JP3562623B2 - 計測装置 - Google Patents

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  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被測定対象、例えば、抵抗を測定する計測装置に関し、特に、測定用の配線の結線状態の診断機能を持つ計測装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、抵抗を測定する計測装置を図3に示し説明する。なお、図はリセット状態を示す。
【0003】
図において、1は被測定抵抗、配線部2,3は、被測定抵抗1と接続する。配線部2は、配線抵抗R1,R2からなり、配線部3は、配線抵抗R3,R4からなる。配線抵抗R1,R2は、一端を被測定抵抗1の一端に接続し、被測定抵抗1との接触抵抗も含まれる。配線抵抗R3,R4は、一端を被測定抵抗1の他端に接続し、被測定抵抗1との接触抵抗も含まれる。計測装置100は、配線部2,3に接続し、被測定抵抗1を測定する。
【0004】
以下、計測装置100の構成を説明する。
スイッチ部4は、スイッチSW1〜SW4からなり、配線部2,3と接続し、切り替える。スイッチSW1は、配線抵抗R1の他端に接続し、スイッチSW2は、配線抵抗R2の他端に接続し、スイッチSW3は、配線抵抗R3の他端に接続し、スイッチSW4は、配線抵抗R4の他端に接続する。
【0005】
スイッチ部5,6は、スイッチ部4と接続し、オン/オフを行う。スイッチ部5は、スイッチSW5,SW6からなり、スイッチ部6は、スイッチSW7,SW8からなる。スイッチSW5は、スイッチSW1で切り替えられ、スイッチSW6は、スイッチSW2で切り替えられ、スイッチSW7は、スイッチSW3で切り替えられ、スイッチSW8は、スイッチSW4で切り替えられる。
【0006】
定電流源7は、スイッチ部4に接続し、被測定抵抗1に流す定電流を出力する。定電流源7は、一端がスイッチSW1で切り替えられ、他端がスイッチSW4で切り替えられると共に、接地する。
【0007】
差動アンプ8は、スイッチ部4に接続し、A/D変換器(図示せず)に出力する。差動アンプ8は、一方の入力端がスイッチSW2で切り替えられ、他方の入力端がスイッチSW3で切り替えられる。
【0008】
定電流源9は、スイッチ部5,6に接続し、コンタクトチェック用の定電流を出力する。定電流源9は、一端がスイッチSW5,SW7の他端に接続し、他端がスイッチSW6,SW8に接続すると共に、接地する。
【0009】
コンパレータ10は、一方の入力端を定電流源9の一端と接続し、他方の入力端を基準電圧11と接続し、比較結果を出力する。
【0010】
CPU12は、コンパレータ10の出力を入力し、良/不良の判定を行い、信号出力13,ディスプレイ14に出力する。
【0011】
このような装置の動作を説明する。
まず始めに被測定抵抗1の測定動作を説明する。
スイッチSW1,SW4を定電流源7に切り替え、スイッチSW2,SW3を差動アンプ8に切り替える。そして、定電流源7が被測定抵抗1に電流を流す。差動アンプ8が、被測定抵抗1の両端に発生する電圧を増幅し、A/D変換器に出力する。
【0012】
次に、コンタクトチェック動作を説明する。
スイッチSW1をスイッチSW5に切り替え、スイッチSW2をスイッチSW6に切り替え、スイッチSW3をスイッチSW7に切り替え、スイッチSW4をスイッチSW8に切り替える。
【0013】
スイッチSW5,SW6をオンにし、スイッチSW7,SW8をオフのままにする。そして、定電流源9が、配線抵抗R1,R2に電流を流す。コンパレータ10が、配線抵抗R1,R2により発生する電圧と基準電圧11とを比較し、比較結果をCPU12に出力する。CPU12は、配線抵抗R1,R2、つまり、配線の良/不良を判定し、信号出力13とディスプレイ14とに判定結果を出力する。
【0014】
同様に、スイッチSW5,SW6をオフにし、スイッチSW7,SW8をオンにする。そして、定電流源9が、配線抵抗R3,R4に電流を流す。コンパレータ10が、配線抵抗R3,R4により発生する電圧と基準電圧11とを比較し、比較結果をCPU12に出力する。CPU12は、配線抵抗R3,R4、つまり、配線の良/不良を判定し、信号出力13とディスプレイ14とに判定結果を出力する。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
このような装置では、定電流源7,9のコンプライアンス電圧を小さくする(消費電力を抑える)ために、スイッチ部4のオン抵抗を小さくする必要がある。また、被測定抵抗1が低抵抗のとき、定電流源7から200mA程度の電流を流すので、スイッチ部4で消費される電力が機器内部の熱となり、温度上昇をもたらす。その影響は測定値のドリフトとなって現れる。そのため、スイッチ部4はオン抵抗が小さいメカニカルリレーが使用されている。
【0016】
例えば、チップ抵抗の検査ラインのように高速で多量にハンドリングされる場合、測定プローブ接触面の疲労や断線による誤測定が問題になる。そのため、コンタクトチェックを測定ごとに行い結線状態を診断して測定の信頼性を維持している。
【0017】
しかし、測定状態とコンタクトチェック状態とを切り替えるときに、スイッチ部4が安定するまで待たなければならない。メカニカルリレーの場合、安定時間は数msと長く、高速で多量に測定する際に妨げとなってしまう。
【0018】
また、メカニカルリレーの場合、寿命が問題となり、定期的なメンテナンスを必要としてしまう。
【0019】
そこで、本発明の目的は、スイッチのオン抵抗を気にすることなく、コンタクトチェックを行うことができる計測装置を実現することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
被測定対象に接続し測定を行う計測装置において、
前記被測定対象に接続し、被測定対象に定電流を流す第1の定電流源と、
この第1の定電流源と別系統の電源により、コンタクトチェック用の定電流を流す第2の定電流源と、
前記被測定対象の測定用の配線に接続すると共に、前記第2の定電流源に接続し、配線のチェック時にオンするスイッチ部と
を有し、前記配線の抵抗によりコンタクトチェックを行うことを特徴とするものである。
【0021】
このような本発明では、測定用の配線のチェック時に、スイッチ部をオンにし、第2の定電流源により配線に定電流を流し、配線の抵抗による電圧により、コンタクトチェックを行う。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明を説明する。
図1は本発明の一実施例を示した構成図である。ここで、図3と同一のものは、同一符号を付し説明を省略する。
【0023】
図において、スイッチ部21,22は、それぞれ配線部2,3に接続し、オン/オフを行う。スイッチ部21は、MOSFETであるスイッチSW9,SW10からなり、スイッチ部22は、MOSFETであるスイッチSW11,SW12からなる。スイッチSW9は、一端を配線抵抗R1の他端に接続し、スイッチSW10は、一端を配線抵抗R2の他端に接続する。スイッチSW11は、一端を配線抵抗R3の他端に接続し、スイッチSW12は、一端を配線抵抗R4の他端に接続する。
【0024】
定電流源23は、配線部2,3と接続し、被測定抵抗1に流す定電流を出力する。定電流源23は、一端を配線抵抗R1の他端に接続し、他端を配線抵抗R4の他端に接続すると共に、グランド24に接地する。
【0025】
差動アンプ25は、配線部2,3と接続し、A/D変換器(図示せず)に出力する。差動アンプ25は、一方の入力端を配線抵抗R2の他端に接続し、他方の入力端を配線抵抗R3の他端に接続する。
【0026】
定電流源26は、スイッチ部21,22に接続し、定電流源23と別系統の電源により、コンタクトチェック用の定電流”50mA”を出力する。定電流源26は、一端をスイッチSW9,SW11の他端に接続し、他端をスイッチSW10,SW12の他端に接続すると共に、グランド24と別系統のグランド27に接地する。
【0027】
コンパレータ28は、一方の入力端を定電流源26の一端と接続し、他方の入力端を基準電圧29と接続し、比較結果を出力する。基準電圧29は、グランド27に接地する。
【0028】
CPU30は、コンパレータ28の出力を入力し、良/不良の判定を行い、信号出力31,ディスプレイ32に出力する。
【0029】
さらに詳細に定電流源23の構成を図2に示し説明する。
図において、抵抗R5は、抵抗値”5Ω”で、一端を”5V”に接続する。FET231は、ドレインを抵抗R5の他端に接続し、ソースから定電流を出力する。アンプ232は、−端子に抵抗R5の他端を接続し、出力端子にFET231のゲートを接続する。スイッチ233は、”4.999V”と”4V”とを切り替えて、アンプ232の+端子に出力する。
【0030】
このような装置の動作を以下で説明する。
始めに被測定抵抗1の測定動作を説明する。
スイッチSW9〜SW12はオフのままにする。そして、スイッチ233は”4V”を選択し、定電流源23から”200mA”の定電流を被測定抵抗1に流す。差動アンプ25が、被測定抵抗1の両端に発生する電圧を増幅し、A/D変換器に出力する。
【0031】
次に、コンタクトチェック動作を説明する。
スイッチSW9,SW10をオンにし、スイッチSW11,SW12をオフのままにする。スイッチ233は”4.999V”を選択し、定電流源23は”0.2mA”の定電流を出力する。定電流源23の”0.2mA”の定電流は、配線抵抗R1と被測定抵抗1と配線抵抗R4とを流れ、グランド24に流れる。定電流源26の”50mA”の定電流は、スイッチSW9と配線抵抗R1と配線抵抗R2とスイッチSW10とを流れ、グランド27に流れる。
【0032】
通常、コンタクトチェックレベルの精度はそれほど必要でなく、1%もあればよい。従って、コンタクトチェック用の定電流が”50mA”の場合、測定用の定電流を”0.5mA”程度にすれば十分である。
【0033】
そして、コンパレータ28は、配線抵抗R1,R2により発生する電圧と基準電圧29とを比較し、比較結果をCPU30に出力する。CPU30は、配線抵抗R1,R2、つまり、配線の良/不良を判定し、信号出力31とディスプレイ32とに判定結果を出力する。
【0034】
同様に、スイッチSW9,SW10をオフにし、スイッチSW11,SW12をオンにする。定電流源23の”0.2mA”の定電流は、配線抵抗R1と被測定抵抗1と配線抵抗R4とを流れ、グランド24に流れる。定電流源26の”50mA”の定電流は、スイッチSW11と配線抵抗R3と配線抵抗R4とスイッチSW12とを流れ、グランド27に流れる。
【0035】
そして、コンパレータ28は、配線抵抗R3,R4により発生する電圧と基準電圧29とを比較し、比較結果をCPU30に出力する。CPU30は、配線抵抗R3,R4、つまり、配線の良/不良を判定し、信号出力31とディスプレイ32とに判定結果を出力する。
【0036】
このように、定電流源23と定電流源26との電源系統を別にしたので、測定用の定電流源23をスイッチで切り替えることなく、測定毎にコンタクトチェックを行うことができる。つまり、スイッチのオン抵抗を気にする必要がなくなる。
【0037】
また、メカニカルリレーを使う必要がなくなり、切り替え時のスイッチの安定時間を必要とせず、高速測定が可能となる。そして、寿命部品を使用しないため、メンテナンスフリーにすることができる。
【0038】
なお、本発明はこれに限定されるものではなく、以下のようなものでもよい。
基準電圧29で、配線抵抗により発生する電圧と比較する構成を示したが、D/A変換器により、基準電圧を出力する構成でもよい。この場合、コンタクトチェックレベルを可変にでき、配線抵抗が異なる測定装置にも簡単に対応することができる。
【0039】
また、コンパレータ28で比較する構成を示したが、A/D変換器に配線抵抗により発生する電圧を入力し、A/D変換器の出力によりCPUで配線の良/不要を判断する構成にしてもよい。
【0040】
そして、計測装置として、被測定対象として抵抗の抵抗値を測定する装置を示したが、他の計測装置でもよい。例えば、コンデンサの静電容量等を求めるものでもよい。
【0041】
コンデンサの場合は、抵抗を測定する場合と同じ構成で行うことができる。つまり、コンデンサの静電容量は、容量がCのコンデンサに定電流Iを充電して、そのコンデンサの両端の電圧が所定の電圧値Vになるまでに時間Tがかかったとすると、C=T・I/Vで求めることができる。
【0042】
あるいは、別の構成として、交流電源から所定周波数の正弦波交流電圧をコンデンサの一方に加え、他方から電流を取り込み、電流電圧変換回路、位相検波回路を介して位相90度の電圧のみを取り出して、交流直流変換回路で直流電圧に変換した後、デジタル値にして、このデジタル値によりCPUで容量値を演算する構成でもよい。このような場合、配線抵抗R2,R3は、コンタクトチェックのみで必要となる構成になる。
【0043】
【発明の効果】
本発明によれば、以下のような効果がある。
コンタクトチェック用の定電流源の電源系統を測定用電源と別にしたので、測定系をスイッチで切り替えることなく、測定毎にコンタクトチェックを行うことができる。つまり、スイッチのオン抵抗を気にする必要がなくなる。
【0044】
また、メカニカルリレーを使う必要がなくなり、切り替え時のスイッチの安定時間を必要とせず、高速測定が可能となる。そして、寿命部品を使用しないため、メンテナンスフリーにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示した構成図である。
【図2】図1に示す装置の定電流源23の構成図である。
【図3】従来の計測装置の構成を示した図である。
【符号の説明】
1 被測定抵抗
21 スイッチ部
22 スイッチ部
23 定電流源
25 差動アンプ
26 定電流源
R1〜R4 配線抵抗

Claims (4)

  1. 被測定対象に接続し測定を行う計測装置において、
    前記被測定対象に接続し、被測定対象に定電流を流す第1の定電流源と、
    この第1の定電流源と別系統の電源により、コンタクトチェック用の定電流を流す第2の定電流源と、
    前記被測定対象の測定用の配線に接続すると共に、前記第2の定電流源に接続し、配線のチェック時にオンするスイッチ部と
    を有し、前記配線の抵抗によりコンタクトチェックを行うことを特徴とする計測装置。
  2. 被測定対象を測定する計測装置において、
    前記被測定対象に接続する第1,第2の配線により、被測定対象に定電流を流す第1の定電流源と、
    前記被測定対象に接続する第3,第4の配線により、両端の電圧差を測定する差動アンプと、
    前記第1の定電流源と別系統の電源により、コンタクトチェック用の定電流を流す第2の定電流源と、
    前記被測定対象の一端に接続する前記第1,第3の配線に接続すると共に、前記第2の定電流源に接続し、第1,第3の配線のチェック時にオンする第1のスイッチ部と、
    前記被測定対象の他端に接続する前記第2,第4の配線に接続すると共に、前記第2の定電流源に接続し、第2,第4の配線のチェック時にオンする第2のスイッチ部と
    を有し、コンタクトチェック時に第1の定電流源の定電流をコンタクトチェックの誤差範囲内にし、前記第1〜第4の配線の抵抗によりコンタクトチェックを行うことを特徴とする計測装置。
  3. 第1のスイッチ部と第2のスイッチ部とは、FETで構成されていることを特徴とする請求項2記載の計測装置。
  4. 被測定対象は、抵抗であることを特徴とする請求項1〜3記載の計測装置。
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