JP2000131093A - センサ出力検出回路 - Google Patents

センサ出力検出回路

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JP2000131093A
JP2000131093A JP10300906A JP30090698A JP2000131093A JP 2000131093 A JP2000131093 A JP 2000131093A JP 10300906 A JP10300906 A JP 10300906A JP 30090698 A JP30090698 A JP 30090698A JP 2000131093 A JP2000131093 A JP 2000131093A
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voltage
sensor
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circuit
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Yasuhide Ikeuchi
康秀 池内
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Noritz Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 出力電圧が電源電圧に依存しないタイプのセ
ンサを含むセンサ出力検出回路において、センサ出力お
よびA/D変換を、回路の電源電圧の影響を受けずに正
確に行なわせる。 【解決手段】 定電圧回路を備えたセンサAと、該定電
圧回路を備えないセンサB,Cと、これらのセンサ出力
(電圧出力)をA/D変換するA/D変換回路2を内蔵
した制御用マイコン1とで構成されるセンサ出力検出回
路であって、センサAに定電圧出力を取り出す定電圧出
力端子3を設け、この定電圧出力端子3から取り出され
る電圧を、他のセンサB,Cの駆動電源として供給する
とともに、上記A/D変換回路におけるA/D変換用の
基準電圧Vref として供給する。これにより、センサ
B,Cの電圧出力時およびA/D変換時に生じる誤差を
解消する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、センサ出力検出
回路に関し、より詳細には、センサ出力回路を構成する
回路電源の電圧変動によるセンサ検知量の検出誤差を解
消する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】これまで、さまざまな種類の物理量、
熱、音、圧力、温度等の現象を検知・検出して電気信号
で取り出すセンサが提供されているが、これらセンサで
検出される電気信号は、たとえば図3に示すような検出
回路によりデジタル信号に変換され、マイクロコンピュ
ータ(マイコン)での所定の制御に供されている。
【0003】図3の検出回路は、複数のセンサ(図示例
では3個のセンサ)a〜cと、これらのセンサa〜cか
ら出力される電気信号を演算処理するマイコンdとで構
成され、該マイコンdには上記各センサa〜cからそれ
ぞれ出力されるアナログの電気信号(センサ出力)Vse
a〜Vsecをデジタル信号に変換するA/D変換器(A
/D変換回路)eが内蔵されている。
【0004】そして、この図3に示す回路では、各セン
サa〜cおよびマイコンdの駆動電源Vccと、該マイコ
ンdに内蔵されるA/D変換器eのA/D変換用の基準
電圧Vref とが共通の電源V1から供給されている。
【0005】このような回路においては、電源V1の電
圧変動は、センサa〜cの駆動電源VccおよびA/D変
換器eの基準電圧Vref の双方に同様の電圧変動として
影響を与えることから、センサa〜cの駆動電圧Vccが
変動することによってセンサa〜cのセンサ出力電圧V
sea〜Vsecが変動しても、上記A/D変換用の基準電
圧Vref もセンサa〜cの電圧変動と同じ割合で変動す
るので、A/D変換器eでは、この電源V1の電圧変動
の影響を受けることなく安定したデジタル変換が実現さ
れている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の回路構成では以下のような問題が生じ、その
改善が必要となった。
【0007】すなわち、近頃提供される多種多様のセン
サの中には、センサ自体の構成や、あるいはセンサの使
用態様等によって、その出力電圧(センサ出力)が電源
電圧に依存しないもの、つまり、電源電圧が変動しても
センサ出力が影響を受けないものが存在する。
【0008】たとえば、その一例として、センサ内部に
定電圧回路が設けられ、電源電圧をこの定電圧回路によ
って定電圧化することにより、電源電圧の変動によるセ
ンサ出力の変動を防止したセンサが挙げられる。
【0009】このような定電圧回路を備えたセンサを上
記図3の回路中のセンサa〜cのいずれかに用いると、
当該センサのセンサ出力は上記定電圧回路によって電源
電圧の変動を受けないため安定するが、このセンサ出力
をデジタル信号に変換するA/D変換器eの基準電圧V
ref は電源電圧の変動によって変化するため、その結
果、当該センサのセンサ出力としてA/D変換器eで変
換されるデジタル信号は不安定となり、センサによる検
出精度が低下するという問題があった。
【0010】たとえば、電源電圧に変動がないと仮定し
た場合、センサ出力がVsex(センサa〜cのうちの任
意のセンサxの出力)、A/D変換器に8ビットの基準
電圧をVref とするA/D変換器を用いると、この場合
のA/D変換結果は、(Vsex/Vref )×255のよ
うな一般式として現されるが、ここで電源電圧に±5%
の誤差があるとすると、上述した定電圧回路を備えたセ
ンサを用いた回路では、この電圧変動が基準電圧Vref
側にのみ現れるので、A/D変換結果は(Vsex/(V
ref ×1.05))×255のようになってしまう。
【0011】そのため、この種の電源電圧に依存しない
タイプのセンサを用いた場合、A/D変換結果が電源電
圧の変動によって影響を受けるため、マイコンにおいて
正確なセンサ出力を得ることが困難であった。
【0012】なお、このようなA/D変換器側の変換誤
差の発生を、センサ側の出力を補正することで解消しよ
うとすると、そのためには相当の演算回路(補正回路)
が必要となり、コスト、歩留り、信頼性の面に悪影響を
及ぼすことから、そのような回路をセンサ側に設けるこ
とは現実的でない。
【0013】本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであって、その目的とするところは、出力電圧
が電源電圧に依存しないタイプのセンサを含むセンサ出
力検出回路において、センサ出力およびA/D変換を、
回路の電源電圧の影響を受けずに正確に行なわせること
にある。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項1に記載されたセンサ出力検出回路
は、電源から供給される電圧を安定化する定電圧回路を
備えたセンサと、該定電圧回路を備えないセンサと、こ
れらのセンサから出力される検知量に対応する電圧出力
をデジタル信号に変換するA/D変換回路とで構成さ
れ、上記定電圧回路を備えたセンサに、上記定電圧回路
から定電圧出力を取り出す定電圧出力端子を設け、この
定電圧出力端子から取り出される定電圧出力を、上記定
電圧回路を備えないセンサの駆動電源として供給すると
ともに、上記A/D変換回路におけるA/D変換用の基
準電圧として供給することを特徴とする。
【0015】すなわち、このセンサ出力検出回路におい
ては、センサからの出力電圧をデジタル信号に変換する
A/D変換回路に接続されるセンサのうち、少なくとも
一つのセンサが電源電圧を定電圧化する定電圧回路を備
えるとともに、このセンサの定電圧出力が定電圧回路を
持たない他のセンサの駆動電源およびA/D変換回路の
基準電圧として供給されることから、電源電圧が変動し
ても各センサの出力電圧はその影響を受けず、また、A
/D変換時においても電源電圧の変動による影響を受け
ることがない。
【0016】また、本発明の請求項2に記載されたセン
サ出力検出回路は、電源から供給される電圧を安定化す
る定電圧回路を備えたセンサと、該定電圧回路を備えな
いセンサと、これらのセンサから出力される検知量に対
応する電圧出力をデジタル信号に変換するA/D変換回
路と、このA/D変換回路出力を演算処理するマイコン
とを備えたセンサ出力回路であって、上記定電圧回路を
備えたセンサに、上記定電圧回路から定電圧出力を取り
出す定電圧出力端子を設けるとともに、この定電圧出力
端子の出力を上記A/D変換回路に入力して基準となる
デジタル信号を得て、このデジタル信号に基づいてA/
D変換された上記定電圧回路を備えたセンサのセンサ出
力の値を上記マイコンで補正することを特徴とする。
【0017】すなわち、この請求項2に記載のセンサ出
力検出回路においては、定電圧回路を備えたセンサのセ
ンサ出力を、従来と同様の構成でA/D変換する一方、
このセンサの定電圧回路から出力される定電圧出力もA
/D変換する。そして、このデジタル信号に変換された
定電圧出力に基づいて、上記センサ出力の値を補正する
ことにより、電源電圧の変動によるA/D変換時の誤差
を補正するものである。なお、この場合、定電圧回路を
備えないセンサのセンサ出力は、当該センサの駆動電源
およびA/D変換回路の基準電圧の双方が同じ電源から
供給されることにより、電源電圧の変動による誤差が解
消されている。
【0018】また、請求項3に記載されたセンサ出力検
出回路は、検知量に応じて出力電圧が変化するセンサ
と、このセンサからの出力電圧をA/D変換して得たデ
ジタル信号を演算処理するマイコンとで構成されるセン
サ出力回路において、該センサの出力電圧が、予め設定
された基準となる所定電圧との関係で設定されることを
特徴とする。
【0019】すなわち、この請求項3に記載されたセン
サ出力検出回路においては、検知量に応じて出力される
各センサの出力電圧が、予め設定された基準となる所定
電圧に基づいて設定される。具体的には、たとえば、上
記センサのうちの一つに定電圧出力端子を備えたセンサ
を設け、このセンサの定電圧出力に基づいて各センサの
検知量対出力電圧の関係を調整する。これにより、各セ
ンサの出力電圧は、すべて上記所定の定電圧との関係で
把握されるため、センサの経年変化による感度低下時に
おいても、正確な検知量の検出が可能となる。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るセンサ出力検
出回路を図1または図2に基づいて詳細に説明する。
【0021】実施形態1 図1に示すセンサ出力検出回路は、複数のセンサ(図示
例では、センサA〜Cの3個)と、これらのセンサA〜
Cのセンサ出力をデジタル信号に変換するA/D変換器
(A/D変換回路)2と、このA/D変換器2を内蔵
し、該A/D変換器2でデジタル信号化されたセンサ出
力を検出、演算処理するマイコン1とを主要部として備
えている。
【0022】センサA〜Cは、いずれも検知量に応じて
センサ出力の出力電圧が変化する、いわゆる電圧出力型
のセンサであって、これらのセンサのうち少なくとも一
つのセンサ(図示例ではセンサA)は定電圧回路を備え
たセンサとされ、他のセンサは当該定電圧回路を備えな
いセンサ(図示例ではセンサB,C)とされる。
【0023】具体的には、センサAは、電源V2から供
給される電源電圧を安定化する定電圧回路(図示せず)
を内部に備えており、この定電圧化された電圧に基づい
て検知量の測定がなされる。そのため、このセンサAに
おいては、その出力電圧は電源電圧の変動に影響されず
(電源電圧に依存せず)安定したセンサ出力が得られ
る。
【0024】また、このセンサAには、上記図外の定電
圧回路から定電圧出力Vstb を取り出すための定電圧出
力端子3が設けられており、この定電圧出力端子3が後
述するマイコン1の基準電圧Vref の入力端子および他
のセンサB,Cの電源入力端子に接続され、これら各端
子に定電圧を供給するものとされている。
【0025】また、センサB,Cは、いずれも上記セン
サAのような電源安定化のための定電圧回路を備えない
タイプ、つまり、センサ出力が電源電圧に依存するタイ
プのセンサであるが、これらセンサB,Cの各駆動電源
Vccの入力端子には上記センサAの定電圧出力端子3か
らの定電圧出力が供給されている。
【0026】そのため、本実施形態においては、これら
駆動電源に依存するタイプのセンサB,Cにおいても、
センサAを駆動する駆動電源(図示例ではV2)の電圧
変動に係わりなく安定した駆動電圧(定電圧)が供給さ
れ、その結果、これらのセンサB,Cの出力電圧(セン
サ出力)は上記電源V2の電圧変動の影響を受けないよ
うに構成されている。
【0027】そして、これらの各センサA〜Cの出力電
圧Vsea〜Vsecは、それぞれ後述するA/D変換器2
の各センサ入力端子Vsea〜Vsecの各端子に入力され
ている。
【0028】マイコン1は、上記各センサA〜Cから入
力されるセンサ出力を演算処理するためのマイコンであ
って、図示されるようにその内部にA/D変換器2が内
蔵されている。なお、図においてV1は、該マイコン1
の駆動電源を示している。
【0029】A/D変換器2は、アナログ信号をデジタ
ル信号(たとえば8ビット)に変換するものであって、
図示されるように、Vref 端子、Vsea〜Vsec端子、
および接地端子(GND)を備えている。
【0030】Vref 端子は、A/D変換器2内部のA/
D変換用の比較回路(図示せず)に基準電圧を供給する
ための入力端子であって、上述したようにこのVref 端
子には、上記センサAの定電圧出力端子3からの定電圧
出力が供給されている。また、Vsea〜Vsec端子は、
上記センサA〜Cの出力電圧(センサ出力)を入力する
ための端子であり、Vsea〜Vsecの各端子がセンサA
〜Cにそれぞれ対応して設けられている。
【0031】そして、これらのVsea〜Vsecの各端子
から入力されるセンサ出力(アナログ電圧信号)は、上
記図外の比較回路およびエンコーダを介してデジタル信
号に変換され、上記マイコン1での演算処理に供され
る。
【0032】すなわち、本実施形態では、センサA〜C
から出力される出力電圧(センサ出力)をA/D変換す
る際の基準電圧として、上記定電圧回路を備えたセンサ
Aの定電圧出力Vstb を用いることにより、A/D変換
器2の動作を電源V1,V2の電圧変動の影響を受けな
いように構成し、これにより、センサA〜Bのセンサ出
力を電圧変動による誤差を生じることなく安定してデジ
タル信号に変換させることができる。
【0033】なおその際、本実施形態では、上記各セン
サA〜Cの出力電圧が、予め設定された基準となる所定
電圧(図示例では定電圧出力電圧Vstb を用いる)との
関係で設定されることが好ましい。
【0034】具体的には、各センサA〜Cの出力調整に
際して、たとえば、各センサA〜Cの出力電圧が、そ
のフルスケール(最大検知量)時において上記定電圧出
力電圧Vstb と一致するように調整するか、あるいは、
フルスケール時の出力電圧のA/D変換結果を所定の
値(たとえば240)として、上記定電圧出力電圧Vst
b のA/D変換結果が255になるように定電圧出力電
圧Vstb を調整するなど、各センサA〜Cの出力電圧を
上記所定電圧との関係で決定する。
【0035】このように各センサA〜Cの出力調整を行
なうことにより、センサX(センサA〜Cのうち任意の
センサ)の精度は、以下の数式1のように定義すること
ができる。なお、数式1における「標準値」とは、「出
力電圧VseX/所定電圧Vstb 」として得られるべき理
想的な値を示しており、また、αは許容できる検出誤差
の値を示している。
【0036】
【数1】
【0037】ここで、この数式1に基づいて、本実施形
態のセンサ出力検出回路でのA/D変換精度を確認する
と、上記センサXのA/D変換結果は、次の数式2のよ
うに現される。
【0038】
【数2】
【0039】ここで、本実施形態では、A/D変換器2
の基準電圧Vref は定電圧回路の出力Vstb とされてい
るので、(Vref =Vstb)となるので、この数式2は、
次の数式3のように現される。
【0040】
【数3】
【0041】そして、ここで上記センサXの精度を示す
数式1を代入すると、次の数式4のようになり、A/D
変換によってセンサXの検出精度が低下していないこと
が確認できる。
【0042】
【数4】
【0043】このように、本発明の実施形態1によれ
ば、センサ出力検出回路中に、電源電圧に依存するタイ
プのセンサと依存しないタイプのセンサとが混在してい
る場合においても、センサの検出精度を損なうことなく
A/D変換が可能となる。
【0044】実施形態2 次に、本発明に係る第2の実施形態を図2に基づいて説
明する。
【0045】この第2の実施形態は、上記第1の実施形
態においてハード構成によって電源電圧の変動によるセ
ンサ出力検出の精度向上を図っていたのに対し、これを
マイコン1の数値演算機能によりソフトウェア上の処理
によって補正するものである。
【0046】具体的には、この実施形態2は、定電圧回
路および定電圧出力端子3を備えたセンサ(図示例では
センサA)と、定電圧回路を備えないセンサ(図示例で
はセンサB,C)と、これらのセンサA〜Cのセンサ出
力をデジタル信号に変換するA/D変換器2と、このA
/D変換器2を内蔵し、該A/D変換器2でデジタル信
号化されたセンサ出力を検出、演算処理するマイコン1
とを主要部として備える点で上記実施形態1と同様であ
るが、本実施形態では、上記A/D変換器2の基準電圧
Vref およびセンサB,Cの駆動電源VccがセンサAの
駆動電源Vccと共通の電源V1から供給され(つまり、
いずれも定電圧化されていない)、かつ、定電圧出力端
子3からの定電圧出力Vstb が上記A/D変換器2でA
/D変換される点において回路構成上相違する。
【0047】なお、これに伴って本実施形態では図2に
示すように、A/D変換器2について、上記センサAか
らの定電圧出力を入力するための定電圧入力端子Vstb
が追加設定されている。
【0048】また、上記各センサA〜Cの出力電圧が、
予め設定された基準となる所定電圧(図示例では定電圧
出力電圧Vstb を用いる)との関係で設定される点は上
記実施形態1と同様である。
【0049】しかして、このように構成されることによ
り、この第2の実施形態においては、定電圧回路を備え
ないセンサB,Cはいずれも電源電圧V1から駆動電源
Vccが供給される一方、これらのセンサのセンサ出力V
seb,Vsecは、同様に電源電圧V1から得た基準電圧
Vref(この場合の基準電圧Vref は電源V1の電圧変動
の影響を受けるため、以下の説明においては便宜上「V
ref ′」と称する)に基づいてA/D変換器2において
デジタル信号に変換される。つまり、この実施形態にお
いては、センサB,Cの検出回路は上記図3に示した従
来の場合と同様に電源V1の電圧変動による影響を受け
ることがないので、ここではその説明は省略する。
【0050】そこで、センサAの出力電圧(センサ出
力)の検出過程を以下に説明する。
【0051】この場合、センサAの出力電圧は、定電圧
回路(図示せず)を内蔵することから電源V1の電圧変
動の影響を受けないが、A/D変換器2の基準電圧Vre
f ′は電源V1の電圧変動の影響を受ける。この時のセ
ンサAの出力電圧のA/D変換結果は、次の数式5とし
て現される。
【0052】
【数5】
【0053】その一方、センサAの定電圧出力Vstb の
A/D変換結果は数式6として現される。
【0054】
【数6】
【0055】そこで、これらの数式5および数式6を基
に、センサAの出力電圧を出力電圧Vseaと定電圧出力
電圧Vstb の比に換算すると、以下の数式7が導かれ
る。
【0056】
【数7】
【0057】つまり、この第2の実施形態においては、
センサAの定電圧出力Vstb を定電圧出力電圧Vstb と
の比としてマイコン1に演算、把握させることにより、
電源V1の変動によって影響を受ける基準電圧Vref ′
を数式7中から排除することができる。換言すれば、上
記数式5乃至7の演算を上記マイコン1において行なわ
せることにより、電源V1の影響を受けないセンサ出力
Vseaを取り出すことができる。
【0058】このように、本実施形態では、定電圧回路
を備えたセンサAのセンサ出力の検出が、マイコン1の
演算・補正によってソウフトウェア上で実現できるの
で、たとえばセンサ出力検出回路中に定電圧回路を備え
たセンサが多数存在する場合においても、簡単な回路構
成で容易かつ正確にセンサ出力の補正を行なわせること
ができる。
【0059】なお、上述した実施形態はあくまでも、本
発明の好適な実施形態を示すものであって、本発明はこ
れに限定されることなく、その範囲内で種々設計変更可
能である。
【0060】たとえば、上記実施形態1においては、マ
イコンの電源V1とセンサAの電源V2を別個の電源と
したが、これらの電源は実施形態2と同様に共通の電源
を用いることができ、また実施形態2において別個の電
源を設けることも可能である。
【0061】また、上記実施形態では、A/D変換器2
がマイコン1内に内蔵される構成を示したが、これらは
別個の装置とすることができることは勿論である。
【0062】また、上記実施形態では、本発明の請求項
3に係る発明を実施するにあたり、基準となる所定電圧
を定電圧回路を備えたセンサAから取り込む構成を示し
たが、この所定電圧は定電圧であれば他の方法により得
る構成を採用することも可能である。そのため、この請
求項3に記載の発明は、たとえば電圧検出回路のように
回路中の電圧を直接取り出す計測器において、検出され
る電圧値をマイコンに認識させる際にも適用可能であ
る。
【0063】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明のセンサ出
力検出回路によれば、センサ検出回路中に電源電圧に依
存するタイプのセンサと依存しないタイプのセンサが混
在するような場合においても、検出回路の製造コストの
上昇を伴わず、しかもセンサの精度も損なうことなく正
確な検知量の検出を行なわせることができる。
【0064】したがってたとえば、本発明に係るセンサ
出力検出回路は、給湯装置などのように、流量センサや
圧力センサ、温度センサといった種々のセンサを組み込
んで、しかもこれらの検出値に基づいて複雑な装置制御
を行なわせる装置において特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るセンサ出力検出回路の一実施形態
を示す回路説明図である。
【図2】同センサ出力検出回路の他の実施形態を示す回
路説明図である。
【図3】従来のセンサ出力検出回路を示す回路説明図で
ある。
【符号の説明】
1 マイクロコンピュータ 2 A/D変換器(A/D変換回路) 3 定電圧出力端子 Vcc センサ、マイコンの駆動電源 Vref A/D変換用の基準電圧 Vstb 定電圧出力電圧 V1,V2 電源 A 定電圧回路を備えたセンサ B,C 定電圧回路を備えないセンサ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電源から供給される電圧を安定化する定
    電圧回路を備えたセンサと、該定電圧回路を備えないセ
    ンサと、これらのセンサから出力される検知量に対応す
    る電圧出力をデジタル信号に変換するA/D変換回路と
    で構成され、 前記定電圧回路を備えたセンサに、前記定電圧回路から
    定電圧出力を取り出す定電圧出力端子を設け、 この定電圧出力端子から取り出される定電圧出力を、前
    記定電圧回路を備えないセンサの駆動電源として供給す
    るとともに、前記A/D変換回路におけるA/D変換用
    の基準電圧として供給することを特徴とするセンサ出力
    検出回路。
  2. 【請求項2】 電源から供給される電圧を安定化する定
    電圧回路を備えたセンサと、該定電圧回路を備えないセ
    ンサと、これらのセンサから出力される検知量に対応す
    る電圧出力をデジタル信号に変換するA/D変換回路
    と、このA/D変換回路出力を演算処理するマイクロコ
    ンピュータとを備えたセンサ出力回路であって、 前記定電圧回路を備えたセンサに、前記定電圧回路から
    定電圧出力を取り出す定電圧出力端子を設けるととも
    に、この定電圧出力端子の出力を前記A/D変換回路に
    入力して基準となるデジタル信号を得て、このデジタル
    信号に基づいてA/D変換された前記定電圧回路を備え
    たセンサのセンサ出力の値を前記マイクロコンピュータ
    で補正することを特徴とするセンサ出力検出回路。
  3. 【請求項3】検知量に応じて出力電圧が変化するセンサ
    と、このセンサからの出力電圧をA/D変換して得たデ
    ジタル信号を演算処理するマイクロコンピュータとで構
    成されるセンサ出力回路において、 該センサの出力電圧が、予め設定された基準となる所定
    電圧との関係で設定されることを特徴とするセンサ出力
    検出回路。
JP10300906A 1998-10-22 1998-10-22 センサ出力検出回路 Withdrawn JP2000131093A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010045640A (ja) * 2008-08-13 2010-02-25 Asahi Kasei Electronics Co Ltd デジタルマイク
JP2017118314A (ja) * 2015-12-24 2017-06-29 株式会社デンソー 電子制御装置

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