(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物の両端に定電流源から２個の電流端子を介して電流を供給するとともに、被測定物に流れる電流による電圧降下を２個の電圧端子を介して電圧計で測定するようにした４線式抵抗測定方法において、
上記定電流源から被測定物に電流を供給せず、かつ電流端子を互いに短絡した状態で、接触検出用電流を一方の電圧端子、被測定物および他方の電圧端子を介して接地部に流すとともに、一方の電圧端子、一方の電流端子、他方の電流端子および他方の電圧端子を介して接地部に流す第１のステップと、
上記接触検出用電流を流した状態で、電圧端子の電位を検出する第２のステップと、
上記接触検出用電流を流さず、かつ電流端子を短絡しない状態で、定電流源から電流端子を介して被測定物に定電流を供給する第３のステップと、
上記定電流源から被測定物に電流を供給した状態で、電圧端子に現れる電圧降下を電圧計により測定する第４のステップと、
上記第２のステップで検出された電圧端子の電位と、第４のステップで測定された電圧降下とから、上記端子と被測定物との接触検出を行う第５のステップと、を含むことを特徴とする４線式抵抗測定方法。
【請求項２】
被測定物の両端に電流を供給する２個の電流端子と、被測定物に流れる電流による電圧降下を測定する２個の電圧端子と、電圧端子に接続された電圧計と、電流端子に定電流を供給する定電流源とを備えた４線式抵抗測定装置において、
電圧端子と第１のスイッチ手段を介して接続された接触検出用電源と、
接触検出用電源の電流を第１のスイッチ手段を介して被測定物に流すことにより、被測定物に現れる電位変化から上記端子と被測定物との接続状況を検出する接触検出回路と、
定電流源と電流端子との間に設けられ、第１のスイッチ手段が開いた時、定電流源と電流端子とを導通させる第２のスイッチ手段と、
上記第２のスイッチ手段が定電流源と電流端子との導通を遮断する側へ切り換えられた時、電流端子どうしを短絡させる短絡回路とを備え、
上記電圧計の測定値と接触検出回路の出力とから上記端子と被測定物との接触検出を行うことを特徴とする４線式抵抗測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は４線式抵抗測定方法および装置、特に測定端子の未接続や測定リード線の断線などによって発生しうる誤測定を防止する方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、４線式抵抗測定装置は、被測定物の両端に電流を供給する２個の電流端子と、被測定物に流れる電流による電圧降下を測定する２個の電圧端子と、電圧端子に接続された電圧計と、電流端子に定電流を供給する定電流源とを備えた構成となっている。
【０００３】
このような４線式抵抗測定装置で低抵抗の被測定物の抵抗値を測定する場合、電圧端子が被測定物に対し片側または両側とも未接続であると、電圧計の入力インピーダンスが大きいため、測定回路の前回の測定電圧がチャージされた状態となり、その電圧を測定することになる。この時の電圧値は、測定タイミングや測定する抵抗値、使用する測定機器などの条件によって一定ではなく、測定した電圧が良品範囲内の値となる可能性がある。このため、もし不良品の測定時に端子の未接続が発生した場合、良品であると誤判定する恐れがある。
【０００４】
この問題を回避するため、特開平６−１２３５７１号公報に開示されているように、測定端子と被測定物との接触検出を行う装置が提案されている。この装置は、電流端子の一方を基準として、電圧端子の電位を計測するだけでなく、電流端子の他方の電位も計測し、４個の端子の２個ずつの端子の接続を調べることにより、どの端子が未接続であるかを判定している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記測定装置の場合、電圧端子側に直列にスイッチが挿入されている点が問題である。即ち、被測定物の抵抗値が小さい場合には、測定電圧も微小になるため、スイッチの接点で発生する熱起電力による誤差が無視できなくなり、測定誤差の原因となるからである。
また、被測定物と測定端子の接触検出を行うため、３回の検出動作が必要であるため、検出時間がかかるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、スイッチ接点で発生する熱起電力による誤差を少なくでき、かつ高速に接触検出を行うことができる４線式抵抗測定方法および装置を提供することにある。
また、他の目的は、端子の接触不良だけでなく、被測定物の断線不良なども検出できる４線式抵抗測定方法および装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、被測定物の両端に定電流源から２個の電流端子を介して電流を供給するとともに、被測定物に流れる電流による電圧降下を２個の電圧端子を介して電圧計で測定するようにした４線式抵抗測定方法において、上記定電流源から被測定物に電流を供給せず、かつ電流端子を互いに短絡した状態で、接触検出用電流を一方の電圧端子、被測定物および他方の電圧端子を介して接地部に流すとともに、一方の電圧端子、一方の電流端子、他方の電流端子および他方の電圧端子を介して接地部に流す第１のステップと、上記接触検出用電流を流した状態で、電圧端子の電位を検出する第２のステップと、上記接触検出用電流を流さず、かつ電流端子を短絡しない状態で、定電流源から電流端子を介して被測定物に定電流を供給する第３のステップと、上記定電流源から被測定物に電流を供給した状態で、電圧端子に現れる電圧降下を電圧計により測定する第４のステップと、上記第２のステップで検出された電圧端子の電位と、第４のステップで測定された電圧降下とから、上記端子と被測定物との接触検出を行う第５のステップと、を含むものである。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、被測定物の両端に電流を供給する２個の電流端子と、被測定物に流れる電流による電圧降下を測定する２個の電圧端子と、電圧端子に接続された電圧計と、電流端子に定電流を供給する定電流源とを備えた４線式抵抗測定装置において、電圧端子と第１のスイッチ手段を介して接続された接触検出用電源と、接触検出用電源の電流を第１のスイッチ手段を介して被測定物に流すことにより、被測定物に現れる電位変化から上記端子と被測定物との接続状況を検出する接触検出回路と、定電流源と電流端子との間に設けられ、第１のスイッチ手段が開いた時、定電流源と電流端子とを導通させる第２のスイッチ手段と、上記第２のスイッチ手段が定電流源と電流端子との導通を遮断する側へ切り換えられた時、電流端子どうしを短絡させる短絡回路とを備え、上記電圧計の測定値と接触検出回路の出力とから上記端子と被測定物との接触検出を行うものである。
【０００９】
まず、第１スイッチ手段をＯＮし、第２スイッチ手段によって定電流源と電流端子との導通を遮断する。これによって、接触検出用電源の電流が被測定物を介して接地部へと流れる。この時、接触検出回路が被測定物に現れる電位変化を検出し、その出力によって第１段階の検出を行う。すなわち、検出出力がＬレベルの時には電圧端子が被測定物と正常に接続されていることを意味し、Ｈレベルの時には電圧端子の何れかが被測定物と未接続、あるいは接続用リード線が断線していることを意味する。
【００１０】
次に、第１スイッチ手段をＯＦＦし、第２スイッチ手段によって定電流源と電流端子とを接続する。これにより、被測定物には定電流が流れ、その電圧降下を電圧端子を介して電圧計で測定することにより、第２段階の検出を行う。第１段階の検出値がＬレベルであって、しかも第２段階の測定値が所定範囲内にあれば、すべての端子が被測定物に対し正常に接触していることを意味する。一方、測定値が０ボルトの時には、電流端子の何れかに未接続が発生していることになる。
このように、第１段階と第２段階の検出が共に正常である場合には、第２段階で測定した電圧値と定電流源の電流値とから被測定物の抵抗値を求めることができる。
【００１１】
ところで、被測定物の断線不良時などのように被測定物の抵抗値が接触検出用抵抗より大きい場合、全ての端子が正常に接触していても、第１段階の接触検出がＨレベルとなり、正確な接触検出ができない。そのため、本発明では、第２のスイッチ手段が定電流源と電流端子との導通を遮断した時、両方の電流端子間を短絡させる短絡回路を設けてある。この短絡回路によって、端子が正常に接触しておれば、接触検出回路の出力は必ずＬレベルとなり、接触の誤判定を防止できる。
このように、短絡回路を設けることにより、端子の接続不良だけでなく、被測定物自身の不良も判定できる。
【００１２】
本発明におけるスイッチ手段は、リレーで構成してもよく、あるいは半導体回路で構成してもよい。
また、接触検出回路としては、接触検出用電源の電流を被測定物に流した時に現れる電位変化を検出するものであればよく、ＴＴＬなどのロジックＩＣや増幅回路などの公知の回路を用いることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明にかかる４線式抵抗測定装置の一例を示す。
図において、Ｒｘは被測定物、Ｌ１，Ｌ４は電流端子、Ｌ２，Ｌ３は電圧端子である。また、１は一定の直流電流Ｉを供給する定電流源、２は入力インピーダンスが大きい電圧計、３は接触検出回路、４は５ボルト程度の接触検出用直流電源である。
【００１４】
上記端子Ｌ１〜Ｌ４は自動測定選別機上に取り付けられており、被測定物Ｒｘが自動測定選別機の測定位置へ搬送されてくると、被測定物Ｒｘの一端側に端子Ｌ１，Ｌ２が、他端側に端子Ｌ３，Ｌ４が押し付けられる。
【００１５】
接触検出回路３は、接触検出用電源４の電流制限抵抗を兼ねる検出用抵抗Ｒｓを備えており、この抵抗Ｒｓと被測定物Ｒｘとの分圧から、端子Ｌ１〜Ｌ４と被測定物Ｒｘとの接続状況を検出する。検出用抵抗Ｒｓの抵抗値は、被測定物Ｒｘよりかなり大きい値に設定されている。この回路３には、リレー６，７のチャタリングノイズ除去用フィルタ回路を構成する抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ１と、フィルタ回路の出力から接検出力を得る検出器５とが設けられている。この検出器５としては、例えばＴＴＬなどのロジックＩＣを用いることができる。
【００１６】
電圧計２の両端はそれぞれ電圧端子Ｌ２，Ｌ３と接続されており、電圧計２と電圧端子Ｌ２とを結ぶ電路の中間に、上記接触検出用電源４が検出用抵抗Ｒｓを介して接続されている。そして、この接続点と検出用抵抗Ｒｓとの間には、第１リレー６の一方のスイッチ６ａが接続されている。また、電圧計２と電圧端子Ｌ３とを結ぶ電路の中間点は、第１リレー６の他方のスイッチ６ｂを介して接地されている。第１リレー６のスイッチ６ａ，６ｂは同期して切り換わり、一方のスイッチ６ａが開いている時、他方のスイッチ６ｂも開いており、スイッチ６ａが閉じると同時にスイッチ６ｂも閉じる。
【００１７】
定電流源１の一端と電流端子Ｌ１との間を結ぶ電路には第２リレー７の一方のスイッチ７ａが接続され、定電流源１の他端と電流端子Ｌ４との間を結ぶ電路には第２リレー７の他方のスイッチ７ｂが接続されている。第２リレー７のスイッチ７ａ，７ｂも同期して切り換わり、一方のスイッチ７ａが▲１▼側にあるとき、スイッチ７ｂも▲１▼側にあり、スイッチ７ａが▲２▼側に切り換わると、スイッチ７ｂも▲２▼側に同時に切り換わる。
なお、第２リレー７の▲２▼側接点同士は、短絡回路８によって相互に接続されている。
【００１８】
なお、第１リレー６と第２リレー７は同時または相前後して切り換わるものであり、両者は同期している。これらリレー６，７の切り換えは、被測定物Ｒｘへの端子Ｌ１〜Ｌ４の接離動作、接触検出回路３の出力の読み込み、電圧計２の読み込みと共に、図示しないコントローラによって制御される。この実施例では、例えば数ミリ秒〜数十ミリ秒単位で高速に切り換え制御される。
【００１９】
ここで、上記構成の４線式抵抗測定装置の動作を図２にしたがって説明する。まず、第１リレー６のスイッチ６ａ，６ｂをＯＮすると同時に、第２リレー７のスイッチ７ａ，７ｂを2)側へ切り換える。このとき、電圧計２のインピーダンスが非常に大きいので、接触検出用電源４の電流は検出用抵抗Ｒｓ、電圧端子Ｌ２，Ｌ３および被測定物Ｒｘをへて接地部へ流れるとともに、検出用抵抗Ｒｓ、電圧端子Ｌ２，Ｌ３、電流端子Ｌ１，Ｌ４および短絡回路８をへて接地部へ流れる。その結果、検出用抵抗Ｒｓと各々の電流ループ内の抵抗を並列接続した抵抗値との分圧に相当する電圧レベルが接触検出回路３より得られる。
【００２０】
接触検出回路３の出力がＬレベルの場合には、電圧端子Ｌ２，Ｌ３が被測定物Ｒｘに対し正常に接触していることを意味する。逆に、電圧レベルがＨの場合には、電流端子Ｌ１，Ｌ４、電圧端子Ｌ２，Ｌ３が被測定物Ｒｘに対し未接続であるか、あるいはリード線が断線していることを意味する。
なお、被測定物Ｒｘの抵抗値が検出用抵抗Ｒｓより大きい場合には、電圧端子Ｌ２，Ｌ３が接続していても電流端子Ｌ１，Ｌ４が未接続であれば、電圧レベルはＨとなる。
【００２１】
接触検出回路３が検出結果を読み込んだ後、第１リレー６のスイッチ６ａ，６ｂをＯＦＦすると同時に、第２リレー７のスイッチ７ａ，７ｂを▲１▼側へ切り換える。これにより、定電流源１の電流Ｉが電流端子Ｌ１，Ｌ４を介して被測定物Ｒｘに流れ、その電流による電圧降下が電圧端子Ｌ２，Ｌ３に現れる。これを電圧計２で測定する。
【００２２】
次に、上記接触検出回路３の接検出力がＬレベルであるか否かを判定し、Ｈレベルの場合には接続不良であるので、ＮＧとし、再度測定を行う。また、Ｌレベルの場合には、続いて測定された電圧値Ｖが０ボルトか、所定範囲内か、あるいはリミット電圧かを判定する。測定値Ｖ＝０であれば接続不良（ＮＧ）と判定し、測定をやり直す。一方、測定値Ｖが所定の範囲内にあれば、端子の接続が正常でかつ被測定物Ｒｘが良品（Ｇ）であると判定し、過大であれば、被測定物Ｒｘが不良品（ＮＧ）であると判定する。
端子の接続が正常でかつ被測定物Ｒｘが良品（Ｇ）であると判定された場合、測定された電圧Ｖと定電流源１の電流値Ｉとから、次式により被測定物Ｒｘの抵抗値を演算する。
Ｒｘ＝Ｖ／Ｉ
【００２３】
図３は各条件による接触判定結果を表にしたものである。
図３において、接続状態の○は接続、×は未接続を示す。また、接検出力のＬ，Ｈは接触検出回路３の検出結果のレベルを示す。測定値のＧは正常範囲の電圧値、０は０ボルト、−は不定を示す。
総合とは、接検出力と測定値の結果とから、最終的に得られる判定結果であり、Ｇは良品、ＮＧは不良を示す。したがって、図３のうち、Ｎｏ１のみ良品であり、その他の場合は何れかの端子が未接続、あるいは被測定物自身に不良があることを意味する。
【００２４】
電圧端子Ｌ２，Ｌ３が接続しており、電流端子Ｌ１，Ｌ４が未接続の場合（図３のＮｏ２，９，１０の場合）、Ｒｘが小さいと接検結果はＬとなるが、測定電圧は０ボルトとなり、総合での結果はＮＧとなる。
図３には図示していないが、被測定物の断線不良時は「Ｒｘが大きい場合」になり、端子Ｌ１〜Ｌ４の全てが接続しているとき、接検結果はＬとなる。しかし、被測定物に印加電流が流れず、測定電圧は定電流源１のリミット電圧となるので、総合判定はＮＧとなる。
【００２５】
本発明は図１に記載の回路に限定されるものではない。
例えば、図１の場合には、接触検出回路３が被測定物Ｒｘより上流側の電圧レベルを検出するようにしたが、これに限らず、下流側の電圧レベルを検出するようにしてもよい。また、接触検出用電源の電流が微小値に制限されている場合には、検出用抵抗を省略することもできる。
さらに、図１では、第１スイッチ手段として２個のスイッチ６ａ，６ｂを設け、電圧端子Ｌ３を第２スイッチ６ｂを介して接地するようにしたが、これは電圧計２の回路にチャージされた前回の測定電圧を確実に消去するためであり、他の回路で構成することも可能である。したがって、第１スイッチ手段を１個のスイッチ６ａで構成することも可能である。
加えて、第２スイッチ手段として２個のスイッチ７ａ，７ｂを設けたが、これも一方のスイッチを省略することが可能である。
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、電圧計の測定値と接触検出回路の出力とによって端子と被測定物との接触検出を行うようにしたので、端子の未接続やリード線の断線があっても、正確に接触検出を行うことができ、しかも端子の接触検出に加えて被測定物の良否判定も行うことができる。
また、熱起電力による誤差の原因となるスイッチを電圧測定側の経路に直列に入れずに済むので、微小な抵抗測定を精度よく行うことができる。
さらに、１回の測定動作当たり検出回数が２回で済むので、検出時間を短くでき、高速に測定・選別を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる４線式抵抗測定装置の一例の回路図である。
【図２】図１に示す測定装置の動作を示すフローチャート図である。
【図３】図１に示す測定装置の判定結果を示す図である。
【符号の説明】
Ｒｘ          被測定物
Ｒｓ          検出用抵抗
Ｌ１，Ｌ４    電流端子
Ｌ２，Ｌ３    電圧端子
１            定電流源
２            電圧計
３            接触検出回路
４            接触検出用電源
５            検出器
６            第１リレー（第１のスイッチ手段）
６ａ，６ｂ    スイッチ
７            第２リレー（第２のスイッチ手段）
７ａ，７ｂ    スイッチ
８            短絡回路
【図１】
0003612841.tif 000002
【図２】
0003612841.tif 000003
【図３】
0003612841.tif 000004