(57)【要約】【課題】抵抗測定装置に備えられる過電圧保護用能動素子の電力容量を低減する。【解決手段】入力端子間に接続された被測定抵抗器に所定の定電流を印加し、被測定抵抗器に発生する電圧を抵抗測定回路に測定させる定電流発生回路と、被測定抵抗器に印加される定電流の電流通路に直列接続され、入力端子間に過大電圧が印加された場合に、その過電圧を吸収し、定電流発生回路を保護する過電圧保護用能動素子と、入力端子間に過大電圧が印加された状態を検出し、定電流発生回路で発生する定電流を小電流に抑制する電流抑制回路とを備えた。【選択図】  図１
2006105902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
抵抗値を測定すべき被測定抵抗器を抵抗測定回路に接続するための一対の端子と、
この一対の端子で構成される入力端子間に接続された被測定抵抗器に所定の定電流を印加し、被測定抵抗器に発生する電圧を上記抵抗測定回路に測定させる定電流発生回路と、
被測定抵抗器に印加される定電流の電流通路に直列接続され、上記入力端子間に過大電圧が印加された場合に、その過大電圧を吸収し、上記定電流発生回路を保護する過電圧保護用能動素子と、
上記入力端子間に過大電圧が印加された状態を検出し、上記定電流発生回路で発生する定電流を小電流に抑制する電流抑制回路と、
を備えることを特徴とする抵抗測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の抵抗測定装置において、上記定電流発生回路は発生する定電流の値を切替えるレンジ切替回路を備え、上記電流抑制回路は上記入力端子間に過電圧が印加された場合、その検出出力により上記レンジ切替回路のレンジを小電流レンジに切替えて上記過電圧保護用能動素子に流れる電流を抑制することを特徴とする抵抗測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はデジタルボルトメータ（デジボル）等に組込まれて実用される抵抗測定装置に関し、特に被測定抵抗器を抵抗測定回路に接続するための入力端子に誤って過大な電圧を印加してしまった場合でも、抵抗測定装置の破損を防ぐ保護機能を付加しようとするものである。
【背景技術】
【０００２】
図２に従来の抵抗測定装置の概略の構成を示す。図中１１Ａ、１１Ｂは被測定抵抗器１２を抵抗測定回路１０に電気的に接続するための入力端子を示す。入力端子１１Ａと１１Ｂは一方１１Ｂが共通電位に接続され、他方１１Ａが抵抗測定回路１０に接続される。
定電流発生回路２０はこの例では演算増幅器２１と、電界効果トランジスタ２２と、レンジ切替回路２３と、電圧源２４とによって構成される。電圧源２４は所定の電圧、例えば１Ｖを発生し、その電圧を演算増幅器２１の非反転入力端子に印加する。演算増幅器２１の出力端子に電界効果トランジスタ２２のゲートを接続し、電界効果トランジスタ２２のソースと負電源２５の間にレンジ切替回路２３を接続し、電界効果トランジスタ２２のソースに発生する電圧を演算増幅器２１の反転入力端子に帰還させる。
【０００３】
この回路構造によれば演算増幅器２１の出力端子の電圧が常時０となる状態に安定する。つまり、レンジ切替回路２３に常に１Ｖが発生する状態に安定する。従って、レンジ切替回路２３を構成する抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の値を例えば１００Ω、１ｋΩ、１０ｋΩ、１００ｋΩに設定しておくことにより定電流発生回路２０で発生する電圧ＩＳを１０ｍＡ、１ｍＡ、０．１ｍＡ、０．０１ｍＡのように切替えることができる。この電流ＩＳが被測定抵抗器１２に印加され、被測定抵抗器１２に発生する電圧ＶＸ＝ＩＳ・ＲＸを抵抗測定回路１０を構成する電圧測定回路で測定し、被測定抵抗器１２の抵抗値ＲＸを算出する。
【０００４】
尚、レンジ切替回路２３はコントローラ３０から送られて来るロジック信号ＡとＢによってマルチプレクサ２３Ａが切替制御され、抵抗器Ｒ１〜Ｒ４の中の何れか一つの抵抗器が選択されて電界効果トランジスタ２２のソースと負電源２５との間に接続され、測定レンジが切替えられる。
ここで被測定抵抗器１２と定電流発生回路２０との間に過電圧保護用能動素子２６が介挿される。この過電圧保護用能動素子２６は特に耐圧（コレクタ−エミッタ間の耐圧）が大きいトランジスタを適用し、入力端子１１Ａ、１１Ｂ間に誤まって過大な電圧、例えば１０００Ｖ程度が印加されても、この過大電圧を吸収し、定電流発生回路２０が破損することを防止するために設けられる。
【０００５】
過電圧保護用能動素子２６はダイオード２７の電圧降下で発生する順方向バイアスにより常時オンの状態に維持されている。従って、定電流発生回路２０が発生する電流ＩＳは過電圧保護用能動素子２６を通じて被測定抵抗器１２に印加される。この状態で入力端子１１Ａに正極性の過大電圧が印加されると、この過大電圧が過電圧保護用能動素子２６のコレクタ−エミッタ間に印加され、コレクタ−エミッタ間を過大電圧に維持する。この結果として、定電流発生回路２０には過大電圧が印加されることはなく、定電流発生回路２０は過大電圧から保護される。
【０００６】
尚、抵抗測定回路１０にも入力端子１１Ａに印加された過大電圧が入力されるが、抵抗測定回路１０にも電圧保護回路が設けられており、この電圧保護回路により抵抗測定回路１０は保護される。本発明は定電流発生回路２０を過大電圧から保護することを目的とするから、抵抗測定回路１０の保護回路については特に言及しないことにする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
入力端子１１Ａに過大電圧が印加される理由としてはデジタルボルトメータの分野では抵抗測定用の入力端子１１Ａと１１Ｂを直流の電圧測定の入力端子として流用する例が多いことにある。このために、直流電圧測定モードに切替られているものと思い違いをして抵抗測定モードに設定されているにも係わらず直流の高電圧を印加してしまう事例がある。
尚、抵抗測定用の定電流発生回路２０にはリレー接点ＲＬが直列に接続され、入力端子１１Ａと１１Ｂを電圧測定端子として用いる場合はこのリレー接点ＲＬをオフとし、定電流発生回路２０を切離すように構成される。またダイオードＤは抵抗測定モードで入力端子１１Ａが負極性となる過電流が印加された場合に、この過電圧から定電流発生回路２０を保護するためのダイオードである。
【０００８】
このような理由から抵抗測定モードで過大電圧が入力される機会が多発するので従来より、定電流発生回路２０と直列に過電圧保護用能動素子２６を設けているが、抵抗測定レンジが微小抵抗を分解能よく測定するレンジに設定されている状態で、入力端子１１Ａと１１Ｂの間に正極性の過大電圧が印加されたとすると、この状態では定電流発生回路２０が発生する定電流Ｉｓは比較的大きい電流値に設定されているため、過電圧保護用能動素子２６はコレクタ及びエミッタ間の耐圧はともかくとして、電力容量も大きい容量が要求されることになる。
【０００９】
つまり、例えばレンジ切替回路２３に用いる抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の抵抗値がそれぞれ１００Ω、１ｋΩ、１０ｋΩ、１００ｋΩとした場合、抵抗器Ｒ１を選択した場合は定電流Ｉｓは１０ｍＡとなり、Ｒ２を選択した場合はＩＳ＝１ｍＡ、Ｒ３を選択した場合はＩｓ＝０．１ｍＡ、Ｒ４を選択した場合はＩｓ＝０．０１ｍＡとなる。過電圧保護用能動素子２６のコレクタ−エミッタ間に印加される可能性がある過電圧が仮に１０００Ｖとした場合、定電流ＩS＝１０ｍＡである場合には過電圧保護用能動素子２６には電力容量ＷＰとしてＷＰ＝１０Ｗが要求される。更にＩS＝１ｍＡの場合はＷＰ＝１Ｗ、ＩＳ＝０．１ｍＡの場合はＷＰ＝０．１Ｗ、ＩＳ＝０．０１ｍＡの場合はＷＰ＝０．０１Ｗとなる。耐圧が１０００Ｖで電力容量が１０Ｗ乃至１Ｗ程度の能動素子はかなり高値であり、また形状も大きいため抵抗測定装置に実装することはコストの点と、小型化を達することに反するため、実装はむずかしい。
【００１０】
このため、一般的には定電流発生回路２０で発生する定電流を１ｍＡ〜０．０１ｍＡ程度の範囲に抑制し、過電圧保護用能動素子２６に要求される電力容量を小さい値で済むようにしている。然し乍ら、このように定電流発生回路２０で発生する電流ＩSの値を小さい値に制限してしまうと、小さい抵抗値の測定を分解能よく行なうことができなくなる不都合が生じる。
この発明の目的は微小抵抗の抵抗値を分解能よく測定することができ、然も過電圧保護用能動素子の電力容量も小さい容量に制限することができる抵抗測定装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明では、抵抗値を測定すべき被測定抵抗器を抵抗測定回路に接続するための一対の端子と、この一対の端子で構成される入力端子間に接続された被測定抵抗器に所定の定電流を印加し、被測定抵抗器に発生する電圧を抵抗測定回路に測定させる定電流発生回路と、被測定抵抗器に印加される定電流の電流通路に直列接続され、入力端子間に過大電圧が印加された場合に、その過大電圧を吸収し、上記定電流発生回路を保護する過電圧保護用能動素子と、入力端子間に過大電圧が印加された状態を検出し、上記定電流発生回路で発生する定電流を小電流に抑制する電流抑制回路とを備える抵抗測定装置を提案する。
【００１２】
この発明では更に、定電流発生回路は発生する定電流の値を切替えるレンジ切替回路を備え、電流抑制回路は入力端子間に過電圧が印加された場合、その検出出力によりレンジ切替回路のレンジを小電流レンジに切替えて過電圧保護用能動素子に流れる電流を抑制する抵抗測定装置を提案する。
【発明の効果】
【００１３】
この発明による抵抗測定装置によれば入力端子に過電圧が印加されると、この過電圧の印加を電流抑制回路が検出し、その検出出力によって定電流発生回路で発生する定電流を小レンジ側に切替える制御を実行する。この結果、被測定抵抗器に大きい電流を印加する測定モードで動作している状態で過電圧が印加されても、過電圧の印加と同時に電流抑制回路が動作し、定電流発生回路が発生する定電流を小さいレンジ側に切り替えるため、これに伴なって過電圧保護用能動素子を流れる電流も抑制される。従って過電圧保護用能動素子は電力容量の小さい素子を用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を実施する場合、過電圧保護用能動素子のバイアス電圧発生回路から、過電圧が印加されたことを検出する検出信号を発生させ、この検出信号で電流抑制回路を構成する能動素子を制御し、ロジック信号を発信させる。このロジック信号により定電流発生回路を構成するレンジ切替回路の状態を切替制御し、レンジ切替回路の切替状態を小電流発生状態に切替え、過電圧保護用能動素子を流れる電流を抑制する動作を実行させる。
【実施例】
【００１５】
図１に本発明による抵抗測定装置の実施例を示す。図２と対応する部分には同一符号を付し、その重複説明は省略するが、この発明ではダイオード２７と共通電位との間に抵抗値の小さい過電圧検出用抵抗器４１を接続し、この過電圧検出用抵抗器４１に発生する電圧をダイオード４２で取り出すことによって電流抑制回路４０の起動制御を実行させる。
つまり、定常状態では過電圧検出用抵抗器４１に発生する電圧はダイオード４２の導通電圧（例えば０．６Ｖ程度）以下となるように過電圧検出用抵抗器４１の抵抗値を選定する。入力端子１１Ａ、１１Ｂ間に過電圧（例えば１００Ｖ以上）が印加された場合は過電圧検出用抵抗器４１に発生する電圧がダイオード４２の導電電圧を超えるように構成し、ダイオード４２の導通によって過電圧の印加状態を検出し、電流抑制回路４０を起動させる。
【００１６】
電流抑制回路４０は過電圧検出用抵抗器４１とダイオード４２とから成る過電圧検出回路に加えて能動素子４４と抵抗器４５とから成るロジック信号発生回路とによって構成することができる。ダイオード４２の検出信号を能動素子４４のベースに入力し、ダイオード４２の導通電流により能動素子４４をオンの状態に制御する。能動素子４４がオンの状態に制御されることにより、能動素子４４のコレクタから「１」論理から「０」論理に立下がるロジック信号が発信される。このロジック信号をワイヤードオアの形態でレンジ切替回路２３へ入力するように構成する。
【００１７】
ここでコントローラ３０からレンジ切替回路２３へ入力されるロジック信号とレンジ切替状態との関係について下表を用いて説明する。表中Ａ、Ｂはコントローラ３０からレンジ切替回路２３へ入力されるロジック信号を示すＡは制御信号線３１を通じてレンジ切替回路２３へ入力されるロジック信号を示す。
表１
Ａ    Ｂ    ＲS                    ＩS              電力容量
――――――――――――――――――――――――――――――
１    １    Ｒ１（１００Ω）      １０ｍＡ            １０Ｗ
１    ０    Ｒ２（１ｋΩ）          １ｍＡ              １Ｗ
０    １    Ｒ３（１０ｋΩ）    １００μＡ          ０．１Ｗ
０    ０    Ｒ４（１００ｋΩ）    １０μＡ        ０．０１Ｗ
ロジック信号ＡとＢが共に「１」論理である場合、マルチプレクサ２３Ａはスイッチ０がオンの状態に制御され、抵抗器Ｒ１が選択される。抵抗器Ｒ１は抵抗値が１００Ωに設定されている。演算増幅器２１の反転入力端子の電位は電圧源２４と同じ電位に維持されるから、電圧源２４の起電圧が１（Ｖ）であるとすると、定電流発生回路２０で発生する定電流ＩＳはＩＳ＝１Ｖ／１００Ω＝１０ｍＡとなる。この状態で入力端子１１Ａと１１Ｂに正極性の過大電圧例えば１０００Ｖが印加されたとすると、過電圧保護用能動素子２６に要求される電力容量は１０Ｗとなる。
【００１８】
ロジック回路Ａ、Ｂが「１」「０」の場合はマルチプレクサ２３Ａはスイッチ１がオンに制御され、抵抗器Ｒ２が選択される。抵抗器Ｒ２の抵抗値が１ｋΩに設定されているものとすると、定電流発生回路２０が発生する定電流ＩＳはＩＳ＝１ｍＡとなる。過電圧保護用能動素子２６に１ｍＡが流されている状態で入力端子１１Ａに１０００Ｖの過電圧が印加されたとすると、この状態で過電圧保護用能動素子２６に要求される電力容量は１Ｗとなる。
ロジック信号Ａ、Ｂが「０」、「１」の場合はマルチプレクサ２３Ａはスイッチ２がオンとなり、抵抗器Ｒ３が選択される。抵抗器Ｒ３は１０ｋΩに設定されているものとすると、定電流発生回路２０が発生する定電流ＩＳは１００μＡとなる。この状態で１０００Ｖの過電圧が印加されたとすると、この状態で過電圧保護用能動素子２６に要求される電力容量は０．１Ｗとなる。
【００１９】
ロジック信号Ａ、Ｂが「０」、「０」の場合はマルチプレクサ２３Ａはスイッチ３がオンに制御され、抵抗器Ｒ４が選択される。抵抗器Ｒ４の抵抗値が１００ｋΩに設定されているものとすると、定電流発生回路２０が発生する定電流ＩＳは１０μＡとなる。この状態で入力端子１１Ａに１０００Ｖの過電圧が印加されると過電圧保護用能動素子２６に要求される電力容量は０．０１Ｗとなる。
以上の説明から明らかなように、ロジック信号Ａ、Ｂが「０」、「１」か「０」、「０」の状態で過電圧が印加された場合は過電圧保護用能動素子２６に要求される電力容量は０．１Ｗか０．０１Ｗのように小さい容量でよいことが解る。従って、この発明ではロジック信号Ａをレンジ切替回路２３に伝える制御信号線３１にワイヤードオアの形態でロジック信号発生用の能動素子４４が発生するロジック信号をレンジ切替回路２３に入力する構成とする。つまり、能動素子４４は過電圧検出時にオンの状態に制御され、このオン動作により「１」から「０」となるロジック信号を発信する。このロジック信号の発信によりコントローラ３０からレンジ切替回路２３に印加されるロジック信号Ａが「１」の状態であっても能動素子４４がオンの状態になることにより強制的に「０」に反転されるから、表１から明らかなように、ロジック信号Ａが「０」であれば過電圧保護用能動素子２６に要求される電力容量は０．１Ｗか或は０．０１Ｗに制限され小さい容量に制御される。この結果、過電圧保護用能動素子２６を電力容量の小さい素子を用いることができる利点が得られる。
【００２０】
つまり、本発明によれば定電流発生回路２０が比較的大きい電流例えば１０ｍＡを発生し、抵抗値の小さい抵抗器の抵抗値を分解能よく測定できる優れた特性を持ちながら、過電圧保護用能動素子２６の電力容量を１０Ｗより小さくできる利点が得られる。つまり、従来は過電圧保護用能動素子２６の定電流発生回路２０で発生する電流が最大で１ｍＡに制限した場合に電力容量は１Ｗ程度を必要としたが、本発明によれば定電流発生回路２０の発生電流をそれより大きく採るにも係わらず更に小さい電力容量の能動素子を用いることができる利点が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明による抵抗測定装置はデジタルボルトメータのような電圧、電流測定器に組込まれて各種の用途に実用される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施例を説明するための接続図。
【図２】従来の技術を説明するための接続図。
【符号の説明】
【００２３】
１０    抵抗測定回路                    ４４    能動素子
１１Ａ、１１Ｂ    入力端子
１２    被測定抵抗器
２０    定電流発生回路
２３    レンジ切替回路
２６    過電圧保護用能動素子
３０    コントローラ
４１    過電圧検出用抵抗器
【図１】
2006105902.tif 000003
【図２】
2006105902.tif 000004