JP6150691B2

JP6150691B2 - 切替制御回路および測定装置

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Publication number: JP6150691B2
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Inventors: 知弘鳴澤
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Description

本発明は、例えば１つの電源部からの電流を複数の測定対象に切り替えて供給する信号切替器を構成する複数のスイッチ素子のオン・オフを制御する切替制御回路、およびこの切替制御回路を備えた測定装置に関するものである。

この種の切替制御回路として、下記特許文献１に開示された信号切替器としての第１切り替え部を制御する制御部が知られている。この第１切り替え部は、リレーやアナログスイッチなどのスイッチ素子で構成されて、複数の測定対象に接続される複数のプローブユニットと、測定用の電流を生成する電源部に接続されている導線とに接続されている。制御部は、第１切り替え部に対する制御を実行して第１切り替え部を構成するスイッチ素子をオン状態またはオフ状態に移行させることにより、複数のプローブユニットの１つ１つに電源部からの測定用の電流を切り替えながら供給する。

上記の特許文献では、明記されてはいないが、各スイッチ素子としてリレーなどの接点を有するスイッチ素子を使用したときには、オン状態からオフ状態に移行するとき、およびオフ状態からオン状態に移行するときにチャタリングが発生する。したがって、切替制御部は、このチャタリングの影響を排除しつつ、いわゆるホットスイッチング（測定用の電流が流れている状態（通電状態）で、オン状態からオフ状態、またはオフ状態からオン状態にスイッチングされること）による各スイッチ素子の損傷を回避するため、測定用の電流が流れていない状態（非通電状態）でスイッチ素子をオン・オフさせると共に、オン・オフの際に発生するチャタリングが消滅するのに要する最長時間よりも若干長い時間（一定の待ち時間）だけ常に待って、電源部に測定用の電流を生成させて、この電流を第１切り替え部およびプローブユニットを経由して測定対象に供給している。

特開２００８−４６０６０号公報（第５−７頁、第１−２図）

ところが、上記した従来の切替制御回路には、以下の改善すべき課題が存在している。すなわち、この切替制御回路では、信号切替器を構成するスイッチ素子を制御する都度、常に一定の待ち時間が経過するのを待って、電源部に測定用の電流を生成させる必要がある。このため、この切替制御回路には、信号切替器を構成するスイッチ素子に対する制御をホットスイッチングによる損傷を回避しつつ実行して、複数の測定対象を信号切替器を介して電源部に順次１つずつ接続する際（信号切替器を構成するスイッチ素子に対する制御を複数回実行する際）の時間が長時間化するという改善すべき課題が存在している。

本発明は、かかる課題を改善すべくなされたものであり、ホットスイッチングによる損傷を回避しつつ、信号切替器を構成するスイッチ素子に対する制御を複数回実行する際の時間を短縮し得る切替制御回路およびこの切替制御回路を備えた測定装置を提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく請求項１記載の切替制御回路は、複数のスイッチ素子で構成されると共に、電流を出力する電源部と複数の測定対象との間に配設されて、当該複数のスイッチ素子がオン・オフ制御されることによって当該複数の測定対象のうちの選択された１つの測定対象を前記電源部に接続して前記電流を供給可能に構成された信号切替器における前記複数のスイッチ素子に対する前記オン・オフ制御および当該電源部に対する制御を実行する処理部を備えた切替制御回路であって、前記電源部から前記信号切替器に出力されている前記電流を検出する検出部を備えると共に、当該電源部は、当該電流の電流値を前記測定対象に供給するときの第１電流値、および当該第１電流値よりも低い電流値であって前記複数のスイッチ素子のオン・オフ状態を検出するときの第２電流値のうちの任意の一方の電流値に規定可能に構成され、前記処理部は、前記複数のスイッチ素子に対して前記オン・オフ制御を実行する際に、前記電源部に対して前記電流の電流値を前記第２電流値に規定させて当該電流の出力を開始させる制御を実行した後に当該複数のスイッチ素子に対する当該オン・オフ制御を実行すると共に、この状態において前記検出部によって検出される当該電流の電流値に基づいて当該複数のスイッチ素子のオン状態またはオフ状態への移行が完了していると判別したときに当該電源部に対して当該電流の電流値を前記第１電流値に規定させる制御を実行する。

また、請求項２記載の切替制御回路は、複数のスイッチ素子で構成されると共に、電流を出力する電源部と複数の測定対象との間に配設されて、当該複数のスイッチ素子がオン・オフ制御されることによって当該複数の測定対象のうちの選択された１つの測定対象を前記電源部に接続して前記電流を供給可能に構成された信号切替器における前記複数のスイッチ素子に対する前記オン・オフ制御および当該電源部に対する制御を実行する処理部を備えた切替制御回路であって、前記電源部から前記信号切替器に出力されている前記電流を検出する検出部を備えると共に、当該電源部は、当該電流の電流値を前記測定対象に供給するときの第１電流値、および当該第１電流値よりも低い電流値であって前記複数のスイッチ素子のオン・オフ状態を検出するときの第２電流値のうちの任意の一方の電流値に規定可能に構成され、前記処理部は、前記電源部に対して前記電流の出力を停止させる制御を実行した状態において前記複数のスイッチ素子に対して前記オン・オフ制御を実行した際に、当該電源部に対して前記電流の電流値を前記第２電流値に規定させて当該電流の出力を開始させる制御を実行すると共に、この状態において前記検出部によって検出される当該電流の電流値に基づいて当該複数のスイッチ素子のオン状態またはオフ状態への移行が完了していると判別したときに当該電源部に対して当該電流の電流値を前記第１電流値に規定させる制御を実行する。

また、請求項３記載の測定装置は、請求項１または２記載の切替制御回路、前記電流を出力する前記電源部、前記信号切替器、および前記１つの測定対象に発生する電圧を測定する電圧測定部を備え、前記処理部は、前記信号切替器を構成する前記複数のスイッチ素子に対する前記オン・オフ制御を実行して前記複数の測定対象のうちの選択された１つの測定対象を前記電源部に接続して前記第１電流値に規定された前記電流を供給させると共に、当該電流の供給状態において前記電圧測定部によって測定される前記１つの測定対象に発生する電圧の電圧値と当該電流の当該電流値とに基づいて、当該１つの測定対象の抵抗を測定する。

請求項１記載の切替制御回路および請求項３記載の測定装置では、処理部が、信号切替器を構成する複数のスイッチ素子に対してオン・オフ制御を実行する際に、電源部に対して電流の電流値を第１電流値よりも低い（十分に低い）第２電流値に規定させた後に各スイッチ素子に対するオン・オフ制御を実行すると共に、この状態において検出部によって検出される電流の電流値に基づいて信号切替器の各スイッチ素子のオン状態またはオフ状態への移行が完了しているか否か（具体的には、チャタリングが消滅しているか否か）を検出して、各スイッチ素子のオン状態またはオフ状態への移行が完了していることを検出した時点で、電源部に対して電流の電流値を第１電流値に規定させる制御を実行する。

したがって、この切替制御回路およびこの測定装置によれば、信号切替器を構成する各スイッチ素子に対するオン・オフ制御を実行する都度、常に一定の待ち時間（チャタリングが消滅するまでに要する最長時間）が経過するのを待って電流を第１電流値で出力させる従来の構成と比較して、ホットスイッチングによる各スイッチ素子の損傷を回避しつつ、切替制御回路を構成する各スイッチ素子に対する制御を複数回実行する際の時間を短縮することができる。また、これにより、この測定装置によれば、各スイッチ素子の損傷を回避しつつ、各スイッチ素子の抵抗値を測定するまでに要する時間を短縮することができる。

請求項２記載の切替制御回路および請求項３記載の測定装置では、処理部が、電源部に対して電流の出力を停止させる制御を実行した状態において複数のスイッチ素子に対してオン・オフ制御を実行した際に、電源部に第２電流値で電流の出力を開始させる制御を実行すると共に、この状態において検出部によって検出される電流の電流値に基づいて複数のスイッチ素子のオン状態またはオフ状態への移行が完了していると判別したときに電源部に対して電流の電流値を前記第１電流値に規定させる。

したがって、この切替制御回路およびこの測定装置によっても、信号切替器を構成する各スイッチ素子に対するオン・オフ制御を実行する都度、常に一定の待ち時間（チャタリングが消滅するまでに要する最長時間）が経過するのを待って電流を第１電流値で出力させる従来の構成と比較して、ホットスイッチングによる各スイッチ素子の損傷を回避しつつ、切替制御回路を構成する各スイッチ素子に対する制御を複数回実行する際の時間を短縮することができる。また、これにより、この測定装置によれば、各スイッチ素子の損傷を回避しつつ、各スイッチ素子の抵抗値を測定するまでに要する時間を短縮することができる。

信号切替器４に対してオン・オフ制御を実行する切替制御回路７を有する測定装置１の構成を示す構成図である。切替制御回路７の動作を説明するためのタイミングチャートである。比較例の切替制御回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。

以下、切替制御回路およびこの切替制御回路を有する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。

最初に、測定装置１の構成について説明する。なお、測定装置１の一例として、測定対象の抵抗を測定する抵抗計を例に挙げて説明する。

図１に示す測定装置１は、複数の電流供給プローブ２、電流供給プローブ２と同数の電圧検出プローブ３、信号切替器４、電源部５、電圧測定部６、切替制御回路７および出力部８を備え、測定対象としての複数の抵抗１１（本例では一例として、３つの抵抗１１ａ，１１ｂ，１１ｃ（以下、特に区別しないときには「抵抗１１」ともいう））の抵抗値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ（（以下、特に区別しないときには「抵抗値Ｒ」ともいう）を測定可能に構成されている。本例では一例として、測定装置１は、各抵抗値Ｒを４端子法で測定する構成のため、各抵抗１１の各端子には、電流供給プローブ２および電圧検出プローブ３がそれぞれ接触させられている。

信号切替器４は、複数のスイッチ素子（本例では一例として、３つの抵抗１１の抵抗値Ｒを４端子法で測定する構成のため、１２個のスイッチ素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ）で構成されている。また、信号切替器４は、電源部５および電圧測定部６で構成される測定回路側と、複数の電流供給プローブ２および複数の電圧検出プローブ３で構成されるプローブ側（すなわち、電流供給プローブ２および電圧検出プローブ３が接触させられる測定対象としての抵抗１１側）との間に配設されている。

この信号切替器４は、スイッチ素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ（以下、特に区別しないときには、「スイッチ素子２１」ともいう）のオン・オフ状態が切替制御回路７によって制御されることにより、複数の抵抗１１のうちの選択された１つの抵抗１１ａを電源部５および電圧測定部６に接続したり、電源部５および電圧測定部６から切り離したりする。また、信号切替器４は、スイッチ素子２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ（以下、特に区別しないときには、「スイッチ素子２２」ともいう）のオン・オフ状態が切替制御回路７によって制御されることにより、複数の抵抗１１のうちの選択された１つの抵抗１１ｂを電源部５および電圧測定部６に接続したり、電源部５および電圧測定部６から切り離したりする。また、信号切替器４は、スイッチ素子２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ（以下、特に区別しないときには、「スイッチ素子２３」ともいう）のオン・オフ状態が切替制御回路７によって制御されることにより、複数の抵抗１１のうちの選択された１つの抵抗１１ｃを電源部５および電圧測定部６に接続したり、電源部５および電圧測定部６から切り離したりする。すなわち、信号切替器４は、上記の測定回路側に接続される電流供給プローブ２および電圧検出プローブ３を切り替える切替動作を実行する。

また、各スイッチ素子２１，２２，２３としては、機械的な可動部を有して機械的に接点を開閉させることで、信号や電流・電圧をオン・オフする有接点リレーが使用される。

電源部５は、本例では一例として電流源で構成されて、切替制御回路７によって制御されることにより、電流Ｉ（本例では直流電流）を一対の出力端子５ａ，５ｂから出力したり、その出力を停止したりすることが可能に構成されている。また、電源部５は、切替制御回路７によって制御されることにより、この電流Ｉの電流値Ｉａを、抵抗１１に供給してその抵抗値Ｒを測定するときの第１電流値Ｉ１（例えば、数百ｍＡ）、およびこの第１電流値Ｉ１よりも低い第２電流値Ｉ２（各スイッチ素子２１，２２，２３のオン・オフ状態を検出するときの電流値。例えば、電流Ｉがリレーの接点に流れ得る最小の電流値。例えば、数ｍＡ程度）のうちの任意の一方の電流値に切替可能に構成されている。また、電源部５は、出力端子５ａ側が出力端子５ｂ側に対して高電位となる状態で、電流Ｉを出力する。電圧測定部６は、一対の入力端子６ａ，６ｂに入力される電圧Ｖの電圧値Ｖ１を測定して、この電圧値Ｖ１を示す電圧データＤｖを切替制御回路７に出力する。

切替制御回路７は、一例として、電流検出器３１、検出部３２および処理部３３で構成されている。この切替制御回路７では、電流検出器３１が電源部５の出力端子５ａと信号切替器４との間に配設されて、電源部５から出力される電流Ｉを検出電圧Ｖｉに変換する。本例では一例として、電流検出器３１は、検出抵抗で構成されているが、これに限定されるものではなく、電流を電圧に変換する検出回路である限り、他の構成の検出回路を使用することもできる。

検出部３２は、例えば、アンプおよびＡ／Ｄ変換器（いずれも図示せす）を備えて構成されて、アンプが検出電圧Ｖｉを入力して所定の増幅率で増幅してＡ／Ｄ変換器に出力し、Ａ／Ｄ変換器がアンプで増幅された電圧を電流データＤｉ（電流Ｉの電流値Ｉａを示すデータ）に変換して、処理部３３に出力する。

処理部３３は、一例としてＣＰＵおよびメモリ（いずれも図示せず）を備えて構成されて、切替処理、制御処理、検出処理、測定処理および出力処理を実行する。この場合、切替処理では、処理部３３は、信号切替器４の各スイッチ素子２１，２２，２３に対するオン・オフ制御を実行することで、測定回路側に接続される電流供給プローブ２および電圧検出プローブ３を切り替える切替動作を信号切替器４に実行させる。また、制御処理では、処理部３３は、電源部５に対する制御を実行することにより、電源部５に対して信号切替器４への電流Ｉの出力または出力の停止を実行させると共に、電流値Ｉａを第１電流値Ｉ１または第２電流値Ｉ２に規定させる。

また、検出処理では、処理部３３は、検出部３２から出力される電流データＤｉに基づいて電流Ｉの電流値Ｉａを算出（測定）すると共に、算出した電流値Ｉａに基づいて、この電流Ｉが供給されている信号切替器４の各スイッチ素子２１，２２，２３のオン状態またはオフ状態への移行が完了しているか否か（具体的には、チャタリングが消滅しているか否か）を検出する。また、測定処理では、処理部３３は、検出部３２から出力される電流データＤｉに基づいて電流Ｉの電流値Ｉａを算出（測定）すると共に、電圧測定部６から出力される電圧データＤｖに基づいて入力端子６ａ，６ｂに入力される電圧Ｖの電圧値Ｖ１を算出（測定）して、算出した電流値Ｉａおよび電圧値Ｖ１に基づいて、信号切替器４、電流供給プローブ２および電圧検出プローブ３を介して接続されている抵抗１１の抵抗値Ｒを算出する。

また、出力処理では、処理部３３は、算出（測定）した各抵抗１１の抵抗値Ｒを出力部８に出力する。本例では後述するように、処理部３３は、抵抗値Ｒを出力部８の画面上に表示させる。

出力部８は、例えば、ＬＣＤなどの表示装置で構成されて、処理部３３から出力された抵抗値Ｒを画面上に表示させる。なお、出力部８は、表示装置に代えて外部インターフェース回路で構成して、この回路に伝送路を介して接続された外部機器に抵抗値Ｒを送出したり、またこの回路に接続された外部メモリに抵抗値Ｒを記憶させたりするようにしてもよいのは勿論である。

次に、切替制御回路７による信号切替器４に対する切替動作について、測定装置１の動作と併せて図面を参照して説明する。なお、図１に示すように、各抵抗１１の各端子には、電流供給プローブ２および電圧検出プローブ３がそれぞれ接触させられているものとする。

まず、切替制御回路７の処理部３３は、最初の測定対象である抵抗１１ａの抵抗値Ｒａを測定する。この際に、処理部３３は、図２に示すように、電源部５に対する制御処理を実行して、電流Ｉを第２電流値Ｉ２で出力させる（時刻ｔ１）。次いで、処理部３３は、信号切替器４に対する切替処理を実行して、各スイッチ素子２１をオン状態に移行させると共に、他のスイッチ素子２２，２３をすべてオフ状態に移行させることで、抵抗１１ａに接触させられている２本の電流供給プローブ２および２本の電圧検出プローブ３を電源部５および電圧測定部６に接続する。この場合、電源部５が電流Ｉを出力している状態において、各スイッチ素子２１，２２，２３に対するオン・オフ制御が実行されるため、各スイッチ素子２１，２２，２３はいわゆるホットスイッチング（通電状態で、オン状態からオフ状態、またはオフ状態からオン状態に制御される）されることになるが、上記したようにして、電流Ｉが第１電流値Ｉ１よりも十分に低い第２電流値Ｉ２に規定されていることから、オン・オフ制御された各スイッチ素子２１，２２，２３が損傷するという事態には至らない。

この切替処理に要する時間（各スイッチ素子２１，２２，２３に対して、上記のオン・オフ状態に制御するための制御信号を出力し終えるまでに要する時間。ほぼ一定の時間）は時間Ａであるが、オン・オフ制御された際に各スイッチ素子２１，２２，２３に発生しているチャタリングが消滅するまでにさらに時間Ｂ１がかかる（チャタリングの発生時間は、時間Ａに時間Ｂ１を加えた時間になる）。なお、チャタリングの発生時間（発生から消滅するまでのチャタリングの継続時間）は、例えば、数百μｓ〜数ｍｓの範囲でばらつくが、その最長時間は時間Ｆであるものとする。

このチャタリングの消滅を検出するため、処理部３３は、切替処理を開始してから切替処理が完了するまでの間に、検出処理を開始する。この検出処理では、処理部３３は、検出部３２から出力されている電流データＤｉに基づいて電流Ｉの電流値Ｉａを算出すると共に、この算出した電流値Ｉａに基づいて、信号切替器４の各スイッチ素子２１，２２，２３に発生しているチャタリングが消滅しているか否か（つまり、信号切替器４の各スイッチ素子２１，２２，２３のオン状態またはオフ状態への移行が完了しているか否か）を検出する。この場合、図２に示すように、各スイッチ素子２１，２２，２３に対する切替処理の実行中（切替処理の開始から時間Ａが経過するまでの期間）、および切替処理の完了から時間Ｂ１が経過するまでの期間（チャタリングの発生から消滅するまでの期間）では、電流値Ｉａがチャタリングにより変動するが、この時間Ｂ１の経過後は、電流値Ｉａは第２電流値Ｉ２で安定する。

したがって、処理部３３は、検出処理において、電流値Ｉａが第２電流値Ｉ２で安定したこと（第２電流値Ｉ２の状態が一定時間Ｃ以上連続していること）を検出したときには、各スイッチ素子２１，２２，２３のオン状態またはオフ状態への移行の完了、すなわち、最初の測定対象としての抵抗１１ａが信号切替器４を介して電源部５および電圧測定部６に正常に接続されたと判別する。この場合の一定時間Ｃは、スイッチ素子２１〜２３にチャタリングが発生している状態において、スイッチ素子２１〜２３がオン状態からオフ状態に移行し、再度オン状態に移行するまでに要する時間（または、オフ状態からオン状態に移行し、再度オフ状態に移行するまでに要する時間）をチャタリングの１周期としたときに、例えば、チャタリングの２周期程度の時間とする。

続いて、処理部３３は、電源部５に対して、出力されている電流Ｉの電流値Ｉａを第１電流値Ｉ１に規定（第２電流値Ｉ２から第１電流値Ｉ１に変更）させる制御処理を実行する。これにより、電流値Ｉａの規定（変更）に要する時間Ｅを経過した時点で、抵抗値Ｒを測定するときの第１電流値Ｉ１で電流Ｉが抵抗１１ａに供給される。このため、処理部３３は、測定処理を実行する。この測定処理では、処理部３３は、検出部３２から出力される電流データＤｉに基づいて電流Ｉの電流値Ｉａを算出すると共に、電圧測定部６から出力される電圧データＤｖに基づいて入力端子６ａ，６ｂに入力される電圧Ｖの電圧値Ｖ１を算出して、算出した電流値Ｉａおよび電圧値Ｖ１に基づいて、抵抗１１ａの抵抗値Ｒａを算出する。また、処理部３３は、算出した抵抗値Ｒａをメモリに記憶して、抵抗１１ａに対する測定処理を完了させる。処理部３３は、電流Ｉの電流値Ｉａを第１電流値Ｉ１に規定させてから時間Ｄ（ほぼ一定の時間）が経過するまでの期間において、この測定処理を実行する。

次いで、処理部３３は、２番目の測定対象である抵抗１１ｂの抵抗値Ｒｂを測定する。この際に、処理部３３は、図２に示すように、電源部５に対する制御処理を実行して、電流Ｉの電流値Ｉａを第２電流値Ｉ２に規定（第１電流値Ｉ１から第２電流値Ｉ２に変更）させる（時刻ｔ２）。次いで、処理部３３は、電流値Ｉａを規定するのに要する時間Ｅを経過した時点で、信号切替器４に対する切替処理を実行して、各スイッチ素子２２をオン状態に移行させると共に、他のスイッチ素子２１，２３をすべてオフ状態に移行させることで、抵抗１１ｂに接触させられている２本の電流供給プローブ２および２本の電圧検出プローブ３を電源部５および電圧測定部６に接続する。この場合も、抵抗１１ａに接触させられている２本の電流供給プローブ２および２本の電圧検出プローブ３を電源部５および電圧測定部６に接続するときと同様にして、電流Ｉが十分に低い第２電流値Ｉ２に規定されていることから、オン・オフ制御された（ホットスイッチングされた）各スイッチ素子２１，２２，２３が損傷するという事態には至らない。

この切替処理に要する時間は上記したようにほぼ一定の時間Ａであるが、オン・オフ制御された際に各スイッチ素子２１，２２，２３に発生しているチャタリングが消滅するまでにさらに時間Ｂ２がかかる（チャタリングの発生時間は、時間Ａに時間Ｂ２を加えた時間になる）。この場合、抵抗１１ａのときの時間Ｂ１よりも短い時間Ｂ２でチャタリングが消滅したものとする。

処理部３３は、切替処理を開始してから切替処理が完了するまでの間に、検出処理を開始して、算出される電流値Ｉａに基づいて、信号切替器４の各スイッチ素子２１，２２，２３に発生しているチャタリングが消滅しているか否か（つまり、信号切替器４の各スイッチ素子２１，２２，２３のオン状態またはオフ状態への移行が完了しているか否か）を検出する。この場合、図２に示すように、各スイッチ素子２１，２２，２３に対する切替処理の実行中、および切替処理の完了から時間Ｂ２が経過するまでの期間（チャタリングの発生から消滅するまでの期間）では、電流値Ｉａが変動するが、この時間Ｂ２経過後は、電流値Ｉａは第２電流値Ｉ２で安定する。

したがって、処理部３３は、検出処理において、電流値Ｉａが第２電流値Ｉ２で安定したこと（第２電流値Ｉ２の状態が一定時間Ｃ以上連続していること）を検出したときには、各スイッチ素子２１，２２，２３のオン状態またはオフ状態への移行の完了、すなわち、２番目の測定対象としての抵抗１１ｂが信号切替器４を介して電源部５および電圧測定部６に正常に接続されたと判別する。

続いて、処理部３３は、電源部５に対して、出力されている電流Ｉの電流値Ｉａを第１電流値Ｉ１に規定（第２電流値Ｉ２から第１電流値Ｉ１に変更）させる制御処理を実行する。これにより、電流値Ｉａの規定（変更）に要する時間Ｅを経過した時点で、抵抗値Ｒを測定するときの第１電流値Ｉ１で電流Ｉが抵抗１１ｂに供給されるため、処理部３３は、測定処理を実行する。この測定処理では、処理部３３は、抵抗１１ａのときと同様にして、抵抗１１ｂの抵抗値Ｒｂを算出する。また、処理部３３は、算出した抵抗値Ｒｂをメモリに記憶して、抵抗１１ｂに対する測定処理を完了させる。処理部３３は、電流Ｉの電流値Ｉａを第１電流値Ｉ１に規定させてから時間Ｄが経過するまでの期間において、この測定処理を実行する。

次いで、処理部３３は、最後の測定対象である抵抗１１ｃの抵抗値Ｒｃを測定する。この際に、処理部３３は、図２に示すように、電源部５に対する制御処理を実行して、電流Ｉの電流値Ｉａを第２電流値Ｉ２に規定（第１電流値Ｉ１から第２電流値Ｉ２に変更）させる（時刻ｔ３）。次いで、処理部３３は、電流Ｉの電流値Ｉａを変更するのに要する時間Ｅを経過した時点で、信号切替器４に対する切替処理を実行して、各スイッチ素子２３をオン状態に移行させると共に、他のスイッチ素子２１，２２をすべてオフ状態に移行させることで、抵抗１１ｃに接触させられている２本の電流供給プローブ２および２本の電圧検出プローブ３を電源部５および電圧測定部６に接続する。この場合も、抵抗１１ａや抵抗１１ｂに接触させられている２本の電流供給プローブ２および２本の電圧検出プローブ３を電源部５および電圧測定部６に接続するときと同様にして、電流Ｉが十分に低い第２電流値Ｉ２に規定されていることから、オン・オフ制御された（ホットスイッチングされた）各スイッチ素子２１，２２，２３が損傷するという事態には至らない。

この切替処理に要する時間は上記したようにほぼ一定の時間Ａであるが、オン・オフ制御された際に各スイッチ素子２１，２２，２３に発生しているチャタリングが消滅するまでにさらに時間Ｂ３がかかる（チャタリングの発生時間は、時間Ａに時間Ｂ３を加えた時間になる）。この場合、抵抗１１ａのときの時間Ｂ１よりも長い時間Ｂ３でチャタリングが消滅したものとする。

処理部３３は、切替処理を開始してから切替処理が完了するまでの間に、検出処理を開始して、算出される電流値Ｉａに基づいて、信号切替器４の各スイッチ素子２１，２２，２３に発生しているチャタリングが消滅しているか否か（つまり、信号切替器４の各スイッチ素子２１，２２，２３のオン状態またはオフ状態への移行が完了しているか否か）を検出する。この場合、図２に示すように、各スイッチ素子２１，２２，２３に対する切替処理の実行中、および切替処理の完了から時間Ｂ３が経過するまでの期間（チャタリングの発生から消滅するまでの期間）では、電流値Ｉａが変動するが、この時間Ｂ３経過後は、電流値Ｉａは第２電流値Ｉ２で安定する。

したがって、処理部３３は、検出処理において、電流値Ｉａが第２電流値Ｉ２で安定したこと（第２電流値Ｉ２の状態が一定時間Ｃ以上連続していること）を検出したときには、各スイッチ素子２１，２２，２３のオン状態またはオフ状態への移行の完了、すなわち、最後の測定対象としての抵抗１１ｃが信号切替器４を介して電源部５および電圧測定部６に正常に接続されたと判別する。

続いて、処理部３３は、電源部５に対して、出力されている電流Ｉの電流値Ｉａを第１電流値Ｉ１に規定（第２電流値Ｉ２から第１電流値Ｉ１に変更）させる制御処理を実行する。これにより、電流値Ｉａの規定（変更）に要する時間Ｅを経過した時点で、抵抗値Ｒを測定するときの第１電流値Ｉ１で電流Ｉが抵抗１１ｃに供給されるため、処理部３３は、測定処理を実行する。この測定処理では、処理部３３は、抵抗１１ａ，１１ｂのときと同様にして、抵抗１１ｃの抵抗値Ｒｃを算出する。また、処理部３３は、算出した抵抗値Ｒｃをメモリに記憶して、抵抗１１ｃに対する測定処理を完了させる。処理部３３は、電流Ｉの電流値Ｉａを第１電流値Ｉ１に規定させてから時間Ｄが経過するまでの期間において、この測定処理を実行する。

最後に、処理部３３は、電源部５に対して、出力されている電流Ｉを停止させる制御処理を実行する。この制御処理によって電流Ｉの電流値Ｉａがゼロになったとき（時刻ｔ４）に、各抵抗１１ａ，１１ｂ，１１ｃについての抵抗値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃの測定（測定処理）が完了する。

なお、従来の構成を採用した図３に示す例（比較例）では、信号切替器４を構成する各スイッチ素子２１，２２，２３に対するオン・オフ制御を実行する都度、常に一定の待ち時間（チャタリングが消滅するまでに要する最長時間Ｆ（＞Ｂ３＞Ｂ１＞Ｂ２））が経過するのを待って、電流Ｉを第１電流値Ｉ１で出力させている。具体的には、この従来の構成では、同図に示すように、時刻ｔ１において切替処理を開始してから上記の待ち時間（最長時間Ｆ＞（時間Ａ＋時間Ｂ１））が経過した時点で、電源部５に対する制御処理を実行して電流Ｉを第１電流値Ｉ１で出力させ、その後に、電流Ｉの電流値Ｉａを変更するのに要する時間Ｅ（この場合には、電流値Ｉａをゼロから第１電流値Ｉ１に変更するのに要する時間）を経過した時点から始まる時間Ｄの期間（電流値Ｉａが第１電流値Ｉ１の期間）内に抵抗１１ａに対する測定処理を実行し、この時間Ｄの経過後に、電源部５に対する制御処理を実行して電流Ｉを第１電流値Ｉ１からゼロに変更する（電流は時間Ｅでゼロに変更される）という処理を、それ以後の時刻ｔ２，ｔ３において繰り返すことで、抵抗１１ｂ，１１ｃに対する測定処理を実行する。

この場合、切替処理に要する時間Ａ、チャタリングの発生から消滅までの時間Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３、測定処理のための時間Ｄ、および電流Ｉの電流値Ｉａを変更するために要する時間Ｅは、図２，３において同じ長さであるが、検出処理において電流値Ｉａが第２電流値Ｉ２で安定したと判別するための一定時間Ｃよりもチャタリングの最長時間Ｆの方が一般的に十分に長い（チャタリングの１０周期程度）。

したがって、この従来の構成と比較して、図２に示す切替制御回路１の構成では、各抵抗１１ａ，１１ｂ，１１ｃの抵抗値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃを測定するのに要する時間（時刻ｔ１から時刻ｔ４までの時間）を十分に短くすることが可能になっている。

処理部３３は、この測定処理の完了後に出力処理を実行することにより、測定した抵抗１１ａ，１１ｂ，１１ｃの各抵抗値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃをメモリから読み出すと共に出力部８に出力して、出力部８の画面上に各抵抗値Ｒ（Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ）を表示させる。これにより、すべての抵抗１１ａ，１１ｂ，１１ｃについての抵抗測定が完了する。

このように、この切替制御回路７およびこの切替制御回路７を備えた測定装置１では、処理部３３が、信号切替器４を構成する各スイッチ素子２１〜２３に対してオン・オフ制御を実行する際に、電源部５に対して電流Ｉの電流値Ｉａを十分に低い第２電流値Ｉ２に規定させた後に各スイッチ素子２１〜２３に対するオン・オフ制御を実行すると共に、この状態において検出部３２によって検出される電流Ｉの電流値Ｉａに基づいて信号切替器４の各スイッチ素子２１，２２，２３のオン状態またはオフ状態への移行が完了しているか否か（具体的には、チャタリングが消滅しているか否か）を検出して、各スイッチ素子２１，２２，２３のオン状態またはオフ状態への移行が完了していることを検出した時点で、電源部５に対して電流Ｉの電流値Ｉａを測定用の第１電流値Ｉ１に規定させる制御処理を実行する。

したがって、この切替制御回路７およびこの切替制御回路７を備えた測定装置１によれば、信号切替器４を構成する各スイッチ素子２１，２２，２３に対するオン・オフ制御を実行する都度、常に一定の待ち時間（チャタリングが消滅するまでに要する最長時間Ｆ）が経過するのを待って電流Ｉを第１電流値Ｉ１で出力させる従来の構成と比較して、ホットスイッチングによる各スイッチ素子２１，２２，２３の損傷を回避しつつ、切替制御回路７を構成する各スイッチ素子２１，２２，２３に対する制御を複数回実行する際の時間を短縮することができる。また、これにより、この測定装置１によれば、各スイッチ素子２１，２２，２３の損傷を回避しつつ、各スイッチ素子２１，２２，２３の抵抗値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃを測定するまでに要する時間を短縮することができる。

なお、上記の切替制御回路７では、処理部３３は、各スイッチ素子２１，２２，２３に対してオン・オフ制御を実行する際に、まず、電源部５に対する制御を実行して電流Ｉの電流値Ｉａを第２電流値Ｉ２に規定させ、この後に、各スイッチ素子２１，２２，２３に対するオン・オフ制御（切替処理）を実行すると共に、各スイッチ素子２１，２２，２３のオン状態またはオフ状態への移行が完了しているか否かを検出（判別）する検出処理を実行する構成を採用しているが、図示はしないが、処理部３３が、電源部５に対する制御を実行して電流Ｉを停止させている状態において電各スイッチ素子２１，２２，２３に対してオン・オフ制御を実行した際（実行した後）に、電源部５に対する制御を実行して電流Ｉを第２電流値Ｉ２で出力させると共に、各スイッチ素子２１，２２，２３のオン状態またはオフ状態への移行が完了しているか否かを検出（判別）する検出処理を実行して、スイッチ素子２１，２２，２３のオン状態またはオフ状態への移行が完了していると判別したときに電源部５に対して電流Ｉの電流値Ｉａを第１電流値Ｉ１に規定させる構成を採用することもできる。

この構成においても、信号切替器４を構成する各スイッチ素子２１，２２，２３に対するオン・オフ制御を実行する都度、常に一定の待ち時間（チャタリングが消滅するまでに要する最長時間Ｆ）が経過するのを待って、電流Ｉを第１電流値Ｉ１で出力させる従来の構成と比較して、ホットスイッチングによる各スイッチ素子２１，２２，２３の損傷を回避しつつ、切替制御回路７を構成する各スイッチ素子２１，２２，２３に対する制御を複数回実行する際の時間を短縮することができる。また、これにより、この測定装置１によれば、各スイッチ素子２１，２２，２３の損傷を回避しつつ、各スイッチ素子２１，２２，２３の抵抗値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃを測定するまでに要する時間を短縮することができる。

また、上記の例では、４端子法によって抵抗１１の抵抗値Ｒを測定する構成を採用しているが、信号切替器の切替制御回路７は、２端子法によって抵抗１１の抵抗値Ｒを測定する構成を採用した信号切替器にも適用することができるのは勿論である。また、上記の信号切替器の切替制御回路７は、測定対象の物理量として抵抗値を測定する測定装置だけでなく、他の物理量（インダクタンスやキャパシタンスなど）を測定する測定装置の信号切替器に対する制御にも適用できるのは勿論である。

１測定装置
４信号切替器
５電源部
７切替制御回路
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ抵抗
２１，２２，２３スイッチ素子
３２検出部
３３処理部
Ｉ電流
Ｉ１第１電流値
Ｉ２第２電流値
Ｉａ電流値

Claims

複数のスイッチ素子で構成されると共に、電流を出力する電源部と複数の測定対象との間に配設されて、当該複数のスイッチ素子がオン・オフ制御されることによって当該複数の測定対象のうちの選択された１つの測定対象を前記電源部に接続して前記電流を供給可能に構成された信号切替器における前記複数のスイッチ素子に対する前記オン・オフ制御および当該電源部に対する制御を実行する処理部を備えた切替制御回路であって、
前記電源部から前記信号切替器に出力されている前記電流を検出する検出部を備えると共に、当該電源部は、当該電流の電流値を前記測定対象に供給するときの第１電流値、および当該第１電流値よりも低い電流値であって前記複数のスイッチ素子のオン・オフ状態を検出するときの第２電流値のうちの任意の一方の電流値に規定可能に構成され、
前記処理部は、前記複数のスイッチ素子に対して前記オン・オフ制御を実行する際に、前記電源部に対して前記電流の電流値を前記第２電流値に規定させて当該電流の出力を開始させる制御を実行した後に当該複数のスイッチ素子に対する当該オン・オフ制御を実行すると共に、この状態において前記検出部によって検出される当該電流の電流値に基づいて当該複数のスイッチ素子のオン状態またはオフ状態への移行が完了していると判別したときに当該電源部に対して当該電流の電流値を前記第１電流値に規定させる制御を実行する切替制御回路。
複数のスイッチ素子で構成されると共に、電流を出力する電源部と複数の測定対象との間に配設されて、当該複数のスイッチ素子がオン・オフ制御されることによって当該複数の測定対象のうちの選択された１つの測定対象を前記電源部に接続して前記電流を供給可能に構成された信号切替器における前記複数のスイッチ素子に対する前記オン・オフ制御および当該電源部に対する制御を実行する処理部を備えた切替制御回路であって、
前記電源部から前記信号切替器に出力されている前記電流を検出する検出部を備えると共に、当該電源部は、当該電流の電流値を前記測定対象に供給するときの第１電流値、および当該第１電流値よりも低い電流値であって前記複数のスイッチ素子のオン・オフ状態を検出するときの第２電流値のうちの任意の一方の電流値に規定可能に構成され、
前記処理部は、前記電源部に対して前記電流の出力を停止させる制御を実行した状態において前記複数のスイッチ素子に対して前記オン・オフ制御を実行した際に、当該電源部に対して前記電流の電流値を前記第２電流値に規定させて当該電流の出力を開始させる制御を実行すると共に、この状態において前記検出部によって検出される当該電流の電流値に基づいて当該複数のスイッチ素子のオン状態またはオフ状態への移行が完了していると判別したときに当該電源部に対して当該電流の電流値を前記第１電流値に規定させる制御を実行する切替制御回路。
請求項１または２記載の切替制御回路、前記電流を出力する前記電源部、前記信号切替器、および前記１つの測定対象に発生する電圧を測定する電圧測定部を備え、
前記処理部は、前記信号切替器を構成する前記複数のスイッチ素子に対する前記オン・オフ制御を実行して前記複数の測定対象のうちの選択された１つの測定対象を前記電源部に接続して前記第１電流値に規定された前記電流を供給させると共に、当該電流の供給状態において前記電圧測定部によって測定される前記１つの測定対象に発生する電圧の電圧値と当該電流の当該電流値とに基づいて、当該１つの測定対象の抵抗を測定する測定装置。