JP3188669B2 - 電気計測回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工業計測用の歪ゲ
ージをブリッジ回路に組み込んで用いた加速度計、荷重
計等のセンサからの出力を増幅して外部へ出力すると
き、該センサ出力を増幅する直流増幅回路の出力を規定
値に保持するための自動補正回路を有する電気計測回路
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ブリッジ回路に組み込んだセンサ回路か
らの出力を平衡状態に保持し、該センサ回路の出力を直
流増幅回路により増幅し出力する出力電圧をダイナミッ
クレンジ内の規定値として外部の端子へ送出するため、
従来は、人が出力電力を電圧計で見ながら手動調整して
いた。図４は従来のセンサ出力の電気計測回路である。
図４において、Ｖｉｎ端子は外部より電気計測回路に電
源供給する外部直流電源入力端子、Ａ３は該Ｖｉｎ端子
からの電源供給により電気計測回路へ安定した直流電源
を供給する直流安定化電源、Ｓ１はホイートストーンブ
リッジ回路（以下、ブリッジ回路という）で構成される
可変抵抗素子である歪ゲージＧ１〜Ｇ４からなるセンサ
回路（以下、センサという）、Ｓ４は該センサＳ１の出
力を増幅する第１のアンプＡ１（以下、アンプＡ１とい
う）と第２のアンプＡ２（以下、アンプＡ２という）及
び該アンプＡ１とＡ２との利得を設定するＲ１〜Ｒ３，
Ｒ５の固定抵抗からなる直流増幅回路、Ｖｏｕｔ端子は
該直流増幅回路の出力を外部へ送出する外部出力端子、
ＶＲとＲ７は上記センサＳ１の上記ブリッジ回路におけ
る平衡状態のアンバランスを補正する抵抗でＶＲが３極
可変抵抗器でＲ７が固定抵抗である。

【０００３】上記図４の回路構成において、電源入力
時、センサＳ１の出力を増幅する直流増幅回路の出力電
圧は無入力状態からシフトし出力されるので、外部で計
測するＶｏｕｔ端子への出力が該直流増幅回路出力のダ
イナミックレンジ内の希望する規定値（希望値）となる
ように３極可変抵抗器ＶＲを、電圧計を見ながら手動で
調整していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のセンサ出力
の電気計測回路では、該センサ回路からの出力の補正を
手動調整で行っていたために、計測回路では、簡単では
あるが人手による可変抵抗の調整という最も時間の要す
る方法のため、該計測回路を大量に生産する調整方法と
しては不向きであった。本発明は、これらの問題を解決
するために提案するもので、直流増幅回路からの出力電
圧をダイナミックレンジ内の規定値（希望値）にするた
め従来は上記センサ回路からの出力を直流増幅回路で増
幅し、該増幅回路から外部へ出力される出力電圧を電圧
計で見ながら手動調整していたものを、該直流増幅回路
のシフトする出力電圧が自動的にダイナミックレンジの
規定値に保持するように補正する電気計測回路を提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１では、ブリッジ回路で構成するセンサ回路
からの出力信号を複数のアンプ回路からなる直流増幅回
路で増幅し、該増幅した出力電圧を外部出力端子へ出力
する電気計測回路において、電源投入により、上記セン
サ回路からの出力信号を増幅する直流増幅回路の出力電
圧が規定値にないときは、該直流増幅回路の出力電圧と
予め設定の規定値となる基準電圧とを比較するコンパレ
ータ回路と、抵抗とコンデンサとの積分回路による入力
信号が設定レベルを越えたときにハイ信号を出力するシ
ュミットノンインバータ回路と、該シュミットノンイン
バータ回路のハイ信号が立ち上がるまでの間はハイ信号
を出力し、該シュミットノンインバータ回路からハイ信
号が出力されたときはハイ信号からロー信号となる第２
のスリーステートバスバッファ回路と、該第２のスリー
ステートバスバッファ回路からのハイ信号が印加され時
定数回路を形成する並列接続となる抵抗とコンデンサ回
路からのハイ信号の印加時ハイインピーダンスの出力と
なる第１のスリーステートバスバッファ回路と、該第１
のスリーステートバスバッファ回路のハイインピーダン
ス出力により抵抗とコンデンサからなる発振回路を形成
し発振パルスの信号を出力するシュミットインバータ回
路と、上記シュミットノンインバータ回路の出力がロー
信号のとき、上記コンパレータ回路で比較する上記直流
増幅回路の出力電圧が上記基準電圧より低い電位のとき
は、該コンパレータ回路より出力するロー信号により、
上記シュミットインバータ回路の発振パルスのパルス立
ち下がりでカウントダウンの制御をし、抵抗アレーを１
ステップづつシフトダウンし、上記コンパレータ回路で
比較する上記直流増幅回路の出力電圧が上記基準電圧よ
り高い電位のときは、該コンパレータ回路より出力する
ハイ信号により該発振パルスのパルス立ち下がりでカウ
ントアップの制御をし抵抗アレーを１ステップづつシフ
トアップする上記シフトダウン／シフトアップのシフト
制御やシフト位置の保持制御を行う制御部、及び該制御
部の制御によりシフト動作し、上記センサ回路の出力信
号を補正する可変抵抗の働きを有するシフトし選択され
た位置の抵抗値を出力するマルチプレクサ部や該マルチ
プレクサ部のシフト動作により選択される複数の抵抗値
を有し両端が上記センサ回路の出力端子へ接続される抵
抗アレー部、及び該抵抗アレー部のシフトし選択された
位置の情報を該マルチプレクサ部を介し上記制御部の制
御により保持する不揮発性メモリ部からなる不揮発性ト
リマポテンショメータ回路とにより、自動的に上記直流
増幅回路の出力電圧が平衡状態の規定値となる動作を
し、該規定値は電源再投入したときも保持される電気計
測回路としている。

【０００６】また、請求項２では、請求項１に記載の電
気計測回路において、シュミットノンインバータ回路に
入力する積分された入力信号を生起する抵抗とコンデン
サの内、コンデンサを取り外し、該シュミットノンイン
バータ回路へロー信号を入力することにより自動的に上
記直流増幅回路の出力電圧が平衡状態の規定値となる動
作をスタートするようにした再起動トリガ用外部端子を
有する電気計測回路であることを特徴としている。

【０００７】また、請求項３では、請求項１に記載の電
気計測回路において、上記抵抗アレー部の両端を上記セ
ンサ回路の出力端子に接続し、該センサ回路の出力信号
を補正する働きをする上記シフトし選択された該抵抗ア
レー部の抵抗値をマルチプレクサ部より出力する、上記
不揮発性トリマポテンショメータ回路に代えて、該抵抗
アレー部の両端を直流電源が入力される上記ブリッジ回
路入力の両端にそれぞれ接続し、上記シフトし選択され
た該抵抗アレー部の抵抗値による電位を該マルチプレク
サ部より出力する該不揮発性トリマポテンショメータ回
路からの出力を上記直流増幅回路のアンプ回路へ電圧印
加とし、自動的に該直流増幅回路の出力電圧が規定値と
なるようにし、該規定値は電源再投入したときも保持さ
れる電気計測回路であることを特徴としている。

【０００８】また、請求項４では、請求項３に記載の電
気計測回路に加えて、上記直流増幅回路の出力電圧と予
め設定の基準電圧とを比較するコンパレータ回路の基準
電圧を変更し、該直流増幅回路の出力電圧を任意の希望
値にできる設定変更手段を有する基準電圧外部設定用端
子を、上記基準電圧設定の位置に接続した電気計測回路
であることを特徴としている。

【０００９】また、請求項５では、請求項１に記載の電
気計測回路において、上記直流増幅回路の複数アンプ回
路のそれぞれの利得設定回路の抵抗素子に感温素子を使
用し、上記センサ回路の温度による感度変化や該直流増
幅回路の温度による利得変化を補正するようにした電気
計測回路であることを特徴としている。

【００１０】さらに、請求項６では請求項１及び請求項
３に記載の電気計測回路において、上記ブリッジ回路の
一辺が抵抗と並列接続となる外部チェック端子を具備
し、該外部チェック端子による予め認識する該抵抗挿入
分の値だけ上記直流増幅回路の出力が変化することによ
り、上記外部出力端子へ出力する出力電圧の補正や電気
計測回路全体の動作状態をチェックできるようにした電
気計測回路であることを特徴としている。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１実施形態を
示す電気計測回路の回路図で、図２は、本発明の第２の
実施形態を示す電気計測回路の回路図で、図３は、本発
明の第１及び第２の実施形態におけるタイムチャートで
ある。

【００１２】図１では、センサＳ１の出力を直流増幅回
路で増幅し出力する出力電圧をダイナミックレンジ内に
おける規定値として外部出力端子へ送出するために補正
する、上記図４に示す３極可変抵抗器ＶＲの代わりに、
後記する不揮発性トリマポテンショメータ回路Ｓ２のマ
ルチプレクサ部からの出力を接続し、図４で示す電気計
測回路での人による調整を自動調整化したもので、図１
におけるセンサＳ１、外部直流電源入力端子であるＶｉ
ｎ端子、該Ｖｉｎ端子から電源供給される直流安定化電
源Ａ３、外部出力端子であるＶｏｕｔ端子関係は、上記
図４での説明と同様であり、直流増幅回路Ｓ０は、後記
で説明するサーミスタＲ４，Ｒ６以外、上記図４での直
流増幅回路Ｓ４の説明と同様であるのでそれぞれ省略す
る。

【００１３】また、図１及び図２の説明でロー信号はマ
イナス電位（−又はＧＲＤ）であり、ハイ信号はプラス
電位（＋）である。

【００１４】図１において、ＣＨＫ端子はセンサＳ１の
出力を直流増幅回路Ｓ０で増幅し外部出力端子へ出力す
る出力電圧の補正や電気計測回路全体の動作状態を外部
出力端子Ｖｏｕｔでチェックするため直流増幅回路Ｓ０
のアンプＡ１（後記する図２の場合は直流増幅回路Ｓ３
のアンプＡ１０）へ、四辺からなる上記ブリッジ回路の
一辺と並列接続となる抵抗が接続され、該抵抗の抵抗値
分だけ該直流増幅回路Ｓ０の出力が変化することを予め
認識する該抵抗へロー信号を印加する外部チェック端
子、ＢＡＬ端子はセンサＳ１から出力する出力信号を上
記直流増幅回路Ｓ０で増幅し、該直流増幅回路Ｓ０から
出力する出力電圧がダイナミックレンジの規定値になる
ように外部より設定するため、後記するシュミットノン
インバータ回路Ａ８に入力する積分された入力電圧を生
起する抵抗とコンデンサの内、抵抗と接続するコンデン
サを取り外し、その取り外したコンデンサに代わり、該
シュミットノンインバータ回路の入力信号となる抵抗と
接続する所へ外部よりロー信号を印加する再起動トリガ
用外部端子、Ｓ２はセンサＳ１の出力による直流増幅回
路Ｓ０の出力がダイナミックレンジ内の規定値から外れ
ているアンバランスを後記するコンパレータ回路Ａ４が
検知したときに、該センサＳ１の出力による該増幅回路
の出力を上記規定値となるバランス状態に補正し、その
バランス状態が入力電源を切り、電源再投入時も保持さ
れる動作を行う制御部とマルチプレクサ部と抵抗アレー
部と不揮発性メモリ部からなる不揮発性トリマポテンシ
ョメータ回路で、該不揮発性ポテンショメータ回路Ｓ２
において、Ｓ２０はＣＳ端子がロー信号の入力状態にお
いて、Ｕ／Ｄ端子へ入力される後記するコンパレータ回
路Ａ４の出力信号がロー信号のときは、ＩＮＣ端子へ入
力される発振パルス毎のパルス立ち下がりでカウントダ
ウンの制御をし、上記マルチプレクサ部を介し抵抗アレ
ーを１ステップづつシフトダウンし、上記Ｕ／Ｄ端子へ
入力される該コンパレータ回路Ａ４の出力信号がハイ信
号のときは、該ＩＮＣ端子へ入力される発振パルス毎の
パルス立ち下がりで該抵抗アレーを１ステップづつシフ
トアップする上記シフトダウン／シフトアップのシフト
制御や外部直流電源入力を切り、電源再投入したとき
も、上記それぞれのシフトした位置の保持制御を行う制
御部で、Ｓ２１は上記制御部Ｓ２０の制御により抵抗ア
レーの位置をシフトダウン又はシフトアップの制御を
し、Ｗ端子より該抵抗アレーのシフトし選択した位置に
よる抵抗値を出力するマルチプレクサ部で、Ｓ２２は上
記抵抗アレーのシフトし選択した位置の情報を入力電源
を切り、電源再投入したときも上記制御部Ｓ２０の制御
により保持している不揮発性メモリ部で、Ｐ０〜Ｐ９９
は上記マルチプレクサ部Ｓ２２を介し上記制御部Ｓ２０
の制御によりシフトし選択される複数の抵抗値からな
り、抵抗値が最小となるＬ端子と抵抗値が最大となるＨ
端子を有する抵抗アレー、Ａ４は直流増幅回路Ｓ０から
の出力電圧と予め設定の基準電圧とを比較するコンパレ
ータ回路、Ａ５はハイインピーダンス入力信号の印加と
抵抗及びコンデンサとにより発振し、発振パルスを出力
するシュミットインバータ回路、Ａ６は並列接続の抵抗
とコンデンサとの時定数回路による入力信号が制御端子
へ印加されたときにハイインピーダンス出力となる第１
のスリーステートバスバッファ回路、Ａ７は電源投入に
よりハイ信号を出力し、規定時間後制御端子へ入力信号
が印加されたときに該出力信号がロー信号となる第２の
スリーステートバスバッファ回路、Ａ８は電源投入によ
り、抵抗とコンデンサとの積分回路により入力するハイ
信号がしきい値設定レベルを越えたときにハイ信号を出
力するシュミットノンインバータ回路、Ｒ４とＲ６は上
記センサＳ１の温度による感度変化や上記直流増幅回路
Ｓ０の温度による利得変化をそれぞれ補正する感温素子
であるサーミスタ、Ｒ７は上記不揮発性トリマポテンシ
ョメータ回路Ｓ２により設定される抵抗アレーのシフト
し選択された位置の抵抗値と共に上記ブリッジ回路へ接
続され、上記直流増幅回路の出力をダイナミックレンジ
内の規定値にするため上記センサＳ１の出力を補正する
固定抵抗、Ｒ８は上記直流回路Ｓ０のアンプＡ１（後記
する図２のときは直流増幅回路Ｓ３のアンプＡ１０）の
入力へ接続され、上記ＣＨＫ端子から入力されるロー信
号により抵抗値分の値だけ該直流増幅回路Ｓ０の出力が
変化する四辺からなる上記ブリッジ回路の一辺と並列接
続となる固定抵抗、Ｒ９とＲ１０は基準電圧設定用の固
定抵抗、Ｅｒは上記固定抵抗Ｒ９とＲ１０とにより設定
される基準電圧、Ｒ１１とＣ１は上記のスリーステート
バスバッファ回路Ａ６のハイインピーダンス出力により
発振回路を形成する固定抵抗コンデンサ、Ｒ１２及びＲ
１３とＣ２は上記第２のスリーステートバスバッファ回
路Ａ７の出力パルスの時定数回路を形成するＲ１２，Ｒ
１３が固定抵抗でＣ２がコンデンサ、Ｒ１４とＣ３はＶ
ｉｎ端子からの外部直流電源入力により上記シュミット
ノンインバータ回路Ａ８の入力信号が積分された信号と
なる積分回路を形成するＲ１４が固定抵抗でＣ３コンデ
ンサである。

【００１５】また、上記直流増幅回路Ｓ０のサーミスタ
Ｒ４は上記センサＳ１の感度や該直流増幅回路Ｓ０のア
ンプＡ１，Ａ２の利得がマイナスの温度係数を持つ時に
挿入し、サーミスタＲ６はプラスの温度係数を持つ時に
挿入する。

【００１６】つぎに、図１の動作について図３を参照し
説明する。

【００１７】直流電源入力端子であるＶｉｎ端子に直流
電源が入力（以下、入力電源という）されると、直流安
定化電源Ａ３を含む電気計測回路が電源供給状態とな
り、センサＳ１からの出力は直流増幅回路Ｓ０により増
幅され、該増幅された出力は外部出力端子であるＶｏｕ
ｔ端子より外部へ送出される。また、入力電源によるハ
イ信号は固定抵抗Ｒ１４とコンデンサＣ３との積分回路
により徐々に電位が上昇し、入力信号Ｅ１としてシュミ
ットノンインバータ回路Ａ８に入力印加され、規定時間
経過により該シュミットノンインバータ回路Ａ８のしき
い値を越えると該シュミットノンインバータ回路Ａ８は
ハイ信号Ｅ２を出力する。同様に、入力電源は第２のス
リーステートバスバッファ回路Ａ７にも入力印加され、
上記シュミットノンインバータ回路Ａ８の出力信号が立
ち上がり該第２のスリーステートバスバッファ回路Ａ７
の制御端子に印加される迄の間、該第２のスリーステー
トバスバッファ回路Ａ７から出力の出力信号Ｅ３により
固定抵抗Ｒ１３とコンデンサＣ２との並列接続される時
定数回路によるハイ信号Ｅ４が第１のスリーステートバ
スバッファ回路Ａ６の制御端子へ印加され、第１のスリ
ーステートバスバッファ回路Ａ６は該時定数回路による
ハイ信号Ｅ４が該制御端子へ印加しアクティブ状態が非
アクティブ状態となる間、出力信号Ｅ５がハイインピー
ダンスとなり固定抵抗Ｒ１１とコンデンサＣ１からなる
発振回路を形成し、該シュミットインバータ回路Ａ５を
使った発信回路からは発振パルス信号Ｅ６が送出され、
該発振パルス信号Ｅ６は不揮発性トリマポテンショメー
タ回路Ｓ２の制御部Ｓ２０のＩＮＣ端子へ印加される。
一方、センサＳ１からの出力は直流増幅回路Ｓ０で増幅
し、該直流増幅回路Ｓ０の出力は上記Ｖｏｕｔ端子へ送
出されるので外部で計測することが可能となる。また、
該直流増幅回路Ｓ０の出力電圧はコンパレータ回路Ａ４
の一方の入力部へ印加され、他方の入力部へは上記直流
安定化電源Ａ３からの直流出力電圧による固定抵抗Ｒ９
とＲ１０により予め設定された基準電圧Ｅｒが印加さ
れ、該コンパレータ回路Ａ４では該直流増幅回路Ｓ０の
出力と基準電圧Ｅｒとの双方の電圧を比較し、該直流増
幅回路Ｓ０の出力が基準電圧Ｅｒより高い電位のとき、
該コンパレータ回路Ａ４の出力はハイ信号Ｅ７を出力
し、逆に該直流増幅回路Ｓ０の出力が基準電圧Ｅｒより
低い電位のときは、該コンパレータ回路Ａ４の出力はロ
ー信号Ｅ７を出力する。ここで、上記基準電圧Ｅｒは上
記直流増幅回路Ｓ０から出力する出力電圧のダイナミッ
クレンジ内の規定値となる。

【００１８】例えば、上記シュミットノンインバータ回
路Ａ８の出力が上記不揮発性トリマポテンショメータ回
路Ｓ２の制御部Ｓ２０のＣＳ端子へロー信号Ｅ２を印加
時、上記コンパレータ回路Ａ４がハイ信号Ｅ７を出力し
たときは、このハイ信号Ｅ７が上記不揮発性トリマポテ
ンショメータ回路Ｓ２の制御部Ｓ２０のＵ／Ｄ端子に印
加され、上記第１のスリーステートバスバッファ回路Ａ
６がアクティブとなりハイインピーダンス出力がロー信
号の出力となるまでの発信回路を形成している間、該制
御部Ｓ２０は上記シュミットインバータ回路Ａ５の出力
する発信パルス信号のパルス立ち下がり毎に上記マルチ
プレクサ部Ｓ２１に対し上記抵抗アレーＰ０〜Ｐ９９の
抵抗位置を選択するシフトアップを１ステップづつ行う
シフト制御を行い、上記センサ回路Ｓ１の出力端子の一
方へ接続するＬ端子と該出力端子のもう一方へ接続する
Ｈ端子との両端子と該マルチプレクサ部Ｓ２１による該
抵抗アレーＰ０〜Ｐ９９のシフトし選択した位置による
Ｗ端子より出力の抵抗値と上記固定抵抗Ｒ７とによる可
変抵抗の働きにより、上記センサＳ１の出力による該直
流増幅回路Ｓ０の出力が上記基準電圧Ｅｒと同じになる
ように補正する。上記直流増幅回路Ｓ０の出力がダイナ
ミックレンジの規定値となるバランス状態への出力補正
は、上記の説明による該直流増幅回路Ｓ０の出力電圧と
上記基準電圧Ｅｒとが同一となるまで、直流増幅回路Ｓ
０−コンパレータ回路Ａ４とシュミットインバータ回路
Ａ５−不揮発性トリマポテンショメータ回路Ｓ２によ
り、上記第２のスリーステートバスバッファ回路Ａ７の
出力信号Ｅ３を印加する固定抵抗Ｒ１３とコンデンサＣ
２の並列接続からなる時定数回路の出力信号Ｅ４がハイ
信号からロー信号になり、第１のスリーステートバスバ
ッファ回路Ａ６の出力信号Ｅ５がロー信号となりシュミ
ットノンインバータ回路Ａ５の発信が止まりハイ信号と
なるまで繰り返し行われ、該第２のスリーステートバス
バッファ回路Ａ７の出力Ｅ３は、上記シュミットノンイ
ンバータ回路Ａ８への入力信号Ｅ１が該シュミットノン
インバータ回路Ａ８へのしきい値設定レベルとなり出力
がハイ信号Ｅ２を送出するとハイ信号がロー信号に変わ
る。上記シュミットノンインバータ回路Ａ８の出力Ｅ２
はハイ信号となるので、該シュミットノンインバータ回
路Ａ８の出力Ｅ２がハイ信号の時点で上記不揮発性トリ
マポテンショメータ回路Ｓ２での選択したシフト位置の
情報が上記不揮発性メモリ部Ｓ２２へ保持され、以降の
センサＳ１の出力による直流増幅回路Ｓ０の出力は、上
記保持された抵抗アレーＰ０〜Ｐ９９の選択した抵抗値
による出力電圧のバランス動作後の規定値を中心とした
動作をする。また、入力電源を切り再度電源を入力して
も上記直流増幅回路Ｓ０の出力電圧と基準電圧Ｅｒとは
同一となっている状態を上記不揮発性トリマポテンショ
メータ回路Ｓ２の不揮発性メモリ部Ｓ２２が上記抵抗ア
レーＰ０〜Ｐ９９のシフトし選択した位置の情報を保持
しており、上記マルチプレクサ部Ｓ２１のＷ端子を介し
その保持位置の抵抗値を上記センサＳ１の出力補正用の
固定抵抗Ｒ７へ送出するので上記直流増幅回路Ｓ０から
はバランス状態の出力が保たれる。

【００１９】図２では、上記図１で説明の抵抗アレー部
の両端（Ｌ端子及びＨ端子）をセンサ回路Ｓ１の出力端
子に接続し、該センサ回路Ｓ１の出力信号を補正する働
きをするシフトし選択された該抵抗アレー部の抵抗値を
マルチプレクサ部Ｓ２１より該センサ回路Ｓ１へ出力す
る上記不揮発性トリマポテンショメータ回路Ｓ２に代え
て、該抵抗アレー部の両端を直流電源が入力される上記
ブリッジ回路（センサ回路Ｓ１）にそれぞれ接続し、上
記シフトし選択された該抵抗アレー部の抵抗値による電
位を該マルチプレクサ部Ｓ２１より出力する不揮発性ト
リマポテンショメータ回路Ｓ２とし、該マルチプレクサ
部Ｓ２１からの出力を後記するバッファアンプ回路Ａ９
と抵抗Ｒ２１を介し直流増幅回路Ｓ３のアンプＡ１２へ
電圧印加とし、自動的に該直流増幅回路Ｓ３の出力電圧
が規定値となるようにし、該規定値は電源再投入したと
きも保持されるようにしたもので、図２における後記す
る直流増幅回路Ｓ３、不揮発性トリマポテンショメータ
回路Ｓ２の出力方法、バッファアンプ回路Ａ９、固定抵
抗Ｒ２１、外部より上記基準電圧Ｅｒを設定変更するＲ
ＥＣ端子以外は、上記図１の説明と同様であり省略す
る。

【００２０】図２において、Ｓ３は図１で示す直流増幅
回路Ｓ０の回路構成を一部変更し、上記センサＳ１の出
力を増幅する第１のアンプＡ１０（以下、アンプＡ１０
という）と、第２のアンプＡ１１（以下、アンプＡ１１
という）と、最終段のアンプとなる第３のアンプＡ１２
（以下、アンプＡ１２という）及び該アンプＡ１０〜Ａ
１２の利得を設定するＲ１５〜Ｒ２０の固定抵抗からな
る直流増幅回路、ＲＥＧ端子は上記直流増幅回路Ｓ３の
出力電圧と予め設定の上記基準電圧Ｅｒとを比較するコ
ンパレータ回路Ａ４において該基準電圧Ｅｒを変更し電
源投入時にＶｏｕｔ端子へ送出する該直流増幅回路Ｓ３
の出力電圧を任意の希望値に設定変更するため、基準電
圧印加の位置へ、該直流増幅回路Ｓ３の出力変化分を予
め認識する例えば固定抵抗を介するロー信号を供給する
基準電圧外部設定用端子、Ａ９は後記するマルチプレク
サ部Ｓ２１の出力を、上記不揮発性トリマポテンショメ
ータ回路Ｓ２のＷ端子より後記する固定抵抗Ｒ２１を介
し上記直流増幅回路Ｓ３のアンプＡ１２へ送出し、該ア
ンプＡ１２の入力が電圧印加となるバッファアンプ回
路、Ｒ２１は上記バッファアンプ回路Ａ９の出力を上記
アンプＡ１２へ電圧印加する固定抵抗である。また、上
記不揮発性トリマポテンショメータ回路Ｓ２の制御する
働きは図１の説明と同様であるが、抵抗アレーＰ０〜Ｐ
９９のＬ端子は上記直流安定化電源Ａ３出力のプラス電
位が入力される上記センサ回路Ｓ１の一方の端子に、Ｈ
端子はマイナス電位が入力されるセンサ回路Ｓ１の他方
の端子にそれぞれ接続され、その出力方法は該不揮発性
トリマポテンショメータ回路Ｓ２における、抵抗アレー
Ｐ０〜Ｐ９９のＬ端子とＨ端子との両端子でのマルチプ
レクサ部Ｓ２１のシフトし選択された位置の抵抗値によ
る電位を該マルチプレクサ部Ｓ２１のＷ端子より出力
し、上記バッファアンプ回路Ａ９と固定抵抗Ｒ２１を介
して上記アンプＡ１２へ入力印加され、上記センサＳ１
の出力による上記直流増幅回路Ｓ３の出力がダイナミッ
クレンジの規定値又は希望値となるバランス状態に補正
される。該直流増幅回路Ｓ３の出力がダイナミックレン
ジ規定値又は希望値となるバランス状態への出力補正
は、該直流増幅回路Ｓ３の出力電圧と上記基準電圧Ｅｒ
とが同一となるまで、直流増幅回路Ｓ３−コンパレータ
回路Ａ４とシュミットインバータ回路Ａ５−不揮発性ト
リマポテンショメータ回路Ｓ２により、図１で説明する
第１のスリーステートバスバッファ回路Ａ６の出力Ｅ５
がロー信号となり該シュミットインバータ回路Ａ５の発
振が止まりハイ信号となるまで繰り返し行われ、上記直
流増幅回路Ｓ３の出力がダイナミックレンジ内の規定値
又は希望値となるバランス状態への出力補正方法が、図
１でのセンサＳ１のブリッジ回路へ接続する補正用の可
変する抵抗値に代えて上記直流増幅回路Ｓ３のアンプＡ
１２へ入力印加する電位の変化としたもので、上記以外
の動作の説明は図１の説明と同様であり省略するが上記
基準電圧Ｅｒは該直流増幅回路Ｓ３から出力する出力電
圧のダイナミックレンジ内の規定値又は希望値となる。
また、上記図１及び図２では入力電源が印加入力する毎
に上記シュミットノンインバータ回路Ａ８に入力する入
力電圧Ｅ１のロー信号により電気計測回路の制御が開始
され、不揮発性トリマポテンショメータ回路Ｓ２からの
出力により上記直流増幅回路Ｓ０，Ｓ３から出力するダ
イナミックレンジの規定値又は希望値となるバランス動
作を自動的に繰り返すが、上記図１で説明するようにコ
ンデンサＣ３を除去すると入力電圧のＯＮ／ＯＦＦでは
該直流増幅回路Ｓ０，Ｓ３から出力するダイナミックレ
ンジ内の規定値又は希望値となる自動バランス動作をせ
ず、その除去したところに接続される上記ＢＡＬ端子へ
所定時間のロー信号を印加し又は解放状態にすれば、電
源入力時には再度上記の直流増幅回路Ｓ０，Ｓ３から出
力するダイナミックレンジ内の規定値又は希望値となる
バランス動作を行うことができる。上記シュミットイン
バータ回路Ａ５による発振周波数を１ｋＨｚとすれば、
不揮発性トリマポテンショメータＳ２のＰ０〜Ｐ９９の
抵抗アレーを全部選択するのには１００ｍｓｅｃかか
り、上記バランス動作はこれ以下で達成できることにな
る。

【００２１】実際にはτ１＝Ｃ３×Ｒ１４、τ２＝Ｃ２
×Ｒ１２とすればτ１＞τ２＞１００ｍｓｅｃを満足す
るようにτ１とτ２を決めればよい。通常、τ１＝１ｓ
ｅｃ、τ２＝０．３ｓｅｃ程度とする。ここで、τ１と
τ２は上記出力時間、Ｃ２とＣ３は上記コンデンサ、Ｒ
１２とＲ１４は上記固定抵抗である。

【００２２】上記ＢＡＬ端子へロー信号を入力し上記バ
ランス動作をさせるときは、上記不揮発性メモリ部Ｓ２
２の上記マルチプレクサ部Ｓ２１を介して上記抵抗アレ
ーＰ０〜Ｐ９９をシフトし選択された位置の情報を保守
する時間だけ上記τ１に足す必要があるが、この時間は
１０ｍｓｅｃ程度なのでほとんど無視できる。さらに高
速のバランス動作が必要なときは、上記シュミットイン
バータＡ５による発振周波数を５ｋＨｚにすれば、τ１
とτ２もそれぞれ５倍速くできるから０．２ｓｅｃ程度
でバランス状態となり、上記抵抗アレーＰ０〜Ｐ９９の
選択された位置の情報は入力電源の入／切に無関係で保
持される。

【００２３】従って、センサＳ１出力の増幅した出力電
圧を、予め設定の一定な出力電圧としてＶｏｕｔ端子へ
送出する上記に説明の自動式電気計測回路では、従来の
手動式の電気計測回路に比べ極めて速く出力できる。

【００２４】

【発明の効果】本発明は、以上説明したようにブリッジ
回路で構成するセンサ回路からの出力を増幅する直流増
幅回路の出力電圧がダイナミックレンジの内規定値又は
希望値となるバランス調整を、該ブリッジ回路への可変
する抵抗による補正又はセンサ回路の出力を増幅する直
流増幅回路のアンプ回路への電圧印加による補正により
自動的に補正し、上記直流増幅回路の出力電圧がダイナ
ミックレンジ内の規定値又は希望値となるバランス状態
としての出力を、Ｖｏｕｔ端子を介し外部へ出力するよ
うにしたもので、入力電源ＯＦＦ後、電源再投入したと
きも前回補正した該センサ回路からの出力に対する補正
すべき情報を保持しており、入力電源ＯＮ時と同時に、
自動的に上記センサ回路の出力を増幅する直流増幅回路
の出力がダイナミックレンジ内の規定値又は希望値とな
るバランス状態の出力が得られ、また、入力電源のＯＮ
／ＯＦＦによらないで、ＢＡＬ端子を介して外部からロ
ー信号を一定時間入力することによりセンサ回路からの
出力を増幅する直流増幅回路の出力のバランス状態への
調整ができるため、センサ回路出力の初期平衡状態の補
正用に使用でき、この機能をセンサ回路に組み込んでお
けばセンサ回路のトリミングによるバランス調整が不要
となる。

【００２５】また、センサ回路の出力を直流増幅回路で
増幅した出力電圧と予め設定の基準電圧とをコンパレー
タ回路で比較し、補正した規定値又は希望値となるバラ
ンス状態の直流増幅回路からの出力を外部出力端子であ
るＶｏｕｔ端子へ送出するが、基準電圧外部設定用端子
であるＲＥＧ端子を介して外部から予め認識し補正する
値となるロー信号を印加し、該基準電圧を変更できるの
で、該Ｖｏｕｔ端子への出力値も任意の希望値に変えら
れ、さらに、直流増幅回路の利得設定回路にサーミスタ
を使用しているので、センサ回路の温度による感度変化
や該直流増幅回路の温度による利得変化が補正され、ま
た、該直流増幅回路のアンプ回路へ外部チェック端子で
あるＣＨＫ端子を介し外部からロー信号を入力すると、
外部出力端子であるＶｏｕｔ端子において直流増幅回路
から出力する出力電圧の補正状態や電気計測回路全体の
動作状態がチェックでき、従って、この自動電気計測回
路では、センサ回路の出力を増幅する直流増幅回路のア
ンバランス状態の出力を短時間で規定値又は希望値に補
正でき、その規定値又は希望値となる基準電圧の設定変
更等も容易で多大な効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す電気計測回路の
回路図。

【図２】本発明の第２の実施形態を示す電気計測回路の
回路図。

【図３】本発明の第１及び第２の実施形態におけるタイ
ムチャート。

【図４】従来のセンサ出力の電気計測回路。

【符号の説明】

Ｓ０，Ｓ３…直流増幅回路 Ａ１，Ａ１０…第１のアンプ回路 Ａ２，Ａ１１…第２のアンプ回路 Ａ１２…第３のアンプ回路 Ａ３…直流安定化電源 Ｓ１…センサ回路 Ｇ１〜Ｇ４…歪ゲージ Ｓ２…不揮発性トリマポテンショメータ回路 Ｓ２０…制御部 Ｓ２１…マルチプレクサ部 Ｓ２２…不揮発性メモリ部 Ｐ０〜Ｐ９９…抵抗アレーの抵抗 Ａ４…コンパレータ回路 Ａ５…シュミットインバータ回路 Ａ６…第１のスリーステートバスバッファ回路 Ａ７…第２のスリーステートバスバッファ回路 Ａ８…シュミットノンインバータ回路 Ａ９…バッファアンプ回路 ＶＲ…３極可変抵抗器 Ｒ１〜Ｒ３，Ｒ５，Ｒ７〜Ｒ２１…固定抵抗 Ｃ１〜Ｃ３…コンデンサ Ｒ４，Ｒ６…サーミスタ Ｖｉｎ端子…外部直流電源入力端子 Ｖｏｕｔ端子…外部出力端子 ＣＨＫ端子…外部チェック端子 ＢＡＬ端子…再起動トリガ用外部端子 ＲＥＧ端子…基準電圧外部設定用端子 Ｅｒ…基準電圧 Ｅｌ…シュミットインバータ回路Ａ８の入力信号 Ｅ２…シュミットインバータ回路Ａ８の出力信号 Ｅ３…第２のスリーステートバスバッファ回路Ａ７の出
力信号 Ｅ４…第１のスリーステートバスバッファ回路Ａ６の制
御端子の入力信号 Ｅ５…第１のスリーステートバスバッファ回路Ａ６の出
力信号 Ｅ６…シュミットインバータ回路Ａ５の出力信号 Ｅ７…コンパレータ回路Ａ４の出力信号

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−333089（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−83537（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−280885（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−307052（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−133425（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−46810（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−118312（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−128421（ＪＰ，Ｕ) 特表 平10−501337（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01L 1/22 G01P 15/08 G01D 3/024

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブリッジ回路で構成するセンサ回路から
   の出力信号を複数のアンプ回路からなる直流増幅回路で
   増幅し、該増幅した出力電圧を外部出力端子へ出力する
   電気計測回路において、電源投入により、上記センサ回
   路からの出力信号を増幅する直流増幅回路の出力電圧が
   規定値にないときは、該直流増幅回路の出力電圧と予め
   設定の規定値となる基準電圧とを比較するコンパレータ
   回路と、抵抗とコンデンサとの積分回路による入力信号
   が設定レベルを越えたときにハイ信号を出力するシュミ
   ットノンインバータ回路と、該シュミットノンインバー
   タ回路のハイ信号が立ち上がるまでの間はハイ信号を出
   力し、該シュミットノンインバータ回路からハイ信号が
   出力されたときはハイ信号からロー信号となる第２のス
   リーステートバスバッファ回路と、該第２のスリーステ
   ートバスバッファ回路からのハイ信号が印加され時定数
   回路を形成する並列接続となる抵抗とコンデンサ回路か
   らのハイ信号の印加時ハイインピーダンスの出力となる
   第１のスリーステートバスバッファ回路と、該第１のス
   リーステートバスバッファ回路のハイインピーダンス出
   力により抵抗とコンデンサからなる発振回路を形成し、
   発振パルスの信号を出力するシュミットインバータ回路
   と、上記シュミットノンインバータ回路の出力がロー信
   号のとき、上記コンパレータ回路で比較する上記直流増
   幅回路の出力電圧が上記基準電圧より低い電位のとき
   は、該コンパレータ回路より出力するロー信号により、
   上記シュミットインバータ回路の発振パルスのパルス立
   ち下がりでカウントダウンの制御をし、抵抗アレーを１
   ステップづつシフトダウンし、上記コンパレータ回路で
   比較する上記直流増幅回路の出力電圧が上記基準電圧よ
   り高い電位のときは、該コンパレータ回路より出力する
   ハイ信号により該発振パルスのパルス立ち下がりでカウ
   ントアップの制御をし、抵抗アレーを１ステップづつシ
   フトアップする上記シフトダウン／シフトアップのシフ
   ト制御やシフト位置の保持制御を行う制御部、及び該制
   御部の制御によりシフト動作し、上記センサ回路の出力
   信号を補正する可変抵抗の働きを有するシフトし選択さ
   れた位置の抵抗値を出力するマルチプレクサ部や該マル
   チプレクサ部のシフト動作により選択される複数の抵抗
   値を有し両端が上記センサ回路の出力端子へ接続される
   抵抗アレー部、及び該抵抗アレー部のシフトし選択され
   た位置の情報を該マルチプレクサ部を介し上記制御部の
   制御により保持する不揮発性メモリ部からなる不揮発性
   トリマポテンショメータ回路とにより、自動的に上記直
   流増幅回路の出力電圧が平衡状態の規定値となる動作を
   し、該規定値は電源再投入したときも保持されることを
   特徴とする電気計測回路。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の電気計測回路におい
   て、シュミットノンインバータ回路に入力する積分され
   た入力信号を生起する抵抗とコンデンサの内、コンデン
   サを取り外し、該シュミットノンインバータ回路へロー
   信号を入力することにより自動的に上記直流増幅回路の
   出力電圧が平衡状態の規定値となる動作をスタートする
   ようにした再起動トリガ用外部端子を有することを特徴
   とする電気計測回路。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の電気計測回路におい
   て、上記抵抗アレー部の両端を上記センサ回路の出力端
   子に接続し、該センサ回路の出力信号を補正する働きを
   する上記シフトし選択された該抵抗アレー部の抵抗値を
   マルチプレクサ部より該センサ回路へ出力する上記不揮
   発性トリマポテンショメータ回路に代えて、該抵抗アレ
   ー部の両端を直流電源が入力される上記ブリッジ回路入
   力の両端にそれぞれ接続し、上記シフトし選択された該
   抵抗アレー部の抵抗値による電位を該マルチプレクサ部
   より出力する該不揮発性トリマポテンショメータ回路と
   し、該マルチプレクサ部からの出力をバッファアンプ回
   路と抵抗を介し上記直流増幅回路のアンプ回路へ電圧印
   加とし、自動的に該直流増幅回路の出力電圧が規定値と
   なるようにし、該規定値は電源再投入したときも保持さ
   れることを特徴とする電気計測回路。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の電気計測回路におい
   て、上記直流増幅回路の出力電圧と予め設定の基準電圧
   とを比較するコンパレータ回路の基準電圧を変更し、該
   直流増幅回路の出力電圧を任意の希望値にできる設定変
   更手段を有する基準電圧外部設定用端子を、上記基準電
   圧設定の位置に接続したことを特徴とする電気計測回
   路。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の電気計測回路におい
   て、上記直流増幅回路の複数アンプ回路のそれぞれの利
   得設定回路の抵抗素子に感温素子を使用し、上記センサ
   回路の温度による感度変化や該直流増幅回路の温度によ
   る利得変化を補正するようにしたことを特徴とする電気
   計測回路。
6. 【請求項６】 請求項１及び請求項３に記載の電気計測
   回路において、上記ブリッジ回路の一辺が抵抗と並列接
   続となる外部チェック端子を具備し、該外部チェック端
   子による予め認識する該抵抗挿入分の値だけ上記直流増
   幅回路の出力が変化することにより、上記外部出力端子
   へ出力する出力電圧の補正や電気計測回路全体の動作状
   態をチェックできるようにしたことを特徴とする電気計
   測回路。