JP2916535B2

JP2916535B2 - 圧力センサ装置

Info

Publication number: JP2916535B2
Application number: JP20606190A
Authority: JP
Inventors: 治夫小野; 計文臼井
Original assignee: KASHIO KEISANKI KK
Current assignee: KASHIO KEISANKI KK
Priority date: 1990-08-03
Filing date: 1990-08-03
Publication date: 1999-07-05
Anticipated expiration: 2014-07-05
Also published as: JPH04212031A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は圧力センサ装置に関する。

［従来の技術］最近、圧力センサを用いた高度計，水深計，気圧計等
の圧力センサ装置が開発されている。この種の圧力セン
サ装置は、圧力センサのアナログ出力を増幅して、これ
をA/D変換して表示するものである。

［考案が解決しようとする課題］圧力センサ装置は、消費電流が多いため所定の周期で
駆動するようになっている。駆動周期が短ければ常に正
確な値を知ることができるが消費電流が多くなる。駆動
周期を長くすると消費電流が少なくなるが、正確な値が
得られない不都合がある。

この発明は、上記問題を解消する為になされたもの
で、必要な精度が得られると共に消費電力を効率よく減
少できる圧力センサ装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］この発明は上記課題を解決するために、外部の圧力を
検出する圧力センサ手段と、第１の測定モードと第２の
測定モードとを選択する選択手段と、この選択手段によ
り第１の測定モードが選択されている間、前記圧力セン
サ手段を第１の周期で駆動する第１の駆動手段と、前記
選択手段により前記第２の測定モードが選択されている
場合に、測定開始、終了を行なう外部操作スイッチ手段
と、前記第２の測定モードで、前記外部操作スイッチ手
段による測定開始から終了迄前記センサ手段を前記第１
の周期より短い第２の周期で駆動する第２の駆動手段
と、前記第１及び第２の駆動手段により前記圧力センサ
手段が駆動されているときに、前記圧力センサ手段の出
力から圧力データを得る演算手段と、この演算手段で得
られた圧力データを表示する表示手段とを備えたことを
特徴とする。

［第１実施例］以下、この発明の第１実施例を第１図乃至第６図に基
づいて説明する。第１図は、この発明を適用した圧力セ
ンサ装置を組込んだ電子腕時計の回路構成を示すブロッ
ク図である。制御部（CPU）１は後述するROM7に予め記
憶したマイクロプログラムに基づいて各部を制御する。
センサ回路２は制御部１に接続され、半導体圧力センサ
３の出力をデジタル信号に変換して制御部１に伝送す
る。半導体圧力センサ３は外部の圧力に応じた検出電圧
を出力するもので、センサ駆動回路４により電圧が供給
されて駆動される。

ここで、センサ回路２の構成を詳細に説明する。圧力
センサ３から出力される検出電圧は増幅器2aに入力され
て増幅される。増幅器2aの出力は差分増幅器2bの一方入
力端に入力される。差分増幅器2bの他方入力端にはD/A
変換器2cの出力が入力される。差分増幅器2bは上記２つ
の入力端の電位差を増幅して出力するもので、その出力
信号はゲート2dに入力され、このゲート2dには制御部１
から信号ａがゲート制御信号として入力される。また、
前記増幅器2aの出力信号はゲート2eに入力され、このゲ
ート2eにはインバータ2fを介して制御部１から信号ａが
ゲートを開閉制御する制御信号として入力され、ゲート
2eが開いたとき増幅器2aの出力がA/D（アナログ−デジ
タル）変換器2gに入力される。また、差分増幅器2bの出
力はゲート2dが開いたときにA/D変換器2gに入力され
る。A/D変換器2gの出力は制御部１に入力される。D/A変
換器2c,A/D変換器2g,およびセンサ駆動回路４には制御
部１から出力される動作信号ｂが動作指定信号として供
給される。

デコーダドライバ５は制御部１から出力される表示デ
ータをデコードし、表示駆動信号を表示部６に出力す
る。

RAM8は各種データを記憶するもので第２図に示すよう
に、表示データが記憶される表示レジスタR₀と、現在時
刻データが記憶される現在時刻レジスタR₁と、ストップ
ウォッチの計測時間データが記憶されるストップウォッ
チレジスタR₂と、圧力センサ３により測定された測定デ
ータが記憶されるレジスタR₃と、モードデータが記憶さ
れるモードフラグＭと、ストップウォッチ計測中を示す
フラグが記憶されるフラグレジスタＦと、センサ回路２
を切換えるフラグが記憶されるフラグれじすたＥとを備
えている。

ブザー駆動部９は制御部１から出力されるアラーム信
号に応答してブザー10を駆動してアラーム音を発生させ
る。

キー入力部11は図示しないがS₁キー，S₂キー，S₃キー
を具備しており、キー入力に応じたキー入力信号を制御
部１に出力する。S₁キーはモード切換キーであり、モー
ドフラグＭの内容を反転させる。S₂キーは気圧測定をス
タート／ストップさせるキーである。S₃キーはストップ
ウォッチレジスタR₂の内容をクリアさせるキーである。

発振器12は例えば水晶発振子を内蔵し、例えば32768H
zのクロックパルスを出力するもので、クロックパルス
は分周・タイミング信号発生回路13に供給される。分周
・タイミング信号発生回路13は発振器12から供給された
クロックパルスを分周して計時信号（例えば16Hz）等の
各種タイミング信号を発生し、制御部１に供給する。

次に、上記第１実施例の動作を第３図および第４図に
基づいて説明する。第３図は全体動作を示すフローチャ
ートであり、第４図は第３図における気圧測定II処理A6
の動作を示すフローチャートである。

気圧測定Ｉモード通常、制御部１は分周・タイミング信号発生回路13か
ら計時信号が出力されるまでステップA1のHALT状態にあ
る。そして、計時信号が出力されると、ステップA1でYE
S（図では単にＹと記載、以下同じ。）と判断されてス
テップA2に進む。ステップA2の計時処理では現在時刻レ
ジスタR₁に記憶された現在時刻データが更新される。

次に、ステップA3においてモードフラグＭの内容が
「０」か否かが判断される。このステップA3でYESと判
断されるとステップA4に進み、NOの場合はステップA6に
進む。今、モードフラグＭの内容が「０」であるとすれ
ば、YESと判断されてステップA4に進む。

ステップA4では現在時刻レジスタR₁の現在時刻データ
が「00分00秒（正時）」か否かが判断される。ステップ
A4でYESと判断された場合はステップA5に進み、NOの場
合はステップA6に進む。

ステップA5の気圧測定Ｉ処理において、制御部１はセ
ンサ回路２に“0"レベルの信号ａを出力し、ゲート2dを
閉じてゲート2eを開く。次に、制御部１はセンサ回路２
に信号ｂを出力してA/D変換器2g,D/A変換器2c,センサ駆
動回路４を動作させる。これにより、圧力センサ３から
出力されるセンサ電圧は増幅器2aにより増幅され、ゲー
ト2eを介してA/D変換器2gに入力される。そして、セン
サ電圧はA/D変換器2gによりデジタル信号に変換されて
制御部１に入力される。制御部１は、A/D変換器2gから
入力されたデジタル信号を高度データに変換してレジス
タR₃に記憶する。ステップA5からはステップA7の表示処
理に進む。

ステップA7の表示処理では、Ｍ＝0,F＝０であること
を判別し、現在時刻レジスタR₁に記憶された現在時刻デ
ータ（曜日，日付を含む）と、レジスタR₃に記憶された
高度データとを表示レジスタR₀に記憶させ、この表示レ
ジスタR₀の内容が第６図（Ａ）に示すように表示部６に
例えば７月14日日曜日10時56分12秒気圧1250ミリバール
と表示される。

気圧測定IIモード次に、精度の高い高度データを得たい場合には、まず
S₁キーを操作して気圧測定IIモードを設定する。しかし
て、キー入力部11でキーが操作されると、ステップA1で
キー有りと判断されてステップA8に進む。

ステップA8ではS₁キーが操作されたか否かが判断され
る。このステップA8でYESの場合はステップA9に進み、N
Oの場合はステップA10に進む。いま、S₁キーが操作され
たのでYESと判断されてステップA9に進む。

ステップA9においてモード変換即ちモードフラグＭの
内容を反転させる。この結果、モードフラグＭの内容は
「０」から「１」に反転する。ステップA9の実行後は、
ステップA7で表示処理で実行され、ステップA1に戻る。

気圧測定開始そして、気圧測定を開始するときはS₂キーを操作す
る。これにより、ステップA1,A8で夫々NOと判断されて
ステップA10に進む。

ステップA10ではS₂キーが操作されたか否かが判断さ
れる。このステップA10でYESの場合はステップA11に進
み、NOの場合はステップA18に進む。いま、S₂キーが操
作されたのでYESとなりステップA11に進む。

ステップA11において、モードフラグＭの内容が
「１」か否かが判断される。このステップA11でYESと判
断された場合はステップA12に進み、NOの場合はステッ
プA7に進む。今、モードフラグＭの内容は「１」である
からYESとなりステップA12に進む。

ステップA12ではフラグＦの内容が「１」か否かが判
断される。このステップA12で、YESの場合はステップA1
6に進み、NO即ちＦ＝０の場合はステップA13に進む。こ
の場合、まだストップウォッチ計測中でなく、フラグＦ
の内容は「０」であるからNOとなってステップA13に進
む。

ステップA13により気圧測定が開始される。即ち、制
御部１はセンサ回路２に“0"レベルの信号ａを出力し、
ゲート2dを閉じてゲート2eを開く。次に、制御部１はセ
ンサ回路２に信号ｂを出力してA/D変換器2g,D/A変換器2
c,センサ駆動回路４を動作させる。

これにより、圧力センサ３から出力されるセンサ電圧
は増幅器2aにより増幅され、ゲート2eを介してA/D変換
器2gに入力され、そして、A/D変換器2gに入力されたセ
ンサ電圧は所定時間後、例えば0.5秒後にデジタル信号
に変換されて制御部１に入力されるようになる。

然して、ステップA13により信号ｂが出力された後の
次のステップA14ではフラグＦに「１」が書き込まれて
ストップウォッチが計測中モードに設定される。続くス
テップA15ではフラグＥに「０」が書き込まれている。
ステップA15からはステップA7に進む。

ステップA7においては、Ｍ＝1,F＝１であることを判
別し、ストップウォッチレジスタR₂の計測データとレジ
スタR₃の高度データとを表示レジスタR₀に記憶させ、こ
の表示レジスタR₀の内容を表示部６に表示させる。ステ
ップA7の実行後はステップA1に戻る。

しかして、計時信号が出力される毎にステップA1から
ステップA2に進み、上述と同様に計時処理が実行されて
ステップA3に進む。ステップA3ではモードフラグＭの内
容が「１」なのでNO（Ｍ＝１）と判断されてステップA6
に進む。

ステップA6においては気圧測定II処理が実行される。
この気圧測定II処理の詳細は第４図に示すように通りで
ある。

まず、ステップB1ではフラグＦの内容が「１」か否か
が判断される。このステップB1でYESと判断されるとス
テップB2に進み、NOの場合は第４図の処理を終了する。
今、フラグＦの内容は第３図のステップA14により
「１」になっているのでステップB2に進む。

ステップB2において、ストップウォッチの計時タイミ
ングか否かが判断される。このステップB2でYESと判断
された場合はステップB3に進み、NOの場合はステップB4
に進む。

ステップB3ではストップウォッチレジスタR₂の計時デ
ータを更新する。

ステップB4においては、フラグＥの内容が「０」か否
かが判断される。今、Ｅ＝０であるからYESと判断され
てステップB5に進むが、NOの場合はステップB8に進む。

次に、ステップB5により測定データ有りか否か、即ち
センサ電圧のデジタル信号がA/D変換器2gから出力され
ているか否かが判断される。このステップB5でYESの場
合はステップB6に進み、NOの場合は第４図の処理を終了
する。

前述したステップA13において信号ｂが出力された
後、約0.5秒後には圧力データがA/D変換器2gから出力さ
れるのでステップB6では、A/D変換器2gから出力された
デジタル信号を取込み、これを高度データに変換してレ
ジスタR₃に記憶する。即ち、第５図に示すように、セン
サ出力がＡの場合はこの出力が増幅され第５図R₃とな
り、これがデジタル値に変換されて記憶される。そし
て、次のステップB7において、フラグＥに「１」を書き
込み、第４図の処理を終了して第３図のステップA7に進
む。上述と同様に、ステップA7の表示処理を実行しステ
ップA1に戻る。

２回目の気圧測定次に、計時信号が出力されると、Ｍ＝１であるから、
ステップA1,A2,A3からステップA6に進む。上述と同様
に、ステップA6では気圧測定II処理が実行され、ステッ
プB1ではフラグＦの内容が「１」なのでステップB2に進
み、ステップB2では計時タイミングではないためNOと判
断されてステップB4に進む。この場合、上述した如く、
ステップB7においてＥ＝１に設定されたのでステップB4
においてはNOと判断されてステップB8に進む。

ステップB8において、制御部１はレジスタR₃の内容か
ら所定数α，例えば30mbに該当する値を減算した値「R₃
−α」を比較データとしてD/A変換器2cに出力する。D/A
変換器2cは、この値「R₃−α」をアナログ信号に変換し
て差分増幅器2bの他方入力端に出力する。差分増幅器2b
の一方入力端には圧力センサ３から新たに測定した圧力
データ、例えば第５図Ｂの電圧が増幅器2aで増幅されて
電圧値D1となって入力されている。差分増幅器2bは増幅
器2aからの出力電圧D1と、D/A変換器2cの出力値（「R₃
−α」）との差分データ，即ち第５図D2を増幅して得た
出力D3をゲート2dに出力する。Ｅ＝１のときは、制御部
１は“1"レベルの信号ａをゲート2dに入力するようにな
っているので、差分増幅器2bの出力はゲート2dを介して
A/D変換器2gに入力される。A/D変換器2gは差分増幅器2b
の出力D3をデジタル信号に変換して制御部１に入力す
る。

ステップB9では、A/D変換器2gから差分データが有り
か否かが判断される。ステップB9でYESの場合はステッ
プB10に進み、NOの場合は第４図の処理を終了する。差
分データが入力されるとYESとなり、ステップB10に進
む。

ステップB10においては差分データが範囲内である
か、即ち全ビット“0"または全ビット“1"でないか否か
が判断される。ステップB10でYESと判断されるとステッ
プB11に進み、NOの場合はステップB14に進む。今、差分
データ（出力D3）が範囲内であるとすると、YESと判断
されてステップB11が実行される。

ステップB11ではレジスタR₃に記憶された前回の測定
データと、今回の測定データ「R₃−α＋D2」とを比較
し、両者の差が一定値以上か否かが判断される。このス
テップB11でYESと判断される場合は高度が急激に変化し
たことを意味するのでステップB12の報音処理に進む。
また、ステップB11でNOの場合はステップB13に進む。

ステップ12の報音処理においては制御部１はアラーム
信号をブザー駆動部９に出力し、ブザー駆動部９はブザ
ー10を駆動してアラーム音を発生させる。これにより、
高度が急激に変化して危険であることを使用者に知らせ
ることができる。

次のステップB13では今回の測定データ「R₃−α＋D
2」をレジスタR₃に記憶する。ステップB13の実行後は第
４図の処理を終了する。

なお、ステップB10では全ビット“0"又は全ビット
“1"のときNOと判断される。これは今回測定した圧力D1
がR₃−αより小さいときD2出力がないため全ビット“0"
となり、またD2出力がA/D変換器2gの分解能をオーバー
した時全ビット“1"になるものである。従って、このよ
うな場合にはステップB14に進み、全ビット“0"のとき
はαの値を大きくし、全ビット“1"のときはαの値を小
さくするというα値の変更が行なわれる。

次のステップB15では再度一度測定をやり直すため
に、フラグＥに「０」が書き込まれ、第４図の処理を終
了する。第６図（Ｂ）は、気圧データの表示状態を示し
ているもので、例えば最初の気圧データ（R₃）が1260ミ
リバールであり、次に測定したデータD1とR₃−30（＝12
30）との差データD2をA/D変換して得られたデータD2が1
9.7ミリバールであり、その結果、気圧データが1230＋1
9.7＝1249.7ミリバールであることを表示している。
尚、そのときのストップウォッチの時間は10分である。

気圧測定停止ここで、気圧測定を停止させるには、S₂キーを再度操
作する。上述と同様に、ステップA1,A8で夫々NO、ステ
ップA10,A11で夫々YESと判断されてステップA12に進
む。

この場合、ステップA12ではフラグＦの内容が「１」
なのでYESと判断されてステップA16に進む。

ステップA16においては気圧測定が停止される。即
ち、制御部１はセンサ回路２に対する信号ｂの出力をOF
Fし、A/D変換器2g,D/A変換器2c,センサ駆動回路４の動
作を停止させる。次のステップA17ではフラグF,Eに夫々
「０」が書き込まれて、ステップウォッチ計測中が解除
される。ステップA17からはステップA7に進む。

ステップA7においては、Ｍ＝1,F＝０であるから、現
在時刻レジスタR₁の現在時刻データとレジスタR₃の高度
データとが表示レジスタR₀に記憶され、表示レジスタR₀
の内容が表示部６に表示される。ステップA7の実行後は
ステップA1に戻る。

ストップウォッチ計測データのクリアストップウォッチ計測中にS₃キーが操作されると、ス
テップA1,A8,A10で夫々NOと判断されてステップA18に進
む。

ステップA18ではS₃キーが操作されたか否かが判断さ
れる。このステップA18でYESの場合はステップA19に進
む。また、ステップA18でNOの場合はステップA21に進
み、その他のキー処理が実行される。いま、S₃キーが操
作されたのでYESとなりステップA19に進む。

ステップA19において、モードフラグＭの内容が
「１」か否かが判断される。このステップA19でYESと判
断された場合はステップA20に進み、NOの場合はステッ
プA7に進む。今、モードフラグＭの内容は「１」である
からYESとなりステップA20に進む。ステップA20ではス
トップウォッチレジスタR₂の内容がクリアされ、ステッ
プA7に進む。

［第２実施例］次に、この発明の第２実施例を第７図および第８図に
基づいて説明する。なお、第２実施例は圧力センサを用
いた水深計の例を示している。

第７図は第２実施例における圧力センサ装置の回路構
成を示すブロック図である。第７図において、第１図の
構成と同一のものは同一番号を付して説明を省略する。

センサ回路14は制御部１に接続され、圧力センサ３の
出力をデジタル信号に変換して制御部１に伝送する。圧
力センサ３はセンサ駆動回路４により電圧が供給されて
駆動される。

ここで、センサ回路14の構成を詳細に説明する。圧力
センサ３から出力される検出電圧は増幅器14aに入力さ
れ、増幅器14aの出力は増幅器14bに入力される。増幅器
14bの出力はゲート14c,14dを介してA/D変換器14eに入力
される。A/D変換器14eの出力は制御部１に入力される。
また、増幅器14aの出力はゲート14f,14gを介してA/D変
換器14eに入力される。

ゲート14c,14dには制御部１から出力される信号ｃが
インバータ14hを介して入力される。そして、ゲート14
c,14dが開いたときは、増幅器14aの出力が増幅器14bを
開いたときは、増幅器14aの出力が増幅器14bを介してA/
D変換器14eに入力される。

また、ゲート14f,14gには制御部１から出力される信
号ｃが直接入力される。そして、ゲート14f,14gが開い
たときは増幅器14aの出力が直接、A/D変換器14eに入力
される。A/D変換器14eおよびセンサ駆動回路４には制御
部１から出力される動作信号ｄが供給される。

RAM15は第１図のRAM8と同様に各種データを記憶する
ものでフラグＥ、水深値メモリ15a等を備えている。

次に、上記第２実施例の動作を第８図に基づいて説明
する。第８図は動作を示すフローチャートである。

まず、ステップC1では圧力センサ３を用いて水深デー
タが測定される。最初、フラグＥには「０」が書き込ま
れるの、制御部１はセンサ回路14に“1"レベルの信号ｃ
を出力し、ゲート14c,14dを閉じてゲート14f,14gを開
く。次に、制御部１はセンサ回路14に信号ｄを出力して
A/D変換器14e,センサ駆動回路４を動作させる。これに
より、圧力センサ14から出力されるセンサ電圧は増幅器
14aにより増幅され、ゲート14f,14gを介してA/D変換器1
4eに入力される。そして、センサ電圧はA/D変換器14eに
よりデジタル信号に変換されて制御部１に入力される。
制御１は、A/D変換器14eから入力されたデジタル信号を
水深データに変換して図示しないレジスタに記憶する。

次のステップC2において、水深データが一定値以上か
否かが判断される。ステップC2でYESと判断された場合
はステップC3に進み、NOの場合はステップC4に進む。即
ち、水深データが一定値以上の場合はレンジを変えるた
めにステップC3に進む。

ステップC3ではフラグＥに「１」が書き込まれ、増幅
器14aと増幅器14bを２段接続して水深データが再度測定
される。

即ち、制御部１はセンサ回路14に“0"レベルの信号ｃ
を出力し、ゲート14f,14gを閉じてゲート14c,14dを開
く。従って、圧力センサ14から出力されるセンサ電圧
は、増幅器14aにより増幅され、更に増幅器14bで増幅さ
れ、ゲート14c,14dを介してA/D変換器14eに入力され
る。このセンサ電圧は、A/D変換器14eによりデジタル信
号に変換されて制御部１に入力される。制御部１は、A/
D変換器14eから入力されたデジタル信号を水深データに
変換して図示しないレジスタに記憶する。

ステップC4においてはフラグＥに「０」が書き込ま
れ、増幅器14aのみを使用して水深データが再度測定さ
れる。

即ち、制御部１はセンサ回路14に“1"レベルの信号ｃ
を出力し、ゲート14c,14dを閉じてゲート14f,14gを開
く。従って、圧力センサ14から出力されるセンサ電圧
は、増幅器14aにより増幅され、ゲート14f,14gを介して
A/D変換器14eに入力される。このセンサ電圧はA/D変換
器14eによりデジタル信号に変換されて制御部１に入力
される。制御部１は、A/D変換器14eから入力されたデジ
タル信号を水深データに変換して図示しないレジスタに
記憶する。ステップC3あるいはステップC4の実行後は第
８図の処理を終了する。

［発明の効果］以上詳述したように、この発明によれば、長い周期で
測定する第１の測定モードではモードが選択されている
間圧力センサ手段を駆動し、短い周期で測定する第２の
測定モードでは、モードが選択されていて、かつ測定開
始から終了迄の間のみ圧力センサ手段を駆動するので、
必要とする精度が得られ、しかも消費電力を効率よく減
少することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図はこの発明の第１実施例を示し、第１
図は回路構成を示すブロック図、第２図はRAM8の構成を
示す図、第３図および第４図は動作を示すフローチャー
ト、第５図は測定データの関係を示す図、第６図は表示
例を示す図、第７図及び第８図は第２実施例を示し、第
７図は回路構成を示すブロック図、第８図は動作を示す
フローチャートである。１…制御部、2,14…センサ回路、３…圧力センサ、４…
センサ駆動回路、５…デコーダドライバ、６…表示部、
７…ROM、8,15…RAM、９…ブザー駆動部、10…ブザー、
11…キー入力部。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】外部の圧力を検出する圧力センサ手段と、第１の測定モードと第２の測定モードとを選択する選択
手段と、この選択手段により第１の測定モードが選択されている
間、前記圧力センサ手段を第１の周期で駆動する第１の
駆動手段と、前記選択手段により前記第２の測定モードが選択されて
いる場合に、測定開始、終了を行なう外部操作スイッチ
手段と、前記第２の測定モードで、前記外部操作スイッチ手段に
よる測定開始から終了迄前記圧力センサ手段を前記第１
の周期より短い第２の周期で駆動する第２の駆動手段
と、前記第１及び第２の駆動手段により前記圧力センサ手段
が駆動されているときに、前記圧力センサ手段の出力か
ら圧力データを得る演算手段と、この演算手段で得られた圧力データを表示する表示手段
と、を具備したことを特徴とする圧力センサ装置。