JP3790342B2

JP3790342B2 - Resistance measuring device

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Publication number: JP3790342B2
Application number: JP29360197A
Authority: JP
Inventors: 文男徳嵩
Original assignee: Hioki EE Corp
Current assignee: Hioki EE Corp
Priority date: 1997-10-08
Filing date: 1997-10-08
Publication date: 2006-06-28
Anticipated expiration: 2017-10-08
Also published as: JPH11118849A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定対象抵抗体の抵抗値を測定する抵抗測定装置に関し、詳しくは、測定対象抵抗体に大電流を供給しつつ、その抵抗値を測定可能に構成された抵抗測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、家庭用の洗濯機では、濡れた手で操作盤が操作されることが多いため、感電事故を防止するために、その操作盤を大地に接地する必要がある。このため、洗濯機の内部では、その操作盤と、洗濯機の筐体に取り付けた大地接地用の接地端子とが接続用導線によって接続されており、接地端子を定められた接地線に接続することによって、操作盤を大地に接地することができる。一方、製造時において接続用導線が切れかかっていると、家庭内に設置した後に完全に断線してしまうことがあり、かかる事態が生じた場合には、感電事故などを引き起こすことになる。このため、接続用導線の接続状態を検査すると共に、接続用導線が切れかかっているときには、大電流を流して焼き切ることにより接続用導線の接続不良をいち早く検出するために、この種の抵抗測定装置が用いられている。
【０００３】
このような抵抗測定装置として、出願人は、図５に示す抵抗測定装置６１を既に開発している。この抵抗測定装置６１は、例えば３０Ａ程度の測定用電流を測定対象抵抗２に供給すると共に、その際に測定対象抵抗２の抵抗値を測定することが可能に構成されている。この場合、上記した洗濯機の接続用導線の抵抗値を測定するには、操作盤と接地端子との間に測定用電流を所定時間継続して導通させた後に、その抵抗値を測定する。これにより、接続用導線が切れかかっているときには、その接続用導線を測定用電流で焼き切って無限大の抵抗値にすることにより、メーカからの出荷前に接続用導線の接続不良をいち早く検出することができる。
【０００４】
抵抗測定装置６１の具体的な回路構成としては、同図に示すように、測定電流の電流値を設定するための操作スイッチが配設された操作部３と、設定された電流値を測定対象抵抗２に供給するための各種制御や抵抗値測定処理を実行する制御部６２と、測定された抵抗値を表示する表示部５と、測定用電流の供給源であって所定の定電圧を出力するスイッチング電源部６３とを備えるほか、基準電圧発生回路６４、ドライバ回路６５、ＳＥＰＰ（Single-Ended-Push Pull）回路１０、除算回路６６、電流検出用の抵抗１１、差動増幅器６７，６８および電圧検出用プローブ１７ａ，１７ｂを備えている。また、ＳＥＰＰ回路１０は、２つのダイオード２１，２２および２つのトランジスタ２３，２４を備えて構成されている。
【０００５】
この抵抗測定装置６１では、まず、測定に先立ち、測定用電流を出力する出力端子２５とアース端子２６との間に測定対象抵抗２の両端をそれぞれ接続すると共に、電圧検出用プローブ１７ａ，１７ｂを測定対象抵抗２の両端にそれぞれ接続する。次いで、操作部３の操作スイッチによって測定用電流の電流値を設定する。これにより、制御部６２が、設定された電流値に応じた電圧の基準直流信号を基準電圧発生回路６４に出力し、基準電圧発生回路６４が、基準直流信号の電圧値に応じた電圧の基準正弦波信号をドライバ回路６５に出力する。一方、ドライバ回路６５は、基準正弦波信号を所定利得で増幅することによって制御信号を生成し、ダイオード２１，２２を介して制御信号をＳＥＰＰ回路１０の両トランジスタ２３，２４に出力する。これにより、両トランジスタ２３，２４が制御信号を電流増幅することにより生成した測定用電流を抵抗１１を介して測定対象抵抗２に供給する。
【０００６】
次いで、差動増幅器６７が、抵抗１１の両端電圧を差動増幅することによって測定用電流の電流値に対応する電流検出信号ＳI を生成して除算回路６６および制御部６２に出力する。一方、差動増幅器６８は、測定対象抵抗２の両端電圧を差動増幅することによって測定対象抵抗２の両端電圧に対応する電圧検出信号ＳV を生成して除算回路６６に出力する。除算回路６６は、電圧検出信号ＳV の電圧値を電流検出信号ＳI の電圧値で除算することにより、測定対象抵抗２の抵抗値に対応する抵抗値対応電圧ＶR を制御部６２に出力する。制御部６２は、除算回路６６から出力された電流検出信号ＳI の電圧値に基づいて基準直流信号の電圧値を補正することにより、電流検出信号ＳI の電圧値を所定の定電圧に維持する。このフィードバック制御により、抵抗１１を導通する測定用電流の電流値は設定された電流値に維持される。また、制御部６２は、入力した抵抗値対応電圧ＶR に基づいて抵抗値を演算し、演算した抵抗値を表示部５に表示させる。このように、この抵抗測定装置６１では、測定対象抵抗２の抵抗値を測定することができると共に、設定された測定電流を測定対象抵抗２に所定時間継続して流すことにより、洗濯機の接続用導線が切れかかっているときには、その接続用導線を断線させることにより、いち早く不良を検出することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この従来の抵抗測定装置６１には、以下の問題点がある。
すなわち、スイッチング電源部６３から出力されてトランジスタ２３のコレクタに供給される電源電圧、トランジスタ２４のエミッタに供給される電源電圧、測定用電流の設定電流値、抵抗１１の抵抗値、および測定対象抵抗２の抵抗値を、それぞれ＋ＶCC、−ＶCC、i 、ＲS 、およびＲX とすれば、ＳＥＰＰ回路１０を構成する各トランジスタ２３，２４のコレクタ−エミッタ電圧ＶCEは、下記の（１）式で表され、各トランジスタ２３，２４の電力損失ＰC は、下記の（２）式で表される。
ＶCE＝ＶCC−ｉ×（ＲS ＋ＲX ）・・・・・・・・・・（１）式
ＰC ＝ＶCE×ｉ
＝ＶCC×ｉ−ＲS ×ｉ^２−ＲX ×ｉ^２
＝−（ＲS ＋ＲX ）×（ｉ−ＶCC／（２×（ＲS ＋ＲX ）））^２
＋ＶCC^２／（４×（ＲS ＋ＲX ））・・・・・・（２）式
一方、電源電圧±ＶCCは、下記の（３）式の条件を満たすように予め設定されている。
ＶCC≧２^０．５×ｉmax ×（ＲX ＋ＲS ）＋ＶCE・・・（３）式
したがって、上記の（２）式によれば、２つのトランジスタ２３，２４の電力損失ＰC は、設定電流値ｉが値（ＶCC／（２×（ＲS ＋ＲX ）））のときに最大となり、その値以下のときには、設定電流値ｉが大きいほど増加する。また、電力損失ＰC は、測定対象抵抗２の抵抗値が小さいほど増加する。なお、設定電流値ｉが上記した値を超える場合には、測定用電流に歪みが発生するため、上記した値（ＶCC／（２×（ＲS ＋ＲX ）））を装置の測定電流に対する許容最大電流値として設定している。このため、この抵抗測定装置６１には、設定電流値ｉが許容最大電流値には達していないが、ある程度大電流のとき、および測定対象抵抗２が低抵抗値のときに、本来必要とされる電圧以上の電源電圧が供給されているために、トランジスタ２３，２４の電力損失ＰC が必要以上に大きくなる結果、電力利用効率が低下するという問題点がある。
【０００８】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、電力利用効率の向上を図ることが可能な抵抗測定装置を提供することを主目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく請求項１記載の抵抗測定装置は、測定用電源を出力する電源部と、測定用電源を電源電力として入力すると共に入力した制御信号を所定利得で電流増幅することにより測定用電源に基づいて生成した測定用電流を測定対象抵抗体に供給する電流ドライバ素子と、測定用電流の電流値を検出するための電流検出手段と、測定対象抵抗体の両端電圧を検出する電圧検出手段とを備え、電流検出部によって検出された電流値および電圧検出手段によって検出された両端電圧に基づいて測定対象抵抗体の抵抗値を測定する抵抗測定装置において、電流検出手段によって検出された検出電流信号の歪みを検出する歪み検出部と、歪み検出部によって検出された歪みが所定量よりも低下しているときに測定用電源の電圧を低下させ、かつ検出された歪みが所定量を超えたときに測定用電源の電圧を上昇させる電源電圧制御手段とを備えていることを特徴とする。
なお、この場合、測定用電源の電圧を低下させる際に基準となる所定量の歪み、および測定用電源の電圧を上昇させる際に基準となる所定量の歪みは、同一量であってもよいし、異なる量であってもよい。
【００１０】
測定用電流の電流値や測定対象抵抗体の抵抗値ＲX に応じて測定用電源の電源電圧を低下させる構成にすれば、電流ドライバ素子の電力損失ＰC を低下させることができるが、電源電圧を低下させ過ぎると、測定対象抵抗体に供給する測定用電流の電流波形に歪みが発生することがある。この歪みが発生すること自体が特に問題になることはないが、設定電流値に対して誤差が発生することがある。この場合、設定電流値ｉが低電流のときや、測定対象抵抗体の抵抗値ＲX が小さいときには、測定用電流に歪みが発生しにくい反面、設定電流値が大電流のときや、測定対象抵抗体の抵抗値ＲX が大きいときには、測定用電流に歪みが発生し易い。このため、この抵抗測定装置では、測定用電流に所定量の歪みが発生していない状態では、電流ドライバ素子に供給されている測定用電源の電源電圧に余裕があるとして、電源電圧制御手段が、測定用電源の電圧を低下させる。一方、歪み検出部が測定用電流に所定量の歪みを検出したときは、電流ドライバ素子に供給されている測定用電源の電源電圧に余裕がないとして、電源電圧制御手段が、測定用電源の電圧を上昇させる。このような電源電圧制御手段によるフィードバック制御により、測定対象抵抗体に対して予め定めた電流値で、しかも低歪みの測定用電流を供給することが可能になると共に、電流ドライバ素子における電力損失を低減することが可能となる。
【００１１】
請求項２記載の抵抗測定装置は、請求項１記載の抵抗測定装置において、歪み検出部は、制御信号または制御信号を生成するための基準信号と検出電圧信号とを差動増幅する差動増幅回路と、差動増幅回路の差動増幅信号を全波整流した全波整流信号を歪みとして検出する整流回路とを備えていることを特徴とする。
【００１２】
この抵抗測定装置では、差動増幅回路が、制御信号または基準信号と、電圧検出手段によって検出された検出電圧信号とを差動増幅することにより、測定用電流の歪みを検出する。次いで、整流回路が、差動増幅回路の差動増幅信号を全波整流した全波整流信号を歪みとして検出する。一方、電源電圧制御手段は、整流回路によって検出された歪みに基づいて電源電圧を制御する。このように、装置内部で用いられている制御信号などを歪み検出用の基準信号源として用いることにより、歪み検出部を簡易に構成することが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る抵抗測定装置の好適な実施の形態について説明する。なお、出願人が既に開発している抵抗測定装置６１と同一の構成要素については同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００１４】
最初に、図１に示す抵抗測定装置１の構成、および動作の概要について説明する。
【００１５】
同図に示すように、抵抗測定装置１は、測定対象抵抗２に供給する測定用電流の電流値を設定する操作スイッチを備えた操作部３と、測定対象抵抗２の抵抗値を測定する制御部４と、制御部４から出力される表示データＤD に基づいて抵抗値を表示する表示部５と、スイッチング電源部６と、基準電圧発生回路７と、乗算回路８と、差動増幅器９と、ＳＥＰＰ回路１０と、抵抗１１と、差動増幅器１２，１４と、実効値変換回路１３，１５と、歪み検出部１６と、プローブ１７ａ，１７ｂとを備えて構成されている。また、ＳＥＰＰ回路１０は、２つのダイオード２１，２２、および本発明における電流ドライバ素子に相当する２つのトランジスタ２３，２４を備えて構成されている。
【００１６】
この抵抗測定装置１は、抵抗１１を介して測定用電流を測定対象抵抗２に供給し、抵抗１１によって検出された測定用電流の電流値と、検出された測定対象抵抗２の両端における電圧値とに基づいて抵抗測定を行う。したがって、抵抗測定装置１の抵抗値測定動作自体は、従来の抵抗測定装置６１における抵抗値測定動作と共通する。一方、抵抗測定装置１は、抵抗値測定に先立って、または測定中において、スイッチング電源部６から出力される電源電圧を可変することによりトランジスタ２３，２４の電力損失を低減する点が従来の抵抗測定装置６１とは相違している。以下に、抵抗測定装置１の各構成要素について詳述する。
【００１７】
最初に、測定用電流の電流値および測定対象抵抗２の両端電圧の電圧値を検出するための構成について説明する。抵抗１１および差動増幅器１２は、本発明における電流検出手段に相当する。ここで、差動増幅器１２は、ＳＥＰＰ回路１０によって測定対象抵抗２に測定用電流が供給された際に抵抗１１の両端に発生する両端電圧を差動増幅することにより、抵抗１１を流れる測定用電流の電流値を検出し、検出した電流検出信号ＳI1を実効値変換回路１３に出力する。実効値変換回路１３は、瞬時値である電流検出信号ＳI1を実効値電圧信号ＳIEに変換して制御部４に出力する。差動増幅器１４は、本発明における電圧検出手段に相当し、測定用電流が測定対象抵抗２を流れる際に測定対象抵抗２の両端に発生する両端電圧を入力端子２７，２８を介して入力し、その両端電圧に基づいて検出した電圧検出信号ＳV を実効値変換回路１５に出力する。実効値変換回路１５は、瞬時値である電圧検出信号ＳV を実効値電圧信号ＳVEに変換して制御部４に出力する。
【００１８】
次に、測定用電流を供給するための構成について説明する。スイッチング電源部６は、本発明における電源部に相当し、制御部４から出力される電圧制御信号ＳCVに従って、出力する電源電圧±ＶCCの電圧値（本発明における測定用電源の電圧に相当する）を変化させる。基準電圧発生回路７は、所定定電圧の正弦波信号である基準信号Ｓref を乗算回路８に出力する。また、乗算回路８は、基準信号Ｓref と、制御部４から出力され測定用電流の電流値を設定するための可変乗数信号ＳM とを互いに乗算することにより制御信号ＳC1を生成し、生成した制御信号ＳC1を差動増幅器９に出力する。差動増幅器９は、乗算回路８から出力された制御信号ＳC1と電流検出信号ＳI1とを差動増幅して新たな制御信号ＳC2を生成し、制御信号ＳC2をＳＥＰＰ回路１０に出力することにより、抵抗１１を流れる測定用電流の電流値が一定になるようにフィードバック制御する。ＳＥＰＰ回路１０は、入力した制御信号ＳC2を電流増幅することにより、スイッチング電源部６によって供給される電源に基づいて測定用電流を生成する。
【００１９】
次に、ＳＥＰＰ回路１０の電源電圧を可変するための構成および抵抗値を測定するための構成について説明する。制御部４は、本発明における電源電圧制御手段に相当し、上記した可変乗数信号ＳM を出力すると共に、歪み検出部１６から出力される歪み検出信号ＳD に基づいて電圧制御信号ＳCVを出力することにより、スイッチング電源部６から出力される電源電圧±ＶCCの電圧値を制御する。また、制御部４は、実効値変換回路１５から出力される実効値電圧信号ＳVEの電圧値を、実効値変換回路１３から出力される実効値電流信号ＳIEの電圧値で除算することにより測定対象抵抗２の抵抗値を演算し、演算した抵抗値を表示するための表示データＤD を表示部５に出力する。
【００２０】
歪み検出部１６は、制御信号ＳC1に対する電流検出信号ＳI1の歪みを検出する。具体的には、歪み検出部１６は、図２に示すように、演算増幅器３１および抵抗３２〜３４から構成される増幅回路３５と、演算増幅器３６および抵抗３７，３８から構成される増幅回路３９と、本発明における整流回路に相当する全波整流回路４０とを備えて構成されている。この歪み検出部１６では、増幅回路３５が、制御信号ＳC1の電圧値とほぼ等しくなるように、電流検出信号ＳI1を予め定めた所定の利得で増幅し、図３（ａ）に示す増幅信号ＳI2を増幅回路３９のマイナス入力部に出力する。一方、増幅回路３９は、増幅信号ＳI2と制御信号ＳC1とを加算することにより、同図（ｂ）に示すように、両者の誤差信号ＳE を生成する。また、全波整流回路４０は、誤差信号ＳE を全波整流することにより、同図（ｃ）に示すように、歪み検出信号ＳD を生成する。この場合、制御信号ＳC1が正弦波信号であるため、歪み検出信号ＳD は、制御信号ＳC1に対する増幅信号ＳI2の歪み量に相当する（電流制御信号ＳI1の歪み量にも相当する）。これにより、歪み検出部１６は、抵抗１１を流れる測定用電流の歪みを検出する。
【００２１】
次に、抵抗測定装置１における動作について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。
【００２２】
まず、電源が投入されると、制御部４は、操作部３によって測定用電流の電流値が設定されたか否かを判別する（ステップ５１）。電流値が設定されていると判別したときは、制御部４は、設定値に応じた値の可変乗数信号ＳM を乗算回路８に出力することにより、測定用電流の電流値設定を実行する（ステップ５２）。これにより、乗算回路８は、可変乗数信号ＳM と基準信号Ｓref とを互いに乗算することにより生成した制御信号ＳC1を差動増幅器９に出力する。一方、ＳＥＰＰ回路１０は、差動増幅器９から出力される制御信号ＳC2を電流増幅し、増幅した測定用電流を、抵抗１１を介して測定対象抵抗２に供給する。この際に、差動増幅器９は、抵抗１１および差動増幅器１２によって検出された電流検出信号ＳI1と、制御信号ＳC1とを差動増幅することにより生成した制御信号ＳC2をＳＥＰＰ回路１０に出力することにより、抵抗１１を流れる測定用電流の電流値が設定値になるようにフィードバック制御する。
【００２３】
一方、歪み検出部１６は、電流検出信号ＳI1の歪みを検出し、検出した歪み検出信号ＳD を制御部４に出力する。次いで、制御部４は、歪み検出信号ＳD の電圧値を監視し、電流検出信号ＳI1に所定量の歪み（例えば、５％）が生じているか否かを判別する（ステップ５３）。所定量の歪みが生じていると判別したときは、制御部４は、電圧制御信号ＳCVの電圧値を高くすることにより、スイッチング電源部６から出力される電源電圧±ＶCCを上昇させる（ステップ５４）。一方、歪みが所定量以下であると判別したときには、制御部４は、測定用電流を供給する時間（例えば、１０秒）を設定する（ステップ５５）。なお、この供給時間の設定は１回の抵抗値測定において１回のみ行われる。次いで、制御部４は、設定時間が経過した否かを判別する（ステップ５６）。この場合、１０秒の供給時間を設定するのは、上記した家庭用洗濯機の接続用導線の抵抗値を検査する場合、切れかかっている接続用導線を焼き切るためには、この程度の時間を必要とするためであり、その時間は検査される機器の安全規格に準じて予め決められている。次いで、制御部４は、電圧制御信号ＳCVの電圧値を低くすることにより、スイッチング電源部６から出力される電源電圧±ＶCCを低下させる（ステップ５７）。
【００２４】
次に、制御部４は、ステップ５３に戻り、同様にして、歪み検出信号ＳD の電圧値を監視することにより、電流検出信号ＳI1に所定量の歪みが生じているか否かを判別し（ステップ５３）、判別結果に応じて電圧制御信号ＳCVの電圧値を上昇または低下させる（ステップ５４またはステップ５７）。次いで、測定用電流の供給時間が１０秒に達したと判別したときに、制御部４は、抵抗値の測定を開始する（ステップ５８）。
【００２５】
抵抗値測定では、制御部４は、実効値変換回路１５から出力される実効値電圧信号ＳVEの電圧値を、実効値変換回路１３から出力される実効値電流信号ＳIEの電圧値で除算することにより、測定対象抵抗２の抵抗値を演算する。次いで、制御部４は、演算した抵抗値に対応する表示データＤD を表示部５に出力することにより演算した抵抗値を表示させる。
【００２６】
なお、制御部４によってＳＥＰＰ回路１０の電源電圧±ＶCCが電圧制御されることにより、ＳＥＰＰ回路１０の各トランジスタ２３，２４において低減される電力損失ΔＰC は、下記の（４）式で表される。この場合、従来の抵抗測定装置６１のＳＥＰＰ回路１０に供給されている固定的な電源電圧、上記したステップ５６において電源電圧±ＶCCから低下させられた電圧、測定用電流の設定電流値、抵抗１１の抵抗値、および測定対象抵抗２の抵抗値を、それぞれ±ＶCC、ΔＶCC、ｉ、ＲS およびＲX とする。
ΔＰC ＝（ＶCC×Ｉ−Ｉ^２×（ＲS ＋ＲX ）
−（ＶCC−ΔＶCC）×Ｉ−Ｉ^２×（ＲS ＋ＲX ））
＝ΔＶCC×Ｉ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（４）式
この（４）式は、ＳＥＰＰ回路１０の両トランジスタ２３，２４では、低下させた電圧ΔＶCCに測定用電流の電流値ｉを乗算した分の電力損失が低減していることを示している。したがって、抵抗測定装置１の電源利用効率を向上させることができる。
【００２７】
なお、本実施形態では、電流検出信号ＳI1の歪み量に応じてスイッチング電源部６の電源電圧±ＶCCを可変する例について説明したが、例えば、設定された測定用電流の電流値、または測定した測定対象抵抗２の抵抗値に基づいて、制御部４が電源電圧±ＶCCを自動的に可変するように構成してもよい。この場合、測定用電流の設定値または測定対象抵抗２の抵抗値に対応させた電源電圧±ＶCCの電圧値を、制御部４内または外部に設けた記憶手段としてのＲＯＭなどに予め記憶させておき、測定用電流が設定された際に、その設定電流値に対応させられて記憶している電圧になるように電源電圧±ＶCCの電圧値を制御してもよいし、実際の抵抗値測定に先立って測定対象抵抗２の抵抗値を仮に測定し、その際に、その抵抗値に対応させられて記憶している電圧になるように電源電圧±ＶCCの電圧値を制御してもよい。
【００２８】
また、本発明における電流ドライバ素子は、本実施形態に示したトランジスタ２３，２４に限らず、電界効果型トランジスタや、半導体素子を組み合わせた集積回路で構成してもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の抵抗測定装置によれば、電源電圧制御手段が、歪み検出部によって検出された歪みが所定量よりも低下しているときに測定用電源の電圧を低下させ、かつ検出された歪みが所定量を超えたときに測定用電源の電圧を上昇させることにより、測定対象抵抗体に対して予め定めた電流値で、しかも低歪みの測定用電流を供給することができると共に、電流ドライバ素子における電力損失を低減することができる。
【００３０】
さらに、請求項２記載の抵抗測定装置によれば、制御信号または制御信号を生成するための基準信号と検出電流信号とを差動増幅する差動増幅回路と、差動増幅回路の差動増幅信号を全波整流した全波整流信号を歪みとして検出する整流回路とで歪み検出部を構成したことにより、歪み検出部を簡易に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る抵抗測定装置の回路図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る抵抗測定装置における歪み検出部の回路図である。
【図３】（ａ）は制御信号ＳC1、および増幅回路３５によって生成された増幅信号ＳI2の信号波形図、（ｂ）は増幅回路３９によって生成された誤差信号ＳE の信号波形図、（ｃ）は全波整流回路４０によって生成された歪み検出信号ＳD の信号波形図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る抵抗測定装置における測定処理を示すフローチャートである。
【図５】出願人が既に開発した抵抗測定装置の回路図である。
【符号の説明】
１抵抗測定装置
２測定対象抵抗
４制御部
６スイッチング電源部
１０ＳＥＰＰ回路
１１抵抗
１２差動増幅器
１４差動増幅器
１６歪み検出部
２３，２４トランジスタ
３５，３６増幅回路
４０全波整流回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a resistance measuring device that measures the resistance value of a resistance object to be measured, and more particularly, to a resistance measuring device configured to be able to measure the resistance value while supplying a large current to the resistance object to be measured. is there.
[0002]
[Prior art]
For example, in a home-use washing machine, an operation panel is often operated with wet hands, so that it is necessary to ground the operation panel to the ground in order to prevent an electric shock accident. For this reason, inside the washing machine, the operation panel and the grounding terminal for grounding attached to the casing of the washing machine are connected by a connecting conductor, and the grounding terminal is connected to a predetermined grounding line. Thus, the operation panel can be grounded to the ground. On the other hand, if the connecting lead wire is cut at the time of manufacture, it may be completely disconnected after being installed in the home, and if such a situation occurs, an electric shock accident or the like is caused. For this reason, this type of resistance measurement is used to inspect the connection state of the connection conductor and to detect a connection failure of the connection conductor quickly by passing a large current and burning when the connection conductor is about to break. The device is used.
[0003]
As such a resistance measuring device, the applicant has already developed a resistance measuring device 61 shown in FIG. The resistance measuring device 61 is configured to supply a measurement current of, for example, about 30 A to the measurement target resistor 2 and to measure the resistance value of the measurement target resistor 2 at that time. In this case, in order to measure the resistance value of the connecting wire of the washing machine, the resistance value is measured after the current for measurement is continuously conducted between the operation panel and the ground terminal for a predetermined time. As a result, when a connection lead is about to break, the connection lead is burned with a current for measurement to have an infinite resistance value, thereby quickly detecting a connection failure in the connection lead before shipping from the manufacturer. can do.
[0004]
As a specific circuit configuration of the resistance measuring device 61, as shown in the figure, the operation unit 3 provided with an operation switch for setting the current value of the measurement current, and the set current value are measured. A control unit 62 that executes various controls for supplying to the resistor 2 and a resistance value measurement process, a display unit 5 that displays the measured resistance value, and a supply source of measurement current that outputs a predetermined constant voltage Switching power supply unit 63, reference voltage generating circuit 64, driver circuit 65, SEPP (Single-Ended-Push Pull) circuit 10, dividing circuit 66, current detecting resistor 11, differential amplifiers 67 and 68, and Voltage detection probes 17a and 17b are provided. The SEPP circuit 10 includes two diodes 21 and 22 and two transistors 23 and 24.
[0005]
In this resistance measurement device 61, first, prior to measurement, both ends of the resistance to be measured 2 are connected between the output terminal 25 for outputting a measurement current and the ground terminal 26, and the voltage detection probes 17a and 17b are connected. Connect to both ends of the resistance 2 to be measured. Next, the current value of the measurement current is set by the operation switch of the operation unit 3. Thus, the control unit 62 outputs a reference DC signal having a voltage corresponding to the set current value to the reference voltage generating circuit 64, and the reference voltage generating circuit 64 generates a reference voltage corresponding to the voltage value of the reference DC signal. A sine wave signal is output to the driver circuit 65. On the other hand, the driver circuit 65 generates a control signal by amplifying the reference sine wave signal with a predetermined gain, and outputs the control signal to both transistors 23 and 24 of the SEPP circuit 10 via the diodes 21 and 22. Thus, the measurement current generated by the current amplification of the control signal by both transistors 23 and 24 is supplied to the measurement target resistor 2 via the resistor 11.
[0006]
Next, the differential amplifier 67 differentially amplifies the voltage across the resistor 11 to generate a current detection signal SI corresponding to the current value of the measurement current, and outputs the current detection signal SI to the divider circuit 66 and the control unit 62. On the other hand, the differential amplifier 68 differentially amplifies the voltage across the measurement target resistor 2 to generate a voltage detection signal SV corresponding to the voltage across the measurement target resistor 2 and outputs the voltage detection signal SV to the divider circuit 66. The division circuit 66 divides the voltage value of the voltage detection signal SV by the voltage value of the current detection signal SI, thereby outputting a resistance value corresponding voltage VR corresponding to the resistance value of the resistance 2 to be measured to the control unit 62. The controller 62 maintains the voltage value of the current detection signal SI at a predetermined constant voltage by correcting the voltage value of the reference DC signal based on the voltage value of the current detection signal SI output from the division circuit 66. By this feedback control, the current value of the measurement current that conducts the resistor 11 is maintained at the set current value. The control unit 62 calculates a resistance value based on the input resistance value corresponding voltage VR and causes the display unit 5 to display the calculated resistance value. As described above, the resistance measuring device 61 can measure the resistance value of the measurement target resistance 2 and continuously flow the set measurement current through the measurement target resistance 2 for a predetermined time, thereby connecting the washing machine. When the conducting wire is about to be cut, it is possible to quickly detect a defect by disconnecting the connecting conducting wire.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, this conventional resistance measuring device 61 has the following problems.
That is, the power supply voltage output from the switching power supply unit 63 and supplied to the collector of the transistor 23, the power supply voltage supplied to the emitter of the transistor 24, the set current value of the measurement current, the resistance value of the resistor 11, and the resistance to be measured If the resistance values of 2 are + VCC, -VCC, i, RS, and RX, respectively, the collector-emitter voltage VCE of each of the transistors 23 and 24 constituting the SEPP circuit 10 is expressed by the following equation (1). The power loss PC of each of the transistors 23 and 24 is expressed by the following equation (2).
VCE = VCC-i * (RS + RX) (1) Formula PC = VCE * i
^{= VCC × i-RS × i} 2 -RX × i 2
=-(RS + RX) * (i-VCC / (2 * (RS + RX))) ²
+ VCC ² / (4 × (RS + RX)) (2) On the other hand, the power supply voltage ± VCC is set in advance so as to satisfy the condition of the following expression (3).
^{VCC ≧ 2 0.5 × imax × (} RX + RS) + VCE ··· (3) Equation Therefore, according to the above (2), the power loss PC of the two transistors 23 and 24, the set current value i When the value is (VCC / (2 × (RS + RX))), the maximum value is obtained. Further, the power loss PC increases as the resistance value of the resistance to be measured 2 is smaller. When the set current value i exceeds the above-described value, distortion occurs in the measurement current. Therefore, the above-described value (VCC / (2 × (RS + RX))) is set to the allowable maximum current with respect to the measurement current of the apparatus. It is set as a value. For this reason, the resistance measuring device 61 is originally required when the set current value i does not reach the allowable maximum current value, but when the current is somewhat large and when the resistance 2 to be measured has a low resistance value. Since the power supply voltage higher than the above voltage is supplied, the power loss PC of the transistors 23 and 24 becomes unnecessarily large, resulting in a problem that the power use efficiency is lowered.
[0008]
The present invention has been made in view of such a problem, and a main object of the present invention is to provide a resistance measuring apparatus capable of improving power utilization efficiency.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
Resistance measuring apparatus according to claim 1, wherein to achieve the above object, a power supply unit that outputs a measurement titration, power, by current amplification control signal input and inputs the measured power as the source power at a predetermined gain A current driver element that supplies a measurement current generated based on the measurement power source to the measurement target resistor, a current detection means for detecting a current value of the measurement current, and a voltage across the measurement target resistor A resistance measuring device that measures the resistance value of the resistor to be measured based on the current value detected by the current detection unit and the voltage at both ends detected by the voltage detection means, and is detected by the current detection means. A distortion detector that detects distortion of the detected current signal, and when the distortion detected by the distortion detector is lower than a predetermined amount, the voltage of the power supply for measurement is reduced, One detected distortion is characterized in that a power supply voltage control means for raising the voltage of the measurement power supply when that exceeds a predetermined amount.
In this case, the predetermined amount of distortion used as a reference when the voltage of the measurement power supply is decreased and the predetermined amount of distortion used as a reference when the voltage of the measurement power supply is increased may be the same amount. However, different amounts may be used.
[0010]
If the power supply voltage of the power supply for measurement is reduced according to the current value of the current for measurement and the resistance value RX of the resistor to be measured, the power loss PC of the current driver element can be reduced. If it is too low, distortion may occur in the current waveform of the measurement current supplied to the resistor to be measured. The occurrence of this distortion is not particularly problematic, but an error may occur with respect to the set current value. In this case, when the set current value i is low or when the resistance value RX of the measuring object resistor is small, the measuring current is less likely to be distorted. On the other hand, when the setting current value is a large current, the measuring object resistance When the resistance value RX of the body is large, distortion is easily generated in the measurement current. For this reason, in this resistance measuring apparatus, in a state where a predetermined amount of distortion does not occur in the measurement current, the power supply voltage control means determines that the power supply voltage of the measurement power supplied to the current driver element has a margin. Reduce the voltage of the power supply for measurement. On the other hand, when the distortion detection unit detects a predetermined amount of distortion in the measurement current, the power supply voltage control means determines that there is no margin in the power supply voltage of the measurement power supply supplied to the current driver element. Increase the voltage. By such feedback control by the power supply voltage control means, it becomes possible to supply a measurement current with a predetermined current value to the measurement target resistor and a low distortion, and power loss in the current driver element can be reduced. It becomes possible to reduce.
[0011]
The resistance measurement device according to claim 2 is the resistance measurement device according to claim 1, wherein the strain detection unit differentially amplifies the control signal or the reference signal for generating the control signal and the detection voltage signal. And a rectifier circuit that detects a full-wave rectified signal obtained by full-wave rectification of the differential amplified signal of the differential amplifier circuit as distortion.
[0012]
In this resistance measurement apparatus, the differential amplifier circuit differentially amplifies the control signal or the reference signal and the detection voltage signal detected by the voltage detection means, thereby detecting the distortion of the measurement current. Next, the rectifier circuit detects a full-wave rectified signal obtained by full-wave rectifying the differential amplified signal of the differential amplifier circuit as distortion. On the other hand, the power supply voltage control means controls the power supply voltage based on the distortion detected by the rectifier circuit. As described above, by using a control signal or the like used in the apparatus as a reference signal source for distortion detection, it is possible to easily configure the distortion detector.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a resistance measuring device according to the invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, about the component same as the resistance measuring apparatus 61 which the applicant has already developed, the same code | symbol is attached | subjected and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[0014]
First, the configuration and the outline of the operation of the resistance measuring apparatus 1 shown in FIG. 1 will be described.
[0015]
As shown in FIG. 1, the resistance measuring apparatus 1 includes an operation unit 3 that includes an operation switch that sets a current value of a measurement current supplied to the measurement target resistor 2 and a control that measures the resistance value of the measurement target resistance 2. Unit 4, display unit 5 that displays a resistance value based on display data DD output from control unit 4, switching power supply unit 6, reference voltage generation circuit 7, multiplication circuit 8, differential amplifier 9, The SEPP circuit 10, the resistor 11, the differential amplifiers 12 and 14, the effective value conversion circuits 13 and 15, the distortion detector 16, and the probes 17 a and 17 b are configured. The SEPP circuit 10 includes two diodes 21 and 22 and two transistors 23 and 24 corresponding to current driver elements in the present invention.
[0016]
The resistance measuring apparatus 1 supplies a measurement current to the measurement target resistor 2 via the resistor 11, and the current value of the measurement current detected by the resistor 11 and the voltage value at both ends of the detected measurement target resistance 2. Based on the above, resistance measurement is performed. Therefore, the resistance value measuring operation itself of the resistance measuring device 1 is common to the resistance value measuring operation in the conventional resistance measuring device 61. On the other hand, the resistance measuring apparatus 1 has the conventional resistance that the power loss of the transistors 23 and 24 is reduced by varying the power supply voltage output from the switching power supply unit 6 before or during the measurement of the resistance value. This is different from the measuring device 61. Below, each component of the resistance measuring apparatus 1 is explained in full detail.
[0017]
First, the configuration for detecting the current value of the current for measurement and the voltage value of the voltage across the resistance 2 to be measured will be described. The resistor 11 and the differential amplifier 12 correspond to current detection means in the present invention. Here, the differential amplifier 12 differentially amplifies the voltage across both ends of the resistor 11 when a measurement current is supplied to the measurement target resistor 2 by the SEPP circuit 10, thereby measuring the current flowing through the resistor 11. The current value of the current is detected, and the detected current detection signal SI1 is output to the effective value conversion circuit 13. The effective value conversion circuit 13 converts the current detection signal SI1, which is an instantaneous value, into an effective value voltage signal SIE and outputs it to the control unit 4. The differential amplifier 14 corresponds to the voltage detection means in the present invention, and inputs the voltage across the measurement target resistor 2 when the measurement current flows through the measurement target resistor 2 through the input terminals 27 and 28. The voltage detection signal SV detected based on the voltage between both ends is output to the effective value conversion circuit 15. The effective value conversion circuit 15 converts the voltage detection signal SV, which is an instantaneous value, into an effective value voltage signal SVE and outputs it to the control unit 4.
[0018]
Next, a configuration for supplying a measurement current will be described. The switching power supply unit 6 corresponds to the power supply unit in the present invention, and the output power supply voltage ± VCC voltage value (corresponding to the voltage of the measurement power supply in the present invention) according to the voltage control signal SCV output from the control unit 4. To change. The reference voltage generation circuit 7 outputs a reference signal Sref, which is a sine wave signal having a predetermined constant voltage, to the multiplication circuit 8. The multiplication circuit 8 generates the control signal SC1 by multiplying the reference signal Sref and the variable multiplier signal SM output from the control unit 4 for setting the current value of the measurement current, and generates the generated control signal. The signal SC1 is output to the differential amplifier 9. The differential amplifier 9 differentially amplifies the control signal SC1 and the current detection signal SI1 output from the multiplication circuit 8 to generate a new control signal SC2, and outputs the control signal SC2 to the SEPP circuit 10. Feedback control is performed so that the current value of the measurement current flowing through the resistor 11 becomes constant. The SEPP circuit 10 amplifies the input control signal SC2 to generate a measurement current based on the power supplied from the switching power supply unit 6.
[0019]
Next, a configuration for changing the power supply voltage of the SEPP circuit 10 and a configuration for measuring the resistance value will be described. The control unit 4 corresponds to the power supply voltage control means in the present invention, outputs the above-described variable multiplier signal SM, and outputs the voltage control signal SCV based on the distortion detection signal SD output from the distortion detection unit 16. Thus, the voltage value of the power supply voltage ± VCC output from the switching power supply unit 6 is controlled. Further, the control unit 4 divides the voltage value of the effective value voltage signal SVE output from the effective value conversion circuit 15 by the voltage value of the effective value current signal SIE output from the effective value conversion circuit 13. The resistance value of the resistor 2 is calculated, and display data DD for displaying the calculated resistance value is output to the display unit 5.
[0020]
The distortion detector 16 detects distortion of the current detection signal SI1 with respect to the control signal SC1. Specifically, as shown in FIG. 2, the distortion detector 16 includes an amplifier circuit 35 including an operational amplifier 31 and resistors 32 to 34, and an amplifier circuit 39 including an operational amplifier 36 and resistors 37 and 38. And a full-wave rectifier circuit 40 corresponding to the rectifier circuit of the present invention. In the distortion detector 16, the amplifier circuit 35 amplifies the current detection signal SI1 with a predetermined gain so that it is substantially equal to the voltage value of the control signal SC1, and the amplified signal SI2 shown in FIG. Is output to the negative input portion of the amplifier circuit 39. On the other hand, the amplifier circuit 39 adds the amplified signal SI2 and the control signal SC1, thereby generating an error signal SE of both as shown in FIG. Further, the full-wave rectification circuit 40 generates a distortion detection signal SD as shown in FIG. 5C by full-wave rectifying the error signal SE. In this case, since the control signal SC1 is a sine wave signal, the distortion detection signal SD corresponds to the distortion amount of the amplified signal SI2 with respect to the control signal SC1 (also corresponds to the distortion amount of the current control signal SI1). As a result, the strain detector 16 detects the distortion of the measurement current flowing through the resistor 11.
[0021]
Next, the operation of the resistance measuring apparatus 1 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
[0022]
First, when the power is turned on, the control unit 4 determines whether or not the current value of the measurement current is set by the operation unit 3 (step 51). When it is determined that the current value is set, the control unit 4 outputs the variable multiplier signal SM having a value corresponding to the set value to the multiplier circuit 8, thereby setting the current value of the measurement current ( Step 52). Thereby, the multiplication circuit 8 outputs the control signal SC1 generated by multiplying the variable multiplier signal SM and the reference signal Sref to each other to the differential amplifier 9. On the other hand, the SEPP circuit 10 current-amplifies the control signal SC2 output from the differential amplifier 9, and supplies the amplified measurement current to the measurement target resistor 2 via the resistor 11. At this time, the differential amplifier 9 outputs a control signal SC2 generated by differentially amplifying the current detection signal SI1 detected by the resistor 11 and the differential amplifier 12 and the control signal SC1 to the SEPP circuit 10. Thus, feedback control is performed so that the current value of the measurement current flowing through the resistor 11 becomes a set value.
[0023]
On the other hand, the distortion detector 16 detects the distortion of the current detection signal SI1 and outputs the detected distortion detection signal SD to the controller 4. Next, the control unit 4 monitors the voltage value of the distortion detection signal SD and determines whether or not a predetermined amount of distortion (for example, 5%) has occurred in the current detection signal SI1 (step 53). If it is determined that a predetermined amount of distortion has occurred, the control unit 4 increases the power supply voltage ± VCC output from the switching power supply unit 6 by increasing the voltage value of the voltage control signal SCV (step 54). ). On the other hand, when it is determined that the distortion is equal to or less than the predetermined amount, the control unit 4 sets a time (for example, 10 seconds) for supplying the measurement current (step 55). This supply time is set only once in one resistance value measurement. Next, the control unit 4 determines whether or not the set time has elapsed (step 56). In this case, the supply time of 10 seconds is set when the resistance value of the connecting wire of the household washing machine described above is inspected, in order to burn out the connecting wire that is about to be cut off, this amount of time is set. This time is required, and the time is determined in advance according to the safety standard of the device to be inspected. Next, the control unit 4 lowers the power supply voltage ± VCC output from the switching power supply unit 6 by lowering the voltage value of the voltage control signal SCV (step 57).
[0024]
Next, the control unit 4 returns to step 53 and similarly monitors the voltage value of the distortion detection signal SD to determine whether or not a predetermined amount of distortion has occurred in the current detection signal SI1 (step 53) The voltage value of the voltage control signal SCV is increased or decreased according to the determination result (step 54 or step 57). Next, when it is determined that the supply time of the measurement current has reached 10 seconds, the control unit 4 starts measuring the resistance value (step 58).
[0025]
In the resistance value measurement, the control unit 4 divides the voltage value of the effective value voltage signal SVE output from the effective value conversion circuit 15 by the voltage value of the effective value current signal SIE output from the effective value conversion circuit 13. To calculate the resistance value of the resistance 2 to be measured. Next, the control unit 4 displays the calculated resistance value by outputting the display data DD corresponding to the calculated resistance value to the display unit 5.
[0026]
The power loss ΔPC reduced in the transistors 23 and 24 of the SEPP circuit 10 by controlling the power supply voltage ± VCC of the SEPP circuit 10 by the control unit 4 is expressed by the following equation (4). . In this case, the fixed power supply voltage supplied to the SEPP circuit 10 of the conventional resistance measuring device 61, the voltage lowered from the power supply voltage ± VCC in the above-described step 56, the set current value of the measurement current, the resistor 11 And the resistance value of the resistance 2 to be measured are ± VCC, ΔVCC, i, RS and RX, respectively.
ΔPC = (VCC × I−I ² × (RS + RX))
- ( VCC-ΔVCC) x I-I ² x (RS + RX) )
= ΔVCC × I (4) Equation (4) represents the reduced voltage ΔVCC at both transistors 23 and 24 of the SEPP circuit 10. It is shown that the power loss is reduced by multiplying the current value i of the measurement current by. Therefore, the power supply utilization efficiency of the resistance measuring apparatus 1 can be improved.
[0027]
In the present embodiment, the example in which the power supply voltage ± VCC of the switching power supply unit 6 is varied according to the distortion amount of the current detection signal SI1 has been described . For example, the current value of the set measurement current or the measured current value is measured. The control unit 4 may be configured to automatically vary the power supply voltage ± VCC based on the resistance value of the resistance 2 to be measured. In this case, the power supply voltage ± VCC voltage value corresponding to the set value of the current for measurement or the resistance value of the resistance 2 to be measured is stored in advance in a ROM or the like as storage means provided inside or outside the control unit 4. When the measurement current is set, the voltage value of the power supply voltage ± VCC may be controlled so that the stored voltage is made to correspond to the set current value, or the actual resistance value measurement Prior to the measurement, the resistance value of the resistance to be measured 2 may be temporarily measured, and at that time, the voltage value of the power supply voltage ± VCC may be controlled so as to be a voltage stored corresponding to the resistance value.
[0028]
In addition, the current driver element in the present invention is not limited to the transistors 23 and 24 shown in the present embodiment, but may be configured by a field effect transistor or an integrated circuit in which semiconductor elements are combined.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the resistance measuring apparatus according to claim 1, the supply voltage control means, lowering the voltage of the measurement power source when the distortion detected by the distortion detector is lower than a predetermined amount And by increasing the voltage of the measurement power supply when the detected strain exceeds a predetermined amount, a measurement current having a predetermined current value and a low distortion is supplied to the measurement target resistor. And power loss in the current driver element can be reduced.
[0030]
Further, according to the resistance measuring apparatus of the second aspect , the differential amplification circuit that differentially amplifies the control signal or the reference signal for generating the control signal and the detection current signal, and the differential amplification of the differential amplification circuit By configuring the distortion detection unit with a rectifier circuit that detects a full-wave rectified signal obtained by full-wave rectification of the signal as distortion, the distortion detection unit can be easily configured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a resistance measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram of a strain detector in the resistance measuring apparatus according to the embodiment of the present invention.
3A is a signal waveform diagram of the control signal SC1 and the amplified signal SI2 generated by the amplifier circuit 35; FIG. 3B is a signal waveform diagram of the error signal SE generated by the amplifier circuit 39; FIG. 4 is a signal waveform diagram of a distortion detection signal SD generated by the full-wave rectifier circuit 40.
FIG. 4 is a flowchart showing a measurement process in the resistance measurement apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a circuit diagram of a resistance measuring apparatus already developed by the applicant.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Resistance measuring apparatus 2 Resistance to be measured 4 Control part 6 Switching power supply part 10 SEPP circuit 11 Resistance 12 Differential amplifier 14 Differential amplifier 16 Distortion detection part 23, 24 Transistor 35, 36 Amplifier circuit 40 Full wave rectifier circuit

Claims

A power supply unit for outputting a power supply for measurement, and a measurement current generated based on the power supply for measurement by inputting the measurement power supply as power supply power and amplifying the input control signal with a predetermined gain. A current driver element to be supplied to the body, current detection means for detecting the current value of the measurement current, and voltage detection means for detecting the voltage across the resistor to be measured, and detected by the current detection unit In a resistance measuring device for measuring a resistance value of the resistance object to be measured based on the current value and the both-end voltage detected by the voltage detecting means,
A distortion detection unit that detects distortion of the detected current signal detected by the current detection unit, and reduces the voltage of the measurement power supply when the distortion detected by the distortion detection unit is lower than a predetermined amount And a power supply voltage control means for increasing the voltage of the power supply for measurement when the detected distortion exceeds a predetermined amount.

The distortion detector includes a differential amplifier circuit that differentially amplifies the control signal or a reference signal for generating the control signal and the detection current signal, and a differential amplification signal of the differential amplifier circuit that is a full wave resistance measuring apparatus according to claim 1, characterized in that the rectified full wave rectified signal and a rectifying circuit for detecting as said distortion.