JP5914607B2 - 所定範囲内抵抗値検出回路 - Google Patents
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Description
本発明は、 所定範囲内抵抗値検出回路に関する。
ある物質の抵抗値が、所定の範囲内にあるか否かを検出したい場合に、そのような検出を簡易に行うための検出回路(以下、「所定範囲内抵抗値検出回路」と言う。)は存在しない。
関連技術として、特許文献1には、水中集魚灯50の一対の電極40aおよび40bが海水(すなわち、液体の状態の物質)に浸漬され、電極40aおよび40b間の海水の抵抗値が所定の抵抗値になったときのみ、集魚灯50に内蔵された電池および電気二重層コンデンサ3からの電力により発光ダイオードLを点灯させる技術が開示されている。
しかしながら、特許文献1において、海水の抵抗値は海水の塩分濃度に応じて異なるので、電極40aおよび40b間の抵抗値が所定の抵抗値になったことを検出するだけでは、不十分であり、電極40aおよび40b間の抵抗値が所定の範囲内にあるか否かを検出する必要があるが、特許文献1は電極40aおよび40b間の抵抗値が所定の範囲内にあるか否かを検出する所定範囲内抵抗値検出回路を開示していない。
また、ある物質の抵抗値が、所定の抵抗値の範囲内にあるか否かを判定する場合、誤判定することが許されない用途や、短時間内に判定しなければならない用途においては、高い精度で、且つ、短時間内に当該ある物質の抵抗値の範囲を判定する必要がある。
本発明の目的は、上述した問題点を解決した所定範囲内抵抗値検出回路を提供することにある。
本発明の第1の回路は、
第1の端子および第2の端子を含み、該第1の端子と該第2の端子との間に検出対象物質が存在する場合に、該検出対象物質の抵抗と第1のコンデンサとの直列接続からなる第1の積分回路と、
第2の抵抗と第2のコンデンサとの直列接続からなる第2の積分回路と、
第3の抵抗と第3のコンデンサとの直列接続からなる第3の積分回路と、
前記第1乃至第3の積分回路に入力電圧として直流電圧を供給するための電源と、
前記電源から前記第1乃至第3の積分回路に前記直流電圧を供給する導通状態と、前記電源から前記第1乃至第3の積分回路に前記直流電圧を供給しない非導通状態とを有するスイッチと、
前記スイッチが前記非導通状態から前記導通状態にされた後、前記第2の積分回路の出力電圧が所定電圧になった時点から、前記第3の積分回路の出力電圧が前記所定電圧になった時点までの間に、前記第1の積分回路の出力電圧が前記所定電圧になった場合に、所定の信号を出力する判定回路と
を備え、
前記第2の抵抗の抵抗値をR2、前記第3の抵抗の抵抗値をR3、前記第1のコンデンサの容量値をC1、前記第2のコンデンサの容量値をC2、および、前記第3のコンデンサの容量値をC3とした場合に、Ra=(R2×C2)/C1、および、Rb=(R3×C3)/C1の両式を満足するよう前記第2の抵抗の抵抗値、前記第3の抵抗の抵抗値、前記第1のコンデンサの容量値、前記第2のコンデンサの容量値および前記第3のコンデンサの容量値を選定することにより、前記検出対象物質の抵抗値がRaからRbまでの範囲内にあるか否かを検出する。
第1の端子および第2の端子を含み、該第1の端子と該第2の端子との間に検出対象物質が存在する場合に、該検出対象物質の抵抗と第1のコンデンサとの直列接続からなる第1の積分回路と、
第2の抵抗と第2のコンデンサとの直列接続からなる第2の積分回路と、
第3の抵抗と第3のコンデンサとの直列接続からなる第3の積分回路と、
前記第1乃至第3の積分回路に入力電圧として直流電圧を供給するための電源と、
前記電源から前記第1乃至第3の積分回路に前記直流電圧を供給する導通状態と、前記電源から前記第1乃至第3の積分回路に前記直流電圧を供給しない非導通状態とを有するスイッチと、
前記スイッチが前記非導通状態から前記導通状態にされた後、前記第2の積分回路の出力電圧が所定電圧になった時点から、前記第3の積分回路の出力電圧が前記所定電圧になった時点までの間に、前記第1の積分回路の出力電圧が前記所定電圧になった場合に、所定の信号を出力する判定回路と
を備え、
前記第2の抵抗の抵抗値をR2、前記第3の抵抗の抵抗値をR3、前記第1のコンデンサの容量値をC1、前記第2のコンデンサの容量値をC2、および、前記第3のコンデンサの容量値をC3とした場合に、Ra=(R2×C2)/C1、および、Rb=(R3×C3)/C1の両式を満足するよう前記第2の抵抗の抵抗値、前記第3の抵抗の抵抗値、前記第1のコンデンサの容量値、前記第2のコンデンサの容量値および前記第3のコンデンサの容量値を選定することにより、前記検出対象物質の抵抗値がRaからRbまでの範囲内にあるか否かを検出する。
また、本発明の第2の回路は、
第1の端子および第2の端子を含み、該第1の端子と該第2の端子との間に検出対象物質が存在する場合に、該検出対象物質の抵抗と第1のコンデンサとの直列接続からなる第1の積分回路と、
前記第1の積分回路の出力電圧が入力電圧として供給される第2の抵抗と第2のコンデンサとの直列接続からなる第2の積分回路と、
前記第1の積分回路の出力電圧が入力電圧として供給される第3の抵抗と第3のコンデンサとの直列接続からなる第3の積分回路と、
前記第1の積分回路に入力電圧として直流電圧を供給するための電源と、
前記第2の積分回路の出力電圧が所定電圧になった時点から、前記第3の積分回路の出力電圧が前記所定電圧になった時点までの間に、前記第1の積分回路の出力電圧が前記所定電圧になった場合に、所定の信号を出力する判定回路とを備える。
第1の端子および第2の端子を含み、該第1の端子と該第2の端子との間に検出対象物質が存在する場合に、該検出対象物質の抵抗と第1のコンデンサとの直列接続からなる第1の積分回路と、
前記第1の積分回路の出力電圧が入力電圧として供給される第2の抵抗と第2のコンデンサとの直列接続からなる第2の積分回路と、
前記第1の積分回路の出力電圧が入力電圧として供給される第3の抵抗と第3のコンデンサとの直列接続からなる第3の積分回路と、
前記第1の積分回路に入力電圧として直流電圧を供給するための電源と、
前記第2の積分回路の出力電圧が所定電圧になった時点から、前記第3の積分回路の出力電圧が前記所定電圧になった時点までの間に、前記第1の積分回路の出力電圧が前記所定電圧になった場合に、所定の信号を出力する判定回路とを備える。
本発明には、ある検出対象物質の抵抗の抵抗値が所定の範囲内にあるか否かを簡易な回路によって短時間で検出することができるという効果がある。
次に、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
<第1の実施形態>
まず、本発明の第1の実施形態について説明する。図1は、本実施形態を示すブロック図である。
<第1の実施形態>
まず、本発明の第1の実施形態について説明する。図1は、本実施形態を示すブロック図である。
図1を参照すると、本実施形態は、所定範囲抵抗値検出回路1から構成され、所定範囲抵抗値検出回路1は、第1の積分回路7と、第2の積分回路10と、第3の積分回路13と、判定回路14と、スイッチ15と、第1〜3の積分回路7、10および13への入力電圧として直流電圧を供給する電源2とを含む。
第1の積分回路7は、第1の端子4と第2の端子5との間に存在する検出対象物質の抵抗3とコンデンサ6との直列接続からなる回路である。第1の積分回路7の出力電圧Vaは出力信号線Aを介して判定回路14に供給される。
第2の積分回路10は、抵抗器8とコンデンサ9との直列接続からなる回路である。第2の積分回路10の出力電圧Vbは出力信号線Bを介して判定回路14に供給される。
第3の積分回路13は、抵抗器11とコンデンサ12との直列接続からなる回路である。
第3の積分回路13の出力電圧Vcは出力信号線Cを介して判定回路14に供給される。
スイッチ15は接続状態および非接続状態を有し、スイッチ15が接続状態である場合には、第1、第2および第3の積分回路7、10および13に電源2から直流電圧が供給され、一方、スイッチ15が非接続状態である場合には、第1、第2および第3の積分回路7、10および13に電源2から直流電圧が供給されない。
判定回路14は、検出対象物質の抵抗3の抵抗値が所定の範囲内にあるか否かの判定を行い、その判定結果を出力信号線Fに出力する。
ここで、抵抗器8の抵抗値をR2、抵抗器11の抵抗値をR3、コンデンサ6の容量値をC1、コンデンサ9の容量値をC2、および、コンデンサ12の容量値をC3とする。
その場合、検出対象物質の抵抗3の抵抗値が第1の抵抗値Raから第2の抵抗値Rbまでの範囲内に含まれる否かを検出するために、Ra=(R2×C2)/C1、およびRb=(R3×C3)/C1の両式を満足するように、抵抗値R2およびR3、並びに、容量値C1、C2およびC3が決定される。
以下では、検出対象物質の抵抗3の抵抗値が50Ω(Ra)から150Ω(Rb)までの範囲内に含まれる否かを検出するために、Ra=(R2×C2)/C1、およびRb=(R3×C3)/C1の両式を満足するように、抵抗値R2およびR3がそれぞれ0.5MΩおよび1.5MΩであり、容量値C1、C2およびC3がそれぞれ0.01F、1μFおよび1μFである場合を例に説明する。
なお、検出対象物質の抵抗は、抵抗値R1の抵抗器と直列接続され、その直列接続された合成抵抗値を有する抵抗が検出対象物質の抵抗3となるようにしてもよい。一例として、抵抗値R1の抵抗器が検出対象物質の抵抗3に直列接続された場合、Ra=((R2×C2)/C1)−R1、およびRb=((R3×C3)/C1)−R1の両式を満足するように、抵抗値R1、R2およびR3、並びに、容量値C1、C2およびC3を決定するようにすればよい。
次に、本実施形態の動作について説明する。
図2は、本実施形態における各部の出力信号の波形を示す図である。
図2(a)〜(c)は、それぞれ、第1の積分回路7の出力電圧Va、第2の積分回路10の出力電圧Vb、第3の積分回路13の出力電圧Vcを示す。
今、時刻t0の時点で、スイッチ15が非導通状態から導通状態にされたとする。
その結果、第1、第2および第3の積分回路7、10および13の出力電圧は、各積分回路の時定数τに応じてそれぞれ上昇し始める。
判定回路14は、各積分回路の出力電圧を監視し、第2の積分回路10の出力電圧Vbが所定の電圧Vsになった時点t2から、第3の積分回路13の出力電圧Vcが所定の電圧Vsになった時点t3までの間に、第1の積分回路7の出力電圧Vaが所定の電圧Vsになった場合には、検出対象物質の抵抗の抵抗値が50Ω(Ra)から150Ω(Rb)までの範囲内に含まれると判断し、所定の信号を出力する。
具体的には、電源2が供給する電圧が5V、所定の電圧Vsが3.16V、検出対象物質の抵抗3の抵抗値が100Ωであるとすると、第1の積分回路7は約1秒後(t1=−(100Ω×0.01F×loge(1−(3.16v/5v)):eは自然対数の底。)に、第2の積分回路10は約0.5秒後(t2=−(0.5MΩ×1μF×loge(1−(3.16v/5v)))に、第3の積分回路13は約1.5秒後(t3=−(1.5MΩ×1μF×loge(1−(3.16v/5v)))に、それぞれ出力電圧が3.16Vになる(図2(a)〜(c)参照)。この結果、判定回路14は、検出対象物質の抵抗3の抵抗値が、所定の範囲内(50Ω〜150Ω)にあると判断する。
一方、検出対象物質の抵抗値が200Ωの場合には、第3の積分回路13が3.16Vになる約1.5秒後以降の約2.0秒後に第1の積分回路7が3.16Vになるため、判定回路14は、検出対象物質の抵抗3の抵抗値が、所定の範囲内(50Ω〜150Ω)に無いと判断する。
ここで、判定回路14の一例を、図3に示す。
図3を参照すると、判定回路14は、論理反転回路16と、第1の論理積回路17と、第2の論理積回路18とから構成される。
第3の積分回路13からの出力電圧Vcを供給する出力信号線Cは、論理反転回路16の入力端子に接続され、反転回路16の出力は出力信号線Dを介して第1の論理積回路17の一方の入力端子に供給される。
第2の積分回路10からの出力電圧Vbを供給する出力信号線Bは、第1の論理積回路17の他方の入力端子に接続され、第1の論理積回路17の出力は出力信号線Eを介して第2の論理積回路18の一方の入力端子に接続される。
第1の積分回路7からの出力電圧Vaを供給する出力信号線Aは、第2の論理積回路18の他方の入力端子に接続され、第2の論理積回路18の出力は出力信号線Fに供給される。
論理反転回路16、第1の論理積回路17および第2の論理積回路18の各入力端子に入力される電圧が3.16V以上の場合には、当該入力端子に論理「1」が入力され、3.16V未満の場合には、当該入力端子に論理「0」が入力されたこととするよう、各回路の閾電圧値が設定されているものとする。
検出対象物質の抵抗3の抵抗値が100Ωである場合の各回路の出力について簡単に説明する。
図2(d)を参照すると、論理反転回路16の出力は、時刻t0で、第3の積分回路13の出力電圧Vcが3.16V未満であるため、論理「1」であり、第3の積分回路13の出力電圧Vcが3.16V以上になる約1.5秒後(時刻t3)に論路「0」となる。
図2(e)を参照すると、第1の論理積回路17の出力は、第2の積分回路10の出力電圧Vbが3.16V未満である約0.5秒後(時刻t2)まで、論理「0」であり、それ以降、時刻t3まで、論理「1」である。
図2(f)を参照すると、第2の論理積回路18の出力は、第1の積分回路7の出力電圧Vbが3.16V未満である約1秒後(時刻t1)までは、論理「0」であり、それ以降、時刻t3まで、論理「1」である。
なお、判定回路14は、図3に示す構成に限定されものではない。
以上、本実施形態には、ある検出対象物質の抵抗の抵抗値が所定の範囲内にあるか否かを簡易な回路によって短時間で検出することができるという効果がある。
その理由は、単純な構成の3つの積分回路の出力電圧が所定の電圧に達する時刻を比較するだけで、検出対象物質の抵抗の抵抗値が所定の範囲内にあるか否かを判断できるからである。
<第2の実施形態>
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図4は、本実施形態を示すブロック図である。
<第2の実施形態>
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図4は、本実施形態を示すブロック図である。
第2の実施形態の所定範囲抵抗値検出回路20の構成は、第1の実施形態の所定範囲抵抗値検出回路1におけるスイッチ15を削除すると共に、第1の積分回路7の第2の端子5の出力電圧が、第2の積分回路10および第3の積分回路13の入力電圧として供給されるように接続される点が、第1の実施形態の構成と異なる。
本実施形態の動作については、第1の実施形態とほぼ同じであるので、本実施形態での説明は省略する。
以上、本実施形態には、第1の実施形態と同様に、ある検出対象物質の抵抗の抵抗値が所定の範囲内にあるか否かを簡易な回路によって短時間で検出することができるという効果がある。
その理由は、単純な構成の3つの積分回路の出力電圧が所定の電圧に達する時刻を比較するだけで、検出対象物質の抵抗の抵抗値が所定の範囲内にあるか否かを判断できるからである。
1 所定範囲抵抗値検出回路
2 電源
3 検出対象物質の抵抗
4 第1の端子
5 第2の端子
6 コンデンサ
7 第1の積分回路
8 抵抗器
9 コンデンサ
10 第2の積分回路
11 抵抗器
12 コンデンサ
13 第3の積分回路
14 判定回路
15 スイッチ
16 論理反転回路
17 第1の論理積回路
18 第2の論理積回路
20 所定範囲抵抗値検出回路
2 電源
3 検出対象物質の抵抗
4 第1の端子
5 第2の端子
6 コンデンサ
7 第1の積分回路
8 抵抗器
9 コンデンサ
10 第2の積分回路
11 抵抗器
12 コンデンサ
13 第3の積分回路
14 判定回路
15 スイッチ
16 論理反転回路
17 第1の論理積回路
18 第2の論理積回路
20 所定範囲抵抗値検出回路
Claims (4)
- 第1の端子および第2の端子を含み、該第1の端子と該第2の端子との間に検出対象物質が存在する場合に、該検出対象物質の抵抗と第1のコンデンサとの直列接続からなる第1の積分回路と、
第2の抵抗と第2のコンデンサとの直列接続からなる第2の積分回路と、
第3の抵抗と第3のコンデンサとの直列接続からなる第3の積分回路と、
前記第1乃至第3の積分回路に入力電圧として直流電圧を供給するための電源と、
前記電源から前記第1乃至第3の積分回路に前記直流電圧を供給する導通状態と、前記電源から前記第1乃至第3の積分回路に前記直流電圧を供給しない非導通状態とを有するスイッチと、
前記スイッチが前記非導通状態から前記導通状態にされた後、前記第2の積分回路の出力電圧が所定電圧になった時点から、前記第3の積分回路の出力電圧が前記所定電圧になった時点までの間に、前記第1の積分回路の出力電圧が前記所定電圧になった場合に、前記検出対象物質の抵抗の抵抗値が所定の範囲内に含まれることを表す所定の信号を出力する判定回路と
を備えたことを特徴とする所定範囲内抵抗値検出回路。 - 第1の端子および第2の端子を含み、該第1の端子と該第2の端子との間に検出対象物質が存在する場合に、該検出対象物質の抵抗と第1のコンデンサとの直列接続からなる第1の積分回路と、
前記第1の積分回路の出力電圧が入力電圧として供給される第2の抵抗と第2のコンデンサとの直列接続からなる第2の積分回路と、
前記第1の積分回路の出力電圧が入力電圧として供給される第3の抵抗と第3のコンデンサとの直列接続からなる第3の積分回路と、
前記第1の積分回路に入力電圧として直流電圧を供給するための電源と、
前記第2の積分回路の出力電圧が所定電圧になった時点から、前記第3の積分回路の出力電圧が前記所定電圧になった時点までの間に、前記第1の積分回路の出力電圧が前記所定電圧になった場合に、前記検出対象物質の抵抗の抵抗値が所定の範囲内に含まれることを表す所定の信号を出力する判定回路と
を備えたことを特徴とする所定範囲内抵抗値検出回路。 - 前記第2の抵抗の抵抗値をR2、前記第3の抵抗の抵抗値をR3、前記第1のコンデンサの容量値をC1、前記第2のコンデンサの容量値をC2、および、前記第3のコンデンサの容量値をC3とした場合に、前記第2の抵抗の抵抗値、前記第3の抵抗の抵抗値、前記第1のコンデンサの容量値、前記第2のコンデンサの容量値および前記第3のコンデンサの容量値は、Ra=(R2×C2)/C1、および、Rb=(R3×C3)/C1の両式を満足するよう決定されており、
前記判定回路は、前記検出対象物質の抵抗値がRaからRbまでの範囲内にあるか否かを検出し、検出結果が該範囲内である場合に、前記所定の信号を出力する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の所定範囲内抵抗値検出回路。 - 前記第1の積分回路は、前記検出対象物質の抵抗と第1の抵抗と前記第1のコンデンサとの直列接続からなり、
前記第1の抵抗の抵抗値をR1、前記第2の抵抗の抵抗値をR2、前記第3の抵抗の抵抗値をR3、前記第1のコンデンサの容量値をC1、前記第2のコンデンサの容量値をC2、および、前記第3のコンデンサの容量値をC3とした場合に、前記第1の抵抗の抵抗値、前記第2の抵抗の抵抗値、前記第3の抵抗の抵抗値、前記第1のコンデンサの容量値、前記第2のコンデンサの容量値および前記第3のコンデンサの容量値は、Ra=((R2×C2)/C1)−R1、および、Rb=((R3×C3)/C1)−R1の両式を満足するよう決定されており、
前記判定回路は、前記検出対象物質の抵抗値がRaからRbまでの範囲内にあるか否かを検出し、検出結果が該範囲内である場合に、前記所定の信号を出力する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の所定範囲内抵抗値検出回路。
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JP2014197110A JP5914607B2 (ja) | 2014-09-26 | 2014-09-26 | 所定範囲内抵抗値検出回路 |
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