JP2011085462A - Four-terminal resistance measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被測定抵抗体に接続されるそれぞれ一対の電流供給端子と電圧検出端子とを有する四端子抵抗測定装置に関するものである。 The present invention relates to a four-terminal resistance measuring device having a pair of current supply terminals and a voltage detection terminal connected to a resistor to be measured.
この種の四端子抵抗測定装置として、出願人は下記特許文献1に開示された四端子抵抗測定装置を既に提案している。この四端子抵抗測定装置についてその概要を説明すると、図4に示すように、四端子抵抗測定装置51は、高電位側(以下、「Hi側」ともいう)と低電位側(以下、「Lo側」ともいう)の各電流供給端子5,6を介して被測定抵抗体2に直流の測定電流Imを供給する定電流源3と、Hi側とLo側の各電圧検出端子7,8を介して被測定抵抗体2の電圧V1を測定する測定部(電圧検出部9、A/D変換部10および処理部15で構成される)と、被測定抵抗体2に対する各電流供給端子5,6の接続状態を検出する第1断線検出手段(電圧検出部52)と、被測定抵抗体2に対するHi側電圧検出端子7の接続状態を検出する第2断線検出手段(Hi側交流電源11およびHi側電圧検出部13)と、被測定抵抗体2に対するLo側電圧検出端子8の接続状態を検出する第3断線検出手段(Lo側交流電源12およびLo側電圧検出部14)と、各断線検出手段52,13,14からの出力信号に基づいて各端子5,6,7,8の被測定抵抗体2に対する接続状態を判定する判定手段(処理部15)とを含んで構成されている。
As this type of four-terminal resistance measuring device, the applicant has already proposed a four-terminal resistance measuring device disclosed in
第1断線検出手段は、定電流源3の出力電圧(電圧の振幅)と第1基準電圧とを比較する第1コンパレータ(不図示)を有し、第2断線検出手段は、Hi側電流供給端子5とHi側電圧検出端子7とを含むHi側電流路(経路B)に第1交流電流(Hi側交流電流Ie1)を供給するHi側交流電源11と、Hi側交流電流Ie1によりHi側電流路に発生する電圧V2と所定の第2基準電圧とを比較する第2コンパレータ(Hi側電圧検出部13)とを備え、第3断線検出手段は、Lo側電流供給端子6とLo側電圧検出端子8とを含むLo側電流路(経路C)に第2交流電流(Lo側交流電流Ie2)を供給するLo側交流電源12と、Lo側交流電源12によりLo側電流路に発生する電圧V3と所定の第3基準電圧とを比較する第3コンパレータ(Lo側電圧検出部14)とを備えて構成されている。
The first disconnection detecting means has a first comparator (not shown) that compares the output voltage (voltage amplitude) of the constant
この四端子抵抗測定装置では、定電流源3の出力電圧(電圧の振幅)を電圧検出部52で監視し、また、Hi側電流供給端子5およびHi側電圧検出端子7とを含む経路BにHi側交流電源11からHi側交流電流Ie1を流すと共に、Hi側電流供給端子5およびHi側電圧検出端子7間に発生する電圧(Hi側交流電源11の発生電圧)V2をHi側電圧検出部13にて監視し、また、Lo側電流供給端子6およびLo側電圧検出端子8とを含む経路CにLo側交流電源12からLo側交流電流Ie2を流すと共に、Lo側電流供給端子6およびLo側電圧検出端子8間に発生する電圧(Lo側交流電源12の発生電圧)V3をLo側電圧検出部14にて監視するようにしたことにより、測定中(被測定抵抗体2に測定電流Imが供給されている状態)においても、各端子5,6,7,8の断線検出を行うことが可能となっている。
In this four-terminal resistance measuring device, the output voltage (voltage amplitude) of the constant
ところで、本願発明者は、上記の四端子抵抗測定装置についてさらに検討を行った結果、第2断線検出手段は、Hi側電流供給端子5とHi側電圧検出端子7とを含む経路BにHi側交流電流Ie1を供給するHi側交流電源11を備えており、また、第3断線検出手段は、Lo側電流供給端子6とLo側電圧検出端子8とを含む経路CにLo側交流電流Ie2を供給するLo側交流電源12を備えているため、第1断線検出手段(電圧検出部52)を使用しないで簡易に構成しつつ、第2断線検出手段によって、Hi側電圧検出端子7と共にHi側電流供給端子5の接続状態を監視し、第3断線検出手段によって、Lo側電圧検出端子8と共にLo側電流供給端子6の接続状態を監視することも可能ではないかと考えた。
By the way, as a result of further examination of the above four-terminal resistance measuring device, the inventor of the present application has found that the second disconnection detecting means is on the Hi side in the path B including the Hi side
しかしながら、図5に示すように、Hi側電流供給端子5が断線した場合(被測定抵抗体2と未接続の場合や、接続してはいるものの接触抵抗が高い場合)には、測定電流Imを被測定抵抗体2に供給する定電流源3の出力電圧がほぼ電源電圧に達して、定電流源3が定電圧源として機能することになり、この結果として、出力インピーダンスが低くなる。このため、Hi側交流電源11から供給されるHi側交流電流Ie1が同図に示す経路D(定電流源3の出力端子24から、Hi側交流電源11、Hi側電圧検出端子7、被測定抵抗体2およびLo側電流供給端子6を経由して定電流源3の出力端子25に至る経路)に流れることから、Hi側電流供給端子5が断線状態であるにも拘わらず、Hi側交流電源11の出力電圧(電圧V2)が上昇しない結果、Hi側電圧検出部13における電圧V2と第2基準電圧との比較によっても、Hi側電流供給端子5の断線を検出できないという課題が発生する。
However, as shown in FIG. 5, when the Hi-side
この課題は、図6に示すように、Lo側電流供給端子6が被測定抵抗体2が断線した場合(被測定抵抗体2と未接続の場合や、接続してはいるものの接触抵抗が高い場合)においても同様に発生する。具体的には、Lo側電流供給端子6が断線状態の場合、上記のようにして定電流源3が定電圧源として機能することによって出力インピーダンスが低くなる。このため、Lo側交流電源12から供給されるLo側交流電流Ie2が同図に示す経路E(定電流源3の出力端子24から、Hi側電流供給端子5、被測定抵抗体2、Lo側電圧検出端子8およびLo側交流電源12を経由して定電流源3の出力端子25に至る経路)に流れることから、Lo側電流供給端子6が断線状態であるにも拘わらず、Lo側交流電源12の出力電圧(電圧V3)が上昇しない結果、Lo側電圧検出部14における電圧V3と第3基準電圧との比較によっても、Lo側電流供給端子6の断線を検出できないという課題が発生する。
As shown in FIG. 6, the problem is that the Lo-side
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、簡易に構成しつつ、高電位側電流供給端子、低電位側電流供給端子、高電位側電圧検出端子および低電位側電圧検出端子の被測定抵抗体への接続状態を確実に判別し得る四端子抵抗測定装置を提供することを主目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem. The present invention has a simple configuration, and is capable of covering the high potential side current supply terminal, the low potential side current supply terminal, the high potential side voltage detection terminal, and the low potential side voltage detection terminal. The main object is to provide a four-terminal resistance measuring device that can reliably determine the connection state to the measuring resistor.
上記目的を達成すべく請求項1記載の四端子抵抗測定装置は、高電位側電流供給端子および低電位側電流供給端子を介して被測定抵抗体に直流の測定電流を供給する電流源と、高電位側電圧検出端子および低電位側電圧検出端子を介して前記被測定抵抗体の両端間電圧を測定する測定部と、前記高電位側電流供給端子および前記高電位側電圧検出端子を含む高電位側電流路に断線検出用の高電位側交流電流を供給すると共に当該両端子間に発生する第1端子間電圧に基づいて前記被測定抵抗体に対する当該両端子の接続状態を検出する高電位側断線検出部と、前記低電位側電流供給端子および前記低電位側電圧検出端子を含む低電位側電流路に断線検出用の低電位側交流電流を供給すると共に当該両端子間に発生する第2端子間電圧に基づいて前記被測定抵抗体に対する当該両端子の接続状態を検出する低電位側断線検出部とを備え、前記高電位側断線検出部および前記低電位側断線検出部の検出結果に基づいて、前記被測定抵抗体に対する前記高電位側電流供給端子および前記高電位側電圧検出端子の接続状態と当該被測定抵抗体に対する前記低電位側電流供給端子および前記低電位側電圧検出端子の接続状態を判別すると共に、前記測定電流および前記測定部で測定された前記両端間電圧に基づいて前記被測定抵抗体の抵抗値を算出する四端子抵抗測定装置であって、互いに逆極性の向きで並列接続した2つのダイオードで構成されると共に、前記電流源と前記高電位側電流供給端子との間、および当該電流源と前記低電位側電流供給端子との間の少なくとも一方に配設されたダイオード回路を備え、前記高電位側断線検出部は、前記高電位側交流電流を出力すると共に出力交流電圧の最大振幅が前記ダイオードのターンオン電圧未満に規定された高電位側交流電源を備え、前記低電位側断線検出部は、前記低電位側交流電流を出力すると共に出力交流電圧の最大振幅が前記ダイオードのターンオン電圧未満に規定された低電位側交流電源を備えている。
In order to achieve the above object, a four-terminal resistance measuring device according to
また、請求項2記載の四端子抵抗測定装置は、請求項1記載の四端子抵抗測定装置において、前記高電位側断線検出部は、前記第1端子間電圧を検出すると共に当該第1端子間電圧と予め規定された基準電圧とを比較して前記被測定抵抗体に対する当該高電位側電流供給端子および当該高電位側電圧検出端子の接続状態を検出する高電位側電圧検出部を備え、前記低電位側断線検出部は、前記第2端子間電圧を検出すると共に当該第2端子間電圧と予め規定された基準電圧とを比較して前記被測定抵抗体に対する当該低電位側電流供給端子および当該低電位側電圧検出端子の接続状態を検出する低電位側電圧検出部を備えている。
The four-terminal resistance measuring device according to
請求項1記載の四端子抵抗測定装置では、高電位側電流供給端子、低電位側電流供給端子、高電位側電圧検出端子および低電位側電圧検出端子のうちの高電位側電流供給端子のみが断線した場合においては、高電位側交流電流の出力がダイオード回路によって阻止され、また、低電位側電流供給端子のみが断線した場合においても、低電位側交流電流の出力がダイオード回路によって阻止される。また、高電位側電圧検出端子が断線した場合にも、高電位側交流電源から高電位側交流電流が出力されず、また、低電位側電圧検出端子が断線した場合にも、低電位側交流電源から低電位側交流電流が出力されない。これにより、高電位側電流供給端子および高電位側電圧検出端子の少なくとも一方が断線した場合には、第1端子間電圧が上昇し、また低電位側電流供給端子および低電位側電圧検出端子の少なくとも一方が断線した場合には、第2端子間電圧が上昇する。
In the four-terminal resistance measuring apparatus according to
したがって、この四端子抵抗測定装置によれば、2つのダイオードを使用したダイオード回路を配設するという簡単な構成でありながら、高電位側断線検出部において第1端子間電圧に基づいて高電位側電流供給端子および高電位側電圧検出端子の接続状態を確実に検出することができると共に、低電位側断線検出部において第2端子間電圧に基づいて低電位側電流供給端子および低電位側電圧検出端子の接続状態を確実に検出することができる。すなわち、高電位側電流供給端子、低電位側電流供給端子、高電位側電圧検出端子および低電位側電圧検出端子のすべての端子についての被測定抵抗体への接続状態を確実に検出することができる。 Therefore, according to this four-terminal resistance measuring device, the high-potential side disconnection detecting unit has a simple configuration in which a diode circuit using two diodes is disposed, and the high-potential side disconnection detecting unit is based on the voltage between the first terminals. The connection state of the current supply terminal and the high potential side voltage detection terminal can be reliably detected, and the low potential side current supply terminal and the low potential side voltage detection are performed based on the voltage between the second terminals in the low potential side disconnection detection unit. It is possible to reliably detect the terminal connection state. That is, it is possible to reliably detect the connection state of the high potential side current supply terminal, the low potential side current supply terminal, the high potential side voltage detection terminal, and the low potential side voltage detection terminal to the measured resistor. it can.
また、請求項2記載の四端子抵抗測定装置によれば、第1端子間電圧を検出すると共にこの第1端子間電圧と予め規定された基準電圧とを比較して被測定抵抗体に対する高電位側電流供給端子および高電位側電圧検出端子の接続状態を検出する高電位側電圧検出部を備えて高電位側断線検出部を構成し、また第2端子間電圧を検出すると共にこの第2端子間電圧と予め規定された基準電圧とを比較して被測定抵抗体に対する低電位側電流供給端子および低電位側電圧検出端子の接続状態を検出する低電位側電圧検出部を備えて低電位側断線検出部を構成したことにより、第1端子間電圧と基準電圧を比較し、第2端子間電圧と基準電圧を比較するという簡易な構成でありながら、第1端子間電圧に基づいて被測定抵抗体に対する高電位側電流供給端子および高電位側電圧検出端子の接続状態を検出することができると共に、第2端子間電圧に基づいて被測定抵抗体に対する低電位側電流供給端子および低電位側電圧検出端子の接続状態を確実に検出することができる。
According to the four-terminal resistance measuring apparatus of
以下、四端子抵抗測定装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of a four-terminal resistance measuring device will be described with reference to the accompanying drawings.
最初に、四端子抵抗測定装置1の構成について、図面を参照して説明する。
First, the configuration of the four-terminal
図1に示す四端子抵抗測定装置1は、被測定抵抗体2の抵抗値を測定するものであって、定電流源3、ダイオード回路4、一対の電流供給端子(Hi側電流供給端子5およびLo側電流供給端子6)、一対の電圧検出端子(Hi側電圧検出端子7およびLo側電圧検出端子8)、電圧検出部9、A/D変換部10、Hi側交流電源11、Lo側交流電源12、Hi側電圧検出部13、Lo側電圧検出部14、処理部15および出力部16を備えている。
A four-terminal
定電流源3は、電流源の一例であって、等価的に、図1に示すように、オペアンプで構成された電流バッファ21、定電圧源(直流定電圧源)22および抵抗23で構成されている。この場合、定電圧源22が、電流バッファ21の非反転入力端子とグランドとの間に接続され、抵抗23が、電流バッファ21の反転入力端子とグランドとの間に接続されている。また、一対の出力端子24,25のうちの一方の出力端子24は、電流バッファ21の出力端子に接続され、他方の出力端子25は、電流バッファ21の反転入力端子に接続されている。この定電流源3では、オペアンプで構成された電流バッファ21の非反転入力端子と反転入力端子とがバーチャルショートの状態にあるため、抵抗23には、定電圧源22から直流定電圧が常時印加された状態となっている。
The constant
この構成により、定電流源3は、一対の出力端子24,25間に接続された外部回路に対して、定電圧源22が出力する直流定電圧の電圧値を抵抗23の抵抗値で除算して得られる電流値(既知の電流値)の測定電流(直流定電流)Imを供給可能となっている。なお、定電流源3の出力端子24から出力される電圧の電圧値は、被測定抵抗体2の抵抗値によって変化するものの、各端子5,6,7,8と被測定抵抗体2との間の接触抵抗がある程度ばらついたとしても、所望の電流値の測定電流Imを被測定抵抗体2に供給し得るように、ダイオード回路4を構成するダイオード4a,4bの順方向電圧なども考慮して、常にダイオード4a,4bのターンオン電圧Vonを超える電圧値に規定されている。
With this configuration, the constant
ダイオード回路4は、図1に示すように、互いに逆極性の向きで並列接続した2つのダイオード4a,4bで構成されている。この場合、各ダイオード4a,4bは、電気的特性(例えば、ターンオン電圧Von、順電圧および順電流など)の等しい同種のダイオードを使用するのが好ましい。このようにして構成されたダイオード回路4は、一例として、一端(本例ではダイオード4aのアノード端子)が定電流源3の一方の出力端子24に接続され、他端は後述するようにHi側電流供給端子5に接続されて、定電流源3の出力端子24とHi側電流供給端子5との間に配設されている。
As shown in FIG. 1, the
Hi側電流供給端子5は、ダイオード回路4の他端(本例ではダイオード4aのカソード端子)に接続されている。Lo側電流供給端子6は、定電流源3の他方の出力端子25に接続されている。Hi側電圧検出端子7は、電圧検出部9の一方の入力端子に接続され、Lo側電圧検出端子8は、電圧検出部9の他方の入力端子に接続されている。
The Hi-side
電圧検出部9は、高入力インピーダンスの一対の入力端子に接続されたHi側電圧検出端子7およびLo側電圧検出端子8間に発生する電圧V1を検出して、この電圧V1の波形を示す電圧信号Svを出力する。A/D変換部10は、電圧信号Svを入力すると共に、予め規定されたサンプリング周期でサンプリングすることにより、電圧信号Svの電圧(振幅)を示す電圧データDvを生成して出力する。電圧検出部9およびA/D変換部10は、処理部15と共に測定部MEを構成する。
The
Hi側交流電源11は、Hi側電流供給端子5およびHi側電圧検出端子7に接続されて、これらの端子5,7間にコンタクトチェック用のHi側交流電流(交流定電流)Ie1を供給(出力)可能に構成されている。また、Hi側交流電源11は、Hi側電圧検出部13と共にHi側断線検出部DE1を構成する。この構成により、Hi側断線検出部DE1は、Hi側電流供給端子5およびHi側電圧検出端子7を含むHi側電流路(経路B)に断線検出用のHi側交流電流Ie1を供給すると共にこの両端子5,7間に発生する電圧(第1端子間電圧)V2に基づいて被測定抵抗体2に対する両端子5,7の接続状態を検出する。この場合、Hi側交流電源11は、その最大出力振幅(電圧)Vmax1がダイオード4a,4bのターンオン電圧Von未満となるように予め規定されている。つまり、最大出力振幅Vmax1は、Hi側交流電流Ie1の供給によってダイオード4a,4bがターンオンしない電圧値に規定されている。なお、ダイオードのターンオン電圧Vonは、種類によって異なり、ゲルマニウムダイオードでは、0.2[V]程度、シリコンダイオードで0.7[V]程度である。
The Hi-side
Lo側交流電源12は、Lo側電流供給端子6およびLo側電圧検出端子8に接続されて、これらの端子6,8間にコンタクトチェック用のLo側交流電流(交流定電流)Ie2を供給(出力)可能に構成されている。また、Lo側交流電源12は、Lo側電圧検出部14と共にLo側断線検出部DE2を構成する。この構成により、Lo側断線検出部DE2は、Lo側電流供給端子6およびLo側電圧検出端子8を含むLo側電流路(経路C)に断線検出用のLo側交流電流Ie2を供給すると共にこの両端子6,8間に発生する電圧(第2端子間電圧)V3に基づいて被測定抵抗体2に対する両端子6,8の接続状態を検出する。この場合、Lo側交流電源12は、その最大出力振幅(電圧)Vmax2がダイオード4a,4bのターンオン電圧Von未満となるように予め規定されている。つまり、最大出力振幅Vmax2は、Lo側交流電流Ie2の供給によってダイオード4a,4bがターンオンしない電圧値に規定されている。
The Lo-side
Hi側電圧検出部13は、コンパレータ(不図示)を備えて構成されて、Hi側電流供給端子5およびHi側電圧検出端子7が接続される各入力端子の入力インピーダンスが高インピーダンスに規定されている。また、Hi側電圧検出部13は、Hi側電流供給端子5およびHi側電圧検出端子7間に発生する電圧V2を検出すると共に、予め規定された基準電圧Vrefと比較することにより、被測定抵抗体2に対する両端子5,7の接続状態を検出する。具体的には、Hi側電圧検出部13は、この比較の結果、電圧V2が基準電圧Vrefを超えているときには、Hi側電流供給端子5およびHi側電圧検出端子7の少なくとも一方が被測定抵抗体2(具体的には、被測定抵抗体2の一方の端子)に正常に接続されていないという接続状態を示す検出信号S1を生成して出力する。
The Hi-side
この場合、Hi側電流供給端子5および被測定抵抗体2の一方の端子間の接触抵抗とHi側電圧検出端子7および被測定抵抗体2の一方の端子間の接触抵抗の合計抵抗値が増加するに伴い、電圧V2も上昇する。本例では、この合計抵抗値が予め規定された許容最大値となったときの電圧V2を基準電圧Vrefとして規定している。したがって、Hi側電圧検出部13は、上記の各接触抵抗の合計抵抗値が許容最大値を超えたとき(Hi側電流供給端子5およびHi側電圧検出端子7の少なくとも一方が被測定抵抗体2の一方の端子から離れたとき(非接触のとき)も含む)に、検出信号S1を生成して出力する。
In this case, the total resistance value of the contact resistance between the Hi-side
Lo側電圧検出部14も、Hi側電圧検出部13と同様にして、コンパレータ(不図示)を備えて構成されて、Lo側電流供給端子6およびLo側電圧検出端子8が接続される各入力端子の入力インピーダンスが高インピーダンスに規定されている。また、Lo側電圧検出部14は、Lo側電流供給端子6およびLo側電圧検出端子8間に発生する電圧V3を検出すると共に、予め規定された基準電圧Vrefと比較することにより、被測定抵抗体2に対する両端子6,8の接続状態を検出する。具体的には、Lo側電圧検出部14は、この比較の結果、電圧V3が基準電圧Vrefを超えているときに、両端子6,8の少なくとも一方が被測定抵抗体2(具体的には、被測定抵抗体2の他方の端子)に正常に接続されていないという接続状態を示す検出信号S2を生成して出力する。
Similarly to the Hi-side
この場合、Lo側電圧検出部14の基準電圧Vrefも、Hi側電圧検出部13の場合と同様にして規定されている。したがって、Lo側電圧検出部14は、Lo側電流供給端子6および被測定抵抗体2の他方の端子間の接触抵抗とLo側電圧検出端子8および被測定抵抗体2の他方の端子間の接触抵抗の合計抵抗値が許容最大値を超えたとき(Lo側電流供給端子6およびLo側電圧検出端子8の少なくとも一方が被測定抵抗体2の他方の端子から離れたとき(非接触のとき)も含む)に、検出信号S2を生成して出力する。
In this case, the reference voltage Vref of the Lo side
処理部15は、CPUおよび内部メモリを備えて構成されて、被測定抵抗体2に対するHi側電流供給端子5、Hi側電圧検出端子7、Lo側電流供給端子6およびLo側電圧検出端子8のコンタクトチェック処理(接続判別処理)、および被測定抵抗体2の抵抗値測定処理を実行する。出力部16は、一例として、LCD(Liquid Crystal Display)などの表示装置で構成されて、コンタクトチェック処理の結果、および抵抗値測定処理の結果を表示する。
The
次いで、四端子抵抗測定装置1の動作について説明する。なお、Hi側電流供給端子5およびHi側電圧検出端子7の被測定抵抗体2における一方の端子への接続作業、およびLo側電流供給端子6およびLo側電圧検出端子8の被測定抵抗体における他方の端子への接続作業が予め完了しているものとする。
Next, the operation of the four-terminal
四端子抵抗測定装置1の作動状態において、上記の各接続作業が良好に行われた結果、図1に示すように、Hi側電流供給端子5およびHi側電圧検出端子7が被測定抵抗体2の一方の端子に正常に接続され、かつLo側電流供給端子6およびLo側電圧検出端子8が被測定抵抗体2の他方の端子に正常に接続されているときには、定電流源3の出力端子24から出力される電圧(直流電圧)の電圧値がダイオード4aのターンオン電圧Vonを超えているため、定電流源3が、同図に示す経路(つまり、出力端子24、ダイオード回路4、Hi側電流供給端子5、被測定抵抗体2およびLo側電流供給端子6を経由して出力端子25に至る経路)Aに測定電流Imを供給する動作を開始している。
In the operating state of the four-terminal
また、Hi側交流電源11が、Hi側電流供給端子5および被測定抵抗体2の一方の端子を経由してHi側電圧検出端子7に至る経路BにHi側交流電流Ie1を供給する動作を開始している。同様にして、Lo側交流電源12も、Lo側電流供給端子6および被測定抵抗体2の他方の端子を経由してLo側電圧検出端子8に至る経路CにLo側交流電流Ie2を供給する動作を開始している。
In addition, the Hi-side
また、Hi側電圧検出部13が、入力される電圧V2(Hi側電流供給端子5とHi側電圧検出端子7間の電圧)と基準電圧Vrefとの比較を開始し、Lo側電圧検出部14が、入力される電圧V3(Lo側電流供給端子6とLo側電圧検出端子8間の電圧)と基準電圧Vrefとの比較を開始している。
Further, the Hi-side
また、電圧検出部9は、Hi側電圧検出端子7およびLo側電圧検出端子8間に発生している電圧V1を検出して、電圧V1の波形を示す電圧信号Svを出力する動作を開始し、A/D変換部10は、電圧信号Svを入力すると共に、予め規定されたサンプリング周期でサンプリングすることにより、電圧信号Svの電圧(振幅)を示す電圧データDvを生成して出力する動作を開始している。
The
このように、四端子抵抗測定装置1の各構成要素がそれぞれの動作を開始している状態において、処理部15は、まず、コンタクトチェック処理を実行する。このコンタクトチェック処理では、処理部15は、Hi側電圧検出部13からの検出信号S1の出力の有無を検出することにより、被測定抵抗体2の一方の端子に対するHi側電流供給端子5およびHi側電圧検出端子7の接続状態を判別する。また、処理部15は、Lo側電圧検出部14からの検出信号S2の出力の有無を検出することにより、被測定抵抗体2の他方の端子に対するLo側電流供給端子6およびLo側電圧検出端子8の接続状態を判別する。
In this way, in a state where each component of the four-terminal
図1に示す状態において、Hi側電流供給端子5、Hi側電圧検出端子7、Lo側電流供給端子6およびLo側電圧検出端子8が被測定抵抗体2の対応する端子に電気的にそれぞれ接続され、かつ被測定抵抗体2の端子との間の接触抵抗が小さいときには、電圧V2,V3が共に基準電圧Vref以下となるため、Hi側電圧検出部13およびLo側電圧検出部14からは検出信号S1,S2は出力されない。したがって、処理部15は、Hi側電流供給端子5〜Lo側電圧検出端子8の4つの端子すべてが正常に接続されていると判別して、その旨を出力部16に表示させる。これにより、コンタクトチェック処理が完了する。このようにして、コンタクトチェック処理において、Hi側電流供給端子5〜Lo側電圧検出端子8の4つの端子すべてが正常に接続されていると判別したときには、処理部15は、次いで、抵抗値測定処理に移行する。
In the state shown in FIG. 1, the Hi-side
この抵抗値測定処理では、処理部15は、A/D変換部10から出力される電圧データDvに基づいて、被測定抵抗体2の両端間電圧である電圧V1の電圧値を算出し、この算出した電圧V1の電圧値と定電流源3から出力される測定電流Imの電流値(既知)とに基づいて、被測定抵抗体2の抵抗値を測定して、出力部16に表示させる。これにより、抵抗値測定処理が完了する。
In this resistance value measurement process, the
一方、Hi側電流供給端子5、Hi側電圧検出端子7、Lo側電流供給端子6およびLo側電圧検出端子8が被測定抵抗体2の対応する端子に電気的にそれぞれ接続されているものの、被測定抵抗体2の端子との間の接触抵抗が大きいことに起因して、Hi側電流供給端子5およびHi側電圧検出端子7側での接触抵抗の合計抵抗値が許容最大値を超えているときには、Hi側電圧検出部13が検出信号S1を生成して出力する。また、Lo側電流供給端子6およびLo側電圧検出端子8側での接触抵抗の合計抵抗値が許容最大値を超えているときには、Lo側電圧検出部14が検出信号S2を生成して出力する。
On the other hand, although the Hi-side
また、Hi側電圧検出端子7が被測定抵抗体2に未接続のときには、Hi側交流電源11におけるHi側電圧検出端子7側の端子は、インピーダンスの高いHi側電圧検出部13および電圧検出部9の入力端子にのみ接続された状態となる。このため、Hi側交流電流Ie1の流れる経路Bは形成されない。また、Hi側電流供給端子5が被測定抵抗体2に未接続のときには、図2に示すように、Hi側電圧検出端子7の未接続のときと同様にして経路Bは形成されず、また、定電流源3の出力端子24とHi側電流供給端子5およびHi側交流電源11との間にダイオード回路4が配設され、かつHi側交流電源11の最大出力振幅Vmax1がダイオード4bのターンオン電圧Von未満となるように規定されているため、従来の四端子抵抗測定装置51とは異なり、経路Dも形成されない。また、Hi側交流電源11のインピーダンスが高いために定電流源3からの測定電流Imも流れない。つまり、測定電流Imによる経路Dも形成されない。
When the Hi-side
このため、Hi側交流電源11からHi側交流電流Ie1が出力されない結果、Hi側交流電流Ie1を供給するためにHi側交流電源11が出力する電圧(電圧の振幅)が最大出力振幅Vmax1に達する、つまり電圧V2がVmax1に達する。これにより、Hi側電圧検出部13が、この電圧V2と基準電圧Vrefとを比較して、検出信号S1を生成して出力する。
For this reason, as a result of the Hi-side
Lo側電流供給端子6またはLo側電圧検出端子8が被測定抵抗体2に未接続のときにも、上記したHi側電流供給端子5またはHi側電圧検出端子7のときと同様にして、図3に示すように、Lo側交流電流Ie2が流れるための経路Cおよび経路Eが形成されない。また、Lo側電圧検出部14のインピーダンスが高いために定電流源3からの測定電流Imも流れない。つまり、測定電流Imによる経路Eも形成されない。このため、Lo側交流電源12からLo側交流電流Ie2が出力されない結果、Lo側交流電流Ie2を供給するためにLo側交流電源12が出力する電圧(電圧の振幅)が最大出力振幅Vmax2に達する、つまり電圧V3がVmax2に達する。これにより、Lo側電圧検出部14が、この電圧V3と基準電圧Vrefとを比較して、検出信号S2を生成して出力する。
Even when the Lo-side
以上のように、Hi側電圧検出部13から検出信号S1が出力されたときには、処理部15は、コンタクトチェック処理において検出信号S1を入力するため、Hi側電流供給端子5およびHi側電圧検出端子7のうちの少なくとも一方に接続不良が発生していると判別して、その旨を出力部16に表示させる。また、Lo側電圧検出部14から検出信号S2が出力されたときには、処理部15は、コンタクトチェック処理において検出信号S2を入力するため、Lo側電流供給端子6およびLo側電圧検出端子8のうちの少なくとも一方に接続不良が発生していると判別して、その旨を出力部16に表示させる。この場合、処理部15は、この出力部16に対する表示処理を完了した後に、コンタクトチェック処理を完了させて、抵抗値測定処理の実行を中止する。
As described above, when the detection signal S1 is output from the Hi-side
このように、この四端子抵抗測定装置1では、互いに逆極性の向きで並列接続した2つのダイオード4a,4bで構成されたダイオード回路4が定電流源3の出力端子24とHi側電流供給端子5との間、および定電流源3の他の出力端子25とLo側電流供給端子6との間の少なくとも一方に配設され、Hi側断線検出部DE1におけるHi側交流電源11の出力交流電圧の最大振幅がダイオード4a,4bのターンオン電圧Von未満に規定され、かつLo側断線検出部DE2におけるLo側交流電源12の出力交流電圧の最大振幅がダイオード4a,4bのターンオン電圧Von未満に規定されている。
As described above, in this four-terminal
このため、Hi側電流供給端子5、Lo側電流供給端子6、Hi側電圧検出端子7およびLo側電圧検出端子8のうちのHi側電流供給端子5のみが断線した場合(Hi側電流供給端子5のみが被測定抵抗体2と未接続となった場合)においては、経路DへのHi側交流電流Ie1の出力がダイオード回路4によって阻止され、また、Lo側電流供給端子6のみが断線した場合(Lo側電流供給端子6のみが被測定抵抗体2と未接続となった場合)においても、経路EへのLo側交流電流Ie2の出力がダイオード回路4によって阻止される。また、電圧検出部9、Hi側電圧検出部13およびLo側電圧検出部14の各入力インピーダンスが高いため、Hi側電圧検出端子7が断線した場合にも、Hi側交流電源11からHi側交流電流Ie1が出力されず、また、Lo側電圧検出端子8が断線した場合にも、Lo側交流電源12からLo側交流電流Ie2が出力されない。これにより、Hi側電流供給端子5およびHi側電圧検出端子7の少なくとも一方が断線した場合には、電圧V2が上昇し、またLo側電流供給端子6およびLo側電圧検出端子8の少なくとも一方が断線した場合には、電圧V3が上昇する。
Therefore, when only the Hi-side
したがって、この四端子抵抗測定装置1によれば、2つのダイオード4a,4bを使用したダイオード回路4を配設するという簡単な構成でありながら、Hi側電流供給端子5、Lo側電流供給端子6、Hi側電圧検出端子7およびLo側電圧検出端子8のうちの、Hi側電圧検出端子7またはLo側電圧検出端子8が断線した場合のみならず、Hi側電流供給端子5のみ、またはLo側電流供給端子6のみが断線した場合についても、電圧V2,V3に基づいて、その断線の発生をHi側断線検出部DE1(詳細にはHi側電圧検出部13)またはLo側断線検出部DE2(詳細にはLo側電圧検出部14)が確実に検出して、検出信号S1,S2を処理部15に出力することができる結果、各電流供給端子5,6および各電圧検出端子7,8のすべての端子についての被測定抵抗体2への未接続状態を確実に検出することができる。
Therefore, according to the four-terminal
また、この四端子抵抗測定装置1によれば、電圧V2を検出すると共にこの電圧V2と予め規定された基準電圧Vrefとを比較して被測定抵抗体2に対するHi側電流供給端子5およびHi側電圧検出端子7の接続状態を検出するHi側電圧検出部13を備えてHi側断線検出部DE1を構成し、また電圧V3を検出すると共にこの電圧V3と予め規定された基準電圧Vrefとを比較して被測定抵抗体2に対するLo側電流供給端子6およびLo側電圧検出端子8の接続状態を検出するLo側電圧検出部14を備えてLo側断線検出部DE2を構成したことにより、電圧V2と基準電圧Vrefを比較し、電圧V3と基準電圧Vrefを比較するという簡易な構成でありながら、電圧V2に基づいて被測定抵抗体2に対する両端子5,7の接続状態を検出することができると共に、電圧V3に基づいて被測定抵抗体2に対する両端子6,8の接続状態を確実に検出することができる。
Further, according to the four-terminal
なお、ダイオード回路4を定電流源3の出力端子24とHi側電流供給端子5との間に配設する構成について上記したが、ダイオード回路4は、定電流源3の出力端子24とHi側電流供給端子5との間、および定電流源3の出力端子25とLo側電流供給端子6との間の少なくとも一方に配設されていればよいため、ダイオード回路4を定電流源3の出力端子25とLo側電流供給端子6との間にのみ配設する構成や、定電流源3の出力端子24とHi側電流供給端子5との間、および定電流源3の出力端子25とLo側電流供給端子6との間の双方にダイオード回路4をそれぞれ配設する構成を採用することもできる。
Note that the
この場合、後者の構成のようにダイオード回路4を2カ所に配設する場合には、測定電流Imの経路Aにダイオード回路4が2つ直列に配設されるため、定電流源3の出力端子24から出力される電圧の電圧値をダイオード4a,4bのターンオン電圧Vonの2倍を超える電圧値に規定する。また、この構成では、Hi側交流電源11およびLo側交流電源12の出力振幅についても、ダイオード回路4が1つの場合の2倍にできるため、Hi側電流供給端子5、Lo側電流供給端子6、Hi側電圧検出端子7およびLo側電圧検出端子8についてのコンタクトチェックをより高い電圧を用いて高精度で実施することができる。なお、ダイオード回路4のダイオード4aを1つのダイオードで構成しているが、複数のダイオードを直列接続して構成することもできる。また、ダイオード4bについても同様にして、複数のダイオードを直列接続して構成することもできる。
In this case, when the
また、Hi側電圧検出部13およびLo側電圧検出部14における基準電圧Vrefを共通にした例について上記したが、Hi側交流電源11およびLo側交流電源12の出力電圧(振幅)のばらつきに対応させて、それぞれの基準電圧Vrefを異なる電圧にしてもよいのは勿論である。また、測定電流Imを供給する電流源として、定電流源3を使用した例について上記したが、被測定抵抗体2に供給している測定電流Imの電流値を処理部15にリアルタイムに出力する機能を有する電流源であれば、定電流源でなくても、測定電流Imを供給する電流源として使用することができる。
Further, the example in which the reference voltage Vref is shared by the Hi side
1 四端子抵抗測定装置
2 被測定抵抗体
3 定電流源
4 ダイオード回路
4a,4b ダイオード
5 Hi側電流供給端子
6 Lo側電流供給端子
7 Hi側電圧検出端子
8 Lo側電圧検出端子
11 Hi側交流電源
12 Lo側交流電源
13 Hi側電圧検出部
14 Lo側電圧検出部
15 処理部
DE1 Hi側断線検出部
DE2 Lo側断線検出部
Im 測定電流
ME 測定部
V1,V2 電圧
Vref 基準電圧
DESCRIPTION OF
Claims (2)
高電位側電圧検出端子および低電位側電圧検出端子を介して前記被測定抵抗体の両端間電圧を測定する測定部と、
前記高電位側電流供給端子および前記高電位側電圧検出端子を含む高電位側電流路に断線検出用の高電位側交流電流を供給すると共に当該両端子間に発生する第1端子間電圧に基づいて前記被測定抵抗体に対する当該両端子の接続状態を検出する高電位側断線検出部と、
前記低電位側電流供給端子および前記低電位側電圧検出端子を含む低電位側電流路に断線検出用の低電位側交流電流を供給すると共に当該両端子間に発生する第2端子間電圧に基づいて前記被測定抵抗体に対する当該両端子の接続状態を検出する低電位側断線検出部とを備え、
前記高電位側断線検出部および前記低電位側断線検出部の検出結果に基づいて、前記被測定抵抗体に対する前記高電位側電流供給端子および前記高電位側電圧検出端子の接続状態と当該被測定抵抗体に対する前記低電位側電流供給端子および前記低電位側電圧検出端子の接続状態を判別すると共に、前記測定電流および前記測定部で測定された前記両端間電圧に基づいて前記被測定抵抗体の抵抗値を算出する四端子抵抗測定装置であって、
互いに逆極性の向きで並列接続した2つのダイオードで構成されると共に、前記電流源と前記高電位側電流供給端子との間、および当該電流源と前記低電位側電流供給端子との間の少なくとも一方に配設されたダイオード回路を備え、
前記高電位側断線検出部は、前記高電位側交流電流を出力すると共に出力交流電圧の最大振幅が前記ダイオードのターンオン電圧未満に規定された高電位側交流電源を備え、
前記低電位側断線検出部は、前記低電位側交流電流を出力すると共に出力交流電圧の最大振幅が前記ダイオードのターンオン電圧未満に規定された低電位側交流電源を備えている四端子抵抗測定装置。 A current source for supplying a DC measurement current to the measured resistor via the high potential side current supply terminal and the low potential side current supply terminal;
A measuring unit for measuring a voltage across the resistor under measurement via a high potential side voltage detection terminal and a low potential side voltage detection terminal;
Based on a first inter-terminal voltage generated between the two terminals while supplying a high-potential side alternating current for disconnection detection to a high-potential side current path including the high-potential side current supply terminal and the high-potential side voltage detection terminal. A high-potential-side disconnection detector that detects the connection state of the two terminals with respect to the measured resistor,
Based on a second inter-terminal voltage generated between the two terminals while supplying a low-potential side alternating current for disconnection detection to a low-potential side current path including the low-potential side current supply terminal and the low-potential side voltage detection terminal. A low-potential-side disconnection detector that detects the connection state of the two terminals with respect to the resistor to be measured.
Based on the detection results of the high potential side disconnection detection unit and the low potential side disconnection detection unit, the connection state of the high potential side current supply terminal and the high potential side voltage detection terminal to the resistor to be measured and the measurement target A connection state of the low potential side current supply terminal and the low potential side voltage detection terminal to the resistor is determined, and the resistance of the measured resistor is determined based on the measurement current and the voltage between both ends measured by the measurement unit. A four-terminal resistance measuring device for calculating a resistance value,
It is composed of two diodes connected in parallel with opposite polarities, and at least between the current source and the high potential side current supply terminal and between the current source and the low potential side current supply terminal. With a diode circuit arranged on one side,
The high-potential-side disconnection detection unit includes a high-potential-side AC power source that outputs the high-potential-side AC current and has a maximum amplitude of an output AC voltage that is less than a turn-on voltage of the diode.
The low-potential-side disconnection detection unit outputs a low-potential-side AC current, and includes a low-potential-side AC power supply in which the maximum amplitude of the output AC voltage is defined to be less than the turn-on voltage of the diode .
前記低電位側断線検出部は、前記第2端子間電圧を検出すると共に当該第2端子間電圧と予め規定された基準電圧とを比較して前記被測定抵抗体に対する当該低電位側電流供給端子および当該低電位側電圧検出端子の接続状態を検出する低電位側電圧検出部を備えている請求項1記載の四端子抵抗測定装置。 The high-potential-side disconnection detection unit detects the voltage between the first terminals and compares the voltage between the first terminals and a predetermined reference voltage to the high-potential-side current supply terminal for the resistor to be measured. And a high-potential-side voltage detector that detects the connection state of the high-potential-side voltage detection terminal,
The low-potential-side disconnection detection unit detects the voltage between the second terminals and compares the voltage between the second terminals and a predetermined reference voltage to the low-potential-side current supply terminal for the resistor to be measured. The four-terminal resistance measuring device according to claim 1, further comprising a low-potential-side voltage detection unit that detects a connection state of the low-potential-side voltage detection terminal.
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