JP2002131159A - センサ回路 - Google Patents
センサ回路Info
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Abstract
回路を提供する。 【解決手段】 零点温度補償用に、感温抵抗THRと、
感温抵抗THRと直列接続された所定抵抗値の抵抗R6
と、をブリッジ回路2の歪ゲージR4又はR1に並列接
続するので、感温抵抗THR及び抵抗R6の組み合わせ
によって、補償値に合わせた多種の抵抗値及び見かけ上
の温度係数を作り出すことができる。
Description
物理量を検出するセンサ回路に関し、例えば、流体等の
圧力を検出する圧力センサや加速度センサに適用される
ものである。
えば図2の回路図に示されるものがある。
〜R4を4辺の各々に接続してフルブリッジとしたブリ
ッジ回路102で構成されたものである。
される4端子Vcc,GND,V+,V−の内向かい合
う一方の端子Vcc,GND間に供給電圧を入力し、他
方の端子V+,V−間から物理量の変化による歪に応じ
た歪ゲージR1〜R4の抵抗値変化に基づく出力電圧を
出力する。
ージR1〜R4は一般的に350Ω又は120Ωの抵抗
値であり、ブリッジ回路102の出力は小さいものであ
る。
は後段で適度な増幅を伴うため、歪がない時のブリッジ
回路102の出力が零に近いことが要求される。
のバランスが失われて出力が零とならない場合があり、
歪のない時が零点(出力値が零となる点)となるような
ブリッジ回路102のバランス調整(零点補償)が必要
不可欠である。また、零点は温度により変動するため、
その変動も吸収する調整(零点温度補償)が必要であ
る。
R4の抵抗のばらつきが大きく、各ブリッジ回路102
毎の零点の移動量が異なることから、各センサ回路毎に
個別に行う必要があった。
は、図3に示すものがある。
状態の4辺の閉じたブリッジ回路202に電源から供給
電圧を入力し、零点の移動量及び零点の温度による変動
量を測定する。
辺の接続を開放し、零点補償として、低抵抗(歪ゲージ
R1〜R4に対し〜0.2%相当の抵抗値(約数mΩ〜
0.7Ω程度))の電線(例えば、マンガニン線)をそ
の零点の移動量に応じた長さに切り、その極性に応じた
ブリッジ回路202の1辺にはんだ付けして接続(歪ゲ
ージに対し直列接続)する。
抵抗値が変化する低抵抗の電線(例えば、銅線)をその
零点の温度による変動量に応じた長さに切り、その極性
に応じたブリッジ回路202の1辺にはんだ付けして接
続(歪ゲージに対し直列接続)し、図3に示すセンサ回
路201を作成していた。
図3のセンサ回路201のようにブリッジ回路202の
1辺に歪ゲージR4,R1と抵抗R6,R5とを直列に
接続するだけでなく、図4のセンサ回路301のように
ブリッジ回路302の1辺に歪ゲージR4と抵抗R5と
を並列に接続ことも知られている。この図4に示すセン
サ回路301では、図3の場合と異なり抵抗値が数十k
Ω〜数百kΩの抵抗R5を並列接続していた。
来技術のセンサ回路では、以下のような問題があった。
零点温度補償を行う時に、一旦閉じているブリッジ回路
202の辺を開放することや、電線を所定の長さに切
り、はんだ付けすることが必要であり、複雑な作業工程
のため、手間がかかっていた。また、電線の切断及びは
んだ付けでは、抵抗値等がばらつき易く補償精度が安定
していなかった。
零点温度補償を行う時に、厚膜抵抗の一部をレーザで切
除して抵抗値を増加調整するトリミング調整等が必要で
あり、手間がかかっていた。
ためになされたもので、その目的とするところは、容易
に作成でき、補償精度を向上するセンサ回路を提供する
ことにある。
に本発明にあっては、物理量の変化による歪に応じて抵
抗値が変化する歪ゲージを4辺の各々に接続し、隣接2
辺間に接続される4端子の内向かい合う一方の端子間に
供給電圧を入力し、他方の端子間から出力電圧を出力す
るブリッジ回路を有するセンサ回路において、零点温度
補償用に、温度に応じて抵抗値が変化する感温抵抗と、
該感温抵抗と直列接続された所定抵抗値の第1抵抗と、
を前記ブリッジ回路のいずれか1辺の歪ゲージに並列接
続したことを特徴とする。
による抵抗値変化で零点の温度による変化を相殺し、ブ
リッジ回路の零点温度補償ができる。
の組み合わせによって、感温抵抗及び第1抵抗の合成抵
抗は多種の抵抗値及び見かけ上の温度係数を作り出すこ
とができる。特に、第1抵抗に固定抵抗を用いて、誤差
が少ない設定どうりの抵抗値及び見かけ上の温度係数を
得ることができる。
上の温度係数を満たす感温抵抗及び第1抵抗を選定すれ
ばよく、従来のように切断等による抵抗値の調整は必要
なくなり、手間がかからず、ブリッジ回路の辺を開放す
ることもなく、センサ回路を容易に作成できると共に、
設定どうりの抵抗値及び見かけ上の温度係数を得て、補
償精度を向上することができる。
路のいずれか1辺の歪ゲージに並列接続したことが好適
である。
及び第1抵抗を1辺に並列接続して生じた零点のずれ量
の合計量を第2抵抗で零点補償でき、補償精度を向上す
ることができる。
記ブリッジ回路の隣接2辺に対して形成されてどちらの
1辺に並列接続するか選択可能な配線を備えたことが好
適である。
共に零点温度補償及び零点補償のため抵抗(感温抵抗、
第1抵抗、第2抵抗)の抵抗設置位置が決められてお
り、補償の極性に対応するため2箇所にそれぞれ抵抗設
置位置を設ける必要がなくなり省スペース化でき、抵抗
を容易に装着できる抵抗設置位置を設けたり、センサ回
路を用いたセンサで不必要なスペースに他の部品を配置
してセンサの小型化が図れたり、スペースの有効利用が
できる。
補償用配線とを有し、前記ブリッジ回路の温度特性の測
定結果に基づいて選定した前記感温抵抗及び前記第1抵
抗を、前記零点温度補償用配線の所定の抵抗設置位置に
設置すると共に、前記零点温度補償用配線を極性の違い
に対応して選択した1辺に接続して零点温度補償し、前
記零点温度補償用配線を1辺に並列接続した状態での前
記ブリッジ回路の出力に基づいて選定した前記第2抵抗
を、前記零点補償用配線の所定の抵抗設置位置に設置す
ると共に、前記零点補償用配線を極性の違いに対応して
選択した1辺に接続して零点補償することが好適であ
る。
け上の温度係数を得て零点温度補償ができ、その後に零
点の移動量及び零点温度補償により生じた零点のずれ量
について零点補償ができ、センサ回路を容易に作成でき
ると共に補償精度を向上することができる。
の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただ
し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、
材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載が
ない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣
旨のものではない。
る。図1は実施の形態に係るセンサ回路を示す回路図で
ある。
20Ωや350Ωの抵抗値)を4辺の各々に接続してフ
ルブリッジとしたブリッジ回路2で構成されたものであ
る。
る4端子Vcc,GND,V+,V−の内向かい合う一
方の端子Vcc,GND間に供給電圧を入力し、他方の
端子V+,V−間から物理量の変化による歪に応じた歪
ゲージR1〜R4の抵抗値変化に基づく出力電圧を出力
する。
温度補償用配線3が設けられている。
スイッチSW1を介して、端子V+又は端子V−のどち
らかと接続される。つまり、端子Vccと端子V+とが
接続された場合には、歪ゲージR4と並列接続され、端
子Vccと端子V−とが接続された場合には、歪ゲージ
R1と並列接続される。
された抵抗設置位置に、感温抵抗THRと第1抵抗とし
ての抵抗R6が設置される。
ており、感温抵抗THRは温度に応じて抵抗値が変化す
るものであり、抵抗R6は所定抵抗値を有する金属皮膜
抵抗等の固定抵抗である。感温抵抗THRと抵抗R6の
抵抗値は、(歪ゲージ350Ωの時)数百kΩ程度であ
る。
V−のどちらかと接続するためのスイッチSW1は、端
子V+とつながった接続端子c又は端子V−とつながっ
た接続端子dのどちらかに接続可能に設けられている。
線4も設けられている。
3と同様に、端子VccからスイッチSW2を介して、
端子V+又は端子V−のどちらかと接続される。つま
り、端子Vccと端子V+とが接続された場合には、歪
ゲージR4と並列接続され、端子Vccと端子V−とが
接続された場合には、歪ゲージR1と並列接続される。
た抵抗設置位置に、第2抵抗としての抵抗R5が設置さ
れる。抵抗R5の抵抗値は、(歪ゲージ350Ωの時)
数百kΩ程度である。
のどちらかと接続するためのスイッチSW2は、端子V
+とつながった接続端子a又は端子V−とつながった接
続端子bのどちらかに接続可能に設けられている。
温度補償及び零点補償を行う工程を説明する。
D間から供給電圧を入力し、端子V+,V−から出力電
圧を出力させて、零点の移動量及び零点の温度による変
動量(零点温度特性ともいう)を測定する。
を、感温抵抗THR及び抵抗R6を合成した合成抵抗の
温度による抵抗値変化で相殺する感温抵抗THR及び抵
抗R6を選定し、感温抵抗THR及び抵抗R6を零点温
度補償用配線3の所定の抵抗設置位置にはんだ付けす
る。
抗R6の組み合わせによって、感温抵抗THR及び抵抗
R6の合成抵抗は多種の抵抗値及び見かけ上の温度係数
を作り出すことができる。特に、抵抗R6に固定抵抗を
用いているので、誤差が少ない設定どうりの抵抗値及び
見かけ上の温度係数を得ることができる。
は、補償に必要な抵抗値及び見かけ上の温度係数を満た
すものを選定すればよい。
いに対応して、スイッチSW2を接続端子c,dのどち
らか一方に選択させ、はんだ付けする。
を有する零点温度補償用配線3が歪ゲージR1,R4の
どちらか一方に並列接続され、ブリッジ回路2の零点温
度補償が行われる。
による変動量を感温抵抗THR及び抵抗R6の合成抵抗
の温度による抵抗値変化で相殺することについて詳しく
説明する。
m/℃の温度係数であり、感温抵抗THRの温度係数
(3000ppm/℃以上)と比較して小さく、ほとん
ど無視できる。
抵抗R6)では、 抵抗値=THR(感温抵抗THRの抵抗値)+R6(抵
抗R6の抵抗値) 抵抗値変化=ΔTHR とすることができる。
動した場合には、R4(歪ゲージR4の抵抗値)がR4
−ΔR4に変化したことと等価になる。
続して零点温度補償すると、常温と温度変化時とで、 1/R4+1/(THR+R6)=1/(R4-ΔR4)+1/(THR+ΔTHR+R6) が成立する。
度がR6の値で変化するので、零点の温度による変動
(零点温度特性)の傾きをR6の値で変化させることが
でき、これによって、零点温度補償する(なお、極性が
変わった場合には、歪ゲージR1を対象とする)。
感温抵抗THRの数が少なくても、安価な抵抗R6によ
って見かけ上の温度係数を変更でき、様々なブリッジ回
路2の零点温度特性に対応することができる。
度補償により計算される零点のずれ量の合計量を相殺す
る抵抗値の抵抗R5を選定し、抵抗R5を零点補償用配
線4の所定の抵抗設置位置にはんだ付けする。
は、ブリッジ回路2に零点温度補償用配線3を接続した
状態で、再度、零点の移動量を測定することでも求める
ことができる。
いに対応して、スイッチSW1を接続端子a,bのどち
らか一方に選択させ、はんだ付けする。
配線4が歪ゲージR1,R4のどちらか一方に並列接続
され、ブリッジ回路2の零点補償が行われ、センサ回路
1が完成する。
配線3と並列接続する場合もあるが、抵抗R5は通常2
5ppm/℃や50ppm/℃の温度係数であり、感温
抵抗THRの温度係数(3000ppm/℃以上)と比
較して小さく、ほとんど無視できるため、零点補償用配
線4が零点温度補償用配線3と並列接続することによる
零点の温度による変動は生じない。
で、補償に必要な抵抗値及び見かけ上の温度係数を満た
す感温抵抗THR及び抵抗R6を選定すればよく、従来
のように切断等による抵抗値の調整は必要なくなり、手
間がかからず、ブリッジ回路2の辺を開放することもな
く、センサ回路1を容易に作成できると共に、設定どう
りの抵抗値及び見かけ上の温度係数を得て、零点温度補
償の補償精度を向上することができる。
点温度補償で生じた零点のずれ量の合計量を抵抗R5で
零点補償でき、零点補償の補償精度を向上することがで
きる。
用配線4は、抵抗(感温抵抗THR、抵抗R6、抵抗R
5)の抵抗設置位置が決められており、補償の極性に対
応するため2箇所にそれぞれ抵抗設置位置を設ける必要
がなくなり省スペース化でき、抵抗を容易に装着できる
抵抗設置位置を設けたり、センサ回路1を用いたセンサ
で不必要なスペースに他の部品を配置してセンサの小型
化が図れたり、スペースの有効利用ができる。
配線4は、ブリッジ回路2の隣接2辺のどちらの1辺に
並列接続するか選択可能であればどの隣接2辺に形成さ
れてもよい。
は、零点温度補償用に、温度に応じて抵抗値が変化する
感温抵抗と、感温抵抗と直列接続された所定抵抗値の第
1抵抗と、をブリッジ回路のいずれか1辺の歪ゲージに
並列接続したことで、感温抵抗及び第1抵抗の温度によ
る抵抗値変化で零点の温度による変化を相殺し、ブリッ
ジ回路の零点温度補償ができる。
の組み合わせによって、感温抵抗及び第1抵抗の合成抵
抗は多種の抵抗値及び見かけ上の温度係数を作り出すこ
とができる。特に、第1抵抗に固定抵抗を用いて、誤差
が少ない設定どうりの抵抗値及び見かけ上の温度係数を
得ることができる。
上の温度係数を満たす感温抵抗及び第1抵抗を選定すれ
ばよく、従来のように切断等による抵抗値の調整は必要
なくなり、手間がかからず、ブリッジ回路の辺を開放す
ることもなく、センサ回路を容易に作成できると共に、
設定どうりの抵抗値及び見かけ上の温度係数を得て、補
償精度を向上することができる。
いずれか1辺の歪ゲージに並列接続したことで、零点の
移動量並びに感温抵抗及び第1抵抗を1辺に並列接続し
て生じた零点のずれ量の合計量を第2抵抗で零点補償で
き、補償精度を向上することができる。
リッジ回路の隣接2辺に対して形成されてどちらの1辺
に並列接続するか選択可能な配線を備えたことで、極性
変更が選択可能となると共に零点温度補償及び零点補償
のため抵抗(感温抵抗、第1抵抗、第2抵抗)の抵抗設
置位置が決められており、補償の極性に対応するため2
箇所にそれぞれ抵抗設置位置を設ける必要がなくなり省
スペース化でき、抵抗を容易に装着できる抵抗設置位置
を設けたり、センサ回路を用いたセンサで不必要なスペ
ースに他の部品を配置してセンサの小型化が図れたり、
スペースの有効利用ができる。
用配線とを有し、ブリッジ回路の温度特性の測定結果に
基づいて選定した感温抵抗及び第1抵抗を、零点温度補
償用配線の所定の抵抗設置位置に設置すると共に、零点
温度補償用配線を極性の違いに対応して選択した1辺に
接続して零点温度補償し、零点温度補償用配線を1辺に
並列接続した状態でのブリッジ回路の出力に基づいて選
定した第2抵抗を、零点補償用配線の所定の抵抗設置位
置に設置すると共に、零点補償用配線を極性の違いに対
応して選択した1辺に接続して零点補償することで、設
定どうりの抵抗値及び見かけ上の温度係数を得て零点温
度補償ができ、その後に零点の移動量及び零点温度補償
により生じた零点のずれ量について零点補償ができ、セ
ンサ回路を容易に作成できると共に補償精度を向上する
ことができる。
る。
Claims (4)
- 【請求項1】物理量の変化による歪に応じて抵抗値が変
化する歪ゲージを4辺の各々に接続し、隣接2辺間に接
続される4端子の内向かい合う一方の端子間に供給電圧
を入力し、他方の端子間から出力電圧を出力するブリッ
ジ回路を有するセンサ回路において、 零点温度補償用に、温度に応じて抵抗値が変化する感温
抵抗と、該感温抵抗と直列接続された所定抵抗値の第1
抵抗と、を前記ブリッジ回路のいずれか1辺の歪ゲージ
に並列接続したことを特徴とするセンサ回路。 - 【請求項2】零点補償用に、第2抵抗を前記ブリッジ回
路のいずれか1辺の歪ゲージに並列接続したことを特徴
とする請求項1に記載のセンサ回路。 - 【請求項3】所定の抵抗設置位置を有すると共に予め前
記ブリッジ回路の隣接2辺に対して形成されてどちらの
1辺に並列接続するか選択可能な配線を備えたことを特
徴とする請求項1又は2に記載のセンサ回路。 - 【請求項4】前記配線として零点温度補償用配線と零点
補償用配線とを有し、 前記ブリッジ回路の温度特性の測定結果に基づいて選定
した前記感温抵抗及び前記第1抵抗を、前記零点温度補
償用配線の所定の抵抗設置位置に設置すると共に、前記
零点温度補償用配線を極性の違いに対応して選択した1
辺に接続して零点温度補償し、 前記零点温度補償用配線を1辺に並列接続した状態での
前記ブリッジ回路の出力に基づいて選定した前記第2抵
抗を、前記零点補償用配線の所定の抵抗設置位置に設置
すると共に、前記零点補償用配線を極性の違いに対応し
て選択した1辺に接続して零点補償することを特徴とす
る請求項3に記載のセンサ回路。
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JP2000329511A JP4710119B2 (ja) | 2000-10-27 | 2000-10-27 | センサ回路 |
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2000
- 2000-10-27 JP JP2000329511A patent/JP4710119B2/ja not_active Expired - Lifetime
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