JP3041829B2 - 圧力センサ - Google Patents
圧力センサInfo
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- JP3041829B2 JP3041829B2 JP1020546A JP2054689A JP3041829B2 JP 3041829 B2 JP3041829 B2 JP 3041829B2 JP 1020546 A JP1020546 A JP 1020546A JP 2054689 A JP2054689 A JP 2054689A JP 3041829 B2 JP3041829 B2 JP 3041829B2
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- bridge circuit
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- circuit
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はピエゾ抵抗効果を利用した圧力センサ、特
に温度補償を行うものに関する。
に温度補償を行うものに関する。
（従来の技術） 半導体の有するピエゾ抵抗効果を利用した歪みゲージ
は金属抵抗歪みゲージに比べて数十倍から数百倍の高感
度であり、しかもIC化技術を利用して小型化，集積化が
可能となっている。このため、その歪みゲージをエレメ
ントとしてホイーストストンブリッジが組まれる。
は金属抵抗歪みゲージに比べて数十倍から数百倍の高感
度であり、しかもIC化技術を利用して小型化，集積化が
可能となっている。このため、その歪みゲージをエレメ
ントとしてホイーストストンブリッジが組まれる。
しかしながら半導体圧力センサでは、温度の相違によ
りセンサ出力が大きく変化するため、温度補償を行う必
要があり、上記ブリッジに対して温度検知素子としての
サーミスタを直列に接続し、ブリッジからのセンサ出力
にこのサーミスタの両端電圧を加減算することで、温度
補償を行っていた。
りセンサ出力が大きく変化するため、温度補償を行う必
要があり、上記ブリッジに対して温度検知素子としての
サーミスタを直列に接続し、ブリッジからのセンサ出力
にこのサーミスタの両端電圧を加減算することで、温度
補償を行っていた。
（発明が解決しようとする課題） このような圧力センサでは、温度補償のために演算回
路を必要とするばかりか、サーミスタ等の温度検知素子
に特性のバラツキがあると、補償の制度が悪くなる。
路を必要とするばかりか、サーミスタ等の温度検知素子
に特性のバラツキがあると、補償の制度が悪くなる。
また、スパン出力（歪み抵抗エレメントに最大の圧力
を加えた場合のセンサ出力）が調整できるようにはなっ
ていない。
を加えた場合のセンサ出力）が調整できるようにはなっ
ていない。
この発明はこのような従来の課題に着目してなされた
もので、半導体歪み抵抗エレメントからなるホイースト
ストンブリッジに、前記歪み抵抗エレメントとは異なっ
て、抵抗温度係数の著しく小さな抵抗体を組み合わせる
ことにより、温度補償とスパン出力の調整を行うように
したセンサを提供することを目的とする。
もので、半導体歪み抵抗エレメントからなるホイースト
ストンブリッジに、前記歪み抵抗エレメントとは異なっ
て、抵抗温度係数の著しく小さな抵抗体を組み合わせる
ことにより、温度補償とスパン出力の調整を行うように
したセンサを提供することを目的とする。
（課題を達成するための手段） この発明は、２つの直列な半導体歪み抵抗エレメント
を２組並列に接続して構成したブリッジ回路と、そのブ
リッジ回路に一定の電圧を作用させる電圧源とを備え、
前記両直列接続点間の電位差をセンサ出力として取り出
すようにした圧力センサにおいて、前記電圧源とブリッ
ジ回路との間およびブリッジ回路の電位差を取り出す接
続点間の両方に、前記半導体歪み抵抗エレメントと比べ
て抵抗温度係数の著しく小さな抵抗体を接続することに
より、出力電圧の温度補償をするとともに、出力電圧の
スパン出力を調整可能としている。
を２組並列に接続して構成したブリッジ回路と、そのブ
リッジ回路に一定の電圧を作用させる電圧源とを備え、
前記両直列接続点間の電位差をセンサ出力として取り出
すようにした圧力センサにおいて、前記電圧源とブリッ
ジ回路との間およびブリッジ回路の電位差を取り出す接
続点間の両方に、前記半導体歪み抵抗エレメントと比べ
て抵抗温度係数の著しく小さな抵抗体を接続することに
より、出力電圧の温度補償をするとともに、出力電圧の
スパン出力を調整可能としている。
（作用） 本発明では、出力電圧（スパン出力）の値は、定電圧
源とブリッジ回路との間に直列に接続された抵抗体（例
えば金属抵抗体）の抵抗値と、電位差を取り出す接続点
間に並列に接続された抵抗体（例えば金属抵抗体）の抵
抗値の組み合わせで決まる。また、この出力電圧には、
定電圧源とブリッジ回路との間に直列に接続された抵抗
体により負の温度特性が与えられる一方、電位差を取り
出す接続点間に並列に接続された抵抗体により正の温度
特性が与えられる。
源とブリッジ回路との間に直列に接続された抵抗体（例
えば金属抵抗体）の抵抗値と、電位差を取り出す接続点
間に並列に接続された抵抗体（例えば金属抵抗体）の抵
抗値の組み合わせで決まる。また、この出力電圧には、
定電圧源とブリッジ回路との間に直列に接続された抵抗
体により負の温度特性が与えられる一方、電位差を取り
出す接続点間に並列に接続された抵抗体により正の温度
特性が与えられる。
したがって、これらの抵抗体（金属抵抗体）の各抵抗
値を適当に選択して組み合わせることにより、出力電圧
の温度補償を行うことができる。この場合、温度補償を
行わせるための演算回路やサーミスタ等の温度検出素子
は必要でない。
値を適当に選択して組み合わせることにより、出力電圧
の温度補償を行うことができる。この場合、温度補償を
行わせるための演算回路やサーミスタ等の温度検出素子
は必要でない。
また、このような温度補償を行うための金属抵抗体の
各抵抗値の組み合わせは一つのみでないので、温度補償
が達成される組み合わせから適当なものを選択すること
により、出力電圧（スパン出力）を任意の所定値に調整
できる。
各抵抗値の組み合わせは一つのみでないので、温度補償
が達成される組み合わせから適当なものを選択すること
により、出力電圧（スパン出力）を任意の所定値に調整
できる。
（実施例） 第１図はこの発明の一実施例の回路図である。同図に
おいて、ホイートストンブリッジ１では、シリンコから
なる４つの歪み抵抗エレメント２〜５が、互いに直列な
２組が並列に接続され、接続点Ａが定電圧源に、これと
対向する接続点Ｃがアースに接続されている。同ブリッ
ジによれば、ブリッジが平衡している場合には、Ｂ点電
位とＤ点電位の間に電位差が生じないが、平衡が崩れる
と、Ｂ点とＤ点間に電位差を生じ、この電位差が歪み抵
抗エレメントに作用した圧力に応じたものとなる。
おいて、ホイートストンブリッジ１では、シリンコから
なる４つの歪み抵抗エレメント２〜５が、互いに直列な
２組が並列に接続され、接続点Ａが定電圧源に、これと
対向する接続点Ｃがアースに接続されている。同ブリッ
ジによれば、ブリッジが平衡している場合には、Ｂ点電
位とＤ点電位の間に電位差が生じないが、平衡が崩れる
と、Ｂ点とＤ点間に電位差を生じ、この電位差が歪み抵
抗エレメントに作用した圧力に応じたものとなる。
こうしたブリッジに対し、第１図のように接続点Ｂと
Ｄの間に抵抗素子６を、かつ接続点Ａと定電圧源との間
に抵抗素子７をそれぞれ接続する。ここに、両抵抗素子
6,7（抵抗値をそれぞれRh1,Rh2とする）はいずれも、シ
リコンからなる歪み抵抗エレメント２〜５と相違して、
抵抗温度係数の著しく小さな抵抗体から構成してある。
このような抵抗体にはたとえば一般の金属抵抗体があ
る。
Ｄの間に抵抗素子６を、かつ接続点Ａと定電圧源との間
に抵抗素子７をそれぞれ接続する。ここに、両抵抗素子
6,7（抵抗値をそれぞれRh1,Rh2とする）はいずれも、シ
リコンからなる歪み抵抗エレメント２〜５と相違して、
抵抗温度係数の著しく小さな抵抗体から構成してある。
このような抵抗体にはたとえば一般の金属抵抗体があ
る。
このように構成した場合の作用を説明する。
第２図で示したようにホイーストンブリッジに抵抗素
子６を接続した回路では、そのスパン出力が第３図に示
すように、温度に対して正の特性（温度上昇に応じて出
力が増加）を示す。これに対して、第５図で示したよう
にホイーストストンブリッジに抵抗素子７を接続した回
路では、そのスパン出力が第６図に示すようになり、第
３図と相違して温度に対して負の特性を示す。
子６を接続した回路では、そのスパン出力が第３図に示
すように、温度に対して正の特性（温度上昇に応じて出
力が増加）を示す。これに対して、第５図で示したよう
にホイーストストンブリッジに抵抗素子７を接続した回
路では、そのスパン出力が第６図に示すようになり、第
３図と相違して温度に対して負の特性を示す。
このため、ブリッジ回路自体が正の温度特性をもつ場
合には、第６図に示すもの、逆に負の温度特性をもつ場
合には、第３図に示すものを選択して、第５図または第
２図のようにブリッジ回路に接続すれば、そのスパン出
力の温度特性が水平になる。つまり、水平の温度特性に
なれば、温度が変化してもスパン出力が変動しないので
あるから、温度補償が行なわれることになる。
合には、第６図に示すもの、逆に負の温度特性をもつ場
合には、第３図に示すものを選択して、第５図または第
２図のようにブリッジ回路に接続すれば、そのスパン出
力の温度特性が水平になる。つまり、水平の温度特性に
なれば、温度が変化してもスパン出力が変動しないので
あるから、温度補償が行なわれることになる。
ただし、第１図の回路では第３図と第６図の特性を加
算した値が出力電圧となるので、その出力電圧の傾きを
零とするようなRh1とRh2を求める。
算した値が出力電圧となるので、その出力電圧の傾きを
零とするようなRh1とRh2を求める。
この場合、温度補償を行わせるのに演算回路が不要で
あることから簡易な構成となっている。しかもサーミス
タ等の温度検出素子を用いなくとも、一般の抵抗体を用
いて温度補償が精度良く行われるので、温度検出素子の
特性バラツキに留意する必要がなく、かつコスト的にも
有利である。
あることから簡易な構成となっている。しかもサーミス
タ等の温度検出素子を用いなくとも、一般の抵抗体を用
いて温度補償が精度良く行われるので、温度検出素子の
特性バラツキに留意する必要がなく、かつコスト的にも
有利である。
一方、第４図に第２図の回路での抵抗値Rh1と出力電
圧の関係を、これに対して第７図に第５図の回路での抵
抗値Rh2と出力電圧の関係をそれぞれ示すと、これらの
特性によれば、第１図の回路では抵抗素子6,7の接続に
より接続しない場合に比べて出力電圧が変化（低下）す
る。このため、これを利用すれば、出力電圧を任意に調
整することができる。
圧の関係を、これに対して第７図に第５図の回路での抵
抗値Rh2と出力電圧の関係をそれぞれ示すと、これらの
特性によれば、第１図の回路では抵抗素子6,7の接続に
より接続しない場合に比べて出力電圧が変化（低下）す
る。このため、これを利用すれば、出力電圧を任意に調
整することができる。
（発明の効果） 以上説明したように、この発明では、半導体歪み抵抗
エレメントを組み合わせたホイートストーンブリッジの
電圧源とブリッジ回路との間及びブリッジ回路の電位差
を取り出す接続点間のそれぞれに、適切に選択された組
み合わせの抵抗体を接続することにより、温度補正のた
めの演算回路や温度検出素子を用いずに出力電圧の温度
補償を行うことができる。また、このような温度補償を
行うと同時に、出力電圧のスパン出力を任意の所定値に
調整することができる。
エレメントを組み合わせたホイートストーンブリッジの
電圧源とブリッジ回路との間及びブリッジ回路の電位差
を取り出す接続点間のそれぞれに、適切に選択された組
み合わせの抵抗体を接続することにより、温度補正のた
めの演算回路や温度検出素子を用いずに出力電圧の温度
補償を行うことができる。また、このような温度補償を
行うと同時に、出力電圧のスパン出力を任意の所定値に
調整することができる。
第１図はこの発明の実施例の回路図、第２図は抵抗素子
６を接続した場合の回路図、第３図は第２図におけるス
パン出力の温度特性図、第４図は第２図における抵抗値
Rh1に対するセンサ出力の特性図、第５図は抵抗素子７
を接続した場合の回路図、第６図は第５図におけるスパ
ン出力の温度特性図、第７図は第５図における抵抗値Rh
2に対するセンサ出力の特性図である。 １……ホイーストストンブリッジ、２〜５……歪み抵抗
エレメント、6,7……抵抗素子。
６を接続した場合の回路図、第３図は第２図におけるス
パン出力の温度特性図、第４図は第２図における抵抗値
Rh1に対するセンサ出力の特性図、第５図は抵抗素子７
を接続した場合の回路図、第６図は第５図におけるスパ
ン出力の温度特性図、第７図は第５図における抵抗値Rh
2に対するセンサ出力の特性図である。 １……ホイーストストンブリッジ、２〜５……歪み抵抗
エレメント、6,7……抵抗素子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水野 直樹 神奈川県相模原市麻溝台1805番地１ カ ヤバ工業株式会社相模工場内 (56)参考文献 特開 昭61−22223（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−36059（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】２つの直列な半導体歪み抵抗エレメントを
２組並列に接続して構成したブリッジ回路と、そのブリ
ッジ回路に一定の電圧を作用させる電圧源とを備え、前
記両直列接続点間の電位差をセンサ出力として取り出す
ようにした圧力センサにおいて、前記電圧源とブリッジ
回路との間およびブリッジ回路の電位差を取り出す接続
点間の両方に、前記半導体歪み抵抗エレメントと比べて
抵抗温度係数の著しく小さな抵抗体を接続することによ
り、出力電圧の温度補償をするとともに、出力電圧のス
パン出力を調整可能としたことを特徴とする圧力セン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1020546A JP3041829B2 (ja) | 1989-01-30 | 1989-01-30 | 圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1020546A JP3041829B2 (ja) | 1989-01-30 | 1989-01-30 | 圧力センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02201135A JPH02201135A (ja) | 1990-08-09 |
| JP3041829B2 true JP3041829B2 (ja) | 2000-05-15 |
Family
ID=12030154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1020546A Expired - Fee Related JP3041829B2 (ja) | 1989-01-30 | 1989-01-30 | 圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3041829B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9784632B2 (en) | 2013-09-30 | 2017-10-10 | Denso Corporation | Sensor signal detection device |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6122223A (ja) * | 1984-07-10 | 1986-01-30 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 歪センサ |
| JPS6336059U (ja) * | 1986-08-26 | 1988-03-08 |
-
1989
- 1989-01-30 JP JP1020546A patent/JP3041829B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9784632B2 (en) | 2013-09-30 | 2017-10-10 | Denso Corporation | Sensor signal detection device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02201135A (ja) | 1990-08-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |