저항 및 누설 측정을 위한 회로(CIRCUIT TO MEASURE RESISTANCE AND LEAKAGE)

등록특허 10-0428856
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(19)대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(51) 。Int. Cl.6
G01R 31/28
(45) 공고일자
(11) 등록번호
(24) 등록일자
2004년04월28일
10-0428856
2004년04월13일
(21) 출원번호 10-1999-7002309 (65) 공개번호 10-2001-0029515
(22) 출원일자 1999년03월18일 (43) 공개일자 2001년04월06일
번역문 제출일자 1999년03월18일
(86) 국제출원번호 PCT/DE1997/001538 (87) 국제공개번호 WO 1998/12569
(86) 국제출원출원일자 1997년07월22일 (87) 국제공개일자 1998년03월26일
(81) 지정국 국내특허 : 일본, 대한민국, 미국,
EP 유럽특허 : 오스트리아, 벨기에, 스위스, 독일, 덴마크, 스페인, 프랑스, 영국, 그리스,
아일랜드, 이탈리아, 룩셈부르크, 모나코, 네덜란드, 포르투칼, 스웨덴, 핀랜드,
(30) 우선권주장 196 38 393.5 1996년09월19일 독일(DE)
(73) 특허권자 지멘스 악티엔게젤샤프트
독일 뮌헨 80333 비델스파허프라쯔 2
(72) 발명자 헤르만,슈테판
독일데-93096쾨퍼링파르크슈트라쎄12
(74) 대리인 남상선
심사관 : 권호영
(54) 저항 및 누설 측정을 위한 회로
요약
본 발명은 저항 및 누설 측정을 위한 회로에 관한 것이다. 2개의 회로점(S1, S2) 사이에서 저항 및/또는 누설 측정을
위한 회로에 2개의 회로점 중 하나에 테스트 전류를 공급하기 위한 전류원(12) 및 2개의 회로점 사이의 전압을 검출
하는 논리 소자(14)가 제공된다. 광대역-신호-제너레이터(18)의 입력은 전류원(12)의 제어 입력과 접속된다. 논리
소자 및 신호 제너레이터의 출력은 그것들의 출력 신호의 상관 관계를 위한 상관기의 입력과 접속된다.
대표도
도 1
명세서
기술분야
본 발명은 청구항 제 1항에 따른 저항 및 누설 측정을 위한 회로에 관한 것이다.
배경기술
등록특허 10-0428856
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직류 측정에 의한 저항 및 누설 측정이 많이 실시된다. 충분한 신호 대 잡음비가 보장되어야 하기 때문에 높은 신호
레벨로 측정된다. 그 결과 의도치 않은 높은 전자기 방사가 일어난다. 또한 직류 성분을 갖는 필요한 제너레이터 및 증
폭기는 매우 비싸다.
누설 저항 형태의 장애 상태에 있는 회로점(circuit point)을 체크하기 위한 유럽 특허 출원 제 A 0 689 058 호에 공
지된 회로에서는 전류원을 포함하는 테스트 장치가 회로점과 커플링되고 적어도 하나의 비교기를 갖는 평가 회로가
제공된다. 작동 전압의 전극에 사용된 테스트 전류는 주어진 값을 갖는 직류이며, 회로점과 전극 사이의 전압이 주어
진 한계값 아래에 있을 때만 흐른다. 누설 전류에 의한 전압 한계값의 초과는 비교기에서의 전압 변동을 가져온다. 상
기 회로에서는 작동 전압의 2개의 전극 각각에 대한 누설 저항에 대해 회로점을 체크하기 위해 반대 방향의 테스트
전류를 갖는 제 2 전류원이 제공되며, 이 경우 바람직하게 윈도우 비교기가 사용된다.
독일 특허 출원 제 A 195 17 141호에는 에어백-제어기의 프라이밍-캡 저항을 체크하기 위한 회로가 공지되어 있다.
테스트 전류는 서로 반대 방향으로부터 교대로 프라이밍-캡 저항에 공급된다. 저항에서 측정된 모든 전압값은 양의
기준 전압과 함께 차별적으로 증폭된다. 증폭된 전압간의 차이가 계산되며, 상기 전압은 곧바로 2배의 레벨을 갖는 테
스트 전류에 의해 생긴 접압값과 동일하게 된다.
발명의 상세한 설명
본 발명의 목적은, 간단하고 저렴하게 구성될 수 있는 저 신호 레벨로 측정이 이루어지는 동시에 , 저항 및 누설 측정
을 위한 회로를 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따라 청구항 제 1항의 특징을 갖는 회로에 의해 달성된다.
회로의 바람직한 개선예는 종속항에서 다루어진다.
본 발명에 따른 회로에는 전류원에 교류 신호를 가하는 광대역(broad-band)-신호 제너레이터가 사용된다. 그 결과
비싼 제너레이터 및 직류 컴포넌트를 갖는 증폭기가 생략되고 회로 비용이 감소된다. 게다가 광대역 신호로 측정함으
로써 높은 전자기 방사가 방지될 수 있으며 동시에 낮은 전자기 감도가 얻어질 수 있다.
아날로그 신호 제너레이터, 예를 들어 아날로그 값 및 디지털/아날로그-변환기를 갖는 랜덤 제너레이터(random gen
erator)를 사용할 수 있다. 그러나 바람직하게 낮은 회로 비용이 들고, 예를 들어 신호 레벨 1 및 -1을 출력하는 디
지털 신호 제너레이터가 제공된다. 길이 n 및 주파수 F를 갖는 피드백된 레지스터가 실현 가능하다. 신호 밴드 너비는
이러한 레지스터에서 F와 F/(2 n-1) 사이일 수 있다.
신호 제너레이터의 클럭된 출력 신호는 상응하는 교류 전류 신호를 출력하는 전류원에 전달된다. 상기 교류 신호에
의해 형성된 전압 강하는 전압 증폭기의 2개의 회로점 사이에서 검출되고 상관기에 제공된다.
본 발명에 따른 회로의 원리는 하기와 같다: 이상적인 경우(누설이 없고, 조사된 회로 섹션에서 외부 신호가 없음)에
는 인가된 제너레이트 신호를 갖는 감쇠되지 않은 순수 테스트 신호가 증폭기에서 획득되고, 상관기에 직접 전달된
제너레이터 신호와의 결합에서 100% 일치가 이루어지며 따라서 최대 상관기 출력 신호가 생긴다. 상관기는 시간적
으로 지연된 신호값을 조사하여 상관 관계가 없는 신호값을 억제한다. 예를 들어 통계적으로 독립적인 잡음 신호와
같은 외부 신호는 차단되고 전류원 신호로부터 나오는 신호 부분만이 고려된다. 순수 장애 신호가 상관기에 전달되면
제너레이터 신호와 0% 일치되고 상관기의 출력에서 최저 레벨을 갖는 신호가 생긴다. 누설이 있고 간섭 신호가 없으
면, 전류원 신호에 대한 상관 관계가 존재하기 때문에, 높은 레벨을 갖는 출력 신호가 생긴다. 누설이 있을 경우 및 그
와 동시에 간섭 신호가 있을 경우 상관기의 출력에 낮은 레벨을 갖는 신호가 생긴다.
상관기의 예로는 배율기(multiplier) 및 뒤에 연결된 로패스 필터를 갖는 구조이다. 배율기에서 그들의 상관 관계가
조사되는 2개의 입력 신호가 곱해지며, 뒤에 연결된 필터에서 한계 주파수 까지 집적화(intergration)가 이루어져서
간섭 성분들이 걸러진다.
본 발명에 따른 회로는 특히 에어백-제어기용으로 제공된다. 상기 회로로 예를 들어 프라이밍-캡(priming-cap) 저항
이 측정될 수 있다. 또한 트리거 회로에서의 누설 전류가 확인된다. 즉, 프라이밍-캡와 접지 사이 그리고 프라이밍-캡
와 배터리 전압 전극 사이의 누설 측정이 실시될 수 있다. 필요에 따라, 접지에 대한 누설과 배터리 전압 연결에 대한
누설의 구별이 불필요 할 수도 있다. 그러면 회로의 2개의 측정 부분, 즉 2개의 상관기, 2개의 전류원 등만이 요구된
다.
프라이밍-캡 저항 및 누설 저항의 측정은 각각 상관 관계가 없는 제너레이터 신호가 생길 때 동시에 실행될 수 있다.
상기 방식으로, 접지 및/또는 배터리 전압 연결과 관련된 누설 저항 및 프라이밍-캡 저항을 동시에 측정하는 것이 가
능하다. 이러한 경우 제너레이터 신호가 예를 들어 상이한 레지스터 출력으로부터 시간적으로 지연된다. 하나의 제너
레이터 신호만이 사용되면 측정은 시간적으로 차례로 이루어져야만 한다.
본 발명에 따른 회로는 연속적인 저항 및/또는 누설 저항 측정을 실행하는 것을 가능하게 한다. 이 경우 회로는 광대
역 신호를 사용하기 때문에 직류 측정의 경우보다 간섭에 덜 민감하다.
측정 정확도가 높아야 할 경우 2-포인트-측정이 실행될 수 있다. 그러면 상이한 전류가 공급된다. 이를 위해 예를 들
어 신호 제너레이터로부터 전류원에 공급된 신호가 상이한 팩터(factor)로 증가될 수 있다. R이 구하는 저항이고, U가
전압 그리고 I가 전류이면 하기와 같은 식이 산출된다:
R = (U 2 - U 1 ) / (I 2 - I 1 )
이러한 2-포인트-측정은 예를 들어 오프셋 전압의 영향을 제거할 수 있다.
도면의 간단한 설명
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본 발명의 바람직한 실시예는 하기의 도에 따라 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 회로의 제 1 실시예의 개략적인 블록 회로도이고,
도 2는 도 1의 회로용 상관기의 실시예의 개략도이며,
도 3은 도 1의 회로용 신호 제너레이터의 실시예의 개략도이고,
도 4는 본 발명에 따른 회로의 제 2 실시예의 개략도이다.
실시예
하기에 에어백-제어기용 저항 측정 및 누설 측정을 위한 회로가 설명된다. 도 1은 블록 회로도에 따라 회로의 기본 구
성을 도시한다. 10은 회로점(S1 및 S2)을 갖는 회로 섹션을 도시하며, 회로 섹션의 저항이 측정되어야 한다. 전류원(
12)은 회로점(S3 및 S4)과 병렬로 연결된다. 전류원(12)은 그것의 작동을 위한 제어 입력을 갖는다. 증폭기(14)는 회
로점(S1과 S2) 사이에 연결되며 상관기(16)의 입력과 접속되고, 상관기(16)의 출력은 도시되지 않은 평가 유니트로
제공된다. 광대역-신호 제너레이터(18)는 그것의 출력을 통해 상관기(16)의 제 2 입력 및 전류원의 제어 입력과 접속
된다.
신호 제너레이터(18)는 전류원(12)(예를 들어 20 mA)의 전류 흐름을 일으키고, 전류는 직류 성분이 없으며 검사할
회로 섹션(10)을 통해 흐르고 회로점(S1과 S2) 사이에서 전압 강하를 일으킨다. 상기 전압 강하는 증폭기(14)를 통해
감지되고 증폭기 출력 신호가 상관기에 전달되고, 이 외에도 상기 상관기에 신호 제너레이터의 출력 신호가 제공된다.
상관기(16)가 추가로 신호 제너레이터의 출력 신호에 테스트 전류 성분을 갖는 전압 신호를 수신하면, 상관기는 상관
관계를 확인하고 예를 들어 높은 레벨을 갖는 상응하는 상관 관계 신호를 출력한다. 테스트 전류 성분이 존재하지 않
으면, 상관 관계 신호는 낮은 레벨을 갖는다.
도 2는 도 1의 회로에 사용될 수 있는 상관기의 실시예를 도시한다. 상관기는, 증폭기(14) 및 신호 제너레이터(18)의
2개의 입력 신호를 곱하는 배율기(161) 및 배율기(161)에 의해 얻어진 곱을 지속적으로 집적화하는 필터(162)를 포
함한다. 도시된 실시예에서 로패스 필터가 도시된다. 계산은 공지된 방식으로 주파수 범위에서도 이루어질 수 있다.
도 3은 바람직하게 도 1의 회로용으로 사용되는 신호 제너레이터(18)의 실시예를 도시한다. 신호 제너레이터(18)는
피드백 브랜치(182)(포지티브 피드백)을 갖는 n-디지트의 레지스터(181)(예를 들어 n = 8)를 포함하고 주파수 F로
작동한다. 도시된 실시예에서 클럭 주파수는 10 kHz이다. 그러나 본 발명은 어떤 경우에도 상기 주파수 및 주파수 영
역에 제한되지 않는다. 레지스터 출력 신호는 증폭기(183)에 의해 증폭된다. 신호 제너레이터(18)는 디지털 모듈이다
. 디지털 모듈은 예를 들어 신호 1 및 -1를 출력한다.
에어백-제어기에서의 사용예는 도 4에 도시된다. 여기에 도시된 회로도에서 도 1의 회로도가 3개 존재하지만 신호
제너레이터는 1개만 존재한다. 측정될 저항은 한번은 프라이밍-캡 저항(40)이며 다른 두 경우에서는 배터리 또는 접
지에 대한 누설 저항(50, 60)이다. 도 1의 회로에서와 동일한 방법으로 전류원(42, 52, 62), 증폭기(44, 54, 64) 및 상
관기(46, 56, 66)가 제공된다. 누설 저항(50, 60)은 프라이밍-캡 저항의 하단점(42)과 배터리 전극(58) 또는 접지(68
) 사이에서 측정된다. 설명을 위해 회로점(S51, S53, S54, S56 및 S58, S61, S62, S64, S66 및 S68)이 표시된다.
신호 제너레이터(18)의 출력은 회로점(S7, S8 및 S9)을 통해 상관기(46, 56, 66)와 접속된다. 또한 신호 제너레이터(
18)의 출력은 배율기(20)를 통해 전류원(42, 52 및 62)과 접속된다. 배율기의 제 2 입력에 제어 입력(22)으로부터 나
온 신호(KI)가 제공되며, 상기 신호(KI)는 예를 들어 스케일링 팩터 1 또는 2(KI = 1 또는 = 2)를 나타낸다. 팩터(KI)
를 사용하는 것은 상이한 레벨의 전류원 신호의 형성을 가능하게 하고 그에 따라 측정 정확도를 높이기 위한 2-포인
트-측정을 가능하게 한다. 신호 제너레이터(18)의 신호는 동시에 모든 상관기 및 전류원으로 전달된다. 상기 방식으
로 동시적 및 주기적 누설 테스트가 실행되며, 전류원은 이러한 시간 주기 동안에만 작동되면 된다.
누설 전류 측정 시 배터리 전압과 접지 사이의 구별이 필요하지 않으면, 회로 브랜치(52, 54, 56 또는 62, 64, 66)는
생략될 수 있다.
산업상 이용 가능성
본 발명에 의해 낮은 신호 레벨로 측정이 이루어지고 동시에 간단하고 저렴하게 구성되는 저항 및 누설 측정을 위한
회로가 제공된다.
(57) 청구의 범위
청구항 1.
2개의 회로점 중 하나에 테스트 전류를 공급하고, 제어 입력을 갖는 전류원(12; 42; 52; 62);
상기 테스트 전류로 부터 발생하는 2개의 회로점 사이의 전압에 따른 출력을 가지며 상기 2개의 회로점 사이에 접속
되는 회로 소자(14; 44; 54; 64);
상기 전류원의 상기 제어 입력과 전기적으로 접속되며 출력을 갖는 광대역-신호 제너레이터(18); 및
상기 회로 소자의 상기 출력과 전기적으로 접속되는 제1 입력 및 상기 광대역 신호-제너레이터의 상기 출력과 전기
적으로 접속되는 제2 입력을 갖는 상관기(16; 46; 56; 66)로서, 상기 상관기는 상기 회로 소자의 상기 출력 및 상기
광대역 신호-제너레이터의 상기 출력 사이의 상관관계에 따라 출력 신호를 제공하는 상관기(16; 46; 56; 66)를 포함
하는 에어백-제어 장치 내에 있는 적어도 2개의 회로점(S1, S2; S41, S42; S51, 58; S61, 68) 사이의 저항 측정을 위
등록특허 10-0428856
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한 회로.
청구항 2.
제 1항에 있어서, 상기 회로 소자(14; 44; 54; 64)가 전압 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로.
청구항 3.
제 2항에 있어서, 상기 증폭기(14; 44; 54; 64)가 연산 증폭기를 포함하는 회로.
청구항 4.
제 1항에 있어서, 신호 제너레이터(18)가 디지털 신호 제너레이터를 포함하는 회로.
청구항 5.
제 4항에 있어서, 상기 신호 제너레이터(18)가 레지스터 길이 n 및 클럭 주파수 F를 갖는 피드백 타입 레지스터(181)
를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로.
청구항 6.
제 1항에 있어서, 각각 적어도 2개의 추가 회로점(S51, 58; S61, 68) 사이에서의 측정을 위해 전류원(12; 42)이 제어
입력을 갖는 각각 적어도 하나의 추가 전류원(52; 62)을 포함하고, 각각 적어도 하나의 추가 상관기(56; 66)가 그것의
입력에 연결된 회로 소자(54; 64)를 통해 회로점과 접속되고 신호 제너레이터(18)의 출력이 적어도 하나의 추가 상관
기의 제 2 입력 및 적어도 하나의 추가 전류원의 제어 입력과 접속되는 것을 특징으로 하는 회로.
청구항 7.
제 6항에 있어서, 신호 제너레이터(18)는 상관 관계가 없는 신호를 각 전류원(42; 52; 62)의 제어 입력 및 해당 상관
기(46; 56; 66)에 동시에 제공하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 회로.
청구항 8.
제1항에 있어서, 배율기(20)의 제 1 입력이 신호 제너레이터의 출력과 접속되고 배율기(20)의 제 2 입력은 팩터값-
신호를 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 회로.
청구항 9.
삭제
청구항 10.
삭제
도면
도면1
도면2
도면3
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도면4