JP3238135B2 - 電池式電圧測定装置のための自動電源ターンオン回路 - Google Patents
電池式電圧測定装置のための自動電源ターンオン回路Info
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Description
特定的には電池式電圧測定装置のための自動電源ターン
オン回路に関する。
は、典型的には、測定処理回路が動作して測定値を表示
するように測定処理回路に内蔵電池を接続したり測定処
理回路から内蔵電池を切断したりする電源スイッチを有
する。このタイプの器具には典型的には1対のテストリ
ード線が付随し、この一方は接地のような共通の基準を
与えるためのものであり、他方は測定されるべき電圧を
受けるためのものである。オペレータはまず始めに電源
をオンにし、それからテストリード線を測定中の電子回
路内の望ましい点に接触させなければならない。当然、
器具がオンになっている間中、常に電池は消耗してい
る。器具が測定を行なわずに長時間にわたってオンにさ
れたままか、あるいは器具をうっかりオンにしたままで
あると、電池の寿命はかなり縮まる。
表示灯を活性化するだけの導通検査器が技術分野で公知
である。別の先行技術のアプローチは米国特許第3,9
19,631号で教示されるようなタイプのものであ
り、これは電池を電球に接続する電子スイッチに接続さ
れたセンサまたは導電チップを用いて電圧の存在を検出
する電池式リード線なしのプローブを開示する。これら
の先行技術の装置は単に電圧が存在するということのみ
を表示し、電圧界から取り除かれるとすぐにオフにな
る。
異なった電圧の測定または表示を提供するために自動的
にターンオンできる電池式の装置を提供することが所望
であるだろう。さらに、電圧測定に続いて予め定められ
た時間オンになったままであり、よって装置を測定のた
びごとにオンにしたりオフにしたりすることなく連続し
て測定を行なうことができる電池式の装置を提供するこ
とが望ましいだろう。
の自動電源ターンオン回路が提供される。器具の電源は
通常オフであり、内蔵電池の電力を保存している。器具
の入力リード線が測定または確認されるべき電圧電位に
接続されるか、または入力リード線が互いに接触するだ
けでも、感知された電圧電位はそれによって電子スイッ
チを活性化し、これが器具の処理およびディスプレイ回
路に電池の電力を接続する。電圧感知回路は正または負
のいずれかの極性の電位、あるいは接地を感知し、ドラ
イバトランジスタが導通するようにバイアスをかける回
路を含む。ドライバトランジスタはスイッチを活性化
し、電池電圧を電源出力ノードに接続する。RCネット
ワークは測定または確認されるべき電圧電位が器具の入
力から取り除かれた後、短時間スイッチを「オン」位置
に保持する。
式測定回路のための自動電源ターンオン回路を提供する
ことである。
認されるべき電圧電位に接続されると自動的にオンにな
る測定器を提供することである。
点は、以下の詳細な説明を添付の図面を参照するととも
に読むことによって当業者には明らかになるであろう。
動電源ターンオン回路12を組入れた測定器10が全体
的に点線で囲まれて示される。さらに、測定器10内に
は測定およびディスプレイシステム14が含まれ、これ
は動作電力を自動電源回路12から受け、1対の入力端
子16および18にわたって位置する電圧を測定および
ディスプレイする。測定およびディスプレイシステム1
4は好ましくは、デジタルマルチメータの技術分野で周
知である多くの電圧測定回路のうちのいずれかである
が、1998年2月20日に出願された同時係属中の米
国特許出願番号09/026934(特開平11−28
1682号)に記述されるような回路であり得る。入力
端子16および18はそれぞれテストリード線またはプ
ローブに接続され得る従来の入力ジャックおよび共通ま
たは接地入力コンセントであってもよい。
る。電池40は絶縁ゲートMOSFET(金属酸化シリ
コン電界効果トランジスタ)42のソースに接続され、
これはスイッチおよび直列の制御可能な可変抵抗素子と
して機能し、電池40の電圧を電源(PWR)出力に接
続したり切断したりする。MOSFET42のドレイン
は、論考のためにこの回路の負荷抵抗器44によって表
わされる負荷に接続されて示されるが、実際には、負荷
抵抗器44は好ましくは図1の測定およびディスプレイ
システムであり得る。
り非導電性であるので電池40は負荷44から切断され
る。抵抗器48はMOSFET42のゲート・ソース接
合にわたって、ドライバトランジスタ50のコレクタに
直列に接続される。MOSFET42は、正電圧が抵抗
器52にわたって、よってトランジスタ50のベース・
エミッタ接合にわたってかかると常にオンになり、トラ
ンジスタ50に順方向にバイアスをかけて抵抗器48に
電流を流し、次にMOSFET42に順方向にバイアス
をかける。
法があり、それらはともに電池40の電池電圧VBAT に
関して入力端子60に印加された入力電圧の正または負
のいずれかの極性にかかわる。
BAT に関して正である電圧電位に接続され、共通端子6
6が接地に接続されると仮定する。測定中の電圧源は、
電圧源62および入力端子60と共通端子66との間に
接続された電圧源62の内部インピーダンス64によっ
て表わされる。トランジスタ70のベース電位は電池電
圧VBAT に保持され、電圧VBAT より大きい入力端子6
0の正電圧は抵抗器72を通ってバイアス抵抗器74、
76、および78、さらにはトランジスタ70のエミッ
タに電流を流し、トランジスタ70をオンにする。トラ
ンジスタ70は共通ベース増幅器として動作し、コレク
タ電流を抵抗器52に送り、そこにかかる正電圧を発達
させてトランジスタ50に順方向にバイアスをかけ、上
述したようにMOSFET42をオンにする。
単一の抵抗器で置換え得ることを指摘すべきであろう。
この実施例では、しかしながら、抵抗器78は温度補償
を提供するサーミスタである。さらに、電池が逆向きに
取付けられた場合に回路を保護することができるように
ツェナーダイオード80を電池40にわたって位置づけ
てもよく、また、ツェナーダイオード80は高電圧によ
って起こる損傷から電池を保護する。
BAT に関して負である電圧に接続されると仮定する。こ
の電圧は0ボルトであるかもしれず、よってその結果入
力リード線に接触し、端子60および66間を実質的に
短絡させるかもしれず、あるいはこの電圧は負の極性の
電圧電位であり得る。トランジスタ82のエミッタ電位
は電池電圧VBAT に保持され、電圧VBAT に関して負で
ある入力端子60の負の電圧は、抵抗器72をとおって
BR>バイアス抵抗器74、76、および78、さらには
トランジスタ82のベース・エミッタ接合に電流を流
し、トランジスタ82をオンにする。トランジスタ82
は共通エミッタ増幅器として動作し、コレクタ電流を負
荷抵抗器84をとおって抵抗器52に送り、そこにかか
る正電圧を発達させてトランジスタ50に順方向にバイ
アスをかけ、上述したようにMOSFET42をオンに
する。
として機能し、何らかの電圧電位が入力端子60および
66にわたって印加されることによって測定器に付随す
る測定処理回路に動作電力を提供するとすぐにオンにな
ることがわかる。
圧源62が入力端子から取り除かれるとすぐに、トラン
ジスタ50はそのバイアス源を失ってオフになり、それ
に伴ってMOSFET42もオフにする。コネクタブロ
ックのいくつかのコンタクトを調べるようにオペレータ
が複数の測定を行なう間測定器がオンになったりオフに
なったりするのを防ぐために、たとえば、キャパシタ8
6と抵抗器88とを含むRC回路がコレクタとトランジ
スタ50のエミッタとにわたって直列に接続される。最
初、トランジスタ50が非導電性であり、よってオフに
なっていると、キャパシタ86は電池電圧VBAT を充電
する。トランジスタ50がオンになると、キャパシタ8
6の電荷は抵抗器88およびトランジスタ50を通って
取り除かれる。5RC時定数の後、キャパシタ86は完
全に放電され、その両側に接地電位を有する。電圧源6
2が取り除かれ、トランジスタ50がオフになると、そ
のコレクタは少しの間接地電位でとどまる。なぜならキ
ャパシタ86は即座に充電できないからである。しかし
ながら、キャパシタ86が電池電圧VBAT に充電される
につれて、抵抗器48にわたる電圧降下は最終的にMO
SFET42がオフになる点まで減少する。
キャパシタ86は68マイクロファラドの値を有し、抵
抗器88は100オームの値を有し、抵抗器48は3メ
グオームの値を有する。したがって、キャパシタ86と
抵抗器88との組合せは電圧が入力60および66に印
加されるとMOSFET42を滑らかにターンオンし、
キャパシタ86と抵抗器48および88との組合せは入
力電圧が取り除かれた後数分間MOSFET42を保持
するということがわかる。
抗器72および52の値は1メグーオムとなるように選
ばれた。意図した動作環境によっては回路の設計者が過
度の実験をせずに他の値を選択してもよい。
0および66から見た入力インピーダンスは比較的高い
ということもまた指摘されるべきである。一方、電池4
0の漏れ電流は最小に保たれる。多くの測定器で慣用で
ある1メグオームのような別の入力インピーダンスが所
望される場合、端子60および66にわたって並列に入
力抵抗器を置くことは、抵抗器76、74、72、およ
び並列入力抵抗器を通ってドレインから接地へと電流を
流し、実質的に電池の寿命を縮めてしまうといった望ま
しくない効果を生じるであろう。この問題の解決法は図
3に示される。
接続された抵抗器100の形で任意の並列入力インピー
ダンスを表わす。MOSFET102が抵抗器100と
直列に介挿されてターンオンされ、MOSFET42が
オンのとき接地電位を抵抗器100の下端に接続し、P
WRをMOSFET102のゲートに印加する。MOS
FET102がオフになると、電池から接地への漏れ電
流経路は阻止される。
述してきたが、この発明からその広い観点において離れ
ることなく多くの変更および修正がなされ得ることは当
業者には明らかになるであろう。したがって、前掲の請
求項はこの発明の本来の範囲内にあるような変更および
修正をすべて包含するであろうと企図される。
入れた測定器の略図である。
図である。
す図である。
ジスタ) 44 負荷抵抗器 48、52、72、84、88 抵抗器 50、70、82 トランジスタ 60 入力端子 62 電圧源 64 インピーダンス 66 共通端子 74、76、78 バイアス抵抗器
Claims (4)
- 【請求項1】 電池式電圧測定装置のための自動電源タ
ーンオン回路であって、前記測定装置によって測定されるべき 外部電圧を受取る
入力端子と、 電池を前記測定装置内の測定回路に接続するスイッチ
と、 前記スイッチに結合されて前記スイッチを活性化しかつ
不活性化するためのドライバ回路と、 前記入力端子と前記ドライバ回路との間に配置された電
圧感知抵抗器とを含み、前記電圧感知抵抗器は、前記外
部電圧と前記電池によって供給される電圧との間の電圧
差を感知し、かつ前記電圧差に応答して電流を生成して
前記ドライバ回路をオンにし、それによって前記スイッ
チを活性化し、前記ドライバ回路は、前記外部電圧が取
除かれたときにオフする、電池式電圧測定装置のための
自動電源ターンオン回路。 - 【請求項2】 前記電圧感知抵抗器と前記ドライバ回路
との間に接続された電圧極性感知回路をさらに含む、請
求項1に記載の自動電源ターンオン回路。 - 【請求項3】 前記電圧極性感知回路が前記電池の電圧
に関して前記入力端子での電圧の極性を感知する、請求
項2に記載の自動電源ターンオン回路。 - 【請求項4】 前記ドライバ回路に接続され、前記ドラ
イバ回路のターンオフに続いて予め定められた時間前記
スイッチを活性化状態に保持するRCネットワークをさ
らに含む、請求項1に記載の自動電源ターンオン回路。
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