KR101982118B1 - 저항기의 값을 측정하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

저항기의 값을 측정하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제 1 시정수(τR) 및 제 1 커패시터(CR) 및 상기 제 1 커패시터에 병렬로 연결되는 추가적인 저항기(RR)를 갖는 제 1 RC 엘리먼트, 제 2 시정수(τL) 및 제 2 커패시터(CL) 및 상기 제 2 커패시터에 병렬로 연결되는 측정될 저항기(RL)를 갖는 제 2 RC 엘리먼트, 제 1 및 제 2 커패시터들(CR, CL)에 연결되어 상기 제 1 및 제 2 커패시터들(CR, CL)을 제 1 및 제 2 전압(VR, VL)까지 충전하도록 설계된 평가 회로(Control)를 가지고, 상기 평가회로는 오직 추가적인 저항기(RR) 또는 측정될 저항기(RL)만을 통해 방전을 시작하고, 커패시터들(CR, CL)의 방전의 시작으로부터 커패시터들(CR, CL)에 걸친 전압들(VR, VL)이 같은 시점(instant)까지 경과하는 시간을 측정하고, 그리고 상기 값들로부터 저항기(RL)의 값을 결정하되, 제 1 시정수(τR)가 제 2 시정수(τL)보다 더 큰 경우에, 제 1 전압(VR)이 제 2 전압(VL)보다 더 작고, 그리고 그 반대도 성립하는, 저항기(RL)의 값을 측정하기 위한 장치에 관한 것이다.

Description

저항기의 값을 측정하기 위한 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR MEASURING THE VALUE OF A RESISTOR}
본 발명은 저항기의 값을 측정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
저항기의 값은 종종 예를 들어 가열 엘리먼트의 온도의 척도(measure) 역할을 한다. 따라서, 레지스턴스는 온도를 결정하기 위해 측정될 필요가 있다. 원칙적으로 이것이 저항기에 걸친 전압 강하 및 상기 저항기를 통해 흐르는 전류의 몫(quotient)에 의해 얻어질 수 있다고 할지라도, 특정 분로 저항기(shunt resistor)가 전류 측정을 위해 통상 요구되기 때문에 이것은 복잡하고 고비용이 든다. 그러나, 분로의 값은 전력 손실의 이유로 상한을 가지며, 분로의 물리적 크기는 상기 값을 아래쪽으로 제한한다. 전류 측정 회로는 정확성의 측면에서 상응하게 양보하면서(with corresponding concessions) 상응하게 민감한 방식으로 설계되어야 한다. 또한, 큰 저항기들은 납땜 접합에 대하여 더 낮은 신뢰성을 가지는 경향이 있다. 배터리 전압을 연결 및 분리함으로써 전원의 공급이 제어되는 고정된 접지 연결을 갖는 부하들의 경우, 분로(shunt)는 부하의 배터리 측상에 있어야만 하고 배터리-기준 전류-측정 신호(battery-referenced current-measuring signal)는 복잡한 방식으로 접지-기준 신호로 변환되어야만 추가적으로 처리될 수 있다.
따라서 본 발명의 목적은 상기 단점들을 방지하는 저항기의 값을 측정하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은 제 1 항에 청구된 장치 및 제 4 항에 청구된 방법에 의해 달성된다. 유리한 개선사항들이 종속항들에서 주어진다.
상기 목적은 저항기 값을 측정하기 위한 장치에 의해 달성되고, 이러한 장치는 제 1 시정수를 갖는 제 1 RC 엘리먼트를 가지는데, 상기 제 1 RC 엘리먼트는 제 1 커패시터 및 상기 제 1 커패시터와 병렬로 연결되는 추가적인 저항기로부터 형성된다. 또한, 상기 장치는 제 2 시정수를 갖는 제 2 RC 엘리먼트를 가지는데, 상기 제 2 RC 엘리먼트는 제 2 커패시터 및 상기 제 2 커패시터와 병렬로 연결되는 측정될 저항기로부터 상응하게 형성된다. 커패서터들은 평가회로에 의해 상이한 전압들로 충전되고, 여기서 제 1 전압이 제 2 전압보다 작은 경우 제 1 시정수는 제 2 시정수보다 크고, 그리고 그 반대도 성립한다. 적절한 스위칭 수단이 특정 시점(instant)에서 커패시터들이 이에 할당된 저항기들을 통해 오직 방전될 수 있는 것을 보장한다면, 두 개의 커패시터들에 걸친 전압들이 같은 특정 시점이 존재하게 된다. 이 시점은 검출될 수 있다. 측정될 저항기의 값은 이러한 시점 및 2개의 커패시터의 값들 및 추가적인 저항기의 값, 및 또한 상기 커패시터들이 충전되는 2개의 전압들의 비를 아는 것으로부터 계산될 수 있다.
발명은 첨부된 도면을 참조하여 전형적인 실시예에 기초하여 이하에서 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 기본도이고, 그리고
도 2는 개의 커패시터들에 걸친 전압들의 프로파일도이다.
도 1에 따르면, 제 1 RC 엘리먼트는 제 1 커패시터(CR) 및 제 1 커패시터(CR)와 병렬로 연결되어 있는 추가적인 저항기(RR)로부터 형성된다. 제 2 RC 엘리먼트는 제 2 커패시터(CL) 및 측정될 저항기(RL)로부터 형성된다. 2개의 커패시터(CR, CL)는 전압원(VQ)과 연결되며, 제 1 스위치(SW1)의 작동에 의해, 특정 전압까지 충전된다. 이 경우에서 상기 전압의 값은 중요하지 않고 오히려 제1 커패시터(CR)에 걸친 제 1 전압(VR) 대 제 2 커패시터(CL)에 걸친 제 2 전압(VL)의 비만이 중요하다. 이것은 전압원의 전압(VQ)을 인자(K)로 나누는 회로를 나타내는 전압 분배기 기호 1/K로 표시된다. 이것은 저항기들을 갖는 간단한 전압 분배기에 의해 실현될 수 있으나, 이것은 또한 더 복잡한 설계일 수 있다.
전압 분배기(1/K)는 커패시터들(CR, CL)이 방전하고 있는 경우 어떠한 전류도 전압 분배기(1/K)를 통해 흐를 수 없고, 단지 오히려 커패시터들(CR, CL)이 이들에 각각 할당된 저항기(RR, RL)를 통해서만 방전될 수 있도록 구성된다. 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 이것은 전압 분배기(1/K)의 입력 및 출력에서, 평가 회로(Control)에 의해 제어될 수 있는 해당 스위치(SWR, SWL)에 의해 달성될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 시점(tOFF)에서 스위치들(SW, SWR, SWL)이 평가 회로(Control)에 의해 개방되고, 이는 커패시터들(CR, CL)과 전압 분배기(1/K) 사이의 연결이 또한 중단되는 것을 보장하여서, 그 결과 커패시터들이 2개의 RC 엘리먼트들에서 이들에 할당된 저항기들(RR, RL)을 통해서만 방전될 수 있다.
커패시터들에 걸친 전압들(VR 및 VL)은 평가 회로(Control)에 공급되며, 예를 들어 도 2에 도시된 프로파일을 갖는다. 시점(tOFF)에서의 스위치-오프 작동 후에, 시점(T0)에서, 2개의 전압(VR 및 VL)은 동일한 값을 가지며, 이것은 평가 회로(Control)에 의해 검출된다. 평가 회로(Control)는 시구간(T0)를 기록하기 위해 크로노미터 장치(chronometric device)를 갖는다. 다음의 공식에 따라, 저항(RL)의 값은 알려진 값들인 제 1 커패시터(CR), 추가적인 저항기(RR), 제 2 커패시터(CL), 결정된 시구간(T0) 및 상기 2개의 커패시터들이 초기에 충전되었던 2개의 전압들(VR 및 VL)의 비(1/K)로부터 결정될 수 있다:
Figure 112013024608086-pat00001
.
본 발명에 따른 장치와 본 발명에 따른 방법에 의해서 분기(shunt), 연산 증폭기, 및 피드백 네트워크로 구성되는 복잡하고 고가인 증폭기 회로를 사용하여 간접적으로 전류를 측정하는 것이 생략될 수 있다. 마찬가지로, 저항기에 걸친 전압의 정량적 결정이 필요하지 않다. 이 경우에서 측정 결과는 전압원(VQ)에 의해 인가될 전압과 독립적일 뿐만 아니라 폐쇄된 스위치들(SW, SWR, SWL)의 잔류 저항과 독립적인데, 상기 스위치들(SW, SWR, SWL)은 통상 스위치-온 저항기들이 온도 및 전류에 크게 의존하는 트랜지스터들에 의해 실현된다.

Claims (5)

  1. 제 1 시정수(τR)를 갖는 제 1 RC 엘리먼트로서, 제 1 커패시터(CR) 및 상기 제 1 커패시터에 병렬로 연결되는 추가적인 저항기(RR)를 갖는 제 1 RC 엘리먼트,
    제 2 시정수(τL)를 갖는 제 2 RC 엘리먼트로서, 제 2 커패시터(CL) 및 상기 제 2 커패시터에 병렬로 연결되는 측정될 저항기(RL)를 갖는 제 2 RC 엘리먼트,
    제 1 및 제 2 커패시터들(CR, CL)에 연결되어 상기 제 1 및 제 2 커패시터들(CR, CL)을 각각 제 1 및 제 2 전압(VR, VL)까지 충전하도록 설계된 평가 회로(Control)를 가지고,
    상기 평가회로는 오직 추가적인 저항기(RR) 또는 측정될 저항기(RL)만을 통해 방전을 시작하고, 커패시터들(CR, CL)의 방전의 시작으로부터 커패시터들(CR, CL)에 걸친 전압들(VR, VL)이 같아지는 시점까지 경과하는 시간을 측정하고, 그리고 상기 제 1 및 제 2 커패시터들(CR, CL)의 값, 상기 추가적인 저항기(RR)의 값, 상기 제 1 전압(VR) 대 상기 제 2 전압(VL)의 비, 및 측정된 시간으로부터 저항기(RL)의 값을 결정하되, 제 1 시정수(τR)가 제 2 시정수(τL)보다 더 큰 경우에, 제 1 전압(VR)이 제 2 전압(VL)보다 더 작고, 그리고 그 반대도 성립하는,
    저항기(RL)의 값을 측정하기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 커패시터와 상기 제 2 커패시터 사이에 전압 분배기(1/K)가 배열되고, 그리고
    상기 평가 회로(Control)가 커패시터들(CR, CL)을 충전하기 위한 전압원(VQ)을 가지며, 그리고 커패시터들(CR, CL) 중 하나를 제어가능한 제 1 스위치(SW)를 통해 전압원(VQ)에 연결하고 그리고 커패시터들(CR, CL) 중 나머지 하나를 제 1 스위치(SW) 및 전압 분배기(1/K)를 통해 연결하도록 설계되고,
    상기 커패시터들(CR, CL)이 방전되고 있을 때 전압 분배기(1/K)가 어떠한 전류도 인출하지 않도록 설계되는,
    저항기(RL)의 값을 측정하기 위한 장치
  3. 제 2 항에 있어서,
    각각의 스위치(SWR, SWL)가 전압 분배기(1/K)의 입력 및 출력에 배열되고, 그리고 평가 회로(Control)가 방전 프로세스 동안 스위치들을 개방하도록 설계되는,
    저항기(RL)의 값을 측정하기 위한 장치.
  4. 제 1 커패시터(CR) 및 추가적인 저항기(RR)로부터 형성되고 그리고 제 1 시정수(τR)를 갖는 제 1 RC 엘리먼트의 제 1 캐퍼시터(CR)가 제 1 전압(VR)까지 충전되고, 그리고
    제 2 커패시터(CL) 및 저항기(RL)로부터 형성되고 그리고 제 2 시정수(τL)를 갖는 제 2 RC 엘리먼트의 제 2 커패시터(CL)가 제 2 전압(VL)까지 충전되고,
    제 1 시정수(τR)가 제 2 시정수(τL)보다 더 큰 경우에, 제 1 전압(VR)이 제 2 전압(VL)보다 더 작고, 그리고 그 반대도 성립하며, 그리고 제 1 전압(VR) 대 제 2 전압(VL)의 비가 1/K이고
    평가 회로(Control)가 커패시터들(CR, CL)의 방전을 시작하고, 커패시터들(CR, CL)의 방전의 시작으로부터 상기 커패시터들에 걸친 전압들(VR, VL)이 같아지는 시점까지 경과하는 시간을 측정하고, 그리고, 제 1 및 제 2 커패시터들(CR, CL)의 값들, 상기 추가적인 저항기(RR)의 값, 상기 제 1 및 제 2 전압들의 비(1/K) 및 측정된 시간(T0)으로부터 저항기(RL)의 값을 결정하는,
    저항기(RL)의 값을 측정하기 위한 방법.
  5. 제 4항에 있어서 상기 평가 회로(Control)가 공식
    .
    Figure 112013024608086-pat00002

    에 따라 저항기(RL)의 값을 결정하는,
    저항기(RL)의 값을 측정하기 위한 방법.
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