JP3479689B2 - 電池電源装置 - Google Patents

電池電源装置

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JP3479689B2
JP3479689B2 JP2001077542A JP2001077542A JP3479689B2 JP 3479689 B2 JP3479689 B2 JP 3479689B2 JP 2001077542 A JP2001077542 A JP 2001077542A JP 2001077542 A JP2001077542 A JP 2001077542A JP 3479689 B2 JP3479689 B2 JP 3479689B2
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三郎 横倉
致和 鷹野
敏明 松井
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、低雑音測定システ
ムや超高感度検出素子のように外部からのAC電源ノイ
ズの混入が動作特性・測定結果に多大な影響を及ぼす電
子回路の特性計測などに好適な低雑音の電池電源装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】AC電源を整流して直流を発生する可変
直流電流/電圧電源は常に電源ノイズを0.1マイクロ
V程度含むため、低雑音測定システムや超高感度検出素
子(超高感度光ないしマイクロ波ミリ波検出器、SQU
ID,SIS・SNS・等のジョセフソン効果素子等)
のように外部からのAC電源ノイズの混入が動作特性・
測定結果に多大な影響を及ぼす電子回路には、可変直流
電流/電圧電源を用いることができない。そこで、従来
は、このようなAC電源ノイズの混入が動作特性・測定
結果に多大な影響を及ぼす試料の測定を行う場合には電
池を用い、所要の電流ないし電圧を得るために電池を直
列に接続するか又は電池に直列に接続した抵抗値を変化
させて目的に応じた電源を確保していた。
【0003】上述したような従来の電池電源による試料
への電流/電圧印加回路を、図9に示す。この電池電源
は、外来からの誘導ノイズを遮蔽するシールドケース内
に収容され、試料5に印加する電流ないし電圧の調整に
際しては、可変抵抗2ないし電池1の個数をそのつど手
作業で変えて回路を構成し、さらに電流計3ないし電圧
計4で測定して所要の電流/電圧値であることを手作業
で確認していた。また、使用に伴って低下する電池電圧
の確認は、手作業で個々の電池を分離して測定し、必要
な場合には再充電したり新しい電池に交換したりしてい
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の電
池電源を低雑音電源として使用する場合には、電流また
は電圧を変化させる必要が生ずる度に、電池電源回路を
測定系から切り離し、マニュアル作業によって調整しな
ければならず、非常に煩雑であった。
【0005】かといって、単純に電池電源の電流/電圧
値の自動調整機能(電池や抵抗値の自動切換機能)を付
加した場合には、その自動調整機能を動作させるための
電源回路等に起因した雑音が障害となって、試料の動作
特性・測定結果に多大な影響を及ぼす可能性もある。加
えて、電源回路自体はシールドケース内に収容されてい
ることから、自動調整機能に対する指令制御や情報収集
をするための機能はシールドケース外部に設ける必要が
あるため、制御信号線をシールドケースから引き出さな
ければならず、この信号線を介して混入したノイズが試
料の動作特性・測定結果に多大な影響を及ぼす可能性も
ある。
【0006】そこで、本発明は、外部への供給電流/電
圧の調整制御を効率良く行えると共に、外部への給電に
際しては雑音の混入を極力抑止できる電池電源装置の提
供を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1に係る電池電源装置は、外来からの誘導ノ
イズを遮蔽するシールドケース内に収容され、複数の電
池の組み合わせと抵抗値の可変設定により試料への出力
電流/電圧を微調整可能な電源供給手段(例えば、電源
回路8)と、該電源供給手段への指令制御を行う指令制
御手段(例えば、計測制御手段6)と、該指令制御手段
から送出される電気信号を光信号もしくは音波信号に変
換して電源供給手段へ伝送すると共に電源供給手段から
送出される光信号もしくは音波信号を電気信号に変換し
て指令制御手段へ伝送することで、電源供給手段と指令
制御手段との間に電気的絶縁状態を生ぜしめると共にシ
ールドケース内の電源供給手段へのノイズ混入を抑止可
能な双方向伝送手段(例えば、光通信回路7,制御信号
線路9,光通信線路10)と、からなり、上記電源供給
手段は、動作に必要な電源の供給をシールドケース内の
電池(例えば、回路用電源24)から受け、上記指令制
御手段よりの起動指令に基づく光信号を受けることによ
り、電源供給手段内の各機能部への動作電源供給を可能
とし、指令制御手段よりの停止指令により、電源供給手
段内の各機能部への動作電源供給を遮断する起動・停止
制御手段(例えば、光通信回路22,光スイッチ回路2
3)と、複数の電池(例えば、充電回路25の充電電池
67)の直列接続数を選択設定可能で、動作電源が遮断
された後も選択設定した状態を保持可能な電池制御手段
(例えば、電池制御回路17)と、上記電池制御手段に
より選択された電池による給電回路に接続される抵抗値
(例えば、抵抗34の接続数)を任意に可変設定可能
で、動作電源が遮断された後も可変設定した状態を保持
可能な抵抗制御手段(例えば、抵抗制御回路18)と、
上記指令制御手段よりの給電制御指令に基づき、上記電
池制御手段による電池の選択設定と上記抵抗制御手段に
よる抵抗値の可変設定を行うことにより、電池による給
電回路から供給する電流/電圧を制御する給電制御手段
(16)と、を備え、電源供給手段の給電回路から試料
へ供給する電流/電圧を調整した後に、起動・停止制御
手段により動作電源供給を遮断することで、シールドケ
ース内に収容された電源供給手段内の各機能部から発生
するノイズを無くし、シールドケース内の試料へ低雑音
の電池電源を供給できるようにしたことを特徴とする。
【0008】 また、請求項2に係る電池電源装置は、
上記請求項1において、電池による定電流電源(例え
ば、定電流回路20)と、電池制御手段及び抵抗制御手
段により設定された給電回路もしくは上記定電流源によ
る給電回路の何れかを試料への給電回路とするように切
り換える切換手段(例えば、切換回路21)と、を備え
るものとし、電池電源装置に接続された試料(5)の両
端に定電流電源から微少電流を印加して、その両端の電
圧を計測して試料の抵抗を測定するようにしたことを特
徴とする。
【0009】また、請求項3に係る電池電源装置は、上
記請求項2において、切換手段は、試料に印加した電流
/電圧を計測する計測器の接続・切り離しを切り換える
機能を有するものとしたことを特徴とする。
【0010】また、請求項4に係る電池電源装置は、上
記請求項1〜請求項3の何れかにおいて、外部からの給
電を受けることにより自動起動し、電源供給手段内の電
池を充電する充電手段(例えば、充電回路25)を備え
るものとしたことを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】次に、添付図面に基づいて、本発
明の実施形態を詳細に説明する。図1は本発明に係る電
池電源装置を試料の計測機能に特化した場合の概略構成
を示すものである。本図において、電池電源装置は、諸
々の指令制御を統括的に行う指令制御手段たる計測制御
手段6,制御信号線路9,光通信回路7,光通信線路1
0及び外部への出力電流/電圧を微調整可能な電源供給
手段たる電源回路8で構成される。また、電源回路8と
試料5はシールドケース内に収容するものとし、外来ノ
イズの影響を極力抑止する。なお、本実施形態において
は、制御信号線路9,光通信回路7,光通信線路10が
相互に機能することで、電源回路8と計測制御手段6と
の間に電気的絶縁状態を生ぜしめると共にシールドケー
ス内の電源回路8へのノイズ混入を抑止可能な双方向伝
送手段となる。
【0012】上記計測制御手段6は、電子計算機(パー
ソナルコンピュータなど)を適宜な計測制御用のソフト
ウェアで動作させることにより実現できるものであり、
試料5への給電電流/電圧の調整制御を電源回路8へ指
令したり、電源回路8からフィードバックされる計測情
報に基づいて更なる微調整指令を送信したりする。この
計測制御手段6と光通信回路7を接続する制御信号線路
9は、パラレルもしくはシリアルの相互通信が可能な電
気信号路である。光通信回路7と電源回路8を接続する
光通信線路10は、例えば送信用と受信用の光ファイバ
対で構成した相互通信が可能な光信号路である。光通信
回路7は、計測制御手段6から送出された制御信号であ
る電気信号を光信号に変換して電源回路8に送信し、ま
た電源回路8から受信した光信号を制御信号に変換して
計測制御手段6に送出するなどして計測制御手段6と電
源回路8間の信号変換,相互通信を可能とするものであ
る。電源回路8は、後に詳述するように、試料5に雑音
を混入させない給電を可能ならしめる電池電源として機
能するもので、その給電電流/電圧の変更制御や給電先
の試料5や計測器11等の接続の切換制御は上記計測制
御手段6からの指令により実行される。
【0013】図2は、上述した光通信回路7の詳細な構
成を示すものである。光通信回路7は、入出力信号制御
手段12及び光通信モジュール13(電−光変換機能を
有する光送信モジュール14と光−電変換機能を有する
光受信モジュール15よりなる)で構成される。入出力
信号制御手段12は、計測制御手段6からの制御信号を
例えばシリアル信号に変換して光送信モジュール14に
送り、所望強度の光信号に変換させて送信用光通信線路
10aに光信号が送出されることとなる。一方、受信用
光通信線路10bに光信号が入力されると、光受信モジ
ュール15は光信号をシリアル信号に変換して入出力信
号制御手段12へ送出し、該信号を受けた入出力信号制
御手段12が、シリアル信号を制御信号に変換して計測
制御手段6へ送出するのである。なお、本実施形態にお
いては、シールドケース内に収容された電源回路8と光
通信回路7とを光ファイバで接続することにより、電源
回路8と計測制御手段6との間に電気的絶縁状態を生ぜ
しめると共にシールドケース内の電源回路8へのノイズ
混入を抑止するものとしたが、ファイバレスの光通信や
超音波通信等で行っても同様な効果が得られる。
【0014】図3は、電源回路8の構成図である。電源
回路8は、給電制御手段16,電池制御回路17,抵抗
制御回路18,AD変換器19,定電流回路20,切換
回路21,光通信回路22,光スイッチ回路23,回路
用電源24及び充電回路25から構成される。
【0015】光通信線路10(送信用光通信線路10
a)より電源回路8に光信号が入力されると、該光信号
を受けた光通信回路22は光スイッチ回路23に電気信
号を送り、光スイッチ回路23は回路用電源24から得
られる電源を電源線路26に接続する。これによって、
電源回路8内の各種機能部が能動化されて、給電制御な
どの動作が可能となる。なお、光通信回路22の一部
(光受信モジュール)と光スイッチ回路23には回路用
電源24から常時電源が供給されるものとし、光信号の
入力に伴う諸動作を行えるようにしてある。また、光通
信線路10から光信号が入力されないと、光通信回路2
2からの電気信号が入力されなくなって一定時間が経過
した場合、光スイッチ回路23は回路用電源24から得
られる電源と電源線路26を遮断し、電源回路8内の各
種機能部への給電を停止する。すなわち、本実施形態に
おいては、これら光通信回路22と光スイッチ回路23
とによって、「動作に必要な電源の供給を電池から受
け、上記指令制御手段よりの起動指令に基づく光信号を
受けることにより、電源供給手段内の各機能部への動作
電源供給を可能とし、指令制御手段よりの停止指令によ
り、電源供給手段内の各機能部への動作電源供給を遮断
する起動・停止制御手段」としての機能を実現するので
ある。
【0016】上記光スイッチ回路23によって回路用電
源が各部に供給開始され、電源回路8の内部回路の動作
が開始する。動作開始した給電制御手段16は光通信回
路22を監視し、計測制御手段6から送信される制御信
号の入力待ち状態になる。そして、光通信線路10から
制御信号が入力されると、給電制御手段16は制御信号
に対応した電源回路8内の制御を行うための信号を回路
線路27に出力し、該回路線路27より信号を受けた電
池制御回路17,抵抗制御回路18,AD変換器19,
定電流回路20,切換回路21の各回路は、回路線路2
7からの信号に応じた動作を行う。特に、電源回路8か
ら供給する電流/電圧の調整を制御する給電制御手段1
6は、計測制御手段6よりの給電制御指令に基づき、電
池制御回路17による電池の選択設定と抵抗制御回路1
8による抵抗値の可変設定を行わせることにより、所望
の電流/電圧を外部へ供給可能とするもので、外部への
給電に関する統括制御の機能を担う。
【0017】上記給電制御手段16より信号を受ける電
池制御回路17の構成を図4に基づいて説明する。電池
制御回路17は、リレードライブ回路28及びラッチ型
リレー29を組み合わせた回路を複数個直列に接続した
回路で構成される。電池制御回路17における各リレー
ドライブ回路28…およびラッチ型リレー29…は、電
源線路26から電源供給されているときに動作が可能と
なり、回路線路27を介して入力される給電制御手段1
6からの信号で制御される。
【0018】上記リレードライブ回路28は、回路線路
27のセット信号またはリセット信号でラッチ型リレー
29の動作制御を行う。例えば、リレードライブ回路2
8にセット信号が入力されると該リレードライブ回路2
8に接続されているラッチ型リレー29のリレー接点3
0をセット側端子Sに接続し、リレードライブ回路28
にリセット信号が入力されると接続しているラッチ型リ
レー29のリレー接点30をリセット端子側Rに接続す
る。
【0019】そして、リレー接点30がセット端子側に
接続された場合は、充電回路25からの電池接続線31
に接続され、電源出力端子32と電源出力端子33の端
子間電圧が昇圧される。リレー接点30がリセット側に
接続された場合は、電池接続線31が接続されているセ
ット側端子Sが解放されリセット側の端子が短絡する。
すなわち、電源出力端子32と電源出力端子33の電圧
は、ラッチ型リレー29…による各リレー接点30…の
セットとリセットの設定の組み合わせによって制御する
ことができる。なお、電源出力端子32は図3の抵抗制
御回路18に接続され、電源出力端子33は図3の切換
回路21に接続される。
【0020】また、ラッチ型リレー29は、電源線路2
6からの電源が遮断されても設定されている状態を保持
し、電源出力端子32と電源出力端子33間の電圧を保
つことを可能としている。すなわち、本実施形態におい
ては、リレードライブ回路28及びラッチ型リレー29
を組み合わせた回路で直列接続する電池の選択設定を行
う電池制御回路17が、「複数の電池の直列接続数を選
択設定可能で、動作電源が遮断された後も選択設定した
状態を保持可能な電池制御手段」として機能するのであ
る。なお、給電を断たれても設定状態を保持するには、
ロータリーソレノイドスイッチ等の公知既存の技術を適
宜に利用することができる。
【0021】次に、抵抗制御回路18の構成を図5に基
づいて説明する。抵抗制御回路18は、リレードライブ
回路28とラッチ型リレー29及び抵抗34を組み合わ
せた回路を複数個直列に接続した回路で構成される。抵
抗制御回路18は、電源線路26を介して給電されてい
るときに動作が可能となり、回路線路27を介して入力
される給電制御手段16からの信号で制御される。
【0022】このリレードライブ回路28は、回路線路
27のセット信号またはリセット信号でラッチ型リレー
29の動作制御を行う。例えば、リレードライブ回路2
8にセット信号が入力されると該リレードライブ回路2
8に接続されているラッチ型リレー29のリレー接点3
0をセット側端子Sに接続し、リレードライブ回路28
にリセット信号が入力されると接続しているラッチ型リ
レー29のリレー接点30をリセット端子側Rに接続す
る。
【0023】そして、リレー接点30がセット端子側に
接続された場合は、抵抗出力端子35と抵抗出力端子3
6の端子間に直列に抵抗34が挿入され抵抗値が大きく
なる。リレー接点30がリセット側に接続された場合
は、抵抗出力端子35と抵抗出力端子36の端子間に直
列に挿入されている抵抗34が短絡され抵抗値が小さく
なる。すなわち、抵抗出力端子35と抵抗出力端子36
間の抵抗値は、ラッチ型リレー29…による各リレー接
点30…のセットとリセットの設定の組み合わせによっ
て制御することができる。なお、抵抗出力端子35は図
4の電池制御回路17の電源出力端子32に接続され、
抵抗出力端子36は、図3の切換回路21に接続され
る。
【0024】また、ラッチ型リレー29は、電源線路2
6からの電源が遮断されても設定されている状態を保持
し、抵抗出力端子35と抵抗出力端子36間の抵抗値を
保つことを可能としている。すなわち、本実施形態にお
いては、リレードライブ回路28及びラッチ型リレー2
9を組み合わせた回路で接続する抵抗34の数を設定す
る抵抗制御回路18が、「上記電池制御手段により選択
された電池による給電回路に接続される抵抗値を任意に
可変設定可能で、動作電源が遮断された後も可変設定し
た状態を保持可能な抵抗制御手段」として機能するので
ある。なお、給電を断たれても設定状態を保持するに
は、ロータリーソレノイドスイッチ等の公知既存の技術
を適宜に利用することができる。また、モータで可変抵
抗器を制御するように構成すれば、モータの停止時の抵
抗値が保持されるので、電源線路26からの給電が断た
れても抵抗出力端子35と抵抗出力端子36との間の抵
抗値を保持できる抵抗制御回路18となる。
【0025】次に、切換回路21の構成を図6に基づい
て説明する。切換回路21は、例えば、リレードライブ
回路とラッチ型リレーからなる回路を3組(例えば、3
つのリレードライブ回路28とラッチ型リレー37,
ラッチ型リレー38,ラッチ型リレー39)及び電
流測定用抵抗43から構成される。切換回路21は、電
源線路26を介して給電されているときに動作が可能と
なり、回路線路27を介して入力される給電制御手段1
6からの信号で制御される。リレードライブ回路28
は、回路線路27のセット信号またはリセット信号でラ
ッチ型リレー37,ラッチ型リレー38,ラッチ型
リレー39の動作制御を行う。なお、本実施例におけ
る切換回路21は、「電池制御手段及び抵抗制御手段に
より設定された給電回路もしくは定電流源による給電回
路の何れかを外部への給電回路とするように切り換える
機能」および「試料に印加した電流/電圧を計測する計
測器の接続・切り離しを切り換える機能」を有する切換
手段として機能するのである。
【0026】ラッチ型リレー37のリレー接点40
は、試料5に加える電源(電池制御回路17および抵抗
制御回路18の設定状態に応じた電源もしくは低電流回
路20からの電源)を切り換えるもので、ラッチ型リレ
ー37のリレー接点40がリセット側端子Rに接続さ
れている場合は、抵抗制御回路18の抵抗出力端子35
から出力される電圧が計測線路46,46を介して試料
5に加わり、ラッチ型リレー37のリレー接点40が
セット側端子Sに接続されている場合は、試料5の抵抗
測定に用いる定電流回路20の出力が定電流供給線路4
4,44から試料5に加わる。
【0027】ラッチ型リレー38のリレー接点41
は、AD変換器19のAD変換器接続線路45,45を
測定箇所に接続するか切り離すかを切換えるもので、ラ
ッチ型リレー38のリレー接点41がリセット側端子
Rに接続されている場合は、AD変換器19のAD変換
器接続線路45,45が測定箇所から切り離され、ラッ
チ型リレー38のリレー接点41がセット側端子Sに
接続されている場合は、AD変換器19のAD変換器接
続線路45,45が測定箇所に接続される。
【0028】ラッチ型リレー39のリレー接点42
は、試料5の抵抗および電圧測定を行う場合と電流測定
を行う場合とを切り換えるものである。ラッチ型リレー
39のリレー接点42がリセット側端子Rに接続され
ている場合は試料5の抵抗および電圧測定となり、試料
5の両端子に接続された計測線路46,46が測定器の
計測器接続線路47,47及びリレー接点41を経由し
AD変換器19のAD変換器接続線路45,45に接続
される。ラッチ型リレー39のリレー接点42がセッ
ト側端子Sに接続されている場合は試料5の電流測定と
なり、電流測定用抵抗43の両端子が測定器の計測器接
続線路47及びリレー接点41を経由しAD変換器19
のAD変換器接続線路45に接続される。
【0029】また、ラッチ型リレー37,ラッチ型リ
レー38,ラッチ型リレー39は、電源線路26の
電源が遮断されても設定されている回路設定状態を保持
することを可能としている。なお、給電を断たれても設
定状態を保持するには、ロータリーソレノイドスイッチ
等の公知既存の技術を適宜に利用することができる。
【0030】次に、光通信回路22,光スイッチ回路2
3及び回路用電源24の構成を図7に基づいて説明す
る。光通信回路22は、光送信モジュール48及び光受
信モジュール49で構成される。光スイッチ回路23
は、充放電回路50,リレードライブ回路51及びリレ
ー52で構成される。回路用電源24は、充電電池54
及び定電圧回路55で構成される。回路用電源24と光
通信回路22の光受信モジュール49及び光スイッチ回
路23のリレードライブ回路51は、常時電源が投入さ
れ動作する。また、光通信回路22の光送信モジュール
48は、電源線路26から電源が供給されると作動す
る。
【0031】光通信回路22の光受信モジュール49
は、光通信線路10(送信用光通信線路10a)から光
信号の入力が有ると、制御信号中継線路57にHiレベ
ルの信号を出力する。そして、光スイッチ回路23の充
放電回路50は、上記制御信号中継線路57がHiレベ
ルになると充電を開始し、光スイッチ回路23のリレー
ドライブ回路51は、充放電回路50の充電電圧がHi
レベルの近くに設定された値に達するとリレー52を駆
動させる。これにより、リレー接点53が閉じて回路用
電源24の出力線路58と電源線路26が接続され、電
源線路26を介して電源回路8の各機能部に電源が供給
されることとなる。
【0032】一方、光通信回路22の光受信モジュール
49は、光通信線路10(送信用光通信線路10a)か
ら光信号の入力が無くなると、制御信号中継線路57に
Lowレベルの信号を出力する。そして、光スイッチ回
路23の充放電回路50は、上記制御信号中継線路57
がLowレベルになるとゆっくりと放電を開始し、光ス
イッチ回路23のリレードライブ回路51は、充電電圧
がLowレベルの近くに設定された値に達するとリレー
52を復帰させる。これにより、リレー接点53が開い
て回路用電源24の出力線路58と電源線路26を切り
離し、電源線路26からの給電が断たれることで各機能
部が停止する。
【0033】また、光通信線路10(送信用光通信線路
10a)から送られてくる制御信号は、光通信回路22
の光受信モジュール49で電気信号に変換されて給電制
御手段16に送られ、逆に給電制御手段16から送出さ
れる制御信号は、光通信回路22の光送信モジュール4
8で光信号に変換されて光通信線路10(受信用光通信
線路10b)に送られ、計測制御手段6と給電制御手段
16との相互通信を行える。
【0034】回路用電源24は、充電電池54の出力を
定電圧回路55に接続し、定電圧回路55から安定した
電圧を出力線路58に出力する。充電電池54は、充電
線路59を介して充電回路25より供給される電源によ
り充電される。
【0035】次に、充電回路25の構成を図8に基づい
て説明する。充電回路25は、複数個の定電流回路6
0,リレードライブ回路61,リレー62,リレー
ドライブ回路64,リレー65及び充電電池67を
組み合わせた回路と充電制御手段69,AD変換器7
0,信号セレクタ71,整流回路72,定電圧回路73
及び表示器74から構成される。
【0036】充電回路25に、AC電源線路75を介し
て交流電源が接続されると、その交流が整流回路72に
供給され、整流回路72で整流された直流出力が、各定
電流回路60…と定電圧回路73に入力され、定電圧回
路73が充電回路25内の各回路に電源を供給すること
で各回路が作動し、充電回路25の充電が行われる。ま
た、定電圧回路73より充電線路59を介して回路用電
源24にも給電されて、充電電池54の充電が行われ
る。なお、充電回路25へ給電するのは交流に限定され
るものではなく、直流給電によって上記のような動作を
行うようにしても良い。
【0037】電源が供給されると、リレードライブ回路
64は、リレー65を駆動し、リレー接点66に接
続されている充電電池67を電池接続線31側からリレ
ー62のリレー接点63側に切り換え、各充電電池6
7の電圧は、線路68を経由し信号セレクタ71に接続
される。そして、充電制御手段69が動作を開始する
と、各充電電池67…の電圧を信号セレクタ71で切り
換えてAD変換器70により計測し、充電電池67の電
圧が充電開始電圧未満の場合は、電池不良と見なして表
示器74の充電モニタ表示ランプを点滅表示する。ま
た、充電開始電圧以上の充電電池67は、充電制御手段
69がリレードライブ回路61を駆動しリレー62
を作動してリレー接点63を閉じ充電電池67と定電流
回路60を接続し充電を開始し、表示器74の充電モニ
タ表示ランプを点灯表示する。充電を開始した充電電池
67は、充電制御手段69が充電電池67の電圧を監視
し、所定の充電終了電圧に達すると、リレードライブ回
路61を停止してリレー62を開き、充電電池67
と定電流回路60を切り離して充電を終了し、表示器7
4の充電モニタ表示ランプを消灯する。斯くして、充電
回路25内の全ての充電電池67…を自動で充電するこ
とができるのである。
【0038】すなわち、本実施例における充電回路25
が、「外部からの給電を受けることにより自動起動し、
電源供給手段内の電池を充電する充電手段」として機能
するのである。なお、充電回路25は、交流電源が切り
離されてAC電源線路75から交流が供給されなくなる
と、各回路が停止し、リレー接点66が復帰することに
より、各充電電池67…を電池接続線31,31側に接
続する。
【0039】次に、上述した本実施形態に係る電池電源
装置を用いた測定の流れと、各部の動作を説明する。
【0040】計測制御手段6は、制御信号線路9,光通
信線路10を経由して制御信号を入出力することで電源
回路8を制御するもので、計測制御手段6が電源回路8
を制御する場合は、電源回路8に電源を投入する制御コ
ードからなる制御信号を制御信号線路9に出力すると、
電源回路8が自動的に電源を投入して各種制御コードを
受入れ可能な状態になり、計測制御手段6から出力され
る制御コードに対応した動作が電源回路8により行われ
る。
【0041】計測制御手段6が試料5の抵抗測定を行う
場合、計測制御手段6は電源回路8に電源を投入し、切
換回路21を制御して試料5に定電流回路20とAD変
換器19を接続させる。続いて、計測制御手段6は、定
電流回路20が出力する電流とAD変換器19の入力電
圧レンジ設定の制御コードを送り、試料5の両端の電圧
をAD変換器19で読み込んだ電圧値を送信させ、その
電圧値から試料抵抗を算出する。算出された抵抗値が設
定された計測範囲外の場合、計測制御手段6は、切換回
路21のAD変換器19の入力電圧レンジ設定値及び定
電流回路20の電流設定値を切換える制御コードを送出
し、試料端子間電圧を再読込みし試料抵抗を算出する過
程を得られた値が計測範囲内になるまで、同様の制御を
繰り返し行う。そして、試料抵抗値が計測範囲内になる
と算出を終了し、試料からAD変換器19と定電流回路
20の切り離す制御コードを送出し終了する。
【0042】計測制御手段6が試料5の電圧測定を行う
場合は、試料5に印加する電圧と抵抗測定で得られた試
料抵抗から電池制御回路17の出力電圧と抵抗制御回路
18の抵抗値を算出する。そして、計測制御手段6は、
算出した電池制御回路17の出力電圧と抵抗制御回路1
8の抵抗値を設定する制御コードを制御信号線路に送出
し、切換回路21を制御して試料5に、電池制御回路1
7と抵抗制御回路18及びAD変換器19を接続する。
なお、電源回路8の充電回路25の各充電電池67…の
起電圧や抵抗の誤差が含まれるため、計測制御手段6
は、試料端子間電圧を読込んで、その電圧値を設定した
印加電圧値と比較し、設定電圧と異なる場合は、抵抗制
御回路18の設定値を微調整するように新たな制御コー
ドを送信して、設定した印加電圧になるまで微調整を繰
り返す。
【0043】印加電圧の設定が完了すると、計測制御手
段6はAD変換器19を切り離す制御コードと計測器1
1の接続制御コードを電源回路8に出力し、電圧測定を
行う回路に変更する。続いて、計測制御手段6は電源回
路8に電源を遮断して内部回路を停止する制御コードを
出力する。これにより、電源回路8は自動的に停止して
電源を投入する制御コード入力待ち状態となり、内部回
路から発生するノイズが止まる。電圧測定は、この状態
で計測器11を用いて行うのである。
【0044】計測制御手段6が試料5の電流測定を行う
場合は、試料5に印加する電流と抵抗測定で得られた試
料抵抗から電池制御回路17の出力電圧と抵抗制御回路
18の抵抗値を算出する。計測制御手段6は、算出した
電池制御回路17の出力電圧と抵抗制御回路18の抵抗
値を設定する制御コードを送出し、切換回路21を制御
して試料5の一方の端子に抵抗制御回路18を、他方の
端子に電流測定用抵抗43を接続し、試料5と電池制御
回路17間に電流測定用抵抗43が挿入された接続に切
り換える。この時、AD変換器19は電流測定用抵抗4
3の両端に接続され、試料5に流れる電流を電圧値とし
て読み込む。なお、電源回路8における充電回路25の
充電電池67…の起電圧や抵抗の誤差が含まれるため、
計測制御手段6は、電流測定用抵抗43の端子間電圧を
読み込んで、その電圧値を設定した印加電流と比較し、
設定電流と異なる場合は、抵抗制御回路18の設定値を
微調整するように新たな制御コードを送信して、設定し
た印加電流になるまで微調整を繰り返す。
【0045】印加電流の設定が完了すると、計測制御手
段6はAD変換器19を切り離す制御コードと計測器1
1の接続制御コードを電源回路8に出力し、電流測定を
行う回路に変更する。続いて、計測制御手段6は電源回
路8に電源を遮断して内部回路を停止する制御コードを
出力する。これにより、電源回路8は自動的に停止して
電源を投入する制御コード入力待ち状態となり、内部回
路から発生するノイズが止まる。電流測定は、この状態
で計測器11を用いて行われる。
【0046】上述したように、本実施形態に係る電池電
源装置によれば、計測制御手段6と電源回路8内の給電
制御手段16とは、光ファイバを介して制御信号の授受
を行うものとしたので、電源ノイズの多いコンピュータ
で構成される計測制御手段6を電源回路8と電気的に絶
縁できることに加えて、電源回路8の内部回路(マイク
ロコンピュータで構成される給電制御手段16や充電回
路25内の充電制御手段69など)から発生するノイズ
は、ノイズの発生する回路の電源を遮断した状態で計測
を行うことにより除去でき、しかも、電源を遮断する前
に電池制御回路17および抵抗制御回路18により設定
した給電状態を維持できるので、ノイズの影響を殆ど無
視できる電池電源として、低雑音測定システムや超高感
度検出素子の特性計測などに好適である。
【0047】しかも、本実施形態に係る電池電源装置に
おいては、電源回路8の充電回路25にAC電源を接続
すると、自動的に充電回路25の充電制御手段69が各
充電電池67…の電圧をモニタし、電池電圧が充電開始
電圧以上の場合は充電電池67を定電流回路60に接続
して充電を開始し、また、電池電圧が充電開始電圧未満
で不良と看做し得る場合には、その旨を表示器74によ
り表示する。すなわち、充電電池67…の充電を自動で
行えると共に、不良となった蓋然性の高い充電電池67
の選定も自動で行うことができるので、使用者にとって
極めて利便性の高いものとなる。
【0048】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1に係る電
池電源装置によれば、シールドケース内の試料への電源
供給を行う電源供給手段と、該電源供給手段への指令制
御を行う指令制御手段とは、双方向伝送手段により双方
向通信を行うので、指令制御手段で生じたノイズが電源
供給手段へ至ることを抑止できるのは勿論、信号送信経
路からシールドケース内の電源供給手段へノイズが混入
することをも抑止できる。したがって、外来ノイズが電
源供給手段に影響を及ぼすこと無く、シールドケース外
部の指令制御手段からシールドケース内に収容された電
源供給手段の動作制御を行うことができ、指令制御手段
よりの指令に基づいて給電制御手段が電池制御手段及び
抵抗制御手段の制御を行うことで電源供給手段の給電回
路から試料へ供給する電流/電圧を調整した後に、起動
停止制御手段が動作電源供給を遮断すると、電源供給手
段内の各機能部から発生するノイズも無くなり、しか
も、動作電源が遮断された後も電池制御手段と抵抗制御
手段の設定状態は保持されるので、低雑音で所望の電流
/電圧に設定された電池電源を試料へ供給し続けること
ができる。
【0049】 従って、請求項1に係る電池電源装置
は、試料への供給電流/電圧の調整制御を効率良く行え
ると共に、試料への給電に際しては雑音の混入を極力抑
止でき、低雑音測定システムや超高感度検出素子のよう
に外部からのAC電源ノイズの混入が動作特性・測定結
果に多大な影響を及ぼす電子回路の特性計測などに好適
な低雑音の電池電源装置となる。
【0050】また、請求項2に係る電池電源装置によれ
ば、切換手段によって計測用試料へ電源供給する給電回
路を切り換えることで、計測用試料の抵抗値測定を簡易
に行うことができる。
【0051】また、請求項3に係る電池電源装置によれ
ば、切換手段によって計測器の接続・切り離しを簡易に
行うことができる。
【0052】また、請求項4に係る電池電源装置によれ
ば、外部から充電手段へ給電を行えば、この充電手段に
よって電源供給手段内の電池の充電が自動で行われる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電池電源装置の概略構成図であ
る。
【図2】光通信回路の概略構成図である。
【図3】電源回路の概略構成図である。
【図4】電池制御回路の概略構成図である。
【図5】抵抗制御回路の概略構成図である。
【図6】切換回路の概略構成図である。
【図7】光通信回路と光スイッチ回路と回路用電源の概
略構成図である。
【図8】充電回路の機能ブロック図である。
【図9】従来の手動電池電源回路の概念図である。
【符号の説明】
5 試料 6 計測制御手段 7 光通信回路 8 電源回路 11 計測器 16 給電制御手段 17 電池制御回路 18 抵抗制御回路 20 定電流回路 21 切換回路 22 光通信回路 23 光スイッチ回路 24 回路用電源 25 充電回路 67 充電電池
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−278335(JP,A) 特開 昭58−80720(JP,A) 特開 平8−130833(JP,A) 特開 平11−234909(JP,A) 特開 平6−283210(JP,A) 特開 平9−325822(JP,A) 特開 平4−38126(JP,A) 実開 平1−134946(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02J 7/00 302 G05F 1/00 H01M 10/44 G01R 27/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外来からの誘導ノイズを遮蔽するシール
    ドケース内に収容され、複数の電池の組み合わせと抵抗
    値の可変設定により試料への出力電流/電圧を微調整可
    能な電源供給手段と、該電源供給手段への指令制御を行
    う指令制御手段と、該指令制御手段から送出される電気
    信号を光信号もしくは音波信号に変換して電源供給手段
    へ伝送すると共に電源供給手段から送出される光信号も
    しくは音波信号を電気信号に変換して指令制御手段へ伝
    送することで、電源供給手段と指令制御手段との間に電
    気的絶縁状態を生ぜしめると共にシールドケース内の電
    源供給手段へのノイズ混入を抑止可能な双方向伝送手段
    と、からなり、 上記電源供給手段は、 動作に必要な電源の供給をシールドケース内の電池から
    受け、上記指令制御手段よりの起動指令に基づく光信号
    を受けることにより、電源供給手段内の各機能部への動
    作電源供給を可能とし、指令制御手段よりの停止指令に
    より、電源供給手段内の各機能部への動作電源供給を遮
    断する起動・停止制御手段と、 複数の電池の直列接続数を選択設定可能で、動作電源が
    遮断された後も選択設定した状態を保持可能な電池制御
    手段と、 上記電池制御手段により選択された電池による給電回路
    に接続される抵抗値を任意に可変設定可能で、動作電源
    が遮断された後も可変設定した状態を保持可能な抵抗制
    御手段と、 上記指令制御手段よりの給電制御指令に基づき、上記電
    池制御手段による電池の選択設定と上記抵抗制御手段に
    よる抵抗値の可変設定を行うことにより、電池による給
    電回路から供給する電流/電圧を制御する給電制御手段
    と、 を備え、 電源供給手段の給電回路から試料へ供給する電流/電圧
    を調整した後に、起動・停止制御手段により動作電源供
    給を遮断することで、シールドケース内に収容された
    源供給手段内の各機能部から発生するノイズを無くし、
    シールドケース内の試料へ低雑音の電池電源を供給でき
    るようにしたことを特徴とする電池電源装置。
  2. 【請求項2】 電池による定電流電源と、 電池制御手段及び抵抗制御手段により設定された給電回
    路もしくは上記定電流源による給電回路の何れかを試料
    への給電回路とするように切り換える切換手段と、 を備えるものとし、 電池電源装置に接続された試料の両端に定電流電源から
    微少電流を印加して、その両端の電圧を計測して試料の
    抵抗を測定するようにしたことを特徴とする請求項1に
    記載の電池電源装置。
  3. 【請求項3】 上記切換手段は、試料に印加した電流/
    電圧を計測する計測器の接続・切り離しを切り換える機
    能を有するものとしたことを特徴とする請求項2に記載
    の電池電源装置。
  4. 【請求項4】 外部からの給電を受けることにより自動
    起動し、電源供給手段内の電池を充電する充電手段を備
    えるものとしたことを特徴とする請求項1〜請求項3の
    何れか1項に記載の電池電源装置。
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