(57)【要約】【課題】センサー又はアンプの出力がアナログ電圧であってもアナログ電流であっても、ユーザーが計測用抵抗を追加することなく、任意のコネクターを繋ぐだけで使用可能であり、さらにアンプ内蔵センサーに必要な直流電圧を、コネクターを繋ぐだけで供給可能にする。【解決手段】計測器に少なくとも４極の接点を持つコネクターが外面に設置され、前記４極の接点のうち、１極が計測器内に設置されたＡＤ変換回路のグランドに接続され、他の１極が前記ＡＤ変換回路の入力側に接続され、別の他の１極が計測器内に設置した計測用抵抗を介してグランドに接続され、さらに別の他の１極が計測器内に設置した直流電源のプラス側に接続されているデジタル計測器。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アナログ信号を出力するセンサー又は、アナログ信号を出力するアンプを接続するためのデジタル計測器であり、該計測器には少なくとも３極の接点を持つコネクターが外面に設置され、前記３極の接点のうち、１極が該計測器内に設置されたＡＤ変換回路のグランドに接続され、他の１極が前記ＡＤ変換回路の入力側に接続され、別の他の１極が前記計測器内に設置した計測用抵抗を介して前記グランドに接続されていることを特徴とするデジタル計測器。
【請求項２】
アナログ信号を出力するセンサー又は、アナログ信号を出力するアンプを接続するためのデジタル計測器であり、該計測器には少なくとも４極の接点を持つコネクターが外面に設置され、前記４極の接点のうち、１極が該計測器内に設置されたＡＤ変換回路のグランドに接続され、他の１極が前記ＡＤ変換回路の入力側に接続され、別の他の１極が前記計測器内に設置した計測用抵抗を介して前記グランドに接続され、さらに別の他の１極が前記計測器内に設置した直流電源のプラス側に接続されていることを特徴とするデジタル計測器。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載したデジタル計測器の外面に設置された前記コネクターに、前記アナログ信号を出力するセンサー又は、アナログ信号を出力するアンプを接続する際に、該アナログ信号が電流である場合には、前記センサー又はアンプから延設したケーブル端に取り付けるコネクターの内部において、前記ＡＤ変換回路の入力側に接続されるべき接点と前記計測用抵抗に接続されるべき接点の間を短絡した状態で接続することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載したデジタル計測器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサーやアンプから供給されるアナログ信号をデジタル処理して表示するデジタル計測器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な汎用デジタル計測器（デジタルオシロスコープなど）は、主に電圧信号を入力して、これを表示・記録・解析するための装置である。
これに対して、各種センサー、アンプ類から出力されるアナログ信号は、電圧の場合と電流の場合が混在している。
一般に、研究・開発用に使用されるセンサー、アンプ類はアナログ電圧を出力するものが多く、生産設備等に使用されるセンサー、アンプ類はアナログ電流を出力する場合が多い。
この理由は、電流信号の方が長距離伝送に適しているため、工場など広い場所に設置される生産設備には、電流を出力するセンサー、アンプを使用した方が測定誤差が少ないためと言われている。
【０００３】
特許文献１にはアナログ信号を出力するセンサーに関して、その出力特性を調整する方法が記載されている。
この文献においてアナログ信号とは、例えば１〜５Ｖの電圧であり、例えば４〜２０ｍＡの電流であることが記載されている。
【０００４】
近年、電子部品の小型・高性能化が進んだ結果、アンプを内蔵したセンサーが多く市販されている。
これらのアンプ内蔵センサーは直流電圧を供給することにより計測値に応じたアナログ信号を出力するものが多く、従来のように専用のアンプを設置してセンサーと繋ぐ必要がないので、限られたスペースでも設置しやすく、また比較的安価なので、測定対象・測定機会が拡大しつつある。
【０００５】
しかしながら、アンプ内蔵センサーを使用する場合であっても、センサーに供給する直流電圧は、ユーザーが準備して結線する必要があり、さらにセンサーの出力がアナログ電流の場合は、別途、計測用の電気抵抗を付加しなければ電圧に変換できないので、これもユーザーが準備して結線してから計測器に接続しなければならないという不便さがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１２２１２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、センサー又はアンプの出力がアナログ電圧であってもアナログ電流であっても、ユーザーが計測用抵抗を追加することなく、任意のコネクターを繋ぐだけで使用可能なデジタル計測器を提供することにあり、さらには、アンプ内蔵センサー類に必要な直流電圧もコネクターを繋ぐだけで供給可能にすることにより、使用者の利便性を飛躍的に向上し、かつ、計測のたびに外部配線をすることにより起こりえる計測ミスを防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
アナログ信号を出力するセンサー又は、アナログ信号を出力するアンプを接続するためのデジタル計測器であり、該計測器には少なくとも３極の接点を持つコネクターが外面に設置され、前記３極の接点のうち、１極が該計測器内に設置されたＡＤ変換回路のグランドに接続され、他の１極が前記ＡＤ変換回路の入力側に接続され、別の他の１極が前記計測器内に設置した計測用抵抗を介して前記グランドに接続されていることを特徴とするデジタル計測器である。
【０００９】
アナログ信号を出力するセンサー又は、アナログ信号を出力するアンプを接続するためのデジタル計測器であり、該計測器には少なくとも４極の接点を持つコネクターが外面に設置され、前記４極の接点のうち、１極が該計測器内に設置されたＡＤ変換回路のグランドに接続され、他の１極が前記ＡＤ変換回路の入力側に接続され、別の他の１極が前記計測器内に設置した計測用抵抗を介して前記グランドに接続され、さらに別の他の１極が前記計測器内に設置した直流電源のプラス側に接続されていることを特徴とするデジタル計測器である。
【００１０】
前記デジタル計測器の前記コネクターに、前記アナログ出力付のセンサー又は、アナログ出力付のアンプを接続する際に、該アナログ出力が電流である場合には、センサー又はアンプから延設したケーブル端に取り付けるコネクターの内部において、前記ＡＤ変換回路の入力側に接続されるべき接点と前記計測用抵抗に接続されるべき接点の間を短絡して使用するデジタル計測器である。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１、３の発明により、アナログ電圧を計測したい場合は、従来通りグランドとＡＤ変換回路の入力側の間にアナログ電圧を接続することにより計測することができ、アナログ電流を計測したい場合は、グランドとＡＤ変換回路の入力側の間にアナログ電流を接続し、かつ、ＡＤ変換回路の入力側に接続される接点と計測用抵抗が接続される接点の間が短絡されるように、センサー側コネクター内を結線しておくことにより測定することができる。
すなわち、センサーのアナログ出力が電圧か電流かに応じて、あらかじめコネクター内部結線を整えておくことにより、その後は電圧か電流かに関わらずコネクターを計測器に接続するだけで良く、接続作業が便利であると同時に、ヒューマンエラーを未然に防ぐことができる。
【００１２】
請求項２の発明によれば、センサーまたはアンプが直流電源を必要としている場合は、その必要としている電圧値に合致した接点に、センサー又はアンプの電源線を繋ぐことによりセンサー又はアンプに電源を供給することができる。
すなわち、センサー又はアンプの電源電圧要求値に応じて、あらかじめコネクター内部結線を整えておくことにより、その後は電圧の要求値を気にすること無くコネクターを計測器に接続するだけで良く、接続作業が便利であると同時に、ヒューマンエラーを未然に防ぐことができる。
【００１３】
請求項２の発明によれば電源のグランドとＡＤ変換回路のグランドとセンサーのグランドが常に共通になるので、従来のように、ユーザーがセンサーやアンプに直流電源を繋ぐことによって生じえる予期しないバイアス電圧による測定誤差が発生しない。
また、配線がシンプルになるのでノイズが侵入する可能性も小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】請求項１の発明に対応したデジタル計測器とアナログ電圧を出力するセンサーの構成図
【図２】請求項１、３の発明に対応したデジタル計測器とアナログ電流を出力するセンサーの構成図
【図３】請求項２の発明に対応したデジタル計測器とアナログ電圧を出力するセンサーの構成図
【図４】請求項２、３の発明に対応したデジタル計測器とアナログ電流を出力するセンサーの構成図
【図５】請求項２の発明に対応したデジタル計測器とアナログ電圧を出力するセンサーの他の実施例を示す構成図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は本発明の請求項１に対応するデジタル計測器１と、アナログ電圧を出力するセンサー９ａの構成を示したものである。
デジタル計測器１は、アナログ電圧を高速でデジタル化するＡＤ変換回路２と、ＡＤ変換された電圧値をプログラムに従って処理するデータ処理部３と、その結果を表示するデータ表示部４から構成されている。
また図示しないが、これら計測器の構成要素に電源を供給する回路が設けられている。
本発明の特徴をなす点として、ＡＤ変換回路のグランド線から分岐して計測用抵抗７が接続され、この計測用抵抗７とコネクター５内の端子６（端子番号２）が接続されている。
【００１６】
センサー９ａの出力電圧をＡＤ変換回路２に接続するために、センサー９ａからケーブル１０が延設されており、ケーブル内にはＡＤ変換回路とグランドを共有するためのＧＮＤ線と、アナログ電圧を伝えるＶｏｕｔ線が通っている。これら二本の線の外周には、必要に応じて外部からのノイズを防ぐためにシールドが施されている。
【００１７】
図１に示したセンサーのアナログ出力は電圧であるため、端子番号１と１、端子番号３と３を繋ぐことにより、センサー９ａのアナログ出力電圧がＡＤ変換回路２に入力され、計測が可能になる。これは従来通りの使用方法である。
【００１８】
図２はセンサー９ｂのアナログ出力が電流の場合を示している。
この場合はセンサーの出力電流の線（Ｉｏｕｔ）をコネクター８内で分岐する短絡用結線１１にて端子番号２に繋いである。
図２の状態でコネクター５（通常はソケット形状）にコネクター８（通常はプラグ形状）を挿入すると端子番号１と１、端子番号２と２、端子番号３と３が接触し、接続される。
センサー９ｂの出力電流Ｉｏｕｔは、端子番号２を通り、計測用抵抗７（２５０オームと仮定する）を通ってＧＮＤに流れる。このとき電流値が４ｍＡであれば計測用抵抗７の両端で１Ｖの電位差が生じ、電流値が２０ｍＡであれば計測用抵抗の両端で５Ｖの電位差が生じる。ＡＤ変換回路２はこの電位差を検出することにより、計測が可能になる。
なお、計測を始める前に、センサーのアナログ出力の種類（電圧又は電流）と、アナログ出力値と物理量（長さ、力、圧力、温度など）の関係を、データ処理部３に記憶させておき、換算した結果をデータ表示部４に表示するするものとする。
【００１９】
図１と図２を比較すると明らかなように、アナログ電流を出力するセンサー９ｂのケーブル１０の端部にコネクター８を取り付ける際に端子番号１と端子番号２を短絡させておけば、その後は使用するセンサーの種類にかかわらず（９ａか９ｂかにかかわらず）計測器に接続することができる。
これにより、従来のように外部配線で計測用抵抗を取り付ける手間が省けるばかりでなく、抵抗値の取り違えなどによる計測ミスを防ぎ、外部配線に高周波ノイズが侵入するリスクを回避することができる。
【００２０】
別の方法として、計測用抵抗７を端子番号２につなぐ代わりに、切り替えスイッチを介して端子番号１につなぎ、センサーの出力が電圧の場合はスイッチを開き、センサーの出力が電流の場合はスイッチを閉じる方法も考えられるが、この場合はセンサーの種類によってスイッチを切り替える必要があるので、計測ミスが起こりやすくなる。
また、電流専用の入力端子を備え、内部に測定用抵抗を設けた計測器も市販されているが、この場合もセンサー出力の種類に応じて信号を入力する端子を選ぶ必要があるので、やはり計測ミスが起こりやすくなる。
【００２１】
図３は図１に対して、計測器１の内部に直流電源１２を設け、直流電源のグランド側をＡＤ変換回路のグランドに繋ぎ、直流電源（例として出力電圧２４Ｖとする）のプラス側をコネクター５内の接点６（接点番号４）に繋いだものである。
アンプ内蔵式のセンサー９ａが例えば電源として直流２４Ｖが必要な場合、センサー側のコネクター８の接点番号４に電源供給線を繋いでおけば、コネクター８をコネクター５に挿入すれば、自動的にセンサー９ａに必要な直流電圧が供給されることになる。
すなわち従来のように、使用者がセンサー９ａに必要な直流電源を別途準備し、外部配線にて電源を供給する必要がないので、配線作業をきわめて簡単に、しかも間違いなく行うことができる。
【００２２】
図４は、図３と同じ計測器１にアナログ電流を出力するセンサー９ｂを接続する場合である。
センサー９ｂのアナログ電圧出力（Ｉｏｕｔ）線を、コネクター８の内部で接点番号２と短絡することにより、コネクター８をコネクター５に挿入することにより、出力電流が計測用抵抗７を通過し、電流値に応じた電位差が生じるので、ＡＤ変換回路２にて計測可能になる。
【００２３】
図５は、図３に対し、さらに直流電源１３（例として５Ｖ）を追加し、直流電源のグランド側をＡＤ変換回路２のグランドに繋ぎ、電圧のプラス側をコネクター５の接点６の端子番号５に繋いだ例である。
９ａは５Ｖの電源を必要とするアンプ内蔵センサーであり、検出値に応じてアナログ電圧を出力するものとする。図５のように結線することにより、コネクター８をコネクター５に挿入することにより、自動的にセンサー９ａに必要な電源が供給されると同時に、ＡＤ変換回路２にセンサーの出力電圧Ｖｏｕｔが入力されるので計測が可能になる。
【００２４】
現在市販されているアンプ内蔵センサーの多くは、５Ｖ、あるいは１２Ｖ〜２４Ｖの電源を必要とするので、図５に示した５極のコネクターを備えた計測器であれば、ほとんどのセンサーに対して、使用者が別途電源を準備することなく、また、センサーのアナログ出力が電圧であっても電流であっても接続できることになる。
すなわちセンサーを新たに購入した時点で、センサーの結線図に従ってケーブル１０の端部に正しく結線されたコネクター８を装着しておけば、あとは、コネクター８をコネクター５に挿入するだけですぐに測定を開始できる。
【００２５】
図１〜図５は、１つの計測器にコネクター５が１つしか装着されてない図であるが、ＡＤ変換回路を多チャンネル対応にすることにより、コネクター５を並列に多数装着することができる。
すなわち、多種類のセンサーを、そのセンサーが要求する電源電圧や、アナログ出力の特性にかかわらず、計測器１の任意のコネクターに挿入すれば正しく結線されるので、配線が非常にシンプルになり、結線ミスも少なくなり、かつ低コストで様々な計測が可能になる。
さらに、センサーやアンプや計測器を製造する段階で、図５の構成を採用し、かつ、コネクター形状とピン配置を統一しておけば、任意のセンサーを任意の計測器に繋ぐだけで計測が可能になり、様々な種類の計測を簡単かつ正確に実施できるようになる
【００２６】
尚、図１〜５においては、計測器１の内部にデータ処理部３とデータ表示部４があるとして説明したが、データ処理部３とデータ表示部４は計測器１に内蔵されている必要はなく、例えば外部に設けたパソコンでデータ処理とデータ表示を行っても良い。
【符号の説明】
【００２７】
１    デジタル計測器
２    ＡＤ変換回路
３    データ処理部
４    表示部
５    計測器の外面に設置されたコネクター
６    コネクター内の接点
７    計測用抵抗
８    センサー側のコネクター
９ａ  アナログ電圧を出力するアンプ内蔵センサー
９ｂ  アナログ電流を出力するアンプ内蔵センサー
１０  センサー側のケーブル
１１  短絡用結線
１２  直流電源（例として２４Ｖ）
１３  直流電源（例として５Ｖ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2016206063.tif 000006
【図５】
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