JP2000055954A - 抵抗値測定回路及びその測定方法 - Google Patents
抵抗値測定回路及びその測定方法Info
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Abstract
測定回路及びその測定方法を提供する。 【解決手段】 コンデンサCと抵抗Rを備えた回路にお
けるコンデンサCの充放電時間を測定することにより抵
抗Rの抵抗値を測定する抵抗値測定回路において、コン
デンサCの充電電流及び放電電流のうちの少なくとも一
つの値を抵抗Rの抵抗値の逆数に比例させた値にすると
共に、定電流とする定電流回路21を備えるようにす
る。
Description
抵抗値が変化する感熱素子を利用して温度を測定する電
気回路及び既知の抵抗値と未知の抵抗値がある場合に両
者を比較することによって未知の抵抗値を測定する抵抗
値測定回路及びその測定方法に関する。
を利用して温度を測定する装置としては、例えば特開昭
54−156580号公報に示すものがある。この公報
に記載の温度測定装置は、図12に示すように、接続さ
れる抵抗の値に比例又は逆比例した周波数で発振する発
振器(例えば非安定マルチバイブレータ)を用い、この
発振器に、まず基準抵抗R1を接続してこの発振器の出
力パルスを計数した後、測温抵抗体R2を接続してこの
発振器の出力パルスを計数し、測温抵抗体R2の検出し
た温度を算出するようにしたものである。
報に記載の温度測定装置は、測温抵抗体R2を発振器の
発振周波数決定抵抗として用い、温度の変化を発振周波
数の変化として測定するものである。ここで、発振器を
構成する回路素子のバラツキ、温度特性及び経時変化な
どを補正するために、測温抵抗体R2と基準抵抗R1と
をアナログスイッチSWで切り替え、各出力を比較演算
している。
は、非安定マルチバイブレータで基準抵抗体と測温抵抗
体とを切替て発振させ、生じるパルスが所定時間内に何
個有るかを測定することによって回路のバラツキの影響
がない抵抗値測定回路が記載してある。
54−156580号公報に記載の温度測定装置では、
発振回路中に抵抗を切り替える為にアナログスイッチS
Wを設けなくてはいけないので、このアナログスイッチ
SWのオン抵抗が被測定抵抗の抵抗値に加算されてしま
うために誤差が生じるという問題があった。また、発生
回路のインピーダンスが高いためにセンサ部のリード線
長を長くとった場合にノイズの影響を受けるといった不
具合があった。
載の抵抗値測定回路でも、抵抗を切り替える際のスイッ
チのオン抵抗の影響がある。アナログスイッチとして集
積回路HC4051のマルチプレクサを使用した場合
は、オン抵抗は約100オームであり、このオン抵抗が
被測定抵抗値に加算されることになってしまう。
めになされたものであり、本発明の目的は、抵抗値を精
度良く測定することができる抵抗値測定回路及びその測
定方法を提供することにある。
抵抗を直列に接続すると共にコンデンサの充放電を繰り
返す回路の発振周期を基に前記抵抗の抵抗値を測定する
抵抗値測定回路に関し、本発明の上記目的は、前記抵抗
として、少なくとも1個の抵抗値が既知の抵抗と、抵抗
値が未知の被測定抵抗とのうちから選択的に使用し、前
記コンデンサの充電電流及び放電電流のうちの1つの電
流値が前記抵抗値の逆数に比例する直流的に一定な電流
であることを特徴とし代数演算を用いて未知の抵抗値を
求めることによって達成される。
列に接続すると共にコンデンサの充放電を繰り返す回路
の発振波周期を測定し、既知の抵抗値の発振周波数を基
に被測定の抵抗値を算出する抵抗値測定回路に関し、本
発明の上記目的は、少なくとも1個の抵抗値が既知の抵
抗と被測定抵抗とのうちから1個を選択する定電流切り
換え用の電流端子及び前記選択された抵抗の電圧降下を
検出するための電圧端子を切り換える両端子連動型切換
スイッチを設けてスイッチ内部の抵抗を無視できるよう
に接続されており、前記コンデンサの充電電流値が前記
スイッチで選択された抵抗Rの逆数に比例し、発振周波
数、放電タイミングに関係なく直流的に一定な充電回路
と、前記コンデンサが充電され充電電圧が閾値に達した
とき前記放電回路をトリガする電圧検出回路と、充電回
路と独立に設けられて、前記トリガを受けて時定数回路
で決まる一定時間の間前記コンデンサの電荷を放電させ
る放電回路と、からなるコンデンサ充放電型鋸歯状発振
回路を用いたことによって達成される。
句の意味について、以下に説明する。「直流的に一定」
とは、測定時間中ずっと電流を流し放しにすることで、
コンデンサが放電中であっても定電流回路はオフにはな
らず定電流を選択されている抵抗に供給し続けることを
意味している。反対に充電中は定電流供給するが、放電
中にはとぎれてしまうのであれば「交流的」あるいは
「パルス」と表現されるが、本件発明の回路では充電中
も放電中も定電流を流すので、このことを「直流的に一
定」の語句で表現している。また、充電中も放電中も定
電流を流すことによって、例えば、外部に引き出したセ
ンサにオンオフする電流が流れるとノイズを拾いやすい
(あるいは出しやすい)が直流的に一定なら悪影響を受
けにくい、という効果が得られる。
測定回路を用いて、前記両端子連動型切換スイッチが抵
抗値が既知の既知抵抗R1,R2及び抵抗値が未知の抵
抗RXをそれぞれ選択した時の各発振周波数f1,f
2,fxを求め、抵抗Rと発振周期である周波数の逆数
1/fとが1次関数であることを利用し、直線補間によ
りRxを計算することによって達成される。また、本発
明の上記目的は、上述の抵抗値測定回路を用いて、前記
両端子連動型切換スイッチが抵抗値が既知の抵抗R1及
び抵抗値が未知の抵抗Rxをそれぞれ選択した時の各発
振周波数f1,fxを求め、抵抗値Rと周波数の逆数1
/fとが1次関数であることを利用し、代数演算により
Rxを計算することによって達成される。
抵抗を備えた発振回路により鋸歯状波を発生させて前記
コンデンサの充放電時間を測定することにより抵抗値を
測定する抵抗値測定回路に関し、本発明の上記目的は、
前記コンデンサの充電電流値を被測定抵抗の抵抗値の逆
数に比例させた値にすると共に、発振回路の発振周波数
及び前記コンデンサの充電タイミングに関係なく直流的
に一定とする定電流回路と、前記定電流回路に直列に接
続されており、且つ前記コンデンサの充電回路とは独立
に設けられた前記コンデンサの充電電荷を放電させる放
電回路と、前記被測定抵抗と基準抵抗とを切り換え接続
して前記コンデンサの充放電時間を測定しこれに基づい
て前記被測定抵抗の抵抗値を求める演算回路と、を備え
たことによって達成される。
電位を有する)に接続された被測定抵抗及び抵抗値が既
知である基準抵抗からなる複数の抵抗サンプルの内の1
個を選択すると共に、選択された前記抵抗サンプルの両
端を電流制御用素子を経由して一定電圧に維持すること
によって一定電流で前記コンデンサに充電する充電回路
と、前記コンデンサに充電された電荷を放電させる放電
回路と、前記コンデンサの一方の端子に入力端が接続さ
れたコンパレータ回路と、前記コンパレータ回路の出力
が所定のレベルになってから所定時間が経過するまで前
記放電回路をオンにする制御回路と、前記抵抗サンプル
とコンデンサによって鋸歯状波を繰り返し発生させ、そ
の周期に基づいて前記被測定抵抗の抵抗値を算出する演
算回路と、を備えたことによって達成される。
の基準電位を有する)に接続されたコンデンサと、一方
の端子が接地(第2の基準電位を有する)された被測定
抵抗及び抵抗値が既知である基準抵抗からなる複数の抵
抗サンプルの内の1個を選択すると共に、選択された前
記抵抗サンプルの両端を電流制御用素子を経由して一定
電圧に維持することによって一定電流で前記コンデンサ
に充電する充電回路と、前記コンデンサに充電された電
荷を放電させる放電回路と、前記コンデンサの非電源側
端子に入力端が接続されたコンパレータ回路と、前記コ
ンパレータ回路の出力が所定のレベルになってから所定
時間が経過するまで前記放電回路をオンにする制御回路
と、前記抵抗サンプルとコンデンサによって鋸歯状波を
繰り返し発生させ、その周期に基づいて前記被測定抵抗
の抵抗値を算出する演算回路と、を備えたことによって
達成される。
基準抵抗からなる発振回路の発振周波数と前記コンデン
サ及び前記被測定抵抗からなる発振回路の発振周波数と
を比較することで、前記被測定抵抗の抵抗値を算出する
抵抗値算出回路を備える、ことによってより効果的に達
成される。
基準抵抗に流す定電流の値を測定しようとする抵抗値に
よって設定変更可能にする定電流値変更回路を備えるこ
と、によってより効果的に達成される。
抵抗の内の1個の抵抗を選択して前記一定電流を流す第
1アナログスイッチと、前記一定電流をなすためのフィ
ードバック回路の要素となるものであって、前記選択さ
れた抵抗の両端間の電圧を検出するための第2アナログ
スイッチと、を備え、前記第2アナログスイッチは、前
記第1アナログスイッチとは別個に独立しているが、選
択端子組はいつも同じように選択されるようになってい
る、ことによってより効果的に達成される。
た発振回路により鋸波を発生させて前記コンデンサの充
放電時間を測定することにより抵抗値を測定する抵抗値
測定方法において、前記コンデンサへの充電電流値は、
被測定抵抗の抵抗値の逆数に比例させると共に、発振周
波数及び放電タイミングに関係なく直流的に一定値であ
り、前記コンデンサの充電電荷は、前記コンデンサの充
電回路とは独立に設けられた放電回路を介して放電し、
この放電時間は、独立に設けられた時定数回路で決まる
一定時間であり、前記コンデンサの充電電圧が所定の閾
値に達したことを電圧検出回路で検出して、前記放電回
路をトリガし、1つの被測定抵抗と少なくとも2つの基
準抵抗とのうちから一つを選択して、前記発振回路の抵
抗要素とするスイッチの内部抵抗に影響されずに、前記
発振回路の発振周波数に基づいて、前記被測定抵抗の抵
抗値を測定する、ことによって達成される。
る抵抗値測定回路の動作原理を示すものであり、図1
(a)はその回路図であり、図1(b)はコンデンサの
端子間電圧の変化を示す図である。この回路では、まず
定電流源から出力される定電流でコンデンサCを充電す
る。そして、コンデンサCが充電されていき、ヒステリ
シスコンパレータ11によって、コンデンサCの端子間
電圧が所定の閾値に到達したことを検出する。この検出
をすると、ワンショットマルチ12が1つのパルスを出
力して、スイッチSを一定時間だけ閉じる。これによ
り、コンデンサCに充電されている電荷が放電され、最
初の状態に戻る。
(b)に示すようなノコギリ波が生成される。ここで、
充電時間tcは、定電流源から出力される充電電流の値
を規定する被測定抵抗の抵抗値に反比例する。したがっ
て、充電時間tc、または充電時間tc及び放電時間t
dで規定される発振周波数を測定することで被測定抵抗
の抵抗値が測定することができる。
値測定回路の構成を示すブロック図である。図3は、第
1実施形態に係る抵抗値測定回路の具体的構成を示す回
路図である。
流値iを被測定抵抗Rsの抵抗値の逆数に比例させた値
にする。また、定電流回路21は、発振回路の発振周波
数及びコンデンサCの充電タイミングに関係なくコンデ
ンサCの充電電流値を直流的に一定とする。コンデンサ
Cの充電電流値iは、下記数1で示される。
である。抵抗値Rspは、被測定抵抗Rs,基準抵抗R
1、R2、R3のうちの一つの抵抗値である。基準抵抗
は、最低限として2種類(例えば、R1、R2)あれば
よい。
クタ27、28の内部抵抗、及び定電流回路の構成要素
であるトランジスタ32の負荷状態に関係なく、数1で
規定される一定値となる。被測定抵抗Rs,基準抵抗R
1、R2、R3のうちの一つがセレクタ27、28、演
算制御部37で選択され、発振回路の構成要素となる。
スタ(FET)を用いているのは、バイポーラトランジ
スタでは電流増幅率の影響を受けるからである。バイポ
ーラトランジスタをダーリントン接続すれば電流増幅率
の影響はなくなるが、コレクタエミッタ電圧Vceが1
V程度になってしまい、低電圧動作のときの電圧ロスが
もったいないものとなる。但し、バイポーラトランジス
タでも電流増幅率が電流値Icにより変化しなければ問
題なく使用できる。
は、図2においては図示していないが、図3では被測定
抵抗Rs,基準抵抗R1、R2、R3のうちの一つと、
演算制御部37と、トランジスタ32とで構成されてい
る。
コンデンサCの端子電圧が直線的に上昇し、充電時間t
cの経過後にコンパレータ23、34の閾値に到達す
る。充電電流ic、充電時間tc、コンデンサCの容量
C及び閾値Vth相互の関係は、下記数2で示される。
が肝要であり、精度は関係ない。コンデンサCは、発振
周波数が10KHz程度であれば、例えばポリエステル
のものを用いるが、セラミックのものでもよい。
の端子間電圧が所定の閾値Vthに到達したことを検出
する。発振周波数が比較的低い(例えば10KHz以
下)場合は、コンパレータ23、34としてオペアンプ
を用いてもよい。また、閾値Vthが電源電圧Vcc/
2の固定値とした場合は、コンパレータ23、34とし
てCMOSゲートを用いてもよい。ただし、入力は中間
電位であるから、シュミット回路付きのものである必要
がある。
スタ33と電流制限抵抗で構成されている。放電回路2
4は、放電パルス生成回路25から出力されたパルスに
よって駆動される。また、トランジスタ33がなす放電
回路は、ナンド回路35及びシュミットインバータ36
等からなるワンショットマルチから出力されるパルスに
よって駆動される。
ータ23,34の出力はすぐにもとのレベルに戻る。そ
して、再充電が始まる。そこで、十分な放電時間を確保
するためにモノステーブル・マルチ・バイブレータ、ワ
ンショット・マルチ・バイブレータ、等の矩形波発生回
路を利用する。放電時間は充電時間に対して十分小さい
方が精度を確保しやすいが十分に放電させる必要があ
る。例えば、コンデンサに充電が開始され、コンパレー
タ23,34が反転動作する電圧を1.8V、コンデン
サCの容量が1000pF、放電時の保護抵抗が50Ω
であるとすると、放電開始時の放電電流は1,8/50
=36mAで以降の電流IはI=(1.8/50)EX
P(−t/0.05×10-6)で示される。
い値になるように設定すればよく例えば放電時間を2.
2μSとすればコンデンサの最終残電圧は1.4×10
-19と十分に小さい電圧になる。
供給され続けるが、コンデンサの電位は、十分ゼロに近
い状態に保たれ安定した一定値になっている。モノステ
ーブル・マルチバイブレータは、スパイク状パルスを伸
長するために使われ、エッジトリガ・タイプを用いる。
なお、マルチバイブレータと同等の効果はクロックパル
スをカウンタなどで計数する回路によっても得ることが
できる。
説明する。
Ts=充電時間tc+放電時間td=1/Fの関係よ
り、被測定抵抗の抵抗値Rsは下記数3で求めることが
できる。
fは測定抵抗の両端の電圧である。Vthはコンパレー
タの動作電圧である。
とができるが、0.1%程度の精度を要求するときはそ
の変動及びバラツキが問題となるため、下記数4及び数
5から都度計算して消去する。
波の周期で、実測値である。T2はR2を接続したとき
の発振波の周期で、実測値である。
数3及び数5に基づいて下記数6で導き出せる。
−T1)+R1 数6は、基準抵抗値以外のパラメータを含まないので、
精度よく求められることを示している。
であり、X軸は抵抗値でありY軸が発振波の周期を示
す。放電時間tdがy切片として表われている。抵抗と
発振の周期の関係は、数3より一次関数になる。但し、
数3中のK,tdは回路定数のバラツキや温度などによ
りある範囲でばらついた値をとる。しかし、数十秒から
数分間程度の短い測定時間では、K、tdは変化しな
い。すなわち図9においては一次関数の傾きや、切片は
ばらついた値をとるが、短時間内ではその一次関数は変
動しない。
一意に決まる。そこで、既知の抵抗R1、R2とそれに
対応する発振の周期T1、T2を測定すれば、短時間内
での抵抗と発振周期間の一次関数は一意に決定される。
さらに、未知の被測定抵抗Rsの場合の発振の周期Ts
を一次関数が変動しない短時間内に測定すれば被測定抵
抗の値Rsは一次関数の式より容易に求められる。
回路26a、ゲート回路26b、周期測定用基準クロッ
ク発生回路26c及び演算制御部37を用いて測定す
る。ゲート回路26bは、コンパレータ23から出力さ
れる信号で、ゲートの開閉が制御される。そこで、周期
測定用基準クロック発生回路26cから出力されたクロ
ックは、コンパレータ23から出力された信号が所定の
レベルのときだけ、ゲート回路26bを通過する。ゲー
ト26bを通過したクロックはカウンタ26aでカウン
トされる。カウンタ26aのカウント値は、コンパレー
タ23の出力レベルの変化に起因して割り込み処理をす
る演算制御部37によって所定のタイミングで読み取ら
れる。そして、演算制御部37は、読み取ったカウント
値と予め認識している周期測定用基準クロック発生回路
26cが出力するクロック周波数とに基づいて周期T
1,T2,Tsを算出する。これらの周期は周波数カウ
ンタの測定値から求めることも容易である。なお、上記
説明においては既知パラメータとして基準抵抗R1、R
2のみをもちいており、数6に放電時間は現れていな
い。即ち、放電時間tdには変動、バラツキが発生する
がこれは少なくとも2個の抵抗値が既知の抵抗を使用し
て1次関数における補間演算をすることにより相殺され
てしまい回路実現の制約が少ないことを示している。し
かし、特殊なケースとして放電時間tdをマルチバイブ
レータでなく、クロックパルス(タイムベース)を計数
してデジタル回路で発生させることもできる。この場合
は放電時間tdの変動は事実上なくなるので、放電時間
tdを消去すべき未知数でなく、既知パラメータとして
用いることができる。未知数が減れば方程式の数も減ら
すことができ、数3、数4、数5の3ヶの代わりに数
3、数4の2ヶで済ませることができる。数3、数4か
ら比例定数Kを消去すると、下記数7となり、抵抗Rs
の値が代数的に算出できる。
を演算により求めることができる。周期Ts、T1は発
振周波数の逆数として測定するが、周波数測定時間(ゲ
ート時間)と、放電時間とは共通のクロック(図2の周
期測定用基準クロック発生回路26c)に基づいて規定
される必要があるのはいうまでもない。また、時間の設
定が独立のデジタル回路で行なわれようと、演算のため
に設けられたマイクロプロセッサの内部でソフトウェア
で行なわれようと差異はない。
値測定回路の構成を示す回路図である。この抵抗測定回
路も、上述の実施形態のものと同様に、コンデンサと抵
抗を備えた発振回路により鋸波を発生させてコンデンサ
の充放電時間(発振周期)を測定することにより抵抗値
を測定する回路である。上述の実施形態と異なる主な点
は、被測定抵抗Rs及び基準抵抗R1、R2、R3それ
ぞれの一端が接地されている点である。
いる。オペアンプ41及びトランジスタ42は、定電流
回路を構成している。定電流回路は、コンデンサCの充
電電流値を被測定抵抗Rsの抵抗値の逆数に比例させた
値にすると共に、発振回路の発振周波数及びコンデンサ
Cの充電タイミングに関係なく直流的に一定とする。そ
こで、コンデンサCへ流れる充電電流iは、マルチプレ
クサ47の内部抵抗、及び定電流回路の構成要素である
トランジスタ42の負荷状態に関係なく、一定値とな
る。
は、被測定抵抗Rs,基準抵抗R1、R2、R3のうち
の一つと、マルチプレクサ47と、トランジスタ42と
で構成されている。充電回路は、一端子が接地された被
測定抵抗Rs及び抵抗値が既知である基準抵抗R1、R
2、R3(最低限R1,R2の2つでよい)からなる複
数の抵抗サンプルの内の1個を選択すると共に、選択し
た抵抗サンプルの両端を電流制御用素子となるトランジ
スタ42を経由して一定電圧に維持することによって一
定電流で前記コンデンサに充電する。トランジスタ43
は、コンデンサCの充電電荷を放電する放電回路を構成
している。
ンデンサCの非電源側端子に入力端が接続されている。
ヒステリシス付きコンパレータ44は、コンデンサCの
端子間電圧が所定の閾値Vthに到達したことを検出す
る。ナンド回路45及びヒステリシス付きコンパレータ
46は、放電パルス発生回路を構成している。この放電
パルス発生回路から発生されたパルスが放電回路をなす
トランジスタ43を駆動する。
4の出力が所定のレベルになってから所定時間が経過す
るまで放電回路をオンにさせ、抵抗Rs、R1、R2、
R3のうちの一つとコンデンサCによって鋸波を繰り返
し発生させ、その周期に基づいて被測定抵抗Rsの抵抗
値を算出する。
値測定回路の具体的構成を示す回路図である。この抵抗
値測定回路は、被測定抵抗Rsの抵抗値に応じて測定の
分解能を適正化するために、定電流回路の基準電圧Vr
efを調整する基準電圧調整回路を備えている。
抵抗Ra,Rbとで構成している。抵抗Rbは、抵抗R
1’と抵抗R2’とで構成している。
記数8で表される。
る。tdはコンデンサCの放電時間である。
の発振周波数fを可変する。トランジスタ51がオフの
ときは、Rb=R1’+R2’となり、発振周波数fが
小さくなる。トランジスタ51がオンのときは、Rb=
R1’となり、発振周波数fが大きくなる。
定抵抗値と発振周波数及び分解能との関係を示す特性図
である。特性曲線が急峻に変化したところは、トランジ
スタ51のオンオフを切り替えて基準電圧Vrefを変
更したところである。
c、C=1000pF、Ra=10k、R1=47K、
R2=200K、td=2.2μSとして測定したもの
である。
値測定回路の動作原理を示すものであり、図7(a)は
その回路図であり、図7(b)はコンデンサの端子間電
圧の変化を示す図である。図8は、本発明の第4実施形態
に係る抵抗値測定回路の具体的構成を示す回路図であ
る。この抵抗値測定回路は、コンデンサCに電荷を充電
してから、定電流で放電することを特徴とするものであ
る。他の動作は上述の実施形態と同様である。
ンデンサの充電時の保護抵抗)より十分大きい時間tに
わたりスイッチSを閉じてコンデンサCを充電する(期
間1)。次に、スイッチSを開いて抵抗R(基準抵抗及
び被測定抵抗)で決まる定電流の放電が継続し(充電中
も流れている)、コンデンサCの端子間電圧Vは直線的
に下がる(期間2)。そして、コンデンサCの端子間電
圧Vが閾値Vthまで下がると、ワンショットパルスが
トリガされ、再びスイッチSを閉じる。
測定回路は、コンデンサに蓄えた一定電荷を被測定抵抗
又は基準抵抗を通してその抵抗値に逆比例する定電流で
放電(あるいは充電)する時間(または周波数)を測定
することにより、その抵抗値を算出し、抵抗値が判って
いる2つの基準抵抗での測定も行い、補間によつて正確
な抵抗値を求めることができる。
取り得る範囲の基準抵抗を予め回路に用意しておき、被
測定抵抗のサーミスタ(測温抵抗体)の発振周波数に近
い付近の抵抗に対する測定も同時期に行う。これによ
り、上述の抵抗値測定回路によってサーミスタの抵抗値
が求まる。
は、サーミスタの温度特性は直線ではないので、抵抗値
と温度との関係を予め記憶手段(例えばROM)上にテ
ーブルとして持たせておき、周波数を測定したあと基準
抵抗の値と補間処理をして抵抗値を求めた後にテーブル
より温度を求めることにする。
温度測定に用いる方法を示すフローチャートである。図
2を参照してこのフローチャートを説明する。先ず、セ
レクター27で端子Aを選択し(ステップS1)、抵抗
値が既知である抵抗R1を用いた回路の発振周期T1を
測定及び記録する(ステップS2)。次に、セレクター
27で端子Bを選択し(ステップS3)、抵抗値が既知
である抵抗R2を用いた回路の発振周期T2を測定及び
記録する(ステップS4)。次に、セレクター27で端
子Cを選択し(ステップS5)、被測定抵抗Rsを用い
た回路の発振周期Tsを測定及び記録する(ステップS
6)。その後、上記数6の計算を演算制御装置37が実
行して、被測定抵抗Rsの抵抗値Rxを算出する(ステ
ップS7)。そして、予め記憶手段(例えばROM)上
にテーブルとして記憶していある被測定抵抗Rsの抵抗
値の温度特性とステップS7で求めた抵抗値Rxとに基
づいて、温度を求める(ステップS8)。そして、求め
た温度を表示手段で表示し又は出力手段で出力する(ス
テップS9)。図11は、本実施形態の抵抗値測定回路
を温度測定に用いる他の方法を示すフローチャートであ
る。本温度測定方法が図10に示す温度測定方法と異な
る点は、図10に示す温度測定方法では抵抗値が既知で
ある基準抵抗として抵抗R1及び抵抗R2を用いている
が、本温度測定方法では基準抵抗として抵抗R1のみを
用いて測定している点である。したがって、本温度測定
方法では、図2における抵抗R2を用いないで温度測定
する。次に、図2を参照してこのフローチャートを説明
する。先ず、セレクター27で端子Aを選択し(ステッ
プS11)、抵抗値が既知である抵抗R1を用いた回路
の発振周期T1を測定及び記録する(ステップS1
2)。次に、セレクター27で端子Cを選択し(ステッ
プS15)、被測定抵抗Rsを用いた回路の発振周期T
sを測定及び記録する(ステップS16)。その後、上
記数7の計算を演算制御装置37が実行して、被測定抵
抗Rsの抵抗値Rxを算出する(ステップS17)。こ
の数7の計算において放電時間tdは、クロックパルス
(タイムベース)を計数してデジタル回路で自ら生成し
ているので、既知パラメータとなっている。そして、予
め記憶手段(例えばROM)上にテーブルとして記憶し
ていある被測定抵抗Rsの抵抗値の温度特性とステップ
S17で求めた抵抗値Rxとに基づいて、温度を求める
(ステップS18)。そして、求めた温度を表示手段で
表示し又は出力手段で出力する(ステップS19)。
ば、アナログスイッチのオン抵抗等に関係無く被測定抵
抗に流れる電流が一定でありしかも抵抗値に逆比例する
電流であるので、複数の基準抵抗をアナログスイッチで
切り替える補間法を用いて正確に未知の抵抗値を測定す
ることができる。また、本発明によれば、放電時間を既
知の時間に設定することにより、基準抵抗1個を用いて
未知の抵抗値を測定することができる。
にして被測定抵抗体の抵抗値を補間計算するため、コン
デンサの温度係数、初期誤差、計時変化、電流値を決め
る素子、コンパレータの閾値などほとんどの回路特性変
動が相殺され、補償される。
値が一定なので、回路のインピーダンスが一定かつ低く
押さえられ、リード線長を長くしたりノイズの多い場所
で測定を行っても影響を受けることがない。
ができるので、測定する抵抗値に応じてその電圧を変え
ることによりさらに正確な測定ができる。
種の未知の抵抗体の未知の抵抗値を測定することにも同
様に応用でき、正確な抵抗値を測定することができる。
動作原理を示すものであり、図1(a)はその回路図で
あり、図1(b)はコンデンサの端子間電圧の変化を示
す図である。
構成を示すブロック図である。
具体的構成を示す回路図である。
構成を示す回路図である。
具体的構成を示す回路図である。
おける、測定抵抗値と発振周波数及び分解能との関係を
示す特性図である。
動作原理を示すものであり、図7(a)はその回路図で
あり、図7(b)はコンデンサの端子間電圧の変化を示
す図である。
具体的構成を示す回路図である。
値との関係を示す特性図である。
いる方法を示すフローチャートである。
いる他の方法を示すフローチャートである。
ある。
Claims (11)
- 【請求項1】 コンデンサと抵抗を直列に接続すると共
にコンデンサの充放電を繰り返す回路の発振周期を基に
前記抵抗の抵抗値を測定する抵抗値測定回路において、
前記抵抗として、少なくとも1個の抵抗値が既知の抵抗
と、抵抗値が未知の被測定抵抗とのうちから選択的に使
用し、前記コンデンサの充電電流及び放電電流のうちの
1つの電流値が前記抵抗値の逆数に比例する直流的に一
定な電流であることを特徴とし代数演算を用いて未知の
抵抗値を求める抵抗値測定方法。 - 【請求項2】 コンデンサと抵抗Rを直列に接続すると
共にコンデンサの充放電を繰り返す回路の発振波周期を
測定し、既知の抵抗値の発振周波数を基に被測定の抵抗
値を算出する抵抗値測定回路において、少なくとも1個
の抵抗値が既知の抵抗と被測定抵抗とのうちから1個を
選択する定電流切り換え用の電流端子及び前記選択され
た抵抗の電圧降下を検出するための電圧端子を切り換え
る両端子連動型切換スイッチを設けてスイッチ内部の抵
抗を無視できるように接続されており、前記コンデンサ
の充電電流値が前記スイッチで選択された抵抗Rの逆数
に比例し、発振周波数、放電タイミングに関係なく直流
的に一定な充電回路と、前記コンデンサが充電され充電
電圧が閾値に達したとき前記放電回路をトリガする電圧
検出回路と、充電回路と独立に設けられて、前記トリガ
を受けて時定数回路で決まる一定時間の間前記コンデン
サの電荷を放電させる放電回路と、からなるコンデンサ
充放電型鋸歯状発振回路を用いたことを特徴とする抵抗
値測定回路。 - 【請求項3】 請求項2に記載の抵抗値測定回路を用い
て、前記両端子連動型切換スイッチが抵抗値が既知の既
知抵抗R1,R2及び抵抗値が未知の抵抗RXをそれぞ
れ選択した時の各発振周波数f1,f2,fxを求め、
抵抗Rと発振周期である周波数の逆数1/fとが1次関
数であることを利用し、直線補間によりRxを計算する
抵抗値測定方法。 - 【請求項4】 請求項2に記載の抵抗値測定回路を用い
て、前記両端子連動型切換スイッチが抵抗値が既知の抵
抗R1及び抵抗値が未知の抵抗Rxをそれぞれ選択した
時の各発振周波数f1,fxを求め、抵抗値Rと周波数
の逆数1/fとが1次関数であることを利用し、代数演
算によりRxを計算する抵抗値測定方法。 - 【請求項5】 コンデンサと抵抗を備えた発振回路によ
り鋸歯状波を発生させて前記コンデンサの充放電時間を
測定することにより抵抗値を測定する抵抗値測定回路に
おいて、前記コンデンサの充電電流値を被測定抵抗の抵
抗値の逆数に比例させた値にすると共に、発振回路の発
振周波数及び前記コンデンサの充電タイミングに関係な
く直流的に一定とする定電流回路と、前記定電流回路に
直列に接続されており、且つ前記コンデンサの充電回路
とは独立に設けられた前記コンデンサの充電電荷を放電
させる放電回路と、前記被測定抵抗と基準抵抗とを切り
換え接続して前記コンデンサの充放電時間を測定しこれ
に基づいて前記被測定抵抗の抵抗値を求める演算回路
と、を備えたことを特徴とする抵抗値測定回路。 - 【請求項6】 一方の端子が電源に接続された被測定抵
抗及び抵抗値が既知である基準抵抗からなる複数の抵抗
サンプルの内の1個を選択すると共に、選択された前記
抵抗サンプルの両端を電流制御用素子を経由して一定電
圧に維持することによって一定電流で前記コンデンサに
充電する充電回路と、前記コンデンサに充電された電荷
を放電させる放電回路と、前記コンデンサの一方の端子
に入力端が接続されたコンパレータ回路と、前記コンパ
レータ回路の出力が所定のレベルになってから所定時間
が経過するまで前記放電回路をオンにする制御回路と、
前記抵抗サンプルとコンデンサによって鋸歯状波を繰り
返し発生させ、その周期に基づいて前記被測定抵抗の抵
抗値を算出する演算回路と、を備えたことを特徴とする
抵抗値測定回路。 - 【請求項7】 一方の端子が電源に接続されたコンデン
サと、一方の端子が接地された被測定抵抗及び抵抗値が
既知である基準抵抗からなる複数の抵抗サンプルの内の
1個を選択すると共に、選択された前記抵抗サンプルの
両端を電流制御用素子を経由して一定電圧に維持するこ
とによって一定電流で前記コンデンサに充電する充電回
路と、前記コンデンサに充電された電荷を放電させる放
電回路と、前記コンデンサの非電源側端子に入力端が接
続されたコンパレータ回路と、前記コンパレータ回路の
出力が所定のレベルになってから所定時間が経過するま
で前記放電回路をオンにする制御回路と、前記抵抗サン
プルとコンデンサによって鋸歯状波を繰り返し発生さ
せ、その周期に基づいて前記被測定抵抗の抵抗値を算出
する演算回路と、を備えたことを特徴とする抵抗値測定
回路。 - 【請求項8】 前記コンデンサ及び前記基準抵抗からな
る発振回路の発振周波数と前記コンデンサ及び前記被測
定抵抗からなる発振回路の発振周波数とを比較すること
で、前記被測定抵抗の抵抗値を算出する抵抗値算出回路
を備える、ことを特徴とする請求項5乃至7に記載の抵
抗値測定回路。 - 【請求項9】 前記被測定抵抗及び前記基準抵抗に流す
定電流の値を測定しようとする抵抗値によって設定変更
可能にする定電流値変更回路を備えることを特徴とする
請求項5乃至8に記載の抵抗値測定回路。 - 【請求項10】 前記被測定抵抗及び基準抵抗の内の1
個の抵抗を選択して前記一定電流を流す第1アナログス
イッチと、前記一定電流をなすためのフィードバック回
路の要素となるものであって、前記選択された抵抗の両
端間の電圧を検出するための第2アナログスイッチと、
を備え、前記第2アナログスイッチは、前記第1アナロ
グスイッチとは別個に独立して設けられている、ことを
特徴とする請求項5乃至9に記載の抵抗値測定回路。 - 【請求項11】 コンデンサと抵抗を備えた発振回路に
より鋸波を発生させて前記コンデンサの充放電時間を測
定することにより抵抗値を測定する抵抗値測定方法にお
いて、前記コンデンサへの充電電流値は、被測定抵抗の
抵抗値の逆数に比例させると共に、発振周波数及び放電
タイミングに関係なく直流的に一定値であり、前記コン
デンサの充電電荷は、前記コンデンサの充電回路とは独
立に設けられた放電回路を介して放電し、この放電時間
は、独立に設けられた時定数回路で決まる一定時間であ
り、前記コンデンサの充電電圧が所定の閾値に達したこ
とを電圧検出回路で検出して、前記放電回路をトリガ
し、1つの被測定抵抗と少なくとも2つの基準抵抗との
うちから一つを選択して、前記発振回路の抵抗要素とす
るスイッチの内部抵抗に影響されずに、前記発振回路の
発振周波数に基づいて、前記被測定抵抗の抵抗値を測定
する、ことを特徴とする抵抗値測定方法。
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