JP6038529B2 - measuring device - Google Patents

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  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Description

本発明は、測定対象体に測定用電流を流して発生する両端電圧を測定し、測定用電流及び両端電圧から電気的特性値を測定する測定装置に関するものである。   The present invention relates to a measuring apparatus that measures a voltage at both ends generated by flowing a measurement current through a measurement object and measures an electrical characteristic value from the measurement current and the voltage at both ends.

測定対象体の抵抗や、インダクタンス、静電容量、インピーダンス等の電気的特性値を四端子法や二端子法で測定することが行われている。例えば特許文献１には、四端子測定回路が記載されている。この四端子測定回路では、測定対象体（被測定物）に定電流を流すための電流発生回路（定電流電源）の出力に、開放電圧監視回路が接続されていて、電流供給用のプローブ（定電流端子）の断線や測定対象物からのプローブ外れといったプローブのオープン状態（開状態）をチェックできるようになっている。   Measurement of electrical characteristic values such as resistance, inductance, capacitance, impedance, etc. of a measurement object is performed by a four-terminal method or a two-terminal method. For example, Patent Document 1 describes a four-terminal measurement circuit. In this four-terminal measurement circuit, an open-circuit voltage monitoring circuit is connected to the output of a current generation circuit (constant current power source) for supplying a constant current to a measurement object (object to be measured), and a probe for supplying current ( The open state (open state) of the probe, such as disconnection of the constant current terminal) or disconnection of the probe from the measurement object, can be checked.

実用新案登録第２５８００６４号公報Utility Model Registration No. 2580064 Publication

接触型のプローブを用いる測定装置では、プローブを高電圧回路に誤って接触させてしまい、電流発生回路の出力端子に過電圧が印加されて、電流発生回路を破損させてしまう可能性がある。そのため、電流発生回路からプローブまでの電流経路にヒューズを入れて、過電圧入力時にヒューズを溶断させる保護回路を設けることが考えられる。   In a measuring apparatus using a contact type probe, there is a possibility that the probe is accidentally brought into contact with the high voltage circuit, an overvoltage is applied to the output terminal of the current generation circuit, and the current generation circuit is damaged. Therefore, it is conceivable to provide a protection circuit that inserts a fuse into the current path from the current generation circuit to the probe and blows the fuse when an overvoltage is input.

特許文献１の測定装置にヒューズを設けた場合、過電圧入力でヒューズが溶断してオープン状態になったときにも、開放電圧監視回路が作動してしまう。しかしながら、その原因がヒューズの異常状態（溶断）であるか、プローブのオープン状態であるかを判断することができない。   In the case where a fuse is provided in the measuring apparatus of Patent Document 1, the open voltage monitoring circuit is activated even when the fuse is blown by an overvoltage input and becomes open. However, it cannot be determined whether the cause is an abnormal state (melting) of the fuse or an open state of the probe.

本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、測定対象体にプローブを介して測定用電流を流す測定装置において、電流発生回路保護用のヒューズが異常状態であるか否かを、判定することができる測定装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problem, and in a measurement apparatus that allows a measurement current to flow through a probe to a measurement object, whether or not a fuse for protecting a current generation circuit is in an abnormal state, It is an object of the present invention to provide a measuring device that can make a determination.

前記の目的を達成するためになされた、特許請求の範囲の請求項１に記載された測定装置は、測定対象体に測定用電流を流して発生する両端電圧を測定し、該測定用電流及び該両端電圧から該測定対象体の電気的特性値を測定する測定装置であって、該測定対象体の両端に接触させる電流供給用の一対のプローブを介して該測定対象体に該測定用電流を供給する電流発生回路と、該電流発生回路の出力端子から、この出力端子に接続されている一方の該プローブまでの電流経路に配置されるヒューズと、該ヒューズの該電流発生回路側に配置され、該一対のプローブに過電圧が印加されたときに導通して該ヒューズを溶断させる保護回路と、該電流発生回路の出力端子の出力電圧又は出力電流を検出する検出回路と、該一対のプローブ同士に接続されていて、導通しない開状態又は導通する閉状態に開閉制御されるヒューズ試験回路と、該ヒューズ試験回路を閉状態に制御して該検出回路の検出結果に基づき、該ヒューズの異常状態を判定する判定回路とを備える。 The measuring device according to claim 1, which has been made to achieve the above object, measures a voltage between both ends generated by flowing a measurement current through a measurement object, and the measurement current and A measuring device for measuring an electrical characteristic value of the measurement object from the both-end voltage, wherein the measurement current is supplied to the measurement object via a pair of current supply probes brought into contact with both ends of the measurement object. A current generating circuit for supplying a current, a fuse disposed in a current path from an output terminal of the current generating circuit to one of the probes connected to the output terminal, and a fuse disposed on the current generating circuit side A protection circuit that conducts when the overvoltage is applied to the pair of probes and blows the fuse, a detection circuit that detects an output voltage or output current of an output terminal of the current generation circuit, and the pair of probes To each other A fuse test circuit that is controlled to be opened and closed in a non-conducting open state or a conducting closed state, and controlling the fuse test circuit to a closed state, and detecting an abnormal state of the fuse based on a detection result of the detection circuit. Ru and a determining circuit.

該判定回路が、該検出回路の検出結果に基づいて該測定用電流の異常を検出したときに、該ヒューズ試験回路を閉状態に制御して、この閉状態の該検出回路の検出結果に基づき、該ヒューズが異常状態であるか、該プローブがオープン状態であるかを判定することを特徴とする。 The determination circuit, when it detects an abnormality of the current for measurement based on a detection result of said detecting circuit, the fuse test circuit is controlled to a closed state, based on the detection result of the detection circuit of the closed , or the fuse is in an abnormal state, the probe is characterized in that determining whether an open state.

請求項２に記載された測定装置は、請求項１に記載されたものであり、前記ヒューズ試験回路が、開閉制御可能な半導体スイッチを備えていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a measuring apparatus according to the first aspect , wherein the fuse test circuit includes a semiconductor switch that can be controlled to open and close.

請求項３に記載された測定装置は、請求項２に記載されたものであり、前記ヒューズ試験回路が、前記半導体スイッチに過電圧が印加されることを防止するための電圧制限回路を備えていることを特徴とする。 A measuring device according to a third aspect is the one according to the second aspect , wherein the fuse test circuit includes a voltage limiting circuit for preventing an overvoltage from being applied to the semiconductor switch. It is characterized by that.

請求項４に記載された測定装置は、請求項３に記載されたものであり、前記ヒューズ試験回路が、前記半導体スイッチに直列接続された抵抗を備えていることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the measuring apparatus according to the third aspect , wherein the fuse test circuit includes a resistor connected in series to the semiconductor switch.

本発明の測定装置によれば、電流供給用の一対のプローブ同士にヒューズ試験回路を接続して、ヒューズ試験回路を導通させてプローブを通さずにヒューズだけを通す測定用電流の電流経路を形成するようにしたことで、ヒューズが異常状態であるか否かを判定することができる。   According to the measurement apparatus of the present invention, a fuse test circuit is connected between a pair of probes for supplying current, and the fuse test circuit is made conductive to form a current path for measurement current that passes only the fuse without passing the probe. By doing so, it can be determined whether or not the fuse is in an abnormal state.

判定回路が、検出回路の検出結果に基づいて測定用電流の異常を検出したときに、ヒューズ試験回路を閉状態に制御する場合、この閉状態の検出回路の検出結果に基づき、ヒューズが異常状態であるか、プローブがオープン状態であるかを判定することができる。   When the judgment circuit detects an abnormality in the current for measurement based on the detection result of the detection circuit, and the fuse test circuit is controlled to be closed, the fuse is in an abnormal state based on the detection result of the detection circuit in the closed state. Or whether the probe is in the open state.

ヒューズ試験回路が、開閉制御可能な半導体スイッチで構成されている場合、例えば機械接点式の電磁リレーと比較して、寿命を長く、動作速度を早く、信頼性を高く、消費電力を小さくすることができる。半導体スイッチに過電圧が印加されることを防止するための電圧制限回路を備える場合、ヒューズ試験回路の耐久性、信頼性を向上させることができる。この半導体スイッチに抵抗を直列接続する場合、電圧制限回路に要求される電流容量が小さくなり、回路を小型化することができる。   When the fuse test circuit is composed of a semiconductor switch that can be controlled to open and close, for example, compared to a mechanical contact type electromagnetic relay, the life is long, the operation speed is high, the reliability is high, and the power consumption is low. Can do. When a voltage limiting circuit for preventing an overvoltage from being applied to the semiconductor switch is provided, the durability and reliability of the fuse test circuit can be improved. When a resistor is connected in series to this semiconductor switch, the current capacity required for the voltage limiting circuit is reduced, and the circuit can be miniaturized.

本発明を適用する測定装置の使用状態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the use condition of the measuring apparatus to which this invention is applied. 本発明を適用する測定装置のヒューズ試験回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the fuse test circuit of the measuring apparatus to which this invention is applied. 本発明を適用する測定装置の判定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the determination process of the measuring device to which this invention is applied.

以下、本発明を実施するための形態を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの形態に限定されるものではない。   Hereinafter, although the form for implementing this invention is demonstrated in detail, the scope of the present invention is not limited to these forms.

図１に、本発明を適用する測定装置１を示す。測定装置１は、電流供給用の一対のプローブＨｃ，Ｌｃ、電圧測定用の一対のプローブＨｖ，Ｌｖ、定電流回路２、ヒューズ３、保護回路４、検出回路５、ヒューズ試験回路６、判定回路７、表示部８、及び電圧測定回路１１を備えている。   FIG. 1 shows a measuring apparatus 1 to which the present invention is applied. The measuring device 1 includes a pair of current supply probes Hc and Lc, a pair of voltage measurement probes Hv and Lv, a constant current circuit 2, a fuse 3, a protection circuit 4, a detection circuit 5, a fuse test circuit 6, and a determination circuit. 7, a display unit 8, and a voltage measurement circuit 11.

定電流回路２は、本発明における電流発生回路の一例であり、測定対象体９０の両端に接触させるプローブＨｃ，Ｌｃを介して、電流供給用の能動素子である差動アンプ２１から測定対象体９０に測定用電流Ｉを供給し、測定用電流Ｉが定電流になるように差動アンプ２１が負帰還制御されている回路である。   The constant current circuit 2 is an example of a current generation circuit according to the present invention, and is measured from the differential amplifier 21 that is an active element for supplying current via probes Hc and Lc brought into contact with both ends of the measurement object 90. 90 is a circuit in which a measurement current I is supplied to 90 and the differential amplifier 21 is subjected to negative feedback control so that the measurement current I becomes a constant current.

具体的には、定電流回路２は、一例として、差動アンプ２１、電流検出用の基準抵抗Ｒｒ、及び基準電圧源Ｖｒを備えている。差動アンプ２１の出力端子が定電流回路２の正端子となっている。差動アンプ２１の反転入力端子（−）には、基準抵抗Ｒｒの一端が接続され、基準抵抗Ｒｒの他端が基準電位に接続されている。差動アンプ２１の反転入力端子と基準抵抗Ｒｒの一端との接続部分が、定電流回路２の負端子になっている。差動アンプ２１の非反転入力端子（＋）には、基準電圧源Ｖｒの正端子が接続され、基準電圧源Ｖｒの負端子が基準電位に接続されている。   Specifically, the constant current circuit 2 includes, as an example, a differential amplifier 21, a current detection reference resistor Rr, and a reference voltage source Vr. The output terminal of the differential amplifier 21 is the positive terminal of the constant current circuit 2. One end of a reference resistor Rr is connected to the inverting input terminal (−) of the differential amplifier 21 and the other end of the reference resistor Rr is connected to a reference potential. A connection portion between the inverting input terminal of the differential amplifier 21 and one end of the reference resistor Rr is a negative terminal of the constant current circuit 2. The positive terminal of the reference voltage source Vr is connected to the non-inverting input terminal (+) of the differential amplifier 21 and the negative terminal of the reference voltage source Vr is connected to the reference potential.

定電流回路２の正端子（差動アンプ２１の出力端子）が、ヒューズ３を介して、一方のプローブＨｃに接続されている。定電流回路２の負端子（差動アンプ２１の反転入力端子及び基準抵抗Ｒｒの一端）は、他方のプローブＬｃに接続されている。これにより、プローブＨｃ，Ｌｃを測定対象体９０の両端に接触させたときに、差動アンプ２１の出力端子から測定用電流Ｉが出力され、基準抵抗Ｒｒに測定用電流Ｉが流れて生じる電圧降下と基準電圧源Ｖｒとが等しくなるように差動アンプ２１が負帰還制御されて、一定電流の測定用電流Ｉが測定対象体９０に流れるようになっている。基準抵抗Ｒｒ及び基準電圧源Ｖｒは、所望の測定用電流Ｉが流れるように設定されている。   The positive terminal of the constant current circuit 2 (the output terminal of the differential amplifier 21) is connected to one probe Hc via the fuse 3. The negative terminal (the inverting input terminal of the differential amplifier 21 and one end of the reference resistor Rr) of the constant current circuit 2 is connected to the other probe Lc. Thus, when the probes Hc and Lc are brought into contact with both ends of the measurement object 90, the measurement current I is output from the output terminal of the differential amplifier 21, and the voltage generated by the measurement current I flowing through the reference resistor Rr. The differential amplifier 21 is subjected to negative feedback control so that the voltage drop is equal to the reference voltage source Vr, and a constant measurement current I flows to the measurement object 90. The reference resistor Rr and the reference voltage source Vr are set so that a desired measurement current I flows.

電圧測定回路１１は、プローブＨｖ，Ｌｖを介して、測定対象体９０の両端電圧を測定する。図示しないが、電圧測定回路１１が測定した両端電圧、及び測定用電流Ｉから、例えばＣＰＵ（中央処理演算回路）が抵抗などの電気的特性値を算出して表示部８に表示するようになっている。   The voltage measurement circuit 11 measures the voltage across the measurement object 90 via the probes Hv and Lv. Although not shown, a CPU (Central Processing Arithmetic Circuit), for example, calculates an electrical characteristic value such as resistance from the both-end voltage measured by the voltage measurement circuit 11 and the measurement current I and displays it on the display unit 8. ing.

ヒューズ３は、過電流が流れたときに直ちに溶断する例えばガラス管ヒューズであり、差動アンプ２１の出力端子からプローブＨｃまでの電流経路に配置されている。ヒューズ３には、差動アンプ２１が出力する測定用電流Ｉでは溶断しないものを用いる。   The fuse 3 is, for example, a glass tube fuse that blows immediately when an overcurrent flows, and is disposed in a current path from the output terminal of the differential amplifier 21 to the probe Hc. The fuse 3 is not blown by the measurement current I output from the differential amplifier 21.

保護回路４は、ヒューズ３よりも定電流回路２側に設けられ、定電流回路２の正負端子間、つまり差動アンプ２１の出力端子と基準抵抗Ｒｒの一端とに接続されている。保護回路４は、所定のオン電圧Ｖonよりも低い電圧が印加されている通常状態のときにオフ（非導通状態）になっていて、所定のオン電圧Ｖon以上の電圧が印加されている状態でオン（導通状態）になる回路である。ここで、差動アンプ２１の出力可能な最大電圧をＶomax、差動アンプ２１の出力端子に印加しても破損しない耐電圧をＶwsvとしたときに、オン電圧Ｖonを、Ｖomax＜Ｖon＜Ｖwsvの関係に設定する。例えば、差動アンプ２１が電源電圧１２Ｖで動作して、出力可能な最大電圧Ｖomaxが１０Ｖであり、差動アンプ２１の出力端子の耐電圧Ｖwsvが１４Ｖである場合、保護回路４のオン電圧Ｖonは、１０Ｖ＜Ｖon＜１４Ｖに設定する。オン電圧Ｖonは、電源電圧Ｖccよりも若干高い電圧に設定することが好ましい。保護回路４としては、例えば、ツェナー電圧がオン電圧Ｖonと等しいツェナーダイオードを用いる。オン電圧Ｖonを１２Ｖに設定するときには、保護回路４としてツェナー電圧が１２Ｖのツェナーダイオードを用いたり、ツェナー電圧が６Ｖのツェナーダイオードを２個直列接続して用いたりする。保護回路４として、例えばサイリスタを用いた過電圧保護素子など、オン電圧Ｖonで導通する公知の過電圧保護素子や過電圧保護回路を用いてもよい。   The protection circuit 4 is provided closer to the constant current circuit 2 than the fuse 3, and is connected between the positive and negative terminals of the constant current circuit 2, that is, between the output terminal of the differential amplifier 21 and one end of the reference resistor Rr. The protection circuit 4 is off (non-conducting state) in a normal state where a voltage lower than a predetermined on-voltage Von is applied, and in a state where a voltage higher than the predetermined on-voltage Von is applied. This is a circuit that is turned on (conductive state). Here, when the maximum voltage that can be output from the differential amplifier 21 is Vomax and the withstand voltage that is not damaged even when applied to the output terminal of the differential amplifier 21 is Vwsv, the on-voltage Von is Vomax <Von <Vwsv. Set in relationship. For example, when the differential amplifier 21 operates at the power supply voltage 12V, the maximum output voltage Vomax is 10V, and the withstand voltage Vwsv of the output terminal of the differential amplifier 21 is 14V, the on-voltage Von of the protection circuit 4 Is set to 10V <Von <14V. The on voltage Von is preferably set to a voltage slightly higher than the power supply voltage Vcc. As the protection circuit 4, for example, a Zener diode having a Zener voltage equal to the on voltage Von is used. When the on-voltage Von is set to 12V, a zener diode having a zener voltage of 12V is used as the protection circuit 4, or two zener diodes having a zener voltage of 6V are connected in series. As the protection circuit 4, for example, a known overvoltage protection element or overvoltage protection circuit that conducts at the on-voltage Von, such as an overvoltage protection element using a thyristor, may be used.

又、差動アンプ２１の出力端子には、検出回路５の入力端子が接続されている。検出回路５は、差動アンプ２１の出力電圧を検出する回路である。検出回路５は、測定電流Ｉの流れる電流経路がオープン状態になったときに、差動アンプ２１の出力電圧が最大電圧Ｖomaxになるので、この最大電圧Ｖomaxが出力されていることを検出できる回路であればよい。検出回路５として、例えば、コンパレータを用いて、最大電圧Ｖomaxの９０％又は電源電圧Ｖccの８０％のように、最大電圧Ｖomaxよりも若干低い基準電圧と、差動アンプ２１の出力電圧とを比較して、その比較結果を出力する回路を用いてもよい。又、検出回路５として、Ａ／Ｄ変換器を用いて、差動アンプ２１の出力電圧をデジタル値で検出する回路を用いてもよい。   The input terminal of the detection circuit 5 is connected to the output terminal of the differential amplifier 21. The detection circuit 5 is a circuit that detects the output voltage of the differential amplifier 21. Since the output voltage of the differential amplifier 21 becomes the maximum voltage Vomax when the current path through which the measurement current I flows is in an open state, the detection circuit 5 can detect that the maximum voltage Vomax is output. If it is. As the detection circuit 5, for example, a comparator is used to compare the reference voltage slightly lower than the maximum voltage Vomax and the output voltage of the differential amplifier 21 such as 90% of the maximum voltage Vomax or 80% of the power supply voltage Vcc. A circuit that outputs the comparison result may be used. The detection circuit 5 may be a circuit that detects an output voltage of the differential amplifier 21 with a digital value using an A / D converter.

検出回路５の検出結果は、判定回路７に入力される。判定回路７は、一例として、プログラムに従って動作するＣＰＵで構成されている。判定回路７は、検出回路５の検出結果に基づき、測定用電流Ｉが流れている正常状態であるか流れていない異常状態であるかを判定する。この判定回路７は、ヒューズ試験回路６を開閉制御する。さらに、判定回路７は、プローブがオープン状態であるか、ヒューズが溶断（異常）状態であるか判定し、液晶パネルなどの表示部８に判定結果を表示させる。判定回路７の動作については後述する。   The detection result of the detection circuit 5 is input to the determination circuit 7. For example, the determination circuit 7 includes a CPU that operates according to a program. Based on the detection result of the detection circuit 5, the determination circuit 7 determines whether it is a normal state in which the measurement current I flows or an abnormal state in which it does not flow. The determination circuit 7 controls opening and closing of the fuse test circuit 6. Further, the determination circuit 7 determines whether the probe is in an open state or the fuse is in a blown (abnormal) state, and displays the determination result on the display unit 8 such as a liquid crystal panel. The operation of the determination circuit 7 will be described later.

ヒューズ試験回路６は、ヒューズ３よりもプローブＨｃ側に配置され、プローブＨｃ及びプローブＬｃ同士に接続されている。ヒューズ試験回路６は、判定回路７に開閉制御されて、導通しない開状態又は導通する閉状態になる回路である。   The fuse test circuit 6 is arranged closer to the probe Hc than the fuse 3 and is connected to the probes Hc and Lc. The fuse test circuit 6 is a circuit that is controlled to be opened and closed by the determination circuit 7 and is in an open state in which it is not conductive or in a closed state in which it is conductive.

図２に、ヒューズ試験回路６の具体的な回路例を示す。同図に示すように、ヒューズ試験回路６は、一例として、抵抗３１，３３、スイッチ３２、ダイオード３４〜３７を備えている。   FIG. 2 shows a specific circuit example of the fuse test circuit 6. As shown in the figure, the fuse test circuit 6 includes resistors 31 and 33, a switch 32, and diodes 34 to 37 as an example.

ヒューズ試験回路６は、抵抗３１、スイッチ３２、抵抗３３の順に直列接続されていて、抵抗３１側がプローブＨｃに、抵抗３３側がプローブＬｃに接続されている。スイッチ３２の一端には、直列接続されたダイオード３４，３５の中点が接続されている。ダイオード３４のカソードは電源電圧Ｖccに、ダイオード３５のアノードは基準電位に接続されている。スイッチ３２の他端には、直列接続されたダイオード３６，３７の中点が接続されている。ダイオード３６のカソードは電源電圧Ｖccに、ダイオード３７のアノードは基準電位に接続されている。   The fuse test circuit 6 is connected in series in the order of a resistor 31, a switch 32, and a resistor 33. The resistor 31 side is connected to the probe Hc, and the resistor 33 side is connected to the probe Lc. One end of the switch 32 is connected to the midpoint of the diodes 34 and 35 connected in series. The cathode of the diode 34 is connected to the power supply voltage Vcc, and the anode of the diode 35 is connected to the reference potential. The other end of the switch 32 is connected to the midpoint of the diodes 36 and 37 connected in series. The cathode of the diode 36 is connected to the power supply voltage Vcc, and the anode of the diode 37 is connected to the reference potential.

スイッチ３２は、判定回路７の制御で開閉可能な、例えばアナログスイッチなどの半導体スイッチである。抵抗３１，３３は、ヒューズ試験回路６に過電圧が印加された場合に、スイッチ３２に流れる電流やダイオード３４〜３７に流れる電流を制限するためにスイッチ３２の両側に設けられている。抵抗３１、３３として、過電圧印加時の電流を小さくするために、定電流回路２がヒューズ試験回路６に測定用電流Ｉを流せる範囲内で、例えば１００ｋΩ〜１ＭΩのように極力大きな抵抗を用いる。例えば、測定用電流Ｉが１μＡであり、抵抗３１，３３が各々１００ｋΩであるときに、抵抗３１，３３に測定用電流Ｉを流したときの定電流回路２の正負端子間の出力電圧は２００ｍＶになる。定電流回路２の電源電圧Ｖccは通常５〜１５Ｖが用いられることが多いから、出力電圧として２００ｍＶは充分に出力可能であり、測定用電流Ｉを流すことができる。抵抗３１の抵抗値をＲ１、抵抗３３の抵抗値をＲ２、基準抵抗Ｒｒの抵抗値をＲｒとしたときに、この関係を数式で表すと、下記の関係になる。
Ｉ（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒｒ）＜Ｖomax The switch 32 is a semiconductor switch such as an analog switch that can be opened and closed under the control of the determination circuit 7. The resistors 31 and 33 are provided on both sides of the switch 32 in order to limit the current flowing through the switch 32 and the current flowing through the diodes 34 to 37 when an overvoltage is applied to the fuse test circuit 6. As the resistors 31 and 33, in order to reduce a current when an overvoltage is applied, a resistor as large as 100 kΩ to 1 MΩ, for example, is used as long as the constant current circuit 2 can flow the measurement current I to the fuse test circuit 6. For example, when the measurement current I is 1 μA and the resistors 31 and 33 are each 100 kΩ, the output voltage between the positive and negative terminals of the constant current circuit 2 when the measurement current I flows through the resistors 31 and 33 is 200 mV. become. Since the power supply voltage Vcc of the constant current circuit 2 is usually 5 to 15 V in many cases, 200 mV can be sufficiently output as the output voltage, and the measurement current I can flow. When the resistance value of the resistor 31 is R 1 , the resistance value of the resistor 33 is R 2 , and the resistance value of the reference resistor Rr is Rr, this relationship is expressed by the following equation.
I (R 1 + R 2 + Rr) <Vomax

なお、漏れ電流を少なくするために、スイッチ３２として、複数の半導体スイッチを直列接続して用いてもよい。   In order to reduce the leakage current, a plurality of semiconductor switches may be connected in series as the switch 32.

ダイオード３４〜３７は、スイッチ３２に過電圧が印加されることを防止するための電圧制限回路である。ダイオード３４〜３７は、プローブＨｃ，Ｌｃに、電源電圧Ｖccよりも高い、又は基準電位よりも低い、正又は負の過電圧が入力したときに、対応するダイオードがオンする。このため、スイッチ３２に過電圧が印加されず、スイッチ３２が保護される。   The diodes 34 to 37 are voltage limiting circuits for preventing an overvoltage from being applied to the switch 32. The diodes 34 to 37 are turned on when a positive or negative overvoltage higher than the power supply voltage Vcc or lower than the reference potential is input to the probes Hc and Lc. For this reason, an overvoltage is not applied to the switch 32, and the switch 32 is protected.

次に、測定装置１の動作について図１〜図３を参照して説明する。図３に、判定回路７の動作用のフローチャートを示す。   Next, the operation of the measuring apparatus 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 3 shows a flowchart for the operation of the determination circuit 7.

判定回路７は、検出回路５の検出結果を常時監視している。判定回路７は、通常の動作状態では、ヒューズ試験回路６を開状態に制御している。   The determination circuit 7 constantly monitors the detection result of the detection circuit 5. The determination circuit 7 controls the fuse test circuit 6 to be open in a normal operation state.

ヒューズ３が正常であり、プローブＨｃ，Ｌｃが測定対象体９０に接触している場合、測定用電流Ｉは、図１に示すように、差動アンプ２１の出力端子から、ヒューズ３、プローブＨｃ、測定対象体９０、プローブＬｃ、基準抵抗Ｒｒの電流経路を流れる。この場合、差動アンプ２１の出力電圧は、最大電圧Ｖomaxよりも充分低い電圧（正常範囲電圧）になる。   When the fuse 3 is normal and the probes Hc and Lc are in contact with the measurement object 90, the measurement current I is supplied from the output terminal of the differential amplifier 21 as shown in FIG. The measurement object 90, the probe Lc, and the reference resistor Rr flow through the current path. In this case, the output voltage of the differential amplifier 21 is a voltage (normal range voltage) sufficiently lower than the maximum voltage Vomax.

プローブＨｃ，Ｌｃが測定対象体９０から外れたり、プローブＨｃ，Ｌｃが断線したりするプローブオープン状態の場合、測定用電流Ｉが流れなくなる。差動アンプ２１は、負帰還制御されているので最大電圧Ｖomaxを出力する。判定回路７は、検出回路５の検出結果から、最大電圧Ｖomaxが出力されていることを検出したときに、測定用電流Ｉが流れていない状態である測定用電流異常が発生したと判定する（ステップＳ１）。   In the probe open state where the probes Hc and Lc are detached from the measurement object 90 or the probes Hc and Lc are disconnected, the measurement current I does not flow. Since the differential amplifier 21 is controlled by negative feedback, it outputs the maximum voltage Vomax. When the determination circuit 7 detects from the detection result of the detection circuit 5 that the maximum voltage Vomax has been output, it determines that a measurement current abnormality has occurred in which the measurement current I is not flowing ( Step S1).

これにより、判定回路７は、ヒューズ試験回路６を開状態から閉状態に閉制御して（ステップＳ２）、測定用電流異常のままであるか、解消するかを判別する（ステップＳ３）。ヒューズ試験回路６が閉制御されると、図２に示すスイッチ３２が閉になることで、ヒューズ試験回路６が導通状態になって測定用電流Ｉの電流経路になる。つまり、測定用電流Ｉは、差動アンプ２１の出力端子から、ヒューズ３、ヒューズ試験回路６（抵抗３１、スイッチ３２、抵抗３３）、基準抵抗Ｒｒの電流経路を流れる。このように測定用電流Ｉが流れることで、差動アンプ２１の出力電圧は最大電圧Ｖomaxよりも低い正常範囲電圧になる。このため、判定回路７は、検出回路５の検出結果から測定用電流異常ではないと判別し（ステップＳ３）、ヒューズ３が溶断しておらずプローブオープン状態である判定する（ステップＳ４）。判定回路７は、プローブオープン状態であることを表示部８に表示させる。測定者は、この表示を確認して、プローブＨｃ，Ｌｃの接触や断線をチェックする。   Thereby, the determination circuit 7 controls the fuse test circuit 6 to be closed from the open state to the closed state (step S2), and determines whether the measurement current abnormality remains or is resolved (step S3). When the fuse test circuit 6 is controlled to close, the switch 32 shown in FIG. 2 is closed, so that the fuse test circuit 6 becomes conductive and becomes a current path for the measurement current I. That is, the measurement current I flows from the output terminal of the differential amplifier 21 through the current path of the fuse 3, the fuse test circuit 6 (resistor 31, switch 32, resistor 33), and reference resistor Rr. As the measurement current I flows in this way, the output voltage of the differential amplifier 21 becomes a normal range voltage lower than the maximum voltage Vomax. For this reason, the determination circuit 7 determines from the detection result of the detection circuit 5 that the current for measurement is not abnormal (step S3), and determines that the fuse 3 is not blown and is in the probe open state (step S4). The determination circuit 7 displays on the display unit 8 that the probe is open. The measurer confirms this display and checks the contact and disconnection of the probes Hc and Lc.

プローブＨｃ，Ｌｃに、保護回路４のオン電圧Ｖon以上の過電圧が印加された場合、保護回路４がオンしてヒューズ３が溶断し、差動アンプ２１が保護される。このようにヒューズ３が溶断した場合、測定用電流Ｉが流れなくなり、差動アンプ２１が最大電圧Ｖomaxを出力する。検出回路５によって最大電圧Ｖomaxの出力が検出されたときに、判定回路７は、測定用電流Ｉが流れていない状態である測定用電流異常が発生したと判定する（ステップＳ１）。   When an overvoltage higher than the on-voltage Von of the protection circuit 4 is applied to the probes Hc and Lc, the protection circuit 4 is turned on, the fuse 3 is blown, and the differential amplifier 21 is protected. When the fuse 3 is thus blown, the measurement current I does not flow, and the differential amplifier 21 outputs the maximum voltage Vomax. When the output of the maximum voltage Vomax is detected by the detection circuit 5, the determination circuit 7 determines that a measurement current abnormality has occurred in which the measurement current I is not flowing (step S1).

続いて、判定回路７は、ヒューズ試験回路６を開状態から閉状態に閉制御して（ステップＳ２）、測定用電流異常のままであるか解消するかを判別する（ステップＳ３）。ヒューズ試験回路６が閉状態になっても、ヒューズ３が溶断しているので測定用電流Ｉが流れず、差動アンプ２１は最大電圧Ｖomaxを出力し続ける。このため、判定回路７は、検出回路５の検出結果から測定用電流異常のままであると判別し（ステップＳ３）、ヒューズ溶断状態であると判定する（ステップＳ５）。判定回路７は、ヒューズ溶断状態であることを表示部８に表示させる。測定者は、この表示を確認して、ヒューズ３の交換を実施する。   Subsequently, the determination circuit 7 controls the fuse test circuit 6 to be closed from the open state to the closed state (step S2), and determines whether the measurement current abnormality remains or is resolved (step S3). Even when the fuse test circuit 6 is closed, the measurement current I does not flow because the fuse 3 is blown, and the differential amplifier 21 continues to output the maximum voltage Vomax. Therefore, the determination circuit 7 determines from the detection result of the detection circuit 5 that the current for measurement remains abnormal (step S3), and determines that the fuse is blown (step S5). The determination circuit 7 displays on the display unit 8 that the fuse is blown. The measurer confirms this display and replaces the fuse 3.

このように、本発明の測定装置１は、プローブオープン状態であるかヒューズ溶断状態であるかを判定することができる。   Thus, the measuring apparatus 1 of the present invention can determine whether the probe is in an open state or a fused fuse state.

なお、検出回路５が、差動アンプ２１の出力電圧を検出する例について説明したが、検出回路５が差動アンプ２１の出力電流を検出するように構成し、測定用電流Ｉが流れているか、流れていないか（測定用電流異常）を、判定回路７が判定してもよい。出力電流を検出する場合、例えば電流経路に電流検出用の抵抗を配置し、その電圧降下から電流に換算する。   Although the example in which the detection circuit 5 detects the output voltage of the differential amplifier 21 has been described, is the detection circuit 5 configured to detect the output current of the differential amplifier 21 and is the measurement current I flowing? The determination circuit 7 may determine whether the current does not flow (measurement current abnormality). When the output current is detected, for example, a current detection resistor is arranged in the current path, and the current is converted from the voltage drop.

ヒューズ３として、溶断タイプのヒューズを用いた例を示したが、自動的に復帰するタイプ又は手動で復帰させるタイプのヒューズを用いてもよい。   Although an example in which a fusing type fuse is used as the fuse 3 is shown, a fuse that automatically returns or a type that manually recovers may be used.

ヒューズ試験回路６のスイッチ３２として、寿命や動作速度の観点から半導体スイッチを好ましく用いることができるが、必要性に応じて機械接点式の電磁リレーを用いてもよい。この場合、過電圧に対して耐えうるので抵抗３１，３３、ダイオード３４〜３７を設けなくてもよい。   Although a semiconductor switch can be preferably used as the switch 32 of the fuse test circuit 6 from the viewpoint of life and operation speed, a mechanical contact type electromagnetic relay may be used as necessary. In this case, the resistors 31 and 33 and the diodes 34 to 37 need not be provided because they can withstand overvoltage.

差動アンプ２１が測定用電流Ｉを吐き出して供給する回路例について示したが、差動アンプ２１が測定用電流Ｉを吸い込んで供給する回路で構成してもよい。その場合、測定用電流Ｉの流れる向きは、図１と逆向きになる。又、回路構成は、吸い込み型の回路構成に合わせて適宜変更する。   Although the circuit example in which the differential amplifier 21 discharges and supplies the measurement current I has been described, the differential amplifier 21 may be configured by a circuit that sucks and supplies the measurement current I. In this case, the direction in which the measurement current I flows is opposite to that in FIG. Further, the circuit configuration is appropriately changed according to the suction type circuit configuration.

差動アンプ２１を用いずに能動素子としてトランジスタ、電界効果トランジスタ、半導体集積回路（ＩＣ）、その他の公知の半導体素子を用いて定電流回路を構成してもよい。   A constant current circuit may be configured using a transistor, a field effect transistor, a semiconductor integrated circuit (IC), or other known semiconductor elements as active elements without using the differential amplifier 21.

又、電流発生回路として定電流回路２を用いた例を説明したが、電流を発生（供給）できる回路であれば、どのような回路を用いてもよい。例えば、定電流回路２に換えて、定電圧回路を用いて測定対象体９０に測定用電流Ｉを供給してもよい。この場合、プローブオープン状態であってもヒューズ溶断状態であっても定電圧回路の出力電圧は一定であるので、検出回路５を、測定用電流Ｉを検出する回路にする。判定回路７は、検出回路５の検出結果から測定用電流Ｉが流れていないとき（ゼロのとき）に、測定用電流異常と判定し、ヒューズ試験回路６を開状態から閉状態に制御する。判定回路７は、検出回路５の検出結果から、測定用電流Ｉがゼロではなく流れていると判定したときに、プローブオープン状態であると判定し、測定用電流Ｉがゼロのときに、ヒューズ異常状態であると判定する。   In addition, the example in which the constant current circuit 2 is used as the current generation circuit has been described, but any circuit may be used as long as the circuit can generate (supply) current. For example, the measurement current I may be supplied to the measurement object 90 using a constant voltage circuit instead of the constant current circuit 2. In this case, since the output voltage of the constant voltage circuit is constant regardless of whether the probe is open or the fuse is blown, the detection circuit 5 is a circuit that detects the measurement current I. The determination circuit 7 determines from the detection result of the detection circuit 5 that the measurement current I is not flowing (zero) and determines that the measurement current is abnormal, and controls the fuse test circuit 6 from the open state to the closed state. When the determination circuit 7 determines from the detection result of the detection circuit 5 that the measurement current I is not zero, the determination circuit 7 determines that the probe is in an open state, and when the measurement current I is zero, the fuse It is determined that the state is abnormal.

又、判定回路７が、測定用電流異常であると判定したときに、ヒューズ試験回路６を開状態から閉状態に制御して、ヒューズ異常状態であるか、プローブオープン状態であるかを判定する例について説明したが、測定用電流異常の有無にかかわらず、ヒューズ試験回路６を開状態から閉状態に制御して、検出回路５の検出結果に基づき、ヒューズ３が異常状態であるか否かを判定するようにしてもよい。   When the determination circuit 7 determines that the measurement current is abnormal, the fuse test circuit 6 is controlled from the open state to the closed state to determine whether the fuse is abnormal or the probe is open. Although the example has been described, whether or not the fuse 3 is in an abnormal state based on the detection result of the detection circuit 5 by controlling the fuse test circuit 6 from the open state to the closed state regardless of whether or not there is a measurement current abnormality. May be determined.

例えば、判定回路７が、ヒューズ試験回路６を開状態から閉状態に制御したときに、検出回路５の検出結果が変化すればヒューズ３が正常状態であると判定し、検出回路５の検出結果に変化がなければヒューズ３が異常状態であると判定する。具体的に説明すると、図１に示すように測定対象体９０に測定用電流Ｉが流れている状態で、判定回路７が、ヒューズ試験回路６を開状態から閉状態に制御した場合、閉状態になったヒューズ試験回路６にも電流が流れるため、定電流回路２の出力電圧が下がる。判定回路７は、検出回路５の検出結果から電圧変化があったことを検出し、ヒューズ３が正常状態であると判定する。プローブオープン状態の場合、既に説明したように、ヒューズ試験回路６が開状態で検出回路５は最大電圧Ｖomaxを検出し、閉状態では電圧が低下するので、ヒューズ３が正常状態であると判定する。ヒューズ３が溶断している場合、ヒューズ試験回路６が開状態であっても閉状態であっても定電流回路２の出力電圧は最大電圧Ｖomaxのまま変化しないため、判定回路７はヒューズ３が異常状態であると判定する。   For example, when the determination circuit 7 controls the fuse test circuit 6 from the open state to the closed state, if the detection result of the detection circuit 5 changes, it is determined that the fuse 3 is in a normal state, and the detection result of the detection circuit 5 If there is no change, it is determined that the fuse 3 is in an abnormal state. More specifically, when the determination circuit 7 controls the fuse test circuit 6 from the open state to the closed state with the measurement current I flowing through the measurement object 90 as shown in FIG. Since a current also flows through the fuse test circuit 6 that becomes, the output voltage of the constant current circuit 2 decreases. The determination circuit 7 detects that the voltage has changed from the detection result of the detection circuit 5 and determines that the fuse 3 is in a normal state. In the probe open state, as already described, the detection circuit 5 detects the maximum voltage Vomax when the fuse test circuit 6 is open, and the voltage decreases in the closed state, so that it is determined that the fuse 3 is in a normal state. . When the fuse 3 is blown, the output voltage of the constant current circuit 2 remains unchanged at the maximum voltage Vomax regardless of whether the fuse test circuit 6 is open or closed. It is determined that the state is abnormal.

定電流回路２に換えて、電流発生回路が定電圧回路である場合、検出回路５を、測定用電流Ｉを検出する回路にする。プローブＨｃ，Ｌｃを測定対象体９０に接触させて、測定対象体９０に測定用電流Ｉが流れている場合、ヒューズ試験回路６を開状態から閉状態に制御すると、ヒューズ試験回路６に電流が流れるため、定電圧回路の出力電流が増加して、検出回路５の検出電流が増加（変化）する。このため、判定回路７は、ヒューズ３が正常状態であると判定する。プローブオープン状態の場合、ヒューズ試験回路６を開状態から閉状態に制御すると、電流がゼロから増加する。このため、判定回路７は、ヒューズ３が正常状態であると判定する。ヒューズ３が溶断している場合、ヒューズ試験回路６が開状態であっても閉状態であっても電流はゼロのままで変化せず、判定回路７はヒューズ３が異常状態であると判定する。   When the current generation circuit is a constant voltage circuit instead of the constant current circuit 2, the detection circuit 5 is a circuit that detects the measurement current I. When the probes Hc and Lc are brought into contact with the measurement object 90 and the measurement current I flows through the measurement object 90, when the fuse test circuit 6 is controlled from the open state to the closed state, a current is supplied to the fuse test circuit 6. Therefore, the output current of the constant voltage circuit increases and the detection current of the detection circuit 5 increases (changes). For this reason, the determination circuit 7 determines that the fuse 3 is in a normal state. In the probe open state, when the fuse test circuit 6 is controlled from the open state to the closed state, the current increases from zero. For this reason, the determination circuit 7 determines that the fuse 3 is in a normal state. When the fuse 3 is blown, even if the fuse test circuit 6 is open or closed, the current remains zero and does not change, and the determination circuit 7 determines that the fuse 3 is in an abnormal state. .

なお、本発明を二端子法で電気的特性値を測定する測定装置に適用してもよい。   In addition, you may apply this invention to the measuring apparatus which measures an electrical property value with a two-terminal method.

１は測定装置、２は定電流回路、３はヒューズ、４は保護回路、５は検出回路、６はヒューズ試験回路、７は判定回路、８は表示部、１１は電圧測定回路、２１は差動アンプ、３１・３３は抵抗、３２はスイッチ、３４〜３７はダイオード、９０は測定対象体、Ｉは測定用電流、Ｈｃは電流供給用の一方のプローブ、Ｌｃは電流供給用の他方のプローブ、Ｈｖは電圧測定用の一方のプローブ、Ｌｖは電圧測定用の他方のプローブ、Ｒｒは基準抵抗、Ｖｒは基準電圧源である。   1 is a measurement device, 2 is a constant current circuit, 3 is a fuse, 4 is a protection circuit, 5 is a detection circuit, 6 is a fuse test circuit, 7 is a determination circuit, 8 is a display unit, 11 is a voltage measurement circuit, and 21 is a difference Dynamic amplifier, 31 and 33 are resistors, 32 is a switch, 34 to 37 are diodes, 90 is a measurement object, I is a measurement current, Hc is one probe for supplying current, and Lc is the other probe for supplying current , Hv is one probe for voltage measurement, Lv is the other probe for voltage measurement, Rr is a reference resistor, and Vr is a reference voltage source.

Claims (4)

測定対象体に測定用電流を流して発生する両端電圧を測定し、該測定用電流及び該両端電圧から該測定対象体の電気的特性値を測定する測定装置であって、
該測定対象体の両端に接触させる電流供給用の一対のプローブを介して該測定対象体に該測定用電流を供給する電流発生回路と、
該電流発生回路の出力端子から、この出力端子に接続されている一方の該プローブまでの電流経路に配置されるヒューズと、
該ヒューズの該電流発生回路側に配置され、該一対のプローブに過電圧が印加されたときに導通して該ヒューズを溶断させる保護回路と、
該電流発生回路の出力端子の出力電圧又は出力電流を検出する検出回路と、
該一対のプローブ同士に接続されていて、導通しない開状態又は導通する閉状態に開閉制御されるヒューズ試験回路と、
該ヒューズ試験回路を閉状態に制御して該検出回路の検出結果に基づき、該ヒューズの異常状態を判定する判定回路とを備え、
該判定回路が、該検出回路の検出結果に基づいて該測定用電流の異常を検出したときに、該ヒューズ試験回路を閉状態に制御して、この閉状態の該検出回路の検出結果に基づき、該ヒューズが異常状態であるか、該プローブがオープン状態であるかを判定することを特徴とする測定装置。 A measuring device for measuring a voltage at both ends generated by passing a measurement current through a measurement object, and measuring an electrical characteristic value of the measurement object from the measurement current and the both-end voltage,
A current generation circuit for supplying the current for measurement to the measurement object via a pair of probes for supplying current to be brought into contact with both ends of the measurement object;
A fuse disposed in a current path from the output terminal of the current generation circuit to one of the probes connected to the output terminal;
A protection circuit that is disposed on the current generation circuit side of the fuse and is conductive when an overvoltage is applied to the pair of probes and blows the fuse;
A detection circuit for detecting the output voltage or output current of the output terminal of the current generation circuit;
A fuse test circuit connected to the pair of probes and controlled to be opened or closed in a non-conductive open state or in a closed closed state;
A determination circuit for controlling the fuse test circuit to a closed state and determining an abnormal state of the fuse based on a detection result of the detection circuit;
When the determination circuit detects an abnormality in the measurement current based on the detection result of the detection circuit, the fuse test circuit is controlled to be closed, and based on the detection result of the detection circuit in the closed state , or the fuse is in an abnormal state, measuring apparatus the probe is characterized that you determine an open state. 前記ヒューズ試験回路が、開閉制御可能な半導体スイッチを備えていることを特徴とする請求項１に記載の測定装置。 The measuring apparatus according to claim 1 , wherein the fuse test circuit includes a semiconductor switch that can be controlled to open and close. 前記ヒューズ試験回路が、前記半導体スイッチに過電圧が印加されることを防止するための電圧制限回路を備えていることを特徴とする請求項２に記載の測定装置。 The measuring apparatus according to claim 2 , wherein the fuse test circuit includes a voltage limiting circuit for preventing an overvoltage from being applied to the semiconductor switch. 前記ヒューズ試験回路が、前記半導体スイッチに直列接続された抵抗を備えていることを特徴とする請求項３に記載の測定装置。 The measuring apparatus according to claim 3 , wherein the fuse test circuit includes a resistor connected in series to the semiconductor switch.
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