JP4179214B2 - Sensor temperature characteristics inspection method - Google Patents
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本発明は、複数の抵抗素子をブリッジ接続して構成され、対象となる物理量に応じた電圧を出力するセンサ部と、センサ部の出力のオフセット及び温度ドリフトを補正するとともに出力を増幅し、センサ出力として出力する処理部とを備えるセンサの温度特性検査方法に関するものである。 The present invention is configured by connecting a plurality of resistive elements in a bridge, and outputs a voltage corresponding to a target physical quantity, and corrects an offset and temperature drift of the output of the sensor unit and amplifies the output. The present invention relates to a method for inspecting temperature characteristics of a sensor including a processing unit that outputs as an output.
従来、複数の抵抗素子をブリッジ接続して構成され、対象となる物理量に応じた電圧を出力するセンサ部と、センサ部の出力のオフセット及び温度ドリフトを補正するとともに出力を増幅し、センサ出力として出力する処理部とを備えるセンサとして、例えばエアバックシステムに適用される荷重センサが知られている。 Conventionally, it is configured by connecting a plurality of resistance elements in a bridge, and outputs a voltage according to the target physical quantity, and corrects the offset and temperature drift of the output of the sensor unit and amplifies the output as a sensor output For example, a load sensor applied to an airbag system is known as a sensor including an output processing unit.
例えば図５（ａ）に示すように、荷重センサ１００（以下センサ１００と示す）は、シートフレームに締結されるとともに、荷重を荷重検出プレートに伝達するアッパアーム（可動アーム）１０と、シートレールに締結されるとともに、荷重を支持するロアアーム（固定アーム）２０と、４個の歪ゲージで構成したブリッジ回路からなるセンサ部を有する荷重検出プレート３０と、センサ部の出力を増幅等の所定処理する処理部４０、保護カバー５０とにより構成される。
For example, as shown in FIG. 5A, a load sensor 100 (hereinafter referred to as sensor 100) is fastened to a seat frame, and transmits an load to a load detection plate (movable arm) 10 and a seat rail. A lower arm (fixed arm) 20 that is fastened and supports a load, a
従って、シートに荷重が加わりシートフレームが歪むと、アッパアーム１０を介して荷重検出プレート３０に荷重が伝達され、ブリッジ回路を構成する歪ゲージの抵抗値が変化し、ブリッジ回路のバランスが変化する。そして、図５（ｂ）に示すように、ブリッジ回路の各中点に電位差が生じ、この電位差、すなわちセンサ部３１の出力が処理部４０にて増幅され、センサ出力として外部に出力される。尚、図５はセンサ１００を説明するための図であり、（ａ）は外観を示す斜視図、（ｂ）はセンサ部及び処理部の概略構成を示すブロック図である。図５（ｂ）においては、説明上必要な部分のみを図示している。
Accordingly, when a load is applied to the seat and the seat frame is distorted, the load is transmitted to the
ここで、センサ１００においては、センサ出力の温度によるばらつき（すなわち温度特性）が所定範囲内にあることを補償する必要がある。そのために、センサ１００の製造工程において、温度特性を補償するための検査が実行される。尚、ここでいう温度によるばらつきとは温度ドリフトによる出力ばらつきを示している。
Here, in the
従来の温度特性検査は以下の手順で実施される。例えば、試作・設計段階においてセンサ出力のばらつき（温度ドリフトによる）が小さい場合、荷重検出プレート３０と処理部４０とを接続した状態で、図５（ｂ）に示すように、増幅部４０ａに加算される温度ドリフト調整電圧として設計値をそのまま設定（メモリ（図示せず）に格納）する。そして、アッパアーム１０及びロアアーム２０の組み付け、感度調整等を行った後、例えば基準室温、センサ１００の使用温度範囲における最高温度、最低温度の３点におけるセンサ出力を抜き取り或いは全数検査する。これにより、出力のばらつき量から良否選別をし、センサ出力の温度特性を補償している。
The conventional temperature characteristic inspection is performed by the following procedure. For example, when variation in sensor output (due to temperature drift) is small in the prototype / design stage, the
それに対し、試作・設計段階において温度ドリフトによるセンサ出力のばらつきが大きい場合には、設計値を温度ドリフト調整電圧として設定すると、検査時に出力ばらつき不良が増加するため、設計値をそのまま用いることはできない。従って、図６に示すように、例えばセンサ１個（或いは１ロットに１個）毎にセンサ１００の使用温度範囲（例えば−３０〜６５℃）における異なる２つの温度（例えば最高温度と最低温度）を選択し、各温度条件にて温度ドリフト調整電圧を任意の値で少なくとも２点（図６においてはそれぞれ３点）増幅部４０ａに印加する。そして、各温度条件における複数（図６において３点）のセンサ出力値を結んだ線の交点の値を、本センサ１００における温度ドリフト調整電圧として設定する。この場合、センサ（ロット）毎の温度特性に応じた温度ドリフト調整電圧とすることができるので、温度ドリフトによる出力ばらつきを小さくすることができる。特に、温度ドリフトによる出力差が通常最も大きくなる最高温度と最低温度を２つの温度とすると、より効果的である。尚、図６は、温度ドリフト調整電圧の設定を説明するための補足図である。
On the other hand, if the variation in sensor output due to temperature drift is large at the prototype / design stage, setting the design value as the temperature drift adjustment voltage increases the output variation defect during inspection, so the design value cannot be used as it is. . Therefore, as shown in FIG. 6, for example, two different temperatures (for example, maximum temperature and minimum temperature) in the operating temperature range (for example, −30 to 65 ° C.) of the
しかしながら、この温度ドリフト調整工程においては、異なる２つの温度条件にて温度ドリフト調整電圧を設定することにより、温度ドリフトの補正精度を向上しているものの、それ以外のセンサ１００の使用温度範囲において、設定された温度ドリフト調整電圧により、センサ出力のばらつきが所定の範囲内となることを補償しているものではない。従って、センサ出力の温度特性を補償するために、特性検査工程において、例えば基準室温、センサ１００の使用温度範囲における最高温度、最低温度の３点におけるセンサ出力を全数或いは抜き取り検査する必要がある。すなわち、センサ１００を量産する生産ラインとして、温度ドリフト調整と、特性検査の異なる２つの工程において温度調整装置が必要であるので、製造工程が複雑となり、製造コストが増加するという問題がある。
However, in this temperature drift adjustment step, the temperature drift adjustment voltage is set under two different temperature conditions to improve the temperature drift correction accuracy. However, in other operating temperature ranges of the
本発明は上記問題点に鑑み、特に試作・設計段階において、温度ドリフトによるセンサ出力のばらつきが大きい場合、製造工程を簡素化することができるセンサの温度特性検査方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method for inspecting a temperature characteristic of a sensor capable of simplifying a manufacturing process when sensor output variation due to temperature drift is large particularly in a prototype / design stage. .
上記目的を達成する為に請求項１に記載の発明は、複数の抵抗素子をブリッジ接続して構成され、対象となる物理量に応じた電圧を出力するセンサ部と、センサ部の出力のオフセット及び温度ドリフトを補正するとともに出力を増幅し、センサ出力として出力する処理部とを備えるセンサの温度特性検査方法に関するものである。そして、基準室温において、センサ出力が基準電圧と略等しくなるように、処理部にオフセット調整電圧を加算する初期設定工程と、初期設定工程後、センサの使用温度範囲において、基準室温と、基準室温よりも高い温度と、基準室温よりも低い温度との３つの温度を選択し、各温度条件にて、センサ出力の温度ドリフトを調整するために処理部に加算される温度ドリフト調整電圧を、処理部に任意の値で少なくとも２点印加する調整工程と、調整工程後、３つの温度条件から２つを選択し、選択されたそれぞれの温度条件にて、温度ドリフト調整電圧の印加により得られた複数のセンサ出力を結び、得られた線が互いに交差する交点位置の温度ドリフト調整電圧の値を、所定の温度ドリフト調整電圧として処理部に加算する設定工程と、設定工程に引き続いて、所定の前記温度ドリフト調整電圧が加算された状態における、設定工程にて選択された２つの温度条件のセンサ出力と、残りの温度条件のセンサ出力との出力差を算出し、当該出力差が閾値以下であるか否かを検査する検査工程とを備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
このように、本発明のセンサの温度特性検査方法によると、調整工程において、基準室温と、基準室温よりも高い温度と、基準室温よりも低い温度との３つの温度において、任意の温度ドリフト調整電圧におけるセンサ出力を測定する。また、検査工程において、温度ドリフト調整電圧の設定に用いなかった残りの温度条件のセンサ出力を基準とし、温度ドリフト調整電圧の設定に用いた２つの温度条件のセンサ出力との出力差が閾値以下であるか検査する。 As described above, according to the temperature characteristic inspection method of the sensor of the present invention, in the adjustment step, any temperature drift adjustment is performed at three temperatures of the reference room temperature, the temperature higher than the reference room temperature, and the temperature lower than the reference room temperature. Measure the sensor output at voltage. Also, in the inspection process, the output difference between the sensor output of the two temperature conditions used for setting the temperature drift adjustment voltage is less than the threshold, based on the sensor output of the remaining temperature conditions not used for setting the temperature drift adjustment voltage. Inspect whether it is.
すなわち、調整・設定・検査からなる温度ドリフト調整工程において、従来の特性検査同様３つの温度条件の出力ばらつきを検査するので、センサ出力の温度特性を補償することができる。従って、従来はセンサの製造工程において、温度調整が温度ドリフト調整工程と、特性検査工程の２つの工程で必要であったが、特性検査工程においては、基準室温におけるセンサ出力のみを確認すれば良いので温度調整が不要となり、製造工程を簡素化することができる。また、製造コストを低減することができる。 That is, in the temperature drift adjustment process including adjustment, setting, and inspection, output variations under three temperature conditions are inspected as in the case of the conventional characteristic inspection, so that the temperature characteristics of the sensor output can be compensated. Therefore, conventionally, in the sensor manufacturing process, temperature adjustment was required in two processes, a temperature drift adjustment process and a characteristic inspection process. In the characteristic inspection process, only the sensor output at the reference room temperature needs to be confirmed. Therefore, temperature adjustment becomes unnecessary and the manufacturing process can be simplified. In addition, the manufacturing cost can be reduced.
尚、上述したセンサの温度特性検査方法は、温度ドリフト調整電圧を製造工程にて調整するセンサに対して有効であり、例えば試作・設計段階で、温度特性によるセンサ出力のばらつきが大きいセンサに対して特に効果的である。 Note that the above-described method for inspecting the temperature characteristics of a sensor is effective for a sensor that adjusts the temperature drift adjustment voltage in the manufacturing process. For example, for a sensor having a large variation in sensor output due to temperature characteristics at the prototype / design stage. Particularly effective.
また、検査工程において閾値と比較・判定される出力差は、温度ドリフト調整電圧設定後に新たに測定されたセンサ出力の差であっても良いし、調整工程にて測定された結果を結ぶ線から算出された値から求められたものであっても良い。 In addition, the output difference compared / determined with the threshold value in the inspection process may be a difference in sensor output newly measured after setting the temperature drift adjustment voltage, or from a line connecting the results measured in the adjustment process. What was calculated | required from the calculated value may be sufficient.
尚、設定工程において、選択された２つの温度条件における交点位置から、所定の温度ドリフト調整電圧を設定するためには、請求項２に記載のように、基準室温よりも低い温度におけるセンサ出力が、処理部に印加する温度ドリフト調整電圧を増加させると増加し、基準室温よりも高い温度におけるセンサ出力が、処理部に印加する温度ドリフト調整電圧を増加させると減少する関係にあると良い。しかしながら、それ以外にも、上述とは逆に基準室温よりも低い温度におけるセンサ出力が、処理部に印加する温度ドリフト調整電圧を増加させると減少し、基準室温よりも高い温度におけるセンサ出力が、処理部に印加する温度ドリフト調整電圧を増加させると増加する関係にあっても良い。 In the setting step, in order to set a predetermined temperature drift adjustment voltage from the intersection position in the two selected temperature conditions, the sensor output at a temperature lower than the reference room temperature is set as described in claim 2. The temperature drift adjustment voltage applied to the processing unit increases, and the sensor output at a temperature higher than the reference room temperature is preferably decreased when the temperature drift adjustment voltage applied to the processing unit is increased. However, contrary to the above, the sensor output at a temperature lower than the reference room temperature is decreased when the temperature drift adjustment voltage applied to the processing unit is increased, and the sensor output at a temperature higher than the reference room temperature is The relationship may be increased when the temperature drift adjustment voltage applied to the processing unit is increased.
また、設定工程において選択される２つの温度条件は、基準室温よりも高い温度と、基準室温よりも低い温度の２点に限定されるものではない。しかしながら、温度ドリフトによるセンサ出力のばらつきは温度差が大きいほど大きくなるので、請求項３に記載のように、基準室温よりも高い温度と、基準室温よりも低い温度の２点を選択し、両温度条件におけるセンサ出力が等しくなる交点の値を温度ドリフト調整電圧として設定すると、使用温度範囲を考慮して温度ドリフト調整電圧を設定することができる。また、検査工程において、選択された２つの間の温度である基準室温のセンサ出力を基準とするので、出力差は温度ドリフトによる誤差をほとんど含まず小さな値となる。従って、閾値との比較による良否判定を精度良く実施することができる。特に、請求項４に記載のように、２つの温度条件を使用温度範囲における最高温度及び最低温度とすると、センサの使用温度範囲全体を補償することができる。
Further, the two temperature conditions selected in the setting process are not limited to two points, a temperature higher than the reference room temperature and a temperature lower than the reference room temperature. However, since the variation in sensor output due to temperature drift increases as the temperature difference increases, two points, a temperature higher than the reference room temperature and a temperature lower than the reference room temperature, are selected as described in
また、設定工程において設定された温度ドリフト調整電圧により温度ドリフトをより精度良く補正するためには、請求項５に記載のように、調整工程において、処理部に任意の値で印加する温度ドリフト調整電圧のうち、少なくとも２点を、設定工程における交点位置の温度ドリフト調整電圧の値よりも低い値と高い値とすると良い。また、請求項６に記載のように、調整工程において、処理部に印加する任意の温度ドリフト調整電圧を２点だけでなく３点以上とすると良い。 In addition, in order to more accurately correct the temperature drift by the temperature drift adjustment voltage set in the setting step, as described in claim 5, in the adjustment step, the temperature drift adjustment applied to the processing unit with an arbitrary value. Of the voltages, at least two points may be lower and higher than the value of the temperature drift adjustment voltage at the intersection point in the setting step. Further, as described in claim 6, in the adjustment step, it is preferable that an arbitrary temperature drift adjustment voltage applied to the processing unit is not only two points but also three points or more.
尚、請求項１〜６に記載のセンサは、請求項７に記載のように、歪ゲージで構成した荷重センサに好適である。 In addition, the sensor of Claims 1-6 is suitable for the load sensor comprised by the strain gauge as described in Claim 7.
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。尚、以下の実施形態においては、複数の抵抗素子をブリッジ接続して構成され、対象となる物理量に応じた電圧を出力するセンサ部と、センサ部の出力のオフセット及び温度ドリフトを補正するとともに出力を増幅し、センサ出力として出力する処理部とを備えるセンサとして、荷重センサを例にとり説明する。
（第１の実施形態）
図１は本実施形態における荷重センサを説明するための、全体の構成を示す外観斜視図である。尚、荷重センサは、車両のシート下部に取り付けられ、シートに着座する着座者の体重を検出する。そして、この検出信号に基づいて、乗員の安全を確保する装置（シートベルトやエアバッグシステム）の動作が制御される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, a plurality of resistance elements are bridge-connected, and a sensor unit that outputs a voltage according to a target physical quantity, and offset and temperature drift of the output of the sensor unit are corrected and output. A load sensor will be described as an example of a sensor including a processing unit that amplifies the signal and outputs it as a sensor output.
(First embodiment)
FIG. 1 is an external perspective view showing an overall configuration for explaining a load sensor in the present embodiment. The load sensor is attached to the lower part of the seat of the vehicle and detects the weight of the seated person sitting on the seat. And based on this detection signal, operation | movement of the apparatus (seat belt and airbag system) which ensures a passenger | crew's safety is controlled.
図１に示すように、荷重センサ１００は、シートフレームに締結されるとともに、荷重を荷重検出プレートに伝達するアッパアーム（可動アーム）１０と、シートレールに締結されるとともに、荷重を支持するロアアーム（固定アーム）２０と、４個の歪ゲージで構成したブリッジ回路からなるセンサ部を有する荷重検出プレート３０と、センサ部の出力の増幅処理等を実行する回路基板を有する処理部４０と、保護カバー５０とにより構成される。
As shown in FIG. 1, the
従って、シートに荷重が加わりシートフレームが歪むと、アッパアーム１０を介して荷重検出プレート３０に荷重が伝達され、ブリッジ回路を構成する歪ゲージの抵抗値が変化し、ブリッジ回路のバランスが変化する。そして、ブリッジ回路の各中点に電位差が生じ、この電位差、すなわちセンサ部の出力が処理部４０にて増幅され、センサ出力として外部に出力される。
Accordingly, when a load is applied to the seat and the seat frame is distorted, the load is transmitted to the
次に、荷重センサ１００の製造工程の一例について、図２の工程フロー図に基づいて説明する。先ず、４個の歪ゲージがセンサ部としてのブリッジ回路を構成するように貼着された荷重検出プレート３０と、増幅等の所定処理回路が形成された回路基板を有する処理部４０とを準備し、両者を仮組み付けして電気的に接続させる。そして、この状態で、処理部４０における回路基板の所定位置にプローブを接触させてセンサ部出力のオフセット（零点）調整及び温度ドリフト（オフセットの温度特性）調整を実施する。この工程において、処理部４０に加算されるオフセット調整電圧と温度ドリフト調整電圧が設定（回路基板に搭載されたＥＰＲＯＭ等のメモリに書き込み）される。
Next, an example of the manufacturing process of the
オフセット及び温度ドリフト調整後、アーム（アッパアーム１０及びロアアーム２０）を荷重検出プレート３０に対して組み付ける。そして、プローブを処理部４０の回路基板の所定位置に当接させると共に、アッパアーム１０に所定の荷重を印加して、感度調整を実施する。この工程において、センサ部出力を補正するための感度調整電圧が設定（回路基板に搭載されたＥＰＲＯＭ等のメモリに書き込み）される。尚、本実施形態における感度センサ１００においては、処理部４０の回路基板上に感度調整用のＩＣチップが集積されており、感度の温度特性については部品補償されている。また、感度調整時に荷重を印加しているので、感度調整後に再度オフセットの調整（確認）を行う。
After the offset and temperature drift adjustment, the arms (
そして感度調整後、特性検査が実施される。この特性検査においては、温度ドリフトによるセンサ出力のばらつきが閾値以下であるかを検査し、良否選別することで、センサ出力の温度特性を補償している。そして、温度特性が良好な荷重センサ１００について、処理部４０の回路基板を保護ケースに締め付け固定、アッパアーム１０への保護カバー５０組み付け、ネームプレートの貼り付けを実施し、外観検査を実施した後、良品の荷重センサ１００が完成する。このように、上述した各工程が１つの生産ラインを形成しており、各工程を連続的流れることで荷重センサ１００が量産される。
After the sensitivity adjustment, a characteristic inspection is performed. In this characteristic inspection, it is inspected whether the variation in sensor output due to temperature drift is equal to or less than a threshold value, and the pass / fail selection is made to compensate the temperature characteristic of the sensor output. For the
ここで、従来の量産工程においては、例えば試作・設計段階において温度ドリフトによるセンサ出力のばらつきが大きく、設計値を温度ドリフト調整電圧として設定することができない場合のように温度ドリフト調整電圧を調整する場合、例えば温度ドリフト調整工程において、センサ１個（或いは１ロットに１個）毎に荷重センサ１００の使用温度範囲（例えば−３０〜６５℃）における異なる２つの温度（例えば最高温度と最低温度）を選択し、各温度条件にて温度ドリフト調整電圧を任意の値で少なくとも２点、処理部４０の回路基板にプローブを当接させて印加する。そして、各温度条件における複数のセンサ出力値を結んだ線の交点の値を、本荷重センサ１００における温度ドリフト調整電圧として設定（所定の温度ドリフト調整電圧を与えるデータをメモリに格納）する。この場合、センサ（ロット）毎の温度特性に応じた温度ドリフト調整電圧とすることができるので、温度ドリフトによる出力ばらつきを小さくすることができる。特に、調整時に選択する２つの温度を、温度ドリフトによる出力差が通常最も大きくなる最高温度と最低温度とすると、より効果的である。
Here, in the conventional mass production process, for example, the temperature drift adjustment voltage is adjusted so that the sensor output varies greatly due to temperature drift in the prototype / design stage and the design value cannot be set as the temperature drift adjustment voltage. In this case, for example, in the temperature drift adjustment step, two different temperatures (for example, maximum temperature and minimum temperature) in the operating temperature range (for example, −30 to 65 ° C.) of the
しかしながら、この温度ドリフト調整工程においては、異なる２つの温度条件にて温度ドリフト調整電圧を設定することにより、温度ドリフトの補正精度を向上しているものの、それ以外の荷重センサ１００の使用温度範囲において、設定された温度ドリフト調整電圧により、センサ出力のばらつきが所定の範囲内となることを補償しているものではない。従って、センサ出力の温度特性を補償するために、上述の特性検査工程において、例えば基準室温、荷重センサ１００の使用温度範囲における最高温度、最低温度の３点におけるセンサ出力を全数或いは抜き取り検査する必要がある。すなわち、荷重センサ１００を量産する生産ラインとして、温度ドリフト調整と、特性検査の異なる２つの工程において温度調整装置が必要であるので、製造工程が複雑となり、製造コストが増加するという問題がある。
However, in this temperature drift adjustment step, the temperature drift adjustment accuracy is improved by setting the temperature drift adjustment voltage under two different temperature conditions, but in other operating temperature ranges of the
それに対し、上記問題を解決する本実施形態の温度特性検査方法について、図３及び図４を用いて説明する。図３は、温度ドリフトを調整するための補正回路の構成を説明するためのブロック図である。図４は、温度ドリフト調整工程における温度特性検査を説明するための図である。尚、温度特性検査方法は、上述した荷重センサ１００の製造工程において、温度ドリフト調整工程と特性検査工程に適用されるものであり、温度ドリフト調整工程に特徴がある。そして、その結果、特性検査工程における温度調整を不要とすることができる。
On the other hand, the temperature characteristic inspection method of this embodiment that solves the above problem will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a block diagram for explaining a configuration of a correction circuit for adjusting the temperature drift. FIG. 4 is a diagram for explaining the temperature characteristic inspection in the temperature drift adjustment step. The temperature characteristic inspection method is applied to the temperature drift adjustment process and the characteristic inspection process in the manufacturing process of the
先ず温度ドリフトを補正するための回路構成を説明する。尚、図３においては、処理部４０の回路構成のうち、説明に必要な部分のみを記載している。図３に示すように、４つの歪ゲージから構成されたセンサ部３１の出力は、感度調整（図示せず）された後、処理部４０のオペアンプ６０にて前段増幅される。このとき、オペアンプ６０は、荷重センサ１００の印加電源５Ｖの半分である２．５Ｖを基準電位として作動するように構成されている。
First, a circuit configuration for correcting temperature drift will be described. In FIG. 3, only a part necessary for explanation is shown in the circuit configuration of the
また、オペアンプ６２と抵抗６１，６３によって反転増幅器が構成されている。この反転増幅器は、オペアンプ６１同様、２．５Ｖを基準電位として作動するようになっており、オペアンプ６０の出力をさらに増幅するように構成されている。
The
オフセット調整電圧Ｖ０は、抵抗６４を介してオペアンプ６２に入力される。温度ドリフト調整電圧Ｖｔは、オペアンプ６６、抵抗６５，６７によって構成された反転増幅器と抵抗６８を介してオペアンプ６２に入力される。この反転増幅器も、オペアンプ６０同様、２．５Ｖを基準電位として作動するようになっている。本実施形態においては、反転増幅器を構成する抵抗６５，６７は基準室温（２５℃）でともに１０ｋΩであり、一方の抵抗６５が温度依存性を有しており（抵抗温度係数が２６００ｐｐｍ／℃）、他方の抵抗６７がほとんど温度依存性を有さない（抵抗温度係数が１００ｐｐｍ／℃以下）抵抗で構成されている。従って、後述する調整及び設定工程において、温度ドリフト調整電圧の印加により得られた複数のセンサ出力を結び、得られた各温度条件の線が互いに交差するように、この反転増幅器によって、オペアンプ６２に入力される温度ドリフト調整電圧Ｖｔに温度特性を持たせている。
The offset adjustment voltage V0 is input to the
尚、特許請求の範囲で言うところの処理部４０に加算される温度ドリフト調整電圧とは、この反転増幅器によって温度特性を持たせた後の電圧のことを示している。また、オフセット調整電圧Ｖ０及び温度ドリフト調整電圧Ｖｔは、各調整工程において、処理部４０の回路基板の所定位置にプローブを当接させることによりオペアンプ６２に加算することができ、設定後は、オペアンプ６２に加算するためにデジタルデータとして回路基板のメモリ（図示せず）に格納される。
Note that the temperature drift adjustment voltage added to the
また、オペアンプ６２と、抵抗６１，６３，６４，６８，６９によって加算器が構成されている。従って、オフセット調整電圧Ｖ０や温度ドリフト調整電圧Ｖｔを含む各入力電圧にそれぞれ一定の係数（各抵抗６１，６４，６８，６９に対する抵抗６３の比）を乗じて加算した（オフセット及び温度ドリフトが補正された）出力を、オペアンプ６２の出力端子からセンサ出力Ｖｏｕｔとして出力する。以上の構成により、センサ部３１の出力は、処理部４０にてオフセット及び温度ドリフト補正されるとともに増幅されて、処理部４０からセンサ出力Ｖｏｕｔとして出力される。
The adder is constituted by the
ここで、本実施形態においては、生産ラインの１工程である温度ドリフト調整工程を、調整工程、設定工程、及び検査工程の３つの工程に細分化している。 Here, in the present embodiment, the temperature drift adjustment process, which is one process in the production line, is subdivided into three processes: an adjustment process, a setting process, and an inspection process.
具体的には、従来同様、先ず基準室温において、処理部４０の回路基板の所定位置にプローブを当接し、センサ出力が基準電圧と略等しくなるようオフセット調整電圧を設定する。本実施形態においてはセンサ出力が基準電圧と略等しくなるようなオフセット調整電圧が求められ、デジタルデータとしてメモリに格納される。
Specifically, as in the prior art, first, at the reference room temperature, the probe is brought into contact with a predetermined position on the circuit board of the
その後、オフセット調整電圧が抵抗６４を介してオペアンプ６２に加算された状態で、調整工程が実施される。調整工程においては、センサ１００の使用温度範囲（本実施形態においては−３０〜６５℃）において、基準室温（本実施形態において２５℃）と、基準室温よりも高い温度（本実施形態においては６５℃）と、基準室温よりも低い温度（本実施形態においては−３０℃）との３つの温度を選択する。そして、図４に示すように、各温度条件にて処理部４０の回路基板の所定位置にプローブを当接させて、温度ドリフト調整電圧を任意の値で少なくとも２点（本実施形態においては３点）印加し、センサ出力を測定する。尚、図４において、■が基準室温、▲が６５℃、◆が−３０℃におけるセンサ出力を示している。
Thereafter, the adjustment step is performed in a state where the offset adjustment voltage is added to the
そして、調整工程後、設定工程が実施される。設定工程においては、調整工程において３つの温度条件から２つ（本実施形態においては、６５℃と−３０℃）を選択し、選択されたそれぞれの温度条件にて、温度ドリフト調整電圧の印加により得られた複数のセンサ出力を結び、得られた線が互いに交差する交点位置の温度ドリフト調整電圧の値（図４における破線矢印の示す値）を、所定の温度ドリフト調整電圧Ｖｔとして設定（メモリにデジタルデータとして格納）する。 And a setting process is implemented after an adjustment process. In the setting step, two of the three temperature conditions (65 ° C. and −30 ° C. in the present embodiment) are selected in the adjustment step, and the temperature drift adjustment voltage is applied under the selected temperature conditions. The value of the temperature drift adjustment voltage (the value indicated by the dashed arrow in FIG. 4) at the intersection point where the obtained sensor outputs are connected and the obtained lines intersect with each other is set as a predetermined temperature drift adjustment voltage Vt (memory) Stored as digital data).
さらに、設定工程後、検査工程が実施される。検査工程においては、所定の温度ドリフト調整電圧Ｖｔがオペアンプ６６、抵抗６５，６７によって構成された反転増幅器と抵抗６８を介してオペアンプ６２に加算された状態における設定工程にて選択された２つの温度条件（６５℃及び−３０℃）のセンサ出力（すなわち上述の交点位置におけるセンサ出力）と、残りの温度条件（本実施形態において２５℃）のセンサ出力との出力差ΔＶを算出し、当該出力差ΔＶが閾値以下であるか否かを検査する。
Further, after the setting process, an inspection process is performed. In the inspection process, the two temperatures selected in the setting process in a state where the predetermined temperature drift adjustment voltage Vt is added to the
このとき、検査工程において閾値と比較・判定される出力差ΔＶは、温度ドリフト調整電圧設定後（すなわち検査工程において）それぞれの温度条件にて新たにそれぞれのセンサ出力を算出することにより求めても良いし、図４に示すように調整工程にて測定された結果を結ぶ線をもとに算出しても良い。 At this time, the output difference ΔV compared with the threshold value in the inspection process may be obtained by newly calculating each sensor output under each temperature condition after setting the temperature drift adjustment voltage (that is, in the inspection process). The calculation may be performed based on a line connecting the results measured in the adjustment process as shown in FIG.
このように、本実施形態における荷重センサ１００の温度特性検査方法によると、調整工程において、基準室温と、基準室温よりも高い温度と、基準室温よりも低い温度との３つの温度において、任意の温度ドリフト調整電圧におけるセンサ出力を測定する。また、検査工程において、温度ドリフト調整電圧の設定に用いなかった残りの温度条件のセンサ出力を基準とし、温度ドリフト調整電圧の設定に用いた２つの温度条件のセンサ出力との出力差が閾値以下であるか検査する。
As described above, according to the temperature characteristic inspection method for the
すなわち、調整・設定・検査からなる温度ドリフト調整工程において、従来の特性検査同様３つの温度条件の出力ばらつきを検査するので、センサ出力の温度特性を補償することができる。従って、従来はセンサの製造工程において、温度調整が温度ドリフト調整工程と、特性検査工程の２つの工程で必要であったが、特性検査工程においては、基準室温におけるセンサ出力のみを確認すれば良いので温度調整が不要となり、製造工程を簡素化することができる。また、製造コストを低減することができる。 That is, in the temperature drift adjustment process including adjustment, setting, and inspection, output variations under three temperature conditions are inspected as in the case of the conventional characteristic inspection, so that the temperature characteristics of the sensor output can be compensated. Therefore, conventionally, in the sensor manufacturing process, temperature adjustment was required in two processes, a temperature drift adjustment process and a characteristic inspection process. In the characteristic inspection process, only the sensor output at the reference room temperature needs to be confirmed. Therefore, temperature adjustment becomes unnecessary and the manufacturing process can be simplified. In addition, the manufacturing cost can be reduced.
また、本実施形態における荷重センサ１００の温度特性検査方法は、試作・設計段階に定めた温度ドリフト調整電圧（設計値）と異なる値を、量産工程である調整工程にて実際に温度調整して設定する場合に適用することができる。従って、例えば試作・設計段階で、温度特性によるセンサ出力のばらつきが大きい荷重センサ１００に対して好適である。
In addition, the temperature characteristic inspection method of the
尚、設定工程において選択される２つの温度条件は、基準室温よりも高い温度と、基準室温よりも低い温度の２点に限定されるものではない。しかしながら、温度ドリフトによるセンサ出力のばらつきは温度差が大きいほど大きくなるので、設定工程において、基準室温よりも高い温度と、基準室温よりも低い温度の両温度条件におけるセンサ出力が等しくなる交点の値を温度ドリフト調整電圧として設定することで、使用温度範囲を考慮して温度ドリフト調整電圧を設定することができる。特に、本実施形態に示したように、２つの温度条件が使用温度範囲における最高温度及び最低温度であると、センサの使用温度範囲全体を補償することができる。また、検査工程において、選択された２つの間の温度である基準室温のセンサ出力を基準とするので、出力差は温度ドリフトによる誤差をほとんど含まず小さな値となる。従って、閾値との比較による良否判定を精度良く実施することができる。 Note that the two temperature conditions selected in the setting step are not limited to two points: a temperature higher than the reference room temperature and a temperature lower than the reference room temperature. However, the sensor output variation due to temperature drift increases as the temperature difference increases. Therefore, in the setting process, the intersection value at which the sensor output is equal in both the temperature higher than the reference room temperature and the temperature lower than the reference room temperature. By setting as the temperature drift adjustment voltage, the temperature drift adjustment voltage can be set in consideration of the operating temperature range. In particular, as shown in the present embodiment, when the two temperature conditions are the maximum temperature and the minimum temperature in the use temperature range, the entire use temperature range of the sensor can be compensated. Further, since the sensor output at the reference room temperature, which is the temperature between the two selected, is used as a reference in the inspection process, the output difference is a small value that hardly includes errors due to temperature drift. Therefore, it is possible to perform the quality determination by comparison with the threshold with high accuracy.
また、調整工程において、処理部４０に少なくとも２点任意の値で印加する温度ドリフト調整電圧の値は特に限定されるものではない。しかしながら、本実施形態に示すように、少なくとも２点を設定工程における交点位置の温度ドリフト調整電圧の値よりも低い値と高い値とすると良い。すなわち、交点位置の値に対して高い値或いは低い値の一方に偏らないように、印加する任意の値を設定すると、印加する温度ドリフト補正電圧が一方に偏った場合よりも、設定工程において設定された温度ドリフト調整電圧により温度ドリフトを精度良く補正することができる。
In the adjustment step, the value of the temperature drift adjustment voltage applied to the
また、処理部４０に任意で印加する温度ドリフト調整電圧は、設定工程において交点位置を求めるために少なくとも２点あれば良いが、３点以上とすると、設定工程において設定された温度ドリフト調整電圧により温度ドリフトをより精度良く補正することができる。
In addition, the temperature drift adjustment voltage that is optionally applied to the
以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態のみに限定されず、種々変更して実施する事ができる。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made.
本実施形態においては、センサとして荷重センサ１００を例にとり説明した。しかしながら、それ以外にも、複数の抵抗素子をブリッジ接続して構成され、対象となる物理量に応じた電圧を出力するセンサ部と、センサ部の出力のオフセット及び温度ドリフトを補正するとともに出力を増幅し、センサ出力として出力する処理部とを備えるセンサ（例えば、圧力センサや加速度センサ等）であれば、本実施形態に示した温度特性検査方法を適用することができる。
In the present embodiment, the
また、設定工程において、選択された２つの温度条件における交点位置から、所定の温度ドリフト調整電圧を設定するために、本実施形態においては、図４に示すように、基準室温よりも低い温度におけるセンサ出力が、処理部４０に印加する温度ドリフト調整電圧を増加させると増加し、基準室温よりも高い温度におけるセンサ出力が、処理部４０に印加する温度ドリフト調整電圧を増加させると減少する関係にある例を示した。しかしながら、それ以外にも、上述とは逆に基準室温よりも低い温度におけるセンサ出力が、処理部４０に印加する温度ドリフト調整電圧を増加させると減少し、基準室温よりも高い温度におけるセンサ出力が、処理部４０に印加する温度ドリフト調整電圧を増加させると増加する関係にあっても良い。
Further, in the setting step, in order to set a predetermined temperature drift adjustment voltage from the intersection position in the two selected temperature conditions, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, at a temperature lower than the reference room temperature. The sensor output increases as the temperature drift adjustment voltage applied to the
３０・・・荷重検出プレート
３１・・・センサ部
４０・・・処理部
６０，６２，６６・・・オペアンプ
６１，６３〜６５，６７〜６９・・・抵抗
１００・・・荷重センサ
30 ...
Claims (7)
基準室温において、前記センサ出力が基準電圧と略等しくなるように、前記処理部にオフセット調整電圧を加算する初期設定工程と、
前記初期設定工程後、前記センサの使用温度範囲において、前記基準室温と、前記基準室温よりも高い温度と、前記基準室温よりも低い温度との３つの温度を選択し、各温度条件にて、前記センサ出力の温度ドリフトを調整すべく前記処理部に加算される温度ドリフト調整電圧を、前記処理部に任意の値で少なくとも２点印加する調整工程と、
前記調整工程後、前記３つの温度条件から２つを選択し、選択されたそれぞれの温度条件にて、前記温度ドリフト調整電圧の印加により得られた複数の前記センサ出力を結び、得られた線が互いに交差する交点位置の前記温度ドリフト調整電圧の値を、所定の温度ドリフト調整電圧として前記処理部に加算する設定工程と、
前記設定工程に引き続いて、所定の前記温度ドリフト調整電圧が加算された状態における、前記設定工程にて選択された前記２つの温度条件のセンサ出力と、残りの温度条件のセンサ出力との出力差を算出し、当該出力差が閾値以下であるか否かを検査する検査工程と、を備えることを特徴とするセンサの温度特性検査方法。 A sensor unit configured by bridge-connecting a plurality of resistance elements and outputting a voltage corresponding to a target physical quantity, and correcting the offset and temperature drift of the output of the sensor unit and amplifying the output as a sensor output A temperature characteristic inspection method for a sensor comprising a processing unit for outputting,
An initial setting step of adding an offset adjustment voltage to the processing unit so that the sensor output is substantially equal to a reference voltage at a reference room temperature;
After the initial setting step, in the operating temperature range of the sensor, select three temperatures, the reference room temperature, a temperature higher than the reference room temperature, and a temperature lower than the reference room temperature, in each temperature condition, An adjustment step of applying at least two temperature drift adjustment voltages added to the processing unit to adjust the temperature drift of the sensor output at an arbitrary value to the processing unit;
After the adjustment step, two of the three temperature conditions are selected, and the plurality of sensor outputs obtained by applying the temperature drift adjustment voltage are connected under the selected temperature conditions. A setting step of adding the value of the temperature drift adjustment voltage at the intersection position where the two intersect each other to the processing unit as a predetermined temperature drift adjustment voltage;
Subsequent to the setting step, an output difference between the sensor outputs of the two temperature conditions selected in the setting step and the sensor outputs of the remaining temperature conditions in a state where the predetermined temperature drift adjustment voltage is added. And a test step of checking whether or not the output difference is equal to or less than a threshold value.
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