JPH0669858U - 測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 抵抗ＲとツェナーダイオードＺＤから成る基
準電圧発生回路は基準電圧Ｖｒを発生し、差動増幅回路
１は基準電圧Ｖｒに対する被測定電圧Ｖの差成分を増幅
し電圧信号Ｖａを発生する。ＡＤ変換回路５は測定デー
タＤ（Ｖａ）を求め、ＡＤ変換回路３は参照データＤ
（Ｖｒ）を求める。ＣＰＵはＤ（Ｖａ）、Ｄ（Ｖｒ）お
よび差動増幅回路１のゲインとに基づいて演算によって
被測定電圧Ｖのデータを求める。 【効果】 定電圧素子としてのツェナーダイオードＺＤ
の電圧精度が高くなくとも、基準電圧Ｖｒのディジタル
変換値である参照データＤ（Ｖｒ）をパラメータの一つ
として用いることによって、被測定電圧を高精度に求め
ることができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、基準電圧発生回路を用いて、被測定電圧をディジタルデータに変 換して測定を行う測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、被測定対象の何らかの変量（測定すべき量）が電気的に測定される場 合、その変量は一旦直流電圧信号に変換され、その電圧が測定される。従来より 、このような方法により測定が行われる場合、測定すべき電圧信号と基準電圧と の比較によってその測定が行われる。基準電圧を発生する回路としては、図４に 示すように、一般にツェナーダイオードなどの定電圧素子が用いられる。図４に おいてＺＤはツェナーダイオード、Ｒは電流制限抵抗である。このような定電圧 回路を用いて被測定電圧の測定を行う場合、基準電圧と被測定電圧とを差動入力 する差動増幅回路を用い、その差動増幅出力をディジタルデータに変換し、その データに対し所定の演算を施すことによって被測定対象の変量を求めるようにし ている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、このような基準電圧発生回路を用いた従来の測定装置においては、 基準電圧発生回路の発生する基準電圧の精度が測定精度に直接影響を与えるため 、測定値に要求される精度に応じた高精度なツェナーダイオードを用いた基準電 圧発生回路を構成しなければならない。このような高精度なツェナーダイオード は高価であり、例えばシステムバスに接続するＡＤ変換ボードを構成する場合、 そのボードの単価を上げる要因となっていた。

【０００４】 この考案の目的は、基準電圧発生回路を用いるものの、ツェナーダイオードな どの定電圧素子として特別高精度な素子を必要とせず、測定値の精度を高精度に 維持できるようにした測定装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

この考案の測定装置は、基準電圧を発生する基準電圧発生回路と、 この基準電圧発生回路の発生する基準電圧に対する被測定電圧の差成分を増幅 する差動増幅回路と、 この差動増幅回路の出力信号を測定データであるディジタルデータに変換する 第１のＡＤ変換手段と、 前記基準電圧を参照データであるディジタルデータに変換する第２のＡＤ変換 手段と、 測定データを前記差動増幅回路のゲインで除した値に参照データを加算して被 測定電圧のデータを求める測定値算出手段とを備えて成る。

【０００６】 請求項２に係る測定装置は、請求項１において、第１のＡＤ変換手段と第２の ＡＤ変換手段を同一のＡＤ変換回路により構成したことを特徴とする。

【０００７】

【作用】

この考案の請求項１に係る測定装置では、基準電圧発生回路は基準となる電圧 を発生し、差動増幅回路は基準電圧に対する被測定電圧の差成分を増幅する。第 １のＡＤ変換手段は差動増幅回路の出力信号を測定データとしてのディジタルデ ータに変換する。第２のＡＤ変換手段は前記基準電圧を参照データとしてのディ ジタルデータに変換する。そして、測定値算出手段は測定データを差動増幅回路 のゲインで除した値に参照データを加算して被測定電圧のデータを求める。

【０００８】 ここで基準電圧をＶｒ、被測定電圧をＶ、差動増幅回路のゲインをＡ、差動増 幅回路の出力電圧をＶａとすれば、次式が成り立つ。

【０００９】 Ｖａ＝Ａ（Ｖ−Ｖｒ） ∴ Ｖ＝Ｖａ／Ａ＋Ｖｒ 従って、被測定電圧のデータは、測定データのディジタル変換値を差動増幅回 路のゲインＡで除した値に参照データを加算することによって求めることができ る。

【００１０】 このように基準電圧をもディジタルデータに変換して、これを参照データとし て測定データを補正するようにしたため、基準電圧の絶対電圧値の精度は低くと もよく、短時間に変動しさえしなければ高精度な測定が可能となる。そのため、 特別な高精度なツェナーダイオードなどの定電圧素子を必要とせず、低コスト化 を図ることができる。

【００１１】 請求項２に係る測定装置では、同一のＡＤ変換回路が測定データを求める第１ のＡＤ変換手段と参照データを求める第２のＡＤ変換手段との双方に機能する。

【００１２】 このように構成すれば参照データを求めるための特別なＡＤ変換回路を独立して 別個に設ける必要がなくなり、コストの上昇を抑えることができる。

【００１３】

【実施例】

この考案の第１の実施例である測定装置の構成をブロック図として図１に示す 。図１においてＺＤは定電圧素子としてのツェナーダイオード、Ｒはその電流制 限抵抗である。このツェナーダイオードＺＤと抵抗Ｒにより基準電圧発生回路を 構成し、基準電圧Ｖｒを発生する。１２は計測対象であり、測定すべき電圧Ｖを 発生する。この計測対象１２は測定すべき変量を直流電圧信号に変換するトラン スデューサのなどに相当する。また、図中１は基準電圧発生回路の発生する基準 電圧Ｖｒに対する被測定電圧Ｖの差成分を増幅し電圧信号Ｖａを出力する差動増 幅回路である。サンプルホールド回路２は基準電圧Ｖｒを所定タイミングでサン プリングしホールドする。ＡＤ変換回路３はサンプルホールド回路２によりホー ルドされている電圧を参照データとしてのディジタルデータＤ（Ｖｒ）に変換す る。一方、サンプルホールド回路４は差動増幅回路１の出力する電圧Ｖａをサン プリングしホールドする。ＡＤ変換回路５はサンプルホールド回路４によりホー ルドされている電圧を測定データとしてのディジタルデータＤ（Ｖａ）に変換す る。ＣＰＵ６はＲＯＭ７に予め書き込んでいるプログラムを実行してサンプルホ ールド回路２，４およびＡＤ変換回路３，５などの制御を行い、測定値を求める 。ＲＡＭ８はそのプログラムの実行に際してワーキングエリアとして用いる。ま たＣＴＣ９は基本カウンタであり、ＡＤ変換を行う時間間隔に応じてＣＰＵ６に 割り込みをかける。

【００１４】 次に、図１に示した測定装置のＣＰＵの処理手順をフローチャートとして図２ に示す。図２は割り込み処理の処理手順であり、ＡＤ変換を行うべきタイミング となれば、図１に示したＣＴＣ９がＣＰＵ６に対し割り込みをかけ、これにより 図２に示す処理を行う。まず入力信号のサンプリングを行い、ＡＤ変換回路３， ５の求めたデータＤ（Ｖｒ）およびＤ（Ｖａ）をそれぞれ読み取る（ｎ１→ｎ２ ）。その後、このデータＤ（Ｖｒ）とＤ（Ｖａ）および差動増幅回路のゲインＡ とに基づいて被測定電圧データＤ（Ｖ）を求める（ｎ３）。このようにして求め たデータＤ（Ｖ）をＲＡＭの所定領域に格納する（ｎ４）。

【００１５】 次に、この考案の第２の実施例である測定装置の構成をブロック図として図３ に示す。図１に示した第１の実施例と異なる点は、基準電圧のＡＤ変換と差動増 幅回路のＡＤ変換を同一のＡＤ変換回路により行うように構成した点である。図 ３においてマルチプレクサ１０は制御信号に従って基準電圧Ｖｒまたは差動増幅 回路１の出力電圧Ｖａを選択してサンプルホールド回路１１へ与える。サンプル ホールド回路１１はその信号をサンプリングしホールドする。ＡＤ変換回路１２ はこれをディジタルデータに変換する。その他の部分は同一番号を付して示した 図１における各部と同一である。このように構成すれば、マルチプレクサ１０を 切り替えることによって、基準電圧をディジタルデータに変換して参照データを 求めるための専用のサンプルホールド回路およびＡＤ変換回路を設ける必要がな くなり、全体の構成を複雑化せず、またコストの上昇を抑えることができる。

【００１６】

【考案の効果】

この考案の測定装置によれば、基準電圧発生回路の発生する基準電圧の絶対電 圧値の精度が高くなくとも、被測定電圧のデータを高精度に求めることができる ため、電圧精度の高い定電圧素子を用いて基準電圧発生回路を構成する必要がな く、全体に低コスト化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の第１の実施例に係る測定装置の構成
を示すブロック図である。

【図２】第１の実施例に係る測定装置の処理手順を示す
フローチャートである。

【図３】第２の実施例に係る測定装置の構成を示すブロ
ック図である。

【図４】一般的な基準電圧発生回路の構成を示す回路図
である。

【符号の説明】

ＺＤ−ツェナーダイオード Ｒ−電流制限抵抗 １−差動増幅回路 ２，４−サンプルホールド回路 ３，５−ＡＤ変換回路 Ｖｒ−基準電圧 Ｖ−被測定電圧 Ｖａ−差動増幅回路の出力電圧

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 基準電圧を発生する基準電圧発生回路
   と、 この基準電圧発生回路の発生する基準電圧に対する被測
   定電圧の差成分を増幅する差動増幅回路と、 この差動増幅回路の出力信号を測定データであるディジ
   タルデータに変換する第１のＡＤ変換手段と、 前記基準電圧を参照データであるディジタルデータに変
   換する第２のＡＤ変換手段と、 測定データを前記差動増幅回路のゲインで除した値に参
   照データを加算して被測定電圧のデータを求める測定値
   算出手段とを備えて成る測定装置。
2. 【請求項２】 前記第１のＡＤ変換手段と第２のＡＤ変
   換手段を同一のＡＤ変換回路により構成したことを特徴
   とする請求項１記載の測定装置。