JP3207037B2

JP3207037B2 - レンジ切替回路

Info

Publication number: JP3207037B2
Application number: JP05655694A
Authority: JP
Inventors: 富士男小澤
Original assignee: 富士男小澤; 北斗電工株式会社
Priority date: 1994-03-01
Filing date: 1994-03-01
Publication date: 2001-09-10
Anticipated expiration: 2016-09-10
Also published as: JPH07244080A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電流値を測定する電
流計、または電力量計、電荷量計等のように電流値と他
の物理量とを組み合わせて特定の電気量を測定する測定
器において、そのレンジ切替回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電流値を測定する電流計、または電力量
計、電荷量計等のように電流値と他の物理量とを組み合
わせて特定の電気量を測定する測定器において、電流値
測定のダイナミックレンジを広げ、精度良く測定するた
めに、測定レンジを複数に分け、各レンジに対応した電
流／電圧変換、即ちＩ／Ｖ変換用の電流検出抵抗、即ち
Ｉ／Ｖ抵抗をレンジ数分設け、これを電流値に応じて切
り替えることによりレンジを切り替えながら電流を測定
することが一般的に良く行なわれている。

【０００３】図８は一般的な電流測定を含む測定器の構
成例であり、１は電源、２は負荷、３は測定器、４は電
流／電圧変換部、５は計数・制御部、６は表示部、７は
電圧検出部、８は電流／電圧変換のためのＩ／Ｖ抵抗、
９はバッファアンプである。電流／電圧変換部４は図９
で示すように、反転増幅器１０とＩ／Ｖ抵抗８で構成す
ることもできる。

【０００４】図８の測定器３の動作の概要は以下の通り
である。電源１により負荷２に流れる電流ｉは、電流×
抵抗＝電圧でよく知られているようにＩ／Ｖ抵抗８で電
圧ｖｉに変換され、バッファアンプ９でインピーダンス
変換されて、計数・制御部５に入力される。Ｉ／Ｖ抵抗
８の大きさをＲΩとすれば、ｖｉ＝ｉ×Ｒである。この
関係からｉ＝ｖｉ／Ｒが成り立ち、ｖｉとＲから演算で
電流値を求めることができるので計数・制御部５では、
アナログ回路でこの演算を行なうか、またはＡ／Ｄ変換
器、Ｖ／Ｆ変換器とカウンタ等でディジタルデータに変
換した後ハードウェアロジック、またはＣＰＵとソフト
ウェアによって、この演算により電流値を求めることが
できる。これを表示部６で電流表示すれば電流計とな
り、計数・制御部５で電流値をさらに時間積分し表示部
５に表示すれば電荷量計であり、負荷２の両端の電圧ｖ
を電圧検出部７で検出して計数・制御部５に入力し、電
流値と乗算して表示部６に表示すれば電力計であり、電
力をさらに時間積分して表示部６に表示すれば電力量計
である。

【０００５】上記の原理による各種測定器において、電
流測定のダイナミックレンジを広めて測定の精度を高め
るために、図１０に示すように電流／電圧変換部４にレ
ンジに応じたＩ／Ｖ変換のためのＩ／Ｖ抵抗８とそれら
を選択するためのスイッチ１１を複数組用意して、レン
ジを切り替えながら測定することがよく行なわれる。な
お、スイッチ１１はメカニカルリレー、トランジスタ、
アナログスイッチ等種々のスイッチング素子を使用する
ことができるが、以下では説明のために全てメカニカル
リレーで代表させて示す。また、本発明はレンジ切替に
関するものであるので、以下では電流／電圧変換部４、
計数・制御部５の周辺にポイントをおいて説明する。

【０００６】図１１に従来のレンジ切替を行なう場合の
回路例を示す。説明のためにレンジは２つとする。４は
電流／電圧変換部、５は計数・制御部、９はバッファア
ンプ、２３はリレー、２４はリレー２３の接点、２５は
リレー、２６はリレー２５の接点、２７は抵抗値Ｒ１の
Ｉ／Ｖ抵抗、２８は抵抗値Ｒ２のＩ／Ｖ抵抗である。リ
レー２３、リレー２５はそれぞれ計数・制御部５からリ
レー２３駆動信号２１、リレー２５駆動信号２２で駆動
され、Ｉ／Ｖ抵抗２７、２８のオン、オフ制御を行な
う。計数・制御部５は電圧ｖｉから電流または電流に関
連する電気量を演算で求め、電流の大きさに応じてリレ
ー２３、２５を切り替えてレンジを変更する制御を行な
う。

【０００７】以下回路の動作を説明する為に、Ｉ／Ｖ抵
抗２７はＩ／Ｖ抵抗２８の１／１０の大きさであり、Ｉ
／Ｖ抵抗２８で扱う電流の１０倍とする。従ってＲ２＝
１０×Ｒ１である。即ち、Ｉ／Ｖ抵抗２７を使用するレ
ンジはＩ／Ｖ抵抗２８を使用するレンジの１０倍であ
る。説明の都合上、以下では、前者を大レンジ、後者を
小レンジと称する。またレンジ切替の条件を入力電流値
が各レンジに対するフルスケ−ル（ＦＳ）の８％以下に
なったら大レンジから小レンジに切り替え、入力電流値
が各レンジに対するフルスケ−ル（ＦＳ）の１１０％以
上になったら小レンジから大レンジに切り替えるものと
する。

【０００８】図１１の回路の大レンジから小レンジに切
り替わる場合の動作を図１２のタイムチャートで説明す
る。このタイムチャートで（ａ）は測定対象である入力
電流ｉ、（ｂ）は入力電流ｉをＩ／Ｖ抵抗２７、２８で
Ｉ／Ｖ変換し、バッファアンプ９から電圧出力として得
られるＩ／Ｖ電圧ｖｉである。（ｃ）は計数・制御部５
から出力されるリレー２３駆動信号２１、（ｄ）は動作
遅れｔ１を有するリレー２３の接点２４の動作、（ｅ）
は計数・制御部から出力されるリレー２５駆動信号２
２、（ｆ）は動作遅れｔ２を有するリレー２５の接点２
６の動作である。（ｇ）はＩ／Ｖ変換に関与するＩ／Ｖ
抵抗２７、２８の合成のＩ／Ｖ抵抗値、（ｈ）は計数・
制御部５内で電流値を演算する場合に使用される、Ｉ／
Ｖ変換の演算上の抵抗値、（ｉ）は演算上の誤差が侵入
する期間を示す。

【０００９】なお、電流回路でレンジを切り替える場
合、電流回路を開にして電流を遮断する状態を作らない
ようにすることが重要である。そのために計数・制御部
５では、レンジ変更する場合は接点２４、２６が共に開
にならないように、レンジ切替の途中で、両方の接点が
共に閉、即ち接点のオーバーラップ状態が確保できるよ
うにリレーを制御する。

【００１０】大レンジにおいて、入力電流ｉが８％ＦＳ
以上から８％ＦＳ以下に減少してくると、計数・制御部
５はリレー２５駆動信号２２を出力する。時間遅れｔ２
後に接点２６が閉じてＩ／Ｖ抵抗値はＲ１とＲ２の並列
抵抗値Ｒ１／／Ｒ２になる。この時Ｒ１／／Ｒ２はＲ１
とＲ２の並列接続の値であり、０．９０９・Ｒ１であ
る。

【００１１】その後、計数・制御部５がｔ２より充分大
きなオーバーラップ時間ｔ３が経過してからリレー２３
駆動信号２１を落とすと、遅れ時間ｔ１後に接点２４が
開き、Ｉ／Ｖ抵抗値はＲ２になってレンジ切替が完了す
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】この時、従来の回路で
は、図１２（ｉ）誤差侵入期間のｅ１、ｅ２のように、
実際のＩ／Ｖ抵抗値と電流値演算のための演算上のＩ／
Ｖ抵抗値が一致しない期間が生じて測定誤差が発生す
る。

【００１３】図１２（ｉ）の誤差侵入期間ｅ１は実際の
Ｉ／Ｖ抵抗値がＲ１／／Ｒ２即ち０．９０９・Ｒ１のと
ころを演算ではＲ１として演算することによる誤差期
間、ｅ２は実際のＩ／Ｖ抵抗値がＲ１／／Ｒ２のところ
を演算ではＲ２即ち１０・Ｒ１として演算することによ
る誤差期間である。特に後者ｅ２は０．９０９・Ｒ１を
１０・Ｒ１として演算するので誤差が大きくなる。

【００１４】また、図示していないが、小レンジから大
レンジに切り替わる場合も同様に誤差が発生する。

【００１５】これらの誤差は、特に電荷量計や電力量計
のように電流値を時間積分する測定器においては直接誤
差となり、レンジ切替回数が増大するに伴って、誤差も
増大する。そのため、レンジ切替にはできるだけ高速の
リレーまたはその他のスイッチング素子を使用する必要
があるが、電流の大きさ、許容される漏れ電流の大きさ
等の制限により、必ずしも理想的なスイッチング素子が
使用できず、誤差が大きくなる場合があった。またリレ
ー接点等のスイッチング素子の時間遅れのばらつきを考
慮し、オーバーラップ時間ｔ３は充分大きくする必要が
あり、さらに誤差を増大させる要因になった。

【００１６】本発明は上記のような問題を解決するため
になされたものであり、誤差が少ないレンジ切替回路を
得ることを目的とするものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に関わ
るレンジ切替回路は大レンジから小レンジに切り替わる
場合のレンジ変化検出部と、小レンジから大レンジに切
り替わる場合のレンジ変化検出部を設けたものである。

【００１８】請求項２に関わるレンジ切替回路は大レン
ジから小レンジ、または小レンジから大レンジに切り替
わる場合のレンジ変化検出部を設けたものである。

【００１９】

【作用】請求項１においては、大レンジから小レンジに
切り替わる場合のレンジ変化検出部により大レンジから
小レンジに切り替わる場合のリレー接点のオーバーラッ
プ開始と終了をレンジの状態変化として検出し、実際の
Ｉ／Ｖ抵抗値と演算上のＩ／Ｖ抵抗値を一致させて測定
誤差を減らし、小レンジから大レンジに切り替わる場合
のレンジ変化検出部により小レンジから大レンジに切り
替わる場合のリレー接点のオーバーラップ開始と終了を
レンジの状態変化として検出し、実際のＩ／Ｖ抵抗値と
演算上のＩ／Ｖ抵抗値を一致させて測定誤差を減らす。

【００２０】請求項２においては、レンジ変化検出部に
より大レンジから小レンジに切り替わる場合のリレー接
点のオーバーラップ終了をレンジの状態変化として検出
して直ちに小レンジとして演算を開始して誤差を少なく
し、また小レンジから大レンジに切り替わる場合のリレ
ー接点のオーバーラップ開始をレンジの状態変化として
検出して小レンジ側のリレーを落とすことにより、接点
オーバーラップ時間を最小にし、同時に大レンジとして
演算を開始して、測定誤差を減らす。

【００２１】

【実施例】

実施例１以下、この発明の実施例を図面と共に説明する。図１は
実施例１によるレンジ切替回路の構成を示し、説明のた
めにレンジは２つとし、電流の流れる方向は図１のｉで
示す方向のみ、即ちｖｉは正方向のみとする。

【００２２】図１の４は電流／電圧変換部、５は計数・
制御部、９はバッファアンプ、２３はリレー、２４はリ
レー２３の接点、２５はリレー、２６はリレー２５の接
点、２７は抵抗値Ｒ１のＩ／Ｖ抵抗、２８は抵抗値Ｒ２
のＩ／Ｖ抵抗である。リレー２３、リレー２５はそれぞ
れ計数・制御部５からリレー２３駆動信号２１、リレー
２５駆動信号２２で駆動され、Ｉ／Ｖ抵抗２７、２８の
オン、オフ制御を行なう。計数・制御部５は電圧ｖｉか
ら電流または電流に関連する電気量を演算で求め、電流
の大きさに応じてリレー２３、２５を切り替えてレンジ
を変更する制御を行なう。

【００２３】３１はレンジ変化検出部であり、コンパレ
ータ３２、大きさＥ１の基準電圧３３、状態変化検出回
路３４、ＡＮＤゲート３５で構成される。Ｉ／Ｖ変換出
力電圧ｖｉと基準電圧３３はコンパレータ３２で比較さ
れ、その出力はｖｉ＞Ｅ１で論理１、ｖｉ＜Ｅ１で論理
０となり、これが１から０または０から１に変化する
と、状態変化検出回路３４は時間幅Ｔのワンショットタ
イマとＥＸ−ＯＲゲートにより時間幅Ｔの論理１のパル
スを発生するものである。この状態変化検出回路は、一
般的に良く知られている複数のレジスタとクロック、ま
たはシフトレジスタとクロック、または単安定マルチバ
イブレータ等で構成することもできる。

【００２４】レンジ切替動作開始時に計数・制御部５は
状態変化イネーブル信号３６を論理１にし、ＡＮＤゲー
ト３５のゲートを開き、状態変化検出回路３４のパルス
出力を状態変化信号３７として計数・制御部５に入力で
きるようにし、レンジ切替動作終了時に状態変化イネー
ブル信号３６を論理０にし、ＡＮＤゲート３５のゲート
を閉じるように制御するものである。

【００２５】回路の動作を説明する為に、図１１の場合
と同様にＩ／Ｖ抵抗２７はＩ／Ｖ抵抗２８の１／１０の
大きさであり、Ｒ２＝１０・Ｒ１としＩ／Ｖ抵抗２７側
を大レンジ、Ｉ／Ｖ抵抗２８側を小レンジと称する。ま
たレンジ切替の条件を入力電流値が各レンジに対するフ
ルスケ−ル（ＦＳ）の８％以下になったら大レンジから
小レンジに切り替え、入力電流値が各レンジに対するフ
ルスケ−ル（ＦＳ）の１１０％以上になったら小レンジ
から大レンジに切り替えるものとする。

【００２６】図１の回路の大レンジから小レンジに切り
替わる場合の動作を図２のタイムチャートで説明する。
このタイムチャートで（ａ）は測定対象である入力電流
ｉ、（ｂ）は入力電流ｉをＩ／Ｖ抵抗２７、２８でＩ／
Ｖ変換し、バッファアンプ９から電圧出力として得られ
るＩ／Ｖ電圧ｖｉである。（ｃ）は計数・制御部５から
出力されるリレー２３駆動信号２１、（ｄ）は動作遅れ
ｔ１を有するリレー２３の接点２４の動作、（ｅ）は計
数・制御部から出力されるリレー２５駆動信号２２、
（ｆ）は動作遅れｔ２を有するリレー２５の接点２６の
動作である。（ｇ）はＩ／Ｖ変換に関与するＩ／Ｖ抵抗
２７、２８による合成のＩ／Ｖ抵抗値、（ｈ）は計数・
制御部５内で電流値を演算する場合に使用される、Ｉ／
Ｖ変換の演算上の抵抗値、（ｉ）はコンパレータ３２の
出力、（ｊ）は状態変化信号３７、（ｋ）は演算上の誤
差が侵入する期間を示す。

【００２７】大レンジにおいて、図２（ａ）のように入
力電流ｉが８％ＦＳ以上から８％ＦＳ以下に減少してく
ると、計数・制御部５は図２（ｅ）のリレー２５駆動信
号を出力する。図２（ｆ）のように時間遅れｔ２後に接
点２６が閉じて図２（ｇ）のＩ／Ｖ抵抗値はＲ１からＲ
１とＲ２の並列抵抗値Ｒ１／／Ｒ２、即ち０．９０９・
Ｒ１になる。するとＩ／Ｖ変換された結果のバッファア
ンプ９の出力ｖｉは８％ＦＳから８％ＦＳ×０．９０９
＝７．２７％ＦＳに急激に下がる。

【００２８】ここで基準電圧３３の電圧Ｅ１を８％ＦＳ
と７．２７％ＦＳのほぼ中間の７．６４％ＦＳに設定し
ておくと、図２（ｉ）のコンパレータ３２の出力が１か
ら０に変化し、状態変化検出回路３４は時間幅Ｔのパル
スを発生する。図示していないがレンジ切替動作開始時
に計数・制御部５によりＡＮＤゲート３５のゲートを開
いているので、状態変化検出回路３４のパルス出力は図
２（ｊ）の状態変化信号３７として計数・制御部５に入
力される。この信号により直ちに計数・制御部５は図２
（ｈ）のように演算上の抵抗値をＲ１／／Ｒ２即ち０．
９０９・Ｒ１に変更して電流演算するので、図２（ｋ）
の誤差侵入期間ｅ３は論理回路の遅れ時間分だけにな
り、微小になる。

【００２９】次に充分なオーバーラップ時間をとれるよ
うに接点２６の遅れ時間ｔ２より大きな時間ｔ４後に図
２（ｃ）のようにリレー２３駆動信号２１を落とすと時
間ｔ１後に図２（ｄ）のように接点２４が開になり、図
２（ｇ）のようにＩ／Ｖ抵抗値はＲ２になる。するとＩ
／Ｖ変換された結果のバッファアンプ９の出力ｖｉは８
％ＦＳから８％ＦＳ×１０＝８０％ＦＳに急激に上昇す
る。

【００３０】ここで基準電圧３３の電圧Ｅ１は７．６４
％ＦＳに設定してあるので、図２（ｉ）のコンパレータ
３２の出力は０から１に変化し、状態変化検出回路３４
は時間幅Ｔのパルスを発生し、図２（ｊ）の状態変化信
号３７として計数・制御部５に入力される。この信号に
より直ちに計数・制御部５は図２（ｈ）のように演算上
の抵抗値をＲ１／／Ｒ２即ち０．９０９・Ｒ１からＲ２
即ち１０・Ｒ１に変更して電流演算するので、図２
（ｋ）の誤差侵入期間ｅ４は論理回路の遅れ時間分だけ
になり、微小になる。

【００３１】その後、図示していないがレンジ切替動作
終了時に計数・制御部５によりＡＮＤゲート３５のゲー
トを閉じレンジ切り替えが完了する。

【００３２】次に図１の回路の小レンジから大レンジに
切り替わる場合の動作を図３のタイムチャートで説明す
る。このタイムチャートで（ａ）から（ｈ）と（ｋ）は
図２と同じ信号を示し、（ｉ）はコンパレータ４２の出
力、（ｊ）は状態変化信号４７を示す。

【００３３】小レンジにおいて、図３（ａ）のように入
力電流ｉが１１０％ＦＳ以下から１１０％ＦＳ以上に増
大してくると、計数・制御部５は図３（ｃ）のリレー２
３駆動信号２１を出力する。図３（ｄ）のように時間遅
れｔ１後に接点２４が閉じて図３（ｇ）のＩ／Ｖ抵抗値
はＲ２即ち１０・Ｒ１からＲ１とＲ２の並列抵抗値Ｒ１
／／Ｒ２、即ち０．９０９・Ｒ１になる。するとＩ／Ｖ
変換された結果のバッファアンプ９の出力ｖｉは１１０
％ＦＳから１１０％ＦＳ×０．９０９×０．１＝１０％
ＦＳに急激に下がる。

【００３４】ここで基準電圧４３の電圧Ｅ２を１１％Ｆ
Ｓと１０％ＦＳのほぼ中間の１０．５％ＦＳに設定して
おくと、図３（ｉ）のコンパレータ３２の出力は１から
０に変化し、状態変化検出回路４４は時間幅Ｔのパルス
を発生する。図示していないがレンジ切替動作開始時に
計数・制御部５によりＡＮＤゲート４５のゲートを開い
ているので、状態変化検出回路４４のパルス出力は図３
（ｊ）の状態変化信号４７として計数・制御部５に入力
される。この信号により直ちに計数・制御部５は図３
（ｈ）のように演算上の抵抗値をＲ１／／Ｒ２即ち０．
９０９・Ｒ１に変更して電流演算するので、図３（ｋ）
の誤差侵入期間は論理回路の遅れ時間分だけのｅ３にな
る。

【００３５】次に充分なオーバーラップ時間をとれるよ
うに接点２４の遅れ時間ｔ１より大きな時間ｔ４後に図
３（ｅ）のようにリレー２５駆動信号２２を落とすと時
間ｔ２後に図３（ｆ）のように接点２６が開になり、図
３（ｇ）のようにＩ／Ｖ抵抗値はＲ１になる。するとＩ
／Ｖ変換された結果のバッファアンプ９の出力ｖｉは１
０％ＦＳから１１０％ＦＳ×０．１＝１１％ＦＳに急激
に上昇する。

【００３６】ここで基準電圧４３の電圧Ｅ２は１０．５
％ＦＳに設定してあるので、図３（ｉ）のコンパレータ
４２の出力は０から１に変化し、状態変化検出回路４４
のパルス出力は図３（ｊ）の状態変化信号４７のように
計数・制御部５に入力される。この信号により直ちに計
数・制御部５は図３（ｈ）のように演算上の抵抗値をＲ
１／／Ｒ２即ち０．９０９・Ｒ１からＲ１に変更して電
流演算するので、図３（ｋ）の誤差侵入期間ｅ４は論理
回路の遅れ時間分だけになり、ｅ３と合計しても微小で
ある。

【００３７】その後、図示していないがレンジ切替動作
終了時に計数・制御部５によりＡＮＤゲート４５のゲー
トを閉じレンジ切り替えが完了する。

【００３８】なお以上の説明で判るように、実施例１で
はオーバーラップ時間を確保するための時間ｔ４の大小
は誤差の大小には無関係であり、リレー接点のオーバー
ラップ期間も正確な電流測定ができる。

【００３９】実施例２図４は実施例２によるレンジ切替回路の構成を示し、図
１の回路におけるのと同等の部分は図１と同じ符号で示
している。説明のために図１と同様に、レンジは２つと
し、電流の流れる方向は図１のｉで示す方向のみ即ちｖ
ｉは正方向のみとし、Ｉ／Ｖ抵抗２７はＩ／Ｖ抵抗２８
の１／１０の大きさであり、Ｒ２＝１０・Ｒ１とする。
またレンジ切替の条件を入力電流値が各レンジに対する
フルスケ−ル（ＦＳ）の８％以下になったら大レンジか
ら小レンジに切り替え、入力電流値が各レンジに対する
フルスケ−ル（ＦＳ）の１１０％以上になったら小レン
ジから大レンジに切り替えるものとする。

【００４０】図４の回路の大レンジから小レンジに切り
替わる場合の動作を図５のタイムチャートで説明する。
なお、この図５のタイムチャートの（ａ）から（ｋ）の
信号は図２のものと同じものである。

【００４１】大レンジにおいて、図５（ａ）のように入
力電流ｉが８％ＦＳ以上から８％ＦＳ以下に減少してく
ると、計数・制御部５は図５（ｅ）のリレー２５駆動信
号２２を出力する。図５（ｆ）のように時間遅れｔ２後
に接点２６が閉じて図５（ｇ）のＩ／Ｖ抵抗値はＲ１か
らＲ１とＲ２の並列抵抗値Ｒ１／／Ｒ２、即ち０．９０
９・Ｒ１になる。するとＩ／Ｖ変換された結果のバッフ
ァアンプ９の出力ｖｉは８％ＦＳから８％ＦＳ×０．９
０９＝７．２７％ＦＳに下がる。

【００４２】次に充分なオーバーラップ時間をとれるよ
うに接点２６遅れ時間ｔ２より大きな時間ｔ３後に図５
（ｃ）のようにリレー２３駆動信号２１を落とすと時間
ｔ１後に図５（ｄ）のように接点２４が開になり、図５
（ｇ）のようにＩ／Ｖ抵抗値はＲ２になる。するとＩ／
Ｖ変換された結果のバッファアンプ９の出力ｖｉは７．
２７％ＦＳから８％ＦＳ×１０＝８０％ＦＳに急激に上
昇する。

【００４３】ここで基準電圧３３の電圧Ｅを７．２７％
ＦＳと８０％ＦＳの間の５０％ＦＳに設定しておくと、
図５（ｉ）のコンパレータ３２の出力は０から１に変化
し、状態変化検出回路３４は時間幅Ｔのパルスを出力す
る。図示していないが、レンジ切替動作開始時に計数・
制御部５によりＡＮＤゲート３５のゲートを開いている
ので、状態変化検出回路３４のパルス出力は図５（ｊ）
の状態変化信号３７として計数・制御部５に入力され
る。この信号により直ちに計数・制御部５は図５（ｈ）
のように演算上の抵抗値をＲ２即ち１０・Ｒ１に変更し
て電流演算するので本動作に伴う誤差は図５（ｋ）の誤
差侵入期間ｅ１だけになり、図１１の従来の方法による
０．９０９・Ｒ１を１０・Ｒ１として演算するので誤差
が大きくなる図１２（ｉ）のｅ２に相当する誤差部分が
なくなり、大幅に誤差を減らすことができる。

【００４４】その後、図示していないがレンジ切替動作
終了時に計数・制御部５によりＡＮＤゲート３５のゲー
トを閉じレンジ切り替えが完了する。

【００４５】次に図４の回路の小レンジから大レンジに
切り替わる場合の動作を図６のタイムチャートで説明す
る。このタイムチャートで（ａ）から（ｋ）は図５と同
じ信号を示す。

【００４６】小レンジにおいて、図６（ａ）のように入
力電流ｉが１１０％ＦＳ以下から１１０％ＦＳ以上に増
大してくると、計数・制御部５は図６（ｃ）のリレー２
３駆動信号２１を出力する。図６（ｄ）のように時間遅
れｔ１後に接点２４が閉じて図６（ｇ）のＩ／Ｖ抵抗値
はＲ２即ち１０・Ｒ１からＲ１とＲ２の並列抵抗値Ｒ１
／／Ｒ２、即ち０．９０９・Ｒ１になる。するとＩ／Ｖ
変換された結果のバッファアンプ９の出力ｖｉは１１０
％ＦＳから１１０％ＦＳ×０．９０９×０．１＝１０％
ＦＳに急激に下がる。

【００４７】ここで基準電圧３３の電圧Ｅは５０％ＦＳ
に設定してあるので、図６（ｉ）のコンパレータ３２の
出力は１から０に変化し、状態変化検出回路３４は時間
幅Ｔのパルスを出力する。図示していないが、レンジ切
替動作開始時に計数・制御部５によりＡＮＤゲート３５
のゲートを開いているので、状態変化検出回路３４のパ
ルス出力は図６（ｊ）の状態変化信号３７として計数・
制御部５に入力される。この信号により直ちに計数・制
御部５は図６（ｈ）のように演算上の抵抗値をＲ１に変
更して電流演算し、かつ図６（ｅ）のようにリレー２５
駆動信号２２を落とすので、接点２６の遅れ時間ｔ２後
に図６（ｆ）のように接点２６が開になり、図６（ｇ）
のようにＩ／Ｖ抵抗値はＲ１になるので、図６（ｋ）の
誤差侵入期間ｅ１は接点２６の遅れ時間ｔ２の期間だけ
になり、図１１の従来の方法による０．９０９・Ｒ１を
１０・Ｒ１として演算するので誤差が大きくなる図１２
（ｉ）のｅ２に相当する誤差部分と、不必要に大きな接
点オーバーラップ時間がなくなり、大幅に誤差を減らす
ことができる。

【００４８】その後、図示していないがレンジ切替動作
終了時に計数・制御部５によりＡＮＤゲート３５のゲー
トを閉じレンジ切り替えが完了する。

【００４９】なお実施例１、２ではレンジを２つの場合
で示したが、レンジが１０倍毎異なる３つ以上のレンジ
がある場合でもレンジ変化検出部３１、４１は全く同様
に動作し、誤差が少ないレンジ切り替えをすることがで
きる。

【００５０】また実施例１、２では入力電流電流の流れ
る方向は正方向のみとしたが、負方向の入力電流につい
ても、正方向回路と同様の状態変化検出回路を負方向用
として追加し、Ｉ／Ｖ電圧ｖｉを反転させて比較する等
の方法で容易に対応が可能である。

【００５１】またレンジが１０倍毎でなく、他の一定倍
率で変わる場合や、レンジ切替条件が１１０％ＦＳ、８
％ＦＳ以外の値でも、それらに対応したレンジ切替時の
ｖｉの変化量に応じて基準電圧３３、４３の電圧Ｅ１、
Ｅ２またはＥを適当な値に設定することにより同様な動
作が実現できる。

【００５２】なお図示していないが、入力電流ｉの増減
変化が大きい場合はレンジ変化検出部３１、４１でレン
ジ変化検出ができない場合が生ずることがあるが、計数
・制御部５内に図２、３の時間ｔ４、または図５のｔ３
に相当するタイマを設けて、図１１の従来の方法を併用
することにより、状態変化信号３７、４７の入力が無い
場合は、このタイマのタイムアップでレンジ切り替えを
行なうことで対応できる。

【００５３】また、計数・制御部５は全てハードウェア
で構成したものでも、ＣＰＵを使用して機能の一部をソ
フトウェアで構成したものでも良い。特にソフトウェア
を使用した場合は、状態変化検出回路３４、４４、ＡＮ
Ｄゲート３５、４５もソフトウェアで実現可能であり、
コンパレータ３２、４２、または状態変化検出回路３
４、４４、またはＡＮＤゲート３５、４５の出力をＣＰ
Ｕの割り込み信号として使用するとＣＰＵのレンジ切替
に対する応答が速まり、誤差の減少に効果が大きい。

【００５４】また実施例１、２では、図１、４のレンジ
変化検出部３１、４１のコンパレータ３２、４２はレン
ジ切り替え時のＩ／Ｖ電圧ｖｉの急激な変化を検出する
ものであり、図７のように一般的に知られている微分回
路で置き換えることもできる。

【００５５】

【発明の効果】以上のように、本発明の請求項１によれ
ば、レンジ切替時の誤差がほとんど無いレンジ切替回路
を得ることができる。

【００５６】また、本発明の請求項２によれば、レンジ
切替時の誤差が少ないレンジ切替回路を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１によるレンジ切替回路の構成図であ
る。

【図２】実施例１によるレンジ切替回路の大レンジから
小レンジへのレンジ切り替えのタイムチャートである。

【図３】実施例１によるレンジ切替回路の小レンジから
大レンジへのレンジ切り替えのタイムチャートである。

【図４】実施例２によるレンジ切替回路の構成図であ
る。

【図５】実施例２によるレンジ切替回路の大レンジから
小レンジへのレンジ切り替えのタイムチャートである。

【図６】実施例２によるレンジ切替回路の小レンジから
大レンジへのレンジ切り替えのタイムチャートである。

【図７】一般的な微分回路の例である。

【図８】一般的な電流測定を含む測定器の構成例であ
る。

【図９】反転増幅器とＩ／Ｖ抵抗で構成した電流／電圧
変換回路の例である。

【図１０】レンジ切り替えを行なう場合の電流／電圧変
換回路の例である。

【図１１】従来のレンジ切替回路例である。

【図１２】従来のレンジ切替回路例のタイムチャートで
ある。

【符号の説明】

１電源２負荷３測定器４電流／電圧変換部５計数・制御部６表示部７電圧検出部８Ｉ／Ｖ抵抗９バッファアンプ１０反転増幅器１１スイッチ２１リレー２３駆動信号２２リレー２５駆動信号２３リレー２４接点２５リレー２６接点２７Ｉ／Ｖ抵抗２８Ｉ／Ｖ抵抗３１レンジ変化検出部３２コンパレータ３３基準電圧３４状態変化検出回路３５ＡＮＤゲート３６状態変化イネーブル信号３７状態変化信号４１レンジ変化検出部４２コンパレータ４３基準電圧４４状態変化検出回路４５ＡＮＤゲート４６状態変化イネーブル信号４７状態変化信号

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】レンジ切り替え機能を有するＩ／Ｖ抵抗
を用いた電流／電圧変換回路において、大レンジから小
レンジに切り替える際のレンジ切り替え途中の大レンジ
のＩ／Ｖ抵抗と小レンジのＩ／Ｖ抵抗が同時にオンにな
るオーバーラップ期間の開始と終了を、Ｉ／Ｖ電圧と所
定の値の基準電圧との大小を比較することにより検出す
るレンジ変化検出部と、小レンジから大レンジに切り替
える際のレンジ切り替え途中の大レンジのＩ／Ｖ抵抗と
小レンジのＩ／Ｖ抵抗が同時にオンになるオーバーラッ
プ期間の開始と終了を、Ｉ／Ｖ電圧と所定の値の基準電
圧との大小を比較することにより検出するレンジ変化検
出部を備え、各レンジ変化検出部が出力する状態変化信
号によりＩ／Ｖ抵抗のオーバーラップ期間を判別して、
その期間は実際のＩ／Ｖ抵抗値である大レンジのＩ／Ｖ
抵抗と小レンジのＩ／Ｖ抵抗の並列抵抗値で電流または
電流に関連する電気量を演算する計数・制御部を備えて
測定誤差を減少させたことを特徴とするレンジ切替回
路。
【請求項２】レンジ切り替え機能を有するＩ／Ｖ抵抗
を用いた電流／電圧変換回路において、大レンジから小
レンジに切り替える際のレンジ切り替え途中の大レンジ
のＩ／Ｖ抵抗と小レンジのＩ／Ｖ抵抗が同時にオンにな
るオーバーラップ期間の終了と、小レンジから大レンジ
に切り替える際のレンジ切り替え途中の大レンジのＩ／
Ｖ抵抗と小レンジのＩ／Ｖ抵抗が同時にオンになるオー
バーラップ期間の開始を、Ｉ／Ｖ電圧と所定の値の基準
電圧との大小を比較することにより検出するレンジ変化
検出部を備え、レンジ変化検出部が出力する状態変化信
号により、大レンジから小レンジに切り替わる際のＩ／
Ｖ抵抗のオーバーラップ期間の終了、または小レンジか
ら大レンジに切り替わる際のＩ／Ｖ抵抗のオーバーラッ
プ期間の開始を判別し、その前後で大レンジまたは小レ
ンジのＩ／Ｖ抵抗値の内で実際のＩ／Ｖ抵抗値に近い方
のＩ／Ｖ抵抗値を演算に使用して電流または電流に関連
する電気量を求め、かつ小レンジから大レンジに切り替
える際のオーバーラップ開始で直ちに小レンジのＩ／Ｖ
抵抗を開放する計数・制御部を備えて測定誤差を減少さ
せたことを特徴とするレンジ切替回路。