JPH01288776A - インピーダンス計の入力保護回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はＬＣＲメータ等のインピーダンス計測装置で用
いる入力保護回路に関し、更に詳しくは、被測定試料の
リードの接触状態と残留電圧をチェックし、接触異常時
あるいは電圧異常時には試料とインピーダンス計とを繋
ぐスイッチ群を開放状態に保ってインピーダンス計を保
護する入力保護回路に関するものである。

［従来の技術］ ＬＣＲメータ等のインピーダンス計では、低インピーダ
ンスの試料を正確に測定するため４端子式接点（「ケル
ビン接点」と呼ばれることもある）が用いられている。

従来の構成の一例を第５図に示す、インピーダンス計本
体１ｏと４端子式測定用接点機構１２とがリード線１３
で接続されており、被測定試料１４はそのリード１４ａ
、１４ｂが各接点１２ａ、＝、１２ｄに接触する構成で
ある。測定はフローティング状態で行われ、外側の２個
の接点１２ａ、１２ｄが通電用で他の２個の接点１２ｂ
、１２ｃが電圧測定用である。試料はコイルやコンデン
サ、抵抗等であり電圧源を持たないから、インピーダン
ス計本体ＩＯから接点１２ａ、１２ｄを通して通電し、
その時の電圧を接点１２ｂ、１２Ｃで検出して測定を行
う、ごみや接点の摩耗等により試料１４のリード１４ａ
、１４ｂと接点１２ａ、・・・、１２ｄとの接触抵抗が
変化するが、このような４端子式接点機構を使用するこ
とによって接触抵抗やリード線１３の抵抗に影響される
ことなく低インダクタンスや低抵抗でも正確な測定が行
なえる。

しかし４端子式接点１２ａ、・・・、１２ｄの中で、１
２ａ、１２ｂのうちのどちらかの１＠子、または１２Ｃ
，１２ｄのうちのどちらかの１端子が接触ミスによるオ
ーブン状態になっても、大きな誤差にて測定がなされ、
試料の特性不良と判断されることも少なくない。

また被測定試料が抵抗やコイルの場合には問題ないが、
コンデンサ、特に電解コンデンサなど大容量のコンデン
サの場合には数Ｖ〜数十■の電圧が残っていることがし
ばしばあり、他方インピーダンス計本体の入力部はＯＰ
アンプのような素子が組み込まれているため、被測定試
料であるコンデンサに残っている異常に高い電荷のため
にインピーダンス計本体入力部が破損してしまうことも
少なくない。

このような問題を解決する一つの手法として、インピー
ダンス計本体１０の入力部に第５図に示すように保護用
ダイオード１６を接続する構成があった。

［発明が解決しようとする課題］ 保護用ダイオード１６を接続することによっである程度
問題を解決できるが、それはある限られた領域での解決
法であり、−船釣なものではない、つまり例えダイオー
ド１６を挿入したとしても、コンデンサに残っている電
荷が多ければダイオード１６が破壊されてしまうことが
起こり得る。そのためしばしば交換しなければならなく
なる。そこで大容量のダイオードを接続することも考え
られるが、大容量のダイオードはインピーダンスが低い
から被測定試料が高インピーダンス素子であると測定に
障害を及ぼし正確な測定を行うことができなくなる。

このようにダイオード１６を接続すると言う手段は、限
られた領域での問題解決法に過ぎず、汎用性のあるもの
ではなかった。

本来、異常にチャージされている試料を測定用端子に繋
ぐべきではないのであるが、作業者が注意を払うことに
も限界があり、人為的なミスは避けられない、従って特
に高価な計測機器では如何なる試料が接続されても入力
保護を完全にし破損が生じないような対策が必要となる
。

本発明の目的は、上記のような従来技術の欠点を解消し
、インピーダンス計本体入力部の保護を完全に行うこと
ができ、測定作業が煩雑化せず且つ測定になんら障害を
与えないような入力保護回路を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記のような目的を達成することのできる本発明は、接
触チェック機能と電圧チェック機能とを備え、正常時の
み被測定試料とインピーダンス計本体とが接続されるよ
うにしたインピーダンス計の入力保護回路である。

本発明は第１図に示すように構成される。従来同様の４
端子式測定用接点機構１２とインピーダンス計本体１０
の入力部との間に第１のスイッチ群２０が接続される。

また前記測定用接点機構１２には別の第２のスイッチ群
が接続され、それを介して各測定用接点機構１２での試
料１４のリード１４ａ、１４ｂとの接触状態をチェック
する接触チェック回路２４と試料１４の残留電圧をチェ
ックする電圧チェック回路２６が接続されている。そし
てそれら両チェック回路２４．２６の出力によって正常
−異常を検出する総合判定部２８が設けられ、正常を示
す判定出力に基づき第１のスイッチ群２０及び第２のス
イッチ群２２を切り換え制御するスイッチ駆動部３０が
設けられる。

第１のスイッチ群２０及び第２のスイッチ群２２を構成
する各スイッチとしては、長寿命で接触不良が生じ難く
信頼性の高い水銀接点リレーが望ましい。

本発明に係る入力保護回路は、４端子式測定用接点機構
を除く部分をインピーダンス計の内部に組み込んでもよ
いし、あるいは上記の部分をユニット化しアダプタとし
て既存のインピーダンス計に接続するような構成として
もよい。

［作用］ 本発明に係る入力保護回路では、被測定試料を４端子式
測定用接点機構に接触させて測定を開始する場合には、
先ず第１のスイッチ群２０をオフ、第２のスイッチ群２
２をオンにしてチェック機能を働かせる。接触チェック
回路２４では各測定用接点１２ａ、・・・、１２ｄと試
料１４のリード１４ａ、１４ｂとの接触状態をチェック
し、それが正常であるか接触不良であるかを規定の抵抗
値以内に収まっているか否かで検知し総合判定部２日に
出力する。また同時に電圧チェック回路２６により試料
１４の残留電圧が正常であるか異常であるかを規定の電
圧以内であるか否かとして検知し総合判定部２８に出力
する。これらによるチェックの期間、第１のスイッチ群
２０は全てオフの状態になっていることは言うまでもな
い、従って例え大きな残留電圧を有する試料１４が接続
されても、それによってインピーダンス針本体１０の入
力部が破損する恐れはない。

総合判定部２８では両チェック回路２４゜２６からの出
力が両方とも正常を示す時にスイッチ駆動部３０に信号
を送り、第１のスイッチ群２０をオフからオンに、また
第２のスイッチ群２２をオンからオフにそれぞれ切り換
え、インピーダンス計本体１０で測定可能な状態とする
。そしてインピーダンス計本体１０に測定用トリガー信
号を送って測定を行う。

異常が検出された場合にはスイッチ駆動部３０は作動せ
ずそのままの状態を保ち、また測定用トリガー信号も生
じない。

従って本発明では測定用接点での接触不良を検出できる
ため正常な試料を不良と判定することはなく、測定の信
頼性は著しく向上する。また例え接点での接触が正常で
あっても試料が高圧でチャージされているような場合に
は測定せず、インピーダンス計本体の入力部が破損する
恐れは全くない。

〔実施例コ 第２図は本発明に係るインピーダンス計の人力保護回路
の一実施例を示す回路図である。これは第１図に示す概
略構成の要部をそれぞれ具体的に示したものである。測
定用の各接点１２ａ、・・・、１２ｄとインピーダンス
計本体１０との間には第１のスイッチ群２０の各スイッ
チ２０　ａ、　　２０　ｂ、　　２０　ｃ、　　２０　
ｄが設けられる。

またそれらとは別に各接点１２ａ、・・・、１２ｄは第
２のスイッチ群２２の対応する各スイッチ２２　ａ、　
　２２　ｂ、　　２２　ｃ、　　２２　ｄに接続され、
それらは接触チェック回路２４に接続される。

前記第１のスイッチ群２０及び第２のスイッチ群２２の
各スイッチは共に水銀接点リレーからなり、外部からの
信号によりオン−オフ制御される。水銀接点リレーを使
用するのは長寿命で接触不良が生じず、信頼性が極めて
高いため測定器に適しているからである。

電圧チェック回路２４は試料１４の両側のリード１４ａ
、１４ｂについてそれぞれ対称的な構造をなし、一方は
直流電源Ｅｌ　と抵抗Ｒ＋及びホトカブラＰＣ３の発光
部がスイッチ２２ｂ。

接点１２　ｂ、１２　ａ、スイッチ２２ａを通るループ
をなすように構成される。同様に他方は直流電源Ｅ、と
抵抗Ｒ８及びホトカブラＰＣｔの発光部がスイッチ２２
ｄ、接点１２ｄ、１２ｃ。

スイッチ２２ｃを通るループをなすように構成される。

試料１４の両リード１４ａ、１４ｂが各接点１２ａ、・
・・、１２ｄに接触していれば、各ホトカブラＰ　Ｃｒ
　、　　Ｐ　Ｃｍの発光部は発光し、受光部が導通し出
力はハイレベルを維持する。

もしリードと接点とが接触不良を起こしていれば対応す
るループに電流が流れず、従ってホトカブラの発光部は
発光せず出力はハイレベルからローレベルに切り換わる
。これによって接触が正常であるか不良であるかを検出
することができる。

電圧チェック回路２６は前記接触チェック回路２４の両
ループの一部から電圧を取り出し、差動増幅器Ａで比較
する。そして電位差が無ければ差動増幅器Ａに出力は生
じず、ホトカブラＰＣｓの発光部は発光せず、そのため
出力はハイレベルの状態を維持する。異状にチャージさ
れた試料が接続されて電位差が存在すると、差動増幅器
Ａに出力が生じホトカブラＰＣｓの発光部が発光して受
光部が導通し、出力はハイレベルカラローレベルに切り
換わる。

ここでそれぞれホトカブラを用いて出力回路を結合して
いるのは、測定部をフローティング状態にしたままで検
出する必要があるからである。

接触チェック及び電圧チェック共に正常であればハイレ
ベル信号が出力され、総合判定部２８の出力はローレベ
ルを維持する。もし一つでも異常であればそれらのアン
ド（論理積）が取られるから、出力はローレベルからハ
イレベルに切り換わる。それによって第１及び第２のス
イッチ群２０．２２の切り換え動作を制御すると共にイ
ンピーダンス計本体ＩＯの測定用トリガー信号を正常の
ときのみ作成し測定を開始させる。

このようにして測定当初は第１のスイッチ群２０はオフ
状態であり第２のスイッチ群２２は何れもオンとなって
接触チェック及び電圧チェックを行う。共に異常のない
ことを判定してから第１のスイッチ群２０をオンにし第
２のスイッチ群２２をオフにする。そしてトリガー信号
を受けてインピーダンス計本体ｌＯで測定を行う、この
測定中第２のスイッチ群２２をオフにするのは、それに
接続されている回路のインピーダンスの影響を無くすた
めである。もし接触チェック若しくは電圧チェックに異
常が見出されたならば、総合判定部２８の出力は異常を
示し第１のスイッチ群２０はオフ状態を保つ、このため
例えば試料１４が電解コンデンサ等であり、高圧チャー
ジが残っていても、その電圧は。

インピーダンス針本体１０には印加されず、その入力部
を破壊から守ることができる。

従って本発明によれば接点が不良であるか、あるいはか
なりの残留電圧が残っていれば測定不能となるし、測定
が行われた場合にはその測定値は正確であり、且つ異常
電圧によるインピーダンス計本体の破損を防止できる。

このため接触不良のために測定した試料が特性不良と判
定されてしまう恐れはない。

２組の接触チェック回路のうちの一方の具体的な回路構
成を第３図に示す、他方もこれと同様の回路構成であっ
てよいｅＶＩ　の入力回路が第２のスイッチ群２２の接
点２２ａ、２２ｂに接続される。接点間の抵抗が規定の
抵抗値（通常数十Ω程度、例えば５０〜１００Ω）以下
であれば電圧■１は小さく、トランジスタＱ１　はオフ
状態を保つ、それ故、ホトカブラＰＣ３の発光部には電
流が流れずオフしたままであり出力はハイレベルを保つ
、それに対してリード１４ａが接点１２ａ、１２ｂに接
触していなかった時あるいは接触不良の時は、接点１２
３゜１２ｂ間もしくは接点２２　ａ、　　２２　ｂ間は
規定の抵抗値以上となるため、電流は主としてペースバ
イアス用ダイオードＤ＋　、Ｄｚを通って流れ電圧Ｖ１
はそれらの順方向電圧降下に対応した大きな（ｆｉ（１
，４Ｖ程度）となる、このためトランジスタＱ、は導通
しホトカブラＰ　Ｃ＋　の発光部に電流が流れて発光し
、受光部はオン状態となり出力レベルはローになる。つ
まり接触抵抗が規定値（５０〜１００Ω）以上になると
ローレベルの異常信号が出力する。このようにしてリー
ドの接触が正常であるか不良であるかを検知することが
できる。

第４図は電圧チェック回路の具体例である。

端子Ｔ　Ｉ、　Ｔ　ｘには第２図に示すように試料のリ
ード間の電圧に対応した電圧が加わる。この電圧は非反
転増幅器ＡＩにより増幅され、コンパレータＡｘ、Ａｓ
の子端子と一端子に供給される。コンパレータＡｘ、Ａ
ｓの一端子と十端子にはそれぞれ直流電源Ｅ３．Ｅ４　
の電圧を抵抗で分圧して作成した基準電圧Ｖｌｌ＋　Ｖ
Ｒｌが加わる。コンパレータを２個並設しているのは、
入力端子Ｔ　＋　、　Ｔ　ｚのどちらが相対的に高くな
っても基準電圧と比較できるようにするためである。何
れにしても入力端子Ｔ　＋　、　Ｔ　ｚの電位差が基準
電圧Ｖ□、Ｖえ８よりも大きければ、コンパレータＡｚ
、Ａｓの一方が作動し電流が流れてトランジスタＱ３を
オンにする。これによってホトカプラＰＣ３の発光部に
電流が流れて発光し、受光部は導通して出力をローレベ
ルにする。つまり入力に規定電圧（例えば２Ｖ）以上の
電圧が加われば、ローレベルの異常信号が出力する。こ
のように規定電圧は２Ｖ程度以下が望ましい、２■以下
ならインピーダンス計本体を破壊する恐れはないからで
ある。入力端子Ｔ＋−Ｔｔ間に規定電圧以上の電位差が
なければ、両コンパレータＡｘ、Ａｓの出力はローレベ
ルとなり、電流は流れずトランジスタＱｓ　はオフ状態
を保つ。それ故ホトカプラＰＣｓの発光部は発光せず、
受光部は非導通であるから出力はハイレベルを保つ。

以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発
明はこのような構成のみに限定されるものではない、具
体的な回路構成はあくまで一実施例であってそれらにつ
いては適宜変更できることは言うまでもない、第１及び
第２のスイッチ群としては前述のように水銀接点スイッ
チが望ましいが、原理的には他のリレーであってもよい
。

［発明の効果］ 本発明は上記のように接触チェック機能と電圧チェック
機能とを兼ね備え、それらの検知出力を総合的に判断し
て正常時のみ測定用接点機構とインピーダンス計本体入
力部とを接続するように構成したから、測定用接点での
接触不良によって試料が特性不良と判断されてしまうこ
とはなく、測定結果の信頼性が高まるのは勿論のこと、
高圧チャージされたままの電解コンデンサ等を試料とし
て測定用接点に接続した場合でも、それを検知してイン
ピーダンス計本体とは切り離されたままになり、インピ
ーダンス計本体は完全に保護される効果があり、破損が
生じる恐れは全くない。

またこの入力保護回路は、接点での接触不良を検知でき
るため、試料の本来の特性値が接触不良により異なって
計測されることはなく、測定データの信頼性は高くなる
。

更にこの入力保護回路は、従来のような単なる保護用ダ
イオードを接続した場合と異なり、各種測定に障害を及
ぼすことはなく、測定精度は低下しない。

特に第１及び第２のスイッチ群として水銀接点リレーを
用いれば、長寿命であり接点不良も起こらないから高い
信組性が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るインピーダンス計の入力保護回路
の一例を示すブロック図、第２図はその要部の回路構成
図、第３図は接触チェック回路の具体例を示す回路図、
第４図は電圧チェック回路の具体例を示す回路図である
。 また第５図は従来技術の一例を示す説明図である。 １０・・・インピーダンス計本体、１２・・・４端子式
測定用接点Ｉｌａ横、１４・・・試料、２０・・・第１
のスイッチ群、２２・・・第２のスイッチ群、２４・・
・接触チェック回路、２６・・・電圧チェック回路、２
８・・・総合判定部、３０・・・スイッチ駆動部。 特許出願人　　國洋電機工業株式会社 代　　理　　人　　　　　茂　　見　　　　　橿第２図 １　事件の表示 昭和６３年特許願第１１９０１６号 ２、発明の名称 インピーダンス計の入力保護回路 ３補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　　　　　東京都目黒区大岡山１丁目３６番１５号
名称　　　　　　　國洋電機工業株式会社４代理人 住所　〒１０５　　東京都港区新橋５丁目１２番４号自
　　発 ６　補正の対象 ７、補正の内容 １、　明細書第１０頁第４行に、「電圧チェック回路２
４」とあるのを、「接触チェック回路２４Ｊに訂正する
。 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、被測定試料のリードが接触する４端子式測定用接点
   機構と、その接点機構とインピーダンス計本体入力部と
   の間に設けられる第１のスイッチ群と、前記測定用接点
   機構に接続される第２のスイッチ群と、該第２のスイッ
   チ群に接続され各測定用接点での試料リードとの接触状
   態をチェックする接触チェック回路及び試料の残留電圧
   をチェックする電圧チェック回路と、それら両チェック
   回路の出力によって正常−異常を検知する総合判定部と
   、正常を示す判定出力に基づき第１のスイッチ群をオフ
   からオン、第２のスイッチ群をオンからオフに切り換え
   制御するスイッチ駆動部を具備していることを特徴とす
   るインピーダンス計の入力保護回路。