JPH0142238Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0142238Y2 JPH0142238Y2 JP8678586U JP8678586U JPH0142238Y2 JP H0142238 Y2 JPH0142238 Y2 JP H0142238Y2 JP 8678586 U JP8678586 U JP 8678586U JP 8678586 U JP8678586 U JP 8678586U JP H0142238 Y2 JPH0142238 Y2 JP H0142238Y2
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- circuit
- current
- sensor
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- resistor
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- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 10
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 claims description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Description
【考案の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この考案はピエゾ抵抗圧力検出素子などのセン
サーによつて検出した信号を伝送する信号伝送装
置に関する。
サーによつて検出した信号を伝送する信号伝送装
置に関する。
（従来の技術）
以下圧力検出素子に適用する場合を中心に説明
する。
する。
第１図は従来の信号伝送装置（圧力伝送装置）
を例示するものである。第１図において、１はセ
ンサー回路でありピエゾ抵抗圧力検出素子５を含
む。２は定電圧回路、３は伝送器電源、４は伝送
器負荷、６はピエゾ抵抗圧力センサー１の電源正
（＋）側、６′は同じくセンサー１の電源負（−）
側、７はセンサー１の出力信号正（＋）側、７′
はセンサー１の出力信号負（−）側、８は演算増
幅器、９はフイードバツク抵抗、１０は演算増幅
器８の正入力（検出回路出力信号の正（＋）側）
に帰還する第１フイードバツク回路、１１は演算
増幅器８の負入力（検出回路出力信号の負（−）
側）に帰還する第二フイードバツク回路、１２は
電流変換トランジスタ、１３は出力信号電流Ip，
１４はピエゾ抵抗圧力センサー１の駆動電流IGで
ある。
を例示するものである。第１図において、１はセ
ンサー回路でありピエゾ抵抗圧力検出素子５を含
む。２は定電圧回路、３は伝送器電源、４は伝送
器負荷、６はピエゾ抵抗圧力センサー１の電源正
（＋）側、６′は同じくセンサー１の電源負（−）
側、７はセンサー１の出力信号正（＋）側、７′
はセンサー１の出力信号負（−）側、８は演算増
幅器、９はフイードバツク抵抗、１０は演算増幅
器８の正入力（検出回路出力信号の正（＋）側）
に帰還する第１フイードバツク回路、１１は演算
増幅器８の負入力（検出回路出力信号の負（−）
側）に帰還する第二フイードバツク回路、１２は
電流変換トランジスタ、１３は出力信号電流Ip，
１４はピエゾ抵抗圧力センサー１の駆動電流IGで
ある。
演算増幅器８、電流変換トランジスタ１２は電
流調節器を構成し、この電流調節器と定電圧回路
２及びセンサー回路１は一対の電線L1，L2のう
ちの一方の電線L1に並列接続されている。この
ような従来の回路ではセンサーの非線型特性が問
題となる。
流調節器を構成し、この電流調節器と定電圧回路
２及びセンサー回路１は一対の電線L1，L2のう
ちの一方の電線L1に並列接続されている。この
ような従来の回路ではセンサーの非線型特性が問
題となる。
一般に、圧力にもとづく物質の電気抵抗変化を
利用して圧力を計測する場合、その圧力指示特性
は第２図または第４図に示すような非線型特性と
なり、その偏倚度ａの値は、圧力によりゲージ率
が変化するという圧力検出素子の特性により決ま
り、ほぼフルスパンの0.5〜１％程度である。こ
こにゲージ率とは（ΔR／Ｒ÷Δl／ｌ）で示され
る。Ｒは抵抗、ｌは抵抗体の寸法である。このよ
うな非線型指示特性においては、見掛け上精度の
低下を招くのみならず、零点附近とフルスパンの
附近では感度が異るため、目盛校正を行う場合に
は、非常に手間がかかる。このように面倒な非線
型指示特性を線型指示特性に直すため、一般には
リニアライザが使用されている。
利用して圧力を計測する場合、その圧力指示特性
は第２図または第４図に示すような非線型特性と
なり、その偏倚度ａの値は、圧力によりゲージ率
が変化するという圧力検出素子の特性により決ま
り、ほぼフルスパンの0.5〜１％程度である。こ
こにゲージ率とは（ΔR／Ｒ÷Δl／ｌ）で示され
る。Ｒは抵抗、ｌは抵抗体の寸法である。このよ
うな非線型指示特性においては、見掛け上精度の
低下を招くのみならず、零点附近とフルスパンの
附近では感度が異るため、目盛校正を行う場合に
は、非常に手間がかかる。このように面倒な非線
型指示特性を線型指示特性に直すため、一般には
リニアライザが使用されている。
（考案が解決しようとする問題点）
このような、従来の回路においては、ダイオー
ド、ツエナダイオード、トランジスタ、ICなど
の非線型特性を利用して折線近似で補正する方法
が大部分であつたため、連続的な線型化とはいい
えない上に、校正に要する手間は、非線型指示特
性の場合と殆んど変らなかつた。
ド、ツエナダイオード、トランジスタ、ICなど
の非線型特性を利用して折線近似で補正する方法
が大部分であつたため、連続的な線型化とはいい
えない上に、校正に要する手間は、非線型指示特
性の場合と殆んど変らなかつた。
この考案は上記の問題点を解消するもので、第
４図のような凹の指示特性の場合にわずかな非直
線性を補正する手段として抵抗体のみで補正回路
を構成しようとするものである。
４図のような凹の指示特性の場合にわずかな非直
線性を補正する手段として抵抗体のみで補正回路
を構成しようとするものである。
（問題点を解決するための手段）
第１図に例示したような非線型特性を有する信
号伝送装置回路において、電流調節器とフイード
バツク抵抗との間に非線補正抵抗Raを入れると
共に、定電圧回路２の電線L1に接続されない一
端を非線型補正抵抗Raとフイードバツク抵抗の
中間に接続しかつセンサー回路の電線L1に接続
されない一端を非線型補正抵抗Raと電流調節器
の中間に接続する。
号伝送装置回路において、電流調節器とフイード
バツク抵抗との間に非線補正抵抗Raを入れると
共に、定電圧回路２の電線L1に接続されない一
端を非線型補正抵抗Raとフイードバツク抵抗の
中間に接続しかつセンサー回路の電線L1に接続
されない一端を非線型補正抵抗Raと電流調節器
の中間に接続する。
（作用）
第１図のような非線型特性を有する信号伝送装
置においてはセンサー回路１の駆動電圧は定電圧
回路２により一定に保たれるのが、本考案の回路
では出力電流Ipの量によつて変化する電圧がセン
サー回路に供給され、センサー回路の出力電圧は
駆動電圧に応じて（比例して）変化するので、非
線型特性が補正された信号伝送装置が得られる。
置においてはセンサー回路１の駆動電圧は定電圧
回路２により一定に保たれるのが、本考案の回路
では出力電流Ipの量によつて変化する電圧がセン
サー回路に供給され、センサー回路の出力電圧は
駆動電圧に応じて（比例して）変化するので、非
線型特性が補正された信号伝送装置が得られる。
（実施例）
以下、本考案の実施例である第３図に基づいて
さらに詳しく説明する。第４図はセンサー回路の
指示特性が凹である場合を示しているが、この場
合には第３図の回路が適当である。
さらに詳しく説明する。第４図はセンサー回路の
指示特性が凹である場合を示しているが、この場
合には第３図の回路が適当である。
第３図の回路において、今圧力センサー１（セ
ンサー回路）に圧力が加わるとセンサー内抵抗５
がピエゾ抵抗効果により変化する。圧力センサー
１には定電圧回路２から電圧が、電源正（＋）側
６に直接に、また電源負（−）側６′に抵抗１５
を介して供給されている。したがつて、入力圧力
に応じたセンサー１の出力電圧がセンサー１の出
力信号端子７，７′間に発生する。このセンサー
１の出力電圧を、演算増幅器８の入力として加
え、差動増幅し、その出力をトランジスタ１２で
電流変換する。この変換された電流にセンサー１
の駆動電流１４（IG）の加算された電流が、非線
型補正抵抗１５（Ra）に流れ、（この電流を１６
（Ib）とする）、フイードバツク抵抗９（Rf）に
は定電圧装置２、演算増幅器８のバイアス電流も
加わつて流れる。
ンサー回路）に圧力が加わるとセンサー内抵抗５
がピエゾ抵抗効果により変化する。圧力センサー
１には定電圧回路２から電圧が、電源正（＋）側
６に直接に、また電源負（−）側６′に抵抗１５
を介して供給されている。したがつて、入力圧力
に応じたセンサー１の出力電圧がセンサー１の出
力信号端子７，７′間に発生する。このセンサー
１の出力電圧を、演算増幅器８の入力として加
え、差動増幅し、その出力をトランジスタ１２で
電流変換する。この変換された電流にセンサー１
の駆動電流１４（IG）の加算された電流が、非線
型補正抵抗１５（Ra）に流れ、（この電流を１６
（Ib）とする）、フイードバツク抵抗９（Rf）に
は定電圧装置２、演算増幅器８のバイアス電流も
加わつて流れる。
なお、演算増幅器８とトランジスト１２は電流
調節器を構成して出力信号電流１３Ipを制御して
いる。この電流調節器と定電圧回路２及び圧力セ
ンサー１は一対の電線L1，L2のうちの一方の電
線L1に図のように互いに並例に接続されている。
定電圧回路２は圧力センサー１、電流調節器の駆
動電圧を制御するものである。第３図の回路では
圧力センサー１の出力信号は端子７，７′間の差
電圧として現われるので、演算増幅器８はフイー
ドバツク回路１０，１１と共に差動増幅器を構成
している。
調節器を構成して出力信号電流１３Ipを制御して
いる。この電流調節器と定電圧回路２及び圧力セ
ンサー１は一対の電線L1，L2のうちの一方の電
線L1に図のように互いに並例に接続されている。
定電圧回路２は圧力センサー１、電流調節器の駆
動電圧を制御するものである。第３図の回路では
圧力センサー１の出力信号は端子７，７′間の差
電圧として現われるので、演算増幅器８はフイー
ドバツク回路１０，１１と共に差動増幅器を構成
している。
次にこの第３図回路の作用を説明する。測定量
（圧力）をＰ、圧力センサー１の出力電圧差を
Vs、出力電流をIp、圧力センサー１を駆動する電
圧をＶ、定電圧回路２の供給する定電圧をVpと
すると、 Ｖ＝Vp−Ra・Ib Ip，IbはVsに比例するので、Ip∝Ib∝Vs VsはＰと第４図に示すような凹の指示特性
（この関係をf(p)で示す）を示し、Ｖに比例するの
で、 Vs＝f(p)・Ｖ 従つて、上記から次の関係式が成立する。
（圧力）をＰ、圧力センサー１の出力電圧差を
Vs、出力電流をIp、圧力センサー１を駆動する電
圧をＶ、定電圧回路２の供給する定電圧をVpと
すると、 Ｖ＝Vp−Ra・Ib Ip，IbはVsに比例するので、Ip∝Ib∝Vs VsはＰと第４図に示すような凹の指示特性
（この関係をf(p)で示す）を示し、Ｖに比例するの
で、 Vs＝f(p)・Ｖ 従つて、上記から次の関係式が成立する。
Ip∝f(p)・（Vp−Ra・Ib） …(1)
これは、I0∝f(p)Ib（∵Vp一定）と書き改めるこ
とができる。
とができる。
Ib，Ｖ，Vsの間には、Ib∝f(p)Ｖ∝Vsの関係が
あるので、上記(1)式は次のようになる。
あるので、上記(1)式は次のようになる。
Ipf(p)・Vp−f(P)・Ra・Ib
∝f(p)・Vp−（f(p)）2・Ra・Ｖ
∝f(P)・Vp−（f(P)）2・Vs
（∵Ra−定，Ra・Ｖ∝Vs）
これを整理すると、I0∝f(p)−Ｃ（f(p)）2となる。
（但しＣは定数）。この式においてIpとf(p)の関係は
凸特性であるから、定数Ｃ（従つて抵抗Raの値）
を適当に選べば、凹の指示特性f(p)と上記凸特性
が近似的にちようど相殺して線型関係が得られ
る。
（但しＣは定数）。この式においてIpとf(p)の関係は
凸特性であるから、定数Ｃ（従つて抵抗Raの値）
を適当に選べば、凹の指示特性f(p)と上記凸特性
が近似的にちようど相殺して線型関係が得られ
る。
（考案の効果）
この考案によれば、半導体を使用せず、直線
（リニア）特性が実現できるため温度に対して安
定な指示が得られるとともに、回路構成が抵抗の
みで簡単となるため、経済的であるとともに信頼
性も高く、実用上有用な効果を奏する。
（リニア）特性が実現できるため温度に対して安
定な指示が得られるとともに、回路構成が抵抗の
みで簡単となるため、経済的であるとともに信頼
性も高く、実用上有用な効果を奏する。
第１図は、従来のピエゾ抵抗圧力伝送器の構成
を示す回路図、第２図は凸指示特性図、第３図は
本考案の一実施例を示し、凹指示特性に対応する
圧力伝送器の構成を示す回路図である。第４図は
凹指示特性図である。 符号の説明、１……圧力センサー（センサー回
路）、２……定電圧回路、３……伝送器電源、４
……伝送器負荷、８……演算増幅器、９……フイ
ードバツク抵抗Rf、１０……第１フイードバツ
ク回路、１１……第２フイードバツク回路、１２
……電流変換トランジスタ、１３……伝送器出力
信号電流Ip、１４……圧力センサーの駆動電流IG、
１５……非線型補正抵抗Ra、１６……抵抗Ra中
を流れる電流Ib、L1，L2……電線。
を示す回路図、第２図は凸指示特性図、第３図は
本考案の一実施例を示し、凹指示特性に対応する
圧力伝送器の構成を示す回路図である。第４図は
凹指示特性図である。 符号の説明、１……圧力センサー（センサー回
路）、２……定電圧回路、３……伝送器電源、４
……伝送器負荷、８……演算増幅器、９……フイ
ードバツク抵抗Rf、１０……第１フイードバツ
ク回路、１１……第２フイードバツク回路、１２
……電流変換トランジスタ、１３……伝送器出力
信号電流Ip、１４……圧力センサーの駆動電流IG、
１５……非線型補正抵抗Ra、１６……抵抗Ra中
を流れる電流Ib、L1，L2……電線。
Claims (1)
- 伝送器電源及び伝送器負荷を一方の側に接続し
た一対の電線の他方側に接続された信号伝送装置
において、測定量に応じた電圧を提供するセンサ
ー回路と、センサー回路の提供する前記電圧に応
じた電流を提供する電流調節器と、前記センサー
回路及び電流調節器の駆動電圧を制御する定電圧
回路とが前記一対の電線のうちの一方の電線L1
に並列接続され、電流調節器の提供する前記電流
が直列に接続された非線型補正抵抗Ra及びフイ
ードバツク抵抗を介して前記一対の電線のうちの
他方の電線L2に流れるよう構成されており、定
電圧回路の電線L1に接続されない一端が非線型
補正抵抗Raとフイードバツク抵抗の中間に接続
されかつセンサー回路の電線L1に接続されない
一端が非線型補正抵抗Raと電流調節器の中間に
接続されることを特徴とする信号伝送装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8678586U JPH0142238Y2 (ja) | 1986-06-06 | 1986-06-06 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8678586U JPH0142238Y2 (ja) | 1986-06-06 | 1986-06-06 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6251494U JPS6251494U (ja) | 1987-03-31 |
| JPH0142238Y2 true JPH0142238Y2 (ja) | 1989-12-11 |
Family
ID=30943411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8678586U Expired JPH0142238Y2 (ja) | 1986-06-06 | 1986-06-06 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0142238Y2 (ja) |
-
1986
- 1986-06-06 JP JP8678586U patent/JPH0142238Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6251494U (ja) | 1987-03-31 |
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