JPS6322533Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、入力部に絶縁回路を用いた多点デー
タ測定装置の入力部に関し、絶縁回路を切換える
スイツチの切換のタイミングに改良を施すことに
より、スイツチの切換えによる影響を軽減し、も
つて、安定な測定ができるようにしたものであ
る。

上記の絶縁回路は熱電対の熱起電力で代表され
るmVレベルの直流電圧信号を絶縁するのに好適
なもので、本願出願人によつて既に特願昭52−
107511号として出願している。以下、本考案を説
明する前に、その既提案の絶縁回路について説明
する。第１図は本考案に係るデータ測定装置の入
力部の接続図で、一点鎖線で示すISがその絶縁回
路である。絶縁回路ISにおいて、D_Pはダイオー
ドD₁とD₂を並列かつ逆極性に接続したダイオー
ド回路で、その電圧Ｖに対する電流Ｉの特性は第
２図の如く示される。同様に、D_Sはダイオード
D₃とD₄を並列かつ逆極性に接続したダイオード
回路で、そのＶ，Ｉ特性は同様に第２図で示され
る。Ｔは１：１の小形パルストランスで、３次巻
線n₃には第３図ロに示すインパルス状の駆動電流
i_Oが供給される。この駆動電流i_Oは第３図イに示
すクロツク電圧CVをＣ，Ｒで構成される微分回
路で微分して得たものである。C₁，C₂はコンデ
ンサで、コンデンサC₁と逆並列接続ダイオード
回路D_PおよびトランスＴの１次巻線n₁で入力回
路が構成され、トランスＴの２次巻線n₂と逆並列
接続ダイオード回路D_SおよびコンデンサC₂で出
力回路が構成される。入力回路には被測定信号
E_Xが加えられている。

この構成の絶縁回路ISにおいて、トランスＴを
理想トランスとすれば、１次，２次巻線n₁，n₂に
生じる電圧e₁，e₂と巻線n₁，n₂を流れる電流i₁，
i₂には、e₁＝e₂，i₁＋i₂＝i₀の関係が成立し、更に
トランスＴからみた左右の対称性を考慮すると、
定常状態においては第３図ハの如くi₁＝i₂＝i₀／
２となる。駆動電流i₀として第３図ロに示す如く
振幅±I_Oの電流を用いれば、i₁，i₂は第３図ハの
如く振幅±I_O／２のパルス電流となる。第２図に
示すダイオードD₁，D₂（D₃，D₄）のＶ，Ｉ特性
において、Ｉ＝±I_O／２に対応する端子間電圧の
絶対値をΔ₁，Δ₂（D₃，D₄に対してはΔ₁′，Δ₂′）と
すれば、トランスＴの１次巻線n₁に生じる電圧e₁
は駆動電流i_Oが正パルスの時は（E_X＋Δ₁）に、i_O
が負のパルスの時は（E_X−Δ₂）となる。同様に、
出力回路の巻線n₂の電圧e₂は第３図のニに示す如
くi_Oが正パルスの時にe₂＝E_O＋Δ₁′，負パルス時
にはe₂＝E_O−Δ₂′となる。電圧e₂はコンデンサC₂
で波され、出力電圧E_Oとなる。この出力電圧
E_Oはe₁＝e₂が成立する値で平衡する。すなわち、
出力電圧E_Oは i_Oが正パルス時には ……E_X＋Δ₁＝E_O＋Δ₁′ i_Oが負パルス時には ……E_X−Δ₂＝E_O−Δ₂′ で表わされる２つの式の加算平均値として導かれ
る。

E_O＝E_X−Δ₁−Δ₁′／２−Δ₂−Δ₂′／２ (1) したがつて、Δ₁＝Δ₁′，Δ₂＝Δ₂′とすれば、E_O
は被測定信号E_Xに等しく、かつ入力回路とは電
気的に絶縁された電圧となる。

このような絶縁回路は回路構成が簡単で、かつ
小形であるにも拘らず低レベルの信号を絶縁する
ことができ、現在では種々のものに用いられてい
る。ところで、この絶縁回路ISを多点の測定装置
の入力部として用いる場合には、入力チヤネルに
応じて多点の絶縁回路を切換えなければならない
が、その切換えにはアナログスイツチが用いられ
る。第１図の全体回路は絶縁回路ISを多点のデー
タ測定装置の１つの入力部として示したもので、
SWがその切換スイツチである。しかし、このア
ナログの切換スイツチを用いた場合、その切換の
タイミングによつて以下のような問題が生じる。

すなわち、アナログスイツチSWがオン（ON）
またはオフ（OFF）したとき、スパイク電流が
発生するが、例えば、オンした場合に発生するス
パイク電流i_Sは絶縁回路ISにおける出力回路のコ
ンデンサC₂に図示の方向で流れ込む。絶縁回路
ISの出力電圧E_OはコンデンサC₂の容量と出力回
路を流れるパルス電流i₂の値によつて定まるもの
である。アナログスイツチSWのスパイク電流i_S
がコンデンサC₂に流れ込むとコンデンサC₂を充
電する電流i₂が影響を受ける。第１図で示したス
パイク電流i_Sに対する電流i₂の方向では電流i₂が
等価的に少なくなるためコンデンサC₂の電位、
すなわち出力電圧E_Oの値が下がる。スパイク電
流が無くなつた後ではi₂のみによりコンデンサC₂
は出力電圧E_Oが被測定入力E_Xに等しくなるまで
充電され、アナログスイツチSWがオンになる以
前の電圧に復帰する。このような出力電圧E_Oの
状態を第４図ニに示す。なお、第４図イはトラン
スＴの３次巻線n₃に供給するクロツク電圧CVの
波形、ロは駆動電流i₀によつて２次回路に流れる
パルス電流i₂の波形、ハはアナログスイツチSW
のオン状態を示すものである。第４図のニで示す
ように、出力電圧E_Oの変動は、スイツチSWをオ
ンにするタイミングが電流i₂による充電（放電も
同じ）時が一致したとき、すなわち電流i₂が一番
大きくなつたとき最大になる。アナログスイツチ
SWがオンからオフになるときも上記と同様の現
象が生じる。このような現象は実験により確かめ
られたが、それまでは電流i₂によるコンデンサC₂
の充放電と、アナログスイツチSWの切換のタイ
ミングは全く非同期であり、そのため第４図で示
すタイミングでスイツチSWが切換えられると出
力電圧E_Oが変動するものとなつていた。本考案
はこの点を改良するためになされたもので、その
タイミングチヤートを第５図に示す。

第５図において、イは絶縁回路ISを駆動するク
ロツク電圧CVを、ロは絶縁回路ISのコンデンサ
C₂に流れるパルス電流i₂を示し、またハはアナロ
グスイツチSWのオン・オフ状態を示す。ニは絶
縁回路ISの出力電圧E_Oの波形を示す。すなわち、
本考案はスイツチSWのオン・オフのタイミング
をパルス電流i₂の→のほぼ中間の平担部に選
ぶようにしたものである。これによりスパイク電
流i_Sの影響を実質的に無視できる程度に小さくす
ることができた。その理由は次の如くである。

アナログスイツチSWがオン（またはオフ）の
時に第１図に示すスパイク電流i_SがコンデンサC₂
に流れても、第５図に示すスイツチSWのオン
（またはオフ）のタイミングではコンデンサC₂は
電流i₂により充電がほぼ終つているために電流i₂
は十分小さくなつており、その結果、スパイク電
流i_Sが信号電流i₂に与える影響が少なくなるから
である。なお、駆動クロツク電圧CVに同期して
常に同じタイミングでスパイク電流i_Sが流れるの
で、i_Sがi₂に与える影響は常に一定するため、出
力電力E_Oが変化してもその変化量は同じになる。
したがつて、i_Sを十分小さくした上で第５図に示
すタイミングによりスイツチSWをオン・オフさ
せるようにすれば、絶縁回路ISの出力電圧E_Oの
変動を無視できる程度に小さくすることができ
る。第５図ハ，ニに示す如く、スイツチSWがオ
ンになつている期間の電圧E_Oが第１図に示す出
力端子Ｈ，Ｌから取り出される。

第６図は第１図の入力部を用いた多点データ測
定装置のブロツク図である。第６図において、
IN₁，IN₂，…IN_oが入力部で、これにはそれぞれ
第１図の絶縁回路ISが用いられる。SW₁，SW₂，
…SW_oはアナログスイツチで、このスイツチは第
１図のアナログスイツチSWに相当する。Ａは増
幅器、ADはアナログ・デイジタル変換器、
CONTは演算制御回路、DISは表示回路である。
TMはスイツチSW₁，SW₂，…SW₃の切換のタイ
ミング、アナログ・デイジタル変換器AD、制御
回路CONT、表示回路DISの動作のタイミングを
制御するタイミング回路である。被測定電圧
Ex₁，Ex₂，…Ex_oは入力部IN₁，IN₂，…IN₃によ
つて絶縁されたのち第５図で説明したタイミング
で順次切換えられるアナログスイツチSW₁，
SW₂，…SW_oを介して順次アナログ・デイジタル
変換器でAD変換され、そのデイジタル信号は制
御回路CONTを介して表示回路DISで被測定電圧
Ex₁，Ex₂，…Ex_oの値が表示、又は印字される。
これらの表示値はアナログスイツチSW₁，SW₂，
…SW_oの切換動作に関係なく、Ex₁，Ex₂，…
Ex_oの正確な値となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る多点データ測定装置の入
力部の回路図、第２図は第１図に用いられるダイ
オード回路の特性図、第３図は第１図の回路の動
作を説明するための波形図、第４図および第５図
は第１図の動作を説明するための波形図、第６図
は第１図の回路を多点データ測定装置の入力部に
用いた場合のブロツク図である。 IS……絶縁回路、D_P，D_S……逆並列接続ダイ
オード回路、Ｔ……トランス、C₁，C₂……コン
デンサ、SW……アナログスイツチ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. １次巻線と２次巻線および３次巻線を有するト
   ランスとそれぞれ一対のダイオードが逆並列接続
   されてなる２組のダイオード回路とコンデンサを
   具備し、前記１次巻線に逆並列接続ダイオード回
   路の１組を直列に接続することにより入力回路を
   構成し、前記２次巻線に逆並列接続ダイオード回
   路の他の組を直列に接続するとともにコンデンサ
   を並列に接続することにより出力回路を構成し、
   前記３次巻線に駆動電流を与え、前記出力回路を
   流れるパルス電流により充電されるコンデンサの
   充電々圧を出力電圧として取り出すようにした絶
   縁回路と、この絶縁回路における出力回路に直列
   に接続され前記絶縁回路の出力電圧を取り出すア
   ナログスイツチを具備し、このアナログスイツチ
   のオン・オフのタイミングを前記出力回路のコン
   デンサを充電するパルス電流の正から負または負
   から正に変る期間を除く期間において行うように
   したことを特徴とする多点データ測定装置用入力
   部。