JP2002022582A - 圧力センサ、出力装置及び圧力検出出力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧力センサ１に圧力レンジ・機種を表す電圧
出力線を備え、圧力センサ１に接続された出力装置側で
圧力センサ１の種類を識別することができる圧力検出装
置を提供する。 【解決手段】 圧力センサ１は、半導体圧力センサ６に
おいて流体等の実圧力を検出し、それに応じて出力され
る検出信号を差動増幅器７において増幅し、接続された
圧力表示装置２に出力する。また、圧力センサ１内の圧
力レンジ・機種電圧源８からは、該圧力センサ１に対応
した圧力レンジ・機種電圧信号が圧力表示装置２に出力
される。圧力表示装置２は、マイコン部１１において前
記圧力レンジ・機種電圧信号に基づき圧力センサ１の機
種を識別する。そして、圧力表示装置２は、識別した圧
力センサ１の特性を考慮し、前記検出信号に基づいた実
圧力値を算出し、数値表示器１５に表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体の圧力を検出
し、その検出結果に基づく検出信号を出力する圧力セン
サ、該圧力センサと接続されて圧力センサが出力する検
出信号に基づいた検出結果を所定の出力形態で出力する
出力装置、前記圧力センサと出力装置を備えた圧力検出
出力装置を含む技術分野に属するものである。

【０００２】

【従来の技術】圧力検出出力装置は、流体等の圧力を検
出する圧力センサと、該圧力センサが検出する圧力に基
づいて所定の出力を行う出力装置とが別々に用意され、
その上で両者を信号線で接続して構成したものが知られ
ている。かかる圧力検出出力装置では、圧力センサと出
力装置とを個別に構成するものであるため、以下に示す
ような利点がある。

【０００３】即ち、検出する流体圧力の大きさに応じて
適切な検出圧力範囲の圧力センサを選定して交換するこ
とができ、しかもその際に圧力センサと出力装置とを一
体に構成したもののように全体の交換や大きな仕様変更
を行う必要がない。また、出力装置として例えば圧力を
表示する圧力表示装置を用いることに限定されず、例え
ば工業用ロボットや管理コンピュータ等とすることもで
き、同じ圧力センサでも接続される相手方の出力装置を
任意のものとすることができる。

【０００４】このように、圧力センサと出力装置とを別
体のものとして構成することで、両者の組合せの自由度
が大幅に高く現場の状況に応じた組合せ形態を容易に実
現でき、しかも表示機能や指令機能等を出力装置に持た
せることで圧力センサ自体を非常に簡易かつ安価なもの
とすることができるという利点も生じる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、圧力セ
ンサを交換する場合には、個々の圧力センサに付記され
た型番等からその種類を作業者が目視により判別し、圧
力表示装置等の出力装置側で新たに接続する圧力センサ
に応じた設定を手作業で行わなければならない。このた
め、圧力センサの交換作業が面倒である。

【０００６】上記設定は、圧力センサの検出圧力範囲等
の検出特性の相違に起因して行われるものであるが、か
かる設定を怠ったり或いは設定を間違えた場合には、出
力装置が所望の動作を行うことができないという不都合
も生じる。

【０００７】本発明は、上記問題点を解決するためのも
のであり、圧力センサの検出特性を出力装置側で手作業
によっていちいち設定しなくても済む圧力センサ、出力
装置及び圧力検出出力装置を提供することを主たる目的
の一つとしている。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記目的
を達成し得る特徴的手段について以下に説明する。ま
た、各手段につき、特徴的な作用及び効果を必要に応じ
て記載する。

【０００９】手段１．異なる検出特性を持ち、その検出
特性に基づいて流体の圧力を検出し、その検出結果を検
出信号として出力する複数種類の圧力センサのうちから
選択された所定の圧力センサと、前記各種圧力センサに
対応し、該各種圧力センサのうちの１つと選択的に接続
されるとともに、前記検出信号に基づいて前記圧力セン
サの検出結果を所定の出力形態で出力する出力装置とを
備えた圧力検出出力装置において、前記圧力センサは、
該圧力センサの持つ検出特性を前記出力装置に識別させ
るための識別信号を出力する識別信号出力手段を備え、
前記出力装置は、前記識別信号に基づいて前記圧力セン
サの検出特性を識別する圧力センサ識別手段を備えたこ
とを特徴とする圧力検出出力装置。

【００１０】上記手段１によれば、圧力センサは、自身
が有する特性に応じた識別信号を出力する。また、出力
装置は識別信号に基づき圧力センサの有する特性を識別
することができる。このため、作業者が圧力センサの型
番等により圧力センサの特性を認識しなくとも、圧力セ
ンサを接続した出力装置は、その圧力センサの特性を認
識できる。結果として、出力装置側での圧力センサの特
性に応じた各種設定を機械的に行うことが可能となる。
なお、圧力センサと出力装置とは別体に構成され、両者
が例えば信号線を含む配線によって接続されるものであ
る。

【００１１】手段２．手段１において、前記出力装置
は、前記圧力センサの検出結果を出力するに際して、前
記圧力センサ識別手段の識別結果に基づき、前記圧力セ
ンサの検出特性に応じた出力設定を行うことを特徴とす
る圧力検出出力装置。

【００１２】上記手段２によれば、出力装置は、圧力セ
ンサ識別手段の識別結果に基づいて、圧力センサにおけ
る検出結果の出力設定を自動的に行うことができる。結
果として、出力装置においての圧力センサに関する各種
設定を人為的に行わなくともよい。

【００１３】手段３．手段１又は手段２において、前記
識別信号出力手段は、前記各種圧力センサの検出特性に
応じた異なる電圧信号を、識別信号として出力すること
を特徴とする圧力検出出力装置。

【００１４】上記手段３によれば、圧力センサは、その
検出特性に応じて、異なる電圧信号を出力する。これに
より、出力装置は、電圧信号の違いにより圧力センサの
検出特性の違いを識別することができる。結果として、
作業者が圧力センサの特性に応じた各種設定を出力装置
側において人為的に行わなくともよい。

【００１５】手段４．手段１乃至手段３のいずれかにお
いて、前記圧力センサは、流体の圧力を検出可能な所定
の検出圧力範囲を有し、該検出圧力範囲は少なくとも前
記検出特性に含まれることを特徴とする圧力検出出力装
置。

【００１６】上記手段４によれば、圧力センサは、自身
の検出圧力範囲に応じた識別信号を出力する。このた
め、出力装置は圧力センサの検出圧力範囲を識別するこ
とができる。結果として、作業者が圧力センサの検出圧
力範囲に応じた各種設定を出力装置側において人為的に
行わなくともよい。

【００１７】手段５．手段４において、前記検出圧力範
囲は、正圧力範囲、負圧力範囲及び正負両圧力域を含ん
だ連成圧力範囲の少なくとも１つであることを特徴とす
る圧力検出出力装置。

【００１８】上記手段５によれば、いかなる検出圧力範
囲の圧力センサを取り付けても、出力装置は圧力センサ
の検出圧力範囲を識別することができる。結果として、
作業者が圧力センサの検出圧力範囲に応じた各種設定を
出力装置側において人為的に行わなくともよい。

【００１９】手段６．手段４又は手段５において、前記
識別信号出力手段は、前記検出圧力範囲の基準値に対応
した所定の基準信号を発生させ、該基準信号を前記識別
信号として出力することを特徴とする圧力検出出力装
置。

【００２０】上記手段６によれば、圧力センサが識別信
号として基準信号を出力することにより、出力装置は圧
力センサの識別を行うことができるとともに、検出信号
と基準信号とを比較し、実圧力値の算出が可能となる。
また、検出信号と基準信号の差をとることで、圧力セン
サから出力装置の間で入り込むコモンモードノイズ等を
キャンセルすることができる。

【００２１】なお、連成圧用圧力センサにおいは、連成
圧の０点として出力される基準信号を識別信号として利
用するのが好ましい。このような構成にすれば、新たに
識別信号を発生させる回路を設ける必要がなくなり、圧
力センサの回路の簡略化を図ることができる。また、連
成圧の０点とは別に基準となる検出圧力値を定めるとと
もに、その検出信号出力値を各連成圧用圧力センサ共通
のものとして出力すことが好ましい。このようにすれ
ば、出力装置側において検出圧力値を算出するに際し
て、各圧力センサに対応する変換係数をわざわざ記憶し
ておかなくても、共通の検出信号出力値と各圧力センサ
の基準信号出力値の違いから、その出力特性を判別し、
検出圧力値を算出することができる。また、圧力センサ
が精密定電圧発生回路を備えている場合には、そこから
発生する精密定電圧から基準電圧を生成することが好ま
しい。このようにすれば、他の回路部から基準電圧を生
成するより、さらに精密かつ安定した基準信号を生成す
ることができ、出力装置側における基準信号の誤識別を
極力回避することができる。

【００２２】手段７．流体の圧力を検出し、その検出結
果を検出信号として出力する圧力センサにおいて、該圧
力センサを識別させるための識別信号を出力する識別信
号出力手段を備えたことを特徴とする圧力センサ。

【００２３】上記手段７によれば、前記圧力センサは、
自身を出力装置に識別させるための識別信号を出力す
る。このため、前記圧力センサを取り付けた所定の出力
装置に、前記識別信号に基づいて、圧力センサを識別さ
せることができる。結果として、作業者が圧力センサを
取り付ける際の各種設定を出力装置側において人為的に
行わなくともよい。

【００２４】手段８．手段７において、前記識別信号出
力手段は、前記圧力センサの特性に応じた異なる電圧信
号を、識別信号として出力することを特徴とする圧力セ
ンサ。

【００２５】上記手段８によれば、圧力センサは、その
特性に応じて、異なる電圧信号を出力する。このため、
前記圧力センサを取り付けた所定の出力装置に、電圧信
号の違いにより圧力センサの特性の違いを識別させるこ
とができる。結果として、作業者が圧力センサの特性に
応じた各種設定を出力装置側において人為的に行わなく
ともよい。

【００２６】手段９．手段８において、流体の圧力を検
出可能な所定の検出圧力範囲を有し、該検出圧力範囲は
少なくとも前記特性に含まれることを特徴とする圧力セ
ンサ。

【００２７】上記手段９によれば、圧力センサは、自身
の検出圧力範囲に応じた識別信号を出力する。このた
め、前記圧力センサを取り付けた所定の出力装置に圧力
センサの検出圧力範囲を識別させることができる。結果
として、作業者が圧力センサの検出圧力範囲に応じた各
種設定を出力装置側において人為的に行わなくともよ
い。

【００２８】手段１０．手段９において、前記識別信号
出力手段は、前記検出圧力範囲の基準値に対応した所定
の基準信号を発生させ、該基準信号を前記識別信号とし
て出力することを特徴とする圧力センサ。

【００２９】上記手段１０によれば、圧力センサが識別
信号として基準信号を出力することにより、前記圧力セ
ンサを取り付けた所定の出力装置は圧力センサの識別を
行うことができるとともに、検出信号と基準信号とを比
較し、実圧力値の算出が可能となる。

【００３０】手段１１．異なる検出特性を持ち、その検
出特性に基づいて流体の圧力を検出し、その検出結果を
検出信号として出力する複数種類の圧力センサのうちか
ら選択された所定の圧力センサと接続されて使用される
ものであり、その接続状態において前記検出信号に基づ
いて前記圧力センサの検出結果を所定の出力形態で出力
する出力装置において、前記圧力センサからの該圧力セ
ンサの種類を識別させるための識別信号を入力し、当該
識別信号に基づいて、前記圧力センサの種類を識別する
圧力センサ識別手段を備えたことを特徴とする出力装
置。

【００３１】上記手段１１によれば、出力装置は、その
出力装置と接続される圧力センサからの識別信号に基づ
いて、圧力センサの種類を識別することができる。この
ため、作業者が圧力センサを取り付ける際の各種設定を
出力装置側において人為的に行わなくともよい。

【００３２】手段１２．手段１１において、前記圧力セ
ンサの検出結果を出力するに際して、前記圧力センサ識
別手段の識別結果に基づき、前記圧力センサの種類に応
じた出力設定を行うことを特徴とする出力装置。

【００３３】上記手段１２よれば、圧力センサ識別手段
の識別結果に基づいて、圧力検出装置における検出結果
の出力設定を機械的に行うことができる。結果として、
作業者が圧力センサに関する各種設定を出力装置側にお
いて人為的に行わなくともよい。

【００３４】手段１３．手段１１又は手段１２におい
て、前記圧力センサが検出した圧力値を数値化し、その
圧力数値を表示可能な表示手段を備えたことを特徴とす
る出力装置。

【００３５】上記手段１３によれば、出力装置におい
て、圧力センサに関する各種設定を人為的に行わなくと
も、予定した通りの圧力数値を表示することができる。

【００３６】

【発明の実施の形態】〔第１の実施の形態〕以下、第１
の実施の形態について、図１及び図３を参照しつつ説明
する。

【００３７】図１は圧力センサ１と、出力装置としての
圧力表示装置２とを接続した圧力検出出力装置の電気的
構成を示すブロック図である。即ち、この実施の形態
は、圧力検出出力装置として、圧力検出表示装置を例示
したものである。

【００３８】圧力センサ１は、電源回路３、精密定電圧
発生回路４、定電流駆動回路５、半導体圧力センサ６、
差動増幅器７及び識別信号出力手段としての圧力レンジ
・機種電圧源８から構成されている。

【００３９】電源回路３は、圧力表示装置２から電源線
Ｌ１を介して供給される直流電源（例えば２４Ｖ）を降
圧し、所定の直流電圧（例えば８Ｖ）を生成する回路で
ある。電源回路３は、各種抵抗器及びコンデンサから構
成され、その出力側は精密定電圧発生回路４に所定電圧
を印加するよう接続されている。

【００４０】精密定電圧発生回路４は、電源回路３から
印加された直流電圧をその内部の抵抗器及びＯＰアンプ
等により分圧し、精密定電圧（例えば５Ｖ）を生成して
出力するものである。精密定電圧発生回路４の出力側は
定電流駆動回路５及び圧力レンジ・機種電圧源８に精密
定電圧を印加するよう接続されている。なお、図示しな
いが精密定電圧発生回路４は他の各回路部へも精密定電
圧を出力する。

【００４１】定電流駆動回路５は、精密定電圧発生回路
４から印加された精密定電圧を抵抗器及びＯＰアンプ等
により分圧し、所定の駆動電流を生成し出力するための
ものである。定電流駆動回路５の出力側は駆動電流を半
導体圧力センサ６に出力するよう接続されている。

【００４２】半導体圧力センサ６は、印加される流体の
圧力に応じた検出信号を差動増幅器７に出力するもので
ある。半導体圧力センサ５は、流体に接するシリコン樹
脂製等のダイヤフラムを備えており、そのダイヤフラム
には歪み抵抗器等から構成されたブリッジ回路が設けら
れている。そして、半導体圧力センサ５は、流体圧力に
より生じるブリッジ回路の変形（歪み抵抗器の抵抗値の
変化）に基づき、流体圧力を電気信号に変換し、その電
気信号を差動増幅器７に出力する。

【００４３】差動増幅器７は、複数のＯＰアンプを用い
た差動増幅回路により、半導体圧力センサ６から出力さ
れた信号を増幅し、増幅された信号をアナログ電圧信号
として出力するものである。また、差動増幅器７には、
図示しないゼロ調整及びスパン調整用の可変抵抗器が接
続されており、ここでゼロ調整及びスパン調整を行うこ
とができるようになっている。差動増幅器７の出力側は
信号線Ｌ２に接続されており、信号線Ｌ２を介して圧力
表示装置２に前記アナログ電圧信号を出力する。

【００４４】圧力レンジ・機種電圧源８は、精密定電圧
発生回路４から印加された精密定電圧に基づき、圧力レ
ンジ（検出圧力範囲）に対応した機種固有の所定電圧
（圧力レンジ・機種電圧信号）を生成し出力するもので
ある。具体的には、圧力レンジ・機種電圧源８は分圧抵
抗を備えており、その分圧抵抗によって精密定電圧（５
Ｖ）を圧力センサ１の機種や特性に応じた所定の電圧値
に分圧することにより、前記圧力レンジ・機種電圧信号
を生成している。圧力レンジ・機種電圧源８の出力側
は、信号線Ｌ３に接続されており、信号線Ｌ３を介して
圧力表示装置２に圧力レンジ・機種電圧信号を出力す
る。

【００４５】圧力表示装置２は、電源回路１０、圧力セ
ンサ識別手段としてのマイコン部１１、アナログ電圧変
換器１２、圧力レンジ・機種電圧変換器１３、Ａ／Ｄ変
換器１４、数値表示器１５等から構成されている。

【００４６】電源回路１０は、交流商用電源から所定の
直流電圧（例えば２４Ｖ）を前記圧力センサ１に供給
し、かつ、交流商用電源から所定の直流電圧（例えば５
Ｖ）を生成しマイコン部１１に供給するものである。

【００４７】アナログ電圧変換器１２は、差動増幅器７
から出力されたアナログ電圧信号を信号線Ｌ２を介して
入力し、マイコン部１１に適した所定のアナログ電圧信
号に変換するものである。又、圧力レンジ・機種電圧変
換器１３は、圧力レンジ・機種電圧源８から出力された
圧力レンジ・機種電圧信号を信号線Ｌ３を介して入力
し、マイコン部１１に適した所定のアナログ電圧信号に
変換するものである。

【００４８】Ａ／Ｄ変換器１４は、アナログ電圧変換器
１２、圧力レンジ・機種電圧変換器１３で変換された各
アナログ電圧信号をデジタル信号に変換し、そのデジタ
ル信号をマイコン部１１に出力するものである。

【００４９】マイコン部１１は、Ａ／Ｄ変換器１４から
の入力デジタル信号に基づいて、実圧力を演算し、演算
結果を数値表示器１５に表示可能なように変換し、その
変換結果を数値表示器１５に出力するものである。マイ
コン部１１は、制御プログラム等を記憶させておくＲＯ
Ｍ、その制御プログラムに従って演算処理を行うための
ＣＰＵ及びその演算結果を記憶するＲＡＭによって構成
される。前記ＲＯＭには各種圧力センサ情報等が予め記
憶されており、前記ＣＰＵはこの圧力センサ情報を参照
し、圧力レンジ・機種電圧信号から接続された圧力セン
サ１を識別する。また、前記圧力センサ情報には各圧力
センサの出力特性情報も含まれており、マイコン部１１
は、この特性情報を参照し、アナログ電圧信号に基づい
た実圧力値を算出する。

【００５０】数値表示器１５は、例えば複数桁の数値を
表示可能な７セグメントＬＥＤから構成され、マイコン
部１１から出力された変換結果に基づいて実圧力数値を
表示するものである。なお、実圧力数値以外にも、所定
の設定圧力値を越えた場合にその旨を表示するといった
各種表示機能をもたせてもよい。

【００５１】さて、前記圧力検出装置は、圧力センサ１
と圧力表示装置２とが別々に構成されているため、圧力
表示装置２に対して圧力センサ１が交換可能となってい
る。

【００５２】従って、検出する流体の圧力に応じて、圧
力センサ１の検出圧力範囲が適切なものに変更できる。
例えば、圧力センサ１には、正圧力範囲（例えば、０〜
１，０００ｋＰａ、０〜３００ｋＰａといった圧力範
囲）のみを測定可能なもの、負圧力範囲（例えば、０〜
−１００ｋＰａといった圧力範囲）のみを測定可能なも
の等がある。

【００５３】しかし、上記のような異なる検出圧力範囲
をもつ各種圧力センサ１の出力側では、その出力電圧が
所定の出力範囲（例えば１Ｖ〜５Ｖ）で固定されてい
る。つまり、各圧力センサ１のアナログ電圧信号のもつ
出力特性は、圧力センサ１の圧力レンジによって異なる
ものとなっている。

【００５４】ここで、圧力表示装置２に例えば図３
（ａ）〜（ｃ）のグラフにてその特性を示した３種類の
異なる圧力レンジをもつ圧力センサ１Ａ，１Ｂ，１Ｃを
接続する場合における、そのアナログ電圧信号出力特性
について、圧力センサ１Ａ，１Ｂ，１Ｃを比較しながら
説明する。

【００５５】なお、図３（ａ）〜（ｃ）は、横軸に流体
の実圧力値（ｋＰａ）、縦軸に差動増幅器７から出力さ
れるアナログ電圧信号の電圧値（Ｖ）を設定し、圧力値
とアナログ電圧信号の電圧値との関係（アナログ電圧出
力特性）を示した図である。

【００５６】図３（ａ）は圧力レンジが０〜１，０００
ｋＰａの正圧用圧力センサ１Ａ、図３（ｂ）は圧力レン
ジが０〜３００ｋＰａの正圧用圧力センサ１Ｂ、図３
（ｃ）は圧力レンジが０〜−１００ｋＰａの負圧用圧力
センサ１Ｃの出力特性を示したものである。また、各圧
力センサ１Ａ〜１Ｃから出力されるアナログ電圧信号は
それぞれ１Ｖ〜５Ｖの範囲で出力されるよう構成されて
いる。

【００５７】詳しくは、アナログ電圧信号の出力値が１
Ｖの場合、各圧力センサ１Ａ〜１Ｃの検出した圧力値は
０ｋＰａを示す。アナログ電圧信号の出力値が５Ｖの場
合、圧力センサ１Ａでは１，０００ｋＰａの圧力値を示
し、圧力センサ１Ｂでは３００ｋＰａの圧力値を示し、
圧力センサ１Ｃでは−１００ｋＰａの圧力値を示す。な
お、各圧力センサ１Ａ〜１Ｃの示す圧力値とアナログ電
圧信号の出力値とは正比例関係にある。つまり、各圧力
センサ１Ａ〜１Ｃでは、アナログ電圧信号が同じ出力値
でも、異なる検出圧力値を示すこととなる。

【００５８】これに対して、各圧力センサ１Ａ，１Ｂ，
１Ｃは、圧力センサ自身の特性を識別させるために圧力
レンジ・機種電圧源８からそれぞれ３Ｖ，２Ｖ，１Ｖの
互いに異なる圧力レンジ・機種電圧信号を出力するよう
に構成されている。即ち、本実施の形態では、精密定電
圧発生回路４からは５Ｖの精密定電圧が圧力レンジ・機
種電圧源８に供給されているので、圧力センサ１Ａにお
いては圧力レンジ・機種電圧源８において精密定電圧で
ある５Ｖを分圧して３Ｖの圧力レンジ・機種電圧信号を
生成し、同様に圧力センサ１Ｂ，１Ｃでは圧力レンジ・
機種電圧源８において分圧比率を変更することでそれぞ
れ２Ｖ，１Ｖの圧力レンジ・機種電圧信号を生成してい
る。

【００５９】さて、圧力表示装置２に例えば上記圧力セ
ンサ１Ａを接続する場合について説明する。

【００６０】圧力表示装置２に圧力センサ１Ａを接続す
ると、圧力センサ１Ａの圧力レンジ・機種電圧源８は、
精密定電圧発生回路４から印加された精密定電圧に基づ
き、３Ｖの圧力レンジ・機種電圧信号を生成し、信号線
Ｌ３を介して圧力表示装置２に出力する。

【００６１】また、半導体圧力センサ６に実圧力が印加
されると、その圧力が所定の電圧値に変換され、差動増
幅器７に出力される。差動増幅器７では、その電圧信号
を１Ｖ〜５Ｖの電圧信号に増幅し、信号線Ｌ２を介して
圧力表示装置２にアナログ出力する。

【００６２】圧力表示装置２側では、前記各電圧信号が
各電圧変換器１２，１３及びＡ／Ｄ変換器１４を介して
マイコン部１１に適した所定のデジタル信号に変換さ
れ、マイコン部１１に入力される。

【００６３】マイコン部１１は、圧力レンジ・機種電圧
信号に基づいたデジタル信号から圧力表示装置２に接続
された圧力センサが圧力センサ１Ａであることを識別す
る。続いて、マイコン部１１は、圧力センサ１Ａのアナ
ログ電圧特性を考慮し、アナログ電圧信号に基づいたデ
ジタル信号から実圧力を演算する。そして、演算結果を
数値表示器１５に表示できるように変換し、その変換結
果を数値表示器１５に出力する。

【００６４】また、圧力表示装置２に上記圧力センサ１
Ｂ，１Ｃを接続した場合、各圧力センサ１Ｂ，１Ｃの圧
力レンジ・機種電圧源８からは、精密定電圧発生回路４
から印加された精密定電圧に基づき、それぞれ２Ｖ，１
Ｖの圧力レンジ・機種電圧信号が生成され、信号線Ｌ３
を介して圧力表示装置２に出力される。そして、圧力表
示装置２のマイコン部１１は、圧力レンジ・機種電圧信
号に基づいたデジタル信号から圧力表示装置２に接続さ
れた圧力センサが圧力センサ１Ｂ，１Ｃであることを識
別する。

【００６５】従って、圧力表示装置２は、各圧力センサ
１Ａ〜１Ｃの出力する圧力レンジ・機種電圧信号の違い
から、各圧力センサ１Ａ〜１Ｃの違いを識別し、各圧力
センサ１Ａ〜１Ｃに応じた設定処理を行う。このため、
作業者は圧力表示装置２に取り付けた圧力センサ１に関
する設定作業を圧力表示装置２側において人為的に行う
必要がない。その結果、各種圧力センサ１に対応した圧
力表示装置２における圧力センサ１の交換作業が簡素化
される。

【００６６】また、圧力レンジ・機種電圧源８は、精密
定電圧発生回路４からの精密定電圧を分圧して圧力レン
ジ・機種電圧信号を生成するものであるため、他の回路
から圧力レンジ・機種電圧信号を生成する場合に比べて
当該電圧信号が安定した値を示すこととなる。その結
果、圧力レンジ・機種電圧信号に基づくマイコン部１１
での圧力センサ１Ａ〜１Ｃの誤識別を極力回避すること
ができる。

【００６７】〔第２の実施の形態〕以下、第２の実施の
形態について、図２及び図４を参照しつつ説明する。

【００６８】図２は圧力センサ２１と、出力装置として
の圧力表示装置２とを接続した圧力検出出力装置の電気
的構成を示すブロック図である。なお、圧力表示装置２
の構成において、第１の実施の形態と同一部分について
の説明は省略する。

【００６９】圧力センサ２１は、電源回路２２、精密定
電圧発生回路２３、定電流駆動回路２４、半導体圧力セ
ンサ２５、差動増幅器２６、識別信号出力手段としての
オフセット電圧回路２７等から構成されている。

【００７０】電源回路２２は、圧力表示装置２から電源
線Ｌ１を介して供給される直流電源（例えば２４Ｖ）を
降圧し、所定の直流電圧（例えば８Ｖ）を生成する回路
である。電源回路２２は、各種抵抗器及びコンデンサか
ら構成され、その出力側は精密定電圧発生回路２３に所
定電圧を印加するよう接続されている。

【００７１】精密定電圧発生回路２３は、電源回路２２
から印加された直流電圧をその内部の抵抗器及びＯＰア
ンプ等により分圧し、精密定電圧（例えば５Ｖ）を生成
して出力するものである。精密定電圧発生回路２３の出
力側は定電流駆動回路２４及びオフセット電圧回路２７
に精密定電圧を印加するよう接続されている。なお、図
示しないが精密定電圧発生回路２３は他の各回路部へも
精密定電圧を出力する。

【００７２】定電流駆動回路２４は、精密定電圧発生回
路２３から印加された精密定電圧を抵抗器及びＯＰアン
プ等により分圧し、所定の駆動電流を生成し出力するた
めのものである。定電流駆動回路２４の出力側は駆動電
流を半導体圧力センサ２５に出力するよう接続されてい
る。

【００７３】半導体圧力センサ２５は、印加される流体
の圧力に応じた検出信号を差動増幅器２６に出力するも
のである。半導体圧力センサ２６は、流体に接するシリ
コン樹脂製等のダイヤフラムを備えており、そのダイヤ
フラムには歪み抵抗器等から構成されたブリッジ回路が
設けられている。そして、半導体圧力センサ２５は、流
体圧力により生じるブリッジ回路の変形（歪み抵抗器の
抵抗値の変化）に基づき、流体圧力を電気信号に変換
し、その電気信号を差動増幅器２６に出力する。

【００７４】差動増幅器２６は、複数のＯＰアンプを用
いた差動増幅回路により、半導体圧力センサ２５から出
力された信号を増幅し、増幅された信号をアナログ電圧
信号として出力するものである。また、差動増幅器２６
はオフセット電圧回路２７に接続されており、ここから
オフセット電圧が入力される。さらに、差動増幅器７に
は、図示しないゼロ調整及びスパン調整用の可変抵抗器
が接続されており、ここでゼロ調整及びスパン調整を行
うことができるようになっている。差動増幅器２６の出
力側は信号線Ｌ２に接続されており、信号線Ｌ２を介し
て圧力表示装置２に前記アナログ電圧信号を出力する。

【００７５】オフセット電圧回路２７は、精密定電圧発
生回路２３から印加された精密定電圧を抵抗器により分
圧し、大気圧に相当する所定電圧を生成し、この所定電
圧を基にＯＰアンプ等により差動増幅器２６に対するオ
フセット電圧（基準電圧）を生成し出力するものであ
る。また、オフセット電圧回路２７は、オフセット電圧
を圧力レンジに対応した圧力センサの機種を判別する信
号（圧力レンジ・機種電圧信号）として出力する。オフ
セット電圧回路２７の出力側は信号線Ｌ３に接続されて
おり、信号線Ｌ３を介して圧力表示装置２に圧力レンジ
・機種電圧信号を出力する。ここで、圧力レンジ・機種
電圧信号は、オフセット電圧回路２７から差動増幅器２
６へ出力されるオフセット電圧（基準電圧）と同一のも
のが使用されており、圧力レンジ・機種電圧信号を専用
のものとして生成しているのではない。

【００７６】さて、前記圧力検出出力装置は、圧力セン
サ２１と圧力表示装置２とが別々に構成されているた
め、圧力表示装置２に対して圧力センサ２１が交換可能
となっている。

【００７７】従って、検出する流体の圧力に応じて、圧
力センサ２１の検出圧力範囲が適切なものに変更でき
る。例えば、圧力センサ２１には、正圧力範囲（例え
ば、０〜１，０００ｋＰａ、０〜３００ｋＰａといった
圧力範囲）のみを測定可能なもの、負圧力範囲（例え
ば、０〜−１００ｋＰａといった圧力範囲）のみを測定
可能なもの、正負両圧力範囲（例えば、−１００〜１，
０００ｋＰａ、−１００〜３００ｋＰａ、−１００〜１
００ｋＰａといった連成圧力範囲）を測定可能なもの等
がある。

【００７８】しかし、上記のような異なる検出圧力範囲
をもつ各種圧力センサ２１の出力側では、その出力電圧
が所定の出力範囲（例えば１Ｖ〜５Ｖ）で固定されてい
る。つまり、各圧力センサ２１のアナログ電圧信号のも
つ出力特性は、圧力センサ２１の圧力レンジによって異
なるものとなっている。

【００７９】ここで、圧力表示装置２に例えば図４
（ａ）〜（ｃ）のグラフにその特性を示した３種類の異
なる圧力レンジをもつ圧力センサ２１Ａ，２１Ｂ，２１
Ｃを接続し、そのアナログ電圧信号出力特性について、
圧力センサ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃを比較しながら説明
する。

【００８０】なお、図４（ａ）〜（ｃ）は、横軸に流体
の実圧力値（ｋＰａ）、縦軸に差動増幅器２６から出力
されるアナログ電圧信号の電圧値（Ｖ）を設定し、圧力
値とアナログ電圧信号の電圧値との関係（アナログ電圧
出力特性）を示した図である。

【００８１】図４（ａ）は圧力レンジが−１００〜１，
０００ｋＰａの連成圧用圧力センサ２１Ａ、図４（ｂ）
は圧力レンジが−１００〜３００ｋＰａの連成圧用圧力
センサ２１Ｂ、図４（ｃ）は圧力レンジが−１００〜１
００ｋＰａの連成圧用圧力センサ２１Ｃの出力特性を示
したものである。また、各圧力センサ２１Ａ〜２１Ｃか
ら出力されるアナログ電圧信号はそれぞれ１Ｖ〜５Ｖの
範囲で出力されるよう構成されいる。

【００８２】詳しくは、アナログ電圧信号の出力値が１
Ｖの場合、各圧力センサ１Ａ〜１Ｃの検出した圧力値は
−１００ｋＰａを示す。アナログ電圧信号の出力値が５
Ｖの場合、圧力センサ２１Ａでは１，０００ｋＰａの圧
力値を示し、圧力センサ２１Ｂでは３００ｋＰａの圧力
値を示し、圧力センサ２１Ｃでは１００ｋＰａの圧力値
を示す。なお、各圧力センサ２１Ａ〜２１Ｃの示す圧力
値とアナログ電圧信号の出力値とは正比例関係にある。
つまり、各圧力センサ２１Ａ〜２１Ｃでは、アナログ電
圧信号が同じ出力値でも、異なる検出圧力値を示すこと
となる。

【００８３】これに対して、各圧力センサ２１Ａ，２１
Ｂ，２１Ｃは、圧力センサ自身の特性を識別させるため
にオフセット電圧回路２７からそれぞれ１．３６Ｖ，２
Ｖ，３Ｖの互いに異なる圧力レンジ・機種電圧信号を出
力するように構成されている。

【００８４】なお、図４に示した圧力センサ２１Ａ，２
１Ｂ，２１Ｃは全て連成圧用であるが、これはオフセッ
ト電圧回路２７を備えたものでは、基本的にはオフセッ
ト電圧（基準電圧）と同一電圧が差動増幅器２６から出
力されるポイントが、検出圧力の正負の反転ポイント、
即ち０ｋＰａとなるように設定されているのが普通だか
らである。

【００８５】さて、圧力表示装置２に例えば上記圧力セ
ンサ２１Ａを接続する場合について説明する。

【００８６】圧力表示装置２に圧力センサ２１Ａを接続
すると、圧力センサ２１Ａのオフセット電圧回路２７
は、精密定電圧発生回路２３から印加された精密定電圧
に基づき、大気圧に対応する１．３６Ｖのオフセット電
圧及び圧力レンジ・機種電圧信号を生成し、オフセット
電圧を差動増幅器２６へ出力し、圧力レンジ・機種電圧
信号を信号線Ｌ３を介して圧力表示装置２に出力する。

【００８７】また、半導体圧力センサ２５に実圧力が印
加されると、その圧力が所定の電圧値に変換され、差動
増幅器２６に出力される。差動増幅器２６は、オフセッ
ト電圧回路２７から入力したオフセット電圧を基にオフ
セットを行い、半導体圧力センサ２５から入力された電
圧信号を１Ｖ〜５Ｖの電圧信号に増幅し、信号線Ｌ２を
介して圧力表示装置２にアナログ出力する。

【００８８】圧力表示装置２側では、前記各電圧信号が
各電圧変換器１２，１３及びＡ／Ｄ変換器１４を介して
マイコン部１１に適した所定のデジタル信号に変換さ
れ、マイコン部１１に入力される。

【００８９】マイコン部１１は、圧力レンジ・機種電圧
信号に基づいたデジタル信号から圧力表示装置２に接続
された圧力センサが圧力センサ２１Ａであることを識別
する。続いて、マイコン部１１は、圧力センサ２１Ａの
アナログ電圧特性を考慮し、アナログ電圧信号に基づい
たデジタル信号から実圧力を演算する。そして、演算結
果を数値表示器１５に表示可能なように変換し、その変
換結果を数値表示器１５に出力する。

【００９０】また、圧力表示装置２に上記圧力センサ２
１Ｂ，２１Ｃを接続した場合、各圧力センサ２１Ｂ，２
１Ｃのオフセット電圧回路２７からは、精密定電圧発生
回路２３から印加された精密定電圧に基づき、それぞれ
２Ｖ，３Ｖの圧力レンジ・機種電圧信号が生成され、信
号線Ｌ３を介して圧力表示装置２に出力される。そし
て、圧力表示装置２のマイコン部１１は、圧力レンジ・
機種電圧信号に基づいたデジタル信号から圧力表示装置
２に接続された圧力センサが圧力センサ２１Ｂ，２１Ｃ
であることを識別する。

【００９１】ここでは、マイコン部１１はアナログ電圧
信号と圧力レンジ・機種電圧信号の出力値の差に各圧力
センサ２１Ａ〜２１Ｃ固有の所定変換係数を掛けること
により実圧力値を算出している。例えば、アナログ電圧
信号の電圧をＥｐ１（Ｖ）、圧力レンジ・機種電圧信号
の電圧をＥｐ２（Ｖ）とすると、圧力数値Ｄｐ（ｋＰ
ａ）は、次のような変換式で求めることができる。

【００９２】圧力センサ２１Ａの場合：Ｄｐ＝（Ｅｐ１
−Ｅｐ２）×２７５ 圧力センサ２１Ｂの場合：Ｄｐ＝（Ｅｐ１−Ｅｐ２）×
１００ 圧力センサ２１Ｃの場合：Ｄｐ＝（Ｅｐ１−Ｅｐ２）×
５０ 従って、圧力表示装置２は、各圧力センサ２１Ａ〜２１
Ｃの出力する圧力レンジ・機種電圧信号の違いから、各
圧力センサ２１Ａ〜２１Ｃの違いを識別し、各圧力セン
サ２１Ａ〜２１Ｃに応じた設定を内部処理によって自動
的に行う。このため、作業者は圧力表示装置２に取り付
けた圧力センサ２１に関する設定作業を圧力表示装置２
側において人為的に行う必要がない。その結果、各種圧
力センサ２１に対応した圧力表示装置２における圧力セ
ンサ２１の交換作業が簡素化される。

【００９３】また、オフセット電圧回路２７は、精密定
電圧発生回路４からの精密定電圧を分圧して圧力レンジ
・機種電圧信号を生成するものであるため、他の回路か
ら圧力レンジ・機種電圧信号を生成する場合に比べて当
該電圧信号が安定した値を示すこととなる。その結果、
圧力レンジ・機種電圧信号に基づくマイコン部１１での
圧力センサ２１Ａ〜２１Ｃの誤識別を極力回避すること
ができる。

【００９４】また、オフセット電圧回路２７は、本来は
オフセット電圧（基準電圧）を生成して連成圧の０点と
なるポイントを示すために用いられるが、このオフセッ
ト電圧が圧力センサ２１Ａ〜２１Ｃの圧力レンジ等の特
性に応じて異なることに着目して、そのまま圧力レンジ
・機種電圧信号としてそのまま利用した。従って、圧力
レンジ・機種電圧信号を専用に生成する回路が不要であ
って、回路構成の複雑化を極力防止することができる。

【００９５】更に、上記実圧力値を算出する変換式より
明らかなように、オフセット電圧回路２７からの圧力レ
ンジ・機種電圧信号と、検出圧力に基づく差動増幅器２
６からのアナログ電圧信号との差をとって実圧力値を算
出するものである。従って、圧力表示装置２における出
力（表示）は、圧力センサ２１と圧力表示装置２との間
で入り込むコモンモードノイズをキャンセルしたものと
なり、信号線Ｌ２及び信号線Ｌ３に共通に混入するノイ
ズによって出力（表示）に悪影響を及ぼす不都合が解消
される。なお、この効果を一層高めるには両信号線Ｌ
２，Ｌ３を一体化しておくことが好ましく、更に接続コ
ネクタで一括接続するようにしておけば接続作業も簡素
化できる。

【００９６】以上説明した実施の形態において、例え
ば、次のように構成の一部を適宜変更して実施すること
も可能である。勿論、以下において例示しない他の変更
例も当然可能である。

【００９７】本実施の形態においては、出力装置として
圧力表示装置を使用したが、圧力制御機器等にスイッチ
出力を行う圧力スイッチ等の出力装置を使用することと
してもよい。例えば、検出圧力が所定圧以上になった場
合に動作を開始するための制御信号を出力する圧力スイ
ッチ等である。

【００９８】また、圧力レンジ・機種電圧信号に代え
て、又は、加えて圧力センサに関する所定の情報（例え
ば、機種、レンジ、精度、温度補償値、補正値、シリア
ル番号、点検管理番号、自己診断情報等）をシリアル信
号として出力するシリアル出力手段を設けてもよい。こ
のとき、前記圧力センサが接続される出力装置は前記シ
リアル信号を識別可能な識別手段を備えていることとす
る。

【００９９】第２の実施の形態において、オフセット電
圧は大気圧基準としているが、絶対圧を測定する圧力セ
ンサの場合には、真空基準とするのが好ましい。

【０１００】また、上記第２の実施の形態において、圧
力センサ２１Ａ〜２１Ｃの検出圧力が０ｋＰａとなるポ
イント以外に基準となる圧力値を定めるとともに、それ
に対応する基準となるアナログ電圧信号出力値を各圧力
センサに共通のものとして設定し、かつ、各種圧力セン
サの圧力レンジ・機種電圧信号の出力値を大気圧に相当
する出力電圧値として定めることとしてもよい。例え
ば、図４に示すように検出圧力値が−１００ｋＰａのと
き出力されるアナログ電圧信号の出力値を各圧力センサ
に共通とした１Ｖに設定し、かつ、各圧力センサの圧力
レンジ・機種電圧信号出力値を大気圧に相当する出力電
圧値（検出圧力値が０ｋＰａのとき出力されるアナログ
電圧信号の出力電圧値）と定めことにより、圧力数値Ｄ
ｐ（ｋＰａ）は、次のような変換式で求めることができ
る。ここで検出圧力値に対応するアナログ電圧信号の電
圧をＥｐ１（Ｖ）、圧力レンジ・機種電圧信号の電圧を
Ｅｐ２（Ｖ）とする。

【０１０１】 Ｄｐ＝（Ｅｐ１−Ｅｐ２）×１００／（Ｅｐ２−１） このようにすれば、各出力値の関係から各圧力センサに
対応する変換係数をマイコン部１１が記憶していなくと
も、各圧力センサのアナログ電圧信号出力値及び圧力レ
ンジ・機種電圧信号出力値から実圧力値を算出すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施の形態に係る圧力検出出力装置
（圧力センサ１と圧力表示装置２）の構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】 第２の実施の形態に係る圧力検出出力装置
（圧力センサ２１と圧力表示装置２）の構成を示すブロ
ック図である。

【図３】 第１の実施の形態に係り、（ａ）は圧力セン
サ１Ａのアナログ電圧出力特性を示す図、（ｂ）は圧力
センサ１Ｂのアナログ電圧出力特性を示す図、（ｃ）は
圧力センサ１Ｃのアナログ電圧出力特性を示す図であ
る。

【図４】 第２の実施の形態に係り、（ａ）は圧力セン
サ２１Ａのアナログ電圧出力特性を示す図、（ｂ）は圧
力センサ２１Ｂのアナログ電圧出力特性を示す図、
（ｃ）は圧力センサ２１Ｃのアナログ電圧出力特性を示
す図である。

【符号の説明】

１，２１…圧力センサ、２…出力装置としての圧力表示
装置、６，２４…半導体圧力センサ、７，２６…差動増
幅器、８…識別信号出力手段としての圧力レンジ・機種
電圧源、１１…圧力センサ識別手段としてのマイコン
部、１３…圧力レンジ・機種電圧変換器、１５…表示手
段としての数値表示器、２７…識別信号出力手段として
のオフセット電圧回路。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 異なる検出特性を持ち、その検出特性に
   基づいて流体の圧力を検出し、その検出結果を検出信号
   として出力する複数種類の圧力センサのうちから選択さ
   れた所定の圧力センサと、前記各種圧力センサに対応
   し、該各種圧力センサのうちの１つと選択的に接続され
   るとともに、前記検出信号に基づいて前記圧力センサの
   検出結果を所定の出力形態で出力する出力装置とを備え
   た圧力検出出力装置において、 前記圧力センサは、該圧力センサの持つ検出特性を前記
   出力装置に識別させるための識別信号を出力する識別信
   号出力手段を備え、 前記出力装置は、前記識別信号に基づいて前記圧力セン
   サの検出特性を識別する圧力センサ識別手段を備えたこ
   とを特徴とする圧力検出出力装置。
2. 【請求項２】 前記出力装置は、前記圧力センサの検出
   結果を出力するに際して、前記圧力センサ識別手段の識
   別結果に基づき、前記圧力センサの検出特性に応じた出
   力設定を行うことを特徴とする請求項１記載の圧力検出
   出力装置。
3. 【請求項３】 前記識別信号出力手段は、前記各種圧力
   センサの検出特性に応じた異なる電圧信号を、識別信号
   として出力することを特徴とする請求項１又は請求項２
   記載の圧力検出出力装置。
4. 【請求項４】 前記圧力センサは、流体の圧力を検出可
   能な所定の検出圧力範囲を有し、該検出圧力範囲は少な
   くとも前記検出特性に含まれることを特徴とする請求項
   １乃至請求項３のいずれかに記載の圧力検出出力装置。
5. 【請求項５】 前記検出圧力範囲は、正圧力範囲、負圧
   力範囲及び正負両圧力域を含んだ連成圧力範囲の少なく
   とも１つであることを特徴とする請求項４記載の圧力検
   出出力装置。
6. 【請求項６】 前記識別信号出力手段は、前記検出圧力
   範囲の基準値に対応した所定の基準信号を発生させ、該
   基準信号を前記識別信号として出力することを特徴とす
   る請求項４又は請求項５記載の圧力検出出力装置。
7. 【請求項７】 流体の圧力を検出し、その検出結果を検
   出信号として出力する圧力センサにおいて、 該圧力センサを識別させるための識別信号を出力する識
   別信号出力手段を備えたことを特徴とする圧力センサ。
8. 【請求項８】 前記識別信号出力手段は、前記圧力セン
   サの特性に応じた異なる電圧信号を、識別信号として出
   力することを特徴とする請求項７記載の圧力センサ。
9. 【請求項９】 流体の圧力を検出可能な所定の検出圧力
   範囲を有し、該検出圧力範囲は少なくとも前記特性に含
   まれることを特徴とする請求項８記載の圧力センサ。
10. 【請求項１０】 前記識別信号出力手段は、前記検出圧
    力範囲の基準値に対応した所定の基準信号を発生させ、
    該基準信号を前記識別信号として出力することを特徴と
    する請求項９記載の圧力センサ。
11. 【請求項１１】 異なる検出特性を持ち、その検出特性
    に基づいて流体の圧力を検出し、その検出結果を検出信
    号として出力する複数種類の圧力センサのうちから選択
    された所定の圧力センサと接続されて使用されるもので
    あり、その接続状態において前記検出信号に基づいて前
    記圧力センサの検出結果を所定の出力形態で出力する出
    力装置において、 前記圧力センサからの該圧力センサの種類を識別させる
    ための識別信号を入力し、当該識別信号に基づいて、前
    記圧力センサの種類を識別する圧力センサ識別手段を備
    えたことを特徴とする出力装置。
12. 【請求項１２】 前記圧力センサの検出結果を出力する
    に際して、前記圧力センサ識別手段の識別結果に基づ
    き、前記圧力センサの種類に応じた出力設定を行うこと
    を特徴とする請求項１１記載の出力装置。