KR200417455Y1 - 저항 계측 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 정전류 회로를 이용하여 도선저항에 의한 오차를 방지하고, 저항 계측에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있는 저항계측 장치에 관한 것으로, 저항값을 측정하기 위한 저항체의 양단에 병렬로 연결된 정전류원과; 상기 정전류원의 출력단을 입력으로 하는 제1증폭기와; 일측이 상기 정전류원의 출력단과 연결된 상기 저항체의 다른 일측을 입력으로 하는 제2증폭기를 포함하여 구성함으로써, 온도에 따른 저항체의 저항값을 구하는 연산식을 간단하게 하여 컨버젼 시간을 줄일 수 있으며 저항체에 흐르는 전류의 변화가 발생하지 않고, 저항체의 저항 변화에 비례한 출력 전압을 얻을 수 있기에 제품에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

저항 계측 장치{A RESISTOR MEASURING APPARATUS}

도1은 종래 정전압원을 이용한 저항 계측 장치에 대한 일 실시예 구성도.

도2는 본 고안에 따른 정전류원을 이용한 저항 계측 장치에 대한 일 실시예 구성도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

30:도선저항 40:저항체

50:정전류원 60:제1증폭기

70:제2증폭기

본 고안은 저항계측 장치에 관한 것으로, 특히 정전류 회로를 이용하여 도선저항에 의한 오차를 방지하고, 저항 계측에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있는 저항계측 장치에 관한 것이다.

일반적으로 온도는 측온 저항체 및 열전쌍을 이용하여 측정하고, 2선식, 3선식, 4선식이 사용되며, 그 중에서도 3선식이 가장 많이 사용되고 있다.

도1은 종래 온도를 측정하기 위한 3선식의 저항계측 장치에 대한 일 실시예 구성을 보인 것으로, 도시한 바와 같이 정전압원(10)과, 기준저항(20)과, 도선저항(30)과, 저항체(Rth)(40)로 구성된다.

상기 저항체(40)의 양단은 동일한 저항값을 갖는 기준 저항(20)과 각각의 도선을 통해 연결되고, 저항체(40)와 정전압원(10)의 일측 또한 하나의 도선을 통해 각각 연결된다.

상기 기준 저항(20)은 각각의 도선과 정전압원의 서로 다른 일측이 연결되어 각 도선에 소정의 전류를 생성하고, 그 생성된 전류 및 기준 저항을 통한 전압(Va, Vb) 및 정전압원(10)의 전압을 이용하여 저항체인 Rth(40)의 저항값을 측정한다.

그럼, 도1에 도시한 종래 저항 계측 장치를 이용한 저항 계측 방법을 설명하면 다음과 같다.

상기 도선저항 Ra에 흐르는 전류 Ia와 도선저항 Rb에 흐르는 전류 Ib와 도선저항 Rc에 흐르는 전류 Ic는 수학식1로 표현된다.

상기 기준저항 r과 도선저항 Ra, Rb 사이에 걸리는 전압 Va와 Vb는 수학식2로 표현된다.

여기서, 상기 각 도선저항인 Ra, Rb, Rc가 동일한 저항값을 갖는 저항 R이라 가정하면 전압 Va와 Vb는 수학식3으로 표현된다.

상기 수학식3에 의해 R_th를 구할 수 있는데, R_th는 수학식4로 표현된다.

상기와 같은 과정을 통해 저항체(40)인 R_th의 값을 구할 수 있는데, 종래 정전압원(10)을 이용한 저항체 측정 방법은 컨버젼 시간이 길기 때문에 전체 스캔 시간이 길어지고, 노이즈 환경에 열약한 단점이 있다.

또한, 종래 정전압원을 이용한 저항 계측 방법은 수학식4에서 알 수 있듯이, 저항 계측 연산식이 복잡하고, 저항체에 흐르는 전류가 가변하기 때문에 저항체의 저항 변화에 비례한 출력 전압이 얻어지지 않는 단점이 있다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 정전류원과 증폭기를 이용하여 저항체의 저항값을 구하는 연산식을 간단하게 하고, 컨버젼 시간을 줄일 수 있으며 신뢰성을 향상시킬 수 있는 저항계측 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적들 달성하기 위한 본 고안은 저항값을 측정하기 위한 저항체의 양단에 병렬로 연결된 정전류원과; 상기 정전류원의 출력단을 입력으로 하는 제1증폭기와; 일측이 상기 정전류원의 출력단과 연결된 상기 저항체의 다른 일측을 입력으로 하는 제2증폭기를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 증폭기는 연산 증폭기인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 정전류원과 저항체 사이를 연결하는 도선과 상기 저항체와 제2증폭기를 연결하는 도선이 갖는 도선 저항은 동일한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안에 대한 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 설명한다.

우선 본 고안을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 하기의 설명에서 구체적인 처리흐름과 같은 많은 특정 상세들은 본 고안의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있으나 여기에 국한되는 것은 아니며, 이들 특정 상세들 없이 본 고안이 실시될 수 있다는 것은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

본 고안은 정전류원과 증폭기를 이용한 저항체의 저항값을 연산하여 종래 정전압원을 이용한 저항체의 저항값 연산에 비해 컨버젼 시간을 반으로 줄이고, 장치의 신뢰성을 향상시키는 것을 그 요지로 한다.

상기 증폭기는 연산 증폭기를 사용하는데, 입력 임피던스가 무한히 크기 때문에 증폭기로 입력되는 전류를 '0'으로 가정할 수 있다.

상기 증폭기는 두 개를 사용하는데, 두 개의 도선을 통해 저항체와 병렬 연결된 정전류원의 출력단을 입력으로 하는 증폭기(이하, '제1증폭기'라 칭함)와 하나의 도선을 통해 상기 저항체와 연결되는 증폭기(이하, '제2증폭기'라 칭함)를 사용한다.

상기 저항체와 정전류원 그리고 증폭기를 연결시키는 도선들은 모두 동일한 도선저항을 갖는다고 가정한다.

도2는 본 고안에 따른 저항 계측 장치에 대한 일 실시예 구성을 보인 것으로, 도시한 바와 같이 정전류원(50)과 증폭기(60, 70)가 포함되어 구성된 것을 알 수 있다.

상기 정전류원(50)은 온도에 따라 저항값이 변화하는 저항체(40)와 두 개의 도선을 통해 병렬로 연결되고, 상기 정전류원(50)의 출력단과 제1증폭기(60)가 연결되는데, 상기 제1증폭기(60)의 입력 임피던스는 무한대이기 때문에 제1증폭기(60)로 입력되는 전류 Id는 '0'으로 볼 수 있다.

도선저항 Rb를 갖는 도선과 연결된 상기 저항체(40)의 일측은 도선저항 Rc를 갖는 도선을 통해 제2증폭기(70)와 연결되고, 제2증폭기(70)로 입력되는 전류 Ic 또한 제2증폭기(70)의 입력 임피던스가 무한대이기 때문에 전류 Ic를 '0'으로 볼 수 있다.

상기 전류 Ic와 Id가 '0'이기 때문에 도선 저항이 Ra와 Rb인 두 도선에 흐르는 전류 Ia와 Ib는 정전류원의 전류인 I가 동일하게 흐르게 된다.

즉, Ia=Ib=I가 되고, Ic=Id=0이 되어 저항체 Rth에 흐르는 전류는 I이고, 전압은 V가 되어 옴에 법칙에 의한 수식인 V=IR을 이용하여 V=Rth×I가 된다. 물론, 상기 V=Rth×I는 도선저항인 Ra와 Rb가 같고, 도선저항 Rc에 의한 열손실이 없어야 하고, 이러한 사항들은 제품 생산 업체에서 제품 설계 시 충분히 고려하여 설계할 수 있기 때문에 문제가 되지 않으며 이는 동종 업계에 종사하는 사람이면 당업자면 누구나 알 수 있는 기술 사항이다.

따라서, 본 고안에 의한 저항 계측 장치는 정전류원(50)의 전류 I와 저항체(40) Rth 그리고 제1증폭기(60)와 제2증폭기(70)에서 출력된 두 전압차인 V를 이용한 옴의 법칙을 이용하여 저항체(40) Rth 값을 구할 수 있기 때문에 연산식이 아주 간단해지고, 저항값을 계산하는 시간이 빨라진다.

또한, 저항체(40)에 흐르는 전류가 정전류원(50)의 전류 I로 일정하여 전류의 변화가 발생하지 않고, 저항체의 온도에 따른 저항 변화에 비례한 출력 전압을 얻을 수 있기 때문에 제품에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

즉, 정전류원을 사용하고, 입력 임피던스가 무한대인 연산 증폭기를 제1증폭기와 제2증폭기로 사용하며 상기 연산 증폭기의 입력단으로 입력되는 전류가 '0'이기 때문에 저항체인 Rth에 흐르는 전류는 정전류원의 전류 I로 항상 일정하게 되어 온도 변화에 따라 저항체의 저항값을 정전류원의 전류 I와 상기 제1증폭기 및 제2증폭기의 출력 전압차인 V를 이용하여 간단하게 구할 수 있다.

상기에서 상세히 설명한 바와 같이 본 고안은 정전류원과 증폭기를 이용함으로써, 온도에 따른 저항체의 저항값을 구하는 연산식을 간단하게 하여 컨버젼 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 고안은 정전류원을 이용하기 때문에 저항체에 흐르는 전류의 변화가 발생하지 않고, 저항체의 저항 변화에 비례한 출력 전압을 얻을 수 있기에 제품에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 저항값을 측정하기 위한 저항체의 양단에 병렬로 연결된 정전류원과;

   상기 정전류원의 출력단을 입력으로 하는 제1증폭기와;

   일측이 상기 정전류원의 출력단과 연결된 상기 저항체의 다른 일측을 입력으로 하는 제2증폭기를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 저항 계측 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 증폭기는 연산 증폭기인 것을 특징으로 하는 저항 계측 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 정전류원과 저항체 사이를 연결하는 도선과 상기 저항체와 제2증폭기를 연결하는 도선이 갖는 도선 저항은 동일한 것을 특징으로 하는 저항 계측 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 저항 계측 장치는 세 개의 도선을 갖는 것을 특징으로 하는 저항 계측 장치.

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