JPH0531078U

JPH0531078U - リード・リレー及びこれを用いたスイツチ・マトリクス装置

Info

Publication number: JPH0531078U
Application number: JP087098U
Authority: JP
Inventors: 秀行乘松
Original assignee: 横河・ヒユーレツト・パツカード株式会社
Priority date: 1991-09-27
Filing date: 1991-09-27
Publication date: 1993-04-23
Anticipated expiration: 2006-09-27
Also published as: JP2544121Y2; US5252936A

Abstract

(57)【要約】【目的】複数測定器と複数ＤＵＴとの接続切替えを、簡
単な構成でかつ簡易に行う。【構成】第１ガード・パイプ１５はリード・スイッチ１
１の一方端から接点部近傍までを被覆し、第２ガード・
パイプ１６は第１ガード・パイプと絶縁状態で、リード
・スイッチの他方端から少なくとも前記第１ガード・パ
イプの先端部位までを被覆している。リード・リレーが
オン状態であるときは、ガード接続用スイッチｓｗ１も
オン状態となり、第１，第２ガード・パイプ１５，１６
がリード・リレーの信号ラインと同一電位となる。一
方、リード・リレーがオフ状態であるときは、ガード接
続用スイッチ１１もオフ状態となる。この場合には、通
常、該リード・リレーの両端電圧は異なり、第１，第２
の各ガード・パイプ１５，１６によりリード・スイッチ
の測定器側とＤＵＴ側との信号ラインのガードが行われ
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、リード・リレー及びこれを用いたスイッチ・マトリクス装置に関し、複数測定器と複数被測定対象との接続切替えを、簡易かつ高精度に行うことができる上記リレー及びスイッチ・マトリクス装置に関する。

【０００２】

【技術背景】

従来、複数の測定器と複数（通常、多数）の被測定対象（ＤＵＴ）との接続を適宜切り替えてＤＵＴの電気特性を測定するような場合、リード・リレーを用いたスイッチ・マトリクス装置が用いられる。図３はこのようなマトリクス装置を用いた測定装置の一例を示す部分図であり、マトリクス（同図では、横方向及び縦方向信号ライン２１〜２３，２４〜２６により構成される）の格子点に設けられたリード・リレーｒｒ_jk（ｊ，ｋ＝１，２，３）のオン／オフを適宜組み合わせることで（同図ではｒｒ₁₂，ｒｒ₂₁のみがオン）、直流電源１の電圧をＤＵＴ２に印加し、測定回路に流れる電流を電流計３で測定している。このような測定装置において、ＤＵＴ２が高抵抗であるような場合には、電流計３は微小電流を測定しなければならない。

【０００３】ところが、信号ライン２１〜２６として、例えば、外部導体を接地した同軸ケーブルを用いた場合、外部電磁界，ケーブル間に生じる相互電磁界の影響は除去されるが、同軸ケーブルの中心導体（信号ライン）と外部導体との間に電位差があるため、該中心導体，外部導体間に絶縁物等を介してリーク電流が生じてしまう。また、リード・リレーは図４に例示するように、信号ラインが両端に接続されるリード・スイッチ１１と、該リード・スイッチ１１を絶縁物１２を介して被覆するように配置した導電性筒状体（ガード・パイプ）１３と、ガード・パイプ１３の外周に設けた駆動コイル１４とから構成されているが、例えば、外部電磁界等の影響を除去するためにガード・パイプ１３を接地したような場合には、上記同軸ケーブルの場合と同様、リード・スイッチ１１の信号ラインとガード・パイプ１３との間にリーク電流が生じる。

【０００４】上記同軸ケーブルにおけるリーク電流は、外部導体と中心導体とを同電位にすることで（具体的には、外部導体を中心導体と同電位のガード端子に接続する）除去できる。また、リード・リレーにおけるリーク電流も上記同軸ケーブルの場合と同様、信号ラインと各リード・リレーのガード・パイプ１３とを同電位にすることで一応は除去することができる。この場合には、スイッチ・マトリクスの格子を形成するラインは、信号ライン群とガード端子をガード・パイプ１３に接続するためのガード・ライン群との二ライン群により構成される。

【０００５】図５は、上記二ライン群により構成したスイッチ・マトリクス装置を用いた測定回路の一例を示す部分図である。同図において、直流電源１には横方向の信号ライン３１が電流計３を介して接続され、また該電源１には横方向のガード・ライン３２が電流計３を介することなく接続されている。そして、横方向信号ライン３１は図４の構成の各リード・リレーｒｒ₁₁，ｒｒ ₁₂ ，ｒｒ₁₃を介して縦方向信号ライン３３，３５，３７に接続され、また横方向ガード・ライン３２は、各リード・リレーのガード・パイプ１３（図４参照）に接続されると共に、ガード接続用スイッチｓｗ₁₁，ｓｗ₁₂，ｓｗ₁₃を介して縦方向ガード・ライン３４，３６，３８に接続されている。

【０００６】図５では、リード・リレーのうちｒｒ₁₃のみをオンとすることで、ＤＵＴ２の電流を測定するとともに、上記スイッチのうちｓｗ₁₃のみをオンとすることで、リード・リレーｒｒ₁₃におけるリーク電流の発生を防止している。なお、通常は、リード・リレーのガード・パイプ１３は各スイッチの直流電源１，電流計３側（すなわち、測定器側）に接続される。ここでは、スイッチとして、通常のリレー（ガードを有しないもの）が使用さている。この場合、スイッチにリーク電流が生じることもあり得るが、このようなリークが生じても測定系に影響を及ぼさないような回路構成が各リレー及び上記スイッチのオン／オフの組合せにより形成される。

【０００７】ところが、上記のような措置を講じても図５のようなマトリクス装置では、マトリクスにより構成される接続態様によっては、以下に述べる不都合が生じる。すなわち、図６において、ＤＵＴ２の抵抗値を測定しようとする場合、リード・リレーｒｒ₁₁をオン状態、ｒｒ₁₂をオフ状態とすると同時に、スイッチｓｗ₁₁ をオン状態、ｓｗ₁₂をオフ状態とする。このとき、ＤＵＴ２の測定に寄与しないリード・リレーｒｒ₁₂のガード・パイプ１３が同じくそのときの測定に寄与しない直流電源１′のガード・ライン（同図では、接地電位である）に接続されているので、リード・リレーｒｒ₁₂、及びそのガード・パイプ１３に接続されたスイッチｓｗ₁₂はオフであるが、リード・リレーｒｒ₁₂のＤＵＴ２側の信号ライン４３ｂ（測定回路の信号ライン４１ｂに接続されている）と、該リード・リレーｒｒ₁₂のガード・パイプ１３との間に電位差があるため、同図矢印で示すリーク電流が生じるという不都合がある。

【０００８】このような不都合を解消するために、従来、図７に示すようにリレーｒｒ₁₁，ｒｒ₁₂に直列に新たなリレーｒｒ′₁₁，ｒｒ′₁₂を接続し、リーク電流を低減させる技術も提案されている。この技術は同図に示すように、新たなリード・リレーｒｒ′₁₁，ｒｒ′₁₂の各ガード・パイプ１３をガード・ライン４２ｂ，４４ｂに接続するものであり、測定系に影響するリーク電流（同図点線矢印）は、その経路にオフ状態のスイッチｓｗ₁₂が存在するために流れにくくなる。したがって、リーク電流による測定誤差の発生は防止される。

【０００９】しかし、図７の装置では、リード・リレー数を倍とすることによる新たな問題が生じる。すなわち、装置全体としての部品点数が増加すると同時に、回路構成が複雑となり、これにより製造コストが増大し信頼性が低下する等の問題がある。

【００１０】

【考案の目的】

本考案は、上記目的を達成するために提案されたものであって、複数測定器と複数ＤＵＴとの接続切替えを、簡単な構成でかつ簡易に行うことができる高いガード効果を有するリード・リレー及びこれを用いたスイッチ・マトリクス装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【考案の概要】

本考案のリード・リレーは、リード・スイッチの一方端から接点部近傍までを被覆する第１ガード・パイプと、前記第１ガード・パイプと絶縁され、かつ前記リード・スイッチの他方端から少なくとも前記第１ガード・パイプの前記接点部側端までを該第１ガード・パイプの外側に位置して被覆する第２ガードとを有してなることを特徴とする。

【００１２】また、本考案のスイッチ・マトリクス装置は、複数の測定器と複数のＤＵＴとの接続の切替えをスイッチ・マトリクスにより行う、ガード接続用スイッチを有し、前記ガード接続用スイッチの一方端が第１ガード・パイプに、他方端が第２ガード・パイプが前記ガード接続用スイッチに接続されてなることを特徴とする。

【００１３】本考案リード・リレーは、リード・スイッチの接点部を境に、片側を第１ガード・パイプにより被覆し、他側を第２ガード・パイプで被覆しており、第２ガード・パイプは第１ガード・パイプの外側に位置している。第１ガード・パイプと第２ガード・パイプとの重なり部においてガード効果は、第１ガード・パイプが第２ガード・パイプより内側にあるので、第１ガード・パイプによるガード効果が優先される。したがって、第２ガード・パイプは、第１ガード・パイプと重なるようにしてもよいし、また重なりがなくなるようにしてもよい。しかし、第１，第２ガード・パイプの何れによっても被覆されていない部分が生じると、信号ラインとガード・パイプ以外の導体部（例えば、リード・リレーの駆動巻線）との間に静電容量が生じる等の不都合がある。したがって、第１，第２ガード・パイプの何れか一方は、リード・スイッチを被覆している必要がある。

【００１４】また、本考案のスイッチ・マトリクス装置では、リード・リレーに設けられたガード接続用スイッチのオン／オフは、通常はリード・リレーのオン／オフに応じて行われる。すなわち、リード・リレーがオン状態であるときは、ガード接続用スイッチもオン状態となり、第１，第２ガード・パイプが同一電位となる。この電位はリード・リレーの信号ラインと同一となるように回路構成され、該ラインにガード効果が付与される。

【００１５】一方、リード・リレーがオフ状態であるときは、ガード接続用スイッチもオフ状態となる。そして、このような場合には、通常、該リード・リレーの両端電圧は異なるので、各ガード・パイプの電位はガード効果が付与されるべきリード・スイッチの各端子電位（測定器側とＤＵＴ側との信号ライン電位）と等しくなるように回路構成することが好ましいが、後述する実施例で述べるように（図２参照）ガード・パイプ電位とリード・スイッチの各端子電位とが異なっていても本考案の効果は達成できる。リーク電流はリード・リレーの絶縁物等の表面を介して流れる場合が殆どであるが、本考案のリード・リレーでは、信号ラインと各ガード・パイプとの間または第１，第２ガード・パイプ間に絶縁物等の表面が存在しないように設計することも容易である。具体的には、例えば、リード・リレーの一方側からは信号ラインの一方側及び第１ガード・パイプが、他方側からは信号ラインの他方側及び第２ガード・パイプのみが露出するように構成すれば、絶縁物等の表面を介して流れるリーク電流の発生が阻止され、これにより測定精度の向上が図られる。

【００１６】なお、ガード・パイプ間に生じるリーク電流は測定系に影響を与えない場合も多く、該リーク電流に起因する測定誤差は殆ど生じない。更に、上記リーク電流の防止による測定精度の向上と合い俟って、従来技術に比較して極めて性能の高いリード・リレー及びスイッチ・マトリクス装置の実現が可能となる。

【００１７】

【実施例】

図１は本考案のリード・リレーの一実施例を示す、該リード・リレー軸方向断面図である。同図において、軸線上に位置するリード・スイッチ１１は通常のものと同様、封入ガラス内部に一対の強磁性体からなるリード片が間隙を有して対向して設けられており、両リード片は封入ガラス外部にてそれぞれ信号ラインと接続される端子ａ，ｂを形成している。リード・スイッチ１１の外側には、リード・リレーの一方の端部（同図では、端子ｂ側端部）から該リード・スイッチ１１の接点部近傍にかけて第１ガード・パイプ１５が設けられ、該ガード・パイプ１５の更に外側にはリード・リレーの他方の端部（同図では、端子ａ側端部）から、前記リード・リレーの一方の端部にかけて第２ガード・パイプ１６が設けられている。そして、第２ガード・パイプ１６内に形成された空間には通常のリード・リレーに使用されるものと同様の絶縁物１２が充填され、該第２ガード・パイプ１６の外側には、やはり通常のリード・リレーに使用されるものと同様の駆動コイル１４が装着されている。

【００１８】なお、上記第２ガード・パイプ１６は、図１に示すように第１ガード・パイプ１５の端子ｂ側端部にまで亘る長さとしてもよいし、リード・リレーの他方端から第１ガード・パイプ１５の少なくとも前記接点部側端ｃまでの長さとしてもよい。第１ガード・パイプ１５と第２ガード・パイプ１６とが重なる面積が大きくなるに従って（上記の場合に最大となる）、両ガード・パイプ１５，１６間に電位差に起因するリーク電流は大きくなるようにも考えられるが、実際上、このリーク電流は上記絶縁物１２の表面を流れるので、第２ガード・パイプ１６が第１ガード・パイプ１５と重なっていても不都合は生じない。なお、リード・スイッチ１１に第１，第２ガード・パイプの何れによっても被覆されない部分が存在する場合には、リード・スイッチ１１の信号ラインを構成する導体と第１，第２ガード・パイプ１５，１６以外の導体（例えば、駆動コイル１４）との間に静電容量が生じ、測定誤差の原因となるので、リード・スイッチ１１は何れかのガード・パイプ１５，１６によって被覆される。また、仮に第１，第２ガード・パイプ１５，１６間にリーク電流が生じても、後述するように、通常このリーク電流は測定系に影響しないので、上記測定誤差による不都合は生じない。

【００１９】図２は図１のリード・リレーを用いたスイッチ・マトリクス装置の一実施例を示す回路図である。本考案のマトリクス装置は、複数の測定器と複数（通常、多数）のＤＵＴとの接続の切替えを行うためのものであるが、説明の便宜上、図２においては測定器として、直流電源１及び電流計２により示されるものと、直流電源１′のみにより示されるものの２つのみを、ＤＵＴとして２，２′の２つ抵抗のみを示している。

【００２０】図２において、各リード・リレーｒｒ₁〜ｒｒ₄には、ガード接続用スイッチｓｗ₁〜ｓｗ₄が設けられており、各スイッチｓｗ₁〜ｓｗ₄の一方端（同図では測定器側）が第１ガード・パイプ１５に、他方端（ＤＵＴ２，２′側）が第２ガード・パイプ１６に接続されている。片側接地の直流電源１の正極端子は、電流計３及び信号ライン５１ａ，５５ａを介してリード・リレーｒｒ₁，ｒｒ₃のリード・スイッチの一方側（図１の端子ｂ側）に接続されると共に、ガード・ライン５２ａ，５６ａを介して同じくリード・リレーｒｒ₁，ｒｒ₃のガード接続用スイッチｓｗ₁，ｓｗ₃の一方側（第１ガード・パイプ１５が接続されている側）に接続されている。スイッチｓｗ₁，ｓｗ₃の第１ガード・パイプ１５の電位は直流電源１の出力電位Ｖ_Dであるので、該スイッチｓｗ₁，ｓｗ₃のオン・オフ状態における第１ガード・パイプ１５の電位及びオン状態における第２ガード・パイプ１６電位は直流電源１の電位に保持される。

【００２１】また、片側接地の直流電源１′の正極端子は、信号ライン５３ａ，５７ａを介してード・リレーｒｒ₂，ｒｒ₄のリード・スイッチの一方側に、また接地端子は、ガード・ライン５４ａ，５８ａを介して同じくリード・リレーｒｒ₂，ｒｒ₄のガード接続用スイッチｓｗ₂，ｓｗ₄の一方側（第１ガード・パイプ１５が接続されている側）に接続されている。スイッチｓｗ₂，ｓｗ₄のガード電位は接地電位であるので、該スイッチｓｗ₂，ｓｗ₄のオン・オフ状態における第１ガード・パイプ１５の電位及びオン状態における第２ガード・パイプ１６の電位は接地電位に保持される。

【００２２】そして、リード・リレーｒｒ₁，ｒｒ₂のＤＵＴ２側の信号ライン５１ｂ，５３ｂ同士、ガード・ライン５２ｂ，５４ｂ同士、リード・リレーｒｒ₃，ｒｒ₄の同じくＤＵＴ２′側の信号ライン５５ｂ，５７ｂ同士、及びガード・ライン５６ｂ，５８ｂ同士はそれぞれ接続されている。また、信号ライン５１ｂ，５３ｂ同士の接続点及び５５ｂ，５７ｂの接続点は、一端接地のＤＵＴ２及び２′に接続されている。

【００２３】以下、図２におけるスイッチ・マトリクス装置の動作を説明する。例えば、ＤＵＴ２（高抵抗）の抵抗値を測定する場合、リード・リレーｒｒ₁ のリード・スイッチ及びガード接続用スイッチｓｗ₁のみをオンとし、他のリード・スイッチ及びガード接続用スイッチｓｗ₂〜ｓｗ₄をオフとする。これにより、ＤＵＴ２の測定系が構成される。すなわち、直流電源１の電圧Ｖ_Dは、電流計３→信号ライン５１ａ→リード・リレーｒｒ₁のリード・スイッチ→信号ライン５１ｂを介してＤＵＴ２に印加され、測定電流Ｉ_Dが該経路を大地帰路で流れる。このとき、リード・リレーｒｒ₁の第１ガード・パイプ１５及び第２ガード・パイプ１６はガード・ライン５２ａ，５２ｂを介して電源電位Ｖ_Dに保たれているので、該リード・リレーｒｒ₁においてリーク電流が生じることはない。

【００２４】リード・リレーｒｒ₂について見ると、リード・スイッチの信号ライン５３ｂの端子電位は電源電位Ｖ_Dであり、第１ガード・パイプ１５がガード・ライン５４ａを介して接地されているので、該端子と第１ガード・パイプ間に電位差が生じる。しかし、両者間にはリーク電流の経路である絶縁物等の表面が存在していないので、信号ライン５３ｂと第１ガード・パイプとの間でリーク電流は生じない。なお、第２ガード・パイプは、ガード・ライン５４ｂを介して電源電位Ｖ_D のガード・ライン５２ｂに接続されているので、信号ライン５３ｂと第２ガード・パイプとの間にリーク電流が流れることはない。また、第１ガード・パイプと第２ガード・パイプ１６との間の絶縁物表面にリーク電流の経路、すなわち図１のように第２ガード・パイプ１６，１５間の矢印で示す経路があるような場合には、リーク電流が生じる場合もある。また、直流電源１，１′が同電圧である場合には信号ライン５３ａ，５３ｂ間にリーク電流は生じないが、前記両電源１，１′の電圧が異なる場合には両信号ライン５３ａ，５３ｂ間にリーク電流が生じる可能性がある。しかしながら、そのリーク電流は、前述のように絶縁物の表面を流れるものがほとんどであり、信号ライン５３ａ，５３ｂ間のリーク電流経路はリード・スイッチの封入ガラスの内面に限られる。したがって、その内面は密封された雰囲気に接しており、高絶縁状態にあると共に絶縁劣化も生じないので、リーク電流は極めて小さく実際上無視できる大きさである。また、スイッチｓｗ₂の開放端子間電位はＶ_Dであるため、ここにもリーク電流が生じる場合もあるが、これらのリーク電流経路中に電流計３は存在しないので、該リーク電流が測定系に影響を与えることはなく、高精度の測定が行われる。リード・リレーｒｒ₃，ｒｒ₄についても、リレーｒｒ₂と同様に考えることができ、測定系に悪影響を与えるリーク電流が生じることはない。

【００２５】なお、図２の実施例ではリード・リレーの接続方向を第１ガード・パイプの端部が測定器側（直流電源１，１′側）に向く方向としたが、第１ガード・パイプがＤＵＴ２側に向く方向にしてもよい。また、本実施例では、リード・リレーとしてリード・スイッチがガラス封入された常時開離型のものを用いたが、本考案はこれに限定されず、例えば、非ガラス封入型のものや常時閉成型のもの等、各種リード・リレーを用いることができる。

【００２６】

【考案の効果】

以上述べたように、本考案によれば以下の効果を奏することができる。（１）部品点数を増加する必要がないので、低製造コストでかつ信頼性の高く、更に接続時の残留抵抗が少ないリレー及びスイッチ・マトリクス装置を提供することができる。（２）リード・リレーの一方端から接点部に至範囲、及び他方端から該接点部に至範囲に、相互に絶縁状態にあるガード・パイプをそれぞれ設けたので、リーク電流の生じない高いガード効果を有するリード・リレー及びスイッチ・マトリクス装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のリード・リレーの一実施例を示す断面
説明図である。

【図２】図１のリード・リレーを用いて構成した本考案
のスイッチ・マトリクス装置を示す説明図である。

【図３】ガード機能を有さない従来のスイッチ・マトリ
クス装置を示す説明図である。

【図４】従来のリード・リレーを示す断面説明図であ
る。

【図５】ガード機能を有する従来のスイッチ・マトリク
ス装置を示す説明図である。

【図６】図５の装置におけるリーク電流の発生を説明す
るための説明図である。

【図７】図５の装置におけるリーク電流の発生を防止す
る従来のスイッチ・マトリクス装置を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１１リード・スイッチ１２絶縁物１４駆動コイル１５第１ガード・パイプ１６第２ガード・パイプ

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】リード・スイッチの一方端から接点部近
傍までを被覆する第１ガード・パイプと、前記第１ガー
ド・パイプと絶縁され、かつ前記リード・スイッチの他
方端から少なくとも前記第１ガード・パイプの先端部位
までを該第１ガード・パイプの外側に位置して被覆する
第２ガードとを有してなることを特徴とするリード・リ
レー。
【請求項２】複数の測定器と複数の被測定対象との接
続の切替えを行う、ガード接続用スイッチを有するリー
ド・リレーを用いたスイッチ・マトリクス装置であっ
て、前記ガード接続用スイッチの一方端が第１ガード・パイ
プに、他方端が第２ガード・パイプに接続されてなるこ
とを特徴とする請求項１のリード・リレーを用いたスイ
ッチ・マトリクス装置。