ボルトを通
り越し負(−)の値になった場合(S34でYes)、
直前に短絡させたリレー接点を開放させ、その次に抵抗
値の大きい抵抗器のリレー接点を短絡させる(S3
6)。CPU30は上記の動作(S33〜S36)を繰
り返し、測定された電圧値が0ボルトになったら(S3
3でYes)、その時の可変抵抗器11の抵抗値Rbに
基づいて被測定抵抗20の抵抗値Rxを演算し(S3
7)、得られた抵抗値RxをLCD40に表示して(S
38)、測定動作を終了する。上記のように、被測定抵
抗20の測定を開始するに際し、そのおおまかな任意の
値を測定開始抵抗値として操作者に入力させ、その任意
の抵抗値から測定を開始することにより、より短時間で
測定することが可能になると共に、被測定抵抗20に与
える負荷を軽減することができる。なお、上記の例で
は、測定を開始するに際し操作者が測定開始抵抗値を入
力するようにしているが、CPU30が初期測定時にお
ける被測定抵抗20の測定値と、その時の可変抵抗器1
1の抵抗値Rbとを比較し、両者の差分に基づいて被測
定抵抗20の抵抗値Rxを推定し、推定された抵抗値R
xに応じて可変抵抗器11のリレー接点19-1〜19-n
の短絡/開放を制御した後に被測定抵抗20の測定を行
うようにすれば、測定開始抵抗値を入力する手間を省く
ことができるので、より手軽に測定を行うことができ
る。
【0011】また、以上の実施の形態の構成に加えて、
測定回路16の電源17又は被測定抵抗20と直列にヒ
ューズ又はブレーカを挿入し、何らかの要因により被測
定抵抗20に所定値以上の電流が流れそうになったとき
に被測定抵抗20への電力供給が絶たれるようにしてお
けば、被測定抵抗20に過大な電流が流れるのをより確
実に防止して安全に測定を行うことができる。ただし、
被測定抵抗20と直列にヒューズ又はブレーカを挿入し
た場合、その抵抗値(例えば10Ω)が被測定抵抗20
の抵抗値(例えば1Ω)よりも大きいため、測定精度
(分解能)を維持するためには、可変抵抗器11を構成
する直列抵抗アレイの段数を多くする必要がある。ま
た、この状態で被測定抵抗20の抵抗測定を実施する
と、そのままではヒューズまたはブレーカの抵抗値を含
む測定値が得られることになるため、ケーブルキャリブ
レーション(S7、S27)の際にヒューズまたはブレ
ーカをも含めた接続ケーブル21等の抵抗値rを求めて
から測定を実施する必要がある。また、装置筐体内にヒ
ータを設け、湿度センサ80による湿度をチェックによ
り結露発生の可能性が高いと判断された場合にヒータを
起動させ、結露発生の可能性がなくなるのを待ってから
測定可能状態にするように装置を構成してもよい。
【0012】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は以下のよ
うな優れた効果を奏するものである。請求項1に記載の
発明では、複数の抵抗器を直列に接続するとともに各抵
抗器に各々並列にリレー接点を設けてなる可変抵抗器
と、ブリッジ回路の平衡検出端子間の電圧値又は電流値
を検出する検出手段と、事前に入力された測定開始抵抗
値に応じて前記可変抵抗器のリレー接点の短絡/開放を
制御した後、前記検出手段による検出値が零になるよう
に前記リレー接点の短絡/開放を制御する制御手段とを
備えたことにより、任意の測定開始抵抗値から測定を開
始して、平衡検出端子間の電圧値が0ボルトになるよう
に可変抵抗器を自動的に制御することができるので、被
測定抵抗の抵抗値を短時間で高精度に且つ安全に自動測
定できる。また、請求項2記載の発明では、被測定抵抗
の測定を開始するに際し、そのおおまかな任意の値を測
定開始抵抗値として操作者に入力させ、その任意の抵抗
値から測定を開始することにより、より短時間で測定す
ることが可能になると共に、被測定抵抗に与える負荷を
軽減することができる。また、請求項3記載の発明で
は、抵抗値測定装置内の湿度を検出し、その値が基準値
以上の場合その旨を報知し或いは抵抗値測定装置を測定
不可能状態にする危険回避手段を備えたので、被測定抵
抗が可燃性の物品であってもその抵抗値を安全に測定す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明に係る抵抗値測定装置の実施の
形態の一例を示す全体構成図、(b)は(a)に示す抵
抗値測定装置の要部構成図である。
【図2】本発明の実施の形態の動作内容を示すフローチ
ャートである。
【図3】本発明の別の実施の形態の動作内容を示すフロ
ーチャートである。
【図4】抵抗値測定装置の従来例を示した構成図であ
る。
【符号の説明】
10 ホイートストーンブリッジ回路、11 可変抵抗
器、18 抵抗回路、18-1〜18-n 抵抗器、12
固定抵抗、13 固定抵抗、14a 測定端子、14b
測定端子、15A 平衡検出端子、15B 平衡検出
端子、16 測定回路、17 電源、18 抵抗回路、
19-1〜19-n リレー接点、20 被測定抵抗、、3
0 CPU(検出手段、制御手段)、40 LCD、6
0 アイソレーソョンアンプ(絶縁増幅器)、70 リ
レー切替回路、80 湿度センサ、100 抵抗値測定
装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 27/02

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ホイートストーンブリッジ回路の一辺に
    被測定抵抗を接続し、他の少なくとも一辺に挿入した可
    変抵抗器の抵抗値を変化させ、ブリッジ回路の平衡検出
    端子間の電圧値又は電流値を検出し、この検出値が零に
    なるときの可変抵抗器の抵抗値から被測定抵抗の抵抗値
    を測定する装置において、 複数の抵抗器を直列に接続するとともに各抵抗器に各々
    並列にリレー接点を設けてなる可変抵抗器と、ブリッジ回路の平衡検出端子間の電圧値又は電流値を検
    出する検出手段と、 事前に入力された測定開始抵抗値に応じて前記可変抵抗
    器のリレー接点の短絡/開放を制御した後、前記 検出手
    段による検出値が零になるように前記リレー接点の短絡
    /開放を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする
    抵抗値測定装置。
  2. 【請求項2】 前記測定開始抵抗値を入力するための抵
    抗設定ダイヤルまたはボタンからなる入力手段を備えた
    ことを特徴とする請求項1記載の抵抗値測定装置。
  3. 【請求項3】 抵抗値測定装置内の湿度を検出し、その
    値が基準値以上の場合その旨を報知し或いは抵抗値測定
    装置を測定不可能状態にする危険回避手段を備えたこと
    を特徴とする請求項1または請求項2記載の抵抗値測定
    装置。
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